JPH11219143A

JPH11219143A - 形状及び力触覚呈示装置

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Publication number: JPH11219143A
Application number: JP10032072A
Authority: JP
Inventors: Koichiro Okamura; 浩一郎岡村
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1998-01-29
Filing date: 1998-01-29
Publication date: 1999-08-10

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、仮想現実技術やマニピュレータの遠
隔操作において使用される形状及び力触覚呈示装置に関
し、大がかりな装置を必要とせず、また操作者の行動を
無用に制限することがない形状及び力触覚呈示装置を提
供することを目的とする。【解決手段】形状及び力触覚呈示装置１１において、複
数のアクチュエータ１２がその両端を弾性体１３と弾性
体１４によって支持され、均一に配置されている。アク
チュエータ１２は形状記憶合金と弾性体から構成されて
いる。膜状の弾性体１３、１４の少なくともいずれか一
方が形状及び力触覚を呈示する呈示部の力触覚呈示面を
構成している。呈示したい形状及び力触覚データに従っ
て各アクチュエータ１２を加熱することにより形状が呈
示される。呈示された形状に手を置いて触れることによ
り、大局的には形状及び力覚を、局所的には触覚を感じ
取ることができるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、物体の形状情報、
あるいは物体表面の触力覚情報を呈示できる形状及び力
触覚呈示装置に関し、特に、仮想現実技術やマニピュレ
ータの遠隔操作において使用される形状及び力触覚呈示
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】仮想現実感を操作者に与える場合、あた
かも物体に触れているかのような感覚、すなわち力覚及
び触覚を操作者に提供する必要がある。またマニピュレ
ータを遠隔操作する場合、操作者から離れた遠隔地で動
作するマニピュレータを的確に操作するためには、マニ
ピュレータが対象物体に触れたときの力覚及び触覚を、
遠隔地で当該マニピュレータを操作している操作者に提
供しなくてはならない。

【０００３】このような背景のもと、従来、仮想現実感
やマニピュレータの遠隔操作に関する研究開発が行われ
てきている。このような、物体の力覚及び触覚を操作者
に提供する従来の力触覚呈示装置として、例えば、特開
平８−２５７９４２号公報に開示された３次元力触覚デ
ィスプレイがある。

【０００４】この従来の３次元力触覚ディスプレイは、
平面、凸面、凹面、凸曲面、凹曲面、可動部などを備え
た環境呈示ツールを位置姿勢制御手段に設けるととも
に、操作者の上肢及び指を別の位置姿勢制御手段に固定
した上で、固定した指の指先を環境呈示ツールに接触さ
せるように各々の位置姿勢制御手段を動作させると同時
に、指先が接触している様子を操作者の頭部に装着され
たヘッドマウントディスプレィ上の映像として示すこと
により、仮想物体もしくは遠隔地に存在する物体との接
触感覚を力触覚として呈示している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
８−２５７９４２号公報に示された３次元力触覚ディス
プレイによると、操作者が不用意に体を動かさないよう
に操作者を固定する装置、操作者の上肢及び指を固定す
ると同時に必要な部位に移動させるための位置姿勢制御
手段が必要となるため、全体の装置が大がかりなものに
なり、操作者の行動が制限されるという問題点がある。
また、操作者はヘッドマウントディスプレィを装着する
必要があるため、装着感がぬぐえない。

【０００６】本発明の目的は、大がかりな装置を必要と
せず、また操作者の行動を無用に制限することがない形
状及び力触覚呈示装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、相互に離間
して配置され、それぞれ入力信号に応じて個々にあるい
は相互に連動しつつ動作する複数のアクチュエータと、
アクチュエータの動作に基づいて、呈示対象の形状及び
力触覚を面上に呈示する呈示部とを備えていることを特
徴とする形状及び力触覚呈示装置によって達成される。
そして、呈示部は弾性膜であることを特徴とする。ま
た、複数のアクチュエータは、形状記憶金属を有するこ
とを特徴とする。そして、複数のアクチュエータの全部
または少なくとも一部は、その運動方向が提示部の面の
厚み方向になるように配置されているか、その運動方向
が前記呈示部の前記面と平行な方向になるように配置さ
れているか、あるいは、その運動方向が前記呈示部にお
いて３次元的であるように配置されていることを特徴と
する。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態による
形状及び力触覚呈示装置を図１乃至図を用いて説明す
る。まず、本実施の形態による形状及び力触覚呈示装置
で使用されるアクチュエータの概略の構成を図１を用い
て説明する。図１（ａ）に示すように、アクチュエータ
１は形状記憶合金２と弾性体３から構成されている。一
般に、形状記憶合金は、ある温度において相変化によ
り、予め記憶させておいた形状に外形が変形する性質が
ある。形状記憶合金２の材質の例として、Ｎｉ−Ｔｉ合
金やＮｉ−Ｔｉ−Ｆｅ合金、Ｎｉ−Ｔｉ−Ｃｕ合金が挙
げられる。ここで、図２を用いて、形状記憶合金と通常
の金属との特性の相違について説明する。図２（ａ）は
通常の金属の特性を示しており、図２（ｂ）は、形状記
憶合金の特性を示している。両図共、縦軸は、それら金
属に加えた応力の大きさを示し、横軸は、応力に対する
ひずみを示している。図２（ａ）に示すように、通常の
金属においては、弾性域では応力が増大するに従ってほ
ぼ線形の関係を持ってひずみが大きくなり、さらに応力
を増大させて弾性限界を越えて塑性変形を生じさせる
と、応力を取り去っても永久ひずみが残るヒステリシス
を呈する。一方、図２（ｂ）に示すように、形状記憶合
金においては、加熱すると永久ひずみが減少してほぼ元
の形状にまで戻る特性を有している。

【０００９】図１に戻って、図１（ｂ）、（ｃ）はアク
チュエータ１の形状変化を模式的に示している。常温時
において図１（ｂ）に示すような平板状であったアクチ
ュエータ１を加熱すると、形状記憶合金２が外形を変化
させようとする外形変化力が、弾性体３の直線状態を保
持しようとする弾性力を上回り、その結果、図１（ｃ）
に示すようにアクチュエータ１の外形が変化する。その
後、アクチュエータ１の温度が下がると、弾性体３の弾
性力が形状記憶合金２の外形変化力を上回るようにな
り、再びアクチュエータ１は常温時の形状に戻る。

【００１０】次に、本実施の形態による形状及び力触覚
呈示装置のアクチュエータの他の構成例について図３を
用いて説明する。図３（ａ）に示すように、アクチュエ
ータ４は形状記憶合金５と形状記憶合金６によって弾性
体７が挟まれた構成になっている。図３（ｂ）は、図３
（ａ）に示したアクチュエータ４の形状記憶合金５を示
しており、図３（ｃ）は、図３（ａ）に示したアクチュ
エータ４の形状記憶合金６を示している。形状記憶合金
５と形状記憶合金６はそれぞれ加熱されると、図３
（ｂ）、（ｃ）に示すように形状が変形するように予め
処理されている。すなわち、加熱により形状記憶合金５
の変形方向に対して、形状記憶合金６は逆方向に変形す
るようになっている。

【００１１】このような構成のアクチュエータ４の動作
を図３（ｄ）を用いて説明する。図３（ｄ）に示すよう
に、アクチュエータ４は形状記憶合金５のみが加熱され
ると、図３（ｄ）の中央および右側に示した形状（ｉ
ｉ）および形状（ｉｉｉ）の状態から図左側に示した形
状（ｉ）のように変形する。同様に、形状記憶合金６の
みが加熱されると、図３（ｄ）の中央および左側に示し
た形状（ｉｉ）および形状（ｉ）の状態から図右側に示
した形状（ｉｉｉ）のように変形する。

【００１２】アクチュエータ４を図３（ａ）に示したよ
うな構成にすることにより、アクチュエータの動作範囲
を広げることができるようになると同時に、変形する速
度も速くさせることができるようになる。

【００１３】なお、アクチュエータ１の通常における外
形と、加熱時における外形は図１及び図３に示したアク
チュエータ外形に限定されるものではなく、例えば、初
期状態が図１（ｃ）に示すような曲面を有する形状であ
り、加熱により図１（ｂ）に示す平板状になるようにす
ることももちろん可能であり、また、図１及び図３に示
したような長方形の薄板状に限定されず種々の外形形状
をとることができる。

【００１４】次に、本実施の形態による形状及び力触覚
呈示装置のアクチュエータのさらに他の構成例について
図４を用いて説明する。図４（ａ）に示すように、アク
チュエータ８は形状記憶合金９と弾性体１０から構成さ
れている。弾性体１０は直線状に形成され、弾性体１０
の両端部に円弧状の形状記憶合金９の両端部がそれぞれ
接続されている。なお本例では、形状記憶合金９は針金
状に構成しているがこれに限定されるわけではなく、例
えば図１あるいは図３に示したような薄板状や薄膜状に
することももちろん可能である。図４（ｂ）、（ｃ）は
アクチュエータ８の形状変化を模式的に示している。図
４（ｂ）の状態において、アクチュエータ８が加熱され
ると、形状記憶合金９により弾性体１０を引き伸ばすよ
うに作用する外形変化力が生じ、弾性体１０内の状態を
保持しようとする弾性力を上回り、その結果、図４
（ｃ）に示すように弾性体１０の長さが変化してアクチ
ュエータ８の外形が変化する。

【００１５】またアクチュエータ８への加熱手段は、例
えば、形状記憶合金９への通電による加熱や形状記憶合
金９に沿って設置された発熱体（図示せず）による加
熱、あるいはレーザ光の照射による加熱などが挙げられ
るが、これらの加熱手段においては、レーザ光の照射に
よる加熱が、アクチュエータとしての動作の時間応答性
の点から好ましい。但し、加熱手段はこれらに限定され
るものではないのはもちろんである。

【００１６】次に、本実施の形態による形状及び力触覚
呈示装置の概略の構成を図５を用いて説明する。図５に
示すように、本実施の形態による形状及び力触覚呈示装
置１１において、複数のアクチュエータ１２がその両端
を膜状の弾性体１３と弾性体１４によって支持され、均
一に配置されている。膜状の弾性体１３、１４の少なく
ともいずれか一方が形状及び力触覚を呈示する呈示部の
力触覚呈示面を構成している。このような構成の形状及
び力触覚呈示装置１１による動作を、形状及び力触覚呈
示装置１１のアクチュエータ１２を模式的に表した図６
を用いて説明する。図６（ａ）に示すアクチュエータ１
２’は常温時において図６（ａ）中左側に示したような
状態であり、加熱時には図６（ａ）中右側に示したよう
に伸展することにより、弾性体１３、１４の間隔を広げ
るように作用する。アクチュエータ１２’が加熱されて
伸展することにより、形状及び力触覚呈示装置１１は形
状及び力触覚を呈示することができる。図６（ｂ）に示
すアクチュエータ１２”は常温時において図６（ｂ）中
左側に示したような状態であり、加熱時には図６（ｂ）
中右側に示したように縮小することにより、弾性体１
３、１４の間隔を狭くするように作用する。アクチュエ
ータ１２”が加熱されて縮小することにより、形状及び
力触覚呈示装置１１は形状及び力触覚を呈示することが
できる。

【００１７】なお、形状及び力触覚呈示装置１１に使用
されるアクチュエータ１２は、加熱されたときに全て同
一な動作をするアクチュエータを使用しても、あるいは
必要な機能に応じて加熱されたときの動作が互いに異な
る複数種類のアクチュエータを組み合わせて使用しても
もちろんよい。

【００１８】呈示したい形状及び力触覚データに従って
各アクチュエータ１２を加熱することにより、例えば図
７に示すように力触覚呈示面に形状が呈示される。呈示
された形状に手を置いて触れることにより、大局的には
形状及び力覚を、局所的には触覚を感じ取ることができ
るようになる。

【００１９】図５に示す形状及び力触覚呈示装置１１に
おいて、弾性体１３と弾性体１４の弾性を同等にするこ
とにより、呈示したい形状及びその鏡像を、形状及び力
触覚呈示装置の表と裏に力触覚呈示面を構成して同時に
呈示することが可能となる。このような構成にすること
により、図８に示すように両手で力触覚を得ることが可
能になる。また一方の弾性体を剛性の高い板に置き換え
ることにより、形状及び力触覚呈示装置１１の他方の弾
性体による力触覚呈示面での形状の変位を拡大すること
が可能になる。

【００２０】なお、図５に示した形状及び力触覚呈示装
置１１では、アクチュエータ１２を均一に配置するよう
にしているが、配置規則は図５に示すものに限定される
わけではなく、例えば、図９に示すような構成にしても
よい。図９は、力触覚呈示面上にアクチュエータ１８を
不均一に配置した形状及び力触覚呈示装置１７を示して
いる。図９に示すように、緻密な形状及び力触覚の呈示
を必要とする部位にはアクチュエータ１８を集中的に配
置し、緻密な形状及び力触覚の呈示が不要な部位にはア
クチュエータ１８を粗に配置することにより、必要な形
状及び力触覚呈示を可能にすると同時に、呈示する形状
及び力触覚のデータ量を減少させることができるように
なる。

【００２１】次に、本発明の第２の実施の形態による形
状及び力触覚呈示装置を図１０および図１１を用いて説
明する。図１０は、本実施の形態による形状及び力触覚
呈示装置１９の概略の構成を示している。図１０におい
て、複数のアクチュエータ２０は互いに接合部品２１に
より互いに両端を連結されている。そして全体として均
一な平面格子構造を形成している。複数のアクチュエー
タ２０および接合部品２１は、平面状の弾性体２２と弾
性体２３により両面から挟まれて保持されている。膜状
の弾性体２２、２３の少なくともいずれか一方が形状及
び力触覚を呈示する呈示部の力触覚呈示面を構成してい
る。

【００２２】このような構成の形状及び力触覚呈示装置
１９による動作を、形状及び力触覚呈示装置１９のアク
チュエータ２０を模式的に表した図１１を用いて説明す
る。図１１（ａ）に示すアクチュエータ２０’は常温時
において図１１（ａ）左側に示したような状態であり、
加熱時には図１１（ａ）右側に示したように縮小するこ
とにより、両端の接合部品２１を接近させると共に弾性
体２２、２３の間隔を広げるように作用する。アクチュ
エータ２０’が加熱されて縮小することにより、形状及
び力触覚呈示装置１９は形状及び力触覚を呈示すること
ができる。図１１（ｂ）に示すアクチュエータ２０”は
常温時において図１１（ｂ）中左側に示したような状態
であり、加熱時には図１１（ｂ）中右側に示したように
伸展することにより、両端の接合部品２１を離隔させる
と共に弾性体２２、２３の間隔を狭くするように作用す
る。アクチュエータ２０”が加熱されて伸展することに
より、形状及び力触覚呈示装置１９は形状及び力触覚を
呈示することができる。

【００２３】なお、形状及び力触覚呈示装置１９に使用
されるアクチュエータ２０においても、図６を用いて説
明したのと同様に、加熱されたときに全て同一な動作を
するアクチュエータを使用しても、あるいは必要な機能
に応じて加熱されたときの動作が互いに異なる複数種類
のアクチュエータを組み合わせて使用してももちろんよ
い。

【００２４】本実施の形態による形状及び力触覚呈示装
置１９においても、呈示したい形状及び力触覚データに
従って各アクチュエータを加熱することにより、例えば
図７に示すようにして力触覚呈示面に形状を呈示するこ
とができる。形状を呈示した力触覚呈示面上に手を置
き、触れることによって、大局的には形状及び力覚を、
局所的には触覚を感じとることができるようになる。

【００２５】また、図１０に示す形状及び力触覚呈示装
置１９において、弾性体２２と弾性体２３の弾性を同等
にすることにより、呈示したい形状及びその鏡像を、形
状及び力触覚呈示装置１９の表と裏に力触覚呈示面を構
成して同時に呈示することが可能になる。このような構
成にすることにより、図８に示すように両手で形状及び
力触覚を得ることが可能になる。また一方の弾性体を剛
性の高い板に置き換えることにより、形状及び力触覚呈
示装置１９の他方の弾性体だけを力触覚呈示面として、
呈示する形状の変位を拡大することが可能になる。な
お、図１０に示した複数のアクチュエータ２０は均一に
配置されているが、配置規則は図１０に示すものに限定
されるわけではなく、例えば、第１の実施の形態におけ
る図９に示したような構成にしてもよい。すなわち、緻
密な形状及び力触覚の呈示を必要とする部位にはアクチ
ュエータ２０を集中的に配置し、緻密な形状及び力触覚
の呈示が不要な部位にはアクチュエータ２０を粗に配置
することにより、必要な形状及び力触覚呈示を可能にす
ると同時に、呈示する形状及び力触覚のデータ量を減少
させることができるようになる。

【００２６】次に、本発明の第３の実施の形態による形
状及び力触覚呈示装置を図１２および図１３を用いて説
明する。図１２は、本実施の形態による形状及び力触覚
呈示装置２４の概略の構成を示している。図１２におい
て、複数のアクチュエータ２５は互いに接合部品２６に
より互いに立体的に連結されている。そして全体として
均一な立体格子構造を形成している。複数のアクチュエ
ータ２５および接合部品２６は、平面状の弾性体２７と
弾性体２８により両面から挟まれて保持されている。膜
状の弾性体２７、２８の少なくともいずれか一方が形状
及び力触覚を呈示する呈示部の力触覚呈示面を構成して
いる。

【００２７】このような構成の形状及び力触覚呈示装置
２４による動作を、形状及び力触覚呈示装置２４のアク
チュエータ２５を模式的に表した図１３を用いて説明す
る。図１３に示すアクチュエータ２５’、２５”は常温
時において図１３左側に示したような状態であり、加熱
時には図１３右側に示したように縮小あるいは伸展する
ことにより、両端の接合部品２６を接近、離隔させると
共に弾性体２７、２８の間隔の広狭を変化させるように
作用する。アクチュエータ２５’、２５”が加熱されて
縮小、伸展することにより、形状及び力触覚呈示装置２
４は形状及び力触覚を呈示することができる。

【００２８】なお、形状及び力触覚呈示装置２４に使用
されるアクチュエータ２５においても、加熱されたとき
に全て同一な動作をするアクチュエータを使用しても、
あるいは必要な機能に応じて加熱されたときの動作が互
いに異なる複数種類のアクチュエータを組み合わせて使
用してももちろんよい。

【００２９】本実施の形態による形状及び力触覚呈示装
置２４においても、呈示したい形状及び力触覚データに
従って各アクチュエータを加熱することにより、例えば
図７に示すようにして力触覚呈示面に形状を呈示するこ
とができる。形状が呈示された力触覚呈示面に手を置
き、触れることによって、大局的には形状及び力覚を、
局所的には触覚を感じとることができるようになる。

【００３０】また、図１２に示す形状及び力触覚呈示装
置２４において、弾性体２７と弾性体２８の弾性を同等
にすることにより、呈示したい形状及びその鏡像を、形
状及び力触覚呈示装置２４の表と裏の力触覚呈示面に同
時に呈示することが可能になる。このような構成にする
ことにより、図８に示すように両手で形状及び力触覚を
得ることが可能になる。また一方の弾性体を剛性の高い
板に置き換えることにより、形状及び力触覚呈示装置２
４の他方の弾性体だけを力触覚呈示面として呈示する形
状の変位を拡大することが可能になる。なお、図１２に
示した複数のアクチュエータ２５は均一に配置されてい
るが、配置規則は図１２に示すものに限定されるわけで
はなく、例えば、第１の実施の形態における図９に示し
たような構成にしてもよい。すなわち、緻密な形状及び
力触覚の呈示を必要とする部位にはアクチュエータ２５
を集中的に配置し、緻密な形状及び力触覚の呈示が不要
な部位にはアクチュエータ２５を粗に配置することによ
り、必要な形状及び力触覚呈示を可能にすると同時に、
呈示する形状及び力触覚のデータ量を減少させることが
できるようになる。

【００３１】次に、上述の第１乃至第３の実施の形態に
よる形状及び力触覚呈示装置が、入力されたデータに従
って対象の形状及び力触覚を呈示するまでの動作を図１
４に示す制御ブロック図を用いて説明する。制御部はあ
る対象の形状及び力触覚を呈示す際、対象の形状及び力
触覚データＤ１のみ、あるいは対象の形状及び力触覚デ
ータＤ１と形状及び力触覚呈示部の個々のアクチュエー
タの状態データＤ２の両方を利用して、動作させるアク
チュエータ及び、動作させるアクチュエータの変形量を
算出する（ステップＳ１）。そして算出された変形量に
応じた加熱量を個々のアクチュエータについて計算し
（ステップＳ２）、算出された加熱データに基づきアク
チュエータを加熱する（ステップＳ３）。その結果、対
象の形状及び力触覚が呈示される（ステップＳ４）。こ
のとき、図中ステップＳ４からデータＤ２に至る矢印で
示すように個々のアクチュエータの状態データを次回の
動作に備えて保存するようにしてもよい。

【００３２】次に、図１５を用いて、上記実施の形態に
よる形状及び力触覚呈示装置における加熱装置の例につ
いて説明する。図１５に示す加熱装置は、レーザ光源３
０を有しており、レーザ光３１をアクチュエータ２９の
形状記憶合金に照射することができるようになってい
る。図１５（ａ）に示すようにレーザ光３１を照射する
ことにより、常温状態からアクチュエータ２９が加熱さ
れ、図１５（ｂ）に示すように形状記憶合金を伸展させ
ることができるようになる。図１５において示されてい
るアクチュエータ２９の動作は伸展動作だけであるが、
実際のアクチュエータの動作は縮小動作や曲がり動作な
ども実現でき、伸展動作に限定されるものではない。

【００３３】次に、レーザ光の照射によるアクチュエー
タの加熱のための、レーザ照射機構の例を図１６を用い
て説明する。図１６において、レーザ発振器３３が照射
するレーザ光３６は回転ミラー３４及び揺動ミラー３５
に反射することにより光路が制御される。その結果レー
ザ光３６は形状及び力触覚呈示部に配置されたアクチュ
エータ（図示せず）を、図１４に示した制御ブロック図
において算出された加熱データに従って加熱する。その
結果、対象の形状及び力触覚が呈示される。なお、レー
ザの照射による加熱量の制御は、レーザの出力光の光強
度やレーザの照射時間を変化させることにより実現され
る。

【００３４】図１７は、レーザ光の照射によるアクチュ
エータの加熱のためのレーザ照射機構の他の例を示して
いる。図１７に示すレーザ照射機構は、図１６に示した
レーザ照射機構が、比較的大型の１枚の揺動ミラー３５
を用いているのに対し、揺動ミラーとして小型のミラー
３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ等を複数配置して使用
することにより、レーザ光３６の照射範囲を制御する構
成にしたものである。レーザ照射機構における回転ミラ
ーや揺動ミラーは図１６および図１７に示した組み合わ
せに限定されるものではなく、形状及び力触覚呈示部に
配置されたアクチュエータにレーザ光を必要十分に照射
できるような構成であればよい。

【００３５】本発明は、上記実施の形態に限らず種々の
変形が可能である。例えば、上記実施の形態において、
手によって形状及び力触覚を得る代わりに、椅子などに
本発明の形状及び力触覚呈示装置を設置することによ
り、全身で形状及び力触覚を感じ取る構成にすることも
可能である。

【００３６】

【発明の効果】以上の通り、本発明の形状及び力触覚呈
示装置によれば、マニピュレータやヘッドマウントディ
スプレイなどの大がかりな装置を使用しないで、操作者
の行動を無用に制限せずに、操作者に形状及び力触覚を
呈示することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による形状及び力触
覚呈示装置において使用されるアクチュエータの概略の
構成を示す図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態による形状及び力触
覚呈示装置で使用される形状記憶合金と通常の金属を対
比して示した特性図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態による形状及び力触
覚呈示装置において使用される他のアクチュエータの概
略の構成を示す図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態による形状及び力触
覚呈示装置において使用されるさらに他のアクチュエー
タの概略の構成を示す図である。

【図５】本発明の第１の実施の形態による形状及び力触
覚呈示装置の概略の構成を示す図である。

【図６】本発明の第１の実施の形態による形状及び力触
覚呈示装置の動作原理を示す模式図である。

【図７】本発明の形状及び力触覚呈示装置が、入力デー
タに従って形状及び力触覚を呈示しているところを示す
図である。

【図８】本発明の形状及び力触覚呈示装置が、入力デー
タに従ってその両面に形状及び力触覚を呈示していると
ころを示す図である。

【図９】本発明の第１の実施の形態による形状及び力触
覚呈示装置におけるアクチュエータの不均一な配置を示
す模式図である。

【図１０】本発明の第２の実施の形態による形状及び力
触覚呈示装置の概略の構成を示す図である。

【図１１】本発明の第２の実施の形態による形状及び力
触覚呈示装置の動作原理を示す模式図である。

【図１２】本発明の第３の実施の形態による形状及び力
触覚呈示装置の概略の構成を示す図である。

【図１３】本発明の第３の実施の形態による形状及び力
触覚呈示装置の動作原理を示す模式図である。

【図１４】本発明の形状及び力触覚呈示装置が、入力さ
れたデータに従って対象の形状及び力触覚を呈示するま
での動作を説明する制御ブロック図である。

【図１５】本発明の形状及び力触覚呈示装置において使
用されるアクチュエータがレーザ光の照射により加熱さ
れ、動作することを示す図である。

【図１６】本発明の形状及び力触覚呈示装置において使
用されるアクチュエータをレーザ光で加熱するレーザ照
射機構を説明する図である。

【図１７】本発明の形状及び力触覚呈示装置において使
用されるアクチュエータをレーザ光で加熱するレーザ照
射機構の他の例を説明する図である。

【符号の説明】

１、４、８アクチュエータ２、５、６、９形状記憶合金３、７、１０弾性体１１形状及び力触覚呈示装置１２、１２’、１２” アクチュエータ１３、１４弾性体１５、１６、１７形状及び力触覚呈示装置１８アクチュエータの配置位置を示すマーク１９形状及び力触覚呈示装置２０、２０’、２０” アクチュエータ２１接合部品２２、２３弾性体２４形状及び力触覚呈示装置２５、２５’、２５” アクチュエータ２６接合部品２７、２８弾性体２９アクチュエータ３０レーザ発振器３１レーザ光３２形状及び力触覚提示部３３レーザ発振器３４回転ミラー３５揺動ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ小型揺動ミラー３６レーザ光

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】相互に離間して配置され、それぞれ入力信
号に応じて個々にあるいは相互に連動しつつ動作する複
数のアクチュエータと、前記アクチュエータの動作に基づいて、呈示対象の形状
及び力触覚を面上に呈示する呈示部とを備えていること
を特徴とする形状及び力触覚呈示装置。
【請求項２】請求項１記載の形状及び力触覚呈示装置に
おいて、前記呈示部は弾性膜であることを特徴とする形状及び力
触覚呈示装置。
【請求項３】請求項１または２に記載の形状及び力触覚
呈示装置において、前記複数のアクチュエータは、形状記憶金属を有するこ
とを特徴とする形状及び力触覚呈示装置。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載の形状及
び力触覚呈示装置において、前記複数のアクチュエータの少なくとも一部は、その運
動方向が前記提示部の前記面の厚み方向になるように配
置されていることを特徴とする形状及び力触覚呈示装
置。
【請求項５】請求項１乃至４のいずれかに記載の形状及
び力触覚呈示装置において、前記複数のアクチュエータの少なくとも一部は、その運
動方向が前記呈示部の前記面と平行な方向になるように
配置されていることを特徴とする形状及び力触覚呈示装
置。
【請求項６】請求項１乃至５のいずれかに記載の形状及
び力触覚呈示装置において、前記複数のアクチュエータの少なくとも一部は、その運
動方向が前記呈示部において３次元的であるように配置
されていることを特徴とする請求項３に記載の形状及び
力触覚呈示装置。
【請求項７】請求項１乃至６のいずれかに記載の形状及
び力触覚呈示装置において、前記複数のアクチュエータ
は、前記提示部の前記面に対して均一に配置されている
ことを特徴とする形状及び力触覚呈示装置。
【請求項８】請求項１乃至６のいずれかに記載の形状及
び力触覚呈示装置において、前記複数のアクチュエータは、前記提示部の前記面に対
して不均一に配置されていることを特徴とする形状及び
力触覚呈示装置。