(57)【要約】  本発明は、可視的フィードバックを提供すること無しにタッチ感知式ディスプレイスクリーン（１０１）を介して任意の数量を制御するための触覚制御装置（２０３）を提供する。該装置は、タッチ感知式ディスプレイスクリーン、圧力測定装置、演算手段、該演算手段によって制御される調整手段、該演算手段によって制御される触覚アクチュエータを備える。圧力測定装置はタッチスクリーンにユーザが加えた圧力の量及び該タッチスクリーン上における該加えられた圧力の変位を測定する。演算手段は、該加えた圧力が所定閾値を超えたかを判定する。そうであれば、演算手段は、該圧力測定装置よって測定された前記加えられた圧力の変位に依存して前記任意の数量を変更すべく前記調整手段を制御し、該圧力測定装置よって測定された前記加えられた圧力の変位に依存して該タッチ感知式ディスプレイスクリーンの表面摩擦を調整すべく前記触覚アクチュエータを制御する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視的フィードバック無しに任意の数量を制御するための触覚制御装置（２０３、３０２）であって、
タッチ感知式ディスプレイスクリーン（１０１）と、
該タッチ感知式ディスプレイスクリーンに対してユーザによって加えられた圧力の量及び該タッチ感知式ディスプレイスクリーン上における該加えられた圧力の変位を測定する圧力測定装置と、
前記加えられた圧力が所定の閾値を超えたかを判定する演算手段と、
前記圧力測定装置よって測定された前記加えられた圧力の変位に依存して前記任意の数量を変更すべく、前記演算手段によって制御される調整手段と、
前記圧力測定装置よって測定された前記加えられた圧力の変位に依存して前記タッチ感知式ディスプレイスクリーン（１０１）の表面摩擦を調整すべく、前記演算手段によって制御される触覚アクチュエータ、
を備える触覚制御装置。
【請求項２】
前記圧力測定装置は、前記タッチ感知式ディスプレイスクリーンに付加された圧力感知層を少なくとも含む、請求項１の触覚制御装置。
【請求項３】
前記触覚アクチュエータは、電子振動装置を少なくとも含む、請求項１又は２の触覚制御装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかの触覚制御装置を少なくとも備える電子装置。
【請求項５】
タッチ感知式ディスプレイスクリーン（１０１）を介して任意の数量を制御する方法であって、
前記タッチ感知式ディスプレイスクリーンでは不可視である前記任意の数量を維持することと、
所定の圧力閾値（７０４）を設定することと、
前記タッチ感知式ディスプレイスクリーンに対してユーザによって加えられた圧力を測定すること（８０１）と、
前記加えられた圧力が所定の閾値を超えたかを判定すること（８０２）と、
前記加えられた圧力が所定の閾値を超えたならば（８０２Ｙ）、前記タッチ感知式ディスプレイスクリーンの表面摩擦（６０３）を第１の値（６０８）に設定し、かつ、引き続く該タッチ感知式ディスプレイスクリーン上における該加えられた圧力の変位（６０４）を測定すること（８０３）と、
前記加えられた圧力が動く方向を判定すること（８０５）と、
前記加えられた圧力が第１の方向（６０２）に動いたならば、該加えられた圧力の変位に依存する第１の量だけ前記任意の数量を調整し（８０６）、かつ、該加えられた圧力の変位に依存する第２の値（８０６）に前記表面摩擦を調整すること（８０７）、
からなる方法。
【請求項６】
前記加えられた圧力が前記第１の方向（６０２）とは異なる第２の方向（６０１）に動いたならば、該加えられた圧力の変位に依存する第２の量だけ前記任意の数量を調整し（８０８）、かつ、該加えられた圧力の変位に依存する第３の値（８０７）に前記表面摩擦を調整すること（８０９）、をさらに含む請求項５の方法。
【請求項７】
前記第２の方向（６０１）は、前記第１の方向（６０２）の反対である、請求項６の方法。
【請求項８】
前記第１及び第２の方向は、実質的な直線に沿っており、これにより、前記タッチ感知式ディスプレイスクリーン上にバーチャルなスライダー（２０３）を作り出す、請求項７の方法。
【請求項９】
前記第１の方向は反時計方向、前記第２の方向は時計方向であり、これにより、前記タッチ感知式ディスプレイスクリーン上にバーチャルなノブ（３０２）を作り出す、請求項７の方法。
【請求項１０】
前記任意の数量が減少するならば前記表面摩擦が減少し、他方、前記任意の数量が増加するならば前記表面摩擦が増加する、請求項５乃至９のいずれかの方法。
【請求項１１】
前記表面摩擦は、前記加えられた圧力の変位に比例して直線的に調整される、請求項５乃至１０のいずれかの方法。
【請求項１２】
前記表面摩擦は、前記加えられた圧力の変位が或る変化点に到達するまで第１の値を維持し、それから第２の値に調整される、請求項５乃至１０のいずれかの方法。
【請求項１３】
前記加えられた圧力の変位に依存して音を発生すること、をさらに含む請求項５乃至１２のいずれかの方法。
【請求項１４】
前記タッチ感知式ディスプレイスクリーンを介して前記任意の数量を制御することによる妨げの無い前記タッチ感知式ディスプレイスクリーン上に、アプリケーションによって生成される画面コンテンツ（１０２、１０３、１０４）を表示すること、をさらに含む請求項５乃至１３のいずれかの方法。
【請求項１５】
前記任意の数量は、オーディオ音量、オーディオ音質、ブラックライトレベル、画面明度、画像コントラスト、画像シャープネス、色又は色調、及び、画像サイズのいずれか１つである、請求項５乃至１４のいずれかの方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１に従う任意の数量を制御するための触覚制御装置、請求項４に従う電子装置、及び請求項５に従う方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タッチ感知式ディスプレイスクリーンにユーザが加えた圧力に応答して該ユーザに触覚フィードバックを提供することが知られている。例えば、国際公開第WO2014/201151号は、タッチ感知式ディスプレイスクリーンにユーザが加えた圧力の複数の異なるレベルに従って該ユーザに異なる触覚効果を提供することを述べている。また、任意の数量（quantity: クオンティティ）に調整するためにユーザによって動かされるスライダーを、例えばタッチ感知式ディスプレイスクリーン（タッチスクリーン）上に、表示することによって、オーディオ音量や画面の明度のような任意の数量が該タッチスクリーンを介して制御され得ることも知られている。しかし、タッチ感知式ディスプレイスクリーン上に同時に画面コンテンツが表示されているとすると、該表示中の画面コンテンツの少なくとも一部を該スライダーで妨げない若しくはオーバーラップしないようなやり方で該任意の数量をスクリーンを介して制御することができない。そのため、現時点では、物理的ボタンなどの機械的操作子のような、タッチ感知式ディスプレイスクリーン以外の何らかの手段を使用することによってのみ、該画面コンテンツの少なくとも一部を妨げることなく若しくはオーバーラップすることなく該任意の数量を該スクリーンを介して制御することができる。例えば、米国特許出願公開第2013/0278552号は、携帯電話のような電子装置のための保護ケースを提供し、該保護ケースが複数のタッチ感知センサを持つことを述べている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、上述の点に鑑み、可視的フィードバック無しにタッチ感知式ディスプレイスクリーンを介して任意の数量を制御するための触覚制御装置を提供することを目的とし、また、そのような触覚制御装置を備える電子装置、及びタッチ感知式ディスプレイスクリーンを介して任意の量を制御する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】
【０００４】
本発明の目的は、請求項１に従う触覚制御装置によって解決される。好ましくは、この装置は、タッチ感知式ディスプレイスクリーンと、圧力測定装置と、演算手段と、該演算手段によって制御される調整手段と、該演算手段によって制御される触覚アクチュエータ、を備える。圧力測定装置は、タッチ感知式ディスプレイスクリーンに対してユーザによって加えられた圧力の量及び該タッチ感知式ディスプレイスクリーン上における該加えられた圧力の変位を測定するものである。演算手段は、前記加えられた圧力が所定の閾値を超えたかを判定するものである。もしそうであれば、演算手段は、前記圧力測定装置よって測定された前記加えられた圧力の変位に依存して前記任意の数量を変更すべく、前記調整手段を制御する。もし前記加えられた圧力が前記所定の閾値を超えたならば、前記演算手段は、また、前記圧力測定装置よって測定された前記加えられた圧力の変位に依存して前記タッチ感知式ディスプレイスクリーンの表面摩擦を調整すべく、前記触覚アクチュエータを制御する。
【０００５】
これにより、制御装置は、タッチ感知式ディスプレイスクリーンの表面摩擦の変化によってユーザに触角フィードバックを提供し、それはまた該任意の数量において変化が生じたということをもユーザに提示する。表面摩擦の変化と任意数量の変化の両方がタッチ感知式ディスプレイスクリーンに対してユーザによって加えられた圧力の変位に依存するので、表面摩擦の変化は任意数量の変化に相関される。よって、この構成は、タッチ感知式ディスプレイスクリーンを介したユーザに対する可視的フィードバックの必要無しに、表面摩擦の変化を通してユーザが感知し得る量だけ該任意の数量を該ユーザが変化できるようにする。
【０００６】
この解決手段は、画面コンテンツの少なくとも一部を妨げることなく若しくは重複することなく且つ該任意の数量を変化するための物理的ボタンのような如何なる機械的操作子の必要無しに、コンテンツがタッチ感知式ディスプレイスクリーン上に表示されているときに、該任意の数量を変化するために使用され得るので、有利である。例えば、該画面コンテンツは、ゲームのような、該タッチ感知式ディスプレイスクリーンに接続された又はそれを備えた電子装置上で稼働するアプリケーションによって生成されるかもしれない。したがって、この解決手段により、ユーザは、タッチ感知式ディスプレイスクリーンを介して該任意の数量を制御するのと同時に又は該制御とは独立に、該タッチ感知式ディスプレイスクリーン上に表示された前記アプリケーションの操作を維持することができる。該任意の数量は該スクリーンにユーザが加えた圧力が所定の閾値を越えたときに制御されるだけであるので、ユーザは、そのつもりがないときに該任意の数量を間違って変更するというリスク無しに、タッチ感知式ディスプレイスクリーン上に表示された画面コンテンツと相互作用し続けることができる。
【０００７】
本発明の有利な実施例は、いずれかの請求項及び／又は以下述べる詳細説明にしたがって構成されてよい。
【０００８】
タッチ感知式ディスプレイスクリーンは、例えば、投影型静電容量タッチ（PCT又はPCAP）スクリーンであってもよい。
【０００９】
圧力測定装置は、タッチ感知式ディスプレイスクリーンの圧力センサであってよく、若しくは、タッチ感知式ディスプレイスクリーンに付加された圧力感知層であってもよい。好ましい実施例において、該圧力測定装置は、タッチ感知式ディスプレイスクリーンに加えられた圧力感知層を少なくとも備える。これは、タッチ感知式ディスプレイスクリーンが任意の圧力感知能力をそれ自体で既に持っていることに加えて、該タッチ感知式ディスプレイスクリーンにユーザが加えた圧力の量及び該加えた圧力の変位を前記圧力感知層が測定することを意味する。
【００１０】
演算手段は、該タッチ感知式ディスプレイスクリーンに接続された又はそれを備えた電子装置の中央及び／又は補助処理ユニットを少なくとも具備する。該演算手段は、加えられた圧力が所定の閾値を超えたかを判定するように構成されていてよい。例えば、米国特許出願公開第2014/0267135号は、タッチ感知面のために圧力閾値レベルを設定することを開示している。
【００１１】
前記任意の数量を変更するための調整手段は、該任意の数量のためのドライバ及び／又は制御器を少なくとも具備してよい。該任意の数量は、例えば、オーディオ音量、オーディオ音質、ブラックライトレベル、画面明度、画像コントラスト、画像シャープネス、色又は色調、及び、画像サイズのいずれか１つである。したがって、例えば該任意の数量がオーディオ音量ならば、調整手段は、好ましくは、スピーカ用のドライバを少なくとも具備する。
【００１２】
前記タッチ感知式ディスプレイスクリーンの表面摩擦を調整するための触覚アクチュエータは、任意の手近な技術を使用してよい。これは、超音波、電子振動、機械的技術のうち１又は複数を少なくとも具備していてよい。触覚アクチュエータが機械的技術を使用する場合、例えば、それは１又は複数のリニア共鳴アクチュエータ（ＬＲＡ）あるいは１又は複数の偏心回転質量体（ＥＲＭ）を少なくとも具備していてよい。しかし、好適な実施例において、触覚アクチュエータは、電子振動装置を少なくとも具備する。電子振動とは、時間的に変化する電圧が供給される絶縁された導電面に沿ってユーザの例えば指を動かしたならば、該面の粗さが明確に変化するような表面摩擦感覚をユーザに体験させる技術である。この表面摩擦は、指と該指が動かされる表面との間に生じる静電界によって作り出され得る。ユーザが体験する表面摩擦の量（程度）は、該表面に供給される電圧を変えることにより変化され得る。
【００１３】
本発明は、また、請求項１乃至３のいずれかの触覚制御装置を少なくとも備える電子装置に関する。例えば、この電子装置は、タブレットコンピュータ、電子書籍リーダー、携帯電話、ラップトップコンピュータ、電子ゲーム機、車載コンピュータシステム、医療機器、若しくは家庭自動化システムなどであり得る。よって、好ましい実施例において、前記タッチ感知式ディスプレイスクリーンは該電子装置のタッチ感知式ディスプレイスクリーンであり、前記調整手段は該電子装置の中央及び／又は補助処理ユニットを少なくとも具備する。
【００１４】
さらに、本発明は、タッチ感知式ディスプレイスクリーンを介して任意の数量を制御する方法に関する。この方法は、前記タッチ感知式ディスプレイスクリーンでは不可視である前記任意の数量を維持するステップと、所定の圧力閾値（７０４）を設定するステップと、前記タッチ感知式ディスプレイスクリーンに対してユーザによって加えられた圧力を測定するステップと、前記加えられた圧力が所定の閾値を超えたかを判定するステップとを少なくとも備える。前記加えられた圧力が所定の閾値を超えたならば、前記タッチ感知式ディスプレイスクリーンの表面摩擦を第１の値に設定し、引き続く該タッチ感知式ディスプレイスクリーン上における該加えられた圧力の変位を測定し、そして、前記加えられた圧力が動く方向を判定する。前記加えられた圧力が第１の方向に動いたならば、該加えられた圧力の変位に依存する第１の量だけ前記任意の数量を調整し、かつ、該加えられた圧力の変位に依存する第２の値に前記表面摩擦を調整する。
【００１５】
好適な実施例において、前記方法は、前記加えられた圧力が前記第１の方向とは異なる第２の方向に動いたならば、該加えられた圧力の変位に依存する第２の量だけ前記任意の数量を調整するステップと、該加えられた圧力の変位に依存する第３の値に前記表面摩擦を調整するステップ、をさらに備える。
【００１６】
そうであれば、前記第２の方向は、好ましくは前記第１の方向の反対である。この場合、別の好ましい実施例において、前記第１及び第２の方向は、実質的な直線に沿っていてよい。こうして、これにより、前記タッチ感知式ディスプレイスクリーン上にバーチャルなスライダーが作り出される。第２の別の好ましい実施例において、前記第１の方向は反時計方向、前記第２の方向は時計方向であってよく、これにより、前記タッチ感知式ディスプレイスクリーン上にバーチャルなノブが作り出される。どちらかの場合、バーチャルなスライダー又はバーチャルなノブは、「早送り」、「巻き戻し」、「スローモーション」、「一時停止」、「停止」、「再生」機能のいずれかの組み合わせを持つジョグ・シャトルとして構成され得る。
【００１７】
好ましくは、前記任意の数量が減少するならば前記表面摩擦が減少し、他方、前記任意の数量が増加するならば前記表面摩擦が増加する。よって、該任意の数量が例えばオーディオ音量ならば、ユーザは、音量が大きくなるとき増加する表面摩擦を体験し、音量が小さくなるとき減少する表面摩擦を体験する。しかし、これに限らず、前記任意の数量の変化と表面摩擦の変化との関係は、例えば、該任意の数量が画面明度ならば、画面が明るくなるとき表面摩擦が減少し、画面が暗くなるとき表面摩擦が増加するというような、別のやり方であってもよい。
【００１８】
別の好ましい実施例において、前記表面摩擦は、前記加えられた圧力の変位に比例して直線的に調整される。これは、表面摩擦のスムーズかつ一致した変化を与えるという利点、例えば、オーディオ音量のような、スムーズかつ連続的に変化するタイプの任意の数量のための触覚的フィードバックを提供するために使用され得るという利点をもたらす。
【００１９】
しかし、第２の別の好ましい実施例において、前記表面摩擦は、前記加えられた圧力の変位が或る変化点に到達するまで第１の値を維持し、該変化点から第２の値に調整される。これは、表面摩擦の段階的変化を与えるという利点、例えば、オン・オフのような、１以上の離散的値を持つタイプの任意の数量のための触覚的フィードバックを提供するために使用され得るという利点をもたらす。
【００２０】
好ましくは、この方法は、前記加えられた圧力の変位に依存して音を発生することをさらに備える。これは、音響的フィーバックを提供することで、ユーザによって感じられる表面摩擦の変化により提供される触覚的フィードバックを高めるという利点をもたらす。
【００２１】
好ましくは、この方法は、前記タッチ感知式ディスプレイスクリーンを介して前記任意の数量を制御することによる妨げの無い前記タッチ感知式ディスプレイスクリーン上に、アプリケーションによって生成される画面コンテンツを表示することをさらに備える。これは、タッチ感知式ディスプレイスクリーンを介して該任意の数量を制御することとは独立に、該タッチ感知式ディスプレイスクリーン上に表示された前記アプリケーションの操作をユーザが維持することができるという利点をもたらす。例えば、前記アプリケーションがゲームであれば、前記任意の数量を調整するためにユーザは、該ゲームを一時停止する必要がなく、若しくは表示された画面コンテンツのいくつかにオーバーレイする必要がなく、そして、該アプリケーションにより表示された画面コンテンツを妨げることのない前記任意の数量の調整が、例えばボタンのような如何なる機械的操作子の必要無しに、達成され得る。
【００２２】
好ましくは、該任意の数量は、オーディオ音量、オーディオ音質、ブラックライトレベル、画面明度、画像コントラスト、画像シャープネス、色又は色調、及び、画像サイズのいずれか１つである。
【００２３】
さらに、本発明は、ここで説明される方法の１以上を実行するためのコンピュータプログラム又はプログラムコード又はシステムに関する。
【００２４】
本発明のさらなる特徴、ゴール、利点は、発明の例示的な構成要素を図示している添付図面に従って以下説明される。それらの機能に関して少なくとも本質的に等価である本発明に従う装置及び方法の各構成要素は、同じ参照番号によってマークされ得るものであり、ここで、それらの構成要素は、必ずしも、全ての図面においてマークされている若しくは説明されているわけではない。
【００２５】
以下、添付図面に基づき、一実施例として、本発明を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】ユーザが電子装置のタッチスクリーンと相互作用していることの概略平面図。
【図２】電子装置のタッチスクリーン上のバーチャルなスライダーからなる、触覚制御装置の第１実施例の概略平面図。
【図３】電子装置のタッチスクリーン上のバーチャルなノブからなる、触覚制御装置の第２実施例の概略平面図。
【図４】電子装置のタッチスクリーン上にアプリケーションが表示されているときに操作状態にある図２のバーチャルなスライダーの概略平面図。
【図５】電子装置のタッチスクリーン上にアプリケーションが表示されているときに操作状態にある図３のバーチャルなノブの概略平面図。
【図６Ａ】ユーザの指が電子装置のタッチスクリーンと相互作用していることの概略側面図。
【図６Ｂ】タッチスクリーンの摩擦係数が該タッチスクリーン上のユーザの指の変位に伴って如何に変化され得るかの一例を示すグラフ。
【図７】タッチスクリーン上でのユーザの指からの圧力が如何に時間的に変化され得るかの一例を示すグラフ。
【図８】任意の数量を制御するために触覚制御装置を動作する方法の一実施例を示すフローチャート図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１は、電子装置のタッチスクリーン１０１を概略的に示し、該タッチスクリーン１０１では、例えばゲームのような該電子装置上で稼働するアプリケーションからのコンテンツを表示している。この電子装置は、例えば、タブレットコンピュータ又は携帯電話である。タッチスクリーン１０１上に表示されたコンテンツは、例えば、タッチスクリーン１０１の第１部分に表示された第１の画面コンテンツ１０２とタッチスクリーン１０１の第２部分に表示された第２の画面コンテンツ１０３を含む。また、タッチスクリーン１０１の第３部分には、１又は複数の可視的なボタン１０４が表示されており、これはこの例におけるゲームをコントロールするためのものである。そこで、ユーザは指１０５で該ボタン１０４を操作することによりゲームをコントロールできる。第１及び第２の画面コンテンツ１０２、１０３とコントロールボタン１０４は、それらによってタッチスクリーン１０１全体を占めてよい。該タッチスクリーン１０１は、該タッチスクリーン１０１にユーザが加えた圧力を感知するために、例えば投影型静電容量タッチ（PCT又はPCAP）によってユーザの指１０５から１又は複数のコントロールボタン１０４までの入力を電子装置が検出することができるようにする。図１は、触覚制御装置無しにタッチスクリーン１０１を介して動作するときの、換言すれば、該タッチスクリーン１０１にユーザが加えた圧力が所定の閾値未満のときの、該タッチスクリーン１０１の状態を示している。
【００２８】
図２は、タッチスクリーン１０１にユーザが加えた圧力が所定の閾値を超えたときに動作する触覚制御装置の第１実施例を概略的に示す。この実施例において、触覚制御装置は、電子装置のタッチスクリーン１０１上のバーチャルなスライダー２０３である。該電子装置は、例えばタブレットコンピュータ又は携帯電話であってよい。実のところ、該バーチャルなスライダー２０３はタッチスクリーン１０１上に実際には表示されないが、デモンストレーションのために及び本発明を原理的によりよく理解するために、図２において示されているだけである。図２においても、ユーザの指は参照番号１０５で示されている。２０１は、図２の頁面に対してユーザによってスクリーン１０１を経由して加えられる圧力を示す。実際には、該バーチャルなスライダー２０３は触覚スライダーであり、オーディオ音量又は画面明度のような任意の数量（quantity: クオンティティ）のレベルを、例えば以下のようなやり方で制御するために、ユーザによって操作され得るものである。
【００２９】
タッチスクリーン１０１を通してユーザの指１０５が加えた圧力が所定の閾値を超えたとき、該圧力が該閾値を通過する位置がどこであっても、該バーチャルスライダー２０３はタッチスクリーン１０１上の位置２０３ａで作動開始する。２０３ａは、バーチャルスライダー２０３の中点又は中立位置を示す。それから、該閾値以上の圧力を維持しつつ、図２において破線輪郭で示した位置１０５ａへと、矢印２０２ａの方向に、ユーザの指をスクリーンを上向きにスライドするならば、それは該スライダーが制御する該任意の数量を増加する効果をもたらす。他方、同じく該閾値以上の圧力を維持しつつ、図２において破線輪郭で示した位置１０５ｂへと、矢印２０２ｂの方向に、ユーザの指をスクリーンを下向きにスライドするならば、今度は該スライダーが制御する該任意の数量を減少する効果をもたらす。よって、この例において、２０３ｂはバーチャルスライダー２０３の上行状態に関するタッチスクリーン１０１の領域を表し、２０３ｃはバーチャルスライダー２０３の下行状態に関するタッチスクリーン１０１の領域を表す。該バーチャルスライダー２０３は、タッチスクリーン１０１を介してユーザが加えた圧力が閾値よりも低くなるまで上記のように作動し続ける。この実施例によれば、該バーチャルスライダー２０３を使用してオーディオ音量や画面明度などの任意の数量をユーザが増加するとき、該ユーザの指１０５によって感じられる表面摩擦もまた増加し、他方、該バーチャルスライダー２０３を使用して該任意の数量をユーザが減少すると、該ユーザの指１０５によって感じられる表面摩擦もまた減少する。したがって、ユーザは、たとえタッチスクリーン１０１上で該バーチャルスライダー２０３を見ることができないとしても、該任意の数量のレベル（程度）をユーザに感じさせる該バーチャルスライダー２０３の操作に伴う触覚フィードバックを体験する。
【００３０】
図３は、タッチスクリーン１０１にユーザが加えた圧力が所定の閾値を超えたときに動作する触覚制御装置の第２実施例を概略的に示す。この実施例において、触覚制御装置は、電子装置のタッチスクリーン１０１上のバーチャルなノブ３０２である。再び、該電子装置は、例えばタブレットコンピュータ又は携帯電話であってよい。実のところ、該バーチャルなノブ３０２はタッチスクリーン１０１上に実際には表示されないが、デモンストレーションのために及び本発明を原理的によりよく理解するために、図３において示されているだけである。図３においても、ユーザの指は参照番号１０５で示されている。３０１は、図３の頁面に対してユーザによってスクリーン１０１を経由して加えられる圧力を示す。実際には、該バーチャルなノブ３０２は触覚ノブであり、オーディオ音量又は画面明度のような任意の数量のレベルを、例えば以下のようなやり方で制御するために、ユーザによって操作され得るものである。
【００３１】
タッチスクリーン１０１を通してユーザの指１０５が加えた圧力が所定の閾値を超えたとき、該圧力が該閾値を通過する位置がどこであっても、該バーチャルノブ３０２はタッチスクリーン１０１上の位置３０２ａで作動開始する。３０２ａは、バーチャルノブ３０２の中点又は中立位置を示す。それから、該閾値以上の圧力を維持しつつ、図３において幻影輪郭で示した位置１０５ｃへと、ユーザの指を時計方向にスライドするならば、それは該ノブが制御する該任意の数量を増加する効果をもたらす。他方、同じく該閾値以上の圧力を維持しつつ、位置１０５へ戻すように、ユーザの指を反時計方向にスライドするならば、今度は該ノブが制御する該任意の数量を減少する効果をもたらす。よって、この例において、３０２ｂはバーチャルノブ３０２の上行状態に関するタッチスクリーン１０１の領域を表し、３０２ｃはバーチャルノブ３０２の下行状態に関するタッチスクリーン１０１の領域を表す。該バーチャルノブ３０２は、タッチスクリーン１０１を介してユーザが加えた圧力が閾値よりも低くなるまで上記のように作動し続ける。この実施例によれば、該バーチャルノブ３０２を使用してオーディオ音量や画面明度などの任意の数量をユーザが増加するとき、該ユーザの指１０５によって感じられる表面摩擦もまた増加し、他方、該バーチャルノブ３０２を使用して該任意の数量をユーザが減少すると、該ユーザの指１０５によって感じられる表面摩擦もまた減少する。したがって、ユーザは、たとえタッチスクリーン１０１上で該バーチャルノブ３０２を見ることができないとしても、該任意の数量のレベル（程度）をユーザに感じさせる該バーチャルノブ３０２の操作に伴う触覚フィードバックを体験する。
【００３２】
図４は、図１に関連して図示し且つ上述したようなアプリケーションが電子装置のタッチスクリーン１０１上に表示されているときに操作状態にある図２のバーチャルスライダー２０３を概略的に示す。再び、該電子装置は例えばタブレットコンピュータ又は携帯電話であってよく、また、該電子装置上で稼働するアプリケーションは、例えば、第１の画面コンテンツ１０２、第２の画面コンテンツ１０３、それらの制御のためのボタン１０４を持つゲームであってよい。バーチャルスライダー２０３は図４において幻影輪郭で示されており、これは、実のところ、バーチャルスライダー２０３はタッチスクリーン１０１上に実際には表示されず、そして、該タッチスクリーン１０１に対してユーザの指１０５が加える圧力が所定の閾値を超えたならば、該バーチャルスライダー２０３の操作が該ユーザの指１０５によって感じられる可変の表面摩擦の触覚フィードバックを通して該ユーザによって感知されつつ、該バーチャルスライダー２０３が操作されるだけであるからである。したがって、図２に関連して上述したようなやり方で、ユーザは、例えばオーディオ音量や画面明度のような任意の数量を調整することができる、すなわち、該アプリケーションの動作が該タッチスクリーン１０１上に表示されるのを妨げることなく、かつ、表示中の該アプリケーションの画面コンテンツ１０２、１０３及びコントロールボタン１０４の表示に上乗せする又は妨害するあるいはその他の干渉をすることなく、該任意の数量を調整することができる。特に、図４に示すように、たとえこの実例において該バーチャルスライダー２０３の該タッチスクリーン１０１上の位置が第１の画面コンテンツ１０２に少なくとも部分的に一致する位置であったとしても、該バーチャルスライダー２０３は、該第１の画面コンテンツ１０２を見えなくすることはない。
【００３３】
図５は、図１に関連して図示し且つ上述したようなアプリケーションが電子装置のタッチスクリーン１０１上に表示されているときに操作状態にある図３のバーチャルノブ３０２を概略的に示す。再び、該電子装置は例えばタブレットコンピュータ又は携帯電話であってよく、また、該電子装置上で稼働するアプリケーションは、例えば、第１の画面コンテンツ１０２、第２の画面コンテンツ１０３、それらの制御のためのボタン１０４を持つゲームであってよい。バーチャルノブ３０２は図５において幻影輪郭で示されており、これは、実のところ、バーチャルノブ３０２はタッチスクリーン１０１上に実際には表示されず、そして、該タッチスクリーン１０１に対してユーザの指１０５が加える圧力が所定の閾値を超えたならば、該バーチャルノブ３０２の操作が該ユーザの指１０５によって感じられる可変の表面摩擦の触覚フィードバックを通して該ユーザによって感知されつつ、該バーチャルノブ３０２が操作されるだけであるからである。したがって、図３に関連して上述したようなやり方で、ユーザは、例えばオーディオ音量や画面明度のような任意の数量を調整することができる、すなわち、該アプリケーションの動作が該タッチスクリーン１０１上に表示されるのを妨げることなく、かつ、表示中の該アプリケーションの画面コンテンツ１０２、１０３及びコントロールボタン１０４の表示に上乗せする又は妨害するあるいはその他の干渉をすることなく、該任意の数量を調整することができる。特に、図５に示すように、たとえこの実例において該バーチャルノブ３０２の該タッチスクリーン１０１上の位置が第２の画面コンテンツ１０３に少なくとも部分的に一致する位置であったとしても、該バーチャルノブ３０２は、該第２の画面コンテンツ１０３を見えなくすることはない。
【００３４】
図２乃至図５に関連して上述した特定の実施例にあっては、バーチャルスライダー２０３及びバーチャルノブ３０２の実例に関連して説明がなされてきたが、本発明に従う触覚制御装置は如何なる任意の形態をとってもよく、例えば、これに限定されるものではないが、１又は複数のスイッチ及び／又はボタン、バーチャルなジョイスティック、バーチャルなキーパッド及び／又はキーボード、若しくは、好ましいとされるその他の形態を含む、任意の形態からなるものであってよい。
【００３５】
図６Ａは、ユーザの指１０５が電子装置のタッチスクリーン１０１と相互作用していることを概略的に示す。図２のように、矢印２０１はユーザがタッチスクリーン１０１に加えた圧力を表す。６０１は、ユーザが加えた圧力を所定閾値以上に維持するならば、任意の数量がユーザによって増加され得、かつ、該ユーザが体験する表面摩擦も増加する、タッチスクリーン１０１上の領域を表す。反対に、６０２は、ユーザが加えた圧力を所定閾値以上に維持するならば、任意の数量がユーザによって減少され得、かつ、該ユーザが体験する表面摩擦も減少する、タッチスクリーン１０１上の領域を表す。
【００３６】
図６Ｂは、図６Ａに対応するグラフであり、タッチスクリーン１０１の摩擦係数が該タッチスクリーン上のユーザの指１０５の変位に伴って如何に変化され得るかの一例を示す。Ｘ軸６０４はスクリーン１０１に沿うユーザの指１０５の変位を表し、Ｙ軸６０３は該表面の摩擦係数μsを表す。この例において、摩擦係数μsはユーザの指１０５の変位に伴って直線的に変化するようになっており、まず、触覚制御装置の中点又は中立状態６０５において、ユーザが所定の閾値以上の圧力を加えて触覚制御装置の動作を開始するとき、該ユーザは摩擦係数μsの中間値６０８を体験する。これに対して、ユーザが加えた圧力を所定閾値以上に維持するならば前記任意の数量が減少されることになる領域６０２へとユーザの指１０５が動かされるとき、該ユーザは摩擦係数μsの減少６０６を体験するが、ユーザが加えた圧力を所定閾値以上に維持するならば前記任意の数量が増加されることになる領域６０１へとユーザの指１０５が動かされるとき、該ユーザはタッチスクリーン１０１の摩擦係数μsの増加６０７を体験する。図６Ｂに示した実施例においては、摩擦係数μsは上述したようにユーザの指１０５の変位に伴って直線的に変化するが、別の実施例においては、摩擦係数μsはユーザの指１０５の変位にしたがって何らかの別の形式で変化され得る。例えば、摩擦係数μsはユーザの指１０５の変位にしたがって二次関数的に又は指数関数的に変化されてもよく、あるいは、反比例的に変化されてもよい。それに代えて、摩擦係数μsは、ユーザの指１０５が最初に動かされるとき及びユーザの指１０５が或る変化点に到達するときまで、実質的な一定値を維持し、れから、該摩擦係数μsは、それとは異なる別の実質的な一定値に急激に増加又は減少されるようになっていてもよい。また、摩擦係数は、ユーザの指１０５の変位に依存して、そのような急激な変化点を１よりも多く持つように変化されてもよい。実際のところ、摩擦係数μsとユーザの指１０５の変位との関係は任意に選択し得る。
【００３７】
図７は、ユーザの指１０５により加えられた圧力の一例を、Ｘ軸７０６上で測定された時間経過に沿ってＹ軸７０５上にプロットするグラフである。該グラフの第１領域７０１においては、ユーザの指１０５により加えられた圧力は所定の閾値７０４より低い。該閾値より上で触覚制御装置が動作開始し、タッチスクリーン１０１はユーザの指１０５により加えられた圧力の通常の測定を行い続ける。時刻７０２において、ユーザの指１０５により加えられた圧力は所定の閾値７０４に到達し、触覚制御装置は動作を開始する。該グラフの第２領域７０３においては、タッチスクリーン１０１はユーザの指１０５により加えられた圧力の通常の測定を行い続けるが、ユーザは所定の閾値７０４より上の圧力を加えることを維持するので、触覚制御装置は図２及び図３に関連する実例によって上述された原理にしたがって動作を続ける。触覚制御装置は、その後、ユーザの指により加えられた圧力が該所定の閾値７０４より低いところに低下したならば、その動作を停止する。
【００３８】
図８は、タッチ感知式ディスプレイスクリーンを介して任意の数量を制御するために触覚制御装置を動作する方法の一実施例を示すフローチャート図である。この方法はステップ８０１で始まり、ユーザがタッチスクリーン１０１に加えた圧力を測定する。ステップ８０２において、該方法は、所定の閾値を超えたかどうかを判定する。超えていなければ、該方法は、パス８０２Ｎを介してステップ８０１に戻り、ユーザにより加えられた圧力を再測定する。しかし、超えていれば、該方法は、パス８０２Ｙを介してステップ８０３に行き、そこでは、タッチスクリーン１０１に対してユーザにより加えられた圧力の量だけではなく、該加えられた圧力の変位、換言すればユーザの指１０５がタッチスクリーン１０１を横切ってどれだけ動いたか、をも判定するために、該ユーザにより加えられた圧力が測定される。このポイントにおいて、ユーザによる調整に係る所望の数量がステップ８０４を介してアクセスされる。ステップ８０５において、該方法は、検出されたユーザの指が動いた方向を判定する。触覚制御装置の減少方向にユーザの指が動いたことが検出されたならば、該方法は、パス８０５ｃを介してステップ８０６に行き、そこでは、ユーザによって感じられる表面摩擦が減少され、そして、ステップ８０７に行き、そこでは、ユーザによる調整に係る所望の数量も減少され、この両者はユーザの指の検出された変位によって決定される量だけ減少される。一方、触覚制御装置の増加方向にユーザの指が動いたことが検出されたならば、該方法は、パス８０５ｂを介してステップ８０８に行き、そこでは、ユーザによって感じられる表面摩擦が増加され、そして、ステップ８０９に行き、そこでは、ユーザによる調整に係る所望の数量も増加され、この両者はユーザの指の検出された変位によって決定される量だけ増加される。表面摩擦と所望の数量の両方が、増加又は減少のどちらかに、このように調整されたら、該方法は、上述した動作をもう一度再開するためにステップ８０１に戻る。
【００３９】
要約すると、本発明は、可視的フィードバック無しにタッチ感知式ディスプレイスクリーンを介して任意の数量を制御するための触覚制御装置を提供する。この装置は、タッチ感知式ディスプレイスクリーンと、圧力測定装置と、演算手段と、該演算手段によって制御される調整手段と、該演算手段によって制御される触覚アクチュエータ、を備える。圧力測定装置は、タッチ感知式ディスプレイスクリーンに対してユーザによって加えられた圧力の量及び該タッチ感知式ディスプレイスクリーン上における該加えられた圧力の変位を測定するものである。演算手段は、前記加えられた圧力が所定の閾値を超えたかを判定するものである。もしそうであれば、演算手段は、該圧力測定装置よって測定された前記加えられた圧力の変位に依存して前記任意の数量を変更すべく、前記調整手段を制御し、かつ、該圧力測定装置よって測定された前記加えられた圧力の変位に依存して該タッチ感知式ディスプレイスクリーンの表面摩擦を調整すべく、前記触覚アクチュエータを制御する。本発明は、また、タッチ感知式ディスプレイスクリーンを介して任意の数量を制御するために触覚制御装置を動作する対応方法、及び、そのような触覚制御装置を少なくとも備える電子装置を提供する。
【符号の説明】
【００４０】
１０１  タッチスクリーン
１０２  第１の画面コンテンツ
１０３  第２の画面コンテンツ
１０４  タッチスクリーン上に表示されるコントロールボタン
１０５  ユーザの指
１０５ａ  閾値以上の圧力で上向きにスライドするユーザの指
１０５ｂ  閾値以上の圧力で下向きにスライドするユーザの指
１０５ｃ  ノブを回しているときのユーザの指の位置
２０１  スクリーンを通してユーザによって加えられた圧力
２０２ａ  任意の数量を増加するためにスライドアップすること
２０２ｂ  任意の数量を減少するためにスライドダウンすること
２０３  バーチャルなスライダー
２０３ａ  スライダーの中立位置
２０３ｂ  バーチャルなスライダーのアップ状態
２０３ｃ  バーチャルなスライダーのダウン状態
３０１  ユーザによって加えられた圧力
３０２  バーチャルなノブ
３０２ａ  ノブの中立及び開始状態
３０２ｂ  表面摩擦も変化するノブの増加状態
３０２ｃ  表面摩擦も変化するノブの減少状態
６０１  摩擦も増加する増加領域
６０２  摩擦も減少する減少領域
６０３  表面の摩擦係数
６０４  ユーザの指の変位
６０５  中立状態
６０６  表面摩擦係数の減少
６０７  表面摩擦係数の増加
６０８  中立状態での表面摩擦
７０１  通常の圧力測定（システム不動作）
７０２  圧力限界に達したときの時刻
７０３  システムが作動開始しているが圧力測定が継続している
７０４  圧力閾値
７０５  圧力
７０６  時間
８０１  圧力測定
８０２  圧力閾値に達したか？
８０２Ｙ  ＹＥＳ
８０２Ｎ  ＮＯ
８０３  加えられた圧力を測定する
８０４  所望の数量
８０５  指はどちらの方向に動いているか？
８０５ｂ  増加方向
８０５ｃ  減少方向
８０６  表面摩擦を減少する
８０７  任意の数量を減少する
８０８  表面摩擦を増加する
８０９  任意の数量を増加する
【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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【図６Ａ−６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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