JP2020109622A - 可変曲率インタラクティブ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コンピュータシステムが進化するにつれて、それらとインタラクトするための方法および装置も進化する可能性がある。【解決手段】可変曲率インタラクティブ装置は、パネルと、１つ以上のアクチュエータと、を含む。１つ以上のアクチュエータは、パネルに曲げ力を提供してパネルの曲率を変更し、それにより触覚効果を提供するように構成されている。曲率変更によって提供される触覚効果は、パネルの剛性変化、振動触覚効果、および運動感覚効果を含む。可変曲率インタラクティブ装置は、１つ以上の寸法に沿った曲率を変更して、触覚効果を提供するためのアクチュエータを含んでもよい。可変曲率インタラクティブ装置は、ユーザ入力を受信するようにさらに構成されていてもよい。【選択図】図９

Description

本発明は、ユーザ入力を受信し、曲率調整により出力触覚効果を提供するように構成されたインタラクティブ装置に関する。特に、本明細書の実施形態は、ユーザ相互作用のために構成された基板または装置の曲率を変更または調整するアクチュエータを採用するインタラクティブ装置および方法に関する。

没入型現実システムを含むコンピュータシステムは、複数のモダリティを通じてユーザに、視覚、可聴、触覚、および運動感覚出力を含む出力を提示することが増えている。かかるコンピュータシステムは、従来のマウスおよびゲームコントローラを超える、従来とは異なるモダリティを通じたユーザ入力も可能にする。コンピュータシステムが進化するにつれて、それらとインタラクトするための方法および装置も進化する可能性がある。

本明細書に記載する発明は、ユーザ入力が受信され、触覚出力がインタラクティブ装置の曲率変更に基づいて提供される、ユーザインタラクティビティーのための方法および装置を提供する。

一実施形態では、可変曲率インタラクティブ装置が提供される。可変曲率インタラクティブ装置は、長さ寸法および幅寸法を有するパネルを含み、長さ軸および幅軸は、基板の平面を画定する。可変曲率インタラクティブ装置は、パネル上に配置され、起動時に幅寸法の方向において基板に曲げ力を提供するように構成されたアクチュエータと、アクチュエータに起動信号を提供するように構成された回路と、をさらに含む。アクチュエータは、曲げ力が幅寸法の方向においてパネルに曲率を誘発するように構成されており、パネルの曲率は、長さ寸法の方向においてパネルの剛性の増加を引き起こす。

別の実施形態では、可変曲率インタラクティブ装置の曲率を変更する方法が提供される。この方法は、長さ寸法および幅寸法を有するパネル上に配置されたアクチュエータに起動信号を提供することであって、長さ寸法および幅寸法はパネルの平面を画定することと、起動信号に応答したアクチュエータにより、幅寸法の方向においてパネルに曲げ力を提供することと、曲げ力により幅寸法の方向においてパネルの曲率を誘発することと、曲率に基づいて、長さ寸法の方向においてパネルの剛性を増加させることと、を含む。

本発明の前述および他の特徴および利点は、添付の図面に示される、本明細書の実施形態の以下の記載から明らかであるだろう。本明細書に組み込まれ、かつ明細書の一部を形成する添付の図面はさらに、本発明の原理を説明し、かつ当業者が本発明を実施および使用できるようにする働きをする。図面は、縮尺どおりではない。

変化または変更され得る曲率を有する曲率可変インタラクティブ装置の剛性を変更するためのシステムを示す。 可変曲率インタラクティブ装置の曲率を変更するためのシステムの概略図である。 可変曲率インタラクティブ装置の曲率を変更するためのシステムの動作を示す。 可変曲率インタラクティブ装置の曲率を変更するためのシステムの動作を示す。 可変曲率インタラクティブ装置の曲率を変更するためのシステムの動作を示す。 曲率によって誘発される、ビームの曲げ剛性の増加を示す。 曲率によって誘発される、ビームの曲げ剛性の増加を示す。 ユーザインタラクティブ入力／出力装置としての可変曲率インタラクティブ装置の使用を示す。 多軸剛性変更のために構成された可変曲率インタラクティブ装置を示す。 実施形態による可変曲率インタラクティブ装置を組み込むユーザ装置を示す。 没入型現実システムに組み込まれた可変曲率インタラクティブ装置を示す。 インタラクティブ装置の曲率を変更するためのプロセスを示す。

次に、本発明の特定の実施形態は、図面を参照して説明される。以下の詳細な記載は、本質的に例示的なものに過ぎず、本発明、または本発明の用途および使用を限定することを意図するものではない。さらに、前述の技術分野、背景、概要、または以下の詳細な記載で提示された、表現または暗示された理論に拘束される意図はない。

本明細書で記載される構造体は、薄型フォームファクタを維持しながら、触覚効果を提供するように構成されている。曲率を付与することによって構造体を変更することは、本明細書に記載の構造体の機械的特性、例えば、剛性を変化させる。したがって、平坦な構造は、著しく高い剛性を示すことができる。曲率は、スマート材料アクチュエータおよび／またはマクロファイバコンポジットアクチュエータを使用して付与され得る。ユーザは、ディスプレイの剛性を調整するためのアクチュエータの起動によって抵抗され得る曲げ入力を通じて、これらの構造体と相互作用することができる。構造体は、ディスプレイまたは他の出力デバイスに結合されていてもよく、さらに、曲率を調整して、振動触覚および運動感覚触覚フィードバックを提供してもよい。

本発明の実施形態は、可変曲率インタラクティブ装置の操作およびそこからのフィードバックを通じて、ユーザインタラクティビティーを提供するために構成された装置を含む。本明細書で説明するように、可変曲率インタラクティブ装置は、ユーザからの入力を受信し、かつユーザに出力を提供するように構成されたインタラクティブ装置である。本明細書に記載される可変曲率インタラクティブ装置の実施形態は、アクチュエータによって誘発される曲率変更によって、触覚効果を提供するように構成されている。曲率変更によって誘発される触覚効果は、インタラクティブ装置の剛性の変更、振動触覚効果、および運動感覚的動き触覚効果を含む。可変曲率インタラクティブ装置は、ユーザからの入力を受信することもできる。ユーザから受信されるかかる入力は、曲げまたはねじれを含む、可変曲率インタラクティブ装置のユーザ操作の形態で受信することができる。可変曲率インタラクティブ装置の剛性の変更または変化は、ユーザがインタラクティブ装置を操作して入力を生成するとき、またはユーザが、使用中にインタラクティブ装置を単に取り扱うときに、インタラクティブ装置のユーザの手触りを変更させる。可変曲率インタラクティブ装置は、スタンドアロンのインタラクティブ装置として動作してもよく、および／または携帯電話、タブレット、および／またはゲームコントローラなどの他の電子デバイスに組み込まれてもよい。可変曲率インタラクティブ装置は、没入型現実システムを含む、あらゆるタイプのコンピュータシステムとの相互作用を提供するように動作し得る。

本発明の実施形態は、音響、視覚、触覚、および運動感覚効果を含むマルチモーダルユーザ出力を有する没入型現実インターフェースと共に使用することができる。没入型現実は、本明細書で使用される場合、ユーザに、変更された現実視界を提供する視覚的表示システムについて記載する。没入型現実環境は、仮想現実環境、拡張現実環境、複合現実環境、および融合現実環境だけでなく、他の同様の視覚環境を含む。没入型現実環境は、現実的な視聴体験を再現し、およびユーザの動きが表示を決めるパノラマ画像を含む視覚表示環境を提供するように設計されている。ユーザが頭または体を回すと、ユーザに表示される画像は、ユーザが没入型現実環境内にいるかのように調整される。没入型現実環境は、リアリズムを向上させるために、立体的または他の３次元画像技術を含むことがよくある。没入型現実環境は、互いに相互作用する場合またはしない場合がある実オブジェクトと仮想オブジェクトとの任意の混合を含んでもよい。

図１は、可変曲率インタラクティブ装置１０２とのユーザ相互作用を容易にするように構成されたシステム１００を示す。システム１００は、少なくともコントローラ１０１および可変曲率インタラクティブ装置１０２を含む。可変曲率インタラクティブ装置１０２は、パネル１１０、１つ以上のアクチュエータ１２０、１つ以上のセンサ１３０、および１つ以上の回路１４０を含む。実施形態では、可変曲率インタラクティブ装置１０２は、以下でより詳細に説明するように、追加の、または上記のものよりも少ない構成要素を含むことができる。

パネル１１０は、実質的に平坦であり、その長さ寸法１７１および幅寸法１７２より著しく小さい深さ寸法１７０を有する。幅寸法１７２、長さ寸法１７１および深さ寸法１７０は、互いに直交している。パネル１１０は、長方形、正方形、卵形、楕円形、台形、または本明細書に記載の使用に適している他の形状であってもよい。実施形態では、パネル１１０は、一般に、角が丸い長方形である。パネル１１０は、１つ以上の材料で構成されている。パネル１１０は、アルミニウム、鋼、炭素繊維、プラスチックまたは任意の他の適切な材料などの単一の材料で構成されてもよい。さらなる実施形態では、パネル１１０は、複数の材料で構成されてもよい。複数の材料で構成される場合、パネル１１０は、各材料がパネル１１０の実質的に全長および幅にわたって延在する、層状構造を有してもよく、および／または複数の材料がパネル１１０の長さおよび幅の様々な部分にわたって延在する、不均一構造を有してもよい。例えば、不均一構造は、１つの材料で作られたベースパネルを含み、別の材料のリブがそれを横切って延在してもよい。別の例では、不均一構造は、１つの材料で作られたベースパネルを含み、別の材料の境界がそれを囲んでもよい。パネル１１０は、剛性などの材料特性が等方的であるように構成されてもよく、または１つ以上の次元に沿った１つ以上の材料特性が異方的であるように構成されていてもよい。パネル１１０は、元の形状に戻ることにより、実質的に弾性的に曲げ変形に対応するように構成されている。

１つ以上のアクチュエータ１２０は、パネル１１０上に配置されている。アクチュエータ１２０は、接着剤、ねじまたはステープルなどの機械的留め具、溶接、接着、および／または任意の他の方法を含む、任意の適切な方法でパネル１１０に取り付けられていてもよい。アクチュエータ１２０は、パネル１１０に直接取り付けられていてもよく、または、パネル１１０に間接的に取り付けられていてもよい。本明細書で使用される場合、アクチュエータ１２０のパネル１１０への直接取り付けは、取り付けに必要なものを除き、アクチュエータ１２０とパネル１１０との間に介在する材料、物体、または要素を含まない取り付けを指す。例えば、溶接を介してまたは接着剤を介してパネル１１０に接着されたアクチュエータ１２０は、パネル１１０に直接取り付けられている。本明細書で使用される場合、アクチュエータ１２０のパネル１１０への間接取り付けは、アクチュエータ１２０のパネル１１０への取り付けを容易にするのに必要ではない、アクチュエータ１２０とパネル１１０との間に介在する材料、物体、または要素を含む取り付けを指す。例えば、アクチュエータ１２０とパネル１１０との間に搭載台座によって両端においてパネル１１０から持ち上げられているアクチュエータ１２０は、パネル１１０に間接的に取り付けられている。

アクチュエータ１２０は、起動時にパネル１１０が強制的に曲がるように構成された、マクロファイバコンポジット（ＭＦＣ）アクチュエータ、電気活性ポリマーアクチュエータなどのスマート材料アクチュエータ、および／または形状記憶材料アクチュエータであってもよい。アクチュエータ１２０は、受信される起動制御信号に応じて、収縮、膨張、またはその両方のために構成されている。アクチュエータ１２０の膨張または収縮は、アクチュエータ１２０が取り付けられているパネル１１０に曲げ力を提供する。曲げ力は、パネル１１０の曲率の変化を引き起こす。パネル１１０の曲率の変化は、アクチュエータ１２０の動作に従って、ユーザに触覚効果を提供し、それは、図３に関して以下により詳細に説明される。

１つ以上のセンサ１３０は、パネル１１０上に配置されている。１つ以上のセンサ１３０は、パネル１１０の特性を検出、判定、またはそうでなければ検知するように構成されている。センサ１３０は、パネル１１０の歪み、力、変位、および／または曲率を判定するように構成されていてもよい。かかる実施形態では、センサ１３０は、歪みゲージ、圧電センサ、および他の任意の適切なセンサを含み得る。センサ１３０はまた、パネル１１０の加速度または他の運動特性を判定するように構成されていてもよい。かかる実施形態では、センサ１３０は、加速度計または他の適切な運動検出センサを含み得る。

１つ以上の回路１４０は、パネル１１０上に配置されている。回路１４０は、アクチュエータ１２０および／またはセンサ１３０を、互いに、および／またはコントローラ１０１に電気的に結合するように構成されており、それは、パネル１１０上に配置されている、またはパネル１１０から離れて位置している。回路１４０は、アクチュエータ１２０、センサ１３０、およびコントローラ１０１、すなわち結合された構成要素を有線または無線で電気的に結合するように構成されている。したがって、回路１４０は、結合された構成要素間の信号の伝導を容易にするのに適したワイヤおよび回路構成要素を含むことができる。回路構成要素は、結合された構成要素間で信号を伝達するために必要な、レジスタ、キャパシタ、インダクタ、オペアンプ、トランジスタ、トランス、および他の構成要素を含む。さらなる実施形態では、回路１４０は、結合された構成要素間の無線での信号の伝導を容易にするのに適したワイヤ、回路構成要素、およびアンテナを含むことができる。

図２に関して以下により詳細に記載するように、システム１００のコントローラ１０１は、１つ以上のプロセッサ２１０、および１つ以上の非一時的コンピュータ記憶部２０５を含む。コントローラ１０１は、有線または無線で、可変曲率インタラクティブ装置１０２のアクチュエータ１２０およびセンサ１３０に電気的に結合されている。コントローラ１０１は、回路１４０を介してアクチュエータ１２０に伝送またはそうでなければ送信される起動制御信号を介して、アクチュエータ１２０の起動を制御するように構成されている。コントローラ１０１は、センサ１３０からの入力を受信するようにさらに構成されており、センサからの入力は、パネル１１０の検出、測定、またはそうでなければ感知された特性に関する情報を含む。いくつかの実施形態では、コントローラ１０１は、アクチュエータ１２０からの入力を受信するようにさらに構成されている。

図２は、インタラクティブ装置の動的剛性変更のためのシステムの概略図である。システム１００は、パネル１１０、１つ以上のアクチュエータ１２０、１つ以上のセンサ１３０、および回路１４０を含む可変曲率インタラクティブ装置１０２を含む。システム１００は、１つ以上のプロセッサ２１０および１つ以上のコンピュータ記憶部２０５を含むコントローラ１０１をさらに含む。回路１４０は、有線または無線で、アクチュエータ１２０およびセンサ１３０にコントローラ１０１を電気的に結合するように構成されている。上記に説明するように、システム１００は、図１に例示される構造および構成に限定されない。特に、追加のまたはより少ないアクチュエータ１２０および／またはセンサ１３０を採用してもよく、異なる寸法または形状のパネル１１０を採用してもよい。

コントローラ１０１は、触覚効果を受信およびエンコードするようにプログラムすることができる、サーバ（例えば、１つ以上のサーバブレード、プロセッサなどを有する）、パーソナルコンピュータ（例えば、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータなど）、スマートフォン、タブレットコンピュータデバイス、ゲームコンソール、ＶＲヘッドセット、および／またはその他のデバイスとして構成されていてもよい。

プロセッサ（複数可）２１０は、記憶部（複数可）２０５に格納された１つ以上のコンピュータプログラム命令によりプログラムされている。１つ以上のプロセッサ２１０および１つ以上の記憶部２０５は、それぞれ、本明細書では単に「プロセッサ２１０」および「記憶部２０５」と呼ばれることがある。本明細書に記載するように、プロセッサ２１０の機能は、記憶部２０５、または別のコンピュータ可読または有形の媒体に格納され、かつプロセッサ２１０によって実行されるソフトウェアによって、実装される。本明細書で使用される場合、便宜上、実際に、様々な命令が、動作を実行するようにプロセッサ２１０をプログラムする場合に、様々な命令は、動作を実行すると記載され得る。他の実施形態では、プロセッサの機能は、ハードウェア（例えば、特定用途向け集積回路（「ＡＳＩＣ」）、プログラマブルゲートアレイ（「ＰＧＡ」）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（「ＦＰＧＡ」）など）、またはハードウェアとソフトウェアとの任意の組み合わせにより実行され得る。

本明細書に記載する様々な命令は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、および／またはソフトウェア命令を格納するのに適した他のメモリを含み得る、記憶部２０５に格納することができる。記憶部２０５は、プロセッサ２１０によって実行されるコンピュータプログラム命令（例えば、前述の命令）だけでなく、プロセッサ２１０によって操作され得るデータも格納する。

プロセッサ２１０は、可変曲率インタラクティブ装置１０２および／または可変曲率インタラクティブ装置１０２の１つ以上のアクチュエータ１２０に、起動制御信号を伝送または送信するように構成されている。起動制御信号は、以下でより詳細に記載するように、アクチュエータ１２０の起動を引き起こすように構成されている。起動制御信号は、以下でさらに記載するように、パネル１１０への特定の触覚効果を実現するプロセッサ２１０によって生成される。起動制御信号は、複数のアクチュエータ１２０の各々に個別に送信される複数の信号、または複数のアクチュエータ１２０のすべてにまとめてルーティングされる単一の信号を含んでもよい。さらなる実施形態では、プロセッサ２１０は、複数のアクチュエータ１２０の各々に、異なる起動制御信号を送信してもよい。

起動制御信号は、可変曲率インタラクティブ装置１０２のユーザがインタラクティブしているソフトウェアアプリケーションのパラメータに従って、プロセッサ２１０により生成される。本明細書の実施形態と一致する可変曲率インタラクティブ装置１０２は、可変曲率インタラクティブ装置の曲率変化を通じて、ユーザに触覚効果を提供するように構成されている。かかる触覚効果は、例えば、以下により詳細に記載するように、可変曲率インタラクティブ装置１０２の曲げに対する抵抗、振動効果、および／または運動感覚的動きを含む。触覚効果は、可変曲率インタラクティブ装置１０２を採用して、ゲームまたは生産性アプリケーションなどのソフトウェアアプリケーションとインタラクティブするユーザの体験を向上させるために提供される。プロセッサ２１０は、ユーザがインタラクティブしているソフトウェアアプリケーションを実行しているコンピュータシステムとインタラクティブする。いくつかの実施形態では、プロセッサ２１０は、ユーザがインタラクティブしているソフトウェアアプリケーションを実行するコンピュータシステムの態様であり得る。プロセッサ２１０は、ユーザがインタラクティブする１つ以上のソフトウェアアプリケーションの処理に基づいて、起動制御信号を生成する。

実施形態では、プロセッサ２１０は、可変曲率インタラクティブ装置１０２のセンサ１３０および／またはアクチュエータ１２０からユーザ入力信号を受信するように構成されていてもよい。特定の実施形態では、かかるユーザ入力信号は、起動制御信号を生成して可変曲率インタラクティブ装置１０２を介して触覚効果を提供するためのソフトウェアアプリケーションパラメータに加えて、またはその代わりに使用してもよい。実施形態において、プロセッサ２１０は、センサ１３０および／またはアクチュエータ１２０によって提供されるデータまたは情報に少なくとも部分的に応答して、起動制御信号を生成するようにさらに構成されている。センサ１３０は、本明細書で説明される可変曲率インタラクティブ装置１０２の任意の実施形態に任意選択的に含まれてもよい。センサ１３０および／またはアクチュエータ１２０の出力は、可変曲率インタラクティブ装置１０２を制御するための閉ループ制御システムなどの制御システムにおいて、フィードバックとしてプロセッサ２１０に伝送され、および使用されてもよい。さらなる実施形態では、可変曲率インタラクティブ装置１０２とは遠隔に配置される、または別個に設けられるセンサ１３０は、アクチュエータ１２０の制御を容易にするために、プロセッサ２１０に情報を伝送するように構成され得る。

図３Ａ〜３Ｃは、本明細書の実施形態と一致する可変曲率インタラクティブ装置を示す。図３Ａは、パネル１１０、１つ以上のアクチュエータ１２０、１つ以上のセンサ３３１、３３２、および回路１４０を含む可変曲率インタラクティブ装置１０２を示す。可変曲率インタラクティブ装置１０２は、プロセッサ２１０および記憶部２０５を含むコントローラ１０１に接続されて、インタラクティブ装置の動的剛性変更のためのシステム１００を形成する。また、図３Ａは、可変曲率インタラクティブ装置１０２の長さ軸３０１、幅軸３０２、および深さ軸３０３も示す。パネル１１０は、長さ軸３０１と一致する長さ寸法１７１、幅軸３０２と一致する幅寸法１７２、および深さ軸３０３と一致する深さ寸法１７０を有する。長さ寸法１７１および幅寸法１７２は、パネル１１０の平面を画定する。アクチュエータ１２０は、パネル１１０上に配置され、起動時に、幅寸法１７２の方向において基板に曲げ力を提供するように構成されている。図３Ａは、アクチュエータ１２０がパネル１１０に曲げ力を付与するように起動されていない、平坦かつ伸びた状態の可変曲率インタラクティブ装置１０２を示す。

図３Ｂは、アクチュエータ１２０がパネル１１０に曲げ力を付与するように起動されている、曲がった状態または湾曲した状態の可変曲率インタラクティブ装置１０２を示す等角図である。回路１４０は、アクチュエータ１２０に起動制御信号を供給して、その起動を引き起こす。アクチュエータ１２０の起動により、アクチュエータ１２０は、パネル１１０の幅寸法１７２の方向において、パネル１１０に曲げ力を提供する。曲げ力は、幅寸法１７２の方向におけるパネル１１０の曲率を誘発し、誘発された曲率により、触覚効果がユーザに出力される。

実施形態では、パネル１１０の曲率によってユーザに出力される触覚効果は、パネル１１０の剛性の増加、またはその曲げに対する抵抗である。幅寸法１７２の方向における曲率は、パネル１１０の剛性の増加、したがって長さ寸法１７１の方向における曲げに対する抵抗を引き起こす。装置１０２を曲げることにより可変曲率インタラクティブデバイス１０２とインタラクティブするユーザは、インタラクティブしているソフトウェアアプリケーションからのフィードバックとして、抵抗の増加を感じる。触覚効果はまた、パネル１１０の剛性の低下をもたらすパネル１１０の曲率の低下によっても引き起こされ得る。したがって、コントローラ１０１の起動制御信号は、パネル１１０の曲率を変更し得る。本明細書で使用される場合、曲率を変更することは、曲率を誘発すること、曲率を増加させること、または曲率を低下させることを指す。

幅寸法１７２のパネル１１０の曲率を増加させることは、パネル１１０の面積慣性モーメントまたは断面二次モーメントの増加を引き起こす。パネル１１０などのビームの曲げ剛性は、面積慣性モーメントおよび材料剛性（ヤング率）の関数である。面積慣性モーメントの増加は、曲げ剛性の増加をもたらす。一般に、より多くのビームの断面積がビームの中心線から離れて位置する場合、ビームの面積慣性モーメントはより大きくなる。面積慣性モーメントの式は、ビームの断面形状によって異なるが、面積慣性モーメントの合計値は、一般に、ビーム断面の高さの４乗に応じて変化する。図３Ｃは、それぞれ、図３Ａおよび図３Ｂに示される矢印Ａ１およびＡ２の方向における、その平坦なおよび湾曲した状態のパネル１１０の端面図を提供する。平坦な状態では、パネル１１０によって形成される仮想ビームの有効深さ３１０は、パネル１１０の深さと同じであるため、パネル１１０の面積慣性モーメントは、比較的小さい。湾曲した状態では、断面積の一部分は、湾曲したパネル１１０によって形成される仮想ビームの中心線からさらに離れて延在し、それにより、仮想ビームの有効深さ３１１の増加を引き起こすため、パネルの面積慣性モーメントは、比較的大きい。

パネル１１０などのビームの曲率増加の効果は、図４Ａおよび図４Ｂに示される。図４Ａは、端部に力が付与された片持ちビームとして配置されたパネル１１０を示す。図４Ａでは、パネル１１０の有効深さ４１１は、パネルの深さ寸法１７０の長さに等しい。力に起因するパネル１１０の端部の変位は、Ｄ１である。図４Ｂは、曲率の増加後の、片持ちビームとして配置されたパネル１１０を示す。図４Ｂでは、パネル１１０の有効深さ４１２は、パネルの深さ寸法１７０の長さよりも数倍大きい。湾曲したパネル１１０の端部に付与される同じ力は、Ｄ２の変位を誘発する。湾曲パネル１１０において誘発された変位Ｄ２は、平坦パネル１１０において誘発された変位Ｄ１よりも小さい。したがって、ビームの曲げ剛性は、誘発された曲率によって増加されている。

図３Ａ〜図３Ｃを参照すると、可変曲率インタラクティブ装置１０２のセンサ１３０は、長さ寸法センサ３３１および幅寸法センサ３３２を含むことができる。長さ寸法センサ３３１は、長さ寸法１７１の方向におけるパネル１１０の曲率を判定するように構成されており、幅寸法センサ３３２は、幅寸法１７２の方向におけるパネル１１０の曲率を判定するように構成されている。本明細書で使用される場合、幅寸法曲率は、幅寸法１７２の方向における曲率であり、パネル１１０が長さ寸法１７１に平行である中心線Ｃ１を中心に湾曲した構成を指す。同様に、長さ寸法曲率は、長さ寸法１７１の方向における曲率であり、パネル１１０が幅寸法１７２と平行である中心線Ｃ２を中心に湾曲した構成を指す。本明細書で使用される場合、中心線とは、パネル１１０を貫通し、パネル１１０がそれを中心に湾曲する、仮想線を指す。中心線がパネル１１０の中央を貫通する必要はなく、パネル１１０は、パネル１１０の中央からオフセットされた中心線を中心に湾曲していてもよい。図３Ｂは、例えば、幅寸法１７２の方向における曲率を示す。図３Ｂおよび３Ｃは各々、顕著な量の曲率を備えるパネルを示す。本明細書の実施形態と一致する曲率はまた、観察にはほとんど知覚できないほど著しく小さい場合がある。

動作において、コントローラ１０１は、アクチュエータ１０２に起動制御信号を供給することにより、アクチュエータは、パネル１１０の曲率を変更するために、パネル１１０に曲げ力を提供する。コントローラ１０１は、様々な方法で起動制御信号を調整して、特定の触覚効果を出力として提供するように構成されている。

一実施形態では、コントローラ１０１は、パネル１１０の剛性、またはその曲げに対する抵抗を変化させる触覚効果を提供するように構成されている。この触覚効果を実現するために、コントローラ１１０は、起動制御信号を変更して、パネル１１０の曲率を連続的に調整するように構成されている。本明細書の実施形態によれば、コントローラ１０１は、パネル１０１の一定の曲率を引き起こす起動制御信号を送信するのではなく、起動制御信号を変更して、パネル１１０の曲率の連続調整を提供し、したがって、パネル１１０の剛性の動的または連続調整を引き起こす。コントローラ１０１は、可変曲率インタラクティブ装置１０２のユーザがインタラクティブしているソフトウェアアプリケーションに従って、かかる動的調整を行うように構成されていてもよい。

一実施形態では、コントローラ１０１は、パネル１１０の一定の剛性を提供する触覚効果を出力するように構成されている。この触覚効果を実現するために、コントローラ１１０は、幅寸法センサ３３２から受信した幅寸法曲率入力に従って、起動信号を調整するように構成されている。コントローラ１０１は、幅寸法センサ３３２から幅寸法曲率入力を受信するように構成されている。幅寸法曲率入力は、パネル１１０の幅寸法曲率のレベルを示す、幅寸法センサ３３２によって判定されるデータを含む。かかるデータは、例えば、歪みゲージまたは他のセンサの種類によって判定されてもよい。幅寸法曲率入力に応答して、コントローラ１０１は、パネル１１０の所望の曲率、したがって所望の剛性を維持するように起動制御信号を調整する。実施形態では、閉ループフィードバック制御方法に基づいて、起動制御信号の調整を行うことができる。

一実施形態では、コントローラ１０１は、パネル１１０の曲げに基づいて、ユーザ入力を受信するように構成されている。かかる入力を受信するために、コントローラ１０１は、長さ寸法センサ３３１から長さ寸法曲率入力を受信し、かつ長さ寸法曲率入力を、ユーザ入力としてソフトウェアアプリケーションに提供するように構成されている。長さ寸法曲率入力は、パネル１１０の長さ寸法曲率のレベルを示す、長さ寸法センサ３３１によって判定されるデータを含む。かかるデータは、例えば、歪みゲージまたは他のセンサの種類によって判定されてもよい。長さ寸法曲率入力に応答して、コントローラ１０１は、長さ寸法曲率入力に基づいてユーザ入力を生成し、かつユーザ入力を、ユーザがインタラクティブしているソフトウェアアプリケーションに伝送または送信してもよい。

コントローラ１０１はまた、ソフトウェアアプリケーションへのユーザ入力として、幅寸法センサ３３２からの幅寸法曲率入力を受信するように構成されている。コントローラ１０１は、起動制御信号に基づいて予想される曲率と、測定された幅寸法曲率入力とを比較して、ユーザ入力による幅寸法曲率の割合、およびアクチュエータ１２０の曲げ力によって引き起こされる曲率の割合を判定するようにさらに構成することができる。

さらなる実施形態では、コントローラ１０１は、パネル１１０の運動感覚的動きの形態で触覚効果の出力を引き起こすように構成されている。かかる出力を引き起こすために、コントローラ１０１は、アクチュエータ１２０を起動するために起動制御信号を提供して、パネル１１０の曲率の急激な変化、つまり、曲げまたは伸ばしのいずれかを引き起こすように構成されている。かかる急激な曲率の変化は、可変曲率インタラクティブ装置１０２の痙攣または収縮する動きとして、ユーザによって感じられ得る。起動制御信号の大きさを変化させて、可変曲率インタラクティブ装置１０２で誘発される運動感覚的動き効果の速度を調整することができる。

さらなる実施形態では、コントローラ１０１は、振動触覚効果の形態で触覚効果の出力を引き起こすように構成されている。振動触覚効果を実現するために、コントローラ１０１は、振動起動制御信号を介してアクチュエータ１２０の起動を引き起こすように構成されている。アクチュエータ１２０に供給される振動起動制御信号により、アクチュエータは、振動起動制御信号と一致する周波数でパネル１１０を振動させる。振動起動制御信号が提供されると、パネル１１０は、同じ方向における曲率の増加と低下との間で変化してもよく、１つの方向における曲率と反対方向における曲率との間で変化してもよい。誘発された振動の大きさおよび周波数は、起動制御信号の大きさおよび周波数の変化により変化させることができる。実施形態では、複数の周波数を有する起動制御信号が、コントローラ１０１によってアクチュエータ１２０に提供され、したがって、パネル１１０の高精細度の振動触覚効果を生成することができる。

実施形態において、コントローラ１０１は、起動制御信号を用いてアクチュエータ１２０を起動させて、硬化、振動、および運動感覚効果を同時に含む上記の触覚効果の任意の組み合わせを提供するように構成され得る。例えば、アクチュエータ１２０は、第１の起動制御信号によって起動されて、可変曲率インタラクティブ装置１０２の曲げを引き起こし、その剛性を増加させることができる。追加の起動制御信号を第１の起動制御信号と組み合わせる、または重ねることにより、アクチュエータ１２０は、曲げ力に加えて振動効果または運動感覚的動き効果を提供することができる。効果の任意の組み合わせが、アクチュエータ１２０によって提供され得る。

図５は、ユーザインタラクティブ入力／出力装置としての可変曲率インタラクティブ装置１０２の使用を示す。コントローラ１０１は、上記に説明したように、幅寸法曲率を調整するために、アクチュエータ１２０を選択的に起動して、変更された剛性効果、振動触覚効果、および運動感覚的動き効果の形態でユーザに触覚効果を提供する。片手または両手で可変曲率インタラクティブ装置１０２を保持しているユーザは、曲げ力または曲げ圧力をパネル１１０に付与して、矢印４０１で示すように、中心線Ｃ２を中心に長さ寸法曲率を引き起こす。曲げ圧力を付与するユーザによって引き起こされる、中心線Ｃ２を中心とするパネル１１０の曲率は、長さ寸法センサ３３１によって測定され、ユーザ入力としてコントローラ１０１によって解釈される。ユーザは、ソフトウェアアプリケーションへの入力として、矢印４０１のいずれかの方向における曲げ圧力を付与することができる。さらなる実施形態では、幅寸法センサ３３２からコントローラ１０１への幅寸法曲率入力も、ユーザ入力として解釈され得る。したがって、ユーザは、任意の方法で可変曲率インタラクティブ装置１０２をねじるおよび／または曲げることができ、それぞれ、長さ寸法センサ３３１および幅寸法センサ３３２からの長さ寸法曲率入力と幅寸法曲率入力との組み合わせは、ユーザ入力の範囲を提供する。

図６は、多次元曲率変更のために構成された可変曲率インタラクティブ装置５０２の曲率を変更するために構成されたシステム５００を示す。システム５００および可変曲率インタラクティブ装置５０２は、２次元以上の曲率変更のために構成されている。システム５００および可変曲率インタラクティブ装置５０２、ならびにそれらの構成部品は、システム１００および可変曲率インタラクティブ装置１０２に関して上記した機能のすべてを含む。システム５００および可変曲率インタラクティブ装置５０２は、２つ以上の次元に沿った可変曲率インタラクティブ装置５０２の剛性を変更するための構成要素および能力をさらに含む。したがって、単一の次元に沿った曲げ力を提供するように構成された可変曲率インタラクティブ装置１０２のアクチュエータ１２０に加えて、可変曲率インタラクティブ装置５０２は、以下で説明するように、複数の次元に沿った曲げ力を提供するように構成されたアクチュエータを含む。

システム５００は、少なくともコントローラ５０１および可変曲率インタラクティブ装置５０２を含む。可変曲率インタラクティブ装置５０２は、深さ寸法５７０、長さ寸法５７１、および幅寸法５７２を有するパネル５１０を含む。深さ寸法５７０、長さ寸法５７１、および幅寸法５７２は、それぞれ、深さ軸５５３、長さ軸５５１、および幅軸５５２の方向に対応する。パネルは、１つ以上の長さ寸法アクチュエータ５２１、１つ以上の幅寸法アクチュエータ５２２、１つ以上の幅寸法センサ５３１、１つ以上の長さ寸法センサ５３２、および１つ以上の回路５４０をさらに含む。実施形態では、可変曲率インタラクティブ装置５０２は、以下でより詳細に説明するように、追加の、または上記のものよりも少ない構成要素を含むことができる。パネル５１０は、パネル１１０と同様に構成されており、本明細書で記載するパネル１１０の機能のすべてを含む。

可変曲率インタラクティブ装置５０２は、１つ以上の長さ寸法アクチュエータ５２１および１つ以上の幅寸法アクチュエータ５２２を含む。長さ寸法アクチュエータ５２１は、長さ寸法５５１に沿って配置されており、幅寸法アクチュエータ５２２は、幅寸法５５２に沿って配置されている。したがって、長さ寸法アクチュエータ５２１および幅寸法アクチュエータ５２２は、互いに垂直に配置されている。幅寸法アクチュエータ５２２は、制御信号により起動されると、パネル５１０の幅寸法１７２に沿った幅寸法曲げ力を引き起こす。幅寸法１７２に沿った曲げ力により、パネル５１０は、長さ寸法１７１に平行な中心線Ｃ１を中心に幅寸法１７２において湾曲する。幅寸法１７２に沿った曲率の増加は、長さ寸法１７１の剛性の増加を引き起こす。長さ寸法アクチュエータ５２１は、起動制御信号によって起動されると、パネル５１０の長さ寸法１７１に沿った長さ寸法曲げ力を引き起こす。長さ寸法１７１に沿った曲げ力により、パネルは、幅寸法１７２に平行な中心線Ｃ２を中心に長さ寸法１７１において湾曲する。長さ寸法１７１に沿った曲率の増加は、幅寸法１７２の剛性の増加を引き起こす。したがって、コントローラ５０１は、起動制御信号を送信して、幅寸法１７２および長さ寸法１７１においてパネル５１０の曲率を変更する。

互いに直交する曲げ力を提供する長さ寸法アクチュエータ５２１および幅寸法アクチュエータ５２２の配置は、単なる例である。さらなる実施形態において、可変曲率インタラクティブ装置は、様々な次元に沿って曲げ力を提供するように配置された複数のアクチュエータを備えていてもよい。例えば、可変曲率インタラクティブ装置は、幅寸法に対して４５度の角度に曲げ力を提供するように配置されたアクチュエータの１つのセットと、第１のセットに垂直に曲げ力を提供するように配置されたアクチュエータの別のセットと、を含み得る。さらなる実施形態では、互いに垂直ではない次元に沿って曲げ力を提供するように、複数のアクチュエータを配置することができる。

コントローラ５０１は、少なくとも１つのプロセッサ５５０および少なくとも１つのコンピュータ記憶部５５２を含み、上記に説明したコントローラ１０１と同様に構成されている。コントローラ５０１、プロセッサ５５０、および記憶部５５２は、それぞれ、コントローラ１０１、プロセッサ２１０、および記憶部２０５の機能のすべてを含む。さらに、コントローラ５０１、したがってプロセッサ５５０および記憶部５５２は、１つ以上の長さ寸法アクチュエータ５２１および１つ以上の幅寸法アクチュエータ５２２の両方に、起動制御信号を提供するように構成されている。２つ以上の軸に沿って配置されたアクチュエータを含むさらなる実施形態では、コントローラ５０１は、かかるアクチュエータを制御するために適切な起動制御信号を提供するように構成されている。コントローラ５０１からパネル５１０に提供される起動制御信号は、複数の次元に沿った変更された剛性または曲げに対する抵抗、振動触覚効果、および複数の次元に沿った運動感覚的動き触覚効果などの触覚効果を提供する、曲率変更を引き起こす。

図７は、実施形態による可変曲率インタラクティブ装置を組み込むユーザ装置を示す。図７は、少なくとも表示画面６０１、ハウジング６０３、および可変曲率インタラクティブ装置６０２を組み込むユーザ表示装置６００を描写する。可変曲率インタラクティブ装置６０２は、可変曲率インタラクティブ装置１０２、５０２に関して本明細書で記載したものと同じ構成要素および機能のすべてである、またはそれらを含むことができる。ユーザ表示装置６００は、表示画面６０１を含む、スマートフォン、タブレット、ファブレット、ラップトップコンピュータ、テレビ、ゲームコントローラ、および／または他の任意のタイプのユーザ装置として構成されてもよい。表示画面６０１は、ユーザに視覚的表示を提供するように構成されている。ユーザ表示装置６００は、可変曲率インタラクティブ装置６０２と共に使用するために具体的に設計された柔軟な画面を備えた装置をさらに含むことができる。ユーザ表示装置６００は、プロセッサ６１１および記憶部６１２を含むコントローラ６１０、ならびにユーザ装置として動作するのに必要な追加の構成要素をさらに含む。コントローラ６１０は、コントローラ１０１、５０１と同じ構成要素および機能のすべてであってもよく、またはそれらを含んでもよい。ユーザ表示装置６００は、ソフトウェアアプリケーションを実行する、マルチメディアファイルを表示および出力する、通信タスクを実行する、ならびにかかる装置に典型的な他のすべてのタスクを実行するように構成されている。

実施形態では、表示画面６０１およびハウジング６０２は、可撓性であり、ユーザが曲げ圧力を付与すると屈曲するまたは曲がるように構成されている。表示画面６０１は、タッチ式または感圧式の表示画面であってもよく、ハウジング６０２は、１つ以上のユーザ入力ボタン、パッド、センサなどを含んでもよい。ユーザ表示装置６００の可変曲率インタラクティブ装置６０２は、曲率変更を通じてユーザ表示装置６００に触覚効果を提供する。可撓性表示画面６０１および可撓性ハウジング６０２により、ユーザ表示装置６００は、曲がることができる。可変曲率インタラクティブ装置６０２は、起動制御信号を介して起動されると、可変曲率インタラクティブ装置１０２に関して上記で説明したように、ユーザ表示装置６００の曲率を変更して、剛性変更、振動触覚効果、運動感覚的動き効果などの触覚効果を提供する。さらなる実施形態では、上記で説明したように、可変曲率インタラクティブ装置６０２は、曲げ入力の形態でユーザからの入力を受信するように動作し得る。

例えば、ユーザ表示装置６００は、その曲率を変更して、ユーザに、ユーザ表示装置６００の動作に関連する触覚効果を提供するように構成されていてもよい。ユーザはまた、曲げ動作を介して入力を提供してもよく、それは、可変曲率インタラクティブ装置６０２の剛性の変更によって解消または抵抗され得る。曲げ動作入力は、曲げの方向、付与される曲げ力の大きさ、および力付与の速度によって定量化することができる。かかる入力は、ソフトウェアアプリケーションによって使用され、例えば、リストをスクロール、音量レベルを調整、ビデオをスクラブすることができ、その場合、リスト、レベル、またはビデオの速度または場所は、付与される曲げ力の大きさに基づいて調整され得る。他の実施形態では、素早いまたは迅速な曲げの動きは、ボタンの押下またはクリックとして解釈され得る。ユーザ表示装置６００と共に採用される可変曲率インタラクティブ装置６０２は、可変曲率インタラクティブ装置１０２などの単一の次元において変更可能な剛性、および／または可変曲率インタラクティブ装置５０２などの複数の次元において変更可能な剛性を有することができる。ユーザ表示装置６００と共に使用される可変曲率インタラクティブ装置６０２は、可変曲率インタラクティブ装置のパネル上に配置された様々なセンサによって実装されるように、任意の次元に沿った曲げ動作入力を受信するように構成されていてもよい。

曲げ動作入力の使用は、ユーザが入力を提供するために手を再配置する必要がないため、有利であり得る。ユーザ表示装置６００の使用のための一般的な位置は、ユーザの手を、両方の親指を装置の表示側に置き、指を装置の後ろで丸くして、装置の両側に置く必要がある。この位置により、最大量の画面活用範囲をユーザは見ることができる。かかる位置では、従来のタッチスクリーンへの入力は、ユーザの親指の運動の範囲に応じて制限される場合があり、片手を動かして画面上で指または親指を使用することは、ユーザの視界を遮るように働く。曲げ動作入力の追加は、ユーザに、ユーザ表示装置６００で動作中である、あらゆる種類のソフトウェアアプリケーションとインタラクティブするためのより幅広いインタラクティブ性および機構を許可する。

可変曲率インタラクティブ装置１０２および可変曲率インタラクティブ装置５０２の前記のすべての特徴は、ユーザ表示装置６００の状況内で採用されてもよい。ユーザ表示装置６００のさらなる実施形態では、ハウジング６０１は、本質的に任意選択および／または必要最低限である。すなわち、ユーザ表示装置６００は、必要最低限の追加の構造要素のみを用いて、可変曲率インタラクティブ装置１０２、５０２に接着またはそうでなければそれに取り付けられたディスプレイ６０１を含むことができる。

ユーザ表示装置６００内の配置は、本明細書に記載する可変曲率インタラクティブ装置の使用例を表す。しかし、本明細書に記載する可変曲率インタラクティブ装置は、かかるユーザ表示装置に限定されず、本発明の範囲から逸脱することなく、任意の適切なさらなる実施形態では、インタラクティブユーザ装置として、またはその一部として採用され得る。一実施形態では、可変曲率インタラクティブ装置は、カフスまたはブレスレットの一部であってもよく、その場合、可変曲率インタラクティブ装置は、ユーザに、力フィードバックの振動を提供することができる。ユーザは、ブレスレットとインタラクティブして、関連するデジタル装置の情報にアクセスすることができ、その場合、ブレスレットの剛性は、例えば、受信する電子メールまたはメッセージの量に比例する。ブレスレットはまた、ブレスレットが視覚的表示を有する場合、情報を入力するために使用できる。ブレスレットの側面を曲げるなど、ブレスレットの物理的操作により、ブレスレットの視覚的表示とのインタラクティブが可能になることもある。例えば、視覚的表示のカーソルを起動し、リストを操作することができる。同様に、可変曲率インタラクティブ装置は、例えば、シャツまたはジャケットのような装着装置の一部であり得る。可変曲率インタラクティブ装置は、袖またはジッパーの近くに埋め込むことができ、ユーザは、可変曲率インタラクティブ装置の形状または剛性の変更を介して、可変曲率インタラクティブ装置とインタラクティブする、および携帯電話のスマートウォッチなどの接続された装置から伝送される情報を受信することができる。

図８は、可変曲率インタラクティブ装置７０２、コントローラ７０１、および没入型現実表示装置７０３を組み込む没入型現実システム７００を示す。可変曲率インタラクティブ装置７０２は、可変曲率インタラクティブ装置１０２、５０２、６０２の特徴および機能のすべてを含む。可変曲率インタラクティブ装置７０２は、任意選択的に、タッチセンサ面７０４をさらに含む。プロセッサ７１１および記憶部７１２を含むコントローラ７０１は、コントローラ１０１、５０１、６０１に関して記載した機能のすべて、および没入型現実システム７００内で動作するために必要な追加の特徴および機能を含む。没入型現実表示装置７０３は、ユーザに没入型現実表示を提供するように構成された表示装置である。没入型現実表示装置７０３は、ヘッドマウントディスプレイ、ゴーグル、眼鏡、コンタクトレンズ、ヘルメット、投影装置、および／または画像をユーザの網膜に投影するように構成された装置であってもよい。

没入型現実表示装置７０３は、没入型現実システム７００の表示要件のすべてを提供し得るため、表示画面は、可変曲率インタラクティブ装置７０２では任意選択であるが、必須ではない。拡張現実または複合現実型の没入型現実システム７００では、没入型現実表示装置７０３により、ユーザが現実世界の様相を見続けることを可能にし得る。かかる実施形態では、可変曲率インタラクティブ装置７０２に表示画面を含めることが有利である場合がある。ユーザが現実世界のあらゆる様相を見ることができない没入型現実システム７００の完全没入型実施形態では、可変曲率インタラクティブ装置７０２上の表示画面がさらに実装され、例えば、没入型現実表示装置７０３が装着されていない場合にシステム７００の制御を容易にする、および／または没入型現実システム７００の没入型環境と直接相互作用することができない近くの人々との相互作用を提供する。

実施形態では、没入型現実表示システム７００は、ユーザ入力を検出、特定、またはそうでなければ検知するための追加のセンサを含む。センサは、可変曲率インタラクティブ装置７０２の位置、場所、および／または動き（すなわち、変位、振動、加速など）を検出するように構成されていてもよい。センサは、可変曲率インタラクティブ装置７０２に対するユーザの手または人物の運動、位置、場所、および／または動きを検出または特定するようにさらに構成され得る。例えば、可変曲率インタラクティブ装置７０２の動き態様を検出するように構成されたセンサは、可変曲率インタラクティブ装置７０２に取り付けられた加速度計または他のセンサを含むことができ、また、可変曲率インタラクティブ装置１０２の特性を遠隔で検出できる、カメラ、レーザ、または他のセンサなどの非接触型モーションセンサを含むことができる。他のセンサは、ユーザの指または手の動きを検出するように構成された装置を含むことができる。かかるセンサは、例えば、ウェアラブルデバイスなどに組み込まれてもよく、また、カメラ、レーザなどの非接触センサを含んでもよい。

センサによって判定された情報は、没入型現実システム７００、および没入型現実システム７００によって提供される没入型現実アプリケーションまたは操作への入力として使用されてもよい。一実施形態では、没入型現実表示装置７０３は、ユーザに可変曲率インタラクティブ装置７０２上の仮想表示を見せる、拡張または完全没入型表示をユーザに提供する。ユーザは、例えば、ドロー、クリック、書き込みなどによって、可変曲率インタラクティブ装置７０２上の仮想表示と相互作用することができ、ユーザの動きは、没入型現実システム７００への入力としてセンサによって検出され得る。したがって、この実施形態では、可変曲率インタラクティブデバイス７０２はタッチスクリーンまたはディスプレイを欠いているが、ユーザは、それにもかかわらず、両方を含むかのようにそれと相互作用することができる。

図９は、触覚効果を提供するために可変曲率インタラクティブ装置の曲率を変更する曲率変更プロセス８００を示すフロー図である。プロセス８００は、可変曲率インタラクティブ装置パネルがハウジングに収容または封入されるものを含む、本明細書に開示される可変曲率インタラクティブ装置のいずれか、およびプロセスの様々な動作に必要であり得る、特徴の任意の組み合わせを使用する本明細書に記載の関連構成要素を介して実行され得る。プロセス８００によって使用される可変曲率インタラクティブ装置は、可変曲率インタラクティブ装置１０２、５０２、６０２、７０２を含む、本明細書に記載の実施形態と一致する任意の可変曲率インタラクティブ装置を含むことができる。曲率変更プロセス８００は、任意の順序で、記載された動作より多いまたは少ない動作で実行されてもよい。

動作８０２において、曲率変更プロセス８００は、可変曲率インタラクティブ装置に起動制御信号を伝送することを含む。可変曲率インタラクティブ装置に関連付けられた１つのプロセッサまたは複数のプロセッサは、適切な電気回路を介して、１つ以上の起動制御信号を生成し、それを可変曲率インタラクティブ装置に伝送する。起動制御信号は、プロセッサによって送信され、かつ可変曲率インタラクティブ装置の各アクチュエータによって個別に受信される複数の起動制御信号を含んでもよい、および／またはプロセッサによって送信され、かつ可変曲率インタラクティブ装置の個々のアクチュエータにルーティングされる単一の起動制御信号であってもよい。プロセッサによって生成される、起動制御信号または信号は、特定の効果を引き起こすために、例えば、可変曲率インタラクティブ装置の剛性を変更するために、振動触覚効果を出力するために、および／または運動感覚的動き効果を提供するために生成される。起動制御信号はまた、剛性変更および振動の両方を誘発するなど、複数の効果の組み合わせを提供するように構成することができる。

動作８０４において、曲率変更プロセス８００は、１つ以上のアクチュエータにより可変曲率インタラクティブ装置パネルに曲げ力を付与するまたはそれを増加させることを含む。アクチュエータは、起動制御信号に応答して曲げ力を生成または付与する。アクチュエータの種類に応じて曲げ力を付与することができる。例えば、起動制御信号に応答して膨張または収縮するように構成されたアクチュエータ、例えば、ＭＦＣアクチュエータは、膨張および／または収縮することにより可変曲率インタラクティブ装置パネルに曲げ力を与えることができる。電気活性ポリマーアクチュエータなどの他の種類のアクチュエータは、起動制御信号に応答して湾曲するまたは曲がるように、したがって、曲げまたは湾曲によって曲げ力を与えるように構成され得る。可変曲率インタラクティブ装置パネルに付与される曲げ力の量は、起動制御信号の大きさまたは他の特性によって異なり得る。

アクチュエータによって誘発された可変曲率インタラクティブ装置パネルの曲率の変化は、剛性変更、振動触覚効果、および／または運動感覚的動き効果の形態で、触覚効果の出力を引き起こす。アクチュエータは、可変曲率インタラクティブ装置パネルの任意の次元の方向に曲げ力を付与し、したがって、アクチュエータ配列に応じて、任意の次元の方向の可変曲率インタラクティブ装置パネルの曲率を変更するように構成されていてもよい。

動作８０６において、曲率変更プロセス８００は、任意選択的に、可変曲率インタラクティブ装置パネル上に配置された１つ以上のセンサによって可変曲率インタラクティブ装置パネルの曲率を判定することを含む。例えば、曲げセンサ、歪みゲージなどを含むセンサは、可変曲率インタラクティブ装置パネル上に配置されており、パネルの曲率を判定するように構成されている。１つ以上のセンサによって判定されたパネルの曲率は、解釈、分析、および制御のために、電気回路を介してプロセッサに伝送、またはそうでなければ送信され得る。

動作８０８において、曲率プロセス８００は、任意選択的に、１つ以上のセンサによって判定されるパネルの曲率に従って、起動制御信号を調整することを含む。プロセッサは、１つ以上のセンサからパネル曲率情報を受信することができ、パネルの曲率情報を使用して起動制御信号を調整するように構成されている。したがって、プロセッサは、判定された曲率に従って、パネルの起動制御信号を連続的に調整して、所望の曲率および／または所望の剛性を実現することができる。この特徴は、アクチュエータの有効性および／またはパネルの剛性が経時的に変化する場合があるため、重要である。したがって、経時的に、可変曲率インタラクティブ装置パネルにおいて同じ曲率または剛性を実現するために、異なる起動電圧が必要になり得る。他の実施形態では、可変曲率インタラクティブ装置パネルと、外部物体、例えば、ユーザの手または体、可変曲率インタラクティブ装置パネルが置かれている表面、および／または可変曲率インタラクティブ装置パネルが配置されているハウジングまたはケースなどとの相互作用により、曲率変更が必要になり得る。例えば、可撓性ユーザ装置に組み込まれた可変曲率インタラクティブ装置パネルは、可撓性ユーザ装置の外部の可変曲率インタラクティブ装置パネルとは異なる動作をし得る。その可撓性ユーザ装置が保護ケースなどの内部に配置されている場合、可変曲率インタラクティブ装置パネルは、やはり異なる動作をし得る。したがって、プロセッサは、判定された曲率情報に従って、起動制御信号をアクティブに調整して、フィードバックループで可変曲率インタラクティブ装置パネルの曲率を制御するように構成されている。

いくつかの実施形態では、プロセッサは、パネル剛性とパネル曲率との間の相関関係に従って、開ループ方式で制御信号を調整してもよい。コントローラの記憶部は、パネル剛性とパネル曲率のとの間の相関情報を含むルックアップテーブルまたは他のデータストアを格納してもよい。したがって、閉ループ制御がなくても、コントローラは、適切な量の曲率を提供するために、正確に機能して、特定の剛性を誘発することができる。

動作８１０において、曲率変更プロセス８００は、任意選択的に、１つ以上のセンサによって提供されるパネル曲率情報に従って、ユーザ入力を検出することを含む。上記に説明したように、１つ以上のセンサは、パネルの任意の次元の方向に沿った可変曲率インタラクティブ装置のパネル曲率情報を判定するように構成されている。ユーザによって与えられたパネルの曲げは、１つ以上のセンサによって検出され、プロセッサに伝送される、またはそうでなければプロセッサに伝達される。プロセッサは、かかるパネルの曲率情報をユーザ入力として解釈するように構成されている。いくつかの実施形態では、プロセッサは、１つ以上のアクチュエータによって引き起こされるパネル曲率、およびユーザ入力によって引き起こされるパネル曲率を示すパネル曲率を示す情報を区別するよう構成されている。かかる区別は、例えば、コントローラによって供給される起動制御信号に従って予測されるパネルの曲率と、１つ以上のセンサによって検出されるパネルの曲率と、を比較することによって実行することができる。

上記は、可変曲率インタラクティブ装置の剛性を変更する例示的なプロセス８００の例示的なフローを記載する。図９に示すプロセスは、単なる例示的なものに過ぎず、本明細書に開示される実施形態の範囲から逸脱することなく変形が存在する。ステップは、記載された順序とは異なる順序で実行されてもよく、追加のステップが実行されてもよく、および／またはより少ないステップが実行されてもよい。

様々な実施形態の追加説明
実施形態１は、長さ寸法および幅寸法を有するパネルであって、長さ寸法および幅寸法はパネルの平面を規定する、パネルと、パネル上に配置されたアクチュエータであって、起動時に、幅寸法の方向においてパネルに曲げ力を提供するように構成されている、アクチュエータと、アクチュエータに起動信号を提供するように構成された回路とを含む、可変曲率インタラクティブ装置である。

アクチュエータは、曲げ力が、幅寸法におけるパネルの曲率を誘発し、パネルの曲率は、長さ寸法の方向におけるパネルの剛性の増加を引き起こすように構成されている。

実施形態２は、幅寸法曲率を判定するように構成された幅寸法センサをさらに含む、実施形態１の可変曲率インタラクティブ装置である。

実施形態３は、長さ寸法の曲率を判定するように構成された長さ寸法センサをさらに含む、実施形態１または２の可変曲率インタラクティブ装置である。

実施形態４は、回路を介してアクチュエータに起動信号を提供するように構成されたプロセッサをさらに含み、プロセッサは、ソフトウェアアプリケーションに従って、パネルの剛性を増加させるようにさらに構成されている、実施形態１〜３のいずれかの可変曲率インタラクティブ装置である。

実施形態５は、回路を介してアクチュエータに起動信号を提供するように構成されたプロセッサをさらに含み、プロセッサは、幅寸法センサから幅寸法曲率入力を受信することと、幅寸法曲率入力を使用して、起動信号を調整することと、を行うようにさらに構成されている、実施形態１〜４のいずれかの可変曲率インタラクティブ装置である。

実施形態６は、回路を介してアクチュエータに起動信号を提供するように構成されたプロセッサをさらに含み、プロセッサは、長さ寸法センサから長さ寸法曲率入力を受信することと、長さ寸法曲率入力を、入力としてソフトウェアアプリケーションに提供することと、を行うように構成されている、実施形態１〜５のいずれかの可変曲率インタラクティブ装置である。

実施形態７は、可変曲率インタラクティブ装置が、没入型現実入力装置として機能するように構成されている、実施形態１〜６のいずれかの可変曲率インタラクティブ装置である。

実施形態８は、アクチュエータが、幅寸法アクチュエータであり、曲げ力が、幅寸法曲げ力であり、可変曲率インタラクティブ装置は、パネル上に配置された長さ寸法アクチュエータであって、起動時に、長さ寸法方向においてパネルに長さ寸法曲げ力を提供するように構成されている、長さ寸法アクチュエータをさらに含み、長さ寸法アクチュエータは、長さ寸法曲げ力が、長さ寸法におけるパネルの長さ寸法曲率を誘発するように構成されており、パネルの長さ寸法曲率は、幅寸法の方向におけるパネルの剛性を増加させる働きをする、実施形態１〜７のいずれかの可変曲率インタラクティブ装置である。

実施形態９は、アクチュエータが、ＭＦＣアクチュエータおよびスマートメモリアクチュエータのうちの少なくとも１つを含む、実施形態１〜８のいずれかの可変曲率インタラクティブ装置である。

実施形態１０は、アクチュエータが、起動信号に応答して、振動触覚効果を提供するようにさらに構成されている、実施形態１〜９のいずれかの可変曲率インタラクティブ装置である。

実施形態１１は、表示画面をさらに含む、実施形態１〜１０のいずれかの可変曲率インタラクティブ装置である。

実施形態１２は、可変曲率インタラクティブ装置の曲率を変更する方法であって、長さ寸法および幅寸法を有するパネル上に配置されたアクチュエータに起動信号を提供することであって、前記長さ寸法および前記幅寸法は、パネルの平面を画定する、提供することと、起動信号に応答してアクチュエータにより、幅寸法の方向においてパネルに曲げ力を提供することと、曲げ力により、幅寸法におけるパネルの曲率を誘発することと、曲率に基づいて、長さ寸法の方向においてパネルの剛性を増加させることと、を含む、方法である。

実施形態１３は、幅寸法センサを用いて、幅寸法の方向における幅寸法曲率を判定することと、幅寸法曲率に従って、起動信号を調整することと、をさらに含む、実施形態１２の方法。

実施形態１４は、長さ寸法センサを用いて、長さ寸法の方向における長さ寸法曲率を判定することと、長さ寸法曲率に従って、起動信号を調整することと、をさらに含む、実施形態１２または１３の方法。

実施形態１５は、プロセッサによって、かつソフトウェアアプリケーションに従って、パネルの剛性を増加させることをさらに含む、実施形態１２〜１４のいずれかの方法。

実施形態１６は、没入型現実システムへの入力としてユーザからの曲げ入力を受信することをさらに含む、実施形態１２〜１５のいずれかの方法。

実施形態１７は、アクチュエータが、幅寸法アクチュエータであり、曲げ力が、幅寸法曲げ力であり、方法が、長さ寸法アクチュエータを用いて、長さ寸法の方向においてパネルに長さ寸法曲げ力を提供することと、長さ寸法曲げ力により、長さ寸法の方向においてパネルの長さ寸法曲率を誘発することと、長さ寸法の曲率に応答して、幅寸法の方向におけるパネルの剛性を増加させることと、をさらに含む、実施形態１２〜１６のいずれかの方法。

実施形態１８は、アクチュエータが、ＭＦＣアクチュエータおよびスマートメモリアクチュエータのうちの少なくとも１つを含む、実施形態１２〜１７のいずれかの方法。

実施形態１９は、アクチュエータを用いて振動触覚効果を提供することをさらに含む、実施形態１２〜１８のいずれかの方法。

実施形態２０は、表示画面を介して視覚的表示を提供することをさらに含む、実施形態１２〜１９のいずれかの方法。

したがって、インタラクティブ装置の曲率を変更するためのシステム、装置、および方法が提供される。本発明による様々な実施形態が上記に記載されているが、それらは、限定ではなく例解および例としてのみ提示されていることを理解すべきである。当業者には、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本明細書において、形態および詳細の様々な変更を行うことができることは明らかであろう。したがって、本発明の広さおよび範囲は、上記の例示的な実施形態のいずれによっても制限されるべきではなく、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物に従ってのみ定義されるべきである。また、本明細書で説明した各実施形態の、および本明細書で引用した各参考文献の各特徴は、他の実施形態の特徴と組み合わせて使用することができることも理解されるであろう。曲率の変更の生成および触覚効果の生成の上記方法の態様は、本明細書に記載の他の方法との任意の組み合わせで使用されてもよく、または方法は別々に使用されてもよい。

Claims (20)

1. 長さ寸法および幅寸法を有するパネルと、
   前記パネル上に配置され、起動時に前記幅寸法の方向において前記パネルに曲げ力を提供するように構成されたアクチュエータと、
   前記アクチュエータに起動信号を提供するように構成された回路と、を含み、
   前記アクチュエータは、前記曲げ力が前記幅寸法において前記パネルに曲率を誘発するように構成されており、前記パネルの前記曲率は、前記長さ寸法の方向において前記パネルの剛性の増加を引き起こす、可変曲率インタラクティブ装置。
2. 幅寸法曲率を判定するように構成された幅寸法センサをさらに含む、請求項１に記載の可変曲率インタラクティブ装置。
3. 長さ寸法曲率を判定するように構成された長さ寸法センサをさらに含む、請求項１に記載の可変曲率インタラクティブ装置。
4. 前記回路を介して前記アクチュエータに前記起動信号を提供するように構成されたプロセッサをさらに含み、
   前記プロセッサは、ソフトウェアアプリケーションに従って前記パネルの剛性を増加させるようにさらに構成されている、請求項１に記載の可変曲率インタラクティブ装置。
5. 前記回路を介して前記アクチュエータに前記起動信号を提供するように構成されたプロセッサをさらに含み、
   前記プロセッサは、
   前記幅寸法センサから幅寸法曲率入力を受信することと、
   前記幅寸法曲率入力を使用して、前記起動信号を調整することと、
   を行うようにさらに構成されている、請求項２に記載の可変曲率インタラクティブ装置。
6. 前記回路を介して前記アクチュエータに起動信号を提供するように構成されたプロセッサをさらに含み、
   前記プロセッサは、
   前記長さ寸法センサから長さ寸法曲率入力を受信することと、
   入力として、前記長さ寸法曲率入力をソフトウェアアプリケーションに提供することと、
   を行うようにさらに構成されている、請求項３に記載の可変曲率インタラクティブ装置。
7. 前記可変曲率インタラクティブ装置は、没入型現実入力装置として機能するように構成されている、請求項１に記載の可変曲率インタラクティブ装置。
8. 前記アクチュエータは、幅寸法アクチュエータであり、
   前記曲げ力は、幅寸法曲げ力であり、
   前記可変曲率インタラクティブ装置は、
   前記パネル上に配置され、起動時に前記長さ寸法の方向において前記パネルに長さ寸法曲げ力を提供するように構成された長さ寸法アクチュエータをさらに含み、
   前記長さ寸法アクチュエータは、前記長さ寸法曲げ力が前記長さ寸法において前記パネルに長さ寸法曲率を誘発するように構成されており、前記パネルの前記長さ寸法曲率は、前記幅寸法の前記方向において前記パネルの剛性を増加させる働きをする、請求項１に記載の可変曲率インタラクティブ装置。
9. 前記アクチュエータは、ＭＦＣアクチュエータおよびスマートメモリアクチュエータのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の可変曲率インタラクティブ装置。
10. 前記アクチュエータは、前記起動信号に応答して、振動触覚効果を提供するようにさらに構成されている、請求項１に記載の可変曲率インタラクティブ装置。
11. 表示画面をさらに含む、請求項１に記載の可変曲率インタラクティブ装置。
12. アクチュエータおよびパネルを有する可変曲率インタラクティブ装置の曲率を変更する方法であって、
    長さ寸法および幅寸法を有する前記パネル上に配置された前記アクチュエータに起動信号を提供することと、
    前記起動信号に応答した前記アクチュエータにより、前記幅寸法の方向において前記パネルに曲げ力を提供することと、
    前記曲げ力により、前記幅寸法において前記パネルの曲率を誘発することと、
    前記パネルの前記曲率に基づいて、前記長さ寸法の方向において前記パネルの剛性を増加させることと、を含む方法。
13. 幅寸法センサを用いて、前記幅寸法の前記方向における幅寸法曲率を判定することと、
    前記幅寸法曲率に従って、前記起動信号を調整することと、
    をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
14. 長さ寸法センサを用いて、前記長さ寸法の方向における長さ寸法曲率を判定することと、
    前記長さ寸法曲率に従って、前記起動信号を調整することと、
    をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
15. プロセッサによって、かつソフトウェアアプリケーションに従って、前記パネルの剛性を増加させることをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
16. 没入型現実システムへの入力としてユーザからの曲げ入力を受信することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
17. 前記アクチュエータは、幅寸法アクチュエータであり、
    前記曲げ力は、幅寸法曲げ力であり、
    前記方法は、
    長さ寸法アクチュエータを用いて、前記長さ寸法の方向において前記パネルに長さ寸法曲げ力を提供することと、
    前記長さ寸法曲げ力により、前記長さ寸法の前記方向において前記パネルの長さ寸法曲率を誘発することと、
    前記長さ寸法の曲率に応答して、前記幅寸法の前記方向において前記パネルの剛性を増加させることと、をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
18. 前記アクチュエータは、ＭＦＣアクチュエータおよびスマートメモリアクチュエータのうちの少なくとも１つを含む、請求項１２に記載の方法。
19. 前記アクチュエータを用いて振動触覚効果を提供することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
20. 表示画面を介して視覚的表示を提供することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。