JP2015130168A - 摩擦拡張制御、及び、タッチコントロールパネルのボタンを摩擦拡張制御部へと変換する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】タッチコントロールパネルの操作入力においてユーザの使用に適した摩擦効果を出力させ、入力ボタンの触覚をシミュレートするように構成した触覚出力装置を提供する。
【解決手段】システム１００は、ユーザからの入力を受けるように構成されたタッチコントロールパネルと、タッチコントロールパネルと通信接続され、電力が供給される装置の少なくとも一つの動作設定を制御するように構成された制御部と、制御部と通信接続され、ユーザが入力を供給すると、ユーザに対して摩擦効果を出力することによりタッチコントロールパネルの入力ボタンをシミュレートするように構成された触覚出力装置１６０とを備える。
【選択図】図１

Description

［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１３年１２月３１日に出願された米国仮特許出願第６１／９２２，６４２号からの優先権の利益を請求するものであり、この出願の全内容が引用により本明細書に組み入れられる。

本発明は、摩擦拡張制御、及び、タッチコントロールパネルのボタンを摩擦拡張制御へと変換する方法に関する。

多くの消費者電子物品、家庭用電化用品、自動車のインターフェース、並びに、医療機器のモニタ及び工業用制御パネルのような専門機器において、物理的なボタン及び制御装置が、タッチパネルへと置き換えられるようになってきている。タッチパネルは、圧力検出又は容量検出を利用してタッチ入力を検出する。物理的な同様な装置と比較して、タッチパネルは、コスト、耐久性、クリーニングの容易性、防塵性、防水性、スタイル等の側面で優れている。例えば、医療機器にフラットタッチパネルが用いられた場合、隙間や溝が存在しないことから、消毒が容易となると考えられる。同様に、工業機器は、物理的な制御部では容易に埃の粒子が入り込んでしまうような環境で使用されることが多く、また、工業用機器の制御部には工具が衝突することが多く、これに耐える必要がある。場合によっては、表面に孔を設けることなくタッチパネルを取り付けることが可能な程度に、タッチパネルを薄くすることができ、例えば、車両の内装への適用が設計上考えられる。

物理的なボタン及び制御部とは異なり、タッチパネルは、典型的には、触覚機能を有さない平坦な面を有する。このようなフラットなパネルにおいて触覚フィードバックが提供されないということは、ユーザビリティにマイナスの影響を与え、使用可能な制御の種類が制限されることから、特定の用途ではタッチパネルが使用できない場合が生じる。例えば、自動車のインターフェースの場合、偶発的に起動されてしまうことを防止する安全規則により、容量性のボタンを使用することはできない。

一般的なタッチパネルの制御部を、タッチパネルのユーザの使用に適した親切なものへと変換することが望ましい。

本発明の一側面によれば、ユーザからの入力を受けるように構成されたタッチコントロールパネルと、前記タッチコントロールパネルと通信接続され、電力が供給される装置の少なくとも一つの動作設定を制御するように構成された制御部と、前記制御部と通信接続され、前記ユーザが入力を供給すると、前記ユーザに対して摩擦効果を出力することにより前記タッチコントロールパネルの入力ボタンをシミュレートするように構成された触覚出力装置とを備えたシステムが提供される。

一実施形態において、摩擦効果は、静電摩擦によって生成される。一実施形態において、前記触覚出力装置は、前記入力ボタンと一致する前記タッチコントロールパネルの部分のみを覆う静電摩擦層を有する。

一実施形態において、摩擦効果は、超音波振動によって生成される。一実施形態において、前記触覚出力装置が、前記タッチコントロールパネルの表面に接続される圧電アクチュエータを有する。一実施形態において、前記触覚出力装置は、前記タッチコントロールパネルの前記表面と接続され、前記入力ボタンと一致するフレキシブル層を有し、前記圧電アクチュエータは、前記フレキシブル層に組み込まれ、前記入力ボタンと一致する開口部を有する剛性フレームが、前記フレキシブル層を覆う。

一実施形態において、前記電力が供給される装置は、台所電気器具である。一実施形態において、前記電力が供給される装置は、照明器具である。一実施形態において、前記電力が供給される装置は、医療機器である。一実施形態において、前記電力が供給される装置は、工業機械である。一実施形態において、前記電力が供給される装置は、スマートフォンである。一実施形態において、前記電力が供給される装置は、車両に設けられる。一実施形態において、前記電力が供給される装置は、コンピュータのモニタである。

本発明の一態様によれば制御ボタンを拡張制御ボタンへと変換する方法が提供される。方法は、前記制御ボタンの、前記拡張制御ボタンへと変換すべき少なくとも一つの特徴を特定する段階と、特定された前記特徴のそれぞれに対して摩擦効果を割り当てる段階と、割り当てられた前記摩擦効果がタッチコントロールパネル上で再生されるように触覚出力装置をプログラムする段階とを備える。

一実施形態において、前記少なくとも一つの特徴は、前記制御ボタンの境界を含む。一実施形態において、前記少なくとも一つの特徴は、前記制御ボタンのテクスチャを含む。

本発明の上記及び上記以外の目的、特徴、及び性質、並びに、関連する構成要素の動作方法及び機能、そして製造における各部分の組み合わせと経済性については、添付図面を参照しつつ以下の詳細な説明と添付の特許請求の範囲を検討することによってさらに明らかになる。これらはいずれも本明細書の一部を構成する。添付図面は例示及び説明のためのものであり、本発明の発明特定事項の定義として用いることは意図されていない。本明細書及び特許請求の範囲における用法によれば、単数形の「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」には複数のものへの言及が含まれる。ただし、文脈によって別に解すべきことが明白な場合はこの限りでない。

以下の図面の構成要素は、本開示の一般的な原理を強調するように描写されており、必ずしも寸法通りには記載されていない。一貫性及び明瞭性を確保するために、対応する構成要素を指し示す参照番号は、必要に応じ、複数の図面にわたって繰り返し用いられる。

本発明の実施形態にかかるシステムを模式的に示す。

図１のシステムのプロセッサの一実施形態を模式的に示す。

図１のシステムの表面とユーザがインタラクションを行っている様子を模式的に示す。

本発明の一実施形態に係る、表面において境界を擬似的に生成している図３のシステムを模式的に示す。

本発明の一実施形態に係る、表面において擬似的に生成された領域で生成される触覚効果を変更している図３のシステムを模式的に示す。

本発明の一実施形態に係る方法のフローチャートである。

本発明の一実施形態に係る、タッチコントロールパネルのボタンの、境界及びテクスチャを有する拡張ボタンへの変換を模式的に示す。

本発明の一実施形態に係る、タッチコントロールパネルの多目的ボタンの、テクスチャを有する拡張多目的ボタンへの変換を模式的に示す。

本発明の一実施形態に係る、タッチコントロールパネルのトグルボタン又は一組のボタンの、遷移効果及びテクスチャを有する拡張トグルボタンへの変換を模式的に示す。

本発明の一実施形態に係る、タッチコントロールパネルの一連のボタンの、方向を示すジェスチャに基づいた摩擦フィードバックを有する拡張方向ボタンへの変換を模式的に示す。

本発明の一実施形態に係る、タッチコントロールパネルのボタンのインクリメントボタンの、戻り止め効果及び境界効果を有する拡張された円形の又は直線型の連続制御部への変換を模式的に示す。

本発明の一実施形態に係る、タッチコントロールパネルの矢印ボタンの、ジェスチャーフィードバックを有するジョイステックの形態の制御部への変換を模式的に示す。

本発明の一実施形態に係る、静電摩擦層で全体が覆われたタッチコントロールパネルを模式的に示す。

本発明の一実施形態に係る、静電摩擦層で部分的に覆われたタッチコントロールパネルを模式的に示す。

本発明の一実施形態に係る、独立した触覚フィードバックを提供する特定の領域を有する静電摩擦層によって部分的に覆われたタッチコントロールパネルを模式的に示す。

本発明の一実施形態に係る、超音波振動を生成するアクチュエータで全体が作動されるように構成されたタッチコントロールパネルを模式的に示す。

本発明の一実施形態に係る、超音波振動を生成するアクチュエータで部分的に作動されるように構成されたタッチコントロールパネルを模式的に示す。

本発明の一実施形態に係る、超音波振動を生成するアクチュエータで部分的に作動されるように構成されたタッチコントロールパネルを模式的に示す。

コンロのフラットタッチコントロールパネルに本発明を実装した一実施形態を模式的に示す。

車両のタッチコントロールパネルに本発明を実装した一実施形態を模式的に示す。

照明器具の調光スイッチに本発明を実装した一実施形態を模式的に示す。

コンピュータモニタに実装された場合の本発明の一実施形態を示した図である。

スマートフォンに実装された場合の本発明の一実施形態を示した図である。 スマートフォンに実装された場合の本発明の一実施形態を示した図である。

医療機器のタッチコントロールモニタに実装された場合の本発明の一実施形態を示した図である。

工業機械のタッチコントロールモニタに実装された場合の本発明の一実施形態を示した図である。

図１は、本発明の一実施形態に係るシステム１００の模式図である。図示されるように、システム１００は、プロセッサ１１０、記憶装置１２０、及び、入出力装置１３０を備えており、これらはバス１４０を介して相互に接続されている。一実施形態において、入出力装置１３０は、タッチスクリーン装置１５０、触覚出力装置１６０、及び／又は、システム１００のユーザからの入力を受信するその他の装置、及び、システム１００のユーザに情報を出力する出力デバイスを含み得る。一実施形態において、システム１００は、図１に示された構成要素を全てを１つの装置に組み込んだタッチコントロールパネルの形態のユーザインターフェースであってもよい。

タッチスクリーン装置１５０は、任意の好適なユーザインターフェース又はタッチ／接触表面アセンブリとして構成されてもよく、スタイラスや指などのユーザによって制御される装置を用いる物理的な相互作用のために構成されていてもよい。実施形態によっては、タッチスクリーン装置１５０は少なくとも１つの出力装置及び少なくとも１つの入力装置を備えている。例えば、タッチスクリーン装置１５０は、例えば、画像を表示するように構成された視覚ディスプレイ１５２及びタッチセンサー式スクリーンと、その表面に重ねて設けられる少なくとも１つのセンサ１５４を備え、ユーザの指又はユーザが制御するスタイラスからの入力を受信する。視覚ディスプレイ１５２は、高解像度ディスプレイ・スクリーンを含み得る。

様々な実施形態において、触覚出力装置１６０は、システム１００のユーザがシステム１００の少なくとも一部に接触している間に、当該ユーザに触覚フィードバックを提供するように構成され得る。例えば、触覚出力装置１６０は、ユーザが、タッチスクリーン装置１５０及び／又はシステム１００別の部分、例えば、少なくとも入出力装置１３０を収容する筐体に接触している時に、触覚効果を与えるべく、タッチスクリーン装置１５０に触覚フィードバックを提供してもよい。以下に詳細に記載するように、システム１００とのインタラクションが発生する時のユーザエクスペリエンスを向上させるのに、触覚効果を使用してもよい。

触覚出力装置１６０によって提供される触覚フィードバックは、例えば、振動、変形、運動感覚、静電摩擦又は超音波摩擦等の触覚効果を生成する任意の方法で生成され得る。一実施形態において、触覚出力装置１６０は、非機械的装置又は非振動装置、例えば、静電摩擦（「ＥＳＦ」）や超音波摩擦（「ＵＳＦ」）を用いる装置、超音波触覚トランスデューサを用いて音響放射圧力を生じさせる装置、触覚基板及び可撓性もしくは変形可能な表面を用いる装置、又は、熱的効果を提供する装置、又は、エアジェットを用いた空気の吹きかけなどの発射型の触覚出力を提供する装置などを含んでもよい。触覚出力装置１６０が含み得るアクチュエータは、例えば、偏心質量体がモータにより動かされる偏心回転質量体（「ＥＲＭ」）などの電磁アクチュエータ、ばねに取り付けられた質量体が前後に駆動されるリニア共振アクチュエータ（「ＬＲＡ」）、又は圧電材料、電気活性ポリマー、もしくは形状記憶合金などの「スマートマテリアル」、マクロ複合繊維アクチュエータ、静電気アクチュエータ、電気触感アクチュエータ、及び／又は振動触知フィードバックなどの物理的フィードバックを提供する他の種類のアクチュエータ、である。以下に更に詳細に説明するように、複数の触覚出力装置１６０を使用して、様々な異なる触覚効果を生成してもよい。

プロセッサ１１０は、汎用又は特殊用途プロセッサ、あるいはシステム１００の動作及び機能を管理又は制御するマイクロ・コントローラである。例えば、プロセッサ１１０は、触覚効果を提供するために、触覚出力装置１６０への出力信号を制御する特定用途向け集積回路（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ：「ＡＳＩＣ」）として、特に設計されてもよい。プロセッサ１１０は、プロセッサ１１０が受信した又は決定した触覚信号に基づいてどのような触覚効果が生成されるべきか、当該触覚効果がどのような順序で生成されるべきか、及び、どの程度の大きさ、頻度、持続時間の触覚効果とすべきか、及び／又は、触覚効果のその他のパラメータについて、所定の因子に基づいて決定してもよい。また、プロセッサ１１０は、特定の触覚効果を提供するために触覚出力装置１６０を駆動するのに使用することができるストリーミング・コマンドを提供するように構成されてもよい。ある実施形態では、プロセッサ１１０は複数のプロセッサを含み、当該プロセッサの各々がシステム１００の内部で特定の機能を果たすように構成されている。プロセッサ１１０についての詳細は後述する。

メモリデバイス１２０は、内部に固定された１つ又は複数の記憶ユニット、リムーバブル記憶ユニット及び／又はリモート・アクセスが可能な記憶ユニットを含む。これら様々な記憶ユニットは、揮発性メモリと不揮発性メモリとのいかなる組合せをも含み得る。記憶ユニットは、情報、データ、命令、ソフトウェア・コードなどのいかなる組合せをも記憶し得るように構成されている。より具体的には、記憶ユニットは、触覚効果のプロフィール、触覚出力装置１６０がいかにして駆動されるかを指示する命令又は触覚効果を生成するためのその他の情報を含む。

図２は、プロセッサ１１０の一実施形態をより詳細に例示している。プロセッサ１１０は、一又は複数のコンピュータ・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。当該一又は複数のコンピュータ・プログラム・モジュールは、センサモジュール１１２、判定モジュール１１４、触覚出力装置制御モジュール１１６、及び／又はこれら以外のモジュールの一又は複数を備えることができる。プロセッサ１１０は更に、メモリデバイス１２０と同じであってもよい電子記憶装置１１８を備えてもよい、又は、メモリデバイス１２０に加えて当該電子記憶装置を備えてもよい。プロセッサ１１０は、モジュール１１２、１１４、及び／又は１１６を実行する際に、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、何らかの方法で組み合わされたソフトウェア、ハードウェア、及び／又はファームウェア、及び／又はプロセッサ１１０の処理能力を構成する他の機構を用いてもよい。

図２においてモジュール１１２、１１４及び１１６は単一の処理装置内の同じ位置に配置されるものとして示されるが、プロセッサ１１０が複数の処理装置を含む実施形態においては、モジュール１１２、１１４及び／又は１１６のうちの一又は複数が他のモジュールから離れて配置されてもよい。以下の異なるモジュール１１２、１１４、及び／又は１１６によって提供される機能の記述は説明のためのものであり、限定を意図したものではない。モジュール１１２、１１４、及び／又は１１６はいずれも記述されるよりも多くの、又は少ない機能を提供してもよい。例えば、モジュール１１２、１１４、及び／又は１１６のうちの一又は複数を取り除き、その機能の一部又はすべてを、モジュール１１２、１１４、及び／又は１１６のうちの他のモジュールで提供してもよい。他の例として、以下でモジュール１１２、１１４、及び／又は１１６のうちの１つに帰せられる機能の一部又はすべてを実行する１つ又は複数の追加的なモジュールを実行するように、プロセッサ１１０が構成されてもよい。

センサモジュール１１２は、センサ１５４がシステム１００のユーザからの入力を検出すると生成されるセンサ１５４からの入力信号を受信するように構成される。複数のセンサが存在する実施形態では、センサモジュール１１２は、複数のセンサからの入力信号を受信及び処理するように構成される。センサモジュール１１２は、入力信号の強度を、所定の閾値強度と比較することによって、検出された入力が、意図した入力なのか又はタッチスクリーン装置１５０に意図せず接触しただけなのかを判定するように構成され得る。この場合、所定の閾値強度は、意図した入力に対応する。センサモジュール１１２はまた、更なる処理のために、信号を判定モジュール１１４に送信するように構成される。

判定モジュール１１４は、入力をセンサ１５４に供給する時に、ユーザが何を意図したかを判定するように構成される。例えば、ユーザが、タッチスクリーン装置１５０のある場所をタッチする、又は、タッチスクリーン装置１５０に対して特定のジェスチャを行って、システム１００が特定の機能を実行すべきことを示すことが考えられる。判定モジュール１１４は、複数の予め定められたジェスチャ及びタッチスクリーン装置１５０上の複数のタッチロケーションをライブラリとしてプログラムしていてもよく、ユーザがタッチスクリーン装置１５０の特定の場所をタッチすると、又は、ユーザがタッチスクリーン装置１５０に対してあるジェスチャを行うと、判定モジュール１１４が、対応する出力を判断してもよい。加えて、判定モジュール１１４は、触覚出力装置制御モジュール１１６に信号を出力して、以下に記載する発明の実施形態に係る触覚効果を、ユーザに提供してもよい。

触覚出力装置制御モジュール１１６は、判定モジュール１１４からの出力信号を受信して、判定モジュール１１４が生成する信号に基づいて、触覚出力装置１６０によって生成されるべき触覚効果を判定するように構成される。以下に詳細に説明されるように、触覚効果を判定することは、制御ボタンを拡張する触覚効果の振幅、周波数、期間等を含む１つ又は複数のパラメータ及び触覚効果の種類を判定することを含んでもよい。一実施形態において、タッチスクリーン装置１５０は、剛性を有し、触覚出力装置１６０によって生成された静電摩擦及び超音波表面振動（これらに限定されない）によって摩擦特性を調整するように構成されたディスプレイ表面を備え、以下に詳細に説明するように、これにより、ユーザがシステム１００の表面上において指又はスタイラスを動かすと、表面レリーフ（例えば、凸と凹）の感覚を得ることができる。

図３には、タッチコントロールパネル３００の表面３１０においてシステム１００のユーザに対して触覚効果を提供するタッチコントロールパネル３００の形態である図１のシステム１００の一実施形態が示されている。触覚効果は、表面３１０をスライドする動きを行うユーザ又は物体、例えば、スタイラスにフィードバックを提供するべく出力されてもよい。触覚効果は、静電相互作用を通じてフィードバックを提供し、表面３１０にある指Ｆ又はユーザの手等の物体に対して力を発生させたり、指Ｆの神経等の電気信号を検知可能な物体に電気信号を送信したりすることができる。ある実施形態では、触覚効果は、超音波振動を伴うフィードバックを提供し得る。

表面３１０に接触している物体を検出するように構成された表面３１０を通じて、ユーザはシステム１００とやりとりする。当該物体は、ユーザの指Ｆ又はこれら以外のユーザの体の触覚効果を感じることができる部分であってもよい。当該物体は、上記のセンサ１５４がその存在を検出可能なスタイラス又はその他の装置であってもよい。タッチコントロールパネル３００は、例えば、容量結合、抵抗結合又は誘導結合により、物体の存在を検出してもよい。

タッチコントロールパネル３００は、アクチュエータ３３０、３３２、３３４、静電装置３４０又はこれらの組み合わせの形態である一の又は複数の触覚出力装置を介して、表面３１０において触覚効果を提供してもよい。アクチュエータ３３０、３３２、３３４は、表面３１０において触覚効果へと変換され得る機械的な動きを生成するように構成される。アクチュエータ３３０、３３２、３３４は、圧電アクチュエータ、ボイスコイル、ソレノイド等の磁気アクチュエータ、空気圧式アクチュエータ、超音波エネルギーアクチュエータ、偏心質量体アクチュエータ、電気活性ポリマーアクチュエータ、形状記憶合金、又は、上記したようなこれら以外の種類のアクチュエータとして実現される。当該アクチュエータ３３０、３３２、３３４は、トルクを振動に変換するモータ、流体圧、物質の形状変化、又はこれら以外の動きを生成する力によって作動するものであってもよい。また、当該アクチュエータ３３０、３３２、３３４によって生成される動きは振動に限られず、横方向の移動、上下方向の移動、回転移動、もしくはこれらの組み合わせ、又は前記以外の動きが含まれる。

一実施形態において、アクチュエータ３３０は、触覚効果を生成する振動を生成する圧電アクチュエータ又はボイスコイルアクチュエータであってもよく、アクチュエータ３３２は、触覚効果を生成する上下方向の動きを生成するソレノイドであってもよく、アクチュエータ３３４は、触覚効果を生成する横方向の動きを生成する空気圧式アクチュエータであってもよい。特定の触覚効果をユーザに提供することが望まれる場合に、当該アクチュエータ３３０、３３２、３３４の全てをアクティベートしてもよく、省電力のため又は異なる触覚効果を生成するためにアクチュエータを１つだけアクティベートしてもよい。以下に詳細に説明するように、特定のアクチュエータを配置して、表面３１０全体に又は表面３１０の一部分のみに触覚効果を生成するように構成してもよい。

この静電装置３４０は、電気振動型ディスプレイ（ｅｌｅｃｔｒｏｖｉｂｒｏｔａｃｔｉｌｅ ｄｉｓｐｌａｙ）又は摩擦ディスプレイ、これ以外にも、触覚効果を生成するために機械的な動きではなく電圧や電流を加える任意の装置であってもよい。本実施形態において、前記静電装置３４０は、少なくとも一つの電極を有する導電層３４２と、絶縁層３４４とを少なくとも備える。この導電層３４２は、半導体又は銅、アルミニウム、金、もしくは銀等の任意の導電体であってもよい。この絶縁層３４４は、ガラス、プラスチック、ポリマー、又は前記以外の任意の絶縁物質であってもよい。一実施形態において、上記したセンサ１５４が、導電層３４２又は絶縁層３４４に提供されてもよい。一実施形態では、静電装置３４０には、物体が導電層３４２に直接接触できるように、絶縁層が備えられていない。触覚効果は、導電層３４２から表面３１０近くの物体へと電流を通過させることにより生成され得る。一実施形態において、絶縁層３４４は、物体に電流を伝えることができる一の又は複数の電極を含んでもよく、物体が絶縁層３４４を横切って移動すると、電極に接触するように構成される。

タッチコントロールパネル３００は、前記導電層３４２に電気信号を加えることによって、前記静電装置３４０を動作させることができる。この電気信号は、前記導電層３４２と、表面３１０に近接又は接触する物体とを容量結合させる交流信号であってもよい。この交流信号は、高電圧増幅器によって生成されてもよい。タッチコントロールパネル３００は、触覚効果を生成するために、容量結合以外の原理を用いることもできる。例えば、一実施形態において、超音波振動装置３３６を使用して、表面３１０においてユーザの指Ｆが感知することができる超音波摩擦効果を生成してもよい。超音波振動装置３３６は、表面３１０に接続されてもよい又は表面３１０の一部を形成してもよく、超音波振動を生成するように構成された複数の圧電アクチュエータを備えてもよい。

また、容量結合を使用して、摩擦のレベルを制御する、及び、表面３１０における摩擦係数又はテクスチャを擬似的に生成して、触覚効果を生成してもよい。表面３１０は滑らかであり得るが、前記容量結合が面３１０の近くにある物体と導電層３４２との間に引力を生成するという点において、摩擦係数はシミュレートされたものである。引力を大きくすると、当該表面３１０における物質の構造が変化しなくとも、当該表面３１０における摩擦が増加する。当該物体と導電層３４２との間の引力のレベルを変化させることにより、表面３１０を移動する物体の摩擦を変化させることができる。摩擦力を変化させることにより摩擦係数の変化をシミュレートすることができる。触覚効果による摩擦の制御については、２０１１年４月２２日に出願され、２０１２年１０月２５日に米国特許出願公開公報２０１２／０２６８４１２として出願公開された米国特許出願第１３／０９２，２６９号（発明の名称は「Ｅｌｅｃｔｒｏ−ｖｉｂｒｏｔａｃｔｉｌｅ Ｄｉｓｐｌａｙ」）においてより詳細に説明されている。当該出願の内容は参照により全体として本明細書に組み込まれる。シミュレートされる摩擦係数もアクチュエータ３３０、３３２、３３４によって変化させることができる。例えば、アクチュエータ３３０、３３２、３３４は、振動を生成することにより、又は、表面３１０の表面上の起伏を変化させて実際の摩擦係数を変化させることにより、摩擦力を増加させることができる。

容量結合は、表面３１０に近接し又は接触しているユーザの指Ｆの皮膚の機械受容器（ｍｅｃｈａｎｏｒｅｃｅｐｔｏｒ）や当該容量結合に応答できるスタイラスの構成部品等の物体の一部分を刺激することによって、触覚効果を生成することもできる。皮膚の機械受容器は、例えば、刺激されることにより、振動やより具体的な感覚として容量結合を検知することができる。例えば、導電層３４２は、ユーザの指Ｆの導電性の部分と結合する交流電圧信号を加えられてもよい。ユーザは、指Ｆを表面３１０上で動かすときに、とげとげした感じ（プリックリネス、ｐｒｉｃｋｌｉｎｅｓｓ）、ざらざらした感じ（グレインネス、ｇｒａｉｎｉｎｅｓｓ）、こぶのある感じ（バンピネス、ｂｕｍｐｉｎｅｓｓ）、でこぼこした感じ（ラフネス、ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）、ねばねばした感じ（スティッキーネス、ｓｔｉｃｋｉｎｅｓｓ）、又はこれら以外の触感を感じることができる。

一実施形態において、触覚効果は、表面の特徴のような、特徴を擬似的に生成（シミュレート）してもよい。例えば、擬似的に生成される表面特徴は、例えば、表面３１０における、空間パターン（ｓｐａｔｉａｌ ｐａｔｔｅｒｎ）、縁もしくは境界、又はこれら以外の任意の触感（ｔａｃｔｉｌｅ ｓｅｎｓａｔｉｏｎ）であり、天然のものであるか人工的なものであるかを問わない。空間パターンには、線グリッド（ｇｒｉｄ ｏｆ ｓｔｒａｉｇｈｔ ｌｉｎｅｓ）、同心円グリッド（ｇｒｉｄ ｏｆ ｃｏｎｃｅｎｔｒｉｃ ｃｉｒｃｌｅｓ）、点グリッド（ｇｒｉｄ ｏｆ ｐｏｉｎｔｓ）、タイルグリッド（ｇｒｉｄ ｏｆ ｔｉｌｅｓ）、これらの任意の組み合わせ、又は拡張された制御ボタンに関連する情報を伝達するこれら以外の任意の空間パターンが含まれる。 当該物体と導電層３４２との間の引力のレベルを変化させることにより、表面３１０を横切って動く物体の摩擦を変化させることができる。周辺の領域と異なる大きさの摩擦を有する領域は、空間パターン要素、テクスチャ、又はこれら以外の任意の表面特徴を表すことができる。表面特徴の擬似的な生成については、２０１２年１０月３１日に出願された米国特許出願第１３／６６５，５２６号（発明の名称は「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｓｉｍｕｌａｔｉｎｇ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｎ ａ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｗｉｔｈ Ｈａｐｔｉｃ Ｅｆｆｅｃｔｓ」）明細書及び米国特許第２０１４／０１１８１２７号の広報に記載の内容は参照により全体として本明細書に組み込まれる。

多くの異なる物体や人に対して同じ引力や同じレベルの刺激を提供するために、タッチコントロールパネル３００は、表面３１０におけるインピーダンスを測定するセンサを更に備えることができる。当該センサは、表面全体にパルスを加えて表面電圧を測定することにより、又は、容量結合の強さを測定することにより、インピーダンスを測定することができる。当該センサは、インピーダンスを測定するために、上記以外の公知の技術を用いることができる。また、大気中の湿度や温度等の変化する環境条件を補正することができる。触覚効果は、人のインピーダンスに基づいて調整してもよい。例えば、高いインピーダンスを有する物体に対してはより力強い触覚効果を加え、低いインピーダンスを有する物体に対してはより弱い触覚効果を加えることができる。

タッチコントロールパネル３００は、擬似的に生成される摩擦係数を測定するセンサを備えてもよい。このセンサは、インピーダンスを測定する上記のセンサと同じものでも、これとは異なるものであってもよい。当該センサは、例えば、表面３１０に接触している物体から当該表面３１０が受けている圧力の測定値に基づいて、及び、表面３１０における物体の動きに基づいて、シミュレートされた係数を測定することができる。当該物体の動きは、表面３１０における圧力の時間変化及び表面３１０における位置変化に基づいて測定可能である。当該センサは、例えば、表面３１０上におけるユーザの指Ｆの加速度及び当該ユーザの指Ｆから当該表面３１０が受けた圧力に基づいてシミュレートされた摩擦係数を表す値を計算することができる。

触覚効果は、アクチュエータ３３０、３３２、３３４、静電装置３４０及び／又は超音波振動装置３３６を、一つずつ又は組み合わせて作動させることにより生成されてもよい。例えば、表面３１０に接触する指Ｆの皮膚を引き寄せるとともにその皮膚にある機械受容器を刺激できる程度に高い電圧を導電層３４２に印加することができる。この電気振動型タクタイル（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｖｉｂｒｏｔａｃｔｉｌｅ）触覚効果と同時に、当該導電層３４２及び絶縁層３４４に静電気力が生成され、これらの層における機械的な動きが生成される。この触覚効果は、アクチュエータ３３０、３３２、３３４の１つ又はこれらの組み合わせによって生成される動きと組み合わされてもよい。これらの装置は、スクリーン表面の摩擦係数や触感をシミュレートするために協働できる。これらのアクチュエータは、例えば表面の摩擦や触感の変化もシミュレートするために、振動を生成することができる。

触覚出力装置１６０によって生成される触覚効果及びセンサは、上記で説明したプロセッサ１１０によって制御可能である。プロセッサ１１０は、インピーダンス、擬似的に生成される摩擦係数、表面圧力、表面で測定された動きの速度、及びこれら以外のファクターを分析し、触覚効果のトリガ条件が満たされているか否か、又は、どの程度強い触覚効果を発生させるかを決定することができる。一実施形態において、センサ１５４によってタッチが検出されるか否かに応じて、触覚効果は常に生成されてもよいし、生成されなくてもよい。

一実施形態において、触覚出力装置１６０は、システム１００の表面３１０における境界又は戻り止めを擬似的に生成すべく、時間又は空間的に局所化された触覚効果（例えば、短時間の急峻なパルス）を生成するように構成されてもよい。例えば、図４には、インパルス信号４２５に基づく局所化された触覚効果が表面４１０に提供される様子が示されている。例えば、人の指のような物体が表面４１０のＸ₀の位置にあることが検出される又はｘ０の位置を横切ることろであることが検出されると、Ｘ₀の位置にある境界又は戻り止めを横切ることを擬似的に再現する触覚効果が生成されてもよい。物体がＸ₀の位置から離れて動いたとき、又は、物体がＸ₀の位置を通過してから所定時間経過した後には、上記の局所化された触覚効果は停止される。例えば、このような触覚効果は、物体がＸ₀の位置を通過した後２０ミリ秒だけ継続する。

一実施形態において、触覚効果は、不連続な態様で表面３１０において変更されてもよい。例えば、図５に示すように、触覚効果を変化させることにより、表面５１０における不連続な領域、例えば領域５１２及び５１４を擬似的に生成することができる。物体が表面５１０の第１領域５１２において接触していることが検出された場合には、第１触覚駆動信号５１３に基づく周期的な触覚効果が生成されてもよい。表面５１０の第２領域５１４に物体が接触していることが検出されると、周期的な触覚効果の周波数が、離散的な量分高く設定されて、変化した周期の触覚効果が第２触覚駆動信号５１５に基づくようにしてもよい。図５に示すように、第２触覚駆動信号５１５は、第１触覚駆動信号５１３よりも高い周波数を有する。

上記したシステム１００の実施形態を利用して、一般的なボタンを使用したタッチパネル制御を、摩擦拡張制御を使用するのあたって、より効率的で利用しやすい形態へと変換する又は適用させる方法が提供される。方法は、上記した摩擦フィードバックを利用する。図６に示すように、本発明の実施形態に係る、制御ボタンを拡張された制御ボタンへと変換するための方法６００が提供される。段階６１０において、拡張された制御ボタンへと変換されるべき制御ボタンの特徴が特定される。段階６２０において、段階６１０で特定された特徴のそれぞれに対する摩擦効果が割り当てられる。段階６３０において、上記した触覚出力装置１６０のような触覚出力装置は、タッチコントロールパネルにおける再生に対する割り当てられた摩擦効果を提供するようにプログラムされる。例えば、プロセッサ１１０が、判定モジュール１１４を使用してプログラミングを実行してもよい。一実施形態では、方法６００全体が、プロセッサ１１０によって実行されてもよい。

図７のＡには、ボタン７００の形態の制御の一実施形態が示されており、これは図７のＢに示すように、制御機能は保持されるが、区別可能な境界７１２を有する拡張されたボタン７１０へと変換される。区別可能な境界７１２は、図４に示されるように、横切られる時にパルスによって摩擦出力を生成する。更に、例えば、図５に示された触覚駆動信号５１３、５１５によって生成されたテクスチャのうちの一つのような、領域テクスチャ７１２を、摩擦出力を変化させることによって生成させてもよい。このように、ボタン７００を拡張ボタン７１０へと変換することにより、タッチすることで拡張ボタン７１０の位置を特定することが可能となる。拡張ボタン７１０の摩擦効果を変化させて、ボタン７１０の状態を示すようにしてもよく、例えば、ボタン７１０がユーザからの入力を受け付けたか否かといった状態を示してもよい。また、摩擦効果を使用して、その他の種類のボタン及び制御の位置並びに状態を示してもよく、この例については、以下に詳細に説明する。

図８のＡには、多目的ボタン８００を使用して制御される装置の現在の状態に応じて、様々な機能をサポートする多目的ボタン８００の一実施形態が示されており、当該多目的ボタンが、図８Ｂに示すように拡張多目的ボタン８１０へと変換され得る。拡張多目的ボタン８１０は、当該多目的ボタン８１０によって制御される現在の機能に応じて、異なるテクスチャ８１２、８１４を呈するように構成されてもよい。テクスチャは、ボタン８１０のラベル上の、例えば、図に示すような「ｓｔａｒｔ（開始）」及び「ｐａｕｓｅ（一時停止）」といった視覚的テクスチャと関連付けされてもよい。

図９のＡには、トグルボタン９００又はこれと等価である一組のボタン９０２、９０４が示されており、これが、図９のＢに示すような拡張トグルスイッチ９１０へと変換される。拡張トグルスイッチ９１０は、例えば、上側又は下側といったように異なる方向に表面をフリックすることによって、図の実施形態の第１部分９１２及び第２部分９１４で示されるような一の状態又は別の状態へとトグルされて起動されてもよい。拡張トグルスイッチ９１０の第１部分９１２及び第２部分９１４には、遷移効果及び異なるテクスチャが提供されてもよく、また、トグルスイッチ９１０の中央部を示すべく境界９１６が設けられてもよい。例えば、機能を起動する際の進行状況を、テクスチャを使用して示してもよく、所望の起動閾値に到達した時点でインパルスのような特殊効果を生成してもよい。

図１０のＡには、（一実施形態では一つの多目的ボタンであってもよい）ボタン１０００、１００２、１００４の一群が示されており、これらは、図１０のＢに示されるような一つの拡張制御領域１０１０へと変換されてもよい。図１０のＢの矢印で示すようにユーザが起動のために行う方向を示すジェスチャに応じて、拡張制御エリア１０１０が制御するデバイスの異なる機能を駆動するように拡張制御エリア１０１０が構成されてもよい。拡張制御領域１０１０の表面のテクスチャは、制御の機能の起動が進むにつれて変化してもよく、所望の起動閾値に到達した時には、インパルスのような異なる効果をユーザに対して出力してもよい。

図１１のＡには、一組のプラスボタン１１０２及びマイナスボタン１１０４のような、一組のインクリメントボタン１１００が示されており、これらは、図１１Ｂに示すように連続してスライドする動きのジェスチャによって操作される回転制御部１１１０へと変換されてもよい。図に示すように、回転制御部１１１０は、規定の間隔を空けて設けられる戻り止め１１１２を備える。値（例えば、強さ）が変化すると、回転連続制御部１１１０の戻り止めの強さ又は外形を変化させ、制御の限界に到達した場合には識別可能なテクスチャ又は効果が提供されるようにしてもよい。図１１Ｃには、特定の間隔を空けて設けられた戻り止め１１２２と、端部にそれぞれ設けられる区別可能なテクスチャ１１２４、１１２６を有する直線連続制御部１１２０が示されており、テクスチャ１１２４、１１２６制御部の上限及び下限に到達したことを示すべく設けられる。図１１Ｂ及び図１１Ｃに示された何れの実施形態においても、例えば、強度が増加した場合などパラメータの変化に応じて、戻り止め又は後方のテクスチャを変化させてもよい。制御の限界に到達した場合に、異なるテクスチャ又は摩擦効果が感じられるようにしてもよい。

図１２のＡには、一連の矢印ボタン１２００が示されており、これらは、図１２Ｂに示すような矢印で表されるジェスチャによって様々な方向に押す又はドラッグすることができる拡張されたジョイスティック状の制御部１２１０へと変換されてもよく、この制御部１２１０は、中央部から離れるに従って摩擦効果が大きくなるように構成されている。制御部１２１０の起動の進行度及び起動の方向を示すべく、摩擦効果が提供されてもよい。制御の範囲を超えた場合には、特別な摩擦効果又はテクスチャが提供されるようにしてもよい。

このようなタッチコントロールパネルの制御機能の変換は、以下に説明するような利点を有し、摩擦フィードバックが上記のコンテキストで異なる目的に対して使用されてもよい。例えば、連続制御部の実施形態の場合、摩擦フィードバックにより、スライド部及びダイヤルを用いたパラメータの連続的制御を使用可能とし、これはユーザにとって、一つのボタンを繰り返し押すことによる制御よりも使いやすい制御部となる。例えば、回転スライド部又は直線スライド部の設定が変更された場合に、戻り止めが感じられるようにしてもよく、また、設定の上限値又は下限値に到達した場合に、境界効果が生成されるようにしてもよい。一実施形態において、制御部にはテクスチャが付与されて、その境界は、非可視的な態様で又は目視に頼ることなく位置が特定できるように強調されてもよい。ユーザが指で表面上をスライドすると、ユーザは最初に滑らかな表面を感じ、次に、ボタンの縁を示す凸凹を感じ、最後に、ボタンの表面であることを示すざらざらしたテクスチャを感じるようにしてもよい。

離散的であるボリュームのレベルのような２つ以上の状態を制御部が有する実施形態では、このような状態間の遷移を示すのに摩擦フィードバックを使用してもよい。例えば、２つの状態の間でスイッチがトグルされると、強い戻り止めが生成されるようにしてもよい。一実施形態において、例えば、ＯＮ又はＯＦＦであるか、反応可能か否かといった、現在の状態又は制御のモードを示すのに、テクスチャ及びその他の摩擦効果を使用してもよい。例えば、医療機器のパネル上のボタンの場合、センサの検出値に基づいて機器を使用するのが危険であるとシステムが判断した場合には、当該ボタンが異なるテクスチャを有するようにしてもよい。一実施形態において、制御の可動限界に達した場合、例えば、スライド部の可動範囲の終端に達した場合には、摩擦フィードバックを使用してそのことを示してもよい。例えば、制御の変化が大幅に行われた結果、限界値に達したことを印象付けるべく、強いテクスチャ又はエッジ効果が使用されてもよい。

一実施形態において、制御部の触感を、ユーザの好みに基づいて変更してもよく、例えば、プラスチック対木材のような触感にしてもよい。例えば、車両の運転者は、メタリックの感触であった容量性ボタンの触感を車両の皮のシートに合わせた触感へと変更してもよい。

ボタン及びその他の制御装置を、上記したような拡張ボタン及び制御装置へと変換するために、タッチコントロールパネルのハードウェアを、例えば、摩擦ディスプレイを有するように変更してもよい。現在の摩擦ディスプレイは、二つの技術のうちの一つを使用している。一つは、静電摩擦（ＥＳＦ）であり、上記したように、表面の摩擦係数を大きくするのに時間変化する電界を利用している。この技術では、電界を印加するために接触面において電極を、及び、ユーザの指を電気的に絶縁するために絶縁層を使用している。もう一つは、超音波振動（ＵＳＶ）であり、これは、振動として触感されないが表面の摩擦係数を低減する高周波振動を利用している。超音波振動を生成するべく、圧電アクチュエータを接触面の一部分と接続してもよい、又は、圧電アクチュエータにより接触面の一部を形成してもよい。振動が減衰しないように、接触面を特定の位置で浮かせた状態にしておくのがよい。何れかのタイプの摩擦ディスプレイを使用することにより、当該ディスプレイに組み込まれるタッチセンサの機能に応じて、様々な効果を生成し得る。

例えば、タッチセンサが存在しない場合には、摩擦ディスプレイは、様々なテクスチャを生成することができる時間変化する効果に限定される。ある実施形態では、タッチセンサは、ユーザの指が、タッチパネルの一領域、例えば、ボタンに接触していることを検出することができる。この場合、摩擦テクスチャは時間変化するパターンに限定されるが、ボタンの位置以外の部分ではＯＦＦにすることができる又はタッチされるボタンに応じて変化させることができる。指が特定の領域に入ると又は特定の領域から離れると、特別な効果が生成されるようにしてもよい。

その他の実施形態では、上記したような圧力又は容量を利用したタッチセンサは、タッチ入力が行われた位置をより正確に検出することができ、それにより、空間レンダリングアルゴリズムの使用が可能となる。例えば、静電摩擦は、ボタンの長さに沿った変位の関数として、出力をＯＮ及びＯＦＦとすることにより、空間格子の錯覚を生成することができる。このような空間格子については、２０１３年３月１日に米国出願第１３／７８２，７７１号、発明の名称「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ Ｈａｐｔｉｃ Ｃｕｅｓ ｆｏｒ Ｇｕｉｄａｎｃｅ ａｎｄ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ｗｉｔｈ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｆｒｉｃｔｉｏｎ（静電摩擦を使用したガイド及びアライメントのための触覚キューを提供する方法及び装置）」として出願され、米国特許公開第２０１４／０１３９４４８号として公開された明細書に詳細に記載されており、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。回転ダイヤル又は直線スライダのような連続的な制御部が使用される場合には、位置センサにより、戻り止め又はその他の空間効果を利用することが可能となる。

静電摩擦又は超音波振動を生成する実施形態では、駆動信号を生成するのに駆動回路が使用される。多くの実施形態において、例えば、上記したようなプロセッサ１１０である組み込みマイクロコントローラを使用して、ユーザの入力を翻訳し適切な駆動信号を生成するようにしてもよい。システム１００の実施形態は、完全に独立したものであってもよい、又は、タッチパネルを制御する装置のその他の構成要素から命令を受けてもよい。例えば、医療機器のマイクロコントローラは、システム１００のプロセッサ１１０と通信を行って、様々なボタン及び制御部の状態を変更してもよい。

上記したように、静電摩擦を生成する装置は、絶縁層で覆われた導電層を備える。ある場合には、画面又はその他の視覚的要素を露出させるために、ＥＳＦ層は透明である必要がある。静電摩擦及び超音波振動を使用する摩擦ディスプレイについて、以下の構成を使用してもよい。

図１３に示すように、タッチコントロールパネル１３００全体を、駆動回路１３２０に接続される静電摩擦層１３１０で覆ってもよい。上記のセンサ１５４のようなタッチセンサを使用して、タッチされた位置を特定し、ユーザが制御部をタッチしているのかそれ以外の分をタッチしているのかを判定してもよい。

図１４には、プログラム可能触覚フィードバックを生成する必要があるタッチコントロールパネル１４００の特定の場所のみを静電摩擦層１４１０が覆っているタッチコントロールパネル１４００の一実施形態が示されている。例えば、静電摩擦層の電極が、タッチコントロールパネル１４００のボタン及び制御部１４２０の位置にのみ存在してもよい。上記したように絶縁層３４４の厚みを変化させることにより、特定の場所での静電摩擦効果を分断することにより、同様な効果を得ることができる。何れの場合においても、静電摩擦層１４１０が有効となる制御部及びボタン１４２０にテクスチャが限定されていることから、タッチを検出する必要はない。

図１５には、タッチコントロールパネル１５００の特定の場所のみを静電摩擦層１５１０の電極が覆っているが、異なる信号で駆動されることから、独立した触覚フィードバックが生成されるタッチコントロールパネル１５００の一実施形態が示されている。これにより、ユーザによるタッチを検出する必要なく、異なるボタン１５２０、１５３０上に異なるテクスチャを使用することが可能となる。

超音波振動を生成する摩擦ディスプレイについても、同様な実施形態が可能である。例えば、図１６には、パネル１６００全体が駆動されて全体が一つとして動作するタッチコントロールパネル１６００の一実施形態が示されている。このような一実施形態では、望ましくはタッチコントロールパネル１６００の全面の下又は少なくとも仮想制御部１６２０の下にに配置されるアクチュエータ１６１０を使用する。タッチコントロールパネル１６００のサイズによっては、図に示すように、縁部からタッチコントロールパネル１６００を駆動することも可能である。

図１７には、非振動フレーム１７２０内に振動要素１７１０を有することにより、特定の超音波振動を提供するタッチコントロールパネル１７００の一実施形態が示されている。例えば、上層は、ボタン及び制御部１７４０の位置にフレキシブル層１７３０を有する非振動の剛性フレームによって構成されてもよく、振動要素１７１０はボタン及び制御部１７４０の位置に組み込まれる。フレキシブル層１７３０及び振動要素１７１０は、ボタン及び制御部１７４０の位置の振動要素１７１０が、非振動フレーム１７２０に設けられた開口部を通じてユーザと直接接触するように配置されてもよい。

図１８には、独立した動作範囲を提供するタッチコントロールパネル１８００の一実施形態が示されている。この実施形態では、ボタン１８１０及び制御部１８２０がそれぞれ個別に駆動され、剛性フレーム１８３０内に吊るされた状態とされる。

本発明の実施形態によれば、タッチコントロールパネルが使用される又は使用され得る様々な用途において摩擦フィードバックを利用することができる。様々な用途としては、家庭用電化用品、自動車のダッシュボード、消費者電気物品（例えば、コンピュータのモニタ）、面状光源の調光器、医療機器、工業用コントロールパネル、又は、タブレット及びスマートフォンのようなデバイスの筐体上の未使用スペース等が挙げられる。図１９〜２６には、本発明の実施形態の非制限的な実装例が示されている。

例えば、図１９には、上記した発明の実施形態に係る摩擦拡張タッチコントロールパネル１９１０を備える台所のコンロ１９００が示されている。摩擦拡張タッチコントロールパネル１９１０の同様な実施形態を、例えば、電子レンジ、オーブン、冷蔵庫等の他の台所で使用される電気器具に適用してもよい。

図２０には、上記した発明の実施形態に係るタッチコントロールパネル２０１０の容量性ボタンに、摩擦フィードバックを印加するように構成されたタッチコントロールパネル２０１０を備える車両の内部が示されている。

図２１には、上記した発明の実施形態に係る摩擦フィードバックにより、様々な照度レベルを示すように構成された照明器具の拡張調光器２１００が示されている。例えば、複数の戻り止め２１１０を、拡張調光器２１００の表面に設けて、照明の明るさの低い、中間及び高いレベルをそれぞれ示すようにしてもよい。

図２２には、上記した発明の実施形態に係る摩擦フィードバックを使用して拡張された複数の容量性ボタン２２１０を備えるコンピュータモニタ２２００が示されている。

図２３には、スマートフォン２３００の側面２３２０上でアクセス可能な不可視のボリュームスライド２３１０を備えるスマートフォン２３００が示されている。スライド２３１０は、上記した発明の実施形態に係る摩擦フィードバックを使用して拡張されており、スライド２３１０の位置、起動及び限界を示すのに摩擦フィードバックが使用されている。

図２４には、上記した発明の実施形態に係る摩擦フィードバックを使用して拡張され、スマートフォン２４００のベゼル２４２０上でアクセス可能に設けられた仮想ボタン２４１０を備えるスマートフォン２４００の一実施形態が示されている。

図２５には、タッチパネル２５１０を備える医療機器のモニタ２５００の一実施形態が示されており、モニタ２５００を容易に消毒することが可能である。タッチパネル２５１０は、上記した発明の実施形態により拡張される。一実施形態において、特定の医療従事者によってのみ起動され得る少なくとも一つのボタン２５２０に、非常に異なるテクスチャを提供することにより、モニタのユーザに対してボタン２５２０は、許可された医療従事者のみ起動することができることを警告してもよい。

図２６には、防塵、防煙及びその他の汚染を防止するように構成された工業用機械のタッチパネル２６００の一実施形態が示されている。タッチパネル２６００は、上記した発明の実施形態により触覚フィードバックを提供するように拡張され、発明の実施形態により拡張されないタッチパネルと比較して、タッチパネル２６００は容易に及び安全に使用することができる。

本発明の実施形態に係る触覚フィードバックを利用してタッチコントロールパネルを拡張することにより、タッチパネルの利点を維持すると同時に、物理的制御部の利点の一部も得ることができる。摩擦フィードバックは、特定のデバイスを消費者にとってより魅力的なものとすることができ、物理的制御部の特性が望ましいようなデバイスにおいてもタッチパネルの使用が可能となり得る。

本明細書に記載された実施形態は、実施可能な実装例及び実施例であるが、本発明を特定の実施形態に制限することを必ずしも意図するものではない。むしろ、これらの実施形態には、当該技術分野における当業者に理解できるような変更を加えることができる。このような変更が加えられた態様も本発明の要旨及び範囲に含まれ、そして以下の請求項によって保護されるべきものである。

Claims (16)

1. ユーザからの入力を受けるように構成されたタッチコントロールパネルと、
   前記タッチコントロールパネルと通信接続され、電力が供給される装置の少なくとも一つの動作設定を制御するように構成された制御部と、
   前記制御部と通信接続され、前記ユーザが前記入力を供給すると、前記ユーザに対して摩擦効果を出力することにより前記タッチコントロールパネルの入力ボタンをシミュレートするように構成された触覚出力装置と、を備えるシステム。
2. 前記摩擦効果は静電摩擦によって生成される、請求項１に記載のシステム。
3. 前記触覚出力装置は、前記入力ボタンと一致する前記タッチコントロールパネルの部分のみを覆う静電摩擦層を有する、請求項２に記載のシステム。
4. 前記摩擦効果は超音波振動によって生成される、請求項１に記載のシステム。
5. 前記触覚出力装置が、前記タッチコントロールパネルの表面に接続される圧電アクチュエータを有する、請求項４に記載のシステム。
6. 前記触覚出力装置は、前記タッチコントロールパネルの前記表面と接続され、前記入力ボタンと一致するフレキシブル層を有し、
   前記圧電アクチュエータは、前記フレキシブル層に組み込まれ、
   前記入力ボタンと一致する開口部を有する剛性フレームが、前記フレキシブル層を覆う、請求項５に記載のシステム。
7. 前記電力が供給される装置は、台所電気器具である請求項１に記載のシステム。
8. 前記電力が供給される装置は、照明器具である請求項１に記載のシステム。
9. 前記電力が供給される装置は、医療機器である請求項１に記載のシステム。
10. 前記電力が供給される装置は、工業機械である請求項１に記載のシステム。
11. 前記電力が供給される装置は、スマートフォンである請求項１に記載のシステム。
12. 前記電力が供給される装置は、車両に設けられる請求項１に記載のシステム。
13. 前記電力が供給される装置は、コンピュータのモニタである請求項１に記載のシステム。
14. 制御ボタンを拡張制御ボタンへと変換する方法であって、前記方法は、
    前記拡張制御ボタンへと変換すべき前記制御ボタンの少なくとも一つの特徴を特定する段階と、
    特定された前記特徴のそれぞれに対して摩擦効果を割り当てる段階と、
    割り当てられた前記摩擦効果がタッチコントロールパネル上で再生されるように触覚出力装置をプログラムする段階と、を備える方法。
15. 前記少なくとも一つの特徴は、前記制御ボタンの境界を含む、請求項１４に記載の方法。
16. 前記少なくとも一つの特徴は、前記制御ボタンのテクスチャを含む、請求項１４に記載の方法。