(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
触覚フィードバックを生成する表面であって、該表面は、
前記表面の第一の部分を形成する独立した領域であって、該独立した領域は周囲を有する、独立した領域と、
前記表面の第二の部分を形成する第二の領域であって、該第二の領域は、前記独立した領域の前記周囲を取り囲んでおり、前記独立した領域及び該第二の領域は、前記表面の同一平面上に形成される、第二の領域と、
前記独立した領域と前記第二の領域の間にあり、前記独立した領域の前記周囲を取り囲む空隙領域であって、該空隙領域は、前記独立した領域を、前記第二の領域から分離する空隙領域と、
前記独立した領域及び前記第二の領域と同一の平面上に、前記第一の部分及び前記第二の部分と共に連続的な表面を形成し、且つ前記第二の領域に対する前記独立した領域の移動を容易にするように、前記空隙領域内に充填される変形可能な封止材と、
を備え、
前記独立した領域は、前記触覚フィードバックの際にアクチュエータと接触する、表面。
【請求項２】
前記触覚フィードバックは、前記独立した領域内に局在する、請求項１に記載の表面。
【請求項３】
前記アクチュエータは、前記独立した領域の外側に連結される、請求項１に記載の表面。
【請求項４】
前記触覚フィードバックは、前記独立した領域の振動を含む、請求項１に記載の表面。
【請求項５】
前記変形可能な封止材は、シリコーンである、請求項１に記載の表面。
【請求項６】
前記独立した領域を照明するための、前記表面に連結される発光層をさらに備える、請求項１に記載の表面。
【請求項７】
前記独立した領域は、半透明である、請求項６に記載の表面。
【請求項８】
前記変形可能な封止材は、半透明である、請求項６に記載の表面。
【請求項９】
前記独立した領域および前記空隙領域を被覆するフィルムをさらに備える、請求項１に記載の表面。
【請求項１０】
ユーザ入力に応じて触覚フィードバックを提供するシステムであって、該システムは、
前記触覚フィードバックを生成する表面
を備え、
該表面は、
前記表面の第一の部分を形成する独立した領域であって、該独立した領域は周囲を有する、独立した領域と、
前記表面の第二の部分を形成する第二の領域であって、該第二の領域は、前記独立した領域の前記周囲を取り囲んでおり、前記独立した領域及び該第二の領域は、前記表面の同一平面上に形成される、第二の領域と、
前記独立した領域と前記第二の領域の間にあり、前記独立した領域の前記周囲を取り囲む空隙領域であって、該空隙領域は、前記独立した領域を、前記第二の領域から分離する空隙領域と、
前記独立した領域及び前記第二の領域と同一の平面上に、前記第一の部分及び前記第二の部分と共に連続的な表面を形成し、且つ前記第二の領域に対する前記独立した領域の移動を容易にするように、前記空隙領域内に充填される変形可能な封止材と、
を備えており、
前記システムは、
前記独立した領域に連結されるアクチュエータであって、該アクチュエータは、前記触覚フィードバックを生成する、アクチュエータ、を備える、システム。
【請求項１１】
前記触覚フィードバックは、前記独立した領域内に局在する、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記アクチュエータは、前記独立した領域の外側である部分にさらに連結される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記アクチュエータは、電磁アクチュエータである、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１４】
前記触覚フィードバックは、前記独立した領域の振動を含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記変形可能な封止材は、シリコーンである、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１６】
前記独立した領域を照明するための、前記表面に連結される発光層をさらに備える、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１７】
前記独立した領域は、半透明である、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１８】
前記変形可能な封止材は、半透明である、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１９】
前記空隙領域は、前記独立した領域を前記表面の残余から分離する、請求項１０に記載のシステム。
【請求項２０】
表面上の触覚可能な位置にフィードバックを提供する方法であって、該方法は、
前記触覚可能な位置が押圧されているという指示を受領するステップであって、前記触覚可能な位置は、前記表面の第一の部分を形成する独立した領域から形成される、受領するステップ、
を含み、
前記表面は、
前記表面の第二の部分を形成する第二の領域であって、該第二の領域は、前記独立した領域の周囲を取り囲んでおり、前記独立した領域及び該第二の領域は、前記表面の同一平面上に形成される、第二の領域と、
前記独立した領域の前記周囲を取り囲むことにより、前記独立した領域を、前記第二の領域から分離する空隙領域と、
前記独立した領域及び前記第二の領域と同一の平面上に、前記第一の部分及び前記第二の部分と共に連続的な表面を形成し、且つ前記第二の領域に対する前記独立した領域の移動を容易にするように、前記空隙領域内に充填される変形可能な封止材と、
を備え、
前記方法は、
前記触覚可能な位置が押圧されているという前記指示に基づいて、前記独立した領域に触覚効果を生成するステップであって、該生成するステップは、前記表面の裏側で、前記独立した領域をアクチュエータと接触させるステップを含む、生成するステップ、
を含む、方法。
【請求項２１】
前記触覚可能な位置が押圧されたときに、前記触覚可能な位置に照明を生成するステップをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記触覚効果は、前記触覚可能な位置の押圧の事象が認識されたことを示す、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記触覚効果は、前記触覚可能な位置が誤って押圧されたことを示す、請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一実施形態は、触覚フィードバックを対象とする。より具体的には、本発明の一実施形態は、触覚フィードバックの特定の領域への局所化を対象とする。
【背景技術】
【０００２】
様々な用途における電子および機械装置とのヒューマンインタフェース、ならびにより自然で、より使い易く、より情報を提供するインタフェースの必要性は、不変の懸案事項である。自動車環境では、インタフェースは、依然として機械式ボタンまたはダイヤルが優勢である。この種のインタフェースが支持される１つの理由には、自動車の運転者は、一般的に、道路を見たままの状態でボタンまたはダイヤルを操作しなければならないことが挙げられる。機械装置では、運転者は、機械式ボタンまたはダイヤルを感知することができる。
【０００３】
しかしながら、機械式ボタンおよびダイヤルによって、複数の不利な点がもたらされる。その１つは、いかなる種類の機械的インタフェースも、摩耗および劣化を免れないことにある。第２に、自動車のダッシュボード上のボタンおよびダイヤルは、埃が蓄積して見た目が悪くなり、また非衛生的となる亀裂および隙間を含む。最後に、多くの自動車メーカーが、未来的で滑らかな外観を有するダッシュボードを作り出そうとしているが、機械式ボタンがこの外観を損ない得る。
【０００４】
機械式ボタンを排除するために、タッチパッドまたはタッチ制御「ボタン」と組み合わせた、力フィードバックまたは振動触覚フィードバック（本明細書では、集合的に「触覚フィードバック」と称する）の使用が知られている。しかしながら、既知の触覚フィードバック装置には、特定の「ボタン」の境界内のフィードバック（すなわち振動）が独立していない傾向がある。多くの環境において、これは、大きな問題にはならないかもしれない。しかしながら、ボタンが「押圧されて」いるときに、ユーザがそのボタンを見ていない自動車環境および他の環境では、触覚フィードバックを標的領域のみに独立させることがより重要である。
【０００５】
上述のことから、標的領域に対してフィードバックが独立するように、触覚フィードバックがタッチ制御に適用されるシステムおよび方法が必要である。
【発明の概要】
【０００６】
本発明の一実施形態は、独立した触覚フィードバックを生成するための表面である。該表面は、周囲を有する独立した領域と、該周囲を取り囲む空隙とを含み、空隙は、表面の残りの部分から独立した領域を分離する。表面は、空隙内に充填される変形可能な封止材をさらに含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態による、触覚フィードバックボタンを備える表面の表側の平面図である。
【図２】本発明の一実施形態による、触覚フィードバックボタンを備える表面の裏側の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の一実施形態は、表面であって、取り囲む変形可能な材料により、該表面の残余から独立した領域を有し、独立した領域に連結されるアクチュエータを有する、表面である。アクチュエータは、独立した領域がボタンとして機能し得るように、独立した領域内に独立した触覚フィードバック効果を生み出す。さらに、ボタン部分を含む、表面の表側は、亀裂がなく連続的であることが可能であり、したがって、より清潔で滑らかな外観をもたらす。
【０００９】
図１は、一実施形態による、触覚フィードバックボタン１２〜１４を備える表面１０の表側の平面図である。一実施形態において、表面１０は、自動車用ダッシュボードの一部分を形成する。一実施形態において、表面１０は木材から形成される。他の実施形態において、表面１０は、例えば、ガラス、プラスチック、炭素繊維等の複合材料、および石等の他の材料で形成することができる。ボタン１２〜１４は、ユーザに視覚情報を提供するようにグラフィカルなアイコン２４を含むことができる。
【００１０】
各ボタン１２〜１４は、表面１０から材料を除去し、領域２１の周囲の周りに空隙を形成することにより表面１０から切断された、内側の独立した領域２１（ボタン１４について）から形成される。領域２１の周りに形成された空隙は、表面１０を完全に通って延在し（つまり、表面１０の表側から後側へ延在し）、変形可能な封止材２２で充填される。封止材２２は、表面１０の他の領域に対して分離独立した部分２１をわずかな量だけ移動可能とさせ、これにより、触覚感覚をボタン１４上に生成させ、これは実質的にボタン１４の分離独立した領域２１に限定され、表面１０の他の領域ではほぼ感知されることはない。封止材は、ユーザが連続的な表面を把握することを可能にする。他の実施形態においては、封止部を通して空気または水を流れることを可能にさせることが所望される。
【００１１】
一実施形態において、封止材２２は、室温加硫（ＲＴＶ）シリコーンゴムである。一実施形態において、シリコーンゴムは、２５の超低硬度シリコーン「００ショア硬度」である。他の実施形態において、発泡ゴムまたはフェルト等の、いかなる種類の軟質材料も使用することができる。一実施形態において、円形ボタン１２の内部の独立した領域１５は、約１インチの直径を有し、封止材で充填されている、ボタン１２の周りの空隙１６は、約０．０６２インチである。本実施形態において、ボタン１２の周りの封止は、約１０，０００Ｎ／ｍの有効ばね定数を有する。
【００１２】
図２は、一実施形態による、触覚フィードバックボタン１２〜１４を備える、表面１０の裏側の平面図である。裏側では、各ボタン１２〜１４は、触覚効果を生成するように、少なくとも１つのアクチュエータ３１〜３４に連結される。図２に示す実施形態において、アクチュエータ３１および３２は、アクチュエータを接地させるために、ボタン１４の内側の独立した領域２１、ならびに独立した領域２１の外側部分の両方に連結される、力変位電磁アクチュエータである。外側部分は、図２に示すように、表面１０上のボタン１４に隣接していてもよく、あるいはアクチュエータを接地させることのできる他のどの部分であってもよい。アクチュエータ３１および３２の実施例は、米国特許出願第１１／１２８，２１７号、発明の名称「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ  Ｈａｐｔｉｃ  Ｅｆｆｅｃｔｓ  ｔｏ  ａ  Ｔｏｕｃｈ  Ｐａｎｅｌ」に開示されている。
【００１３】
アクチュエータ３３は、アクチュエータ３１および３２に類似しており、アクチュエータ３４は、唯一ボタン１３の独立した領域１７に連結されているため異なり（つまり、接地されていない）、慣性質量を使用して触覚効果を生み出す。結果として、周囲の周りの変形可能な材料で充填された空隙により、比較的強い触覚効果を生み出すために、ボタン１２〜１４の内側の独立した領域上では、それほど力を必要としない。したがって、アクチュエータ３４等の慣性質量形式のアクチュエータを使用して、触覚効果を生成することができる。
【００１４】
一実施形態において、フィルムが表面１０の表側を被覆する。フィルムは、空隙を繋げることにより、各ボタンを表面の残余に接続し、ボタンに封止を提供する。使用され得るフィルムの例には、真鍮または鋼鉄の薄材（千分の数インチの厚さを有する）、Ｍｙｌａｒ、Ｖｅｌｕｍ、またはプラスチックフィルムを含む。各ボタンを表面の残りの部分に物理的に取り付けるために、他の手段を使用することができる。例えば、各ボタンは、ボタンの表面に対する移動をさらに可能にしつつ、ボタンの周囲のある位置で表面に取り付けられるタブを含み得る。
【００１５】
図２に示すアクチュエータ３１〜３４は、電磁形式のアクチュエータであるが、表面１０の、ボタン１２〜１４の独立した内側の領域に触覚効果または力を印加することのできる、任意の形式のアクチュエータを使用することができる。例えば、アクチュエータ３１〜３４は、圧電性ポリマー、電気活性ポリマー、または形状記憶合金等の、「スマート材料」であり得るか、偏心質量がモータによって移動される偏心回転質量（ＥＲＭ）とするか、ばねに取り付けられた質量が前後に動かされる線形共振アクチュエータ（ＬＲＡ）とすることができる。さらに、アクチュエータ３１〜３４への信号および電力を生じさせて触覚効果を生じさせるために、制御器および他の必要な構成要素（図示せず）がアクチュエータ３１〜３４に連結される。
【００１６】
一実施形態において、表面１０の表側上の図１のボタン１２〜１４のそれぞれの外観および状態は、ボタン１２〜１４の位置において、表面１０の裏側上に適用される電子発光の発光層および発光ダイオード（ＬＥＤ）を追加することによって強調され、ボタン１２〜１４の一部分が半透明になる。発光層は、ボタンのアイコンを夜でも見えるようにする照明を生じさせ、バックライトの外観を提供する。ボタン１２〜１４が押圧されると、ユーザにさらなるフィードバックを提供するように、ＬＥＤをオンまたはオフにして、例えば暖房シートの加温レベルのような、ボタンによって制御される装置の状態を示すことができる。一実施形態において、変形可能な封止材および／または独立した領域を、照明効果を促進するために、半透明にすることができる。
【００１７】
上述の実施形態は、自動車用ダッシュボードのものであるが、他の実施形態を、独立した触覚効果が所望される、他のいかなる種類の装置の表面上にも実装することができる。他の実施形態には、航空機用ボタン、冷蔵庫等の電化製品上のボタン、および清潔さに対する懸念から、滑らかなボタン表面を有することが求められる医療装置上のボタンを含み得る。
【００１８】
上述の通り、実施形態は、多くの利点を生み出す独立した触覚効果を生じさせる。触覚効果が独立しているので、効果がより強力になり、したがって、例えば運転用手袋を通じても効果をより容易に感知することができる。さらに、図１の複数のボタン１２〜１４は、一方のボタンからの触覚効果を他方のボタンに滲ませることなく、同時に押圧することができ、また、各ボタンは、ユーザによって別々に識別され得る。これらの実施形態により、スイッチの配置を設計する自由度を非常に高めることが可能であり、また、必要とされるユーザの触覚フィードバックとともに美観を向上させることができる。さらに、ボタンは、利用可能な触覚効果が異なるため、必ずしも同じように感知する必要があるとは限らないので、これらの実施形態によって、ボタンの押圧に状況を含めることが可能である。例えば、ボタンを押圧しようとしたときにボタンの機能が利用できなかった場合、標準的な触覚効果の代わりに、エラーを知らせるブザー効果を出すことができる。さらに、触覚効果の独立化は、動作を小さな領域に局所化することによって所要電力を削減し、また、音響ノイズが発生する可能性を低減する。
【００１９】
開示されているいくつかの実施形態は、具体的なものとして例示し、記載されている。しかしながら、修正および変形は、上記の教示によって網羅され、本発明の精神および主旨から逸脱することなく、添付の特許請求の範囲内であることを理解されたい。
【図１】
0005693007.tif 000002
【図２】
0005693007.tif 000003