(57)【要約】  本発明は、ユーザが感知可能な多重機能フィードバックを単一コンポーネントにより刺激信号に応じて生成するための方法、ダイナミックユーザインタフェース及び電子デバイスに係るものである。本発明においては、１個又はそれ以上の個数の共振振動素子例えば圧電ベンダがデバイスの特定のコンポーネントに取り付けられる。従来の電子デバイスは随時フィードバック信号、ブザー信号、振動警報信号又は音響信号を発生させるのに相異なるコンポーネントを備えていた。上述したすべてのフィードバック信号は例えばレンズ又はハウジングに取り付けられた圧電素子により生成できる。これは、フィードバック信号を個別のコンポーネントにより生成させる場合に比して、顕著なる所要スペース節約及び電力消費節約を意味している。
2005509941.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザが感知可能な多重フィードバックを刺激信号に応答して発生させるための電子デバイスであって、少なくともハウジング（ＨＳ）及び上記ハウジング（ＨＳ）内に配置された電子回路を備える電子デバイス（ＨＤ）において、
上記電子デバイスが、更に、
上記刺激信号を検出する手段（ＩＭ）と、
上記ハウジング（ＨＳ）に又は上記電子回路上に取り付けられ、随時フィードバック信号、振動警報信号、音響信号及びブザー信号よりなるグループから選択された少なくとも２通りのフィードバック信号を提供可能な少なくとも１個の共振振動素子（ＶＩＢ）と、
上記共振振動素子（ＶＩＢ）に電気的に結合され上記共振振動素子を上記刺激信号をもとに構成された駆動信号により電気的に駆動する電気駆動回路（ＤＣ）とを、
備えることを特徴とする電子デバイス。
【請求項２】
請求項１記載の電子デバイスにおいて、上記電子デバイスがディスプレイ（ＤＳＰ）及び部分的に透明なレンズ（ＴＰ）を備え、当該透明なレンズエリアは少なくとも上記ディスプレイ（ＤＳＰ）を覆い、上記共振振動素子（ＶＩＢ）が上記レンズ（ＴＰ）の上記ディスプレイ（ＤＳＰ）を覆っていないエリアに取り付けられたことを特徴とする電子デバイス。
【請求項３】
請求項１又は２記載の電子デバイスであって、上記刺激信号が、
ユーザ起源の信号、
上記電子デバイスの無線受信機により受信された無線信号、及び
電子デバイス内発信号、
のうち１個又はそれ以上であることを特徴とする電子デバイス。
【請求項４】
請求項１，２又は３のいずれか１項に記載の電子デバイスにおいて、上記フィードバックが、
随時フィードバック信号、
振動警報信号、
音響信号、及び
ブザー信号、
のうち１個又はそれ以上を含むことを特徴とする電子デバイス。
【請求項５】
請求項１，２，３又は４のいずれか１項に記載の電子デバイスにおいて、上記刺激信号を検出する手段が、ユーザ入力を検出する１個又はそれ以上のセンサ（ＰＳ）を備えることを特徴とする電子デバイス。
【請求項６】
請求項１，２，３，４又は５のいずれか１項に記載の電子デバイスにおいて、電子デバイスが、上記刺激信号の源を判別する手段（ＤＭ）を備えることを特徴とする電子デバイス。
【請求項７】
請求項１，２，３，４，５又は６のいずれか１項に記載の電子デバイスにおいて、電子デバイスが、
バースト周波数スイープを提供することにより共振周波数を判別する手段（ＴＭ）と、
センサ（ＰＳ）により振動レベルを検出する手段（ＬＭ）と、
上記共振振動素子（ＶＩＢ）に対して取得した周波数を供給する手段（ＯＭ）とを、
備えることを特徴とする電子デバイス。
【請求項８】
請求項１，２，３，４，５，６又は７のいずれか１項に記載の電子デバイスにおいて、上記共振振動素子（ＶＩＢ）が加速度センサとして使用されることを特徴とする電子デバイス。
【請求項９】
請求項１，２，３，４，５，６，７又は８のいずれか１項に記載の電子デバイスにおいて、上記共振振動素子（ＶＩＢ）がユニモルフ、バイモルフ又は積層構造の圧電ベンダであることを特徴とする電子デバイス。
【請求項１０】
請求項９記載の電子デバイスにおいて、電子デバイスが、上記圧電ベンダに取り付けられた外部マスを備えることを特徴とする電子デバイス。
【請求項１１】
請求項１又は２記載の電子デバイスにおいて、上記ハウジング（ＨＳ）及び／又は上記レンズ（ＴＰ）が、その共振周波数のうち少なくとも一つが上記共振振動素子の周波数範囲と同じ周波数範囲内となるよう、製造されることを特徴とする電子デバイス。
【請求項１２】
請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０又は１１のいずれか１項に記載の電子デバイスにおいて、電子デバイスがハンドヘルド電子デバイスであることを特徴とする電子デバイス。
【請求項１３】
ユーザが感知可能な多重フィードバックを単一コンポーネントにより電子デバイスへの刺激信号に応じて生成する方法であって、上記電子デバイスが少なくともハウジング及び上記ハウジング内に配置された電子回路を備える方法において、
上記電子デバイスが、上記ハウジングに又は上記電子回路上に取り付けられた少なくとも１個の共振振動素子（ＶＩＢ）を備え、当該共振振動素子は、随時フィードバック信号、振動警報信号、音響信号及びブザー信号よりなるグループから選択された少なくとも２個のフィードバック信号を供給し、
方法が、
上記刺激信号を供給するステップと、
上記共振振動素子を、上記共振振動素子と電気的に結合している電気駆動回路からの駆動信号であって上記刺激信号をもとに構成された駆動信号により電気的に駆動するステップとを、
有することを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の方法において、電子デバイスがディスプレイ及び部分的に透明なレンズを備え、当該透明なレンズは少なくともディスプレイを覆い、上記共振振動素子は上記レンズの上記ディスプレイを覆っていないエリアに取り付けられたことを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１３又は１４記載の方法において、上記刺激信号が、
ユーザ起源の信号、
上記電子デバイスの無線受信機により受信された無線信号、及び
電子デバイス内発信号、
のうち１個又はそれ以上を含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１３，１４又は１５のいずれか１項に記載の方法において、上記フィードバックが、
随時フィードバック信号、
振動警報信号、
音響信号、及び
ブザー信号、
のうち１個又はそれ以上の信号を含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１３，１４，１５又は１６のいずれか１項に記載の方法において、１個又はそれ以上の個数のセンサによりユーザ入力を検出することを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１３，１４，１５，１６又は１７のいずれか１項に記載の方法において、方法が、
上記刺激信号の源を判別するステップを、有することを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１３，１４，１５，１６，１７又は１８のいずれか１項に記載の方法において、方法が、
バースト周波数スイープを供給することにより共振周波数を判別するステップと、
上記センサにより振動レベルを検出するステップと、
取得した周波数を上記共振振動素子に供給するステップとを、
有することを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１３，１４，１５，１６，１７，１８又は１９のいずれか１項に記載の方法において、上記共振振動素子が加速度センサとして使用されることを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項１３，１４，１５，１６，１７，１８，１９又は２０のいずれか１項に記載の方法において、上記共振振動素子がユニモルフ、バイモルフ又は積層構造の圧電ベンダであることを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項２１記載の方法において、方法が、
上記圧電ベンダに外部マスを取り付けるステップを有することを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項１３，１７，２１又は２２のいずれか１項に記載の方法において、上記圧電ベンダにより上記刺激信号を検出することを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項１２又は１３記載の方法において、方法が、
上記ハウジング及び／又は上記レンズを、その共振周波数のうち少なくとも一つが上記共振振動素子の周波数範囲と同じ周波数範囲内となるよう製造するステップを、有することを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項１３，１４，１５，１６，１７，１８，１９，２０，２１，２２，２３又は２４のいずれか１項に記載の方法において、電子デバイスがハンドヘルド電子デバイスであることを特徴とする方法。
【請求項２６】
ユーザが感知可能な多重フィードバックを単一コンポーネントによりデバイス中の刺激信号に応じて発生させるダイナミックユーザインタフェースであって、上記ユーザインタフェースが少なくともハウジング（ＨＳ）及び上記ハウジング（ＨＳ）内に配置された電子回路を備えるダイナミックユーザインタフェースにおいて、
上記ダイナミックユーザインタフェースが、
上記刺激信号を検出する手段（ＩＭ）と、
上記ハウジング（ＨＳ）に又は上記電子回路上に取り付けられた少なくとも１個の共振振動素子（ＶＩＢ）であって、随時フィードバック信号、振動警報信号、音響信号及びブザー信号からなるグループから選択された少なくとも２個のフィードバック信号を提供する能力を有する共振振動素子と、
上記共振振動素子（ＶＩＢ）に電気的に結合され上記共振振動素子（ＶＩＢ）を上記刺激信号をもとに構成された駆動信号により電気的に駆動する電気駆動回路（ＤＣ）とを、
備えることを特徴とするダイナミックユーザインタフェース。
【請求項２７】
請求項２６記載のダイナミックユーザインタフェースにおいて、デバイスが、ディスプレイ（ＤＳＰ）及び部分的に透明なレンズ（ＴＰ）を備え、透明なレンズが少なくともディスプレイ（ＤＳＰ）を覆い、上記共振振動素子（ＶＩＢ）が、上記レンズ（ＴＰ）の上記ディスプレイ（ＤＳＰ）を覆っていないエリアに取り付けられたことを特徴とするダイナミックユーザインタフェース。
【請求項２８】
請求項２６又は２７記載のダイナミックユーザインタフェースにおいて、上記刺激信号が、
ユーザ起源の信号、
無線受信機（ＲＦ）により受信された無線信号、及び
デバイス内発信号、
のうち少なくとも１個以上を含むことを特徴とするダイナミックユーザインタフェース。
【請求項２９】
請求項２６，２７又は２８のいずれか１項に記載のダイナミックユーザインタフェースにおいて、上記フィードバックが、
随時フィードバック信号、
振動警報信号、
音響信号、及び
ブザー信号、
のうち１個又はそれ以上を含むことを特徴とするダイナミックユーザインタフェース。
【請求項３０】
請求項２６，２７，２８又は２９のいずれか１項に記載のダイナミックユーザインタフェースにおいて、上記刺激信号を検出する手段（ＩＭ）が、ユーザ入力を検出する１個又はそれ以上のセンサ（ＰＳ）を備えることを特徴とするダイナミックユーザインタフェース。
【請求項３１】
請求項２６，２７，２８，２９又は３０のいずれか１項に記載のダイナミックユーザインタフェースにおいて、ダイナミックユーザインタフェースが、上記刺激信号の源を判別する手段（ＤＭ）を備えることを特徴とするダイナミックユーザインタフェース。
【請求項３２】
請求項２６，２７，２８，２９，３０又は３１のいずれか１項に記載のダイナミックユーザインタフェースにおいて、ダイナミックユーザインタフェースが、
バースト周波数スイープを供給することにより共振周波数を判別する手段（ＴＭ）と、
上記センサ（ＰＳ）により振動レベルを検出する手段（ＬＭ）と、
上記共振振動素子（ＶＩＢ）に対し取得した周波数を供給する手段（ＯＭ）とを、
備えることを特徴とするダイナミックユーザインタフェース。
【請求項３３】
請求項２６，２７，２８，２９，３０，３１又は３２のいずれか１項に記載のダイナミックユーザインタフェースにおいて、上記共振振動素子（ＶＩＢ）が加速度センサとして使用されることを特徴とするダイナミックユーザインタフェース。
【請求項３４】
請求項２６，２７，２８，２９，３０，３１，３２又は３３のいずれか１項に記載のダイナミックユーザインタフェースにおいて、上記共振振動素子（ＶＩＢ）がユニモルフ、バイモルフ又は積層構造の圧電ベンダであることを特徴とするダイナミックユーザインタフェース。
【請求項３５】
請求項３４記載のダイナミックユーザインタフェースにおいて、ダイナミックユーザインタフェースが、上記圧電ベンダに取り付けられた外部マスを備えることを特徴とするダイナミックユーザインタフェース。
【請求項３６】
請求項２６又は２７記載のダイナミックユーザインタフェースにおいて、上記ハウジング（ＨＳ）及び／又はレンズ（ＴＰ）が、その共振周波数のうち少なくとも一つが上記共振振動素子（ＶＩＢ）の周波数範囲と同じ周波数範囲内となるよう、製造されることを特徴とするダイナミックユーザインタフェース。
【請求項３７】
請求項２６，２７，２８，２９，３０，３１，３２，３３，３４，３５又は３６のいずれか１項に記載のダイナミックユーザインタフェースにおいて、デバイスがハンドヘルド電子デバイスであることを特徴とするダイナミックユーザインタフェース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子デバイスに関する。本発明は、特に、ユーザが感知できる多機能的フィードバックを発生させる新規且つ改良された方法、ダイナミックユーザインタフェース及び電子デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
情報技術においては、人間と交互作用する情報デバイスにあわせて、全てのユーザインタフェース（ＵＩ）が設計される。その対象となる情報デバイスには、ディスプレイスクリーン、キーボード、マウス、ライトペン、デスクトップ外観、発光文字、ヘルプメッセージ、アプリケーションプログラム又はウエブサイトにおけるインタラクション及びそれへの応答が含まれる。初期のコンピュータにおいては、オペレータのコンソール上の数個のボタンを除いてはユーザインタフェースと呼べるものはなかった。ユーザインタフェースの多くはパンチカード入力及びレポート出力の体裁を採っていた。
【０００３】
携帯情報端末（ＰＤＡ）は、典型的にはそのデバイスサイズに比して大きなディスプレイエリアを有している。ディスプレイエリアを可能な限り広げるため、多くの場合、ＰＤＡに設けられる機械式ボタンはほんの数個である。そのため、ディスプレイエリアは入力デバイスとしても用いられている。ディスプレイエリアは普通は接触感知式とされており、従って、ディスプレイに接触するのみで又は専用ペン等の専用ツールを用いるだけで、情報をデバイス内に移入できる。
【０００４】
米国特許第５２４１３０８号（Paragon System）には、複数の異なる信号のうちいくつかを選択的に発生させるための接触感知式パネルが、記載されている。即ち、複数の異なる信号は、それぞれパネル上の相異なる場所への接触により発生する。この装置は、また、パネル部材上の何れかの箇所が選択され接触を受けたときに、パネル部材により各パネル部材サポートに加わる力の大きさを検出するための力学的検出手段を備える。
【０００５】
接触感知式ディスプレイは、従来の情報入力方法に比べて多くの利点を有している。まず、機械式ボタンの個数を数個に抑えればディスプレイサイズを大きくすることができる。更には特に、必要なボタンを全てプログラムベースで適当な箇所に発生させることもできる。しかしながら、主要な情報入力デバイスとして接触感知式ディスプレイが使用される場合、いくつかの問題点が発生する。即ち、ユーザが自分の指でディスプレイに接触したとき、果たして自分の選択が受け入れられたのか、或いは果たして自分の選択自体成立したのか、といったことについてユーザが随時(haptic)フィードバックを受けられるとは限らない、という問題点がある。従来のキーボードであれば、ボタンを押したことに対する何らかの機械的応答があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
主たる問題点は、単一集積コンポーネントにより各種刺激信号に関してフィードバックを提供する電子デバイスについて、次の条件を満たす解決策がないことである：
・コスト的な有利性
・電力消費の最小化
【０００７】
米国特許第５２４５２４５号（Motorola）には、圧電ベンダを備える電子デバイスが記載されている。このデバイスは好ましくはページャである。信号を受信したとき、圧電ベンダと電気的に結合している電子駆動回路は、駆動信号により圧電ベンダを駆動して、圧電ベンダにおいて振動運動を発生させ、それにより振動警報が提供される。このデバイスはまた、圧電ベンダに対して摺動可能に結合しているチューニング手段を備えている。このチューニング手段は、振動する圧電ベンダの長さを変化させることによって、圧電ベンダの振動の共振周波数を機械的にチューニングするための手段である。注記すべきことに、圧電ベンダは機械的にチューニングされるため、チューニングは部品技術者によって行われねばならない。また、機械的チューニングによる構成部品であることから、全く同一の（共振）特性を有するデバイスを製造するのは難しい。米国特許第５２４５２４５号における解決策はある固定された共振周波数と関連するものである。米国特許第５２４５２４５号は選択呼び出し受信機用の小型且つ信頼性の良いバイブレータを提供する。しかしながら、この文献からは、ユーザアクションと振動警報との間の結合を見て取ることができない。またその解決策は、単一の集積コンポーネントにより各種の刺激信号のフィードバックを発生させることには、応用できない。
【０００８】
参照文献ＷＯ０１／５４１０９(Immersion)には、タッチパッドその他の接触コントロール用の随時フィードバックに関する解決策が示されている。この文献においては、ユーザが接触入力デバイスを用いて制御指令を入力する。更に、少なくとも１個のアクチュエータがその接触入力デバイスと結合しており、接触面に接触しているユーザに対し力を出力して、随時、感覚(sensation)を提供する。言い換えれば、ユーザは入力デバイスそのものからフィードバックを受け取る。そのアクチュエータは接触感知式ディスプレイの下に置かれる。この参照文献において示されている解決策の問題点は、単一の集積コンポーネントにより各種の刺激信号のフィードバックを発生させることには、応用できないことである。
【０００９】
「接触感知式ディスプレイ」なる表現は、好ましくは現在のＰＤＡにて使用されているディスプレイを指すものである。しかしながら、これらのディスプレイには弱点がある。まず、この種のディスプレイは外部からの衝撃に弱い。また、この種のディスプレイは温度に対する感受性も高く、その使用温度範囲はある特定の範囲に限定されている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、刺激信号に応答し単一コンポーネントにより、ユーザが感知できる多機能的フィードバックを発生させる方法及び電子デバイスに係る発明である。好適な実施形態に係る電子デバイスはハンドヘルドデバイスであり、少なくともハウジング、当該ハウジング内に配置された電子回路、及びディスプレイを備え、ハウジングは少なくとも部分的に透明なレンズを備え、当該透明なレンズは少なくともディスプレイを覆う。
【００１１】
本発明に係る電子デバイスは１個又はそれ以上の個数の共振振動素子を備え、当該共振振動素子はハウジングに又は電子回路上に取り付けられる。好適な実施形態においては、１個又はそれ以上の個数の共振振動素子が、レンズの一部分、特にディスプレイを覆っていない部分に取り付けられる。レンズは、従来技術の欄で説明したような接触感知式ディスプレイでなくてもよい。むしろ、レンズそれ自身は接触感知式でないパネル状のものでよい。共振素子をレンズに取り付けると、そのレンズを介し、電子ハンドヘルドデバイスのユーザへと効率的にフィードバックが送信される。即ち、共振振動素子によって、刺激信号に応答してユーザに対しフィードバックが供給される。共振振動素子は、好適には圧電ベンダである。
【００１２】
接触感知機能は特別な検出手段によって得られる。好適な実施形態においては、検出手段は１個又はそれ以上の個数のセンサをレンズに取り付けたものである。ある実施形態に係る電子デバイスは、少なくとも、ディスプレイのどこに接触されたかを判別できるよう設けられた力学的センサ(force sensor)を備える。
【００１３】
本発明に係る電気駆動回路は、共振振動素子と電気的に結合され、駆動信号によって共振振動素子を電気的に駆動する。その駆動信号は刺激信号をもとに構成される。刺激信号は好ましくはユーザの行動により発生した信号であり、或いは当該電子デバイスの無線受信機により受信された無線信号であり、或いは電子デバイスに内発した信号である。１個又はそれ以上の個数の相異なる刺激信号を同時に検出することも可能である。駆動信号が共振振動素子内に供給されると、随時フィードバック信号、振動警報信号、音響信号及びブザー信号を含むフィードバック信号のうち１個以上の好適なものが生成される。
【００１４】
本発明に係るダイナミックユーザインタフェースは、単一コンポーネントによりデバイス内における刺激信号に応答して、ユーザが感知可能な多機能フィードバックを発生させるためのものである。このユーザインタフェースは、少なくともハウジング及びこのハウジング内に配置された電子回路を備える。このダイナミックユーザインタフェースは、更に、刺激信号を検出する手段、ハウジング内に又は電子回路上に取り付けられた１個又はそれ以上の個数の共振振動素子、並びに共振振動素子と電気的に結合し駆動信号により駆動される電気駆動回路を備え、当該駆動信号は刺激信号をもとに構成される。
【００１５】
本発明は従来における解決策に対していくつかの利点を有している。本発明においては、共振振動素子をいくつかの異なる機能において使用できる。従来の解決策においては、各機能はそれ専用のコンポーネントにより実現されていた。これは、明らかな利点である。
【００１６】
本発明は電力消費が小さいという利点を有している。電子式ハンドヘルドデバイスにおいては、これは非常に重要な特徴である。従来の解決策においては、各フィードバック信号（随時フィードバック信号、振動警報信号、音響信号又はブザー信号）はそれ専用のコンポーネントにより生成されていた。本発明においては、上述したフィードバック信号すべてが単一のコンポーネントにより生成される。即ち、電力を消費するコンポーネントがたった一つになる。これにより、電力消費を最小化させるのが容易になる。
【００１７】
本発明による解決策は、従来のような接触感知式ディスプレイの使用を必須としない。本発明に係る電子式ハンドヘルドデバイスは、弾性膜又は接触感知式ディスプレイを必要としないため、従来よりも耐久性のよいデバイスにすることができる。本発明においては、むしろ、堅固な透明レンズによって、現実のディスプレイデバイスが覆われる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明による解決策は単純なものである。更に、本発明は、フィードバックを容易に調整できることから製造上のばらつきが生じにくい傾向にある。
【００１９】
本発明には更なる利点がある。本発明による解決策はフィードバック信号を生成するのに単一のコンポーネントを使用するのみであり、従って印刷回路基板（ＰＣＢ）における占有スペースを顕著に倹約できる。即ち、ＰＣＢ上に設ける必要がある部品数が減る。本発明に係る解決策は、コンポーネントの節約による低コスト化を実現する解決策である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について、図面に示しつつ詳細に説明する。
【００２１】
図１は、例えば携帯情報端末（ＰＤＡ）或いは携帯電話等の電子式ハンドヘルドデバイスの電気ブロック図である。図１には電子式ハンドヘルドデバイスを構成するすべての部品を示してはおらず、本発明を構成する際求められる関連部品が示されている。この電子式ハンドヘルドデバイスは、当該電子式ハンドヘルドデバイスを制御する中央処理ユニットＣＰＵを備えている。メモリＭＥＭはＣＰＵに関連づけられており、関連するソフトウエアアプリケーション及びその他の関連情報を格納している。この電子式ハンドヘルドデバイスは、少なくとも部分的には透明なレンズＴＰを備えており、その透明な領域は少なくともディスプレイを覆っている。また、レンズとの呼称に代えてタッチパネルとの呼称も使用できる。実際のディスプレイＤＳＰはレンズＴＰの透明エリア下にある。
【００２２】
レンズＴＰはまた、一次入力デバイスとしても使用される。ユーザアクションは刺激信号検出手段ＩＭによって検出される。一実施形態における検出手段ＩＭは好ましくはレンズＴＰに直接又は間接的に取り付けられた力学的センサ（群）である。３個の力学的センサを設けることによって、レンズＴＰエリアの何れの箇所も（何れの接触も）認識することができ、関連する処理が開始される。レンズＴＰを伴う刺激信号検出手段ＩＭ及びディスプレイＤＳＰは従来の接触感知式ディスプレイを参考にして構成することができる。一般に、刺激信号検出手段ＩＭは刺激信号を検出できるいくつかの異なった物理的又はソフトウエア部品を参考にして構成することができる。
【００２３】
図１に示すデバイスはまた、駆動回路ＤＣ及び振動素子（群）ＶＩＢを備えている。駆動回路（ＤＣ）は共振振動素子（ＶＩＢ）と電気的に結合され、当該共振振動素子（ＶＩＢ）を駆動信号により電気的に駆動する。ここで駆動信号は刺激信号をもとに構成される。振動素子は好ましくはレンズＴＰに直接取り付けられた圧電素子である。ＣＰＵは駆動回路ＤＣを制御し、駆動回路ＤＣ自身は振動素子ＶＩＢに対し駆動信号を供給する。レンズへの圧電素子の取付は、例えば、のり付け、溶接、ネジ止め等により行う。
【００２４】
ＣＰＵは、刺激信号源を判別する手段ＤＭ、バースト周波数スイープを供給することにより共振周波数を判別する手段ＴＭ、上記力学的センサＰＳにより振動レベルを検出する手段ＬＭ、並びに得られた周波数を共振振動素子ＶＩＢに送る手段ＯＭを、備えている。上述した各手段はＣＰＵにより及び／又は関連するソフトウエアアプリケーションにより好適に実現できる。
【００２５】
一実施形態における駆動回路ＤＣは数個の部品から構成される。例えば、アナログディジタルコンバータ（Ａ／Ｄ）、ディジタル信号処理器、ディジタルアナログコンバータ（Ｄ／Ａ）及び増幅器である。例えば無線信号を無線受信機ＲＦにより受信したときには、無線信号がディジタル信号処理器に入力される。ディジタル信号処理器はその無線信号を処理し、その信号をＤ／Ａコンバータに入力する。その結果得られるアナログ信号は増幅器により増幅され、最終的にはその増幅された信号が圧電ベンダに入力される。圧電ベンダはレンズＴＰに取り付けられているため、システム全体としては音響スピーカの如く動作し音響信号を供給することができる。
【００２６】
図１に示した一実施形態においては、振動素子例えば圧電ベンダが、ユーザ刺激信号を検出する手段ＩＭとして用いられている。従って、ユーザ刺激信号の検出及びフィードバック信号発生の双方が、単一化された（集積された）コンポーネントにより実現される。
【００２７】
一実施形態においては、圧電ベンダは加速度の計測にも使用される。好ましくは、圧電ベンダにマス(mass)を外付けする。圧電ベンダにマスが外付けされたハンドヘルドデバイスを、そのハンドヘルドデバイスのディスプレイ面であるｘ／ｙ平面に対して本質的に直交するｚ軸に沿って動かしたとき、力の変化（加速度）は圧電ベンダによりその慣性に基づき計測できる。また、いくつかの機能を計測結果にリンクさせることができる。その一例としては、ハンドヘルドデバイスのディスプレイ上における物体ズーム率を、計測された加速度に基づき決めることができる。ズーム例について、より詳細には、特許出願ＷＯ０１２７７３５(Myorigo)に記載されている。
【００２８】
もしその電子式ハンドヘルドデバイスが携帯電話及び／又はラジオであるならば、当該デバイスはまた無線受信機ＲＦ部分を備え、それにより無線周波数信号を送受信する。
【００２９】
図２は電子式ハンドヘルドデバイスＨＤの頂面図である。このデバイスは好ましくは携帯情報端末（ＰＤＡ）又は携帯電話である。図２は電子式ハンドヘルドデバイスを単純化した例であり、このデバイスには更なる機能部品或いは機能スイッチを設けることができる。電子式ハンドヘルドデバイスＨＤはハウジングＨＳを備える。ハウジングＨＳは少なくとも部分的には透明で実ディスプレイＤＳＰを覆うレンズＴＰを有している。
【００３０】
好適な実施形態においては、レンズ／タッチパネルＴＰ自体は接触感知式ではない。力学的センサＰＳは、レンズＴＰに直接又は間接的に取り付けられている。図２においては、３個の力学的センサＰＳがレンズＴＰに取り付けられている。好適な実施形態における力学的センサＰＳはハウジングＨＳに取り付けられ三角形を形成している。力学的センサＰＳは他の好適なやり方によっても取り付けることができる。
【００３１】
３個又はそれ以上の個数の力学的センサＰＳを用いることによって、レンズＴＰのどこに触れられたかを精密に計算及び判別することができる。上述した配置においては、レンズＴＰそれ自身は、接触感知式の膜その他の接触感知機能部材を含んでいる必要がない。それに代わり、接触は力学的センサＰＳにより検出される。力学的センサはユーザ入力を透明レンズエリア外でも検出できる。従って、ハウジングＨＳの特定のエリア或いはレンズＴＰの不透明なエリアをも、ユーザインタフェースの一部分として使用することができる。
【００３２】
図２に示したデバイスはまた共振振動素子ＶＩＢを備えている。共振振動素子ＶＩＢはレンズＴＰのうちディスプレイＤＳＰを覆っていないエリアに取り付けられている。レンズＴＰは好ましくはディスプレイＤＳＰエリア外では非浸透性(impervious)とする。振動素子ＶＩＢは好ましくは圧電ベンダであり、ユニモルフ、バイモルフ又は多層構造とする。多層構造は、要求される入力電圧が低いことから、好ましい解であるといえる。圧電ベンダは、好ましくは、３個の部分から構成される。即ち、上部、下部並びにこれらの部位の間にある金属素子である。金属素子は構造全体を顕著に補強する。図１に示した駆動回路ＤＣは所望の駆動信号を共振振動素子ＶＩＢに印加し、それによって共振振動素子ＶＩＢに所定周波数での振動／共振を引き起こす。
【００３３】
図２に示した一実施形態においては、共振振動素子は複数の或いは多重の(multiple)フィードバック信号を生成するために使用されている。共振振動素子は好ましくはユニモルフ、バイモルフ又は積層構造の圧電ベンダである。刺激信号は相異なる信号源から発せられる。刺激信号は、例えばレンズへの接触といった、ユーザ起源の信号であり得る。或いは、当該電子デバイスの無線受信機により受信される無線周波数信号でもあり得る。これは、当該電子デバイスが携帯電話等である場合である。代替的には、刺激信号は電子デバイスに内発した信号、例えばオペレーティングシステムが発行した信号でもあり得る。従って、各刺激信号は異なるフィードバック信号を発生させる。
【００３４】
圧電ベンダが例えばレンズへの接触に応答するために使用されると、パルス状の又は連続的な随時フィードバック信号が発生する。典型的な随時フィードバック信号は、例えば２００〜３００Ｈｚの周波数及び５〜１００ｍｓの継続時間を有する短い信号か、或いは連続的な信号である。この信号は、典型的には、プレーンの信号か或いは圧電ベンダの共振周波数にて変調された信号である。しかしながら、フィードバック信号はこのような随時フィードバックに限定されるものではない。圧電ベンダを用いることにより、実際上必要とされるどのような帯域幅の信号でも提供できる。フィードバック信号はブザー信号、振動警報信号、或いは音響信号であってもよい。これは、当該電子デバイスのレンズに取り付けられている圧電ベンダがスピーカとして機能し得ることを意味している。音響信号を発生させるには、片持ち梁共振周波数の効果を抑えるべく、その帯域幅に亘り音響信号がディジタル信号処理により平坦にされている必要がある。音響信号を発生させるにはいくつかの条件が満足されねばならない。特に、ブザー機能については、音圧レベル（パスカル単位）が適切でなければならない。周波数帯域は十分広くなければならない。また、共振周波数の倍音折り返し周波数を、フィードバック信号の生成に使用できる。
【００３５】
従来型の電子デバイスは、随時フィードバック信号、ブザー信号、振動警報信号又は音響信号を発生させるため、相異なる部品を備えていた。即ち、ブザー信号はブザーにより、音響信号は例えばスピーカにより、振動警報信号は例えば電磁モータにより、随時フィードバック信号は例えばＤＣモータやソレノイドや可動磁石アクチュエータにより、というように、それぞれ発生させていた。これらすべてのフィードバック信号は、本発明においては圧電素子によって発生させることができる。これは、それぞれのフィードバック信号を別々の部品により発生させる場合に比べて電力消費が顕著に低減されることを意味している。
【００３６】
図１及び図２は本発明に係るダイナミックユーザインタフェースの一実施形態を示しているに過ぎない。本発明に係るダイナミックユーザインタフェースは、そのような特定のデバイスに限定されるものではない。当該ダイナミックユーザインタフェースは、ユーザが感知可能な多重機能フィードバックを、単一のコンポーネントにより刺激信号に応じて、発生させるものである。刺激信号は、ユーザ起源の信号、無線受信機により受信した無線信号、又はデバイスに内発した信号でありうる。当該ユーザインタフェースは少なくともハウジング及び当該ハウジング内に配置された電子回路を備えている。ハウジングの形状には特に限定はない。刺激信号を検出する手段により刺激信号源が規定される。１個又はそれ以上の個数の共振振動素子は、ハウジングに又はハウジング内に配置されている電子回路例えばＰＣＢボード上に、取り付けられている。共振振動素子と電気的に結合した電気駆動回路は、刺激信号をもとに構成した駆動信号により共振振動素子を電気的に駆動する。
【００３７】
共振振動素子は好ましくはユニモルフ、バイモルフ又は積層構造の圧電ベンダである。圧電ベンダにより生成されるフィードバック信号は刺激信号にのみ依存するのであるから、刺激信号のタイプを規定することは非常に決定的である。フィードバック信号は、随時フィードバック信号、振動警報信号、音響信号又はブザー信号である。ハウジングへの又は電子回路上への圧電ベンダの取り付け位置を注意深く規定することは、非常に重要である。圧電ベンダ部品自体は必要なフィードバック信号すべてを提供するものではなく、ハウジング又は電子回路に取り付けられることによって多重機能的フィードバックを提供できるものである。
【００３８】
ここに記述したダイナミックユーザインタフェースは多くのデバイスにて使用することができる。その種のデバイスの中には、例えば、ジョイスティック、キーボード、ｅ−Ｂｏｏｋその他、現存するデバイスであって多重フィードバックを使用できるものが含まれる。
【００３９】
図３に、電子式ハンドヘルドデバイス例における加速度及び電流の周波数応答を示す。上側のグラフはレンズの加速度を周波数の関数として示したものである。加速度が大きければユーザへのフィードバックも強い。下のグラフは電流を周波数の関数として示したものである。図３の好適な実施形態においては、振動素子に外付けマスが取り付けられている。外付けマスを使用することにより、圧電ベンダのクランプ点にて得られる力が大きくなり、低周波での音響帯域幅が改善される。随時フィードバック用の周波数領域が例えば２００〜３００Ｈｚと非常に低い理由は、通常の人間の例えば手が高周波に対して感応的でないためである。共振中におけるピーク電流値は、共振周波数のごく近傍におけるそれよりわずかに大きい。図３における加速度及び電流値は厳密には実例というより例示値である。
【００４０】
共振周波数は更に他のやり方で使用することができる。例えば、製造段階においては、レンズ又はハウジングの共振周波数のうち一つが振動素子のそれと同じ周波数帯域内となるよう、レンズ又はハウジング全体を製造できる。従って、随時フィードバックの前大綱化がより実効的なものになる。
【００４１】
共振周波数を個別に探索しなければならないこともある。本発明に係る電子式ハンドヘルドデバイスの構成要素については、最適周波数を決めることができる。この決定は、バースト周波数スイープを与える決定手法により行うことができる。また、力学的センサは他の状況においても使用できる。即ち、振動素子の応答（随時フィードバック）は力学的センサによっても検出できる。力学的センサを用いることによって、共振周波数を個別的に判別することができる。一旦計測が行われてしまえば、駆動回路は、その計測によって得られた周波数を振動素子に供給するよう設定することができる。
【００４２】
フィードバックパラメタは、それを使用する人ごとに個別にチューンすることもできる。ユーザがコントロールできる主たるパラメタは、例えば次の通りである：
・振幅
・振動の時間周期
・振動周波数。
【００４３】
図４は、本発明の好適な実施形態による平行型装荷圧電ベンダの側面図である。ここに、金属梁４２は圧電セラミック層４１と圧電セラミック層４３の間に配置されている。金属梁４２は圧電セラミック層４１及び４３を越えて延び、その先端に機械的に結合したマス４４を有している。マス４４は金属梁４２に例えばスポット溶接されており、その片持ち梁構造の一端において振動可能体を提供している。圧電ベンダの他端はレンズ又はハウジング４５によりクランプされている。電気的駆動信号が例えば圧電層の対向面間に印加されると、圧電ベンダの先端が撓みだす。金属梁４２がセラミック層４１及び４３を越えて延びており、梁の先端にマス４４があることから、圧電ベンダの共振周波数における撓みは、マスがない場合に比べて顕著に大きくなる。振動マス４４及び振動ベンダは、各振動サイクルを通じて、レンズ又はハウジング４５に対し大きなインパルスを分与する傾向を有する。本発明における共振振動素子はいくつかの相異なる機能において使用される。従来型の解決策においては、各機能を実現するにはそれ専用の部品を必要とする。従って、本発明によれば、電子式ハンドヘルドデバイス内の空間を節約でき、就中、電力消費を最小化できる。これは、電子式ハンドヘルドデバイスにおける非常に重要な特徴事項である。
【００４４】
本発明によれば、また、単一のコンポーネントでフィードバックを発生させることができる。これは、印刷回路基板（ＰＣＢ）における顕著なスペース節約を意味している。即ち、従来であれば必要とされていたＰＣＢ上の多くの部品が不要となる。本発明によるこの解決策はまた、コンポーネントの節約による低コスト化でもある。
【００４５】
本発明によれば、フィードバックを電気的に調整できる。即ち、駆動信号を調整すれば、所望のフィードバックが得られる。この調整はユーザがマニュアルで、或いは当該デバイスにより自動的に、行うことができる。また、本発明によれば、ダイナミックユーザインタフェース、特に、多重機能フィードバックを提供するその低コスト低電力消費解が得られる。
【００４６】
注記すべきことに、圧電ベンダ部品それ自体は本願で述べたフィードバック信号（随時フィードバック信号、ブザー信号、振動警報信号又は音響信号）を発生させうるものでなくともよい。しかしながら、圧電ベンダを例えばレンズ、ハウジングの特定部位又はＰＣＢボードに取り付けるときは、状況は異なる。即ち、圧電ベンダの取り付け先コンポーネントと共に、本発明に係る多重フィードバックを発生させることができる。
【００４７】
いわゆる当業者にとっては、本発明による技術的進歩及びその基本思想を様々なやり方で実施できることは明かであろう。本発明及びその実施形態は上掲の例に限定されるものではなく、むしろ、特許請求の範囲内にて様々に変化しうる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
添付する図面は本発明の更なる理解のためにここに設けられたものであり、本願明細書の一部を構成する。添付する図面は本発明の実施形態を示すものであり、明細書の記載と相俟って本発明の原理説明を手助けするものである。図面において：
【図１】本発明による電子式ハンドヘルドデバイスの簡単化したブロック図である。
【図２】本発明による電子式ハンドヘルドデバイスの頂面図である。
【図３】本発明による共振周波数を示すグラフである。
【図４】本発明の好適な実施形態による平行型装荷圧電ベンダの側面図である。
【図１】
2005509941.tif 000003
【図２】
2005509941.tif 000004
【図３】
2005509941.tif 000005
【図４】
2005509941.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成15年11月24日(2003.11.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザが感知可能な多重フィードバックを単一コンポーネントにより刺激信号に応答して生成する電子デバイスであって、上記電子デバイス（ＨＤ）が、ハウジング（ＨＳ）、ディスプレイ（ＤＳＰ）及び上記ハウジング（ＨＳ）内に配置された電子回路を備える電子デバイスにおいて、
上記電子デバイスが、更に、
ディスプレイ上に透明なエリアを有しディスプレイ（ＤＳＰ）を覆うレンズ（ＴＰ）と、
レンズに取り付けられレンズへの接触を検出しそれに応じて刺激信号を供給する力学的センサ（ＰＳ）と、
上記レンズ（ＴＰ）のディスプレイ（ＤＳＰ）外に延びたエリアに取り付けられ、随時フィードバック信号、振動警報信号、音響信号及びブザー信号よりなるグループから選択された少なくとも２個のフィードバック信号を提供する能力を有する少なくとも１個の共振振動素子（ＶＩＢ）と、
上記共振振動素子（ＶＩＢ）に電気的に結合され上記共振振動素子（ＶＩＢ）を刺激信号をもとに構成した駆動信号により電気的に駆動する電気駆動回路（ＤＣ）とを、
備えることを特徴とする電子デバイス。
【請求項２】
請求項１記載の電子デバイスにおいて、
上記フィードバックが、
随時フィードバック信号、
振動警報信号、
音響信号、及び
ブザー信号、
のうち１個又はそれ以上を含むことを特徴とする電子デバイス。
【請求項３】
請求項１記載の電子デバイスにおいて、電子デバイスが、
バースト周波数スイープを供給することによりハウジング又はレンズの共振周波数を判別する手段（ＴＭ）と、
上記センサ（ＰＳ）により振動レベルを検出する手段（ＬＭ）と、
上記共振振動素子（ＶＩＢ）に対し取得した周波数を供給する手段（ＯＭ）とを、
備えることを特徴とする電子デバイス。
【請求項４】
請求項１記載の電子デバイスにおいて、
上記共振振動素子（ＶＩＢ）が、加速度センサとして使用されることを特徴とする電子デバイス。
【請求項５】
請求項１記載の電子デバイスにおいて、
上記共振振動素子（ＶＩＢ）が、ユニモルフ、バイモルフ又は積層構造の圧電ベンダであることを特徴とする電子デバイス。
【請求項６】
請求項５記載の電子デバイスにおいて、電子デバイスが、上記圧電ベンダに取り付けられた外部マスを備えることを特徴とする電子デバイス。
【請求項７】
請求項１又は３記載の電子デバイスにおいて、上記ハウジング（ＨＳ）及び／又は上記レンズ（ＴＰ）が、その共振周波数のうち少なくとも一つが上記共振振動素子（ＶＩＢ）の周波数範囲と同じ周波数範囲に属するよう、製造されたことを特徴とする電子デバイス。
【請求項８】
請求項１記載の電子デバイスにおいて、電子デバイスがハンドヘルド電子デバイスであることを特徴とする電子デバイス。
【請求項９】
ユーザが感知可能な多重フィードバックを単一コンポーネントによりデバイス内の刺激信号に応じて生成するダイナミックユーザインタフェースであって、上記ユーザインタフェースが、少なくともハウジング（ＨＳ）、ディスプレイ（ＤＳＰ）及び上記ハウジング（ＨＳ）内に配置された電子回路を備えるダイナミックユーザインタフェースにおいて、
上記ダイナミックユーザインタフェースが、
ディスプレイ（ＤＳＰ）を覆うレンズ（ＴＰ）であってディスプレイ上に透明エリアを有するレンズと、
レンズに取り付けられレンズへの接触を検出し接触に応答して刺激信号を供給する力学的センサ（ＰＳ）と、
上記レンズ（ＴＰ）のうちディスプレイ（ＤＳＰ）外に延びたエリアに取り付けられ、随時フィードバック、振動警報信号、音響信号及びブザー信号よりなるグループから選択された少なくとも２個のフィードバック信号を提供する能力を有する少なくとも１個の共振振動素子（ＶＩＢ）と、
上記共振振動素子（ＶＩＢ）に電気的に結合され上記共振振動素子（ＶＩＢ）を上記刺激信号をもとに構成した駆動信号により駆動する電気駆動回路（ＤＣ）とを、
備えることを特徴とするダイナミックユーザインタフェース。
【請求項１０】
請求項９記載のダイナミックユーザインタフェースにおいて、
上記フィードバックが、
随時フィードバック信号、
振動警報信号、
音響信号、及び
ブザー信号、
のうち１個又はそれ以上を含むことを特徴とするダイナミックユーザインタフェース。
【請求項１１】
請求項９記載のダイナミックユーザインタフェースにおいて、
バースト周波数スイープを供給することによりハウジング又はレンズの共振周波数を判別する手段（ＴＭ）と、
上記センサ（ＰＳ）により振動レベルを検出する手段（ＬＭ）と、
上記共振振動素子（ＶＩＢ）に対し取得した周波数を供給する手段（ＯＭ）とを、
備えることを特徴とするダイナミックユーザインタフェース。
【請求項１２】
請求項９乃至１１の何れか一項に記載のダイナミックユーザインタフェースにおいて、上記共振振動素子（ＶＩＢ）が加速度センサとして使用されることを特徴とするダイナミックユーザインタフェース。
【請求項１３】
請求項９乃至１１の何れか一項に記載のダイナミックユーザインタフェースにおいて、上記共振振動素子（ＶＩＢ）がユニモルフ、バイモルフ又は積層構造の圧電ベンダであることを特徴とするダイナミックユーザインタフェース。
【請求項１４】
請求項１３記載のダイナミックユーザインタフェースにおいて、ダイナミックユーザインタフェースが、上記圧電ベンダに取り付けられた外部マスを備えることを特徴とするダイナミックユーザインタフェース。
【請求項１５】
請求項９又は１１記載のダイナミックユーザインタフェースにおいて、上記ハウジング（ＨＳ）及び／又はレンズ（ＴＰ）が、その共振周波数のうち少なくとも一つが上記共振振動素子の周波数帯域と同じ周波数帯域内になるよう、製造されたことを特徴とするダイナミックユーザインタフェース。
【請求項１６】
請求項９乃至１５の何れか一項記載のダイナミックユーザインタフェースにおいて、デバイスがハンドヘルド電子デバイスであることを特徴とするダイナミックユーザインタフェース。
【国際調査報告】
2005509941.tif 000007
2005509941.tif 000008
2005509941.tif 000009