JP6463603B2 - 振動する環境及びデバイスにおける触覚のシステム、方法及びコンピュータ可読媒体 - Google Patents

Description

本発明は一般に触覚フィードバックに関し、詳しくは、振動する環境及びデバイスにおける触覚フィードバックのシステム及び方法に関する。

触覚フィードバックは、ユーザに情報を伝達する電子デバイスにとっての伝達手段を与えることができる。この伝達手段は、標準的な視覚又は聴覚効果に対して追加され得る。過去数年にわたり、なんらかの触覚フィードバック形態を含むデバイスの数が劇的に増加している。しかしながら、これらのデバイスのいくつかは、例えば、その通常動作の副産物として、すでに振動を出力する。さらに、多くのデバイスが、振動する環境において使用される。これらはいずれも、触覚効果を鈍らせるか又は台無しにする。したがって、これらのバックグラウンド振動を補償するデバイスが必要とされている。

本開示の実施形態は、振動する環境及びデバイスにおける触覚を特徴とするデバイスを含む。一つの実施形態では、本開示に係るシステムは、触覚出力デバイスと、当該触覚出力デバイスに結合されたプロセッサであって、触覚効果を発生すべきことを決定し、寄生振動に関連する信号を受信し、当該寄生振動の一部に基づいて触覚効果を決定し、及び当該触覚効果に関連する触覚信号を当該触覚出力デバイスに出力するべく構成されたプロセッサとを含む。

この例示的な実施形態は、制限又は本主題を制限すること又は本主題の限界を画定することはないが、その理解を補助する一例を与えるように述べられる。例示的な実施形態は、発明の詳細な説明において述べられ、かつ、さらなる説明も与えられる。様々な実施形態から得られる利点が、本明細書により及び／又は特許請求の範囲の主題の一以上の実施形態を実施することによりさらに理解される。

添付図面を参照して以下の発明の詳細な説明を読むことにより、これら及び他の本開示の特徴、側面及び利点が良く理解される。

一つの実施形態に係る振動する環境及びデバイスにおける触覚のためのシステム及び方法のブロック図である。 振動する環境及びデバイスにおける触覚のためのシステムの一つの実施形態の例示である。 振動する環境及びデバイスにおける触覚のための方法の一つの実施形態のフローチャートの例示である。 図４Ａは、振動するデバイスにおける触覚のためのシステムの一つの実施形態の例示である。図４Ｂは、振動するデバイスにおける触覚のためのシステムの他の実施形態の例示である。 振動するデバイスにおける触覚のためのシステムの他の実施形態の例示である。

いくつかの例示的な実施形態が、その一部をなす添付図面を参照して以下に記載される。本開示の一以上の側面が実装される特定の実施形態が以下に記載される一方、本開示の範囲又は添付の特許請求の範囲の要旨を逸脱することなく他の実施形態も使用されかつ様々な修正を行うこともできる。

振動する環境又はデバイスにおける触覚の例示的な実施形態

本開示の一つの例示的な実施形態は、例えば触覚出力デバイスとユーザが触覚効果を感じるユーザインタフェースとを含むスマートフォンのような、振動しがちな環境において使用されるデバイスを含む。例示的な実施形態のモバイルデバイスは、例えば車、飛行機、バス、電車、又は実質的振動を有する他のいくつかの環境で使用される。こうした寄生振動は、例示的なモバイルデバイスが出力する触覚効果と干渉する。例えば、触覚出力デバイスが出力する振動が、寄生振動によって隠ぺいされる。

本開示の例示的な実施形態は、こうした寄生振動を補償するシステムを含む。例えば、例示的な実施形態は、寄生振動に関連付けられたデータ格納器を含む。このデータ格納器は、モバイルデバイスに対してローカルであるか又はネットワーク接続を介してアクセス可能である。したがって、例示的な実施形態では、ユーザが寄生振動に関連付けられた場所にいる場合、例示的なモバイルデバイスはデータ格納器から信号を受信する。例示的なモバイルデバイスは、この信号に基づいて、寄生振動から区別可能な触覚効果を決定する。

この区別可能な触覚効果は、多くの潜在的な触覚効果の一以上を含む。例えば、触覚効果は、寄生振動にもかかわらず感じられるべく構成された振動系効果を含む。例えば、当該振動とは異なる周波数及び／又は振幅の触覚効果であって、ひいては寄生振動から区別可能な触覚効果である。他の実施形態では、触覚効果は、寄生振動を補償するべく構成された効果を含む。例えば、触覚効果は、寄生振動を補償し又は隠ぺい（例えば「低減」若しくは「キャンセル」）するべく構成された周波数及び振幅の振動を含む。

さらに他の実施形態では、触覚効果は、皮膚引っ張り効果、静電気に基づく効果又は表面変形効果を含む。かかる実施形態では、寄生振動は、触覚効果に対してほとんど又は全く影響を与えない。さらに、いくつかの実施形態では、触覚効果は非振動系効果を含む。

さらに他の実施形態では、触覚効果は、寄生振動を制御するべく構成された効果を含む。例えば、一つの実施形態では、寄生振動は、デバイスの通常動作からもたらされる。一つのかかる実施形態では、デバイスは、寄生振動を出力するモータを含む。この実施形態では、触覚効果は、モータを制御して寄生振動を変化させ、ひいては知覚可能な触覚効果を出力することを含む。

すなわち、例示的な実施形態では、モバイルデバイスは、寄生振動にもかかわらずユーザが知覚することができる触覚効果を出力する。これにより、ユーザは、例えば車、列車又は飛行機のような振動する環境において例示的なデバイスを使用することができる。

他の例示的な実施形態では、デバイスは、振動する環境の中に組み入れられる。例えば、例示的なデバイスは、カーステレオにおいて使用されるタッチスクリーンディスプレイ、又は飛行機の娯楽システムにおいて使用されるタッチスクリーンを含む。かかる実施形態では、デバイスは、大きなシステムの振動（例えば、車が道路上を移動するとき又は飛行機が乱気流を受けるときの振動）から区別可能な触覚効果を出力する。

さらに他の例示的な実施形態では、デバイスは、すでに振動を含むデバイスである。例えば、電気かみそり、キッチン器具、又は産業用機器の一部である。かかる実施形態では、寄生振動は、デバイスのモータによって発生する。すなわち、触覚効果は、このモータを制御することに関連付けられる。例えば、その動作を一時的に停止し又は遅くしてその寄生振動を停止し又は遅くすることにより、知覚可能触覚効果を発生させることに関連付けられる。

例示的なこれらの例は、ここに述べる一般的な主題を読者に紹介するべく与えられる。本発明はこれらの例に限られない。以下のセクションでは、振動する環境における触覚のためのシステム及び方法の様々な付加的実施形態及び例が述べられる。

ここで図面を参照する。いくつかの図を通して同じ番号が同じ要素を示す。図１は、本開示の一つの実施形態に係る振動する環境及びデバイスにおける触覚のためのシステムのブロック図である。

図１に示されるシステム１００はデバイス１０２を含む。いくつかの実施形態では、デバイス１０２は、携帯電話、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、又はハンドヘルドナビゲーションシステムのような様々なハンドヘルドデバイスの一つを含む。他の実施形態では、本開示は、携帯型でないデバイスに実装される。例えば、自動車のコンソール、飛行機のコンソール、産業用機器のコンソール、家事器具、ゲームコンソール又は他の電子デバイスである。

本開示の実施形態は、デジタル電子回路、コンピュータハードウェア、ファームウェア及びソフトウェアと組み合わせて実装し又はこれらの組み合わせを含むことができる。図１に示されるデバイス１０２はプロセッサ１１０を含む。プロセッサ１１０は、入力信号を受信して通信、ディスプレイ、及び触覚フィードバック付与のための信号を発生させる。プロセッサ１１０は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含むメモリ１１２のような一以上のコンピュータ可読媒体を含み又はこれらと通信する。

プロセッサ１１０は、メモリ１１２に格納されたコンピュータ実行可能プログラム命令を実行する。例えば、触覚フィードバックをメッセージ送信し又は発生させる一以上のコンピュータプログラムプロセッサ１１０は、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、一以上のフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）又はステートマシンを含む。プロセッサはさらに、ＰＬＣ、プログラマブル割り込みコントローラ（ＰＩＣ）、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、プログラマブルリードオンリーメモリ（ＰＲＯＭ）、電子的にプログラム可能な読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ又はＥＥＰＲＯＭ）、又は他の同様のデバイスを含む。

メモリ１１２は、プロセッサ１１０によって実行される場合に、ここに記載される様々なステップをそれに行わせる命令を格納することができるコンピュータ可読媒体を含む。コンピュータ可読媒体の実施形態は、コンピュータ可読命令をプロセッサ１１０に与えることができる電子的、光学的、磁気的、若しくは他の格納デバイスのような非一時的コンピュータ可読媒体又は送信デバイスを含むがこれらに限られない。媒体の他の例は、フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気ディスク、メモリチップ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＡＳＩＣ、構成プロセッサ、すべての光学媒体、すべての磁気テープ若しくは他の磁気媒体、又は他の任意のコンピュータプロセッサ可読媒体を含むがこれらに限られない。また、他の様々なデバイスは、ルータ、プライベート若しくはパブリックネットワーク、又は他の送信デバイスのようなコンピュータ可読媒体を含む。記載されるプロセッサ１１０及びその処理は、一以上の構造の中に存在するか又は一以上の構造全体に分散される。

いくつかの実施形態では、メモリ１１２はさらにデータ格納器を含む。データ格納器は、寄生振動に関連付けられたデータを含む。例えば、メモリ１１２は、様々な環境に関連付けられた寄生振動のデータベースを含む。寄生振動のデータベースは、プロセッサ１１０がアクセス可能である。例えば、いくつかの実施形態では、メモリ１１２は、一以上の寄生振動テンプレートのデータベースを含む。これらのテンプレートは、一般的な環境における寄生振動に関連付けられたデータを含む。例えば、いくつかの実施形態では、テンプレートは、飛行機（例えば様々なレベルの乱気流）、様々なタイプの道路上のバス、様々なタイプの道路上の車、又はバックグラウンド振動に関連する他の環境での振動に関連付けられたデータを含む。

なおも図１を参照すると、デバイス１０２はまた、プロセッサ１１０と通信するユーザ入力デバイス１１４も含む。例えば、いくつかの実施形態では、ユーザ入力デバイス１１４はタッチスクリーンを含む。かかる実施形態では、ユーザ入力デバイス１１４は、ユーザとの相互作用及びその相互作用の場所を感知する。一つのかかる実施形態は、容量型タッチスクリーンを含む。他の実施形態では、ユーザ入力デバイス１１４は、ボタン、スイッチ、スライダ又はトラックボールを含む。さらに他の実施形態では、デバイス１０２は、タッチスクリーンと追加のユーザ入力デバイス１１４とを含む。

デバイス１０２はまたディスプレイ１１６も含む。ディスプレイ１１６は、プロセッサ１１０と通信し、かつ、プロセッサ１１０からの出力をユーザに表示するべく構成される。例えば、一つの実施形態では、デバイス１０２は、ユーザ入力デバイス１１４の下に配置された液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を含む。いくつかの実施形態では、ディスプレイ１１６及びユーザ入力デバイス１１４は、タッチスクリーンＬＣＤのような単数の一体的なコンポーネントを含む。いくつかの実施形態では、デバイス１０２はディスプレイを含まない。

デバイス１０２はまた、触覚出力デバイス１１８も含む。触覚出力デバイス１１８は、プロセッサ１１０と通信し、かつ、触覚効果を出力するべく構成される。プロセッサ１１０は、触覚信号を触覚出力デバイス１１８に出力する。触覚出力デバイス１１８はその後、当該触覚信号に基づいて触覚効果を出力する。例えば、プロセッサ１１０は、触覚出力デバイス１１８を振動させるべく設計された触覚信号を出力する。他の実施形態では、触覚出力デバイス１１８は、触覚信号に応答して異なるタイプの触覚効果を出力する。例えば、いくつかの実施形態では、触覚出力デバイス１１８は、タッチ表面の知覚摩擦係数を変える触覚効果を出力するべく構成される。追加的に又は代替的に、触覚出力デバイス１１８は、ユーザ入力デバイス１１４又は他のデバイス１０２コンポーネントを制御された態様で動かすという、振動を触覚により感知できる触覚効果を与える。

いくつかの実施形態では、触覚出力デバイス１１８は、デバイス１０２のハウジングに結合されたアクチュエータを含み、いくつかの触覚効果は、連続的に及び／又は一斉に複数のアクチュエータを使用する。例えば、一つの実施形態では、知覚可能摩擦係数は、しきい値を上回る変動周波数で当該表面を振動させることによって変えることができる。他の実施形態では、他の効果を模擬するべく変則性の様々な組み合わせ／連続を使用することができる。

図１には単数の触覚出力デバイス１１８が示されるが、いくつかの実施形態は、様々なタイプの効果を出力するべく同じ又は異なるタイプの複数の触覚出力デバイスを使用する。例えば、一つの実施形態では、圧電アクチュエータが使用されてタッチ表面の一部又は全部が、超音波周波数で、例えば２０ｋＨｚを超える周波数で動くアクチュエータを使用することによって垂直方向及び／又は水平方向に変位される。いくつかの実施形態では、偏心回転質量モータ及びリニア共振アクチュエータのような複数のアクチュエータを、他の触覚効果を与えるべく単独で又は一斉に使用することができる。他の実施形態では、触覚出力デバイス１１８は、静電アクチュエータ、又はデバイス１０２の一以上のコンポーネントの形状を変えるべく構成されたアクチュエータを含む。

さらに他の実施形態では、触覚出力デバイス１１８は、デバイス１０２の他のモータが出力する振動を変えるべく構成されたデバイスを含む。例えば、触覚出力デバイス１１８は、モータに適用される追加質量を含む。その結果、モータの回転が変えられて振動が発生する。他の実施形態では、触覚出力デバイス１１８は、モータに関連付けられたハウジング又は取り付け台の構造的特性を変えるべく構成されたデバイスを含む。これは、デバイス１０２のユーザにとって知覚可能な態様で寄生振動を変える。

デバイス１０２はまた、センサ１２０も含む。センサ１２０は、寄生振動を検出するべく、かつ、寄生振動に関連付けられた信号をプロセッサ１１０に送信するべく構成される。いくつかの実施形態では、センサ１２０は触覚出力デバイス１１８のコンポーネントである。例えば、触覚出力デバイス１１８は、寄生振動を検出するセンサとしても機能する圧電アクチュエータを含む。他の実施形態では、センサ１２０は、他のタイプの振動検出デバイスである。例えば、加速度計である。さらに他の実施形態では、センサ１２０は、デバイス１０２の場所を決定するべく構成されたセンサを含む。例えば、センサ１２０はＧＰＳセンサを含む。ＧＰＳセンサは、デバイス１０２が現在、例えば道路、列車、飛行機又は他の寄生振動に関連付けられた場所のような、特定タイプの寄生振動に関連付けられた領域に存在するか否かを決定するべく構成される。いくつかの実施形態では、センサ１２０は、デバイス１０２の必須コンポーネントではない。

ここで図２Ａ〜２Ｂを参照する。これらは、振動する環境又はデバイスにおける触覚のためのシステムの一例を示す。図２Ａは、システム２００の一例を示す図である。システム２００は、タッチ対応ディスプレイ２０２を備えるコンピュータデバイス２０１を含む。図２Ｂは、デバイス２０１の断面図を示す。デバイス２０１は、図１を参照して上述したデバイス１０２と同様に構成される。ただし、明確性を目的として、プロセッサ、メモリ、センサ等のコンポーネントはこの図には示されない。

図２Ｂに見えるように、デバイス２０１は、複数の触覚出力デバイス２１８及び追加の触覚出力デバイス２２２を含む。触覚出力デバイス２１８−１が、ディスプレイ２０２に対する垂直力を与えるべく構成されたアクチュエータを含む一方、２１８−２は、ディスプレイ２０２を側方に動かす。この例では、触覚出力デバイスがディスプレイに直接結合されるが、当該アクチュエータも、ディスプレイ２０２の頂部上の材料層のような他のタッチ表面に結合し得ることも理解すべきである。追加のアクチュエータ２２２は、デバイス２０１のコンポーネントを包含するハウジングに結合される。図２Ａ〜２Ｂの例では、ディスプレイ２０２の領域はタッチ領域に対応する。ただし、この原則は、ディスプレイから完全に分離されたタッチ表面に適用され得る。

一つの実施形態では、触覚出力デバイス２１８がそれぞれ圧電アクチュエータを含む一方、追加のアクチュエータ２２２は、偏心回転質量モータ、リニア共振アクチュエータ、又は他の圧電アクチュエータを含む。アクチュエータ２２２は、プロセッサからの触覚信号に応答して、振動を触覚により感知できる触覚効果を与えるべく構成される。振動を触覚により感知できる触覚効果は、表面に基づく触覚効果とともに及び／又は他の目的で利用することができる。

いくつかの実施形態では、触覚出力デバイス２１８−１及び２１８−２の一方又は双方は、圧電アクチュエータのようなアクチュエータを含むことができる。他の実施形態では、触覚出力デバイス２１８−１及び２１８−２は、電磁アクチュエータ、電気活性ポリマー、形状記憶合金、可撓性複合圧電アクチュエータ（例えば可撓性材料を含むアクチュエータ）、静電アクチュエータ及び／又は磁歪アクチュエータを含む。加えて、単数のアクチュエータ２２２が示されているが、複数の他の触覚出力デバイスをデバイス２０１のハウジングに結合すること及び／又は他の複数のアクチュエータ２２２を他のどこかに結合することもできる。デバイス２０１は、異なる場所においてタッチ表面に結合された複数の触覚出力デバイス２１８−１／２１８−２も特徴とする。

図２Ａに戻ると、ユーザは、タッチ対応ディスプレイ２０２と相互作用する。そして、ユーザとの相互作用に応答して、触覚出力デバイス２１８−１／２１８−２の一以上が触覚効果を出力する。しかしながら、いくつかの実施形態では、モバイルデバイス２０１は、著しい寄生振動を含む領域において使用される。かかる実施形態では、触覚効果は、寄生振動にもかかわらず知覚可能となるようにチューニングされる。すなわち、いくつかの実施形態では、デバイスが寄生振動に関連付けられた領域に存在する場合、触覚効果は、寄生振動とは明確に区別可能な触覚効果を含む。いくつかの実施形態では、この効果は、例えば、静電気に基づく効果、皮膚引っ張り効果又は表面変形効果を含む。さらに、いくつかの実施形態では、この効果は非振動系効果を含む。他の実施形態では、デバイスがもはや寄生振動に関連付けられた領域に存在しない場合、触覚効果は振動系効果を含む。

振動する環境又はデバイスにおける触覚のための例示的な方法

ここで図３を参照する。図３は、振動する環境又はデバイスにおける触覚のための方法の例示的な実施形態を記載するフローチャートである。いくつかの実施形態では、図３に示される段階は、例えば汎用コンピュータ、モバイルデバイス又はサーバのプロセッサのようなプロセッサによって実行されるプログラムコードに実装される。いくつかの実施形態では、これらの段階は、例えばモバイルデバイスのプロセッサ及びサーバのような一以上の汎用コンピュータのプロセッサのような、一群のプロセッサによって実装される。以下の段階は、図１を参照して上述したデバイス１０２のコンポーネントに関して記載される。

図３に示されるように、方法３００は段階３０２から開始する。ここで、プロセッサ１１０は触覚効果を発生すべきことを決定する。いくつかの実施形態では、プロセッサ１１０は、デバイス１０２の所定コンポーネントに関連付けられた警報として触覚効果を発生させるべきであることを決定する。例えば、一つの実施形態では、触覚効果は、現在のバッテリレベル、ネットワーク又は他のタイプの接続の存在、又はデバイスの動作に関連する他のいくつかの特徴に関連付けられる。他の実施形態では、触覚効果は、モバイルデバイスのタスク又はアプリケーションに関連付けられる。例えば、触覚効果は、ＧＰＳアプリケーションに関連付けられて、ユーザが特定の場所に到着したことの指示を含む。他の実施形態では、触覚効果は、ファイルがダウンロードされたことの指示、又は所定の動作又はタスクが完了したことの指示を含む。

ステップ３０４に続くと、プロセッサ１１０は寄生振動に関連付けられた信号を受信する。いくつかの実施形態では、信号はメモリ１１２から受信される。かかる実施形態では、メモリ１１２は、寄生振動に関連付けられたデータベースを含む。例えば、いくつかの実施形態では、メモリ１１２は、一以上の寄生振動テンプレートのデータベースを含む。これらのテンプレートは、一般的な環境における寄生振動に関連付けられたデータを含む。例えば、いくつかの実施形態では、テンプレートは、飛行機（例えば様々なレベルの乱気流）、様々なタイプの道路上のバス、様々なタイプの道路上の車、又はバックグラウンド振動に関連する他の環境での振動に関連付けられたデータを含む。

他の実施形態では、信号はセンサ１２０から受信される。センサ１２０は、寄生振動を検出するべく構成される。かかる実施形態では、センサ１２０は、例えば加速度計を含む。他の実施形態では、センサ１２０は、触覚出力デバイス１１８のコンポーネントを含む。例えば、かかる実施形態では、触覚出力デバイス１１８は圧電素子を含む。さらに、かかる実施形態では、圧電素子は、デバイス１０２の寄生振動に関連付けられた信号を出力するべく構成される。いくつかの実施形態では、この信号は、寄生振動の振幅又は周波数のようなデータを含む。他の実施形態では、信号は、現在の場所及び／又は速度を与える場所特定システム（例えばＧＰＳ又はＡＧＳ）から受信される。かかる実施形態では、プロセッサ１１０は、この情報に基づいてユーザの現在の場所及び振動に関するデータを決定する。例えば、かかる実施形態では、プロセッサ１１０は、ユーザが州間高速自動車道を所定速度を超えて移動していることを決定する場合、特定タイプの寄生振動が存在する可能性が高いことを決定する。

段階３０６では、プロセッサ１１０は、寄生振動に部分的に基づいて触覚効果を決定する。いくつかの実施形態では、触覚効果は、寄生振動を補償するべく構成された触覚効果である。例えば、触覚効果は、寄生振動にかかわらず感じられるべく構成された振動系効果を含む。例えば、当該振動とは異なる周波数及び／又は振幅にあり、ひいては寄生振動から区別可能な触覚効果である。例えば、かかる実施形態では、プロセッサ１１０は、寄生振動に小数の値（例えば１．３又は１．７）だけ乗じることにより、いずれの触覚効果も寄生振動の共鳴周波数では出力されないことを確実にする。他の実施形態では、プロセッサ１１０は、寄生振動によって表されない又は強く表されない周波数成分を選択するべく寄生振動の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行う。

他の実施形態では、触覚効果は、寄生振動を補償するべく構成された効果を含む。例えば、触覚効果は、寄生振動に対する補償、隠ぺい、干渉、低減又はキャンセルをするべく構成された周波数及び振幅での振動を含む。例えば、一つの実施形態では、触覚効果は、寄生振動と実質的に同じ周波数及び振幅であるが１８０度ずらされ、ひいては寄生振動の効果を実質的にキャンセルするべく構成された振動を含む。

さらに他の実施形態では、触覚効果は、寄生振動とは明確に区別可能な効果を含み、ひいては寄生振動が触覚効果に対して与える影響がほとんど又は全くなくなる。例えば、触覚効果は、皮膚引っ張り効果、静電気に基づく効果又は表面変形効果を含む。例えば、触覚効果は、ユーザ入力デバイス１１４の表面上の知覚摩擦係数を変えるべく構成された効果を含む。他の実施形態では、触覚効果は、ユーザ入力デバイス１１４のセグメントを隆起させ又は陥没させる（例えばユーザ入力デバイス１１４に表面変形をもたらす）べく構成された効果を含む。さらに他の実施形態では、触覚効果は、ユーザ入力デバイス１１４又はユーザ入力デバイス１１４のコンポーネントを、ユーザに知覚可能な態様で動かすことを含む。さらに他の実施形態では、触覚効果は、振動に関連付けられておらず、ひいては寄生振動にかかわらず知覚可能な効果を含む。

さらに他の実施形態では、寄生振動は、デバイスの通常動作に関連付けられた振動を含む。例えば、かかる実施形態では、デバイスは、例えば電気かみそり、キッチン器具、又は産業用機器の一部である。すなわち、かかる実施形態では、寄生振動はデバイスのモータによって発生する。かかる実施形態では、触覚効果は、このモータを制御することに関連付けられる。例えば、その動作を一時的に停止し又は遅くしてその寄生振動を停止し又は遅くすることにより、知覚可能触覚効果を発生させることに関連付けられる。例えば、一つの実施形態では、デバイスのハウジングが、磁界が適用された場合に粘性が変化する磁気粘性流体を含む。すなわち、寄生振動の強さを変えるべく磁界が適用される。ユーザは、寄生振動のこの変化を触覚効果として検出する。他の実施形態では、デバイスは、一以上の空気袋又は衝撃吸収体を含む。これらは、寄生振動の強さを変え、ひいては検出可能な触覚効果を出力するべく使用される。

次に、プロセッサ１１０は、触覚効果３０８に関連付けられた触覚信号を出力する。この触覚信号は、触覚出力デバイス１１８が触覚効果を出力するのに必要なデータを含むデジタル又はアナログ信号である。いくつかの実施形態では、触覚信号が触覚出力デバイスのためのアナログ駆動信号である一方、他のいくつかの実施形態では、触覚信号は、出力すべき触覚効果を記述するパラメトリック情報（例えばコマンド識別子及びその関連パラメータ）を含む高レベル信号である。かかる実施形態では、触覚出力デバイス１１８は、コマンド識別子及びその関連パラメータに基づいて触覚効果を決定及び出力する内部能力を含む。

段階３１０では、触覚出力デバイス１１８は触覚効果を出力する。いくつかの実施形態では、この触覚効果は、上述のように寄生効果から区別可能となるべく構成された振動効果を含む。他の実施形態では、これは、異なるタイプの触覚効果を含む。例えば、寄生振動とは別個に感じられるべく構成された静電摩擦効果、表面変形効果又は皮膚引っ張り効果である。

振動する環境又はデバイスにおける触覚のための例示的なシステム

ここで図４Ａ及び４Ｂを参照する。図４Ａは、一つの例示的な実施形態に係る振動する環境又はデバイスにおける触覚のためのシステムの例示である。図４Ａはシステム４００を含む。システム４００は、本開示に係るデバイスのハウジング内部に取り付けられる。図４Ａに示されるように、システムは、シャフト４０２を介してギヤ４０４に接続されたモータ４１６を含む。いくつかの実施形態では、このモータは、様々なタスクを行うべく構成される。例えば、一つの実施形態では、モータ４１６は、ブレンダ、コーヒーグラインダ、ハンドミキサ、又は他のいくつかの周知の器具のような家事器具のモータを含む。他の実施形態では、モータ４１６は、産業用又は商業用アプリケーションに使用されるモータを含む。例えば、モータ４１６は、ドリル、のこぎり、研磨機又は他の産業用ツールに使用されるモータである。

本開示のいくつかの実施形態によれば、モータ４１６は、動作時において（寄生振動として上述されている）振動を出力する。いくつかの実施形態によれば、触覚効果を出力する追加の振動が使用されない代わりに、プロセッサは、この寄生振動を制御することに関連付けられた効果を出力する。したがって、図４Ａに示されるように、システム４００はさらに、ギヤ４０４にブレーキをかけるべく構成されたブレーキ機構４０６及びブレーキ４０８を含む。

一つの実施形態によれば、プロセッサが出力すべき触覚効果を決定する場合、プロセッサは、ブレーキ機構４０６にトリガ信号を送信する。それに応答して、ブレーキ機構４０６はギヤ４０４に対するブレーキ４０８を引くことによりギヤ４０４を低速にする。ギヤ４０４が低速になると、トルクがシステム４００に出力される。トルクはその後、システム４００を組み入れるデバイスに与えられる。トルクの強さは、ギヤ４０４に適用されるブレーキ力に関連付けられる。すなわち、ブレーキ機構４０６は、ギヤ４０４に変動圧力を適用して変動レベルのトルクを与えるべく構成される。例えば、プロセッサは弱い触覚効果を決定する。かかる実施形態では、ブレーキ機構４０６によりブレーキ４０８は、ギヤ４０４に軽い圧力をかける。ギヤ４０４はわずかにのみ低速となって小さなトルクを出力する。他の実施形態では、プロセッサは強い触覚効果を決定する。かかる実施形態では、ブレーキ機構４０６によりブレーキ４０８は、ギヤ４０４に軽い圧力をかける。ギヤ４０４は、一回転未満で完全に停止するまで低速にされて強いトルクを出力する。

他の実施形態では、図４Ａに示されるシステムは異なる態様で動作する。例えば、いくつかの実施形態では、ブレーキ機構４０６は存在しない。かかる実施形態では、電気モータ４１６は、シャフト４０２に結合されたギヤ４０４若しくははずみ車又は他の質量（図４Ａには図示せず）を急速に加速し、ひいてはトルクを出力することによって触覚効果を出力するべく構成される。かかる実施形態では、システム４００はさらに、キャパシタ又はバッテリのようなエネルギー格納器を含む。これらは、エネルギーを格納及び解放することによって、電気モータ４１６が、トルクを出力できる程度にギヤ４０４を急速に加速するべく構成される。

図４Ｂは、本開示の他の実施形態に係る振動する環境又はデバイスにおける触覚のためのシステムの例示である。図４Ｂに示されるように、システム４５０は、はずみ車４５２、可動おもり４５４及び軌道４５６を含む。はずみ車４５２は、電気モータによって回転されるべく構成される。例えば、図４Ａに関して上述したデバイスの一つに関連付けられた電気モータである。

一つの実施形態では、可動おもり４５４の位置は、磁界の適用に基づいて構成される。例えば、可動おもり４５４は、例えば鉄又は所定組成の材料のような、適用される磁界に応答する材料を含む。いくつかの実施形態では、可動おもり４５４は磁石を含む。例えば、磁気コイルがはずみ車４５２を取り巻き、かつ、可動おもり４５４をはずみ車の外縁まで引っ張るべく又は可動おもり４５４をはずみ車の中心まで戻すべくアクティブにされる。いくつかの実施形態では、可動おもり４５４は、はずみ車がぐるぐる回っている間の遠心力に抵抗するばねによって、はずみ車４５２の中心近くのような残りの位置に又はその近くに保持される。かかるばねはその後、可動おもり４５４をはずみ車４５２の当該縁まで引っ張るべく磁界の適用を受けて押さえつけられる。

可動おもり４５４は、動くとはずみ車４５２上の質量分布を変化させ、ひいては、はずみ車４５２の角運動量を変化させる。この角運動量変化によって、はずみ車４５２は、これを回転させる電気モータへの力を出力する。アクチュエータが関連付けられているハンドヘルドデバイスを保持しているユーザは、この力を触覚効果として感じる。いくつかの実施形態では、この触覚効果は、ユーザの手にあるハンドヘルドデバイスに回転又はトルクを与えることを含む。

図４Ｂに示される実施形態では、軌道４５６は、はずみ車４５２の中心を通る直線に沿いに切られた溝を含む。他の実施形態では、軌道４５６は異なる構成を含む。例えば、一つの実施形態では、軌道４５６は、触覚効果が出力されない場合、双方のおもり４５４をはずみ車４５６の中心に維持するべく構成される。しかし、はずみ車４５２がトリガー信号をプロセッサから受信する場合、軌道４５６は、偏心回転質量を与えるべく、双方のおもり４５４をはずみ車４５２の同じ部位まで動かし得るように構成される。

図４Ｂに示される実施形態では、システム４５０は、２つのおもり４５４及び一つの軌道４５６を含む。他の実施形態では、異なる数のおもり及び軌道が使用される。例えば、一つの実施形態では、はずみ車４５２は、３つのおもりを含み、各おもりは独自の軌道を含む。

他の実施形態では、図４Ａ又は４Ｂに示されないが、触覚効果は、ブレーキ又は偏心回転質量を適用する代わりに、電気モータが置かれたハウジングのコンポーネントを変えることによって出力される。例えば、デバイスのハウジングは、磁界が適用されると粘性が変化する磁気粘性流体を含む。すなわち、寄生振動の強さを変えるべく磁界が適用される。ユーザは、寄生振動のこの変化を触覚効果として検出する。他の実施形態では、デバイスは、一以上の空気袋又は衝撃吸収体を含む。これらは、寄生振動の強さを変え、ひいては検出可能な触覚効果を出力するべく使用される。

ここで図５を参照すると、振動するデバイスにおける触覚のためのシステムの他の実施形態が示される。図５に示されるのは、電気かみそり５０２を含むシステム５００である。電気かみそり５０２は、動作すると寄生振動を出力する電気モータを含む。したがって、図５に示される実施形態では、電気かみそり５０２は、ユーザに触覚フィードバックを与えるべく、振動するデバイスにおいて触覚効果を出力するシステムを実装する。いくつかの実施形態では、これは、図４Ａ及び４Ｂを参照して上述したシステムの一つを含む。他の実施形態では、それは、知覚可能な触覚効果を出力するべく電気モータの動作に他の動作的な変化をもたらすことを含む。いくつかの実施形態では、この触覚効果は、電気かみそり５０２の動作に関連するデータに関連付けられる。例えば、触覚効果は、デバイスの現在のバッテリレベルに関連付けられる。すなわち、強い触覚効果が、バッテリレベルが低いことの警告に関連付けられる。他の実施形態では、触覚効果は、他の動作情報に関連付けられる。例えば、動作時間、デバイス設定（例えば刈り取り具の長さ）又はデバイスのモータ温度である。

本開示の様々な実施形態の利点

本開示の実施形態は、従来の触覚フィードバック付与方法に比べて多数の利点を与える。例えば、ここに記載の実施形態は、振動しがちなデバイスにおいて有用な触覚効果をもたらす。これは、振動する環境の中にユーザが持ち込むモバイルデバイスにとって有用である。同様に、これは、例えば車、飛行機、列車又はバスの制御システムのような、新たな場所の中に触覚を組み入れるのに有用である。

さらに、本開示の実施形態は、すでにいくつかの振動を出力しているデバイスに触覚が組み入れられるようにする。これは、産業用アプリケーション及び家事器具に触覚が組み入れられるようにする。これにより、これらのデバイスがさらに有用となる。ユーザが、伝統的な視覚及び聴覚を超えるものを介してデバイスから情報を受け取ることができるからである。これは究極的に、ユーザ満足度を大きくし、かつ、これらのデバイスの効率的な使用をもたらす。

一般的な考慮

上述の方法、システム及びデバイスは、例である。様々な構成が、様々な手順又はコンポーネントを適宜省略し、代用し又は追加し得る。例えば、代替的な構成では、本方法は、上述とは異なる順序で行うこと、並びに／又は様々な段階を追加し、省略し及び／若しくは組み合わせることができる。また、所定の構成に関して記載された特徴は、他の様々な構成で組み合わせることができる。本構成の異なる側面及び要素を、同様に組み合わせることができる。また、技術は進歩する。すなわち、本要素の多くは例であって本開示又は特許請求の範囲を制限するものではない。

具体的な詳細が、（実装を含む）構成の例を完全に理解できるように本説明に記載される。しかしながら、これらの具体的な詳細がなくとも実施できる構成がある。例えば、構成を曖昧にすることを避けるべく、周知の回路、プロセス、アルゴリズム、構造及び技術は、不要な詳細なしで示される。本説明は、構成の例のみを与え、請求項に係る範囲、適用可能性又は構成を制限するものではない。むしろ、上述した構成の説明は、説明された技術を実装するための実施可能な説明を当業者に与える。本開示の要旨又は範囲から逸脱することなく要素の機能及び配列において様々な変更を行うことができる。

また、構成が、フロー図又はブロック図として描かれるプロセスとして説明される。それぞれが動作を逐次的プロセスとして記述するが、動作の多くは並行して又は同時に行うことができる。加えて、動作の順序は再配列することができる。図に含まれない追加のステップを有するプロセスが存在し得る。さらに、本方法の複数の例は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、ハードウェア記述言語又はこれらの任意の組み合わせによって実装される。ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア又はマイクロコードにおいて実装される場合、必要なタスクを実行するためのプログラムコード又はコードセグメントは、格納媒体のような非一時的なコンピュータ可読媒体に格納することができる。プロセッサが、記述されたタスクを行う。

いくつかの構成例が説明されたが、様々な修正例、代替構成及び均等例を、本開示の要旨から逸脱することなく使用することができる。例えば、上述の要素は大きなシステムのコンポーネントであり得る。その場合、本開示のアプリケーションよりも他のルールが優先され、又はそうでない場合、そのアプリケーションが修正され得る。また、上述の要素が考慮される前、その間、又はその後に所定数のステップに着手することができる。したがって、上述の説明は、特許請求の範囲に縛られない。

ここでの「べく適合される」又は「べく構成される」の使用は、追加のタスク又はステップを行うべく適合され又は構成されたデバイスを排除しないオープンかつ包括的な言葉を意味する。加えて、「に基づく」の使用もオープンかつ包括的である。記載された一以上の条件又は値「に基づく」プロセス、ステップ、計算又は他のアクションが、実際には、こうした記載を超えた追加の条件又は値に基づいて得られるからである。ここに含まれる見出し、リスト及び番号付けは、単に説明を容易にするためのものであって限定を意味するものではない。

本主題の側面に係る実施形態は、デジタル電子回路に、すなわちコンピュータハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア又はこれらの組み合わせに実装することができる。一つの実施形態では、コンピュータは、単数又は複数のプロセッサを含む。プロセッサは、プロセッサに結合されたランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）のようなコンピュータ可読媒体へのアクセスを含むか又は有する。プロセッサは、メモリに格納されたコンピュータ実行可能プログラム命令を実行する。例えば、センサのサンプリングルーチン、選択ルーチン、及び上述の方法を行う他のルーチンを含む一以上のコンピュータプログラムを実行する。

マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）及びステートマシンを含み得る。かかるプロセッサはさらに、プログラマブル電子デバイスを含み得る。例えば、ＰＬＣ、プログラマブル割り込みコントローラ（ＰＩＣ）、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、プログラマブル読み出し専用メモリ（ＰＲＯＭ）、電子的にプログラム可能な読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ又はＥＥＰＲＯＭ）又は他の同様のデバイスである。

かかるプロセッサは、例えば有体のコンピュータ可読媒体のような媒体を含むか又はそれと通信することができる。媒体は、プロセッサが行うか又は補助するものとしてここに記載されるステップを、当該プロセッサによる実行時に行わせることができる命令を格納することができる。コンピュータ可読媒体の実施形態は、ウェブサーバ内のプロセッサのようなプロセッサにコンピュータ可読命令を与えることができるすべての電子、光、磁気又は他の格納デバイスを含むが、これらに限定されない。媒体の他の例は、フロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気ディスク、メモリチップ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＡＳＩＣ、構成プロセッサ、すべての光学媒体、すべての磁気テープ若しくは他の磁気媒体、又は他の任意のコンピュータプロセッサ可読媒体を含むがこれらに限られない。また、他の様々なデバイスは、ルータ、プライベート若しくはパブリックネットワーク、又は他の送信デバイスのようなコンピュータ可読媒体を含む。記載されたプロセッサ及び処理は、一以上の構造に存在してもよく、一以上の構造を介して分散されてもよい。プロセッサは、ここに記載の方法（又は方法の一部）の一以上を実行するためのコードを含む。

本主題をその特定の実施形態に関して詳細に説明してきたが、当業者が上述の理解を得る際、かかる実施形態の変形例、バリエーション、及び均等例を容易に作りだせることがわかる。したがって、理解すべきことだが、本開示は、限定ではなく例示を目的として提示されたものであって、本主題に対する、当業者に容易に明らかな修正例、変形例及び／又は追加例を含めることを排除するものではない。

Claims (20)

1. システムであって、
   触覚出力デバイスと、
   前記触覚出力デバイスに結合されたプロセッサと
   を含み、
   前記プロセッサは、
   ユーザにより知覚可能な触覚効果を発生すべきであると決定することと、
   前記触覚出力デバイスにおいて、前記触覚効果とは別個のバックグラウンド振動としてモータにより出力される寄生振動に関連付けられた信号を受信することと、
   前記寄生振動の一部に基づいて前記触覚効果を決定することと、
   前記触覚効果に関連付けられた触覚信号を前記触覚出力デバイスに出力することと
   を行うべく構成されるシステム。
2. ユーザインタフェースをさらに含み、
   前記触覚出力デバイスは、前記触覚効果を前記ユーザインタフェースに出力するべく構成される、請求項１に記載のシステム。
3. 前記寄生振動に関連付けられた信号は、複数の寄生振動に関連付けられたデータを含むデータ格納器から受信される、請求項１に記載のシステム。
4. 前記寄生振動に関連付けられた信号は、前記寄生振動を検出するべく構成されたセンサから受信される、請求項１に記載のシステム。
5. 前記センサは前記触覚出力デバイスを含む、請求項４に記載のシステム。
6. 前記触覚効果は、前記寄生振動とは別個に感じられるべく構成された効果を含む、請求項１に記載のシステム。
7. 前記触覚効果は、
   前記寄生振動の周波数とは異なる周波数の振動と、
   前記寄生振動を隠ぺいするべく構成された周波数及び振幅の振動と
   の一以上を含む、請求項６に記載のシステム。
8. 前記触覚効果を出力することは、前記寄生振動を変えることを含む、請求項６に記載のシステム。
9. 前記寄生振動を変えることは、前記寄生振動に関連付けられたコンポーネントの特徴を調整することを含む、請求項８に記載のシステム。
10. 前記触覚効果は、
    非振動系効果と、
    静電摩擦効果と、
    ユーザ入力デバイスの変形と
    の一以上を含む、請求項６に記載のシステム。
11. 方法であって、
    ユーザにより知覚可能な触覚効果を発生すべきであると決定することと、
    触覚出力デバイスにおいて、前記触覚効果とは別個のバックグラウンド振動としてモータにより出力される寄生振動に関連付けられた信号を受信することと、
    前記寄生振動の一部に基づいて前記触覚効果を決定することと、
    前記触覚効果に関連付けられた触覚信号を前記触覚出力デバイスに出力することと、
    前記触覚効果を出力することと
    を含む方法。
12. 前記触覚出力デバイスは、前記触覚効果をユーザインタフェースに出力するべく構成される、請求項１１に記載の方法。
13. 前記寄生振動に関連付けられた信号は、複数の寄生振動に関連付けられたデータを含むデータ格納器から受信される、請求項１１に記載の方法。
14. 前記寄生振動に関連付けられた信号は、前記寄生振動を検出するべく構成されたセンサから受信される、請求項１１に記載の方法。
15. 前記触覚効果は、前記寄生振動とは別個に感じられるべく構成された効果を含む、請求項１１に記載の方法。
16. 前記触覚効果は、
    前記寄生振動の周波数とは異なる周波数の振動と、
    前記寄生振動を隠ぺいするべく構成された周波数及び振幅の振動と
    の一以上を含む、請求項１５に記載の方法。
17. 前記触覚効果を出力することは、前記寄生振動を変えることを含む、請求項１５に記載の方法。
18. 前記寄生振動を変えることは、前記寄生振動に関連付けられたコンポーネントの特徴を調整することを含む、請求項１７に記載の方法。
19. 前記触覚効果は、
    非振動系効果と、
    静電摩擦効果と、
    ユーザ入力デバイスの変形と
    の一以上を含む、請求項１５に記載の方法。
20. 非一時的なコンピュータ可読媒体であって、
    プロセッサによって実行されると前記プロセッサに、
    ユーザにより知覚可能な触覚効果を発生すべきであると決定することと、
    触覚出力デバイスにおいて、前記触覚効果とは別個のバックグラウンド振動としてモータにより出力される寄生振動に関連付けられた信号を受信することと、
    前記寄生振動の一部に基づいて前記触覚効果を決定することであって、前記触覚効果は、前記寄生振動とは別個に感じられるべく構成された効果を含むことと、
    前記触覚効果に関連付けられた触覚信号を前記触覚出力デバイスに出力することと、
    前記触覚効果を出力することと
    を行わせるべく構成されたプログラムコードを含むコンピュータ可読媒体。

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