静電力覚提示のためのビルトイン静電容量式センサを用いた位置·荷重の同時検出の検討

摘要

近年，大画面上に触力覚提示を実現する研究が盛hに行われている．筆者らもこれまでに静電吸引力による摩擦変調を利用した，大画面上のマルチタッチ触力覚提示（以下，静電力覚提示と呼ぶ）について研究してきた.この提示システムは，複数の電圧源と提示子，および画面上の透明電極からなり，提示子に電圧を印加した際に提示子と画面上電極間に生じる静電吸引力による摩擦力変化を用いて，パッシブな力覚提示を行う．それぞれの提示子と画面内の仮想物体との相対位置に応じて印加電圧を制御し，複数提示子に独立の力覚提示を実現した．提示子位置に応じて力覚提示を行うため，位置検出システムが重要となる．オクルージョンなく提示子位置を検出可能なシステムとして，表面型静電容量方式タッチパネルの位置検出手法を援用した静電力覚提示システムを検討してきた．図1(左)に本システムの模式図を示す．位置検出システムは力覚提示システムと共通の構成で，力覚提示用電圧に位置検出用電圧を重畳し，画面上の複数端点に接続した電流センサの信号比から提示子位置を推定する．本システムでは，同一のセットアップを用いて，位置検出のみならず，提示子にかかる垂直荷重の推定を実現できる可能性がある．静電力覚提示の提示力は垂直荷重に比例する摩擦力を用いるため，垂直荷重の推定により，本システムにおける提示力の評価や制御を行える可能性があり，より高品位な力覚提示の実現につながると考えられる．本稿では，静電力覚提示における静電容量式位置検出システムを用いた，提示子にかかる垂直荷重推定の検討について報告する．