電気振動

電気振動の歴史は1954年に遡ります。これは偶然の産物であり、E. マリンクロット、AL ヒューズ、W. スレイター・ジュニアは「薄い絶縁層で覆われ、110 Vの信号で励起された導電性表面上を乾いた指でなぞると、特徴的なゴムのような感触が生じる」と報告しました。[ 1 ]彼らの実験では、指と金属表面が静電容量関係を形成します。指と表面の間に生じる引力は知覚できないほど弱かったものの、指が表面上を動いている際にゴムのような感触が生じました。この感覚は、研究グループによって「電気振動」と名付けられました。

2010年初頭、Senseg [ 2 ] [ 3 ]とDisney Research [ 4 ] [ 5 ]は、現代のタッチスクリーンデバイスに電気振動をもたらす技術の開発を開始しました。

歴史

1950年の夏、E・マリンクロットは、ある光沢のある真鍮製の電灯ソケットが、点灯しているときと消灯しているときでは、触り心地がそれほど滑らかではないことに気づきました。[ 1 ]そしてマリンクロットは、この現象を科学的に調査するための装置を製作しました。彼は、可変電流制限抵抗器を介してアルミニウム板を60 Hz、110 Vの電源に接続しました。アルミニウム板の半分には絶縁ワニスを塗布し、残りの半分は塗布しませんでした。このテストの結果、彼は、導電性の表面とスライドする指の間に絶縁バリアがある場合にのみ、摩擦感が生じることを突き止めました。彼は、指が電気的に分極し、この誘導電荷が指と表面の間に力を生み出すと結論付けました。彼はこの現象を「電気誘導振動」と名付けました。[ 1 ]

静電力理論

静電力は、電極と絶縁されたグランドプレーンの間に時間変化する電圧を印加することで発生します。指が時間変化する電圧が印加された絶縁板上を移動すると、指は誘導グランドプレーンとして機能します。誘導された静電気は、指と表面の間に電界を形成します。

皮膚と表面の界面を近似するために、平行板コンデンサモデルを用いることができる。電極が一方の板として機能し、皮膚の導電性皮下層がもう一方の板として機能し、自然と人工のハイブリッド静電アクチュエータを表現する。[ 6 ]次の式は、指と電極の間に作用する静電力を近似する。

Fe＝ε0εrあV22d2、{\displaystyle F_{\text{e}}={\frac {\varepsilon _{0}\varepsilon _{r}AV^{2}}{2d^{2}}},}

どこ

ε0{\displaystyle \varepsilon_{0}}– 自由空間の誘電率、
εr{\displaystyle \varepsilon _{r}}– 誘電率、
あ{\displaystyle A}– 電極面積、
V{\displaystyle V}– 2つのプレート間に印加される電圧、
d{\displaystyle d}– 2 つのプレート間の距離。

結果として生じる力は人間の皮膚では感知できないほど小さいが、指が表面上を動いているとき、動いている指に摩擦力が発生し、次のように表される。

f＝μFe、{\displaystyle f=\mu F_{\text{e}},}

ここで摩擦係数です。 μ{\displaystyle \mu}

さらなる研究により、このモデルは皮膚と表面の界面を説明するのに十分ではないことが示されました。[ 6 ]

参考文献

  1. ^ a b c Mallinckrodt, E.; Hughes, AL; Sleator, W. Jr. 「電気的に誘導された振動の皮膚による知覚」。（抜粋）Science、Vol. 118、No. 3062、pp. 277–278、1953年9月4日。doi ：10.1126/science.11​​8.3062.277。ISSN 0036-8075 （印刷版）2015年6月7日閲覧（全文閲覧には購読が必要です）。 
  2. ^センセグ.
  3. ^ Wijekoon, Dinesh; Cecchinato, Marta E.; Hoggan, Eve; Linjama, Jukka (2012)、「静電変調摩擦触覚フィードバック：強度知覚」、Haptics: Perception, Devices, Mobility, and Communication、Lecture Notes in Computer Science、vol. 7282、Springer Berlin Heidelberg、pp.  613– 624、doi : 10.1007/978-3-642-31401-8_54、ISBN 978-3-642-31400-1{{citation}}: CS1 maint: ISBNによる作業パラメータ（リンク）
  4. ^ Bau, Olivier; Israr, Ali; Poupyrev, Ivan; Harrison, Chris; Baskinger, Mark; May, Jason (2010年10月3日) Electrostatic Vibration Archived 2012-04-25 at the Wayback Machine (formerly “TeslaTouch”), Disney Research , 2015年6月7日閲覧。
  5. ^ Bau, O.; Poupyrev, I.; Israr, A.; Harrison, C. (2010). 「TeslaTouch」(PDF) .第23回ACMユーザーインターフェースソフトウェア技術シンポジウム議事録. ニューヨーク州ニューヨーク: Association for Computing Machinery (ACM) (購読申込み必要) . pp.  283– 292. doi : 10.1145/1866029.1866074 . ISBN 978-1-4503-0271-5. S2CID  7033653 . 2015年6月7日閲覧– chrisharrison.net経由。（無料ダウンロード、4.2 MB）。
  6. ^ a b Agarwal, AK; Nammi, K.; Kaczmarek, KA; Tyler, ME; Beebe, DJ「触覚刺激のためのハイブリッド自然/人工静電アクチュエータ」、Microtechnologies in Medicine & Biology、第2回国際IEEE-EMB特別トピック会議（2002年5月2日～4日）、（抄録）pp. 341～345、2002年。ISBN 0-7803-7480-0, doi : 10.1109/MMB.2002.1002343 . 2015年6月7日閲覧（購読が必要） （ researchgate.netでも閲覧可能）。
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