(57)【要約】      （修正有）【課題】アセンブリにおけるスペース上の懸念又は問題を低減する精巧なハプティックデバイスを提供する。【解決手段】ハプティックデバイスは、感圧式サスペンションシステム２２０を備える。ハプティックデバイスは、ハウジング２１６と、ハウジングに対して可動であるようにハウジングに取り付けられるタッチ表面コンポーネント（タッチパッド２１４）と、タッチ表面コンポーネントにハプティックフィードバックを与えるハプティックアクチュエーター２２２とを備える。少なくとも１つのサスペンションコンポーネント２２４が、タッチ表面コンポーネントとハウジングとの間に配置される。サスペンションコンポーネントは、エラストマーから形成され、エラストマーに組み入れられる感圧粒子を含む。感圧粒子は、タッチ表面コンポーネントに印加された圧力を感知するように構成されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジングに対して可動であるように該ハウジングに取り付けられるタッチ表面コンポーネントと、
前記タッチ表面コンポーネントにハプティックフィードバックを与えるハプティックアクチュエーターと、
前記タッチ表面コンポーネントと前記ハウジングとの間に配置される少なくとも１つのサスペンションコンポーネントであって、該サスペンションコンポーネントは、エラストマーから形成され、該エラストマーに組み込まれた感圧粒子を含み、該感圧粒子は、前記タッチ表面コンポーネントに印加された圧力を感知するように構成されている、少なくとも１つのサスペンションコンポーネントと、
を備える、ハプティックデバイス。
【請求項２】
前記少なくとも１つのサスペンションコンポーネントは、前記タッチ表面コンポーネントが前記ハウジングに対して可動であるように、前記タッチ表面コンポーネント及び前記ハウジングをともに結合し、前記ハプティックフィードバックは、前記ハウジングに対して前記タッチ表面コンポーネントを動かすことを含む、請求項１に記載のハプティックデバイス。
【請求項３】
前記感圧粒子は、導電性インク材料である、請求項１に記載のハプティックデバイス。
【請求項４】
前記導電性インク材料は、前記エラストマーの表面上に印刷される、請求項３に記載のハプティックデバイス。
【請求項５】
前記感圧粒子は、前記エラストマー中に均質な混合物として懸濁される、請求項１に記載のハプティックデバイス。
【請求項６】
前記感圧粒子から圧力信号を受信するように構成され、かつハプティック制御信号を前記圧力信号に応答して前記ハプティックアクチュエーターに出力するように構成されているプロセッサを更に備える、請求項１に記載のハプティックデバイス。
【請求項７】
前記タッチ表面コンポーネントは、タッチスクリーン及びタッチパッドのうちの一方である、請求項１に記載のハプティックデバイス。
【請求項８】
前記少なくとも１つのサスペンションコンポーネントは、前記タッチ表面コンポーネントと前記ハウジングとの間の動きを少なくとも第１の方向において制限するように構成されているとともに、前記タッチ表面コンポーネントの前記ハウジングに対する動きを第２の方向において可能にするようにも構成されている、請求項１に記載のハプティックデバイス。
【請求項９】
ハウジングと、
前記ハウジングに対して可動であるように該ハウジングに取り付けられるタッチ表面コンポーネントと、
前記タッチ表面コンポーネントを前記ハウジングに対して動かし、それにより、前記タッチ表面コンポーネントにハプティックフィードバックを与えるハプティックアクチュエーターと、
前記タッチ表面コンポーネントが前記ハウジングに対して可動であるように、前記タッチ表面コンポーネント及び該ハウジングをともに結合する少なくとも１つのサスペンションコンポーネントであって、該サスペンションコンポーネントは、前記タッチ表面コンポーネントと前記ハウジングとの間の動きを少なくとも第１の方向において制限するように構成されているとともに、前記タッチ表面コンポーネントの前記ハウジングに対する動きを第２の方向において可能にするようにも構成されているエラストマーから形成され、該サスペンションコンポーネントは、前記エラストマーに組み込まれた感圧粒子を更に含み、該感圧粒子は、前記タッチ表面コンポーネントに印加された圧力を感知するように構成されている、少なくとも１つのサスペンションコンポーネントと、
前記感圧粒子から圧力信号を受信するように構成され、また、前記タッチ表面コンポーネントに印加された前記圧力の場所を前記圧力信号に応答して求めるように構成され、かつ、ハプティック制御信号を前記圧力信号に応答して前記ハプティックアクチュエーターに出力するように構成されているプロセッサと、
を備える、ハプティックデバイス。
【請求項１０】
前記感圧粒子は、導電性インク材料である、請求項９に記載のハプティックデバイス。
【請求項１１】
前記導電性インク材料は、前記エラストマーの表面上に印刷される、請求項１０に記載のハプティックデバイス。
【請求項１２】
前記感圧粒子は、前記エラストマー中に均質な混合物として懸濁される、請求項９に記載のハプティックデバイス。
【請求項１３】
第１の本体と、
前記第１の本体に対して可動であるように該第１の本体に取り付けられる第２の本体と、
前記第１の本体と前記第２の本体との間に配置される少なくとも１つのサスペンションコンポーネントであって、該サスペンションコンポーネントは、感圧粒子が組み込まれたエラストマー部材を備え、前記感圧粒子は、前記タッチ表面コンポーネントに印加された圧力を感知するように構成されている、少なくとも１つのサスペンションコンポーネントと、
を備える、ハプティックデバイスのコンプライアントサスペンションシステム。
【請求項１４】
前記感圧粒子は、導電性インク材料である、請求項１３に記載のコンプライアントサスペンションシステム。
【請求項１５】
前記導電性インク材料は、前記エラストマーの表面上に印刷される、請求項１４に記載のコンプライアントサスペンションシステム。
【請求項１６】
前記感圧粒子は、前記エラストマー中に均質な混合物として懸濁される、請求項１３に記載のコンプライアントサスペンションシステム。
【請求項１７】
前記第２の本体を前記第１の本体に対して動かし、それにより、前記第２の本体にハプティックフィードバックを与えるハプティックアクチュエーターを更に備え、該ハプティックアクチュエーターは、前記第２の本体に結合される、請求項１３に記載のコンプライアントサスペンションシステム。
【請求項１８】
前記感圧粒子から圧力信号を受信するように構成され、ハプティック制御信号を前記圧力信号に応答して前記ハプティックアクチュエーターに出力するようにも構成されているプロセッサを更に備える、請求項１７に記載のコンプライアントサスペンションシステム。
【請求項１９】
前記第１の本体は、ハウジングであり、前記第２の本体は、タッチスクリーン及びタッチパッドのうちの一方である、請求項１３に記載のコンプライアントサスペンションシステム。
【請求項２０】
前記サスペンションコンポーネントは、前記第１の本体と前記第２の本体との間の動きを第１の方向において可能にするとともに、前記第１の本体と前記第２の本体との間の動きを少なくとも第２の方向において制限するように構成されている、請求項１３に記載のコンプライアントサスペンションシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包括的には、ユーザーにハプティックフィードバックを与えるコンポーネント及び／又はシステムに関し、より詳細には、ユーザーにハプティックフィードバックを与えるタッチ表面及びタッチスクリーンに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子デバイス及び機械デバイスとのヒューマンインターフェースは、多様な用途で用いられ、より自然で、容易に使用でき、情報量の多いインターフェースの必要性が、常に関心事となっている。これに関して、コンピューターデバイスとのヒューマンインターフェースが、多様な用途で用いられている。１つのそのような用途は、ゲーム、シミュレーション、及びアプリケーションプログラム等のコンピューター生成環境とインタラクトするものである。それらの用途において、多くの場合、マウス及びトラックボール等のコンピューター入力デバイスが用いられ、グラフィック環境内でカーソルを制御し、入力を与える。いくつかのインターフェースデバイスにおいて、力フィードバック又は触知性フィードバックもユーザーに与えられ、それらは本明細書において総称して「ハプティックフィードバック」としても知られる。例えば、ハプティック型のジョイスティック、マウス、ゲームパッド、ステアリングホイール、又は他のタイプのデバイスは、ゲーム又は他のアプリケーションプログラム等におけるグラフィック環境内で発生するイベント又はインタラクションに基づいて、ユーザーに力を出力することができる。
【０００３】
ラップトップコンピューター等のポータブルコンピューター又は電子デバイスでは、マウスは、利用するには不便であるか又は大きすぎる場合がある。その結果、コンピューターのキーボード付近に設けられる小さくて矩形の平坦なパッドであるタッチパッド等の、より小型のデバイスが用いられることが多い。タッチパッドは、タッチパッドに印加された圧力を検出する静電容量センサー又は圧力センサー等の多様なセンシング技術のうちの任意のものによって、ポインター操作を行う物体の場所を感知する。ユーザーは、最も一般的な場合、指先でタッチパッドに触れ、自身の指をタッチパッド上で動かして、グラフィック環境に表示されたカーソルを動かす。他の実施形態において、ユーザーは、タッチパッドと併用されるスタイラスを、スタイラスの先端をタッチパッドに押し付け、スタイラスを動かすことによって操作することができる。
【０００４】
一般的に総称してハプティックフィードバックとして知られる力フィードバック又は触知性フィードバックを、タッチパッドに印加することが知られている。例えば、本開示と同一譲受人に譲渡され、その開示内容全体が引用することにより本明細書の一部をなす、Rosenberg他に対する米国特許第９，２８０，２０５号は、ハプティック感覚を与える力を出力する少なくとも１つのアクチュエーターが結合されたタッチパッドを開示している。Rosenberg他から複製された図１において、電気信号がアクチュエーターに入力されると、タッチパッド上に力を生成するように動作する、接地された圧電アクチュエーター１０４に直接結合されている、タッチパッド１０２が示されている。Rosenberg他は、ばね又は発泡材等の材料又は部材（図１には示されていない）を用いたコンプライアントな接続によって、タッチパッドを、アクチュエーターのみに結合することができるか、又はアクチュエーターを除く他の場所においてコンピューターデバイスのハウジング１０６に更に結合することができることを開示している。コンプライアントな接続により、アクチュエーターの力に応じてタッチパッドの一部を動かし、ユーザーにハプティック感覚をより効果的に伝えることが可能になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
タッチパッドとハウジングとの間に配置されるコンポーネントには、顕著なサイズ制約がある。ハプティックタッチパッドに対する改良された及び／又は代替的なコンプライアントサスペンションシステムが、当該技術分野において必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書の実施形態は、感圧式サスペンションシステムを備えるハプティックデバイスに関する。ハプティックデバイスは、ハウジングと、ハウジングに対して可動であるようにハウジングに取り付けられるタッチ表面コンポーネントと、タッチ表面コンポーネントにハプティックフィードバックを与えるハプティックアクチュエーターとを備える。少なくとも１つのサスペンションコンポーネントが、タッチ表面コンポーネントとハウジングとの間に配置される。サスペンションコンポーネントは、エラストマーから形成され、エラストマーに組み込まれた感圧粒子を含む。感圧粒子は、タッチ表面コンポーネントに印加された圧力を感知するように構成されている。
【０００７】
本明細書の別の実施形態において、ハプティックデバイスは、ハウジングと、ハウジングに対して可動であるようにハウジングに取り付けられるタッチ表面コンポーネントと、タッチ表面コンポーネントをハウジングに対して動かすことにより、タッチ表面コンポーネントにハプティックフィードバックを与えるハプティックアクチュエーターとを備える。少なくとも１つのサスペンションコンポーネントが、タッチ表面コンポーネントがハウジングに対して可動であるように、タッチ表面コンポーネント及びハウジングをともに結合する。サスペンションコンポーネントは、タッチ表面コンポーネントとハウジングとの間の動きを少なくとも第１の方向において制限するように構成されているとともに、タッチ表面コンポーネントのハウジングに対する動きを第２の方向において可能にするようにも構成されているエラストマーから形成される。サスペンションコンポーネントは、エラストマーに組み込まれた感圧粒子を更に備える。感圧粒子は、タッチ表面コンポーネントに印加された圧力を感知するように構成されている。ハプティックデバイスは、感圧粒子から圧力信号を受信するように構成され、また、タッチ表面コンポーネントに印加された圧力の場所を圧力信号に応答して求めるように構成され、また、ハプティック制御信号を圧力信号に応答してハプティックアクチュエーターに出力するように構成されているプロセッサも備える。
【０００８】
本明細書の別の実施形態において、ハプティックデバイスのコンプライアントサスペンションシステムは、第１の本体と、第１の本体に対して可動であるように第１の本体に取り付けられる第２の本体とを備える。少なくとも１つのサスペンションコンポーネントが、第１の本体と第２の本体との間に配置される。サスペンションコンポーネントは、感圧粒子が組み込まれたエラストマー部材を備える。感圧粒子は、タッチ表面コンポーネントに印加された圧力を感知するように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】従来技術のハプティックタッチパッドの側面断面図である。
【図２】本明細書の一実施形態に係る感圧式サスペンションシステムを備えるラップトップコンピューターの斜視図である。
【図３】図２のラップトップコンピューターのブロック図である。
【図４】図２のラップトップコンピューターの分解斜視図である。
【図５】図２のラップトップコンピューターの感圧式サスペンションシステムの分解斜視図である。
【図６】ハウジングが仮想線で示されている、図２のラップトップコンピューターの感圧式サスペンションシステムの側面断面図である。
【図７】感圧粒子がエラストマー中に均質な混合物として懸濁された、図６の感圧式サスペンションシステムのサスペンションコンポーネントの拡大上面図である。
【図７Ａ】図７の線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図８】単に例示のためにラップトップコンピューターから取り外された、図２のタッチパッドの分解図であり、ここで、タッチパッドは、平滑な接触層又はカバー層と、不透明層と、感圧接着剤層と、剛性層とを含む構造を有する多層スタックから形成される。
【図９】単に例示のためにラップトップコンピューターから取り外された、本明細書の別の実施形態に係るタッチパッドの分解図であり、ここで、タッチパッドは、平滑な接触層又はカバー層と、不透明層と、感圧接着剤層と、剛性層と、タッチパッド上へのタッチ又は接触行為を検出する位置センサーアレイとを含む構造を有する多層スタックから形成される。
【図１０】感圧粒子がエラストマーの表面上に印刷された、本明細書の別の実施形態に係る感圧式サスペンションシステムのサスペンションコンポーネントの拡大側面図である。
【図１１】図１０のサスペンションコンポーネントの上面図である。
【図１２】本明細書の一実施形態に係る感圧式サスペンションシステムを備える、ハプティックフィードバックを与えるモバイルハプティックデバイスの種々のコンポーネントを示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の上述の特徴及び利点並びに他の特徴及び利点は、添付の図面に示されるような本発明の実施形態の以下の説明から明らかであろう。本明細書に組み込まれるとともに本明細書の一部をなす添付の図面は更に、本発明の原理を説明するとともに、当業者が本発明を実施及び使用することを可能にする役割を果たす。図面は一定縮尺ではない。
【００１１】
ここで、本発明の特定の実施形態を、同様の参照符号が同一又は機能的に類似した要素を示す図面を参照して説明する。以下の詳細な説明は本来例示的なものでしかなく、本発明又は本発明の用途及び使用を限定するように意図されていない。本明細書の実施形態の記載は、電子タッチパッドのサスペンションシステムに関するものであるが、本発明は、有用であるとみなされる他の任意の用途に用いることもできる。さらに、前述の技術分野、背景技術、発明の概要又は以下の詳細な説明に提示されている、明示又は暗示されるいかなる理論にも制限されることは意図されていない。
【００１２】
本明細書の実施形態は、ハウジング内に、タッチパッド、タッチスクリーン、及び他のタッチ表面コンポーネントを取り付ける感圧式サスペンションシステムを備えるハプティックデバイスに関する。感圧式サスペンションシステムは、以下で、ディスプレイスクリーンがタッチパッドと同じ場所に設置されないコンピューターのタッチパッドに関して記載される。しかし、本発明は、そのようなタッチパッドのサスペンションに限定されず、触覚的に作動されるタッチ表面コンポーネント又はタッチエレメントに等しく適用可能であることが理解される。例えば、サスペンションシステムは、タッチ表面の後ろにディスプレイが配置されるタッチスクリーンを懸架するのに用いてもよい。ディスプレイは、タッチ表面の後ろに設置されるか又はタッチエレメントから離れた場所に設置され、ホストコンピューターによって更新されてもよいし、単に、連動するタッチエレメントのタッチ感知領域を示す特徴（例えばグラフィック）を有するプラスチック表面としてもよい。したがって、「タッチ表面コンポーネント」という用語は、以下の詳細な記載及び特許請求の範囲において用いられる場合、タッチパッド及びタッチスクリーンだけでなく、ハプティック効果を印加することができる任意のタッチ表面又はタッチエレメント及び連動するグラフィックエレメントを包含するように解釈すべきである。
【００１３】
本明細書に記載される感圧式サスペンションシステムは、ハプティックデバイスの単一の一体コンポーネントとして、サスペンションシステムに感圧機能を組み入れている。したがって、感圧式サスペンションシステムのサスペンションエレメントは、２つの別々の機能を果たすか又は２つの別々の特性を有する単一のコンポーネントであり、これらの２つの別々の機能又は特性とは、すなわち、ハプティックアクチュエーターに応じてタッチスクリーンコンポーネントを動かし、ハプティック効果を与えるサスペンション機能又は特性と、また、タッチスクリーンコンポーネントに印加された圧力又はタッチを感知するセンサー機能又は特性とである。本明細書においてより詳細に記載されるように、感圧式サスペンションシステムのサスペンションエレメントは、ハプティックサスペンションの物理的特性を有するように設計されるが、同時に、センサーとして使用することが可能な追加の特性も有する。サスペンション機能と感圧機能とを単一のコンポーネントに統合することにより、ハプティックデバイスの総部品数が低減され、ハプティックデバイスのコンポーネントに関するスペース上の懸念又は問題が最小限に抑えられることが有利である。
【００１４】
ここで、図面を参照すると、本明細書の一実施形態に係る感圧式サスペンションシステムは、図２〜図７に関してより詳細に記載されている。図２は、本明細書の一実施形態に係る感圧式サスペンションシステム２２０を備えるコンピューター２１０の斜視図である。コンピューター２１０は、ユーザーが携行又は別様に移送することができ、他の更なる固定電源に加えてバッテリ又は他のポータブルエネルギー源によって給電することができる、ポータブルコンピューター又はラップトップコンピューターであることが好ましい。コンピューター２１０は、ユーザーが周辺機器を介してインタラクトする１つ以上のホストアプリケーションプログラムを実行することが好ましい。コンピューター２１０は、ハウジング２１６と、ユーザーにグラフィック画像を出力するディスプレイ２１２と、ユーザーからコンピューターに文字入力又はトグル入力を与えるキーボード２１３と、ユーザーの指（複数の場合もある）の動作及び位置を、ディスプレイ２１２に出力されるオペレーティングシステムにおける相対位置に変換することができる入力表面である、タッチパッド２１４とを備える。ハウジング２１６は、概して、コンパートメント又は筐体とみなされるが、任意のタイプのハウジングコンポーネントとすることができる。ディスプレイ２１２は、ラップトップコンピューターに一般的なフラットパネルディスプレイであるか、又は、別個のモニターを含む多様なタイプのディスプレイデバイスのうちの任意のものとすることができる。一実施形態において、ディスプレイ２１２は、グラフィカルユーザーインターフェース（ＧＵＩ）等の稼動しているアプリケーションプログラム及び／又はオペレーティングシステムに基づいて、グラフィック環境を表示することができる。グラフィック環境には、例えば、カーソル２１１、背景、ウィンドウ、データリスト、ボタン等のアイコン、及びＧＵＩ環境においてよく知られている他のグラフィックオブジェクトを含むことができる。ユーザーは、タッチパッド２１４の様々な領域にタッチすることによってディスプレイ２１２とインタラクトし、ディスプレイ２１２上に表示された仮想グラフィックオブジェクトを起動、移動、フリップ、前進、又は別様に操作し、それにより、デバイスに入力を与える。
【００１５】
コンピューター２１０上で稼動するアプリケーションプログラム及び／又はオペレーティングシステムは、多種多様なものとすることができる。例えば、ホストアプリケーションプログラムは、ワードプロセッサ、スプレッドシート、ビデオゲーム若しくはコンピューターゲーム、描画プログラム、オペレーティングシステム、グラフィカルユーザーインターフェース、シミュレーション、ＨＴＭＬ命令若しくはＶＲＭＬ命令を実行するウェブページ若しくはウェブブラウザー、科学分析プログラム、仮想現実トレーニングプログラム若しくはアプリケーション、又は、本明細書においてより詳細に説明するように、タッチパッド２１４からの入力を利用し、ハプティックフィードバックコマンドをタッチパッド２１４に出力する他のアプリケーションプログラムとすることができる。例えば、多くのゲーム及び他のアプリケーションプログラムが、ハプティックフィードバック機能を有し、カリフォルニア州サンノゼ所在のImmersion Corporation社から入手可能なＩ−Ｆｏｒｃｅ（商標）、ＦＥＥＬｉｔ（商標）、又はＴｏｕｃｈｓｅｎｓｅ（商標）等の標準的なプロトコル／ドライバーを用いてタッチパッド２１４と通信することができる。
【００１６】
また、記憶デバイス（ハードディスクドライブ、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ等）、ネットワークサーバー又はクライアント、ゲームコントローラー等のような他のデバイスを、コンピューター２１０に組み込むか又は結合してもよい。代替的な実施形態において、コンピューター２１０は、テーブルトップ又は他の表面に置かれるコンピューティングデバイス、直立型アーケードゲーム機、他のポータブルデバイス、又は人が身に着けるか、ユーザーが片方の手で持つ若しくは使用するデバイス、及び他のコンピューティングデバイスを含む多種多様な形態をとることができる。例えば、コンピューター２１０は、ビデオゲームコンソール、パーソナルコンピューター、ワークステーション、テレビの「セットトップボックス」若しくは「ネットワークコンピューター」、又は他のコンピューティングデバイス若しくは電子デバイスとすることができる。
【００１７】
タッチパッド２１４は、図示のように、キーボード２１３の下の、コンピューター２１０のハウジング２１６の凹部２１５（図４を参照）内に配置することができるか、又はハウジングの他の領域に配置することができる、平坦で矩形の平滑な接触面を有する。タッチパッド２１４の多層構造は、本明細書では、図９に関してより詳細に記載される。ユーザーがコンピューター２１０を動作させる場合、ユーザーは、指先又は他の物体をタッチパッド２１４上に都合よく配置し、指先を動かすことに応じて、ディスプレイ２１２上のカーソル２１１を動かすことができる。ユーザーは、指を用いてタッチパッドに触れる他に、タッチパッドに直接接触させる他の物体を保持することもできる。タッチパッド２１４上に出力される何らかのハプティック感覚は、保持されている物体を通してユーザーの手に伝達することができる。例えば、ユーザーは、指よりも精密にタッチパッド２１４に接触する先端部を有するスタイラス（図示せず）を保持することができる。
【００１８】
本明細書の別の実施形態において、タッチパッド２１４は、ケーブル又は無線伝送を介してコンピューター２１０のポートに接続され、コンピューター２１０から力情報を受信し、コンピューター２１０に位置情報を送信する、別個のハウジングに設けることができる。例えば、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、ファイヤーワイヤ、又は標準的なシリアルバスにより、そのようなタッチパッドをコンピューター２１０に接続することができる。そのような一実施形態において、コンピューター２１０は、任意のデスクトップコンピューター若しくはデバイス又は据え置き型コンピューター若しくはデバイスとすることができ、ポータブルデバイスである必要はない。
【００１９】
図３は、ラップトップコンピューター２１０のブロック図であり、図４は、ラップトップコンピューター２１０の分解斜視図である。図３及び図４に示されているように、感圧式サスペンションシステム２２０は、複数のサスペンションコンポーネント２２４と、タッチパッド２１４と、ハプティックアクチュエーター２２２とを備える。各サスペンションコンポーネント２２４は、単一のコンポーネントとして、エラストマー２２８に感圧粒子２２６を組み合わせている。エラストマー２２８により、サスペンションコンポーネント２２４は、タッチパッド２１４をハウジング２１６に対して可動であるようにハウジング２１６に取り付ける又は結合するサスペンション機能又は特性を有する。エラストマー２２８に組み込まれた又は組み入れられた感圧粒子２２６により、サスペンションコンポーネント２２４は、タッチパッド２１４に印加された圧力又はタッチを感知するセンサー機能又は特性も有する。ユーザーがハプティックアクチュエーター２２２によって生成又は出力された力を感じることができるように、本明細書の実施形態に係る感圧式サスペンションシステムは、タッチパッド２１４がハプティックフィードバックに対する必要なコンプライアンスを有し、ハプティックアクチュエーター２２２によって出力される力によって動くことができるように設置される。したがって、本明細書の実施形態に係る感圧式サスペンションシステムは、ハウジング２１６に対するタッチパッド２１４の選択的な動きを可能にするように構成されている。
【００２０】
図４の実施形態では、感圧式サスペンションシステム２２０は、タッチパッド２１４の４つの角部のそれぞれの下に配置されるか又は取り付けられる４つのサスペンションエレメント２２４を備える。サスペンションエレメント２２４は、分散しているが同一のサスペンションコンポーネントであり、タッチパッド２１４及びハウジング２１６をともに結合するが、より多い又はより少ないサスペンションコンポーネントを利用することができることが当業者には理解される。例えば、本明細書の別の実施形態（図示せず）において、ハプティックデバイスは、タッチパッド２１４とハウジング２１６との間に、限定するものではないが、ハプティックデバイスの１つ以上の縁部に沿って及び／又はタッチパッドの全体若しくは一部の下の離間した場所にわたって等、戦略的な場所に延在する複数の分散したサスペンションコンポーネントを備えることができる。本明細書の更に別の実施形態（図示せず）において、１つのみのサスペンションコンポーネントが、タッチパッドの全体又は一部の下に連続的に延在することができる。各サスペンションコンポーネント２２４は、タッチパッド２１４とハウジング２１６との間に延在する。サスペンションエレメント２２４は、ハプティックデバイスの他のいずれのコンポーネントにも接着又は固定する必要はないが、その代わり、タッチパッド２１４とハウジング２１６の一部との間に配置又は挟持される。本明細書の別の実施形態において、各サスペンションエレメント２２４の１つの表面を、ハプティックデバイスの隣接するコンポーネントに接着又は固定することができる。
【００２１】
本明細書において、サスペンションコンポーネント２２４のサスペンション機能について最初に述べ、その後、サスペンションコンポーネント２２４のセンサー機能について述べる。図５は、図２のラップトップコンピューターの感圧式サスペンションシステムの分解斜視図である。サスペンションエレメント２２４は、タッチパッドがハウジングに対して可動であるように、タッチパッド２１４及びハウジング２１６をともに結合する。この実施形態では、ハプティックアクチュエーター２２２によってタッチパッド２１４上に生成又は出力される力は線形的であり、これはタッチパッド２１４の平坦表面と同一平面にあるか又は平行であるｘ軸及び／又はｙ軸に沿う。サスペンションエレメント２２４は、タッチパッド２１４とハウジング２１６との間の動きを少なくとも第１の方向（すなわちｚ方向）において制限するように構成されているとともに、タッチパッド２１４及びハウジング２１６の動きを少なくとも第２の方向（すなわち、ｘ方向又はｙ方向）において可能にするようにも構成されている、エラストマー２２８を備える。エラストマー２２８は、材料、厚さ、及び他の特性を選択することにより、この様式で動作するように構成されている。本明細書の一実施形態において、エラストマー２２８は、およそ５ミリメートル×５ミリメートルの寸法であり、０．５ミリメートルの厚さを有する。エラストマー２２８の例示的な材料として、限定するものではないが、シリコーン、天然ゴム、及び熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）が挙げられる。エラストマー２２８は、感圧粒子２２６をエラストマー２２８中に分散させるのを補助する乳化剤を含むことができる。
【００２２】
図６は、感圧式サスペンションシステム２２０の側面図であり、ハウジング２１６は、例示のために仮想線で示されている。エラストマー２２８の材料及び寸法により、サスペンションコンポーネント２２４は、ｘ軸及びｙ軸に沿って、すなわち、タッチパッド２１４の平面と同一平面又は平行に、タッチパッド２１４の横方向又は左右の動きを可能にする。さらに、エラストマー２２８は、タッチパッド２１４の、ｚ軸に沿った、すなわち、タッチパッド２１４の平面に対して垂直又は直角方向の上下動を制限するのに十分に剛性である。したがって、ユーザーがタッチパッド２１４を操作中に押下する場合、サスペンションコンポーネント２２４は、タッチパッド２１４のｚ軸方向の動きを可能にせず、したがって、ユーザーは、タッチパッド２１４がコンピューター２１０のハウジング２１６に堅固に取り付けられているかのように感じる。しかし、ハプティックアクチュエーター２２２が、本明細書においてより詳細に記載するように、ｘ軸及び／又はｙ軸に沿って力を出力する場合、サスペンションコンポーネント２２４は、エラストマー２２８の厚さに対して剪断方向の平面に動作を誘起することによって、ｘ軸及び／又はｙ軸に沿った順応性を有しており、それにより、ユーザーにハプティック効果を与えるために、タッチパッド２１４の横方向の動きが可能になる。したがって、サスペンションコンポーネント２２４は、ユーザー操作中のタッチパッド２１４の安定性を同時にもたらしながら、ハプティックアクチュエーター２２２によって生成される振動、ジョルト（急激な振動）、及び同様の触知性フィードバックをユーザーが感じることを可能にする。サスペンションコンポーネント２２４は、ｘ軸及び／又はｙ軸に沿った選択的な動きを可能にするように構成されているが、アクチュエーターのタイプ、サスペンションコンポーネントに動きが誘起される態様、及びタッチパッドの質量を含む種々の要因に応じて、サスペンションコンポーネントは、代替的に、他の作動方向、例えばｚ軸に沿って選択的な動きを可能にするように構成されてもよい。
【００２３】
ここで、サスペンションコンポーネント２２４の感圧機能を、図７及び図７Ａを参照して記載する。図７は、サスペンションコンポーネント２２４の拡大上面図であり、感圧粒子２２６がエラストマー２２８中に均質な混合物として懸濁されている様子を示している。図７Ａは、図７の線Ａ−Ａに沿った断面図である。感圧能力を有するサスペンションコンポーネント２２４を形成するために、サスペンションコンポーネント２２４は、サスペンションコンポーネント２２４の製造の際に、感圧粒子２２６をエラストマー２２８中に懸濁又は分散させることによって形成される。例えば、本明細書の一実施形態において、感圧粒子２２６は、硬化前のシリコーン等の液体エラストマーと混合される導電性インク材料である。硬化プロセスが進むにつれ、導電性インク材料は、エラストマー中に均質に懸濁、分散、又は別様に組み入れられる。圧力に反応する導電性インク材料に加えて、感圧粒子２２６は、銅、銀、カーボンブロック、グラフェン、若しくはカーボンナノチューブを含む導電性材料の粒子とすることができるか、又は圧電材料の粒子とすることができる。本明細書の実施形態に使用するのに好適な導電性インク材料及び導電性材料の粒子は、英国ノースヨークシャー、リッチモンド所在のPeratech Limited社から市販されている。以下の詳細な記載及び特許請求の範囲において用いられる場合、エラストマー「に組み入れられる」感圧粒子とは、接着剤又は他の結合メカニズムを用いずに、単一のコンポーネントとして製造中に一体的に形成されるエラストマー中に、懸濁又は分散される感圧粒子を包含するものと解釈すべきである。さらに、以下の詳細な記載及び特許請求の範囲において用いられる場合、エラストマー「に組み入れられる」感圧粒子とは、図１０及び図１１の実施形態に関して本明細書で記載されるような、エラストマーの表面上に印刷される感圧粒子を包含するように解釈すべきである。
【００２４】
感圧粒子２２６は、タッチパッド２１４に印加された圧力を感知するように構成されている。より詳細には、圧力がタッチパッド２１４に印加され、したがって、サスペンションエレメント２２４に印加されると、感圧要素２２６が組み入れられたエラストマー２２８は、抵抗が低減され、この抵抗は、測定又は検出されてコンピューター２１０のプロセッサ２１８に伝達又は送信される。より詳細には、コンピューター２１０は、メモリ２１９を有するプロセッサ２１８を備える（図３のブロック図を参照）。プロセッサ２１８は、サスペンションコンポーネント２２４の感圧粒子２２６からの圧力信号を受信及び処理するように構成されている。プロセッサ２１８の処理回路構成は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル信号処理回路、マイクロコントローラー、マイクロプロセッサ、及び他の回路を用いて実施することができる。アプリケーションコード、オペレーティングシステム命令、及びファームウェア等のソフトウェアを、タッチパッド２１４を動作させる機能の実装に用いることができる。一実施形態において、プロセッサ２１８によって実行される制御機能は、ハードウェア及びソフトウェアの組合せを用いて実装することができる。
【００２５】
ユーザーがタッチパッド２１４を押下すると、サスペンションエレメント２２４は圧迫され、この歪みにより、タッチパッド２１４に印加されている力又は圧力の量を示すものとして役目を果たす、測定可能な抵抗の変化がもたらされる。換言すれば、サスペンションエレメント２２４は、圧迫されているときと圧迫されていないときとで異なる抵抗を有する。サスペンションエレメント２２４が圧迫されていないとき、感圧粒子２２６は、第１の電気経路又は導電経路、すなわち圧迫されていない電気経路又は導電経路を形成するように互いに接触する。入力電圧が供給され、ホイートストンブリッジ回路を介して、第１の電気経路又は導電経路、すなわち圧迫されていない電気経路又は導電経路による感圧粒子２２６の抵抗が測定される。一実施形態において、より正確な抵抗測定値を得るために、出力を測定の前に増幅することができる。サスペンションエレメント２２４が圧迫されると（すなわち、ユーザーがサスペンションエレメント２２４に圧力を印加すると）、電気経路又は導電経路に関与する感圧粒子２２６の数が増大し、感圧粒子２２６は、第１の電気経路又は導電経路、すなわち圧迫されていない電気経路又は導電経路よりも導電性の大きい、第２の電気経路又は導電経路、すなわち圧迫された電気経路又は導電経路を形成する。換言すれば、圧力の印加により、互いに接触し、したがって互いに電気的に接続する導電性材料から形成される感圧粒子２２６の数が増大する。入力電圧が供給され、ホイートストンブリッジ回路を介して、第２の電気経路又は導電経路、すなわち圧迫された電気経路又は導電経路による感圧粒子２２６の抵抗が測定される。一実施形態において、より正確な抵抗測定値を得るために、出力を測定の前に増幅することができる。第１の電気経路又は導電経路、すなわち圧迫されていない電気経路又は導電経路による感圧粒子２２６の抵抗と、第２の電気経路又は導電経路、すなわち圧迫された電気経路又は導電経路による感圧粒子２２６の抵抗との間の測定可能な変化は、タッチパッド２１４に印加されている力又は圧力の量を示すものとして役目を果たし、したがって、サスペンションエレメント２２４からの信号が、ここでは圧力信号とみなされる。
【００２６】
感圧粒子２２６を上述のように動作させるために、サスペンションエレメント２２４内の感圧粒子２２６の濃度は、パーコレーション閾値に近いがそれを超えない濃度である。パーコレーション閾値とは、無限大の連結性又はパーコレーションが最初に発生するときの濃度の臨界値である。パーコレーション閾値の値は、粒子のアスペクト比、マトリックス粘度、分散度、及び感圧粒子２２６の幾何形状を含む種々の要因に応じて変わる。例えば、低アスペクト比の粒子は、高アスペクト比の粒子のパーコレーション閾値と比べてはるかに高いパーコレーション閾値を有する。感圧粒子２２６の濃度がパーコレーション閾値にどれだけ近いかに応じて、出力信号のトレンドは変化し得る。例えば、感圧粒子２２６の濃度がパーコレーション閾値に非常に近い場合、出力信号はすぐに飽和し、その結果、高感度のタッチパッド２１４となる。さらに、少なくとも１つの平坦な表面を有する粒子は、球状粒子よりも、互いに接続又は接触して電気経路を形成しやすい。本明細書の一実施形態において、感圧粒子２２６は、概ね平坦な粒子を含むが、そのような幾何形状は必須ではない。本明細書において用いられる場合、概ね平坦な粒子は、少なくとも１つの平坦な表面又は側面を有する粒子を含む。本明細書の一実施形態において、感圧粒子２２６の全ての側面又は表面が平坦である。
【００２７】
各サスペンションエレメント２２４は、対応する圧力信号をプロセッサ２１８に伝達又は送信するために、プロセッサ２１８に更に電気的に接続される。本明細書の一実施形態において、プロセッサ２１８は、感圧粒子２２６から到来する信号を較正して、標準化された圧力信号にする較正モジュール２１７を備えることができる。例えば、較正モジュール２１７は、感圧粒子２２６によって出力された抵抗の変化を、対応する標準化された圧力信号に変換するのに用いることができる。次いで、プロセッサ２１８は、圧力信号を、タッチパッド２１４上での印加された圧力（したがって、ユーザーの指又はスタイラス）の位置又は場所に変換する。サスペンションエレメント２２４からプロセッサ２１８に圧力信号を伝達又は送信するために、導電層又は導電トラック（図示せず）が、サスペンションエレメント２２４の少なくとも１つの表面上に配置される。一実施形態において、導電層又は導電トラックは、サスペンションエレメント２２４の互いに反対側の２つの表面に配置される。プロセッサ２１８は、タッチパッド２１４上で印加された圧力の場所／位置及び印加された圧力の相対的な強度を出力することができる。複数のサスペンションエレメント２２４が存在する（すなわち、センサー素子がタッチパッド２１４の各角部の下に配置されている）ことにより、各サスペンションエレメント２２４は、印加された圧力の近接度に応じて独立の圧力信号を生成することができる。サスペンションエレメント２２４からの圧力信号は、印加された圧力ごとに、プロセッサ２１８に一斉送信され、プロセッサ２１８によって処理される。受信された圧力信号は、合成（例えば、デジタル加算及び／又は平均化）され、この合成信号を閾値と比較して、ユーザーの指又はスタイラスの位置又は場所を求めることができる。１回のタッチ又は圧力の印加に加えて、サスペンションエレメント２２４から受信された圧力信号は、表面との２つ以上の接触点、すなわち、「マルチタッチ」により印加された圧力の存在を認識又は判断するように処理することができる。
【００２８】
図１０及び図１１は、本明細書の実施形態に使用される、別の実施形態のサスペンションエレメント１０２４を示している。図１０及び図１１は、それぞれ、サスペンションエレメント１０２４の側面図及び上面図である。サスペンションエレメント１０２４は、エラストマー中に懸濁又は分散されるのではなく、印刷プロセスによってエラストマー１０２８に組み入れられる感圧導電性インク１０２６を含む。この実施形態では、エラストマー１０２８が硬化され、その後、感圧導電性インク１０２６が、パターン１０２９でエラストマー１０２８の１つ以上の表面上に印刷される。感圧導電性インク１０２６がエラストマー１０２８上に印刷されると、感圧導電性インク１０２６及びエラストマー１０２８は、接着剤又は他の結合メカニズムを使用することなく、ともに一体的に融合する。したがって、感圧導電性インク１０２６及びエラストマー１０２８は、製造中に一体的に形成される単一のコンポーネントとなる。さらに、感圧導電性インク１０２６がエラストマー１０２８上に印刷されることにより、タッチパッド用途に関連するサイズ制約内に収まる最小の厚さをエラストマー１０２８に加える。パターン１０２９は、そこから出力される圧力信号の一貫性又は整合性を向上するように意図的な空隙又は隙間を有する。パターン１０２９の意図的な空隙又は隙間は、感圧導電性インク１０２６を含まず、接着することを可能にし得る。パターン１０２９は、そこから出力される圧力信号の材料使用、整合性、及び線形性に影響するように構成することができる。
【００２９】
サスペンションコンポーネント２２４の感圧粒子２２６からの信号は、ハプティックフィードバックを生成するためにコンピューター２１０のプロセッサ２１８に送信される。触知性フィードバック、タッチフィードバック、及び振動触知性フィードバックとしても知られるそのようなハプティックフィードバック又はハプティック効果は、より直感的、魅力的、及び自然な体験をコンピューター２１０のユーザーに与え、それにより、ユーザーとタッチパッドとの間のインタラクションは、ハプティック効果によって与えられる触知性フィードバックを通して大いに高められる。より詳細には、プロセッサ２１８は、サスペンションコンポーネント２２４の感圧粒子２２６からの圧力信号を受信及び処理するように構成されていることに加えて、ハプティック制御信号を圧力信号に応答してハプティックアクチュエーター２２２に出力するようにも構成されている。ハプティックアクチュエーター２２２は、プロセッサ２１８から信号を受信する、したがって、プロセッサ２１８からハプティック制御信号を受信するように構成されている回路構成を備える。ハプティックアクチュエーター２２２は、プロセッサ２１８からのハプティック制御信号を、ハプティックアクチュエーター２２２とともに用いるための適切な信号に変換するのに必要な任意の回路構成を備えることもできる。ハプティックアクチュエーター２２２は、タッチパッド２１４をハウジング２１６に対して動かすことによって、ハプティック制御信号に応じた触知性感覚を出力し、タッチパッド２１４のユーザーにハプティックフィードバックを与える。ハプティックアクチュエーター２２２は、ハプティック効果を与えるようにタッチパッド２１４の下側表面に結合され、タッチパッド２１４がハプティックアクチュエーター２２２に直接結合されていることから、ハプティックアクチュエーターによって生成されるあらゆる力がタッチパッド２１４に直接印加される。
【００３０】
ハプティックアクチュエーター２２２は、所望に応じて、限定ではないが、好適な電子装置によって駆動されるピエゾアクチュエーター、ボイスコイルアクチュエーター、偏心質量アクチュエーター、Ｅ型コアアクチュエーター、ソレノイド、可動磁石アクチュエーター、又は他のタイプのアクチュエーターを含む複数の既知のアクチュエータータイプのうちの任意のものとすることができる。本明細書の一実施形態において、ハプティックアクチュエーター２２２は、マクロファイバーコンポジット（ＭＦＣ）アクチュエーターである。ハプティックアクチュエーター２２２の配置は、示されているものに対し変更することができ、図面に示されている場所に限定されないことが当業者には理解される。図４の実施形態では、単一のハプティックアクチュエーター２２２が、タッチパッド２１４の中心若しくは中心付近に配置されるか、又は、ハウジングのスペース制約により要求される場合、片側に寄せた位置に配置される。他の実施形態において、複数のハプティックアクチュエーターを、タッチパッドの異なる領域に配置することができる。
【００３１】
ハプティックアクチュエーター２２２は、小さいパルス、振動、又は触感を、タッチパッド２１４上に、及びユーザーがタッチパッドに触れている場合はユーザーに対して出力することができる。本明細書の一実施形態において、ハプティックアクチュエーター２２２を介してタッチパッド２１４に印加される力は、タッチパッド２１４の平坦表面の平面においてタッチパッド２１４の左右（例えばｘ−ｙ）又は横方向の動作をもたらす。タッチパッド２１４に触れているユーザーに対し、多様なハプティック感覚を出力することができる。例えば、ジョルト、振動（可変振幅又は一定振幅）、及び触感を出力することができる。タッチパッド２１４上に出力される力は、タッチパッド２１４上における指の場所、若しくはコンピューター２１０のグラフィック環境における制御されているオブジェクトの状態に少なくとも部分的に基づくことができ、及び／又は、指の位置若しくはオブジェクトの状態とは無関係とすることができる。タッチパッド２１４上に出力されるそのような力は、プロセッサ２１８又は他の電子コントローラーが、電子信号を用いてアクチュエーター（複数の場合もある）の力出力の大きさ及び／又は方向を制御することから、「コンピューター制御」とみなされる。一実施形態において、タッチパッド２１４全体に、単一のユニタリー要素としてハプティック感覚がもたらされる。別の実施形態では、タッチパッド２１４の個別に動く部分に、それぞれ固有のハプティックフィードバックアクチュエーター及び関連する伝達系を設け、ハプティック感覚を特定の部分のみにもたらすことができるようにすることができる。例えば、いくつかの実施形態は、タッチパッド２１４の他の部分に対して撓む又は別様に動くことができる異なる部分を有するタッチパッドを備えることができる。
【００３２】
ハプティックアクチュエーター２２２によって出力される振動の周波数は、異なるハプティック制御信号をハプティックアクチュエーター２２２に与えることによって変化させることができる。さらに、パルス又は振動の大きさは、印加されるハプティック制御信号に基づいて制御することができる。複数のハプティックアクチュエーター２２２が設けられる場合、２つ以上のアクチュエーターを同時に起動させることによって、より強力な振動をタッチパッド上に与えることができる。さらに、アクチュエーターがタッチパッドの末端部に配置され、それが起動される唯一のアクチュエーターである場合、ユーザーは、タッチパッドのアクチュエーターを備える側において、タッチパッドの他方の側よりも強力な振動を体験することができる。アクチュエーターのうちの全てではなくいくつかを起動させることによって、異なる大きさ及び局在化された効果を得ることができる。タッチパッド２１４に触れているユーザーの指の先端はかなり敏感であるため、出力される力は、ハプティック感覚を効果的及び強制的なものにするのに大きさの度合いが大きいものである必要はない。
【００３３】
いくつかの実施形態において、別個のローカルプロセッサ（図示せず）をタッチパッド２１４に設け、圧力センサーのデータをプロセッサ２１８に報告する及び／又はプロセッサ２１８から受信されたハプティック制御信号を実行することをいずれも行うことができる。このようなコマンドには、例えば、ハプティック感覚のタイプ及び指令されるハプティック感覚を表すパラメーターが含まれる。代替的には、ローカルプロセッサは、プロセッサ２１８からストリーミングされるデータをハプティックアクチュエーター２２２に単に受け渡すことができる。ローカルプロセッサは、プロセッサ２１８からハプティック制御信号を受信した後に、ハプティックアクチュエーター２２２を制御することによって、独立してハプティック感覚を実現することができるか、又は、プロセッサ２１８は、ハプティックアクチュエーター２２２をより直接的に制御することによって、ハプティック感覚に対する制御の度合いをより大きく維持することができる。センサー信号の読取り及びデバイスにハプティックフィードバックを与えるのに用いることができるアーキテクチャ及び制御方法は、本開示と同一譲受人に譲渡され、その開示内容全体が引用することにより本明細書の一部をなす、Rosenberg他に対する米国特許第５，７３４，３７３号においてより詳細に記載されている。
【００３４】
当該技術分野において既知のように、タッチパッド２１４は、多層スタック構造から形成される。図８を参照すると、タッチパッド２１４の分解図が示されている。タッチパッド２１４は、平滑な接触層又はカバー層２３０と、不透明層２３２と、感圧接着剤層２３４と、剛性層２３６とを備える。カバー層２３０は、ガラス、プラスチック、セラミック、又は他の好適な材料から形成することができ、不透明層２３２は、内部構造を視界から遮るように単に美観目的でカバー層２３０の表面に塗布される不透明インクから形成される。剛性層２３６は、金属（例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、チタン等）、ガラス、セラミック、炭素繊維複合材、プラスチック、又は他の好適な材料から形成することができる。剛性層２３６は、タッチ又は接触行為が、ユーザーが押すカバー層２３０の場所に関わらず、タッチパッド２１４によって検出されることを確実にする。この実施形態では、感圧粒子２２６を含むサスペンションコンポーネント２２４のみが、タッチパッド２１４上へのタッチ又は接触行為を検出又は感知する。
【００３５】
図９に示されている本明細書の別の実施形態において、タッチパッド９１４は、感圧粒子２２６を含むサスペンションコンポーネント２２４に加えて、タッチパッド９１４上へのタッチ又は接触行為を検出する位置センサー又は位置センサーアレイ９３８も備える。図９を参照すると、タッチパッド９１４の分解図が示されている。タッチパッド９１４は、平滑な接触層又はカバー層９３０と、不透明層９３２と、感圧接着剤層９３４と、位置センサーアレイ９３８と、剛性層９３６とを備える。カバー層９３０、不透明層９３２、及び剛性層９３６は、図８に関して上述したカバー層２３０、不透明層２３２、及び剛性層２３６と同様である。位置センサーアレイ９３８は、タッチパッドのＸ方向及びＹ方向の横寸法に関してユーザーの指又はスタイラスの位置を測定するように構成されている位置センサーのアレイを備える。タッチパッドに位置感知能力を与えるのに用いることができる位置センサーの例として、静電容量センサー、抵抗性センサー、弾性表面波センサー、光学センサー（例えば、外部の物体により生成される周囲光の陰影を測定することによって位置を検出する、陰影に基づくセンサーのための光センサーのアレイ）、又は他の好適な位置センサーが挙げられる。静電容量位置センサーは、タッチパッドの表面上又は表面付近の物体の場所を、タッチパッド内のコンデンサーと物体との間の容量性結合に基づいて感知する。静電容量位置センサーは、例えば、プリント回路基板、又は電極のアレイが上に形成される他の基板とすることができる。抵抗性位置センサーは、感圧式であり、指、スタイラス、又は他の物体のタッチパッド２１４に対する圧力を、印加された圧力がタッチパッド２１４内の導電層、トレース、スイッチ等に電気的な接続をもたらす場合に検出する。サスペンションコンポーネント２２４の感圧粒子２２６からの信号を処理し、タッチ又は接触イベントの位置又は場所を求めることに加えて、位置／場所の判断の精密さを高め、それにより、タッチ又は接触イベントの位置／場所を正確に特定するために、位置センサーアレイ９３８からの信号を処理して、タッチパッド２１４上のタッチ又は接触イベントの位置又は場所を求めることもできる。
【００３６】
上述したように、上記実施形態はタッチパッド用途について記載しているが、感圧式サスペンションシステムは、固定部材及び浮動部材を含む任意のハプティックタッチ表面、例えば、コンピューターのタッチスクリーン、モバイルデバイスのタッチスクリーン、隔離された周辺セクションにハプティックフィードバックが与えられる隔置されたアプリケーションを含むゲーミングコントローラー又は周辺機器のタッチコンポーネント、自動車のタッチスクリーン、並びに、限定はしないが自動車及び家庭用電子機器又は設備等のハプティクスを伴うボタンパネルにおいて利用することもできる。例えば、図１２は、ハプティックフィードバックを伴うタッチスクリーンを備えるモバイルデバイスの種々のコンポーネントを示す分解斜視図であり、このモバイルハプティックデバイスは、本明細書の一実施形態に係る感圧式サスペンションシステムを備える。図１２は、タッチスクリーン１２５２にハプティックフィードバックを与えるモバイルハプティックデバイス１２５０を示しており、タッチスクリーン１２５２は、本明細書に記載のサスペンションエレメント２２４と同様であり、エラストマー中に懸濁又は分散された感圧粒子を含む複数のサスペンションエレメント１２２４を利用する。モバイルハプティックデバイス１２５０は、タッチスクリーン１２５２に加えて、キャリア１２５４と、モーター又はハプティックアクチュエーター１２２２と、ダストシール１２５６と、ＬＣＤコンポーネント１２５８と、主ハウジング１２６０とを備える。モバイルハプティックデバイス１２５０は、前出の実施形態に記載のタッチパッド２１４と同様に、ユーザーにハプティックフィードバックを与える。タッチスクリーン１２５２の下側に結合されるハプティックアクチュエーター１２２２は、パルス、振動、及び触感等のハプティックフィードバックを与える。ユーザーは、タッチスクリーン１２５２に触れている指又はスタイラス等の保持している物体を通してハプティックフィードバックを体験することができる。サスペンションエレメント１２２４は、タッチスクリーンが主ハウジングに対して可動であるように、タッチスクリーン１２５２及び主ハウジング１２６０をともに結合し、ハプティックフィードバック中のサスペンション機能をもたらすとともに、感圧機能ももたらす。モバイルハプティックデバイス１２５０は、例えば、タブレットコンピューター、セルラー電話、ＰＤＡ、ポータブルゲーミングデバイス、メディアプレーヤー、プリンター、オフィス電話等のような、タッチスクリーン又はタッチパネルを備える複数のデバイスのうちの任意のものとすることができる。一実施形態において、モバイルハプティックデバイス１２５０は、例えば、７インチタッチスクリーンディスプレイを備える医療用デバイスとすることができる。
【００３７】
種々の実施形態を上述してきたが、これらの実施形態は、限定としてではなく本発明の単なる説明及び例として提示されていることを理解すべきである。形式及び細部における種々の変更は本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく本発明内で行うことができることは当業者には明らかであろう。したがって、本発明の範囲は、上述の例示的な実施形態のいずれかによって限定されるべきではなく、添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物によってのみ規定されるべきである。本明細書において論考された各実施形態、及び本明細書において引用された各引用文献の各特徴は、他の任意の実施形態の特徴と組み合わせて用いることができることも理解されるであろう。本願は、２０１６年１２月２２日に出願された米国特許出願第１５／３８９，３５１号の利益を主張し、この出願の開示は引用することによりその全体が本明細書の一部をなす。さらに、本明細書において論考された全ての特許及び刊行物は、引用することによりその全体が本明細書の一部をなす。
【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６】
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【図７】
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【図７Ａ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【外国語明細書】
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