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図面 (11)

課題

それを握って保持するユーザの指に対して長手方向に移動することのできるハプティックスタイラスを提供する。

解決手段

ハプティック・スタイラスが、スタイラス・ハウジングと、前記スタイラス・ハウジングの一端に設けられ、タッチスクリーン等のインタラクション表面と接触するスタイラス先端と、前記スタイラス・ハウジングの周囲に設けられ、前記スタイラス・ハウジングに対して長手方向に移動可能であり、ユーザの指で把握/保持されるスタイラス被覆と、前記スタイラス・ハウジングを駆動することで、前記スタイラス被覆とそれを把握/保持する前記ユーザの指との間にスティックスリップ現象を生じさせるように構成され、それによって前記ユーザの指が前記長手方向に移動しながら前記スタイラス被覆を把握/保持できるようにする第1アクチュエータとを含む。

概要

背景

人間(ユーザ)によるコントロールおよびデジタル形式で記録が可能なあらゆる可変パラメータ(信号)は、コンピュータの機能に影響を及ぼす入力情報エンコード使用可能である。しかしながらユーザとインタラクションするコンピュータの機能は、異なるモダリティ、すなわち聴覚視覚、および触覚の信号を通じて伝達されるメッセージの異なるタイプの情報の受動的表現に限定されている。ウエアラブル・デバイスのサイズおよび電力消費は、ともに出力性能を制限するが、コンピュータがインタラクション・テクニックサポートするように動作できる。特にタッチスクリーンは、高い感度直接操作インターフェースの利点から、益々一般的なものとなりつつある。この状況においては、まだ操作が、プログラムの実行に影響を持つユーザ入力を意味している。

しかしながら、指ベースのインタラクションは、画像化の視覚的な妨害(視覚的出力を使用する場合)を回避するように指先とタッチスクリーンの間の接触(直接入力)の持続時間が限られる。短い接触は、触覚チャンネルを通じて複雑な情報を呈示する指の、ある種の触覚信号(力、振動、および/または動き)の多様な機械的エネルギ印加し、かつ知覚できる時間に制約をもたらす。他方、指の動き(ジェスチャ)の間に呈される触覚情報は、特定の瞬間における詳細な接触ポイントを参照できない。直接フィードバックに代えてユーザは、継続的にポータブル電子デバイスを保持している他方の手で異なる感覚を得ることができるが、触覚信号が特定の態様で視覚情報統合されなければならない場合(例えば、曖昧な画像、深度キュー等の場合)デバイスの背面から伝達されて反対側の手に提供される触覚情報の解釈が、深さの知覚と局在化の空間的不調和をもたらし得る。

スタイラスは、通常のペンまたは鉛筆と同じ態様で多様なデバイスとともに、例えば携帯情報端末(PDA)、パーソナル・コンピュータ、携帯電話スマートウォッチ(特許文献1)およびそのほかのポータブル電子デバイスとともに使用して、テキスト図式、および絵の形式(特許文献21)で情報を入力できるユーザ入力の万能メディエータである。またそれは、指を使用するよりタッチ入力の精度を向上させ、手書きおよび微細移動の使用を可能にする。

現今では、進歩したスタイラスが、ブルートゥース(Bluetooth)ヘッドセットとして(特許文献4)スマートフォンとインタラクションすることによって入力のスペルチェックおよび通知を行なうため(特許文献2、特許文献22)、また3D無線マニピュランダムとして入力を行なうため(特許文献3、特許文献6、特許文献7、特許文献19)の拡張された入力・出力性能を有する。スタイラス入力は、異なる物理量(硬さ、コンプライアンス弾力性剛性、慣性、摩擦インピーダンス等)および関連付けされる、材料、テクスチャ、およびそのほかの感覚経験の知覚的な質のシミュレーションに使用できる。人間とコンピュータの間のインタラクションを仲介するスタイラスを通じ、ユーザは、テクスチャの勾配滑りやすい、のよう、ビロードのよう、でこぼこした、なめらかな)、凸凹エッジ等々(特許文献5、特許文献8・特許文献12、特許文献25、非特許文献1)として硬い、軟らかい、粘つくといった仮想物体および材料の異なる局所的特性およびそのほかの領域/形状記述子および特徴を知覚できる。

現今では、先進の、空間的なオーディオを除く多モード・インターフェースにおいては、グラフィック・キューの強化がしばしば触覚の使用に基づいて行なわれる(非特許文献16)。相補触覚を通じて3次元オブジェクトとの視覚インタラクションを増大させる多くの静止デスクトップ)およびモバイルリンク自在)の入力デバイスが開発された(特許文献14、非特許文献6、非特許文献15)。3次元ポインティングにおける異なる種類のデバイスのための多様な解決策は、ユーザが印加した法線力の方向に沿ってカーソルの位置を変更するように異なる圧力をスタイラス先端印加可能であるときでさえ、強化された視覚的フィードバックに多くを頼る(例えば、特許文献5、特許文献20、特許文献23、特許文献24、非特許文献17、非特許文献18)。

しかしながら、発明者らの知識および理解によれば、上で述べた解決策は、ユーザが、紙またはカンバスの上をスタイラス/ペンまたはペイントブラシを移動することによって感知可能な感覚のシミュレーションができるに過ぎず、それらの解決策は、スタイラス/ペンおよび/またはユーザの手をスタイラスに対して、またはインタラクション表面に対して積極的に移動させることはできない(非特許文献2)。例えば、特許文献25には、『いくつかの実施形態においては、触覚アクチュエータが、触覚入力デバイス本体を物理的に移動することなしに、ユーザが指の神経によって感じ取ることが可能な触覚フィードバックをさらに生成できる』と記載されている。(段落[0042])。特許文献8には、スタイラスの場所に基づいて摩擦を変化させつつ、スタイラスを表面にわたって移動させることによりタッチスクリーンの表面上においてスタイラスを案内するための方法が記載されている。その摩擦は、表面の領域がその領域の直近を取り囲むエリアより高い摩擦を有するように変調され、それによりスタイラスがその領域に向かってバイアスされ、適切なストロークに向けてユーザを案内する(クレーム20、段落[0061]、[0062])。

しかしながら、曖昧性を含み、かつタスクを解決する正確な方法を提供し得ない案内は、視覚的フィードバックおよび先行知識(先在する態度、経験、およびメンタル・テンプレート)の不在のうちに失敗する可能性がある。すなわち、ユーザが特定の方向に低摩擦係数を有するエリアを正確に追跡/交差できないとき、スタイラス先端領域を取り囲むエリアの探りが、タスクの完了のために追跡が必要とされる経路(適切なストローク)の全体論的心的表現の出現を妨げることによって、運動感覚情報を崩壊させるか、または運動感覚情報のフィルタリングならびに統合を複雑化する。特定の手書きスキルのための学習を最適化するためには、案内が、探り的な余分の動きを避けつつ、必要とされる経路に沿ってスタイラスを動かす接線方向の力ベクトルを印加することによって運動感覚情報のフィルタリングならびに統合を容易にしなければならない。未だ、デスクトップ・デバイスのための周知の解決策(特許文献14、特許文献18、特許文献26−特許文献29、非特許文献15)のほか、モバイル・インタラクションのための自律的に移動可能な(セルフ推進)スタイラス、ペン、またはスティック実装する試みが公開されていない。

例えば、静および動摩擦力の変更と同期させて押し引きの力を生み出すことにより、支持表面に関して与えられた方向のオブジェクトに対して変位ベクトル創出できる(特許文献13、特許文献15、特許文献16、非特許文献3、非特許文献7、非特許文献14)。これとともに、触覚学会には、ユーザがタッチスクリーンを介してポータブル電子デバイスを操作するときにユーザの指の腹へ、コントロール可能な摩擦、接線力、および変位を、あらゆる機械的なリンクなしに印加することへの強い関心が存在する(特許文献17、非特許文献4、非特許文献5、非特許文献8・非特許文献12)。例えば、非特許文献13は、3軸フォースプレートを使用する摩擦測定において濡れた滑らかなガラス上で人差し指スライドさせてそれのスティック・スリップ挙動を法線力およびスライド速度関数として言及している。

一般に、スライドのスティック・スリップ相の間における摩擦係数は、スライドの静止相におけるそれより30%低い。スティック・スリップ相の間における、摩擦係数の振幅もまた、スライドの静止相の間における振幅より2倍超の大きさで変動した。新しい材料ならびにアクチュエータ利用可能になれば直ちに、スティック・スリップ現象を、スタイラスをポータブル電子デバイスとのインタラクションのメディエータとして設計し、ポータブル電子デバイス上において実現することが可能である。これがスタイラス・ベースのインタラクションの機能を有意に拡張することは可能であり、本発明においてそれは実現された。

概要

それを握って保持するユーザの指に対して長手方向に移動することのできるハプティック・スタイラスを提供する。ハプティック・スタイラスが、スタイラス・ハウジングと、前記スタイラス・ハウジングの一端に設けられ、タッチスクリーン等のインタラクション表面と接触するスタイラス先端と、前記スタイラス・ハウジングの周囲に設けられ、前記スタイラス・ハウジングに対して長手方向に移動可能であり、ユーザの指で把握/保持されるスタイラス被覆と、前記スタイラス・ハウジングを駆動することで、前記スタイラス被覆とそれを把握/保持する前記ユーザの指との間にスティック・スリップ現象を生じさせるように構成され、それによって前記ユーザの指が前記長手方向に移動しながら前記スタイラス被覆を把握/保持できるようにする第1アクチュエータとを含む。

目的

本発明は、上記のような課題を考慮してなされ、それを握るユーザの指に対して長手方向に移動することのできるハプティック・スタイラスを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

タッチスクリーン等のインタラクション表面と接触するスタイラス先端と、ユーザが把握/保持するスタイラス被覆とを含み、前記スタイラス被覆が、不釣り合いの軸方向の力によって引き起こされる慣性、摩擦および運動エネルギによって、それを把握/保持する前記ユーザの指を長手方向に移動させるべく振動するように構成された、ハプティック・スタイラス。

請求項2

スタイラス・ハウジングと、前記スタイラス・ハウジングの一端に設けられ、タッチスクリーン等のインタラクション表面と接触するスタイラス先端と、前記スタイラス・ハウジングの周囲に設けられ、前記スタイラス・ハウジングに対して長手方向に移動可能であり、ユーザの指で把握/保持されるスタイラス被覆と、前記スタイラス・ハウジングを駆動することで、前記スタイラス被覆とそれを把握/保持する前記ユーザの指との間にスティックスリップ現象を生じさせるように構成され、それによって前記ユーザの指が前記長手方向に移動しながら前記スタイラス被覆を把握/保持できるようにする第1アクチュエータとを含む、ハプティック・スタイラス。

請求項3

前記スタイラス被覆は、管状ベースと、前記管状ベースを前記スタイラス・ハウジングに取り付けるベアリング等の摩擦低減部材とを含む、請求項2に記載のハプティック・スタイラス。

請求項4

前記第1アクチュエータは、前記スタイラス・ハウジングにおける前記スタイラス先端とは反対側となる他端に設けられ、前記管状ベースの一端にキャップが取り付けられ、前記第1アクチュエータによって発生される力が、前記キャップを介して前記管状ベースに伝達され、続いて、前記スタイラス被覆に伝達される、請求項3に記載のハプティック・スタイラス。

請求項5

前記スタイラス被覆は、それに沿って移動する指先の下に異なる触感覚を生み出す、請求項1から4のいずれかに記載のハプティック・スタイラス。

請求項6

前記スタイラス被覆の前記管状ベースは、前記ユーザの指先と連続接触する外表面上に彫り込みテクスチャパターンを有し、把握力の変動、前記ユーザによって前記管上に作用される法線方向の力、および前記長手方向に沿った指/拇指変位の速度、に依存した異なる触感覚を生み出す、請求項5に記載のハプティック・スタイラス。

請求項7

彫り込みテクスチャのパターンは、特定の勾配テクスチャ要素であり、テクスチャ勾配は、連続的に、または触れることによって充分に区別できるいくつかのゾーンセグメント化されて与えられる、請求項6に記載のハプティック・スタイラス。

請求項8

前記スタイラス被覆は、前記長手方向に沿ってセグメント化されており、各セグメントは、異なるテクスチャ・パターンまたは/およびテクスチャ・パターンの勾配を有する、請求項5から7のいずれかに記載のハプティック・スタイラス。

請求項9

前記スタイラス被覆は、管状のベースと、前記ベースに対して同軸状に配置される外部シェルと、前記ベースと前記外部シェルとの間に設けられ、前記外部シェルに作用するユーザ把握力を検知するセンサ検出器としてのみならず前記外部シェルへ向けて力を生じるアクチュエータとしても動作可能となるように構成された部位/材料とを含む、請求項1から8のいずれかに記載のハプティック・スタイラス。

請求項10

前記スタイラス被覆は、管状のベースと、前記ベースに対して同軸状に配置される外部シェルと、前記ベースと前記外部シェルとの間に設けられ、前記外部シェルへ向けて力を生じるように構成された第2アクチュエータとを含む、請求項1から8のいずれかに記載のハプティック・スタイラス。

請求項11

前記第2アクチュエータがポリマーアクチュエータである、請求項10に記載のハプティック・スタイラス。

請求項12

前記外部シェルに形成された孔から、前記外部シェルよりも高い摩擦を有するビンが突出し、それによって前記スタイラス被覆と前記ユーザの指との間の摩擦を変更する、請求項10または11に記載のハプティック・スタイラス。

請求項13

前記孔の密度は、前記スタイラス被覆の前記長手方向に沿った特定の勾配を有する、請求項12に記載のハプティック・スタイラス。

請求項14

前記管状ベース、前記外部シェルとおよび前記部位/材料は、前記スタイラス被覆の周方向にセグメント化されている、請求項9に記載のハプティック・スタイラス。

請求項15

前記管状ベース、前記外部シェルおよび前記第2アクチュエータは、前記スタイラス被覆の周方向にセグメント化されている、請求項10から12のいずれかに記載のハプティック・スタイラス。

請求項16

前記管状ベース、前記外部シェルおよび前記部位/材料は、前記スタイラス被覆の前記長手方向に対して直角な平行スライスでセグメント化されている、請求項9に記載のハプティック・スタイラス。

請求項17

前記管状チューブ、前記外部シェルおよび前記第2アクチュエータは、前記スタイラス被覆の前記長手方向に対して直角な平行スライスでセグメント化されている、請求項10から13または15のいずれかに記載のハプティック・スタイラス。

請求項18

前記スタイラス先端を前記インタラクション表面に対して動かすように構成された第3アクチュエータさらに含む、請求項1から17のいずれかに記載のハプティック・スタイラス。

請求項19

前記スタイラス先端は、前記インタラクション表面を含む外部装置に設けられた第4アクチュエータによって、前記前記インタラクション表面に対して移動される、請求項1から17のいずれかに記載のハプティック・スタイラス。

請求項20

前記第3アクチュエータが、球面モータまたはスティク・スリップモータである、請求項18に記載のハプティック・スタイラス。

請求項21

前記スタイラス先端または前記第2アクチュエータの位置を検出するように構成された、位置検出手段を更に含む、請求項1から20のいずれかに記載のハプティック・スタイラス。

請求項22

前記第1アクチュエータ、前記第2アクチュエータ、前記第3アクチュエータを制御するように構成されたコントローラが、前記ハプティック・スタイラスまたは前記ハプティック・スタイラスとインストラクションする外部デバイスに与えられた、請求項18に記載のハプティック・スタイラス。

請求項23

前記第1アクチュエータ、前記第2アクチュエータ、前記第4アクチュエータを制御するように構成されたコントローラが、前記ハプティック・スタイラスまたは前記外部デバイスに与えられた、請求項19に記載のハプティック・スタイラス。

技術分野

0001

本発明は、ハプティックスタイラスに関し、さらに詳しくは、タッチスクリーン等の任意のインタラクション表面とインタラクションを行うためのハプティック・スタイラスに関する。

背景技術

0002

人間(ユーザ)によるコントロールおよびデジタル形式で記録が可能なあらゆる可変パラメータ(信号)は、コンピュータの機能に影響を及ぼす入力情報エンコード使用可能である。しかしながらユーザとインタラクションするコンピュータの機能は、異なるモダリティ、すなわち聴覚視覚、および触覚の信号を通じて伝達されるメッセージの異なるタイプの情報の受動的表現に限定されている。ウエアラブル・デバイスのサイズおよび電力消費は、ともに出力性能を制限するが、コンピュータがインタラクション・テクニックサポートするように動作できる。特にタッチスクリーンは、高い感度直接操作インターフェースの利点から、益々一般的なものとなりつつある。この状況においては、まだ操作が、プログラムの実行に影響を持つユーザ入力を意味している。

0003

しかしながら、指ベースのインタラクションは、画像化の視覚的な妨害(視覚的出力を使用する場合)を回避するように指先とタッチスクリーンの間の接触(直接入力)の持続時間が限られる。短い接触は、触覚チャンネルを通じて複雑な情報を呈示する指の、ある種の触覚信号(力、振動、および/または動き)の多様な機械的エネルギ印加し、かつ知覚できる時間に制約をもたらす。他方、指の動き(ジェスチャ)の間に呈される触覚情報は、特定の瞬間における詳細な接触ポイントを参照できない。直接フィードバックに代えてユーザは、継続的にポータブル電子デバイスを保持している他方の手で異なる感覚を得ることができるが、触覚信号が特定の態様で視覚情報統合されなければならない場合(例えば、曖昧な画像、深度キュー等の場合)デバイスの背面から伝達されて反対側の手に提供される触覚情報の解釈が、深さの知覚と局在化の空間的不調和をもたらし得る。

0004

スタイラスは、通常のペンまたは鉛筆と同じ態様で多様なデバイスとともに、例えば携帯情報端末(PDA)、パーソナル・コンピュータ、携帯電話スマートウォッチ(特許文献1)およびそのほかのポータブル電子デバイスとともに使用して、テキスト図式、および絵の形式(特許文献21)で情報を入力できるユーザ入力の万能メディエータである。またそれは、指を使用するよりタッチ入力の精度を向上させ、手書きおよび微細移動の使用を可能にする。

0005

現今では、進歩したスタイラスが、ブルートゥース(Bluetooth)ヘッドセットとして(特許文献4)スマートフォンとインタラクションすることによって入力のスペルチェックおよび通知を行なうため(特許文献2、特許文献22)、また3D無線マニピュランダムとして入力を行なうため(特許文献3、特許文献6、特許文献7、特許文献19)の拡張された入力・出力性能を有する。スタイラス入力は、異なる物理量(硬さ、コンプライアンス弾力性剛性、慣性、摩擦インピーダンス等)および関連付けされる、材料、テクスチャ、およびそのほかの感覚経験の知覚的な質のシミュレーションに使用できる。人間とコンピュータの間のインタラクションを仲介するスタイラスを通じ、ユーザは、テクスチャの勾配滑りやすい、のよう、ビロードのよう、でこぼこした、なめらかな)、凸凹エッジ等々(特許文献5、特許文献8・特許文献12、特許文献25、非特許文献1)として硬い、軟らかい、粘つくといった仮想物体および材料の異なる局所的特性およびそのほかの領域/形状記述子および特徴を知覚できる。

0006

現今では、先進の、空間的なオーディオを除く多モード・インターフェースにおいては、グラフィック・キューの強化がしばしば触覚の使用に基づいて行なわれる(非特許文献16)。相補触覚を通じて3次元オブジェクトとの視覚インタラクションを増大させる多くの静止デスクトップ)およびモバイルリンク自在)の入力デバイスが開発された(特許文献14、非特許文献6、非特許文献15)。3次元ポインティングにおける異なる種類のデバイスのための多様な解決策は、ユーザが印加した法線力の方向に沿ってカーソルの位置を変更するように異なる圧力をスタイラス先端印加可能であるときでさえ、強化された視覚的フィードバックに多くを頼る(例えば、特許文献5、特許文献20、特許文献23、特許文献24、非特許文献17、非特許文献18)。

0007

しかしながら、発明者らの知識および理解によれば、上で述べた解決策は、ユーザが、紙またはカンバスの上をスタイラス/ペンまたはペイントブラシを移動することによって感知可能な感覚のシミュレーションができるに過ぎず、それらの解決策は、スタイラス/ペンおよび/またはユーザの手をスタイラスに対して、またはインタラクション表面に対して積極的に移動させることはできない(非特許文献2)。例えば、特許文献25には、『いくつかの実施形態においては、触覚アクチュエータが、触覚入力デバイス本体を物理的に移動することなしに、ユーザが指の神経によって感じ取ることが可能な触覚フィードバックをさらに生成できる』と記載されている。(段落[0042])。特許文献8には、スタイラスの場所に基づいて摩擦を変化させつつ、スタイラスを表面にわたって移動させることによりタッチスクリーンの表面上においてスタイラスを案内するための方法が記載されている。その摩擦は、表面の領域がその領域の直近を取り囲むエリアより高い摩擦を有するように変調され、それによりスタイラスがその領域に向かってバイアスされ、適切なストロークに向けてユーザを案内する(クレーム20、段落[0061]、[0062])。

0008

しかしながら、曖昧性を含み、かつタスクを解決する正確な方法を提供し得ない案内は、視覚的フィードバックおよび先行知識(先在する態度、経験、およびメンタル・テンプレート)の不在のうちに失敗する可能性がある。すなわち、ユーザが特定の方向に低摩擦係数を有するエリアを正確に追跡/交差できないとき、スタイラス先端領域を取り囲むエリアの探りが、タスクの完了のために追跡が必要とされる経路(適切なストローク)の全体論的心的表現の出現を妨げることによって、運動感覚情報を崩壊させるか、または運動感覚情報のフィルタリングならびに統合を複雑化する。特定の手書きスキルのための学習を最適化するためには、案内が、探り的な余分の動きを避けつつ、必要とされる経路に沿ってスタイラスを動かす接線方向の力ベクトルを印加することによって運動感覚情報のフィルタリングならびに統合を容易にしなければならない。未だ、デスクトップ・デバイスのための周知の解決策(特許文献14、特許文献18、特許文献26−特許文献29、非特許文献15)のほか、モバイル・インタラクションのための自律的に移動可能な(セルフ推進)スタイラス、ペン、またはスティック実装する試みが公開されていない。

0009

例えば、静および動摩擦力の変更と同期させて押し引きの力を生み出すことにより、支持表面に関して与えられた方向のオブジェクトに対して変位ベクトル創出できる(特許文献13、特許文献15、特許文献16、非特許文献3、非特許文献7、非特許文献14)。これとともに、触覚学会には、ユーザがタッチスクリーンを介してポータブル電子デバイスを操作するときにユーザの指の腹へ、コントロール可能な摩擦、接線力、および変位を、あらゆる機械的なリンクなしに印加することへの強い関心が存在する(特許文献17、非特許文献4、非特許文献5、非特許文献8・非特許文献12)。例えば、非特許文献13は、3軸フォースプレートを使用する摩擦測定において濡れた滑らかなガラス上で人差し指スライドさせてそれのスティック・スリップ挙動を法線力およびスライド速度関数として言及している。

0010

一般に、スライドのスティック・スリップ相の間における摩擦係数は、スライドの静止相におけるそれより30%低い。スティック・スリップ相の間における、摩擦係数の振幅もまた、スライドの静止相の間における振幅より2倍超の大きさで変動した。新しい材料ならびにアクチュエータ利用可能になれば直ちに、スティック・スリップ現象を、スタイラスをポータブル電子デバイスとのインタラクションのメディエータとして設計し、ポータブル電子デバイス上において実現することが可能である。これがスタイラス・ベースのインタラクションの機能を有意に拡張することは可能であり、本発明においてそれは実現された。

0011

米国特許出願公開第2014/0035884号明細書
米国特許出願公開第2014/0253469号明細書
米国特許出願公開第2014/0191967号明細書
米国特許出願公開第2012/0139879号明細書
米国特許出願公開第2009/0079703号明細書
米国特許出願公開第2002/0084114号明細書
米国特許出願公開第2013/0002614号明細書
米国特許出願公開第2014/0043242号明細書
米国特許第8681130号明細書
米国特許第8749533号明細書
米国特許第8773403号明細書
米国特許出願公開第2012/0293463号明細書
米国特許第3957162号明細書
米国特許第5642469号明細書
米国特許第8230990号明細書
米国特許第6841899号明細書
米国特許第8525778号明細書
米国特許第8432361号明細書
国際公開第2013/003128号パンフレット
国際公開第2011/061395号パンフレット
米国特許出願公開第2014/0078109号明細書
米国特許出願公開第2005/0125228号明細書
米国特許出願公開第2008/0225007号明細書
米国特許出願公開第2012/0206419号明細書
米国特許出願公開第2012/0127088号明細書
米国特許第8725292号明細書
米国特許出願公開第2005/0065649号明細書
米国特許出願公開第2010/0042258号明細書
国際公開第2004/095170号パンフレット
米国特許第6724128号明細書

先行技術

0012

Wintergerst G. 他、「Reflective Haptics:Enhancing Stylus based interactions on touch screen」、EuroHaptics Conference Proceedings、2010年、Part I、LNCS 6191、P.360−366
Moscatelli A. 他、「A change in the fingertip contact area induces an illusory displacement of the finger」、EuroHaptics Conference Proceedings、2014年、Part II、LNCS 8619、P.72−79
Reznik D. S.、博士学位論文「The Universal Planar Manipulator」、カリフォルニア大学バークレー校、2000年
Wiertlewski M. 他、「A High−Fidelity Surface−Haptic Device for Texture Rendering on Bare Finger」、EuroHaptics Conference Proceedings、2014年、Part II、LNCS 8619、P.241−248
Dai X. 他、「LateralPaD:A Surface−Haptic Device That Produces Lateral Forces on A Bare Finger」、IEEE Haptics Symposium、2012年、P.7−14.
Yang Y.、博士学位論文「Design and Control of an integrated haptic interface for touch screen applications」、リール第1大学、2014年
Darby A. P. 他、「Modeling and Control of a Flexible Structure Incorporating Inertial Slip−Stick Actuators」、Journal of Guidance、Control、And Dynamics、1999年、第22巻、第1号、P.36−42
Chubb E. C. 他、「ShiverPaD:A Glass Haptic Surface That Produces Shear Force on a Bare Finger」、IEEE Transactions on Haptics、2010年、第3巻、第3号、P.189−198
Giraud F. 他、「Design of a transparent tactile stimulator」、Haptics Symposium、2012年、P.485 − 489 (DOI:10.1109/HAPTIC.2012.6183835)
Gleeson B. T. 他、「Perception of Direction for Applied Tangential Skin Displacement:Effects of Speed、Displacement、and Repetition」、IEEE Transactions on Haptics、2010年、第3巻、第3号、P.177−188 (DOI:10.1109/TOH.2010.20)
Winfield L. 他、「T−PaD:Tactile Pattern Display through Variable Friction Reduction」、Second Joint EuroHaptics Conference and Symposium on Haptic Interfaces for Virtual Environment and Teleoperator Systems、2007年、P.421−426 (DOI:10.1109/WHC.2007.105)
Kaye J. J.、「Sawtooth planar waves for haptic feedback」、Adjunct proceedings of the 25th annualACMsymposium on User interface software and technology、2010年、P.5−6
Derler S. 他、「Stick−slip phenomena in the friction of human skin」、Wear、2013年、第301号、P.324−329
Awrejcewicz J. 他、「Occurrence of Stick−Slip Phenomenon」、Journal of Theoretical and Applied Mechanics、2007年、第45巻、第1号、P.33−40
Evreinova T. V. 他、「From Kinesthetic Sense to New Interaction Concepts:Feasibility and Constraints」、International Journal of Advanced Computer Technology、2014年、第3巻、第4号、P.1−33
Evreinova T. V. 他、「Virtual Sectioning and Haptic Exploration of Volumetric Shapes in the Absence of Visual Feedback」、Advances in Human−Computer Interaction、2013年、Article ID:740324
Withana A. 他、「ImpAct:Immersive haptic stylus to enable direct touch and manipulation for surface computing」、ACM Computers in Entertainment、2010年、第8巻、第2号、Article 9
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発明が解決しようとする課題

0013

本発明は、上記のような課題を考慮してなされ、それを握るユーザの指に対して長手方向に移動することのできるハプティック・スタイラスを提供することを目的の1つとする。

課題を解決するための手段

0014

本発明の一つの態様は、スタイラス・ハウジングと、前記スタイラス・ハウジングの一端に設けられ、タッチスクリーン等のインタラクション表面と接触するスタイラス先端と、前記スタイラス・ハウジングの周囲に設けられ、前記スタイラス・ハウジングに対して長手方向に移動可能であり、ユーザの指で把握/保持されるスタイラス被覆と、前記スタイラス・ハウジングを駆動することで、前記スタイラス被覆とそれを把握/保持する前記ユーザの指との間にスティック・スリップ現象を生じさせるように構成され、それによって前記ユーザの指が前記長手方向に移動しながら前記スタイラス被覆を把握/保持できるようにする第1アクチュエータとを含む、ハプティック・スタイラスを提供する。

発明の効果

0015

上記の特徴により、ハプティック・スタイラスはそれを握るユーザの指に対して長手方向に移動することができるようになるので、例えば、与えられたタスクに応じてユーザの指を案内することができる。

図面の簡単な説明

0016

実施形態に係わる、ハプティック・スタイラスを握って保持するユーザの手に与えられる強制的な動きを示す図である。
実施形態に係わる、スティック・スリップ現象および慣性現象を使用するユーザの手の動きの基本概念と、ユーザの指とスタイラス被覆の接触エリア内の力の分配を示す図である。
ハプティック・スタイラス、特にそのスタイラス被覆の断面図である。
実施形態に係わる、ハプティック・スタイラスの制御部分を示す概念図である。
実施形態に係わるハプティック・スタイラスと電子デバイスとの通信を示す概念図である。
実施形態に係わるハプティック・スタイラスにおける多様なスタイラス被覆の構成例を示す図である。
実施形態に係わるハプティック・スタイラスにおける多様な動力化スタイラス先端の構成例を示す図である。
実施形態に係わる、ハプティック・スタイラスとインタラクション可能なハプティック接触面を示す図である。(A)は上面図であり、(B)は底面図(B)、(C)は断面図である。
ハプティック接触面の別の例を示す図である。(A)は斜視図であり、(B)は平面図である。
実施形態に係わるハプティック・スタイラスと比較例との技術的解決を示す図である。

実施例

0017

以下、添付図面を参照して実施形態を説明する。図面および説明においては、同一もしくは類似の部分の参照に同一参照番号が用いられる。

0018

実施形態は、与えられたタスクに応じてユーザの指を案内することができるハプティック・スタイラスを提供する。

0019

例えば、タッチスクリーンの平らな表面とのインタラクションの間におけるスタイラスを保持しているユーザの指のスタイラスの長手軸に沿った上下の、よりスタイラス先端に近づき、またはより離れる動きは、3D特徴およびテクスチャ・ベースの特性等の仮想表面の視覚および触覚記述子によって、シミュレーションし、かつ強化できる。スタイラスまたは対応する仮想スタイラスは、環境、仮想生物学的、または物理的構造の特定の層に埋まり込むことができる。能動的スタイラス被覆は、ほかの特徴、特性、またはパラメータ探る一方において、1つの割り当て済みパラメータの特定レベルにユーザがとどまることを、例えば地球およびそのほかの惑星の太洋流および大気現象等の大規模システムのため、および生物学的細胞チャンネル内のナノスケール流体力学のための乱流モデル調査することによって補助できる。

0020

図1および図2を参照する。図1は、実施形態に係るハプティック・スタイラス100からそれを握って保持するユーザの手に与えられる強制的な動きを示している。図2は、実施形態の基本概念を示し、特に、ユーザの手を動かすためのユーザの指106とスタイラス被覆130との接触エリア内の力の分配を示す図である。

0021

図1および図2に示されるように、ハプティック・スタイラス100は、タッチスクリーン表面と接触させて用いられる。本実施形態では、スティック・スリップ現象および慣性現象を使用することで、スタイラス先端140をタッチスクリーン表面に沿って移動させるような強制的な力を生成し、それによって、ハプティック・スタイラスが互いに直交するXおよびY軸の2方向における移動を可能にしている。

0022

それに代えて/加えて、ハプティック接触面がスタイラス先端140に加えられる力を生成することで、XおよびY軸の2方向における移動を実現/補助しても良い。

0023

それに加えてハプティック・スタイラス100は、そのハプティック・スタイラス100を握って保持しているユーザの指106に対して、長手方向であるZ軸に移動することもできる。このZ軸の方向における移動は、スティック・スリップ現象および慣性現象を使用して、接線方向の力をスタイラス被覆130に発生させることで実現できる。

0024

XおよびY軸の2方向における移動は、ハプティック・スタイラスのスタイラス先端およびハプティック接触面としてのタッチスクリーンのどちらかにアクチュエータを与えることで実現される。これに対して、Z軸の方向における移動は、ハプティック・スタイラスのスタイラス被覆にアクチュエータを与えることで実現される。

0025

図3を参照する。図3(a)に示されるように、ハプティック・スタイラス100はスタイラス先端104を有する。インタラクション表面に対するスタイラス先端104の位置は、任意の周知の検出テクニック、および容量性誘導性、超音波電磁気ビデオ・ベース、または別の適切な接触型または非接触型センサ検出器を使用して検出できる。

0026

実施形態においては、ハプティック・スタイラス100がスタイラス先端140の近くに圧力検出器(例えば、後述するスタイラス先端圧力センサ182)を有しても良い。具体的には、圧力検出器は、プリント回路基板132上に設けてもよい。それに代えて/加えて、圧力検出器が、インタラクション表面の近くに、すなわちポータブル電子デバイス内に与えられても良い。

0027

プリント回路基板132には、ハプティック・スタイラス102の多様な機能をサポートする構成部品が搭載される。搭載される構成部品としては、埋め込みセンサ、アクチュエータおよびコントローラ情報処理ユニット、および通信ユニットがある。ハプティック・スタイラス100は、埋め込み通信ユニットにより、外部ポータブル電子デバイスと通信可能である。これらの構成部品については、図4に関連して詳細を論じる。簡単化のため、プリント回路基板132および電源134は、条件に応じて示される。

0028

本実施形態では、アクチュエータ(第1アクチュエータ)116が、プティック・スタイラス100の後端付近に与えられている。しかし、アクチュエータ114の配置箇所は、そこに限定されない。アクチュエータ116は、スティック・スリップ現象および慣性現象を使用して、力を生成してスタイラス被覆130に付与する。それによって、スタイラス被覆130は、それを握るユーザの指106に対して、Z軸の方向に移動できる。アクチュエータ116としては、それに限定されるわけではないが、圧電磁歪、電磁気(ボイスコイル)、空気圧液圧誘電エラストマ・アクチュエータなどによって構成できる。

0029

スタイラス・ハウジングの回りには、間隙を介して、スタイラス被覆130の管状ベース110が設けられている。アクチュエータ116の一端には、端部質量122が追加的に設けられて、ねじ124によってねじ止めされており、これによって、スタイラス被覆130の可動システム共振周波数に対して慣性力を調整する。アクチュエータ116の他端には、キャップ114がねじ118によって付けられており、また、管状ベース110に付けられている。これにより、アクチュエータ116の長手方向の動きが、キャップ114を介して、スタイラス被覆130の管状ベース110に伝達される。

0030

正のまたは負の鋸歯状波信号をアクチュエータ116に与えると、アクチュエータ116の端部質量122が振動し、キャップ114を介してスタイラス被覆130に不均衡な軸方向の力を発生させる。この鋸歯状波信号による振動で、スティック・スリップ現象および慣性現象により、ハプティック・スタイラス100を握って保持するユーザの指が長手方向に動かされる。

0031

本実施形態では、可動構成部品間の摩擦を減ずるために、スタイラス皮膚130の管状ベース110は、インサート112によって、スタイラス・ハウジング102から分離されている。インサート112は、ベース110に対して摩擦および接触面積が最小となるように与えられる。端部質量122は、不要振動成分を減衰させ、アクチュエータ116(圧電アクチュエータなど)の熱を消散させる伝熱性シリコンゴム材料126を使用して、スタイラス・ハウジング102(ストップワッシャ128)から分離される

0032

一般的に、スタイラス被覆は、スティック・スリップ状態の間における人間の皮膚に対する動摩擦係数の少なくとも3倍高い静止摩擦係数を有する特定の材料であってもよい(非特許文献13による)。

0033

とはいえ、好ましい実施形態においては、スタイラス被覆130は、図3(b)、(c)および(d)の断面図および拡大詳細図によって示されるより複雑な構造および拡張された機能を有する。

0034

図3(b)に示されるように、好ましい実施形態においては、スタイラス被覆130は、管状ベース110、ベース110の回りに設けられた外部シェル130a、およびそれらの間に満たされた誘電体エラストマ材料136からなる。

0035

誘電体エラストマ材料136は、センサ/検出器およびアクチュエータ(第2アクチュエータ)の両方として動作可能である。例えば、ユーザが外部シェル130aを絞ると、ドットピンリッジ142が押し上げられ、ユーザの指106から法線方向の力を受け、その力をエラストマ材料136によって容量変化などを通じて測定する。加えて、誘電体エラストマ材料136に予応力を与えながらベース110と内部導体142との間に高DC電圧を印加することで、ベース110と内部導体142との間に誘電体エラストマ136が弛緩し、それがEAP電気活性ポリマ)アクチュエータとして作用する。弛緩これによって誘電体エラストマ136が被覆130の外部シェル130aの摩擦より高い摩擦を有する弾性材料のピン138を押し出す。このようなスタイラス被覆130の動作によって、ユーザの指106がスタイラス被覆130に沿って移動させるテクスチャ付き表面触感覚を生じさせることができる。

0036

このように、スタイラス被覆130は、ユーザの指106の動きを検出することも、異なる触感覚を刺激することもできる。スタイラス被覆130はユーザの指106の場所および圧力を検出することができるので、スタイラス被覆130の表面へのスワイプ絞り、およびタップといったユーザの操作によって入力される命令を検出することもできる。

0037

好ましい実施形態(図3(c))においては、スタイラス被覆130が長手軸に沿ってセグメント化され、これにより、EAPアクチュエータとしての誘電体エラストマ材料136がスリット144に沿って配置された孔140を通してピン138を押し出す。押し上げられるドット/ピン/リッジ142は、スタイラス被覆130のそれぞれのセグメントの下に配置される。ただし、図3(d)に示されるように、EAPはセグメント化される必要は無く、図6に示されるように、EAPをセグメント化するか否かは、製造者が状況に応じて選択できる。

0038

図4は、ハプティック・スタイラス100の制御部分を示す概念図である。図4に示されるように、プリント回路基板132は、インタラクション表面に対するスタイラス・ハウジング102の空間的な位置の検出に必要となる構成部品180を含む。好ましい実施形態においては、構成部品180は、MEMSセンサ/検出器・ハブ、3Dデジタル加速度計、および3Dデジタル・ジャイロスコープを統合したプロセッサ・ベースのマイクロコントローラである。

0039

この構成部品180はMEMSマイクおよび振動センサ178、スタイラス先端圧力センサ182、指圧力多点検出器136、および指位置多点検出器136など別のセンサ/検出器から収集される情報を処理することができる。指圧力多点検出器136および指位置多点検出器136は、図3(B)から図3(d)に示される誘電体エラストマ材料136のセンサ/検出器機能に対応する。図4では指位置多点検出器136bが構成部品180に接続する例が示されているが、メイン・プロセッサ・ベース・マイクロコントローラ164に直接接続されてもよい。

0040

マイクロコントローラ164は、複数のセンサ/検出器から収集された情報に基づいて次に示す動作を実行する。
・アクチュエータ116を使用するハプティック・スタイラスに対する指の握り位置のコントロール(2つの対向する方向における変位)、
・スタイラス先端104のアクチュエータ148を使用するインタラクション表面に対するスタイラスの位置、
・ ハプティック・スタイラス100と外部ポータブル電子デバイス184の間の無線通信
・ 触テクスチャ発生器変調器136およびハプティック・アクチュエータ196としての誘電体エラストマ材料136によって生成される相補触信号の管理、
・ 多状態表示器176上における必要な視覚信号の画像化

0041

またプリント回路基板132は、メモリ166、コントローラ170、172、174、および198、内部電源134、および外部デバイス184との通信をサポートするトランシーバ168(図5参照)も含む。これに伴い、駆動コントロール・メカニズム170が、所定の大きさおよび周波数を有する特定の鋸歯状波出力信号をアクチュエータ116に提供する。駆動コントロール・メカニズム172は、スタイラス先端104のアクチュエータに、必要に応じてユーザ入力の動きに対するスタイラス先端104の位置の駆動および/または矯正が可能な出力信号を提供する。

0042

別タイプのアクチュエータ(例えば、磁歪または誘電体エラストマ・ベースのアクチュエータ)を使用する場合には、駆動コントロール・メカニズムが当該別タイプのアクチュエータにパラメータが適合する信号を提供する。同様に駆動コントロール・メカニズム174および198は、触テクスチャ発生器/変調器136およびハプティック・アクチュエータ196としての誘電体エラストマ材料136に適した出力信号を提供する。

0043

メモリ166は、半永続性メモリ、例えばRAMおよび/またはデータのストアのために使用される1つまたは複数の異なるタイプのメモリを含むことができる。すなわちメモリ166は、ハプティック・スタイラス100を使用する種々のシナリオおよび予測されるユーザの挙動に従った駆動コントロール・メカニズムによって操作される任意の型のデータ(例えば、記号文字絵文字、基本的な幾何学形状、およびそのほかの言語および文法上の特徴の特定の軌跡、シミュレーションされるテクスチャのパターン振動信号、および触覚効果のパラメータ)をストアするために使用される。

0044

電源134には、再充電可能バッテリDC電力を、ハプティック・スタイラス100の機能を提供するすべての構成部品を動作させるために必要とされる多様なDC電圧に変換することが意図されている。電源134はまた、埋め込みバッテリの充電も維持する。

0045

多状態視覚表示器176は、バッテリの状態および充電モード、スタイラスの作動、ユーザによって行なわれたか、または自動的に検出されたときの特定タスクの選択を示し、かつモード、障害、および/またはポータブル電子デバイス上において実行しているアプリケーションに関係する警告信号を表示する。

0046

図5は、ハプティック・スタイラス102とポータブル電子デバイス184の間における情報伝達を簡略化した態様で示している。

0047

ホスト・コントローラ186は、グローバルおよびローカル両方のレベルにおいて、アプリケーションのシナリオに対してユーザの挙動を調和させるように特定のコンテキストイベント属性、および機能のより高度な分析を実行できる。さらにまたホスト・コントローラ186は、多様なシナリオに適合し、かつ多様なアプリケーション内においてユーザの挙動に対応する情報およびインタラクション特徴の優先順位設定を行なうことができる。ホスト・コントローラ186は、有意の演算リソースを必要とする任意のアプリケーションを展開し、実行できる。

0048

ポータブル電子デバイス184は、スタイラス102の埋め込みメモリ166と比較して大容量のメモリ188をはじめ、より高い解像度のローカルおよびリモート・センサ192を有し、マシンの学習および予測および近似統計モデルを頼る先進アルゴリズムを使用してユーザの挙動およびスタイラス・ベースの操作の多様なパラメータの測定精度を向上させることができる。

0049

図6に、スタイラス被覆130の多様な構成例を示す。図6(a)では、スタイラス被覆130のベースが管状となっている(図3)。

0050

好ましい実施形態においては、スタイラス被覆130が、特定の勾配のテクスチャ要素を伴う彫り込みテクスチャのパターンを有する。テクスチャの勾配は、連続的とすること、または触れることによって容易に区別できる複数のゾーンにセグメント化されるとすることができる。別の実施形態においては、管状ベース110(図3)が、トランス型シス型に変更するとき光誘導光異化性を示すことによって摩擦を変更できる(非特許文献19)複合光感応ナノ構造化材料(例えば、アゾベンゼンまたはアゾ類似混合物)によって覆われる。固有光スペクトル電界、または磁界に感応する類似のスマート材料も同様に使用可能である。

0051

これにより、混合材料は、異化性プロセスを引き起こす固有パラメータを有する埋め込み光、磁性、または導電性ファイバをその構造内に有することができる。この種の実施形態は、ユーザの指先106がスタイラス被覆130に沿って移動するときに摩擦を動的に変更することを可能にする。

0052

図6(b)は、スタイラス被覆130が勾配付きテクスチャおよび長手軸に沿ってセグメント化されたベース110(図3)を有する例を示している。

0053

この種の実施形態では、ユーザが、スタイラス被覆130がユーザの指105の下で動くときに特定の触感覚を知覚するようにスタイラス被覆130を握って保持できるだけでなく、インタラクション表面としてスタイラス被覆130を使用することもできる。したがって、ユーザが、異なる力を用いて別々のセグメント上を押す/絞る、またはクリック/タップすることが可能になり、それが検出され、アプリケーションの起動/構成またはカスタマイズ、必要な/特定のモードの選択、または何らかのイベントへの応答、またはユーザ識別(手書きによって入力されるパスワードの検証が必要なとき、圧力の再分配およびほかのセンサ/検出器から収集される情報に基づく)のための特定の命令として認識される。

0054

さらにまた、外部のポータブル電子デバイス184とのインタラクション時には、この種のインタラクション表面が、多次元容積測定接触入力の、より進んだ機能を認識できる。すなわち、スタイラス被覆130の機能は、タッチスクリーン上におけるスタイラス先端104の位置およびポータブル電子デバイス184の空間位置に応じて、アプリケーションのコンテキストおよびそのほかのパラメータを動的に変更できる。

0055

図6(c)は、勾配テクスチャ、セグメント化されたベース110(図3)、および孔140を有するスタイラス被覆130の事例を示しており、それらの孔を通ってスタイラス被覆130の摩擦より高い摩擦を有する弾性材料のピン138が押し出されてスタイラス被覆130とユーザの指106の間の摩擦を機械的に変更できる。この種の実施形態は、ユーザの指先106がスタイラス被覆130に沿って移動するときに摩擦を動的に変更することを可能にする。好ましい実施形態において、孔140がスタイラス被覆130のセグメント化された外部シェルのスリット144に沿って配される。

0056

別の実施形態(図6(d))においては、スタイラス被覆130の長手軸に沿って配された孔140を通って、スタイラス被覆130よりも高い摩擦を有する弾性材料のピン138を押し出すことが可能である。孔140には、スタイラス被覆130の長手軸に沿って特定の密度勾配を持たせてもよい。

0057

別の実施形態(図6(e))においては、スタイラス被覆130の長手軸に対して直角になる平行スライスでスタイラス被覆130がセグメント化できる。

0058

図6(f)は、スタイラス被覆130の各スライスをさらにセグメント化した際のスタイラス被覆130のスライスを示す。これに伴う各スライス内のスタイラス被覆130の外部シェルは(図6(f))、追加のセグメント化が可能であり、スタイラス被覆130の周囲を時計方向または反時計方向に渦巻く特定の触感覚をシミュレーションするようにピン138が各スライス内の孔140を通って順次延びることを可能にする。

0059

図7は、ユーザに握られた状態でスタイラス先端をX−Y方向の接触面に対して移動させるための力を発生できる動力化スタイラス先端の多様な構成例を示す図である。

0060

図7(a)は、XおよびY軸の2次元(図1)でインタラクション表面にわたるスタイラスの変位をサポートする埋め込み球形モータ(第3アクチュエータ)148を伴うスタイラス・ハウジング102の好ましい実施形態を示している。

0061

可動構成部品の間の摩擦を減ずるために、スタイラス被覆130のベース110が、ベース110との摩擦および接触面積が最小となるインサート112を介してスタイラス・ハウジング102から分離される。

0062

端部質量122は、伝熱性シリコンゴム材料126を介して、スタイラス・ハウジング102およびストップ・ワッシャ128から分離され、不要振動成分を減衰させ、球形モータ148の設計に使用される磁歪アクチュエータに発生し得る熱を消散させる。

0063

球形モータ148は、ねじ124を用いて追加の端部質量122に付けられる。したがって、スタイラス先端104の中のボール146が、ポータブル電子デバイス184のタッチスクリーン190を含む任意のインタラクション表面と接触しているとき、ハプティック・スタイラス100を2次元で駆動することができる。

0064

図7(b)は、好ましい実施例として、スタイラス・ハウジング102が、XおよびY軸の2次元のインタラクション表面にわたるスタイラスの変位をサポートするスティック・スリップ・モータ(第3アクチュエータ)を伴っている様子を示す。

0065

このスタイラス・ハウジング102には、レバー154および158、レバー/シャフト152、ばね156、および対の玉継手を通じて接触プレートディスク150に印加される平行移動力をポイント164において生成できる2つの圧電アクチュエータ160および162が埋め込まれている。

0066

スティック・スリップ現象および慣性現象を使用し、かつ接触プレート/ディスク150に印加される平行移動力を生成することによって、ハプティック・スタイラ100は、インタラクション表面に対して任意の方向に移動できるようになる。

0067

これに伴い、接触プレート/ディスク150は、静止段階における接触表面との静止摩擦が、スライドの移動段階より少なくとも30%大きくなるように構成されてもよい。これは、接触プレート/ディスク150および/またはインタラクションの接触表面207(図8(a)、図9)の特定の被覆を使用するか、所定の透明度およびコントロールされた摩擦のパラメータを伴うシリコン・ベースまたはナノ構造材料図6に示されるような、または電気吸着効果、電気レオロジ・ゲル、またはそのほかの任意の適切なテクノロジまたは材料)を使用するか、スタイラス被覆に対して図6(d)に示されているものに類似の埋め込み誘電体エラストマ・アクチュエータを伴う接触プレート/ディスク150または接触表面207の特定の設計を使用して実現可能である。

0068

図7(a)から図7(c)は、スタイラス先端または接触プレート/ディスクをX‐Y方向に移動させる力を生み出すことが可能な動力化された接触表面であるハプティック接触面への、アクチュエータの配置を示す、図8(a)は上面図であり、図8(b)は底面図であり、図8(c)は断面図である。

0069

図9は、ハプティック接触面の他の例を示す。図9(a)は斜視図であり、図9(b)は平面図である。

0070

図8および図9は、図7(a)に示される球形モータ14あるいは図7(b)に示されるティック・スリップ・モータのようにスタイラス・ハウジング102内に埋め込まれるものに代えて、ポータブル電子デバイス184のインタラクション表面185に取り付けられるスタイラス先端102用の2次元アクチュエータの好ましい実施形態を示す。図7(a)及び図8(a)は、ポータブル電子デバイス184を露出して説明するため、オーバーレイ207の左下側の1/4部分が仮想的に切欠いて示している。

0071

この種の解決策は、追加の電源200および二次元圧電アクチュエータ(第4アクチュエータ)201、202、203、204のための駆動エレクトロニクス177をケース300内に直接配置することを可能にする。これにより、メイン・バッテリが低下したときにポータブル電子デバイス184の予備電源バンク)としての再充電可能バッテリ200aが使用できるようになる。

0072

4つの二次元圧電アクチュエータ201、202、203、204は、ポータブル電子デバイス184の背面に配置される。図8に示されるように、4つの二次元圧電アクチュエータ201、202、203、204が、ポータブル電子デバイス184の四隅にそれぞれ配置されてもよい。または、図9に示されるように、4つの二次元圧電アクチュエータ201、202、203、204は、ポータブル電子デバイス184における隣合う2辺に沿って配置することができる。図示はされていないが、4つの二次元圧電アクチュエータ201、202、203、204が、ポータブル電子デバイス184の各辺中央部にそれぞれ配置されてもよい。二次元線形圧電アクチュエータ201、202、203、204の平行移動力は、剛体のバーおよびブラケット205を通じて、ポイント206において追加の硬いオーバーレイ207に伝達される。実施形態ではハプティック・スタイラス100とケース300とに同じ材料126が用いられる例を示したが、両者の使用状況を考慮して、ハプティック・スタイラス100とケース300とに異なる材料を用いてもよい。

0073

端部質量122は、ポータブル電子デバイス184の背面の中央位置に、または、ケース300の隣合う2辺に沿って配置することができる。構成部品を取り囲む空間を防音材料126としての伝熱性シリコンゴム材料126で満たすことで、振動の不要成分を減衰させることができる。

0074

二次元圧電アクチュエータ201、202、203、204を駆動することで、オーバーレイ207に面方向の振動が生じる。ハプティック・スタイラス100のスタイラス先端104がオーバーレイ207に接触している場合には、ハプティック・スタイラス100のスタイラス先端104を、X−Y方向に移動させることができる。

0075

図10(a)は、実施形態の中に開示されたテクニックを使用して効率的に解決できる一般タスクモデルを示す。

0076

特に、ポイント1が存在し、ユーザが特定のパラメータを有するルート/軌跡/経路に沿った移動を開始するために検出および識別する必要のある、ポイント1が存在する。その後ユーザは、順番にポイント2、3、4を通過した上で、ポイント5に到達しなければならない。これに伴ってルート/軌跡/経路が、例えば環境における高さ、深さ、温度、湿度、風等のような、機械的、化学的物理的パラメータの変動を有すること、または有しないことが可能である(例えば、ExoPlanet Adventure(エクソプラネットアドベンチャーの場合であれば、土、水、大気)。

0077

このタスクは、図画絵画、手書き、およびカリグラフィ、外国語の特定スキル(以前の経験)をまったく有していない初心者、例えば子供の学習に関係付けることができる。このタスクは、年齢関連記憶障害または脳卒中後脳障害に起因して手書きスキルを失った高齢者リハビリテーションのために使用できる。類似するタスクを使用して、所定の深さを伴う基本経路誘導計画する航海士鉄道オーバーパスフライオーバーおよびパイプライン建設者トレーニングに使用できる。またタスク・モデルは、巨大ショッピングモールハイパーマーケット超高層オフィスビルにおける触覚利用の視覚化およびリアリティの増大のためも適用可能である。人間の脳またはそのほかの生物学的器官および組織内における仮想ナビゲーションのシミュレーションは、ルート追跡のタスクにも当て嵌まる。

0078

一般的なケースにおいては、特定の視覚的な目標物を有するか、または専ら方向性触覚キュー、シミュレーションされたテクスチャの触感覚およびもっとも効率的な方法でタスクを解決するための特定の案内を提供する警告信号(サウンドおよび振動を使用する)に頼ることが可能な開始ポイントをユーザが検出し、識別する必要がある。例えば、最初の接触ポイントの近くで探りの動き(任意方向の短いストローク(図10の矢印))を行なうことによってユーザが、開始ポイントへ向かう正しい方向を意味することができる振動(図10(b)の3本の破線の矢印)を検出できる。スタイラス先端が開始ポイントに達すると、それを音または触覚フィードバックによって確認でき、ユーザは、その次の方向信号等を検出するようにサーチを継続する(図10(c)、図10(d))。異なる触覚キュー(力、振動、および/または移動)をはじめ、ルートの周囲を取り囲む、より高い摩擦を有するテクスチャを臨機応変にユーザの案内に割り当てることができる(図10(d))。しかしながら、ゲームプレイに適切なこの種の探りテクニックを、外科手術、手書き、ナビゲーション、および技術等の特定のスキルの学習のために使用することは可能でない。いくつかのタスクは、複数の解決(図10(e))を有し得るが、特定のコンテンツ学習コンテンツなど)においては、最小限の逸脱で時間内に通過されるべきルートが1つだけ与えられてもよい。

0079

したがって、好ましい実施形態(図10(f))においては、ダイアログボックス内のデフォルトのボタンへのポインタのように開始ポイント1までスタイラスを自動的に(好ましくは1ストロークで)移動されてもよい。続いて確認信号(振動がポイント1における3つの小さい円として示されている)の直後に、ユーザの運動記憶を刺激することによってスタイラスが割り当て済みの速度を伴ってルート/軌跡/経路を追う。これに伴って、スタイラスを保持している指の場所を、トレーニング受講者熟練ユーザあるいはパーソナルアシスタント(CortanaやSiriのような)によって与えられる他のパラメータに基づいて、臨機応変に変更/更新できる。このように継続的監視テクニックによる学習は、スキル習得のプロセスを加速することが可能であり、かつ/または子供、初心者、および高齢者の指の動きの追跡パフォーマンスを向上させることができる。盲目または視覚障害者は、自立生活のためにこのテクニックを利用できる。

0080

この中に述べられている実施形態は、プロセッサを含むとするかまたは含まないとし得るハードウエア論理回路として一部または全部を実装できる。

0081

本発明は、様々な態様で実現できる。 好ましい態様を以下に列挙する。

0082

本発明はハプティック・スタイラス・インターフェース・デバイスを与える。前記ハプティック・スタイラス・インターフェース・デバイスは、不釣り合いの軸方向の力によって引き起こされる慣性、摩擦、および運動エネルギによって、それを握って保持する指の位置を軸方向にコントロールできるハプティック・デバイスを含んでもよい。前記ハプティック・スタイラス・インターフェース・デバイスは、前記ハプティック・スタイラスに沿って移動する指先の下に異なる触感覚を生み出すように構成された被覆表面をさらに含んでもよい。前記スタイラスは、タッチスクリーンとの容量性結合を提供し、それによって、任意のインタラクション表面との接触時の圧力を検出するように構成された導電性の先端またはペン先をさらに含んでもよい。
内蔵センサおよびアクチュエータ、前記ハプティック・スタイラスの多様な機能のサポートに必要とされる電子構成要素、電源、および外部のコンピュータおよび/またはポータブル電子デバイスとの情報の伝達を可能にする無線通信モジュールがさらに与えられても良い。

0083

本発明においては、任意の周知の検出テクニック、および容量性、誘導性、超音波、電磁気、ビデオ式、または別の適切な接触型または非接触型センサを使用して前記先端または前記ペン先の場所が前記インタラクション表面に関して検出されてもよい。

0084

本発明においては、任意のインタラクション表面との接触時の圧力を検出する検出器が、前記ハプティック・スタイラスの内側の前記スタイラス先端の回路基板上に位置し、または前記検出器が、前記ハプティック・スタイラスの外側の、前記インタラクション表面の近く/下(たとえば、前記外部のポータブル電子デバイス内)に位置してもよい。

0085

本発明においては、前記ハプティック・スタイラスを握って保持する前記指の位置は、内蔵アクチュエータによって生み出され得る不釣り合いの軸方向の力によって引き起こされる慣性、摩擦、および運動エネルギによってスティック・スリップ現象を使用して変更されてもよい。

0086

本発明においては、前記内蔵アクチュエータが2つの対向する方向における加速および異なる軸方向の力(非対称摩擦力)を作用させ得るとすることができ、かつ、圧電、磁歪、電磁気(ボイス・コイル)、空気圧、液圧、誘電エラストマ・アクチュエータ、またはこれらの類等の任意の適切なタイプおよび性質のものとしてもよい。

0087

本発明においては、前記内蔵アクチュエータが前記スタイラス先端とは反対側のスタイラス・キャップ近くに配置され、前記キャップとの硬直なリンクを有し、端部質量が前記アクチュエータの反対側に付けられてもよい。

0088

本発明においては、前記端部質量が、スタイラス・ハウジングおよびすべての内蔵構成要素とともに慣性質量を与え、それに関して前記内蔵アクチュエータが印加された異なる軸方向の力を前記スタイラス被覆のベースに直接、または前記スタイラス被覆の前記ベースとリンクされた前記スタイラスのキャップに作用可能であるか、またはほかの任意の方法で前記内蔵アクチュエータの長手方向の動きを前記スタイラス被覆の前記ベースへ伝達可能であるとすることができ、前記端部質量は、前記スタイラス被覆の前記ベースおよび前記キャップの可動システムの共振周波数に対して慣性質量を調整してもよい。

0089

本発明においては、前記キャップは、ねじ溝つきジョイント、ねじ、または別の、振動による影響が及び得ない方法/メカニズムによって前記スタイラス被覆の前記ベースに付けられてもよい。

0090

本発明においては、前記内蔵アクチュエータは、ねじ溝つきジョイント、ねじ、またはそのほかの、振動による影響が及び得ない方法によって前記スタイラス・ハウジングに堅固に付けられるストップ・ワッシャを用いてほかの内蔵構成要素から分離されてもよい。

0091

本発明においては、前記端部質量は、不必要な振動成分を減衰させ、かつ前記内蔵アクチュエータの熱を消散させる伝熱性シリコーンゴム材料の使用によって前記スタイラス・ハウジングおよび前記ストップ・ワッシャから分離されてもよい。

0092

本発明においては、前記スタイラス被覆の前記ベースは、前記内蔵アクチュエータが達成可能な変位に限定される距離だけ前記スタイラス・ハウジングの上を摺動できる管状を呈してもよい。

0093

本発明においては、前記スタイラス被覆の前記ベースは、前記ベースとの最小の接触面積および摩擦を提供するインサートまたはベアリングの使用、またはほかの方法によって前記スタイラス・ハウジングから分離されてもよい。

0094

本発明においては、前記スタイラス被覆の前記ベース管は、ユーザの指先と連続接触し、かつ前記把握力(前記ユーザによって前記管上に作用される法線方向の力、および前記スタイラスの前記長手方向に沿った指/拇指の変位の速度)の変動に依存して異なる触感覚を生み出すことが可能な彫り込みテクスチャのパターンを外表面上に有してもよい。

0095

本発明においては、彫り込みテクスチャのパターンは、テクスチャ要素の特定の勾配を有し、前記テクスチャの勾配は、連続的に与えられ、または、触れることによって区別できるようにいくつかのゾーンにセグメント化されて与えられてもよい。

0096

本発明においては、前記スタイラス被覆の前記ベース管が、トランス型をシス型に変えるとき光誘発光異性化を示すことによって摩擦を変更できる複合光感応性ナノ構造材料(たとえば、アゾベンゼンまたは類似アゾ混合物)によって覆われる。固有の光スペクトル、電界、または磁界に感応する類似のスマート材料も同様に使用可能である。それとともに前記複合材料は、異性化プロセスを誘発する固有パラメータを有する内蔵光(磁性のまたは導電性の)ファイバをその構造内に有し得る。その種の実施形態は、前記ユーザの指先が前記ハプティック・スタイラスに沿って移動するときに摩擦を動的に変更することを可能にしてもよい。

0097

本発明においては、前記スタイラス被覆は接触感応性であり、インタラクション表面として使用可能であってもよい。すなわち、前記ユーザが異なる力によって前記被覆を押す/絞るとき、またはクリック/タップするとき、前記スタイラス被覆を通じて内蔵マイクロコントローラが、異なるユーザ入力挙動を命令として検出および識別して、アプリケーションを初期化/設定またはカスタマイズし、必要な/特定のモードを選択し、または何らかの事象に応答するか、またはユーザ識別(手書きによって入力されるパスワードの分析時にほかのセンサから収集される情報および圧力の再分配に基づく)を行うことが可能であってもよい。

0098

本発明においては、外部のポータブル電子デバイスとのインタラクション時の前記接触感応性スタイラス被覆は、より進んだ多次元の容量測定的な接触入力の機能を実現可能であってもよい。すなわち前記スタイラス被覆の機能は、タッチスクリーン上における前記スタイラスの位置および前記ポータブル電子デバイスの空間位置、前記アプリケーションのコンテキストおよびそのほかのパラメータに応じて動的に変更可能であってもよい。

0099

本発明においては、前記スタイラス被覆は前記長手方向に沿ってセグメント化されており、各セグメントは、異なるテクスチャ・パターンおよび/またはテクスチャ・パターンの勾配を有してもよい。

0100

本発明においては、前記スタイラス・ハウジングおよび前記スタイラス被覆の前記ベースの両方が、任意のそのほかの、人間工学の観点からより良好に手にフィットし得る平坦、またはわずかに凹んだエッジの表面を伴う非円形状を呈してもよい。

0101

本発明においては、前記スタイラス被覆は、いくつかの層:前記ベース、前記センサ、前記アクチュエータ、および外部シェルからなってもよい。

0102

本発明においては、前記スタイラス被覆は、前記セグメントに従って分布する内蔵センサおよび/またはアクチュエータ(任意の物理的性質のもの)を有してもよい。

0103

本発明においては、前記スタイラス被覆は、圧力の検出/測定が可能な、すなわちセルフセンシング・アクチュエータとして構成される内蔵アクチュエータ/センサを有してもよい。

0104

本発明においては、前記スタイラス被覆の前記外部シェルは、前記被覆のシェルより高い摩擦を有する弾性材料のピンが押し出されて前記スタイラス被覆と前記ユーザの指先の間の摩擦を機械的に変更できる孔を有してもよい。

0105

本発明においては、前記孔が前記スタイラス被覆の前記セグメント化された外部シェルのエッジに沿って配されてもよい。別の実施形態として、前記弾性材料のピンが、前記スタイラスの前記長手方向に沿って配された前記孔を通って押し出されることが可能であり、前記孔の密度に特定の勾配があってもよい。

0106

本発明においては、前記スタイラス被覆の前記外部シェルおよび/または前記セルフセンシング・アクチュエータの層は、前記スタイラスの前記長手方向に対して直角な平行スライスでセグメント化されてもよい。

0107

本発明においては、前記スタイラス被覆の前記外部シェルおよび/または前記セルフセンシング・アクチュエータの層の前記セグメント化された平行スライスは、前記スタイラス被覆の前記長手方向にわたって特定パターンレイアウトで配されることが可能であってもよい。

0108

本発明においては、各スライス内の前記被覆の前記外部シェルは、前記スタイラスの周囲を時計方向または反時計方向に渦巻く特定の触感覚をシミュレーションすることによって、弾性材料の個別のピンが各スライス内の前記孔を通って順次延びることを可能にするようにさらにセグメント化されてもよい。

0109

本発明においては、前記ハプティック・スタイラスを駆動して前記インタラクション表面にわたって動かす力は、前記プティック・スタイラス内に埋め込まれるアクチュエータか、または前記タッチスクリーンのオーバーレイまたはそのほかの任意のインタラクション表面に付けられるアクチュエータを使用して発生可能であってもよい。

0110

本発明においては、前記スタイラス先端は、前記スタイラス先端に印加され、かつ前記スタイラスを前記接触表面に関し、前記ハプティック・スタイラスを握って保持する前記ユーザの手に関してXY方向に移動できる力を生み出すことが可能な動力化されたスタイラス先端として構成されてもよい。

0111

本発明においては、前記動力化されたスタイラス先端は、前記ポータブル電子デバイスの前記タッチスクリーンを含む任意のインタラクション表面との接触時に前記インタラクション表面にわたる前記スタイラスの2次元(XY)の変位をサポートする内蔵小型球面モータを与えてもよい。それとともに前記内蔵小型球面モータは、圧電、磁歪、電磁気、またはこれらの類等の任意の適切なタイプおよび性質のものとしてもよい。

0112

本発明においては、前記動力化されたスタイラス先端または前記内蔵小型球面モータの位置が、任意の周知の検出テクニック、および容量性、誘導性、超音波、電磁気、ビデオ式、または別の適切な接触型または非接触型センサを使用して前記インタラクション表面に関して検出されてもよい。

0113

本発明においては、前記内蔵小型球面モータは、ねじ溝つきジョイント、ねじ、またはそのほかの、振動による影響が及び得ない方法によって前記スタイラス・ハウジングに堅固に付けられるストップ・ワッシャを用いてほかの内蔵構成要素から分離されてもよい。それとともに前記内蔵小型球面モータは追加の端部質量に付けられ、前記端部質量は、不必要な振動成分を減衰させ、かつ球面モータの機械的部分の熱を消散させる伝熱性シリコーンゴム材料の使用によって、前記スタイラス・ハウジングおよびストップ・ワッシャから分離されてもよい。

0114

本発明においては、前記スタイラス先端は、前記ポータブル電子デバイスの前記タッチスクリーンを含む、ガラス、プレキシガラスゴリラガラス、またはこれらの類等の、固有摩擦パラメータを有するインタラクション表面との接触時に前記インタラクション表面にわたる前記スタイラスの2次元(XY)の変位をサポートする内蔵小型スティック・スリップ・モータとして構成されてもよい。それとともに前記内蔵小型スティック・スリップ・モータは追加の端部質量に付けられ、前記端部質量は、不必要な振動成分を減衰させ、かつ球面モータの機械的部分の熱を消散させる伝熱性シリコーンゴム材料の使用を伴って、前記スタイラス・ハウジングおよびストップ・ワッシャから分離されてもよい。

0115

本発明においては、前記内蔵小型スティック・スリップ・モータは、レバー・システムを通じてリニア・アクチュエータからプレート/ディスクへ印加される並進力を仲介する接触プレート/ディスクを通じて前記インタラクション表面と接触してもよい。それとともに前記接触プレート/ディスクは、摺動の動態時におけるより少なくとも30%は大きい、静止時の前記接触表面との静止摩擦を有してもよい。

0116

本発明においては、前記接触プレート/ディスクは、玉継手によって前記レバー/シャフトに付けられ、前記レバー/シャフトが前記ハプティック・スタイラスの異なる向きを通じて移動しても前記プレート/ディスクが表面との接触を維持されるように構成してもよい。

0117

本発明においては、前記接触プレート/ディスクは、シリコーン系または複合ナノ構造光感応性材料(アゾベンゼンまたはその類)、電気粘性流体ゲル、または任意のそのほかの、光異性化、電磁界、または電気吸着効果(または別の適切なテクノロジ)を頼ってコントロールが可能な摩擦の所定パラメータを伴う材料の被覆を有してもよい。それとともに、前記複合材料は、その構造内に、異性化プロセスを誘発し、かつ前記接触プレート/ディスクの被覆と前記インタラクション表面の間の摩擦力を変更する固有パラメータを有する光、磁性、導電性の内蔵ファイバ(または別の構成要素)を有してもよい。

0118

本発明においては、前記接触プレート/ディスクは、いくつかの層:前記ベース、前記アクチュエータ(たとえば、内蔵誘電エラストマ・アクチュエータ)、および外部シェルからなってもよい。それとともに前記シェル(外部被覆)は、低い摩擦係数を有し、かつ前記接触プレート/ディスクのシェルより高い摩擦を有する弾性材料の小さいピンが押し出されて前記接触プレート/ディスクとインタラクション表面の間の摩擦を、前記スティック・スリップ・モータによって生み出される並進力の異なる段階と同期して、かつ/または前記ハプティック・スタイラスを使用する異なるシナリオおよび予測される前記ユーザの挙動に従って機械的に変更できる孔を有してもよい。

0119

本発明においては、前記接触プレート/ディスクは、いくつかの層:前記ベース、前記アクチュエータ(たとえば、圧電/超音波アクチュエータ)、および外部シェルからなってもよい。それとともに前記シェル(外部被覆)は、前記インタラクション表面に関して、前記被覆の高周波の(超音波の)反復的な接線方向の運動を引き起こすことによって(たとえば、特許文献30に開示されるように)、前記スティック・スリップ・モータによって生み出される並進力の異なる段階と同期して、かつ/または前記ハプティック・スタイラスを使用する異なるシナリオおよび予測される前記ユーザの挙動に従って減じることが可能な高い摩擦を有してもよい。

0120

本発明においては、前記インタラクション表面にわたる前記ハプティック・スタイラスの2次元(XY)の変位は、前記インタラクション表面または前記ポータブル電子デバイスの前記タッチスクリーンに付けられた外部平面マニピュレータによって提供されてもよい。

0121

本発明においては、前記スタイラス先端が特定の形状および/または前記接触プレート/ディスクを有することまたは有さないことが可能であり、前記接触プレート/ディスクは、所定の、および/または前記外部平面マニピュレータによって生み出される並進力の異なる段階と同期してコントロールされる摩擦パラメータを伴ってもよい。

0122

本発明においては、さらに、プリント回路基板、再充電可能バッテリ、内部電源、多状態視覚表示器、少なくとも2つのプロセッサ型のマイクロコントローラ、メモリ、少なくとも1つの指位置アクチュエータ、駆動コントロール・メカニズム、センサ、ハプティック・アクチュエータ、および情報交換トランシーバがさらに与えられてもよい。

0123

本発明においては、前記再充電可能バッテリは、ニッケルカドミウムセル、NiMHバッテリ、リチウム・セル、またはこれらの類であってもよい。

0124

本発明においては、前記内部電源は、再充電可能バッテリに蓄積されたDC電力を、前記ハプティック・スタイラスの機能を提供するすべての構成要素を動作させるために必要とされる多様なDC電圧に変換するように構成されてもよい。電源はまた、前記内蔵バッテリの充電も維持してもよい。

0125

本発明においては、前記多状態視覚表示器は、前記バッテリの状態および充電モード、前記スタイラスの起動、特定タスクの選択を、前記ユーザによって行なわれるか、または自動的に検出されたときに示し、かつ前記モード、障害、および/またはポータブル電子デバイス上において走っているアプリケーションに関係する警告信号を表示してもよい。

0126

本発明においては、MEMSセンサ・ハブを組み込む第1プロセッサ型のマイクロコントローラが、前記インタラクション表面に関する前記スタイラス・ハウジングの空間位置を検出する3Dデジタル加速度計および3Dデジタル・ジャイロスコープ、MEMSマイクロフォンおよび振動センサ、前記スタイラス先端の圧力センサ、前記指圧力多ポイント検出器、および前記ユーザの指位置多ポイント検出器等の、ほかのセンサによって収集される情報の前処理を実行するように構成されてもよい。

0127

本発明においては、第2プロセッサ型のマイクロコントローラが、
ユーザ識別、アプリケーションの初期化/設定またはカスタマイズ、必要/特定モードおよびユーザ固有挙動モデルの選択を実行し、
一般タスク・モデルに関するユーザの挙動(前記スタイラス表面のインタラクションをはじめ非接触のスタイラス操作に関する)の基本パターン(テンプレート)、前記スタイラスの使用に適切な/それのために意図されるモードおよびシナリオを分析し、
前記スタイラス・キャップの近くに配置され、かつ前記スタイラス被覆のベース管とリンクされる前記内蔵アクチュエータを使用して指の把握位置を前記ハプティック・スタイラスに関してコントロールし、
前記スタイラスの変位をサポートする前記内蔵小型球面モータが前記スタイラスに備えられるとき、前記インタラクション表面に関してスタイラスの位置および変位をコントロールし、
前記スタイラスと外部(ポータブル)電子デバイスの間に無線通信を提供し、
触覚テクスチャ変調器およびハプティック・アクチュエータによって生成される相補触覚信号を管理/変更し、
必要な視覚信号を前記多状態表示器上に表示するように構成されてもよい。

0128

本発明においては、前記ハプティック・スタイラスを使用する異なるシナリオおよび予測されるユーザの挙動に従った駆動コントロール・メカニズムによる動作、および前記デバイスの異なる機能のサポートのための任意の型のデータ(たとえば、記号、文字、絵文字、基本的な幾何学形状、およびそのほかの言語および文法上の特徴の特定の軌跡、シミュレーションされるテクスチャのパターン、振動信号、および触覚効果のパラメータ)をストアするためにメモリが使用されてもよい。それとともに前記メモリは、不揮発性メモリであってもよい。より複雑なデータの前記外部(ポータブル)電子デバイスのメモリへの転送/それからの転送および/またはそれへのストアが可能であってもよい。ポータブル・デバイスは、前記スタイラスによって収集された生および処理済みデータバックアップ/ストアに使用して、セキュリティ、効率、および模写の目的での多様なシナリオにおける長期のユーザの挙動を開発/モデリングできるように構成されてもよい。

0129

本発明においては、前記情報交換トランシーバが、前記ポータブル電子デバイスおよび別のデバイス(類似のハプティック・スタイラスとすることが可能)との情報の交換および/または同期を行なうように構成されてもよい。それとともに前記情報は、前記タッチスクリーン上における前記ハプティック・スタイラスによる接触ポイントの座標および/またはアプリケーションの実行時の間にわたって、臨機応変に交換/変更が必要な任意の関連パラメータを含んでもよい。

0130

本発明においては、駆動コントロール・メカニズムが、所定の大きさおよび周波数を有する特定の鋸歯状波の前記出力信号を前記内蔵アクチュエータに提供してもよい。

0131

本発明においては、前記ハプティック・スタイラスを駆動して前記インタラクション表面にわたって移動させる(内蔵または外部)アクチュエータの駆動コントロール・メカニズムは、必要時に前記ユーザの入力した動きに対して前記スタイラス先端の位置を駆動および/または修正できるように構成されてもよい。この駆動コントロール・メカニズムは、前記スタイラスおよび/または前記外部デバイスのメモリからの収集済みのデータを利用して、多様なシナリオの中でユーザ/スタイラスの動きを模写またはリモデルすること、または一方のユーザをガイドして他方のユーザ/専門家によって行なわれたスタイラスの動きを、学習またはガイダンス目的で再現させることができるように構成されてもよい。

0132

本発明においては、内蔵ハプティック・アクチュエータの駆動コントロール・メカニズムおよび触覚テクスチャ発生器/変調器の駆動コントロール・メカニズムは、それぞれの特定のアクチュエータに、所定の大きさ、周波数、および持続時間を有する出力信号を提供してもよい。

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