(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024120781
(43)【公開日】2024-09-05
(54)【発明の名称】触覚提示セルおよび触覚提示装置
(51)【国際特許分類】
G06F 3/041 20060101AFI20240829BHJP
H01H 9/18 20060101ALI20240829BHJP
【ＦＩ】
G06F3/041 480
H01H9/18 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023027829
(22)【出願日】2023-02-24
(71)【出願人】
【識別番号】000004352
【氏名又は名称】日本放送協会
(74)【代理人】
【識別番号】110001807
【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】大久 哲
(72)【発明者】
【氏名】都築 俊満
【テーマコード（参考）】
5G052
【Ｆターム（参考）】
5G052JB11
(57)【要約】
【課題】ユーザに硬さ、軟らかさの幅の広い触覚の変化の面内分布を提示することができる触覚提示装置を提供する。
【解決手段】第１の波長の光Ｌ１を照射されると液相になり、第１の波長と異なる第２の波長の光を照射されると固相になる光固液相転移材料１１を、多孔質弾性部材１２に含浸させて伸縮性フィルムからなる袋体１３に密封した触覚提示セル１を、透明な基板２上に二次元配列した触覚提示装置１０であって、すべての触覚提示セル１の光固液相転移材料１１が完全に固相化した状態で、触覚提示セル１毎に光量を変えて第１の波長の光Ｌ１を照射することにより、光固液相転移材料１１を部分的にまたは全体を液相化して、触覚提示セル１をそれぞれ所望の硬さに軟化する。
【選択図】図３Ｃ
【解決手段】第１の波長の光Ｌ１を照射されると液相になり、第１の波長と異なる第２の波長の光を照射されると固相になる光固液相転移材料１１を、多孔質弾性部材１２に含浸させて伸縮性フィルムからなる袋体１３に密封した触覚提示セル１を、透明な基板２上に二次元配列した触覚提示装置１０であって、すべての触覚提示セル１の光固液相転移材料１１が完全に固相化した状態で、触覚提示セル１毎に光量を変えて第１の波長の光Ｌ１を照射することにより、光固液相転移材料１１を部分的にまたは全体を液相化して、触覚提示セル１をそれぞれ所望の硬さに軟化する。
【選択図】図３Ｃ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光固液相転移材料と、前記光固液相転移材料を含浸させた多孔質弾性部材と、を備える触覚提示セル。
【請求項2】
前記多孔質弾性部材および前記光固液相転移材料を密封した袋体をさらに備え、
前記袋体は、少なくとも一部が光を透過し、少なくとも一部が可撓性またはさらに伸縮性を有する膜で形成された請求項１に記載の触覚提示セル。
前記袋体は、少なくとも一部が光を透過し、少なくとも一部が可撓性またはさらに伸縮性を有する膜で形成された請求項１に記載の触覚提示セル。
【請求項3】
光固液相転移材料と、前記光固液相転移材料を密封する袋体と、を備え、
前記袋体は、少なくとも一部が光を透過し、少なくとも一部が伸縮性を有する膜で形成された触覚提示セル。
前記袋体は、少なくとも一部が光を透過し、少なくとも一部が伸縮性を有する膜で形成された触覚提示セル。
【請求項4】
請求項１に記載の触覚提示セルを二次元配列して備える触覚提示装置。
【請求項5】
請求項２に記載の触覚提示セルを、前記袋体の光を透過する領域を同じ面に向けて二次元配列して備える触覚提示装置。
【請求項6】
請求項３に記載の触覚提示セルを、前記袋体の光を透過する領域を同じ面に向けて二次元配列して備える触覚提示装置。
【請求項7】
前記光固液相転移材料は、所定の波長の光を照射されている時に液相および固相の一方の相になり、前記波長の光を照射されていない時に他方の相になり、
前記触覚提示セル毎に、当該触覚提示セルに前記波長の光を照射する光源を、二次元配列して備える請求項４乃至請求項６のいずれか一項に記載の触覚提示装置。
前記触覚提示セル毎に、当該触覚提示セルに前記波長の光を照射する光源を、二次元配列して備える請求項４乃至請求項６のいずれか一項に記載の触覚提示装置。
【請求項8】
二次元配列した前記触覚提示セルに、第１の波長の光と前記第１の波長と異なる第２の波長の光とを切り替えて照射する光源装置をさらに備え、
前記光固液相転移材料は、前記第１の波長の光を照射されると液相になり、前記第２の波長の光を照射されると固相になり、
前記光源装置は、前記触覚提示セル毎に、当該触覚提示セルに前記第１の波長の光および前記第２の波長の光の少なくとも一方を照射する光源を、二次元配列して備える請求項４乃至請求項６のいずれか一項に記載の触覚提示装置。
前記光固液相転移材料は、前記第１の波長の光を照射されると液相になり、前記第２の波長の光を照射されると固相になり、
前記光源装置は、前記触覚提示セル毎に、当該触覚提示セルに前記第１の波長の光および前記第２の波長の光の少なくとも一方を照射する光源を、二次元配列して備える請求項４乃至請求項６のいずれか一項に記載の触覚提示装置。
【請求項9】
二次元配列した前記触覚提示セルに、第１の波長の光と前記第１の波長と異なる第２の波長の光とを切り替えて照射する光源装置をさらに備え、
前記光固液相転移材料は、前記第１の波長の光を照射されると液相になり、前記第２の波長の光を照射されると固相になり、
前記光源装置は、前記第１の波長の光および前記第２の波長の光の少なくとも一方を出
射する１以上の光源と、前記光源が出射した光の進行方向を変化させて任意の前記触覚提示セルに入射させる光走査手段と、を備える請求項４乃至請求項６のいずれか一項に記載の触覚提示装置。
前記光固液相転移材料は、前記第１の波長の光を照射されると液相になり、前記第２の波長の光を照射されると固相になり、
前記光源装置は、前記第１の波長の光および前記第２の波長の光の少なくとも一方を出
射する１以上の光源と、前記光源が出射した光の進行方向を変化させて任意の前記触覚提示セルに入射させる光走査手段と、を備える請求項４乃至請求項６のいずれか一項に記載の触覚提示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、触覚提示セルおよびこれを配列した触覚提示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
ＡＲ（Augmented Reality：拡張現実）／ＶＲ（Virtual Reality：仮想現実）といったＸＲ（Extended Reality）技術が既存メディアと融合して、多くの人がＸＲ技術を体験している。ＸＲ技術がさらに進化すると、利用者が、あたかも傍に物体が存在するかのように感じて手を伸ばす等して触れようとするが、実際には存在しないので触れることができず、違和感を抱くことになる。したがって、視覚映像と共に、硬い、軟らかい、といった触覚を提示できなければ、ＸＲは感情的に受け入れられ難い。視覚映像と触覚は車の両輪の関係にあり、触覚提示はＸＲ技術普及のための大きな課題である。
【0003】
触覚提示技術として、圧電伸縮アクチュエータを触覚素子として二次元配列して、振動パターンを変化させることにより触覚を変化させる技術が開示されている（非特許文献１）。また、タッチパネルディスプレイのガラス板上に酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）および二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）の各薄膜を積層して、ＩＴＯ膜とユーザの指先との間に電圧を印加するデバイスが開示され、ＩＴＯ膜と指先との間に印加電圧によって発生した静電引力により摩擦力が変化する（非特許文献２）。
【0004】
ここで、物質は一般的には熱により、液相から固相にまたはその逆に相転移することで硬さが変化し、さらに高分子材料には固相のままで硬さが変化するものがある。また、高分子材料には、紫外線等の光を照射されることにより硬化するものがある。さらに、光を照射されることによりまたは照射されていないことにより、液相－固相間で可逆的に相転移する材料（光固液相転移材料）であるフォトクロミック化合物が知られ（例えば、非特許文献３～６）、可逆的に脱着可能な接着剤等への適用のために研究されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0005】
【非特許文献1】Xin Xie, et al., "Scalable, MEMS-enabled, vibrational tactile actuators for high resolution tactile displays", Journal of Micromechanics and Microengineering, Volume 24, 125014, 2014
【非特許文献2】"TanvasTouch Adds Haptic Capability to Touchscreen Displays", Display Daily, [online], 2017 <URL: https://www.displaydaily.com/article/display-daily/tanvastouch-adds-haptic-capability-to-touchscreen-displays>
【非特許文献3】Satoshi Honda, Taro Toyota, "Photo-triggered solvent-free metamorphosis of polymeric materials", Nature Communications 8, 502, 2017
【非特許文献4】Minami Oka et al., "Photocleavable Regenerative Network Materials with Exceptional and Repeatable Viscoelastic Manipulability", Advanced Science, 2101143, 2021
【非特許文献5】Haruhisa Akiyama, Masaru Yoshida, "Photochemically Reversible Liquefaction and Solidification of Single Compounds Based on a Sugar Alcohol Scaffold with Multi Azo-Arms", Advanced Materials, Volume 24, No. 17, p. 2353-2356, 2012
【非特許文献6】Hongwei Zhou, et al., "Photoswitching of glass transition temperatures of azobenzene-containing polymers induces reversible solid-to-liquid transitions", Nature Chemistry, Volume 9, p. 145-151, 2017
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
非特許文献１，２に開示された技術は、ユーザに触れさせる部品の機械的な特性を変化させるものではない。非特許文献１は、触感で硬さ（軟らかさ）の変化を感じさせてもそれは擬似的なものであり、硬軟の幅広い変化をユーザに感じさせることは困難である。非特許文献２は、ユーザが触れた表面の摩擦の変化を感じさせるものであり、ざらつきや滑らかさを変化させることはできても、硬さの変化を感じさせることは困難である。
【0007】
本発明は前記問題点に鑑み創案されたもので、ユーザに硬軟の幅の広い触覚の変化の面内分布を提示することができる触覚提示装置を提供することが課題である。
【課題を解決するための手段】
【0008】
すなわち、本発明に係る触覚提示セルは、光固液相転移材料と、前記光固液相転移材料を含浸させた多孔質弾性部材と、を備える構成である。または、本発明に係る触覚提示セルは、光固液相転移材料と、前記光固液相転移材料を密封する袋体と、を備え、前記袋体の少なくとも一部が光を透過し、少なくとも一部が可撓性を有する膜で形成された構成である。
【0009】
本発明に係る触覚提示装置は、前記触覚提示セルを二次元配列して備える構成とする。
【発明の効果】
【0010】
本発明に係る触覚提示セルによれば、ユーザに硬軟の幅の広い触覚の変化を提示することができる。そして、本発明に係る触覚提示装置によれば、ユーザに硬軟の幅の広い触覚の変化の面内分布を提示するものとなる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明に係る触覚提示装置の構造を模式的に説明する断面図である。
【図6A】光源装置の変形例の構造を模式的に説明する本発明の第１実施形態に係る触覚提示装置の部分平面図である。
【図7】光源装置の変形例の構造を模式的に説明する本発明の第１実施形態に係る触覚提示装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明に係る触覚提示セルおよび触覚提示装置を実現するための形態について、図面を参照して説明する。図面に示す触覚提示装置およびその要素は、明確に説明するために、大きさや位置関係等を誇張していることがあり、また、形状や構造を単純化していることがある。また、各実施形態の説明において、前の実施形態と同一の要素については、同一の符号を付し、説明を適宜省略する。
【0013】
〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態に係る触覚提示装置１０は、図１に示すように、光を透過する基板２と、基板２上に二次元配列して固定された触覚提示セル１と、二次元配列した触覚提示セル１上を被覆するシート部材３と、を備える。触覚提示装置１０はさらに、基板２の下に、光源装置５０を備える。触覚提示装置１０は、平面視形状が特に規定されず、矩形等の、用途に合わせた形状および寸法になるように、触覚提示セル１を配列して備え、このことは、後記する第２実施形態以降においても同様である。図１では、簡潔に説明するために、図中左右方向に８個の触覚提示セル１が配列されている。
本発明の第１実施形態に係る触覚提示装置１０は、図１に示すように、光を透過する基板２と、基板２上に二次元配列して固定された触覚提示セル１と、二次元配列した触覚提示セル１上を被覆するシート部材３と、を備える。触覚提示装置１０はさらに、基板２の下に、光源装置５０を備える。触覚提示装置１０は、平面視形状が特に規定されず、矩形等の、用途に合わせた形状および寸法になるように、触覚提示セル１を配列して備え、このことは、後記する第２実施形態以降においても同様である。図１では、簡潔に説明するために、図中左右方向に８個の触覚提示セル１が配列されている。
【0014】
（触覚提示セル）
触覚提示セル１は、硬さが変化することにより、ユーザに局所的に触覚を提示する。第１実施形態に係る触覚提示装置の触覚提示セル（以下、第１実施形態に係る触覚提示セル）１は、任意の立体形状とすることができ、図１および図２に示すような直方体等の角柱や円柱、または、下に広がった錐台や錐体、下に底面（平面）を向けた半球等のドーム型等の、底に基板２に固定される平面を有する形状が好ましい。触覚提示セル１のこのような形状は、触覚提示セル１が最も軟化した状態で、かつユーザの接触等による外力のないとき（以下、初期状態という）におけるものを指す。
触覚提示セル１は、硬さが変化することにより、ユーザに局所的に触覚を提示する。第１実施形態に係る触覚提示装置の触覚提示セル（以下、第１実施形態に係る触覚提示セル）１は、任意の立体形状とすることができ、図１および図２に示すような直方体等の角柱や円柱、または、下に広がった錐台や錐体、下に底面（平面）を向けた半球等のドーム型等の、底に基板２に固定される平面を有する形状が好ましい。触覚提示セル１のこのような形状は、触覚提示セル１が最も軟化した状態で、かつユーザの接触等による外力のないとき（以下、初期状態という）におけるものを指す。
【0015】
触覚提示装置１０は、触覚提示セル１の高さ、すなわち可変部分の厚さが大きいほど、触覚提示セル１の軟化時における変形量が大きく、提示する触覚の変化の範囲を大きくすることができる。しかし、触覚提示セル１の高さが大きいと、光が全体に到達し難く、相転移に要する時間が長くなって光応答性が低くなる。したがって、触覚提示セル１は、高さが３～１０ｍｍであることが好ましく、用途等に応じて設計される。また、触覚提示装置１０は、触覚提示セル１が狭ピッチで配列されているほど、触覚の微細な面内分布を提示することができ、ピッチが２０ｍｍ以下であることが好ましく、１０ｍｍ以下であることがさらに好ましい。ただし、人間の指先や掌等の触覚の空間（面）分解能は１～２ｍｍ程度であり、それよりもピッチを短くしても、触覚の面内分布に差異をほとんど感じることができない。また、触覚提示セル１は、狭ピッチ化に伴い小型化するので、製造し難くなり、また、アスペクト比が高くなる。したがって、触覚提示装置１０は、触覚提示セル１の配列のピッチが２ｍｍ以上であることが好ましく、３ｍｍ以上であってもよい。触覚提示セル１は、正方格子等の矩形格子状に配列されていてもよいし、平面視形状が円形や正六角形のものを三角格子状（俵積状）に配列されていてもよい。また、触覚提示セル１は、ユーザに上から押圧された際に側方に広がって変形できるように、互いに間隔を空けて配列される。触覚提示セル１同士の間隔は、触覚提示セル１の平面視における長さよりも短いことが好ましく、触覚提示セル１の最大変形量に応じて設計される。そして、触覚提示セル１は、平面視における長さを、ピッチおよび間隔に応じて設計され、１ｍｍ以上であることが好ましい。さらに、触覚提示セル１は、平面視における長さに比して高さが大きい（アスペクト比が高い）と、初期状態等の軟化したときに基板２上で自立し難いので、アスペクト比が高過ぎないことが好ましく、立体形状や後記の多孔質弾性部材１２の硬さにもよるが、１以下であることが好ましい。
【0016】
触覚提示セル１は、光固液相転移材料１１、光固液相転移材料１１を含浸させた多孔質弾性部材１２、ならびに、光固液相転移材料１１および多孔質弾性部材１２を密封した袋体１３を備える。触覚提示セル１は、袋体１３内を、光固液相転移材料１１および多孔質弾性部材１２のみとして、大気等の気体を含まないことが好ましく、袋体１３の内面と多孔質弾性部材１２との間に間隙を有していてもよいが、この間隙は光固液相転移材料１１で埋められることが好ましい。
【0017】
光固液相転移材料１１は、光を照射されることにより、液相から固相に、また固相から液相に、可逆的に相転移し、あるいは、固体であって硬さが可逆的に変化する。詳しくは、光固液相転移材料１１は、特定の波長域の光（第１の波長の光）Ｌ１を照射されると固体から液体に相転移し、この波長域とは異なる別の特定の波長域の光（第２の波長の光）Ｌ２を照射されると液体から固体に相転移し、第１、第２の波長の光Ｌ１，Ｌ２のいずれも照射されていないときには状態を維持する。または、光固液相転移材料１１は、固体のままであり、第１の波長の光Ｌ１を照射されると軟化し、第２の波長の光Ｌ２を照射されると硬化する。光固液相転移材料１１は、触覚提示セル１の硬さが所望の範囲で変化するように、特に完全に固相化した状態（最も硬い状態）が前記範囲における最大の硬さ以上となる材料を選択する。また、光固液相転移材料１１は、第１、第２の波長の光Ｌ１，Ｌ２を、それぞれ少なくとも一部を透過させ、透過率が高いことが好ましい。
【0018】
光固液相転移材料１１は、アゾベンゼンのシス－トランス光異性化反応により相転移するものを適用することができる。例えば、複数のアゾベンゼン基を有する糖アルコール誘導体（非特許文献５）は、アゾベンゼンが安定したトランス体であるときに固体であり、ＵＶ光（例えば、波長３６５ｎｍ）を照射されると、アゾベンゼンがＵＶ光を吸収して不安定なシス体に変化することによって液体になり、可視光（例えば、波長５１０ｎｍ）を照射されると、シス体のアゾベンゼンがトランス体に戻ることによって固体になる。なお、アゾベンゼンは熱エネルギーによってもトランス体に戻るが、室温では半日以上要し、体温でもそれに近い時間を要する。また、側鎖にアゾベンゼン基を有するポリアクリレート（非特許文献６）は、アゾベンゼンがトランス体であるときにはガラス転移点が常温よりも高温であるのでガラス状の固体であり、ＵＶ光を照射されてアゾベンゼンがシス体に変化すると、ガラス転移点が降下することによって軟化してゴム状になり、さらには液体になる。
【0019】
多孔質弾性部材１２は、内部に微細な空孔（空隙、気泡）を有する弾性体で、空孔に光固液相転移材料１１を充填させて支持する支持部材であり、触覚提示セル１の立体形状に形成される。ユーザの指等で触覚提示セル１が押圧されると、多孔質弾性部材１２は、光固液相転移材料１１の硬さに応じて変形する。さらに多孔質弾性部材１２は、光固液相転移材料１１が液体や低粘度のゲル状であるときには、押圧されると、圧縮されて空孔が潰されて光固液相転移材料１１を押し出し、一方、外力のない状態では（押圧する力が解除されると）所定の形状（初期状態の形状）となって、空孔に光固液相転移材料１１が充填された状態に戻る。多孔質弾性部材１２を備えることにより、本実施形態に係る触覚提示セル１は、初期状態を所定の立体形状とすることが容易となる。
【0020】
多孔質弾性部材１２は、光固液相転移材料１１を含浸（空孔に充填）させるために、連続気泡構造とする。また、触覚提示セル１は、多孔質弾性部材１２の気孔率が低いと、光固液相転移材料１１の含有率が低くなり、触感が、光固液相転移材料１１の硬さよりも多孔質弾性部材１２の硬さ（弾性）の影響が高くなって、光固液相転移材料１１の硬さの変化に対して触感の変化量が狭くなる。したがって、多孔質弾性部材１２は、気孔率が高いことが好ましく、具体的には８０％以上であることが好ましい。また、多孔質弾性部材１２は、外力のない状態で、押し出された液状の光固液相転移材料１１を再び空孔に充填させて初期状態の形状に戻る十分な復元力を有し、かつ、この液状の光固液相転移材料１１を含浸させた状態で自立することができる弾性および硬さを有するように、材料、気孔率、孔径等を選択、設計する。ただし、触覚提示セル１は多孔質弾性部材１２の硬さよりも軟らかくならないので、多孔質弾性部材１２は、触覚提示セル１の所望する最も軟らかい状態に合わせた硬さとする。また、多孔質弾性部材１２は、光固液相転移材料１１と化学的に反応せず、第１、第２の波長の光Ｌ１，Ｌ２に対する耐光性を有する材料とし、また、液状の光固液相転移材料１１との親和性が高いことが好ましい。多孔質弾性部材１２はさらに、第１の波長の光Ｌ１、第２の波長の光Ｌ２のそれぞれの少なくとも一部を透過させる構造とし、透過率が高いことが好ましい。このような多孔質弾性部材１２として、ウレタンフォーム、シリコーンフォーム、ポリスチレンフォーム、ポリエチレンフォーム、ゴムスポンジ等の軟質発泡ポリマーや、ポリエチレン等の樹脂からなる繊維を絡み合わせた三次元網状構造体が挙げられる。
【0021】
袋体１３は、フィルム（膜）で形成された閉じた袋体であり、触覚提示セル１の外装部材として、光固液相転移材料１１を、多孔質弾性部材１２に含浸させた状態で多孔質弾性部材１２と共に収容して密封し、触覚提示セル１からの光固液相転移材料１１の流出、および外気の流入を防止する。そのために、袋体１３は、十分なバリア性を有し、また、破損しないように十分な強度を有するフィルムで形成されていることが好ましい。そして、袋体１３は、触覚提示セル１が押圧された際の変形を妨げないように可撓性を有し、さらに変形による表面積の変化に追随して伸縮するように伸縮性を有すると共に、表面積が増大する変形を妨げないように弾性が高くないことが好ましい。また、袋体１３は、触覚提示セル１の外から照射された光が光固液相転移材料１１に到達するように、第１の波長の光Ｌ１、第２の波長の光Ｌ２のそれぞれの少なくとも一部が透過し、透過率が高いことが好ましい。さらに、袋体１３は、多孔質弾性部材１２と同様に、これらの光に対する耐光性を有し、光固液相転移材料１１と化学的に反応しない材料で形成される。このような材料として、例えば、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）等のシリコーン樹脂、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンの共重合体等のフッ素樹脂が挙げられる。そして、袋体１３は、前記の強度や伸縮性等が得られるような厚さに設計され、具体的には１０～２００μｍの範囲に形成されることが好ましい。また、袋体１３は、内面の一部が多孔質弾性部材１２の表面に接着されていてもよく、この場合、多孔質弾性部材１２の下面、またはさらに上面に接着されることが好ましく、側面には接着されないことが好ましい。多孔質弾性部材１２の下面の広い面積に接着する場合には、硬化後において透明な接着剤を用いる。一方、下面以外には、硬化後において可撓性を有する接着剤を用いることが好ましい。
【0022】
本実施形態においては、袋体１３は、図２に示すように、２枚のフィルム１３ａ，１３ｂが、光固液相転移材料１１を含浸させた多孔質弾性部材１２を挟んでその外側の縁で貼り合わされることにより、閉じた袋体に形成されている。詳しくは、袋体１３は、触覚提示セル１の下面におけるフィルム１３ｂとその他の面（側面および上面）におけるフィルム１３ａとを触覚提示セル１の外側で貼り合わせて形成されている。そのために、フィルム１３ａは、多孔質弾性部材１２の立体形状に合わせた面形状に形成され、一方、フィルム１３ｂは、平坦である。さらに、二次元配列された触覚提示セル１において、フィルム１３ａ，１３ｂのそれぞれが連続した１枚のフィルムで形成されている。したがって、触覚提示セル１同士が、貼り合わされたフィルム１３ａ，１３ｂによって、所定の間隔を空けて配列した状態で連結されている。
【0023】
ここで、触覚提示装置１０においては、光固液相転移材料１１の相転移のための光は、触覚提示セル１の下から基板２越しに照射される。また、触覚提示セル１は、下面が基板２に固定されている。そこで、フィルム１３ａは、可撓性および伸縮性を有し、一方で、光透過性を有していなくてよく、さらに遮光性を有していてもよい。触覚提示セル１が側面に遮光膜を備えることにより、隣の触覚提示セル１に照射された光が漏れて進入して、光固液相転移材料１１の硬さが意図せず変化することを防止することができる。また、触覚提示セル１が上面および側面に遮光膜を備えることにより、触覚提示装置１０の外の光により光固液相転移材料１１の硬さが意図せず変化することを防止することができる。フィルム１３ｂは、光を透過し、一方で、伸縮性、さらには可撓性を有していなくてよく、基板２に貼り合わされて触覚提示セル１を固定する。このようなフィルム１３ｂは、透光性のより高い材料を選択することができ、前記の袋体１３の材料に加えて、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエチレン、ポリプロピレンを適用することができる。
【0024】
触覚提示装置１０において、触覚提示セル１は、面内における位置がずれないように、下面（袋体１３の下面）の少なくとも一部が基板２に接着されている。なお、触覚提示セル１の下面の広い面積で接着する場合には、硬化後において透明な接着剤を用いる。または、図２に示すように、袋体１３が、平面視で触覚提示セル１（多孔質弾性部材１２）の外側にフィルム１３ａとフィルム１３ｂの貼り合わせによる鍔状の部分を有する場合には、この部分を基板２に接着してもよい。
【0025】
（基板）
基板２は、触覚提示セル１を二次元配列して載置する土台である。基板２は、ユーザに触覚提示セル１の上から押圧されても破損、変形等しないように十分な強度を有し、また、その下に配置されている光源装置５０が照射した光が触覚提示セル１に到達するように光を透過する構造とし、ポリカーボネートやアクリル等の硬質で透明な樹脂材料やガラスで形成された板材が適用される。また、基板２は、平板状に限られず、例えば柱面や球面等の曲面形状でもよく、触覚提示装置１０の用途に応じて所望の面形状に形成される。
基板２は、触覚提示セル１を二次元配列して載置する土台である。基板２は、ユーザに触覚提示セル１の上から押圧されても破損、変形等しないように十分な強度を有し、また、その下に配置されている光源装置５０が照射した光が触覚提示セル１に到達するように光を透過する構造とし、ポリカーボネートやアクリル等の硬質で透明な樹脂材料やガラスで形成された板材が適用される。また、基板２は、平板状に限られず、例えば柱面や球面等の曲面形状でもよく、触覚提示装置１０の用途に応じて所望の面形状に形成される。
【0026】
（シート部材）
シート部材３は、触覚提示装置１０におけるカバーで、ユーザに直接に触れられる部品であり、触覚提示セル１を破損等しないように保護すると共に、間隙を設けて配列された触覚提示セル１による上面の凹凸をユーザに感じ難くさせるように、触覚提示装置１０の上面を平坦とする。シート部材３は、可撓性を有し、さらに伸縮性を有することが好ましく、例えば、ポリウレタンやシリコーン等の樹脂からなるシート、織布、不織布等を適用することができる。シート部材３は、前記の触覚提示セル１の保護や上面の平坦化の効果を得られる厚さとしつつ、触覚提示セル１の硬さの変化による触覚の変化が減衰しないように、厚さが小さいことが好ましく、具体的には０．０５～０．３ｍｍ程度の範囲に形成されていることが好ましい。また、シート部材３は、遮光性を有することが好ましい。遮光性を有するシート部材３により、光源装置５０が照射した光がユーザ側へ漏れず、また、触覚提示セル１の袋体１３に遮光性がなくても、触覚提示装置１０の外からの光により触覚提示セル１（光固液相転移材料１１）の硬さが意図せず変化することを防止することができる。また、シート部材３は、裏面が触覚提示セル１の上面（袋体１３の上面）に接着されていてもよく、この場合には、シート部材３の表面の触覚に影響しないように、硬化後において可撓性を有する接着剤を用いることが好ましい。なお、図１において、触覚提示装置１０は、シート部材３が周縁部で基板２に貼り合わされているが、二次元配列した触覚提示セル１をまとめて囲繞する枠体を基板２に固定して備えて、この枠体にシート部材３が固定されていてもよい。
シート部材３は、触覚提示装置１０におけるカバーで、ユーザに直接に触れられる部品であり、触覚提示セル１を破損等しないように保護すると共に、間隙を設けて配列された触覚提示セル１による上面の凹凸をユーザに感じ難くさせるように、触覚提示装置１０の上面を平坦とする。シート部材３は、可撓性を有し、さらに伸縮性を有することが好ましく、例えば、ポリウレタンやシリコーン等の樹脂からなるシート、織布、不織布等を適用することができる。シート部材３は、前記の触覚提示セル１の保護や上面の平坦化の効果を得られる厚さとしつつ、触覚提示セル１の硬さの変化による触覚の変化が減衰しないように、厚さが小さいことが好ましく、具体的には０．０５～０．３ｍｍ程度の範囲に形成されていることが好ましい。また、シート部材３は、遮光性を有することが好ましい。遮光性を有するシート部材３により、光源装置５０が照射した光がユーザ側へ漏れず、また、触覚提示セル１の袋体１３に遮光性がなくても、触覚提示装置１０の外からの光により触覚提示セル１（光固液相転移材料１１）の硬さが意図せず変化することを防止することができる。また、シート部材３は、裏面が触覚提示セル１の上面（袋体１３の上面）に接着されていてもよく、この場合には、シート部材３の表面の触覚に影響しないように、硬化後において可撓性を有する接着剤を用いることが好ましい。なお、図１において、触覚提示装置１０は、シート部材３が周縁部で基板２に貼り合わされているが、二次元配列した触覚提示セル１をまとめて囲繞する枠体を基板２に固定して備えて、この枠体にシート部材３が固定されていてもよい。
【0027】
（光源装置）
光源装置５０は、触覚提示セル１毎に独立して、触覚提示セル１の光固液相転移材料１１を相転移させる波長域の光Ｌ１，Ｌ２を切り替えて入射する装置であり、そのために、触覚提示セル１と一対一で発光装置５を備え、すなわち、発光装置５を、各触覚提示セル１の直下に配置されるように二次元配列して備える。光源装置５０はさらに、発光装置５を配列して実装するための配線基板５３を備え、接続した電流源から、任意の１以上の発光装置５に電流を供給する。発光装置５は、例えば表面実装型（Surface Mount Device：ＳＭＤ）ＬＥＤ（Light Emitting Diode）であり、発光素子６１，６２と、発光素子６１，６２を収容する凹部を形成された板状のパッケージ部材７１と、パッケージ部材７１の凹部に充填されて発光素子６１，６２を封止する封止部材７２と、を備え、必要に応じてさらにレンズ等の光学素子を備える。
光源装置５０は、触覚提示セル１毎に独立して、触覚提示セル１の光固液相転移材料１１を相転移させる波長域の光Ｌ１，Ｌ２を切り替えて入射する装置であり、そのために、触覚提示セル１と一対一で発光装置５を備え、すなわち、発光装置５を、各触覚提示セル１の直下に配置されるように二次元配列して備える。光源装置５０はさらに、発光装置５を配列して実装するための配線基板５３を備え、接続した電流源から、任意の１以上の発光装置５に電流を供給する。発光装置５は、例えば表面実装型（Surface Mount Device：ＳＭＤ）ＬＥＤ（Light Emitting Diode）であり、発光素子６１，６２と、発光素子６１，６２を収容する凹部を形成された板状のパッケージ部材７１と、パッケージ部材７１の凹部に充填されて発光素子６１，６２を封止する封止部材７２と、を備え、必要に応じてさらにレンズ等の光学素子を備える。
【0028】
発光素子６１は、触覚提示セル１の光固液相転移材料１１を固体から液体に相転移させる波長域（第１の波長）の光Ｌ１（例えば、波長３６５ｎｍのＵＶ光）を発するＬＥＤ、発光素子６２は、液体から固体に相転移させる波長域（第２の波長）の光Ｌ２（例えば、波長５１０ｎｍの可視光）を発するＬＥＤであり、それぞれ公知のものを適用することができる。発光素子６１，６２は、光度が高いほど、短い照射時間で光固液相転移材料１１を相転移させることができる。発光装置５は、発光素子６１，６２のそれぞれの個数は特に限定されず、光Ｌ１，Ｌ２を必要な輝度で照射できればよい。パッケージ部材７１は、発光装置５の外装部材であり、樹脂、またはさらに金属で形成され、凹部の内面を反射面として、発光素子６１，６２が発した光を高効率で直上の触覚提示セル１に向けて照射させると共に、光が側方へ漏れて他の触覚提示セル１へ照射されないようにする。パッケージ部材７１はさらに、凹部内の発光素子６１，６２の端子と接続すると共に、底面（下面）で配線基板５３に接続するように形成された金属膜からなるリードを備える。封止部材７２は、発光素子６１，６２を封止して保護し、その発した光を透過させる透明な樹脂であり、例えばシリコーン樹脂やエポキシ樹脂である。
【0029】
配線基板５３は、発光装置５のリードに接続する端子（パッド）と、端子と電流源とを電気的に接続する配線を備え、１枚乃至２枚以上の積層した絶縁基板の両面や界面に金属膜や金属箔で配線を形成された公知のプリント回路基板の構成とすることができる。配線基板５３は、任意に選択された１以上の発光装置５の発光素子６１，６２の少なくとも一方に電流を供給できるような配線を備える。例えば、発光素子６１に接続する配線は発光装置５毎に設けられ、発光素子６２に接続する配線は、すべての発光装置５で共通化されていてもよい。なお、光源装置５０は、発光素子６１，６２を配線基板５３に直接に実装したＣＯＢ（Chip On Board）でもよい。このような光源装置５０は、配線基板５３上に、各触覚提示セル１に対応する１組の発光素子６１，６２を囲繞する枠状の反射部材を備えることが好ましい。
【0030】
基板２が曲面である等、平面形状ではない場合には、すべての触覚提示セル１が、入射される光量が等しくなるように発光装置５との距離を等しくするために、配線基板５３を基板２と同様の面形状とすることが好ましい。例えば、配線基板５３を、可撓性の絶縁基板を有するフレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣ）として、基板２と同じ面形状の板材上に固定する。
【0031】
光源装置５０は、外部から入力される信号により、発光素子６１または発光素子６２のどちらを点灯するか、そして１以上のどの発光装置５を点灯するか、を選択され、さらに、発光装置５毎に発光素子６１，６２が発する光の明るさ（光度）や点灯時間を選択される。発光素子６１，６２の光度は、電流値の大きさを調整することによって制御される、または、発光素子６１，６２をパルス幅変調（ＰＭＷ）方式で駆動して、パルス幅（デューティ比）を調整することによって制御される。
【0032】
（触覚提示装置の製造方法）
本実施形態に係る触覚提示装置１０は、一例として、次の方法で製造することができる。触覚提示セル１の初期状態の形状に加工した多孔質弾性部材１２に、第１の波長の光Ｌ１（例えば、ＵＶ光）を照射して液状とした光固液相転移材料１１を含浸させ、次に、放置、または加熱（例えば、６０℃）や第２の波長の光Ｌ２（例えば、可視光）の照射により、光固液相転移材料１１を固相化する。なお、光固液相転移材料１１が液状においても粘度がある程度高い場合には、この光固液相転移材料１１に溶媒を添加して多孔質弾性部材１２に含浸し易くしてもよく、多孔質弾性部材１２に含浸させた後、乾燥により溶媒を除去する。また、伸縮性のフィルムを、二次元配列された触覚提示セル１の形状に合わせた凹凸（内面側から見て凹み）に成形して、フィルム１３ａとする。光固液相転移材料１１が含浸して硬化した多孔質弾性部材１２を１個ずつ、フィルム１３ａの凹みに収容し、フィルム１３ａにフィルム１３ｂを、接着剤による接着や熱圧着等の、フィルム１３ａ，１３ｂに対応した公知の方法で貼り合わせて、触覚提示セル１が二次元配列された状態で形成される。触覚提示セル１の下面（フィルム１３ｂ）を基板２に接着して固定する。シート部材３を、二次元配列された触覚提示セル１の全体を覆うように基板２の周縁部に固定する。最後に、触覚提示セル１およびシート部材３を上に固定した基板２を、光源装置５０上に、その発光装置５と触覚提示セル１とを一対一で位置を合わせて固定する。
本実施形態に係る触覚提示装置１０は、一例として、次の方法で製造することができる。触覚提示セル１の初期状態の形状に加工した多孔質弾性部材１２に、第１の波長の光Ｌ１（例えば、ＵＶ光）を照射して液状とした光固液相転移材料１１を含浸させ、次に、放置、または加熱（例えば、６０℃）や第２の波長の光Ｌ２（例えば、可視光）の照射により、光固液相転移材料１１を固相化する。なお、光固液相転移材料１１が液状においても粘度がある程度高い場合には、この光固液相転移材料１１に溶媒を添加して多孔質弾性部材１２に含浸し易くしてもよく、多孔質弾性部材１２に含浸させた後、乾燥により溶媒を除去する。また、伸縮性のフィルムを、二次元配列された触覚提示セル１の形状に合わせた凹凸（内面側から見て凹み）に成形して、フィルム１３ａとする。光固液相転移材料１１が含浸して硬化した多孔質弾性部材１２を１個ずつ、フィルム１３ａの凹みに収容し、フィルム１３ａにフィルム１３ｂを、接着剤による接着や熱圧着等の、フィルム１３ａ，１３ｂに対応した公知の方法で貼り合わせて、触覚提示セル１が二次元配列された状態で形成される。触覚提示セル１の下面（フィルム１３ｂ）を基板２に接着して固定する。シート部材３を、二次元配列された触覚提示セル１の全体を覆うように基板２の周縁部に固定する。最後に、触覚提示セル１およびシート部材３を上に固定した基板２を、光源装置５０上に、その発光装置５と触覚提示セル１とを一対一で位置を合わせて固定する。
【0033】
（触覚提示装置の動作）
本発明の第１実施形態に係る触覚提示装置の動作を、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図４Ａおよび図４Ｂを参照して説明する。これらの図において、触覚提示装置１０は、簡潔に、触覚提示セル１を３つのみ示し、光源装置５０については対応する３つの発光装置５のみを示し、また、シート部材３を省略する。
本発明の第１実施形態に係る触覚提示装置の動作を、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図４Ａおよび図４Ｂを参照して説明する。これらの図において、触覚提示装置１０は、簡潔に、触覚提示セル１を３つのみ示し、光源装置５０については対応する３つの発光装置５のみを示し、また、シート部材３を省略する。
【0034】
はじめに、触覚提示装置１０を所望の触覚の面内分布に設定する（書き換える）方法を説明する。触覚提示装置１０は、書換時には、外力のない状態、詳しくは上面（シート部材３）がユーザ等に接触していない状態とする。まず、触覚提示装置１０のすべての触覚提示セル１を初期状態にする（初期化）。
【0035】
図３Ａに示すように、光源装置５０のすべての発光装置５の発光素子６１を点灯して光Ｌ１を照射し、触覚提示セル１の光固液相転移材料１１を完全に液相にまたは最も軟らかい状態とする。具体的には、後記するように、変形していた多孔質弾性部材１２がその弾性により初期状態の形状に戻ることを、光固液相転移材料１１が妨げないような硬さに軟化する。また、図中、点灯している発光素子６１または発光素子６２には、放射状の矢印を付す。発光素子６１の点灯のための連続電流供給時間またはパルス幅変調方式におけるパルス幅は、発光素子６１の光度に応じて、光固液相転移材料１１が完全に固相から完全に液相に転移するまで、または最も硬い状態から最も軟らかい状態に変化するまでの値（ｔS-L）以上とする。発光素子６１を、所定時間、すなわち光固液相転移材料１１が前記したように完全に液相化する等の所定の硬さに軟化するまでの時間、点灯した後、停止し、初期化を完了する。
【0036】
次に、触覚提示セル１毎に所望の硬さとする。そのために、図３Ｂに示すように、すべての発光装置５の発光素子６２を点灯して光Ｌ２を照射し、触覚提示セル１の光固液相転移材料１１を完全に固相にまたは最も硬い状態とする。発光素子６２の点灯のための連続電流供給時間またはパルス幅変調方式におけるパルス幅は、発光素子６２の光度に応じて、光固液相転移材料１１が完全に液相から完全に固に転移するまで、または最も軟らかい状態から最も硬い状態に変化するまでの値（ｔL-S）以上とする。あるいは、触覚提示セル１が、触覚提示装置１０における硬さの変化の所望の範囲における最も硬い状態となるように、光Ｌ２を照射してもよい。発光素子６２を所定時間点灯した後、停止する。
【0037】
そして、触覚提示セル１毎に所望の硬さになるように、光固液相転移材料１１を部分的にまたは全体を液相化して軟化する。ここでは、図中、左端の触覚提示セル１は、光固液相転移材料１１が完全に液相化した最も軟らかい状態、中央の触覚提示セル１は、光固液相転移材料１１が部分的に液相化した中間の硬さ、右端の触覚提示セル１は、光固液相転移材料１１が完全に固相化した最も硬い状態にする。そのために、図３Ｃに示すように、左端および中央の各触覚提示セル１の直下に配置された発光装置５の発光素子６１を再び点灯して光Ｌ１を照射し、一方、右端の触覚提示セル１の直下に配置された発光装置５は点灯しない。左端の発光装置５の発光素子６１の点灯のための連続電流供給時間またはパルス幅変調方式におけるパルス幅は、ｔS-L以上とする。一方、中央の発光装置５の発光素子６１の点灯のための連続電流供給時間またはパルス幅変調方式におけるパルス幅は、ｔS-L未満であって、触覚提示セル１の目標とする硬さに応じて設定される。発光装置５は、それぞれの発光素子６１を設定した時間点灯した後、停止し、触覚提示装置１０がユーザに提示される。
【0038】
このように触覚提示セル１毎に異なる硬さとした触覚提示装置１０は、図４Ａに示すように、ユーザの指等が接触すると、触覚提示セル１がその硬さと指による押圧力Ｆとに応じた変形量で、押し潰されて側方に広がるように変形する、または変形しない。ここでは、３つすべての触覚提示セル１がそれぞれの硬さに応じて異なる変形量で変形する。詳しくは、多孔質弾性部材１２の内部で連続した空孔に充填された光固液相転移材料１１が固相化していると、芯材となって触覚提示セル１を支持し、多孔質弾性部材１２の変形を阻害する。右端の触覚提示セル１は、完全に固相化した光固液相転移材料１１が、触覚提示セル１全体において僅かにしか変形せず、さらに多孔質弾性部材１２の変形を阻害し、その結果、変形量が小さい。中央の触覚提示セル１は、多孔質弾性部材１２が、その空孔内の不完全に固相化した光固液相転移材料１１と共に変形する。一方、左端の触覚提示セル１は、多孔質弾性部材１２が、空孔をその中の液状の光固液相転移材料１１が押し出されて潰されて圧縮し、押し出された光固液相転移材料１１が多孔質弾性部材１２の側面と袋体１３の間に溜まる。
【0039】
図４Ｂに示すように、ユーザの指が触覚提示装置１０から離れて外力（押圧力Ｆ）がなくなると、触覚提示セル１は、押圧力Ｆによって変形した状態（図４Ａ参照）から、多孔質弾性部材１２の弾性により復元しようとする。ただし、多孔質弾性部材１２の空孔内の光固液相転移材料１１の硬さ、またはさらに弾性によって、復元の程度が異なる。左端の触覚提示セル１は、多孔質弾性部材１２の弾性により完全に復元して初期状態の形状に戻り、押し出されていた光固液相転移材料１１が多孔質弾性部材１２の空孔に充填される。一方、右端の触覚提示セル１は、押圧力Ｆで僅かに変形した固相化した光固液相転移材料１１がその形状を維持しようとするので、ほとんど復元しない。また、中央の触覚提示セル１は、多孔質弾性部材１２の弾性が光固液相転移材料１１の硬さにある程度勝り、完全ではないが復元する。
【0040】
触覚提示装置１０の触覚の面内分布を変化させるためには、再び、光源装置５０のすべての発光装置５の発光素子６１を点灯して光Ｌ１を照射する初期化（図３Ａ参照）から実行する。このように、すべての触覚提示セル１の光固液相転移材料１１を液体にしまたは十分に軟化させることにより、一部の触覚提示セル１のユーザの指等との接触による変形がリセットされる。なお、光固液相転移材料１１が完全に固相または最も硬い状態において、その弾性等により多孔質弾性部材１２が初期状態の形状に復元可能である場合には、初期化（図３Ａ）せず、その次のすべての発光装置５の発光素子６２の点灯による触覚提示セル１の光固液相転移材料１１の固相化（図３Ｂ）から実行してもよい。
【0041】
また、触覚提示セル１の硬さを簡潔に３段階に変化させるように説明したが、発光素子６１の点灯のための連続電流供給時間またはパルス幅変調方式におけるパルス幅を０超ｔS-L未満で変化させることにより、硬さを細分化することができる。また、発光装置５毎に、発光素子６１に供給する電流値を変化させて光度を調整してもよく、さらに、連続電流供給時間またはパルス幅と電流値とをそれぞれ変化させて組み合わせてもよい。
【0042】
初期化（図３Ａ）の後の触覚提示セル１の硬化（図３Ｂ）において、最も軟らかい状態とする触覚提示セル１（図３Ｂの左端）の、すなわち全体を液相とする光固液相転移材料１１は固相化せず、すなわち発光素子６２を点灯しなくてもよい。それ以外の触覚提示セル１（図３Ｂの中央および右端）についてのみ発光素子６２を点灯して光固液相転移材料１１を完全に固相化し、その後、これらの触覚提示セル１毎に、その目標とする硬さに応じた条件で発光素子６１を点灯して、光固液相転移材料１１を部分的に液相化する。または、初期化（図３Ａ）の後のすべての触覚提示セル１についての均一な固相化（図３Ｂ）を実行せず、触覚提示セル１毎に所望の硬さになるように、光固液相転移材料１１を部分的にまたは全体を固相化してもよい。そのために、図５に示すように、触覚提示セル１毎に、その目標とする硬さに応じた条件で発光素子６２を点灯して光Ｌ２を照射し、光固液相転移材料１１を硬化する。これらの方法によれば、触覚提示装置１０の書換時間を短縮することができる。
【0043】
前記したように、初期化としてすべての触覚提示セル１の光固液相転移材料１１を一様に固相化した後に、触覚提示セル１毎に軟化する（図３Ｃ）ためには、触覚提示セル１の光固液相転移材料１１を液相に相転移させる光Ｌ１のみを、触覚提示セル１毎に照射可能であればよい。したがって、光源装置５０の配線基板５３は、すべての発光素子６２に接続する配線を共通化し、発光素子６１のみ個別に（発光装置５毎に）電流を供給する構成とすることができる。反対に、触覚提示セル１毎に硬化する（図５）場合には、配線基板５３は、すべての発光素子６１に接続する配線を共通化し、発光素子６２のみ個別に電流を供給する構成とすることができる。あるいは、本実施形態に係る触覚提示装置は、以下の構成の光源装置を備えていてもよい。
【0044】
（光源装置の変形例）
図６Ａおよび図６Ｂに示す触覚提示装置１０は、光源装置５０Ｂ以外は前記実施形態と同じ構成である。なお、図６Ａにおいては、シート部材３を省略し、基板２を透明として図示しない。光源装置５０Ｂは、発光素子６１を搭載した発光装置５１と発光素子６２を搭載した発光装置５２とをそれぞれ配線基板５３Ｂに二次元配列して備える。
図６Ａおよび図６Ｂに示す触覚提示装置１０は、光源装置５０Ｂ以外は前記実施形態と同じ構成である。なお、図６Ａにおいては、シート部材３を省略し、基板２を透明として図示しない。光源装置５０Ｂは、発光素子６１を搭載した発光装置５１と発光素子６２を搭載した発光装置５２とをそれぞれ配線基板５３Ｂに二次元配列して備える。
【0045】
発光装置５１は、発光素子６１の１種類のＬＥＤのみ備えること以外は、前記実施形態における光源装置５０の発光装置５と同様の構成とすることができ、パッケージ部材７１の凹部の形状等により、発光素子６１が発した光を直上に向けて指向性よく（狭指向角で）照射させる構成とする。発光装置５１は、光源装置５０における発光装置５と同様に、触覚提示セル１の直下に配置されることが好ましい。一方、発光装置５２は、発光素子６２の１種類のＬＥＤを備え、パッケージ部材７１の凹部の形状により、またはレンズ等の光学素子を備えて、発光素子６２が発した光が広がって照射される、広指向角の構成とする。発光装置５２は、平面視で、隣り合う触覚提示セル１の間に配置される。一例として図６Ａに示すように、触覚提示セル１が正方格子状に配列され、発光装置５２が、直交する２方向のそれぞれにおいて触覚提示セル１同士の間に、さらに１列置きになるように千鳥配列されている。発光装置５２から斜め上へ照射される光が、発光装置５１の上（基板２）を進行して触覚提示セル１に入射することができる。光源装置５０Ｂは、このような構成により、発光素子６２（発光装置５２）を触覚提示セル１の半数備えればよく、部品点数を少なくすることができる。また、光源装置５０Ｂは、発光装置５１，５２として、それぞれ１つの波長域の光を発する公知のＬＥＤパッケージ品を流用することができる。なお、発光装置５１，５２は、青色光やＵＶ光を発するＬＥＤを搭載し、封止部材７２（図２参照）に蛍光体を添加して所望の波長域の光（光Ｌ１，Ｌ２）に変換するものでもよい。または光源装置５０Ｂは、発光素子６１，６２を配線基板５３Ｂに直接に実装したＣＯＢでもよい。なお、光源装置５０Ｂは、発光素子６１と発光素子６２の配置を入れ替えた構成とすることもでき、このような触覚提示装置１０は、初期化において、前記したように、すべての触覚提示セル１の光固液相転移材料１１を液相化し（図３Ａ）、触覚提示セル１毎に硬化する（図５）。
【0046】
本実施形態に係る触覚提示装置は、光源装置がレーザー光を走査して選択された触覚提示セル１に照射する構成とすることもできる。図７に示す触覚提示装置１０は、光源装置５０Ｃ以外は前記実施形態と同じ構成である。光源装置５０Ｃは、触覚提示セル１の光固液相転移材料１１を固体から液体に相転移させる波長域の光Ｌ１（例えば、ＵＶ光）をレーザー光として照射する発光装置５１Ａと、液体から固体に相転移させる波長域の光Ｌ２（例えば、可視光）をレーザー光として照射する発光装置５２Ａと、反射鏡５４と、反射鏡５４を回動させるアクチュエータ（図示省略）と、を備える。
【0047】
発光装置５１Ａ，５２Ａはそれぞれ、ＹＡＧレーザー等の固体レーザーや半導体レーザー（ＬＤ）、さらに必要に応じて波長変換のための光学結晶等を備える公知のレーザー光源であり、電流値等によって出力強度を変調可能とする。光源装置５０Ｃは、レーザー光走査式プロジェクタ等に使用されるレーザーガルバノスキャナと同様の構成とすることができ、発光装置５１Ａ，５２Ａから照射されたレーザー光（光Ｌ１，Ｌ２）を反射鏡５４で反射させて、選択された触覚提示セル１に入射させる。なお、図７における発光装置５１Ａ，５２Ａおよび反射鏡５４の配置は一例である。光源装置５０Ｃは、発光装置５１Ａ，５２Ａおよび反射鏡５４等を、触覚提示装置１０の触覚提示セル１を配列した列の１ないし所定数毎に備え、または全体で１ずつのみ備えてもよい。発光装置５１Ａ，５２Ａ等の１つあたりの触覚提示セル１の数が少ないほど、触覚提示装置１０全体の書換時間を短くすることができる。また、光源装置５０Ｃは、触覚提示セル１へのレーザー光の入射角が例えば０°（底面に垂直）で揃うように、レンズ等の光学素子を基板２の下に備えてもよい。触覚提示装置１０は、レーザー光を走査する光源装置５０Ｃを備えることにより、触覚提示セル１を、ＬＥＤの配列可能なピッチよりも狭く配列することができる。
【0048】
前記したように、本実施形態に係る触覚提示装置１０は、光Ｌ１または光Ｌ２の一方のみを触覚提示セル１毎に照射可能であればよく、他方をすべての触覚提示セル１に同時に照射する構成とすることができる。したがって、光源装置は、例えば、光Ｌ１をレーザー光として照射する発光装置５１Ａ、ならびに、光Ｌ２を広指向角で照射する発光装置５２（図６Ａおよび図６Ｂ参照）、または発光素子６２と拡散板を備えた一般的なバックライト等の面状光源装置を備える構成とすることもできる。
【0049】
（変形例）
本実施形態に係る触覚提示装置は、それぞれが異なる光固液相転移材料を密封した２以上の触覚提示セルを１組の素子として二次元配列して備えていてもよい。特に固相での硬さの異なる光固液相転移材料を備えることにより、硬軟の変化を幅広く、かつ細かくすることができる。これらの光固液相転移材料は、同じ波長域の光で相転移する材料でもよいが、液相化および固相化の少なくとも一方が異なる材料であれば、それぞれの光を発するＬＥＤを共に搭載した発光装置を１組の素子毎に備える光源装置とすることができる。
本実施形態に係る触覚提示装置は、それぞれが異なる光固液相転移材料を密封した２以上の触覚提示セルを１組の素子として二次元配列して備えていてもよい。特に固相での硬さの異なる光固液相転移材料を備えることにより、硬軟の変化を幅広く、かつ細かくすることができる。これらの光固液相転移材料は、同じ波長域の光で相転移する材料でもよいが、液相化および固相化の少なくとも一方が異なる材料であれば、それぞれの光を発するＬＥＤを共に搭載した発光装置を１組の素子毎に備える光源装置とすることができる。
【0050】
本発明に係る触覚提示セルの光固液相転移材料は、光を照射されることにより、および照射されないことにより、液相から固相に、また固相から液相に、可逆的に相転移し、あるいは、固体であって硬さが可逆的に変化するものであってもよい。このような光固液相転移材料１１Ａを備える変形例に係る触覚提示セル１Ａは、図８に示すように、光固液相転移材料１１Ａ以外は前記実施形態に係る触覚提示セル１と同じ構成とすることができる。そして、第１実施形態の変形例に係る触覚提示装置１０Ａは、図８に示すように、光を透過する基板２と、基板２上に二次元配列して固定された触覚提示セル１Ａと、二次元配列した触覚提示セル１Ａ上を被覆するシート部材３と、を備え、さらに、基板２の下に、光源装置５０Ａを備える。触覚提示装置１０Ａは、第１実施形態に係る触覚提示装置１０と同様に、平面視形状が特に規定されず、矩形等の、用途に合わせた形状および寸法になるように、触覚提示セル１Ａを配列して備える。
【0051】
光固液相転移材料１１Ａは、特定の波長域の光Ｌ１を照射されていないときには固体の状態であり、この波長域の光Ｌ１を照射されると液体に相転移し、さらに照射されている間は液体の状態を維持し、光Ｌ１の照射を停止すると固体に相転移する。または反対に、特定の波長域の光Ｌ１を照射されていないときには液体の状態で、照射されている間は固体の状態を維持する。あるいは、固体のままであり、光Ｌ１を照射されていないときには硬化した状態であり、照射されると軟化し、照射を停止すると硬化する。または反対に、光Ｌ１を照射されていないときには軟化した状態であり、照射されているときには硬化した状態となる。また、光固液相転移材料１１Ａは、この特定の波長域の光Ｌ１を、その少なくとも一部を透過させ、透過率が高いことが好ましい。
【0052】
光固液相転移材料１１Ａは、具体的には、ヘキサアリールビスイミダゾール（hexaarylbiimidazole：ＨＡＢＩ）が挙げられ、ＵＶ光（例えば、波長３６５ｎｍ）を照射されているときに液体となり、照射されてないときには固体である（非特許文献３，４）。詳しくは、ＵＶ光を照射されると、二量体の解離により固体から液体に相転移し、照射を停止すると、室温程度の熱エネルギーにより短時間で再結合して固体に相転移する。
【0053】
光源装置５０Ａは、触覚提示セル１Ａ毎に独立して、触覚提示セル１Ａの光固液相転移材料１１Ａを相転移させる波長域の光Ｌ１を入射する装置であり、そのために、触覚提示セル１Ａと一対一で発光装置５１を備え、すなわち、発光装置５１を、触覚提示セル１の直下に配置されるように二次元配列して備える。光源装置５０Ａはさらに、発光装置５１を配列して実装する配線基板５３Ａを備え、接続した電流源から、任意の１以上の発光装置５１に電流を供給する。発光装置５１は、第１実施形態における光源装置５０Ｂ（図６Ｂ参照）のものと同様の構成とすることができる。または、光源装置５０Ａは、発光素子６１を配線基板５３Ａに直接に実装したＣＯＢでもよい。
【0054】
本発明の第１実施形態の変形例に係る触覚提示装置の動作を、図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ、図１０Ａおよび図１０Ｂを参照して説明する。これらの図において、触覚提示装置１０Ａは、簡潔に、触覚提示セル１Ａを３つのみ示し、光源装置５０Ａについては対応する３つの発光装置５１のみを示し、また、シート部材３を省略する。
【0055】
はじめに、触覚提示装置１０Ａを所望の触覚の面内分布に設定する（書き換える）方法を説明する。前記実施形態と同様に、触覚提示装置１０Ａは、書換時には、外力のない状態、詳しくは上面（シート部材３）がユーザ等に接触していない状態とする。まず、触覚提示装置１０Ａのすべての触覚提示セル１Ａを初期状態にする（初期化）。
【0056】
図９Ａに示すように、光源装置５０Ａのすべての発光装置５１の発光素子６１を点灯して光Ｌ１を照射し、触覚提示セル１Ａの光固液相転移材料１１Ａを完全に液相にまたは最も軟らかい状態とする。発光素子６１の点灯のための連続電流供給時間またはパルス幅変調方式におけるパルス幅は、発光素子６１の光度に応じて、光固液相転移材料１１Ａが完全に固相から完全に液相に転移するまで、または最も硬い状態から最も軟らかい状態に変化するまでの値（ｔS-L）以上とする。発光素子６１を、所定時間、すなわち光固液相転移材料１１が前記したように完全に液相化する等の所定の硬さに軟化するまでの時間、点灯した後、停止し、初期化を完了する。
【0057】
次に、触覚提示セル１Ａ毎に所望の硬さとする。そのために、図９Ｂに示すように、すべての発光装置５の発光素子６１を停止した状態で、触覚提示セル１Ａの光固液相転移材料１１Ａを完全に固相にまたは最も硬い状態となるまで待機する。そして、触覚提示セル１Ａ毎に所望の硬さになるように、光固液相転移材料１１Ａを部分的にまたは全体を液相化して軟化する。ここでは、図中、左端の触覚提示セル１Ａは、光固液相転移材料１１Ａが完全に液相化した最も軟らかい状態、中央の触覚提示セル１Ａは、光固液相転移材料１１Ａが部分的に液相化した中間の硬さ、右端の触覚提示セル１Ａは、光固液相転移材料１１Ａが完全に固相化した最も硬い状態にする。そのために、図９Ｃに示すように、左端の触覚提示セル１Ａの直下に配置された発光装置５１は、初期化（図９Ａ）と同じ条件で発光素子６１を点灯する。また、中央の触覚提示セル１Ａの直下に配置された発光装置５１は、パルス幅変調方式におけるパルス幅を０超ｔS-L未満に、または電流値を初期化時よりも小さい値で発光素子６１を点灯する。一方、右端の触覚提示セル１Ａの直下に配置された発光装置５１は、発光素子６１を点灯しない（停止する）。発光装置５１は、それぞれの発光素子６１を設定した時間点灯した後、図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、点灯を継続した状態で触覚提示装置１０Ａがユーザに提示される。
【0058】
本変形例に係る触覚提示装置１０Ａは、ユーザの指等からの押圧力Ｆの付与およびその解除による触覚提示セル１Ａの変形は、前記実施形態に係る触覚提示装置１０と同様である（図４Ａ、図４Ｂ参照）。触覚提示装置１０Ａの触覚の面内分布を変化させるためには、前記実施形態と同様に、再び、光源装置５０Ａのすべての発光素子６１を点灯して光Ｌ１を照射する初期化（図９Ａ参照）から実行する。
【0059】
触覚提示セル１Ａ毎に所望の硬さとした（図９Ｃ）後のユーザへの提示時（図１０Ａおよび図１０Ｂ）において照射される光Ｌ１は、光固液相転移材料１１Ａの状態（固相率）を変化させない光量とする。すなわち、左端の触覚提示セル１Ａにおいては光固液相転移材料１１Ａが完全な液相を維持する光量とし、中央の触覚提示セル１Ａにおいては光固液相転移材料１１Ａがそれ以上に液相化が進行せずかつ固相化（固相に戻る）しない光量とする。このような光Ｌ１の光量は、触覚提示セル１Ａを所望の硬さにする（図９Ｃ）ための光量と同じでなくてよい。例えば、触覚提示セル１Ａ毎に所望の硬さとするための光Ｌ１は等しく最大光量として、所望の硬さに到達した触覚提示セル１Ａについて順次、光固液相転移材料１１Ａの固相率を維持するための光量に切り換える。このような方法によれば、触覚提示セル１Ａを所望の硬さに高速で到達させることができる。
【0060】
初期化（図９Ａ）の後の待機による触覚提示セル１Ａの硬化（図９Ｂ）において、最も軟らかい状態とする触覚提示セル１Ａ（図９Ｂの左端）は光固液相転移材料１１Ａを固相化せず、発光素子６１の点灯を初期化から継続してもよい。それ以外の触覚提示セル１Ａ（図９Ｂの中央および右端）についてのみ発光素子６１を停止して光固液相転移材料１１Ａを完全に固相化し、その後、これらの触覚提示セル１Ａ毎に、その目標とする硬さに応じた条件で発光素子６１を点灯して、光固液相転移材料１１Ａを部分的に液相化する。
【0061】
または、初期化（図３Ａ）の後のすべての触覚提示セル１Ａについての均一な固相化（図３Ｂ）を実行せず、触覚提示セル１Ａ毎に所望の硬さになるように、光固液相転移材料１１Ａを部分的にまたは全体を固相化してもよい。そのために、最も軟らかい状態とする触覚提示セル１Ａ（図９Ｃの左端）については、光固液相転移材料１１Ａが完全な液相を維持するように発光素子６１の点灯を継続し、最も硬い状態とする触覚提示セル１Ａ（図９Ｃの右端）については、発光素子６１を停止して光固液相転移材料１１Ａを完全に固相化させる。中間の硬さとする触覚提示セル１Ａ（図９Ｃの中央）については、光固液相転移材料１１Ａが部分的に固相化する光量の光Ｌ１を照射するように条件を切り換えて発光素子６１を点灯し、または光固液相転移材料１１Ａが部分的に固相化するまで発光素子６１を停止し、その後に光固液相転移材料１１Ａの固相率を維持する光量の光Ｌ１を照射する条件で発光素子６１を点灯する。これらの方法によれば、触覚提示装置１０Ａの書換時間を短縮することができる。
【0062】
本実施形態およびその変形例に係る触覚提示セル１，１Ａ（以下、まとめて、触覚提示セル１）は、触覚提示装置１０，１０Ａにおいて、袋体１３の底面のフィルム１３ｂが基板２と一体であってもよい。すなわち、袋体１３が、触覚提示セル１の側面および上面におけるフィルム１３ａと基板２とを貼り合わせて形成される。また、触覚提示セル１は、袋体が、下面および側面におけるフィルムと上面におけるフィルムとを貼り合わせて形成されていてもよい。また、触覚提示セル１は、袋体の側面および上面におけるフィルム１３ａまたは上面におけるフィルムが、遮光性と十分な強度を有してシート部材３と一体であってもよい。
【0063】
本実施形態に係る触覚提示セル１は、袋体が、伸縮性の低いまたは伸縮性のない可撓性のフィルムで形成されていてもよく、ただし、変形による表面積の増大に対応した構成とする。そのために、袋体は、触覚提示セル１の変形時の最も増大した表面積に対応して形成され、それ以外の、例えば初期状態においては弛みを有する。
【0064】
本実施形態に係る触覚提示装置は、基板が、触覚提示セル１が載置される各領域の少なくとも一部で光を透過すればよい。そこで、図１１に示すように、光を透過しない金属板等に、触覚提示セル１の配置に合わせて貫通孔２ｈが形成された基板２Ａを適用することもできる。詳しくは、基板２Ａは、触覚提示セル１の底面と対面する領域に貫通孔２ｈが形成されている。貫通孔２ｈの平面視形状は、基板２Ａが十分な強度が得られる程度の大きさとし、触覚提示セル１の全体に光が到達するように、触覚提示セル１の底面以上の大きさであることが好ましく、底面よりも小さい場合にはより大きいことが好ましい。このような基板２Ａに固定される触覚提示セル１は、袋体１３の底面のフィルム１３ｂが、伸縮性のないものとし、さらに可撓性のない、ある程度の剛性を有して変形し難い板材であることが好ましく、前記実施形態の基板２のような硬質な樹脂材料を適用することができる。また、図１１に示すように、袋体１３が、平面視で触覚提示セル１の外側にフィルム１３ａとフィルム１３ｂの貼り合わせによる鍔状の部分を有するので、この部分を基板２Ａに接着して固定することができる。または、基板２Ａが、貫通孔２ｈに、透明な樹脂やガラスからなる板材を窓として嵌め合わされていてもよい。
【0065】
基板２Ａを備える触覚提示装置１０は、前記の光源装置５０Ｂや光源装置５０Ｃを備えていてもよい（図６Ａ、図６Ｂ、図７参照）。ただし、光源装置５０Ｂ，５０Ｃから斜め上へ照射される光も触覚提示セル１に入射するように、基板２Ａの厚さや貫通孔２ｈの大きさを設計し、またはレンズ等の光学素子を備えて光が垂直またはそれに近い角度で入射するように構成する。また、触覚提示装置１０Ａ（図８参照）が、基板２Ａを備えていてもよい。
【0066】
本実施形態に係る触覚提示装置は、基板が、弾性を有する材料で形成されていてもよい。このような基板を備える変形例に係る触覚提示装置は、ユーザの指で押圧されると、その押圧力Ｆによっては、基板が変形して、触覚提示セル１の変形量を超えて表面が変形する。本変形例における基板は、所望する変形量に対応した厚さとし、また、多孔質弾性部材１２よりも弾性が高く、復元力が強いことが好ましく、触覚提示セル１のある程度以上の硬さよりも硬いものとする。触覚提示セル１が基板の硬さ以上である場合を除いて、基板よりも優先的に変形するので、触覚の面内分布を提示することができる。また、前記の基板２Ａ（図１１参照）のように、基板が、触覚提示セル１の配置に合わせて貫通孔を形成されていてもよく、光を透過しない材料を適用することができる。したがって、多孔質弾性部材１２と同様の、ウレタンフォーム等の軟質発泡ポリマーや三次元網状構造体の他に、独立気泡構造の硬質ウレタンフォーム等を適用することができる。さらに、本変形例に係る触覚提示装置は、この弾性を有する基板を支持する、基板２のような十分な剛性および強度を有する透明な板材を備えることが好ましい。
【0067】
〔第２実施形態〕
本発明に係る触覚提示装置は、触覚提示セルが、上から押圧されると下へ膨らんで変形することができる構成としてもよい。図１２に示すように、第２実施形態に係る触覚提示装置１０Ｂは、貫通孔２ｈが形成された基板２Ｂに、伸縮性を有するフィルムで形成された袋体１３Ｂを備える触覚提示セル１Ｂを配列して備え、平面視で、基板２Ｂの貫通孔２ｈが触覚提示セル１Ｂの底面に内包されている。さらに、本実施形態に係る触覚提示装置１０Ｂは、触覚提示セル１Ｂ同士の間隙が狭く配列されている。したがって、触覚提示装置１０Ｂは、触覚の面内分布を微細としつつ、触覚提示セル１Ｂの平面視形状を大きくし、さらにそれに伴い、アスペクト比を変えずに高さ（厚さ）も大きくすることができる。
本発明に係る触覚提示装置は、触覚提示セルが、上から押圧されると下へ膨らんで変形することができる構成としてもよい。図１２に示すように、第２実施形態に係る触覚提示装置１０Ｂは、貫通孔２ｈが形成された基板２Ｂに、伸縮性を有するフィルムで形成された袋体１３Ｂを備える触覚提示セル１Ｂを配列して備え、平面視で、基板２Ｂの貫通孔２ｈが触覚提示セル１Ｂの底面に内包されている。さらに、本実施形態に係る触覚提示装置１０Ｂは、触覚提示セル１Ｂ同士の間隙が狭く配列されている。したがって、触覚提示装置１０Ｂは、触覚の面内分布を微細としつつ、触覚提示セル１Ｂの平面視形状を大きくし、さらにそれに伴い、アスペクト比を変えずに高さ（厚さ）も大きくすることができる。
【0068】
（触覚提示セル）
第２実施形態に係る触覚提示装置の触覚提示セル（以下、第２実施形態に係る触覚提示セル）１Ｂは、立体形状、寸法、および配列を、第１実施形態に係る触覚提示セル１と同様とすることができる。ただし、触覚提示装置１０Ｂにおいては、触覚提示セル１Ｂ同士の間隙を狭く配列することができる。本実施形態に係る触覚提示セル１Ｂは、光固液相転移材料１１、光固液相転移材料１１を含浸させた多孔質弾性部材１２、ならびに、光固液相転移材料１１および多孔質弾性部材１２を密封した袋体１３Ｂを備える。あるいは、触覚提示セル１Ｃは、光固液相転移材料１１に代えて光固液相転移材料１１Ａを備えることもできる（図８参照）。
第２実施形態に係る触覚提示装置の触覚提示セル（以下、第２実施形態に係る触覚提示セル）１Ｂは、立体形状、寸法、および配列を、第１実施形態に係る触覚提示セル１と同様とすることができる。ただし、触覚提示装置１０Ｂにおいては、触覚提示セル１Ｂ同士の間隙を狭く配列することができる。本実施形態に係る触覚提示セル１Ｂは、光固液相転移材料１１、光固液相転移材料１１を含浸させた多孔質弾性部材１２、ならびに、光固液相転移材料１１および多孔質弾性部材１２を密封した袋体１３Ｂを備える。あるいは、触覚提示セル１Ｃは、光固液相転移材料１１に代えて光固液相転移材料１１Ａを備えることもできる（図８参照）。
【0069】
触覚提示セル１Ｂの袋体１３Ｂは、全体が可撓性を有するフィルムで形成され、さらに、少なくとも触覚提示セル１Ｂの底面のフィルム１３ｃが伸縮性を有し、全体が伸縮性を有することが好ましい。ここでは、第１実施形態に係る触覚提示セル１の袋体１３と同様に、袋体１３Ｂは、底面におけるフィルム１３ｃとその他の面におけるフィルム１３ａとを貼り合わせて形成されている。フィルム１３ｃは、光を透過すると共に、伸縮性を有し、伸縮性が高いことが好ましい。また、袋体１３Ｂは、底面すなわちフィルム１３ｃが、触覚提示セル１Ｂの底面の基板２Ｂと対向する貫通孔２ｈの外側の縁の部分で、または、あればフィルム１３ａと貼り合わされた鍔状の部分で、基板２Ｂに接着されている。
【0070】
さらに、袋体１３Ｂは、基板２Ｂの貫通孔２ｈに対向する領域外における内面の一部が、多孔質弾性部材１２に接着されていることが好ましい。具体的には、基板２Ｂの貫通孔２ｈの外側の縁と対向する領域において、袋体１３Ｂの内面が多孔質弾性部材１２に接着されていることが好ましい。多孔質弾性部材１２の下面の貫通孔２ｈに対向する領域が袋体１３Ｂ（フィルム１３ｃ）に接着されていないことにより、後記するように、触覚提示セル１Ｂは、押圧されると、液体の光固液相転移材料１１が空孔を押し潰された多孔質弾性部材１２から下へ押し出されることにより変形することができる。そして、多孔質弾性部材１２が、下面で、袋体１３Ｂを介在して基板２Ｂに固定されていることにより、下へ膨らんで変形しても基板２Ｂの貫通孔２ｈに嵌まらず、その後の初期化の際に復元しなくなることを防止する。
【0071】
（基板）
基板２Ｂは、触覚提示セル１Ｂの底面の一部と対面する領域に貫通孔２ｈが形成されている。詳しくは、基板２Ｂは、貫通孔２ｈの外側において、触覚提示セル１Ｂ（多孔質弾性部材１２）の底面の辺または周（稜線）の少なくとも一部が重複するように、貫通孔２ｈが形成される。触覚提示セル１Ｂが直方体である等、底面が多角形である場合には、底面のすべての頂点が貫通孔２ｈの外側に重複することが好ましく、また、底面の稜線の全体が貫通孔２ｈの外側に重複することがより好ましい。このような基板２Ｂは、第１実施形態の変形例の基板２Ａ（図１１参照）のように、光を透過しない材料を適用することができる。または、基板２Ｂは、第１実施形態の基板２（図２参照）と同様に光を透過する材料を適用し、貫通しない凹みを上面に形成されていてもよい。この凹みまたは貫通孔２ｈの深さ（基板２Ｂの厚さ）は、触覚提示セル１Ｂの下への最大変形量以上とする。また、貫通孔２ｈまたは凹みは、図１２に示すように内壁面が垂直でもよいし、例えば上方に広がって開口するように内壁面が傾斜していてもよい。
基板２Ｂは、触覚提示セル１Ｂの底面の一部と対面する領域に貫通孔２ｈが形成されている。詳しくは、基板２Ｂは、貫通孔２ｈの外側において、触覚提示セル１Ｂ（多孔質弾性部材１２）の底面の辺または周（稜線）の少なくとも一部が重複するように、貫通孔２ｈが形成される。触覚提示セル１Ｂが直方体である等、底面が多角形である場合には、底面のすべての頂点が貫通孔２ｈの外側に重複することが好ましく、また、底面の稜線の全体が貫通孔２ｈの外側に重複することがより好ましい。このような基板２Ｂは、第１実施形態の変形例の基板２Ａ（図１１参照）のように、光を透過しない材料を適用することができる。または、基板２Ｂは、第１実施形態の基板２（図２参照）と同様に光を透過する材料を適用し、貫通しない凹みを上面に形成されていてもよい。この凹みまたは貫通孔２ｈの深さ（基板２Ｂの厚さ）は、触覚提示セル１Ｂの下への最大変形量以上とする。また、貫通孔２ｈまたは凹みは、図１２に示すように内壁面が垂直でもよいし、例えば上方に広がって開口するように内壁面が傾斜していてもよい。
【0072】
（光源装置）
光源装置５０は、第１実施形態と同様の構成である。本実施形態に係る触覚提示装置１０Ｄは、第１実施形態に係る触覚提示装置１０と同様に、光源装置５０Ｂや光源装置５０Ｃを備えていてもよい（図６Ａ、図６Ｂ、図７参照）。また、触覚提示セル１Ｂが光固液相転移材料１１Ａを備える場合には、触覚提示装置１０Ｃは、光源装置５０Ａを備える（図８参照）。
光源装置５０は、第１実施形態と同様の構成である。本実施形態に係る触覚提示装置１０Ｄは、第１実施形態に係る触覚提示装置１０と同様に、光源装置５０Ｂや光源装置５０Ｃを備えていてもよい（図６Ａ、図６Ｂ、図７参照）。また、触覚提示セル１Ｂが光固液相転移材料１１Ａを備える場合には、触覚提示装置１０Ｃは、光源装置５０Ａを備える（図８参照）。
【0073】
（触覚提示装置の動作）
本発明の第２実施形態に係る触覚提示装置の書換方法は、図３Ａ～３Ｃに示す第１実施形態と同様であり、触覚提示セル１Ｂが光固液相転移材料１１Ａを備える場合には、図９Ａ～９Ｃに示す第１実施形態の変形例と同様である。
本発明の第２実施形態に係る触覚提示装置の書換方法は、図３Ａ～３Ｃに示す第１実施形態と同様であり、触覚提示セル１Ｂが光固液相転移材料１１Ａを備える場合には、図９Ａ～９Ｃに示す第１実施形態の変形例と同様である。
【0074】
本実施形態に係る触覚提示装置１０Ｂは、触覚提示セル１Ｂを狭い間隙で、または間隙を設けずに二次元配列することができる。このような触覚提示装置１０Ｂは、図１３に示すように、ユーザの指の接触等により上から押圧力Ｆが付与されると、それぞれの触覚提示セル１Ｂが、その硬さに応じて、下面における袋体１３Ｂ（フィルム１３ｃ）を伸張させて基板２Ｂの貫通孔２ｈに入り込むように下へ膨らんで変形する。このとき、光固液相転移材料１１の硬さや状態に応じて、図中、中央および右端の触覚提示セル１Ｂのように、多孔質弾性部材１２が空孔に光固液相転移材料１１を充填されている状態で変形し、または、左端の触覚提示セル１Ｂのように、多孔質弾性部材１２が空孔を潰されて圧縮し、液状の光固液相転移材料１１が貫通孔２ｈから下へ押し出される。なお、図１３においては、シート部材３および光源装置５０を省略する。
【0075】
〔第３実施形態〕
本発明に係る触覚提示装置は、触覚提示セルが、袋体で密封されていなくてもよい。すなわち、図１４に示すように、第３実施形態に係る触覚提示装置１０Ｃは、光を透過する基板２Ｃと、基板２Ｃ上に二次元配列して固定された触覚提示セル１Ｃと、二次元配列した触覚提示セル１Ｃ上を被覆するシート部材３Ａと、を備える。触覚提示装置１０Ｃはさらに、基板２Ｃの下に、光源装置５０を備える。
本発明に係る触覚提示装置は、触覚提示セルが、袋体で密封されていなくてもよい。すなわち、図１４に示すように、第３実施形態に係る触覚提示装置１０Ｃは、光を透過する基板２Ｃと、基板２Ｃ上に二次元配列して固定された触覚提示セル１Ｃと、二次元配列した触覚提示セル１Ｃ上を被覆するシート部材３Ａと、を備える。触覚提示装置１０Ｃはさらに、基板２Ｃの下に、光源装置５０を備える。
【0076】
（触覚提示セル）
第３実施形態に係る触覚提示装置の触覚提示セル（以下、第３実施形態に係る触覚提示セル）１Ｃは、立体形状、寸法、および配列を、第１実施形態に係る触覚提示セル１と同様とすることができる。本実施形態に係る触覚提示セル１Ｃは、光固液相転移材料１１、および光固液相転移材料１１を含浸させた多孔質弾性部材１２を備える。すなわち、触覚提示セル１Ｃは、第１実施形態に係る触覚提示セル１から袋体１３を除いた構成である。なお、本実施形態において、多孔質弾性部材１２は、液状の光固液相転移材料１１についての吸液性、保液性が特に高いことが好ましい。あるいは、触覚提示セル１Ｃは、光固液相転移材料１１に代えて光固液相転移材料１１Ａを備えることもできる（図８参照）。本実施形態に係る触覚提示セル１Ｃは、簡素な構成であり、容易に製造することができる。
第３実施形態に係る触覚提示装置の触覚提示セル（以下、第３実施形態に係る触覚提示セル）１Ｃは、立体形状、寸法、および配列を、第１実施形態に係る触覚提示セル１と同様とすることができる。本実施形態に係る触覚提示セル１Ｃは、光固液相転移材料１１、および光固液相転移材料１１を含浸させた多孔質弾性部材１２を備える。すなわち、触覚提示セル１Ｃは、第１実施形態に係る触覚提示セル１から袋体１３を除いた構成である。なお、本実施形態において、多孔質弾性部材１２は、液状の光固液相転移材料１１についての吸液性、保液性が特に高いことが好ましい。あるいは、触覚提示セル１Ｃは、光固液相転移材料１１に代えて光固液相転移材料１１Ａを備えることもできる（図８参照）。本実施形態に係る触覚提示セル１Ｃは、簡素な構成であり、容易に製造することができる。
【0077】
（基板）
基板２Ｃは、第１実施形態の基板２と同様の構成とすることができる。ただし、基板２Ｃは、平板状かつ水平に配置されていることが好ましい。基板２Ｃが水平面であることにより、その上に配列される触覚提示セル１Ｃのそれぞれの光固液相転移材料１１が、液相化した際に二次元配列における下方へ流動せず、偏らない。基板２Ｃに、触覚提示セル１Ｃの多孔質弾性部材１２が透明な接着剤で接着されて固定される。
基板２Ｃは、第１実施形態の基板２と同様の構成とすることができる。ただし、基板２Ｃは、平板状かつ水平に配置されていることが好ましい。基板２Ｃが水平面であることにより、その上に配列される触覚提示セル１Ｃのそれぞれの光固液相転移材料１１が、液相化した際に二次元配列における下方へ流動せず、偏らない。基板２Ｃに、触覚提示セル１Ｃの多孔質弾性部材１２が透明な接着剤で接着されて固定される。
【0078】
（シート部材）
シート部材３Ａは、第１実施形態のシート部材３と同様に、触覚提示セル１Ｃを保護し、触覚提示装置１０Ｃの上面を平坦化し、さらに本実施形態においては、基板２Ｃに周縁全体で貼り合わされている等により、二次元配列された触覚提示セル１Ｃを密封し、光固液相転移材料１１を流出させないようにする。そのために、シート部材３Ａは、可撓性や伸縮性の他に、バリア性を有し、また、第１実施形態に係る触覚提示セル１の袋体１３と同様に、光固液相転移材料１１と化学的に反応しない材料で形成され、ポリウレタンやシリコーン等の樹脂からなるシートを適用することができる。
シート部材３Ａは、第１実施形態のシート部材３と同様に、触覚提示セル１Ｃを保護し、触覚提示装置１０Ｃの上面を平坦化し、さらに本実施形態においては、基板２Ｃに周縁全体で貼り合わされている等により、二次元配列された触覚提示セル１Ｃを密封し、光固液相転移材料１１を流出させないようにする。そのために、シート部材３Ａは、可撓性や伸縮性の他に、バリア性を有し、また、第１実施形態に係る触覚提示セル１の袋体１３と同様に、光固液相転移材料１１と化学的に反応しない材料で形成され、ポリウレタンやシリコーン等の樹脂からなるシートを適用することができる。
【0079】
（光源装置）
光源装置５０は、第１実施形態と同様の構成である。本実施形態に係る触覚提示装置１０Ｃは、第１実施形態に係る触覚提示装置１０と同様に、光源装置５０Ｂや光源装置５０Ｃを備えていてもよい（図６Ａ、図６Ｂ、図７参照）。また、触覚提示セル１Ｃが光固液相転移材料１１Ａを備える場合には、触覚提示装置１０Ｃは、光源装置５０Ａを備える（図８参照）。
光源装置５０は、第１実施形態と同様の構成である。本実施形態に係る触覚提示装置１０Ｃは、第１実施形態に係る触覚提示装置１０と同様に、光源装置５０Ｂや光源装置５０Ｃを備えていてもよい（図６Ａ、図６Ｂ、図７参照）。また、触覚提示セル１Ｃが光固液相転移材料１１Ａを備える場合には、触覚提示装置１０Ｃは、光源装置５０Ａを備える（図８参照）。
【0080】
（触覚提示装置の製造方法）
本実施形態に係る触覚提示装置１０Ｃは、一例として、次の方法で製造することができる。触覚提示セル１Ｃの初期状態の形状に加工した多孔質弾性部材１２を、基板２Ｃ上に配列して接着し、この多孔質弾性部材１２に、ＵＶ光を照射して液状とした光固液相転移材料１１を含浸させて触覚提示セル１Ｃを形成し、その後に固相化する。そして、シート部材３Ａを、二次元配列された触覚提示セル１Ｃの全体を覆うように基板２Ｃの周縁部の全周にわたって接着する。最後に、触覚提示セル１Ｃおよびシート部材３Ａを上に固定した基板２Ｃを、光源装置５０上に、その発光装置５と触覚提示セル１Ｃとを一対一で位置を合わせて固定する。または、多孔質弾性部材１２に光固液相転移材料１１を含浸させて固相化してから、基板２Ｃに接着してもよい。
本実施形態に係る触覚提示装置１０Ｃは、一例として、次の方法で製造することができる。触覚提示セル１Ｃの初期状態の形状に加工した多孔質弾性部材１２を、基板２Ｃ上に配列して接着し、この多孔質弾性部材１２に、ＵＶ光を照射して液状とした光固液相転移材料１１を含浸させて触覚提示セル１Ｃを形成し、その後に固相化する。そして、シート部材３Ａを、二次元配列された触覚提示セル１Ｃの全体を覆うように基板２Ｃの周縁部の全周にわたって接着する。最後に、触覚提示セル１Ｃおよびシート部材３Ａを上に固定した基板２Ｃを、光源装置５０上に、その発光装置５と触覚提示セル１Ｃとを一対一で位置を合わせて固定する。または、多孔質弾性部材１２に光固液相転移材料１１を含浸させて固相化してから、基板２Ｃに接着してもよい。
【0081】
（触覚提示装置の動作）
本発明の第３実施形態に係る触覚提示装置の動作は、図３Ａ～３Ｃ、図４Ａおよび図４Ｂに示す第１実施形態と同様であり、触覚提示セル１Ｃが光固液相転移材料１１Ａを備える場合には、図９Ａ～９Ｃ、図１０Ａおよび図１０Ｂに示す第１実施形態の変形例と同様である。
本発明の第３実施形態に係る触覚提示装置の動作は、図３Ａ～３Ｃ、図４Ａおよび図４Ｂに示す第１実施形態と同様であり、触覚提示セル１Ｃが光固液相転移材料１１Ａを備える場合には、図９Ａ～９Ｃ、図１０Ａおよび図１０Ｂに示す第１実施形態の変形例と同様である。
【0082】
本実施形態に係る触覚提示装置１０Ｃは、触覚提示セル１Ｃの硬さの変化の範囲における最も軟らかい状態、および初期化時に、光固液相転移材料１１，１１Ａが多孔質弾性部材１２，１２Ａの空孔から流出するような低粘度とならないことが好ましく、そのために、光固液相転移材料１１，１１Ａに適用する材料や液体に相転移させる光の照射条件を選択、設計する。このような構成により、基板２Ｃが第１実施形態の基板２と同様に曲面や非水平面であっても、それぞれの触覚提示セル１Ｃから光固液相転移材料１１，１１Ａが流出しない。
【0083】
（変形例）
本実施形態に係る触覚提示装置１０Ｃは、第１実施形態のように、触覚提示セル１Ｃの配置に合わせて貫通孔２ｈを形成された基板２Ａ（図１１参照）や弾性を有する基板を備えていてもよい。このような触覚提示装置１０Ｃは、基板２Ａの上面全体を被覆する袋体１３のフィルム１３ｂのような光を透過するフィルムを備え、周縁でシート部材３Ａと貼り合わせて、二次元配列された触覚提示セル１Ｃを密封する。または、前記したように、光固液相転移材料１１，１１Ａが多孔質弾性部材１２の空孔から流出することのない構成とする。また、触覚提示装置１０Ｃは、第２実施形態のように、貫通孔２ｈまたは凹みを形成された基板２Ｂを備えて、触覚提示セル１Ｃを下へ膨らむように変形させることができる（図１２、図１３参照）。
本実施形態に係る触覚提示装置１０Ｃは、第１実施形態のように、触覚提示セル１Ｃの配置に合わせて貫通孔２ｈを形成された基板２Ａ（図１１参照）や弾性を有する基板を備えていてもよい。このような触覚提示装置１０Ｃは、基板２Ａの上面全体を被覆する袋体１３のフィルム１３ｂのような光を透過するフィルムを備え、周縁でシート部材３Ａと貼り合わせて、二次元配列された触覚提示セル１Ｃを密封する。または、前記したように、光固液相転移材料１１，１１Ａが多孔質弾性部材１２の空孔から流出することのない構成とする。また、触覚提示装置１０Ｃは、第２実施形態のように、貫通孔２ｈまたは凹みを形成された基板２Ｂを備えて、触覚提示セル１Ｃを下へ膨らむように変形させることができる（図１２、図１３参照）。
【0084】
本実施形態に係る触覚提示装置は、二次元配列された触覚提示セルの多孔質弾性部材が一体に形成されていてもよい。すなわち、図１５に示すように、第２実施形態の変形例に係る触覚提示装置１０Ｄは、二次元配列された触覚提示セル１Ｄが一体の多孔質弾性部材１２Ａと、多孔質弾性部材１２Ａに含浸した光固液相転移材料１１または光固液相転移材料１１Ａを備える。多孔質弾性部材１２Ａは、多孔質弾性部材１２と同様の材料で形成され、触覚提示セル１Ｄ同士の間隙に溝を形成された板状の部材である。
【0085】
本変形例に係る触覚提示装置１０Ｄは、前記実施形態に係る触覚提示装置１０Ｃと同様に、貫通孔２ｈを形成された基板２Ａ（図１１参照）や弾性を有する基板を備えていてもよい。また、触覚提示装置１０Ｄは、第２実施形態のように、貫通孔２ｈまたは凹みを形成された基板２Ｂを備えて、触覚提示セル１Ｄを下へ膨らむように変形させることができる（図１２、図１３参照）。この場合、さらに、触覚提示セル１Ｄを間隙なく配列した、すなわち多孔質弾性部材１２Ａを溝のない板状とすることができる。
【0086】
〔第４実施形態〕
本発明に係る触覚提示装置は、触覚提示セルが、多孔質弾性部材を備えなくてもよい。すなわち、図１６に示すように、第４実施形態に係る触覚提示装置１０Ｅは、光を透過する基板２と、基板２上に二次元配列して固定された触覚提示セル１Ｅと、二次元配列した触覚提示セル１Ｅ上を被覆するシート部材３と、を備える。触覚提示装置１０Ｅはさらに、基板２の下に、光源装置５０を備える。
本発明に係る触覚提示装置は、触覚提示セルが、多孔質弾性部材を備えなくてもよい。すなわち、図１６に示すように、第４実施形態に係る触覚提示装置１０Ｅは、光を透過する基板２と、基板２上に二次元配列して固定された触覚提示セル１Ｅと、二次元配列した触覚提示セル１Ｅ上を被覆するシート部材３と、を備える。触覚提示装置１０Ｅはさらに、基板２の下に、光源装置５０を備える。
【0087】
（触覚提示セル）
第４実施形態に係る触覚提示装置の触覚提示セル（以下、第４実施形態に係る触覚提示セル）１Ｅは、光固液相転移材料１１、および光固液相転移材料１１を密封した袋体１３Ｅを備える。すなわち、触覚提示セル１Ｅは、第１実施形態に係る触覚提示セル１から多孔質弾性部材１２を除いた構成である。触覚提示セル１Ｅは、袋体１３Ｅ内を光固液相転移材料１１のみとして、大気等の気体を含まないことが好ましい。あるいは、触覚提示セル１Ｅは、光固液相転移材料１１に代えて光固液相転移材料１１Ａを備えることもできる。
第４実施形態に係る触覚提示装置の触覚提示セル（以下、第４実施形態に係る触覚提示セル）１Ｅは、光固液相転移材料１１、および光固液相転移材料１１を密封した袋体１３Ｅを備える。すなわち、触覚提示セル１Ｅは、第１実施形態に係る触覚提示セル１から多孔質弾性部材１２を除いた構成である。触覚提示セル１Ｅは、袋体１３Ｅ内を光固液相転移材料１１のみとして、大気等の気体を含まないことが好ましい。あるいは、触覚提示セル１Ｅは、光固液相転移材料１１に代えて光固液相転移材料１１Ａを備えることもできる。
【0088】
触覚提示セル１Ｅは、光固液相転移材料１１，１１Ａが液体や低粘度の固体であるときには、袋体１３Ｅの張力によって立体形状が保持される。したがって、触覚提示セル１Ｅは、初期状態において表面積が最小となる立体形状で、例えば、図１６に示すような半球体、または基板２との接着面を平面とするように球体の一部を欠いた形状であり（図１８参照）、原則としてアスペクト比が１未満となる。袋体１３Ｅは、第１実施形態に係る触覚提示セル１の袋体１３と同様の構成とすることができ、例えば、触覚提示セル１Ｅの下面におけるフィルム１３ｂとその他の面におけるフィルム１３ｄとを触覚提示セル１Ｅの外側で貼り合わせて形成されている。ただし、基板２に接着されていない部分（フィルム１３ｄ）が、触覚提示セル１Ｅの初期状態において、ある程度伸張しているように形成される。袋体１３Ｅ（フィルム１３ｄ）が、弾性が高く、また触覚提示セル１Ｅの初期状態において大きく伸張していると、触覚提示セル１Ｅのアスペクト比を高くする（１により近付ける）ことができるが、一方で、光固液相転移材料１１，１１Ａが液体または低粘度であっても、触覚提示セル１Ｅが十分に軟らかい触感とならない。したがって、触覚提示セル１Ｅは、その所望の最小の硬さ（最も軟らかい状態）に応じた弾性の袋体１３Ｅ（フィルム１３ｄ）を備え、この袋体１３Ｅによって保持可能な初期状態の立体形状に設計される。その他、触覚提示セル１Ｅの寸法および配列は、第１実施形態に係る触覚提示セル１と同様に設計することができる。本実施形態に係る触覚提示セル１Ｅは、袋体１３Ｅ内がすべて光固液相転移材料１１，１１Ａで充填されているので、光固液相転移材料１１，１１Ａの硬さがほぼ直接的に触感となり、また、光固液相転移材料１１，１１Ａの光透過率が高いと光応答性を高くすることができる。
【0089】
（光源装置）
光源装置５０は、第１実施形態と同様の構成である。本実施形態に係る触覚提示装置１０Ｅは、第１実施形態に係る触覚提示装置１０と同様に、光源装置５０Ｂや光源装置５０Ｃを備えていてもよい（図６Ａ、図６Ｂ、図７参照）。また、触覚提示セル１Ｅが光固液相転移材料１１Ａを備える場合には、触覚提示装置１０Ｅは、光源装置５０Ａを備える（図８参照）。
光源装置５０は、第１実施形態と同様の構成である。本実施形態に係る触覚提示装置１０Ｅは、第１実施形態に係る触覚提示装置１０と同様に、光源装置５０Ｂや光源装置５０Ｃを備えていてもよい（図６Ａ、図６Ｂ、図７参照）。また、触覚提示セル１Ｅが光固液相転移材料１１Ａを備える場合には、触覚提示装置１０Ｅは、光源装置５０Ａを備える（図８参照）。
【0090】
（触覚提示装置の製造方法）
本実施形態に係る触覚提示装置１０Ｅは、一例として、次の方法で製造することができる。ＵＶ光を照射して液状とした光固液相転移材料１１を、金型等により触覚提示セル１Ｆの初期状態の形状に成型して固相化する。また、第１実施形態と同様に、伸縮性のフィルムを、二次元配列された触覚提示セル１Ｅの形状に合わせた凹凸に成形して、フィルム１３ｄとする。このとき、フィルム１３ｄは、触覚提示セル１Ｅの初期状態の形状よりも少し小さい凹凸形状に成形する。触覚提示セル１Ｅの初期状態の形状で固相化した光固液相転移材料１１を１個ずつ、フィルム１３ｄの凹みに、この部分を伸張させて収容し、第１実施形態と同様にフィルム１３ｄにフィルム１３ｂを貼り合わせて、触覚提示セル１Ｅが二次元配列された状態で形成される。以降は第１実施形態と同様に、触覚提示セル１Ｅの下面（フィルム１３ｂ）を基板２に接着して固定し、シート部材３を、二次元配列された触覚提示セル１Ｅの全体を覆うように基板２の周縁部に固定する。そして、触覚提示セル１Ｅおよびシート部材３を上に固定した基板２を、光源装置５０上に、その発光装置５と触覚提示セル１Ｅとを一対一で位置を合わせて固定する。
本実施形態に係る触覚提示装置１０Ｅは、一例として、次の方法で製造することができる。ＵＶ光を照射して液状とした光固液相転移材料１１を、金型等により触覚提示セル１Ｆの初期状態の形状に成型して固相化する。また、第１実施形態と同様に、伸縮性のフィルムを、二次元配列された触覚提示セル１Ｅの形状に合わせた凹凸に成形して、フィルム１３ｄとする。このとき、フィルム１３ｄは、触覚提示セル１Ｅの初期状態の形状よりも少し小さい凹凸形状に成形する。触覚提示セル１Ｅの初期状態の形状で固相化した光固液相転移材料１１を１個ずつ、フィルム１３ｄの凹みに、この部分を伸張させて収容し、第１実施形態と同様にフィルム１３ｄにフィルム１３ｂを貼り合わせて、触覚提示セル１Ｅが二次元配列された状態で形成される。以降は第１実施形態と同様に、触覚提示セル１Ｅの下面（フィルム１３ｂ）を基板２に接着して固定し、シート部材３を、二次元配列された触覚提示セル１Ｅの全体を覆うように基板２の周縁部に固定する。そして、触覚提示セル１Ｅおよびシート部材３を上に固定した基板２を、光源装置５０上に、その発光装置５と触覚提示セル１Ｅとを一対一で位置を合わせて固定する。
【0091】
（触覚提示装置の動作）
本発明の第４実施形態に係る触覚提示装置の書換方法は、図３Ａ～３Ｃに示す第１実施形態と同様であり、触覚提示セル１Ｅが光固液相転移材料１１Ａを備える場合には、図９Ａ～９Ｃに示す第１実施形態の変形例と同様である。
本発明の第４実施形態に係る触覚提示装置の書換方法は、図３Ａ～３Ｃに示す第１実施形態と同様であり、触覚提示セル１Ｅが光固液相転移材料１１Ａを備える場合には、図９Ａ～９Ｃに示す第１実施形態の変形例と同様である。
【0092】
本実施形態に係る触覚提示装置１０Ｅは、前記したように、触覚提示セル１Ｅが、袋体１３Ｅ内をすべて光固液相転移材料１１，１１Ａで充填されているので、光固液相転移材料１１，１１Ａの硬さがほぼ直接的に触感となる。すなわち、触覚提示装置１０Ｅは、触覚提示セル１Ｅの硬さの変化の範囲が大きく、図１７に示すように、ユーザの指の接触等により押圧力Ｆが付与されると、それぞれの触覚提示セル１Ｅの変形量の違いが大きい。ここでは、図中、左端の触覚提示セル１Ｅは、光固液相転移材料１１が完全に液相化した最も軟らかい状態、中央の触覚提示セル１Ｅは、光固液相転移材料１１が部分的に液相化した中間の硬さ、右端の触覚提示セル１Ｅは、光固液相転移材料１１が完全に固相化した最も硬い状態とする。左端の触覚提示セル１Ｅは、大きく変形し、反対に右端の触覚提示セル１Ｅはほとんど変形しない。なお、図１７においては、シート部材３および光源装置５０を省略する。
【0093】
（変形例）
本実施形態に係る触覚提示装置１０Ｅは、第１実施形態のように、触覚提示セル１Ｃの配置に合わせて貫通孔２ｈを形成された基板２Ａ（図１１参照）や弾性を有する基板を備えていてもよい。また、触覚提示装置１０Ｅは、第２実施形態のように、貫通孔２ｈまたは凹みを形成された基板２Ｂを備え、かつ、触覚提示セル１Ｅの袋体１３Ｅが、伸縮性およびある程度の弾性を底面にも有し、好ましくは全体に均一に有し、押圧されると、触覚提示セル１Ｅが下へ膨らんで変形する構成とすることもできる（図１２、図１３参照）。
本実施形態に係る触覚提示装置１０Ｅは、第１実施形態のように、触覚提示セル１Ｃの配置に合わせて貫通孔２ｈを形成された基板２Ａ（図１１参照）や弾性を有する基板を備えていてもよい。また、触覚提示装置１０Ｅは、第２実施形態のように、貫通孔２ｈまたは凹みを形成された基板２Ｂを備え、かつ、触覚提示セル１Ｅの袋体１３Ｅが、伸縮性およびある程度の弾性を底面にも有し、好ましくは全体に均一に有し、押圧されると、触覚提示セル１Ｅが下へ膨らんで変形する構成とすることもできる（図１２、図１３参照）。
【0094】
本実施形態に係る触覚提示装置は、触覚提示セルのそれぞれの外側を囲繞する支持部材を備えて、袋体１３Ｅの弾性（張力）が低くても、触覚提示セル１Ｅを初期状態において高アスペクト比の立体形状とすることができる。すなわち、図１８に示すように、第４実施形態の変形例に係る触覚提示装置１０Ｆは、光を透過する基板２と、基板２上に二次元配列して固定された触覚提示セル１Ｆと、基板２上の隣り合う触覚提示セル１Ｆ同士の間に固定された壁体４と、二次元配列した触覚提示セル１Ｆおよび壁体４の上を被覆するシート部材３と、を備える。触覚提示装置１０Ｆはさらに、基板２の下に、光源装置５０を備える。
【0095】
触覚提示セル１Ｆは、前記実施形態に係る触覚提示セル１Ｅと同様の構成とすることができ、ただし、袋体１３Ｆは、触覚提示セル１Ｅの袋体１３Ｅ（フィルム１３ｄ）と同様に伸縮性を有するものの、弾性の低いフィルムを適用することができる。また、触覚提示セル１Ｆは、初期状態においてアスペクト比の高い立体形状とすることができ、例えば図１８に示すように、球体を少し偏平に潰した形状である。
【0096】
壁体４は、光固液相転移材料１１，１１Ａが液体である等、触覚提示セル１Ｆが軟らかい状態において、その立体形状を保持する支持部材である。そのために、壁体４は、それぞれの触覚提示セル１Ｆを囲繞するように設けられ、例えば触覚提示セル１Ｆが正方格子状に配列されている場合には、平面視で格子状に形成される。なお、触覚提示セル１Ｆの袋体１３Ｆが、前記実施形態のように、一体に形成されて配列された触覚提示セル１Ｆ同士を連結するものである場合には、壁体４は、この袋体１３Ｆの触覚提示セル１Ｆの外側部分に接着して固定される。そして、壁体４は、基板２上で自立し、さらに、触覚提示セル１Ｆを支持してその立体形状を保持することができるような形状、寸法に形成され、また、触覚提示セル１Ｆの初期状態における高さ（最大高さ）以下の高さに形成される。壁体４は、断面形状が、図１８に示すように台形でもよいし、長方形等でもよい。壁体４は、触覚提示セル１Ｆが押圧された際にその硬さに応じて変形することを妨げず、また、触覚提示装置１０Ｆの全体の触覚に影響しないように、押圧されると圧縮する弾性体で形成される。したがって、壁体４は、第１実施形態に係る触覚提示セル１の多孔質弾性部材１２と同様の発泡ポリマーや三次元網状構造体を適用することができ、また、形状や厚み等の寸法と併せて触覚提示セル１Ｆの立体形状を保持することができる程度に軟質であることが好ましい。ただし、壁体４は、光を透過しなくてよく、遮光性を有していてもよい。
【実施例0097】
【0098】
〔実施例１〕
光固液相転移材料として、４，４'－ビス(ヘキシルオキシ)－３－メチルアゾベンゼン（ＣＡＳ ＲＮ：１４４０５０９－０３－４、東京化成工業株式会社製Ｂ４５９６）を適用した。ポリプロピレンからなる、内寸が、幅１０ｍｍ×奥行き１０ｍｍ×高さ２ｍｍの枠体の一方の開口部に、ポリフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンの共重合体からなる厚さ１００μｍの伸縮性のフィルムを弛みなく固定した。この中に、波長３６５ｎｍのＵＶ光を照射して液体とした光固液相転移材料を０．２４ｍｌ封入し、他方の開口部に枠体と同じ板材からなる蓋を固定し、サンプルとした。
光固液相転移材料として、４，４'－ビス(ヘキシルオキシ)－３－メチルアゾベンゼン（ＣＡＳ ＲＮ：１４４０５０９－０３－４、東京化成工業株式会社製Ｂ４５９６）を適用した。ポリプロピレンからなる、内寸が、幅１０ｍｍ×奥行き１０ｍｍ×高さ２ｍｍの枠体の一方の開口部に、ポリフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンの共重合体からなる厚さ１００μｍの伸縮性のフィルムを弛みなく固定した。この中に、波長３６５ｎｍのＵＶ光を照射して液体とした光固液相転移材料を０．２４ｍｌ封入し、他方の開口部に枠体と同じ板材からなる蓋を固定し、サンプルとした。
【0099】
作成したサンプルを１２時間放置して、光固液相転移材料を熱異性化により固体とし、フィルムの上からの触感を圧縮試験機（KES-G5、カトーテック株式会社製）で評価した。このサンプルに、フィルムの側から波長３６５ｎｍのＵＶ光を１０秒間照射し、触感を評価したところ、照射前よりも軟らかいことが確認された。さらに、波長４５０ｎｍの可視光を１０秒間照射し、触感を評価したところ、ＵＶ光の照射前と同程度の硬さとなったことが確認された。
【0100】
〔実施例２〕
実施例１のサンプルと同様に一方の開口部をフィルムで塞いだ枠体に、内寸と同じ寸法とした気孔率９０％のウレタンフォームを収容し、実施例１と同様に液体とした光固液相転移材料を、ウレタンフォームが完全に浸るように０．２１６ｍｌ封入し、他方の開口部に蓋を固定し、サンプルとした。
実施例１のサンプルと同様に一方の開口部をフィルムで塞いだ枠体に、内寸と同じ寸法とした気孔率９０％のウレタンフォームを収容し、実施例１と同様に液体とした光固液相転移材料を、ウレタンフォームが完全に浸るように０．２１６ｍｌ封入し、他方の開口部に蓋を固定し、サンプルとした。
【0101】
実施例１と同様に、作成したサンプルを１２時間放置した後、ＵＶ光を１０秒間照射し、さらに可視光を１０秒間照射した。実施例１と同様に、それぞれの光の照射の前後でフィルムの上からの触感を評価したところ、ＵＶ光の照射により照射前よりも軟らかくなり、ただし、実施例１のサンプルよりも弾性が高かった。また、可視光の照射によりＵＶ光の照射前と同程度の硬さとなり、実施例１のサンプルと比較して弾性を有して軟らかかった。
【0102】
以上、本発明に係る触覚提示セルおよび触覚提示装置を実施するための各実施形態について述べてきたが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【0103】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ 触覚提示装置
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ 触覚提示セル
１１，１１Ａ 光固液相転移材料
１２，１２Ａ 多孔質弾性部材
１３，１３Ｂ，１３Ｅ，１３Ｆ 袋体
２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ 基板
３，３Ａ シート部材
４ 壁体
５０，５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ 光源装置
５ 発光装置
５１，５１Ａ 発光装置
５２，５２Ａ 発光装置
６１ 発光素子（光源）
６２ 発光素子（光源）
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ 触覚提示セル
１１，１１Ａ 光固液相転移材料
１２，１２Ａ 多孔質弾性部材
１３，１３Ｂ，１３Ｅ，１３Ｆ 袋体
２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ 基板
３，３Ａ シート部材
４ 壁体
５０，５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ 光源装置
５ 発光装置
５１，５１Ａ 発光装置
５２，５２Ａ 発光装置
６１ 発光素子（光源）
６２ 発光素子（光源）
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図10A】
【図10B】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】