(57)【要約】      （修正有）【課題】本質的に衛生的でもありながら従来の物理インタフェースにより近い特徴を提示するヒューマン−マシンインタフェースを提供する。【解決手段】ユーザインタフェースは、仮想ボタンに触れようとする試行を検出するように構成される。インタフェースは、第２の凹面鏡と対面する第１の凹面鏡を備える。第２の凹面鏡は開口を備える。物理制御ボタンが第１の凹面鏡に近接して配置され、仮想ボタンの形態の制御ボタンの像が開口に現れるように調整される。仮想ボタンに触れようとする試行が検出され、ユーザによるこの仮想ボタンに触れようとする試行の検出に応答して仮想ボタンにおいてフィードバックが生成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
仮想ボタンに触れようとする試行を検出すると共に該仮想ボタンにおいてユーザに対してフィードバックを生成するユーザインタフェースであって、
制御ボタンの像である仮想ボタンを生成する手段と、
ユーザによる前記仮想ボタンに触れようとする試行を検出する手段と、
前記ユーザによる前記仮想ボタンに触れようとする前記試行が検出されると、該仮想ボタンにおいて前記ユーザに対して直接フィードバックを生成する手段と、
を備えることを特徴とするユーザインタフェース。
【請求項２】
前記仮想ボタンは表面付近に現れることを特徴とする請求項１に記載のユーザインタフェース。
【請求項３】
前記表面は壁であり、前記仮想ボタンはエレベータホールの呼び出しボタンとして現れることを特徴とする請求項２に記載のユーザインタフェース。
【請求項４】
前記表面は制御パネルの一部であることを特徴とする請求項２に記載のユーザインタフェース。
【請求項５】
前記検出手段は機械に結合されることを特徴とする請求項１に記載のユーザインタフェース。
【請求項６】
前記検出手段は、前記触れようとする試行が起こると遮断される光線を生成する発光器と光検出器とを含むことを特徴とする請求項１に記載のユーザインタフェース。
【請求項７】
前記フィードバックは前記仮想ボタンにおける空気の噴出の形態であることを特徴とする請求項１に記載のユーザインタフェース。
【請求項８】
前記空気の噴出は消毒特性を有することを特徴とする請求項７に記載のユーザインタフェース。
【請求項９】
前記フィードバックは前記仮想ボタンにおける視覚フィードバックと聴覚フィードバックとを含むことを特徴とする請求項１に記載のユーザインタフェース。
【請求項１０】
前記検出手段は複数の光線を含むことを特徴とする請求項６に記載のユーザインタフェース。
【請求項１１】
前記仮想ボタンに触れようとする前記試行の検出に応答して該仮想ボタンを動かす手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のユーザインタフェース。
【請求項１２】
前記仮想ボタンの外観は、前記ユーザによる前記仮想ボタンに触れようとする前記試行の検出に応答して変化することを特徴とする請求項１に記載のユーザインタフェース。
【請求項１３】
前記仮想ボタンのサイズは、前記仮想ボタンに触れようとする前記試行の検出に応答して変化することを特徴とする請求項１２に記載のユーザインタフェース。
【請求項１４】
前記検出手段は容量結合を使用することを特徴とする請求項１に記載のユーザインタフェース。
【請求項１５】
前記検出手段は音響信号を使用することを特徴とする請求項１に記載のユーザインタフェース。
【請求項１６】
前記仮想ボタン生成手段は、
第１の凹面鏡と、
前記第１の凹面鏡と対面し開口を備える第２の凹面鏡と、
前記第１の鏡に近接して配置され前記開口に仮想ボタンが現れるように配置される物理ボタンであって、前記仮想ボタンが前記物理ボタンの像であるものと、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のユーザインタフェース。
【請求項１７】
前記仮想ボタン生成手段はホログラム生成器を含むことを特徴とする請求項１に記載のユーザインタフェース。
【請求項１８】
前記仮想ボタン生成手段はレンズ系を含むことを特徴とする請求項１に記載のユーザインタフェース。
【請求項１９】
仮想ボタンに触れようとする試行を検出すると共に該仮想ボタンにおいてフィードバックを生成するユーザインタフェース生成方法であって、
制御ボタンの像である仮想ボタンを生成する工程と、
ユーザによる前記仮想ボタンに触れようとする試行を検出する工程と、
前記ユーザによる仮想ボタンに触れようとする前記試行が検出されると、該仮想ボタンにおいて前記ユーザに対して直接フィードバックを生成する工程と、
を備えることを特徴とするユーザインタフェース生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒューマン−マシンインタフェースに関し、特に本質的に衛生的であり、さらに従来の触覚インタフェースに類似のユーザ体験を提供するインタフェースに関する。
【背景技術】
【０００２】
以前に疾病を保持している或る人によって触れられたことがある表面に人が触れると、疾病の伝染が発生する可能性がある。たとえば、インフルエンザを有する或る人が咳をしている間に口を手で覆い、その後エレベータ呼び出しボタンを押すと、後でボタンに触れる人が感染する危険がある。疾病のまん延を防ぐために、多数の人によって触れられる表面の数を最小限にすることが望ましい。
【０００３】
米国特許第６，３７７，２３８号及び同第７，０５４，０４５号は、ホログラフィックヒューマン−マシンインタフェース(ＨＭＩ)を記載している。これらのインタフェースは、ホログラフィを使用して制御ボタンの浮いている像(floating image)を生成する。センサはユーザが制御ボタンに触れようと試行する時を検出し、システムは適切に反応することができる。このようにして、ユーザは実際には表面に決して接触せず、システムは本質的に衛生的である。
【０００４】
これらのインタフェースの主要な欠点は、制御ボタン自体における触覚応答を一切提供しないことである。ユーザは、作動しようと試行しているボタンを感じ取ることができない。米国特許第７，０５４，０４５号では、視覚信号及び聴覚信号を介して、間接的で制御ボタンに直接関連付けられていないフィードバックが提供される。これはボタンにおける直接のフィードバックよりも馴染みにくく、満足度が低い。米国特許第７，０５４，０４５号に記載されているシステムはまた、ユーザ側でのより多くの認知処理を必要とする馴染みのないフィードバックチャネルを必要とする。これは適切な動作を妨げる恐れがある。同様に、物理ボタンは通常押されると下がる。この種の応答を模倣することが特に望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
明らかに、本質的に衛生的でもありながら従来の物理インタフェースにより近い特徴を提示するヒューマン−マシンインタフェースが特に望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ユーザインタフェースは、仮想ボタンとして現れる制御ボタンに触れようとする試行を検出するように構成される。インタフェースは、第２の凹面鏡と対面する第１の凹面鏡を備える。第２の凹面鏡は開口を備える。物理ボタンが第１の凹面鏡に近接して配置されると共に、物理ボタンの形態の物理ボタンの像(「仮想ボタン」)が開口に現れるように配置される。仮想ボタンに触れようとする試行が検出され、この仮想ボタンに触れようとする試行に応答して仮想ボタンにおいてフィードバックが生成される。このように、インタフェースが作動されている場所においてフィードバックが直接提供され、これは実世界の物理インタフェースをより現実的に模倣する。ユーザはインタフェースと接触(interaction)した場所でフィードバックを感知する。そこには実際には何もないが、それを見、それに触れ、それを感じるのである。これは衛生的なユーザインタフェースを提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明は、触覚フィードバックを提供することができる衛生的なヒューマン−マシンインタフェース(ＨＭＩ)である。一実施の形態では、触感は吹き出る(a puff of)空気又は或る他の、おそらくは消毒ガスによって提供される。
【０００８】
図１は、本発明の一実施の形態の断面図を示す。図２は正面図である。ＨＭＩのこの実施の形態では、ＨＭＩは、表面１０５内の単一の仮想制御ボタン１１０を備える。仮想ボタン１１０がエレベータホールの呼び出しボタンである場合、表面１０５は壁であり得る。表面は切り欠き１０６を備える。表面はまた、機械の制御パネルの一部であることもできる。
【０００９】
仮想ボタンは物理ボタン１２０の「浮いている」像である。物理ボタン１２０の像は、参照により本明細書に援用される米国特許第３，６４７，２８４号に記載されているように、内向きに対面している２つの凹面鏡１３１及び１３２によって生成される。仮想ボタン１１０の位置は見る角度によってわずかに変わる。仮想ボタン１１０は、物理ボタン１２０とは異なるサイズであり得る。このサイズは、凹面鏡１３１及び１３２の曲率の度合いによって決まる。
【００１０】
物理ボタン１２０は第１の鏡１３１に近接して配置される。対向する第２の鏡は、開口１３５、たとえば円形の穴を有する。物理ボタン１２０は、仮想ボタン１１０が開口１３５に現れるように配置される。物理ボタン１２０は、仮想ボタン１１０において触感を生成する空気の噴出１５０を供給する管１４０を備える。空気流１５０は衛生的な加圧空気の供給源１７０に接続されるバルブ１６０によって出され、止められる。空気以外のガスを使用することも可能である。たとえば、容易に貯蔵されるエアロゾル、又は好ましい臭い若しくは消毒特性を有するガスを使用することが望ましい場合もある。
【００１１】
本発明の実施の形態は、ユーザがインタフェースと接触する場所で、ユーザが実際にはインタフェースと直接物理的に接触することなく、フィードバックを直接提供する。したがって、ユーザ体験は物理インタフェースに類似し、触れることによって、実際には物理的に一切接触することなく、接触点、すなわち仮想ボタンにおけるフィードバックが提供される。これは、フィードバックが接触点すなわち接触した場所とは分離している従来技術の仮想制御とは対照的である。
【００１２】
コントローラ１９５に接続される発光器１８１及び光検出器１８２は、当該発光器１８１と当該光検出器１８２との間の光線１８３が、ユーザの指１９０が仮想ボタン１１０に触れようと試行すると遮断されるように配置される。コントローラ１９５は機械１９６、たとえばエレベータに接続されることができる。動作の精度を向上させるために、複数の発光器及び検出器を使用して複数の光線を提供することができる。たとえば、発光器／検出器の対は２つの光線が直角に交差するように配置することができる。鏡はまた、複数の光線を提供するように使用することもできる。
【００１３】
仮想ボタン１１０に触れようとする試行が検出されると、コントローラ１９５はバルブ１６０を開き、空気の噴出１５０が触感を生成することを可能にする。空気は瞬間的に断続させる(pulse)こともできるし、又は単純に仮想ボタン１１０に触れようとする試行の全期間にわたって出したままにすることもできる。加えて、コントローラ１９５はまた、触れようとする試行が起こると、ソレノイド１４５のようなアクチュエータを使用して、物理ボタン１２０を上下又は横方向に動かすこともできる。このように、フィードバックは仮想ボタン１１０が触れられて直接動いているように見える。
【００１４】
加えて、物理ボタン１２０は、触れようとする試行が起こると作動するか又は検出可能なように変化する光源１２１、たとえばＬＥＤを備えることができる。仮想ボタン自体において付加的な視覚フィードバック及び聴覚フィードバックを追加してユーザ体験を向上させることができる。
【００１５】
可能な限り多くの馴染みのある合図(cue)を提供するインタフェースはユーザ体験の観点からは最適であるが、費用又はサイズの制約がいくつかのインタフェースを構成要素のサブセットに制限する場合がある。たとえば、触覚フィードバックは有しないが、触れようとする試行に応答して動くように見える仮想ボタンを有するインタフェースは、なお従来技術よりも大幅に満足度が高い体験をユーザに提供するであろう。同様に、動きの錯覚は提供しないが触覚フィードバックを提供するインタフェースは、従来技術から際立った利点を提供する。
【００１６】
本発明の精神及び範囲に入る実施態様の詳細において多数の選択肢があることに留意されたい。これらの変形形態は以下を含むが、これらには限定されない。
【００１７】
代替的に、仮想ボタンを生成する手段はホログラム又はレンズ系を含むことができる。
【００１８】
代替的な検知技法、たとえば、容量性検知技法、音響検知技法、マイクロ波検知技法又は他の検知技法を使用してユーザの接触を検知することができる。
【００１９】
代替的な動きの錯覚を提供することができる。たとえば、様々なアクチュエータを使用して接触に応答した仮想ボタンの外見上の動きを生成することができる。吹き出る空気がボタンの動きを物理的に駆動するようにインタフェースを配置することも可能である。
【００２０】
本発明は、スライダ(slider)のようなインタフェース装置にも対応することができる。これを一連の空気ジェットを使用して実施して、広範なエリアにわたる力フィードバックを生成することができる。
【００２１】
本発明は、疾病のまん延が問題となり得る場所に用途を見出すことができる。例えば、特に医療施設におけるエレベータ、呼び出しボタン、医療装置等を含む。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施の形態によるヒューマン−マシンインタフェースの側方断面図である。
【図２】図１のインタフェースの正面図である。
【図１】
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【図２】
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【外国語明細書】
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