JP2018501558A - 滑り摩擦を捕捉およびレンダリングするための力覚方法およびデバイス - Google Patents

Abstract

本発明は、物体の第１の表面の粗度を表す情報を決定および／またはレンダリングするように構成されたデバイスであって、前記デバイス上で手の少なくとも一部によって加えられた第１の圧力を測定するための手段と、第１の表面と接触するように構成された粘着性の手段と、デバイスの速度を測定するための手段とを含む、デバイスに関する。

Description

１．技術分野
本開示は、力覚の分野に関する。より具体的には、本開示は、タンジブルインタフェースを通じて物体の表面の滑り摩擦（粗度としても知られている）を捕捉およびレンダリングするための方法およびデバイスに関する。

２．背景技術
背景技術によれば、力覚インタフェースを使用することが知られており、力覚インタフェースの使用により、ユーザは、コンピュータ支援設計およびロボット支援手術などの応用において、ハンドヘルドデバイスを通じて仮想および遠隔環境に触れることができる。残念ながら、これらのシステムによって生成される力覚レンダリングが、現実世界で遭遇する多様な表面のリアルなレンダリングのように感じられることはほとんどない。

３．概要
本開示の目的は、背景技術のこれらの欠点の少なくとも１つを克服することである。

より具体的には、本開示の目的の１つは、表面を表す情報を決定すること、および／または粗度を表すそのような情報をレンダリングすることである。

本開示は、物体の表面の粗度を表す情報を決定するように構成されたデバイスに関する。デバイスは、有利には、
− デバイス上で手の少なくとも一部によって加えられた第１の圧力を測定するための手段と、
− 表面と接触するように構成された粘着性の手段と、
− デバイスの速度を測定するための手段と
を含む。

特定の特性によれば、デバイスは、粘着性の手段上に加えられた第２の圧力を測定するための手段をさらに含む。

有利には、デバイスは、表面上を移動する際にデバイスが出した音を表す情報を取得するための手段をさらに含む。

特有の特性によれば、デバイスは、表面の熱特性を表す情報を測定するための手段をさらに含む。

有利には、デバイスは、第１の圧力を表す情報および速度を表す情報を格納するための手段をさらに含む。

特定の特性によれば、デバイスは、第１の圧力を表す情報および速度を表す情報を送信するように構成された通信インタフェースをさらに含む。

特有の特性によれば、デバイスは、ハンドヘルドデバイスであり、第１の圧力を測定するための手段がデバイスの本体の一部上に配置される。

本開示は、物体の第１の表面の粗度を表す情報をレンダリングするように構成されたデバイスであって、
− デバイス上で手の少なくとも一部によって加えられた第１の圧力を測定するための手段と、
− デバイスの速度を測定するための手段と、
− 第１の表面と異なる第２の表面と接触するように構成されたデバイスの一部の粗度を適応させるための手段であって、デバイスの一部の粗度が、測定された第１の圧力、測定された速度に従って、かつレンダリングされる第１の表面の感触を表す情報に従って適応される、手段と
を含む、デバイスに関する。

有利には、デバイスは、振動効果をレンダリングするように構成された振動手段をさらに含む。

特有の特性によれば、デバイスは、第１の表面の熱特性をレンダリングするための手段をさらに含む。

別の特性によれば、デバイスは、少なくとも音をレンダリングするための手段をさらに含む。

有利には、デバイスは、ハンドヘルドデバイスであり、第１の圧力を測定するための手段がデバイスの本体の一部上に配置される。

特有の特性によれば、デバイスは、力覚デバイスに含まれる。

また、本開示は、ハンドヘルドデバイスによって物体の表面の粗度を表す情報を決定する方法であって、
− 前記表面上でのハンドヘルドデバイスの移動中、ハンドヘルドデバイス上で手の少なくとも一部によって加えられた圧力を測定することであって、ハンドヘルドデバイスが移動中に表面と接触している、測定することと、
− 表面上でのハンドヘルドデバイスの移動中、ハンドヘルドデバイスの速度を測定することと、
− 測定された第１の圧力および測定された速度に従って、表面の粗度を表す情報を生成することと
を含む、方法にも関する。

また、本開示は、ハンドヘルドデバイスによって物体の第１の表面の粗度を表す情報をレンダリングする方法であって、
− 第１の表面と異なる第２の表面上でのハンドヘルドデバイスの移動中、ハンドヘルドデバイス上で手の少なくとも一部によって加えられた第１の圧力を測定することであって、ハンドヘルドデバイスが移動中に第２の表面と接触している、測定することと、
− 第２の表面上でのハンドヘルドデバイスの移動中、ハンドヘルドデバイスの速度を測定することと、
− 第２の表面と接触しているハンドヘルドデバイスの一部の粗度を適応させることであって、デバイスの一部の粗度が、測定された第１の圧力、測定された速度に従って、かつレンダリングされる第１の表面の感触を表す情報に従って適応される、適応させることと
を含む、方法にも関する。

４．図の一覧
添付の図面を参照する以下の説明を読み進めることにより、本開示がより良く理解され、他の特有の特徴および利点が明確になるであろう。

本原理の特定の実施形態による、物体の表面の粗度を捕捉およびレンダリングするように構成されたデバイスを示す。 本原理の特定の実施形態による、図１のデバイスの捕捉部分の詳細を示す。 本原理の特定の実施形態による、図１のデバイスのレンダリング部分の詳細を示す。 本原理の特定の実施形態による、図１のデバイスの使用を通じた表面の粗度の捕捉およびレンダリング動作のための操作を示す。 本原理の特定の実施形態による、図１のデバイスの使用による表面の粗度の捕捉を示す。 本原理の特定の実施形態による、図１のデバイスの使用による図５の表面の粗度のレンダリングを示す。 本原理の特定の実施形態による、図１のデバイスを使用することによって実装される、物体の表面の粗度を表す情報を決定するための方法を示す。 本原理の特定の実施形態による、図１のデバイスを使用することによって実装される、物体の表面の粗度を表す情報をレンダリングするための方法を示す。 本原理の特定の実施形態による、表面に関連する粗度モデルの２つの例を示す。

５．実施形態の詳細な説明
ここで、図面を参照して主題について説明し、同様の参照番号は全体を通じて同様の要素を指すために使用される。以下の説明では、説明を目的として、主題の十分な理解を提供するために多くの具体的な詳細を記載する。しかし、これらの具体的な詳細がなくとも主題の実施形態を実践できることは明らかである。

本開示は、現実世界のいかなる物体の表面の状態も決定するように構成された、すなわち、第１の表面の粗度（滑り摩擦としても知られている）を表す情報を決定するように構成されたデバイスの特定の実施形態を参照して説明する。デバイスは、有利には、第１の表面の粗度を表す情報を取得する際に、前記デバイス上で手または手の一部によって加えられた圧力を測定するための手段を含み、手段は、例えば、ユーザがデバイスを握る場所などのデバイス上に配置された感圧表面に相当する。また、デバイスは、例えば、デバイスの先端などのデバイスの一部上に配置された粘着性の手段も含み、粘着性の手段は、第１の表面の粗度を表す情報を取得する際に、第１の表面と接触するように適応される。また、デバイスは、第１の表面の粗度を表す情報を取得するために、デバイスが第１の表面上を移動する際に、デバイスの速度を測定するための手段も含む。

また、本開示は、現実世界の物体の第１の表面の状態または感触をレンダリングするように構成されたデバイス、すなわち、第１の表面の粗度を表す情報をレンダリングするように構成されたデバイスの特定の実施形態を参照して説明する。デバイスは、有利には、第１の表面の粗度をレンダリングする際に、前記デバイス上で手または手の一部によって加えられた圧力を測定するための手段を含み、手段は、例えば、ユーザがデバイスを握る場所などのデバイス上に配置された感圧表面に相当する。また、デバイスは、表面の粗度を取得するために、デバイスが表面上を移動する際に、デバイスの速度を測定するための手段も含む。また、デバイスは、第１の表面の粗度をレンダリングするために、第２の表面上でのデバイスの移動中、第２の表面と接触するように構成された、例えば、デバイスの先端などのデバイスの一部の粗度を適応させるための手段も含む。第２の表面は、有利には、第１の表面と異なり、それにより、別の表面の表面の粗度のレンダリングが可能になり、従って、第２の表面上であるが、第１の表面のテクスチャの感触を有することが可能になる。デバイスの一部の粗度は、有利には、デバイス上で加えられた測定圧力および第２の表面上での移動中のデバイスの測定速度に従って、かつ例えば物体の表面の粗度を測定するように構成された前述のデバイスで取得された第１の表面の粗度を表す情報に従って適応される。

表面の粗度により、実際の表面のその理想的な形態からの垂直偏差（または不規則性）によって定量化することができる表面のテクスチャ成分が理解される。これらの偏差が大きい場合に表面は粗く、これらの偏差が小さい場合に表面は滑らかである。粗度は、有利には、測定された表面の高周波数の短波長表面偏差（ピークおよび値）に相当する。粗い表面は、滑らかな表面より高い摩擦係数を有する。Ｒａは、最も一般的に使用される表面粗度の定義であり、

によって数学的に表現され、式中、ｎは、計算で使用されるデータポイントの総数であり、Ｙは、平均表面高度からの垂直表面位置尺度である。

表面の粗度を表す情報の例は滑り摩擦であり、滑り摩擦は、互いに接触移動状態にある２つの表面の接触によって生成される摩擦に相当する。摩擦は、運動エネルギー（移動と関連付けられる）から熱エネルギーへの変換に相当する。

第１の表面の摩擦は、感圧表面上でユーザの手によって加えられた圧力または同様のものからおよび表面上のデバイスの移動の速度から得ることができ、粘着性の手段は、表面上でデバイスの移動と反対の力を生成する。加えられた圧力を測定するための手段と、デバイスの速度を測定するための手段と、粘着性の手段との組合せは、例えば、表面上でのデバイスの滑り運動に対応する経路に沿った、表面と関連付けられた摩擦係数を得るために必要なすべてのデータを得ることを可能にする。実際に、所定の速度において、デバイス上でユーザによって圧力がより多く加えられるほど、表面と関連付けられた摩擦は最も高くなる。

図１は、本原理の例示的および非限定的な実施形態による、いかなる物体のいかなる表面の粗度も捕捉およびレンダリングするように構成された、ペンという一般的な形態を有するデバイス１を示す。デバイス１は、粗度レンダリングモジュール１０と、粗度捕捉モジュール１２との両方を含む。デバイス１は、「力覚ペン」と称することもできる。レンダリングモジュール１０の例示的な実施形態については、図３に関してより詳細に説明し、捕捉モジュール１２の例示的な実施形態については、図２に関してより詳細に説明する。また、デバイス１は、捕捉モジュール１２から来るデータを処理するように構成され、かつ／またはレンダリングモジュール１０から来るデータおよび／もしくはレンダリングモジュール１０向けのデータを処理するように構成された処理モジュール１１も含む。

処理モジュール１１は、有利には、一方もしくは両方のモジュール１０および１２から来るか、または一方もしくは両方のモジュール１０および１２向けのデータを処理するように構成されたハードウェアモジュールに相当する。処理モジュール１１は、有利には、処理ユニット１１０、すなわち、例えば、メモリ１１１、例えば、レジスタを含むランダムアクセスメモリまたはＲＡＭ ２０３２と関連付けられた１つまたはいくつかのプロセッサを含む。メモリは、例えば、表面の粗度を表す情報の捕捉段階中に移動する際のデバイスの速度、表面の粗度を表す情報の捕捉段階中にデバイスを保持しているユーザによって加えられた圧力、および／またはデバイス１で捕捉された表面の粗度を表す情報など、捕捉部分１２で取得されたデータを格納するために使用することができる。また、メモリは、例えば、表面の粗度を表す情報のレンダリング段階中に移動する際のデバイスの速度、表面の粗度を表す情報のレンダリング段階中にデバイスを保持しているユーザによって加えられた圧力など、レンダリングモジュール１０から来るデータを格納するために使用することもできる。メモリ１１１内に格納されたデータは、有利には、処理ユニット１１０によって処理される。また、メモリ１１１は、表面の粗度を表す情報を捕捉および／またはレンダリングするための方法を実装するアルゴリズムの命令を格納するために使用することもできる。非限定的な例によれば、モジュール１１は、遠隔処理ユニットに対するメモリに格納されたデータの送信および／または受信を行うように構成された通信インタフェースも含む。通信インタフェースは、例えば、無線通信インタフェース、例えば、Bluetooth、Zygbeeおよび／またはWi-Fiに準拠するものである。また、モジュール１１は、バッテリ１１３も含む。変形形態によれば、モジュールは、例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）またはデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）など、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）タイプのプログラマブル論理回路の形態を取る。

変形形態によれば、レンダリングモジュール１０および捕捉モジュール１２は、単一のデバイス１に組み込まれず、２つの別個のデバイスを形成する。この変形形態によれば、各モジュール１０および１２は、それ自体の処理ユニットを含む。

当然ながら、デバイス１の一般的な形態は、ペンに限定されず、例えば、マウスの形態などのいかなる形態にも拡張する。

図２は、本原理の例示的および非限定的な実施形態による、デバイス１の捕捉モジュール１２の詳細を示す。捕捉モジュール１２は、感圧表面２２を含み、感圧表面２２は、例えば、ユーザが捕捉モジュール１２を手で握る場所などのデバイスの本体２１上に配置することができる。また、捕捉モジュール１２は、わずかに粘着性のリード２４も含み、粘着性リード２４は、粗度の情報を決定する第１の表面と接触するように適応された捕捉モジュール１２の一部上に配置される。また、捕捉モジュール１２は、捕捉モジュールの速度の追跡を可能にする、例えば、動きセンサ２５などのシステムも含む。所定の速度において、リードと第１の表面との間の滑り摩擦が高いほど、捕捉モジュール１２を保持しているユーザは、捕捉モジュール１２の本体部分を強く押さなければならなくなる。

粘着性リード２４は、有利には、動きセンサ２５（例えば、磁気センサと加速度計との組合せ）によって（捕捉モジュール１２／デバイス１が第１の表面をスライドする際の）移動が捕捉される移動垂直軸２３に取り付けられる。粘着性リード２４は、指が第１の表面のテクスチャと有し得るある種の接触を再現することができ、動きセンサは、表面上でのスライドによって推論される起伏変動（波状）と振動との両方を捕捉することができる。誘導摩擦は、圧力表面センサ２２によって捕捉される。所定の速度において、第１の表面の粘着性が高いほど、捕捉モジュール１２を保持しているユーザは、捕捉モジュール１２の握っているエリアを強く押さなければならなくなる。任意選択により、第１の表面上でのスライドがより困難になると、ユーザが粘着性リード２４をより強く押すことが予想されるため、動きセンサ２５によって補足的な摩擦情報を捕捉することができる。

任意選択の変形形態によれば、捕捉モジュール１２は、粘着性リードと第１の表面との間の摩擦によって誘発された典型的な音を捕捉するように構成された小型マイクロフォン２７を含む。

別の変形形態によれば、捕捉モジュール１２は、第１の表面の材料の熱特性（例えば、金属表面は、組織より冷たく感じる）を取得するように構成された熱センサ（例えば、赤外線エミッタと赤外線センサとの組合せ）を含む。

図３は、本原理の例示的および非限定的な実施形態による、デバイス１のレンダリングモジュール１０の詳細を示す。レンダリングモジュール１０は、例えば、ユーザがレンダリングモジュール１０を手で握る場所などのレンダリングモジュール１０の本体３１上に配置することができる感圧表面３２（例えば、感圧表面２２と同一または同様である）を含む。また、レンダリングモジュール１０は、リード３５も含み得、リード３５により、粗度を動的に適応させることができ、システム、例えば、捕捉モジュール１２に含まれるシステムと同じシステムはレンダリングモジュール１０の速度を追跡することができる。滑り効果、すなわち、第１の表面上での捕捉モジュール１２のスライドによって捕捉された滑り摩擦のレンダリングは、レンダリングモジュール１０の滑り速度、および現在の摩擦レベル（現在の速度で感圧表面３２から得られた圧力パターンから推定される）と入力として使用された摩擦レベル、すなわち、レンダリングされる第１の表面の摩擦レベルとの間の距離に関してリード３５の粗度を連続的に適応させる閉ループによって実行される。

圧力パターンは、強度値自体に加えて、例えば、感圧表面上に加えられた圧力強度の場所を表す情報に基づいて提供する。感圧表面上でいくつかの圧力強度が測定される際には、例えば、測定圧力強度の平均値を使用して、粗度を表す情報を計算することができる。

リード３５の粗度は、有利には、リード３５に提供される引き込み可能な粘着性ピコを有する滑りやすい頭部によって適応される。引き込み可能な粘着性ピコは、（専用アクチュエータによって）有利には、力フィードバック能力で垂直軸３３に沿って移動することができる。また、垂直は、専用アクチュエータ３４によって本体３１に沿って独立して移動することもできる。引き込み可能な粘着性ピコ３５を有する滑りやすい頭部の役割は、段階的な摩擦効果を誘発することである。そのような目的で、関連アクチュエータ３６は、頭部を通じてピコのマトリクスを段階的に押すことができ、その結果、ピコが完全に引き込むと、滑りやすい挙動が再現され、ピコが押し出されると直ちに、粘着性材料がその代替として模倣される。同時に、圧力センサ表面３２は、捕捉段階中に使用されたものと同様の方法で粗度レベルを捕捉することができる。垂直軸３３の役割は、捕捉段階中に第１の表面上で捕捉されている起伏変動と振動（波状）との両方を再現することである。

変形形態によれば、レンダリングモジュール１０は、特有の振動効果をレンダリングするための振動子を含む。

別の変形形態によれば、レンダリングモジュール１０は、第１の表面の捕捉されたテクスチャの熱特性を再現するために、またはより多くのもしくはより少ない熱を提供することによって摩擦効果感覚を強化するために、例えば、感圧表面３２と関連付けられた熱アクチュエータを含む。

さらなる変形形態によれば、レンダリングモジュール１０は、第１の表面の粗度の捕捉段階中に取得された音をレンダリングするための音声スピーカを含む。

図４は、本原理の例示的および非限定的な実施形態による、第１の表面の粗度を表す情報の捕捉およびレンダリングに関与するプロセスを示す。

捕捉段階では、ユーザは、デバイス１を手で握り、第１の表面上でデバイス１をスライドさせ、デバイス１の捕捉モジュールは、スライド中、第１の表面と接触している。デバイス１の速度は、デバイス１の滑り運動中に測定される。速度値４１０は、例えば、５０００Ｈｚまたは１００００Ｈｚのレートで測定される。同時に、デバイス１上でユーザの手によって加えられた圧力を表す情報４１１は、有利には、速度の測定レートと同じレートで測定される。圧力を表す情報は、例えば、手によって加えられた圧力強度および／またはデバイス１上で加えられた圧力パターンに相当する。第１の表面の粗度を表す情報４１は、速度値４１０および圧力を表す情報４１１から計算される。粗度を表す情報４１は、例えば、第１の表面上でのデバイスの滑り運動に沿った表面の異なる摩擦レベルに相当する。

レンダリング段階では、ユーザは、デバイス１を手で握り、第２の表面上でデバイス１をスライドさせ、デバイス１のレンダリングモジュールは、スライド中、第２の表面と接触している。第２の表面は、有利には、第１の表面と異なり、レンダリング段階の目標の１つは、第２の表面のテクスチャが第１の表面のテクスチャと同じであるという錯覚を与えて、または第２の表面の粗度が第１の表面の粗度と同じであるという錯覚を少なくとも与えて、第２の表面上であるが、第１の表面の粗度を表す情報をレンダリングすることである。デバイス１の速度は、第２の表面上でのデバイス１の滑り運動中に測定される。速度値４２０は、例えば、５０００Ｈｚまたは１００００Ｈｚのレートで測定される。同時に、デバイス１上でユーザの手によって加えられた圧力を表す情報４２１は、有利には、速度の測定レートと同じレートで測定される。圧力を表す情報は、例えば、手によって加えられた圧力強度および／またはデバイス１上で加えられた圧力パターンに相当する。第２の表面の粗度を表す情報４２は、速度値４２０および圧力を表す情報４２１から計算される。粗度を表す情報４２は、例えば、第２の表面上でのデバイスの滑り運動に沿った第２の表面の異なる摩擦レベルに相当する。情報４２と情報４１との差により、図３に関して説明されるように、第１の表面の粗度を表す情報をレンダリングする際、第２の表面と接触しているデバイス１の一部の粗度を制御するためのパラメータ４３を演算することができる。

図５は、本原理の例示的および非限定的な実施形態による、デバイス１の使用による第１の表面５２の粗度を表す情報の捕捉段階を示す。捕捉段階は、有利には、第１の表面５２上でデバイス１をスライドすることによって実行される。デバイス１の捕捉部分は、第１の表面に向けられ、粘着性リード２４は、第１の表面上でのデバイス１のスライド中、第１の表面５２と接触している。第１の表面５２上で粘着性リード２４を測定するための手段（２３）をさらに含む請求項１によるデバイスは、線５２０で示されている。例えば、経路５２０に沿った滑り摩擦などの第１の表面５２の粗度を表す情報を捕捉するために、様々なプロトコルを想像することができる。第１の表面５２の粗度を表す情報を捕捉するユーザは、有利には、例えば、画面、例えば、タブレット５１の画面上に表示されたユーザインタフェースで導くことができる。所定の速度におけるおよびデバイスリード２４上での所定の圧力（その力フィードバック能力のために測定される）に対する第１の表面上でのデバイス１のスリップを求める命令は、有利には、タブレット５１の画面の第１の部分５１０に表示される。速度および距離についての表示は、有利には、タブレット５１の画面の第２の部分５１２に表示される。粘着性リード２４上に加えられた圧力についての表示は、タブレット５１の画面の第３の部分に表示される。この視覚情報は、粗度を表す良い値を得るように適応されたパラメータの使用によってデバイス１の制御に関する有用な表示を与えることにより、ユーザが第１の表面５２の粗度を捕捉するうえで役立つ。

変形形態によれば、デバイス１の滑り速度は、デバイス１の外部の追加の加速度計または任意の追跡解決法によって制御することができる。

別の変形形態によれば、滑り手順は、第１の表面５２のテクスチャ方向（異方性テクスチャ）を捕捉するため、経路５２０に直交する方向で繰り返すことができる。

最終的には、制御された速度でのデバイス１の感圧コンポーネント上の圧力変動を記録できるようになっており、摩擦測定値を推論することができる。実施形態によれば、摩擦は、正確な関係を確立するために、デバイス１および走査された材料（すなわち、第１の表面）の力学モデルを利用して、滑り速度によって正規化された、デバイス１上でユーザの手によって加えられた圧力の組合せとして演算することができる。

図９は、本原理の例示的および非限定的な実施形態による、図５に関して説明される取得プロセスの終了時に得ることができる粗度の２つのモデルを示す。第１の表面の粗度特性は、有利には、感圧表面上で測定されたデバイス１の速度ｖおよび圧力強度ｐに関連する関数として（例えば、クーロンモデルに従って）モデル化される。この関係は、例えば、多項式関数によってモデル化することができ、多項式の係数は、レンダリングされる第１の表面のテクスチャモデルの役割を果たし得る。

図６は、本原理の例示的および非限定的な実施形態による、デバイス１の使用による第１の表面の粗度を表す情報のレンダリング段階を示す。レンダリング段階は、有利には、例えば、タブレット６の画面などの第２の表面６０上でデバイス１をスライドさせることによって実行され、第２の表面は、第１の表面と異なる。レンダリング段階中、デバイス１のレンダリング部分は、第２の表面に向けられ、制御可能なリード３５は、第２の表面６０上でのデバイス１のスライド中、第２の表面６０と接触している。レンダリング段階中、ユーザは、第２の表面６０上でデバイス１のレンダリング部分（有利には、段階的なピコが装備された）をスライドさせる。第２の表面６０上でのデバイス１の速度およびその位置は、タブレット６の触覚能力によって追跡される。変形形態によれば、デバイスの速度は、レンダリングモジュールに組み込まれた速度測定手段を使用することによって測定される。デバイス１のレンダリングモジュール上に提供される感圧表面は、ユーザの手によって加えられた現在の圧力パターンを記録する。各瞬間において、以前に説明されるものと同じ方法で摩擦測定値を演算することができる。次いで、レンダリングする第１の表面の摩擦レベルを知っているため、閉ループ（図４に関して説明されるような）を使用してリード３５の粗度レベルを適応させることができ、その結果、現在の摩擦レベルと所望の摩擦レベル、すなわち、第１の表面の粗度を表す取得情報に対応する命令とをできる限り近づけることができる。リードの粗度は、ピコを引き離すかまたは外すことによって適応され、ピコの最適な位置を決定するために、いくつかの自動制御戦略（例えば、純単なＰＩＤコントローラなど）を適応させることができる。

レンダリングされる第１の表面のテクスチャに対する圧力ｐおよび速度ｖに関連するテクスチャモデルを「ｈ」と示す。そのようなモデルの２つの例を図９に示す。従って、第１の表面と関連付けられるいかなる対ｐおよびｖの場合も、
ｖ−ｈ（ｐ）＝０ 数式２
を有する。レンダリングステップ中、図４に示されるような閉ループは、感圧表面上の測定圧力および測定速度に応じて、デバイス１のリード（３５）の粗度を適応させる。目標は、例えば、図５に関して説明される捕捉プロセスで取得された、関数ｈによって以前にモデル化された第１の表面のテクスチャを再現することであり、このプロセスで取得されたテクスチャの２つのモデルを図９に示す（低いおよび高い粗度）。非限定的な例として、引き込み可能な粘着性状ピコによって粗度が適応される特有の事例を考慮する。第２の表面６０上での第１の表面のテクスチャのレンダリングプロセス中におけるステップｋでのピコの長さをｌ［ｋ］、測定速度をｖ［ｋ］、圧力をｐ［ｋ］と述べる。また、リード（３５）の粗度は、リード（３５）から押し出されるピコの長さと共に変化すると想定する。例示的な実施形態によれば、単純な比例コントローラにより、以下の通りにステップｋ＋１におけるピコの長さを動的に適応させることができる。
ｌ［ｋ＋１］＝ｌ［ｋ］＋α^＊（ｖ［ｋ］-ｈ（ｐ［ｋ］）） 数式３
式中、αは、エラー回復性能のユーザ特有の要件と一致するように実験的に設定されたコントローラの利得（場合により負の値）である。現在の速度および圧力がモデルに適合する場合（すなわち、ｖ［ｋ］-ｈ（ｐ［ｋ］）≒０）、補正は適用されないが、モデルからの逸脱が観察されると直ちに（すなわち、０＜＜｜ｖ［ｋ］-ｈ（ｐ［ｋ］）｜）、より大きい補正が適用される。

変形形態によれば、調整ループの性能を向上させるために、よく類似した方法でより複雑なコントローラ（ＰＩ − 比例／積分、ＰＩＤ − 比例／積分／微分、ＬＱＧＲ − 線形象限ガウシアンレギュレータ）を使用することもできる。

例示的な実施形態によれば、第２の表面上での第１の表面の粗度のレンダリングは、タブレット画面６上の視覚フィードバックと関連付けられる。典型的な事例では、テクスチャレンダリングを強化するために、タブレット上で第１の表面のテクスチャの写実的モデルを表示することができる。より高度なモードでは、このモデルは、ｉ）タブレット６の触覚能力によって記録された画面上のデバイス１の位置、およびｉｉ）その力フィードバック能力を通じてデバイス自体によって測定されたデバイスリード圧力と結び付けられた物理的なモデル（例えば、有限要素モデルを通じて演算された力学モデル）によってアニメーション化することさえもできる。第３のモードでは、物理的なモデルの最上部に疑似力覚効果を追加することもできる。例えば、デバイス１の移動と関連視覚フィードバックとの間の人為的な相違を生み出すことにより、摩擦感触を増大することができる。

図７は、本原理の例示的および非限定的な実施形態による、例えば、ハンドヘルドデバイス１により、すなわち、デバイス１の捕捉モジュールにより、またはスタンドアロンのツールとしての捕捉モジュールにより、物体の第１の表面の粗度を表す情報を決定するための方法を示す。

初期化ステップ７０中、デバイス１の異なるパラメータ、特に、デバイス１に適用される速度および／または圧力を表すパラメータが更新される。パラメータは、例えば、デバイス１の電源を入れる際またはさらなる第１の表面の粗度を表す情報を捕捉する際に初期化される。

次いで、ステップ７１中にユーザの手の少なくとも一部によって加えられた圧力が測定される。圧力の異なる値は、有利には、第１の表面上で捕捉モジュールをスライドさせる際に形成される経路に沿って規則的に取得される。変形形態によれば、デバイス１を握っている手の一部の圧力パターンも捕捉される。

次いで、ステップ７２中、デバイス１の速度の値は、第１の表面上で捕捉モジュールをスライドさせる際に形成される経路に沿って規則的に測定される。速度の測定は、有利には、圧力の測定と同じレートでおよび同期的に実行される。変形形態によれば、速度の測定は、異なるレートでおよび／または非同期的に実行される。この変形形態によれば、測定圧力値との同期を回復するために測定値を補間することによって追加の速度値を得ることができる。別の例によれば、長時間にわたる平均圧力値は、同じ時間間隔にわたる平均速度値と共に演算することができ、次いで、平均値は、粗度を表す情報を決定するために使用される。

次いで、ステップ７３中、第１の表面上でのデバイス１の滑り接触に対応する経路に沿った測定圧力および測定速度の関数として、第１の表面の粗度を表す情報が生成される。

任意選択の変形形態によれば、圧力および速度を測定するステップは、第１の表面上の異なる滑り経路、例えば、２つの直交する滑り経路に対して実行される。

図８は、本原理の例示的および非限定的な実施形態による、例えば、ハンドヘルドデバイス１により、すなわち、デバイス１の捕捉モジュールにより、またはスタンドアロンのツールとしての捕捉モジュールにより、物体の第１の表面の粗度を表す情報をレンダリングするための方法を示す。

初期化ステップ８０中、デバイス１の異なるパラメータ、特に、デバイス１に適用される速度および／または圧力を表すパラメータが更新される。パラメータは、例えば、デバイス１の電源を入れる際またはさらなる第１の表面の粗度を表す情報をレンダリングする際に初期化される。

次いで、ステップ８１中、第１の表面と異なる第２の表面上でデバイス１をスライドさせる際にユーザの手の少なくとも一部によって加えられた圧力が測定される。圧力の異なる値は、有利には、第２の表面上で捕捉モジュールをスライドさせる際に形成される経路に沿って規則的に取得される。変形形態によれば、デバイス１を握っている手の一部の圧力パターンも捕捉される。

次いで、ステップ８２中、デバイス１の速度の値は、第２の表面上でデバイス１をスライドさせる際に形成される経路に沿って規則的に測定される。速度の測定は、有利には、圧力の測定と同じレートでおよび同期的に実行される。変形形態によれば、速度の測定は、異なるレートでおよび／または非同期的に実行される。この変形形態によれば、測定圧力値との同期を回復するために測定値を補間することによって追加の速度値を得ることができる。別の例によれば、長時間にわたる平均圧力値は、同じ時間間隔にわたる平均速度値と共に演算することができ、次いで、平均値は、粗度を表す情報を決定するために使用される。

次いで、ステップ８３中、例えば、図６に関して説明されるように、第２の表面上でのデバイス１の滑り運動中に第２の表面と接触しているデバイス１の一部の粗度が、ステップ８１および８２で実行された圧力および速度の尺度の関数として、かつレンダリングされる第１の表面の粗度を表す情報の関数として適応される。レンダリングされる第１の表面の粗度を表す情報は、例えば、図４、５および／または７に関して説明されるように、デバイス１の捕捉モジュールで捕捉された情報に相当する。別の例によれば、レンダリングされる第１の表面の粗度を表す情報は、例えば、無線接続を介して、異なる方法で取得されたおよびレンダリングモジュールによって受信された情報に相当し、この情報は、例えば、異なるタイプの第１の表面と関連付けられた粗度の異なる情報のライブラリに格納される。

当然ながら、本開示は、以前に説明される実施形態に限定されない。

多くの実装形態について説明してきた。それにもかかわらず、様々な変更形態がなされ得ることが理解されよう。例えば、他の実装形態を生成するために、異なる実装形態の要素を組み合わせることも、補足することも、変更することも、除去することもできる。それに加えて、当業者は、開示されるものの代わりに、他の構造およびプロセスを代用することができ、結果として得られる実装形態は、開示される実装形態と少なくとも実質的に同じ結果を達成するために、少なくとも実質的に同じ方法で少なくとも実質的に同じ機能を実行することを理解するであろう。それに従って、本出願により、これらのおよび他の実装形態が企図される。

Claims (15)

1. 物体の表面（５２）の粗度を表す情報を決定するように構成されたデバイスにおいて、
   − 前記デバイス上で手の少なくとも一部によって加えられた第１の圧力を測定するための手段（２２）と、
   − 前記表面と接触するように構成された粘着性の手段（２４）と、
   − 前記デバイスの速度を測定するための手段（２５）と
   を含むことを特徴とする、デバイス。
2. 前記粘着性の手段（２５）上に加えられた第２の圧力を測定するための手段（２３）をさらに含む、請求項１に記載のデバイス。
3. 前記表面（５２）上を移動する際に前記デバイスが出した音を表す情報を取得するための手段（２７）をさらに含む、請求項１または２に記載のデバイス。
4. 前記表面（５２）の熱特性を表す情報を測定するための手段（２６）をさらに含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のデバイス。
5. 前記第１の圧力を表す情報および前記速度を表す情報を格納するための手段をさらに含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載のデバイス。
6. 前記第１の圧力を表す情報および前記速度を表す情報を送信するように構成された通信インタフェースをさらに含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載のデバイス。
7. ハンドヘルドデバイスであり、前記第１の圧力を測定するための前記手段が前記デバイスの本体（２１）の一部上に配置される、請求項１〜６のいずれか一項に記載のデバイス。
8. 物体の第１の表面（５２）の粗度を表す情報をレンダリングするように構成されたデバイスにおいて、
   − 前記デバイス上で手の少なくとも一部によって加えられた第１の圧力を測定するための手段（３２）と、
   − 前記デバイスの速度を測定するための手段と、
   − 前記第１の表面（５２）と異なる第２の表面（６０）と接触するように構成された前記デバイスの一部の粗度を適応させるための手段（３６）であって、前記デバイスの前記一部の前記粗度が、前記測定された第１の圧力、前記測定された速度に従って、かつレンダリングされる前記第１の表面の感触を表す情報に従って適応される、手段（３６）と
   を含むことを特徴とする、デバイス。
9. 振動効果をレンダリングするように構成された振動手段をさらに含む、請求項８に記載のデバイス。
10. 前記第１の表面の熱特性をレンダリングするための手段をさらに含む、請求項８または９に記載のデバイス。
11. 少なくとも音をレンダリングするための手段をさらに含む、請求項８〜１０のいずれか一項に記載のデバイス。
12. ハンドヘルドデバイスであり、前記第１の圧力を測定するための前記手段が前記デバイスの本体の一部上に配置される、請求項８〜１１のいずれか一項に記載のデバイス。
13. 請求項１〜７のいずれか一項に記載のデバイスおよび請求項８〜１２のいずれか一項に記載のデバイスを含む力覚デバイス。
14. ハンドヘルドデバイスによって物体の表面の粗度を表す情報を決定する方法において、
    − 前記表面上での前記ハンドヘルドデバイスの移動中、前記ハンドヘルドデバイス上で手の少なくとも一部によって加えられた圧力を測定すること（７１）であって、前記ハンドヘルドデバイスが前記移動中に前記表面と接触している、測定すること（７１）と、
    − 前記表面上での前記ハンドヘルドデバイスの前記移動中、前記ハンドヘルドデバイスの速度を測定すること（７２）と、
    − 前記測定された第１の圧力および前記測定された速度に従って、前記表面の粗度を表す前記情報を生成すること（７３）と
    を含むことを特徴とする、方法。
15. ハンドヘルドデバイスによって物体の第１の表面の粗度を表す情報をレンダリングする方法において、
    − 前記第１の表面と異なる第２の表面上での前記ハンドヘルドデバイスの移動中、前記ハンドヘルドデバイス上で手の少なくとも一部によって加えられた第１の圧力を測定すること（８１）であって、前記ハンドヘルドデバイスが前記移動中に前記第２の表面と接触している、測定すること（８１）と、
    − 前記第２の表面上での前記ハンドヘルドデバイスの前記移動中、前記ハンドヘルドデバイスの速度を測定すること（８２）と、
    − 前記第２の表面と接触している前記ハンドヘルドデバイスの前記一部の粗度を適応させること（８３）であって、前記デバイスの前記一部の前記粗度が、前記測定された第１の圧力、前記測定された速度に従って、かつレンダリングされる前記第１の表面の感触を表す情報に従って適応される、適応させること（８３）と
    を含むことを特徴とする、方法。