(57)【要約】      （修正有）【課題】第３の次元（力）及び第４の次元（時間）も使用して人間と機械のインターフェース（ＨＭＩ）として機能する、多次元トラックパッドを提供する。【解決手段】トラックパッド３００は、幅３０４及び長さ３０６を有するように配列された力センサ３０２の２次元アレイと、アレイの上に位置付けられたタッチインターフェース３０８とを備える。タッチインターフェース３０８はタッチ力を力センサのアレイの１つ以上の力センサ３０２に伝える。コンピュータ可読命令が、プロセッサに、力センサのアレイから力情報を受信させて、ある幅及びある長さに沿う力の位置ならびに対応する力の大きさを決定させる。トラックパッドシステム３００は、触覚フィードバックまたは可聴フィードバックのうちの少なくとも１つを生成するフィードバック生成器３１２を更に備える。【選択図】図３
2020098643.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
添付明細書及び図面に記載の方法又はシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１３年５月３０日に出願され、「Ｔｈｒｅｅ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏａｌ  Ｔｒａｃｋｐａｄ」と題された米国仮特許出願第６１／８２９，０６５号に対する優先権を主張するものであり、その米国仮特許出願の内容は、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
従来の制御システムは、オペレータに制御部品、例えばスイッチ、ボタン、レバー、ノブ、ダイヤル等の組み合わせを提示する。オペレータは、様々な制御機能を実行するために提示された制御部品を操作することによって、これらの制御システムとやりとりする。近年、制御システムは、制御可能な特徴の数の増大に起因してますます複雑になってきている。制御システムが複雑性を増すにつれて、制御パネルは、スイッチ、ボタン、レバー、ノブ及び／またはダイヤルであふれることになる。したがって、制御システムは、操作することがより困難になる。加えて、技術者が、限られた空間内に必要な制御部品の全てを収容することができる制御パネルを設計することが困難になる。
【０００３】
関連技術分野におけるこの問題に対処するために、トラックパッドデバイスが開発されてきた。しかしながら、これらのデバイスは、一般に２次元（Ｘ−Ｙ）である。例えば、いくつかのスマートホンデバイスは、スマートホンのグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）をナビゲートするための光学式トラックパッドを含む。光学式トラックパッドは、触った感覚が心地よく、各動きについて可聴の「カチカチ音」を提供して、また、容量タッチ画面とは異なり、直接の皮膚接触をせずに使用され得る。例えば、容量タッチ画面は、手袋で作動しない。いくつかの光学式トラックパッドは、手袋で作動するが、それらは、許可または選択機能のためにトラックパッドから分離される機械接触を使用するからである。その上、光学式トラックパッドは、一般に、水分（汗）の干渉の影響を受け易いかなり低い分解能の赤外カメラを有しており、２（Ｘ−Ｙ）次元における測定に限定される。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の実施形態は、人間と機械のインターフェース（ＨＭＩ）のための力に基づくトラックパッド、特に、力のみならず位置を検知することができると共に触覚フィードバック及び可聴フィードバックを提供することができるトラックパッドに関する。
【０００５】
トラックパッドを使用するシステムを制御する方法の実施形態が、本明細書に記載される。例示的な方法は、トラックパッドのタッチインターフェースがタッチ力を受信することを含む。タッチインターフェースが、ある幅及びある長さを有するように配列された力センサのアレイの上に位置付けられる。本方法は、タッチ力の少なくとも一部を、タッチインターフェースを通して力センサのアレイの１つ以上の力センサに伝えることを更に含む。力センサのアレイの１つ以上の力センサが、力センサのアレイと通信しているプロセッサに力情報を伝送するプロセッサが、力情報から、ある幅及びある長さに沿う力の位置ならびに対応する力の大きさを決定する。プロセッサが、制御メッセージをシステムに送信して、その制御メッセージが、ある幅及びある長さに沿う力の位置ならびに対応する力の大きさのうちの１つ以上に応じて選択される。フィードバック生成器が、触覚フィードバックまたは可聴フィードバックのうちの少なくとも１つをトラックパッドのユーザに提供する。
【０００６】
また、記載された方法の実施形態を実施するために使用され得るトラックパッドシステムが、本明細書に記載される。一態様において、トラックパッドシステムは、ある幅及びある長さを有するように配列された力センサの２次元アレイと、アレイの上に位置付けられたタッチインターフェースと、を備え、そのタッチインターフェースが、タッチ力を力センサのアレイの１つ以上の力センサに通して伝える。メモリと通信しているプロセッサが、メモリ上に記憶されたコンピュータ可読命令を実行し、その命令が、プロセッサに、力センサのアレイから力情報を受信させて、ある幅及びある長さに沿う力の位置ならびに対応する力の大きさを決定させる。トラックパッドシステムは、触覚フィードバックまたは可聴フィードバックのうちの少なくとも１つを生成するフィードバック生成器から更に成る。
【０００７】
車両のステアリング機構に統合されるトラックパッドシステムがまた、本明細書に記載される。本システムは、ある幅及びある長さを有するように配列された力センサの２次元アレイを備え、力センサのその２次元アレイが、車両のステアリング機構に埋め込まれる。タッチインターフェースは、アレイの上に位置付けられ、そのタッチインターフェースが、タッチ力を力センサのアレイの１つ以上の力センサに通して伝える。本システムは、メモリと通信しているプロセッサを更に備え、そのプロセッサが、メモリ上に記憶されたコンピュータ可読命令を実行し、その命令が、プロセッサに力センサのアレイから力情報を受信させ、ある幅及びある長さに沿う力の位置ならびに対応する力の大きさを決定させ、制御メッセージをシステムに送信させて、制御メッセージが、複数の制御メッセージから選択され、システムが、ある幅及びある長さに沿う力の位置ならびに対応する力の大きさのうちの１つ以上に応じて複数のシステムから選択される。
【０００８】
上記した主題はまた、コンピュータで制御される装置（例えば、システムのための人間と機械のインターフェース）、コンピューティングシステム、または製造品、例えばコンピュータ可読記憶媒体などとして実装されてもよいことを理解されたい。
【０００９】
他のシステム、方法、特徴及び／または利点は、以下の図面や発明を実施するための形態の調査後に当業者に明らかになる、あるいは明らかになり得る。全てのそのような追加のシステム、方法、特徴及び／または利点が、この記載内に含まれ、また添付の特許請求の範囲によって保護されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図面における構成要素は、互いに対して必ずしも一定の縮尺ではなく、同様の参照数字は、いくつかの図面全体にわたって対応する部品を指定する。
【００１１】
【図１】本開示に従って車両制御パネルのための力に基づくトラックパッドインターフェースを実装する例示的なステアリング装置の平面図を例示する。
【図２】本発明の実施態様に従う力に基づくトラックパッドセンサシステムのブロック図を例示する。
【図３】図３Ａ，３Ｂは力に基づくトラックパッドの実施形態の断面図及び平面図を例示する。図３Ｃは触覚フィードバックまたは可聴フィードバックのうちの少なくとも１つを生成するフィードバック生成器を更に備える力に基づくトラックパッドの別の実施形態を例示する。図３Ｄは力に基づくトラックパッドの更に別の実施形態の断面図の例示である。
【図４】本発明の実施形態の適用によって、選択され得るシステム及び選択されたシステムに送信され得る制御メッセージの実施例を提供する表の例示である。
【図５】トラックパッドを使用するシステムを制御する方法を説明するために使用され得る例示的なフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
Ｘ−Ｙ方向及び力の大きさを含む多次元データを記録するためのトラックパッドシステムを含む本発明の実施形態が、本明細書に記載される。
【００１３】
本明細書において使用される用語は、特定の実施態様だけを記載する目的のためのものにすぎず、本発明を限定するものであることを意図されない。本明細書において使用される際、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、別段文脈が明確に示さない限り、複数形も同様に含むことが意図される。用語「備える」及び／または「備えている」は、この明細書において使用されるときに、述べられた特徴、整数、ステップ、動作、要素、及び／または構成要素の存在を規定するが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、及び／またはそれらのグループの存在あるいは追加を除外しないことが更に理解されよう。
【００１４】
以下の特許請求の範囲における全てのミーンズプラスファンクションまたはステッププラスファンクション要素の対応する構造、材料、作用、及び均等物は、具体的に特許請求されるような他の特許請求された要素と組み合わせて機能を実行するための任意の構造、材料、または作用を含むことが意図される。本発明の記載は、例示や説明の目的のために提示されているが、網羅的であることまたは開示された形態にある本発明に限定されることを意図されない。多くの修正や変形が、本発明の範囲や趣旨から逸脱することなく、当業者に明らかになる。実施態様は、本発明の原理及び実際の適用を最も良く説明するために、ならびに当業者が予期された特定の使用に適するような様々な修正を用いて様々な実施態様について本発明を理解できるようにするために、選んで記載してある。
【００１５】
１つ以上の（複数の）コンピュータ可読媒体の任意の組み合わせが、利用されてもよい。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読信号媒体またはコンピュータ可読記憶媒体であってもよい。コンピュータ可読記憶媒体は、例えば、限定されるものではないが、電子、磁気、光学、電磁気、赤外、もしくは半導体システム、装置、またはデバイス、あるいは前述したものの任意の適切な組み合わせであってもよい。コンピュータ可読記憶媒体のより具体的な実施例（網羅的ではないリスト）は、以下の、１つ以上の配線を有する電気接続、ポータブルコンピュータディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能でプログラム可能な読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭもしくはフラッシュメモリ）、光ファイバ、ポータブルコンパクトディスク読み取り専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光記憶デバイス、磁気記憶デバイス、あるいは前述したものの任意の適切な組み合わせを含むことになる。この文書の文脈において、コンピュータ可読記憶媒体は、命令実行システム、装置、もしくはデバイスによって、または命令実行システム、装置、もしくはデバイスと関係して、使用のためにプログラムを含有し得るか記憶し得る任意の有形の媒体であってもよい。
【００１６】
コンピュータ可読信号媒体は、例えば、ベースバンドにおいてまたは搬送波の一部として、その中に具体化されたコンピュータ可読プログラムコードを備える伝播されるデータ信号を含んでもよい。そのような伝搬される信号は、限定されるものではないが、電磁気、光学式、あるいはそれらの任意の適切な組み合わせを含む、さまざまな形態のいずれかをとり得る。コンピュータ可読信号媒体は、コンピュータ可読記憶媒体ではない任意のコンピュータ可読媒体であって、命令実行システム、装置、もしくはデバイスによって、または命令実行システム、装置、もしくはデバイスと関係して、使用のためにプログラムを通信し得、伝播し得、あるいは運び得る、任意のコンピュータ可読媒体であってもよい。
【００１７】
コンピュータ可読媒体上で具体化されるプログラムコードは、限定されるものではないが、無線、有線、光ファイバケーブル、ＲＦ等、あるいは前述したものの任意の適切な組み合わせを含む、任意の適切な媒体を使用して伝送されてもよい。
【００１８】
本発明の態様についての動作を実行するためのコンピュータプログラムコードは、オブジェクト指向型プログラミング言語、例えばＪａｖａ、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ、Ｃ＋＋または同様のものなど、ならびに従来の手続き型プログラミング言語、例えば「Ｃ」プログラミング言語または類似のプログラミング言語などを含む、１つ以上のプログラミング言語の任意の組み合わせで書かれてもよい。プログラムコードは、ユーザのコンピュータ上で完全に、ユーザのコンピュータ上で部分的に、独立型のソフトウェアパッケージとして、ユーザのコンピュータ上で部分的にかつ遠隔コンピュータ上で部分的に、または遠隔コンピュータもしくはサーバ上で完全に、実行してもよい。後者の筋書きにおいて、遠隔コンピュータは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）もしくはワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を含む任意の種類のネットワークを通してユーザのコンピュータに接続されてもよいし、あるいはその接続が、外部コンピュータに対して（例えば、インターネットサービスプロバイダを使用するインターネットを通して）なされてもよい。
【００１９】
本発明の態様は、本発明の実施態様に従う方法、装置（システム）及びコンピュータプログラム製品のフローチャート図ならびに／またはブロック図を参照して以下に記載される。フローチャート図及び／またはブロック図の各ブロック、ならびにフローチャート図及び／またはブロック図におけるブロックの組み合わせが、コンピュータプログラム命令によって実装され得ることが理解されよう。これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータまたは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサ経由で実行する命令が、フローチャート及び／またはブロック図のブロックもしくは複数ブロックに規定された機能／作用を実装するための手段を生成するように、機械を作り出すための汎用コンピュータ、特殊目的コンピュータ、または他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサに提供されてもよい。
【００２０】
また、これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータ可読媒体内に記憶された命令が、フローチャート及び／またはブロック図のブロックもしくは複数ブロックに規定された機能／作用を実装する命令を含む製造品を作り出すように、コンピュータ、他のプログラム可能なデータ処理装置、または他のデバイスに特定の手法で機能するように導くことができるコンピュータ可読媒体内に記憶されてもよい。
【００２１】
コンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ、他のプログラム可能なデータ処理装置、または他のデバイスの上にロードされ得、一連の操作ステップをコンピュータ、他のプログラム可能な装置または他のデバイス上で実行させて、コンピュータまたは他のプログラム可能な装置上で実行する命令が、フローチャート及び／またはブロック図のブロックもしくは複数ブロックに規定された機能／作用を実装するためのプロセスを提供するように、コンピュータに実装されたプロセスを作り出す。
【００２２】
図１は、本開示に従って車両制御パネルのための力に基づくトラックパッドインターフェースを実装する例示的なステアリング装置の平面図を例示する。ステアリング装置の実施例１００は、ステアリンググリップ１０２を有し得る。ステアリンググリップ１０２は、ステアリンググリップ１０２を握るときの車両の運転者の制御を容易にするように形作られ得る。例えば、ステアリンググリップ１０２は、本質的に円の形状である外形を備える環状リング形状を含むことができる。代替の実施態様において、ステアリンググリップ１０２は、例えば、円形、楕円形、四角形、長方形、または任意の他の規則的もしくは不規則的な形状を含む、任意の適切な形状を画定し得る。例示的な実施態様において、ステアリンググリップ１０２は、単一の連続グリップ部分または任意の数の固有のグリップ区分を含み得る。更に、ステアリンググリップ１０２は、それがステアリング軸の周りに回転移動され得るように、固定された構成要素１０４上に取り付けられ得る。例示的な固定された構成要素１０４は、例えば、ステアリングコラムを含み得、それは、ステアリングコラムに沿って延びるステアリングスピンドルを受けて、ステアリンググリップ１０２の回転運動を自動車の車輪に伝送するのに役立つ。ステアリンググリップ１０２の回転運動は、機械的及び／または電気的手段によって車輪に伝送されてもよい。例示的な実施態様において、ステアリング装置１００はまた、力に基づくトラックパッドセンサ１０６を含み得、力に基づくトラックパッドセンサ１０６が、ステアリンググリップ１０２に操作可能に結合される。
【００２３】
力に基づくトラックパッドセンサ１０６をステアリング装置１００のステアリンググリップ１０２に結合することは、ユーザによって提供されたタッチまたは力を検知するように、ならびにスイッチ機能が作動されるべきであるか作動されないべきであるかどうかを決定するように、構成され得る人間と機械のインターフェースを運転者に提供する。一実施形態において、ユーザは、触覚フィードバックまたは可聴フィードバック応答を提供され得る。
【００２４】
力に基づくトラックパッドセンサ１０６は、センサ１０６に加えられるタッチまたは力に応答して少なくとも１つの電気特性を変化させるように構成される任意のセンサであり得る。タッチイベントとしても知られるタッチは、例えば車両における運転者が（手袋を着用してまたは着用していない）彼らの手を使用するときに生じる物理接触であり得、力に基づくトラックパッドセンサ１０６に力を加える。力に基づくトラックパッドセンサ１０６は、機械センサ、抵抗センサ、容量センサ、磁気センサ、光ファイバセンサ、ピエゾ電気センサ、シリコンセンサ、及び／または温度センサを含む、任意の適切な触覚センサであり得る。
【００２５】
力に基づくトラックパッドセンサ１０６は、ある幅及びある長さを有するように配列された力センサの２次元アレイを含み得、ここで、各力センサが、導体と電極を含み、アレイの上に位置付けられたタッチインターフェースと少なくとも部分的に接触する。一実施形態において、トラックパッドセンサ１０６が、力センサのそれぞれと少なくとも部分的に接触する基部を更に備え得る。一態様において、基部は、プリント配線板を備え得る。タッチインターフェースは、タッチ力を力センサのアレイの１つ以上の力センサに伝える。タッチインターフェースは、タッチインターフェースを通して力センサのアレイの１つ以上の力センサにユーザからの力の少なくとも一部を伝えることができる任意のタッチセンサ式の可変部材を具体化し得る。一実施形態において、タッチインターフェースは、ハプティックフィードバックをユーザに提供するように使用され得る。
【００２６】
図２を参照すると、本発明の実施態様に従う力に基づくトラックパッドセンサシステム２００のブロック図が示される。センサシステム２００は、以下に更に詳細に記述されるようなシステムを制御するための人間と機械のインターフェースの実施例である。センサシステム２００は、センサシステム２００に加えられる力の位置や大きさを検知するために使用され得る。換言すれば、センサシステム２００は、１次元（例えば、ＸもしくはＹ方向）または２次元（例えば、Ｘ及びＹ方向）に加えられる力の位置だけではなく、加えられる力の大きさ（例えば、Ｚ方向における力）のようなものもまた検知するように構成され得る。センサシステム２００はまた、力が特定の場所に加えられる時間を検知するように構成され得る。センサシステム２００は、コンピューティングユニット２０６、システムクロック２０８、１つ以上の力センサ２１０、及び通信ハードウェア２１２を含み得る。それの最も基本的な形態において、コンピューティングユニット２０６は、プロセッサ２０２とシステムメモリ２０４を含み得る。プロセッサ２０２は、センサシステム２００の動作に必要な演算及び論理動作を実行する標準のプログラム可能なプロセッサであり得る。プロセッサ２０２は、有形のコンピュータ可読媒体内に符号化されたプログラムコードを実行するように構成されてもよい。例えば、プロセッサ２０２は、システムメモリ２０４内に記憶されたプログラムコードを実行してもよく、そのシステムメモリ２０４は、揮発性または不揮発性メモリであってもよい。システムメモリ２０４は、有形のコンピュータ可読媒体のただ１つの実施例である。一態様において、コンピューティングユニット２０６が、例えばファームウェアなどの統合デバイスと考えられ得る。有形のコンピュータ可読媒体の他の実施例は、フロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、ハードドライブ、フラッシュメモリ、または任意の他の機械可読記憶媒体を含み、プログラムコードが、例えばプロセッサ２０２などの機械の中にロードされるときに及びその機械によって実行されるときに、その機械が、開示された主題を実施するための装置になる。
【００２７】
加えて、センサシステム２００は、センサシステム２００に加えられる力に応答して少なくとも１つの電気特性（例えば、抵抗）を変化させ得る１つ以上の力センサ２１０を含んでもよい。力センサ２１０は、以下に更に詳細に記述されるように、感圧入力デバイスの実施例である。更に、センサシステム２００は、力センサ２１０とインターフェースをとる通信ハードウェア２１２であって、力センサ２１０のうちの少なくとも１つの電気特性において検知された変化を受信する／測定する通信ハードウェア２１２を含んでもよい。更に、センサシステム２００は、システムクロック２０８を含んでもよい。プロセッサ２０２は、力センサ２１０のうちの少なくとも１つの電気特性における検知された変化をシステムクロック２０８からの時間と関連付けて、検知された変化及び対応する時間をシステムメモリ２０４に記憶するように構成されてもよい。任意選択的に、プロセッサ２０２は、記憶されたデータを分析して、力センサ２１０のうちの少なくとも１つの電気特性における測定された変化を、システム機能を制御するための様々な制御メッセージと関連付けるように構成されてもよい。
【００２８】
図３Ａ及び３Ｂは、力に基づくトラックパッド３００の実施形態の断面図と平面図を例示する。力に基づくトラックパッド３００のこの実施形態が、幅３０４と長さ３０６を有する幾何形状を有するように配列された力センサ３０２の２次元アレイを含む。例えば、力センサ３０２のアレイは、８ｍｍ以上である幅３０４または長さ３０６を有してもよい。別の実施例において、力センサ３０２のアレイは、８ｍｍより小さい幅３０４または長さ３０６を有してもよい。一実施形態において、トラックパッド３００は、０．５ｍｍ以下である深さ３１４を有し得る。別の実施例において、トラックパッド３００は、０．５ｍｍより大きな深さ３１４を有し得る。図３Ａ及び３Ｂには長方形の形状を有するように示されるが、これは例示目的のためだけであり、力センサ３０２の２次元アレイは、例えば、円形、楕円形、四角形、長方形、三角形、及び不規則形状などの形状を有し得ることが理解されよう。図３Ａ及び３Ｂに示されるような力に基づくトラックパッド３００の実施形態が更に含むものは、力センサ３０２のアレイの上に位置付けられたタッチインターフェース３０８であり、タッチインターフェース３０８は、タッチ力を力センサ３０２のアレイの１つ以上の力センサ３０２に通して伝える。本明細書に記載されるように、タッチインターフェース３０８は、ユーザからの力の少なくとも一部を、タッチインターフェース３０８を通して力センサ３０２のアレイの１つ以上の力センサ３０２に伝え得る任意のタッチセンサ式の可変部材を具体化し得る。例えば、タッチインターフェース３０８は、ゴム、プラスチック、可撓性金属、革、及びそれらの組み合わせを含む同様のものから成り得る。一般に、力センサ３０２は、基部３１０に接続されるか基部３１０と統合される。例えば、基部３１０は、電気信号の形態において力センサ３０２に及び力センサ３０２から情報または電力を電子的に通信するために使用されるプリント配線板（ＰＣＢ）を備え得る。様々な実施形態において、基部３１０は、電子回路構成要素、例えば、抵抗、キャパシタ、ダイオード、ＬＥＤ、送信機、受信機、及び同様のものなどを更に備え得る。一実施形態において、基部３１０は、本明細書に記載されるように、力センサ３０２をプロセッサ２０２と電気的に接続するために使用される。
【００２９】
力センサ３０２は、タッチインターフェース３０８上の力の位置が、力センサ３０２のアレイの力センサ３０２のうちの１つ以上によって検知され得るように配列される。このようにして、タッチインターフェース３０８上の力による影響を受けた力センサ３０２及び影響を受けた各力センサ３０２上の力の大きさによって、タッチインターフェース３０８上の力の位置（Ｘ，Ｙ）が、決定され得る。例えば、力センサのアレイからの力情報が、プロセッサ、例えば、図２に示され本明細書に記載されたプロセッサ２０２などに伝送され得る。プロセッサ２０２はメモリ２０４と通信し得、プロセッサ２０２は、メモリ２０４上に記憶されたコンピュータ可読命令を実行する。命令は、プロセッサ２０２に、力センサ３０２のアレイから力情報を受信させ得、幅３０４及び長さ３０６に沿う力の位置ならびに対応する力の大きさを決定させ得る。力情報は、（ファイバ光学を含む有線接続によって、無線（プロトコル、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標）、ＷｉＦｉ（ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ）等を使用するＲＦ）で、またはそれらの組み合わせによって、力センサ３０２のアレイからプロセッサ２０２に伝送され得る。例えば、次に、図３Ｂを参照すると、プロセッサは、力センサｃ、ｄ、ｇ、及びｈから力情報を受信し得る。これらの力センサ３０２の場所をそれのメモリ２０４の中にプログラムさせることによって、プロセッサ２０２は、力が力に基づくトラックパッド３００の右上の四分円に加えられていることを決定し得る。力センサ３０２に加えられている力の大きさを決定することによって、プロセッサ２０２は、トラックパッド３００上の力の場所、トラックパッド３００に加えられる力の大きさ、力がトラックパッド３００に加えられる時間、トラックパッド３００に加えられる力の場所の変化、トラックパッド３００に加えられる力の場所の変化率（例えば、トラックパッド３００にわたって親指をすぐにスワイプすることが、１つの行動が取られることを結果としてもたらす一方、トラックパッド３００にわたって親指をゆっくりとスワイプすることが、異なる行動が取られることを結果としてもたらす）、トラックパッド３００に加えられる力の場所における変化の方向、トラックパッド３００上の第１のタッチ点から第２のタッチ点までの長さ、指が第１のタッチ点後にトラックパッド３００にわたって移動される長さまたは距離、指が第１のタッチ点後にトラックパッド３００にわたって移動される方向、トラックパッド３００に加えられる力の大きさにおける変化、トラックパッド３００に加えられる力の大きさにおける変化率、上記のいずれかの組み合わせ、及び同様のもののいずれかに基づいて、力の場所を更に精密化するように、ならびに特定の行動をとり得るように、メモリ２０４からの命令によってプログラムされ得る。
【００３０】
図３Ａに戻って参照すると、力センサ３０２は、力を信号に変換し得る任意のデバイスまたは構造であり得る。信号は、電気的、電子的（デジタルもしくはアナログ）、機械式、または光学式であり得る。例えば、一実施形態において力センサは、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサである。一実施形態において、ＭＥＭＳセンサは、構造に基づくピエゾ抵抗センサである。
【００３１】
図３Ｃは、触覚フィードバックまたは可聴フィードバックのうちの少なくとも１つを生成するフィードバック生成器３１２を更に備える力に基づくトラックパッド３００の別の実施形態を例示する。一態様において、フィードバック生成器３１２によって提供される触覚フィードバックまたは可聴フィードバックが、力の位置及び力の大きさのうちの少なくとも１つに比例する。例えば、より大きな力がトラックパッド３００に加えられるにつれて、触覚フィードバックまたは可聴フィードバックが、強くなり得るか、大きくなり得る。同様に、触覚フィードバックまたは可聴フィードバックが、力が加えられるトラックパッド３００上の場所に応じて、強くなり得るか、大きくなり得る。フィードバック生成器３１２は、いくつかの実施形態において、プロセッサ２０２によって制御されてもよい。例えば、プロセッサ２０２は、本明細書に記載されるように、トラックパッド３００に加えられる力の場所または大きさを決定し得、次いで、フィードバック生成器３１２に力の位置及び力の大きさのうちの少なくとも１つに比例する触覚フィードバックまたは可聴フィードバックを生成させ得る。メモリ２０４内に記憶されたソフトウェアは、プロセッサ２０２にこれらの機能を実行させ得る。一実施形態において、フィードバック生成器３１２が、力に基づくトラックパッド３００を備える構造に統合され得る。例えば、一実施形態においてフィードバック生成器３１２が、基部３１０に統合され得る。別の実施形態において、フィードバック生成器３１２が、本明細書に記載されるような、構造に基づくピエゾ抵抗センサの構造部分である。更に別の実施形態において、フィードバック生成器３１２が、触覚フィードバック及び可聴フィードバックを生成するために使用されるハプティック生成器である。一実施形態において、ハプティック生成器は、コンレスコイル及び磁石アセンブリ、例えば、「ＬＯＵＤＳＰＥＡＫＥＲＳ」と題され２０１０年２月１６日に出願された、米国特許出願公開第２０１２／００３９４９４号に記載されたものなどであり得、それは、参照によって本明細書に十分に組み込まれ、本明細書の一部を成す。
【００３２】
本明細書に記載された力に基づくトラックパッド３００の実施形態が、１つ以上のシステムを制御するために使用され得る。例えば、本明細書に記載された力に基づくトラックパッド３００の実施形態は、例えば環境（ＨＶＡＣ）、音響、電話、クルーズコントロール、ワイパー、照明、窓、及びミラー、ならびに同様のものなどの車両のシステムを制御するために使用され得る。例えば、メモリ２０４内に記憶された命令が、更に、プロセッサ２０２に、制御メッセージを複数のシステムから選択されるシステムに送信させ得、制御メッセージが、プロセッサ２０２によって複数の制御メッセージから選択される。システム及び制御メッセージの選択が、ある幅及びある長さに沿う力の位置ならびに対応する力の大きさのうちの１つ以上に応じてなされ得る。例えば、一実施形態において、システムが、力の大きさに応じて複数のシステムから選択され得、制御メッセージが、ある幅及びある長さに沿う力の位置に少なくとも部分的に応じて複数の制御メッセージから選択される。この実施例を考えると、力に基づくトラックパッド３００は、複数のシステムからシステムを選択するために使用され得る複数の力の閾値を有し得る。例えば、力に基づくトラックパッド３００は、各閾値について異なるシステムと相関関係がある少なくとも３つの閾値を有し得る。一実施例において、力の閾値が、１ニュートン（Ｎ）または１オンス、２Ｎまたは２オンス、及び同様のものの刻みである。例えば、第１の閾値は、１ニュートン（Ｎ）または１オンスの力にあってもよく、車両の音響システムと相関関係があってもよい。第２の閾値は、車両のためのＨＶＡＣシステムと相関関係がある２Ｎまたは２オンスの力にあり得る。第３の閾値は、車両のためのクルーズコントロールシステムと相関関係がある３Ｎまたは３オンスの力にあり得る。換言すれば、トラックパッド３００は、少なくとも３つの閾値の力の大きさを認識し得、システムは、閾値のうちの１つ以上を超える力の大きさに応じて、複数のシステムから選択される。
【００３３】
一実施形態において、システムが、力の大きさに基づいて複数のシステムから一旦選択されると、その選択されたシステムに送信するための制御メッセージが、トラックパッド３００のある幅及びある長さに沿う力の位置に少なくとも部分的に基づいて、複数の制御メッセージから選択され得る。例えば、ＨＶＡＣシステムが力の大きさに基づいて選択される場合には、制御メッセージ、例えば熱源をオン／オフにする、ファンを上げる／下げる、温度を調節する等が、トラックパッド３００のある幅及びある長さに沿う力の位置に少なくとも部分的に基づいて選択され得る。例えば、選択されたシステムに送信するための制御メッセージが、力が一定の場所においてトラックパッド３００に加えられる時間、トラックパッド３００に加えられる力の場所の変化、トラックパッド３００に加えられる力の場所の変化率（例えば、トラックパッドにわたってすぐに親指をスワイプすることが、１つの行動が取られることを結果としてもたらす一方で、トラックパッド３００にわたってゆっくりと親指をスワイプすることが、異なる行動が取られることを結果としてもたらす）、トラックパッド３００に加えられる力の場所の変化の方向、トラックパッド３００上の第１のタッチ点から第２のタッチ点までの長さ、指が第１のタッチ点後にトラックパッド３００にわたって移動される長さまたは距離、指が第１のタッチ点後にトラックパッド３００にわたって移動される方向、トラックパッド３００に加えられる力の大きさにおける変化、トラックパッド３００に加えられる力の大きさにおける変化、トラックパッド３００に加えられる力の大きさにおける変化率、上記のいずれかの組み合わせ、及び同様のもののうちの１つ以上に基づいて、選択され得る。
【００３４】
一実施形態において、フィードバック生成器３１２は、制御メッセージが、ある幅及びある長さに沿う力の位置に少なくとも部分的に応じて複数の制御メッセージから選択されるときに、可聴のカチカチ音または他の音を提供し得、ならびに力の大きさに応じてなされた各選択についての触覚フィードバックを提供し得る。あるいは、フィードバック生成器３１２は、力の大きさに応じてなされた各選択のために可聴のカチカチ音を提供し得、ならびに制御メッセージが、トラックパッド３００のある幅及びある長さに沿う力の位置に少なくとも部分的に応じて複数の制御メッセージから選択されるときに、触覚フィードバックを提供し得る。
【００３５】
図３Ｄは、力に基づくトラックパッド３００の更に別の実施形態の断面図である。この実施形態が、幅３０４及び長さ３０６を有する幾何学的形状を有するように配列された力センサ３０２の２次元アレイ、力センサ３０２のアレイの上に位置付けられたタッチインターフェース３０８を含み、タッチインターフェース３０８が、タッチ力を力センサ３０２のアレイの１つ以上の力センサ３０２、基部３１０、及び触覚フィードバックまたは可聴フィードバックのうちの少なくとも１つを生成するフィードバック生成器３１２に通して伝える。図３Ｄに示される実施形態に更に含まれるものは、トラックパッド３００の構成要素を囲む筺体３１６である。筺体３１６は、任意の適切な材料、例えばプラスチック、金属、及び同様のものなどから成り得る。それは、構造上の完全性をトラックパッド３００に追加するために、ならびに物理的及び／または環境上のダメージもしくは汚染からそれを保護するために、使用され得る。筺体３１６はまた、トラックパッド３００の製造、取り付けまたは取り外しを容易にし得る。図３Ｄに更に例示されるものは、異なる材料、色、質感がトラックパッド３００のために使用され得るように交換可能な上覆い３２０であり、それは、トラックパッド３００が取り付けられる、例えば車両などのより大きなデバイスの審美的効果のために使用され得る。これはまた、それがダメージを受ける、汚れるまたは摩耗されることになる場合に、上覆い３２０の交換を可能にし得る。また、図３Ｄには、要求されるものではないが、トラックパッド３００が取り付けられる、例えば車両などのより大きなデバイスのトリム３１８も示される。例えば、トリム３１８は、図１に示されるステアリング装置１００の一部であり得る。
【００３６】
本明細書において留意したように、力に基づくトラックパッドは、複数のシステムを選択して制御するために使用され得る。図４の表４００は、選択され得るシステム及び選択されたシステムに送信され得る制御メッセージの実施例を例示する。例えば、力に基づくトラックパッド３００は、各閾値について異なるシステムと相関関係がある複数の閾値を有し得る。図４の表４００に示されるように、本発明の実施形態の一実施例の適用において、第１の閾値は、車両のためのＨＶＡＣシステムと相関し得る。定義された量の力（例えば、１Ｎまたは１オンス）をトラックパッド３００に（一瞬または定義された期間に）加えることによって第１の閾値を選択することにより、ＨＶＡＣシステムは、トラックパッド３００を使用して選択され得、制御され得る。トラックパッド３００に加えられる力によって一旦選択されると、トラックパッド３００が、制御メッセージを選択してＨＶＡＣシステムに送信するために使用され得る。トラックパッド３００のある幅及びある長さに沿う位置に少なくとも部分的に応じるトラックパッド３００を使用するジェスチャーまたは他の行動が、制御メッセージをＨＶＡＣシステムに送信するために使用され得る。例えば、選択されたシステムに送信するための制御メッセージが、力が一定の場所においてトラックパッド３００に加えられる時間、トラックパッド３００に加えられる力の場所の変化、トラックパッド３００に加えられる力の場所の変化率（例えば、トラックパッドにわたってすぐに親指をスワイプすることが、１つの行動が取られることを結果としてもたらす一方で、トラックパッド３００にわたってゆっくりと親指をスワイプすることが、異なる行動が取られることを結果としてもたらす）、トラックパッド３００に加えられる力の場所の変化の方向、トラックパッド３００上の第１のタッチ点から第２のタッチ点までの長さ、指が第１のタッチ点後にトラックパッド３００にわたって移動される長さまたは距離、指が第１のタッチ点後にトラックパッド３００にわたって移動される方向、トラックパッド３００に加えられる力の大きさにおける変化、トラックパッド３００に加えられる力の大きさにおける変化、トラックパッド３００に加えられる力の大きさにおける変化率、上記のいずれかの組み合わせ、及び同様のもののうちの１つ以上に基づいて選択され得る。選択されている例示的なＨＶＡＣシステムの場合、そのような制御メッセージは、例えば、オン／オフにする、温度を調節する、ファン速度を調節する、モード（例えば、霜取り、顔面や足元、足元だけ等）を調節する、座席の加温／換気を調節する、及び同様のものを含み得る。
【００３７】
同様に、第２の力の閾値は、第２のシステム、例えば車両の音響システムなどと相関性があり得る。一実施形態において、第２の閾値が、第１の閾値より大きな力にある。別の実施形態において、第２の閾値が、第１の閾値より小さな力にあり得る。上記に類似して、音響システムが、トラックパッド３００上の力を使用して一旦選択されると、制御メッセージが、トラックパッド３００のある幅及びある長さに沿う位置に少なくとも部分的に応じるトラックパッド３００を使用してジェスチャーまたは他の行動を使用して音響システムに送信され得る。音響システムの場合、そのようなメッセージは、例えば、オン／オフにする、音響レベルを調節する、フェード、バランス、低音、高音等を調節する、モード（例えば、ラジオ、衛星ラジオ、ＣＤ、補助装置等）を調節する、及び同様のことであり得る。他のシステム、例えば図４に示されるものなどが、類似の様式で選択され得、制御され得る。
【００３８】
本明細書に開示されたトラックパッドシステム３００は、例えば自動車の運転などにおける、気を散らされる環境に特に適用可能であることができ、人間は、機械を適切に操作するための追加のフィードバックを必要とする。例えば、自動車の運転者は、通常、運転作業の間に彼のまたは彼女の周囲に最大に視覚的に集中している。ハプティックフィードバック及び可聴フィードバックを提供するトラックパッドシステム３００の能力は、様々な自動車システムの動作をより確実にさせて満足させる。本明細書に記載されるように、トラックパッドシステム３００が、例えば、ステレオ及び／または温度制御を操作するために、使用されてもよい。放送局または温度の各変化は、ハプティックフィードバック及び可聴フィードバックを生成し得る。加えて、力感度、特に、閾値の提供は、単一ボタンから多数の層の機能性を可能にする。この実施態様の利点は、トラックパッド３００が、多数の制御部品を置換し得、運転者が手を伸ばす必要のある範囲（及び気を逸らされる回数）を小さくし得ることである。
【００３９】
図５は、トラックパッドを使用するシステムを制御する方法を説明するために使用され得る例示的なフローチャート５００である。方法のステップは、幅３０４及び長さ３０６を有するように配列された力センサ３０２のアレイの上に位置付けられたタッチインターフェース３０８によってタッチ力を受信する、ステップ５０２を含む。ステップ５０４で、タッチ力の少なくとも一部を、タッチインターフェース３０８を通して力センサ３０２のアレイの１つ以上の力センサ３０２に伝える。ステップ５０６で、力センサ３０２のアレイの１つ以上の力センサ３０２によって力情報を力センサ３０２のアレイと通信しているプロセッサ２０２に伝送する。ステップ５０８で、プロセッサによって、力情報から、幅３０４及び長さ３０６に沿う力の位置、ならびに対応する力の大きさを決定する。ステップ５１０で、プロセッサが、制御メッセージをシステムに送信して、制御メッセージが、幅３０４及び長さ３０６に沿う力の位置ならびに対応する力の大きさのうちの１つ以上に応じて、選択される。一態様において、本明細書に記載されるように、ある幅及びある長さに沿う力の位置ならびに対応する力の大きさのうちの１つ以上に応じて選択される制御メッセージをシステムに送信することが、複数のシステムからシステムを選択することと、複数の制御メッセージから制御メッセージを選択することと、を更に含み、その選択が、ある幅及びある長さに沿う力の位置ならびに対応する力の大きさのうちの１つ以上に応じてなされる。一実施形態において、システムが、力の大きさに応じて複数のシステムから選択され、制御メッセージが、ある幅及びある長さに沿う力の位置に少なくとも部分的に応じて複数の制御メッセージから選択される。例えば、力の大きさは、少なくとも３つの閾値を有し得、システムが、閾値のうちの１つ以上を超える力の大きさに応じて複数のシステムから選択される。一態様において、異なるシステムが、各閾値について選択される。別の実施形態において、制御メッセージが、閾値を超える力の大きさに応じて選択され、力の大きさが、少なくとも３つの閾値を有し、制御メッセージが、閾値のうちの１つ以上を超える力の大きさに応じて選択される。一態様において、異なる制御メッセージが、各閾値について選択される。ステップ５１２で、フィードバック生成器が、触覚フィードバックまたは可聴フィードバックのうちの少なくとも１つを提供する。一態様において、フィードバック生成器が、力の位置及び力の大きさのうちの少なくとも１つに比例する触覚フィードバックまたは可聴フィードバックを提供する。例えば、フィードバックが、トラックパッド３００に加えられる力または力の位置に少なくとも部分的に応じて、より大きくなり得、より頻繁になり得、より強力になり得、より静かになり得、力がより弱くなりなどし得る。一実施形態において、フィードバック生成器は、制御メッセージが、ある幅及びある長さに沿う力の位置に少なくとも部分的に応じて複数の制御メッセージから選択されるときに、可聴のカチカチ音または他の音を提供するように、ならびに力の大きさに応じてなされた各選択について触覚フィードバックを提供するように、構成され得る。
【００４０】
図面におけるフローチャート図やブロック図は、本発明の様々な実施態様に従うシステム、方法及びコンピュータプログラム製品の可能な実施態様のアーキテクチャ、機能性、ならびに動作を例示する。これに関して、フローチャート図またはブロック図における各ブロックは、コードのモジュール、区分、または部分を表わし得、それは、規定された（複数の）論理機能を実装するための１つ以上の実行可能な命令を備える。また、いくつかの代替の実施態様において、ブロック内に記された機能が、図面に記された順序外で現れてもよいことにも留意されたい。例えば、連続して示される２つのブロックは、実際には、実質的に同時に実行されてもよいし、またはそれらのブロックが、時には、関係している機能性に応じて、逆の順序で実行されてもよい。また、ブロック図及び／またはフローチャート図の各ブロック、ならびにブロック図及び／またはフローチャート図におけるブロックの組み合わせが、規定された機能または作用を実行する特殊目的のハードウェアに基づくシステム、あるいは特殊目的のハードウェアとコンピュータ命令の組み合わせによって、実装され得ることにも留意する。
【００４１】
以下の特許請求の範囲における全てのミーンズプラスファンクションまたはステッププラスファンクション要素の対応する構造、材料、作用、及び均等物は、具体的に特許請求されるような他の特許請求された要素と組み合わせて機能を実行するための任意の構造、材料、または作用を含むことが意図される。本発明の記載は、例示や説明の目的のために提示されているが、網羅的であることまたは開示された形態にある本発明に限定されることを意図されない。多くの修正や変形が、本発明の範囲や趣旨から逸脱することなく、当業者に明らかになる。実施態様は、本発明の原理及び実際の適用を最も良く説明するために、ならびに当業者が予期された特定の使用に適するような様々な修正を用いて様々な実施態様について本発明を理解できるようにするために、選んで記載してある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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