(57)【要約】【課題】本発明の目的は、ゲーミングシステム用の手持ち式周辺装置等の比較的小型のインターフェース装置内に触覚フィードバックを統合することを提供することである。【解決手段】システムは、ホストコンピューターと、プロセッサと、触覚周辺装置とを備える。触覚周辺装置は、少なくとも１自由度で可動のマニピュランダム、慣性触覚出力装置、及び触覚出力装置を含む。慣性触覚出力装置は、マニピュランダムに結合され、また、プロセッサから制御信号を受信し、プロセッサからの制御信号に応答して、マニピュランダムに過渡的触覚効果を出力するように構成される。触覚出力装置は、プロセッサから制御信号を受信し、プロセッサからの制御信号に応答して、マニピュランダムの堅さを修正するように構成される。【選択図】図１
2020072962.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１自由度で可動のマニピュランダムと、調整可能バンパーと、前記調整可能バンパーに結合された触覚出力装置とを備え、
前記触覚出力装置は、プロセッサから制御信号を受信するように構成され、また、前記プロセッサからの前記制御信号に応答して、前記マニピュランダムの堅さを修正するために前記マニピュランダムに対して前記調整可能バンパーを移動させるように構成されることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記マニピュランダムの堅さは、前記調整可能バンパーと前記マニピュランダムとの間の接触量を変更することによって修正される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記調整可能バンパーは変形可能である、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記調整可能バンパーは、フォーム、ゴム、又はシリコンのうちの１つから構成される、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記触覚出力装置は、前記マニピュランダムの堅さを変更するために直線方向に前記調整可能バンパーを移動させるように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記触覚出力装置及び前記調整可能バンパーは、電気活性ポリマーであり、前記電気活性ポリマーは、前記マニピュランダムの堅さを変更するために直線方向に移動する、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記マニピュランダムは、トリガー及びジョイスティックからなる群から選択される、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記マニピュランダムは、前記プロセッサに信号を送出するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記マニピュランダムに結合された慣性触覚出力装置を更に備え、前記慣性触覚出力装置は、前記プロセッサから制御信号を受信し、前記プロセッサからの前記制御信号に応答して、前記マニピュランダムに触覚効果を出力するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記慣性触覚出力装置によって出力される前記触覚効果は、振動又はデテントからなる群から選択される過渡的効果である、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
ホストコンピューターと、プロセッサと、少なくとも１自由度で可動のマニピュランダム、慣性触覚出力装置、及び触覚出力装置を備える触覚周辺装置とを備えるゲーミングシステムであって、
前記慣性触覚出力装置は、前記マニピュランダムに結合され、また、前記プロセッサから制御信号を受信し、前記プロセッサからの前記制御信号に応答して、前記マニピュランダムに過渡的触覚効果を出力するように構成され、前記触覚出力装置は、前記プロセッサから制御信号を受信し、前記プロセッサからの前記制御信号に応答して、前記マニピュランダムの堅さを修正するように構成されることを特徴とするゲーミングシステム。
【請求項１２】
前記プロセッサは、前記ホストコンピューター内に配設される、請求項１１に記載のゲーミングシステム。
【請求項１３】
前記プロセッサは、前記触覚周辺装置内に配設される、請求項１１に記載のゲーミングシステム。
【請求項１４】
前記マニピュランダムは、トリガー及びジョイスティックからなる群から選択される、請求項１１に記載のゲーミングシステム。
【請求項１５】
前記触覚周辺装置は調整可能バンパーを更に備え、前記触覚出力装置は、前記マニピュランダムの堅さを修正するために前記マニピュランダムに対して前記調整可能バンパーを移動させるように構成される、請求項１１に記載のゲーミングシステム。
【請求項１６】
少なくとも１自由度で可動のマニピュランダム及び触覚出力装置を含む触覚周辺装置において第１の制御信号を受信するステップと、
前記第１の制御信号を前記触覚出力装置に送信するステップと、
前記第１の制御信号に応答して前記マニピュランダムの堅さを修正するステップとを含むことを特徴とする触覚フィードバックを提供する方法。
【請求項１７】
前記受信するステップは、ばね力量を決定することを更に含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記マニピュランダムの堅さを修正するステップは、前記マニピュランダムに対して調整可能バンパーを移動させることを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記調整可能バンパーを移動させることは、前記調整可能バンパーが前記マニピュランダムから移動されるべき距離を決定することを更に含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
第２の制御信号に応答して前記マニピュランダムの堅さを修正するステップを更に含み、前記第２の制御信号に基づく前記マニピュランダムの堅さは、前記第１の制御信号に基づく前記マニピュランダムの堅さと異なる、請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包括的には、コンピューター機器とインターフェースする周辺機器に関し、より詳細には、こうした周辺機器に触覚効果又はフィードバックを提供するシステム及び方法に関する。
［関連出願の相互参照］
【０００２】
本出願は、２０１３年３月１５日に出願された米国仮特許出願第６１／７８９５６６号の利益を主張し、その仮特許出願は、引用することにより、全ての目的についてその全体が本明細書の一部をなす。
【背景技術】
【０００３】
ビデオゲーム及びバーチャルリアリティシステムは、カジュアルゲーマーに対するマーケティング及びその結果のカジュアルゲーマーの関与によって更に一層一般的になってきた。典型的な実装態様では、コンピューターシステムは、ユーザーに対して、表示装置上に視環境を表示する。ユーザーは、インターフェース装置からコマンド又はデータを入力することによって表示された環境と相互作用し得る。コンピューターは、ジョイスティックハンドル等の移動式マニピュランダム(操作装置)のユーザーの操縦に応答して環境を更新し、ディスプレイスクリーンを使用して、ユーザーに視覚フィードバックを提供する。
【０００４】
従来のビデオゲーム機器又はコントローラーは、ユーザーにフィードバックを提供するために視覚及び聴覚キューを使用する。一部のインターフェース装置では、運動感覚フィードバック（アクティブでかつ抵抗性の触覚フィードバック等）及び／又は触覚フィードバック（振動、テキスチャ、及び熱等）もまたユーザーに提供され、より一般的に「触覚フィードバック（haptic feedback）」又は「触覚効果（haptic effect）」として総称的に知られている。触覚フィードバックは、ユーザーインターフェースを向上させ簡略化するキューを提供し得る。例えば、振動効果又は振動触覚効果は、特定のイベントに対してユーザーに注意を促すために電子装置のユーザーにキューを提供するときに有用である場合がある、又は、シミュレートされた又はバーチャルな環境内でより大きな知覚没入感を生成するために現実的なフィードバックを提供することができる。ゲーミング機器及び他の機器用の従来の触覚フィードバックシステムは、一般に、コントローラー／周辺装置のハウジングに取付けられた、触覚フィードバックを生成するアクチュエーターを含む。より詳細には、インターフェース装置のモーター又は他のアクチュエーターは、コントローラー内に収容され、制御用コンピューターシステムに接続される。コンピューターシステムは、インターフェース装置からセンサー信号を受信し、適切な触覚フィードバック制御信号をアクチュエーターに送出する。アクチュエーターは、その後、触覚フィードバックをコントローラーに提供する。コンピューターシステムは、こうして、他の視覚及び聴覚フィードバックと連携してユーザーに身体感覚を伝達し得る。
【０００５】
触覚フィードバック装置の市販の実施態様において起こる１つの問題は、装置が、動作するために大きなモーターを使用し大きな電源を必要とするため、非常にかさばることである。これらの特徴は、手持ち式ゲームパッド、ジョイスティック、リモートコントロール、又は他の装置等の比較的小型のインターフェース装置内に、注目すべき触覚フィードバックを統合することを難しくする。しかし、これらのコントローラーは、多くのタイプのシステム、特に家庭用ビデオゲームコンソールにとって好ましい入力装置であり、多くの消費者によって同様に好まれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の実施形態は、ゲーミングシステム用の手持ち式周辺装置等の比較的小型のインターフェース装置内に触覚フィードバックを統合することに関する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施形態は、マニピュランダムと、調整可能バンパーと、この調整可能バンパーに結合された触覚出力装置とを備える触覚周辺装置(haptic peripheral)に関する。マニピュランダムは少なくとも１自由度で可動である。触覚出力装置は、プロセッサから制御信号を受信するように構成され、また、プロセッサからの制御信号に応答して、マニピュランダムの堅さを修正するためにマニピュランダムに対して調整可能バンパーを移動させるように構成される。
【０００８】
本発明の実施形態はまた、ホストコンピューターと、プロセッサと、触覚周辺装置とを備えるゲーミングシステムに関する。触覚周辺装置は、少なくとも１自由度で可動のマニピュランダム、慣性触覚出力装置、及び触覚出力装置を含む。慣性触覚出力装置は、マニピュランダムに結合され、また、プロセッサから制御信号を受信し、プロセッサからの制御信号に応答して、マニピュランダムに過渡的触覚効果を出力するように構成される。触覚出力装置は、プロセッサから制御信号を受信し、プロセッサからの制御信号に応答して、マニピュランダムの堅さを修正するように構成される。
【０００９】
本発明の実施形態はまた、触覚フィードバックを提供する方法に関する。本方法は、少なくとも１自由度で可動のマニピュランダム及び触覚出力装置を含む触覚周辺装置において第１の制御信号を受信するステップを含む。第１の制御信号は触覚出力装置に送信される。マニピュランダムの堅さは、第１の制御信号に応答して修正される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態による触覚周辺装置に触覚フィードバックを提供するシステムの図であり、触覚周辺装置は触覚ジョイスティックである。
【図２】図１のシステムのブロック図である。
【図３】図１の触覚周辺装置の略図であり、触覚周辺装置の触覚出力装置は調整可能バンパーを含み、調整可能バンパーはマニピュランダムに非接触状態で示されている。
【図３Ａ】図３の触覚周辺装置の略図であり、触覚周辺装置の触覚出力装置は調整可能バンパーを含み、調整可能バンパーはマニピュランダムに接触状態で示されている。
【図４】本発明の別の実施形態による触覚周辺装置の略図であり、触覚周辺装置の触覚出力装置は電気活性ポリマーである。
【図５】本発明の別の実施形態による触覚周辺装置の略図であり、触覚周辺装置の触覚出力装置は、湾曲構成を有する調整可能バンパーである。
【図６】本発明の一実施形態による、ホスト装置から、触覚信号を決定し送信する方法を示すフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態による、触覚周辺装置のユーザーに触覚効果を提供する方法を示すフローチャートである。
【図８】本発明の一実施形態による触覚周辺装置の斜視図であり、触覚周辺装置は手持ち式ゲーミングコントローラーである。
【図９】本発明の一実施形態による触覚周辺装置の斜視図であり、触覚周辺装置は手持ち式ゲーミングコントローラーである。
【図１０】図８及び図９のゲーミングコントローラーのブロック図である。
【図１１】図８及び図９の触覚周辺装置のトリガーの略図であり、触覚周辺装置の触覚出力装置は、その動作中に移動する調整可能バンパーを含む。
【図１２】本発明の一実施形態による触覚周辺装置に触覚フィードバックを提供するシステムの斜視図であり、触覚周辺装置は、タブレットコンピューターとともに使用することができるゲーミングタブレットコントローラーである。
【図１３】図１２のシステムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の前述の特徴及び利点並びに他の特徴及び利点は、添付図面に示す本発明の実施形態の以下の説明から明らかになる。本明細書に組込まれ、本明細書の一部を形成する添付図面は、本発明の原理を説明し、当業者が本発明を実施し使用することを可能にするために更に役立つ。図面は一定縮尺に従っていない。
【００１２】
本発明の特定の実施形態は、ここで図を参照して述べられる。図では、同様の参照符号は、同一の又は機能的に同様の要素を示す。
【００１３】
以下の詳細な説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明又は本発明の適用及び使用を制限することを意図されない。さらに、前述の技術分野、背景、簡潔な要約、又は以下の詳細な説明に提示される明示的又は暗示的などんな理論によっても制限されるという意図は存在しない。さらに、以下の説明はゲーミング機器及びゲーミング機器用のコントローラーを対象とするが、説明が、ユーザー入力要素を有する他の機器に同様に当てはまることを当業者は認識することになる。
【００１４】
本発明の実施形態は、触覚効果又はフィードバックを触覚周辺装置に提供するシステム及び方法を提供する。より詳細には、ここで図面を参照すると、図１及び図２は、触覚周辺装置１０２に触覚フィードバックを提供する触覚フィードバックシステム１００の本発明の一実施形態を示し、触覚周辺装置１０２は、１つ又は複数の自由度で移動し得るマニピュランダムすなわちユーザー入力装置１１８を備える。この実施形態では、マニピュランダム１１８は、触覚アナログジョイスティックである。図１及び図２は触覚周辺装置のマニピュランダムとして触覚ジョイスティックを示すが、本開示がジョイスティックマニピュランダムに制限されるのではなく、全体的に又は部分的に１つ又は複数の自由度で可動の任意の装置を同様に含むことが当業者によって理解されるであろう。触覚ジョイスティックが、コントローラーのマニピュランダムの例示的な一実施形態に過ぎないこと、及び、トリガー、ボタン、又は他のユーザー入力要素等の他の構成を有するマニピュランダムを使用することができることを当業者は認識することになる。さらに、触覚周辺装置１０２は、Ｗｉｉ（商標）リモート又はＷｉｉ（商標）Ｕコントローラー、Ｓｏｎｙ（登録商標）ＳｉｘＡｘｉｓ（商標）コントローラー又はＳｏｎｙ（登録商標）Ｗａｎｄコントローラー並びに実在のオブジェクト（例えばテニスラケット、ゴルフクラブ、ベースボールバット等）及び他の形状のように形作られたコントローラー等のコントローラーを限定はしないが含む、従来のビデオゲームコントローラーと同様の形態の装置（限定はしない）等の他のコントローラー構成、形状、及び／又はサイズを有することができる。
【００１５】
触覚周辺装置１０２は、ホストコンピューターすなわちコンピューターシステム１０４と通信状態にある。ホストコンピューター１０４は、ビデオゲームコンソール、モバイル機器、又はプロセッサを含む任意の他のタイプのコンピューターシステムを含むことができる。図２のブロック図に示すように、ホストコンピューター１０４は、ホストプロセッサ１０８、メモリ１１０、及びディスプレイ１０６を含む。ホストコンピューター１０４は、メモリ１１０に記憶され、ホストプロセッサ１０８によって実行されるソフトウェアアプリケーションを実行する。ホストプロセッサ１０８は、任意のタイプの汎用プロセッサとすることができるか、又は、触覚効果信号を提供するように特に設計されたプロセッサとすることができる。ホストプロセッサ１０８は、ホストコンピューター１０４全体を動作させる同じプロセッサとすることができるか、又は、別個のプロセッサとすることができる。ホストプロセッサ１０８は、どのような触覚効果を触覚周辺装置１０２に送出するか、また、どのような順序で触覚効果を送出するかを決定し得る。メモリ１１０は、任意のタイプの記憶装置、又は、限定はしないが、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）若しくは読出し専用メモリ（ＲＯＭ）等のコンピューター可読媒体とすることができる。メモリ１１０は、同様に、ホストプロセッサの内部に位置するか、又は、内部メモリと外部メモリとの組合せとすることができる。
【００１６】
ホストコンピューター１０４は、有線手段又は無線手段によってディスプレイ１０６に結合される。ディスプレイ１０６は、グラフィカル情報をユーザーに提供する任意のタイプの媒体とすることができる。これは、モニター、テレビスクリーン、プラズマ、ＬＣＤ、投影機、又は任意の他の表示装置を含むが、それに限定されない。或る実施形態では、当技術分野で知られているように、ホストコンピューター１０４はゲーミング機器コンソールであり、ディスプレイ１０６は、ゲーミング機器コンソールに結合されるモニターである。別の実施形態では、当業者に知られているように、ホストコンピューター１０４及びディスプレイ１０６は、単一装置になるよう組合せることができる。ホストコンピューター１０４がディスプレイを含むことは必須ではなく、したがって、ディスプレイ１０６がオプションのコンポーネントであることが当業者によって同様に理解されるであろう。さらに、別の実施形態では、当業者に知られているように、ホストコンピューター１０４は、触覚周辺装置１０２内に物理的に位置することができる。
【００１７】
図１に示す実施形態では、ホストコンピューター１０４は、有線接続すなわちＵＳＢ接続１０３を通して触覚周辺装置１０２と通信状態にある。しかし、他の実施形態では、触覚周辺装置１０２は、当業者に知られている他の有線通信手段又は無線通信手段を使用して、ホストコンピューター１０４と通信することができる。これは、シリアル接続又はブルートゥース接続を含むことができるが、それに限定されない。
【００１８】
図１を参照すると、触覚周辺装置１０２は、ハウジングすなわちベース１２０及びハウジング１２０から延在するマニピュランダム１１８を備える。ハウジング１２０内で、図２のブロック図に示すように、触覚周辺装置１０２は、ローカルプロセッサ１１６、ローカルメモリ１１５、センサー１１７、調整可能バンパー１２６、慣性触覚出力装置又は第１のアクチュエーター１１２、及び、触覚出力装置すなわち第２のアクチュエーター１１４を備える。触覚周辺装置１０２は、代替的に、ローカルプロセッサ１１６を備えないように構成することができ、それにより、触覚周辺装置１０２からの全ての入力／出力信号は、ホストコンピューター１０４によって直接扱われ処理される。本明細書でより詳細に説明されるように、ローカルプロセッサ１１６は、慣性触覚出力装置１１２及び触覚出力装置１１４に結合されて、ホストコンピューター１０４からの高レベルの監視コマンド又はストリーミングコマンドに基づいて両者に触覚効果を提供する。触覚周辺装置のローカルプロセッサ１１６は、同様にセンサー１１７に結合される。ホストプロセッサ１０８と同様に、ローカルプロセッサ１１６は、どのような触覚効果を送出するか、また、どのような順序で触覚効果を送出するかを同様に決定し得る。さらに、ローカルプロセッサ１１６は、どの触覚出力装置、すなわち、慣性触覚出力装置１１２又は触覚出力装置１１４が触覚効果信号を受信することになるかを決定し得る。さらに、ホストコンピューター１０４のメモリ１１０と同様に、ローカルメモリ１１５は、任意のタイプの記憶装置、又は、限定はしないがランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）又は読出し専用メモリ（ＲＯＭ）等のコンピューター可読媒体であり得る。ローカルメモリ１１５は、同様に、ローカルプロセッサの内部に位置するか、又は、内部メモリと外部メモリとの組合せとすることができる。
【００１９】
上記で述べたように、触覚周辺装置１０２のマニピュランダム１１８は、１つ又は複数の自由度以内で物理的に移動することができる。例えば、ユーザーは、マニピュランダム１１８を、前に、後に、左に、又は右に移動させることができる。ユーザーがマニピュランダム１１８を移動させるとき、センサー１１７は、マニピュランダムの移動を検出し、センサー信号をローカルプロセッサ１１６に送信する。ローカルプロセッサ１１６は、その後、センサー信号をホストコンピューター１０４に通信又は送信する。受信されたセンサー信号に基づいて、ホストコンピューター１０４は、ビデオゲーム内でアクションを実施し、グラフィカル環境を更新する。換言すると、触覚周辺装置１０２のマニピュランダム１１８の移動は、ユーザーからの入力を示し、限定はしないが、ファーストパーソンシューティングに関連するビデオゲーム、サードパーソンキャラクターインタラクションに関連するビデオゲーム、車両関連ゲーム、又はコンピューターシミュレーションを含む、ホストコンピューター１０４上で実行されるソフトウェアアプリケーションとユーザーが相互作用することを可能にする。マニピュランダム１１８の移動は、カーソル又は他の画像等のコンピューター生成グラフィカルオブジェクト、又は、ディスプレイ１０６を介してホストコンピューター１０４によって表示される何らかの他のグラフィカルオブジェクトの移動に対応する入力をホストコンピューター１０４に提供するか、又は、人、車両、若しくはゲーム若しくはコンピューターシミュレーションにおいて見出すことができる何らかの他のエンティティ等のバーチャルキャラクター若しくはゲーミングアバターを制御することができる。
【００２０】
センサー１１７からセンサー信号を受信することに加えて、ローカルプロセッサ１１６は、触覚効果に関連する、ホストコンピューター１０４からの制御信号、又は、慣性触覚出力装置１１２及び触覚出力装置１１４用のアクチュエーター信号を同様に受信する。触覚周辺装置１０２のローカルプロセッサ１１６によって受信される制御信号が振動又はデテントに関連する場合、ローカルプロセッサ１１６は、制御信号を慣性触覚出力装置１１２に送出して、適切な触覚効果を提供する。触覚周辺装置１０２のローカルプロセッサ１１６によって受信される制御信号がマニピュランダムの堅さに関連する場合、ローカルプロセッサ１１６は、制御信号を触覚出力装置１１４に送出して、マニピュランダムに作用するばね力を修正する。ばね力は、マニピュランダムが静止又は基準位置から離れて移動するときの抵抗力であり、マニピュランダムが静止又は基準位置に向かって戻るときの復元力である。その元のすなわち無修正の状態では、コントローラーの各マニピュランダムすなわち可動オブジェクトは、各マニピュランダムすなわち可動オブジェクトに作用する所定の抵抗ばね力を有し、それにより、マニピュランダムを、静止又は基準位置から離れて所定量だけ直線状に又は角度を付けて移動させるのに所定量の力を要する。マニピュランダムに作用する抵抗ばね力が増加すると、マニピュランダムの堅さが増加し、それにより、マニピュランダムは、「より固い（tighter）」又は「より堅い（stiffer）」感触を得る。より詳細には、マニピュランダムの堅さが増加すると、元のすなわち無修正の状態でマニピュランダムを移動させために必要とされる力の量と比較して、増加した、すなわちより多くの量の力が、マニピュランダムを静止又は基準位置から離れて所定量だけ移動させるために必要とされる。逆に、マニピュランダムに作用する抵抗ばね力が減少すると、マニピュランダムの堅さが減少し、それにより、マニピュランダムは、「より緩い（looser）」又は「より軟らかい（more flexible）」感触を得る。より詳細には、マニピュランダムの堅さが減少すると、元のすなわち無修正の状態でマニピュランダムを移動させるために必要とされる力の量と比較して、減少した、すなわちより少ない量の力が、マニピュランダムを静止又は基準位置から離れて所定量だけ移動させるために必要とされる。
【００２１】
より詳細には、ゲームアクション及びホストコンピューター１０４から受信される制御信号に応じて、ローカルプロセッサ１１６は、時として制御信号を慣性触覚出力装置１１２に送出して、振動するか又は何らかの他の過渡的触覚効果をもたらすことができる。慣性触覚出力装置１１２は、ユーザーに慣性触覚効果を提供するために、触覚周辺装置１０２上の又はその中のどこにでも存在することができる。慣性触覚出力装置１１２によって提供される触覚効果は、デテント又は振動等の過渡的効果を含むことができるが、それに限定されない。例えば、動作時、電圧マグニチュード及び継続時間が、ホストコンピューター１０４から触覚周辺装置１０２に流されると、情報が、ローカルプロセッサ１１６を介して慣性触覚出力装置１１２に提供される。ホストコンピューター１０４は、慣性触覚出力装置１１２によって出力される触覚効果のタイプ（例えば、振動、ジョルト、デテント、ポップ等）等の高レベルコマンドをローカルプロセッサ１１６に提供することができ、それにより、ローカルプロセッサ１１６は、出力される触覚効果の特定の特性（例えば、マグニチュード、周波数、継続時間等）に関して慣性触覚出力装置１１２に指示する。ローカルプロセッサ１１６は、ローカルプロセッサ１１６に結合されたローカルメモリ１１５から、触覚効果のタイプ、周波数、継続時間、又は他の特性を取出すことができる。慣性触覚出力装置１１２は、物理的及び／又は非物理的アクチュエーターとすることができる。考えられる物理的アクチュエーターは、偏心回転質量（「ＥＲＭ：eccentric rotating mass」）アクチュエーター、ばねに取付けられた質量が前後に駆動される線形共振アクチュエーター（「ＬＲＡ：linear resonant actuator」）、圧電アクチュエーター、偏心質量がモーターによって移動させられる電磁モーター、振動触覚アクチュエーター、慣性アクチュエーター、又は適したタイプの他の作動装置を含むが、それに限定されない。考えられる非物理的アクチュエーターは、静電摩擦（ＥＳＦ：electrostatic friction）、超音波表面摩擦（ＵＳＦ：ultrasonic surface friction）、及び他の非物理的アクチュエーターを含むが、それに限定されない。
【００２２】
本発明の或る実施形態では、図３に示すように、慣性触覚出力装置１１２は、触覚周辺装置１０２のマニピュランダム１１８に機械的に固定され得る。慣性触覚出力装置１１２の的確な位置付けによって、触覚効果を、マニピュランダム１１８のベース端部１３０又はマニピュランダムのトリガー端部１２２等の触覚周辺装置１０２のターゲット領域に対して分離することができる。図３では、慣性触覚出力装置１１２は、触覚周辺装置１０２のマニピュランダム１１８のベース端部１３０内に位置付けられる。触覚周辺装置１０２の旋回点１３２は、マニピュランダム１１８の中心に見出される。この実施形態では、ユーザーは、マニピュランダム１１８を、任意の方向にまた旋回点１３２に対して複数の自由度で移動させることができる。引用することによりその全体が本明細書の一部をなす、本発明と同じ発明者によって２０１３年１１月１２日に出願された米国特許出願第１４／０７８４７８号に記載されている振動隔離／ダンピング装置（図示せず）を、触覚周辺装置１０２のターゲット領域に対して触覚効果を隔離するために利用することができる。触覚効果のこうした隔離によって、比較的小さなアクチュエーターが、触覚周辺装置のターゲット領域における慣性触覚出力装置１１２として使用されて、過渡的触覚効果を提供することができる。
【００２３】
ゲームアクション及びホストコンピューター１０４から受信される制御信号に応じて、制御信号を慣性触覚出力装置１１２に送出することに加えて、ローカルプロセッサ１１６は、時として触覚周辺装置１０２のマニピュランダム１１８に作用するばね力をプログラム可能に変更する信号を触覚出力装置１１４に送出することができ、それにより、マニピュランダムの堅さを増加又は減少させ、それにより、マニピュランダムは、現在のゲームアクション又は状態に応じて、「固い（tight）」又は「堅い（stiff）」感触、反対に、「緩い（loose）」又は「軟らかい（flexible）」感触を得る。より詳細には、触覚周辺装置１０２の略図を示す図３及び図４を更に参照すると、触覚周辺装置１０２は、調整可能バンパー１２６を備え、調整可能バンパー１２６は、触覚出力装置１１４を介してマニピュランダム１１８に対して移動して、マニピュランダムの堅さを増減させ得る。調整可能バンパー１２６は、触覚出力装置１１４を介してマニピュランダム１１８との種々の接触の程度になるよう移動することができるパッド要素である。図３に示すように、調整可能バンパー１２６がマニピュランダム１１８に近接して配置されず、マニピュランダム１１８のユーザー操作中に、マニピュランダム１１８が調整可能バンパー１２６に接触しないとき、ユーザーは、マニピュランダム１１８に作用する元のすなわち無修正のばね力のみを感じるであろう。調整可能バンパー１２６が図３Ａに示すようにマニピュランダム１１８と接触状態になるよう移動すると（又は、調整可能バンパー１２６がマニピュランダム１１８に近接して配置され、それにより、マニピュランダムのユーザー操作中に、マニピュランダムの少なくとも一部分が調整可能バンパーに接触するとき）、ユーザーが感じるマニピュランダム１１８に作用するばね力は、マニピュランダム１１８に作用する元のばね力と調整可能バンパー１２６を変形させるために必要とされる力との組合せを含む。マニピュランダム１１８に作用するばね力は、調整可能バンパー１２６の堅さ又は材料特性のせいで、調整可能バンパー１２６がマニピュランダム１１８とより大幅に接触状態になるよう移動するにつれて増加し続ける。調整可能バンパー１２６を、ユーザーにばね力を提供する任意のタイプの材料で作ることができる。これらの材料は、フォーム、ゴム、シリコン、又は同様の基材を含むが、それに限定されない。これらの材料は、変形可能でも変形可能でなくてもよい。別の実施形態では、調整可能バンパーは、変形不能材料で作られるが、調整可能バンパーに結合されるばね等の他のタイプのメカニズムを通してばね力を依然として提供することができる。触覚出力装置１１４は、触覚周辺装置１０２のマニピュランダム１１８のターゲットすなわち可動部分の近くに位置付けられる。本明細書で使用されるように、マニピュランダム１１８のターゲットすなわち可動部分は、ユーザーによって触覚周辺装置１０２のハウジング１２０に対して移動することができるマニピュランダムの部分を含む。この実施形態では、触覚出力装置１１４は、触覚周辺装置１０２の旋回点１３２の近くでマニピュランダム１１８のベース端部１３０の下に位置付けられる。
【００２４】
図３及び図３Ａの実施形態では、調整可能バンパー１２６は、その操作中に、トラック１２８に沿って方向矢印１２７で示す直線方向に移動する。より詳細には、調整可能バンパー１２６は、マニピュランダム１１８の下に配置され、直線トラック１２８に結合される。調整可能バンパー１２６及び直線トラック１２８は、触覚周辺装置１０２のハウジング１２０に接地される触覚出力装置１１４に結合される。触覚周辺装置１０２が、マニピュランダムの堅さを修正する触覚信号を受信すると、触覚周辺装置１０２のローカルプロセッサ１１６は、信号を触覚出力装置１１４に送出する。触覚出力装置１１４は、その後、調整可能バンパー１２６が結合されているトラック１２８を上げるか又は下げて、マニピュランダムの堅さをそれぞれ増加させるか又は減少させる。触覚出力装置１１４が、マニピュランダムの堅さを増加させる信号を与えられる場合、触覚出力装置１１４は、トラック１２８及び調整可能バンパー１２６をマニピュランダム１１８のベース端部１３０に向かって上げ、それにより、調整可能バンパー１２６が、マニピュランダム１１８のユーザー操作中に、ベース端部１３０に接触するか、又は、調整可能バンパー１２６とベース端部１３０との間の接触量が増加する。同様に、触覚出力装置１１４が、マニピュランダムの堅さを減少させる信号を与えられる場合、触覚出力装置１１４は、トラック１２８及び調整可能バンパー１２６をマニピュランダム１１８のベース端部１３０から離れるように下げ、それにより、調整可能バンパー１２６が、マニピュランダム１１８のユーザー操作中に、ベース端部１３０に接触せず、又は、調整可能バンパー１２６とベース端部１３０との間の接触量が減少する。制御信号及びターゲット堅さに応じて、触覚出力装置１１４は、調整可能バンパーを、マニピュランダム１１８から離れて最大距離に移動させるか又はマニピュランダム１１８のベース端部１３０を通してマニピュランダム１１８を押付けるように調整可能バンパーを移動させることができる。一例では、最大距離離れていることは、マニピュランダム１１８の可動性自由度を問わず、ベース端部１３０を通して、マニピュランダムのユーザー操作中に、調整可能バンパーがマニピュランダム１１８に接触しないか又は決して接触状態にならないことを意味する。別の例では、調整可能バンパーは、マニピュランダム１１８のベース端部１３０に非常に密着して押付けられるため、マニピュランダム１１８のどんな移動も禁じ、従って、可動性の自由度がゼロになる。
【００２５】
例証的な例として、ユーザーが、車両を制御しており、その車両が、スムーズな表面（ビデオゲーム内の凍った地面等）からより密な表面（ビデオゲーム内のぬかるんだ地面等）に移行する場合、関連する触覚効果は、マニピュランダム１１８の堅さを増加させるであろう。換言すれば、凍った地表面上にいる間、移動するのが非常にスムーズでかつ容易であったマニピュランダム１１８は、ぬかるんだ地表面上にいる間、移動するのがずっと難しくなるであろう。この例では、ローカルプロセッサ１１６によって受信される信号は、調整可能バンパー１２６を移動させる結果として生成される触覚効果に関連することができ、したがって、適宜、調整可能バンパー１２６をマニピュランダム１１８と接触状態になるよう移動させるか又はマニピュランダム１１８との接触を増加させる信号が、触覚出力装置１１４に送出されることになる。
【００２６】
別の例証的な例では、ユーザーは、ゲーム内に存在し、ハンドリングが非常に良好な小型車からハンドリングが悪いより大型のタンクに切換えることができる。この例では、関連する触覚情報は、大きな移動の自由度を有する流体運動から、より小さな移動の自由度を有するより抵抗がある運動にマニピュランダム１１８を変更することとすることができる。ローカルプロセッサ１１６は、この例では、適宜、調整可能バンパー１２６をマニピュランダム１１８と接触状態になるよう移動させるか又はマニピュランダム１１８との接触を増加させる信号を触覚出力装置１１４に送出することができる。
【００２７】
図３の実施形態では、触覚出力装置１１４は、トラック１２８及びトラック１２８に結合された調整可能バンパー１２６を移動させるためのＤＣモーター３３６及びギア３３８を含む。より詳細には、回転コンポーネントであるギア３３８の歯、すなわちコグ３３９は、非回転コンポーネントである直線トラック１２８上に形成された嵌合歯、すなわちコグ１２９とかみ合って、トラック１２８の並進又は直線移動を生成する。１つのギアに関して示されるが、ギア比を通して機械的利点を生成するために、２つ以上のギアを、触覚出力装置に含むことができる。さらに、ＤＣモーターに関して示されるが、触覚出力装置１１４は、限定はしないがＤＣモーター以外のモーター等の異なるアクチュエーターを含むことができる。さらに、以下の図４に関して述べるように、触覚出力装置１１４は、限定はしないが、圧電ポリマー、電気活性ポリマー、及び形状記憶合金等のスマート材料、又は、任意の他の触覚基材及びエアジェットを使用する空気のパフ等の予想される触覚出力を提供する柔軟性若しくは変形可能表面等で作ることができる。図３の実施形態では、触覚出力装置１１４は、トラック１２８を上げ下げし、それにより、トラックに結合された調整可能バンパー１２６を上げ下げするように構成されるが、本発明の別の実施形態（図示せず）では、トラックが固定であり、触覚出力装置１１４が、トラックに沿って調整可能バンパーを上げるか又は下げるように、触覚周辺装置を構成することができる。さらに、図３の実施形態では、触覚出力装置１１４は、直線方向に調整可能バンパー１２６を移動させるように構成されるが、本発明の別の実施形態（図示せず）では、触覚周辺装置を、限定はしないが、調整可能バンパーを弧又は曲線等の他の方向に移動させるように構成することができる。
【００２８】
図４は、別の実施形態の触覚周辺装置４０２を示す。この実施形態では、調整可能バンパー及び触覚出力装置は、電気活性ポリマー４３４等の単一要素又はコンポーネントになるよう結合される。上述した機能と同様に、触覚周辺装置のローカルプロセッサが、マニピュランダムの堅さを修正する信号を受信すると、電力が電気活性ポリマー４３４に印加されて、電気活性ポリマーを、矢印４２７で示す直線方向にマニピュランダム４１８から膨張又は収縮させる。上記の説明と同様に、電気活性ポリマー４３４は、膨張して、マニピュランダム４１８の堅さを増加させ得る、又は、電気活性ポリマー４３４は、収縮して、マニピュランダム４１８の堅さを減少させ得る。
【００２９】
図５は、別の実施形態の触覚周辺装置５０２を示す。この実施形態では、調整可能バンパー５２６は、湾曲構成を有する。マニピュランダムのユーザー操作中に、マニピュランダム５１８は、旋回点５３２に対して旋回することができ、結果として、マニピュランダム５１８のベース５３０が傾斜することができる。したがって、マニピュランダムに作用するばね力が線形であることを保証するために、調整可能バンパー５２６は、湾曲構成を有し、調整可能バンパー５２６の中央部分は、旋回点５３２の下に配置され、調整可能バンパー５２６の端部は、マニピュランダム５１８のベース５３０から僅かに離間して配置される。ユーザーがマニピュランダム５１８を操作し、マニピュランダムが傾斜すると、ベース５３０と調整可能バンパー５２６との間の接触量が、均一である又は一貫性があるため、マニピュランダムと調整可能バンパーとの間の接触から生じるばね力は線形である。換言すると、図５の実施形態では、ユーザーがマニピュランダム５１８をその中心又は基準位置から離れて移動させ続けるため、マニピュランダム５１８の堅さは一定のままである又は変動しない。逆に、図３及び図３Ａの実施形態では、ユーザーがマニピュランダム１１８を操作し、マニピュランダムが傾斜すると、ベース１３０と調整可能バンパー１２６との間の接触量が、マニピュランダムの傾斜又は勾配とともに増加するため、マニピュランダムと調整可能バンパーとの間の接触から生じるばね力は、マニピュランダムがその中心又は基準位置から離れて移動するにつれて増加する。換言すれば、図３及び図３Ａの実施形態では、ユーザーがマニピュランダム１１８をその中心又は基準位置から離れて移動させ続けるため、マニピュランダム１１８は、堅いと感じられる。図３、図４、及び図５の実施形態は、１自由度に関してマニピュランダムの堅さがどのように修正されるかを示すが、本発明のどの実施形態も、２つ以上の自由度でマニピュランダムの堅さをプログラム可能に制御又は変更するように修正することができることが当業者によって理解されるであろう。
【００３０】
そのため、本発明の実施形態は、少なくとも２つの別個の又は切離されたアクチュエーターすなわち触覚出力装置を利用して、触覚周辺装置に完全な又は十分な触覚フィードバックを提供する。触覚周辺装置の第１のアクチュエーターすなわち触覚出力装置は、触覚周辺装置のマニピュランダムに作用するばね力をプログラム可能に変更するように機能し、それにより、マニピュランダムの堅さを増加又は減少させ、一方、触覚周辺装置の第２のアクチュエーターすなわち慣性触覚出力装置は、限定はしないが、デテント又は振動等の過渡的効果等の慣性触覚効果をユーザーに提供するように機能する。総称的に、２つのアクチュエーターすなわち触覚出力装置、換言すれば触覚出力装置１１４及び慣性触覚出力装置１１２は、十分な触覚体験をユーザーに提供する。本発明の実施形態で述べる２つの別個のアクチュエーターすなわち触覚出力装置を利用するプログラマブル触覚周辺装置の１つの利益は、プログラマブル触覚周辺装置が、全運動感覚（full kinesthetic）ジョイスティックと同様の特徴セットを、しかし、著しく低減されたコストで、より小さな体積で、また低減された電力消費で呈することである。全運動感覚ジョイスティックは、マニピュランダムに触覚効果を提供するために、電力を連続的に消費する。しかし、上述した２つの別個のアクチュエーターすなわち触覚出力装置を利用するプログラマブル触覚周辺装置は、マニピュランダムに作用するばね力が変更又は調整される必要があるときに電力を消費するだけである。換言すれば、本発明の実施形態によるプログラマブル触覚周辺装置の場合、触覚効果をマニピュランダムに関連させるために電力又はエネルギーが直接又は連続的に供給される全運動感覚ジョイスティックと対照的に、ばね力が変更されるときにアクチュエーターからエネルギーが必要とされるだけである。したがって、本発明の実施形態によるプログラマブル触覚周辺装置は、比較的低い電力要件を有し、それにより、コスト、体積、及び電力消費を低減する。さらに、本発明の実施形態で利用されるアクチュエーターは、低いピーク電力が送出されることを必要とするため、全運動感覚ジョイスティックで利用されるアクチュエーターと比べて比較的小さくかつ費用がかからない。
【００３１】
図６は、本発明の一実施形態による、ホストコンピューターシステムから触覚効果信号を生成するフロー図である。或る実施形態では、図６のフロー図の機能は、ホストコンピューター１０４のメモリ１１０に記憶され、ホストプロセッサ１０８によって実行されるソフトウェア及び／又は触覚周辺装置１０２のメモリ１１５に記憶され、ローカルプロセッサ１１６によって実行されるソフトウェアによって実施される。他の実施形態では、機能を、特定用途向け集積回路（「ＡＳＩＣ」）、プログラマブルゲートアレイ（「ＰＧＡ」）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（「ＦＰＧＡ」）、又はハードウェアとソフトウェアとの任意の組合せの使用を通してハードウェアによって実施することができる。
【００３２】
ステップ６４０にて、コンピューターシステムは、状態の変化が存在すると判定する。一実施形態では、この変化は、ゲーム又はシミュレーション用のバーチャル空間の変化であり得る。例として、ユーザーは、２Ｄ環境内でキャラクターを移動させることができる。キャラクターがオブジェクトに衝突する場合、キャラクターの状態が変化している。別のシナリオでは、コンピューター制御キャラクターは、異なる表面を横切ってぬかるんだ地表面から凍った地表面まで移動する場合がある。この事例では、キャラクターが１つの表面から異なる表面まで移動すると、キャラクターの状態が変化している。別の例では、ユーザーは、キャラクター又は他のグラフィカルオブジェクトを移動させるか又は制御することができ、そのキャラクター又は他のグラフィカルオブジェクトが存在するバーチャル環境が、晴れ渡った天候から雷雨若しくは吹雪に又は静かな状況から爆発に等と変化しており、こうした変化は、同様に状態の変化となる。
【００３３】
更に別の実施形態では、状態の変化は、ホストコンピューター１０４の物理的性質の変化であり得る。例として、ホストコンピューター１０４はリモート制御車両であり得る。その車両が物理的オブジェクトと衝突した場合、車両に対して状態の変化が存在することになる。さらに、車両が、１つの表面から、様々なテキスチャの差を有する異なる表面に移動した場合、それもまた、状態の変化となる。状態の変化が上述した例に限定されないことを当業者は理解するであろう。
【００３４】
ステップ６４２にて、コンピューターシステムは、その後、状態の変化によって、関連する触覚効果が存在するかどうかを判定する。例えば、ユーザーがバーチャルキャラクターを制御し、そのキャラクターがバーチャルオブジェクトと衝突するシナリオでは、その衝突は、振動等の関連する触覚効果を有し得る。別の例では、ユーザー制御キャラクターが凍った地表面からぬかるんだ地表面に移動した場合、触覚効果は、振動、短いデテント、又はマニピュランダムに作用するばね力の増加であり得る。この例では、マニピュランダムを移動させることは、凍った地表面上にあるときには比較的スムーズであるが、その後、ぬかるんだ地表面上にあるときには移動させるのが突然はるかに難しくなることになる。
【００３５】
状態の変化によって、関連する触覚効果が存在するかどうかを判定するプロセスは、複数の方法で行われ得る。一実施形態では、ホストコンピューター１０４は、状態の変化と触覚効果との予め定義されたマッピングにアクセスする。関連する触覚効果を状態の変化を有すると判定される場合、触覚信号が送出されるであろう。関連する触覚効果を状態の変化を有しないと判定される場合、触覚信号が送出されないであろう。別の実施形態では、ホストコンピューター１０４は、関連する触覚効果が存在するかどうかを判定するために他の要因を利用することができる。これらの要因は、限定はしないが、音、ビデオ、時間、又は、心拍数、把持強度、及び他の生物学的情報等のユーザー情報とすることができる。例として、音データが、或る特定の閾値より大きいか又は小さい場合、その音にマッピングされた触覚効果が生成され、その状態の変化に関連付けられる。
【００３６】
ステップ６４６にて、ホストコンピューター１０４は、触覚信号を使用して触覚周辺装置１０２に触覚情報を送信する。触覚情報の送信は、上記で述べたように、有線又は無線通信を通して行われ得る。
【００３７】
図７は、本発明の一実施形態による、ホストコンピューターシステムから触覚情報を受信し、触覚効果を触覚周辺装置に適用するフロー図である。或る実施形態では、図７のフロー図の機能は、ホストコンポーネント１０４のメモリ１１０に記憶され、ホストプロセッサ１０８によって実行されるソフトウェア及び／又は触覚周辺装置１０２のメモリ１１５に記憶され、ローカルプロセッサ１１６によって実行されるソフトウェアによって実施される。他の実施形態では、機能を、特定用途向け集積回路（「ＡＳＩＣ」）、プログラマブルゲートアレイ（「ＰＧＡ」）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（「ＦＰＧＡ」）、又はハードウェアとソフトウェアとの任意の組合せの使用を通してハードウェアによって実施することができる。
【００３８】
ステップ７５０にて、触覚周辺装置は、ホストコンピューター１０４から信号を受信する。信号を受信すると、ローカルプロセッサ１１６は、その後、ステップ７５２にて、その信号が、触覚信号であるか、何らかの他の非触覚関連信号であるかを判定する。信号が触覚信号でないと判定される場合、ローカルプロセッサ１１６は、ユーザーにいずれの触覚効果も適用することなく機能し続け、ホストから別の信号を受信することを待つ。信号が触覚信号であると判定される場合、ローカルプロセッサ１１６は、その後、どちらの触覚出力装置に信号が送出されなければならないかを判定しなければならない。
【００３９】
ステップ７５４にて、ローカルプロセッサ１１６は、触覚関連信号が、堅さ修正用触覚信号であるか、慣性触覚信号であるかを判定しなければならない。ユーザーに触覚効果を提供することを信号が慣性触覚出力装置に要求する場合、ローカルプロセッサ１１６は、ステップ７６０にて、慣性触覚出力装置に信号を送出し、その後、ステップ７６２にて、慣性触覚出力装置は、指示された触覚効果を出力するであろう。慣性触覚出力装置によって出力される触覚効果は、様々な程度の振動、様々な程度のデテント、又は他のタイプの触覚効果を含み得るが、それに限定されない。例証的な例として、ユーザーがキャラクター又は何らかの他のグラフィカルオブジェクトを制御しており、その後、バーチャル環境における衝突に遭遇する場合、関連する触覚効果は振動とすることができる。この場合、ローカルプロセッサ１１６は、触覚周辺装置１０２が振動すべきであることを示す信号を受信する。結果として、ローカルプロセッサ１１６は、適切な触覚効果（この例では振動である）を提供する信号を慣性触覚出力装置１１２に送出する。
【００４０】
しかし、触覚周辺装置の調整可能バンパーを修正することを信号が触覚出力装置に要求する場合、ローカルプロセッサ１１６は、ステップ７５６にて、触覚出力装置に信号を送出し、その後、触覚出力装置が、ステップ７５８にて、調整可能バンパーを修正して、マニピュランダムに作用するばね力を修正するであろう。ばね力は、調整可能バンパーの位置をマニピュランダムに向かって又はマニピュランダムから離れるように移動させて、マニピュランダムとの接触量をそれぞれ増加又は減少させることによって修正される。触覚出力装置は、マニピュランダムに作用するばね力の増加が存在すべきであると判定される場合、調整可能バンパーをマニピュランダムと接触状態になるよう移動させるか又はマニピュランダムとの接触を増加させるであろう。調整可能バンパーとマニピュランダムとの間の接触量を増加させることによって、マニピュランダムが移動することがより困難になる、すなわち、移動するためにより多くの力が必要とされ、また、マニピュランダムが移動する程度が大きければ大きいほど、より大きなばね力が生じる。一方、触覚出力装置は、マニピュランダムに作用するばね力が減少されるべきであると判定される場合、調整可能バンパーとマニピュランダムとの間の接触量を減少させるであろう。こうすることによって、ユーザーは、マニピュランダムを複数の自由度で移動させることが容易になるため、マニピュランダムの抵抗が少ないことを体験する。
【００４１】
ユーザーに対して実行され提供される触覚効果のタイプを決定するとき、高レベルの触覚パラメータ又はストリーミング値が、ソフトウェアコード内で生成され、触覚エンジン（図示せず）に送出され、触覚エンジン内で、それらのパラメータ又はストリーミング値が処理され、適切な電圧レベルがアクチュエーターのために生成される。これは、触覚周辺装置が、ユーザーに適切な触覚フィードバックを提供し、アクチュエーターのために生成される異なる電圧レベルを通して触覚フィードバックの量又はタイプを変更することを可能にする。さらに、ゲーミングソフトウェア及び触覚ソフトウェアは、同じプロセッサ上に又は複数のプロセッサ上に存在し得る。
【００４２】
幾つかの実施形態が、本明細書で具体的に示される及び／又は述べられる。しかし、開示される実施形態の変更及び変形が、上記教示によって、また、本発明の精神及び意図される範囲から逸脱することなく、添付特許請求の範囲の範囲内に包含されることが認識されるであろう。例えば、図１及び図２は、触覚周辺装置の単一の又は唯一のマニピュランダムとして触覚ジョイスティックを示す。しかし、触覚ジョイスティックがマニピュランダムの例示的な実施形態に過ぎないこと、及び、他の構成、形状、及びサイズを有するマニピュランダムを使用することができることを当業者は認識するであろう。例えば、図８及び図９は、本発明の別の実施形態による触覚周辺装置８０２を示し、触覚周辺装置８０２は、ビデオゲームコンソールシステム用に現在入手可能な多くの「ゲームパッド」と同様の形状及びサイズの手持ち式ゲーミングコントローラーである。触覚周辺装置８０２のハウジングは、左ききユーザーによっても右ききユーザーによっても、装置を把持する両手に容易に適合するように形作られる。
【００４３】
当業者に知られるように、２つ以上のタイプのマニピュランダムを、触覚周辺装置上に含むことができる。触覚周辺装置８０２は、ジョイスティック８７０、ボタン８７２、及びトリガー８７４を含む幾つかのタイプのマニピュランダムを備える。図１０のブロック図に示すように、触覚周辺装置８０２はまた、ローカルプロセッサ８１６、ローカルメモリ８１５を備え、触覚周辺装置８０２の各マニピュランダム、すなわち各ジョイスティック８７０、各ボタン８７２、及び各トリガー８７４は、それぞれに結合したセンサー８１７並びに２つのアクチュエーターを含む。２つのアクチュエーターとは、それぞれのマニピュランダムのばね力をプログラム可能に変更するように機能する第１のアクチュエーターすなわち触覚出力装置８１４、及び、それぞれのマニピュランダムを介して、限定はしないがデテント又は振動等の過渡的効果等の慣性触覚効果をユーザーに提供するように機能する第２のアクチュエーターすなわち慣性触覚出力装置８１２である。図１０のブロック図は、ジョイスティック８７０、ボタン８７２、及びトリガー８７４のそれぞれの１つだけを示す。しかし、複数のジョイスティック、ボタン、及びトリガー並びに他のユーザー入力要素を使用することができることを当業者は理解することになる。触覚周辺装置１０２及びホストコンピューター１０４と同様に、触覚周辺装置８０２は、ディスプレイ８０６を有するホストコンピューター８０４に結合され、ホストコンピューター８０４と通信する。触覚周辺装置８０２のローカルプロセッサ８１６は、それぞれの慣性触覚出力装置及び触覚出力装置に結合されて、ホストコンピューター８０４からの高レベルの監視又はストリーミングコマンドに基づいて、それらの装置に触覚効果を提供する。
【００４４】
図１１は、図８〜図１０の触覚周辺装置のトリガー８７４の略図である。トリガー８７４は、触覚周辺装置の旋回点８２４の周りで、一自由度で移動することができる。この実施形態では、慣性触覚出力装置８１２は、トリガー８７４内でトリガー８７４の第１の端部８７３に存在する。そのため、この実施形態によれば、慣性触覚出力装置８１２によって実行される触覚効果は、トリガーにおいて感じられるであろう。さらに、この実施形態では、触覚出力装置８１４、直線トラック８２８、及び調整可能バンパー８２６は、トリガー８７４の第２のすなわち対向する端部８７５の下に見出だされる。図３に関して上述した触覚出力装置１１４と同様に、触覚出力装置８１４は、受信される触覚信号に応じて、方向矢印８２７で示すように直線トラック８２８に沿って調整可能バンパー８２６を移動させる。この移動の結果として、トリガーに作用するばね力が増加又は減少するであろう。触覚周辺装置８０２が、マニピュランダムに作用するばね力を修正する触覚信号を受信すると、触覚周辺装置８０２のローカルプロセッサ８１６は、触覚出力装置８１４に信号を送出する。信号指示に応じて、触覚出力装置８１４は、その後、調整可能バンパー８２６を上げるか又は下げる。触覚出力装置８１４が、マニピュランダムに作用するばね力を増加させる信号を与えられる場合、触覚出力装置８１４は、調整可能バンパー８２６をトリガー８７４に向かって上げるであろう。同様に、触覚出力装置８１４が、マニピュランダムに作用するばね力を減少させる信号を与えられる場合、触覚出力装置８１４は、調整可能バンパー８２６をトリガー８７４から離れるように下げるであろう。
【００４５】
上述したメカニズムのうちの任意のメカニズムが、同様なタイプの効果を提供するために、異なる場所に設置され得ることを当業者は理解することになる。例（図示せず）として、触覚出力装置８１４、直線トラック８２８、及び調整可能バンパー８２６を、トリガー８７４の上でかつトリガー８７４の上部に面して見出すことができる。この例では、ユーザーがトリガー８７４を押すと、ユーザーが押す端部が内側に移動し、一方、ユーザーが押したエリアの旋回点８２４の対向する側にあるトリガーの対向端部が反対方向に移動する。触覚出力装置８１４、直線トラック８２８、及び調整可能バンパー８２６を、この対向端部上に見出すことができる。これは、図１１に示すトリガーと同様のばね力を同様に提供することになる。
【００４６】
図１２及び図１３は、本発明の別の実施形態による触覚ペリフェラ１２０２を示し、触覚周辺装置１２０２は、タブレットコンピューター１２０４とともに使用することができるゲーミングタブレットコントローラーである。タブレットコンピューター１２０４は、Razer社から入手可能であるようなゲーミングアクティビティのために特に設計されることができるか、又はＡｐｐｌｅ（登録商標）、Ｉｐａｄ（登録商標）、Ｋｉｎｄｌｅ（登録商標）Ｆｉｒｅ（登録商標）、及びＳａｍｓｕｎｇ（登録商標）Ｇａｌａｘｙ  Ｔａｂ（登録商標）等の、市場でよく知られておりかつ入手可能なタブレットコンピューターとすることができる。触覚周辺装置１２０２は、タブレットコンピューター１２０４を受取るように構成されたドッキング部分１２７６及びハンドル１２７８Ａ、１２７８Ｂを備え、ハンドル１２７８Ａ、１２７８Ｂは、その上に、タブレットコンピューター１２０４上でユーザーがゲームを制御するためのマニピュランダムが配設される。ドッキング部分１２７６は、触覚周辺装置１２０２をタブレットコンピューター１２０４に接続し、それにより、ボタンを押すこと、ジョイスティックを移動させること、トリガーを押すこと等のような、ハンドル１２７８Ａ、１２７８Ｂ上でのユーザーによるアクションが、タブレットコンピューター１２０４上で遊ばれるゲームに関するアクションをもたらす。
【００４７】
ハンドル１２７８Ａ、１２７８Ｂは、コントローラー上に見出される通常のマニピュランダムすなわちユーザー入力要素を含む。マニピュランダムは、ハンドル１２７８Ａに関して述べられるであろう。しかし、同じか又は類似のマニピュランダムを、ハンドル１２７８Ｂ上で使用することができることを当業者は認識することになる。特に、ハンドル１２７８Ａは、ジョイスティック１２７０、ボタン１２７２、及びトリガー１２７４を含む。図１３のブロック図に示すように、触覚周辺装置１２０２は、ローカルプロセッサ１２１６、ローカルメモリ１２１５を備え、触覚周辺装置１２０２の各マニピュランダム、すなわちジョイスティック１２７０、ボタン１２７２、及びトリガー１２７４は、それぞれに結合したセンサー１２１７並びに２つのアクチュエーターを含む。２つのアクチュエーターとは、それぞれのマニピュランダムのばね力をプログラム可能に変更するように機能する第１のアクチュエーターすなわち触覚出力装置１２１４、及び、それぞれのマニピュランダムを介して、限定はしないがデテント又は振動等の過渡的効果等の慣性触覚効果をユーザーに提供するように機能する第２のアクチュエーターすなわち慣性触覚出力装置１２１２である。触覚周辺装置１０２及びホストコンピューター１０４と同様に、触覚周辺装置１２０２は、タブレットコンピューター１２０４に結合され、タブレットコンピューター１２０４と通信する。触覚周辺装置１２０２のローカルプロセッサ１２１６は、それぞれの慣性触覚出力装置及び触覚出力装置に結合されて、タブレットコンピューター１２０４からの高レベルの監視又はストリーミングコマンドに基づいて、それらの装置に触覚効果を提供する。
【００４８】
他の実施形態（図示せず）では、触覚周辺装置は、触覚周辺装置のベースに対して垂直に上下に移動し得るマニピュランダムを有する。更に別の実施形態（図示せず）では、触覚周辺装置は、ホストコンピューターを通して、車両又はロボット機器等の物理的オブジェクト又は機械を制御するために使用され得るマニピュランダムを有する。こうした実施形態では、ホストコンピューターは、ディスプレイが動作可能である必要がない場合がある。さらに、ホストコンピューターは、この実施形態では、ユーザー制御式物理的オブジェクト又は機械に対して別個のエンティティとすることができるか、又は、制御式物理的オブジェクト又は機械内にあることができる。別の実施形態では、ホストコンピューター１０４上で実行されるソフトウェアアプリケーションは、限定はしないがリモートコントロールのカー又はロボットアームを含む、物理的オブジェクトを制御するソフトウェアに関連し得る。この実施形態では、触覚周辺装置は、上記と同様のホストコンピューターと通信する。ホストコンピューターは、これらの信号を受信すると、移動指示に従って物理的オブジェクトに関するアクションを実施する。
【００４９】
本発明による種々の実施形態が上述されたが、種々の実施形態が、限定ではなく、単に例証及び例として提示されたことが理解されるべきである。形態及び細部における種々の変更が、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく実施形態において行われ得ることが当業者に明らかになるであろう。そのため、本発明の広さ（breadth）及び範囲は、上述した例示的な実施形態の任意の実施形態によって制限されるべきでなく、添付特許請求の範囲及びその均等物によってのみ規定されるべきである。本明細書で述べる各実施形態の、また、明細書で引用される各参照文献のそれぞれの特徴が、任意の他の実施形態の特徴と組合せて使用され得ることも理解されるであろう。本明細書で論じる全ての特許及び公報は、引用することによりその全体が本明細書の一部をなす。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図３Ａ】
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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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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