特許 7233649 凹凸増幅部材及び凹凸検出方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-02-27

(45)【発行日】2023-03-07

(54)【発明の名称】凹凸増幅部材及び凹凸検出方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 3/14 20060101AFI20230228BHJP

   G01B 5/28 20060101ALI20230228BHJP

【ＦＩ】

G01B3/14

G01B5/28

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2019103739

(22)【出願日】2019-06-03

(65)【公開番号】P2020197448

(43)【公開日】2020-12-10

【審査請求日】2022-04-05

(73)【特許権者】

【識別番号】504229284

【氏名又は名称】国立大学法人弘前大学

(73)【特許権者】

【識別番号】504171134

【氏名又は名称】国立大学法人 筑波大学

(74)【代理人】

【識別番号】110000796

【氏名又は名称】弁理士法人三枝国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】竹囲 年延

(72)【発明者】

【氏名】向明戸 結衣

(72)【発明者】

【氏名】望山 洋

(72)【発明者】

【氏名】藤本 英雄

【審査官】山▲崎▼ 和子

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６４－０４７９０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１９５３４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１０／１３４６１０（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｂ ３／００－３／０８

３／１１－３／５６

５／００－５／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

物体の表面の凹凸形状に対するユーザの触感を増幅させる凹凸増幅部材であって、
各々が前記表面に対して立ち上がり、一方向に並ぶように配置された複数の起立部と、
隣り合う前記複数の起立部同士を連結する少なくとも一つの連結部と、
を備え、
前記複数の起立部の各々は、
前記凹凸形状に沿って変位可能な第一線状部と、
前記第一線状部に対してつながり、前記第一線状部の位置に応じて変位する第二線状部と、
を有し、
前記連結部は、前記第一線状部同士を非接続とし、かつ前記複数の起立部同士を互いに相対移動可能に連結する、
凹凸増幅部材。

【請求項2】

前記一方向に沿う中心軸の周りに線材が螺旋状に巻かれたコイル部材又は複数のスネークガイド状部材を備え、
前記コイル部材又は前記複数のスネークガイド状部材は、複数の前記連結部及び前記複数の起立部を有する、
請求項１記載の凹凸増幅部材。

【請求項3】

前記コイル部材又は前記複数のスネークガイド状部材は、前記一方向にみて、前記表面に沿う方向の寸法が、前記表面に直交する方向の寸法よりも長い、
請求項２記載の凹凸増幅部材。

【請求項4】

前記コイル部材又は前記複数のスネークガイド状部材が樹脂製である、
請求項２又は請求項３に記載の凹凸増幅部材。

【請求項5】

可とう性を有し、前記第一線状部と前記表面との間に配置された表面保護シートを更に備える、
請求項１～４のいずれか一項に記載の凹凸増幅部材。

【請求項6】

物体の表面の凹凸形状に対するユーザの触感を増幅させる凹凸増幅部材であって、
各々が前記表面に対して立ち上がり、一方向に並ぶように配置された複数の板体と、
隣り合う前記複数の板体の外周を囲み、前記複数の板体を相対移動可能に保持するシートと、
を備え、
前記複数の板体の各々は、
前記凹凸形状に沿って変位可能な第一線状部と、
前記第一線状部の位置に応じて変位する第二線状部と、
を有する、
凹凸増幅部材。

【請求項7】

請求項１～６のいずれか一項に記載の凹凸増幅部材を用いて物体の凹凸を検出する凹凸検出方法であって、
前記一方向を前記物体の前記表面に沿わせるように、前記凹凸増幅部材を配置する配置工程と、
前記配置工程の後、前記第二線状部の変位から、前記物体の前記表面の凹凸を検出する凹凸検出工程と、
を備える、
凹凸検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、凹凸増幅部材及び凹凸検出方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、従来の凹凸増幅部材が記載されている。特許文献１に記載の凹凸増幅部材は、物体の表面に沿って変形するシート状検出部と、シート状検出部の物体表面に接する面とは反対側の面から突出する複数の突部と、を備える。

【0003】

ユーザは、指先を複数の突部に押し付けた状態で、物体の表面上をなぞる。物体の表面に凹凸形状があると、シート状検出部が凹凸形状に沿って変形し、複数の突部が指先に対して触感を及ぼす。このときの凹凸形状の触感は、直接的に凹凸形状をなぞった場合に比べて、触感を増幅させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００５－１９５３４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記特許文献１に記載の凹凸増幅部材では、シート状検出部に対して、複数の突部を直角に突出させる必要があるため、シート状検出部を一定以上の固さにする必要がある。このため、特に凹形状を検出する際、シート状検出部が凹形状に沿って変形することができないことがあり、適切に凹凸形状に対する触感を増幅させることができないという問題がある。

【0006】

本発明は、上記事情に鑑みてなされ、物体の凹凸形状に対する触感をより適切に増幅させることが可能な凹凸増幅部材及び凹凸検出方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る一態様の凹凸増幅部材は、物体の表面の凹凸形状に対するユーザの触感を増幅させる凹凸増幅部材である。前記凹凸増幅部材は、各々が前記表面に対して立ち上がり、一方向に並ぶように配置された複数の起立部と、隣り合う前記複数の起立部同士を連結する少なくとも一つの連結部と、を備える。前記複数の起立部の各々は、前記凹凸形状に沿って変位可能な第一線状部と、前記第一線状部に対してつながり、前記第一線状部の位置に応じて変位する第二線状部と、を有する。前記連結部は、前記第一線状部同士を非接続とし、かつ前記複数の起立部同士を互いに相対移動可能に連結する。

【0008】

本発明に係る一態様の凹凸増幅部材は、物体の表面の凹凸形状に対するユーザの触感を増幅させる凹凸増幅部材である。前記凹凸増幅部材は、各々が前記表面に対して立ち上がり、一方向に並ぶように配置された複数の板体と、隣り合う前記複数の板体の外周を囲み、前記複数の板体を相対移動可能に保持するシートと、を備える。前記複数の板体の各々は、前記凹凸形状に沿って変位可能な第一線状部と、前記第一線状部の位置に応じて変位する第二線状部と、を有する。

【0009】

本発明に係る一態様の凹凸検出方法は、前記凹凸増幅部材を用いて物体の凹凸を検出する凹凸検出方法である。凹凸検出方法は、前記一方向を前記物体の前記表面に沿わせるように、前記凹凸増幅部材を配置する配置工程と、前記配置工程の後、前記第二線状部の変位から、前記物体の前記表面の凹凸を検出する凹凸検出工程と、を備える。

【発明の効果】

【0010】

本発明に係る上記態様の凹凸増幅部材及び凹凸検出方法は、物体の凹凸形状に対する触感をより適切に増幅させることができる、という利点がある。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１（Ａ）は、本発明の一実施形態に係る凹凸増幅部材を物体の表面に載せた状態の側面図である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の状態から凹凸増幅部材を物体の表面に沿って移動させた状態の側面図である。

【図2】図２（Ａ）は、コイル部材の斜視図である。図２（Ｂ）は、コイル部材の側面図である。図２（Ｃ）は、コイル部材の正面図である。

【図3】図３は、図１（Ｂ）のＡ部分拡大図である。

【図4】図４（Ａ）（Ｂ）は、実施例における試験片の斜視図である。

【図5】図５は、試験に用いたシステムのブロック図である。

【図6】図６（Ａ）は、凸形状を有する試験片を用いた試験結果のグラフである。図６（Ｂ）は、凸形状を有する試験片を用いた試験結果のグラフである。

【図7】図７は、変形例１に係る凹凸増幅部材の側面図である。

【図8】図８（Ａ）は、変形例３に係る凹凸増幅部材の斜視図である。図８（Ｂ）は、変形例３に係る凹凸増幅部材の側面図である。

【図9】図９は、その他の変形例に係る凹凸増幅部材を物体の表面に載せた状態の側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

（１）実施形態
以下、本発明の一実施形態に係る凹凸増幅部材１及び凹凸検出方法について、図面を参照して詳細に説明する。

【0013】

（１．１）凹凸増幅部材
本実施形態に係る凹凸増幅部材１は、物体６の表面６１の凹凸形状６２に対するユーザの触感を増幅させる部材である。図１に示すように、身体の一部（ここでは、手の人差し指の腹）と物体６の表面６１との間に凹凸増幅部材１を配置した状態で、物体６の表面６１に沿って、手の人差し指と凹凸増幅部材１とを移動させる。凹凸増幅部材１が物体６の表面６１の凹凸形状６２（ここでは凹形状）に差し掛かると、凹凸増幅部材１が変形する。このとき、凹凸増幅部材１に触れているユーザは、直接的に物体６の表面６１をなぞったときに得る凹凸形状６２の触感に比べて、増幅した触感を得ることができる。

【0014】

本開示でいう「物体６の表面６１」とは、例えば、金属、合成樹脂、ゴム、塗装面等の表面６１のことである。本開示でいう「凹凸形状６２」は、物体６の表面６１の基準面に対する凹又は凸を意味する。本実施形態に係る凹凸増幅部材１では、基準面に対する凸の先端又は凹の底端の高さ寸法が、ミクロンオーダーである微細な凹凸形状６２の検出に用いられることが好ましい。ここでいう「ミクロンオーダー」とは、一例として、５μｍ以上１０００μｍ未満である。ただし、本開示でいう凹凸増幅部材１は、１ｍｍ以上の高さの凹凸形状６２の検出に用いられてもよい。本実施形態に係る凹凸増幅部材１は、例えば、鋼板の面ひずみの検出、金属の表面処理の際の面検査等に用いられる。

【0015】

本実施形態に係る凹凸増幅部材１は、図１に示すように、コイル部材２と、表面保護シート５と、を備える。

【0016】

（１．１．１）コイル部材
コイル部材２は、図２（Ｃ）に示すように、中心軸２０の周りに線材が螺旋状に巻き回された部材である。本開示でいう「螺旋状」は、中心軸２０を中心として周方向に進むに従って、中心軸２０に沿う方向に進むような形状だけでなく、本実施形態に係るコイル部材２のように、中心軸２０を中心とした周方向に１回転未満進んだのちに、中心軸２０に沿う方向に進むことを繰り返すような形状も含まれる。また、「中心軸２０を中心として周方向に進む」とは、中心軸２０に沿って見て、中心軸２０を囲む形状であればよく、円形のほか、三角形状、四角形状、五角形状等の多角形状であってもよい。したがって、本開示で言う「螺旋状のコイル部材２」には、中心軸２０の周りに線材が全長にわたって一定の曲率で巻かれたコイル部材２のほか、図２（Ａ）～（Ｃ）に示すように、直線部分と曲線部分との組み合わせによって、中心軸２０の周りに線材が巻かれたコイル部材２も含まれる。

【0017】

以下では、中心軸２０に平行な方向を「前後方向」とし、物体６の表面６１に沿いかつ前後方向に直交する方向を「左右方向」とし、物体６の表面６１に直交する方向（つまり、前後方向及び左右方向に直交する方向）を「上下方向」として定義する。なお、これらの方向の定義は、凹凸増幅部材１の使用態様を限定する趣旨ではない。図面中の各方向を示す矢印は、説明のために表記しているに過ぎず、実体を伴わない。

【0018】

本実施形態に係るコイル部材２は、樹脂製である。樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアセタール、ポリカーボネート、ABS（acrylonitrile-butadiene-styrene plastic）樹脂、ポリエステル、ナイロン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、アクリル等が挙げられるが、特に制限はない。

【0019】

ただし、本開示に係るコイル部材２は、金属製のコイルばねであってもよい。コイルばねに用いられる金属としては、硬鋼線、ピアノ線、ステンレス鋼線、シリコンクロム鋼オイルテンパー線、Mn-Cr鋼熱間成形ばね材等が挙げられるが、特に制限はない。

【0020】

本実施形態に係るコイル部材２は、中心軸２０が物体６の表面６１に沿うようにして配置される。本実施形態に係るコイル部材２は、図２（Ａ）に示すように、複数の起立部３と、複数の起立部３同士をつなぐ複数の連結部４と、を備える。複数の起立部３と複数の連結部４とは、前後方向に交互に配置され、各々が一体に形成されている。

【0021】

起立部３は、部材の表面６１に対して立ち上がる部分である。複数の起立部３は、本実施形態では、前後方向に一定の間隔をおいて並んでいる。各起立部３は、図２（Ｃ）に示すように、第一線状部３１と、接続部３２と、第二線状部３３と、を備える。本実施形態に係る起立部３では、第一線状部３１、接続部３２及び第二線状部３３は、この順で一体に形成されている。第一線状部３１、接続部３２及び第二線状部３３は、いずれも、たわみやすく、可とう性を有している。

【0022】

第一線状部３１は、コイル部材２において、物体６の表面６１の凹凸形状６２に従って変位する部分である。第一線状部３１は、コイル部材２において、物体６の表面６１に対向する。各第一線状部３１は、図２（Ｃ）に示すように、左右方向に延びており、すなわち、中心軸２０に対して交差する方向に延びている。本実施形態に係る第一線状部３１は、略直線状に形成されているが、本開示に係る第一線状部３１では、下方に凸となるような曲線状に形成されてもよい。

【0023】

複数の起立部３は、図２（Ｂ）に示すように、前後方向に一定の間隔で並んでいることで、複数の第一線状部３１は、前後方向に一定の間隔をおいて並んでいる。本実施形態に係る複数の第一線状部３１は、互いに略平行である。

【0024】

複数の第一線状部３１は、図３に示すように、物体６の凹凸形状６２（ここでは凹面）に載ると、凹凸形状６２の表面に従って変位する。本実施形態に係る各第一線状部３１は、左右方向の両端において、接続部３２又は連結部４とつながっているが、接続部３２又は連結部４は可とう性を有しているため、上下方向又は／及び前後方向において変位しやすい。

【0025】

ここで、本開示で言う「上下方向又は／及び前後方向」とは、「上下方向」と「前後方向」とのうちの両方又は一方を意味する。また、上下方向及び前後方向の両方とは、上下方向と前後方向との両方の方向成分を有することを意味する。

【0026】

接続部３２は、図２（Ｃ）に示すように、第一線状部３１の一端部（ここでは右側の端）と、第二線状部３３の一端部（ここでは右側の端）とをつなぐ。本実施形態に係る接続部３２は、第一線状部３１の一端部から上方向に突出している。接続部３２の上下方向の長さは、第一線状部３１よりも短い。接続部３２と第一線状部３１とは、本実施形態では略直交している。ただし、本開示に係る接続部３２は、第一線状部３１に対して、前後方向に見て傾斜していてもよいし、左右方向に見て鉛直面に対して傾斜していてもよい。接続部３２と第一線状部３１との出隅部３４は、図２（Ｃ）に示すように、隅丸状に形成されている。

【0027】

仮に、第一線状部３１が下方向に凸となる円弧である場合であっても、第一線状部３１の曲率は、出隅部３４の曲率よりも小さいことが好ましい（本実施形態では第一線状部３１の曲率は、略ゼロである）。これによって、物体６の表面６１に対する接触圧を低減させることができる。ただし、本開示では、出隅部３４と第一線状部３１とが同じ曲率であってもよい。

【0028】

第二線状部３３は、コイル部材２において、第一線状部３１の変位に伴って、変位する部分である。第二線状部３３は、起立部３において、部材の表面６１に平行な仮想面のうち中心軸２０を含む仮想面に対し、第一線状部３１とは反対側に位置する。要するに、本実施形態に係る複数の第二線状部３３は、コイル部材２の上端部を構成する。

【0029】

第二線状部３３は接続部３２に接続されており、すなわち、第二線状部３３は第一線状部３１につながっている。要するに、複数の第二線状部３３は、複数の第一線状部３１に対して一対一でつながっている。第二線状部３３は、接続部３２の上端部（ここでは上端）から左右方向のうちの一方向（ここでは左方向）に沿って突出している。第二線状部３３は、上から見て（以下、平面視）、第一線状部３１に対して少なくとも一部が重なっている。本実施形態に係る第二線状部３３は、第一線状部３１に略平行である。本実施形態に係る第二線状部３３は、略直線状に形成されているが、本開示に係る第二線状部３３では、上方向に凸となるような曲線状に形成されてもよい。

【0030】

連結部４は、図２（Ａ）に示すように、前後方向に並ぶ二つの起立部３を連結する。より詳細には、連結部４、第一線状部３１同士を非接続とし、かつ複数の起立部３同士を互いに相対移動可能に連結する。本実施形態に係る連結部４は、前後方向に並ぶ二つの起立部３のうち、前側の起立部３の第二線状部３３と、後側の起立部３の第一線状部３１とを連結することで、第一線状部３１同士を非接続とすることを実現する。連結部４は、前側の起立部３の第二線状部３３の一端部（ここでは左側の端）から、後側の起立部３の第一線状部３１の一端部（ここでは左側の端）まで延びている。連結部４は、後方にいくに従って下方向にいくように、水平面に対して傾斜している。本実施形態に係る連結部４は、可とう性を有する材料で構成されているため、隣り合う起立部３同士を互いに相対移動可能に連結する。

【0031】

ここで、本開示で言う「相対移動可能に連結する」とは、隣り合う起立部３同士が、相対的に移動し得る状態で連結されていることを意味する。本実施形態に係るコイル部材２では、前後方向に隣り合う一対の起立部３のうち、例えば、前側の起立部３に対し、後側の起立部３は、上下方向又は／及び前後方向に沿って移動し得る。

【0032】

本実施形態に係るコイル部材２は、図２（Ｃ）に示すように、扁平な形状に形成されている。すなわち、本実施形態に係るコイル部材２では、前後方向にみて、左右方向（物体６の表面６１に沿う方向）の寸法Ｌ１が、上下方向（表面６１に直交する方向）の寸法Ｌ２よりも長い。

【0033】

具体的には、コイル部材２の上下方向の寸法Ｌ２は、３ｍｍ以下であることが好ましく、より好ましくは、２ｍｍ以下であり、更に好ましくは、０ｍｍより大きく１．２ｍｍ以下である。コイル部材２の左右方向の寸法Ｌ１は、４ｍｍ以下であることが好ましく、より好ましくは、３ｍｍ以下であり、更に好ましくは、０ｍｍより大きく２．６ｍｍ以下である。また、線材の直径は、１ｍｍ以下であることが好ましく、より好ましくは、０ｍｍより大きく０．５ｍｍ以下である。ただし、コイル部材２の上下方向の寸法Ｌ２、左右方向の寸法Ｌ１、前後方向の長さ及び線材の直径は特に制限はない。

【0034】

（１．１．２）表面保護シート
表面保護シート５は、図１に示すように、コイル部材２と表面６１との間に配置されて部材の表面６１を保護する。本実施形態に係る表面保護シート５は、物体６の表面６１の凹凸形状６２に沿って変形できる程度の柔軟性を有しており、可とう性を有する。本実施形態に係る表面保護シート５の厚さ寸法は、例えば、７００μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは、６００μｍ以下であり、更に好ましくは、０μｍより大きく５００μｍ以下である。

【0035】

本実施形態に係る表面保護シート５は、例えば、樹脂、不織布、織布、ゴム、紙等で構成される。ただし、物体６の表面６１に対する摩擦を抑える観点から、表面保護シート５は、例えば、樹脂、不織布、織布、紙が好ましい。本開示で言う「シート」は、フィルム、膜及び箔を含む。

【0036】

また、表面保護シート５としては、弾性変形可能な薄く固いシートであってもよい。弾性変形可能なシートとしては、例えば、PVC（ポリ塩化ビニル）、PET、PET－G等が挙げられる。ここでは、一例として、テレホンカードのようなPETカードが例示できる。

【0037】

（１．２）動作
図１（Ａ）に示すように、第一線状部３１が物体６の表面６１に対向するように、コイル部材２が配置され、また、コイル部材２と物体６の表面６１との間に表面保護シート５が配置される。ユーザは、指（例えば人差し指）を第二線状部３３に載せ、コイル部材２及び保護シート５（つまり、凹凸増幅部材１）と共に前方向に移動させ、物体６の表面６１をなぞる。

【0038】

このとき、凹凸増幅部材１が物体６の表面６１にある凹凸形状６２（ここでは凹面）に差し掛かると、図１（Ｂ）に示すように、凹面に沿って複数の第一線状部３１が上下方向又は／及び前後方向において変位し、これに応じて複数の第二線状部３３が、上下方向又は／及び前後方向に変位する。

【0039】

第一線状部３１は、シート状ではなく、線材で構成されているため、シート状のものに比べて、凹凸形状６２の表面６１に沿って変位しやすい。したがって、本実施形態に係る凹凸増幅部材１によれば、微細な凹凸形状６２に応じて、第一線状部３１及び第二線状部３３が変位しやすく、物体６の表面６１の凹凸形状６２に対するユーザの触感を増幅させやすい。
しかも、本実施形態に係る凹凸増幅部材１では、前後方向にみて、左右方向（物体６の表面６１に沿う方向）の寸法Ｌ１が、上下方向（表面６１に直交する方向）の寸法Ｌ２よりも長く、要するに、扁平な形状に形成されている。本実施形態に係る凹凸増幅部材１では、例えば、上下方向の寸法Ｌ２は、１ｍｍ以下とすることもできる。一方、一般的な、いわゆる触覚コンタクトレンズ（例えば、特開２００５－１９５３４２号公報参照）では、上下方向の寸法は、およそ５ｍｍである。要するに、本実施形態に係る凹凸増幅部材１では、一般的な接触コンタクトレンズに対して、ピンの単位長さ当たりの触感の増幅率が、およそ２～３倍以上である。

【0040】

（１．３）凹凸検出方法
以上のような構成の凹凸増幅部材１を用いて、例えば、次のようにして凹凸の検出が行われる。本実施形態に係る凹凸検出方法は、配置工程と、凹凸検出工程と、を備える。

【0041】

（１．３．１）配置工程
配置工程は、図１（Ａ）に示すように、第一線状部を物体６の表面６１に沿わせるように、凹凸増幅部材１を配置する工程である。配置工程では、表面保護シート５を用いてもよいし、用いなくてもよい。配置工程では、凹凸増幅部材１として、上記実施形態のコイル部材２を用いてもよいし、中心軸２０に沿う方向にみて、円形状又は楕円形状のコイルばねを用いてもよい。

【0042】

（１．３．２）凹凸検出工程
凹凸検出工程は、図１（Ｂ）に示すように、配置工程の後、第二線状部３３の変位から、物体６の表面６１の凹凸を検出する工程である。配置工程の後、ユーザは、例えば指の腹を第二線状部３３に当てた状態で、凹凸増幅部材１を移動させることで、凹凸増幅部材１によって物体６の表面６１をなぞる。

【0043】

凹凸増幅部材１が凹凸形状６２に差し掛かると、凹凸増幅部材１によって、凹凸形状６２に対する触感が増幅される。このため、ユーザは、凹凸形状６２の存在を検出することができる。本実施形態に係る凹凸検出方法によれば、例えば、鋼板の面ひずみの検出、金属の表面処理の際の面検査等を行うことができる。

【0044】

（２）実施例
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。ただし、本開示に係る凹凸増幅部材１は、以下の実施例に限定されない。

【0045】

実施例では、物体６として、幅１００ｍｍ、高さ３０ｍｍ、奥行き３０ｍｍのアルミニウムプレートからなる試験片を用いた。試験片の表面には、以下の式１に示す形状の凸（試験片８１）又は凹（試験片８２）を形成するようにフライス盤で加工した。なお、極値部分の高さ寸法は、約５μｍであった。

【数1】

【0046】

指先にひずみゲージ（KFG-5-120-C1-23L1M2R；株式会社共和電業製）を沿わせた状態で、ひずみゲージと指先とをセロハンテープで巻き、指先にひずみゲージを固定した。これによって、指先の皮膚の形状の変化に合わせてひずみゲージも変化するため、指先の触感の増幅の程度を定量化することができる。

【0047】

図５に示すように、凹凸形状６２に対する指先の位置を計測するべく、手の位置に連動して移動するスライダ７１を設けた。スライダ７１による移動は、エンコーダ７２によって電気信号に変換され、コンピュータ７３に出力した。これによって、凹凸形状６２に対する指先の位置が計測できる。また、ひずみゲージで得た信号を増幅器７４によって増幅した上で、コンピュータ７３に出力した。

【0048】

実施例１の凹凸増幅部材１として、次のコイル部材２と、表面保護シート５とを用いた。コイル部材２として、幅が２．６ｍｍ、高さが１．２５ｍｍ、前後方向の長さが３５．２５ｍｍの樹脂ファスナの片側の部材を用いた。表面保護シート５として、織布からなる５００μｍの厚さのシート材を用いた。

【0049】

実施例２の凹凸増幅部材１として、次のコイル部材２と、表面保護シート５とを用いた。コイル部材２として、直径が３．５ｍｍ、線径が１００μｍ、前後方向の長さが３０ｍｍの金属製のねじりばねを用いた。表面保護シート５として、織布からなる５００μｍの厚さのシート材を用いた。

【0050】

試験片１，２の表面６１について、実施例１に係る凹凸増幅部材１を用いてなぞった場合と、実施例２に係る凹凸増幅部材１を用いてなぞった場合と、参考例１として、凹凸増幅部材１を用いないでなぞった場合とで、計測結果をグラフに表した。

【0051】

結果を図６に示す。縦軸がひずみ量、横軸が距離を示している。

【0052】

図６（Ａ）に示すように、試験片８１の凸形状に対応する部分において、凹凸増幅部材１（実施例１，２）で得た測定結果のひずみ量の最大値は、凹凸増幅部材１を用いないでなぞった場合（参考例１）に比べて、顕著な増幅効果が確認された。

【0053】

図６（Ｂ）に示すように、試験片８２の凹形状に対応する部分において、凹凸増幅部材１（実施例１，２）で得た測定結果のひずみ量の最大値は、凹凸増幅部材１を用いないでなぞった場合（参考例１）に比べて、約６．３倍の触感の増幅効果が確認された。

【0054】

また、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すように、実施例１，２において、ひずみが、凹凸形状６２の中心から、およそ±７ｍｍの範囲で生じた。これに対し、参考例においては、ひずみが、凹凸形状６２の中心から、およそ±２ｍｍの範囲で生じた。実施例１，２において、ユーザに対して、触感の増幅効果を及ぼした理由の一つとして、ひずみの生じ得る範囲が広くなったことも影響していると考えられる。

【0055】

したがって、実施例１，２に係る凹凸増幅部材１では、凹凸形状６２として、凹又は凸のいずれの形状であっても、触感の増幅効果が得られることが確認された。

【0056】

（３）変形例
上記実施形態は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。以下、実施形態の変形例を説明する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。

【0057】

（３．１）変形例１
上記実施形態に係る凹凸増幅部材１では、線材で構成されたコイル部材２を備えたが、例えば、図７に示すように、板状の部材を用いた構造であってもよい。変形例１に係る凹凸増幅部材１は、複数の起立部３と、隣り合う複数の起立部３同士を連結する複数の連結部４と、を備える。本変形例に係る複数の連結部４は、一のボルト４１によって実現されている。

【0058】

本変形例に係る起立部３は、中心にボルト４１を通すための貫通孔が形成された板状部材３５で構成されている。本変形例に係る板状部材３５は、正面視円形状の金属板で構成されており、例えば、ワッシャである。板状部材３５の下端部には、下端面を含む部分に第一線状部３１が形成されている。また、板状部材３５の上端部には、上端面を含む部分に第二線状部３３が形成されている。貫通孔は、上下方向において、第一線状部３１と第二線状部３３との間に形成されている。本変形例に係る貫通孔は、板状部材３５の中央に形成されているが、板状部材３５において中央から上下方向又は左右方向にずれた位置に形成されてもよい。貫通孔の内径は、複数の連結部を構成するボルト４１よりもわずかに大きく形成されており、貫通孔はボルト４１に対して一定のアソビを有する。

【0059】

ボルト４１は、複数の板状部材３５の貫通孔に通される。本変形例に係る連結部４は、ボルト４１のうち、隣り合う板状部材３５をつなぐ部分のことである。要するにボルト４１は、複数の連結部４が軸方向に連なって構成されている。本変形例に係る凹凸増幅部１は、ボルト４１の先端からねじ込まれたナット４２を有する。ナット４２によって、複数の板状部材３５は、一定のアソビを有する状態で位置決めされており、これによって、複数の板状部材３５は、互いに相対移動可能に連結されている。

【0060】

複数の第一線状部３１は、物体６の凹凸形状６２（図１（Ａ）参照）に載ると、一定のアソビの範囲内において、凹凸形状６２の表面に従って変位する。本変形例に係る各第一線状部３１同士は、連結部によって非接続であるため、上下方向又は／及び前後方向において変位しやすい。

【0061】

なお、本変形例に係る凹凸増幅部材１では、起立部３としてワッシャが用いられたが、本開示では、起立部３として、スプリングワッシャが用いられてもよい。また、起立部３は、正面視円形状でなくてもよく、例えば、正面視略楕円形状、正面視略矩形状、正面視略三角形状、正面視略五角形状等であってもよい。また、板状部材３５は金属製に限らず、合成樹脂製、繊維強化プラスチック製、ゴム製、紙製等であってもよい。また、複数の連結部４として、ボルト４１のほか、例えば、ピン、リベット、シャフト等の軸状の部材で構成されてもよい。

【0062】

（３．２）変形例２
上記実施形態に係る凹凸増幅部材１では、一方向（ここでは前後方向）に沿った軸方向を中心として複数回巻かれるコイル部材２を備えたが、軸方向を中心として一回転未満の部材（いわゆる、スネークガイド状部材）を複数用意し、複数のスネークガイド状部材を一方向に沿って連結してもよい。本開示で言う「スネークガイド状部材」とは、スネークガイドの様な形状をなしていることを意味し、例えば線材を中心軸周りに２７０°程度、螺旋状に回転させた形状を含む。

【0063】

本変形例に係る凹凸増幅部材では、複数のスネークガイド状部材が、連結部によって、相対移動可能に連結される。連結部としては、変形例１のような軸状の部材であってもよいし、スネークガイド状部材の端部同士を接合するゴム等であってもよい。また、複数のスネークガイド状部材は、コイル部材２と同様、扁平な形状に形成されてもよい。

【0064】

（３．３）変形例３
上記実施形態に係る凹凸増幅部材１では、連結部４と、起立部３とが一体成形されていたが、本開示では、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示すように、連結部４に代えて、複数の起立部３を保持するシート４３を備えてもよい。本変形例に係る凹凸増幅部材１は、起立部３としての板体３６と、シート４３と、を備える。

【0065】

板体３６は、物体６の表面６１（図１等参照）に対して立ち上がる部分である。複数の板体３６は、本変形例では、前後方向に一定の間隔をおいて並んでいる。本実施形態に係る板体３６は、正面視円形状の金属板でなくてもよく、例えば、正面視略楕円形状、正面視略矩形状、正面視略三角形状、正面視略五角形状等であってもよい。また、板体３６は、例えば、金属製、合成樹脂製、繊維強化プラスチック製、ゴム製、紙製等であってもよい。

【0066】

各板体３６は、図８に示すように、第一線状部３１と、第二線状部３３と、を備える。本変形例に係る板体３６は、法線が下方向の成分を有する面のうちの最下端を含む一範囲が第一線状部３１であり、法線が上方向の成分を有する面のうちの最上端を含む一範囲が第二線状部３３である。

【0067】

第一線状部３１は、実施形態と同様、物体６の表面６１の凹凸形状６２に沿って変位し得る。第二線状部３３は、第一線状部３１の位置に応じて変位する。

【0068】

シート４３は、隣り合う複数の板体３６の外周を囲み、複数の板体３を相対移動可能に保持する。本変形例に係るシート４３は、可とう性を有している。本変形例に係るシート４３は、例えば、樹脂製フィルム、ゴムシート、紙等により構成される。したがって、シート４３によって外周が囲まれた板体３６は、本変形例では、シート４３によって、上下方向又は／及び前後方向に沿うように、互いに相対移動可能に保持される。

【0069】

凹凸増幅部材１を物体６の表面６１に沿って移動させる。凹凸増幅部材１が物体６の凹凸形状６２（図１（Ａ）参照）に載ると、シート４３が変形するのと一緒に、複数の第一線状部３１が、凹凸形状６２の表面に従って変位する。本変形例に係る第一線状部３１は、シート４３とは別体であり、シート４３による拘束力が比較的弱いため、凹凸形状６２に沿って、上下方向又は／及び前後方向に変位しやすい。したがって、シート４３における第二線状部３３に対応する位置に指を載せたユーザは、第二線状部３３の変位によって、凹凸形状６２の触感を得ることができる。

【0070】

本開示で言う「板体３６の外周を囲む」とは、板体３６の外周の全長にわたって閉じている態様だけでなく、板体３６の外周のうち一部が開いた態様も含む。つまり、板体３６の外周の大部分にシート４３が被さることで、シート４３が複数の板体３６を相対移動可能に保持できれば、「板体３６の外周を囲む」ことに含まれる。

【0071】

本変形例に係る凹凸増幅部材１では、板体３６同士は互いに接触しているか、又は細隙を介して離れていたが、板体３６同士の間には、一定の粘性を有する液体が介在してもよい。一定の粘性を有する液体としては、例えば、グリース、オイル、ゲル等が挙げられる。

【0072】

（３．４）その他の変形例
以下、その他の変形例を列挙する。

【0073】

上記実施形態に係る連結部は、第一線状部３１と第二線状部３２とを接続し、上記変形例に係る連結部４は、起立部３（板状部材３５）の中央部同士を接続したが、本開示に係る連結部４は、隣り合う起立部３の上端部同士を接続してもよいし、左側端部同士を接続してもよいし、右側端部同士を接続してもよい。

【0074】

上記実施形態に係る凹凸増幅部材１では、凹凸形状６２に対する触感として、指先による触感を増幅させたが、本開示では、例えば、複数の指、手のひら、手の甲、腕、肘、膝、足裏、頭部、肩等による触感を増幅させてもよい。

【0075】

本実施形態に係る凹凸増幅部材１は、前後方向に細長い形状に形成されたが、本開示に係る凹凸増幅部材１では、シート状に形成されてもよい。

【0076】

上記実施形態に係る凹凸増幅部材１では、前後方向に沿って移動させることで、物体６の表面６１の凹凸形状６２を検出したが、本開示では、物体６の表面６１に凹凸増幅部材１を置いた状態で、物体６の表面６１に直交する方向に沿って、複数の第二線状部３３を押すことでも凹凸形状６２を検出することができる。

【0077】

上記実施形態に係る凹凸増幅部材１では、表面保護シート５を備えたが、本開示に係る凹凸増幅部材１では、図９に示すように、表面保護シート５を備えなくてもよい。例えば、コイル部材２の材料に比べて、物体６の表面６１が十分に固い場合には、凹凸増幅部材１として表面保護シート５を備えなくてもよい。

【0078】

上記実施形態では、第一線状部３１、接続部３２及び第二線状部３３で略Ｕ字状に形成されており、各部分の境界が把握できたが、本開示では、第一線状部３１、接続部３２及び第二線状部３３の各部分の境界は現れなくてもよい。例えば、第一線状部３１、接続部３２及び第二線状部３３がＣ字状をなすように、同じ曲率で連続してもよい。

【0079】

本開示にて、「略平行」、又は「略直交」のように「略」を伴った表現が、用いられる場合がある。例えば、「略平行」とは、実質的に「平行」であることを意味し、厳密に「平行」な状態だけでなく、数％程度の誤差を含む意味である。他の「略」を伴った表現についても同様である。

【0080】

また、本開示において「前端部」及び「前端」などのように、「…端部」と「…端」とで区別した表現が用いられている。例えば、「前端部」とは、「前端」を含む一定の範囲を持つ部分を意味する。他の「…端部」を伴った表現についても同様である。

【0081】

（４）態様
以上説明したように、第１の態様に係る凹凸増幅部材１は、物体６の表面６１の凹凸形状６２に対するユーザの触感を増幅させる凹凸増幅部材１である。凹凸増幅部材１は、各々が表面６１に対して立ち上がり、一方向に並ぶように配置された複数の起立部３と、隣り合う複数の起立部３同士を連結する少なくとも一つの連結部４と、を備える。複数の起立部３の各々は、凹凸形状６２に沿って変位可能な第一線状部３１と、第一線状部３１に対してつながり、第一線状部３１の位置に応じて変位する第二線状部３３と、を有する。連結部４は、第一線状部３１同士を非接続とし、かつ複数の起立部３同士を互いに相対移動可能に連結する。

【0082】

ここでいう「第一線状部３１に対してつながり」とは、第二線状部３３が、第一線状部３１に対して、直接的に又は間接的につながっていることを意味する。

【0083】

この態様によれば、第一線状部３１が線状に構成されている上に、第一線状部３１同士が非接続であるため、物体６の表面６１の凹凸形状６２に沿って第一線状部３１が変位しやすい。このため、複数の第二線状部３３によって物体６の表面６１の凹凸形状６２に対するユーザの触感を増幅させる効果を得やすい。したがって、この態様によれば、物体６の凹凸形状６２に対する触感をより適切に増幅させることができる。

【0084】

第２の態様に係る凹凸増幅部材１では、第１の態様において、一方向に沿う中心軸２０の周りに線材が螺旋状に巻かれたコイル部材２又は複数のスネークガイド状部材を備える。コイル部材２又は複数のスネークガイド状部材は、複数の連結部４及び複数の起立部３を有する。

【0085】

この態様によれば、コイル部材２又は複数のスネークガイド状部材を用いて、凹凸増幅部材１を容易に実現することができる。

【0086】

第３の態様に係る凹凸増幅部材１では、第２の態様において、コイル部材２又は複数のスネークガイド状部材は、中心軸２０に沿う方向にみて、表面６１に沿う方向の寸法が、表面６１に直交する方向の寸法よりも長い。

【0087】

この態様によれば、物体６の表面６１に対する接触圧を低減することができるため、物体６の表面６１に対して傷をつけにくくできる。また、扁平なコイル部材２又は複数のスネークガイド状部材とすることができるため、凹凸増幅部材１の小型化を図ることができる。

【0088】

第４の態様に係る凹凸増幅部材１では、第２又は第３の態様において、コイル部材２又は複数のスネークガイド状部材が樹脂製である。

【0089】

この態様によれば、コイル部材２又は複数のスネークガイド状部材が変形しやすく、物体６の表面６１の凹凸形状６２に対するユーザの触感を増幅させる効果を得やすい。また、コイル部材２又は複数のスネークガイド状部材が樹脂製であることで、例えば、金属製の物体６に対して用いる場合、物体６の表面６１に対して傷をつけにくくできる。

【0090】

第５の態様に係る凹凸増幅部材１では、第１～４のいずれか１つの態様において、第一線状部３１と表面６１との間に配置された表面保護シート５を更に備える。表面保護シート５は、可とう性を有する。

【0091】

この態様によれば、物体６の表面６１に対して、より一層、傷をつけにくくすることができる。

【0092】

第６の態様に係る凹凸増幅部材１は、物体６の表面６１の凹凸形状６２に対するユーザの触感を増幅させる凹凸増幅部材１である。凹凸増幅部材１は、各々が表面６１に対して立ち上がり、一方向に並ぶように配置された複数の板体３６と、隣り合う複数の板体３６の外周を囲み、複数の板体３６を相対移動可能に保持するシート４３と、を備える。複数の板体３６の各々は、凹凸形状６２に沿って変位可能な第一線状部３１と、第一線状部３１の位置に応じて変位する第二線状部３３と、を有する。

【0093】

この態様によれば、第一線状部３１とシート４３とは別体であり、第一線状部３１同士は拘束されにくいため、物体６の表面６１の凹凸形状６２に沿って第一線状部３１が変位しやすい。このため、複数の第二線状部３３の変位によって、物体６の表面６１の凹凸形状６２に対するユーザの触感を増幅させる効果を得やすい。したがって、この態様によれば、物体６の凹凸形状６２に対する触感をより適切に増幅させることができる。

【0094】

第７の態様に係る凹凸検出方法は、第１～６のいずれか１つの態様に係る凹凸増幅部材１を用いて物体６の凹凸を検出する凹凸検出方法である。凹凸検出方法は、配置工程と、凹凸検出工程と、を備える。配置工程は、一方向を物体６の表面６１に沿わせるように、凹凸増幅部材１を配置する。凹凸検出工程は、配置工程の後、第二線状部３３の変位から、物体６の表面６１の凹凸を検出する。

【0095】

この態様によれば、物体６の表面６１にある凹凸形状６２が、凹及び凸のいずれであっても、適切に凹凸形状６２の存在を検出することができる。

【0096】

第２～第５の態様に係る構成については、凹凸増幅部材１に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。

【符号の説明】

【0097】

１ 凹凸増幅部材
２ コイル部材
２０ 中心軸
３ 起立部
３１ 第一線状部
３３ 第二線状部
３６ 板体
４ 連結部
４３ シート
５ 表面保護シート
６ 物体
６１ 表面
６２ 凹凸形状

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】