拡散光を利用したタッチパネル型反射型触覚センサの設計と評価

摘要

近年の情報機器の発展に伴い，多くの触覚センシングデバイスが実用化されている．我々はより直感的な操作感覚を実現する柔軟な触覚センサを目指し，反射型触覚センサを開発してきた．本センサは構成の単純さゆえ，LED (Light Emission Diode) とPD (Photo Diode) を利用し，タッチパネルへの応用を指向したセンサの薄型化が可能である．しかし，結像を利用できないため，拡散光の照度分布を利用したセンシングが必要となる．これまで，3 次元での反射現象のシミュレーションを行ってきたが，今回はより詳細なシミュレーション結果から本手法の可能性を検討し，LED とPD を利用した反射型触覚センサの設計を検討する．LED やPD を用いた平面分布型力センサの最適設計については，梶本によって研究されている．しかし当該論文は拡散反射面の配置に関する最適化であり，全反射の有無を利用した本センサの特性を記述できない．また, 点光源の反射を利用した光線追跡シミュレーションが藤村らによって研究されているが, 当該論文では拡散反射による照度分布を取り扱っているので, 変形する全反射面による照度分布を扱う.想定する反射型触覚センサは屈折率1.43 程度の透明なシリコンゴムである．そのため，センサ面に入射する光線が，ある入射角度では一部透過し，一部反射する．そして臨界角以上になったときに全反射する．このような特性に留意しつつ，シミュレーションを行った. さらに, その結果からLED とPD の設計について考えていく.