触覚フィードバックを有する操作ホイール及びハンドルシステム
【課題】コンピュータ又は電子装置の複数の機能を一つのスクロールホイールで、直感的に容易に操作することを可能にする触覚型の操作ホイールを提供する。
【解決手段】操作ホイールは、ユーザによってシステムの少なくとも一つの機能を操作するための操作ホイールであって、ユーザによる係合用の移動可能な係合ホイールと、該係合ホイールに連結され、該係合ホイールの移動に応じて該係合ホイールに力又は触覚フィードバックを供給するアクチュエータとを備え、前記係合ホイールの移動を検出するセンサが備えられ、そして、該センサに連結され、前記係合ホイールの位置及び移動についての情報を受け、且つ前記アクチュエータに連結され、前記係合ホイールへの力を制御する制御システムと、を備えている。前記制御システムは当該システムの少なくとも一つの機能の操作を提供する。
【解決手段】操作ホイールは、ユーザによってシステムの少なくとも一つの機能を操作するための操作ホイールであって、ユーザによる係合用の移動可能な係合ホイールと、該係合ホイールに連結され、該係合ホイールの移動に応じて該係合ホイールに力又は触覚フィードバックを供給するアクチュエータとを備え、前記係合ホイールの移動を検出するセンサが備えられ、そして、該センサに連結され、前記係合ホイールの位置及び移動についての情報を受け、且つ前記アクチュエータに連結され、前記係合ホイールへの力を制御する制御システムと、を備えている。前記制御システムは当該システムの少なくとも一つの機能の操作を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にホイール操作装置に関し、特に触覚フィードバックを有する操作ホイール装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
操作ホイールとノブは、多くの異なるタイプの装置で様々な異なる機能のために使用されている。しばしば、回転式の操作ノブは、例えばボタン又はスイッチ操作といった他の形式の操作装置に合わないユーザにある程度の操作性を提供している。例えば、多くのユーザは、ステレオあるいは他の音声出力装置からの出力音声のボリューム調整のために回転式の操作ノブを使用することを好んでいる。それは、回転式操作ノブが、相対的（特にボタン操作と比較して）に容易に微調整や粗調整の両方を可能にするからである。ホイールやノブは、様々な他のタイプの装置（例えば、キッチンや他の家庭用電化製品（ビデオ編集／再生装置、リモコン、テレビ等））で使用されている。
【０００３】
操作ホイールには、”力フィードバック”が備えられているものがある。力フィードバック装置は、ノブを動かすユーザに物理的な感覚を与えることができる。一般的には、モータが、ホイールに連結され、マイクロプロセッサのような制御装置に接続している。マイクロプロセッサは、ホイールからのセンサ信号を受信し、適切な力フィードバック制御信号をモータに送信する。そして、モータはホイールの回転自由度の範囲で力を与える。この方法において、プログラム化された様々な感覚（例えば、デテント、スプリング力など）をホイール上に出力できる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、コンピュータ又は電子装置の複数の機能を一つのスクロールホイールで、直感的に容易に操作することを可能にする触覚型の操作ホイールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の操作ホイールは、ユーザによってシステムの少なくとも一つの機能を操作するための操作ホイールであって、ユーザによる係合用の移動可能な係合ホイールと、該係合ホイールに連結され、該係合ホイールの移動に応じて該係合ホイールに力又は触覚フィードバックを供給するアクチュエータとを備え、前記係合ホイールの移動を検出するセンサが備えられ、そして、該センサに連結され、前記係合ホイールの位置及び移動についての情報を受け、且つ前記アクチュエータに連結され、前記係合ホイールへの力を制御する制御システムと、を備えている。前記制御システムは当該システムの少なくとも一つの機能の操作を提供する。
【０００６】
本発明の別の態様においては、前記係合ホイールはギヤドライブトランスミッションを介して前記アクチュエータに連結され、前記ギヤドライブトランスミッションは、前記係合ホイールの内側の内部ギヤ及びシャフトを介して前記アクチュエータに接続されるギヤピニオンからなり、前記内部ギヤは前記ギヤピニオンとかみ合わされている。
【０００７】
本発明の更に別の態様においては、前記係合ホイールは、前記アクチュエータのシャフトに繋がれたベルトを介して前記アクチュエータに連結されている。
【０００８】
本発明のまた更に別の態様においては、前記係合ホイールは、直接に前記アクチュエータのシャフトに連結されている。
【０００９】
本発明の更に別の態様においては、前記係合ホイールは、前記アクチュエータのシャフトに連結されたピニオンに接触することにより前記アクチュエータに連結されている。
【００１０】
本発明の別の態様においては、前記係合ホイールは、たわみ継手を介して前記アクチュエータに連結されている。
【００１１】
本発明の更に別の態様においては、前記アクチュエータはＤＣモータを備えている。
【００１２】
本発明のまた更に別の態様においては、前記センサは、光学式のエンコーダディスク及びエミッタ／ディテクタを備える光学式エンコーダを備えている。
【００１３】
本発明の更に別の態様においては、前記センサは、アナログ式電位差計、容量性センサ並びに反射型のエミッタ／ディテクタ及びエンコーダバーの内の１つを備えている。
【００１４】
本発明の別の態様においては、前記操作ホイールは、スイッチシャフトと、前記係合ホイールを押すことによってスイッチが係合するように、前記係合ホイールに連結され、前記スイッチシャフトに係合するスイッチガイドとを更に備えている。
【００１５】
本発明のその他の特徴及び利点は、同じ部材に同じ数字を付している図面を参照しながら、以下に説明される好ましく、優れた実施形態を読み、把握することにより理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１ａ】本発明に係る触覚スクロールホイールを備えるハンドル構成の斜視図である。
【図１ｂ】本発明に係る触覚スクロールホイールを備えるハンドル構成の斜視図である。
【図１ｃ】本発明に係る触覚スクロールホイールをユーザが係合する様子の詳細図である。
【図２ａ】本発明に係る触覚スクロールホイールの正面図である。
【図２ｂ】図２ａに示す触覚スクロールホイールの斜視図である。
【図２ｃ】図２ａ及び図２ｂに示す触覚スクロールホイールの分解図である。
【図２ｄ】図２ａ及び図２ｂに示す触覚スクロールホイールの詳細分解図である。
【図２ｅ】本発明に係る触覚スクロールホイールと共に使用するセンサ組立体の概略図である。
【図３】本発明に係る触覚スクロールホイールの他の実施形態の斜視図である。
【図４ａ】本発明に係る触覚スクロールホイール組立体のさらに他の実施形態の平面図である。
【図４ｂ】本発明に係る触覚スクロールホイール組立体のさらに他の実施形態の分解図である。
【図５ａ】本発明に係る触覚スクロールホイール組立体の他の実施形態の平面図である。
【図５ｂ】図５ａに示す触覚スクロールホイール組立体の分解図である。
【図６】本発明に係る触覚スクロールホイール組立体の他の実施形態の斜視図である。
【図７】本発明に係る触覚スクロールホイール組立体で使用できるアクチュエータ、センサトランスミッション、選択スイッチ動作、センサ及びパワートランスミッションのカテゴリでの異なるいくつかの実施態様を示す図表である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
ここで開示する触覚スクロールホイールの目的は、コンピュータ又は電子装置の複数のインタフェースモードを一つのスクロールホイールで、ユーザが直感的に操作することを可能にすることである。つまり、スクロールホイールの感触を調整することでユーザインタフェースの状況にはっきりと対応させて、ユーザは、複雑なコンピュータ実行メニューやモードをさらに容易に操作することが可能となるのである。例えば、いくつかのインタフェースモードではデテントの感触を持つようにしてもよいし、他のモードではスプリングをジョグシャトルの感触に集中させてもよい。よく知られている触覚型のメタファの提供によって、この可変フィードバックが、よりすっきりとした、豊富なユーザ体験を与える。
【００１８】
触覚スクロールホイールに対する好ましい適用の一つは、車のような乗り物内にある。触覚スクロールホイールは、例えば、車のハンドルに便利良く配置させることができ、それにより運転者は容易にそのスクロールホイールにアクセスすることができる。別の実施態様においては、スクロールホイールは、車のダッシュボード上、又は運転者及び／又は乗客が制御システムを介してスクロールホイールを使って機能を操作できるような位置に配置することもできる。また、装置１０は、オーディオの制御や音声出力、温度制御、ウィンドウ制御、座席制御、ナビゲーションシステム、携帯電話あるいは他のポータブル電話制御システム、セキュリティー／アラームシステム等の車に関連のある制御もすることができる。
【００１９】
さらに、別の実施態様においては、スクロールホイールは、コンピュータインタフェース装置（マウス、ジョイステック、トラックボール、ハンドル、医療シミュレーション装置等）、ステレオ、テレビ、コンピュータ（例えば、インターネットナビゲーション）、電気製品、編集／再生機、あらゆる装置のリモコン、ホーム・オートメーションシステム（ライトのような装置、ガレージの戸、錠、電気製品等の制御）、電話、コピー機、遠隔操作する乗り物の模型用の装置、おもちゃ等のその他の装置にも使用することが可能である。
【００２０】
本発明の装置は、ここではスクロールホイールとして言及しており、リストや線形構造データのスクロールはその使用目的の一つであるが、当該ホイールは、スクロールすることに加えて、表示カーソルの移動、ボリューム調整、バランス、設定又は他の明度等の機能操作のために使用され得る。
【００２１】
装置の特徴を示す多くの異なる実施態様（モード操作、エレクトロニクスコントローラ、ホイール、ノブ及びその他の装置用の触覚効果、本発明と共に用いられるほとんどのもの）が、米国特許第６１２８００６号及び６１５４２０１号明細書並びに米国特許出願公開第０９／７８３９３６号及び０９／６３７５１３号明細書に記載されており、これらの全ては、本引用をもって本明細書に記載されているものとする。
【００２２】
図１ａ及び図１ｂは、本発明の典型的な触覚スクロールホイール用の２つのハンドル構成を示す。図１ａのハンドル１００は、車、ボート等の乗り物に設置される。触覚スクロールホイール１０２は、ハンドル１００を握るユーザの手の位置近くに配置される。これは、ユーザが容易に自然な握り位置からホイールへ指を動かせるようにしている。図１ｂのハンドル１１０は、ハンドルの向かい合う側に、２つの触覚ホイール１１２及び１１４を備えている。これにより、ユーザは、さらに快適にその特別なスクロールホイールの使用ができ、又は、一度に２つの機能を制御するために２つのスクロールホイールの使用を同時にできるようにしている。図１ａ〜１ｃに示すスクロールホイール組立体のサイズの一例は、３０ｍｍ×４０ｍｍ×５０ｍｍである。
【００２３】
ハンドル上の触覚ホイールの方向は、図１ａ及びず図１ｂに示されるように、異なる実施態様で変化させることができる。触覚スクロールホイールの回転の中心軸は、ユーザがハンドルを握っている時のその親指の長軸と平行にさせることができる。これにより、ユーザはこの触覚ホイールを側面から側面に動かすことを可能にする（図１ｃ参照）。この方向は、ユーザの親指を延ばした状態に維持し、より感じやすい触覚効果を与える。別の実施態様においては、触覚ホイールを、その回転の中心軸が親指の長軸に対して垂直となるように配置することができる。その場合、ユーザは、親指を折り曲げることで、当該触覚ホイールを上下に動かすことになる。その垂直方向は、ユーザにより大きな操作を与えるかもしれないが、親指は、延ばした状態よりもかかる状態にした場合の方がかたくなるため、不均整に感じる力をいくらか引き起こすかもしれない。
【００２４】
当該スクロールホイールは、回転する自動車のハンドルに取り付けられるので、ユーザに対して様々な異なる方向で示されるであろう。例えば、スクロールホイールは、車が駐車している時よりも高速道路を走行する時に斜めになったりあるいは逆さになったりと異なった方向状態になるであろう。ユーザは、主として、その装置を直進走行中に使用するであろうから、装置の位置及び方向は、その使用態様に対して最適化されるべきでる。しかしながら、他の使用態様（すなわち駐車）についても、システム設計時において気にとめておくべきである。そして、図１ｃに示される方向は、十分にこれらの他の態様に対応するものである。
【００２５】
触覚スクロールホイールの好ましい一実施形態を図２ａから２ｅを参照して説明する。図２ａ及び２ｂは、組み立てられたスクロールホイール装置を示し、一方、図２ｃ及び２ｄは分解図である。図２ｅはセンサ組立体の概略図を示す。この実施形態は、小容積、低コストで信頼性の高い触覚効果を提供する。
【００２６】
ユーザはスクロールホイール１２０に接触する。ホイール１２０は、ユーザが触覚効果を体験できるように十分にユーザの皮膚を係合させる摩擦外面を持っているのが好ましい。ホイール１２０には、モータの最大限の駆動力に増幅するギヤドライブトランスミッションを介して、好ましくは、ＤＣモータ１２２（あるいは他のタイプのアクチュエータ）が連結されている。ギヤドライブトランスミッションは、内部ギヤ１２４及びギヤピニオン１２６を含む。内部ギヤ１２４は、ギヤピニオン１２６の歯とかみ合うホイール１２０の内側に備えられた歯を含んでいる。ホイール１２０と内部ギヤ１２４は、ホイール１２０の回転の中心と堅く結合されたホイールシャフト１２８を介してギヤピニオン１２６に対応して設置される。
【００２７】
触覚フィードバックのための好ましい速度伝達比は、２．５〜４の間である。これより小さい比率は、本質的に不安定なシステムをもたらす傾向がある。そして、摩擦のいくつかの態様が、減衰とそれによる安定を加えるために組み込まれなければならない。より大きい比率では、触覚体験を妨げるモータの慣性をもたらす傾向にある。他の実施形態では、内部ギヤ１２４及びギヤピニオン１２６に代えて、ギヤはバックラッシを除去する摩擦要素に置き換えることができる。例えば、摩擦リングが、内部ギヤ１２４及びピニオン１２６の代わりに提供されたり、例えば、代わりにラバー製の摩擦ホイールであるかもしれない。
【００２８】
図２ｄ及び２ｅから理解されるように、スクロールホイール１２０の回転位置は、光学式エンコーダによって検出されるのが好ましい。光学式エンコーダディスク１３０は、２つの速度伝達比によって事実上、回転させられる。エンコーダトランスミッション１３２は、ドライブプーリ１３３とエンコーダプーリ１３５との間で巻かれたＯリングベルト１３４を介してギヤピニオン１２６に連結されており、内部ギヤ１２４とギヤピニオン１２６との間の供給比に加えて、追加の速度伝達比を供給している。これは、とても低コストなエンコーダエミッタ／ディテクタ１３６及び光学式エンコーダディスク１３０が使用されることを可能にする。例えば、低い検出分解能を当該速度伝達比を用いて増やすことができる。エンコーダディスク１３０は、エミッタ／ディテクタ１３６から放出されたビームを通す複数のスロット（あるいはマーク）を有しているので、エミッタ／ディテクタ１３６のディテクタは、スロットの動きを検出でき、従ってホイールの位置を検出することができる。さらに高価なエンコーダ技術を用いると、エンコーダトランスミッション１３２は必要でなくなり、内部ギヤ／ピニオントランスミッション（例えば、ピニオン１２６）と直接に接続することが可能となる。エミッタ／ディテクタ１３６は、コネクション１３７を介して制御システムと通信する。他の通信伝達のタイプが使用されても良い。
【００２９】
さらに、追加コマンドを与えるためにユーザよってスクロールホイールが押されるという能力がある。例えば、ホイールを回転させることによってスクロールするリスト内の特定のエントリを選択するためにホイールを押すことができる。通常のスクロールホイール（例えば、マウス）の使用においてはその作動方法はそれほど重要でないが、触覚型での使用においては、正確に設計がなされないとバリアやバネの使用が誤作動を引き起こす場合があることからその作動方法は重要である。他の選択方法を使用することもできるが、線形の押し選択方法はこれらのタイプの装置に対する好ましい解決法である。
【００３０】
従って、スクールホイール組立体１３９はホイール１２０及びドライブ／トランスミッション／センサコンポーネントを含む。組立体１３９は、押し選択シャフトガイド１４０及び押し選択シャフト１４２を介してベース１３８と連結している。該組立体は、例えば、スクリュー、リベット等を介してガイド１４０に連結している。これは、組立体１３９全体が、シャフト１４２に沿って直線的に動くことを可能にしている。２つの選択動作ガイド１４４が、スクロールホイール組立体１３９が選択シャフト１４２の中心線に沿ってのみに動くことをガイドするため、ベース１３８に備えられている。組立体１３９は、触覚スイッチ１４６上に置かれる。そのため、該組立体がユーザによって押し下げられると（ホイール１２０を押すと）、触覚スイッチ１４６は閉じられる。触覚スイッチは制御システムと通信する。以上のようにして、選択は、ホイールがユーザによってスクロールされることで成され、従って、スクロール組立体を押すこと、つまり、触覚スイッチを係合させることによってコンピュータの表示メニュー、可聴式メニュー、非表示メニュー又はその組み合わせを通してユーザを動かすのである。
【００３１】
図３は、触覚スクロールホイールの他の実施形態１５０の斜視図である。アクチュエータ１５４は、回転シャフト１５６を有するＤＣモータとしてベース１５２上に置かれている。ベルトドライブトランスミッションは、その一端がシャフト１５６の周囲に巻き付けられ、他端がプーリ１６０に巻き付けられるベルト１５８を含む。スクロールホイール１６２は、プーリ１６０に堅く連結され、ほぼ同じ回転軸で回転する。他の実施態様においては、スクロールホイール１６２は、ユーザが容易にアクセスできるようにプーリ１６０より大きくても良いし、スクロールホイール１６２を軸に沿ってプーリ１６０からさらに離して位置させることもできる。例えば、デジタルエンコーダセンサは、エンコーダディスク１６４並びにアクチュエータのシャフト及びスクロールホイール１６２の位置を検出するためのエミッタ／ディテクタ１６６を含んでいる。他の実施態様においては、ベルト１５８は、スクロールホイールの接触面にも位置することができる。すなわち、当該スクロールホイールが回転している時には、ユーザはベルト１５８に接触する。そして、当該スクロールホイールは、かかる実施態様においては、プーリ１６０となるであろう。
【００３２】
図４ａは、スクロールホイールのダイレクトドライブの実施形態１７０の斜視図である。ＤＣモータであるアクチュエータ１７２はベース１７４上に置かれる。スクロールホイール１７６は、アクチュエータ１７２のシャフトに直接連結されている。トランスミッションは無いので、この実施形態は、ここで開示されるスクロールホイール装置の最も低コストの実施形態の一つである。図４ｂは、ベース１７６、スクロールホイール１７７、アクチュエータ１７８及びエンコーダディスク１７９を含む他のダイレクトドライブの構成１７５の分解図である。当該実施形態は、摩擦はより低下する傾向にあり、かなり簡易な構成となるがトルク量はより低下する。
【００３３】
図５ａは、スクロールホイールの他の実施形態、摩擦／シヤードライブの実施形態の斜視図であり、図５ｂはその分解図である。筐体１８２は、アクチュエータのシャフトが、スクロールホイール１８４の回転軸からオフセットされるように、スクロールホイール１８４及びアクチュエータ１８６を支えている。スクロールホイール１８４は、アクチュエータシャフト１８７に連結されたピニオン１８８によってペリメータの外側から駆動される。スクロールホイール１８４の表面は、弾力性があったり、容易にピニオン１８８を係合させるように摩擦があるようにすることができる。エンコーダディスク１９０は、アクチュエータシャフトに連結させることができる（例えば、アクチュエータからスクロールホイールの反対側に）。そのため、エミッタ／ディテクタ１９１は、スクロールホイールの位置を検出することができる。アクチュエータシャフトの回転軸はスクロールホイールの回転軸から上方にあるので、アクチュエータシャフトが偶然にホイール軸と一致する場合と比較してより大きなアクチュエータを使用することができる。この実施形態は、高い出力トルクや拡張的な機械設計をもたらす傾向にある。そして、摩擦トランスミッションによって、検出分解能の増加を与えられる上、より小さなモータの使用を可能にする。不都合な点は、高摩擦とダイレクトドライブ構成に比べ複雑となることである。
【００３４】
図６は、本発明の軸無し駆動スクロールホイールの他の実施形態２００の斜視図である。本実施形態は、ダイレクトドライブ構成にアクチュエータシャフトの軸とは異なるスクロールホイールの回転軸を与える。アクチュエータ２０４は、ベース２０２上に置かれる。スクロールホイール２０６はベース２０２に回転可能に連結され、その回転軸がアクチュエータシャフトの回転軸と平行にならない方向に合わされている。たわみ継手２０８は、アクチュエータがスクロールホイールを駆動できるようにスクロールホイール２０８とアクチュエータ軸とを接続している。この構成においては、より大きなモータを空きスペースに容易に実装することができる。
【００３５】
図７は、本発明において使用することできるアクチュエータ、センサトランスミッション、選択スイッチモータ、センサ及びパワートランスミッションのカテゴリでの異なるいくつかの実施態様を示す図表である。どのカテゴリからの実施態様もその他のカテゴリからの何れの実施態様と共に使用することができる。アクチュエータに関しては、標準ＤＣモータ２１０、ダブルＤＤＣモータ２１２、ダブルシャフトＤＣモータ２１４、延長式ＤＣモータ２１６又は可動磁石式アクチュエータ２１８が使用できる。また、図示されていない他のタイプのアクチュエータが使用されてもよい。
【００３６】
センサトランスミッションに関して、実施態様２２０においては、スクロールホイールのエッジがエンコーダディスクの軸を回転させることができる。また、実施態様２２２に示されるように、ベルトは、エンコーダディスクと、スクロールホイール又はスクロールホイール又はアクチュエータシャフトと接続されたプーリと、を接続することができる。実施態様２２４で示されるように、エンコーダディスクに接続された内部ギヤ及びピニオンを使用することができる。実施態様２２６で示されるように、粗い分解能であるが、低コストであるさらに大きなエンコーダディスクが使用できるし、また、分解能が良く、コストのかかるより小さいディスクが使用できる。また、実施態様２２８に示されるように、スクロールホイールがキヤに連結され、エンコーダディスクが、そのギヤと係合するピニオンに連結されている、ギヤセンサトランスミッションが使用できる。
【００３７】
様々な選択スイッチ動作が実行され得る。実施態様２３０及び２３２では、スクロールホイールが、図示されるような回転軸で回転あるいは旋回することを提供している。例えば、ベースをスクロールホイールを支える軸部に連結させることができる。実施態様２３４ではスクロールホイールの平行移動を与えている。実施態様２３６ではさらにスクロールホイールがほぼ回転移動することを可能にする接地された４節リンクを含んでいる。実施態様２３８では、スクロールホイールの内部に多くのスイッチを与えているので、ユーザは周囲のどのポイントでもスクロールホイールを押すことができる。そして、その接触ポイントに最も近いスイッチがその押圧力、接触、又はホイール対応動作を検出する。
【００３８】
実施態様２４０で示されるように、エンコーダディスク及びエミッタ／ディテクタを含む光学式エンコーダを含む様々なタイプのセンサを使用することができる。実施態様２４２で示されるアナログ式電位差計、実施態様２４４の容量性センサ（米国特許出願公開第０９／２４８１７７号明細書に記載されており、この引用をもって本明細書に記載されているものとする。）、実施態様２４６では、反射型のエミッタ／ディテクタ及びパターンを有するエンコーダバーが示され、そして実施態様２４８では、エンコーダディスク自体、エミッタ及び動きを検出するディテクタ上に備えられたパターン又は他の検出可能な表面が示されている。
【００３９】
パワートランスミッションに関しては、実施態様２５０で示される摩擦ホイール（ピニオン）及びスクロールホイールの摩擦のある内表面が使用できる。また、上述したように及び実施態様２５２に示すように内部ギヤ及びピニオンが使用できる。また、ダイレクトドライブの実施態様２５４も使用できるし、ベルトドライブの実施態様２５６も使用できる。また、無軸の実施態様２５８も示されている。これらの実施態様は、上記においてかなり詳細に説明されている。一般的に、パワートランスミッションが大きなトルクを生み出す間に、それらは、高摩擦、慣性及びバックラッシ、ユーザの体験を潜在的に低下させるすべてのものも持ち込んでしまう。これらのかね合いについては、パワートランスミッションを利用するシステムを設計する際に留意しておくべきである。
【００４０】
以上、いくつかの好ましい典型的な実施態様によって本発明を説明してきたが、本発明の範囲内での変更、修正、置換は存在し得るものである。また、上記実施態様が特定の実施において様々に組み合わせることができるということにも注目すべきである。さらに、専門用語は、記載の明瞭性を担保するために使用したものであり、本発明を限定するものではない。
【符号の説明】
【００４１】
１００，１１０・・・ハンドル、１０２，１１２，１１４，１２０・・・触覚スクロールホイール、１２２・・・ＤＣモータ、１２４・・・内部ギヤ、１２６・・・ギヤピニオン、１２８・・・ホイールシャフト、１３０・・・光学式エンコーダディスク、１３２・・・エンコーダトランスミッション、１３３・・・ドライブプーリ、１３４・・・Ｏリングベルト、１３５・・・エンコーダプーリ、１３６・・・エンコーダエミッタ／ディテクタ、１３７・・・コネクション、１３８・・・ベース、１３９・・・スクールホイール組立体、１４０・・・押し選択シャフトガイド、１４２・・・押し選択シャフト、１４４・・・選択動作ガイド、１４６・・・触覚スイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にホイール操作装置に関し、特に触覚フィードバックを有する操作ホイール装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
操作ホイールとノブは、多くの異なるタイプの装置で様々な異なる機能のために使用されている。しばしば、回転式の操作ノブは、例えばボタン又はスイッチ操作といった他の形式の操作装置に合わないユーザにある程度の操作性を提供している。例えば、多くのユーザは、ステレオあるいは他の音声出力装置からの出力音声のボリューム調整のために回転式の操作ノブを使用することを好んでいる。それは、回転式操作ノブが、相対的（特にボタン操作と比較して）に容易に微調整や粗調整の両方を可能にするからである。ホイールやノブは、様々な他のタイプの装置（例えば、キッチンや他の家庭用電化製品（ビデオ編集／再生装置、リモコン、テレビ等））で使用されている。
【０００３】
操作ホイールには、”力フィードバック”が備えられているものがある。力フィードバック装置は、ノブを動かすユーザに物理的な感覚を与えることができる。一般的には、モータが、ホイールに連結され、マイクロプロセッサのような制御装置に接続している。マイクロプロセッサは、ホイールからのセンサ信号を受信し、適切な力フィードバック制御信号をモータに送信する。そして、モータはホイールの回転自由度の範囲で力を与える。この方法において、プログラム化された様々な感覚（例えば、デテント、スプリング力など）をホイール上に出力できる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、コンピュータ又は電子装置の複数の機能を一つのスクロールホイールで、直感的に容易に操作することを可能にする触覚型の操作ホイールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の操作ホイールは、ユーザによってシステムの少なくとも一つの機能を操作するための操作ホイールであって、ユーザによる係合用の移動可能な係合ホイールと、該係合ホイールに連結され、該係合ホイールの移動に応じて該係合ホイールに力又は触覚フィードバックを供給するアクチュエータとを備え、前記係合ホイールの移動を検出するセンサが備えられ、そして、該センサに連結され、前記係合ホイールの位置及び移動についての情報を受け、且つ前記アクチュエータに連結され、前記係合ホイールへの力を制御する制御システムと、を備えている。前記制御システムは当該システムの少なくとも一つの機能の操作を提供する。
【０００６】
本発明の別の態様においては、前記係合ホイールはギヤドライブトランスミッションを介して前記アクチュエータに連結され、前記ギヤドライブトランスミッションは、前記係合ホイールの内側の内部ギヤ及びシャフトを介して前記アクチュエータに接続されるギヤピニオンからなり、前記内部ギヤは前記ギヤピニオンとかみ合わされている。
【０００７】
本発明の更に別の態様においては、前記係合ホイールは、前記アクチュエータのシャフトに繋がれたベルトを介して前記アクチュエータに連結されている。
【０００８】
本発明のまた更に別の態様においては、前記係合ホイールは、直接に前記アクチュエータのシャフトに連結されている。
【０００９】
本発明の更に別の態様においては、前記係合ホイールは、前記アクチュエータのシャフトに連結されたピニオンに接触することにより前記アクチュエータに連結されている。
【００１０】
本発明の別の態様においては、前記係合ホイールは、たわみ継手を介して前記アクチュエータに連結されている。
【００１１】
本発明の更に別の態様においては、前記アクチュエータはＤＣモータを備えている。
【００１２】
本発明のまた更に別の態様においては、前記センサは、光学式のエンコーダディスク及びエミッタ／ディテクタを備える光学式エンコーダを備えている。
【００１３】
本発明の更に別の態様においては、前記センサは、アナログ式電位差計、容量性センサ並びに反射型のエミッタ／ディテクタ及びエンコーダバーの内の１つを備えている。
【００１４】
本発明の別の態様においては、前記操作ホイールは、スイッチシャフトと、前記係合ホイールを押すことによってスイッチが係合するように、前記係合ホイールに連結され、前記スイッチシャフトに係合するスイッチガイドとを更に備えている。
【００１５】
本発明のその他の特徴及び利点は、同じ部材に同じ数字を付している図面を参照しながら、以下に説明される好ましく、優れた実施形態を読み、把握することにより理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１ａ】本発明に係る触覚スクロールホイールを備えるハンドル構成の斜視図である。
【図１ｂ】本発明に係る触覚スクロールホイールを備えるハンドル構成の斜視図である。
【図１ｃ】本発明に係る触覚スクロールホイールをユーザが係合する様子の詳細図である。
【図２ａ】本発明に係る触覚スクロールホイールの正面図である。
【図２ｂ】図２ａに示す触覚スクロールホイールの斜視図である。
【図２ｃ】図２ａ及び図２ｂに示す触覚スクロールホイールの分解図である。
【図２ｄ】図２ａ及び図２ｂに示す触覚スクロールホイールの詳細分解図である。
【図２ｅ】本発明に係る触覚スクロールホイールと共に使用するセンサ組立体の概略図である。
【図３】本発明に係る触覚スクロールホイールの他の実施形態の斜視図である。
【図４ａ】本発明に係る触覚スクロールホイール組立体のさらに他の実施形態の平面図である。
【図４ｂ】本発明に係る触覚スクロールホイール組立体のさらに他の実施形態の分解図である。
【図５ａ】本発明に係る触覚スクロールホイール組立体の他の実施形態の平面図である。
【図５ｂ】図５ａに示す触覚スクロールホイール組立体の分解図である。
【図６】本発明に係る触覚スクロールホイール組立体の他の実施形態の斜視図である。
【図７】本発明に係る触覚スクロールホイール組立体で使用できるアクチュエータ、センサトランスミッション、選択スイッチ動作、センサ及びパワートランスミッションのカテゴリでの異なるいくつかの実施態様を示す図表である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
ここで開示する触覚スクロールホイールの目的は、コンピュータ又は電子装置の複数のインタフェースモードを一つのスクロールホイールで、ユーザが直感的に操作することを可能にすることである。つまり、スクロールホイールの感触を調整することでユーザインタフェースの状況にはっきりと対応させて、ユーザは、複雑なコンピュータ実行メニューやモードをさらに容易に操作することが可能となるのである。例えば、いくつかのインタフェースモードではデテントの感触を持つようにしてもよいし、他のモードではスプリングをジョグシャトルの感触に集中させてもよい。よく知られている触覚型のメタファの提供によって、この可変フィードバックが、よりすっきりとした、豊富なユーザ体験を与える。
【００１８】
触覚スクロールホイールに対する好ましい適用の一つは、車のような乗り物内にある。触覚スクロールホイールは、例えば、車のハンドルに便利良く配置させることができ、それにより運転者は容易にそのスクロールホイールにアクセスすることができる。別の実施態様においては、スクロールホイールは、車のダッシュボード上、又は運転者及び／又は乗客が制御システムを介してスクロールホイールを使って機能を操作できるような位置に配置することもできる。また、装置１０は、オーディオの制御や音声出力、温度制御、ウィンドウ制御、座席制御、ナビゲーションシステム、携帯電話あるいは他のポータブル電話制御システム、セキュリティー／アラームシステム等の車に関連のある制御もすることができる。
【００１９】
さらに、別の実施態様においては、スクロールホイールは、コンピュータインタフェース装置（マウス、ジョイステック、トラックボール、ハンドル、医療シミュレーション装置等）、ステレオ、テレビ、コンピュータ（例えば、インターネットナビゲーション）、電気製品、編集／再生機、あらゆる装置のリモコン、ホーム・オートメーションシステム（ライトのような装置、ガレージの戸、錠、電気製品等の制御）、電話、コピー機、遠隔操作する乗り物の模型用の装置、おもちゃ等のその他の装置にも使用することが可能である。
【００２０】
本発明の装置は、ここではスクロールホイールとして言及しており、リストや線形構造データのスクロールはその使用目的の一つであるが、当該ホイールは、スクロールすることに加えて、表示カーソルの移動、ボリューム調整、バランス、設定又は他の明度等の機能操作のために使用され得る。
【００２１】
装置の特徴を示す多くの異なる実施態様（モード操作、エレクトロニクスコントローラ、ホイール、ノブ及びその他の装置用の触覚効果、本発明と共に用いられるほとんどのもの）が、米国特許第６１２８００６号及び６１５４２０１号明細書並びに米国特許出願公開第０９／７８３９３６号及び０９／６３７５１３号明細書に記載されており、これらの全ては、本引用をもって本明細書に記載されているものとする。
【００２２】
図１ａ及び図１ｂは、本発明の典型的な触覚スクロールホイール用の２つのハンドル構成を示す。図１ａのハンドル１００は、車、ボート等の乗り物に設置される。触覚スクロールホイール１０２は、ハンドル１００を握るユーザの手の位置近くに配置される。これは、ユーザが容易に自然な握り位置からホイールへ指を動かせるようにしている。図１ｂのハンドル１１０は、ハンドルの向かい合う側に、２つの触覚ホイール１１２及び１１４を備えている。これにより、ユーザは、さらに快適にその特別なスクロールホイールの使用ができ、又は、一度に２つの機能を制御するために２つのスクロールホイールの使用を同時にできるようにしている。図１ａ〜１ｃに示すスクロールホイール組立体のサイズの一例は、３０ｍｍ×４０ｍｍ×５０ｍｍである。
【００２３】
ハンドル上の触覚ホイールの方向は、図１ａ及びず図１ｂに示されるように、異なる実施態様で変化させることができる。触覚スクロールホイールの回転の中心軸は、ユーザがハンドルを握っている時のその親指の長軸と平行にさせることができる。これにより、ユーザはこの触覚ホイールを側面から側面に動かすことを可能にする（図１ｃ参照）。この方向は、ユーザの親指を延ばした状態に維持し、より感じやすい触覚効果を与える。別の実施態様においては、触覚ホイールを、その回転の中心軸が親指の長軸に対して垂直となるように配置することができる。その場合、ユーザは、親指を折り曲げることで、当該触覚ホイールを上下に動かすことになる。その垂直方向は、ユーザにより大きな操作を与えるかもしれないが、親指は、延ばした状態よりもかかる状態にした場合の方がかたくなるため、不均整に感じる力をいくらか引き起こすかもしれない。
【００２４】
当該スクロールホイールは、回転する自動車のハンドルに取り付けられるので、ユーザに対して様々な異なる方向で示されるであろう。例えば、スクロールホイールは、車が駐車している時よりも高速道路を走行する時に斜めになったりあるいは逆さになったりと異なった方向状態になるであろう。ユーザは、主として、その装置を直進走行中に使用するであろうから、装置の位置及び方向は、その使用態様に対して最適化されるべきでる。しかしながら、他の使用態様（すなわち駐車）についても、システム設計時において気にとめておくべきである。そして、図１ｃに示される方向は、十分にこれらの他の態様に対応するものである。
【００２５】
触覚スクロールホイールの好ましい一実施形態を図２ａから２ｅを参照して説明する。図２ａ及び２ｂは、組み立てられたスクロールホイール装置を示し、一方、図２ｃ及び２ｄは分解図である。図２ｅはセンサ組立体の概略図を示す。この実施形態は、小容積、低コストで信頼性の高い触覚効果を提供する。
【００２６】
ユーザはスクロールホイール１２０に接触する。ホイール１２０は、ユーザが触覚効果を体験できるように十分にユーザの皮膚を係合させる摩擦外面を持っているのが好ましい。ホイール１２０には、モータの最大限の駆動力に増幅するギヤドライブトランスミッションを介して、好ましくは、ＤＣモータ１２２（あるいは他のタイプのアクチュエータ）が連結されている。ギヤドライブトランスミッションは、内部ギヤ１２４及びギヤピニオン１２６を含む。内部ギヤ１２４は、ギヤピニオン１２６の歯とかみ合うホイール１２０の内側に備えられた歯を含んでいる。ホイール１２０と内部ギヤ１２４は、ホイール１２０の回転の中心と堅く結合されたホイールシャフト１２８を介してギヤピニオン１２６に対応して設置される。
【００２７】
触覚フィードバックのための好ましい速度伝達比は、２．５〜４の間である。これより小さい比率は、本質的に不安定なシステムをもたらす傾向がある。そして、摩擦のいくつかの態様が、減衰とそれによる安定を加えるために組み込まれなければならない。より大きい比率では、触覚体験を妨げるモータの慣性をもたらす傾向にある。他の実施形態では、内部ギヤ１２４及びギヤピニオン１２６に代えて、ギヤはバックラッシを除去する摩擦要素に置き換えることができる。例えば、摩擦リングが、内部ギヤ１２４及びピニオン１２６の代わりに提供されたり、例えば、代わりにラバー製の摩擦ホイールであるかもしれない。
【００２８】
図２ｄ及び２ｅから理解されるように、スクロールホイール１２０の回転位置は、光学式エンコーダによって検出されるのが好ましい。光学式エンコーダディスク１３０は、２つの速度伝達比によって事実上、回転させられる。エンコーダトランスミッション１３２は、ドライブプーリ１３３とエンコーダプーリ１３５との間で巻かれたＯリングベルト１３４を介してギヤピニオン１２６に連結されており、内部ギヤ１２４とギヤピニオン１２６との間の供給比に加えて、追加の速度伝達比を供給している。これは、とても低コストなエンコーダエミッタ／ディテクタ１３６及び光学式エンコーダディスク１３０が使用されることを可能にする。例えば、低い検出分解能を当該速度伝達比を用いて増やすことができる。エンコーダディスク１３０は、エミッタ／ディテクタ１３６から放出されたビームを通す複数のスロット（あるいはマーク）を有しているので、エミッタ／ディテクタ１３６のディテクタは、スロットの動きを検出でき、従ってホイールの位置を検出することができる。さらに高価なエンコーダ技術を用いると、エンコーダトランスミッション１３２は必要でなくなり、内部ギヤ／ピニオントランスミッション（例えば、ピニオン１２６）と直接に接続することが可能となる。エミッタ／ディテクタ１３６は、コネクション１３７を介して制御システムと通信する。他の通信伝達のタイプが使用されても良い。
【００２９】
さらに、追加コマンドを与えるためにユーザよってスクロールホイールが押されるという能力がある。例えば、ホイールを回転させることによってスクロールするリスト内の特定のエントリを選択するためにホイールを押すことができる。通常のスクロールホイール（例えば、マウス）の使用においてはその作動方法はそれほど重要でないが、触覚型での使用においては、正確に設計がなされないとバリアやバネの使用が誤作動を引き起こす場合があることからその作動方法は重要である。他の選択方法を使用することもできるが、線形の押し選択方法はこれらのタイプの装置に対する好ましい解決法である。
【００３０】
従って、スクールホイール組立体１３９はホイール１２０及びドライブ／トランスミッション／センサコンポーネントを含む。組立体１３９は、押し選択シャフトガイド１４０及び押し選択シャフト１４２を介してベース１３８と連結している。該組立体は、例えば、スクリュー、リベット等を介してガイド１４０に連結している。これは、組立体１３９全体が、シャフト１４２に沿って直線的に動くことを可能にしている。２つの選択動作ガイド１４４が、スクロールホイール組立体１３９が選択シャフト１４２の中心線に沿ってのみに動くことをガイドするため、ベース１３８に備えられている。組立体１３９は、触覚スイッチ１４６上に置かれる。そのため、該組立体がユーザによって押し下げられると（ホイール１２０を押すと）、触覚スイッチ１４６は閉じられる。触覚スイッチは制御システムと通信する。以上のようにして、選択は、ホイールがユーザによってスクロールされることで成され、従って、スクロール組立体を押すこと、つまり、触覚スイッチを係合させることによってコンピュータの表示メニュー、可聴式メニュー、非表示メニュー又はその組み合わせを通してユーザを動かすのである。
【００３１】
図３は、触覚スクロールホイールの他の実施形態１５０の斜視図である。アクチュエータ１５４は、回転シャフト１５６を有するＤＣモータとしてベース１５２上に置かれている。ベルトドライブトランスミッションは、その一端がシャフト１５６の周囲に巻き付けられ、他端がプーリ１６０に巻き付けられるベルト１５８を含む。スクロールホイール１６２は、プーリ１６０に堅く連結され、ほぼ同じ回転軸で回転する。他の実施態様においては、スクロールホイール１６２は、ユーザが容易にアクセスできるようにプーリ１６０より大きくても良いし、スクロールホイール１６２を軸に沿ってプーリ１６０からさらに離して位置させることもできる。例えば、デジタルエンコーダセンサは、エンコーダディスク１６４並びにアクチュエータのシャフト及びスクロールホイール１６２の位置を検出するためのエミッタ／ディテクタ１６６を含んでいる。他の実施態様においては、ベルト１５８は、スクロールホイールの接触面にも位置することができる。すなわち、当該スクロールホイールが回転している時には、ユーザはベルト１５８に接触する。そして、当該スクロールホイールは、かかる実施態様においては、プーリ１６０となるであろう。
【００３２】
図４ａは、スクロールホイールのダイレクトドライブの実施形態１７０の斜視図である。ＤＣモータであるアクチュエータ１７２はベース１７４上に置かれる。スクロールホイール１７６は、アクチュエータ１７２のシャフトに直接連結されている。トランスミッションは無いので、この実施形態は、ここで開示されるスクロールホイール装置の最も低コストの実施形態の一つである。図４ｂは、ベース１７６、スクロールホイール１７７、アクチュエータ１７８及びエンコーダディスク１７９を含む他のダイレクトドライブの構成１７５の分解図である。当該実施形態は、摩擦はより低下する傾向にあり、かなり簡易な構成となるがトルク量はより低下する。
【００３３】
図５ａは、スクロールホイールの他の実施形態、摩擦／シヤードライブの実施形態の斜視図であり、図５ｂはその分解図である。筐体１８２は、アクチュエータのシャフトが、スクロールホイール１８４の回転軸からオフセットされるように、スクロールホイール１８４及びアクチュエータ１８６を支えている。スクロールホイール１８４は、アクチュエータシャフト１８７に連結されたピニオン１８８によってペリメータの外側から駆動される。スクロールホイール１８４の表面は、弾力性があったり、容易にピニオン１８８を係合させるように摩擦があるようにすることができる。エンコーダディスク１９０は、アクチュエータシャフトに連結させることができる（例えば、アクチュエータからスクロールホイールの反対側に）。そのため、エミッタ／ディテクタ１９１は、スクロールホイールの位置を検出することができる。アクチュエータシャフトの回転軸はスクロールホイールの回転軸から上方にあるので、アクチュエータシャフトが偶然にホイール軸と一致する場合と比較してより大きなアクチュエータを使用することができる。この実施形態は、高い出力トルクや拡張的な機械設計をもたらす傾向にある。そして、摩擦トランスミッションによって、検出分解能の増加を与えられる上、より小さなモータの使用を可能にする。不都合な点は、高摩擦とダイレクトドライブ構成に比べ複雑となることである。
【００３４】
図６は、本発明の軸無し駆動スクロールホイールの他の実施形態２００の斜視図である。本実施形態は、ダイレクトドライブ構成にアクチュエータシャフトの軸とは異なるスクロールホイールの回転軸を与える。アクチュエータ２０４は、ベース２０２上に置かれる。スクロールホイール２０６はベース２０２に回転可能に連結され、その回転軸がアクチュエータシャフトの回転軸と平行にならない方向に合わされている。たわみ継手２０８は、アクチュエータがスクロールホイールを駆動できるようにスクロールホイール２０８とアクチュエータ軸とを接続している。この構成においては、より大きなモータを空きスペースに容易に実装することができる。
【００３５】
図７は、本発明において使用することできるアクチュエータ、センサトランスミッション、選択スイッチモータ、センサ及びパワートランスミッションのカテゴリでの異なるいくつかの実施態様を示す図表である。どのカテゴリからの実施態様もその他のカテゴリからの何れの実施態様と共に使用することができる。アクチュエータに関しては、標準ＤＣモータ２１０、ダブルＤＤＣモータ２１２、ダブルシャフトＤＣモータ２１４、延長式ＤＣモータ２１６又は可動磁石式アクチュエータ２１８が使用できる。また、図示されていない他のタイプのアクチュエータが使用されてもよい。
【００３６】
センサトランスミッションに関して、実施態様２２０においては、スクロールホイールのエッジがエンコーダディスクの軸を回転させることができる。また、実施態様２２２に示されるように、ベルトは、エンコーダディスクと、スクロールホイール又はスクロールホイール又はアクチュエータシャフトと接続されたプーリと、を接続することができる。実施態様２２４で示されるように、エンコーダディスクに接続された内部ギヤ及びピニオンを使用することができる。実施態様２２６で示されるように、粗い分解能であるが、低コストであるさらに大きなエンコーダディスクが使用できるし、また、分解能が良く、コストのかかるより小さいディスクが使用できる。また、実施態様２２８に示されるように、スクロールホイールがキヤに連結され、エンコーダディスクが、そのギヤと係合するピニオンに連結されている、ギヤセンサトランスミッションが使用できる。
【００３７】
様々な選択スイッチ動作が実行され得る。実施態様２３０及び２３２では、スクロールホイールが、図示されるような回転軸で回転あるいは旋回することを提供している。例えば、ベースをスクロールホイールを支える軸部に連結させることができる。実施態様２３４ではスクロールホイールの平行移動を与えている。実施態様２３６ではさらにスクロールホイールがほぼ回転移動することを可能にする接地された４節リンクを含んでいる。実施態様２３８では、スクロールホイールの内部に多くのスイッチを与えているので、ユーザは周囲のどのポイントでもスクロールホイールを押すことができる。そして、その接触ポイントに最も近いスイッチがその押圧力、接触、又はホイール対応動作を検出する。
【００３８】
実施態様２４０で示されるように、エンコーダディスク及びエミッタ／ディテクタを含む光学式エンコーダを含む様々なタイプのセンサを使用することができる。実施態様２４２で示されるアナログ式電位差計、実施態様２４４の容量性センサ（米国特許出願公開第０９／２４８１７７号明細書に記載されており、この引用をもって本明細書に記載されているものとする。）、実施態様２４６では、反射型のエミッタ／ディテクタ及びパターンを有するエンコーダバーが示され、そして実施態様２４８では、エンコーダディスク自体、エミッタ及び動きを検出するディテクタ上に備えられたパターン又は他の検出可能な表面が示されている。
【００３９】
パワートランスミッションに関しては、実施態様２５０で示される摩擦ホイール（ピニオン）及びスクロールホイールの摩擦のある内表面が使用できる。また、上述したように及び実施態様２５２に示すように内部ギヤ及びピニオンが使用できる。また、ダイレクトドライブの実施態様２５４も使用できるし、ベルトドライブの実施態様２５６も使用できる。また、無軸の実施態様２５８も示されている。これらの実施態様は、上記においてかなり詳細に説明されている。一般的に、パワートランスミッションが大きなトルクを生み出す間に、それらは、高摩擦、慣性及びバックラッシ、ユーザの体験を潜在的に低下させるすべてのものも持ち込んでしまう。これらのかね合いについては、パワートランスミッションを利用するシステムを設計する際に留意しておくべきである。
【００４０】
以上、いくつかの好ましい典型的な実施態様によって本発明を説明してきたが、本発明の範囲内での変更、修正、置換は存在し得るものである。また、上記実施態様が特定の実施において様々に組み合わせることができるということにも注目すべきである。さらに、専門用語は、記載の明瞭性を担保するために使用したものであり、本発明を限定するものではない。
【符号の説明】
【００４１】
１００，１１０・・・ハンドル、１０２，１１２，１１４，１２０・・・触覚スクロールホイール、１２２・・・ＤＣモータ、１２４・・・内部ギヤ、１２６・・・ギヤピニオン、１２８・・・ホイールシャフト、１３０・・・光学式エンコーダディスク、１３２・・・エンコーダトランスミッション、１３３・・・ドライブプーリ、１３４・・・Ｏリングベルト、１３５・・・エンコーダプーリ、１３６・・・エンコーダエミッタ／ディテクタ、１３７・・・コネクション、１３８・・・ベース、１３９・・・スクールホイール組立体、１４０・・・押し選択シャフトガイド、１４２・・・押し選択シャフト、１４４・・・選択動作ガイド、１４６・・・触覚スイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置の複数のインタフェースモードを操作するための操作ホイールであって、
ユーザの接触を受けとめるように構成されている平面状部とペリメータ部とからなり、第１の回転軸の回りの回転自由度の範囲で移動可能なホイールと、
前記ホイールにたわみ継手で連結され、前記ホイールに力を出力するように構成されるアクチュエータと、
前記回転自由度の範囲で前記ホイールの移動を検出するセンサと、
前記センサと通信し、前記ホイールの位置又は移動を示す前記センサからセンサ信号を受信し、前記アクチュエータに前記力を出力させるように構成されたアクチュエータ信号を前記アクチュエータに送信するプロセッサーと、を備え、
前記アクチュエータ信号は、少なくとも部分的には、前記ホイールの移動若しくは前記ホイールの位置に基づいていることを特徴とする操作ホイール。
【請求項２】
前記ホイールは、前記ホイールの前記平面状部に略平行である平面にそって動くように構成されているインタフェース装置に連結されていることを特徴とする請求項１に記載の操作ホイール。
【請求項３】
前記ホイールは、前記ホイールの前記平面状部に略垂直である平面にそって動くように構成されているインタフェース装置に連結されていることを特徴とする請求項１に記載の操作ホイール。
【請求項４】
前記アクチュエータはトランスミッションによって前記ホイールにさらに連結されていることを特徴とする請求項１に記載の操作ホイール。
【請求項５】
前記トランスミッションは速度伝達比が２．５と４との間からなることを特徴とする請求項４に記載の操作ホイール。
【請求項６】
前記たわみ継手は、ベルトからなることを特徴とする請求項１に記載の操作ホイール。
【請求項７】
前記ベルトは、前記ペリメータ部に掛かっていることを特徴とする請求項６に記載の操作ホイール。
【請求項８】
スイッチシャフトと、
前記ホイールを押すことによってスイッチが係合するように前記ホイールに連結され、前記スイッチシャフトに係合するスイッチガイドとを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の操作ホイール。
【請求項９】
前記アクチュエータはＤＣモータを備えることを特徴とする請求項１に記載の操作ホイール。
【請求項１０】
前記ホイールはギヤからなり、前記センサはギヤピニオンからなり、前記ギヤピニオンは前記ギヤにかみ合わされるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の操作ホイール。
【請求項１】
装置の複数のインタフェースモードを操作するための操作ホイールであって、
ユーザの接触を受けとめるように構成されている平面状部とペリメータ部とからなり、第１の回転軸の回りの回転自由度の範囲で移動可能なホイールと、
前記ホイールにたわみ継手で連結され、前記ホイールに力を出力するように構成されるアクチュエータと、
前記回転自由度の範囲で前記ホイールの移動を検出するセンサと、
前記センサと通信し、前記ホイールの位置又は移動を示す前記センサからセンサ信号を受信し、前記アクチュエータに前記力を出力させるように構成されたアクチュエータ信号を前記アクチュエータに送信するプロセッサーと、を備え、
前記アクチュエータ信号は、少なくとも部分的には、前記ホイールの移動若しくは前記ホイールの位置に基づいていることを特徴とする操作ホイール。
【請求項２】
前記ホイールは、前記ホイールの前記平面状部に略平行である平面にそって動くように構成されているインタフェース装置に連結されていることを特徴とする請求項１に記載の操作ホイール。
【請求項３】
前記ホイールは、前記ホイールの前記平面状部に略垂直である平面にそって動くように構成されているインタフェース装置に連結されていることを特徴とする請求項１に記載の操作ホイール。
【請求項４】
前記アクチュエータはトランスミッションによって前記ホイールにさらに連結されていることを特徴とする請求項１に記載の操作ホイール。
【請求項５】
前記トランスミッションは速度伝達比が２．５と４との間からなることを特徴とする請求項４に記載の操作ホイール。
【請求項６】
前記たわみ継手は、ベルトからなることを特徴とする請求項１に記載の操作ホイール。
【請求項７】
前記ベルトは、前記ペリメータ部に掛かっていることを特徴とする請求項６に記載の操作ホイール。
【請求項８】
スイッチシャフトと、
前記ホイールを押すことによってスイッチが係合するように前記ホイールに連結され、前記スイッチシャフトに係合するスイッチガイドとを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の操作ホイール。
【請求項９】
前記アクチュエータはＤＣモータを備えることを特徴とする請求項１に記載の操作ホイール。
【請求項１０】
前記ホイールはギヤからなり、前記センサはギヤピニオンからなり、前記ギヤピニオンは前記ギヤにかみ合わされるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の操作ホイール。
【図１ａ】
【図１ｂ】
【図１ｃ】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図２ｃ】
【図２ｄ】
【図２ｅ】
【図３】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図６】
【図７】
【図１ｂ】
【図１ｃ】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図２ｃ】
【図２ｄ】
【図２ｅ】
【図３】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−５３９１９（Ｐ２０１２−５３９１９Ａ）
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６１９９０（Ｐ２０１１−２６１９９０）
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【分割の表示】特願２００８−３１４７６８（Ｐ２００８−３１４７６８）の分割
【原出願日】平成１４年７月３１日（２００２．７．３１）
【出願人】（５００３９０９９５）イマージョン コーポレーション (65)
【氏名又は名称原語表記】ＩＭＭＥＲＳＩＯＮ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【分割の表示】特願２００８−３１４７６８（Ｐ２００８−３１４７６８）の分割
【原出願日】平成１４年７月３１日（２００２．７．３１）
【出願人】（５００３９０９９５）イマージョン コーポレーション (65)
【氏名又は名称原語表記】ＩＭＭＥＲＳＩＯＮ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]