(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチ表面と、ベース部と、触覚フィードバック装置と、起動状態の構成と起動解除状態の構成との間で調節可能な少なくとも１つのスイッチとを有するタッチアセンブリの操作方法であり、前記少なくとも１つのスイッチが、起動可能な構成へと付勢され、
前記タッチ表面上の接触力を受けて、前記タッチ表面を前記ベース部に対して移動させるステップと、
前記タッチ表面上の前記接触力の位置を検知するステップと、
前記タッチ表面が前記ベース部に対して移動するのに応答して、前記少なくとも１つのスイッチを起動解除状態の構成に調節するステップと、
前記検知された接触力の位置及び前記起動解除状態の構成である少なくとも１つのスイッチにのみ応答して信号を送信するステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記信号は、前記触覚フィードバック装置を起動して、前記タッチ表面を振動させる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記触覚フィードバック装置は、偏心回転質量振動機である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記触覚フィードバック装置は、圧電素子である、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記少なくとも１つのスイッチは、少なくとも１つの力検知抵抗器である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記起動状態の構成から前記起動解除状態の構成に少なくとも１つのスイッチを調節するステップは、電気回路を開放するものとして更に定義される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記少なくとも１つのスイッチは、静電容量センサーである、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記起動状態の構成から前記起動解除状態の構成に少なくとも１つのスイッチを調節するステップは、前記静電容量センサーの静電容量を変えるものとしてさらに定義される、請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全般的には、タッチアセンブリに関し、より詳細には、タッチスクリーンアセンブリの操作方法に関する。
【０００２】
関連出願の説明
本出願は、２０１２年１月２７日出願の米国特許仮出願第６１／５９１，４７７号、及び２０１２年１月２７日出願の同第６１／５９１，４５４号の利益を主張し、その双方の出願の内容全体が、参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
タッチスクリーンアセンブリは、携帯電話、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、自動車などで、ますます一般的になりつつある。自動車では、タッチスクリーンは、例えば、ナビゲーションシステム；ラジオ；暖房、換気、及び空調（heating, ventilation and air conditioning：ＨＶＡＣ）システムなどを制御するために使用される場合が多い。典型的なタッチスクリーンアセンブリは、人の指が、タッチスクリーンモニターの表面上の既定の場所に接触するか、またはその既定の場所を押すて、タッチスクリーンアセンブリに対して接触力を加えることに応答して、作動するように構成される。
【０００４】
典型的なタッチスクリーンアセンブリは、車両内に搭載されるタッチスクリーンモニターを含み、このタッチスクリーンモニターは、人が極めて軽くタッチスクリーンモニターに接触する場合であっても、あらゆる接触力に応答して、押され、作動する際には、固定された状態を維持する。このことにより、偶発的な起動が頻繁にもたらされる。一部のタッチスクリーンアセンブリの製造元は、タッチスクリーンモニターの表面に加えられる接触力を、力計を使用して監視し、既定の閾値を超える接触力にのみ応答してタッチスクリーンアセンブリを作動させることによって、この問題を解決することを試みている。一部の場合には、触覚フィードバック手段が提供され、既定の閾値を超える接触力を加えた人に、振動などのある種のフィードバックを提供することにより、その人に、タッチスクリーンモニターの適切な起動を警告する。多くの既知のタッチスクリーンアセンブリで採用されるセンサーは、高解像度の力計であるが、この力計はまた、極めて高価でもある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
作動が意図される時、接触力に関してのみ作動することにより、偶発的な作動を防止する、より安価なシステムに対する継続的必要性が、依然として残されている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、タッチ表面、触角フィードバック装置及び少なくとも１つのスイッチを有するタッチアセンブリの操作方法を提供するものである。本方法は、接触力がタッチ表面に適用しないことを示す起動状態もしくは接触力がタッチ表面に適用することを示す起動解除状態かどうかを決定する、少なくとも１つのスイッチを監視するステップを含む。本方法は、タッチ表面上の接触力を受け取るステップを続行する。この方法は接触力を受ける接触表面に応答してスイッチを起動解除するステップで進む。本方法は、例えば、起動解除状態の構成へと調節されるようなスイッチ起動解除に応答して、タッチ表面を振動させるために触角フィードバック装置を作動させるステップを進める。
【０００７】
本発明の別の態様は、触覚フィードバック装置による少なくとも１つのスイッチの継続的な起動解除を防止するために、少なくとも１つのスイッチが起動解除状態にあることに応答して、少なくとも１つのスイッチを監視するよう調節するステップを含む。言い換えると、タッチスクリーンアセンブリは、自動的に、それ自体の作動から触覚フィードバック装置を保護するものである。
【０００８】
本発明の別の態様によれば、触覚フィードバック装置を作動するステップは、既定の持続時間であり、少なくとも１つのスイッチでの監視を調節するステップは、より多くの持続時間、少なくとも１つのスイッチの監視を遅延させることとして更に定義される。
【０００９】
本発明の更なる別の態様によれば、触覚フィードバック装置を作動するステップは、既定の周期数を目的とし、触覚フィードバック装置からの継続的な周期を更に含み、スイッチの監視を調節するステップは、周期の既定数が測定されるまで少なくとも１つのスイッチの監視を遅延させることとして更に定義される。
【００１０】
本発明の更なる態様によれば、少なくとも１つのスイッチの監視を調節するステップは、スイッチによって生成される信号を測定及び少なくとも１つのスイッチによって生成される信号が、既定の閾値を超えた後にのみ、触覚フィードバック装置を再起動することを許容することとして更に定義される。
【００１１】
本発明の別の態様は、タッチ表面、ベース部、触覚フィードバック装置及び起動状態の構成及び起動解除状態の構成間で調節可能である少なくとも１つのスイッチを有するタッチアセンブリを作動させる方法に関するものであり、この少なくとも１つのスイッチは、起動状態の構成へと付勢される。本方法は、ベース部に対するタッチ表面を移動するタッチ表面上の接触力を受け取るステップを含む。本方法は、タッチ表面上の接触力の位置を検知するステップを続行する。本方法は、ベース部に対するタッチ表面の移動に応答する起動解除の構成に対する、少なくとも１つのスイッチを調節するステップを進める。本方法は、接触力の場所が検知され、少なくとも１つのスイッチが起動解除状態にあることにのみ応答して、信号を送信するステップを続行する。本方法は、誤ったタッチ表面の振動または接触からのタッチアセンブリの意図しない作動を防止するために有効である。
【００１２】
本発明の別の態様によれば、起動状態の構成要素から起動解除状態の構成要素までの少なくとも１つのスイッチを調節するステップは、電気回路を開放するものとして更に定義される。少なくとも１つのスイッチは、力検知抵抗器とすることができる。
【００１３】
本発明の更に別の態様によれば、起動状態の構成要素から起動解除状態の構成要素までの少なくとも１つのスイッチは、静電容量センサーの静電容量を変えるものとして更に定義される。
【００１４】
本発明の、これらの特徴及び有利点、ならびに他の特徴及び有利点は、以下の発明を実施するための形態を参照し、添付図面に関連して考察することによって、より容易に認識されると共に、より良好に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の例示的実施形態のタッチアセンブリの平面図である。
【図２】図１の線１〜１を通って取った、第１の例示的実施形態のタッチアセンブリの断面図であり、起動状態の複数個のスイッチを示す。
【図３】第１の例示的実施形態のタッチアセンブリの別の断面図であり、起動解除状態の複数個のスイッチを示す。
【図４】図１の例示的実施形態の、ベース部及び複数個のスイッチの斜視立面図である。
【図５】代替の例示的実施形態のタッチアセンブリの断面図である。
【図６】代替の例示的実施形態のタッチアセンブリの、ベース部及び複数個のスイッチの斜視立面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図を参照すると、類似の番号は、幾つかの視図の全体を通して対応する部分を指示し、第１の例示的タッチアセンブリ２０が、図１〜３に全般的に示される。図１に示すように、第１の例示的タッチアセンブリ２０は、接触力を受け取るための上側表面２４を有するタッチスクリーンモニター２２、及びタッチスクリーンモニター２２を収容して支持するハウジング２６を含む。この例示的実施形態では、タッチスクリーンモニター２２として示されるが、タッチアセンブリ２０は、接触力を受け取るように構成される、任意の望ましいタイプのタッチ表面を有し得ること、すなわち、モニターである必要はないことを、理解するべきである。
【００１７】
図１に示すように、第１の例示的実施形態では、例示的タッチスクリーンモニター２２及びハウジング２６は、概して矩形の形状を有する。タッチスクリーンモニター２２は、例えば、液晶ディスプレイ（liquid crystal display：ＬＣＤ）モニター、発光ダイオード（light emitting diode：ＬＥＤ）モニター、またはプラズマモニターを含めた、任意の望ましいタイプのフラットパネルモニターとすることができる。図示されていないが、接触力の場所を検知するために、タッチスクリーンモニター２２の裏面上に、好ましくは、グリッドが配置される。具体的には、このグリッドは、タッチスクリーンモニター２２の上側表面２４上での、接触力の座標（Ｘ座標及びＹ座標など）を決定するように構成される。ハウジング２６は、任意の望ましい形状を有し得、例えば、ポリマー材料、金属材料、もしくは複合材料を含めた、任意の望ましい材料、または材料の組み合わせで形成することができる。
【００１８】
ここで図２を参照すると、この例示的実施形態では、ハウジング２６は、締結具、接着剤などのような、任意の望ましい手段を通じて互いに接合される、上側カバー２８（または、ベゼル）及び下側カバー３０を含む。ベース部３２が、ハウジング２６内部で、タッチスクリーンモニター２２と下側カバー３０との間に配置され、プリント回路（又は、配線）基板（メインＰＣＢ３６）が、ハウジング２６内部で、ベース部３２と下側カバー３０との間に配置される。メインＰＣＢ３６は、特に、タッチスクリーンモニター２２が接触力を検知することに応答して、信号を生成するための、タッチスクリーンモニター２２と電気通信する少なくとも１つのマイクロプロセッサ３８を含む。図示のように、この例示的実施形態のベース部３２は、タッチスクリーンモニター２２よりも大きく、タッチスクリーンモニター２２の両側で、外向きに延びる。複数個の圧縮バネ４０が、タッチスクリーンモニター２２とベース部３２との間に配置され、ハウジング２６の上側カバー２８に対して、タッチスクリーンモニター２２を、静止位置へと付勢し、既定の距離または間隔で、ベース部３２から離間させる。この例示的実施形態では、圧縮バネ４０は、弾性材料の塊である。しかしながら、螺旋バネを含めた、任意の望ましいタイプのバネを、代替的に採用することができる点を理解するべきである。圧縮バネ４０の剛性、すなわちバネ定数により、タッチスクリーンモニター２２を、ハウジング２６の上側カバー２８との接触から引き離してベース部３２に向けて移動させるために必要とされる接触力が、少なくとも部分的に決定される。
【００１９】
概してピル（pill）形状の複数のストッパー４２が、ベース部３２とタッチスクリーンモニター２２との間の間隙内で、ベース部３２に装着される。ストッパー４２は、ベース部３２とタッチスクリーンモニター２２との間の間隙よりも小さい高さを有して、ベース部３２及びハウジング２６に対する、タッチスクリーンモニター２２の移動を制限する。換言すれば、ストッパー４２は、それ以上タッチスクリーンモニター２２が移動することを制限する、停止点を提供する。ストッパー４２は、好ましくは、弾性材料で形成され、タッチスクリーンモニター２２が、過度の接触力に応答して損傷することから保護する。ストッパー４２は、好ましくは、タッチスクリーンモニター２２の移動を、約０．２５ｍｍに限定するように、サイズ決定される。
【００２０】
タッチスクリーンモニター２２に接触力を加える人に、触覚フィードバックを提供するために、タッチスクリーンモニター２２の裏面に、触覚フィードバック装置４４が結合される。図２及び図３に示す、第１の例示的実施形態のタッチアセンブリ２０では、触覚フィードバック装置４４は、非対称質量体４８が出力部に結合される、電気モーター５０を有する偏心回転質量（eccentric rotating mass：ＥＲＭ）振動器４４である。ＥＲＭ振動器４４は、メインＰＣＢ３６上のマイクロプロセッサ３８と電気通信し、このマイクロプロセッサ３８が、ＥＲＡＭ振動器４４の作動を制御する。動作時には、電気モーター５０がマイクロプロセッサ３８によって作動すると、非対称質量体４８が回転して振動を発生させ、この振動が、タッチスクリーンモニター２２へと移動して、人に感知され、タッチスクリーンモニター２２が作動していることを人に警告する。他のタイプの触覚フィードバック装置を代替的に採用して、フィードバックを人に提供することができる点を理解するべきである。
【００２１】
タッチアセンブリ２０はまた、タッチスクリーンモニター２２に結合され、人がタッチスクリーンモニター２２を意図的に作動させたか否かを検知するように構成される、複数個のセンサーも含む。具体的には、第１の例示的タッチアセンブリ２０のセンサーは、起動状態の構成へと付勢され、タッチスクリーンモニター２２が静止位置から離れる方向でベース部３２に向けて押し付けられることに応答して、起動解除状態の構成にのみ調節される、スイッチ５２である。スイッチ５２は、スイッチ５２のいずれかの起動解除が、マイクロプロセッサ３８に信号を送り、触覚フィードバック装置４４を作動させるように、メインＰＣＢ３６上のマイクロプロセッサ３８と電気通信する。スイッチ５２のいずれか１つの起動解除によって、その電気回路を開放させることができるように、スイッチ５２は全て、互いに直列に配線することができるが、あるいはまた、それらのスイッチ５２は、互いに並列に配線することもできる。
【００２２】
図４に最良に示すように、第１の例示的タッチアセンブリ２０では、スイッチ５２、５４は、力検知抵抗器（force sensing resistor：ＦＳＲ５２）であり、ベース部３２の、タッチスクリーンモニター（この図には示さず）の反対側上で、ベース部３２の四隅に位置している。再び図２を参照すると、プランジャー５６が、タッチスクリーンモニター２２に操作可能に結合され、ベース部３２を貫通して、タッチスクリーンモニター２２の反対側へと延びる。ベース部３２から離れる方向の、上側カバー２８に対する、タッチスクリーンモニター２２の付勢によって、プランジャー５６は、第１の力でＦＳＲ５２に対して付勢され、この第１の力によって、ＦＳＲ５２は、第１の、極めて低い抵抗を有することになる。タッチスクリーンモニター２２の上側表面２４に接触力を加えて、タッチスクリーンモニター２２を移動させる場合、このことにより、１つ以上のプランジャー５６によってＦＳＲ５２に対して加えられる力が低下して、それらのＦＳＲ５２の抵抗を増大させる。プランジャー５６が、関連するＦＳＲ５２から完全に分離する場合には（図３に示すように）、その関連するＦＳＲ５２の抵抗は著しく増大し、このことが、電気回路を効果的に開放する。この回路の開放は、マイクロプロセッサ３８がＥＲＭ振動器４４を作動させるトリガーとなり、このＥＲＭ振動器４４が、タッチスクリーンモニター２２を振動させて、触覚フィードバックを人に提供する。
【００２３】
第１の例示的実施形態では、マイクロプロセッサ３８、ＥＲＭ振動器４４、及びＦＳＲ５２は全て、ワイヤー３４によって互いに電気的に接続される。しかしながら、これらの構成要素は、あるいは、互いに無線で通信することも可能である点を理解するべきである。
【００２４】
ここで図５を参照すると、代替的実施形態のタッチアセンブリ１２０が、上述の実施形態に対応する部分を指示する、１００の係数によって区別される類似の数字を使用して、全般的に示される。この第２の例示的実施形態は、上述の第１のものに類似しているが、ただし、触覚フィードバック装置１４４は、上述のＥＲＭ振動器４４ではなく、圧電素子１４４であり、スイッチ１５２は、上述のＦＳＲ５２ではなく、静電容量センサー１５２である。圧電素子１４４は、電流が通過して流れると伸展または収縮するように構成される。好ましくは、マイクロプロセッサ１３８は、圧電素子１４４を通過する交流電流を送るように構成され、この交流電流が、周期的方式で、圧電素子１４４を伸展及び収縮させることにより、タッチスクリーンモニター１２２を振動させる。圧電素子１４４に印加される交流電流の振幅及び周波数を調節することもまた、人に対する振動の感触を変化させることができる。したがって、タッチアセンブリ１２０は、人がタッチスクリーンモニター１２２の第１の場所を押す場合に、ある１つのフィードバックを提供し、人がタッチスクリーンモニター１２２の異なる場所を押す場合に、異なるフィードバックを提供するように、構成することができる。静電容量センサー１５２は、プランジャー１５６によって加えられる力の変化に応答して、静電容量を変化させるように構成される。動作時には、この静電容量の変化は、マイクロプロセッサ１３８によって測定され、静電容量センサー１５２によって測定された静電容量が既定の閾値静電容量を超えることに応答して、マイクロプロセッサ１３８が、圧電素子１４４を起動して、触覚フィードバックを提供する。静電容量センサー１５２の厚さは、図５では誇張されているが、これは、図６に示すように、この代替的実施形態の静電容量センサー１５２は、ベース部１３２内に組み込まれるためである。スイッチ５２、１５２、及び触覚フィードバック装置４４、１４４は、例示的実施形態に示すものとは異なる様々な装置とすることができる点を理解するべきである。
【００２５】
本発明の別の態様は、タッチ表面及び触覚フィードバック装置４４、１４４、ならびに起動状態と起動解除状態との間で調節可能である、少なくとも１つのスイッチ５２、１５２を有する、タッチアセンブリ２０、１２０の操作方法である。少なくとも１つのスイッチ５２、１５２は、タッチ表面に接触力が加えられていない場合には、起動状態にあり、タッチ表面に接触力が加えられることに応答して、起動解除状態に調節されるように、構成される。本方法は、少なくとも１つのスイッチ５２、１５２の状態を監視するステップを含む。本方法は、タッチ表面上に接触力を受け取るステップを続行する。次いで、本方法は、タッチ表面が接触力を受け取ることに応答して、スイッチ５２、１５２を起動解除するステップを進める。本方法は、スイッチ５２、１５２の起動解除に応答して、触覚フィードバック装置４４、１４４を起動して、タッチ表面を振動させるステップを続行する。換言すれば、触覚フィードバック装置４４、１４４の起動のトリガーとなるのは、少なくとも１つのスイッチ５２、１５２の起動ではなく、起動解除である。スイッチ５２、１５２は、ＦＳＲ５２、静電容量センサー１５２、または任意の望ましいタイプのスイッチとすることができる。触覚フィードバック装置４４、１４４は、ＥＲＭ振動器４４、圧電素子１４４、または任意の望ましいタイプの触覚フィードバック装置とすることができる。
【００２６】
本方法は、触覚フィードバック装置４４、１４４による、少なくとも１つのスイッチ５２、１５２の継続的な起動解除を防止するために、少なくとも１つのスイッチ５２、１５２が起動解除状態にあることに応答して、少なくとも１つのスイッチ５２、１５２の監視を調節するステップを進めることができる。換言すれば、タッチアセンブリ２０、１２０は、触覚フィードバック装置４４、１４４が、スイッチ５２、１５２の起動解除によって、それ自体を起動するループに入ることを、自動的に防止する。
【００２７】
一実施形態では、このことは、触覚フィードバック装置４４、１４４の起動の持続時間よりも長い持続時間の間、少なくとも１つのスイッチ５２、１５２の監視を遅延させることによって達成される。例えば、スイッチ５２、１５２が起動解除状態の構成に調節されることに応答して、触覚フィードバック装置４４、１４４が、４分の１秒間起動するように構成される場合には、タッチアセンブリ２０、１２０は、少なくとも１つのスイッチ５２、１５２の状態の通常監視を継続する前に、４分の１秒よりも長い間、少なくとも１つのスイッチ５２、１５２の状態の監視を自動的に停止する。
【００２８】
別の実施形態では、触覚フィードバック装置４４、１４４の自起動を防止することは、既定数の振動が測定されるまで、少なくとも１つのスイッチ５２、１５２の監視を遅延させることによって達成される。例えば、触覚フィードバック装置４４、１４４が、２０周期の間、起動するように構成される場合には、タッチスクリーンアセンブリは、その周期を計数して、２０周期が計数されるまで、少なくとも１つのスイッチ５２、１５２の状態の監視を自動的に停止する。
【００２９】
更に別の実施形態では、触覚フィードバック装置４４、１４４の自起動を防止することは、スイッチ５２、１５２によって生成される信号を測定して、少なくとも１つのスイッチ５２、１５２によって生成される信号が、既定の閾値を超えた後にのみ、触覚フィードバックを再起動することを許容することによって達成される。例えば、少なくとも１つのセンサーが力検知抵抗器である場合には、タッチスクリーンアセンブリは、その抵抗が既定のレベルを下回るまで、少なくとも１つの力検知抵抗器の状態の監視を自動的に停止することができる。
【００３０】
本発明の更に別の態様はまた、タッチスクリーン、ベース部３２、１３２、触覚フィードバック装置４４、１４４、及び少なくとも１つのスイッチ５２、１５２を有する、タッチアセンブリ２０、１２０の操作方法にも関する。少なくとも１つのスイッチ５２、１５２は、起動状態の構成と起動解除状態の構成との間で調節可能であり、起動状態の構成へと付勢される。本方法は、タッチ表面上に接触力を受け取り、そのタッチ表面を移動させるステップを続行する。本方法は、タッチ表面上の接触力の場所を検知することを進める。本方法は、タッチ表面がベース部３２、１３２に対して移動することに応答して、少なくとも１つのスイッチ５２、１５２を、起動解除状態の構成に調節するステップを更に含む。本方法は、接触力の場所が検知され、少なくとも１つのスイッチ５２、１５２が起動解除状態にあることにのみ応答して、信号を送信するステップを続行する。タッチアセンブリ２０によって送信される信号は、例えば、触覚フィードバック装置４４、１４４のトリガーとなるものか、または任意の望ましい動作を達成するものとすることができる。このことは、タッチアセンブリ２０、１２０の意図せぬ作動を防ぐため、有益である。例えば、タッチアセンブリ２０、１２０が振動する場合には、少なくとも１つのスイッチ５２、１５２は、起動解除される恐れがあるが、タッチアセンブリ２０、１２０は、接触力の場所が検知されることがないため、作動することはない。あるいは、人が偶然にタッチ表面に軽く触れた場合には、場所が検知されることになるが、タッチアセンブリ２０、１２０は、少なくとも１つのスイッチ５２、１５２が起動解除されることがないため、作動することはない。
【００３１】
本発明を、例示的実施形態を参照して説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく、その諸要素に関して、様々な変更を実施することができ、等価物で置き換えることができる点が、当業者には理解されるであろう。更には、本発明の教示に対して、その本質的範囲から逸脱することなく、多くの修正を実施して、特定の状況または材料に適合させることができる。それゆえ、本発明は、本発明を実践するために企図された最良の形態として開示される、特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明は、添付の特許請求の範囲に含まれる、全ての実施形態を包含することが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図４】
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【図６】
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