(57)【要約】本発明は、プレート（１０）によって形成されたタッチ式感受インターフェースを具備したデバイス（１）に関するものであって、プレートが、表面（１０ａ）のタッチ感覚を変更し得るタッチ感覚変更部材（２５）からなるアレイを備えている。本発明は、プレート（１０）が、形状記憶材料（Ａ）から形成されていること、および、タッチ感覚変更部材（２５）が、１つまたは複数のブレード（２３）から構成されていること、および、ブレード（２３）が、１つまたは複数のアーム（１３）を介して、プレート（１０）に対して一体的に連結されていること、を特徴としている。
2006511898.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御された態様で変更され得る表面（１０ａ）を有したプレート（１０）によって形成されたタッチ式感受インターフェースを具備したデバイスであって、
前記プレートが、前記表面（１０ａ）のタッチ感覚を変更し得るタッチ感覚変更部材（２５）からなるアレイを備え、
前記デバイスが、さらに、前記表面（１０ａ）の前記変更部材を制御するための制御手段を具備し、
このようなデバイスにおいて、
前記プレート（１０）が、それ自体が形状記憶材料（Ａ）から形成され、あるいは、形状記憶材料（Ａ）から形成された少なくとも１つのサブプレートを備え、
前記プレート（１０）の前記表面（１０ａ）の前記タッチ感覚変更部材（２５）からなる前記アレイが、１つまたは複数のブレード（２３）からなるアレイによって構成され、
前記ブレード（２３）が、１つまたは複数のアーム（１３）を介して、前記プレート（１０）に対して一体的に連結され、
前記ブレードに関連した１つまたは複数の凹所（１４）が、前記ブレード（２３）の周縁の一部に形成され、
前記ブレード（２３）が、第１温度においては第１状態を有し、第２温度においては第２状態を有していることを特徴とするデバイス。
【請求項２】
請求項１記載のデバイスにおいて、
前記プレート（１０）を形成している前記形状記憶材料が、第１高温形状と第２低温形状とを有した双方向材料であることを特徴とするデバイス。
【請求項３】
請求項１または２記載のデバイスにおいて、
前記プレート（１０）の前記表面（１０ａ）の前記タッチ感覚変更部材（２５）が、弾性部材（１５，１３ｂ）を備え、
該弾性部材（１５，１３ｂ）が、一方においては、前記プレート（１０）に対して機械的に連結され、他方においては、前記タッチ感覚変更部材（２５）に対して機械的に連結され、
前記弾性部材が、前記タッチ感覚変更部材（２５）に対して復帰力をもたらし、これにより、前記タッチ感覚変更部材（２５）を前記第２状態から前記第１状態へと復帰させることを特徴とするデバイス。
【請求項４】
請求項１記載のデバイスにおいて、
前記デバイスが、２つのサブプレート（１５，１７；１６，１９）を備えて形成され、
これらサブプレートが、共通の主面を介して互いに固定されていることを特徴とするデバイス。
【請求項５】
請求項４記載のデバイスにおいて、
一方のサブプレート（１６）が、形状記憶材料から形成されていることを特徴とするデバイス。
【請求項６】
請求項４記載のデバイスにおいて、
前記２つのサブプレート（１６，１９）が、形状記憶材料から形成されていることを特徴とするデバイス。
【請求項７】
請求項６記載のデバイスにおいて、
前記タッチ感覚変更部材（２５）のうちの、一方のサブプレート（１６）内に形成されているサブ部分（２５ａ）が、凹所（１４ａ）を有し、
この凹所（１４ａ）が、他方のサブプレート（１９）のサブ部分（２５ｃ）からなる部分（１３ｃ）の上方に位置していることを特徴とするデバイス。
【請求項８】
請求項５または７記載のデバイスにおいて、
断熱材料から形成された層（１８）が、形状記憶材料から形成された前記２つのサブプレート（１６，３９）の間に、介装されていることを特徴とするデバイス。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のデバイスにおいて、
前記タッチ感覚変更部材（２５）の変形を制御するための前記制御手段（４０）が、１つまたは複数のレーザー放出器（４２）を備え、
各レーザー放出器からの放射を使用することによって、前記アーム（１３）を加熱するように作用して、１つまたは複数の前記タッチ感覚変更部材（２５）の変形が引き起こされるようになっており、
前記アーム（１３）の変形が、前記ブレードを、前記第１状態から前記第２状態へと移行させることを特徴とするデバイス。
【請求項１０】
請求項９記載のデバイスにおいて、
前記タッチ感覚変更部材（２５）の変形を制御するための前記制御手段（４０）が、前記タッチ感覚変更部材（２５）と同数のレーザー放出器（４２）を備え、
これにより、前記レーザー放出器（４２）からの放射が、前記変更部材に対して、１対１で対応していることを特徴とするデバイス。
【請求項１１】
請求項９記載のデバイスにおいて、
前記タッチ感覚変更部材（２５）の変形を制御するための前記制御手段（４０）が、複数の前記タッチ感覚変更部材（２５）を制御するための１つのレーザー放出器（４２）と、１つまたは２つの自由度でもって前記レーザー放出器を駆動するための手段（４３，４４，４７）と、を備えていることを特徴とするデバイス。
【請求項１２】
請求項９〜１１のいずれか１項に記載のデバイスにおいて、
前記デバイスが、光ファイバ（４４）を具備し、
この光ファイバ（４４）が、前記レーザー放出器（４２）から出力された放射を受領するための入力端部（４６）と、レーザーを放出するための出力端部（４５）と、を備え、
前記光ファイバの前記出力端部からの前記レーザー放出を使用することによって、１つまたは複数の前記タッチ感覚変更部材（２５）の変形が引き起こされるようになっていることを特徴とするデバイス。
【請求項１３】
請求項１１記載のデバイスにおいて、
前記デバイスが、並進移動テーブル（４３）を具備し、
前記レーザー放出器（４２）が、前記並進移動テーブル（４３）によって駆動されるようになっていることを特徴とするデバイス。
【請求項１４】
請求項１１記載のデバイスにおいて、
前記デバイスが、並進移動テーブル（４３）を具備し、
前記光ファイバ（４４）の前記出力端部（４５）が、前記並進移動テーブル（４３）によって駆動されるようになっていることを特徴とするデバイス。
【請求項１５】
請求項１１記載のデバイスにおいて、
前記デバイスが、回転によって制御される反射部材（４７）を具備し、
この反射部材（４７）が、前記レーザー放出器（４２）からの放射を受領するようになっていることを特徴とするデバイス。
【請求項１６】
請求項１２記載のデバイスにおいて、
前記デバイスが、回転によって制御される反射部材（４７）を具備し、
この反射部材（４７）が、前記光ファイバ（４４）を介して前記レーザー放出器（４２）からの放射を受領するようになっていることを特徴とするデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用者に対してタッチ式で（あるいは、触覚的に）情報を伝達することを意図したデバイスという分野に関するものである。本発明は、より詳細には、表面が変更可能に制御し得るものとされたプレートから形成されたタッチ式インターフェースを具備したデバイスに関するものであって、プレートは、表面を変更するための部材アレイを備えている。
【０００２】
そのようなプレートは、例えば自動車の分野において、また、情報通信分野において、また、携帯電話の分野において、また、コンピュータマウスの分野において、また、目の不自由な人に関する物品の分野において、タッチプレートとしてすなわちタッチ式インターフェースとして、特に使用される。
【０００３】
本発明は、また、仮想現実の分野に適用され、例えば、生地の感じを再生することができる。
【背景技術】
【０００４】
米国特許第６，１５９，０１３号明細書には、目が不自由な人のための持ち運び式の光学的センサが開示されている。このデバイスは、複数の穴が形成されたタッチプレートを備えている。この場合、プレートの表面（あるいは、表面状態）の変更は、可動とされた複数のロッドによって行われる。各ロッドの位置が、電磁的に制御される。
【０００５】
表示すべきタッチ式データを受領するアドレッシング制御手段が設けられたアドレッシング回路が、ロッド位置制御コイル内を流れる電流を決定する。
【０００６】
各ロッドの位置に応じて、ロッドは、タッチプレートのタッチ表面から突出したりあるいは引っ込んだりする。各ロッドの制御により、プレート上にパターンを形成することができる。
【０００７】
また、アクチュエータとして単にワイヤーを使用したような、特に形状記憶合金（ＳＭＡ）といったような熱アクチュエータに基づいたタッチ式インターフェースが存在する。ワイヤによって駆動される部材の動きは、わずかなものである。可動部材の移動度合いを大きくし得るよう、様々な手法が提案された。特に、レバーアームと復帰用スプリングとを使用することが提案された。しかしながら、タッチプレートの解像度を増大させることが望まれた場合には、すなわち、タッチプレートの単位面積あたりの変更部材の数を増大させることが望まれた場合には、プレートおよび部材の組付が、非常に複雑となり、システムが、嵩高いものとなる。
【０００８】
形状記憶合金（ＡＭＦ）は、公知である。形状記憶合金は、機械的動作時に、それらに対して印加された熱エネルギーを変換することができる合金である。その後、それらは、約６〜８％の変形量にわたって復帰し、加熱されたときには、比較的大きな力を生成することができる。加えて、ＳＭＡは、一般に低コストであり、加熱操作の物理的実施は、単純に実行することができる。ＳＭＡから形成された部材が第１温度から第２温度へと移行した時には、機械的な形態が変化し、第１形態から第２形態へと移行する。また、双方向効果も、得ることができる。この目的のために、材料には、第１形状が付与される。この第１形状でもって加熱され、その後、冷却される。合金は、第１形状を維持する。合金は、その後、第２形状において、熱サイクル処理を受ける。この熱サイクル処理の後に、合金材料は、高温状態において、第１形状を有し、なおかつ、低温状態において、第２形状を有する。
【特許文献１】米国特許第６，１５９，０１３号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の目的は、プレートによって形成されたタッチ式感受インターフェースを具備したデバイスである。プレートは、制御可能な態様でもってタッチ感覚が変更され得る表面を備えている。この目的のために、プレートは、タッチ感覚変更部材をなす可動部材を備えている。この可動部材は、容易に製造することができ、なおかつ、コンパクトなものである。本発明の目的は、また、変更に関して良好な解像度を有したタッチ式感受インターフェースを具備したデバイスである。プレートに関し、プレートは、必ずしも、フラットな形状である必要はない。プレートは、例えば、幾何学的な意味合いにおいて、円筒状表面とすることができる。プレートは、また、マイクロエレクトロニクスにおいて使用される技術を使用して基板上に成膜された１つまたは複数の層とすることができる。
【００１０】
本発明においては、上記目的は、タッチ式感受インターフェースを具備したデバイスにおいて、プレートが、それ自体が形状記憶材料から形成されることにより、あるいは、プレートが、形状記憶材料から形成された少なくとも１つのサブプレートを備えることにより、達成される。また、プレートの表面のタッチ感覚変更部材からなるアレイは、１つまたは複数のブレードからなるアレイによって構成され、ブレードが、１つまたは複数のアームを介して、プレートに対して一体的に連結され、ブレードに関連した１つまたは複数の凹所が、ブレードの周縁の一部に形成され、ブレードが、第１温度においては第１状態を有し、第２温度においては第２状態を有している。デバイスは、表面変更部材を制御するための制御手段を具備している。
【００１１】
第１状態から第２状態へと移行させるには、ブレードに対して局所的な加熱を印加するだけで十分である。あるいは、好ましくは、プレートの背面側において、ブレードの連結アームに対して局所的な加熱を印加するだけで十分である。ブレードを第２状態から第１状態へと復帰させるには、ブレードを冷却するだけで十分である。ブレードは、また、例えばペルチェ素子を使用することとによって、積極的に冷却することができる。
【００１２】
プレートが形状記憶材料から形成されているという第１の有利な実施形態においては、第１状態への復帰は、双方向効果を可能とするような熱プロセスをプレートが受けることによって、得られる。この場合、プレートの一部を最初に加熱することにより、この部分の形状が、第１状態から第２状態へと変化する。この同じ部分の冷却は、第１状態への復帰を引き起こす。この第１実施形態は、プレート上に形成されたパターンの残留時間の制御を可能とする。
【００１３】
プレートが形状記憶材料から形成されているという第２実施形態においては、ブレードは、複数のアームを介して、プレートに対して取り付けられる。１つの（または複数の）第１アームは、加熱によって復帰するような記憶形状を有しており、１つの（または複数の）第２アームは、局所的加熱処理を受けていない。第１状態へのブレードの復帰は、第２アームが、第１アームに対して、ブレードを初期状態へと復帰させるための弾性復帰力をもたらすことによって、確保されるあるいは加速される。
【００１４】
第１形状への復帰が弾性手段によってもたらされているというこの第２実施形態の変形例においては、プレートは、２つのサブプレートを備えて形成され、これらサブプレートどうしは、例えば溶接や接着によって互いに組み付けられることによって単一プレートを形成する。第１サブプレートは、形状記憶材料Ａから形成される。第２サブプレートは、弾性材料Ｂから形成される。形状記憶材料Ａから形成された第１サブプレートの加熱部分は、材料の変形によってこの部分の変形を引き起こし、材料Ｂの弾性変形を引き起こす。材料Ａが自然的に冷却されたときにはあるいは積極的に冷却されたときには、材料Ａがあまり剛直でない場合には、材料Ｂが弾性効果によって初期状態へと復帰することによって、材料Ａ，Ｂが、第１状態へと復帰する。
【００１５】
プレートが形状記憶材料から形成されているという第３実施形態においては、プレートが、２つのサブプレートから形成され、一方のサブプレートが、形状記憶材料Ａから形成され、他方のサブプレートが、形状記憶材料Ｃから形成され、形状記憶材料Ａ，Ｃは、同一のものとも異なるものともすることができ、例えば、２つのサブプレートが、互いに溶接されることによりあるいは接着されることにより、単一プレートを形成する。形状記憶材料Ａから形成されたサブプレートの一部は、低温状態においては、第１形状を有し、高温状態においては、第２形状を有している。形状記憶材料Ｃから形成されたサブプレートの対応部分は、低温状態においては、第１形状を有し、高温状態においては、第２形状を有している。形状記憶材料Ｃから形成された対応部分の高温状態での第２形状は、サブプレートが第１形状をなすような形状とされている。
【００１６】
例えば材料Ａから形成されているサブプレートの一部は、加熱によって変形し、記憶形状をなす。材料Ａから形成されている部分の変形は、材料Ｃから形成されているサブプレートの対応部分の機械的変形を引き起こす。この場合、合金Ｃが加熱されたときには、合金Ｃは、記憶形状をなし、２つの合金の組合せによって、初期形状に復帰する。
【００１７】
第３実施形態においては、材料Ａ，Ｃからなる２つの層は、好ましくは、断熱層を介して互いに組み付けられる。よって、材料Ａ，Ｃからなる２つの層は、個別的に加熱することができる。この第３実施形態においては、第２実施形態の場合と同様に、プレート上に形成されたパターンの持続時間を制御することができる。
【００１８】
タッチ感覚変更部材の変形を制御するための制御手段が１つまたは複数のレーザー放出器を備えているという実施形態においては、各レーザー放出器からの放射を使用することによって、アームを加熱するように作用して、１つまたは複数のタッチ感覚変更部材の変形が引き起こされるようになっている。
【００１９】
制御手段は、さらに、従来技術の場合と同様に、任意の与えられた瞬間において表示すべきタッチ感受データの関数として、タッチ感受データを表示させ得るようにタッチ感覚変更部材を選択するための制御回路を備えている。制御手段は、選択されたタッチ感覚変更部材に対して、レーザー放出器からの放射を案内する。従来技術においては、制御手段は、アドレッシング回路と、アドレッシング回路の制御回路と、を備えており、制御回路は、アドレッシング回路を直接的に制御して、駆動させるべきタッチ感覚変更部材に対するアドレッシングを行う。
【００２０】
制御手段に関する同一構成は、タッチ感覚変更部材と同数のレーザー放出器が設けられていてレーザー放出器からの放射がタッチ感覚変更部材に対して１対１で対応している場合には、本発明においても適用可能である。
【００２１】
一般に、１つまたは複数のレーザー放出器が設けられ、少なくとも１つのレーザー放出器が、複数の変形部材に対して作用する。すべての変形部材に対して単一のレーザー放出器が設けられる場合には、制御手段は、表示すべきタッチ感受データを考慮して、駆動対象をなす変形部材に対してレーザー放射を順次的に印加するように、レーザー放出器からの出力を走査させる。複数の変形部材に対して作用する複数のレーザー放出器が設けられる場合には、制御回路は、２つのステージを有している。レーザーを選択するという第１ステージにおいては、放射を使用することによって、例えばレーザー放出器からの放射を制御するアドレッシング回路という態様でもって、ディスプレイを形成する。複数のレーザー放出器は、放射分布手段を使用することによって、タッチ感受データを投影表示するのに駆動する必要がある変形部材に対して、対応づけられる。第２ステージにおいては、駆動手段を使用して、各レーザーからの放射を走査する。この場合、放射が、それぞれ対応する変形部材に対して順次的に印加され、表示すべき触感データが表示される。
【００２２】
与えられた表示に対して有効であるような放射の選択に関し、また、放射の走査制御に関し、制御手段のこの見地は、当業者の公知範囲内である。よって、ここでは、これ以上の説明を省略する。
【００２３】
タッチ感覚変更部材と同数のレーザーを設けることができる。この場合には、各放射が、タッチ感覚変更部材を加熱したりあるいは加熱しなかったりする。このようにして、レーザーからの放射は、タッチ感覚変更部材に対して、１対１対応でもって配置される。
【００２４】
本発明の好ましい実施形態においては、タッチ感覚変更部材の制御手段は、複数のタッチ感覚変更部材を制御するための１つのレーザー放出器と、１つまたは２つの自由度でもってレーザー放出器を駆動するための手段と、を備えている。
【００２５】
この場合、タッチ感覚は、所定周波数ごとに更新される。所定周波数は、レーザーパワーと、レーザーに関連する変形手段の数と、休止状態から動作状態へと移行するのに必要な動作時間と、１つまたは２つの自由度でもってレーザー放出器を駆動するための手段による駆動速度と、の関数である。
【００２６】
レーザー放射器が自由度を有しつつ可能とされる場合には、なおかつ、タッチ感覚変更部材が、行列配置されたマトリクスユニットによって構成されている場合には、例えばある列をなす複数のタッチ感覚変更部材からなる変形手段に対して共通とされたような１つのレーザーからの放射は、例えば駆動すべき列をなす複数のタッチ感覚変更部材の各々に向けて、順次的に案内することができる。このような制御は、この列に対して割り当てられたレーザー並進移動手段によってもたらされる。あるいは、回転によって制御される反射部材によってもたらされる。反射部材は、レーザー放出器からの放射を受領するものであって、この反射部材の回転は、変形させるべき列をなす変形手段に対して放射を案内する。
【００２７】
放射が２つの自由度を有しつつ可動とされている場合には、第１実施形態においては、それら２つの自由度は、レーザーの並進移動手段と、同時的に回転が制御される反射部材と、によって構成される。好ましくは、この場合には、反射部材の回転軸は、並進移動ベクトルに対して平行とされる。この場合、並進移動手段および回転手段は、それぞれ、反射部材の並進移動および回転移動を制御する。これにより、放射を、ディスプレイデバイスの変形部材の少なくとも一部に対して案内する。
【００２８】
放射が２つの自由度を有しつつ可動とされた１つまたは複数のレーザー放出器を有しているような第２変形例においては、第２の自由度は、第１並進移動手段に対して第２並進移動手段を追加することによって得られる。あるいは、反射部材を、互いに非平行な２つの軸回りに回転可能とすることによって得られる。
【００２９】
例えば２つの軸を有した並進移動プレートによって光ファイバの一端を駆動するだけで十分な場合には、光ファイバの他端が、レーザー放出器からの放射を受領する。同じことは、反射部材の回転の場合にも成立する。その場合、反射部材へと入射する入力光は、レーザー放出器からの放射を受領する光ファイバに由来するものとすることができる。
【００３０】
好ましい実施形態においては、形状記憶は、プレートに対して一体化された１つまたは複数の連結アームだけに関連する。アームは、所定温度以上の温度においては、第１形状を有しており、所定温度以下の温度においては、第２形状を有している。よって、タッチ感覚変更部材の各々は、１つのブレードと、１つまたは複数の連結アームと、によって構成される。ブレードは、アームに対して機械的に連結された可動部材である。レーザーから出力された放射は、１つまたは複数のアームを加熱するように作用する。
【００３１】
したがって、本発明によるデバイスは、電気的コンタクトを必要とすることなく熱的に動作することができる。このことは、アドレッシングの複雑さを低減するとともに、製造をより容易なものとする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明の他の利点や特徴点は、例示としての実施形態に関する以下の説明により、明瞭となるであろう。
【００３３】
以下、本発明の実施形態につき、添付図面を参照して説明する。添付図面においては、同一部材に対してまた同一機能を有した部材に対して、同一符号が付されている。
【００３４】
図１は、上面１０ａを有したプレート１０を示している。プレート１０は、表面１０ａの変更部材２５からなるアレイを備えている。各部材２５は、プレートの表面１０ａの全体にわたって、例えば長方形といったような形状で図示されている。そのような部材の例については、後述する。図１においては、複数の部材２５は、行列配置とされたマトリクス形状でもって、配置されている。この配置は、必須ではない。プレート１０は、形状記憶材料からなる少なくとも１つのサブプレートを備えたプレートである。このプレートは実線で示されている。部材２５に関する後述の説明により、プレート１０が、例えば層１２と層１１とを備え得ること、および、それら各層が、サブプレートを構成すること、および、２つのサブプレートが、互いに中実であることは、理解されるであろう。図１においては、サブプレート１１，１２は、全体的に破線によって分離されている。１つの一体プレートを有しているような、また、２つのサブプレートを有しているような、２つの実施形態において、プレート１０は、連続体の形態とされている。
【００３５】
次に、プレート１０の変更部材２５の実施形態につき、図２〜図４を参照して説明する。
【００３６】
図２は、図２Ａと図２Ｂとから構成されている。図２Ａは、プレート１０の表面１０ａの変更部材２５を示す平面図である。図２Ｂは、図２ＡにおけるＢ−Ｂ線に沿って同じ部材を示す矢視断面図である。部材２５は、プレート１０のうちの長方形形状とされた部分であって、双方向となり得るような処理を既に受けた形状記憶材料から形成されている。ブレード２３は、プレート１０に対して切欠処理を行い、ブレード２３の周囲に凹所１４を形成することによって、得られている。凹所１４は、ブレード２３とアーム１３との連結部分を除いては、ブレード２３の全周縁にわたって延在している。アーム１３は、ブレード２３と、プレート１０がなす連続体と、を連結している。アーム１３は、第１記憶形状においては、図２Ｂにおいて実線で示すように、プレート１０がなす平面に対して平行な方向性を有している。符号２１によって概略的に示しているような、アームの一部分の温度が、所定温度以上の温度となったときには、アーム１３は、図２Ｂにおいて破線で示すような、第２記憶形状となる。この第２記憶形状においては、アーム１３は、プレート１０がなす平面に対して、ゼロではない角度を形成する。その結果、ブレード２３が、持ち上げられる。アーム１３が冷却されたときには、アーム１３は、第１記憶形状へと復帰し、ブレード２３は、再度、プレート１０がなす平面内に位置する。図２における図示においては、１つのアーム１３だけが存在している。当然のことながら、複数のアーム１３を設けることができる。例えば、図２に示すアーム１３に、ブレード２３とプレート１０がなす連続体との間にわたって延在する長尺凹所を形成することにより、２つのアームを得ることができる。図２に示す実施形態と同じことが成立し、アーム１３は、撓みによって変形する。アーム１３は、また、捻れによって形状を変更することもできる。この場合には、ブレード２３は、軸ＢＢ回りにおける回転によって、可動となる。当然のことながら、アーム１３は、また、捻れと撓みとの双方によって、形状を変更することができ、これにより、ブレードに対して、２つの自由度を有した変位を与える。この場合、アーム１３が加熱される場所に応じて、ブレード２３に関し、３つの状態を得ることができる。第１状態は、撓みだけに対応した状態であり；第２状態は、捻れだけに対応した状態であり
；最後に、第３状態は、アーム１３の撓みと捻れとの双方に同時に対応した状態である。
【００３７】
形状記憶材料は、例えば、ニッケルチタンや銅合金からなる形状記憶材料とされ、例えば、ＣｕＺｎＡｌや、ＣｕＡｌＮｉや、ＣｕＡｌＢｅ、とされる。
【００３８】
図２に示すような部材２５の形状は、本発明が、２つのサブ層すなわち２つのサブプレート１１，１２を備えているプレート１０に関しても、適用可能である。この場合、部分２１の加熱により、アーム１３の変形が引き起こされ、上述したように、アーム１３の撓みおよび／または捻れが起こって、図２Ｂに示すように、ブレード２３が持ち上げられる。図２Ｂにおいては、ブレード２３の持上が図示されており、部材２５は、断面図で示されており、部材２５は、２つのサブプレート１１，１２によって形成されており、２つのサブプレート１１，１２の境界平面が、破線によって示されている。
【００３９】
図３に示す実施形態においては、プレート１０を形成する形状記憶材料は、一方向的材料である。ブレード２３は、第１アーム１３および第２アーム１５によって、プレートがなす連続体に対して、連結されている。図３に示すように、１つまたは複数の第１アーム１３は、第１低温形状と第２高温形状とを有している。１つまたは複数の第２アーム１５は、第１アーム１３が低温形状から記憶形状へと移行した時には、弾性変形を受ける。この弾性変形のために、復帰力が生成される。この復帰力は、冷却されたときに、ブレード２３を第１状態に復帰させることに寄与する。
【００４０】
この第１実施形態の変形例においては、プレート１０の部材２５は、図２に関して上述した形状を、平面視において有している。この変形例においては、プレートは、２つのサブプレート１６，１７から形成されている。２つのサブプレート１６，１７は、例えば溶接や接着によって互いに組み付けられており、これにより、図４に示すような単一のプレートを形成している。第１サブプレート１６は、形状記憶材料Ａから形成されている。第２サブプレート１７は、弾性材料Ｂから形成されている。材料Ｂは、例えば、スプリングスチールや、銅ベリリウム合金や、例えばマイクロエレクトロニクスにおいて使用されるシリコンといったような硬質材料、とすることができる。この構成においては、アーム１３およびブレード２３は、図２に示す形状を平面視において有しているものであって、プレートの残部と同様に、互いに積層される２つのサブプレート１６，１７から形成されている。アーム１３は、互いに積層された２つの部分１３ａ，１３ｂを備えている。材料Ａから形成された第１サブプレートから構築されているような、アームの上層１３ａの例えば部分２１が加熱されたときには、材料Ａの変形によってこの部分２１が変形し、アーム１３のうちの材料Ｂから形成された部分１３ｂの弾性変形を引き起こす。材料Ａの自然的なあるいは意図的な冷却ののために、材料Ａがそれほど剛直でない場合には、弾性復帰によって初期形状へと戻そうとする材料Ｂの弾性復帰力によって、材料Ａ，Ｂは、第１状態へと復帰する。
【００４１】
したがって、この実施形態においては、また、その変形例においては、プレート１０の表面１０ａの変更部材２５は、形状記材料と、弾性部材１５，１３ｂと、を備えている。弾性部材は、プレート１０に対しても、変更部材２５に対しても、連結されており、プレート１０の表面１０ａの変更部材２５に対して弾性復帰力をもたらし、これにより、第２形状から第１形状への復帰に寄与する。
【００４２】
図５Ａに示されている第３実施形態においては、プレート１０は、例えば溶接や接着によって互いに組み合わされた２つのサブプレート１６，１９を備えて形成されており、これにより、単一のプレート１０を形成している。この実施形態の好ましい態様においては、２つのサブプレート１６，１９は、断熱材料から形成された中間層（１８）のそれぞれ上面および下面に対して接着されている。第１サブプレート１６は、形状記憶材料Ａから形成されている。第２サブプレート１９は、第２の形状記憶形状Ｃから形成されていて、第１形状記憶材料の記憶形状とは異なる記憶形状を有している。変更部材２５の例示としての実施形態は、図５Ｂにおいて、平面図によって示されている。この図においては、変更部材２５のうちの、上側のサブプレート１６内に形成された部分２５ａだけが図示されている。ブレード２３ａは、このブレード２３ａの３つの側辺を囲むＵ字形状とされた第１凹所１４と、円形形状とされかつそのＵ字形状の開放部分に実質的に配置された第２凹所１４ａと、によって、サブプレート１６内に、形成されている。円形形状とされた凹所１４ａは、Ｕ字形状の２つの平行枝間の離間距離よりも小さな直径を有している。このため、つのアーム１３ａが、ブレード２３ａを、プレートがなす連続体の残部に対して、連結している。
【００４３】
図５Ｃは、変更部材２５の底面図を示している。この図においては、部材２５のうちの、サブプレート１９内に形成された部分２５ｃだけが示されている。ブレード２３ｃは、中央アーム１３ｃを除いて、プレートの全周にわたって延在する凹所１４によって、得られている。中央アーム１３ｃは、ブレード２３ｃと、プレートがなす連続体の残部と、を連結している。図５Ｂおよび図５Ｃにおいては、２つの塗りつぶし領域ａ，ｃが示されている。これら領域ａ，ｃは、変形のための加熱を印加する領域である。
【００４４】
加熱は、任意の公知手段によって印加することができる。また、加熱対象をなす領域をレーザービーム走査によって照射することによっても、加熱を印加することができる。
【００４５】
部分２５ａ，２５ｃの組付は、図５Ｄにおいて、平面図によって示されている。この図においては、プレート１０の表面１０ａの変更部材２５のうちの、サブプレート１６内に形成された部分２５ａは、凹所１４ａを有している。この凹所１４ａは、この例においては、他方のサブプレート１９の部分２５ｃのアーム１３ｃの全体よりも、上方に位置している。この構成は、単一のレーザー走査によって、図５Ｂに示されているような上側サブプレート１６の変形可能部分と、下側サブプレート１９の変形可能部分１３ｃと、のいずれかを加熱し得るという点において、有利である。
【００４６】
動作は、以下のとおりである。
【００４７】
例えば材料Ａから形成されたようなサブプレート１６の部分ａは、加熱によって変形し、記憶された形状をなす。この形状は、図５Ｅにおいて、横断面図によって示されている。この変形に基づいて、ブレード２３が持ち上げられ、ブレード２３は、もはや、プレート１０がなす平面に対して、面一ではなくなる。材料Ａからなる部分ａの変形は、材料Ｃから形成されたサブプレート１９の対応部分の機械的な変形を引き起こす。この時点で、アーム１３ｃの高さ位置において合金Ｃが加熱された場合には、合金Ｃは、記憶された形状をなす。この記憶された形状は、図５Ｆに示されている。この場合には、記憶形状は、フラットな形状であり、ブレード２３を、プレート１０がなす平面へと、引き戻す。これにより、２つの合金Ａ，Ｃからなるアセンブリは、初期形状へと復帰する。
【００４８】
図６は、プレート１０の形態とされたタッチ式インターフェースを具備した本発明によるデバイスを示す分解斜視図であって、制御手段４０が、レーザー手段４２を備えている。
【００４９】
ディスプレイデバイス１は、図１に関して上述したようなタッチプレート１０を備えている。また、この場合には、タッチプレートは、熱伝導性材料から形成されたプレートとすることができ、連続体という形態とされている。この例においては、タッチ感覚変更部材が明確に図示されていないけれども、タッチ感覚変更部材は、同様にして存在している。各瞬間において、変更部材は、例えば画素といったような形態で、表面上へのレーザー照射によって位置が決定される。ここでは、画素のサイズは、プレートの表面に対して照射されたレーザー放射によって加熱される最小表面積によって決定される。レーザーは、例えば、タッチ表面１０ａに対向して配置される。加熱は、変更部材の境界を視覚的に識別する必要なく、行うことができる。よって、タッチ感覚の変更は、高温の画素と低温の画素との間の温度差から構成される。
【００５０】
デバイス１は、さらに、制御手段４０を備えている。制御手段４０は、タッチ感覚変更部材２５の変形手段２１を選択的にアドレッシングすることができる。これにより、任意の瞬間において、タッチプレート１０の表面１０ａの全体的表面高さ位置において、タッチ感覚を形成することができる。
【００５１】
本発明のこの実施形態においては、タッチ感覚変更部材２５の制御手段４０は、１つまたは複数のレーザー放出器４２を備えている。各レーザー放出器４２からの放射を使用することにより、１つまたは複数のタッチ感覚変更部材２５の変形を実行することができる。図６においては、１つのレーザー４２だけが示されている。図示の例においては、レーザー４２からの放射は、いずれのタッチ感覚変更部材２５に対しても、到達することができる。この目的のために、レーザー放出器４２は、並進移動テーブル４３上に設置されている。並進移動テーブル４３は、第１並進移動軸に沿った第１並進移動手段を備えたテーブルとすることができる、あるいは、公知なように、第２並進移動軸に沿った第２並進移動手段をも備えたテーブルとすることができる。また公知なように、テーブル４３には、図示していないものの、モータ手段が設けられている。モータ手段は、レーザー放出器を変位させるためのものである。表示すべきタッチ感受データを受領した制御回路４１によって選択された変形手段２１の下方において順次的に放射を印加することができる。制御回路４１は、一方においては、並進移動テーブル４３のモータ手段を制御し、他方においては、レーザー放出器４２からの放射のオンオフを制御する。このオンオフ制御は、例えば、レーザー放出器４２に対して光学的に直列接続されたポッケルスセルと、偏光子と、を使用して行う。これらすべての構成要素は、公知のものであるので、ここでは図示されていない。同様に、例えばレンズといったような放射焦点合わせ手段も、図示されていない。
【００５２】
レーザー放出器４２を移動させることは、必須ではない。図６に示すように、光ファイバ４４の端部４５を移動させるだけで十分である。光ファイバ４４の他方の端部４６は、レーザー放出器４２からの放射を受領する。
【００５３】
よって、図６に示す例においては、タッチ感覚変更部材２５の制御手段４０は、レーザー放出器４２に加えて、制御手段４０と、制御回路４１と、テーブル４３と、付加的には光ファイバ４４と、を備えている。動作は、以下のとおりである。
【００５４】
各タッチ感覚イメージの形成に際しては、放射レーザーを、テーブル４３を使用して、イメージの形成のための動作位置へと変形させる必要のある各タッチ感覚変更部材２５に向けて、順次的に移動させる。変形は、単一経路において得ることができる。その場合、変形させる必要のある各タッチ感覚変更部材上において、停止時間が設けられる。変形は、また、複数の順次的な経路を使用しても、得ることができる。その場合、各タッチ感覚変更部材２５上における停止時間は、変更部材の変形を引き起こすのに十分なものとされる。先のイメージに引き続く次なるイメージは、タッチ感覚変更部材２５が初期位置へと復帰するのに必要な時間の後に、同じ方法で適用される。
【００５５】
図７は、プレート１０の形状とされたタッチ式インターフェースを具備した本発明によるデバイスの第２実施形態を示す分解斜視図であって、制御手段４０は、レーザー手段４２を備えている。図６と比較すれば、並進移動テーブル４３が、可動ミラー４７によって置換されている。可動ミラー４７は、互いに垂直な２つの軸回りに移動することができる。レーザー放出器４２は、図示されていない光ファイバを介して、可動ミラー４７に向けて、直接的に放射を放出する。表示すべきタッチ式感受データを受領する制御回路４１は、位置変更手段４８，４９によって、可動ミラー４７の回転位置を制御する。反射器のこのような回転手段は、公知である。
【００５６】
動作は、図６に示す例と同じであり、この場合には、放射の移動は、可動ミラー４７の制御された回転によって得られている。
【００５７】
図８は、プレート１０の形状とされたタッチ式インターフェースを具備した本発明によるデバイスの第３実施形態を示す分解斜視図であって、制御手段４０は、レーザー手段４２を備えている。この第３実施形態においては、レーザー放出器４２は、タッチプレート１０のタッチ感覚変更部材２５と同じ数とされている。
【００５８】
この第３実施形態においては、制御手段４０は、一体型層３０を備えている。この一体型層３０は、好ましくは、特にマイクロエレクトロニクスにおけるような大量生産技術を使用して得られたものとされる。この層は、タッチ感覚変更部材２５の数と同数のレーザー放出器４２を備えている。レーザー放出器４２からの放射は、部材２５に対して１対１対応で印加することができる。制御回路４１は、この場合には、単純なアドレッシング回路とされており、このアドレッシング回路は、放射させる放出器４２をアドレッシングすることができ、これにより、現在のイメージを形成することができる。この実施形態は、アドレッシングすべき部材２５の数が多い場合には、複雑なものとなり得るようなアドレッシング回路を必要とするけれども、層３０に関して上述したように、タッチプレート１０に関し、また、アドレッシング回路４１に関し、大量生産技術を使用して製造し得るという利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】タッチ式インターフェースを形成するプレートを示す斜視図であり、プレートは、表面を変更し得る部材からなるアレイを備えている。
【図２】プレートの変更部材の第１実施形態を示す図であって、図２Ａは、平面図であり、図２Ｂは、図２ＡにおけるＢ−Ｂ線に沿った矢視断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態を示す平面図である。
【図４】本発明の第２実施形態の変形例によるプレートを示す横断面図である。
【図５】図５Ａは、本発明の第３実施形態の変形例によるプレートを示す横断面図であり；図５Ｂは、プレートの変更部材の第３実施形態における第１サブプレートを示す平面図であり；図５Ｃは、プレートの変更部材の第３実施形態における第２サブプレートを示す底面図であり；図５Ｄは、プレートの変更部材の第３実施形態を示す平面図であって、第１サブプレートと第２サブプレートとが組み付けられた様子を示しており；図５Ｅは、第１サブプレートの形状を示す図であって図５ＢにおけるＥ−Ｅ線に沿った矢視断面図であり；図５Ｆは、第２サブプレートの形状を示す図であって図５ＣにおけるＦ−Ｆ線に沿った矢視断面図である。
【図６】本発明によるタッチ式インターフェースを具備したデバイスの一実施形態を示す分解斜視図であって、レーザーによる制御手段を備えており、レーザー放射の移動が、並進移動テーブルによって得られている。
【図７】本発明によるタッチ式インターフェースを具備したデバイスの他の実施形態を示す分解斜視図であって、レーザーによる制御手段を備えており、レーザー放射の移動が、レーザー放射器によって放出された放射を受領するミラーの軸の回転によって得られている。
【図８】本発明によるタッチ式インターフェースを具備したデバイスの一実施形態を示す分解斜視図であって、レーザーによる制御手段を備えており、レーザー放射器の数が、プレートのタッチ感覚変更部材の数と同数とされている。
【図９】一実施形態を概略的に示す斜視図であって、タッチ感覚変更部材が、熱伝導性材料によって構成されている。
【符号の説明】
【００６０】
１    デバイス
１０    プレート
１０ａ  表面
１３    アーム
１３ｂ  弾性部材
１４    凹所
１５    弾性部材、サブプレート
１６    サブプレート
１７    サブプレート
１８    断熱材料層
１９    サブプレート
２３    ブレード
２５    タッチ感覚変更部材
４０    制御手段
４２    レーザー放出器
４３    並進移動テーブル
４４    光ファイバ
４５    出力端部
４６    入力端部
４７    反射部材
【図１】
2006511898.tif 000003
【図２】
2006511898.tif 000004
【図３】
2006511898.tif 000005
【図４】
2006511898.tif 000006
【図５】
2006511898.tif 000007
【図６】
2006511898.tif 000008
【図７】
2006511898.tif 000009
【図８】
2006511898.tif 000010
【図９】
2006511898.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成16年10月5日(2004.10.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御された態様で変更され得る表面（１０ａ）を有したプレート（１０）によって形成されたタッチ式感受インターフェースを具備したデバイスであって、
前記プレートが、前記表面（１０ａ）のタッチ感覚を変更し得るタッチ感覚変更部材（２５）からなるアレイを備え、
前記タッチ感覚変更部材（２５）の各々が、１つまたは複数のブレード（２３）からなるアレイによって構成され、
前記ブレード（２３）が、１つまたは複数のアーム（１３）を介して、前記プレート（１０）に対して一体的に連結され、
前記ブレードに関連した１つまたは複数の凹所（１４）が、前記ブレード（２３）の周縁の一部に形成され、
前記ブレード（２３）が、第１温度においては第１状態を有し、第２温度においては第２状態を有し、
前記デバイスが、さらに、前記表面（１０ａ）の前記変更部材を制御するための制御手段を具備し、
このようなデバイスにおいて、
前記プレート（１０）が、それ自体が形状記憶材料（Ａ）から形成され、あるいは、形状記憶材料（Ａ）から形成された少なくとも１つのサブプレートを備えていることを特徴とするデバイス。
【請求項２】
請求項１記載のデバイスにおいて、
前記プレート（１０）を形成している前記形状記憶材料が、第１高温形状と第２低温形状とを有した双方向材料であることを特徴とするデバイス。
【請求項３】
請求項１または２記載のデバイスにおいて、
前記プレート（１０）の前記表面（１０ａ）の前記タッチ感覚変更部材（２５）が、弾性部材（１５，１３ｂ）を備え、
該弾性部材（１５，１３ｂ）が、一方においては、前記プレート（１０）に対して機械的に連結され、他方においては、前記タッチ感覚変更部材（２５）に対して機械的に連結され、
前記弾性部材が、前記タッチ感覚変更部材（２５）に対して復帰力をもたらし、これにより、前記タッチ感覚変更部材（２５）を前記第２状態から前記第１状態へと復帰させることを特徴とするデバイス。
【請求項４】
請求項１記載のデバイスにおいて、
前記デバイスが、２つのサブプレート（１５，１７；１６，１９）を備えて形成され、
これらサブプレートが、共通の主面を介して互いに固定されていることを特徴とするデバイス。
【請求項５】
請求項４記載のデバイスにおいて、
一方のサブプレート（１６）が、形状記憶材料から形成されていることを特徴とするデバイス。
【請求項６】
請求項４記載のデバイスにおいて、
前記２つのサブプレート（１６，１９）が、形状記憶材料から形成されていることを特徴とするデバイス。
【請求項７】
請求項６記載のデバイスにおいて、
前記タッチ感覚変更部材（２５）のうちの、一方のサブプレート（１６）内に形成されているサブ部分（２５ａ）が、凹所（１４ａ）を有し、
この凹所（１４ａ）が、他方のサブプレート（１９）のサブ部分（２５ｃ）からなる部分（１３ｃ）の上方に位置していることを特徴とするデバイス。
【請求項８】
請求項５または７記載のデバイスにおいて、
断熱材料から形成された層（１８）が、形状記憶材料から形成された前記２つのサブプレート（１６，３９）の間に、介装されていることを特徴とするデバイス。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のデバイスにおいて、
前記タッチ感覚変更部材（２５）の変形を制御するための前記制御手段（４０）が、１つまたは複数のレーザー放出器（４２）を備え、
各レーザー放出器からの放射を使用することによって、前記アーム（１３）を加熱するように作用して、１つまたは複数の前記タッチ感覚変更部材（２５）の変形が引き起こされるようになっており、
前記アーム（１３）の変形が、前記ブレードを、前記第１状態から前記第２状態へと移行させることを特徴とするデバイス。
【請求項１０】
請求項９記載のデバイスにおいて、
前記タッチ感覚変更部材（２５）の変形を制御するための前記制御手段（４０）が、前記タッチ感覚変更部材（２５）と同数のレーザー放出器（４２）を備え、
これにより、前記レーザー放出器（４２）からの放射が、前記変更部材に対して、１対１で対応していることを特徴とするデバイス。
【請求項１１】
請求項９記載のデバイスにおいて、
前記タッチ感覚変更部材（２５）の変形を制御するための前記制御手段（４０）が、複数の前記タッチ感覚変更部材（２５）を制御するための１つのレーザー放出器（４２）と、１つまたは２つの自由度でもって前記レーザー放出器を駆動するための手段（４３，４４，４７）と、を備えていることを特徴とするデバイス。
【請求項１２】
請求項９〜１１のいずれか１項に記載のデバイスにおいて、
前記デバイスが、光ファイバ（４４）を具備し、
この光ファイバ（４４）が、前記レーザー放出器（４２）から出力された放射を受領するための入力端部（４６）と、レーザーを放出するための出力端部（４５）と、を備え、
前記光ファイバの前記出力端部からの前記レーザー放出を使用することによって、１つまたは複数の前記タッチ感覚変更部材（２５）の変形が引き起こされるようになっていることを特徴とするデバイス。
【請求項１３】
請求項１１記載のデバイスにおいて、
前記デバイスが、並進移動テーブル（４３）を具備し、
前記レーザー放出器（４２）が、前記並進移動テーブル（４３）によって駆動されるようになっていることを特徴とするデバイス。
【請求項１４】
請求項１１記載のデバイスにおいて、
前記デバイスが、並進移動テーブル（４３）を具備し、
前記光ファイバ（４４）の前記出力端部（４５）が、前記並進移動テーブル（４３）によって駆動されるようになっていることを特徴とするデバイス。
【請求項１５】
請求項１１記載のデバイスにおいて、
前記デバイスが、回転によって制御される反射部材（４７）を具備し、
この反射部材（４７）が、前記レーザー放出器（４２）からの放射を受領するようになっていることを特徴とするデバイス。
【請求項１６】
請求項１２記載のデバイスにおいて、
前記デバイスが、回転によって制御される反射部材（４７）を具備し、
この反射部材（４７）が、前記光ファイバ（４４）を介して前記レーザー放出器（４２）からの放射を受領するようになっていることを特徴とするデバイス。
【国際調査報告】
2006511898.tif 000012
2006511898.tif 000013
2006511898.tif 000014
2006511898.tif 000015
2006511898.tif 000016
2006511898.tif 000017