(57)【要約】  ユーザが触覚パターンを感じるために指（Ｆ）を動かすことができる作用空間を有する触覚フィードバックデバイス（７０）を用いて少なくとも１つの触覚パターンを生成するための方法であって、パターンの知覚は、励起要素による指パッドの機械的励起の変調によって引き起こされ、  作用空間における指（Ｆ）の位置を検出するステップ（１００）と、  指の速度（ｖ）を計算するステップ（１０１）と、  指の各検出位置について、事前定義されたタクテルのグリッド内の関連するタクテルを判定するステップ（１０２）であって、各タクテルは、再現されるべき触覚パターンに依存する関連するテクスチャ値を有し、各タクテルは８ｍｍ以下の最大寸法を有する、ステップ（１０２）と、  このタクテルに関連付けられたテクスチャ値に基づいて、励起要素を制御するための制御信号を生成するステップ（１０３、１０４、１０５）であって、この励起信号は、少なくとも再生されるべき最も密な触覚パターンについて指の速度に依存している、ステップ（１０３、１０４、１０５）と、を有する、方法。
2020518922.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザが触覚パターンを感じるために指（Ｆ）を動かすことができる作用空間を有する触覚フィードバックデバイス（７０）を用いて少なくとも１つの触覚パターンを生成するための方法であって、前記パターンの知覚は、励起要素による指パッドの機械的励起の変調によって引き起こされ、
前記作用空間における前記指（Ｆ）の位置を検出するステップ（１００）と、
前記指の速度（ｖ）を計算するステップ（１０１）と、
前記指の各検出位置について、事前定義されたタクテルのグリッド内の関連するタクテルを判定するステップ（１０２）であって、各タクテルは、再現されるべき前記触覚パターンに依存する関連するテクスチャ値を有し、各タクテルは８ｍｍ以下の最大寸法を有する、ステップ（１０２）と、
このタクテルに関連付けられたテクスチャ値に基づいて、前記励起要素を制御するための制御信号を生成するステップ（１０３、１０４、１０５）であって、励起信号は、少なくとも再生されるべき最も密な触覚パターンについて前記指の速度に依存している、ステップ（１０３、１０４、１０５）と、
を有する、方法。
【請求項２】
前記指パッドの前記機械的励起の前記変調は、触覚フィードバック表面（６０）の振動および／または電気励起の変調を介した前記表面（６０）上の前記指（Ｆ）の摩擦の変調によって行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記摩擦の前記変調は、電気接着により、または超音波振動により発生する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記触覚フィードバック表面（６０）は、スクリーン（２４）に少なくとも部分的に重なっている、請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】
前記スクリーン（２４）は、生成される触覚パターンのグラフィック表現（４７）を提示する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記スクリーン（２４）は、生成される触覚パターンに関連する情報を表示する、請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
前記触覚フィードバック表面（６０）は複数の別個の領域（４５、４６）を有し、そのそれぞれにおいて触覚パターンを生成することができる、請求項２から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
最近検出された前記指の位置に対応するタクテルが、以前に検出された前記指の位置に関連付けられたタクテルのテクスチャと同一のテクスチャをエンコードするかどうかが判断され、そうでなければ前記制御信号のリフレッシュが実行される、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記制御信号は、前記指パッドの刺激Ａ（ｔ）の振幅が式（１）
【数１】
2020518922.tif 000007
になるようなものであり、
ここで、Ｂ１およびＣ１は、刺激の変動およびその平均レベルの振幅の制御を可能にする定数であり、ｔは時間であり、ｖは前記指の推定速度であり、Φ１は前記テクスチャの位相であり、ＰＳ１＜８ｍｍは前記テクスチャの空間周期である、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記制御信号の前記リフレッシュの間、関係式（１）は式（２）
【数２】
2020518922.tif 000008
になるようにリフレッシュされ、
ここで、Ｂ２およびＣ２は、刺激の変動およびその平均レベルの振幅の制御を可能にする定数であり、
位相値Φ２は、前のタクテルから新たなタクテルへの切り替え時に振幅Ａ（ｔ）が連続するか、ゼロになるように選択されるような値に初期化される、
請求項８および９に記載の方法。
【請求項１１】
少なくとも１つの触覚パターンを生成するための、特に請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法を実装するための装置（１、３、９０）であって、
ユーザが触覚パターンを感じるために指（Ｆ）を動かすことができる３Ｄまたは２Ｄの作用空間を有する触覚フィードバックデバイスであって、前記パターンの知覚は、指パッドの機械的励起の変調によって引き起こされる、触覚フィードバックデバイスと、
前記作用空間における前記指（Ｆ）の位置を検出するための手段（１８）と、
前記指の速度を計算するための手段（１８）と、
前記指の各検出位置について、事前定義されたタクテルのグリッド内の関連するタクテルを判定するための手段であって、各タクテルは、再現されるべき前記触覚パターンに依存する関連するテクスチャ値を有し、各タクテルは８ｍｍ以下の最大寸法を有する、手段（１８）と、
このタクテルに関連付けられたテクスチャ値に基づいて、励起要素を制御するための制御信号を生成する手段であって、励起信号は、少なくとも再生されるべき最も密な触覚パターンについて前記指の速度に依存している、手段（１８）と、
を有する、装置。
【請求項１２】
前記触覚フィードバックデバイスは、３Ｄ作用空間を有する、指クリップまたはグローブのような、前記ユーザによって装着され得るデバイスであり、前記パターンの知覚は、電磁石のような励起要素による前記指パッドの機械的励起の変調によって引き起こされる、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
インタフェース（３）の形であり、
ユーザが少なくとも１つの触覚パターンを感じるために指（Ｆ）を動かすことができる触覚フィードバック表面（６０）の形の２Ｄ作用空間を有する触覚フィードバックデバイスであって、前記パターンの知覚は、前記触覚フィードバック表面（６０）の振動および／または電気励起の変調を介した前記触覚フィードバック表面（６０）上の前記指パッドの機械的励起の変調によって引き起こされる、触覚フィードバックデバイスと、
生成可能な触覚パターンの少なくとも１つのグラフィック表現（４７）を提示するタッチスクリーン（２４）と、
前記インタフェース（３）のユーザが、何が知覚されるかのグラフィック表現（４７）を選択することを可能にする少なくとも１つの選択手段（４８、５１、５２）と、
を含む、請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
前記指パッドの前記機械的励起の前記変調は、前記触覚フィードバック表面（６０）上の前記指の摩擦の変調により行われる、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記タッチスクリーン（２４）は、生成可能な触覚パターンの複数のグラフィック表現（４７）を提示する、請求項１３または１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記触覚フィードバック表面（６０）と前記タッチスクリーン（２４）とは分離している、請求項１３から１５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの選択手段（４８、５１、５２）は前記スクリーン（２４）上に表示される、請求項１３から１６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１８】
前記触覚フィードバック表面（６０）は、複数の別個の領域（４５、４６）を有し、そのそれぞれにおいて触覚パターンを生成することができる、請求項１３から１７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１９】
グラフィック表現（４７）が、前記触覚フィードバック表面（６０）と同数の別個の領域（４９、５０）を有し、これらの領域のそれぞれは、生成される触覚パターンの存在または欠如を表す、請求項１３から１８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２０】
触覚パターンの存在は、幅が大きなまたは小さな、および互いの間隔が大きなまたは小さな線のセットによって表される、請求項１３から１９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２１】
前記線は、前記指（Ｆ）の動きの方向に対して横方向に、またはむしろ垂直に配置される、請求項１３から２０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの選択手段は、確認キー（４８）および／または少なくとも１つのナビゲーションキー（５１、５２）である、請求項１３から２１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２３】
複数の情報エンコード要素（６５）を、特に文字の形で、前記スクリーン上に表示するように構成された、請求項１３から２２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２４】
前記触覚フィードバック表面（６０）上の情報エンコード要素（６５）の１つに対応する少なくとも１つの触覚パターンをランダムに生成するように構成された、請求項１３から２３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２５】
前記ユーザが、前記情報エンコード要素（６５）間を、選択する必要がある要素までナビゲートすることを可能にするように構成された、請求項２３または２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記ユーザが、知覚された触覚パターンの認識に続いて、前記少なくとも１つの選択手段を用いて、対応する情報エンコード要素（６５）を選択することを可能にするように構成された、請求項２３または２４に記載の装置。
【請求項２７】
前記触覚フィードバック表面（６０）またはその別個の領域（４５、４６）の少なくとも１つは、
接触面を画定するプレート（２１）と、
２つの導電層（２７、２９）間に配置された圧電材料（３１）を有する少なくとも１つの圧電トランスデューサ（２５）であって、前記２つの導電層の１つ（２７）が前記基板プレート（２１）に固定されている、少なくとも１つの圧電トランスデューサ（２５）と、
を有する振動触覚フィードバックスラブ（２０）であり、
前記基板プレート（２１）に固定されたものと反対の層（２９）は、前記トランスデューサ（２５）の２つの電源電極（３４、３５）を形成するために中断されている、
請求項１３から２６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２８】
前記振動スラブ（２０）の中断層（２９）は、振動ノードに対応する領域（３３）において中断されている、請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記振動スラブ（２０）の電源電極の長さは、生成される振動の半波長に近い、請求項２７または２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記スラブ（２０）の前記プレートは、
ガラスまたは他の透明な材料と、
不透明な材料、特に金属、と、
の中から選択される材料からなる、請求項２７から２９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３１】
インタフェース（３）の形の請求項１３から３０のいずれか一項に記載の装置を実装することによって、ユーザが情報を入力することを可能にする方法であって、
ａ）請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法を用いる、前記触覚フィードバック表面（６０）上での、前記インタフェース（３）のユーザによって知覚されるべき少なくとも１つの触覚パターンの生成と、
ｂ）前記ユーザによる、前記インタフェース（３）の前記スクリーン（２４）上に表示されるグラフィック表現（４７）の選択の検出と、
を含む、方法。
【請求項３２】
行われた選択と予想データとの比較を含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記比較の結果に基づいて前記ユーザについての認証情報の生成を含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記ユーザは、１つの触覚パターンの知覚から他の触覚パターンに切り替えるために前記少なくとも１つのナビゲーションキー（５１、５２）を押す、インタフェース（３）の形の請求項２２に記載の装置を実装する、請求項３１から３３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３５】
前記ユーザは前記確認キー（４８）を押すことによって前記選択を確認する、インタフェース（３）の形の請求項２２に記載の装置を実装する、請求項３１から３４のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にユーザのパスワード認証のために触覚パターンを生成するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
２Ｄタッチシステムは、今日の世界においてあらゆる場所で用いられ、インタラクションの主な手段は、デバイス、たとえばスマートフォンまたはタブレットのスクリーン上の指の圧力である。
【０００３】
さまざまな皮膚感覚をレンダリングする２Ｄインタフェースの能力は現在非常に限定され、主にデバイス全体の振動に基づいており、これにより上記インタフェースの触覚レンダリング能力が限定されている。
【０００４】
特許文献１は、接触面と、定常波を用いることによって接触面を振動させるトランスデューサと、を有する振動触覚インタフェースを提示している。
【０００５】
特許文献２は、振動触覚インタフェースと、このようなインタフェースを実装するディスプレイスクリーンと、を開示している。
【０００６】
特許文献３は、入力信号に応じて動的な触覚効果を生成するためのシステムを提案しており、入力信号は、（位置、圧力、近接などの）センサからの信号、または触覚効果の生成を担うプロセッサにタッチ面によって送信される触覚信号であり得る。これらの効果は、触覚デバイス上で振動触覚の形でユーザに表示することができる。ディスプレイグリッドのサイズは指の速度に基づいて変更される。
【０００７】
特許文献４は、その一部として、振動要素から振動が生成されるサブ表面に分割されたタッチ面を有する電子デバイスを記載している。この生成は、指の位置および速度に基づいて行われる。
【０００８】
特許文献５は、ユーザの指の位置を検出するタッチパッドと、それぞれの検出された位置での指の動きの速度を判定する速度計算ユニットと、検出された位置に関してスクリーン上に反応領域を配置するためにその速度を閾値と比較する領域構成ユニットと、指が反応領域の内側に位置しているかどうかを評価する振動制御ユニットと、を有するタッチスクリーンを開示している。
【０００９】
同様に、３Ｄ仮想現実デバイスの開発もよく知られている。ユーザを仮想世界に没入させるヘルメットが用いられる。
【００１０】
３Ｄデバイスの場合、空間における手の位置を検出し、たとえば局所的な圧力の形で、ユーザの指パッド上に触覚情報を生成することが可能な仮想現実ヘルメットデバイスと関連付けることが可能である。これらの触覚デバイスは、外骨格、仮想現実グローブなどの形をとることができる。
【００１１】
触覚学の分野において、多くの２Ｄタッチスクリーンで用いられている静電容量式位置感知技術と互換性のある技術は少ないが、その中に、摩擦変調技術、すなわち電気接着および超音波振動がある。
【００１２】
電気接着は、表面により高い電圧を印加することによって生成される局所的な静電引力により、指とこの表面との間の摩擦を増加させる。
【００１３】
超音波振動は、探索された表面の振動状態に基づいて、摩擦の局所的な減少を可能にする。
【００１４】
摩擦変調により平面上にテクスチャを再現するための従来の戦略は、指の検出位置の、その位置に基づいて再現されるべき触覚パターンを定義する既存のマップとの比較に基づいており、このようなマップは「摩擦マップ」として説明されている。
【００１５】
この戦略を説明するために「位置ベースの制御」の概念を導入することが可能であり、これは所与の摩擦マップ内の指の絶対位置の関数として振動の振幅の値を決定する。
【００１６】
位置ベースの制御技術は、テクスチャを再現するため、指の位置を感知するためのシステムの精度および通過帯域に依存している。
【００１７】
Springer companyによって編集された非特許文献１の章において提案されたような光学的解決策など、通過帯域を改善するためのさまざまな解決策が提案されている。
【００１８】
非特許文献２において記載されたような、力の検出に基づく他の解決策が提案されている。
【００１９】
このように、ノイズが多い、または通過帯域が小さい、指の位置を感知するためのシステムでは、望ましいほど高い解像度を有する触覚パターンの生成が不可能である。例として、５０Ｈｚの取得周波数を有する静電容量式タッチスクリーンは、スクリーン上の指の移動速度が２５ｍｍ／ｓの場合、１ｍｍの周期の触覚グリッドを再現することが可能であるのみである。
【００２０】
「テクスチャベースの制御」と呼ばれるアプローチは、指の速度に依存する触覚パターンを定義することにあり、上記速度は、各取得サイクルにおいて、たとえば静電容量式タッチスクリーンについて５０Ｈｚのリフレッシュレートで更新される。
【００２１】
テクスチャベースの制御技術を実装することによって、サンプリングされた位置についての速度関数の限定された導関数により、静電容量式位置センサを用いて周期的な触覚信号の通過帯域全体を再現することが可能である。しかしながら、この技術の欠点は、信号の空間位相におけるエラーであり、このエラーは、空間周期が大きくなるほどいっそう大きくなる。
【００２２】
上に提示した２つの「位置ベースの制御」および「テクスチャベースの制御」アプローチは、２０１６年にSpringer publishing companyによって出版された非特許文献３に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２３】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１  ９５６  ４６６号
【特許文献２】仏国特許出願公開第２  ９７５  １９７号
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１２／０２２３８８０号
【特許文献４】米国特許出願公開第２０１６／０３２８０１９号
【特許文献５】米国特許出願公開第２０１５／０１３８１０９号
【非特許文献】
【００２４】
【非特許文献１】M. Wiertlewskiら、「A high-fidelity surface-haptic device for texture rendering on bare finger」、Springer company
【非特許文献２】M. Amberg、「A tactile input device with programmable friction」、ACM 2011
【非特許文献３】「Texture rendering strategies with a high fidelity capacitive visual-haptic friction control device」、Springer publishing company、２０１６年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
このように、触覚インタフェースをさらに改善する、特にこれらのインタフェースのレンダリング能力を向上させる必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明は、この必要性を満たすことを目的とし、触覚フィードバックデバイスを用いて少なくとも１つの触覚パターンを生成するための方法によってそうし、触覚フィードバックデバイスは、ユーザが触覚パターンを感じるために指を動かすことができる作用空間を有し、パターンの知覚は、励起要素による指パッドの機械的励起の変調によって引き起こされ、この方法は、
作用空間における指の位置を検出するステップと、
指の速度を計算するステップと、
指の各検出位置について、事前定義されたタクテル（ｔａｘｔｅｌ）のグリッド内の関連するタクテルを判定するステップであって、各タクテルは、再現されるべき触覚パターンに依存する関連するテクスチャ値を有し、各タクテルは８ｍｍ以下の最大寸法を有する、ステップと、
このタクテルに関連付けられたテクスチャ値に基づいて、励起要素を制御するための制御信号を生成するステップであって、この励起信号は、少なくとも再生されるべき最も密な触覚パターンについて指の速度に依存している、ステップと、
を有する。
【００２７】
このように、再現されるべき触覚パターンに基づいて励起を制御することが有利に可能であり、低密度の触覚パターンを再現するには指の位置に応じて励起の制御がなされ、高密度の触覚パターンを再現するには指の速度を考慮して励起の制御がなされる。
【００２８】
好ましくは、生成される触覚パターンは、指の動きの方向において周期的である。
【００２９】
触覚パターンの密度は、指の動きの方向におけるパターンの空間周波数として定義される。このように、高密度パターンは、低密度パターンより高い空間周波数を有する。
【００３０】
０．１２５ｍｍ−１以下の空間周波数密度が低密度パターンに対応することができる。高密度パターンは、０．１２５ｍｍ−１より高い空間周波数を有するパターンに対応することができる。
【００３１】
本発明により、２つの位置ベースおよびテクスチャベースの制御技術が単一の混合的技術に組み合わされ、２つの技術の欠点を補償するとともにその利点を組み合わせている。
【００３２】
指の速度が異なる場合、２つの技術の１つだけを用いて得られるエラー率より低いエラー率でテクスチャがユーザによって認識され得る。
【００３３】
好ましくは、指パッドの機械的励起の変調は、触覚フィードバック表面の振動および／または電気励起の変調を介したこの表面上の指の摩擦の変調によってもたらされる。
【００３４】
好ましくは、表面の励起は振動的であり、摩擦の変調は超音波振動の変調により実行される。この場合、摩擦の変調は、触覚フィードバック表面を振動させることによって見かけの摩擦係数を減らすことによって実行される。
【００３５】
表面の励起はまた電気的であり得、摩擦の変調は、電気接着の場合、触覚フィードバック表面へ高電圧を印加することによって静電力を生成することによりこの表面上で指を引くことによって見かけの摩擦係数を増加させることによって実行される。
【００３６】
触覚フィードバック表面は、少なくとも部分的にスクリーンに重なり得る。後者は、生成される触覚パターンのグラフィック表現を提示し、生成される触覚パターンに関連する情報を表示するために有利に用いることができる。この情報は、英数字および／または色および／またはロゴおよび／または、特に織り模様（ｗｅａｖｅ）の形の線であり得る。変形例として、タッチ面はいずれのスクリーンとも重ならない。
【００３７】
表示される情報は、線が対応する触覚パターンの密度を表す織り模様である場合がある。密集した細い線は高密度の触覚パターンを表す一方、間隔の空いた広い線は低密度の触覚パターンを表す。
【００３８】
スクリーン上の表示は、さまざまな用途において、特に、たとえば識別目的で慎重に情報を入力できることが望ましい用途において、触覚パターンの生成とともに実装することができる。
【００３９】
好ましくは、触覚フィードバック表面は複数の別個の領域を有し、そのそれぞれにおいて触覚パターンを生成することができる。このように、触覚フィードバック表面の１回の同じスイープ中にユーザが知覚することができる複数の別個のパターンからなる触覚コードを生成することが可能である。たとえば、タッチ面上に異なる密度の２つの触覚パターンが生成され、上記触覚パターンは、ユーザがタッチ面上で指を１つの同じ方向にスイープすると連続してユーザによって感じられる。各パターンは、指が位置する領域に応じて、それぞれの領域において生成することができる。
【００４０】
この方法の一実装例において、最近検出された指の位置に対応するタクテルが、以前に検出された指の位置に関連付けられたタクテルのテクスチャと同一のテクスチャをエンコードするかどうかが判断され、そうでなければ制御信号のリフレッシュが実行される。
【００４１】
制御信号は、指パッドの刺激Ａ（ｔ）の振幅が式（１）になるようにすることができる。
【００４２】
【数１】
2020518922.tif 000003
【００４３】
ここで、Ｂ１およびＣ１は、刺激の変動およびその平均レベルの振幅の制御を可能にする定数であり、ｔは時間であり、ｖは指の推定速度であり、Φ１はテクスチャの位相であり、ＰＳ１＜８ｍｍはテクスチャの空間周期である。
【００４４】
制御信号の上記リフレッシュの間、関係式（１）は式（２）になるようにリフレッシュすることができる。
【００４５】
【数２】
2020518922.tif 000004
【００４６】
ここで、Ｂ２およびＣ２は、刺激の変動およびその平均レベルの振幅の制御を可能にする定数である。
【００４７】
位相値Φ２は、前のタクテルから新たなタクテルへの切り替え時に振幅Ａ（ｔ）が連続するか、ゼロになるように選択されるような値に初期化することができる。
【００４８】
本発明はまた、その他の態様によれば、少なくとも１つの触覚パターンを生成するための、特に上で定義したような本発明による方法を実装するための装置に関し、この装置は、
ユーザが触覚パターンを感じるために指を動かすことができる作用空間を有する触覚フィードバックデバイスであって、パターンの知覚は、指パッドの機械的励起の変調によって引き起こされる、触覚フィードバックデバイスと、
表面の励起を制御するための手段と、
を有する。
【００４９】
少なくとも１つの触覚パターンを生成するための、特に上で定義したような方法を実装するための装置は、特に、
ユーザが触覚パターンを感じるために指を動かすことができる作用空間を有する触覚フィードバックデバイスであって、パターンの知覚は、励起要素による指パッドの機械的励起の変調によって引き起こされる、触覚フィードバックデバイスと、
作用空間における指の位置を検出するための手段と、
指の速度を計算するための手段と、
指の各検出位置について、事前定義されたタクテルのグリッド内の関連するタクテルを判定するための手段であって、各タクテルは、再現されるべき触覚パターンに依存する関連するテクスチャ値を有し、各タクテルは８ｍｍ以下の最大寸法を有する、手段と、
このタクテルに関連付けられたテクスチャ値に基づいて、励起要素を制御するための制御信号を生成する手段であって、この励起信号は、少なくとも再生されるべき最も密な触覚パターンについて指の速度に依存している、手段と、
を有する。
【００５０】
この方法に関連して上述した特徴は、このような装置にも当てはまる。
【００５１】
本発明はまた、その他の態様によれば、インタフェースに関し、このインタフェースは、
ユーザが少なくとも１つの触覚パターンを知覚するために指を動かすことができる触覚フィードバック表面であって、パターンの知覚は、表面の振動および／または電気励起の変調を介したこの表面上の指の摩擦の変調によって引き起こされる、触覚フィードバック表面と、
生成可能な触覚パターンの少なくとも１つのグラフィック表現を提示するタッチスクリーンと、
インタフェースのユーザが、何が知覚されるかのグラフィック表現を選択することを可能にする少なくとも１つの選択手段と、
を含む。
【００５２】
このようなインタフェースは、上記インタフェース上で指を動かしているユーザによって何が感じられているかをインタフェースの観察者が知ることができないため、ユーザによって個別の方法で情報を入力するのに特によく適している。
【００５３】
好ましくは、タッチスクリーンは、生成可能な触覚パターンの複数のグラフィック表現を提示する。このように、インタフェースの観察者は、生成される触覚パターンがどのグラフィカル表現に対応するかを知ることができない。
【００５４】
触覚フィードバック表面とタッチスクリーンとは分離することができ、これによりインタフェースを容易に構築することができる。
【００５５】
選択手段は好ましくは、たとえば確認キーおよび／または少なくとも１つのナビゲーションキーの形でスクリーン上に表示される。
【００５６】
１つの有利な特徴によれば、触覚フィードバック表面は複数の別個の領域を有し、そのそれぞれにおいて触覚パターンを生成することができる。例として、触覚フィードバック表面は、２つの異なる触覚パターンを生成することができる２つの隣接領域を有する。これにより、ユーザは指を上記領域上でスイープすることによって、生成される触覚パターンから形成される異なるコードを知覚することが可能になる。
【００５７】
好ましくは、グラフィック表現は、触覚フィードバック表面と同数の別個の領域を有し、これらの領域のそれぞれは特に、生成される触覚パターンの存在または欠如、および生成されるパターンの性質、たとえば密かまたはまばらかを表す。たとえば、各グラフィック表現は、２つのそれぞれの触覚パターンに対応する２つの別個のパターンが表示される２つの領域を有する。これにより、触覚パターン間の組み合わせの数を増やすことが可能になり、したがってインタフェースを用いる情報の入力が容易になる。
【００５８】
触覚パターンの存在は、幅が大きなまたは小さな、および互いの間隔が大きなまたは小さな線のセットによって有利に表される。特に、２つの異なるグラフィック表現は、対応する触覚パターンと同じように異なる織り模様の空間周波数を有することができる。換言すれば、まばらな触覚パターンは、間隔が広い、すなわち低い空間周波数を有する織り模様に対応できることになる一方、より密な触覚パターンは、より近い細い線、したがってより高い空間周波数を有する織り模様によって表せることになる。これらの線は好ましくは、指の動きの方向に対して横方向に、またはむしろ垂直に配置される。
【００５９】
インタフェースは、知覚された触覚パターンの認識に続いて、そのユーザが上記少なくとも１つの選択手段を用いて、インタフェースのスクリーン上に表示されるグラフィック表現を選択することを可能にするように構成することができる。
【００６０】
一実装例において、複数の情報エンコード要素が、たとえば文字、特に数字の形でスクリーン上に表示され、特に異なるまたは同一の織り模様の組み合わせまたは触覚パターンの欠如を表現することができる２つの別個の領域を有する、対応する触覚パターンのグラフィック表現が、各情報エンコード要素に関連付けられる。このように、複数のエンコード要素、およびそれぞれについて、それ自体の触覚パターンのグラフィック表現を表示することが可能である。たとえば、１つのエンコード要素が２つの細密な織り模様に関連付けられ、他のエンコード要素が細線織り模様および太線織り模様に関連付けられている。情報エンコード要素の１つに対応する触覚パターンがランダムに生成される。ユーザは、パターンを認識し、それがどのエンコード要素に対応するかを見つけるためにタッチによってタッチ面を探索することができる。このインタフェースにより、情報エンコード要素間を、選択する必要がある要素までナビゲートすることが可能になる。このナビゲーションの間、選択されている情報エンコード要素に対応する触覚パターンがタッチ面上に生成されるが、スクリーン上の表示は変化しない。ユーザはこのように、選択されるべき次のエンコード要素に到達するまで、スクリーン上の１つのエンコード要素から他のエンコード要素に心の中で移動しながら、タッチ面上の触覚パターンにより連続してスクロールすることができる。ユーザはそれから選択手段を操作することができる。
【００６１】
本発明はまた、その他の態様によれば、上の本発明によるインタフェースを実装することによって、ユーザが情報を入力することを可能にする方法に関し、この方法は、
ａ）触覚フィードバック表面上での、インタフェースのユーザによって知覚されるべき少なくとも１つの触覚パターンの生成と、
ｂ）インタフェースのスクリーン上に表示されるグラフィック表現の、ユーザによる選択の検出と、
を含む。
【００６２】
好ましくは、ステップａ）は、先に定義したような、本発明による触覚パターンを生成するための方法を用いて行われる。
【００６３】
この方法は、行われた選択と予想データとの比較を有利に含む。
【００６４】
この方法は好ましくは、比較の結果に基づいてユーザについての認証情報の生成を含む。
【００６５】
好ましくは、この方法は、選択手段用の少なくとも１つのナビゲーションキーおよび／または確認キーを有する上述のインタフェースを実装する。
【００６６】
ユーザは、１つの触覚パターンの知覚から他の触覚パターンに切り替えるためにナビゲーションキーを押すことができる。ユーザはそれから確認キーを押すことによって選択を確認することができる。
【００６７】
また、指の摩擦が振動、特に超音波、励起の変調を介して変調されると、触覚フィードバック表面を生成するために用いられる既知の振動スラブは、その１つの面に固定された圧電トランスデューサを有するプレートを用いて生成される。
【００６８】
上記圧電トランスデューサは、電極として用いられる導電層間に配置された圧電材料を有する。プレートの側にある層へのアクセスは、そのプレートへの固定によって妨げられ、これにより接続がより複雑になる。
【００６９】
したがって、このようなスラブの製造を容易にする必要性があり、本発明は、その別の態様によれば、触覚フィードバックスラブによってこの目的を達成し、この触覚フィードバックスラブは、
接触面を画定するプレートと、
２つの導電層間に配置された圧電材料を有する少なくとも１つの圧電トランスデューサであって、２つの導電層の１つがプレートに固定されている、圧電トランスデューサと、
を有し、
上記スラブは、トランスデューサの２つの電源電極を形成するため、プレートに固定されたものと反対の導電層が中断されているという事実を特徴とする。
【００７０】
このように、プレートへの固定のために用いられる導電層に電力を供給する必要がもはやなくなり、スラブの製造がこれによって簡素化される。
【００７１】
本発明の１つの有利な特徴によれば、中断層は、振動ノードに対応する領域において中断されている。
【００７２】
電源電極の長さは好ましくは、生成される振動の半波長に近く、好ましくは半波長の０．９倍と１倍との間である。
【００７３】
好ましくは、前述のプレートは、
ガラスまたは他の透明な材料と、
不透明な材料、特に金属、たとえば銅またはアルミニウム、と、
の中から選択される材料からなる。
【００７４】
この触覚フィードバックスラブは、前に定義したようなインタフェースの作成に特によく適している。
【００７５】
本発明は、以下の上記発明の非限定的な実装例の詳細な説明を読み、添付の図面を検討すると、よりよく理解することができるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】振動を生成するための装置の例を触覚フィードバックスラブありで概略的に部分的に示す。
【図２】振動を生成するための装置の例を触覚フィードバックスラブなしで概略的に部分的に示す。
【図３】触覚フィードバックスラブの励起部分の概略部分断面図である。
【図４】触覚フィードバックスラブが振動しているという事実を示す。
【図５】触覚フィードバックスラブが振動しているという事実を示す。
【図６】従来技術による触覚フィードバックスラブの図４に類似した図である。
【図７】位置ベースの制御およびテクスチャベースの制御の一例を概略的に示す。
【図８ａ】ユーザによって装着される３Ｄ装置を示す。
【図８ｂ】３Ｄ触覚装置を用いる本発明の実装例による制御システムのブロック図である。
【図８ｃ】２Ｄタッチシステムを用いる本発明の実装例による制御システムのブロック図である。
【図９】励起のための制御アルゴリズムの一例を示す。
【図１０】本発明による、触覚パターンを生成するための、およびユーザを識別するための、インタフェースの一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００７７】
図１は、本体１１を有し、下にタッチスクリーン２４を備えた接触面を画定するプレート２１を有する触覚フィードバックスラブ２０によって上部で閉じられたケーシング１０を有する、本発明による装置１の例を示す。
【００７８】
触覚フィードバックスラブ２０は、ケーシング１０の内側に配置され、図２において見ることができる電子回路１８に接続されており、図２は図１の装置１をスラブなしで示している。
【００７９】
電子回路１８は、図示のように、たとえば「バナナＰＩ」型の電子ボード１９を有することができ、これは、２２および２３で示される、スラブ２０の触覚制御に特化した回路と通信する出力ポートを有する。回路２２はたとえば専用のマイクロコントローラであり、回路２３は、回路２２によって制御され、必要な電力を圧電トランスデューサ２５に供給することを可能にする出力を有する電力インタフェースであり、圧電トランスデューサ２５は、図１において見ることができ、たとえばスクリーン２４の両側に一列で配置されている。図示のように、スラブ２０は、スクリーンのほぼ全高にわたって２列の圧電トランスデューサ２５を有することができる。
【００８０】
スクリーン２４は、指の位置の静電容量式検出を備えたタッチスクリーンである。このように、電子回路１８は、ユーザがタッチスラブを押した位置を見つけ出すことができ、指の位置に基づいて、トランスデューサ２５によって、再現されるべき触覚パターンに対応する振動を生成することができる。
【００８１】
必要に応じて、トランスデューサ２５の１つまたは複数を振動発生器としてではなく振動センサとして用いて、発生器の制御を改善するため、発生器として用いられるトランスデューサ２５に送られる信号を変更するようにすることが可能である。これらのセンサは、特に指によって加えられる圧力から生じる動揺を補償することによって、振動の振幅を設定点に従属させることが可能である。
【００８２】
図３において、振動スラブ２０のプレート２１に固定されたトランスデューサ２５が隔離されて断面で示されており、その下にタッチスクリーン２４が配置されている。
【００８３】
トランスデューサ２５は、圧電材料からなるコア３１、およびこのコアの両面に２つの導電層２７、２９を有し、導電層２７、２９は特に、トランスデューサ２５への電力の供給を提供すること、および圧電材料からなるコア３１を電気的にバイアスすることを可能にする金属層である。変形例として、トランスデューサ２５がセンサとして用いられるとき、導電層は、コア３１に加えられる機械的応力によって生成される電圧の回復を可能にする。
【００８４】
本発明の一態様によれば、トランスデューサ２５をプレート２１に固定している下層２７は、コア３１全体の下に連続的に延びている一方、上層は、トランスデューサ２５に電力を供給するために用いられる２つの電極３４および３５を形成するように３３で中断されている。
【００８５】
中断領域３３は、図４に見られるように、ほぼ振動ノードのレベルに位置し、図４は、トランスデューサ２５が励起されたときの基板プレート２１の変形を示している。
【００８６】
図５に見られるように、トランスデューサ２５は、基板プレート２１にすべて沿う定常波を生成する。
【００８７】
各電極３４および３５は好ましくは、振動の伝播の軸Ｙにおいて測定された、すなわち図示の例においてスクリーンの長辺に平行な長さ、すなわち約半波長λを有する。
【００８８】
図６は、プレート上のトランスデューサの既知の配置を比較のために示している。この配置によれば、振動ノードの両側にペアで配置されたトランスデューサが用いられ、トランスデューサは逆位相で電力が供給されるが、プレートに固定された電極を形成する導電層でトランスデューサのそれぞれに電力を供給しなければならないという欠点がある。
【００８９】
プレート２１は、たとえば、ガラスからなり、または、スクリーンが取り外されているとき、不透明な材料からなっていてもよい。
【００９０】
スクリーン２４は、たとえば、接着領域を用いることによってプレート２１の下に固定することができる。トランスデューサ２５を用いることによって生成される定常振動は、図５に概略的に示しているが、プレート２１において変形を生じさせ、プレート２１に沿って腹部および振動ノードを形成する。
【００９１】
電子回路１８は、後で説明するように、ユーザの指の位置および／またはその位置上の指の動きの速度に基づいて、これらの振動の振幅を変調する。
【００９２】
このように、触覚パターンを生成する必要があるとき、振動振幅は時間の関数として変調されるが、パターンを生成する必要がないとき、振動振幅は一定またはゼロである。
【００９３】
プレート２１の振動ノードは、プレート２１の振動振幅に関係なく同じ場所に位置するので、プレート２１とスクリーン２４との間の振動ノードの下に局所的に配置された接着剤によってスラブ２０をスクリーン２４に固定するため、これらのノードの存在に有利に利点がある。この接着剤は、たとえば、薄くて細いストリップの形で配置され、接着剤は、たとえば、薄い両面接着フィルムである。
【００９４】
トランスデューサ２５の励起周波数は、タッチスラブ２０の寸法に、および生成される振動の波長に依存する。これにより、たとえば約６０ｋＨｚの励起周波数が得られる。
【００９５】
図７においてダークストリップ６１を用いて、ユーザが指Ｆを方向Ｄに動かすことによって、高レベルの粗さを有する表面の知覚を生成する触覚フィードバックスラブ２０の第１の領域を示し、反対に、ホワイトストリップ６２は、指Ｆによって滑りやすい表面として知覚される。ダークストリップ内で粗い表面を生成するため、たとえば、振動の振幅はゼロであるが、ホワイトストリップ内では振幅はゼロではない。第２の領域と交互になっている第１の領域のすべては、空間周波数１／αを有する触覚パターンを構成する。
【００９６】
図７においてポイントＰ１を用いて、ユーザによる、第１の領域から第２の領域へ、またはその逆の切り替えの知覚の境界を概略的に示している。この理由で、ユーザが指Ｆを方向Ｄに動かし、第２の領域から第１の領域へ切り替わると、粗さが増すために指の動きに対する抵抗を感じ、第１の領域から第２の領域へ切り替わるときも同様である。
【００９７】
装置１は、指Ｆが方向Ｄにスラブ２０上をゆっくりと移動するとき、振動が位置によって制御されるように、すなわちスラブの振動の振幅がもっぱら指の絶対位置に基づいて制御されるように構成されている。振幅は次いで、指の位置が滑りやすいストリップと粗いストリップとの間の境界への到達に対応していると検出されると、振動の振幅が増加して滑りやすい領域の感覚が生成され、指が滑りやすい領域を離れていると検出されると、振動の振幅が０に戻るように変調される。指Ｆの位置は、たとえば、タッチスクリーン２４によって提供される情報によって検出されるが、指Ｆの位置は、たとえば適切な光学センサによって別の方法で検出することもできる。
【００９８】
本発明の一態様によれば、触覚フィードバックスラブ２０の振動の制御は、このスラブ上の指Ｆの移動速度も考慮に入れる。これは、触覚パターンの密度が高くなると、すなわち図７におけるストリップが細くなり互いに近づくと、通過帯域およびこの位置の検出の精度を考慮して、指Ｆの絶対位置を高解像度で検出することが難しくなるためである。この場合、指の速度に基づく触覚フィードバック表面上の指の摩擦の変調によりテクスチャベースの制御が行われるため、位置ベースの制御の場合と同じようにユーザは滑りやすい状態から粗い状態への変化の周波数を知覚する。触覚信号の位相はこのときもはや重要ではない。
【００９９】
以下で使用および説明するアプローチにより、２つのタイプの触覚パターン、すなわちあまり密ではない、および密であるパターンを管理することが可能になる。このアプローチは、触覚フィードバックスラブ２０のそれぞれの領域内に複数のパターンを生成するために有利に実装される。
【０１００】
本発明によれば、８ｍｍ未満の空間周期によって特徴付けられる触覚信号によってテクスチャが定義されるので、テクスチャは、それに関連する「タクテル」として知られているもの、すなわち触覚信号の位相が重要ではない場合に指によって移動される短経路要素を有する。タクテルの最大長は８ｍｍ未満である。
【０１０１】
タクテルのタイル領域、たとえば対角線が８ｍｍ未満の正方形または長方形のタクテル、たとえばサイズ５×５ｍｍの正方形が、装置１について定義される。
【０１０２】
装置１により、プレート２１上の所定の位置に１つまたは複数の触覚パターンを生成することが可能になる。生成されるべきパターンはたとえば、ブロック４１によって図８ｂおよび図８ｃに概略的に示されているタクテルのグリッド（「マップ」とも呼ばれる）内に格納される。各タクテルはテクスチャをエンコードする。タクテルは、位相概念によって互いに接続されている。特に、あるタクテルから他のタクテルへの切り替えは、それらが１つの同じテクスチャに関連付けられているとき、テクスチャ内の位相の連続性を保証している。１つのタクテルから別のタクテルへの相対位相はこのように保存されるが、テクスチャの、位置に関連する絶対位相は保存されない。
【０１０３】
装置１は、指の位置Ｐｘを検出し、これは図９におけるステップ１００に対応し、ステップ１０２において、その位置に関連付けられた対応するタクテルを選択する。指の速度は、ステップ１０１において推定することができる。
【０１０４】
タクテルの選択の動作は、図８ｂおよび図８ｃにおけるブロック４２によって概略的に示されている。
【０１０５】
タクテルは、指の速度Ｖに依存するテクスチャをエンコードし、これは、図８ｂおよび図８ｃにおけるブロック４０によって概略的に示されている。
【０１０６】
表面がタクテルに分解されている２Ｄデバイスを例にとると、速度に基づいて行われるべき指パッドの刺激の振幅Ａ（ｔ）を接続する関係は、たとえば式（１）で与えられている。
【０１０７】
【数３】
2020518922.tif 000005
【０１０８】
ここで、Ｂ１およびＣ１は、刺激の変動の振幅およびその平均レベルの制御を可能にする定数であり、ｔは時間であり、ｖは指の推定速度であり、Φ１はテクスチャの位相であり、ＰＳ１＜８ｍｍはテクスチャの空間周期である。推定速度ｖはエラーによって損なわれるため、∫ｖｄｔは指の位置を表していないことに留意すべきである。指の位置が再び感知されるたびに、速度が推定され、指が位置するタクテルの判定が可能になる。
【０１０９】
図９におけるブロック１０３に示すように、２つの場合を考慮する必要がある。
【０１１０】
−  指は以前と同じテクスチャに関連付けられたタクテルにある。関係Ａ（ｔ）は変化せず、位相Φ１は同じ値を保つ。
【０１１１】
−  指は以前と異なるテクスチャに関連付けられたタクテルにある。関係式（１）はステップ１０４において、例として式（２）にリフレッシュされる。
【０１１２】
【数４】
2020518922.tif 000006
【０１１３】
位相値Φ２は次いでその時に（ステップ１０５）適切であると判断された値に初期化される。例として、Φ２の値は、タクテルからの切り替え時に振幅Ａ（ｔ）が連続するように選択することができ、その決定は値がゼロになるように選択されることもある。ＰＳ２は、新しいテクスチャに関連付けられた空間周期である。
【０１１４】
このアプローチにより、式（１）によって定義されたようなアルゴリズムを変更することなく、低密度テクスチャを再現することが可能になる。これは、低密度、すなわちタクテルの寸法よりも大きいテクスチャについて、Ｂ１およびＢ２をゼロ値に定義するだけで十分であるためであり、刺激はこのときタクテル領域ごとに一定である（Ｃ１およびＣ２によって定義される）。これらの領域を変更することによって周期的なテクスチャが再現できることになる。制御は自動的に位置ベースの制御になる。
【０１１５】
３Ｄ触覚装置９０の場合、図８ｂに示すように、行われるべき指パッドの刺激の振幅Ａ（ｔ）は触覚デバイス７０に伝送される。このデバイスは、図８ａに示すように、ユーザによって、たとえば指上に、指貫のように、またはユーザの動きをデバイス８０へ伝達する位置センサを備えた関節アームまたはグローブの形で装着され得る。デバイス７０は、指の位置および速度を測定するデバイス８０に、および仮想現実ヘルメット７５に接続されている。
【０１１６】
図８ｃに示すように、２Ｄタッチシステムの場合、指パッドの望ましい刺激を生成する目的で、装置１は、再現されるべきパターンに基づいて信号４４によって制御される振幅の定常波の生成を可能にするフィードバックループ４３を有する。振動の振幅を制御するための制御信号は、先に説明したように、方向Ｄにおける指の位置Ｐｘおよびこの方向における指の速度Ｖである入力に基づいて提供される。必要であれば、図８ｃに示すように、信号は指の通常の接触力Ｆｎにも依存する。
【０１１７】
これまで説明してきた混合的制御は数々の方法で用いることができる。ここで用途の一例について、図１０を参照して説明するが、これは、ユーザが個別の方法でコードを入力することを可能にするために用いることができるインタフェース３を示すために用いられている。
【０１１８】
図１０は、本発明による触覚パターンを生成するためのインタフェース３を示している。このインタフェース３は、ユーザが指を動かして触覚パターンを知覚することができる触覚フィードバック表面６０と、生成可能な触覚パターンのグラフィック表現４７に関連付けられた情報エンコード要素６５、この場合は数字を提示するスクリーン２４と、何が知覚されるかのグラフィック表現４７をインタフェースのユーザが選択することを可能にする選択手段４８、５１、５２と、を含む。
【０１１９】
図示の例において、触覚フィードバック表面６０は、２つの別個の領域４５および４６に分割されており、そのそれぞれにおいて触覚パターンを生成することが可能である。
【０１２０】
スクリーン２４上のグラフィック表現４７も２つの別個の領域４９、５０を有し、これらの領域のそれぞれは、生成される触覚パターンの存在または欠如を表す。
【０１２１】
触覚パターンの存在は、幅が大きなまたは小さな、および互いの間隔が大きなまたは小さな線のセットによって表される。
【０１２２】
数字「１」に関連付けられたパターンのような密なパターンについて、線は細く、互いに近いが、数字「４」に関連付けられたパターンのような低密度のパターンについて、線は広く、互いに間隔が空いている。
【０１２３】
たとえば、数字「３」に関連付けられたパターンのグラフィカル表現４７は、触覚フィードバック表面６０の右側領域４６において生成されることになる、下部半円の右側領域における密なパターンに対応する。左側領域４５においてパターンは生成されない。
【０１２４】
この例において、「ＯＫ」キー４８という選択手段は、ユーザの選択の確認を可能にし、２つの矢印５１および５２は、ユーザが１つの番号から別の番号に移動することを可能にする。
【０１２５】
他の例において、選択手段は、スイッチ、キーパッド、ジェスチャーおよび／または音声認識インタフェースなどでもあり得る。
【０１２６】
インタフェース３を実装する、ユーザが情報を入力することを可能にする方法は、知覚されるべき少なくとも１つの触覚パターンを触覚フィードバック表面６０上に生成するステップａ）で始まる。この生成は好ましくはランダムである。
【０１２７】
知覚された感覚、およびユーザがスクリーン２４上に見る触覚パターンのグラフィック表示に応じて、ユーザは関係する数字を推測する。この番号は、ユーザが矢印５１および５２を用いて、ユーザの識別コードの最初の番号に対応する番号に移動する必要がある開始番号である。
【０１２８】
次に、ユーザは「ＯＫ」キーで選択を確認する。この方法のステップｂ）は、この選択を検出することにある。
【０１２９】
ユーザは、コード全体が入力されるまで、認識と選択とを繰り返す。
【０１３０】
認証方法は、行われた選択とデータベースに事前記録された予想データとの比較を含む。
【０１３１】
この方法はまた、比較の結果に基づいてユーザについての認証情報を生成することを含む。行われた選択が予想データと同一であれば、ユーザは認証される。
【０１３２】
認証情報の比較および生成のステップは、各選択後または識別コードの完全な入力後のいずれかに実行することができる。
【０１３３】
たとえば、識別コードが「４２５６」で、触覚フィードバック表面上で生成された最初のパターンが数字「３」に対応すれば、ユーザは右側の矢印５１で１ノッチ移動して数字「４」に到達する必要があり、これについてユーザは関連する触覚パターンを知覚することができるようになる。ユーザが選択を確認すると、インタフェース３により、ユーザは自分のコードを入力し続けることが可能になる。ユーザは番号「４」上にいるので、左側矢印５２を２回または右側矢印５１を４回押して、入力されるべき次の情報である「２」に到達する必要があり、このようにコードが完全に入力されるまで続ける。この入力が正しければ、ユーザは認証される。
【０１３４】
本発明による方法はこのように、識別コードを視覚的および／または聴覚的に傍受することを不可能にする。
【０１３５】
本発明は、触覚学の分野に一般的な方法で適用され、特に公共の場におけるコードによるユーザの識別に特に適用される。
【０１３６】
もちろん、本発明は、今説明した例に限定されない。
【０１３７】
たとえば、摩擦の変調は、電流を印加することによって指と表面との間の静電付着を変調することによって行うことができる。
【０１３８】
選択手段が単一のキーで構成されていれば、インタフェースは、ユーザによって知覚されるべき触覚パターンを連続的な方法で生成することができる。ユーザは次いで、グラフィック表現を選択する必要のある触覚パターンを感じたときにのみ選択キーを押す。
【符号の説明】
【０１３９】
１  装置
３  インタフェース
１０  ケーシング
１１  本体
１８  電子回路
１９  電子ボード
２０  触覚フィードバックスラブ
２１  プレート
２２  回路
２３  回路
２４  タッチスクリーン
２５  圧電トランスデューサ
２７  導電層
２９  導電層
３１  コア
３３  中断領域
３４  電極
３５  電極
４３  フィードバックループ
４４  信号
４５  左側領域
４６  右側領域
４７  グラフィック表現
４８  「ＯＫ」キー
４９  領域
５０  領域
５１  矢印
５２  矢印
６０  触覚フィードバック表面
６１  ダークストリップ
６２  ホワイトストリップ
６５  情報エンコード要素
７０  触覚デバイス
７５  仮想現実ヘルメット
８０  デバイス
９０  ３Ｄ触覚装置
【図１】
2020518922.tif 000009
【図２】
2020518922.tif 000010
【図３】
2020518922.tif 000011
【図４】
2020518922.tif 000012
【図５】
2020518922.tif 000013
【図６】
2020518922.tif 000014
【図７】
2020518922.tif 000015
【図８ａ】
2020518922.tif 000016
【図８ｂ】
2020518922.tif 000017
【図８ｃ】
2020518922.tif 000018
【図９】
2020518922.tif 000019
【図１０】
2020518922.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】令和2年1月7日(2020.1.7)
【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】
ユーザが触覚パターンを感じるために指（Ｆ）を動かすことができる作用空間を有する触覚フィードバックデバイス（７０）を用いて少なくとも１つの触覚パターンを生成するための方法であって、前記パターンの知覚は、励起要素による指パッドの機械的励起の変調によって引き起こされ、
前記作用空間における前記指（Ｆ）の位置を検出するステップ（１００）と、
前記指の速度（ｖ）を計算するステップ（１０１）と、
前記指の各検出位置について、事前定義されたタクテルのグリッド内の関連するタクテルを判定するステップ（１０２）であって、各タクテルは、再現されるべき前記触覚パターンに依存する関連するテクスチャ値を有し、各タクテルは８ｍｍ以下の最大寸法を有する、ステップ（１０２）と、
このタクテルに関連付けられたテクスチャ値に基づいて、前記励起要素を制御するための制御信号を生成するステップ（１０３、１０４、１０５）であって、励起信号は、少なくとも再生されるべき最も密な触覚パターンについて前記指の速度に依存している、ステップ（１０３、１０４、１０５）と、
を有する、方法。
【請求項２】
前記指パッドの前記機械的励起の前記変調は、触覚フィードバック表面（６０）の振動および／または電気励起の変調を介した前記表面（６０）上の前記指（Ｆ）の摩擦の変調によって行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記摩擦の前記変調は、電気接着により、または超音波振動により発生する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記触覚フィードバック表面（６０）は、スクリーン（２４）に少なくとも部分的に重なっている、請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】
前記スクリーン（２４）は、生成される触覚パターンのグラフィック表現（４７）を提示する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記スクリーン（２４）は、生成される触覚パターンに関連する情報を表示する、請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
前記触覚フィードバック表面（６０）は複数の別個の領域（４５、４６）を有し、そのそれぞれにおいて触覚パターンを生成することができる、請求項２から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
最近検出された前記指の位置に対応するタクテルが、以前に検出された前記指の位置に関連付けられたタクテルのテクスチャと同一のテクスチャをエンコードするかどうかが判断され、そうでなければ前記制御信号のリフレッシュが実行される、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記制御信号は、前記指パッドの刺激Ａ（ｔ）の振幅が式（１）
【数１】
2020518922.tif 000021
になるようなものであり、
ここで、Ｂ１およびＣ１は、刺激の変動およびその平均レベルの振幅の制御を可能にする定数であり、ｔは時間であり、ｖは前記指の推定速度であり、Φ１は前記テクスチャの位相であり、ＰＳ１＜８ｍｍは前記テクスチャの空間周期である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記制御信号の前記リフレッシュの間、関係式（１）は式（２）
【数２】
2020518922.tif 000022
になるようにリフレッシュされ、
ここで、Ｂ２およびＣ２は、刺激の変動およびその平均レベルの振幅の制御を可能にする定数であり、
位相値Φ２は、前のタクテルから新たなタクテルへの切り替え時に振幅Ａ（ｔ）が連続するか、ゼロになるように選択されるような値に初期化される、
請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
少なくとも１つの触覚パターンを生成するための装置（１、３、９０）であって、
ユーザが触覚パターンを感じるために指（Ｆ）を動かすことができる３Ｄまたは２Ｄの作用空間を有する触覚フィードバックデバイスであって、前記パターンの知覚は、指パッドの機械的励起の変調によって引き起こされる、触覚フィードバックデバイスと、
前記作用空間における前記指（Ｆ）の位置を検出するための手段（１８）と、
前記指の速度を計算するための手段（１８）と、
前記指の各検出位置について、事前定義されたタクテルのグリッド内の関連するタクテルを判定するための手段であって、各タクテルは、再現されるべき前記触覚パターンに依存する関連するテクスチャ値を有し、各タクテルは８ｍｍ以下の最大寸法を有する、手段（１８）と、
このタクテルに関連付けられたテクスチャ値に基づいて、励起要素を制御するための制御信号を生成する手段であって、励起信号は、少なくとも再生されるべき最も密な触覚パターンについて前記指の速度に依存している、手段（１８）と、
を有する、装置。
【請求項１２】
前記触覚フィードバックデバイスは、３Ｄ作用空間を有する前記ユーザによって装着され得るデバイスであり、前記パターンの知覚は、励起要素による前記指パッドの機械的励起の変調によって引き起こされる、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
インタフェース（３）の形であり、
ユーザが少なくとも１つの触覚パターンを感じるために指（Ｆ）を動かすことができる触覚フィードバック表面（６０）の形の２Ｄ作用空間を有する触覚フィードバックデバイスであって、前記パターンの知覚は、前記触覚フィードバック表面（６０）の振動および／または電気励起の変調を介した前記触覚フィードバック表面（６０）上の前記指パッドの機械的励起の変調によって引き起こされる、触覚フィードバックデバイスと、
生成可能な触覚パターンの少なくとも１つのグラフィック表現（４７）を提示するタッチスクリーン（２４）と、
前記インタフェース（３）のユーザが、何が知覚されるかのグラフィック表現（４７）を選択することを可能にする少なくとも１つの選択手段（４８、５１、５２）と、
を含む、請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
前記指パッドの前記機械的励起の前記変調は、前記触覚フィードバック表面（６０）上の前記指の摩擦の変調により行われる、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記タッチスクリーン（２４）は、生成可能な触覚パターンの複数のグラフィック表現（４７）を提示する、請求項１３または１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記触覚フィードバック表面（６０）と前記タッチスクリーン（２４）とは分離している、請求項１３から１５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの選択手段（４８、５１、５２）は前記スクリーン（２４）上に表示される、請求項１３から１６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１８】
前記触覚フィードバック表面（６０）は、複数の別個の領域（４５、４６）を有し、そのそれぞれにおいて触覚パターンを生成することができる、請求項１３から１７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１９】
グラフィック表現（４７）が、前記触覚フィードバック表面（６０）と同数の別個の領域（４９、５０）を有し、これらの領域のそれぞれは、生成される触覚パターンの存在または欠如を表す、請求項１３から１８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２０】
触覚パターンの存在は、幅が大きなまたは小さな、および互いの間隔が大きなまたは小さな線のセットによって表される、請求項１３から１９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２１】
前記線は、前記指（Ｆ）の動きの方向に対して横方向に、またはむしろ垂直に配置される、請求項１３から２０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの選択手段は、確認キー（４８）および／または少なくとも１つのナビゲーションキー（５１、５２）である、請求項１３から２１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２３】
複数の情報エンコード要素（６５）を前記スクリーン上に表示するように構成された、請求項１３から２２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２４】
前記触覚フィードバック表面（６０）上の情報エンコード要素（６５）の１つに対応する少なくとも１つの触覚パターンをランダムに生成するように構成された、請求項１３から２３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２５】
前記ユーザが、前記情報エンコード要素（６５）間を、選択する必要がある要素までナビゲートすることを可能にするように構成された、請求項２３または２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記ユーザが、知覚された触覚パターンの認識に続いて、前記少なくとも１つの選択手段を用いて、対応する情報エンコード要素（６５）を選択することを可能にするように構成された、請求項２３または２４に記載の装置。
【請求項２７】
前記触覚フィードバック表面（６０）またはその別個の領域（４５、４６）の少なくとも１つは、
接触面を画定するプレート（２１）と、
２つの導電層（２７、２９）間に配置された圧電材料（３１）を有する少なくとも１つの圧電トランスデューサ（２５）であって、前記２つの導電層の１つ（２７）が前記基板プレート（２１）に固定されている、少なくとも１つの圧電トランスデューサ（２５）と、
を有する振動触覚フィードバックスラブ（２０）であり、
前記基板プレート（２１）に固定されたものと反対の層（２９）は、前記トランスデューサ（２５）の２つの電源電極（３４、３５）を形成するために中断されている、
請求項１３から２６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２８】
前記振動スラブ（２０）の中断層（２９）は、振動ノードに対応する領域（３３）において中断されている、請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記振動スラブ（２０）の電源電極の長さは、生成される振動の半波長に近い、請求項２７または２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記スラブ（２０）の前記プレートは、
ガラスまたは他の透明な材料と、
不透明な材料と、
の中から選択される材料からなる、請求項２７から２９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３１】
インタフェース（３）の形の請求項１３から３０のいずれか一項に記載の装置を実装することによって、ユーザが情報を入力することを可能にする方法であって、
ａ）請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法を用いる、前記触覚フィードバック表面（６０）上での、前記インタフェース（３）のユーザによって知覚されるべき少なくとも１つの触覚パターンの生成と、
ｂ）前記ユーザによる、前記インタフェース（３）の前記スクリーン（２４）上に表示されるグラフィック表現（４７）の選択の検出と、
を含む、方法。
【請求項３２】
行われた選択と予想データとの比較を含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記比較の結果に基づいて前記ユーザについての認証情報の生成を含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記ユーザは、１つの触覚パターンの知覚から他の触覚パターンに切り替えるために前記少なくとも１つのナビゲーションキー（５１、５２）を押す、インタフェース（３）の形の請求項２２に記載の装置を実装する、請求項３１から３３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３５】
前記ユーザは前記確認キー（４８）を押すことによって前記選択を確認する、インタフェース（３）の形の請求項２２に記載の装置を実装する、請求項３１から３４のいずれか一項に記載の方法。
【国際調査報告】
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