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JPH05216568A - Tactile i/o device - Google Patents

Tactile i/o device

Info

Publication number
JPH05216568A
JPH05216568A JP2124192A JP2124192A JPH05216568A JP H05216568 A JPH05216568 A JP H05216568A JP 2124192 A JP2124192 A JP 2124192A JP 2124192 A JP2124192 A JP 2124192A JP H05216568 A JPH05216568 A JP H05216568A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tactile
human
group
output device
minute
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2124192A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Izumi Ichikawa
泉 市川
Takayuki Yagi
隆行 八木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2124192A priority Critical patent/JPH05216568A/en
Publication of JPH05216568A publication Critical patent/JPH05216568A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To use the human tactility for an interface between a man and a computer. CONSTITUTION:A tactile I/O unit 10 consists of a group of weak pressure actuators 12 with higher density than the resolution of the human tactility arranged in array shape on a a silicon substrate 11, through which tactile information is sent to a man. In this case, the actuator 12 is arranged at intervals L narrower than the finger tactility resolution (approximately 300mum).

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、触覚入出力装置に関
し、特に、人間の触覚を媒体としたコンピュータと人間
とのインターフェースとして用いられる触覚入出力装置
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tactile input / output device, and more particularly to a tactile input / output device used as an interface between a computer and a human using the human tactile sense as a medium.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のコンピュータシステムにおいて
は、人間からコンピュータへ入力される各種情報は、キ
ーボードやマウスなどを介して入力される文字や図形ま
たは画像読取装置を介して入力される画像などである。
また、コンピュータから人間へ出力される各種情報は、
ディスプレイ上に表示された平面画像またはスピーカか
らの音であるこれに対して、コンピュータと人間とのイ
ンターフェースとして注目を集めている人工現実システ
ムにおいては、人間からコンピュータへ入力される各種
情報は、人間の手の動きおよび人間の体の動きに関する
情報であり、また、コンピュータから人間へ出力される
各種情報は、立体画像,立体音場および触覚情報などで
ある。
2. Description of the Related Art In a conventional computer system, various kinds of information input from a human to a computer are characters or figures input via a keyboard or mouse, or images input via an image reading device. ..
Also, various information output from a computer to humans
In contrast to the flat image displayed on the display or the sound from the speaker, in an artificial reality system, which is drawing attention as an interface between a computer and a human, various information input from the human to the computer is The information about the movement of the hand and the movement of the human body, and the various information output from the computer to the human includes a stereoscopic image, a stereoscopic sound field, and tactile information.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
人工現実システムにおいては、以下に示すような問題が
ある。 (1)人間からコンピュータへの各種情報の入力に関し
ては、人間の手の動きおよび人間の体の動きに関する情
報をコンピュータへ直接入力するため、データグローブ
およびデータスーツを用いる方法が検討されているが、
データグローブやデータスーツは未だ画期的ブレークス
ルーには至っていない。 (2)コンピュータから人間への各種情報の出力に関し
ては、ディスプレイ上に結ばれた立体画像またはスピー
カによる立体音場のように、視覚情報および聴覚情報に
ついては十分検討されているが、熱,電気(痛覚),堅
さおよび弾性などの触覚情報については十分検討されて
いない。
However, the conventional artificial reality system has the following problems. (1) Regarding the input of various information from a human to a computer, a method of using a data glove and a data suit is being considered because the information on the movement of the human hand and the movement of the human body is directly input to the computer. ,
Data gloves and data suits have not yet reached breakthrough breakthroughs. (2) Regarding the output of various information from a computer to human beings, visual information and auditory information, such as a stereoscopic image connected to a display or a stereophonic sound field by a speaker, have been sufficiently studied, but heat and electricity have been studied. Tactile information such as (pain), firmness, and elasticity has not been sufficiently examined.

【0004】本発明の目的は、人間の触覚を媒体とした
コンピュータと人間とのインターフェースとして用いる
ことができる触覚入出力装置を提供することにある。
It is an object of the present invention to provide a tactile input / output device that can be used as an interface between a computer and a human using the human sense of touch as a medium.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の触覚入出力装置
は、人間の触覚分解能よりも高密度にアレー状に配列さ
れた微小な圧力アクチュエータ群を含み、該微小な圧力
アクチュエータ群を通して人間に触覚情報を伝える。
A tactile input / output device of the present invention includes a group of minute pressure actuators arranged in an array at a density higher than that of human tactile resolution, and a human being through the group of minute pressure actuators. Communicate tactile information.

【0006】または、人間の触覚分解能よりも高密度に
アレー状に配列された微小な圧力センサー群を含み、該
微小な圧力センサー群を通して人間の動き情報を検出す
る。
Alternatively, it includes a group of minute pressure sensors arranged in an array at a density higher than that of human tactile resolution, and detects human motion information through the group of minute pressure sensors.

【0007】または、人間の触覚分解能よりも高密度に
アレー状に交互に配列された微小な圧力センサー群と微
小な圧力アクチュエータ群とを含み、該微小な圧力セン
サー群を通して人間の動き情報を検出してコンピュータ
へ入力し、前記微小な圧力アクチュエータ群を通して前
記コンピュータで処理された情報を人間に触覚情報を伝
える。
Alternatively, it includes a group of minute pressure sensors and a group of minute pressure actuators alternately arranged in an array at a density higher than that of human tactile resolution, and detects human motion information through the group of minute pressure sensors. Then, the information processed by the computer is transmitted to a human through the micro pressure actuator group and tactile information is transmitted to a human.

【0008】ここで、前記微小な圧力アクチュエータ群
と前記微小な圧力センサー群とが同一基板上に形成され
ていてもよい。
Here, the minute pressure actuator group and the minute pressure sensor group may be formed on the same substrate.

【0009】または、微小な圧力アクチュエータと微小
な圧力センサーと微小な熱アクチュエータとを一組とし
て、該組が人間の触覚分解能よりも高密度にアレー状に
配列されている。
Alternatively, a minute pressure actuator, a minute pressure sensor, and a minute thermal actuator are set as a set, and the set is arranged in an array with a higher density than the human tactile resolution.

【0010】または、微小な圧力アクチュエータと微小
な圧力センサーと電気を媒体とする微小なアクチュエー
タとを一組として、該組が人間の触覚分解能よりも高密
度にアレー状に配列されている。
Alternatively, a micro pressure actuator, a micro pressure sensor, and a micro actuator using electricity as a set are provided as a set, and the set is arranged in an array at a density higher than the human tactile resolution.

【0011】[0011]

【作用】本発明の触覚入出力装置は、微小な圧力アクチ
ュエータ群を人間の触覚分解能よりも高密度にアレー状
に配列し、各微小な圧力アクチュエータをそれぞれ独立
にコンピュータ制御することにより、テスクチャといっ
た触覚情報を人間に提供する。
In the tactile input / output device of the present invention, minute pressure actuator groups are arranged in an array at a density higher than that of human tactile resolution, and each minute pressure actuator is independently controlled by a computer to provide a texture. Providing tactile information to humans.

【0012】また、微小な圧力アクチュエータと微小な
圧力センサーとを交互にアレー状に配列することによ
り、微小な圧力センサーを通して人間の動きを検出して
コンピュータに入力する手段と、コンピュータで生成さ
れたフォースフィードバックやテクスチャといった触覚
情報を同じくコンピュータで生成された触覚情報と同期
させながら微小なアクチュエータ群を通して人間に出力
する手段とを同一基板上に形成することにより、重さお
よび大きさといったヒューマニティを考慮しながら人工
現実システムのリアリティを著しく向上させることが可
能となる。
Further, by arranging minute pressure actuators and minute pressure sensors alternately in an array, means for detecting a human movement through the minute pressure sensors and inputting to a computer, and a computer generated means. By forming tactile information such as force feedback and texture in the same substrate as the tactile information generated by the computer and outputting to humans through a small actuator group, humanity such as weight and size can be achieved. It becomes possible to significantly improve the reality of the artificial reality system while considering it.

【0013】[0013]

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings.

【0014】図1(A),(B)はそれぞれ、本発明の
触覚入出力装置の第1の実施例の一部分を示す図であ
る。
FIGS. 1A and 1B are views each showing a part of the first embodiment of the haptic input / output device of the present invention.

【0015】触覚入出力装置10は、同図(A)に示す
ように、シリコン基板11上に、微小な圧力アクチュエ
ータ12群が人間の触覚分解能よりも高密度にアレー状
に配列されて構成されており、微小な圧力アクチュエー
タ12群を通して人間に触覚情報を伝えるものである。
ここで、各微小な圧力アクチュエータ12は、同図
(B)に示すように、人間の指先の触覚分解能L0 (3
00μm程度)よりも狭い間隔Lをもってアレー状に配
列されている。
As shown in FIG. 1A, the tactile input / output device 10 is constructed by arranging minute pressure actuators 12 on a silicon substrate 11 in an array shape with a density higher than that of human tactile resolution. The tactile information is transmitted to a human through a group of minute pressure actuators 12.
Here, each minute pressure actuator 12 has a tactile resolution L 0 (3) of a human fingertip as shown in FIG.
They are arranged in an array with a distance L narrower than about 100 μm).

【0016】微小な圧力アクチュエータ12は、図2に
示すように、円筒状のピエゾ素子121 と、ピエゾ素子
121 の中空部に貫通されたアクチュエート棒122
と、ピエゾ素子121 に取り付けられた正の電極123
および負の電極124 とからなる。
As shown in FIG. 2, the minute pressure actuator 12 has a cylindrical piezo element 12 1 and an actuate rod 12 2 penetrating the hollow portion of the piezo element 12 1.
And the positive electrode 12 3 attached to the piezo element 12 1.
And the negative electrode 12 4 .

【0017】圧力アクチュエータ12を通して人間に触
覚情報を伝える場合には、コンピュータよりアクチュエ
ート棒122 の図示下側の端面にガス圧を加えて、アク
チュエート棒122 を図示上方に移動させるとともに、
正の電極123 と負の電極124 との間にコンピュータ
からの制御情報に応じた電位を印加してピエゾ素子12
1 を半径方向に膨張または縮小させて、アクチュエート
棒122 の図示上方への移動量をピエゾ素子121 の膨
縮量(膨張量および縮小量)で制御する。その結果、コ
ンピュータからの制御情報に応じて各アクチュエート棒
122 の移動量を変化させることができるため、各アク
チュエート棒122 より人間の指先に加える圧力を変化
させて、人間に触覚情報を伝えることができる。なお、
ガス圧は、アクチュエート棒122 の質量に応じて予め
設定しておく。また、人間に触覚情報を伝えるごとにガ
ス圧をコンピュータによりオフすることにより、各アク
チュエート棒122 より人間に加える圧力をリセットす
る。
When transmitting tactile information to a human through the pressure actuator 12, a computer applies a gas pressure to the end face of the actuating rod 12 2 on the lower side in the drawing to move the actuating rod 12 2 upward in the drawing.
By applying a potential according to the control information from the computer between the positive electrode 12 3 and the negative electrode 12 4 , the piezoelectric element 12
1 is expanded or contracted in the radial direction, and the amount of movement of the actuate rod 12 2 to the upper side in the figure is controlled by the amount of expansion and contraction (expansion and contraction) of the piezo element 12 1 . As a result, the amount of movement of each actuating rod 12 2 can be changed in accordance with the control information from the computer, so the pressure applied to each human fingertip by each actuating rod 12 2 is changed, and the tactile information to the human being is changed. Can be told. In addition,
The gas pressure is preset according to the mass of the actuate rod 12 2 . Further, the gas pressure is turned off by the computer each time tactile information is transmitted to a human, whereby the pressure applied to the human by each actuating rod 12 2 is reset.

【0018】図1に示した触覚入出力装置10は、半導
体リソグラフィ技術を利用したマイクロメカトロニクス
技術(藤田,「マイクロメカトロニクスの現状と将
来」,KAST Report,Vol.2,No.
4,1991)を用いて製造することができる。
The tactile input / output device 10 shown in FIG. 1 is a micromechatronics technology utilizing semiconductor lithography technology (Fujita, "Present and future of micromechatronics", KAST Report, Vol.
4, 1991).

【0019】図3は、本発明の触覚入出力装置の第2の
実施例を説明するための圧力センサを示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a pressure sensor for explaining a second embodiment of the tactile input / output device of the present invention.

【0020】本実施例の触覚入出力装置は、図3に示す
微小な圧力センサ20群が、シリコン基板(不図示)上
に人間の触覚分解能よりも高密度にアレー状に配列され
て構成されており、微小な圧力センサ20群を通してコ
ンピュータに触覚情報を伝えるものである。ここで、各
微小な圧力センサ20は、人間の指先の触覚分解能L 0
(300μm程度)よりも狭い間隔Lをもってアレー状
に配列されている。
The tactile input / output device of this embodiment is shown in FIG.
20 groups of minute pressure sensors are on a silicon substrate (not shown)
Are arrayed in a higher density than the human tactile resolution.
It is configured by a group of 20 minute pressure sensors.
It conveys tactile information to the computer. Where each
The minute pressure sensor 20 has a tactile resolution L of a human fingertip. 0 
Array with a spacing L smaller than (about 300 μm)
Are arranged in.

【0021】微小な圧力センサ20は、公知のピエゾ素
子の逆圧電効果を利用したものであり、円柱状のピエゾ
素子201 と、ピエゾ素子201 の図示上面に取り付け
られた棒202 と、ピエゾ素子201 に取り付けられた
正の電極203 および負の電極204 とからなる。人間
からの触覚情報に応じた圧力がピエゾ素子201 の図示
上面に取り付けられた棒202 の端面に加えられ、棒2
2 がピエゾ素子20 1 を圧縮することにより、正の電
極203 と負の電極204 との間の電位差が変化する。
該電位差の変化をコンピュータに入力することにより、
人間からの触覚情報がコンピュータに伝達される。
The minute pressure sensor 20 is a known piezoelectric element.
It uses the inverse piezoelectric effect of a child and has a cylindrical piezo.
Element 201 And the piezo element 201 Attached to the upper surface shown
Stick 202 And the piezo element 201 Attached to
Positive electrode 203 And the negative electrode 20Four Consists of. Human
The pressure corresponding to the tactile information from the piezo element 201 Illustration of
Rod 20 mounted on top2 Added to the end face of the rod
02 Is a piezo element 20 1 Positive pressure by compressing
Pole 203 And negative electrode 20Four The potential difference between and changes.
By inputting the change in the potential difference into the computer,
Tactile information from humans is transmitted to the computer.

【0022】なお、本実施例の触覚入出力装置も、図1
に示した触覚入出力装置10と同様に、前述した半導体
リソグラフィ技術を利用したマイクロメカトロニクス技
術を用いて製造することができる。
The tactile input / output device of this embodiment is also shown in FIG.
Similar to the tactile input / output device 10 shown in FIG. 1, it can be manufactured by using the micromechatronics technology utilizing the semiconductor lithography technology described above.

【0023】図4は、本発明の触覚入出力装置の第3の
実施例を説明するための圧力アクチュエータおよび圧力
センサの配置を示す図である。
FIG. 4 is a view showing the arrangement of pressure actuators and pressure sensors for explaining the third embodiment of the tactile input / output device of the present invention.

【0024】本実施例の触覚入出力装置は、図2に示し
た微小な圧力アクチュエータ12群と図3に示した微小
な圧力センサ20群とが、図4に示すように、シリコン
基板(不図示)上に交互にアレー状に配列されて構成さ
れており、微小な圧力アクチュエータ12群を通して人
間に触覚情報を伝えるとともに、微小な圧力センサ20
群を通してコンピュータに触覚情報を伝えるものであ
る。なお、微小な圧力アクチュエータ12群と微小な圧
力センサ20群とはそれぞれ、人間の触覚分解能L0
(300μm程度)よりも狭い間隔Lをもってアレー状
に配列されている。
In the tactile input / output device of this embodiment, as shown in FIG. 4, a group of minute pressure actuators 12 shown in FIG. 2 and a group of minute pressure sensors 20 shown in FIG. (Shown in the drawing) are arranged alternately in an array, and tactile information is transmitted to a human through a group of minute pressure actuators 12 and a minute pressure sensor 20.
It transmits tactile information to a computer through a group. The minute pressure actuators 12 and the minute pressure sensors 20 each have a human tactile resolution L 0.
They are arranged in an array with a distance L narrower than (about 300 μm).

【0025】次に、本実施例の触覚入出力装置を用いた
人工現実システムの動作について、図5を参照して説明
する。
Next, the operation of the artificial reality system using the tactile input / output device of this embodiment will be described with reference to FIG.

【0026】人間の動きは、微小な圧力センサー20群
を通して検出され、コンピュータに入力される。コンピ
ュータは、予め登録されている対象となる世界またはモ
ノの性質と入力情報(動作検出)との関係から、対象の
世界またはモノの変位,移動,フォースフィードバック
およびテクスチャなどの情報の仮装世界を記述し、視覚
情報や聴覚情報と同期させながら微小な圧力アクチュエ
ータ12群を通して人間に触覚情報を出力する。
Human movement is detected through a group of minute pressure sensors 20 and input to a computer. The computer describes the disguised world of information such as displacement, movement, force feedback and texture of the target world or thing from the relationship between the properties of the target world or thing registered in advance and input information (motion detection). Then, the tactile information is output to the human through the group of minute pressure actuators 12 in synchronization with the visual information and the auditory information.

【0027】次に、微小な圧力アクチュエータ12群と
微小な圧力センサー20群とを同一のシリコン基板上に
構成する一構成例について、図6を参照して説明する。
Next, an example of the structure in which the minute pressure actuators 12 and the minute pressure sensors 20 are formed on the same silicon substrate will be described with reference to FIG.

【0028】図6に示した構成例においては、シリコン
基板31上に誘電体層32が形成されている。シリコン
基板31および誘電体層32には、ガスを通過させるた
めの孔311 および孔321 がそれぞれ穿設されてお
り、誘電体層32の孔321 が穿設された部分には、開
閉部36が形成されている。また、誘電体層32の開閉
部36内と開閉部36と互いに対向する誘電体層32内
には、第1の電極341,342がそれぞれ形成されてお
り、開閉部36の図示上面には、第2の電極351,3
2が形成されている。さらに、開閉部36の図示右端
には、アクチュエート棒33が形成されている(T.Ohns
tin, MICROMACHINED SILICON MICROVALVE,Proceedings
IEEE Micro Mechanical Systems, p.95, 1990)。
In the configuration example shown in FIG. 6, the dielectric layer 32 is formed on the silicon substrate 31. The silicon substrate 31 and the dielectric layer 32 are respectively provided with holes 31 1 and 32 1 for allowing gas to pass therethrough, and the portions of the dielectric layer 32 where the holes 32 1 are formed are opened and closed. The part 36 is formed. Further, first electrodes 34 1 and 34 2 are formed in the opening / closing part 36 of the dielectric layer 32 and in the dielectric layer 32 facing the opening / closing part 36, respectively, and are formed on the upper surface of the opening / closing part 36 in the figure. Is the second electrode 35 1 , 3
5 2 are formed. Further, an actuate rod 33 is formed at the right end of the opening / closing portion 36 in the figure (T. Ohns).
tin, MICROMACHINED SILICON MICROVALVE, Proceedings
IEEE Micro Mechanical Systems, p.95, 1990).

【0029】コンピュータからの制御情報に応じて第1
の電極341と第1の電極342との間の電位差を変え
て、開閉部36を図示上下方向に移動させることによ
り、アクチュエート棒33を図2に示した微小な圧力ア
クチュエータ12として機能させることができる。ま
た、ガス圧をコンピュータで制御した状態にしておき、
アクチュエート棒33に加わる人間からの圧力情報を一
対の第2の電極351,352で電気信号に変換して、該
電気信号に増幅およびフィルタリングなどの電気的処理
を施したのちコンピュータへ入力することにより、アク
チュエート棒33を図3に示した微小な圧力センサ20
として機能させることができる。
First according to control information from the computer
The actuating rod 33 functions as the minute pressure actuator 12 shown in FIG. 2 by changing the potential difference between the electrode 34 1 and the first electrode 34 2 and moving the opening / closing part 36 in the vertical direction in the figure. Can be made Also, keep the gas pressure controlled by a computer,
Pressure information from a human being applied to the actuate rod 33 is converted into an electric signal by the pair of second electrodes 35 1 and 35 2 , and the electric signal is subjected to electric processing such as amplification and filtering and then input to a computer. By doing so, the actuate rod 33 is attached to the minute pressure sensor 20 shown in FIG.
Can function as.

【0030】図7は、本発明の触覚入出力装置の第4の
実施例を説明するための圧力アクチュエータ,圧力セン
サおよび熱アクチュエータの配置を示す図である。
FIG. 7 is a view showing the arrangement of pressure actuators, pressure sensors and thermal actuators for explaining the fourth embodiment of the tactile input / output device of the present invention.

【0031】人間への触覚情報として、圧力を媒体とす
る以外に、熱を媒体とすることもできる。すなわち、図
2に示した微小な圧力アクチュエータ12と図3に示し
た微小な圧力センサ20とミアング型抵抗体で構成した
微小な熱アクチュエータ41とを一組として、図7に示
すように、該組を人間の触覚分解能L0 (300μm程
度)よりも狭い間隔Lをもってアレー状に配列してもよ
い。
As the tactile information for humans, heat may be used as a medium in addition to pressure as a medium. That is, as shown in FIG. 7, the minute pressure actuator 12 shown in FIG. 2, the minute pressure sensor 20 shown in FIG. 3 and the minute thermal actuator 41 composed of a miang type resistor are combined as a set, as shown in FIG. The sets may be arranged in an array with a spacing L narrower than the human tactile resolution L 0 (about 300 μm).

【0032】なお、本実施例の触覚入出力装置では、熱
アクチュエータ41を組み合せたが、微小電極間の電位
差を利用して構成した、電気を媒体とするアクチュエー
タを同様にして組み合せてもよい。
Although the thermal actuator 41 is combined in the tactile input / output device of this embodiment, an actuator using electricity as a medium, which is constructed by utilizing the potential difference between the microelectrodes, may be combined in the same manner.

【0033】図8(A),(B)はそれぞれ、本発明の
触覚入出力装置の第5の実施例を説明するための圧力ア
クチュエータを示す図である。
FIGS. 8A and 8B are views showing a pressure actuator for explaining the fifth embodiment of the tactile input / output device of the present invention.

【0034】本実施例の触覚入出力装置は、同図(A)
で示すように、内圧がコンピュータでそれぞれ制御され
る第1乃至第3の中空部511〜513に中空部が三分割
された微小な圧力アクチュエータ50をアレー状に配列
し、各微小な圧力アクチュエータ50の第1乃至第3の
中空部511〜513の内圧をコンピュータでそれぞれ制
御して、同図(B)に示すように、各微小な圧力アクチ
ュエータ50の平面方向の密度を変化させることによ
り、テクスシャ情報をコンピュータから人間に伝えるこ
とができる。
The tactile input / output device of this embodiment is shown in FIG.
As shown in, the minute pressure actuators 50 whose hollow portions are divided into three are arranged in an array in the first to third hollow portions 511 to 513 whose internal pressures are respectively controlled by the computer. the first to third hollow portion 51 1-51 3 in the internal pressure of the actuator 50 is controlled respectively computer, as shown in FIG. (B), changing the planar direction of the density of each minute pressure actuator 50 This allows the textual information to be transmitted from the computer to humans.

【0035】以上の説明においては、指先でのテクスシ
ャ情報を中心に説明しが、体の部位により異なる触覚の
分解能を考慮することで、体のどの部分にも適用できる
ことは言うまでもない。また、このときフォースフィー
ドバックの自由度が大きい場合には、公知の六自由度マ
スタマニュピレートなどと本発明の微小アクチュエータ
とを組み合わせて用いることも可能である。
In the above description, the texture information at the fingertip is mainly described, but it goes without saying that it can be applied to any part of the body by considering the tactile resolution which differs depending on the body part. At this time, when the degree of freedom of force feedback is large, it is possible to use a known six-degree-of-freedom master manipulate or the like in combination with the minute actuator of the present invention.

【0036】[0036]

【発明の効果】本発明は、上述のとおり構成されている
ので、次の効果を奏する。 (1)これまで主に視聴覚を補う形でしか使われていな
かった触覚についても、質感情報など積極的に用いるこ
とが可能になる。 (2)コンピュータへの入力装置であるデータグローブ
やデータスーツに、従来の重さや大きさといったヒュー
マニティを考慮しながらコンピュータからの出力情報で
アクチュエートする手段を設けたことにより、コンピュ
ータで記述された視覚情報に同期させた形で種々の触覚
情報を同時に与えることが可能になり、人工現実システ
ムにおいて著しい現実実感の向上が得られることにな
る。
Since the present invention is configured as described above, it has the following effects. (1) It is possible to positively use the texture information and the like even for the tactile sense that has been mainly used only to supplement the audiovisual sense until now. (2) It is described by a computer by providing a means for actuating with output information from the computer in consideration of humanity such as conventional weight and size in a data glove or a data suit which is an input device to the computer. It is possible to give various tactile information at the same time in a form synchronized with the visual information, and it is possible to obtain a remarkable improvement in reality in the artificial reality system.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の触覚入出力装置の第1の実施例の一部
分を示す図であり、(A)は斜視図、(B)は一部拡大
図である。
FIG. 1 is a diagram showing a part of a first embodiment of a haptic input / output device of the present invention, (A) is a perspective view, and (B) is a partially enlarged view.

【図2】図1に示した圧力アクチュエータの構成を示す
斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the pressure actuator shown in FIG.

【図3】本発明の触覚入出力装置の第2の実施例を説明
するための圧力センサを示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a pressure sensor for explaining a second embodiment of the tactile input / output device of the present invention.

【図4】本発明の触覚入出力装置の第3の実施例を説明
するための圧力アクチュエータおよび圧力センサの配置
を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an arrangement of pressure actuators and pressure sensors for explaining a third embodiment of the haptic input / output device of the present invention.

【図5】図4に示した触覚入出力装置の動作を説明する
ための、コンピュータと人間とのインターフェースとし
て注目を集めている人工現実システムの構成およびコン
ピュータと人間との情報のやり取りを示す図である。
5 is a diagram showing the configuration of an artificial reality system, which is attracting attention as an interface between a computer and a human, and the exchange of information between the computer and the human, for explaining the operation of the tactile input / output device shown in FIG. Is.

【図6】図4に示した微小な圧力アクチュエータ群と微
小な圧力センサー群とを同一のシリコン基板上に構成す
る一構成例を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration example in which the minute pressure actuator group and the minute pressure sensor group shown in FIG. 4 are formed on the same silicon substrate.

【図7】本発明の触覚入出力装置の第4の実施例を説明
するための圧力アクチュエータ,圧力センサおよび熱ア
クチュエータの配置を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a layout of a pressure actuator, a pressure sensor, and a thermal actuator for explaining a fourth embodiment of the haptic input / output device of the present invention.

【図8】本発明の触覚入出力装置の第5の実施例を説明
するための圧力アクチュエータを示す図であり、(A)
は微小な圧力アクチュエータの構成を示す図、(B)は
微小な圧力アクチュエータの動作を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a pressure actuator for explaining a fifth embodiment of the haptic input / output device of the present invention, (A)
FIG. 4A is a diagram showing a configuration of a minute pressure actuator, and FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 触覚入出力装置 11 シリコン基板 12, 50 圧力アクチュエータ 121,201 ピエゾ素子 122 アクチュエート棒 123,203 正の電極 124,204 負の電極 20 圧力センサ 202 棒 31 シリコン基板 311,321 孔 32 誘電体層 33 アクチュエート棒 341,342 第1の電極 351,352 第2の電極 36 開閉部 41 熱アクチュエータ 511 第1の中空部 512 第2の中空部 513 第3の中空部 L 間隔10 Tactile Input / Output Device 11 Silicon Substrate 12, 50 Pressure Actuator 12 1 , 20 1 Piezo Element 12 2 Actuate Rod 12 3 , 20 3 Positive Electrode 12 4 , 20 4 Negative Electrode 20 Pressure Sensor 20 2 Rod 31 Silicon Substrate 31 1 , 32 1 Hole 32 Dielectric Layer 33 Actuate Rod 34 1 , 34 2 First Electrode 35 1 , 35 2 Second Electrode 36 Opening / Closing Part 41 Thermal Actuator 51 1 First Hollow Part 51 2 Second Hollow part 51 3 Third hollow part L Interval

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 人間の触覚分解能よりも高密度にアレー
状に配列された微小な圧力アクチュエータ群を含み、 該微小な圧力アクチュエータ群を通して人間に触覚情報
を伝える触覚入出力装置。
1. A tactile input / output device including a group of minute pressure actuators arranged in an array at a density higher than that of human tactile resolution, and transmitting tactile information to a person through the group of minute pressure actuators.
【請求項2】 人間の触覚分解能よりも高密度にアレー
状に配列された微小な圧力センサー群を含み、 該微小な圧力センサー群を通して人間の動き情報を検出
する触覚入出力装置。
2. A tactile input / output device including a group of minute pressure sensors arranged in an array at a density higher than that of human tactile resolution, and detecting human movement information through the group of minute pressure sensors.
【請求項3】 人間の触覚分解能よりも高密度にアレー
状に交互に配列された微小な圧力アクチュエータ群と微
小な圧力センサー群とを含み、 該微小な圧力センサー群を通して人間の動き情報を検出
してコンピュータへ入力し、 前記微小な圧力アクチュエータ群を通して前記コンピュ
ータで処理された情報を人間に触覚情報を伝える触覚入
出力装置。
3. A micro pressure actuator group and a micro pressure sensor group, which are alternately arranged in an array at a density higher than that of a human tactile resolution, and detect human motion information through the micro pressure sensor group. Then, a tactile input / output device for transmitting information processed by the computer to the human through the group of minute pressure actuators.
【請求項4】 前記微小な圧力センサー群と前記微小な
圧力アクチュエータ群とが同一基板上に形成されている
請求項3記載の触覚入出力装置。
4. The tactile input / output device according to claim 3, wherein the minute pressure sensor group and the minute pressure actuator group are formed on the same substrate.
【請求項5】 微小な圧力アクチュエータと微小な圧力
センサーと微小な熱アクチュエータとを一組として、該
組が人間の触覚分解能よりも高密度にアレー状に配列さ
れている触覚入出力装置。
5. A tactile input / output device in which a minute pressure actuator, a minute pressure sensor, and a minute thermal actuator are combined into a set, and the set is arranged in an array at a density higher than the human tactile resolution.
【請求項6】 微小な圧力アクチュエータと微小な圧力
センサーと電気を媒体とする微小なアクチュエータとを
一組として、該組が人間の触覚分解能よりも高密度にア
レー状に配列されている触覚入出力装置。
6. A tactile sensor in which a micro pressure actuator, a micro pressure sensor, and a micro actuator using electricity as a set are arranged as a set, and the set is arranged in an array at a density higher than a human tactile resolution. Output device.
JP2124192A 1992-02-06 1992-02-06 Tactile i/o device Pending JPH05216568A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006107140A (en) * 2004-10-05 2006-04-20 Sony Corp Input/output device with tactile function, and electronic device
US7202837B2 (en) 2002-10-22 2007-04-10 Canon Kabushiki Kaisha Information output apparatus
JP2009205461A (en) * 2008-02-28 2009-09-10 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> Tactile sense information display device

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