(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
触覚帰還をユーザに提供する装置であって、
外被と、
該外被内に回転可能に閉じ込められた転がり部材と、
該転がり部材が回転した時に、該転がり部材の変位量を決定する運動検出メカニズムと、
該外被に関連して備えられた少なくとも１つのアクチュエイタと、
該少なくとも１つのアクチュエイタに関して備えられた少なくとも１つのブレーキ部材と、
復元力を提供する少なくとも１つのバネ部材とを含み、
該少なくとも１つのアクチュエイタは、該少なくとも１つのブレーキ部材を伸縮させることにより、該転がり部材が該外被内部で回転するのを選択的に防止して、該転がり部材の変位量に基づいてデテント状触覚応答を生成し、
該少なくとも１つのバネ部材は、該少なくとも１つのアクチュエイタに接続された第１の端部と該少なくとも１つのブレーキ部材に接続された第２の端部とを備える装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、該運動検出メカニズムは、該少なくとも１つのブレーキ部材を伸縮させるように該少なくとも１つのアクチュエイタを選択的に作動させる駆動エレクトロニクスを含む装置。
【請求項３】
請求項２記載の装置において、該駆動エレクトロニクスが、該転がり部材の変位量に基づいて該少なくとも１つのアクチュエイタを選択的に作動させる装置。
【請求項４】
請求項１記載の装置において、さらに、該少なくとも１つのアクチュエイタと該外被の間に備えられ、該外被を押して該ブレーキ部材を該転がり部材の方へ押し進める少なくとも１つのブレーキ力装荷バネを含む装置。
【請求項５】
ユーザに触覚帰還を提供する方法であって、
外被内で転がり部材を回転変位させるステップと、
該転がり部材が回転変位した時に、該転がり部材の変位を決定するステップと、
少なくとも１つのアクチュエイタを使用して少なくとも１つのブレーキ部材を伸縮させ、該転がり部材の回転に選択的に影響を与えることにより、該転がり部材の変位に基づいてデテント状触覚応答を生成するステップと、
少なくとも１つのバネ部材を使用して該転がり部材に復元力を与えるステップとを含み、該少なくとも１つのバネ部材は、該少なくとも１つのアクチュエイタに接続された第１の端部と該少なくとも１つのブレーキ部材に接続された第２の端部とを備える方法。
【請求項６】
ユーザに触覚帰還を提供する方法であって、
マウス状装置を望ましい方向に動かすステップと、
該マウス状装置の変位を決定するステップと、
該変位量に基づいて少なくとも１つのアクチュエイタを作動、不作動させることにより、少なくとも１つのブレーキ部材を使用して生成した制動力に起因するデテント状の力がユーザの手に伝えられるようにするステップと、
少なくとも１つのバネ部材を使用して復元力を提供するステップとを含み、該少なくとも１つのバネ部材は、該少なくとも１つのアクチュエイタに接続された第１の端部と該少なくとも１つのブレーキ部材に接続された第２の端部とを備える方法。
【請求項７】
請求項６記載の方法において、さらに、マウス状装置の外被を打撃するために少なくとも１つの打撃パッド部材を伸縮させるステップを含む方法。
【請求項８】
請求項６記載の方法において、さらに、マウス状装置が移動する格子パッドを補足するように少なくとも１つのブレーキパッドを伸縮させるステップを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は触覚帰還に関し、特にデテント状触覚帰還を提供する装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
デテントメカニズムは、典型的には、例えばテレビやラジオに見出されるようなロータリーボリュームまたはチャンネルセレクタスイッチの軸に見出される。このようなデテントメカニズムは、オシロスコ−プや同様の計器の水平及び垂直偏向ファクター制御装置にも使用されている。
【０００３】
図１Ａは、従来のロータリースイッチに使用されているデテントメカニズムの一例を示す。図示されているように、カム１は多数の谷４及び山５を含み、矢印Ａで示される方向に軸７の回りを回転することができる。一般的にツメ６と示されているバネ負荷式ツメは、典型的には、板バネ３とボールベアリング２とからなり、板バネ３はカム１の方へボールベアリング２を付勢している。カム１が回転するにつれて、ツメ６は、ボールベアリング２が谷４の１つに位置する静止位置にカム１を支持せしめる。このタイプのデテントメカニズムは、谷４の１つの停止位置を出ようとする時に復元力（例えば、カムの変位と反対の力）を提供する。その効果は、使用者の手を有効なスイッチ停止位置に導くことにある。
【０００４】
デテント作用を得るために用いられている他のメカニズムは図１Ｂに示される。強磁性平歯車１２は突出部１３を含み、矢印Ｂで示される方向に軸１４の回りを回転することができる。Ｓ極（１０Ａ）及びＮ極（１０Ｂ）を含む磁石１１が歯車１２の近傍に備えられている。磁石作用により、このメカニズムは、平歯車１２の突出部１３が磁石１０の極１０Ａ及び１０Ｂと整列した時に静止状態になる。このタイプのデテントメカニズムは、停止位置の１つを出ようとする時に復元力も提供する。
【０００５】
前記デテントメカニズムはロータリースイッチに使用するのに適しているが、１つ以上の自由度が必要な他の用途のための使用が制限されていた。例えば、ビデオディスプレイのカーソルの正確な位置を得るためにトラックボールやマウス状装置等のカーソル位置決め装置のデテントメカニズムを提供するのに役立つ。しかしながら、カーソルを位置決めするためにボールの移動を用いるトラックボールまたはマウス状装置に上述のメカニズムを使用することの欠点の１つは、望ましいデテント作用を得るためにボールの表面に物理的な山及び谷（または突出部）を備えなければならないことである。しかしながら、ボールはどの方向にも容易に（適所に）転がることができなければならないので、ボールの表面には山、谷ばかりでなく突出部も使用することができない。ボールの表面の山または突出部はボールの連続的かつ直線的な動きを妨げるだろう。ボールの表面の小さな凹みが解決を与えることができる。しかしながら、トラックボールに凹みがついていると、利用できる停止位置とそれらの方向は凹みのパターンに固定され、連続的かつ“直線的”進路を生じない可能性がある。また、複雑な動きを伴って回転することができるボールでは、次のデテント停止位置の方向が変わり続けるだろう。
【０００６】
マウス状入力／出力装置に触覚帰還を与える試みが行われている。例えば、米国特許第５，１８６，６２９号は、マウス状入力／出力装置に送られる触覚帰還に取り組んだ。この装置は、コンピュータユーザーの目に見えないコンピュータ出力を供給してコンピュータ図形画像を目に見えるようにするためのものである。詳細には、境界（例えばウインドウまたは画像の境界）に出会った時にマウスに帰還を供給することによって、目標が捜し出されたか否かの判定が行われる。この帰還は、軽い電気的インパルスまたは物理的振動の形になっている。しかしながら、この装置は、境界に出合った時にユーザーに警告を与えるのに有効であるが、引っ張り力及び／または復元力を有するデテント状物理的触覚帰還を提供するには余り有効ではない。すなわち、上述の装置は、物理的なカムやツメを使用して得ていた感覚と同じデテント状感覚を与えない。
【０００７】
また、デテント作用をまねる試みも行われた。例えば、米国特許第５，２０４，６００号は、電子装置の表示装置または読み出し装置を制御するために使用される手動操作可能なロータリーデジタルエンコーダにおいて機械的デテントをまねる装置及び方法に関連がある。詳細には、この装置は、エンコーダが回転して実際のプリセットポイント（例えば停止位置）を通過した時に、表示装置または読み出し装置へのエンコーダ出力を一時的に凍結することによって物理的デテントの触覚帰還をまねる。ユーザーがエンコーダを回転させてプリセットポイントを通過した時、この装置は時間遅延を行い、その間、関連する電子装置へのエンコーダの出力はプリセットポイント値に維持される。この遅延により、ユーザーはエンコーダの移動を停止させて、望ましいプリセットポイント値を得ることができる。しかしながら、例えこの装置及び方法が表示装置や読み出し装置を使用するプリセットポイント値を得るのに有効だとしても、この方法は周期的な物理的デテント状触覚帰還を得るには余り有効ではない。
【０００８】
したがって、トラックボール状またはマウス状入力／出力装置にデテント状触覚帰還を提供するのが有益であろう。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
コンピュータビデオディスプレイの精密なカーソル制御は、トラックボール、マウスまたは他のトラックボール状入力／出力装置を使用すると難しくなる。なぜなら、ユーザーはスクリーン上の次のカーソル停止ポイントの正確な位置を予想できないからである。本発明の種々の実施例により、ユーザーはディスプレイ上のカーソルを制御するために手の動きを微調整することができ、これは例えば製図及びＣＡＤ／ＣＡＭソフトウェアパッケージに特に有効である。本発明によれば、ユーザーは、装置上に山、谷または磁石を必要とせずに、トラックボール状またはマウス状入力装置を用いてデテント状触覚帰還を得ることができる。本発明の一実施例によれば、デテント状触覚帰還を制御するために、停止位置を電子的に変更することができる。
【００１０】
ユーザーに触覚帰還を提供する装置は、本体と、本体内に回転可能に備えられた転がり部材と、転がり部材が回転する時の転がり部材の変位量を決定する変位検出メカニズムと、本体内に位置する少なくとも１つのアクチュエータと、少なくとも１つのアクチュエータに対して備えられた少なくとも１つのブレーキとを含む。アクチュエータは転がり部材ボールに関連したブレーキパッドを伸縮させる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
主題の発明が関連する当業者は、本発明をどのようにして実施するかよく理解しているので、本発明の好適な実施例は、図面を参照して以下に詳細に説明される。
【００１２】
そこで、同じ参照数字は同じ構成要素とみなす図面を詳細に参照すると、図２Ａは、本発明の一実施例にしたがって、トラックボール入力装置においてデテント状触覚帰還を得るための合成されたデテントメカニズムを示す。図２Ａに示されるメカニズムは、トラックボール２０のような転がり部材と、駆動エレクトロニクス２３と、ソレノイド／アクチュエータ２２と、ブレーキ力装荷バネ２５と、ブレーキパッド２１と、装荷バネフランジ２８を有する押し込み棒２９と、トラックボール２０が置かれるソケット部材２４とを含む。ソケット部材２４は、ボール２０が乗る低摩擦面を含む。
【００１３】
ブレーキパッド２１は、押し込み棒２９の一方の端部に取り付けられている。押し込み棒２９の他方の端部にあるバネフランジ２８はブレーキ力装荷バネ２５に載っているかまたは連結されている。ブレーキ力装荷バネ２５は、フレーム本体２７に載っているかまたは取り付けられており、押し込み棒２９を介してブレーキパッド２１に装荷力を加える。
【００１４】
押し込み棒２９は、ソレノイド／アクチュエータ２２に備えられた案内穴にスライド可能に配置され、選択的に作動及び不作動になる時、ブレーキパッド２１を伸縮させる。押し込み棒２９は、案内穴１８内で矢印Ｃで示される方向に移動することができる。
【００１５】
駆動エレクトロニクス２３は以下により詳細に説明される。しかしながら、要約すれば、ボール２０が予め定められた量移動すると、駆動エレクトロニクス２３はソレノイド／アクチュエータ２２を直ちに作動させ、ソレノイド／アクチュエータ２２は押し込み棒２９を後退させて、装荷バネ２５をフレーム本体２７に圧縮する。この作用はブレーキパッド２１を後退させて、ボール２０からブレーキ力を解除し、ボール２０を直ちに自由に回転できるようにする。予め定められた時間後、駆動エレクトロニクス２３はソレノイド／アクチュエータ２２を不作動にし、それにより、装荷バネ２５は押し込み棒２９とブレーキパッド２１を伸長させ、したがってボール２０へのブレーキ力が復元する。本発明のこの実施例は、復元力を伴わない単なる抵抗力及び解除であるボールへのデテント状作用を提供する。前進キックの感覚は、以下により詳細に述べられるように、人間の知覚及び運動神経組織反応の動力学のために短い解除時間の間ユーザーの手で経験される。
【００１６】
もちろん、本発明のこの実施例の変形が可能である。例えば、図２Ｂに示される本発明の実施例は、ボール２０と、トラックボール２０が置かれるソケット部材２４と、駆動エレクトロニクス２３と、ソレノイド／アクチュエータ２２と、押し込み棒２９と、ブレーキパッド２１を含む。これらの構成要素は各々、図２Ａに関して上記に説明した構成要素と同じものである。しかしながら、この実施例では、装荷力はソレノイド／アクチュエータ２２の直接作用で提供される。駆動エレクトロニクス２３がソレノイド／アクチュエータ２２を作動させると、押し込み棒２９が伸び、それによりボール２０にブレーキパッド２１を押しつけ、ボール２０を押えつける。また、この実施例は、復元力を伴わない単なる抵抗力及び解除となるデテント状作用も提供する。
【００１７】
駆動エレクトロニクス２３のブロック図は図２Ｃに示される。駆動エレクトロニクス２３は、単安定マルチバイブレータ３０及び駆動増幅器３１を含む。駆動エレクトロニクス２３は、カーソル制御装置（例えば、トラックボールやマウス）またはコンピュータから到来する標準的なカーソル制御信号を使用する。カーソル制御信号はマルチバイブレータ３０に中継され、マルチバイブレータ３０は、例えばマルチバイブレータ３０を設計するために使用された抵抗及びコンデンサ（ＲＣ）回路（図示しない）の値に基づいた制御信号（ＣＴＬ）の持続期間を発生かつ制御する。抵抗及び／またはコンデンサの値を変えることにより、制御信号ＣＴＬの持続期間を変更することができる。このような単安定マルチバイブレータは周知なので詳細には説明しない。
【００１８】
制御信号ＣＴＬは駆動増幅器３１に送られ、駆動増幅器３１は制御信号を増幅して、ソレノイド／アクチュエータ２２を駆動するのに十分な電流を供給する。増幅された制御信号（ＡＭＣＴＬ）はソレノイド／アクチュエータ２２に供給される。したがって、カーソル制御信号が発生する度に、ＡＭＣＴＬが発生し、ソレノイド／アクチュエータ２２を作動させ、ブレーキパッド２１をボール２０から離したりボール２０に押しつけたりする。
【００１９】
復元力を含むさらに自然に近いデテント状作用及び触感を得るための本発明の他の実施例は図３に示される。この実施例は、トラックボール２０と、ブレーキパッド２１と、ソレノイド／アクチュエータ２２と、駆動エレクトロニクス２３と、ブレーキ力装荷バネ２５と、押し込み棒２９と、装荷バネ板２８と、トラックボール２０が乗るソケット部材２４とを含む。これらの構成要素は各々、図２Ａに関して上記に説明した構成要素と同じ機能を行なう。しかしながら、本発明のこの実施例によれば、ブレーキパッド２１は、２つの端部３４Ａ及び３４Ｂを有するたわみバネ部材３４に取り付けられている。たわみバネ部材３４の一方の端部３４Ｂは押し込み棒２９から延出している。他方の端部３４Ａはブレーキパッド２１に取り付けられている。ボール２０が回転している（例えば、ユーザーが回転させる）とき、たわみバネ部材３４はボール２０に復元力を与える。すなわち、トラックボール２０が転がると、たわみバネ部材３４は変形し、ボールの変位方向と反対であって実際の変位と比例して増加する復元力を与える。復元力が加わっている間に、（指、手または他の手段のいずれかによって）ボール２０の変位が止められ、ボール２０が解放されると、ボール２０はバネ３４によってその前の押さえ付けられた方向に戻されるだろう。
【００２０】
ボール２０の予め定められた変位量の後、駆動エレクトロニクス２３はソレノイド／アクチュエータ２２を作動させ、ブレーキパッド２１をただちに後退させ、たわみバネ部材３４をゆるめさせる。ボール２０はもはや押さえ付けられていないので、復元力はゼロまで下がる。また、人間の知覚及び運動神経組織反応の動力学のため、前進キックの感覚がユーザーの手で経験される。ブレーキパッド２１が（ソレノイド／アクチュエータ２２が駆動エレクトロニクス２３で不作動にされることによって）トラックボール２０と接触する状態に戻されると、たわみバネ部材はもはや変形しないので、復元力は初めにゼロになり、ボール２０は新しい位置／方向に押さえ付けられる。トラックボール２０が同一方向に転がり続けるにつれて、復元力は繰り返し増大し、そして下がる。
【００２１】
図４Ａは、本発明の一実施例による変位対力特性を示す。実線で示されているように、駆動エレクトロニクス２３は、発生したカーソル制御信号に基づいて、ソレノイド／アクチュエータ２２を不作動状態のままにし、ブレーキパッド２１がボール２０に押しつけられるようにしむける。これは、デテント静止位置である位置Ｄとして示されている。ボール２０が変位するにつれて、たわみバネ部材３４は、（波形の一部ａで示されるような）変位量と共に急速に増加する反転力を、最大反転力−Ｍに達するまで与える。この最大反転力−Ｍは、その他の要因のうちの、バネ２５及び３４の強度と、ボール２０とブレーキパッド２１間の摩擦量によって決まる。最大反転力−Ｍに達した後、ボール２０に十分な力が加えられると、ボール２０は更に変位することができる。予め定められた順転変位量の後、駆動エレクトロニクス２３はただちにソレノイド／アクチュエータ２２を作動させ、ブレーキパッド２１は解放され、デテント静止位置Ｄ2 が得られる。点線で示されているように、ボール２０の反転運動が起こった時は同じ波形が得られる。
【００２２】
図４Ｂは、ブレーキ滑りが生じない時の変位対力特性を示す。図示されているように、ボールの順転運動は、最大反転力−Ｍが加わる地点まで起こる。ボール２０は、この地点に達する前にユーザーの手より解放された場合は、デテント静止位置Ｆに戻るだろう。ボール２０の順転運動が、最大反転力−Ｍに達する地点を越えて行われた場合は、駆動エレクトロニクス２３は、カーソル制御信号に基づき、ソレノイド／アクチュエータ２２をただちに作動させ、ボール２０は解放され、新しいデテント静止位置Ｆ2 が得られる。このようなしっかりつかむブレーキデテント作用は、比較的強いバネ２５、比較的弱いバネ３４及び／またはボール２０とブレーキパッド２１間の摩擦量の増大を与えることによって達成することができる。
【００２３】
前にほのめかしたように、図２Ａ、２Ｂ及び図３に示される本発明の実施例は、デテント状触覚帰還を得るために人間の知覚及び運動神経の動力学という利点を持っている。例えば、トラックボールを順方向に転がすために、順転（正の）力がユーザーの手で加えられる。加えられたこの力は、最初に、デテントメカニズムの反対の（負の）ブレーキ抵抗力すなわちバネ力で平衡する。人間の運動神経制御反応時間はブレーキ解除時間に比較して遅いので、ユーザーの手で加えられた順転（正の）力は解除時間にわたって一定のままになる傾向がある。抵抗力または復元力がゼロにリセットされる地点では、トラックボールに加えられる正味の力は正になる傾向があり、これは、その結果として、抵抗力が復元するかまたはバネの反対力が再び最大に近づくまで、トラックボールを順方向に加速させる。ブレーキが解除される時にユーザーが感じるものは、ボールが順方向にキックされているという感覚であり、これは従来のデテントメカニズムのものと非常に類似しているようにユーザーに知覚される。
【００２４】
ある状況の下では、図２Ａ、２Ｂ及び図３に示されるボールに加えられるブレーキ力はマウス入力／出力装置に望ましい結果を発生しないことがあることに注意すべきである。例えば、テーブル表面またはマウスパッド上を転がるようにもくろまれたマウス式では、マウスがマウスパッド上を転がっている間にマウスにブレーキーパッドが当たった場合は、ブレーキ抵抗力は、ボールが転がらないようにする牽引力としてマウスパッドと競争し、これはカーソル応答の失敗になるだろう。パターン化されたマウスパッドの直接的な光学または電子的検知を用いるマウスの他の配置では、ブレーキ力を加えるどれかによる内部移動部品はないかもしれない。この場合には、ブレーキ力は、マウスが乗る、下にあるパッドに直接加えることができる。
【００２５】
ここに説明されているように装置が乗るパッドにブレーキ力を加えるためのこのような装置は、例えば図５Ｄに示されている。図示されているように、このメカニズムは、ソレノイド／アクチュエータ４１と、ブレーキパッド４２と、駆動エレクトロニクス４３とを含む。ユーザーが格子パッド１０２上でにマウス１０３をスライドさせると、センサ１０１はカーソル制御信号としてマウス１０３の変位を報告する。駆動エレクトロニクス４３は、カーソル制御信号に応答して短い駆動パルスを発生し、この駆動パルスは、ソレノイド／アクチュエータ４１を作動させ、押し込み棒４７を後退（または伸長）させて、ブレーキパッド４２をただちに格子パッド１０２から解放させ（またはそれに当て）、したがって、同様にデテント状触覚帰還に良く似た周期的抵抗力を発生する。
【００２６】
また、ボールが転がるにつれて、マウス入力／出力装置の外被を“コツンとたたく”（つまり、軽く衝撃を与える）ことにより、異なるタイプの触覚帰還を実行することもできる。トラックボールのような入力／出力装置では、トラックボール自体をコツンとたたくことも望ましい結果をもたらす。なぜなら、その結果生じる感覚はデテント作用の触感に十分類似しているからである。換言すれば、ユーザーの手に力の急な変化を伝えるメカニズムを組み込むと、デテント作用の触感と同じ感覚を生じる。
【００２７】
かけがえとして、マウス入力装置にコツンとたたくメカニズムを提供することが好適である。図５Ａに示される装置は、マウスの外被をコツンとたたくことによって合成されたデテント状作用を提供しながらマウスボールを転がすことができる。図示されているように、このメカニズムは、ソレノイド／アクチュエータ４１と、慣性質量４２と、駆動エレクトロニクス４３を含む。駆動エレクトロニクス４３は、カーソル制御信号に応答して短い駆動パルスを発生し、この駆動パルスはソレノイド／アクチュエータ４１を作動させ、押し込み棒４７を伸長させ、慣性質量４２にマウス４４の外被４５を“コツンとたたかせる”。外被４５がコツンとたたかれるとユーザーの手に伝わってユーザーに感知され、したがって、デテント状触覚帰還に良く似ている。
【００２８】
上記に示されたのと同じ仕方で、図２Ｂのトラックボール装置において、図２Ｂのブレーキパッド２１を（図５Ａからの）慣性質量４２に置換して、ボール２０をコツンとたたき、触覚帰還と同じ感覚を得ることができる。
【００２９】
コツンとたたく他の方法は、最小限度の置換型または非置換型プッシュ／タッチスイッチまたはキーを有する装置のユーザーに触覚帰還を提供して実行することができる。例えば、このようにコツンとたたくのをメンブレンスイッチや“タッチ−スクリ−ン”視覚表示装置に加えて、ボタンが押される感覚をまねる触覚帰還を提供することができる。
【００３０】
図５Ｂに示される装置は、“タッチ−スクリ−ン”視覚表示装置をコツンとたたくのを、ユーザーがタッチした時に生じさせることができる。図示されているように、このメカニズムも、ソレノイド／アクチュエータ４１と、慣性質量４２と、駆動エレクトロニクス４３を含む。“タッチ−スクリ−ン”視覚表示装置７７は、典型的に、表示画面４９と、ケーシング４８に配置されて表示画面４９の周囲に備えられたセンサ（図示しない）とからなる。表示画面４９は、典型的に、予め定められた機能を有する一連の“ボタン”を表示する。ユーザーが“ボタン”に対応する位置で表示画面４９にタッチすると、符号解読回路は、センサからの信号を解読し、ユーザーの指の位置を判定して、“ボタン”が“押された”かどうかを判定する。しかしながら、以前には、ある種の視覚的または音響的指示が提供されるまで、“ボタン”が実際に“押された”ことをユーザーが知る方法がなかった。（このような“タッチ−スクリ−ン”視覚表示装置は技術上周知であり、さらに詳細には説明しない。）
【００３１】
本発明は、“タッチ−スクリ−ン”視覚表示装置のユーザーに触覚帰還を提供して、“ボタン”が“押された”ことを指示するために用いることができる。上述のように、符号解読回路（図示しない）は、表示画面４９の周囲に配置されたセンサから入力を受け、表示画面４９のタッチに応答して駆動エレクトロニクス４３に信号ＢＰを供給する。駆動エレクトロニクス４３はそれに応じて短い駆動パルスを発生し、この駆動パルスはソレノイド／アクチュエータ４１を作動させ、押し込み棒４７を伸長させ、慣性質量４２に“タッチ−スクリ−ン”視覚表示装置７７のケーシング４８をコツンとたたかせる。ケーシング４８をコツンとたたくと、ユーザーの手が画面４９に接触している時にユーザーに感知される。上記に示したのと同じ仕方で、慣性質量４２は、画面４９がタッチされた時に触覚帰還を得るべくケーシング４８を“コツンとたたく”ためにケーシング４８のところにまたはその近傍に“タッチ−スクリ−ン”視覚表示装置内のどこかに配置することができる。またその代わりに、表示画面４９をケーシング４８の代わりにコツンとたたいても良い。
【００３２】
“コツンとたたく”ためのさらに他の方法は、ボタンクリックによく似た触覚帰還を得るために、非機械的キーパッドまたはキーボード上のメンブレンボタンとして実行することができる。図５Ｃに示される装置は、非機械的キーボード上のメンブレンボタンまたはキーがタッチされた時にキーパッドまたはキーボードをコツンとたたくことを生じさせる。上記の装置と同様に、例えば、このメカニズムは、ソレノイド／アクチュエータ４１と、慣性質量４２と、駆動エレクトロニクスを含む。駆動エレクトロニクス４３は、典型的にメンブレンキー７９を符号解読するために用いられる符号解読回路から入力を受け取る。ユーザーがメンブレンキー７９にタッチすることに応じて、駆動エレクトロニクス４３はソレノイド／アクチュエータ４１を作動させ、押し込み棒４２を伸長させ、慣性質量４２にメンブレンキーボード８０のケーシング７８を“コツンとたたかせる”。ケーシング７８をコツンとたたくと、ユーザーの手がメンブレンキー７９の１つに触っている時にユーザーに感知される。慣性質量４２は、ケーシング７８のところまたはその近傍にメンブレンキーボード８０内のどこかに配置することができる。コツンとたたく方式の他の用途は、キー、ボタンまたはスイッチのたわみがほとんどもしくはまったくない表面に用いることができる。
【００３３】
触覚帰還を得るさらに他の実施例は図６に示されている。この装置は、駆動エレクトロニクス６０によってそれぞれ４つのソレノイド／アクチュエータ群５６−５９で動かされる４つのピン止めブレーキ群５１−５４を含む。この４つのピン止めブレーキ５１−５４は、水平面にボール５０の均分円に沿って備えられる。
【００３４】
ｙ軸方向に沿って案内される動きを得るために、一対のブレーキすなわち（互いに左側及び右側に対向している）ブレーキ５２及び５４に対応するソレノイド／アクチュエータは、それぞれソレノイド／アクチュエータ５７及び５９で選択的に作動され、したがってこれらの２つの地点でボールをピン止めし、また、（互いに上部及び底部に対向している）一対のブレーキ５１及び５３は、それぞれソレノイド／アクチュエータ５６及び５８で解放され、その結果、ボール５０はｘ軸方向に沿った動きを制限されるが、ｘ軸の回りを自由に回転することができ、ｙ軸方向に沿って案内される動きを与える。
【００３５】
同様に、ｘ軸方向に沿って案内される動きを得るために、（互いに上部及び底部に対向している）一対のブレーキ５１及び５３に対応するソレノイド／アクチュエータは、それぞれソレノイド／アクチュエータ５６及び５８で選択的に作動され、したがってこれらの２つの地点でボールをピン止めし、また、（互いに左側及び右側に対向している）一対のブレーキ５２及び５４は、それぞれソレノイド／アクチュエータ５７及び５９で解放され、その結果、ボール５０はｙ軸方向に沿った動きを制限されるが、ｙ軸の回りを自由に回転することができ、ｘ軸方向に沿って案内される動きを与える。
【００３６】
ブレーキのｘペア及びｙペアを選択的に作動させたり非作動にしたりすることにより、ユーザーはカーソルをｘだけの方向またはｙだけの方向に案内することができる。さらに、案内されるｘまたはｙ運動に使用されていない解放されている一対のブレーキは、ある停止位置でトラックボール５０をただちにピン止めすることによりデテント状触覚帰還を作り出すのに使用することができる。
【００３７】
タレット台にブレーキアセンブリを搭載し、接続されたコンピュータまたはブレーキメカニズムの駆動エレクトロニクスからの帰還に応答して（この文書に垂直な）垂直軸の回りを回転させることによって、この実施例で任意の進路に沿ったトラックボールの案内された動きを得ることができる。ターレット台に代わるものとして、一連のピン止めブレーキをトラックボールの均分円に配置することができ、ブレーキ対を選択的に作動させて望ましい結果を得ることができる。
【００３８】
上記の説明及び図面は本発明の例示に過ぎないことがわかるだろう。本発明の変形、変更、置換や修正は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく当業者に思い浮かび得る。したがって、本発明は付随の請求の範囲によってのみ制限されるべきであると思われる。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】図１Ａは従来技術のデテントメカニズムを示す図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは従来技術のデテントメカニズムを示す図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の実施例にしたがってデテント状触覚帰還を実行する装置を示す図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の実施例にしたがってデテント状触覚帰還を実行する装置を示す図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、本発明の一実施例による駆動エレクトロニクスを示すブロック図である。
【図３】本発明の他の実施例にしたがってデテント状触覚帰還を実行する装置を示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは変位対力特性グラフを示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは変位対力特性グラフを示す図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の他の実施例にしたがって触覚帰還を得る装置を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の他の実施例にしたがって触覚帰還を得る装置を示す図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、本発明の他の実施例にしたがって触覚帰還を得る装置を示す図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、本発明の他の実施例にしたがって触覚帰還を得る装置を示す図である。
【図６】本発明の一実施例にしたがってｘ軸またはｙ軸案内された動きを得る装置を示す図である。
【符号の説明】
１８  ガイド穴
２０  ボール
２１  ブレーキパッド
２２  ソレノイド／アクチュエータ
２３  駆動エレクトロニクス
２４  ソケット部材
２５  バネ
２７  フレーム本体
２８  装荷バネ
２９  押し込み棒
【図１Ａ】
0003808577.tif 000002
【図１Ｂ】
0003808577.tif 000003
【図２Ａ】
0003808577.tif 000004
【図２Ｂ】
0003808577.tif 000005
【図２Ｃ】
0003808577.tif 000006
【図３】
0003808577.tif 000007
【図４Ａ】
0003808577.tif 000008
【図４Ｂ】
0003808577.tif 000009
【図５Ａ】
0003808577.tif 000010
【図５Ｂ】
0003808577.tif 000011
【図５Ｃ】
0003808577.tif 000012
【図５Ｄ】
0003808577.tif 000013
【図６】
0003808577.tif 000014