(57)【要約】      （修正有）【課題】異なる指のセンサ間のクロストークを低減し、かつフリーサイズであるデータグローブを提供する。【解決手段】データグローブ２００は、指の背に乗って沿っているスリーブ２０６によってグローブ本体２０４に接続されている指先カバー２０２を備え、スリーブ２０６が各指を取り囲んでいる材料を除くことで、センサ間のクロストークを低減し、指の長さと幅に対してフリーサイズとしており、人間の手に関連する動き及び力を、デジタル領域に変換するように構成されているセンサを含んでいる。【選択図】図２
2020008577.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置であって、
複数の指センサーアセンブリを有するセンサーアセンブリであって、各々の指センサーアセンブリは、細長い基板上に１又は複数のセンサを含み、各々の指センサーアセンブリの前記１又は複数のセンサは、対応する前記基板の屈曲を表す１又は複数の信号を生成するように構成されている、センサーアセンブリと、
複数の指布地アセンブリを含む布地アセンブリであって、各々の指布地アセンブリは手の対応する指と位置合わせするように構成され、かつ、前記指布地アセンブリを対応する前記指の指先に固定するための指先部分を有し、各々の指布地アセンブリはまた、前記複数の指センサーアセンブリのうちの対応する１つを収容しているスリーブを有し、前記スリーブは、前記スリーブの第１端部で前記指布地アセンブリの前記指先部分に接続され、かつ、対応する前記指センサーアセンブリと対応する前記指の背面とを位置合わせするように構成され、前記布地アセンブリは各々の指の中央部が露出するように構成されている、布地アセンブリと、
前記スリーブの前記第１端部の反対側の第２端部で前記指布地アセンブリの前記スリーブのそれぞれに接続されている基部アセンブリであって、前記装置を前記手に固定するように構成されている前記基部アセンブリと、
前記複数の指センサーアセンブリからの前記１又は複数の信号を受信し、前記１または複数の信号のデジタル表現を生成するように構成されているセンサ回路とを備えている、
装置。
【請求項２】
各々の指センサーアセンブリは、前記指センサーアセンブリが屈曲すると、前記スリーブに対して前記指センサーアセンブリがスライドするように、対応するスリーブに固定されている、
請求項１に記載の装置。
【請求項３】
各々のスリーブが伸縮性生地を有する、
請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記装置はさらに複数の触覚装置をさらに備え、各々の触覚装置は、前記複数の指布地アセンブリのうちの対応する１つの前記指先部分と一体化されている、
請求項１から３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
各々のスリーブは、前記対応する指センサーアセンブリを収容している第１のチャンバ、及び、前記対応する指先部分の前記触覚装置に接続されている１又は複数の導電体を収容している第２のチャンバを有する、
請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記スリーブのそれぞれは、前記スリーブの外部面に、前記対応する指の前記背面に接触するために構成されている摩擦材料を有する、
請求項１から５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
各々の指センサーアセンブリは、少なくとも２つのセンサを有し、センサのそれぞれは、前記対応する指の対応する指関節に位置合わせするように構成されている、
請求項１から６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
各々の指センサーアセンブリは、１又は複数の補強材を有し、各々の補強材は、前記指センサーアセンブリの１又は複数のセンサのうちの対応する１つと位置合わせされ、かつ、前記対応するセンサの特定のダイナミックレンジをサポートするように構成されている、
請求項１から７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
各々のスリーブは、１又は複数の補強材を有し、各々の補強材は、前記スリーブに収容されている前記指センサーアセンブリの１又は複数のセンサのうちの対応する１つと位置合わせされ、かつ、前記対応するセンサの特定のダイナミックレンジをサポートするように構成されている、
請求項１から７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
各々の指センサーアセンブリの前記１又は複数のセンサのそれぞれは、それぞれピエゾ抵抗材料又は圧電材料のいずれかを有する、
請求項１から９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記基部アセンブリは、ストラップを用いて前記装置を前記手に固定するように構成され、前記ストラップは、前記ストラップと一体化された触覚装置を有し、前記装置が前記ストラップを用いて前記手に固定されている場合、前記触覚装置が前記手の掌に位置合わせされる、
請求項１から１０のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［参照による組み込み］  出願データシートが本出願の明細書の一部として、本明細書と共に出願されている。本出願が、利益及び優先権を主張し、本出願と共に出願される出願データシートで特定される各出願は、全体及びあらゆる目的において参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
コンピューティング装置と物理的な世界との間のギャップを橋渡しする技術に関する需要が急激に高まっている。通常は、そのようなインターフェースは、物理領域からの情報をデジタル領域へと変換させる、何らかの形のセンサ技術を必要とする。１つのタイプのインターフェースは、人間のオペレータの動き及び人間のオペレータが及ぼす又は経験する力のデジタル情報への変換を提供する。
【発明の概要】
【０００３】
特定の種類の実装によると、装置は、複数の指センサーアセンブリを含むセンサーアセンブリを備えている。各指センサーアセンブリは、細長い基板上の１又は複数のセンサを備えている。各指センサーアセンブリの１又は複数のセンサは、対応する基板の屈曲を表わす１又は複数の信号を生成するように構成されている。布地アセンブリは、複数の指布地アセンブリを備えている。各指布地アセンブリは、手の対応する指と位置合わせするように構成され、かつ、対応する指の指先に指布地アセンブリを固定するための指先部分を備えている。各指布地アセンブリは、対応する指センサーアセンブリの１つを収容しているスリーブも備えている。スリーブは、スリーブの第１端部で指布地アセンブリの指先部分に接続されており、かつ、対応する指センサーアセンブリと対応する指の背面とを位置合わせするように構成されている。布地アセンブリは、各指の中央部が露出するように構成されている。基部アセンブリは、スリーブの第１端部の反対側の第２端部で、指布地アセンブリのスリーブのそれぞれに接続されている。基部アセンブリは、装置を手に固定するように構成されている。センサ回路は、指センサーアセンブリからの信号を受信し、かつ、デジタル表現の信号を生成するように構成されている。
【０００４】
ある具体的な実装によれば、各指センサーアセンブリは、指センサーアセンブリが屈曲すると、スリーブに対して指センサーアセンブリがスライドするように、対応するスリーブに固定されている。
【０００５】
別の具体的な実装によれば、各スリーブは、伸縮性生地を備えている。
【０００６】
別の具体的な実装によれば、装置は、複数の触覚装置を備えている。各触覚装置は、対応する指布地アセンブリの１つの指先部分に組み込まれている。  さらに具体的な実装によれば、各スリーブは、対応する指センサーアセンブリを収容している第１のチャンバ、及び、対応する指先部分の触覚装置に接続されている１又は複数の導電体を収容している第２のチャンバを備えている。
【０００７】
別の具体的な実装によれば、スリーブのそれぞれは、スリーブの外部面に、対応する指の背面に接触するために構成されている摩擦材料を有している。 
【０００８】
別の具体的な実装によれば、各指センサーアセンブリは少なくとも２つのセンサを備えている。センサのそれぞれは、対応する指の対応する指関節と位置合わせするように構成されている。
【０００９】
別の具体的な実装によれば、各指センサーアセンブリは、１又は複数の補強材を備えている。各補強材は、指センサーアセンブリの対応する１又は複数のセンサのうちの１つと位置合わせされ、かつ、対応するセンサの特定のダイナミックレンジをサポートするように構成されている。
【００１０】
別の具体的な実装によれば、各スリーブは、１又は複数補強材を備えている。各補強材は、スリーブに収容されている指センサーアセンブリの対応する１又は複数のセンサのうちの１つと位置合わせされ、かつ、対応するセンサの特定のダイナミックレンジをサポートするように構成されている。
【００１１】
別の具体的な実装によれば、各指センサーアセンブリの１又は複数のセンサのそれぞれは、ピエゾ抵抗材料又は圧電材料のいずれかを備えている。
【００１２】
別の具体的な実装によれば、基部アセンブリは、ストラップを用いて装置を手に固定するように構成されている。ストラップを用いて装置が手に固定された場合に、触覚装置が、手の掌に位置合わせされるようにストラップは、ストラップと一体化された触覚装置を有している。
【００１３】
他の種類の実装によると、グローブは、人間の手に固定されるように構成されているグローブ本体と、グローブ本体から延在している複数の指の構成要素を備えている。指の各構成要素は、人間の手の対応する指の少なくとも一部を包み込むように構成されている。各指の構成要素には、触覚装置が組み込まれている。グローブは、触覚装置を制御するように構成されている回路も備えている。回路は、触覚装置を駆動するように構成されている１又は複数のＤ級増幅器と、１又は複数の波形ファイルを格納するように構成されているメモリと、１又は複数の波形ファイルを用いて１又は複数のＤ級増幅器を制御するように構成されているコントローラとを備えている。
【００１４】
ある具体的な実装によれば、１又は複数の波形ファイルは、メモリに格納されている複数の波形ファイルであって、コントローラは、各触覚装置と共に波形ファイルのそれぞれを用いるように構成されている。 
【００１５】
別の具体的な実装によれば、コントローラは、制御プロトコルに従って、１又は複数の波形ファイルを用いて、１又は複数のＤ級増幅器を制御するように構成されている。制御プロトコルは、Ｍｕｓｉｃａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（ＭＩＤＩ）プロトコル、ＭＩＤＩ  Ｐｏｌｙｐｈｏｎｉｃ  Ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ（ＭＰＥ）プロトコル、又はＯｐｅｎ  Ｓｏｕｎｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＯＳＣ）プロトコルのうちの１つに対応している。さらに具体的な実装によると、各触覚装置は、制御プロトコルの異なるチャネルに対応している。
【００１６】
別の具体的な実装によれば、コントローラは、１又は複数の波形ファイルの、サンプリング、スクラビング、又は再生のうちの１又は複数により、１又は複数のＤ級増幅器を制御するように構成されている。 
【００１７】
別の具体的な実装によれば、グローブは遠隔装置からリアルタイムで１又は複数の波形ファイルをストリーミングするように構成されている無線インターフェースも備えている。
【００１８】
別の具体的な実装によれば、各１又は複数の波形ファイルのそれぞれは、対応する感覚効果のシミュレーションのために構成されている。 
【００１９】
別の具体的な実装によれば、コントローラによる１又は複数のＤ級増幅器の制御は、振幅及び周波数により特徴付けられ、かつ、コントローラは、リアルタイムで振幅及び周波数を変更するように構成されている。
【００２０】
別の具体的な実装によれば、１又は複数の波形ファイルのそれぞれは、時系列で特徴付けられ、かつ、コントローラは、１又は複数の波形ファイルのそれぞれを、対応する時系列に対して後方及び前方にトラバースすることによって、１又は複数のＤ級増幅器を制御するように構成されている。
【００２１】
別の具体的な実装によれば、コントローラによる１又は複数のＤ級増幅器の制御は、スペクトル輝度により特徴付けられ、かつ、コントローラは、リアルタイムでスペクトル輝度を変更するように構成されている。
【００２２】
別の具体的な実装によれば、コントローラによる１又は複数のＤ級増幅器の制御は、１又は複数のシグナルパラメータで特徴付けられ、かつ、コントローラは、仮想環境又は現実環境での物体又は表面を表す入力に応答して、リアルタイムで、１又は複数のシグナルパラメータを変更するように構成されている。
【００２３】
別の具体的な実装によれば、コントローラは、第１触覚装置及び第２触覚装置を駆動するように、第１波形ファイルを用いて、１又は複数のＤ級増幅器を制御するように構成されている。空間的な関係をシミュレートするように、第１の触覚装置の駆動は、第２の触覚装置の駆動から時間的にオフセットされている。
【００２４】
別の具体的な実装によれば、コントローラは、触覚ジェスチャを表すシーケンスで、１又は複数の波形ファイルを用いて、１又は複数のＤ級増幅器を制御するように構成されている。
【００２５】
本明細書のその他の部分及び図面を参照することにより、様々な実装の本質及び利点のさらなる理解が実現され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１Ａ】本開示により可能となる、実装と共に使用するためのセンサーアセンブリの例の斜視図を示す。
【００２７】
【図１Ｂ】本開示により可能となる、様々な実装と共に使用するのに適しているセンサ回路の簡略化したブロック図を示す。
【００２８】
【図２】本開示により可能となる、人間の手と共に使用する装置の斜視図を示す。
【図３】本開示により可能となる、人間の手と共に使用する装置の斜視図を示す。
【００２９】
【図４】本開示により可能となる、装置と関連する構成要素を包み込むためのスリーブの断面図を示す。
【００３０】
【図５】本開示により可能となる、装置と共に使用するための触覚装置の分解図を示す。
【００３１】
【図６】本開示により可能となる、触覚装置を組み込んでいるアセンブリの様々な図が含まれる。
【００３２】
【図７】本開示により可能となる、触覚装置と共に使用するための回路の概要図を示す。
【００３３】
【図８】本開示により可能となる、人間の手と共に使用する装置の他の斜視図を示す。
【００３４】
【図９】本開示により可能となる、人間の手と共に使用する装置の一部の様々な図が含まれる。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
ここで、具体的な実装を詳細に参照することにする。これらの実装の例を添付図面に示す。これらの例は、例示的目的のために記載されており、本開示の範囲を制限することを意図するものではないことに留意すべきである。むしろ、記載されている実装の代替例、変形例及び均等物は、本開示の範囲に含まれる。加えて、記載されている実装の完全な理解を促進するために、具体的な詳細も提供され得る。本開示の範囲内のいくつかの実装は、これらの詳細の一部又は全てを用いずに実施され得る。さらに、明確性のために、よく知られた特徴は詳細に記載していない場合がある。
【００３６】
「グローブに組み込まれているセンサシステム」という発明の名称の米国特許公報第２０１７／０３０３８５３号（米国特許出願第１５／６２１，９３５号、代理人整理番号ＢＢＯＰＰＰ００７Ｘ１）（その全体があらゆる目的のために参照により本明細書に組み込まれている）は、本開示によって可能である「フリーサイズのデータグローブ」の実装と互換性があるセンサーアセンブリの様々な実装を説明している。例えば、その公報の図１２〜図１４Ｃを参照して記載されている実装を参照されたい。センサーアセンブリ１００の具体的な実装を、本出願の図１Ａに図示する。図示のセンサーアセンブリは、触覚装置のためのパッド及び導電体が、指関節屈曲センサと共に基板上に含まれていないことを除いては、上記参照により組み込まれている公報の図１２〜図１４Ｃに図示した実装と同様に実装され得る。以下に記載するように、触覚装置に関するパッド及び導電体が含まれる場合は、別の経路を取り得る。
【００３７】
図１Ａに示すように、各指関節屈曲センサは、基板１０８上の導電配線対（例えば、１０４及び１０６）と接触している一片のピエゾ抵抗性の生地（例えば、１０２）を含んでいる。基板１０８は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基板であり得る。導電配線は、基板１０８に沿って経路を取り、縁部１１０において、グローブのセンサ回路が配置されているプリント配線板又はＰＣＢ（図示せず）に接続されている。センサーアセンブリ１００は、本開示により可能となるデータグローブと接続して用い得るセンサーアセンブリの単なる一例であり、本開示の範囲から逸脱しない限りは、広い範囲の他のタイプのセンサ（例えば、他のピエゾ抵抗材料、圧電材料など）を含む他のタイプの力検出技術も用いられ得ることに、留意すべきである。
【００３８】
図１Ｂは、本明細書に記載の実装と共に使用するためにＰＣＢ上に設けられ得るセンサ回路の簡略図である。例えば、図１Ａを参照して上述したセンサーアセンブリでは、そのようなセンサ回路が、縁部１１０において導電配線に接続され得る。センサの１つに圧力が加えられると、（対応する配線を介して取得した）結果として生じる信号が受信され、（例えば、マルチプレクサ１５２及びＡ／Ｄ変換器１５４を介して）デジタル化され、そして、（例えば、プロセッサ１５６により）ローカルで処理され、及び／又は、接続されている装置に（例えば、ＵＳＢ又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）接続を介して）送信され得る。センサは、（例えば、Ｄ／Ａ変換器１５８及びマルチプレクサ１６０を介したプロセッサ１５６の制御下で）センサ回路により選択的に電圧印加されて、センサ信号の発生をもたらしてもよい。
【００３９】
接続されている装置との間のデータ送信に加えて、ＵＳＢ接続を介してセンサ回路に電力が供給されてもよい。代替的に、ワイヤレスにより（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）を介して）データを送信するシステムは、例えば、機械的エネルギーを取得する１又は複数のバッテリ、太陽電池、及び／又は機構を用いることを含む、様々な機構及び技術のいずれかを用いて、センサ回路に電力を供給し得る。（カリフォルニア州ミルピタスのＬｉｎｅａｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎにより提供される）ＬＴＣ３５８８は、これらの多様なエネルギー源の少なくともいくつかと共に用い得るエネルギーハーベスティング電力供給の例である。他の適切な変更は、当業者によって理解されるだろう。図１Ｂに示すセンサ回路は、単なる例に過ぎないことが理解されるであろう。想定されるセンサ回路の構成要素、構成及び機能は広範である。プロセッサ１５６を実現するために適している装置の例として、テキサス州オースティンのＳｉｌｉｃｏｎ  Ｌａｂｓが提供しているＣ８０５１Ｆ３８０−ＧＭコントローラがある。
【００４０】
本開示によって可能となる実装と共に使用するのに適したアレイ状のセンサの応答は、互いに対しいてばらつきを示すかもしれないことが理解されよう。従って、センサのそれぞれの応答を表すものとして、較正されたセンサデータを、（例えば、プロセッサ１５６のメモリ１５７に）格納してもよい。係るデータは、センサ出力を処理する手法で一貫性を保証するために、及び／又は、加えられた力を表すのに用いられてもよい。較正中、（例えば、ＡＤＣ１５４により取得されるような）各センサの出力は、入力された既知の力の範囲に関して測定される。これは、例えば、各センサをスケール上に設置し、センサに力を加え、スケールによって報告された対応する値を示す値を、複数のＡＤＣ値のそれぞれのためのメモリに記録することにより、行ってもよい。このようにして、各センサのデータポイントのセットが（例えば、メモリ１５７のテーブルにおいて）取得され、ＡＤＣ値と対応する力（例えば、グラム又はキログラム単位の重量）とを関連付ける。各センサのデータセットは、ＡＤＣ出力が可能なあらゆる値に関する力の値を取得し得る。代替的に、より少ないデータポイントを取得してもよく、データセットで表されていないＡＤＣ出力に関する力の値を導くために、センサ回路は内挿値を用いてもよい。
【００４１】
［グローブ布地の設計］
【００４２】
図２及び３の斜視図に示すように、データグローブ２００は、従来のフルフィンガーのグローブのかなりの材料を指の周囲から除く手法により設計されている。設計は、各指の背の沿って乗っているスリーブ２０６によってグローブの本体２０４に接続されている指先カバー２０２を備え、指先カバーには、その指（指アセンブリとも称される）のためのセンサーアセンブリ（例えば、図１Ａのセンサーアセンブリ１００）の一部が位置している。
【００４３】
各スリーブは、指の屈曲を可能にするために伸縮可能な材料を用いて構成されている。加えて、各スリーブが長手方向に伸張するため、広い範囲の指の長さに適合することが可能となり、データグローブ２００にフリーサイズという特徴をもたらしている。具体的な実装によれば、グローブの大半の布地部分の主な生地は、ネオプレンタイプの材料であり、指のスリーブは、十分な伸張を可能にするある種のスパンデックスを用いて構成されている。スリーブを指の一方側のみに沿って設けることにより、グローブが広範囲な指の幅を収容することもできる。
【００４４】
いくつかの実装では、１又は複数の補強材（図示せず）がスリーブ及び／又はセンサーアセンブリと一体化され、各センサの所望のダイナミックレンジを実現することで、指関節センサの動作を向上させる。これらの補強材は、様々な手法で実装され得る。例えば、所望のダイナミックレンジを実現するために、指アセンブリのＰＥＴ基板の厚みを選択的に制御してもよい。代替的に、所望のダイナミックレンジを実現するために、を、すなわち、各センサと位置合わせされ、かつ／又は各センサの近傍に、追加の材料が導入されてもよい。この材料は、指アセンブリと（いずれかの側で）一体化されている各センサ、又は、スリーブ材料とさえも位置合わせされている、１又は複数のそのような補強材料の形を取ってもよい。例えば、指関節センサのそれぞれと位置合わせして、補強材料（例えば、ＰＥＴ片）を、指アセンブリに連結してもよい。そのような１つの実装によれば、ピエゾ抵抗性の生地片の、対応する導電配線対（例えば、１０４及び１０６）と接触している側とは別の側で、ＰＥＴ片が、ピエゾ抵抗性の生地片（例えば、図１Ａの片１０２）に固定されている。代替的に、補強材料は、各センサと位置合わせされ、センサ基板又はグローブ生地に取り付けられている別の生地片であってもよい。さらに、代替的に、例えば、誘電性インクなどの補強材料を、フレキシブル基板、ピエゾ抵抗片、又は各センサの近傍にあるグローブ生地にシルクスクリーン印刷又はプリントしてもよい。
【００４５】
図４の断面図で示される具体的な実装によれば、スリーブ２０６は、指アセンブリ（例えば、ＰＥＴセンサプリント）のその指の部分のための１つのチャンバと指先の触覚装置への配線（例えば、触覚配線）の経路設定のための別のチャンバとを有している。各指アセンブリは、スリーブ内で比較的自由にスライドする。これは、用途によっては、指を屈曲させ、その後、延ばした場合に、外の生地のリリースがゆっくりだと、センサに記録される圧力が、受け入れられないやり方で、指の動きに遅れ得るので重要になり得る。第２のチャンバによって、チャンバに対する指アセンブリの自由な動きを妨げない手法で触覚配線の経路設定が可能になる。
【００４６】
いくつかの実施例によるとスリーブ及びスリーブの指アセンブリと下に位置している指との位置合わせを保持する一助となるように、（指に隣接して）スリーブの下側にシリコーンレール（図示せず）を設けてもよい。指アセンブリのＰＥＴの剛性は、所望のレベルの可撓性及び耐久性を保証するように、調整されてもよく、すなわち、それにより、疲労することなく多くの屈曲を取り扱える。
【００４７】
図３に示すように、指先にグリップ強化機能２０８を設けてもよい。（例えば、摩擦TPU又はスクリーン印刷されたシリコーンであってもよい）そのような機能は、この例では、円形かつ同心として示されているが、様々な形やパターンが想定される。
【００４８】
いくつかの実施例によると、通常、従来のグローブの設計で各指を取り囲んでいる材料を除くことで、各指を機械的に分離させ、これにより異なる指のセンサ間のクロストークを低減できる。すなわち、従来のグローブでは、指を動かすと、隣接する指及びさらにもっと離れている指に関連する生地が伸張したり、歪んだりするので、これらの他の指に関連しているあらゆるセンサに力を記録させることになる。本明細書に記載のように生地を減らすと、各指が分離され、これに応じて、指の間での力の伝達が削減される。
【００４９】
本明細書に記載の設計は、指の間に、外転運動センサ（すなわち、指がばらばらに広がっていることを表す信号を生成するセンサ）を含むものとして示されていないが、そのようなセンサが含まれる設計が想定されていることに留意すべきである。「フリーサイズ」という用語は、本明細書に記載した設計のグローブに、ほとんどの人間の手が適応し得るが、適応されないかもしれない外れ値（大きい及び小さいの両方）があるということも想定していることに留意すべきである。
【００５０】
指関節センサの実装によっては、指関節の屈曲と指関節の過伸展とを区別できないかもしれず、すなわち、屈曲センサの信号が、屈曲の方向を示していない可能性もある。少なくとも１つには、指が過伸展している場合に、スリーブ及びスリーブの内側でスライドしている指アセンブリが指から離れて、結果として指アセンブリが実質的に平坦なままであるとの理由で、指の背と位置合わせされているスリーブに各スリーブ内の指アセンブリを設けることでこの問題に対処し得る。従って、指アセンブリ１又は複数のセンサで十分に強い屈曲信号が実際に記録される場合、信号が、過伸展ではなく指の屈曲を表しているという高度の確実性があり得る。
【００５１】
［触覚装置］
【００５２】
触覚装置は、様々な感覚体験をシミュレートするべく（例えば、指先及び掌のそれぞれに）提供され得る。図５の分解図に示すように、触覚装置５００は、コイル磁石アセンブリ５０４の上に存在するリアクションマス５０２を備えている、電磁触覚装置でもよい。装置は、アセンブリ５０４と共に、リアクションマス５０２が中で振動するキャビティを形成するプラスチックカバー５０６を備えている。ある特定の実装によれば、リアクションマスは、自由な動きを可能とする筐体内のＭｙｌａｒダイアフラム上の銅板である。装置が駆動されると、マスは上下に動いて、指先又は掌が感知する振動を発生させる。
【００５３】
いくつかの実装は、グローブの掌に適合する掌触覚装置を備えている。図６に示すように、掌触覚装置６０２は、掌に適合した成型プラスチック構成要素６０４内に取り付けられ、（点線で示すように）手にグローブの本体を固定するストラップ２１０に備えられている。
【００５４】
図７に図示する具体的な実装によれば、各触覚装置７０２は、オンボードセンサ回路に格納され、かつ、触覚装置間で共有されている波形ファイル７０６のライブラリのいずれかを用いて、単純なＤ級増幅器７０４によって駆動されている。図示した例は、ＦＥＴを駆動するパルス幅変調ＤＡＣ、すなわち単純で安価なソリューションを表している。場合によっては、増幅器回路によって発生する歪みを少なくとも一部にキャンセルすべく、波形ファイルの事前歪みを導入してもよい。
【００５５】
いくつかの実施例によると、グローブは、対応する制御プロトコル、例えば、Ｍｕｓｉｃａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（ＭＩＤＩ）、ＭＩＤＩ  Ｐｏｌｙｐｈｏｎｉｃ  Ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ（ＭＰＥ）、Ｏｐｅｎ  Ｓｏｕｎｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＯＳＣ）、又はカスタマイズされた仕様を用いて、シンセサイザ、サンプラ、及び／又は再生装置のように作用する。そのようなシステムを本明細書では、触覚エンジンと称する。触覚エンジン（Ｈａｐｔｉｃ  Ｅｎｇｉｎｅ）は、様々な手法で構成され用いられてもよい。波形ファイルをエンジンにアップロードし、サンプリング、スクラビング又は再生できる。発振器及び合成技術が、用いられてもよい。波形信号は、グローブに接続されているホスト装置からストリーミングされてもよい。そのような動作モードは、制御プロトコルを介して、リアルタイムで調節可能であり得る。
【００５６】
適切なＡＰＩ又は制御プロトコルが、ＭＩＤＩシンセサイザサンプラのように動作し得る。様々なアクションをシミュレートすべく、例えば、指先のタッピングをシミュレートする短い信号、又は、表面にわたる指先のドラッグをシミュレートする持続的な信号といった、複数の異なる「ノート」又はコマンドを指ごとに設けてもよい。センサ回路は、指先触覚装置ごとに、シミュレートするものに応じた振幅及び周波数属性を有している「ノートオン」信号を生成する。この動作モードでは、連続的な変化を加えるように、制御プロトコルを介して、振幅及び周波数がリアルタイムで調整され得る。（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）又はＵＳＢを介して）、例えば、新しいゲームで使用するために、波形ファイルの新しいライブラリをグローブにアップロードできる。
【００５７】
様々な波形合成技術がアクティビティの様々なセットに対応付けられてもよい。例えば、仮想表面にわたって指先をドラッグする場合の方向の変更をシミュレートすべく、波形ファイルを両方向にスクラビングしたりスキャンしたりできる。他の例では、仮想空間において指先が何かに接近するにつれて、振動は、スペクトル的により明るくなり得る。所与のファイルに対して生成される出力は、ユーザがやり取りをしている仮想環境における物体、又は、表面の性質を表している入力に応じて変更できる（例えば、周波数、振幅など）。例えば、ユーザが自身の仮想手を仮想水に浸すと、その情報は、指先の「濡れの程度」に相当するように、その後の波形ファイルの再生又は合成を変更すべく用いられるかもしれない。
【００５８】
各触覚装置（指先及び掌）は、触覚装置ごとに様々な「トラック」を再生する固有のチャネルとして、すなわち、マルチチャネルで触覚装置のアレイを再生及び制御する固有のチャネルとして扱われてよい。トラックを再生は、空間的に関連してもよい。例えば、所与のテクスチャでは、指先ごとに各指先に対して再生される持続接触に関連した波形は１つのみであるかもしれないが、それぞれの指先の再生は、空間的にオフセットされているかもしれないので、例えば、仮想表面上に局所化された不規則性がある場合、ある指先は手が表面を移動すると、他より前に不規則性を「体験」するかもしれない。
【００５９】
さらに、触覚エンジンによって生成される波形は、特定のイベントにおいてコンピュータオペレーティングシステムが生成するオーディオ音響効果と類似しており、触覚装置のアレイにわたる波形又は波形のシーケンスからなる「触覚ジェスチャ」を引き起こし、制御するように用いられてもよい。これらの触覚ジェスチャ又はシグニファイヤは、例えば、仮想キーボードでのタイピング、物体などをつまみ上げたり、下に置いたりなどのような、ゲームプレイや他のアプリケーションにおける特定のイベントに関連していてもよく、必ずしも「現実」体験のシミュレーションを表すものでなくてもよい。
【００６０】
いくつかの実施例によると、波形ファイルは、人間の指先の密度を模倣して構成されているシリコーンの指先内に取り付けられているピエゾベースのピックアップを用いて生成されてもよい。指先は、波形ファイルを生成するために、様々なテクスチャを有している１又は複数の表面との様々な形の接触（例えば、タッピング又はラビング）に関与してもよい。この手法で生成される波形ファイルは、（通常は、人間は、２ｋHzを超えると感じられないので）４ｋHzのサンプリングレートを用いてダウンサンプリングされ、信号レベルに対して正規化されてもよい。
【００６１】
［グローブの変換］
【００６２】
いくつかの実施例によると、現実世界でグローブの位置及び動きを決定でき、かつ、それらを、仮想環境又は、現実世界での別のコンテキストに対応付けできるようにする機構が提供される。アセンブリのＰＣＢ上の慣性測定ユニット（ＩＭＵ）が、グローブのピッチ、ロール、及びヨーを測定する。ＩＭＵは、加速度計、ジャイロスコープ、及び磁気計を備えており、ピッチ、ロール及びヨーを生成するように、センサの融合を行う。加えて、加速度計の未処理の出力の二重積分を用いて、推測情報を取得するのに用いられる。
【００６３】
［基準トラッキング］
【００６４】
図８に示した具体的な実装によれば、グローブは、魚眼レンズカメラ（図示せず）によって配置された１又は複数の同心円形基準８０２をグローブの本体上に有している。この基準を用いると、グローブの位置はカメラを基準として決定され得る。ＩＭＵの未処理加速度計出力は、取得位置間の十分な期間にわたってカメラが取得した位置からの推測をサポートするには、十分に正確である。
【００６５】
基準の中心は、画像平面のＸＹ位置を（例えば、ピクセルで）決定するのに用いられ、基準の外側の円の半径（例えば、ピクセルで）は、画像の平面に対して垂直なＺ位置を決定するのに用いられる。たとえ基準の画像が傾斜していても、基準の外側部分が円形であるから、その半径の正確な測定値を決定できる。グローブの位置を、加速度計に基づく推測の使用と組み合わせて、基準に基づいて時折確認することで、カメラに対する空間内でのグローブの位置の確実な推定を継続して提供することができる。
【００６６】
室内にカメラの定位置が有ってもよい。代替的に、カメラは、例えば、仮想現実ヘッドセットに取り付けられて、ユーザと関連付けすることができる。魚眼レンズからの半球画像は、平坦化され、基準の認識にはコンピュータビジョンが用いられる。いくつかの実施例によると、基準をより認識しやすくするために、色を用いてもよい。カメラがヘッドセットの一部の場合は、ヘッドセット内のＩＭＵ（例えば、ヘッドセット内のスマートフォンの中にある）が頭部追跡を行うように構成され得る。そのような場合、グローブの位置は、頭部追跡によって決定されるヘッドセットＩＭＵの位置／場所に関連している。
【００６７】
［ＬＥＤトラッキング］
【００６８】
図９に示す他の実装によると、グローブは、ＵＳＢコネクタを囲んでいるグローブの背の矩形クリッピング内のライトパイプを照らす１又は複数のＬＥＤを備えている。ＬＥＤの変調及び検出は、ビジュアルトラッキングシステムの高速動作をもたらすことができる。すなわち、カメラを用いると、ＬＥＤから純色を検出し、認識するのが非常に速い。画像の平面での（例えば、ピクセルでの）ＸＹ位置は、ＬＥＤアレイの場所（例えば、その中央）から識別される。
【００６９】
ＬＥＤは変調され得るので、ＬＥＤは、いくつかの、サブフレームの倍数（例えば、８フレームに１回）で消える（すなわち、カメラが確認できない）。特定の変調スキームを検出することにより、特定のＬＥＤアレイ、従って対応するグローブを検出することが可能になる。すなわち、ＬＥＤ光が検出されるグローブを識別できるように、左のグローブを右とは異なるように変調されてもよい。
【００７０】
ある具体的な実装によれば、距離の推定は、ＵＳＢコネクタフレーム／ライトパイプ９０２から出射した光に基づいている。この光はフレームの周囲に配置されている４つのＬＥＤからの直接の光であっても、アセンブリのＰＣＢ上の１又は複数の光源（例えば、ＬＥＤ）から照らされているライトパイプからの光であってもよい。距離の推定は、ＬＥＤの各対間の距離又は、ライトパイプ（例えば、ピクセルで）の水平及び鉛直方向縁部に基づいている。たとえ、カメラに対してコネクタフレームが傾斜していても、水平ＬＥＤ（又は、ライトパイプセグメント）間の距離と鉛直方向ＬＥＤ（又は、ライトパイプセグメント）間の距離の比に基づいて傾斜を決定できるので、正確な測定値を決定することができる。この比は、傾斜を補正に用いて、２つの距離のうちの少なくとも１つのより正確な測定値を取得するのにも強いることができる。その測定値は、次に、カメラからの距離を決定するのに用いることができる。ＬＥＤ又はライトパイプの見かけの輝度も、これらの距離測定と共に、又は、これらの距離測定の代わりに、カメラからの距離を決定するのに用いられるかもしれない。
【００７１】
［位置の修正］
【００７２】
仮想環境からの情報は、位置の修正に用いられてもよい。例えば、仮想環境でユーザが、何かを（例えば、ゲームの中の武器を）手を伸ばして取ろうとしている、及び／又は、保有している、或いは、何かを押している場合、グローブが仮想環境のどこにあるかの理解及びその情報を用いて修正ができるように、（例えば、仮想物体の衝突に基づいて）許容される位置は制約されている。境界領域、すなわち、知覚方向及び運動範囲に対する制限により、位置決定の際に用い得る追加的な制約が設けられるかもしれない。例えば、不可能な位置が、除外され得る。（例えば、手が、頭から１０フィート（約３．０メートル）のところにはあるはずがない）。
【００７３】
本明細書で説明される実装の形態及び詳細の変更が本開示の範囲から逸脱することなく行われ得ることが、当業者には理解されよう。加えて、様々な実装を参照して様々な利点、態様、及び目的を記載しているが、本開示の範囲は、そのような利点、態様、及び目的の参照により限定されてはならない。 
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【外国語明細書】
2020008577000001.pdf