JP7309117B2 - 指押圧入力イベント中の指感覚を修正するためのシステム - Google Patents

Description

本出願は、全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１８年７月１８日に出願された米国特許出願第１６／０３８，５４４号及び２０１７年８月２９日に出願された米国仮特許出願第６２／５５１，７２５号の優先権を主張する。
本出願は、全体として、電子デバイスに関し、より詳細には、電子デバイスのための入出力構成要素に関するものである。

電子機器は、ユーザ入力を収集するためのタッチ感知構成要素を含むことがある。例えば、タブレットコンピュータ及びセルラー電話などのデバイスは、選択可能なメニューオプション及び仮想キーボードを表示するために使用することができるタッチ感知ディスプレイを含む。このタイプの入力構成では、ユーザの指を使用してデバイスへの入力を提供することができる。

タッチ感知ディスプレイの表面は、概して剛性である。結果として、ユーザの指の動きは、ディスプレイ表面との接触時に急激に停止する。注意が払われない場合、指衝撃イベントは、不快で疲労するものであり得る。

ユーザは、タッチ感知入力面又は他の入力面への指押圧入力を提供することができる。入力面は、電子デバイスのディスプレイに重なり合う２次元タッチセンサから形成されてもよい。電子デバイス及び指装着デバイスなどの関連機器は、ユーザからの指押圧入力を収集するためのシステムを形成することができる。

指装着デバイス及びそのデバイス内のユーザの指が、電子デバイスの入力面に近づくときの監視に、光近接センサ又は容量性近接センサなどのセンサを使用してもよい。入力面に向かう指の動きの検出に応答して、指装着デバイス内のアクチュエータは指を内向きに圧迫することができる。これにより、指の指パッド部分を入力面に向かって外向きに突出させ、それによって指と入力面との間の衝撃を和らげる。

電子デバイスはまた、入力面に向かう指の動きの検出に応答して、指装着デバイス及び／又は指を弾く構成要素のアレイを有してもよい。これらの構成要素は、静電気、磁気反発力又は吸引力、超音波出力、及び機械的出力を使用して反発力を生成することができる。構成要素は、一例として、指装着デバイス内の永久磁石などの構成要素を磁気的に弾く、入力面に重なり合う電磁石のアレイを含んでもよい。

指が従来の電子デバイスのタッチ感知面にどのように衝撃を与え得るかを示す図である。 指が従来の電子デバイスのタッチ感知面にどのように衝撃を与え得るかを示す図である。 指が従来の電子デバイスのタッチ感知面にどのように衝撃を与え得るかを示す図である。

一実施形態に係る、指が、システム内の電子デバイス内のタッチ感知入力面などの入力面にどのように接触し得るかを示す図である。 一実施形態に係る、指が、システム内の電子デバイス内のタッチ感知入力面などの入力面にどのように接触し得るかを示す図である。 一実施形態に係る、指が、システム内の電子デバイス内のタッチ感知入力面などの入力面にどのように接触し得るかを示す図である。

一実施形態に係る、指押圧イベント中にユーザの指によって受ける力が、システム内でどのように制御され得るかを示すグラフである。

一実施形態に係る、例示的なシステムの概略図である。

一実施形態に係る、システムのための例示的な指装着デバイスの図である。 一実施形態に係る、システムのための例示的な指装着デバイスの図である。 一実施形態に係る、システムのための例示的な指装着デバイスの図である。

一実施形態に係る、局所的に調整可能なサイドアクチュエータを有する例示的な指装着デバイスの斜視図である。

一実施形態に係る、例示的な指装着デバイスの側面図である。

一実施形態に係る、任意の指装着デバイス及びシステム内の関連する電子デバイスを有するユーザの指の図である。

一実施形態に係る、システム内の電子デバイスの入力面と相互作用中のユーザの指の側面図である。

一実施形態に係る、ユーザの指が図１５の電子デバイスの入力面にわたって横方向に移動するにつれて、図１５のユーザの指がどのように垂直に変位され得るかを示すグラフである。

セルラー電話、タブレットコンピュータ、組み込みシステム、及び他の機器などの電子機器は、タッチ感知入力デバイスを含んでもよい。例えば、電子デバイスは、タッチ感知ディスプレイを含むことができる。ユーザは、１つ以上の指を使用して、タッチ感知ディスプレイにユーザ入力を供給することができる。いくつかの状況では、指スワイプ及び他のジェスチャが入力として提供されてもよい。他の状況では、ユーザの指は、タッチ感知ディスプレイの表面に、表面に垂直な方向に当てることができる。このタイプの指押圧入力（指ストローク入力、キーストローク入力、仮想キーボード入力、又は仮想ボタン入力と呼ばれることもある）を、例えば、ユーザが仮想キーボード上でタイピングするときに使用することができる。ディスプレイ上にキーアイコンを表示し、それぞれのタッチセンサ入力をキャプチャすることによって、仮想キーボードをタッチ感知ディスプレイ上に形成することができる。必要に応じて、仮想キーボードなどの入力面は、他の構造体（例えば、テーブルトップ、車両ダッシュボード、冷蔵庫など）上に形成することができる。例えば、指押圧入力は、プロジェクタを使用してキーアイコンが投影された入力面から収集されてもよく、及び／又は指押圧入力は、どの可視キーアイコンも伴わずに入力面から収集されてもよい。ディスプレイに重なり合う２次元タッチセンサを使用して指押圧入力が収集される構成は、例として本明細書に記載されることがある。

指押圧入力を供給するとき、疲労を軽減し、ユーザの経験を向上させるために、ユーザが電子デバイスに入力を供給するときにユーザの指にかかる力は、ユーザの指に結合された構成要素及び／又は電子デバイス内の構成要素を用いて修正され得る。一例として、指装着デバイス内及び／又はタッチ感知入力面を有するデバイス内の構成要素は、ユーザの指と入力面との間の衝撃を和らげるのを助けるために使用されてもよい。

修正されない指の衝撃イベントは、急激な力対変位の形（例えば、比較的短い距離を入力面に向かって移動するときに、ユーザの指上に急速に立ち上がる力）によって特徴付けられ得る。これらの力を修正することによって、ユーザは、物理ボタン上のクリックのアクションを模倣する指感覚、及び／又は他の指感覚を用いて、より柔軟な指と入力面との相互作用が与えられ得る。

ユーザの指が従来の入力面と相互作用する方法は、図１、図２、及び図３に関して例示される。図１に示すように、指１０などのユーザの指は、指骨１２を含む。指爪１８は、指１０の上部面上に位置する。指１０の対向する下部は、指腹１４を有する。指腹１４は、骨１２と指１０の下部面上の指パッド１６との間に位置する。

図１のシナリオでは、指１０は入力面２４に向かって移動しているが、指パッド１６は入力面２４とまだ接触していない。結果として、指パッド１６に力が加えられておらず、ユーザは表面２４との接触の感覚を感じることはない。ユーザが指１０を＋Ｚ方向に表面２４に向かって移動させると、指パッド１６は、図２に示すように表面２４と接触する。指パッド１６が表面２４と接触するとすぐに、＋Ｚ方向における指１０の更なる移動は、骨１２と指パッド１６との間の指腹１４の圧縮により、－Ｚ方向の表面１６に対する抵抗力Ｆを生成する。

指パッド１６が最初に表面２４と接触するとき、骨１２は表面２４から距離Ｄ１にある。指１０が＋Ｚ方向に表面２４に向かって更に移動するにつれて、指腹１４は圧縮され、横方向に（本実施例では左右に）拡がりながら平らになる。指腹１４が完全に圧縮されると、指１０が表面２４に対して静止することになり、＋Ｚ方向における指１０の更なる動きが防止される。図３に示されるように、骨１２は、指腹１４が完全に圧縮されたときに、Ｄ１未満である距離Ｄ２によって分離される。

このように指１０の下向きの動きを停止するプロセスは、急激であり得る。入力面に対する指の衝撃の急激さを低減するために、ユーザの指及び／又は入力面２４に関連付けられた電子デバイスには、ユーザの指の表面２４への衝撃を和らげるのを助ける、並びに／又は指押圧イベント中のユーザの指の動き及びユーザ指感覚を制御する構成要素が提供されてもよい。

一例として、図４、図５及び図６のシステム構成について考察する。この構成では、指１０は、システム２８内のユーザ入力を提供するために使用されている。システム２８は、指装着デバイス２６Ａ及び電子デバイス２６Ｂを含む。電子デバイス２６Ｂは、タッチスクリーン、タッチパッド、又は入力面２４を形成する他の入力デバイスを有してもよい。システム２８のユーザは、デバイス２６Ｂの入力面２４の１つ以上の領域（例えば、デバイス２６Ｂ内のタッチ感知ディスプレイ上のタッチセンサ又はデバイス２６Ｂ内の他のセンサに関連付けられた１つ以上の領域）に対して指１０を押すことによって指押圧入力を供給することができる。この例では、指押圧入力はデバイス２６Ｂによって収集される。必要に応じて、システム２８のための指押圧入力は、デバイス２６Ａ内の加速度計又は他のセンサ（例えば、加速度の急激な変化による指押圧イベントを検出するセンサ、ドームスイッチ、タッチ又は力センサなどの圧縮を介して指押圧イベントを検出するセンサ）を使用して指押圧イベントを検出することによって収集されてもよい。

図４、図５及び図６の構成については、指装着デバイス２６Ａは、指押圧イベント中に力Ｆを制御するために指１０と相互作用することができる。デバイス２６Ａは、指１０の指先に装着されるように構成された金属、プラスチック、ガラス、セラミック、及び／又は他の材料から形成された本体（ハウジング）を有してもよい。デバイス２６Ａは、図４に示されるように、いつデバイス２６Ａがデバイス２６Ｂの入力面２４に近づいているかを判定するセンサと、指１０が入力面２４に接近するにつれて、側面部分２６Ａ'を方向３０で内側に動かすアクチュエータと、を含んでもよい。これにより、指腹１４の側面部分が左及び右から内側に圧迫され、指腹１４の残りの部分を下向きに拡張させる。結果として、指パッド１６は、＋Ｚ方向で（例えば、位置１６'におけるその初期位置から）下向きに押され、指パッド１６と骨１２との間の距離を延ばし、指パッド１６と表面２４との間の距離を短くする。

指１０上の内向き圧力及び指パッド１６の拡張により、指パッド１６は、指１０が圧迫されていなかった場合よりも先にデバイス２６Ｂの表面２４に接触する。図５に示すように、例えば、指パッド１６は、指パッド１６がその元の位置１６'にある場合よりも先に表面２４に接触する。したがって、指１０上の力Ｆは、部分２６Ａ'が指腹１４を内側に圧迫しなかった場合よりも、ユーザの下向きの指ストローク内でより先に生成され得る。これは、骨１２が指腹１４を完全に圧縮（図６）する前の下向き（＋Ｚ）方向における指１０の移動を徐々に低減するのに役立ち、それによって、疲労する可能性のある表面２４との不快な指の衝撃を低減する。

図４、図５、及び図６の例では、力Ｆは、指腹１４を圧迫し、指パッド１６が入力面１２に接触する前に指パッド１６を指１０から外向きに移動させることによって操作される。必要に応じて、力Ｆは、方向＋Ｚにおける指１０の移動を減速させるのを助ける構成要素をデバイス２６Ａ及び／又は２６Ｂに組み込むことによって制御することができる。例えば、デバイス２６Ａ及び／又は２６Ｂは、デバイス２６Ａ（及び指１０）とデバイス２６Ｂとの間に反発力を生成する構成要素を含んでもよい。吸引力も生成することができる。反発（及び／又は吸引）力は、機械的に、静電的に、超音波的に、磁気的に、などで生成されてもよい。デバイス２６Ａとデバイス２６Ｂとの間の反発力及び／又は吸引力の量は、動的に調整されてもよい。いくつかの構成では、力Ｆの量は、局所的なピーク及び谷を呈するように変化させることができ、それによってボタンクリック感覚を作り出すことができる。

図７は、指の復元力（下向き方向＋Ｚにおける指１０の移動を減速させる上向き力Ｆ）が入力面２４に向かう指変位Ｚの関数としてプロットされているグラフである。異なる指復元力曲線は、異なるシステム構成に関連付けられる。

第１の例示的な構成において（例えば、図１、図２、及び図３を参照されたい）、指１０上には指装着デバイスが存在しない。力応答曲線３２によって特徴付けられるこの構成では、指パッド１６は、骨１２がその初期開始点の距離ＺＩにあるときに入力面２４に接触する。ユニットパルプ１４が骨１２によって表面２４に対して完全に圧縮されるまで、力Ｆは滑らかに上昇する。この時点で、骨１２はＺ軸に沿った距離ＺＣに位置し、復元力Ｆは急激に上昇し（事実上無限に）、指１０の更なる動きを防止する。指１０の動きはこの構成で急速に停止されるため、ユーザの指は、不快な感覚を経験する。

第２の例示的な構成（例えば、図４、図５、及び図６を参照されたい）では、指１０が表面２４に近づくにつれて、指腹１４が圧迫される。指腹１４が圧迫されるので、指パッド１６は、指爪１８から離れて表面２４に向かって下向きに拡がって、（例えば、位置ＺＩではなく位置ＺＥで）表面２４に早く接触する。指パッド１６と表面２４との間の早期接触は、復元力Ｆが指１０に加えられる距離及び時間を延長し、したがって指１０の動きはより徐々に遅くなる。

第３の例示的な構成は、曲線３６と関連付けられる。この例示的な構成では、デバイス２０Ａの領域２６Ａ'内のアクチュエータからの内向きの力は動的に調節され、そのため、曲線３２は、完全に圧縮された指腹の位置ＺＣで急激に上昇する前に、比較的早期の初期増加（位置ＺＥ）、局所的ピーク（位置ＺＰ）、及び局所的谷（位置ＺＶ）によって特徴付けられる。曲線３４に対する位置ＺＥとＺＰとの間の力Ｆの急速な増加は、位置ＺＥから位置ＺＰへの指１０の動きの間に、指腹１４の内向きの圧迫を増加させることによって達成され得る。曲線３４に対する位置ＺＰと位置ＺＶとの間の力Ｆの急速な減少は、（例えば、部分２６'内のアクチュエータを外向きに移動させることによって）位置ＺＰと位置ＺＶとの間の指腹１４の内向きの圧迫を減少させることによって達成され得る。指１０が位置ＺＶから位置ＺＣに向かって移動するにつれて、部分２６'内のアクチュエータを使用して内向きの圧迫力を増加させることにより、（ＺＶの位置で局所最小に達した後に）力Ｆを再度増加させることができる。

曲線３４によって示されるタイプの力プロファイルの使用は、ユーザが指１０などの指で入力面２４にタイプするか又はタッチ入力を提供する際に疲労を低減するのに役立ち得る。曲線３６によって示されるタイプの力プロファイルの使用は、ユーザ入力を提供しながらユーザに触覚フィードバックを提供するのに役立ち得る。例えば、曲線３６は、ユーザが物理ボタンを押す際に経験し得るタイプのクリック感覚と関連付けられてもよい。必要に応じて、他の力プロファイルを指１０に適用してもよい。図７の例は、単なる例示にすぎない。

図８は、ユーザが１つ以上の指１０を使用してユーザ入力を供給することができる例示的なシステムの概略図である。図８に示すように、システム２８は電子デバイス２６Ａ及び２６Ｂを含んでもよい。一般に、システム２８（例えば、デバイス２６Ａ及び／又は２６Ｂ）は、任意の好適な電子機器を含んでもよい。例えば、システム２８は、１つ以上のデバイスを含むことができ、その例として、ラップトップコンピュータ、埋め込みコンピュータを含むコンピュータモニタ、タブレットコンピュータ、セルラー電話、メディアプレーヤ、又は他のハンドヘルド若しくはポータブル電子デバイス、腕時計型デバイス、ペンダントデバイス、ヘッドフォン若しくはイヤフォンデバイスなどのより小さいデバイス、眼鏡若しくはユーザの頭部又は他のウェアラブル若しくはミニチュアデバイス上に装着された他の機器に埋め込まれたデバイス、テレビ、埋め込み型コンピュータを含まないコンピュータディスプレイ、ゲームデバイス、リモコン、ナビゲーションデバイス、機器がキオスク、自動車、航空機、若しくは他の車両に搭載されるシステムなどの埋め込みシステム、電子機器用の取り外し可能な外部ケース、ストラップ、リストバンド若しくはヘッドバンド、デバイス用の取り外し可能なカバー、ストラップを有するか、若しくは電子機器及び他の物品を受容及び搬送する他の構造を有するケース若しくはバッグ、ネックレス若しくはアームバンド、電子機器若しくは他の物品が挿入されてもよい財布、スリーブ、ポケット若しくは他の構造、椅子、ソファー若しくは他の座席（例えば、クッション若しくは他の座席構造）の一部、衣類若しくは他の装着可能な物品（例えば、帽子、ベルト、リストバンド、ヘッドバンド、靴下、手袋、シャツ、パンツなど）の一部、又は２つ以上のこれらのデバイスの機能を実装する機器が挙げられる。

例として本明細書で説明することがある１つの例示的な構成では、デバイス２６Ａは指装着デバイス（例えば、指装着パッド、ユーザの指を把持するＵ字形本体を有する指装着ハウジング、他の形状を有する指装着デバイスなど）であり、デバイス２６Ｂは、セルラー電話、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、腕時計デバイス、又はデバイスハウジング上に実装されるか若しくはディスプレイ内の画素アレイに重なり合うタッチ感知入力面を有する他のデバイスである。いくつかの構成では、デバイス２６Ａのみ又はデバイス２６Ｂのみが指の力を修正するために使用される。他の構成では、デバイス２６Ａ及び２６Ｂ内の構成要素は、指の力を修正するために互いに協力して動作する。

デバイス２６Ａ及び２６Ｂは、制御回路４０Ａ及び４０Ｂを含み得る。制御回路４０Ａ及び４０Ｂは、システム２８の動作をサポートする記憶及び処理回路を含むことができる。記憶及び処理回路は、非揮発性メモリ（例えば、フラッシュメモリ又はソリッドステートドライブを形成するように構成された他の電気的にプログラム可能な読み出し専用メモリ）、揮発性メモリ（例えば、スタティック又はダイナミックランダムアクセスメモリ）などのような記憶装置を含み得る。制御回路４０Ａ及び４０Ｂの処理回路は、センサ及び他の入力デバイスからの入力を収集するために使用され得て、出力デバイスを制御するためにも使用され得る。処理回路は、１つ以上のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、ベースバンドプロセッサ及び他の無線通信回路、電力管理ユニット、オーディオチップ、特定用途向け集積回路などに基づいてもよい。デバイス２６Ａと２６Ｂとの間の通信をサポートするため、並びに／又はシステム２８内の機器と外部電子機器との間の通信をサポートするために、制御回路４０Ａ及び／又は４０Ｂは、アンテナ、高周波送受信機回路、並びに他の無線通信回路及び／又は有線通信回路を含むことができる。制御回路４０Ａ及び／又は４０Ｂは、例えば、無線ローカルエリアネットワークリンク、近接場通信リンク、又は他の好適な有線若しくは無線通信リンク（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）リンク、ＷｉＦｉ（登録商標）リンク、６０ＧＨｚリンク、など）を介したデバイス２６Ａと２６Ｂとの間の双方向無線通信をサポート得る。

デバイス２６Ａ及び／又は２６Ｂは、センサ４４Ａ及び／又は４４Ｂを含み得る。センサ４４Ａ及び／又は４４Ｂは、力センサ、容量性タッチセンサなどのタッチセンサ、容量性近接センサ、光センサ（例えば、光を検出する周辺光センサ及び／又は光を放射して反射光を検出する光近接センサ）、画像センサ、位置、方向及び／又は動きを検出するためのセンサ（例えば、加速度計、コンパスセンサなどの磁気センサ、ジャイロスコープ、これらのセンサのいくつか若しくは全てを含む慣性測定ユニット）、指動作を検出するための筋活動センサ（ＥＭＧ）、及び／又は他のセンサを含むことができる。いくつかの構成では、デバイス２６Ａ及び／又は２６Ｂは、ユーザ入力を収集するためにセンサ４４Ａ及び／若しくは４４Ｂ並びに／又は他のデバイスを使用することができる（例えば、ボタン押圧入力を収集するためにボタンを使用することができ、ユーザ入力を収集するためにディスプレイに重なり合うタッチセンサを使用することができ、タッチ入力を収集するためにタッチパッドを使用することができ、オーディオ入力を収集するためにマイクロホンを使用することができ、指が入力面に接触するときの監視にデバイス２６Ａ及び／又は２６Ｂ内の加速度計を使用することができ、したがって、指押圧入力を収集するために使用することができる）。

デバイス２６Ａ及び／又は２６Ｂは、アクチュエータ４６Ａ及び／又は４６Ｂなどの出力デバイスを含んでもよい。アクチュエータ４６Ａ及び／又は４６Ｂは、電磁アクチュエータ、モータ、圧電アクチュエータ、電気活性ポリマーアクチュエータ、バイブレータ、リニアアクチュエータ、回転アクチュエータ、屈曲可能な部材を屈曲させるアクチュエータを含むことができ、そしてデバイス２６Ａ及び／又は２６Ｂの間の反発力及び／又は引力を生成する及び／又は制御する出力デバイス（例えば、電極などの静電反発力及び／若しくは引力を生成するための構成要素、超音波トランスデューサなどの超音波出力を生成するための構成要素、直流及び／若しくは交流磁場を生成するための電磁石などの磁気相互作用を生成するための構成要素、永久磁石、鉄若しくはフェライトなどの磁性材料、並びに／又はデバイス２６Ａ及び／若しくは２６Ｂとの間に反発力及び／若しくは吸引力を生成するための他の回路）を含むことができる。いくつかの状況では、アクチュエータ４６Ａ及び／又は４６Ｂ、又はデバイス２６Ａ及び／若しくは２６Ｎ内に力を生成するための他のデバイスは、指１０を圧迫、及び／又は指腹１２と直接相互作用するために使用されてもよい。他の状況では、これらの構成要素は、（デバイス２６Ａ及び／又は２６Ｂ内の電磁石を使用して、デバイス２６Ａと２６Ｂとの間に動的に調節可能な電磁反発力及び／又は吸引力を生成することによって）互いに相互作用するために使用されてもよい。指腹圧迫アクチュエータが、指１０並びに／又はデバイス２６Ａ及び／若しくは２６Ｂによって（例えば、静電効果、超音波効果、磁気効果、及び／又は他の効果に基づいて）反発力及び／又は吸引力を生成する構成要素と共に用いられる、システム２８のための構成も使用することができる。

図９、図１０、及び図１１は、例示的な指装着デバイスを示す。図９に示すように、デバイス２６Ａは、デバイス４６Ｂ内の対応する構成要素と相互作用して反発力及び／又は吸引力などを生成するために、指１０を圧迫するためのアクチュエータ４６Ａなどの構成要素を含んでもよい。図９の実施例では、デバイス２６Ａは、ユーザの指の上に適合するＵ字形のハウジングを有する。図１０の実施例では、デバイス２６Ａは、ユーザの指１０の先端の上に受容されて指パッド１６に触れる管状ハウジングを有する。図１１は、デバイス２６Ａが、ハウジングの指パッド１６とハウジングの下部５０との間にエアギャップ４８などのエアギャップを作り出すように構成されたハウジングを有することができる様子を示す。ドームスイッチ、タッチセンサ、加速度計、及び／又は他のセンサ並びに入力構成要素は、デバイス２６Ａのハウジングの下部（例えば、指パッド１６の下）及び／又はデバイス２６Ａ内の他の場所に装着されてもよい。

必要に応じて、デバイス２６Ａの側面に沿った、及び／又はデバイス２６Ａの他の部分に沿ったアクチュエータ４６Ａは、個別に調整することができる。図１２に示されるように、例えば、デバイス２６Ａの側部５２は、指１０の長さに沿って指１０の異なる側面に力を選択的に加えるための、複数の個別に調節可能なフラップアクチュエータ４６Ａを有してもよい。

図１３は、デバイス２６Ａのハウジングが、指爪１８は露出したままで指１０の先端の下にどのように巻き付くことができるのかを示す。手袋、可撓性取り付け構造体（例えば、ワイヤ、フレキシブルプリント回路、ファブリックなど）によって接合された指装着デバイスのセット、及び／又はユーザの指又は他の身体部分の上に若しくは隣接して装着することができる他のデバイスも、デバイス２６Ａなどのデバイスを形成する際に使用することができる。

必要に応じて、デバイス２６Ａ及び／又は２６Ｂは、デバイス２６Ａ（及び指１０）とデバイス２６Ｂとの間に吸引力及び／又は反発力を作り出す信号を生成してもよい。図１４に示すように、デバイス２６Ｂは、構成要素５２Ｂなどの力修正構成要素のアレイを有してもよく、デバイス２６Ａは、構成要素５２Ａなどの１つ以上の力修正構成要素を有してもよい。制御回路４０Ａは、構成要素５２Ａの動作を制御することができ、制御回路４０Ｂは、（例えば、制御信号経路５４を使用して）構成要素５２Ｂの動作を制御することができる。いくつかの構成では、制御回路４０Ａの動作及び制御回路４０Ｂの動作は、（例えば、有線又は無線通信を使用して）調整することができる。

１つの例示的な構成では、構成要素５２Ａ及び５２Ｂは、静電引力又は反発力を使用して、吸引力及び／又は反発力を生じさせることができる。例えば、構成要素５２Ｂは、経路５４を使用して静電荷が供給される電極を含んでもよい。指１０が入力面２４に接近するにつれて、指１０の静電反発力を増大させて指１０と表面２４との間の衝撃を和らげるのを助けることができる。静電反発力はまた、構成要素５２Ｂと構成要素５２Ａとの間に反発力を生じさせるために使用することができ、それによって、指１０に間接的に反発力を加えることができる。構成要素５２Ｂの静電反発（及び／又は引力）電極は、必要に応じて、ディスプレイに重なり合う２次元静電容量式タッチセンサアレイ内の容量性電極としても機能する、インジウムスズ酸化物電極又は他の透明導電性電極であってもよい。

別の例示的な構成では、構成要素５２Ａ及び／又は５２Ｂは、超音波音並びに／又は、デバイス２６Ａ及び／若しくは表面２４の超音波振動を生成し、それによって指パッド１６と表面２４との間の接触感覚を調整する、超音波トランスデューサである。

いくつかの構成では、構成要素５２Ａ及び／又は５２Ｂは、直流磁場を生成する電磁石（例えば、コイル）である。直流磁場は、例えば、永久磁石を弾くことができる（例えば、構成要素５２Ａが永久磁石である場合）か、又は鉄などの磁性材料を引き付けることができる（例えば、構成要素５２Ａが磁性材料である場合）。交流磁場は、構成要素５２Ｂによって生成されてもよく（例えば、構成要素５２Ｂがコイル及び／又はアンテナを含む場合）、構成要素５２Ａ内に渦電流を誘導することができる（例えば、構成要素５２Ａが導電性金属プレートである場合）。これらの渦電流は、印加された電磁場と相互作用してもよく、構成要素５２Ｂと５２Ａとの間に反発力を生じさせてもよい。

他の構成は、他の力（例えば、デバイス２６Ａとデバイス２６Ｂとの間の吸引力及び／又は反発力の感覚を生み出すアクチュエータ４６Ａ及び／又は４６Ｂによって生成される触覚出力などの機械的力、指パッド１６を拡げてそれによって力Ｆを修正するアクチュエータ４６Ａからの横方向の圧迫力など）に依存し得て、ユーザが指１０などの１つ以上の指によってキー押圧入力を提供する際に、指の感覚を修正するように使用されてもよい。

制御回路４０Ａ及び／又は４０Ｂは、センサ４４Ａ及び／又は４４Ｂからのセンサ入力に基づいて、これらの力生成構成要素を調節することができる。例えば、デバイス２６Ａと２６Ｂとの間の反発力は、デバイス２６Ａ及び２６Ｂが互いに所定の閾値距離未満であるとのセンサ４４Ａ及び／又は４４Ｂ（例えば、近接センサなど）による検出に応答して生成されてもよい。デバイス２６Ａが、例えば入力面２４の所定の距離内で移動したことを検出することに応答して、デバイス２６Ｂは、電磁反発力、超音波力、静電気力などを作り出すことができ、及び／又は装置２６Ａは、１つ以上のアクチュエータ４６Ａを使用して指１０を圧迫し、それによってパッド１６を爪１８から離れるように拡げることができる。デバイス２６Ａ（及び指１０）とデバイス２６Ｂとの間の近接を検出するセンサは、デバイス２６Ａ内及び／又はデバイス２６Ｂ内に配置されてもよい。センサを含むデバイスとは異なるデバイスによって反発力が生成される状況では、無線通信を使用して、センサを含まないデバイスに信号を送り、その構成要素を使用して反発力を生成することができる。

指感覚はまた、指１０の横方向の移動中に修正されてもよい。一例として、ユーザが指１０を方向６０に横方向に移動させている一方で、構成要素５２Ｂ（例えば、アクチュエータ４６Ｂ）は入力面２４の表面法線ｎに平行な方向６２に移動する、図１５のシナリオを考察する。指１０が方向６０に移動するにつれて、法線方向ｎにおける各構成要素５２Ｂの変位を調節することによって、指パッド１６の高さＨは、図１６に示すように（例えば、テクスチャー、表面高さむらなどの感覚を作り出すために）調整することができる。例えば、指１０が表面２４上の隆起部又は他の動的に作成された表面テクスチャー特徴の上を移動することを、ユーザは感知してもよい。必要に応じて、デバイス２６Ａは、指１０上に装着されて、表面２４に垂直な力及び変位を強調若しくは生成するか、並びに／又はデバイス２６Ｂによって指１０上に加えられた横向きの力及び／若しくは垂直の力を修正してもよい。

一実施形態によれば、指が表面に向かって移動されるときにユーザの指に装着されるように構成されている指装着デバイスであって、指は指爪及び指パッドを有する指先を有し、指装着デバイスは、指に結合されるように構成されている本体と、制御回路と、指を圧迫して、制御回路からの制御信号に応答して指パッドを指爪から離れるように移動させるように構成されている、本体に結合されたアクチュエータと、を含む指装着デバイスが提供される。

別の実施形態によれば、指装着デバイスは、表面への指の近接を検出するように構成された近接センサを含み、アクチュエータは、指に対して押圧するために内向き方向に、及び反対側の外向き方向に移動可能であり、制御回路は、近接センサからの信号に応答して、アクチュエータを内向き方向に移動して指を圧迫し、アクチュエータが内向き方向に移動した後に指が表面に向かって移動するにつれて、アクチュエータを外向き方向に移動するように構成されている。

別の実施形態によれば、本体は、指先に結合され、その指先の指爪を覆い、その指先の指パッドを露出したままにするように構成されている。

別の実施形態によれば、表面は、電子デバイス内のディスプレイに重なり合うタッチセンサに関連付けられた入力面を含み、近接センサは、光を放射するように構成されている発光器と、光を検出する光検出器とを含む。

別の実施形態によれば、表面は、電子デバイス内のディスプレイに重なり合うタッチセンサに関連付けられた入力面を含み、近接センサは、容量性近接センサを含む。

一実施形態によれば、ユーザの指からのユーザ指押圧入力を収集するように構成された入力面を形成するタッチセンサと、指を検出するように構成されているセンサと、センサからの出力に応答して制御信号を生成するように構成されている制御回路と、指と相互作用するように構成されている制御信号に応答して力を生成するように構成されている構成要素と、を含む装置が提供される。

別の実施形態によれば、力は、入力面から指を弾くように構成されている反発力である。

別の実施形態によれば、力は、指を入力面に向かって引き付けるように構成されている吸引力である。

別の実施形態によれば、力は、静電気力及び磁力からなる群から選択される力であり、制御回路は、制御信号を構成要素に印加することによって力を生成するように構成されている。

別の実施形態によれば、構成要素は電磁石を含み、指は永久磁石を有する指装着デバイスに結合されている。

別の実施形態によれば、構成要素は超音波トランスデューサを含む。

別の実施形態によれば、装置は、入力面に重なり合うアクチュエータのアレイを含み、制御回路は、アクチュエータのアレイを使用して、指が入力面を横切って横方向に移動するにつれて入力面上に動的に調節可能な表面高さの変動を作り出すように構成されている。

別の実施形態によれば、装置は指に結合された指装着デバイスを含み、指装着デバイス及び制御回路は無線で通信するように構成されている。

一実施形態によれば、ディスプレイと、指からの指押圧入力を収集するように構成されているタッチ感知入力面を形成するディスプレイに重なり合う２次元タッチセンサと、ディスプレイに重なり合う電気構成要素のアレイと、電気構成要素のアレイを使用して指装着デバイスと相互作用する力を生成するように構成されている制御回路とを含む、ユーザの指に装着された指装着デバイスによって操作可能な電子デバイスが提供される。

別の実施形態によれば、電子デバイスは近接センサを含み、制御回路は、近接センサからの出力に応答して、電気構成要素のアレイを使用して指装着デバイスと相互作用する力を調整するように構成されている。

別の実施形態によれば、電気構成要素のアレイは電磁石のアレイを含む。

別の実施形態によれば、電気構成要素のアレイは電極のアレイを含み、制御回路は、電極のアレイと指装着デバイスとの間に静電気力を生成する電極信号を供給するように構成されている。

別の実施形態によれば、指装着デバイスは金属を含み、電気構成要素のアレイは、金属と電気構成要素のアレイとの間に力を生成する渦電流を金属内に誘導するように構成されている。

別の実施形態によれば、指装着デバイスは永久磁石を含み、電気構成要素のアレイは、永久磁石と相互作用する磁場を生成するように構成されているコイルのアレイを含む。

別の実施形態によれば、指は指爪及び指パッドを有する指先を有し、指装着デバイスは、指先に結合された本体を含み、その指先の指爪を覆い、その指先の指パッドを露出したままにさせ、本体は構成要素を含み、制御回路は、電気構成要素のアレイを使用して構成要素と相互作用する力を生成するように構成されている。

前述は、単なる例示に過ぎず、説明された実施形態に対して多様な変更を行うことができる。前述の実施形態は、個別に又は任意の組合せで実施することができる。

Claims (16)

1. ユーザの指が表面に向かって移動されるときに、前記指に装着されるように構成された電子デバイスであって、前記指は、指爪、指パッド、及び、前記指爪から前記指パッドに向かって延びる側部を有する指先を有している、前記電子デバイスは、
   前記指に結合されるように構成されている本体と、
   制御回路と、
   前記制御回路からの制御信号に応答して前記指の前記側部にフィードバックを加えるように構成されている前記本体に結合された構成要素と、
   前記表面への前記指の近接を検出するように構成された前記本体上の近接センサを備え、前記構成要素は、前記検出された近接に応答して前記フィードバックを加えるように構成されている、電子デバイス。
2. 前記構成要素は、前記フィードバックを前記指の前記側部に加えるように構成されているアクチュエータである、請求項１に記載の電子デバイス。
3. 前記アクチュエータは、電磁アクチュエータ、モータ、圧電アクチュエータ、電気活性ポリマーアクチュエータ、バイブレータ、リニアアクチュエータ、回転アクチュエータ、及び、屈曲可能な部材を屈曲させるアクチュエータからなる群から選択される、請求項２に記載の電子デバイス。
4. 前記アクチュエータは、前記指の前記側部に力を加えるために前記指に向かって移動するように構成されている、請求項３に記載の電子デバイス。
5. 前記構成要素は、前記指の選択された部分にフィードバックを加えるために前記制御回路によって選択的に起動されるように構成されている複数の構成要素のうちの１つである、請求項１に記載の電子デバイス。
6. 前記近接センサは、光近接センサ及び容量性近接センサからなる群から選択される、請求項１に記載の電子デバイス。
7. 前記本体は、移動可能である部分を有し、前記構成要素は、前記部分を前記指に向かって移動することによって前記フィードバックを前記指に加えるように構成されている、請求項１に記載の電子デバイス。
8. 前記本体は、前記指先に結合されるように構成されており、その指先の指爪及び前記側部を覆い、その指先の前記指パッドを露出したままにする、請求項１に記載の電子デバイス。
9. 指の指パッドを露出したまま指爪と前記指爪から前記指パッドに向かって延びる側部とを覆うように構成された指装着デバイスであって、
   前記指に結合された本体であって、前記本体は前記指爪を覆う上部及び前記上部から延びる側部を有している、前記本体と、
   前記本体の前記側部におけるアクチュエータと、
   前記アクチュエータの１つで前記指の前記側部にフィードバックを加えるように構成されている制御回路と、を含み、
   前記アクチュエータは、前記本体の前記側部で前記指を圧迫するように構成されている、指装着デバイス。
10. 前記アクチュエータは、前記フィードバックを前記指の前記側部に加えるために前記本体の前記側部を前記指に向かって移動させるように構成されている、請求項９に記載の指装着デバイス。
11. 前記本体の前記側部における前記アクチュエータは、前記側部の各々における複数のアクチュエータを含み、
    前記制御回路は、前記複数のアクチュエータの異なるアクチュエータを使用して前記指の選択された部分にフィードバックを選択的に加えるように構成されている、請求項１０に記載の指装着デバイス。
12. 前記アクチュエータは、テクスチャの感覚を作り出すために前記指が表面を移動されるときに前記指を変化する量で圧迫するように構成されている、請求項９に記載の指装着デバイス。
13. ユーザの指に装着されるように構成された電子デバイスであって、前記指は、指爪、指パッド、及び、前記指爪と前記指パッドとの間に延びる側部を有する指先を有している、前記電子デバイスは、
    上部及び前記上部から延びる側部を有する本体と、
    前記指の前記側部にフィードバックを加えるように構成されている前記本体の前記側部におけるアクチュエータと、
    を含み、
    前記本体の前記側部は第１の側部であり、前記アクチュエータは第１のアクチュエータであり、前記本体は、前記上部から延びる第２の側部を含み、前記電子デバイスは、
    前記本体の前記第２の側部における第２のアクチュエータをさらに含み、
    前記第１及び第２のアクチュエータは、前記本体の前記第１及び第２の側部を前記指に向かって移動させるように構成されている、電子デバイス。
14. 前記第１及び第２のアクチュエータは、前記指の前記側部にフィードバックを加えるために振動するように構成されているバイブレータである、請求項１３に記載の電子デバイス。
15. 前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータは、前記指の前記側部の長さに沿って選択的にフィードバックを加えるように構成されている、請求項１３に記載の電子デバイス。
16. 前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータは、前記指の前記側部に沿って力を選択的に加える調節可能なフラップアクチュエータである、請求項１５に記載の電子デバイス。

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