(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
触覚フィードバックを与える方法であって、
ハプティック電圧信号発生器によってデバイス内の電極のセットにハプティック信号を印加するステップと、
前記デバイスのタッチ感知画面において、タッチ入力を検出するステップと、
前記ハプティック電圧信号発生器から電極の前記セットに流れる電流の測定値を使用することによって、前記タッチ入力が検出されたときの前記タッチ感知画面から電極の前記セットへの変位電流を求めるステップであって、前記変位電流が、前記ハプティック信号の振幅の効果であるステップと、
求めた変位電流に基づいて前記ハプティック信号を修正するステップと
を含み、
前記変位電流が、前記タッチ入力、ならびに前記ハプティック信号の源と前記タッチ入力が検出されたときの前記タッチ感知画面との間の接地経路に基づく方法。
【請求項２】
前記ハプティック信号を修正する前記ステップが、検出した変位電流が変化するときに前記ハプティック信号を修正するステップを含む請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記変位電流が電流の大きさの減少を示すとき、前記ハプティック信号を修正する前記ステップが、前記ハプティック信号の前記振幅を増大させるステップを含む、または
前記変位電流が電流の大きさの増大を示すとき、前記ハプティック信号を修正する前記ステップが、前記ハプティック信号の前記振幅を低減させるステップを含む、または、
前記変位電流が一定の電流の大きさを示すとき、前記ハプティック信号を修正する前記ステップが、前記ハプティック信号の前記振幅を維持するステップを含む請求項1に記載の方法。
【請求項４】
前記変位電流が電流の変化を示すかどうかを判定するステップをさらに含み、
前記変位電流が電流の変化を示すと判定されるとき、前記ハプティック信号を修正する前記ステップが、前記ハプティック信号の前記振幅を修正するステップを含む請求項1に記載の方法。
【請求項５】
前記ハプティック信号を修正する前記ステップの後、電極の前記セットへの第2の変位電流を求めるステップであって、前記第2の変位電流が、修正されたハプティック信号の振幅の効果であるステップと、
求めた第2の変位電流に基づいて前記ハプティック信号を修正するステップと
をさらに含み、
第1の変位電流を求める前記ステップが、第1の時点において前記第1の変位電流を求めるステップを含み、第2の変位電流を求める前記ステップが、前記第1の時点に続く第2の時点において前記第2の変位電流を求めるステップを含む請求項1に記載の方法。
【請求項６】
前記第1の時点における前記ハプティック信号の源と前記タッチ入力が検出されたときの前記タッチ感知画面との間の接地経路が、前記第2の時点における前記ハプティック信号の前記源と前記タッチ入力が検出されたときの前記タッチ感知画面との間の接地経路とは異なる請求項5に記載の方法。
【請求項７】
前記ハプティック信号の源と前記タッチ入力が検出されたときの前記タッチ感知画面との間の接地経路の変化を検出するステップをさらに含み、
前記変化が検出されるとき、前記ハプティック信号を修正する前記ステップが、前記ハプティック信号の前記振幅を修正するステップを含む請求項1に記載の方法。
【請求項８】
前記方法が、修正したハプティック信号を電極の前記セットに印加するステップをさらに含み、および／または、
ハプティック信号を印加する前記ステップが、電極の前記セットに前記ハプティック信号を一様に印加するステップを含む請求項1に記載の方法。
【請求項９】
ハプティック信号を印加する前記ステップが、電極の前記セット上に電位を生成するステップを含み、および／または、
前記タッチ入力がユーザの指からのものであり、ハプティック信号を印加する前記ステップが、前記ユーザの指に対する力を誘導し、および／または、
前記方法が、前記タッチ感知画面との間のタッチ入力を監視するステップであって、前記タッチ入力を検出するステップを含むステップをさらに含む請求項1に記載の方法。
【請求項１０】
触覚フィードバックを与えるための装置であって、
タッチ入力を検出するタッチ感知画面と、
電極のセットと、
電極の前記セットにハプティック信号を印加し、前記タッチ入力が検出されたときの前記タッチ感知画面から電極の前記セットへの変位電流に基づいて前記ハプティック信号を修正するハプティック電圧信号発生器と、
前記ハプティック電圧信号発生器から電極の前記セットに流れる電流の測定値を使用することによって、前記変位電流を求めるハプティックフィードバックコントローラであって、前記変位電流が、前記ハプティック信号の振幅の効果であるハプティックフィードバックコントローラと
を備え、
前記変位電流が、前記タッチ入力、ならびに前記ハプティック信号の源と前記タッチ入力が検出されたときの前記タッチ感知画面との間の接地経路に基づく装置。
【請求項１１】
前記装置がモバイルデバイスであり、
前記モバイルデバイスが、スマートフォン、タブレット、不透明表面、および視覚障害者用の補助装置のうちの少なくとも1つである請求項10に記載の装置。
【請求項１２】
前記タッチ感知画面が容量性タッチ感知画面であり、および／または、
前記ハプティック電圧信号発生器が電気信号を生成し、および
前記ハプティック電圧信号発生器が電極の前記セット上に電位を生成する請求項10に記載の装置。
【請求項１３】
前記ハプティックフィードバックコントローラが、前記ハプティック電圧信号発生器によって生成された前記ハプティック信号の前記振幅を制御する請求項10に記載の装置。
【請求項１４】
前記ハプティック電圧信号発生器が、変圧器およびデジタル-アナログ変換器のうちの少なくとも1つであり、および／または、
前記装置が、電流を測定するための直列の抵抗器を使用する電流計をさらに備え、および／または、
前記装置が、前記ハプティックフィードバックコントローラを含むマイクロコントローラをさらに備える請求項10に記載の装置。
【請求項１５】
請求項１から９のいずれか一項に記載の方法を行うためのコードを備えるコンピュータ可読記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる2013年8月22日出願の米国非仮出願第13/973749号の優先権を主張する。
【０００２】
本明細書で開示される実施形態は、一般に、ハプティック電気バイブレーションおよびフィードバックを対象とする。
【背景技術】
【０００３】
電気バイブレーションベースのハプティクスとは、たとえばユーザの指がタッチ感知画面の表面にわたってスライドするときに、1つまたは複数の感覚をユーザに与えるための静電力の使用を指すことがある。一例では、ユーザが、電極を利用するタッチ感知画面の表面にわたってユーザの指をスライドさせると、電極に電位が印加される。電位の源とユーザとの間の接地経路の品質が、ハプティック体験の品質および強度に著しく影響を及ぼす。したがって、システムがユーザとの間で明示的な接地接続を有さない限り(たとえば、ユーザに対する一貫した接地経路が常にある)、一貫したハプティック体験をユーザに与えることは難しい。
【０００４】
一貫したハプティック体験をユーザに与えるための従来の解決策は、ユーザを接地するためにリストストラップを使用することである。しかし、デバイスに接続される追加の機器を着用することをユーザに要求することは不便である。別の従来の技法は、別の指またはユーザの手の部分をデバイスにタッチさせることを要求することである。しかし、このことは、デバイスを特定の方式で保持することを強制し得、やはり不便である。別の従来の技法は接地接続を有さないことである。信号が十分に強い場合、これは機能するが、依然としてユーザにとって一貫しないハプティック体験となり得る。
【０００５】
ユーザ体験はまた、たとえば、ユーザがどのように立っているか、ユーザがデバイスに直接的に接続されているかどうか、およびユーザが誰か他の人と接触しているかどうかを含む、接地経路に影響を及ぼす要素に応じて異なり得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
電気バイブレーションベースのハプティックシステムがユーザに一貫したハプティック体験を与えることを可能にする方法、システム、および技法が開示される。本開示は、システムがユーザとの間で一貫した接地接続を有するか否かにかかわらず、一貫したハプティック感覚をユーザに与えるための方法、システム、および技法について説明する。
【０００７】
いくつかの実施形態に従って、ハプティックフィードバックを与えるための装置が提供される。装置は、タッチ入力を検出することのできるタッチ感知画面と、電極のセットとを含む。装置はまた、電極のセットにハプティック信号を印加することができ、タッチ入力から電極のセットへの変位電流に基づいてハプティック信号を修正することのできるハプティック電圧信号発生器をも含む。装置はまた、変位電流を求めることのできるハプティックフィードバックコントローラをも含む。変位電流は、ハプティック信号の振幅の効果である。
【０００８】
いくつかの実施形態に従って、ハプティックフィードバックを与える方法が提供される。方法は、デバイス内の電極のセットにハプティック信号を印加することを含む。方法はまた、デバイスのタッチ感知画面において、タッチ入力を検出することをも含む。方法はまた、タッチ入力から電極のセットへの変位電流を求めることをも含む。変位電流は、ハプティック信号の振幅の効果である。方法はまた、求めた変位電流に基づいてハプティック信号を修正することをも含む。
【０００９】
いくつかの実施形態に従って、触覚フィードバックを与えるための装置が、電極のセットにハプティック信号を印加するための手段を含む。装置はまた、タッチ入力を検出するための手段をも含む。装置はまた、タッチ入力から電極のセットへの変位電流を求めるための手段をも含む。変位電流は、ハプティック信号の振幅の効果である。装置はまた、求めた変位電流に基づいてハプティック信号を修正するための手段をも含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】いくつかの実施形態による、デバイスを保持するユーザを示すダイアグラムである。
【図２】いくつかの実施形態による、ユーザにハプティックフィードバックを与えるためのデバイスを示すダイアグラムである。
【図３】いくつかの実施形態による、ユーザにハプティックフィードバックを与える方法を示すダイアグラムである。
【図４】いくつかの実施形態による、ユーザにハプティックフィードバックを与えることのできるプラットフォームを示すダイアグラムである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図面では、同じ記号表示を有する要素は同じまたは同様の機能を有する。
【００１２】
以下の説明では、具体的な詳細を記載して、いくつかの実施形態について説明する。しかし、開示される実施形態は、これらの特定の詳細の一部または全部を伴わずに実施され得ることが、当業者には明らかであろう。提示される特定の実施形態は、例示的であることが意図されており、限定的であることは意図されていない。当業者は、本明細書で具体的に説明してはいないが、他の材料が本開示の趣旨および範囲内にあることを理解することができる。
【００１３】
図1は、いくつかの実施形態による、デバイス104を保持するユーザ102を示すダイアグラム100である。図1に示されるように、デバイス104は、ユーザがデバイスと対話するために使用し得るタッチ感知画面106を含む。デバイス104は、一貫したハプティック体験をユーザ102に与えるハプティックフィードバックシステムを含み得る。
【００１４】
ハプティック電気バイブレーションは、タッチ感知画面106を物理的に変更する必要なしに、デバイス104のタッチ感知画面106を介してユーザ102に様々なハプティック感覚を伝達し得る。ハプティック電気バイブレーションは、タッチ感知画面106が異なって感じるようにユーザの神経をシミュレートし得る。ハプティック信号は、たとえば、アプリケーションまたはオペレーティングシステム(OS)開発者、およびユーザの感覚の所望の効果に応じて、アプリケーション特有の方式で生成され得る。感覚は、たとえば、ざらざらした、またはつるつるの縁部を有するデバイス104を含み得る。
【００１５】
図2は、いくつかの実施形態による、ユーザにハプティックフィードバックを与えるためのデバイスを示すダイアグラムである。デバイスは、図1のデバイス104であり得る。図2に示されるように、デバイス104は、デバイスおよび電極のセット204と対話するためにユーザの指208がタッチし得るタッチ感知画面106を含む。デバイス104はまた、ハプティック電圧信号発生器206、電流感知デバイス214、およびハプティックフィードバックコントローラ216を含むハプティックフィードバックシステム205をも含む。
【００１６】
ハプティック電圧信号発生器206は、電極のセット204にハプティック信号を印加する。電極のセット204は、絶縁体の薄層で被覆され得る。いくつかの実施形態では、電極のセット204は、透明な電極の層であり得る。図2の電極のセット204は、タッチ感知画面106について2次元的に分布する電極のセットを表し得る。一実施形態では、電極のセット204は、電極の単一の層のみを含み、重複しない格子パターンである。一実施形態では、電極のセット204は単一の電極を含む。
【００１７】
ハプティック感覚の原因は、表面絶縁層の下の電極のセット204上の測定可能な電位である。指208およびハプティック電圧信号発生器206を含む界面の両側に電流が瞬時に流れるが、絶縁体を通じては流れない。電流は電極のセット204と指208の両側を行き来し、たとえば、ユーザのタッチ、およびユーザがどのように接地されるかに基づく速度で充電および放電する。指208がタッチ感知画面106の表面にタッチするとき、電極のセット204と指208は、指208が接地される場合、平行二平板コンデンサを形成する。
【００１８】
理想的には、ユーザがハプティックフィードバックシステム205のグランドに接続される場合、指先の電圧は(電極のセット204に対して)約0Vである。そのような接続は存在しないので、指先208は、電極のセット204に対して「浮遊している」と見なされ得、指先208と電極のセット204との間の電圧差が変動し、予測することが難しいことがある。
【００１９】
さらに、電位源とユーザとの間の接地経路の品質は、ハプティック体験の品質および強さに影響を及ぼし得る。たとえば、ユーザに対する一貫した接地経路が常にあるのでない限り、一貫したハプティック体験をユーザに与えることは難しいことがある。
【００２０】
ユーザがどのようにデバイス104を保持するか、ユーザの位置(たとえば、ユーザが座っているか、それとも立っているか)、ユーザの接地(たとえば、ユーザがグランド上でデバイス104をタッチしているかどうか、またはユーザが靴を履いているか、それとも素足であるか)、ユーザがデバイス104を保持している方式(たとえば、ユーザがデバイス104を1つの手で保持しているか、それとの2つの手で保持しているか、およびユーザがデバイス104を保持している向き)などの様々な要素に応じて、ユーザとデバイス104との間の電気的特性が変化する。したがって、電流量および電極のセット204への流れが異なり得、それはユーザのハプティック体験に影響を及ぼす。電流は、ユーザが感じる感覚の強さを反映する。ユーザがハプティックフィードバックシステム205から分離されるとき、たとえば、ユーザがグランド(たとえば、壁または床)との間で接触を有するか否かに基づいて、ユーザの体験は異なる。したがって、システムがユーザとの間で明示的な接地接続を有さないとき、ユーザに対して一貫した触覚感覚を生成することが難しいことがある。本開示は、一貫した触覚感覚をユーザに与えるための技法を提供する。
【００２１】
ユーザの指208はタッチ感知画面106にタッチし得る。いくつかの実施形態では、タッチ感知画面106は、電荷を保持するための容量性材料の層を含む容量性タッチ感知画面であり得る。一例では、ハプティック電圧信号発生器206は電気信号を生成し、コンデンサ内の誘電体にわたって電極のセット204上に一様な電位を印加し、したがって電流がコンデンサ内および外に流れる。ハプティック信号は、様々な方式で生成され得る。いくつかの実施形態では、ハプティック電圧信号発生器206は変圧器またはデジタル-アナログ変換器である。
【００２２】
電流感知デバイス214は、ハプティック電圧信号発生器206から電極のセット204に流れる電流を測定することができ得る。電流についての単位測定はマイクロアンペアであり得る。いくつかの実施形態では、電流感知デバイス214は、ハプティック電圧信号発生器206から電極のセット204に流れる電流を測定する電流計を含み得る。いくつかの実施形態では、電流感知デバイス214は、電流を測定するための直列の抵抗器を含み得る。たとえば、オームの法則に基づいて、直列の抵抗器にわたる電圧は、電流感知デバイス214を流れる電流に比例し得、したがって、直列の抵抗器の既知の電圧および既知の抵抗に基づいて電流が求められ得る。
【００２３】
ハプティック電圧信号発生器206が電極のセット204に電圧を印加し、ユーザの指208がタッチ感知画面106にタッチするとき、指208に対して力が誘導され得、電場209が生成される。電気バイブレーションベースのハプティックシステムでは、デバイス104は、接地のために、ユーザがタッチしている物体(たとえば、タッチ感知画面106)を通じてユーザに電流を送り得る。電気バイブレーションの強さは、電極のセット204によって指208に対して働く静電力に比例する。この静電力は主に、ユーザのタッチ(たとえば、指先)と電極のセット204との間の電圧(たとえば、ハプティック信号)、絶縁体の厚さ、絶縁体材料の誘電体の影響を受け得る。絶縁体材料の厚さおよび誘電特性は一定のままであり得るが、ユーザのタッチと電極のセット204との間の電圧は変化し得る。差は、電極のセット204上の電位、およびユーザのタッチ上の電位に依存する。いくつかの実施形態では、電極のセット204上の電位は、ハプティック電圧信号発生器206によって直接的に制御される。
【００２４】
しかし、指208上の電位は、ずっと複雑であり得る。絶縁体にわたって電場209が変化し、ユーザのタッチの接点における電荷量が変化するとき、摩擦力212が変調する。摩擦力212の変調は、ハプティック信号、および電極のセット204上の変化するエネルギー電圧、およびどのように電流が指208を流れるかによるものであり得る。
【００２５】
一貫したハプティック体験をユーザに与えるために、摩擦力212が一定となるように摩擦力212の変調を安定化することが望ましいことがある。ユーザが感じている摩擦力212によって与えられる触覚感覚が求められ得る場合、ハプティック信号強度を制御するために触覚感覚が使用され得、次いで、より一貫した感覚体験がユーザに与えられ得る。ユーザが経験するハプティック感覚は、どのように摩擦力212が、経時的に、指208がタッチ感知画面106の上を移動するときに現れるかに依存する。摩擦力212は、ユーザの脳およびユーザの生理機能がどのように働くかなどの様々な要素に基づいて、異なるユーザに異なる感覚を与え得る。したがって、個々のユーザに対する摩擦力212の効果を定量的に測定することは難しいことがある。
【００２６】
摩擦力212の変調は、ユーザのタッチの結果であり得、その代わりに、ユーザのタッチ入力から電極のセット204への変位電流を観測することによって求められ得る。ハプティック電圧信号発生器206は、電極のセット204にハプティック信号を印加し得、変位電流は、印加されたハプティック信号の振幅の効果であり得る。ハプティックフィードバックシステム205は、求めた変位電流に基づいて、ユーザが何を経験しているかを推論し、それに応じてハプティック信号を修正し得る。たとえば、変位電流測定値は、間接的に、指208と電極のセット204との間の電圧をフィードバックシステム205に知らせる。したがって、ハプティックフィードバックシステム205は、一貫したハプティック体験をユーザに与えるために、変位電流に基づいて電極のセット204上の電圧を制御する。
【００２７】
電極のセット204への変位電流の大きさは、ユーザが感じる感覚の強さに関係付けられる。一例では、ユーザは、約40から300ヘルツの周波数の範囲から感覚を感じ得る。デバイス104からユーザへの変位電流を測定することによって、ハプティック電圧信号発生器206によって生成されたハプティック信号強度は、一貫した感覚をユーザに与えるように調節され得る。
【００２８】
いくつかの実施形態では、ユーザのタッチ入力から電極のセット204への変位電流を求めるために、ハプティックフィードバックコントローラ216は、電極のセット204への変位電流を求める。たとえば、接地経路がユーザとデバイス104との間で変化するとき、電極のセット204の電位を測定することによって、デバイス104が接地経路変化に適応しているかどうかが判定され得る。
【００２９】
ハプティックフィードバックコントローラ216は、一貫したハプティック体験をユーザに与えるために、電流感知デバイス114からの電流測定値を入力として使用し得る。ハプティックフィードバックコントローラ216は、経時的に電流測定値に応じてハプティック信号を制御し得る。ユーザがどのように接地されるかなどの様々な要素に応じて、異なる電流量が電極のセット204内および外に流れる。ハプティックフィードバックコントローラ216は、ユーザの接地の変化を取り込み、ハプティック電圧信号発生器206によって生成される電圧信号を変更するために電流測定値を使用する。このフィードバックは、ユーザへの接地を活用するシステムと、そうでないシステムの両方にとって有用であり得る。知覚される効果は、ユーザ接地に対するデバイス104の変化の如何にかかわらず維持され得る。
【００３０】
ハプティックフィードバックシステム205は、タッチ感知画面106とのユーザの対話を監視し得る。タッチ感知画面106とのユーザの対話を監視することは、たとえば、ユーザのタッチ入力を検出すること、またはユーザからデバイス104への接地経路変化を検出することを含み得る。
【００３１】
ハプティック電圧信号発生器206は、求めた変位電流に基づいてハプティック信号を修正する。修正されたハプティック信号は、電極のセット204に印加され得る。ハプティックフィードバックコントローラ216は、ハプティック電圧信号発生器206によって生成される電圧を制御および修正することに関して、ハプティック電圧信号発生器206を動的に制御する。ハプティックフィードバックコントローラ216は、変位電流に基づいてハプティック電圧信号発生器206によって生成された電圧を修正し、したがってユーザがタッチ感知画面106にタッチしているとき、一貫したハプティック体験をユーザに与える。
【００３２】
ハプティックフィードバックシステム206は、デバイスからユーザへの観測した変位電流に基づき、(たとえば、デバイスに対する指の振動、またはシステムの電気的特性を測定することによって)デバイスとのユーザの対話を観測することに基づいて、ユーザのハプティック体験を制御し得る。ハプティックフィードバックシステム205はフィードバックループを含み、フィードバックループでは、所望の変位電流が達成されるまでハプティック信号の振幅が修正される。
【００３３】
変位電流は、電流の大きさの変化を求めるために使用され得る。いくつかの実施形態に従って、ハプティックフィードバックコントローラ216は、変位電流が電流の変化を示すかどうかを判定する。一例では、ハプティックフィードバックシステム205は、ハプティック信号の源とユーザ(たとえば、タッチ入力)との間の接地経路の変化を検出し得る。変化が検出されるとき、ハプティック電圧信号発生器206によって生成されるハプティック信号の振幅が修正され得る。変位電流は、ユーザのタッチおよび/またはハプティック信号の源とユーザとの間の接地経路によって影響を受け得る。いくつかの実施形態では、変位電流が電流の変化を示すと判定されるとき、ハプティックフィードバックコントローラ216は、ハプティック信号の振幅を修正するようにハプティック電圧信号発生器206に指示を送る。ハプティック信号は、連続時間制御ループとして実装され得る。
【００３４】
一例では、変位電流が電流の大きさの減少を示すとき、ハプティックフィードバックコントローラ216は、ハプティック信号の振幅を増大させるようにハプティック電圧信号発生器206に指示を送る。変位電流が電流の大きさの減少を示す場合、ユーザの触覚感覚も減少している。ユーザにとっての一貫したハプティック体験を維持するために、ハプティック電圧信号発生器206は、より強い感覚をユーザに与えるために、信号の振幅を増大させることによってこの変化に応答し、したがってユーザの触覚体験の一貫性を改善する。
【００３５】
別の例では、変位電流が電流の大きさの増大を示す場合、ハプティックフィードバックコントローラ216は、ハプティック信号の振幅を低減させるようにハプティック電圧信号発生器206に指示を送る。変位電流が電流の大きさの増大を示す場合、ユーザの触覚感覚も増大している。ユーザにとっての一貫したハプティック体験を維持するために、ハプティック電圧信号発生器206は、より弱い感覚をユーザに与えるために、信号の振幅を低減させることによってこの変化に応答し、したがってユーザの触覚体験の一貫性を改善する。
【００３６】
別の例では、変位電流が一定の電流の大きさを示すとき、ハプティックフィードバックコントローラ216は、ハプティック信号の振幅がその現在の振幅とほぼ等しい(または厳密に等しい)ままとなるように、ハプティック信号の振幅を維持するようにハプティック電圧信号発生器206に指示を送る。変位電流が一定の電流の大きさを示す場合、ユーザの触覚感覚は一定のままとなっている。ユーザにとっての一貫したハプティック体験を維持するために、ハプティック電圧信号発生器206は、ハプティック信号の振幅をほぼその現在の値(または同じ値)に維持する。したがって、ユーザの触覚感覚は比較的一定にとどまり得る。
【００３７】
いくつかの実施形態では、ハプティック電圧信号発生器206が第1の変位電流に基づいてハプティック信号の振幅を修正した後、ハプティックフィードバックコントローラ216は、電極のセット204への第2の変位電流を求める。第2の変位電流は、修正されたハプティック信号の振幅の効果である。第1の変位電流を求めることは、第1の時点において第1の変位電流を求めることを含み得、第2の変位電流を求めることは、第1の時点に続く第2の時点において第2の変位電流を求めることを含み得る。
【００３８】
ハプティック電圧信号発生器206は、求めた第2の変位電流に基づいてハプティック信号の振幅を修正し得る。第2の変位電流が電流の大きさの減少を示すとき、ハプティック電圧信号発生器206は、ハプティック信号の振幅を増大させ得る。さらに、第2の変位電流が電流の大きさの増大を示すとき、ハプティック電圧信号発生器206は、ハプティック信号の振幅を低減させ得る。さらに、第2の変位電流が一定の電流の大きさを示すとき、ハプティック電圧信号発生器206は、ハプティック信号の現在の(またはほぼ等しい)振幅を維持し得る。
【００３９】
ハプティックフィードバックシステム205はフィードバックループを含み、フィードバックループでは、所望の変位電流が達成されるまで(たとえば、変位電流が、電流の大きさが比較的一定であることを示すとき)、ハプティック信号の振幅が継続的に修正され得る。一例では、ハプティックフィードバックコントローラ216は、ハプティック信号の振幅を変更することによってハプティック信号を修正するようにハプティック電圧信号発生器206に引き続き指示を送り得、修正は、追加の変位電流に基づき得る。所望の変位電流が達成されるとき、ハプティックフィードバックコントローラ216は、ハプティック信号をその特定の振幅で引き続き生成するようにハプティック電圧信号発生器206に指示を送り得る。
【００４０】
デバイス104は、タッチ感知画面106とのユーザの対話を引き続き監視し得る。タッチ感知画面106とのユーザの対話を監視することは、たとえば、ユーザのタッチ入力を検出すること、またはユーザからデバイス104への接地経路変化を検出することを含み得る。したがって、ハプティック電圧信号発生器206によって生成されるハプティック信号の振幅が、その後で変化し得る(たとえば、増大または減少し得る)。たとえば、ハプティックフィードバックコントローラ216は、電流の大きさの変化を示す変位電流を求め得、求めた変位電流に基づいて、ハプティック信号の振幅を修正するようにハプティック電圧信号発生器206に指示を送り得、したがって一貫したハプティック体験をユーザに継続的に与える。
【００４１】
いくつかの実施形態では、デバイス104は、ハプティックフィードバックシステム205を含むマイクロコントローラ(図示せず)を含む。いくつかの実施形態では、デバイス104はモバイルデバイスである。モバイルデバイスは、たとえば、スマートフォン、タブレット、不透明表面(opaque surface)、または視覚障害者用の補助装置であり得る。
【００４２】
図3は、いくつかの実施形態による、ユーザに触覚フィードバックを与える方法300を示すダイアグラムである。方法300は、限定を意味するものではなく、他の応用例で使用され得る。
【００４３】
方法300はステップ310〜340を含む。ステップ310では、ハプティック信号がデバイス内の電極のセットに印加される。一例では、ハプティック電圧信号発生器206は、デバイス104内の電極のセット204にハプティック信号を印加する。ステップ320では、タッチ入力がデバイスのタッチ感知画面において検出される。一例では、タッチ感知画面106はタッチ入力(たとえば、ユーザのタッチ入力)を検出する。ステップ330では、タッチ入力から電極のセットへの変位電流が求められ、変位電流は、ハプティック信号の振幅の効果である。一例ではハプティックフィードバックコントローラ216は、タッチ入力(たとえば、ユーザのタッチ入力)から電極のセット204への変位電流を求め、変位電流は、ハプティック信号の振幅の効果である。ステップ340では、ハプティック信号の振幅が、求めた変位電流に基づいて修正される。一例では、ハプティック電圧信号発生器206が、求めた変位電流に基づいてハプティック信号を修正する。ハプティック信号は、連続時間制御ループとして実装され得る。
【００４４】
上記で論じたステップ310〜340の前、間、または後に、追加の方法ステップが実施され得ることも理解されたい。本明細書で説明する方法300のステップのうちの1つまたは複数が、必要に応じて省略され、組み合わされ、または所望の異なるシーケンスで実施され得ることも理解されたい。
【００４５】
図4は、いくつかの実施形態による、ユーザにハプティックフィードバックを与えることのできるプラットフォームを示すダイアグラムである。
【００４６】
デバイス104はプラットフォーム400を実行し得る。プラットフォーム400は、制御ユニット404と通信するユーザインターフェース402を含み、たとえば、制御ユニット404は、ユーザインターフェース402からデータを受諾し、ユーザインターフェース402を制御する。ユーザインターフェース402は、LCDまたはLPDディスプレイなどの、グラフィックス、テキスト、およびイメージを表示するための手段を含むディスプレイ406を含み、タッチセンサ408(たとえば、容量性タッチセンサ)などの、ディスプレイのタッチを検出するための手段を含み得る。
【００４７】
ユーザインターフェース402は、ユーザがそれを通じてプラットフォーム400に情報を入力し得るキーパッド410または他の入力デバイスをさらに含み得る。必要な場合、仮想キーパッドをディスプレイ406に統合することによってキーパッド410は不要にされ得る。プラットフォーム400のいくつかの構成では、ユーザインターフェース402の部分が、制御ユニット404から物理的に分離され、ケーブルを介して、またはたとえばBluetooth(登録商標)ヘッドセットではワイヤレスに、制御ユニット404に接続され得ることを理解されたい。タッチセンサ412は、ディスプレイ406を介してユーザからのタッチ入力を検出することによってユーザインターフェース402の部分として使用され得る。
【００４８】
プラットフォーム400は、電極のセットにハプティック信号を印加するための手段を含み得る。プラットフォーム400は、ユーザのタッチ入力から電極のセットへの変位電流を求めるための手段をさらに含み得、変位電流は、ハプティック信号の振幅の効果である。制御ユニット404は、ユーザインターフェース402およびタッチセンサ412からデータを受諾して処理し、ハプティック信号の生成および修正を含む、デバイスの動作を制御する。プラットフォーム400は、求めた変位電流に基づいてハプティック信号を修正するための手段をさらに含み得、したがってユーザにハプティックフィードバックを与えるための手段として働く。
【００４９】
制御ユニット404は、1つまたは複数のプロセッサ420および関連するメモリ422と、ハードウェア424と、ソフトウェア426と、ファームウェア428とによって実現され得る。制御ユニット404は、ディスプレイコントローラ430、タッチセンサコントローラ432、およびハプティックフィードバックシステム205としてそれぞれ示される、ディスプレイ406を制御するための手段と、タッチセンサ412を制御するための手段と、ハプティック信号を制御するための手段とを含む。ディスプレイコントローラ430、タッチセンサコントローラ432、およびハプティックフィードバックシステム205は、プロセッサ420、ハードウェア424、ファームウェア428、またはソフトウェア426、たとえばメモリ422内に格納され、プロセッサ420によって実行されるコンピュータ可読媒体、あるいはそれらの組合せにおいて実装され得る。それでも、明快のために、ディスプレイコントローラ430、タッチセンサコントローラ432、およびハプティックフィードバックシステム205は別々に示される。
【００５０】
上記で論じ、ここでさらに強調するように、図1〜図4は単なる例であり、特許請求の範囲を不当に限定しないものとする。たとえば、ディスプレイおよびタッチセンサを含むハプティックシステムが図4に示されているが、これは限定ではないものとする。電極のセット(たとえば、電極の層)と、電極のセットの頂部の絶縁体の層のみを含むハプティックシステムが本開示の範囲内にあることを理解されよう。さらに、ハプティックフィードバックシステムは、所与の振幅を有するハプティック信号を修正するためにユーザのタッチ入力情報を使用し、または使用しないことがある。一例では、ハプティックフィードバックシステムは、ユーザのタッチ入力情報を使用せず、電極のセットからの電流を読み取ることに基づいて、所与の振幅を有するハプティック信号を修正し得る。
【００５１】
本明細書では、プロセッサ420は、必ずしもそうである必要はないが、1つまたは複数のマイクロプロセッサ、組込みプロセッサ、コントローラ、特定用途向け集積回路(ASIC)、デジタル信号プロセッサ(DSP)、グラフィックス処理装置(GPU)などを含み得ることも理解されよう。プロセッサという用語は、特定のハードウェアではなく、システムによって実装される機能を記述するものとする。さらに、本明細書では、「メモリ」という用語は、プラットフォームに関連する長期メモリ、短期メモリ、または他のメモリを含む任意のタイプのコンピュータ記憶媒体を指し、何らかの特定のタイプのメモリ、または特定のメモリ数、またはメモリがその上に格納される特定のタイプの媒体に限定されるべきではない。
【００５２】
本明細書で説明する方法は、応用例に応じて様々な手段によって実装され得る。たとえば、これらの方法は、ハードウェア424、ファームウェア428、ソフトウェア426、またはそれらの任意の組合せにおいて実装され得る。ハードウェア実装では、処理ユニットは、1つまたは複数の特定用途向け集積回路(ASIC)、デジタル信号プロセッサ(DSP)、デジタル信号処理デバイス(DSPD)、プログラマブル論理デバイス(PLD)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、電子デバイス、または本明細書で説明する機能を実施するように設計された他の電子ユニット、あるいはそれらの組合せの中で実装され得る。
【００５３】
ファームウェアおよび/またはソフトウェア実装では、方法は、本明細書で説明する機能を実施するモジュール(たとえば、プロシージャ、機能など)とともに実装され得る。命令を有形に実施する任意の機械可読媒体が、本明細書で説明する方法を実装する際に使用され得る。たとえば、ソフトウェアコードがメモリ422内に格納され、プロセッサ420によって実行され得る。メモリは、プロセッサユニットの内部に、またはプロセッサユニットの外部に実装され得る。
【００５４】
たとえば、ソフトウェア426は、メモリ422内に格納され、プロセッサ420によって実行されるプログラムコードを含み得、プロセッサを実行し、本明細書で説明するプラットフォーム400の動作を制御するために使用され得る。メモリ422などのコンピュータ可読媒体内に格納されたプログラムコードは、デバイス内の電極のセットにハプティック信号を印加し、ユーザのタッチ入力を検出し、ハプティック信号の振幅の効果である、ユーザのタッチ入力から電極のセットへの変位電流を求め、求めた変位電流に基づいてハプティック信号を修正するためのプログラムコードを含み得る。コンピュータ可読媒体内に格納されたプログラムコードは、さらに以下で説明されるプラットフォーム400の任意の動作をプロセッサに制御させるためのプログラムコードをさらに含み得る。
【００５５】
ファームウェアおよび/またはソフトウェアにおいて実装される場合、機能が、コンピュータ可読媒体上に1つまたは複数の命令またはコードとして格納され得る。例には、データ構造で符号化されたコンピュータ可読媒体、およびコンピュータプログラムで符号化されたコンピュータ可読媒体が含まれる。コンピュータ可読媒体は物理的コンピュータ記憶媒体を含む。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスされ得る任意の入手可能な媒体であり得る。限定ではなく例として、そのようなコンピュータ可読媒体は、RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM、または他の光ディスクストレージ、磁気ディスクストレージまたは他の磁気記憶デバイス、あるいは命令またはデータ構造の形の所望のプログラムコードを格納するために使用され得、コンピュータによってアクセスされ得る任意の他の媒体を含み得、本明細書では、ディスク(disk)およびディスク(disc)は、コンパクトディスク(disc)(CD)、レーザディスク(disc)、光ディスク(disc)、デジタルバーサタイルディスク(disc)(DVD)、フロッピィディスク(disk)、およびブルーレイディスク(disc)を含み、ディスク(disk)は通常、データを磁気的に再現し、一方、ディスク(disc)は通常、データをレーザで光学的に再現する。上記の組合せもコンピュータ可読媒体の範囲内に含まれるべきである。
【００５６】
当業者は、本開示の範囲内であることが意図される、開示される実施形態と整合する他のシステムを容易に考案し得る。
【符号の説明】
【００５７】
102  ユーザ
104  デバイス
106  タッチ感知画面
204  電極のセット
205  ハプティックフィードバックシステム
206  ハプティック電圧信号発生器
208  指
209  電場
212  摩擦力
214  電流感知デバイス
216  ハプティックフィードバックコントローラ
400  プラットフォーム
402  ユーザインターフェース
404  制御ユニット
406  ディスプレイ
408  タッチセンサ
410  キーパッド
412  タッチセンサ
420  プロセッサ
422  メモリ
424  ハードウェア
426  ソフトウェア
428  ファームウェア
430  ディスプレイコントローラ
432  タッチセンサコントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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