(57)【要約】本明細書に開示の例示的な静電アクチュエータの１つは、第１の電極と、第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間の第１の絶縁層と、第１の電極と第２の電極との間の第１の弾性材料と、第３の電極と、第２の電極と第３の電極との間の第２の絶縁層と、第２の電極と第３の電極との間の第２の弾性材料とを備える。第１の電極及び第３の電極は、電力供給部から電力を受信し、それに応じて、第１の極性を生成する。第２の電極は、電力供給部から電力を受信し、それに応じて、第１の極性とは反対の第２の極性を生成する。第１の極性及び第２の極性は、第１の電極と第２の電極との間の第１の引力及び第２の電極と第３の電極との間の第２の引力を生成する。静電アクチュエータは、ユーザインターフェースの一部であってもよい。
2018510052.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電触覚アクチュエータであって、
第１の電極、
第２の電極、
前記第１の電極と前記第２の電極との間の第１の絶縁層、
前記第１の電極と前記第２の電極との間の第１の弾性材料、
第３の電極、
前記第２の電極と前記第３の電極との間の第２の絶縁層、及び
前記第２の電極と前記第３の電極との間の第２の弾性材料
を備える静電触覚アクチュエータと、
前記第１及び第３の電極における第１の極性及び前記第２の電極における前記第１の極性とは反対の第２の極性を生成するように、前記第１の電極、前記第２の電極及び前記第３の電極に動作可能に接続される電力供給部と、
前記電力供給部又はスイッチと信号通信するコントローラであって、前記第１の電極と前記第２の電極との間における第１の引力及び前記第２の電極と前記第３の電極との間における第２の引力を生成するために、前記電力供給部を前記第１の電極、前記第２の電極及び前記第３の電極と電気的に接続させるように構成されるコントローラと
を備える、装置。
【請求項２】
前記第１の絶縁層及び前記第２の絶縁層の各々は、誘電材料を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１の絶縁層は、前記第１の弾性材料を含み、前記第２の絶縁層は、前記第２の弾性材料を含む、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記第１の絶縁層は、前記第１の弾性材料を含み、前記第２の絶縁層は、前記第２の弾性材料を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記コントローラは、前記第１の電極、前記第２の電極及び前記第３の電極から前記電力供給部を電気的に切断させるように構成され、前記第１の電極、前記第２の電極及び前記第３の電極から前記電力供給部が電気的に切断されることに応答して、前記第１の弾性材料は、前記第１の電極及び前記第２の電極をそれぞれ初期位置に移動させるように構成され、且つ前記第２の弾性材料は、前記第２の電極及び前記第３の電極をそれぞれ初期位置に移動させるように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記スイッチは、前記電力供給部と前記第１の電極との間に電気的に結合される第１のスイッチ及び前記電力供給部と前記第３の電極との間に電気的に結合される第２のスイッチを含み、前記コントローラは、前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチと信号通信する、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記コントローラは、前記第２のスイッチを閉じるための第２の信号を前記第２のスイッチに送信する前に、前記第１のスイッチを閉じるための第１の信号を前記第１のスイッチに送信するように構成される、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記コントローラは、前記第１の電極と前記第２の電極との間及び前記第２の電極と前記第３の電極との間に反発力を生成するために、前記第２の電極の極性を反転させるように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記コントローラと信号通信し且つ入力を感知して前記入力に関係付けられる信号を送信するように構成されるタッチセンサを更に備え、前記コントローラは、前記タッチセンサから前記信号を受信することに応答して、前記第１の引力及び前記第２の引力を生成するために、前記電力供給部を前記第１の電極、前記第２の電極及び前記第３の電極に電気的に接続させるように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
第１の電極と、
第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間の第１の絶縁層と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間の第１の弾性材料と、
第３の電極と、
前記第２の電極と前記第３の電極との間の第２の絶縁層と、
前記第２の電極と前記第３の電極との間の第２の弾性材料と
を備え、
前記第１の電極及び前記第３の電極は、電力供給部から電力を受信し、それに応じて、第１の極性を生成するように構成され、前記第２の電極は、前記電力供給部から電力を受信し、それに応じて、前記第１の極性とは反対の第２の極性を生成するように構成され、それによって前記第１の極性及び前記第２の極性は、前記第１の電極と前記第２の電極との間における第１の引力及び前記第２の電極と前記第３の電極との間における第２の引力を生成する、静電触覚アクチュエータ。
【請求項１１】
前記第１の絶縁層及び前記第２の絶縁層の各々は、誘電材料を含む、請求項１０に記載の静電触覚アクチュエータ。
【請求項１２】
前記第１の絶縁層は、前記第１の弾性材料を含み、前記第２の絶縁層は、前記第２の弾性材料を含む、請求項１１に記載の静電触覚アクチュエータ。
【請求項１３】
前記第１の絶縁層は、前記第１の弾性材料を含み、前記第２の絶縁層は、前記第２の弾性材料を含む、請求項１０に記載の静電触覚アクチュエータ。
【請求項１４】
前記電力供給部又はスイッチと信号通信するコントローラを更に備え、前記コントローラは、前記電力供給部を前記第１の電極、前記第２の電極及び前記第３の電極に電気的に接続させるように構成される、請求項１０に記載の静電触覚アクチュエータ。
【請求項１５】
前記コントローラは、前記第１の電極、前記第２の電極及び前記第３の電極から前記電力供給部を電気的に切断させるように構成され、前記第１の電極、前記第２の電極及び前記第３の電極から前記電力供給部が電気的に切断されることに応答して、前記第１の弾性材料は、前記第１の電極及び前記第２の電極をそれぞれ初期位置に移動させるように構成され、且つ前記第２の弾性材料は、前記第２の電極及び前記第３の電極をそれぞれ初期位置に移動させるように構成される、請求項１４に記載の静電触覚アクチュエータ。
【請求項１６】
前記スイッチは、前記電力供給部と前記第１の電極との間に電気的に結合される第１のスイッチ及び前記電力供給部と前記第３の電極との間に電気的に結合される第２のスイッチを含み、前記コントローラは、前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチと信号通信する、請求項１５に記載の静電触覚アクチュエータ。
【請求項１７】
前記コントローラは、前記第２のスイッチを閉じるための第２の信号を前記第２のスイッチに送信する前に、前記第１のスイッチを閉じるための第１の信号を前記第１のスイッチに送信するように構成される、請求項１６に記載の静電触覚アクチュエータ。
【請求項１８】
前記コントローラは、前記第１の電極と前記第２の電極との間及び前記第２の電極と前記第３の電極との間に反発力を生成するために、前記第２の電極の極性を反転させるように構成される、請求項１４に記載の静電触覚アクチュエータ。
【請求項１９】
前記第１及び第３の電極における前記第１の極性及び前記第２の電極における前記第２の極性を生成するように、前記第１の電極、前記第２の電極及び前記第３の電極に動作可能に接続される前記電力供給部を更に備える、請求項１０に記載の静電触覚アクチュエータ。
【請求項２０】
コントローラによって及びタッチセンサから、入力に関係付けられるセンサ信号を受信するステップと、
前記コントローラによって、前記センサ信号に少なくとも部分的に基づいて触覚効果を決定するステップと、
前記コントローラによって、静電触覚アクチュエータの第１の電極、第２の電極及び第３の電極への電力を電源に送信させるステップであって、前記電力は、前記触覚効果を出力するために、少なくとも部分的に前記第１の電極と前記第２の電極との間における第１の引力及び前記第２の電極と前記第３の電極との間における第２の引力を生成することにより、前記静電触覚アクチュエータに前記触覚効果を出力させるように構成されるステップと
を含む、方法。
【請求項２１】
前記静電触覚アクチュエータは、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に配置される第１の絶縁層と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に配置される第１の弾性材料と、
前記第２の電極と前記第３の電極との間の第２の絶縁層と、
前記第２の電極と前記第３の電極との間に配置される第２の弾性材料と
を備える、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１の絶縁層及び前記第２の絶縁層の各々は、誘電材料を含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１の絶縁層は、前記第１の弾性材料を含み、前記第２の絶縁層は、前記第２の弾性材料を含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記第１の絶縁層は、前記第１の弾性材料を含み、前記第２の絶縁層は、前記第２の弾性材料を含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
電力供給部を前記静電触覚アクチュエータから電気的に切断させるステップを更に含み、
前記電力供給部が前記静電触覚アクチュエータから電気的に切断されることに応答して、前記第１の弾性材料は、前記第１の電極及び前記第２の電極をそれぞれ初期位置に移動させるように構成され、前記第２の弾性材料は、前記第２の電極及び前記第３の電極をそれぞれ初期位置に移動させるように構成される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
前記第１の電極への電力を前記電源に送信させることは、電力供給部と前記第１の電極との間に電気的に結合される第１のスイッチを操作することを含み、前記第３の電極への電力を前記電源に送信させることは、前記電力供給部と前記第３の電極との間に電気的に結合される第２のスイッチを操作することを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２７】
前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチを操作することは、前記第２のスイッチを閉じるための第２の信号を前記第２のスイッチに送信する前に、前記第１のスイッチを閉じるための第１の信号を前記第１のスイッチに送信することを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記第１の電極と前記第２の電極との間及び前記第２の電極と前記第３の電極との間に反発力を生成するために、前記第２の電極の極性を反転させるステップを更に含む、請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、静電アクチュエータ、及び静電触覚アクチュエータを有するユーザインターフェースに関連する。
【０００２】
［関連出願の参照］
本出願は、２０１５年１月３０日に提出され、“Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ  Ｈａｐｔｉｃ  Ａｃｔｕａｔｏｒ  ａｎｄ  Ｕｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  ｗｉｔｈ  ａｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ  Ｈａｐｔｉｃ  Ａｃｔｕａｔｏｒ”と題された米国仮特許出願第６２／１１０，２９９号への優先権を主張し、その全体は参照により本明細書に援用される。
【背景技術】
【０００３】
静電アクチュエータは、クーロンの法則に従って、反対の極性の電荷がある距離だけ離されると生成される引力によって動作する。ある距離だけ離された２つの電極間に電圧が印加されると、電極に反対の電荷が生成され、それにより引力を生成する。引力は、電極における電荷の量に比例し、帯電した電極間の距離の２乗に反比例する。帯電した電極間の距離が減少すると、力は増加する。
【０００４】
タッチスクリーンディスプレイを有するユーザインターフェースにおける既知の静電アクチュエータを使用することは、例えば、タッチスクリーンディスプレイと同じ表面積を有する静電アクチュエータによって必要とされ得る高電圧（例えば、＞３，０００ボルト）及びタッチスクリーンディスプレイの大質量（例えば、６００−８００グラム）のためにユーザに満足のいく触覚フィードバックを提供することに関して制限されている場合が有る。
【発明の概要】
【０００５】
ユーザインターフェースのユーザに触覚効果を提供するために、薄型でありつつ高電力密度を有する静電アクチュエータを使用し、及び／又はユーザインターフェースの全体的な電力消費を低下させることが望ましい。
【０００６】
本開示の実施形態は、静電触覚アクチュエータ、及び静電触覚アクチュエータを有するユーザインターフェースを含む。一実施形態では、本開示の装置は、静電触覚アクチュエータを備えてもよい。静電触覚アクチュエータは、第１の電極、第２の電極、第１の電極と第２の電極との間の第１の絶縁層、及び第１の電極と第２の電極との間の第１の弾性材料を備えてもよい。また、静電触覚アクチュエータは、第３の電極、第２の電極と第３の電極との間の第２の絶縁層、及び第２の電極と第３の電極との間の第２の弾性材料を備えてもよい。装置は、第１及び第３の電極における第１の極性並びに第２の電極における第１の極性とは反対の第２の極性を生成するために、第１の電極、第２の電極及び第３の電極に動作可能に接続される電力供給部を備えてもよい。装置は、電力供給部又はスイッチと信号通信するコントローラを備えてもよい。コントローラは、第１の電極と第２の電極との間における第１の引力及び第２の電極と第３の電極との間における第２の引力を生成するために、電力供給部を第１の電極、第２の電極及び第３の電極と電気的に接続させるように構成されてもよい。
【０００７】
別の実施形態では、本開示の静電触覚アクチュエータは、第１の電極、第２の電極、第１の電極と第２の電極との間の第１の絶縁層、及び第１の電極と第２の電極との間の第１の弾性材料を備えてもよい。また、静電触覚アクチュエータは、第３の電極、第２の電極と第３の電極との間の第２の絶縁層、及び第２の電極と第３の電極との間の第２の弾性材料を備えてもよい。第１の電極及び第３の電極は、電力供給部から電力を受信し、それに応じて、第１の極性を生成するように構成されてもよい。第２の電極は、電力供給部から電力を受信し、それに応じて、第１の極性とは反対の第２の極性を生成するように構成されてもよい。第１の極性及び第２の極性は、第１の電極と第２の電極との間の第１の引力及び第２の電極と第３の電極との間の第２の引力を生成してもよい。
【０００８】
別の実施形態では、本開示の方法は、タッチセンサから、入力に関係付けられるセンサ信号を受信することを含んでもよい。方法は、センサ信号に少なくとも部分的に基づいて触覚効果を決定することを含んでもよい。方法は、電源によって静電触覚アクチュエータに電力を送信させることを含んでもよい。静電触覚アクチュエータは、電力を受信して、触覚効果を出力するように構成されてもよい。静電触覚アクチュエータは、第１の電極、第２の電極、第１の電極と第２の電極との間の第１の絶縁層、及び第１の電極と第２の電極との間の第１の弾性材料を備えてもよい。また、静電触覚アクチュエータは、第３の電極、第２の電極と第３の電極との間の第２の絶縁層、及び第２の電極と第３の電極との間の第２の弾性材料を備えてもよい。更に別の実施形態は、このような方法を実装するためのコンピュータ可読媒体を含む。
【０００９】
こうした例示の実施形態は、本主題を限定し又はその限界を定義するためではなく、その理解を支援するための例示を提供するために言及される。例示の実施形態は、詳細な説明において検討され、そこでは更なる説明が提供される。本明細書を吟味することによって、及び／又は請求項に記載の主題の１つ以上の実施形態を実施することによって、様々な実施形態によってもたらされる利点が更に理解され得る。
【００１０】
本主題のこうした及び他の態様、機能及び特徴と共に、構造の関連要素及び部分の組合せの動作及び機能の方法並びに製造の経済は、本明細書の一部を成す添付の図面を参照して以下の説明及び添付の請求項を検討することでより明らかになるであろう。しかしながら、図面は単なる例示及び説明のためのものであり、本主題の限定を定義することを意図していなことが明確に理解されるべきである。明細書及び請求項において使用される「１つ」及び「前記」の単数形は、明確にそうではない旨の記述が無い限り複数の対象を含んでいる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
以下の図面のコンポーネントは、本開示の一般原理を強調するように示されており、必ずしも一定の縮尺で描かれてはいない。対応するコンポーネントを示す参照文字は、必要に応じて、一貫性及び明瞭性のために図面全体で反復されている。
【図１】一実施形態によるユーザインターフェースを示す。
【図２】図１のコントローラの実施形態を示す。
【図３】図１のユーザインターフェースの実施形態を含む車両の室内を示す。
【図４】図１及び３のユーザインターフェースの一部として使用され得る静電触覚アクチュエータの実施形態を示す。
【図５】静電触覚アクチュエータの別の実施形態を示す。
【図６】一実施形態による静電触覚アクチュエータ及び静電触覚アクチュエータを有するユーザインターフェースを提供する方法を実行するためのステップのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、多様な及び代替的な例示の実施形態及び添付の図面を詳細に参照する。各例示は、限定としてではなく、説明目的で提供される。修正及び変更が行われ得ることは、当業者には明らかであろう。例えば、一実施形態の一部として例示され又は記載された特徴は、更なる実施形態をもたらすために別の実施形態において使用されてもよい。従って、本開示は、添付の請求項及び均等物の範囲に入る修正及び変形を含むことが意図されている。
【００１３】
［静電触覚アクチュエータ及び静電触覚アクチュエータを有するユーザインターフェースの例示］
本開示の１つの例示的な実施形態は、スマートフォン等の電子装置を含む。電子装置は、タッチスクリーンディスプレイ等のユーザインターフェース装置を含む。
【００１４】
電子装置は、触覚出力装置を含む。触覚出力装置は、第２の電極と実質的に並行に配置され且つ第２の電極から間隔が開けられている第１の電極を含む。また、触覚出力装置は、第２の電極と実質的に並行に配置され且つ第２の電極から間隔が開けられている第３の電極も含む。例示の実施形態では、第１の弾性材料は、第１の電極と第２の電極との間に配置される。例示の実施形態では、第２の弾性材料は、第２の電極と第３の電極との間に配置される。更に、第１の誘電体／絶縁層が第１の電極と第２の電極との間に配置され、且つ第２の誘電体／絶縁層が第２の電極と第３の電極との間に配置される。
【００１５】
例示の実施形態では、電子装置は、触覚効果を生成するために（例えば、電力供給部又は電力供給部に関係付けられるスイッチを動作させることによって）電力供給部によって電極に電力を送信させる。電力供給部は、第１及び第３の電極に送信される電力が第１及び第３の電極において正の電荷を生成するように第１及び第３の電極に電気的に結合されてもよい。電力供給部は、第２の電極に送信される電力が第２の電極において不の電荷を生成するように第２の電極に電気的に結合されてもよい。電極における電荷は、第１及び第３の電極を第２の電極に引き付けさせてもよい。この引き付けは、第１及び第３の電極を第２の電極に向かって移動させて、第１及び第２の電極の間に配置される第１の弾性材料と第２及び第３の電極の間に配置される第２の弾性材料とを圧縮してもよい。一実施形態では、電子装置は、続いて、電力供給部が電極に電力を送信することを停止させてもよい。これは、電極間の引力を消散させて、弾性材料を復元させてもよい。弾性材料の復元は、電極をそれぞれ元の初期静止位置に戻らせ、及び／又は振動させてもよい。ユーザは、電極の１つ以上の移動を触覚効果として知覚してもよい。例えば、反復される電極の移動は、電子装置の筐体を介してユーザによって知覚可能な振動を生成し得る。複数の実施形態において、電子装置は、１つ以上の触覚効果を生成するために電力を任意の順番で任意の電極の組み合わせに送信させ且つそれから取り除かせ得る。
【００１６】
例示の実施形態では、電子装置は、ユーザインターフェース装置とのユーザ相互作用に応答して触覚出力装置に触覚効果を出力させるように構成される。例えば、電子装置は、ユーザがタッチスクリーンディスプレイに出力される仮想武器等の仮想オブジェクトと相互作用することを検出してもよい。仮想オブジェクトは、電子装置において実行されるビデオゲームの一部として出力されてもよい。一実施形態では、電子装置は、ユーザ相互作用に応答して、振動などの触覚効果を触覚出力装置に出力させるように構成される。触覚効果は、例えば、仮想武器からの発砲をシミュレートしてもよい。
【００１７】
［静電触覚アクチュエータ及び静電触覚アクチュエータを有するユーザインターフェースのための例示的なシステム］
図１は、一実施形態によるユーザインターフェース１００を示す。ユーザインターフェース１００は、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、電子ワークブック、電子ハンドヘルド装置（例えば、携帯電話、スマートフォン、ゲーム装置、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、携帯型Ｅメール装置、携帯型インターネットアクセス装置、計算器等）、キオスク（例えば、現金自動預け払い機、チケット購入機等）、プリンタ、販売時点管理装置、ゲームコントローラ、ウェアラブル装置、又は、タッチスクリーン、タッチパッド若しくはボタンパネル等の車両の一部である電子装置等の他の電子装置等の任意の電子装置の一部であってもよい。
【００１８】
例示のように、ユーザインターフェース１００は、入／出力装置１１０、コントローラ１２０、及びメモリ装置１３０を含む。入／出力装置１１０は、入／出力装置１１０がコントローラ１２０と信号通信するようにバス１４０を介してコントローラ１２０及び／又はメモリ装置１３０に相互接続されてもよい。バス１４０は、有線通信リンク、無線通信リンク、及び／又はコントローラ１２０と入／出力装置１１０との間の他の通信リンクを含んでもよい。信号は入／出力装置１１０によってコントローラ１２０に出力されてもよく、信号はコントローラ１２０によって入／出力装置１１０に出力されてもよい。
【００１９】
入／出力装置１１０は、ユーザインターフェース１００のユーザから入力を受信するように構成される少なくとも１つのユーザ入力装置を含む。一実施形態では、ユーザ入力装置は、ユーザからの入力を感知（例えば、検出）するように構成されるタッチセンサ１５０を含んでもよい。タッチセンサ１５０は、タッチセンサ１５０の表面をタップする、スライドする、擦る又は押すこと等、ユーザからのジェスチャを検出するように構成されてもよい。このために、例えば、容量性又は抵抗性センサ、力感応抵抗、又は光学スイッチ等の複数の技術が使用されてもよい。一実施形態では、タッチセンサ１５０は、タッチパッドの一部であってもよい。一実施形態では、タッチセンサ１５０は、情報を出力してユーザに表示するように構成されるディスプレイ１６０をオーバレイするタッチスクリーンの一部であってもよい。一実施形態では、タッチセンサ１５０及びディスプレイ１６０は、タッチスクリーン内に結合される。
【００２０】
入／出力装置１１０は、ユーザに可聴フィードバックを提供するように構成されるスピーカ等の音声出力装置（図示せず）を含んでもよい。一実施形態では、入／出力装置１１０は、ユーザがユーザインターフェース１００に入力を提供するために、ユーザによって操作され得るボタン、回転ノブ又はジョイスティック等の他のタイプのユーザ入力装置を含んでもよい。ボタン、回転ノブ及びジョイスティックは、例えば、様々な車両においてユーザ入力装置として使用されてもよい。
【００２１】
また、例えば、ユーザインターフェース１００によって入力が受信されたことの確認としてユーザに触覚効果又はフィードバックを提供するように構成される触覚出力装置１７０も含む。触覚出力装置１７０は、１つ以上のアクチュエータ、駆動回路、及び（複数の）アクチュエータに対して駆動信号を生成するように構成される触覚エンジンを含んでもよい。
【００２２】
触覚出力装置１７０によって提供される触覚フィードバックは、振動、変形、運動感覚、静電又は超音波摩擦等の触覚効果を生成する任意の方法によって生成されてもよい。一実施形態では、触覚出力装置１７０は、アクチュエータ、例えば、モータによって偏心質量が動かされる偏心回転質量（Ｅｃｃｅｎｔｒｉｃ  Ｒｏｔａｔｉｎｇ  Ｍａｓｓ；ＥＲＭ）、バネに取り付けられた質量が前後に駆動される線形共振アクチュエータ（Ｌｉｎｅａｒ  Ｒｅｓｏｎａｎｔ  Ａｃｔｕａｔｏｒ；ＬＲＡ）等の電磁石アクチュエータ、又は圧電性材料、イオン若しくは電子ベースの電気活性ポリマ等の電気活性ポリマ、形状記憶ポリマ、スマートヒドロジェル、又は形状記憶合金等の「スマート材料」、マクロ複合繊維アクチュエータ、静電アクチュエータ、電気触覚アクチュエータ、ナノ複合アクチュエータ、空気系アクチュエータ及び／又は振動触覚フィードバック等の物理フィードバックを提供する別のタイプのアクチュエータを含んでもよい。触覚出力装置１７０は、静電摩擦（ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ  ｆｒｉｃｔｉｏｎ；ＥＳＦ）、超音波摩擦（ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  ｓｕｒｆａｃｅ；ＵＳＦ）、又は超音波触覚トランスデューサによる音響放射圧を含むもの、又は触覚基板及び可撓性若しくは変形可能表面を使用するもの、又は熱効果を提供するもの、又は空気ジェットを使用する空気の吹き出し等の投射触覚出力を提供するものを広く含む。以下で更に詳細に検討されるように、異なる触覚効果を生成するために複数の触覚出力装置１７０が使用されてもよい。一実施形態では、以下で更に詳細に記載されるように、触覚出力装置１７０は、静電触覚アクチュエータである。
【００２３】
一実施形態では、触覚出力装置１７０は、タッチセンサ１５０と統合されるか又はタッチセンサ１５０から離れていてもよい。また、一実施形態では、タッチセンサ１５０は、タッチセンサ１７０に対して指がスライドするときの摩擦効果の変調等、触覚出力装置１７０による触覚効果のレンダリングを支援するように構成されてもよい。一実施形態では、異なる触覚効果を生成するために複数の触覚出力装置が使用されてもよい。
【００２４】
図１に示されたように、メモリ装置１３０は、コントローラ１２０と、バス１４０を介して入／出力装置１１０とも相互接続されてもよい。メモリ装置１３０は、１つ以上の内部固定記憶装置、取り外し可能記憶装置、及び／又は遠隔アクセス可能記憶装置を含んでもよい。様々な記憶装置は、揮発性メモリ及び不揮発性メモリの任意の組み合わせを含んでもよい。記憶装置は、任意の組み合わせの情報、データ、命令、ソフトウェアコード等を記憶するように構成されてもよい。より詳細には、記憶装置は、触覚効果プロファイル、どのように触覚出力装置１７０が駆動されるべきかについての命令、又は触覚効果を生成するための他の情報を含んでもよい。
【００２５】
コントローラ１２０は、ユーザインターフェース１００の操作及び機能を管理又は制御するための汎用又は専用プロセッサ又はマイクロコントローラであってもよい。例えば、コントローラ１２０は、視覚情報を提供するためにディスプレイ１６０への及び触覚効果を提供するために触覚出力装置１７０への出力信号を制御するための特定用途向け集積回路（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ；ＡＳＩＣ）として特別に設計されてもよい。コントローラ１２０は、事前定義の係数に基づいて、生成される（複数の）触覚効果の（複数の）タイプ、触覚効果が生成される順番、及び振幅、周波数、持続時間、及び／又は触覚効果の他のパラメータを決定するように構成されてもよい。また、コントローラ１２０は、特定の触覚効果を提供するために触覚出力装置１７０を駆動するために使用され得るストリーミングコマンドを提供するように構成されてもよい。一部の実施形態では、コントローラ１２０は、複数のプロセッサを実際に含み、各々がユーザインターフェース１００内の所定の機能を行うように構成されてもよい。
【００２６】
図２は、図１のコントローラ１２０の実施形態を示す。コントローラ１２０は、１つ以上のコンピュータプログラムモジュールを実行するように構成されてもよい。１つ以上のコンピュータプログラムモジュールは、コンテンツ提供モジュール１２２、入力決定モジュール１２４、触覚効果決定モジュール１２６、触覚出力装置制御モジュール１２８、及び／又は他のモジュールの１つ以上を含んでもよい。コントローラ１２０は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、ハードウェア及び／若しくはファームウェアの何らかの組合せ、並びに／又はコントローラ１２０における処理機能を構成するための他の機構によってモジュール１２２、１２４、１２６及び／又は１２８を実行するように構成されてもよい。
【００２７】
モジュール１２２、１２４、１２６及び１２８は単一の処理装置内に共同設置されるように示されているが、コントローラ１２０が複数の処理装置を含む実施形態では、１つ以上のモジュール１２２、１２４、１２６及び／又は１２８が他のモジュールから離れて設置され得ることが理解されるべきである。以下に記載の異なるモジュール１２２、１２４、１２６及び／又は１２８によって提供される機能の説明は、任意のモジュール１２２、１２４、１２６及び／又は１２８が記載されたよりも多くの又は少ない機能を提供し得るので、例示目的であり、限定することを意図していない。例えば、１つ以上のモジュール１２２、１２４、１２６及び／又は１２８が除去されてもよく、一部の又は全ての機能が他のモジュール１２２、１２４、１２６及び／又は１２８の１つによって提供されてもよい。別の例示として、以下のモジュール１２２、１２４、１２６及び／又は１２８の１つに起因する一部又は全ての機能を行い得る１つ以上の追加モジュールを実行するように構成されてもよい。
【００２８】
コンテンツ提供モジュール１２２は、ディスプレイ１６０を介してユーザインターフェース１００のユーザへのコンテンツの提供を制御するように構成される。コンテンツがコンピュータ生成画像を含む場合、コンテンツ提供モジュール１２２は、ディスプレイ１６０を介してユーザに表示される画像及び／又はビューを生成するように構成される。コンテンツ、又はコンテンツが伝達される情報は、図２に示されるように、コントローラ１２０の一部であるか又は図１に示されたメモリ装置１３０の一部等、コントローラ１２０から分離している電子記憶装置１２９からコンテンツ提供モジュール１２２によって取得されてもよい。
【００２９】
入力決定モジュール１２４は、タッチセンサ１５０から入力信号を受信するように構成される。入力信号は、タッチセンサ１５０がユーザインターフェース１００のユーザからの入力を検出すると生成される。例えば、タッチセンサ１５０は、ユーザ入力に応じて入力信号を入力決定モジュール１２４に送信し得る。一実施形態では、入力決定モジュール１２４は、入力信号の強度を意図した入力に対応する所定の閾値の強度と比較することにより、第２の入力がタッチセンサ１５０に対する意図的な入力であるか又は単に不注意なタッチであるかを決定するように構成されてもよい。
【００３０】
また、一実施形態では、入力決定モジュール１２４は、タッチセンサ１５０に入力を提供するときにユーザによって意図されたものを決定するように構成される。例えば、ユーザは、タッチセンサ１５０の所定の場所をタッチするか、又はユーザインターフェース１００によって所定の機能が行われるべきであることを示す特定のジェスチャをタッチセンサ１５０に提供してもよい。入力決定モジュール１２４は、ユーザがタッチセンサ１５０上の特定の場所をタッチするか又はタッチセンサ１５０にジェスチャを提供すると、入力決定モジュール１２４が対応する出力を決定し得るように、既定のジェスチャ及び／又はタッチセンサ１５０上のタッチの場所のライブラリと共にプログラミングされていてもよい。例えば、ユーザインターフェース１００がスマートフォンの一部である実施形態では、ユーザは、指でタッチセンサ１５０上に記号を描いてもよく、入力決定モジュール１２４は、描かれた記号が、ユーザがスマートフォンと自由に相互作用できるようにスマートフォンを解除する等の特定のコマンドに対応することを決定してもよい。
【００３１】
追加的に又は代替的に、入力決定モジュール１２４は、触覚効果が生成されるべきであることを示す入力を提供する信号を、タイマ等の遠隔装置から受信するように構成されてもよい。また、一実施形態では、入力決定モジュール１２４は、例えば、入力が検出された及び／又は受け入れられたことを確認する触覚効果がユーザに提供され得るように、触覚効果決定モジュール１２６及び／又は触覚出力装置制御モジュール１２８に信号を出力するように構成される。
【００３２】
触覚効果決定モジュール１２６は、触覚出力装置１７０によって生成される触覚効果又は感覚を決定して、ユーザインターフェース１００のユーザに出力するように構成される。触覚効果の決定は、触覚効果のタイプ及び振幅、周波数、持続時間等の触覚効果の１つ以上のパラメータを決定することを含んでもよい。
【００３３】
触覚出力装置制御モジュール１２８は、触覚効果決定モジュール１２６によって決定された触覚効果を生成するように触覚出力装置１７０を制御するように構成される。これは、（例えば、バス１４０を介して）コントローラ１２０によって生成された触覚出力信号を触覚出力装置１７０に伝達することを含む。一実施形態では、触覚出力装置制御モジュール１２８に起因する機能の少なくとも一部は、触覚出力装置１７０によって運ばれるプロセッサに配置されてもよい。
【００３４】
図３は、図１のユーザインターフェース１００の実施形態を含む車両３００の室内を示す。図示のように、車両３００は、ダッシュボードＤＢから延びるハンドルＳＷ、ダッシュボードＤＢの上に位置するフロントガラスＷＳ、フロントガラスの上及び中央の近くに配置される後方ミラーＲＶＭ、ダッシュボードの中央に有るセンタースタックＣＳ、２つの前方乗客座席（図示せず）の間に位置する中央コンソールＣＣ、及び中央コンソールＣＣから延びるギアシフトＧＳを含む。計器パネル３１０は、運転者の位置に対してハンドルＳＷの後ろに位置している。計器パネル３１０は、車両の速さ、走行距離計、冷却材温度等、車両のエンジン状態、燃料レベル、温度等、外部環境状態等に関する情報を表示するように構成されてもよい。計器パネル３１０は、電子及び／又はアナログ計器を含んでもよい。一実施形態では、計器パネル３１０は、情報を電子的に表示するディスプレイの形態であってもよい。
【００３５】
図３に示されるように、図１に示され上記のユーザインターフェース１００等のユーザインターフェース３２０が、センタースタックＣＳに設けられていてもよい。ユーザインターフェース３２０は、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）の一部として地図などの画像と共に現在聴いているラジオ局又はステレオシステムで現在流れている歌等、車両内のステレオシステム（図示せず）に関する情報を表示するように構成されるディスプレイ３２４を含み得る入／出力装置３２２を含む。また、車両の室内の温度設定等、車両に関する他の情報もセンタースタックＣＳにおけるディスプレイ３２４によって表示されてもよい。上記のタッチセンサ１５０等のタッチセンサを有するタッチスクリーンがディスプレイ３２４をオーバレイしてもよく又はその一部であってもよい。また、ボタン等の追加入力要素もユーザインターフェース３２０の入／出力装置３２２の一部であってもよい。触覚出力装置３２６がディスプレイ３２４の下に配置されてもよく、又はディスプレイに表示される画像が触覚出力装置３２６を通して観察され得るように触覚出力装置３２６が透明であるか又は実質的に透明である実施形態ではディスプレイ３２４をオーバレイしてもよい。図１に示された上記のコントローラ１２０であり得るコントローラ３３０がセンタースタックＣＳに設けられるように描かれているが、コントローラ３３０は車両３００内の任意の場所に設けられてもよい。例示の実施形態は何らかの限定を意図したものではない。
【００３６】
また図３にも示されているように、第２のユーザインターフェース３４０がギアシフトＧＳの近くの中央コンソールＣＣに設けられる。第２のユーザインターフェース３４０は、ユーザが車両３００の運転から注意を逸らされること無く操作するのに更に好都合な別の場所に設けられてもよい。例えば、第２のユーザインターフェース３４０は、運転者が体を伸ばさなくても容易に届く位置に設けられるべきである。一実施形態では、第２のユーザインターフェース３４０又はユーザインターフェース３４０の一部は、ハンドルＳＷ、ダッシュボードＤＢ、センタースタックＣＳ、運転者ドア、運転者座席等に設けられてもよい。例示の実施形態は何らかの限定を意図したものではない。
【００３７】
第２のユーザインターフェース３４０は、ボタンとして押すこともできる回転式ノブ３４６、及び／又はユーザが入力を提供するために操作できるジョイスティック３４７を含み得る入／出力装置３４２を含む。また、入／出力装置３４２は、上記のタッチセンサ１５０を含み得るタッチパッド３４４、及びタッチパッド３４４の下に少なくとも部分的に配置される触覚出力装置３４８も含む。
【００３８】
一実施形態では、ユーザインターフェース３４０の触覚出力装置３４８によって出力される触覚効果は、（例えば、ユーザによって入／出力装置３４２に提供された）入力が受信されたこと及び／又は関連アクションがコントローラ３３０によって実行されることの確認として提供されてもよい。このような触覚効果は、１つ又は複数の振動としてユーザに感じられる単一のパルス又は一連のパルスを含んでもよい。
【００３９】
図４は、図１及び３のユーザインターフェース１００、３２０、３４０の一部として（例えば、触覚出力装置１７０、３２６、３４８として）使用され得る静電触覚アクチュエータ４００の実施形態を示す。例示のように、静電触覚アクチュエータ４００は、第１の電極４１０、その間にギャップ（例えば、空隙）を形成するように第１の電極４１０から離れている第２の電極４２０、及びその間にギャップを形成するように第１の電極４１０とは反対の第２の電極４２０の側において第２の電極４２０から離れている第３の電極４３０を含む。電極４１０、４２０、４３０は、金属板の形態であってもよい。複数の実施形態において追加の電極／板が使用されてもよい。例えば、一実施形態は、その間にギャップを形成するように第１の電極４１０又は第３の電極４３０から離れている第４の電極を含み得る。例示の実施形態は何らかの限定を意図したものではない。
【００４０】
図４に示されたように、第１の電極４１０と第２の電極４２０との間のギャップに弾性材料４１２が配置されてもよい。図４は間隔が開けられた２つの別個の構造として弾性材料４１２を概略的に描いているが、一実施形態では、弾性材料４１２は、第１の電極４１０と第２の電極４２０との間のギャップを部分的に又は完全に埋めてもよい。図４に示された弾性材料４１２、４２２の構成は何らかの限定を意図するものではない。また、誘電体／絶縁層４１４も第１の電極４１０と第２の電極４２０との間に配置される。誘電体／絶縁層４１４は第２の電極４２０をオーバレイするように描かれているが、一実施形態では、誘電体層が第１の電極４１０の裏側をオーバレイしてもよく、又は第１の電極４１０と第２の電極４２０との間に別の配置で設けられてもよい。
【００４１】
また、図４に示されるように、弾性材料４２２が第２の電極４２０と第３の電極４３０との間のギャップに配置され、誘電体／絶縁層４２４が第２の電極４２０と第３の電極４３０との間に配置される。一実施形態では、弾性材料４１２は誘電体／絶縁層４１４の一部であってもよく、及び／又は弾性材料は誘電体／絶縁層４２４の一部であってもよい。このような実施形態では、材料の一層のみが第１の電極４１０と第２の電極４２０との間のギャップに配置されてもよく、及び／又は材料の一層のみが第２の電極４２０及び／又は第３の電極４３０の間のギャップに配置されてもよい。例示の実施形態は何らかの限定を意図したものではない。一実施形態では、電極４１０、４２０、４３０の間に空気が殆ど又は全く存在しないように電極間の材料の（複数の）層が電極間の任意のギャップを埋めてもよい。
【００４２】
弾性材料４１２、４２２は、力を受けると変形可能であり、力が取り除かれた後で初期の形状に戻る任意のタイプの構造であってもよい。例えば、一実施形態では、弾性材料４１２、４２２は、１つ以上のコイルバネを含んでもよい。一実施形態では、弾性材料４１２、４２２は、ギャップの少なくとも一部を通して延びる織布を含んでもよく、力を受けると圧縮されて、力が取り除かれた後で元の形状まで広がってもよい。一実施形態では、弾性材料４１２、４２２は、同じバネ定数（ｋ）を有してもよい。一実施形態では、弾性材料４１２、４２２は、異なるバネ定数を有してもよい。例えば、弾性材料４１２は、第１のバネ定数（ｋ１）を有してもよく、弾性材料４２２は、第１のバネ定数（ｋ１）よりも大きい又は小さい第２のバネ定数（ｋ２）を有してもよい。一実施形態では、弾性材料４１２、４２２のバネ定数は、特定の共振周波数に対して選択されてもよい。
【００４３】
誘電体／絶縁層４１４、４２４は、電極４１０、４２０、４３０間の絶縁体としても機能する任意の適切な誘電材料から作られてもよい。一実施形態では、別個の誘電体及び絶縁層が使用されてもよい。例えば、一実施形態では、誘電体／絶縁層４１４は、絶縁材料ではない誘電材料の一層を含み、且つ誘電材料ではない絶縁材料の一層が使用されてもよい。例示の実施形態は何らかの限定を意図したものではない。
【００４４】
第１の電極４１０、第２の電極４２０及び第３の電極４３０は、銅線等のワイヤを介して電力供給部４４０に接続される。電力供給部４４０は、上記のコントローラ１２０等のコントローラ４５０と信号通信する。コントローラ４５０は、電力供給部４４０がオン及びオフにされるべきである場合を示す信号を電力供給部４４０に提供してもよい。コントローラ４５０は、追加的に又は代替的に、電力供給部４４０と、例えば、第１の電極４１０及び第３の電極４３０との間に設けられるスイッチ４６０と信号通信してもよい。コントローラ４５０は、スイッチ４６０が図４に示されている開放状態から図４に示された回路を閉じるための閉鎖位置に移動するべきである場合を示す信号をスイッチ４６０に提供してもよい。一実施形態では、スイッチ４６０が、電力供給部４４０と第２の電極４２０との間に配置されてもよい。
【００４５】
一実施形態では、コントローラ４５０は、静電触覚アクチュエータ４００を動作させるために電力供給部４４０及び／又はスイッチ４６０を動作させてもよい。例えば、コントローラ４５０がオンにする信号を電力供給部４４０に提供すること及び／又は開放位置から閉鎖位置に移動する信号をスイッチ４６０に提供することに応答して、電極４１０、４２０及び４３０に電力が送信され得る。電力は、第１の電極４１０及び第３の電極４３０に正の電荷を生成し、第２の電極４２０に負の電荷を生成し得る。電極上の電荷は、第１の電極４１０を第２の電極４２０に引き付けさせ（逆の場合も同じ）、第２の電極４２０を第３の電極４３０に引き付けさせる（逆の場合も同じ）。この引き付けは、第１の電極４１０と第２の電極４２０とを互いに向かって、及び／又は第２の電極４２０と第３の電極とを互いに向かって移動させる力を生成し得る。
【００４６】
また、電極４１０、４２０、４３０の移動は、電極４１０、４２０、４３０の各ペアの間に設けられた弾性材料４１２、４２２を圧縮する。コントローラ４５０が電力供給部４４０をオフにし及び／又はスイッチ４６０を閉鎖位置から開放位置にトグルするように構成される信号を提供することに応答して、電極は各電荷を失って、電極４１０、４２０、４３０の引き付けによって生成された力は消散する。電極４１０、４２０及び４３０の引き付けによって生成された力が消散することに応答して、第１の電極４１０と第２の電極４２０との間に有る弾性材料４１２及び第２の電極４２０と第３の電極４３０との間に有る弾性材料４２２は減圧されて、電極４１０、４２０、４３０を初期の各静止位置に戻す。一実施形態では、電極４１０、４２０、４３０は、最終的に各静止位置に戻るように振動してもよく、これは振動を生成してもよい。一実施形態では、コントローラ４５０は、異なる振動パターンを生成するために同じ又は異なる周波数で複数回、電力供給部４４０をオン及びオフに、及び／又はスイッチ４６０を開放及び閉鎖位置の間でトグルし得る。
【００４７】
一実施形態では、第１のバネ定数（ｋ１）を有する弾性材料が第１の電極４１０と第２の電極４２０との間の一領域に配置され、第２のバネ定数（ｋ２）を有する異なる弾性材料が第１の電極４１０と第２の電極４２０との間の別の領域に配置されるように、異なる弾性材料が１つ又は両方の層に使用されてもよい。このような配置は、静電触覚アクチュエータ４００が作動される場合にバネ定数の差による傾斜効果を提供してもよい。異なるバネ定数を有する任意の組み合わせの弾性材料が各層において使用されてもよい。
【００４８】
一実施形態では、コントローラ４５０は、第２の電極４２０が第１の電極４１０及び第３の電極４３０と同じ極性を有するように、第２の電極４２０の極性を反転させるように構成される信号を送信してもよい。これは、第１の電極４１０と第２の電極４２０との間、及び第２の電極４２０と第３の電極４３０との間に反発力を生成し得る。一実施形態では、反発力は、電極４１０、４２０、４３０を初期の静止位置に戻してもよい。一実施形態では、反発力は、初期の静止位置を超えて電極４１０、４２０、４３０を移動させ、それによって弾性材料４１２、４２２を拡張させてもよい。弾性材料４１２、４２２は、コントローラ４５０が電極４１０、４２０、４３０から電力を切断し及び／又はスイッチ４６０を開放位置に移動させる場合に、電極４１０、４２０、４３０を初期の静止位置に戻すように構成されてもよい。
【００４９】
電力供給部４４０、コントローラ４５０及びスイッチ４６０は静電触覚アクチュエータ４００の一部として描かれているが、一実施形態では、電力供給部４４０、コントローラ４５０、及び／又はスイッチ４６０は、静電触覚アクチュエータから離れていてもよい。例えば、電力供給部４４０、コントローラ４５０及びスイッチ４６０は、静電触覚アクチュエータ４００から離れているが、関連ユーザインターフェース内に含まれていてもよい。例示の実施形態は何らかの限定を意図したものではない。
【００５０】
図５は、静電触覚アクチュエータ５００の別の実施形態を示す。図５に示された静電触覚アクチュエータ５００は、図４に例示された静電触覚アクチュエータ４００と多くの同じコンポーネントを含む。しかし、電力供給部４４０及び第１の電極４１０及び第３の電極４３０の間に単一のスイッチ４６０を有する代わりに、図５に示された静電触覚アクチュエータ５００は、電力供給部４４０と第１の電極４１０との間に設けられた第１のスイッチ４６２及び電力供給部４４０と第３の電極４３０との間に設けられた第２のスイッチ４６４を含む。スイッチ４６２、４６４は、連続して又は同時に動作することができ、これは電極間の引力が連続して又は同時に生成されることを可能にする。例えば、コントローラ４５０は、第１のスイッチ４６２を閉じるための信号を第１のスイッチ４６２に送信し、第１の電極４１０と第２の電極４２０との間に引力を生成するために第１の電極４１０と第２の電極４２０との間の回路を閉じてもよい。所定の遅延の後で、これは非常に短い遅延であり得るが、コントローラ４５０は、第２のスイッチ４６４を閉じるための信号を第２のスイッチ４６４に送信し、第２の電極４２０と第３の電極４３０との間に引力を生成するために第３の電極４３０と第２の電極４２０との間の回路を閉じてもよい。一実施形態では、スイッチ４６２、４６４が同時に閉じて、図４に示された単一のスイッチ４６０が閉じられたときに回路を閉じたのと同じやり方で回路を閉じるように、コントローラ４５０は、第１のスイッチ４６２及び第２のスイッチ４６４に同時に信号を送信してもよい。コントローラ４５０は、触覚効果を生成するために任意の配置又は構成でスイッチ４６４、４６４を閉じることができる。
【００５１】
一実施形態では、図３に示されたユーザインターフェース３２０は、例えば、ディスプレイ３２４を備える８”オプティカルボンディングのタッチスクリーンを含んでもよく、触覚出力装置３２６は、図４に示された静電触覚アクチュエータ４００であってもよい。第１、第２、及び第３の電極４１０、４２０、４３０は、８”タッチスクリーンと同じ又は実質的に同じ表面占有面積を有してもよい。ユーザがタッチスクリーンにタッチすると、タッチセンサは、入力としてタッチを感知して、コントローラ３３０に信号を送信する。コントローラ３３０は、信号を処理して、電力供給部４４０に、及び／又は電力供給部４４０が既にオンになっていない場合は電力供給部４４０をオンにし且つスイッチ４６０を閉じて回路を閉じるためにスイッチ４６０に信号を出力する。上記のように、第１及び第３の電極４１０、４３０における正の電荷及び第２の電極４２０における負の電荷は、第１及び第２の電極４１０、４２０並びに第２及び第３の電極４２０、４３０の間に引力を生成し、これは電極を互いに向かって移動させる。次に、コントローラ３３０は、（複数の）信号を取り除き及び／又は開放位置に移動させる（及び／又は電力供給部４４０をオフにする）ための信号をスイッチ４６０に送信してもよい。それに応じて、電極４１０、４２０、４３０の間の弾性材料４１２、４２２は、電極４１０、４２０、４３０をそれぞれの初期の「静止」位置に戻す。静電触覚アクチュエータ４００の作動は、所望の振動触覚効果を生成するために反復されてもよい。
【００５２】
［静電触覚アクチュエータ及び静電触覚アクチュエータを有するユーザインターフェースの例示の方法］
図６は、一実施形態による触覚対応湾曲装置を提供する方法を実行するためのステップのフローチャートである。一部の実施形態では、図６のステップは、例えば、汎用コンピュータ、移動装置又はサーバにおけるプロセッサによって実行されるプログラムコードで実装されてもよい。一実施形態では、こうしたステップは一群のプロセッサによって実装されてもよい。一実施形態では、図６に示される１つ以上のステップは省略され又は異なる順番で行われてもよい。同様に、一部の実施形態では、図６に示されない追加のステップが実行されてもよい。以下のステップは、図１−２に関して記載されたコンポーネントを参照して記載される。
【００５３】
方法６００はステップ６０２で開始して、コントローラ１２０は入／出力装置１１０から入力（例えば、ユーザ入力）に関係付けられるセンサ信号を受信する。例えば、タッチセンサ１５０は、オブジェクトが関連タッチスクリーンディスプレイ等の関連タッチセンサ面に接触することを検出して、コントローラ１２０にセンサ信号を送信してもよい。一実施形態では、コントローラ１２０は、センサ信号を受信するために入力決定モジュール１２４を使用し、及び／又はセンサ信号に基づいてユーザによって意図された入力を決定することができる。
【００５４】
方法６００はステップ６０４に進み、コントローラ１２０はセンサ信号に少なくとも部分的に基づいて触覚効果を決定する。一実施形態では、コントローラ１２０は、触覚効果を決定するために触覚効果決定モジュール１２６を使用することができる。一部の実施形態では、コントローラ１２０は、センサ信号に少なくとも部分的に基づいて触覚効果を決定し得る。例えば、コントローラ１２０は、センサ信号に関係付けられる入力を決定し得る。次に、コントローラ１２０は、ルックアップテーブルを使用して特定の触覚効果に入力をマッピングしてもよく、及び／又は少なくとも部分的にアルゴリズムを使用することにより特定の触覚効果を決定することができる。
【００５５】
方法６００はステップ６０６に進み、コントローラ１２０は、電源によって（例えば、触覚効果を出力するために）静電触覚アクチュエータの第１の電極、第２の電極及び／又は第３の電極に電力を送信させる。一実施形態では、コントローラ１２０は、電源によって第１の電極、第２の電極及び／又は第３の電極に電力を送信するように１つ以上のスイッチを操作する。
【００５６】
例えば、コントローラ１２０は、第１の電極に電力を送信するように電力供給部と第１の電極との間に電気的に結合されている第１のスイッチを操作してもよい。コントローラ１２０は、開放位置及び閉鎖位置の間で第１のスイッチをトグルするように構成される第１の信号を第１のスイッチに送信することにより第１のスイッチを操作し得る。別の例示として、コントローラ１２０は、第３の電極に電力を送信するように電力供給部と第３の電極との間に電気的に結合されている第２のスイッチを操作してもよい。コントローラ１２０は、開放位置及び閉鎖位置の間で第２のスイッチをトグルするように構成される第２の信号を第２のスイッチに送信することにより第２のスイッチを操作し得る。コントローラ１２０は、静電触覚アクチュエータを操作するための任意の数の信号を任意の数のスイッチに送信し得る。
【００５７】
方法６００はステップ６０８に進み、コントローラ１２０は、（例えば、触覚効果を出力するために）静電触覚アクチュエータの第１の電極、第２の電極及び／又は第３の電極から電源を電気的に切断させる。例えば、コントローラ１２０は、第１の電極から電力供給部を電気的に切断するように電力供給部と第１の電極との間に電気的に結合されている第１のスイッチを操作してもよい。コントローラ１２０は、例えば、開放位置から閉鎖位置に第１のスイッチをトグルするように構成される第１の信号を第１のスイッチに送信することにより第１のスイッチを操作し得る。別の例示として、コントローラ１２０は、電力供給部を第３の電極から電気的に切断するように電力供給部と第３の電極との間に電気的に結合されている第２のスイッチを操作してもよい。コントローラ１２０は、例えば、閉鎖位置から開放位置に第２のスイッチをトグルするように構成される第２の信号を第２のスイッチに送信することにより第２のスイッチを操作し得る。
【００５８】
方法６００はステップ６０８に進み、コントローラ１２０が第２の電極の極性を反転させる。これは、第１の電極と第２の電極との間、及び／又は第２の電極と第３の電極との間に反発力を生成し得る。反発力は、第１の電極及び／又は第３の電極を第２の電極から遠ざけてもよい。ユーザは、この移動を触覚効果の少なくとも一部として知覚してもよい。
【００５９】
一実施形態では、コントローラ１２０は、第２の電極の極性を反転させるように電力供給部を操作する。例えば、コントローラ１２０は、第２の電極において反転した極性を電力供給部に生成させるように構成される信号を電力供給部に送信し得る。別の実施形態では、コントローラ１２０は、第２の電極の極性を反転させるように構成される信号を、処理装置又は集積回路（ＩＣ）等の別の電気コンポーネントに送信する。例えば、電気コンポーネントは、電力供給部と第２の電極との間に電気的に結合され得る。電気コンポーネントは、電力供給部から電力信号を受信し、コントローラ１２０からの信号に応答して、電力信号を反転するか又は第２の電極において反転した極性を生成するために電力信号を他のやり方で修正するように構成されてもよい。
【００６０】
［静電触覚アクチュエータ及び静電触覚アクチュエータを有するユーザインターフェースの利点］
実施形態は、他の触覚出力装置（例えば、２つ以下の電極を有する従来の静電アクチュエータ）よりも多くの合計電極表面積を有し得る。また、実施形態は、例えば、増加した電極の数のために、他の触覚出力装置よりも電極を互いに密集させ得る。電極間を密集させることと組み合わせて、増加した合計表面積によって、他の触覚出力装置によって出力される同じ力を達成するために必要とされるパッケージサイズ及び電圧の両方を減らすことができる。従って、実施形態は、より少ない電力を使用し且つより少ない空間を占有しながら、他の触覚出力装置と同様の又はより大きな力を出力できる。
【００６１】
例えば、実施形態は、電極／板が充電及び放電されるときにのみ電力が使用されるので、他のタイプの触覚出力装置よりも相対的に薄く且つ少ない電力を使用する触覚出力装置を提供することができる。実施形態は、従来の静電アクチュエータに対して改善された効率性レベルを提供することができる。例えば、実施形態に従った３つの電極／板を有する静電アクチュエータは、実施形態による電極間のギャップが半減されつつ電極の表面積が２倍になるので、２つの電極のみを含む従来の静電アクチュエータの最大８倍の力を生成することができる。
【００６２】
［概論］
上記の方法、システム及び装置は例示である。様々な構成によって、適宜、様々なプロシージャ又はコンポーネントが省略、置換、又は追加されてもよい。例えば、代替的な構成では、方法は記載されたものとは異なる順序で実行されてもよく、及び／又はステージが追加、省略及び／又は結合されてもよい。また、所定の構成に関して記載された機能は、様々な他の構成に結合されてもよい。構成の異なる態様及び要素が、同様に結合されてもよい。また、技術は進歩するものであり、そのため要素の多くは例示であり、本開示又は特許請求の範囲を限定しない。
【００６３】
例示的な構成（実装を含む）の十分な理解を与えるために説明の中で特定の詳細が与えられている。しかしながら、こうした構成は特定の詳細無しで実施されてもよい。例えば、周知の回路、工程、アルゴリズム、構造及び技術が、構成を不明確にするのを避けるために不要な詳細無しで示されている。この説明は、例示的な構成のみを提供するものであり、請求項の範囲、応用性又は構成を限定しない。むしろ、構成の上記説明は、記載された技術を実装するための実施可能な説明を当業者に提供するであろう。本開示の精神又は範囲から逸れることなく、要素の機能及び配置の様々な変更が行われてもよい。
【００６４】
また、構成は、フロー図又はブロック図として描かれる処理として記載されてもよい。各々が連続した工程として操作を説明している場合が有るが、こうした操作の多くは並列的又は同時に行われ得る。更に、操作の順序は並び替えられてもよい。工程は、図面に含まれない追加のステップを有してもよい。更に、方法の例示は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、ハードウェア記述言語、又はこれらの任意の組み合わせによって実装されてもよい。ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア又はマイクロコードで実装される場合、必要なタスクを実行するためのプログラムコード又はコードセグメントは、記憶媒体等の非一時的なコンピュータ可読媒体に記憶されてもよい。プロセッサは、記載されたタスクを実行してもよい。
【００６５】
複数の例示的な構成が記載されているが、本開示の精神から逸脱することなく、様々な修正、代替構造及び均等物が使用されてもよい。例えば、上記の要素は、より大きなシステムのコンポーネントであってもよく、他の規則が本発明のアプリケーションに優先し又はそれを修正してもよい。また、上記の要素が検討される前、間又は後で多くのステップが行われてもよい。従って、先の記載によって請求項の範囲は縛られない。
【００６６】
本明細書における「適合される」又は「構成される」の使用は、追加のタスク又はステップを実行するように適合又は構成される装置を排除しない開放的且つ包括的な言語を意図している。更に、「基づいて」の使用は開放的且つ包括的であることが意図されており、即ち、１つ以上の記載された条件又は値に「基づいて」行われる処理、ステップ、計算、又は他の動作が、実際には、記載されたものを超える追加の条件又は値に基づいてもよい。本明細書に含まれる表題、リスト及び番号は、単に説明を容易にするためのものであって、限定することを意図していない。
【００６７】
本主題の態様に従う実施形態は、デジタル電子回路、コンピュータハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又はこれらの組み合わせで実装され得る。一実施形態では、コンピュータは、１つ又は複数のプロセッサを備えてもよい。プロセッサは、プロセッサに結合されるＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ；ｒａｎｄｏｍ  ａｃｃｅｓｓ  ｍｅｍｏｒｙ）等のコンピュータ可読媒体を備え、又はそれへのアクセスを有する。プロセッサは、センササンプリングルーチン、選択ルーチン、及び上述の方法を実行する他のルーチン等、メモリに記憶されたコンピュータ実行可能プログラム命令を実行する。
【００６８】
このようなプロセッサは、マイクロプロセッサ、ＤＳＰ（デジタル・シグナル・プロセッサ；ｄｉｇｉｔａｌ  ｓｉｇｎａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ；ｆｉｅｌｄ  ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｇａｔｅ  ａｒｒａｙ）、及び状態機械を含む。このようなプロセッサは、ＰＬＣ、ＰＩＣ（割り込みコントローラ；ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、ＰＬＤ（プログラマブル論理回路；ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｌｏｇｉｃ  ｄｅｖｉｃｅ）、ＰＲＯＭ（プログラマブルＲＯＭ；ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｒｅａｄ−ｏｎｌｙ  ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＰＲＯＭ又はＥＥＰＲＯＭ（電気的プログラマブルＲＯＭ；ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ  ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｒｅａｄ−ｏｎｌｙ  ｍｅｍｏｒｙ）、又は他の類似の装置等のプログラマブル電子装置を更に備えてもよい。
【００６９】
このようなプロセッサは、媒体、例えば、プロセッサによって実行されると、プロセッサによって遂行又は支援される本明細書に記載のステップをプロセッサに実行させることができる命令を記憶し得る有形のコンピュータ可読媒体を備え、又はこれと通信してもよい。コンピュータ可読媒体の実施形態は、限定されないが、プロセッサ、例えばウェブサーバのプロセッサにコンピュータ可読命令を提供することができる全ての電子、光学、磁気、又は他の記憶装置を備えてもよい。媒体の他の例は、限定されないが、フロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気ディスク、メモリチップ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＡＳＩＣ、構成プロセッサ、全ての光学媒体、全ての磁気テープ若しくは他の磁気媒体、又はコンピュータプロセッサが読み取り可能な任意の他の媒体を含む。また、様々な他の装置は、ルータ、プライベート若しくはパブリックネットワーク、又は他の伝送装置等のコンピュータ可読媒体を含んでもよい。記載されたプロセッサ及び処理は、１つ以上の構造内に有ってもよく、１つ以上の構造を通じて分散されてもよい。プロセッサは、本明細書に記載の１つ以上の方法（又は方法の一部）を実行するためのコードを備えてもよい。
【００７０】
本主題はその特定の実施形態に関して詳細に記載されているが、上記のことを理解すると、このような実施形態の変形、変化、及び均等物を当業者であれば容易に生み出し得ることが理解されるであろう。従って、本開示は、限定ではなく例示を目的として提示されており、当業者には容易に明らかとなる本主題への修正、変更及び／又は追加を含むことを排除しないことが理解されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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