Appleの新しいトラックパッド特許は「クリックボタン」を力センサーに置き換え、触覚フィードバックを追加

米国特許商標庁は火曜日、従来の「クリック可能な」一体型ボタンを取り除き、4つ以上の力センサーと触覚フィードバックを提供するアクチュエーターに置き換えるタッチパッドに関する特許をAppleに発行した。

Appleの米国特許によると第8,633,916号「力センサーとアクチュエーター フィードバックを備えたタッチ パッド」の場合、統合スイッチ型ボタンを備えたトラックパッドの操作を力センサーで模倣し、改良することができます。たとえば、提案手法を使用すると、押したり離したりする操作を簡単に識別できます。

Apple の MacBook は現在、統合ボタン、つまり「オールインワン」デザインを特徴としています。このレイアウトでは、ユーザーはトラックパッドの表面を押し下げることによってボタンを押し始めます。このとき、タッチ パッドの後端にあるヒンジ機構によって前端が動きます。前端はスイッチに結合されており、作動するとカチッという音が発生します。

既存の設計には、ユーザーの指がヒンジ付きの端に向かってさらに移動すると、スイッチを作動させるために必要な圧力が増加するなど、いくつかの問題があります。 Apple は、統合されたボタン レイアウトの物理的性質により、タッチ パッドの感度と操作の点でユーザー エクスペリエンスが低下する可能性があると述べています。

この特許は代わりに、トラックパッドの四隅に配置された少なくとも 4 つの力センサーを組み込むソリューションを提案しています。場合によっては、センサーはポリマー金属複合材料またはナノ粒子が充填されたポリマーから製造された圧電材料であり、圧縮量に比例した電圧を生成します。あるいは、出力は、インダクタンス、磁気、またはその他の力に依存する特性の変化として測定することもできます。

タッチセンシング面に関しては、表面弾性波や光検出技術など複数の方式が挙げられています。説明の目的で、本発明は、現在MacBookのラインナップで使用されている静電容量式タッチセンサーに焦点を当てている。

力センサーを使用することにより、この機構を使用して、一体化されたボタン設計の欠点なしにボタンタイプの操作を実行することができる。たとえば、力センサーを使用するタッチ パッドは、必ずしも一方向に回転する必要はありません。場合によっては、付属のアクチュエータが振動を通じて触覚フィードバックを提供できるため、タッチ パッドを動かす必要さえない場合もあります。

さらに、フォースパッドは MacBook の狭いシャーシ内のスペースを節約し、設計者がトラックパッドの回転動作のために通常確保されているスペースを利用できるようにします。この特許に記載されているように、通常の圧電力センサーは、ボタンを最も強く押した場合でも、変位は 0.05 mm 未満である可能性があります。

Apple は、操作中にトラックパッドが曲がったり動いたりする感覚に慣れているユーザーのユーザー エクスペリエンスを考慮しています。アクチュエータをタッチパッドに取り付けて、ボタンを押すのと同じ力を表面に伝えるようにプログラムすることができます。このフォースフィードバックまたは触覚フィードバックは、クリック音を含むように拡張することができ、いくつかの実施形態では、アクチュエータの代わりにシステムスピーカーによって再生することができる。

力センサーの使用には、従来のシステムに比べて運用上の利点もあります。たとえば、力センサーと容量性入力の組み合わせを使用すると、片手で簡単にドラッグして機能を選択できます。パッドの四隅には少なくとも 4 つのセンサーが配置されているため、それぞれを特定のソフトウェア操作にマッピングできます。さらに、センサーにより、粒度の高い圧力測定が可能になり、制御が可能になります。

さらに、センサーによって測定された入力または力の適用イベントを平均して、ユーザーが特定のプレスで何を意図しているかをより適切に判断することができます。このデザインは、従来の一体型ボタンの「オン/オフ」機能よりもはるかに直感的です。

アクチュエータのカップリング例。

最後に、Apple の特許取得済みのタッチ パッドのフォース フィードバック機能は、振動したり機構に力を加えたりできる 1 つ以上のアクチュエーターに依存しています。この触覚フィードバックは、タッチ パッド自体との相互作用によって、またはソフトウェア トリガーを通じて誘発できます。例としては、電子メールを受信したときのフィードバックが挙げられます。

このドキュメントの残りの部分では、メカニズムの構成と、iPhone や iPad などのモバイル デバイスでの代替実装について説明します。

Apple の力センサー トラックパッドの特許は 2009 年に初めて申請され、Jeffrey Traer Bernstein、Avi Cieplinski、Brett W. Degner、Duncan Kerr、Patrick Kessler、Paul Puskarich、Marcelo H. Coelho、Aleksandar Pance が発明者として認められています。