(57)【要約】【課題】ハプティック対応コントローラーデバイスを提供すること。【解決手段】ハプティック対応コントローラーデバイスは、コントローラー本体と、ユーザー入力要素と、ハプティックアクチュエーターと、伝動構成要素とを備える。ユーザー入力要素は、第１の位置から端部停止位置に及ぶ可動範囲を有する。ハプティックアクチュエーターは、力又はトルクを出力する。伝動構成要素は、ハプティックアクチュエーター及びユーザー入力要素に接続されたアームを備える。このアームは、ユーザー入力要素が第１の位置にあるときは、第１の乗算係数を伴ってハプティックアクチュエーターからユーザー入力要素に力又はトルクを伝達し、ユーザー入力要素が端部停止位置にあるときは、第２の乗算係数を伴ってハプティックアクチュエーターからユーザー入力要素に力又はトルクを伝達する。第２の乗算係数は、第１の乗算係数よりも大きい。【選択図】図１Ａ
2018010639.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コントローラー本体と、
前記コントローラー本体に取り付けられ、前記コントローラー本体に対して第１の位置から端部停止位置に及ぶ可動範囲を有するユーザー入力要素と、
前記コントローラー本体内に配置され、力又はトルクを出力するように構成されたハプティックアクチュエーターと、
前記ハプティックアクチュエーター及び前記ユーザー入力要素に接続された伝動構成要素とを備え、
前記伝動構成要素は、前記ユーザー入力要素が前記第１の位置にあるときは、第１の乗算係数を伴って前記ハプティックアクチュエーターから前記ユーザー入力要素に前記力又は前記トルクを伝達し、前記ユーザー入力要素が前記端部停止位置にあるときは、第２の乗算係数を伴って前記ハプティックアクチュエーターから前記ユーザー入力要素に前記力又は前記トルクを伝達するように構成され、前記第２の乗算係数は前記第１の乗算係数よりも大きい、ハプティック対応コントローラーデバイス。
【請求項２】
前記ユーザー入力要素と前記端部停止位置との間に延在するバネを更に備え、前記第１の位置は、前記バネが前記ユーザー入力要素を前記第１の位置に付勢するように構成されるよう、前記バネの平衡位置に対応する、請求項１に記載のハプティック対応コントローラーデバイス。
【請求項３】
前記伝動構成要素は、前記ハプティックアクチュエーター及び前記ユーザー入力要素に接続された第１のアームを有し、前記ユーザー入力要素は、第２のアームであって、該ユーザー入力要素がその可動範囲の前記第１の位置にあるときよりも該ユーザー入力要素が前記端部停止位置にあるときの方が、前記第１のアームの長手方向軸と前記第２のアームの長手方向軸とがより直線に整列されるように前記第１のアームに接続された、第２のアームを有する、請求項２に記載のハプティック対応コントローラーデバイス。
【請求項４】
前記第１のアームは、前記第１のアームが前記ハプティックアクチュエーターに取り付けられた枢支点を備え、前記第１のアームは、前記第２のアームの接続要素を通じて前記第２のアームに更に接続され、前記第２のアーム及び前記第１のアームは、前記ユーザー入力要素が前記第１の位置から前記端部停止位置に移動するにつれて、前記枢支点から前記接続要素までの長さが減少するような方法で接続されている、請求項３に記載のハプティック対応コントローラーデバイス。
【請求項５】
前記ユーザー入力要素は、前記コントローラー本体に対して前記第１の位置から前記端部停止位置に回転可能又は並進可能である、請求項４に記載のハプティック対応コントローラーデバイス。
【請求項６】
前記ユーザー入力要素は、トリガー、ボタン、ジョイスティック、又はサムスティックである、請求項５に記載のハプティック対応コントローラーデバイス。
【請求項７】
前記第１のアームは、該第１のアームの前記長手方向軸に沿って延在するスロットを有し、前記第２のアームの前記接続要素は、前記スロットに挿通されるピンであり、前記ユーザー入力要素が前記端部停止位置に向けて回転するにつれて、前記枢支点に向けて前記スロット内を摺動するように構成されている、請求項５に記載のハプティック対応コントローラーデバイス。
【請求項８】
前記ハプティックアクチュエーターは、前記力又は前記トルクを出力するように構成されたモーターであり、前記力又は前記トルクは、前記第１のアームを第１の方向に回転させるとともに、前記ユーザー入力要素を第２の反対の方向に回転させるように構成されている、請求項７に記載のハプティック対応コントローラーデバイス。
【請求項９】
可動質量体、切り替えデバイス、及びハプティック制御ユニットを更に備え、
前記可動質量体が前記ハプティックアクチュエーターによって作動されると、前記可動質量体は、振動触覚ハプティック効果を出力するように構成され、
前記切り替えデバイスは、前記ハプティックアクチュエーターを前記ユーザー入力要素及び前記可動質量体のうちの一方と切り替え可能に係合させるように構成され、
前記ハプティック制御ユニットは、前記ハプティックアクチュエーターと信号通信し、前記ユーザー入力要素が前記端部停止位置にあるか否かを判断し、前記ユーザー入力要素が前記端部停止位置にあるとの判断に応答して、前記ハプティックアクチュエーターによって出力される力又はトルクが、前記可動質量体を作動させて前記振動触覚ハプティック効果を生成するように、前記ハプティックアクチュエーターを前記可動質量体と係合させるとともに前記ハプティックアクチュエーターを前記ユーザー入力要素から係脱させることを前記切り替えデバイスに行わせるように構成されている、請求項１に記載のハプティック対応コントローラーデバイス。
【請求項１０】
第１のハプティック効果が前記ハプティックアクチュエーターによって出力されると判断し、
前記ユーザー入力要素が前記端部停止位置にあるか否かと、前記第１のハプティック効果が前記端部停止位置に向けて前記ユーザー入力要素に力を作用させているか否かとを判断し、
前記ユーザー入力要素が前記端部停止位置にあり、かつ、前記第１のハプティック効果が前記端部停止位置に向けて前記ユーザー入力要素に力を作用させているとの判断に応答して、前記端部停止位置から離れるように前記ユーザー入力要素に力を作用させる第２のハプティック効果を選択し、前記第１のハプティック効果の代わりに前記第２のハプティック効果を前記ハプティックアクチュエーターに出力させる、
ように構成されたハプティック制御ユニットを更に備える、請求項１に記載のハプティック対応コントローラーデバイス。
【請求項１１】
前記ユーザー入力要素が内部に配置されたハウジングと、
前記ユーザー入力要素及び前記ハウジングに取り付けられたバネであって、前記ユーザー入力要素が前記端部停止位置に向けて移動するにつれて、前記ユーザー入力要素の前記移動と反対の方向に非線形レートで増加する力を作用させるように構成された非線形バネである、バネとを更に備える、請求項１に記載のハプティック対応コントローラーデバイス。
【請求項１２】
前記ユーザー入力要素は、第１の構成要素と、該第１の構成要素に接続されるとともに該第１の構成要素に対して可動である第２の構成要素とを備え、前記ハプティックアクチュエーターは、前記第１の構成要素に対して前記第２の構成要素を作動させるように構成され、前記第１の構成要素は、前記ユーザー入力要素の外部構成要素であり、前記第２の構成要素は、前記外部構成要素によって部分的に取り囲まれた前記ユーザー入力要素の内部構成要素であり、前記内部構成要素は、前記伝動構成要素によって前記ハプティックアクチュエーターに接続されている、請求項１に記載のハプティック対応コントローラーデバイス。
【請求項１３】
前記ユーザー入力要素は、ハウジングであって、ユーザー入力要素アセンブリの前記ハウジングが前記コントローラー本体に対して可動であるように、バネサスペンションを介して前記コントローラー本体内に配置されているか又は前記コントローラー本体に取り付けられている、ハウジングを有する前記ユーザー入力要素アセンブリの一部分であり、前記バネサスペンションは、前記ハプティックアクチュエーターからの前記力又は前記トルクに、前記ユーザー入力要素アセンブリの前記ハウジングを前記コントローラー本体に対して移動させる、請求項１に記載のハプティック対応コントローラーデバイス。
【請求項１４】
前記ユーザー入力要素は、ピンを介して前記コントローラー本体に取り付けられ、前記第１の位置と前記端部停止位置との間において前記ピンの長手方向軸の回りに回転可能であり、前記ピンは、前記ユーザー入力要素が前記ハプティックアクチュエーターによって作動されており、前記端部停止位置にあるときは、前記ユーザー入力要素を第１の向きに沿って移動させ、前記ユーザー入力要素が前記ハプティックアクチュエーターによって作動されており、前記端部停止位置から離れているときは、前記ユーザー入力要素を第２の向きに沿って移動させるように構成され、前記第１の向きは前記第２の向きに垂直である、請求項１に記載のハプティック対応コントローラーデバイス。
【請求項１５】
コントローラー本体と、
ハウジングを有するユーザー入力要素アセンブリであって、該ハウジングは、該ユーザー入力要素アセンブリの該ハウジングが前記コントローラー本体に対して可動であることを可能にする弾性変形可能要素を介して前記コントローラー本体内に配置されているか又は前記コントローラー本体に取り付けられ、該ユーザー入力要素アセンブリは、該ユーザー入力要素アセンブリの前記ハウジングに取り付けられたユーザー入力要素を有し、該ユーザー入力要素は、前記ハウジングに対して第１の位置から端部停止位置に及ぶ可動範囲を有する、ユーザー入力要素アセンブリと、
前記ユーザー入力要素アセンブリに力又はトルクを出力するように構成されたハプティックアクチュエーターであって、前記弾性変形可能要素は、前記力又は前記トルクに、前記ユーザー入力要素アセンブリの前記ハウジングを前記コントローラー本体に対して移動させる、ハプティックアクチュエーターと、
を備える、ハプティック対応コントローラーデバイス。
【請求項１６】
前記弾性変形可能要素はバネサスペンションである、請求項１５に記載のハプティック対応コントローラーデバイス。
【請求項１７】
前記ユーザー入力要素と前記端部停止位置との間に延在し、前記ユーザー入力要素を前記第１の位置に付勢するように構成されたバネ、又は、前記ユーザー入力要素と前記ハウジングとの間に配置され、振動を減衰させるように構成されたバネのいずれかである第１のバネであって、前記ユーザー入力要素を前記コントローラー本体に対して前記ユーザー入力要素アセンブリの前記ハウジングに取り付ける前記バネサスペンションの一部分でない、第１のバネを更に備え、
前記ユーザー入力要素アセンブリの前記ハウジングを前記コントローラー本体に取り付ける前記バネサスペンションは、前記第１のバネよりも硬い第２のバネを備える、請求項１６に記載のハプティック対応コントローラーデバイス。
【請求項１８】
前記バネサスペンションは、第１の軸に沿って延在するバネを備え、前記ハプティックアクチュエーターは、前記ユーザー入力要素アセンブリを、前記第１の軸と異なる向きの第２の軸に沿って移動させるように構成されている、請求項１６に記載のハプティック対応コントローラーデバイス。
【請求項１９】
前記第２の軸は前記第１の軸に垂直である、請求項１８に記載のハプティック対応コントローラーデバイス。
【請求項２０】
前記ユーザー入力要素は、第１の構成要素と、該第１の構成要素に接続されるとともに該第１の構成要素に対して可動である第２の構成要素とを備え、前記ハプティックアクチュエーターは、前記第１の構成要素に対して前記第２の構成要素を作動させるように構成されている、請求項１６に記載のハプティック対応コントローラーデバイス。
【請求項２１】
前記第１の構成要素は、前記ユーザー入力要素の外部構成要素であり、前記第２の構成要素は、前記外部構成要素によって部分的に取り囲まれた前記ユーザー入力要素の内部構成要素であり、前記内部構成要素は、伝動構成要素によって前記ハプティックアクチュエーターに接続され、前記内部構成要素は、別のバネサスペンションによって前記外部構成要素に接続されている、請求項２０に記載のハプティック対応コントローラーデバイス。
【請求項２２】
ハプティック制御ユニットと、前記ユーザー入力要素へのユーザー印加エネルギーをポテンシャルエネルギーに変換して該ポテンシャルエネルギーを蓄積するように構成されたポテンシャルエネルギーアキュムレーター装置とを更に備え、該ポテンシャルエネルギーアキュムレーター装置は、前記ユーザー入力要素が前記端部停止位置にあるとき、前記ポテンシャルエネルギーを、前記ユーザー入力要素に対抗する運動エネルギーに変換してハプティック効果を生成するように更に構成され、前記ポテンシャルエネルギーアキュムレーター装置は、前記ハプティック制御ユニットからのハプティック制御信号に応答して、前記ポテンシャルエネルギーを運動エネルギーに変換するように構成され、前記ハプティック制御ユニットは、前記ユーザー入力要素が前記端部停止位置にあるとの判断に応答して、前記ハプティック制御信号を出力するように構成され、前記ポテンシャルエネルギーアキュムレーター装置は、前記ユーザー入力要素におけるユーザー印加エネルギーをポテンシャルエネルギー変換するように構成されたラチェット、バネ、フライホイール、液圧装置、キャパシター、及びバッテリーのうちの少なくとも１つを備える、請求項１６に記載のハプティック対応コントローラーデバイス。
【請求項２３】
前記ユーザー入力要素が前記端部停止位置に移動されるにつれて前記ユーザー入力要素に係合し、前記ユーザー入力要素が前記端部停止位置に向けて更に移動されるにつれて変形するように構成された機械式デテントを更に備え、前記ユーザー入力要素が、前記端部停止位置に向けて移動されるにつれて、前記機械式デテントは、前記端部停止位置に向けた前記ユーザー入力要素の移動に対抗する抵抗力を変化させるように構成されている、請求項１６に記載のハプティック対応コントローラーデバイス。
【請求項２４】
前記ユーザー入力要素は、ピンを介して前記ユーザー入力要素アセンブリの前記ハウジングに取り付けられ、前記第１の位置と前記端部停止位置との間において前記ピンの長手方向軸の回りに回転可能であり、前記ピンは、前記ユーザー入力要素が前記ハプティックアクチュエーターによって作動されており、前記端部停止位置にあるときは、前記ユーザー入力要素を第１の向きに沿って移動させ、前記ユーザー入力要素が前記ハプティックアクチュエーターによって作動されており、前記端部停止位置から離れているときは、前記ユーザー入力要素を第２の向きに沿って移動させるように構成され、前記第１の向きは前記第２の向きに垂直である、請求項１６に記載のハプティック対応コントローラーデバイス。
【請求項２５】
コントローラー本体と、
ピンを介して前記コントローラー本体に取り付けられ、第１の位置と端部停止位置との間において前記ピンの長手方向軸の回りに回転可能であるユーザー入力要素と、
前記ユーザー入力要素に力又はトルクを出力するように構成されたハプティックアクチュエーターと、
を備え、
前記ピンは、前記ユーザー入力要素が前記ハプティックアクチュエーターによって作動されており、前記端部停止位置にあるときは、前記ユーザー入力要素を第１の向きに沿って移動させ、前記ユーザー入力要素が前記ハプティックアクチュエーターによって作動されており、前記端部停止位置から離れているときは、前記ユーザー入力要素を第２の向きに沿って移動させるように構成され、前記第１の向きは前記第２の向きと異なる、ハプティック対応コントローラーデバイス。
【請求項２６】
前記ピンは、前記ユーザー入力要素又は前記コントローラー本体に固定されたフォロワー物体に係合する溝を形成し、該溝は、前記ユーザー入力要素が前記ハプティックアクチュエーターによって作動されており、前記端部停止位置にあるときは、前記ユーザー入力要素を前記第１の向きに沿って移動させ、前記ユーザー入力要素が前記ハプティックアクチュエーターによって作動されており、前記端部停止位置から離れているときは、前記ユーザー入力要素を前記第２の向きに沿って移動させ、前記第１の向きは前記長手方向軸に沿い、前記第２の向きは前記長手方向軸に垂直である、請求項２５に記載のハプティック対応コントローラーデバイス。
【請求項２７】
前記溝は、前記ピンの前記長手方向軸に完全に垂直な径方向溝である第１の部分を有するとともに、前記ピンの前記長手方向軸と部分的に平行な第２の部分を有し、前記フォロワー物体は、前記溝内に嵌合するボールを備える、請求項２６に記載のハプティック対応コントローラーデバイス。
【請求項２８】
前記ユーザー入力要素が前記端部停止位置にあるとき、前記ハプティックアクチュエーターによって出力される前記力又は前記トルクは、少なくとも前記ピンの前記長手方向軸に平行な成分を有する、請求項２７に記載のハプティック対応コントローラーデバイス。
【請求項２９】
前記ユーザー入力要素は、トリガー、ボタン、ジョイスティック、又はサムスティックである、請求項２８に記載のハプティック対応コントローラーデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユーザーインターフェース、ゲーミング、民生用電子機器、及び仮想現実アプリケーション及び拡張現実アプリケーションに用途を有する。
【０００２】
［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１６年７月１５日に出願された米国仮特許出願第６２／３６３，００３号及び２０１７年６月１５日に出願された米国特許出願第１５／６２３，９８７号の恩典を主張し、それらの特許出願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。
【背景技術】
【０００３】
ビデオゲーム及びビデオゲームシステムは、カジュアルゲーマーに向けたマーケティング、及びその結果カジュアルゲーマーが参加したことに起因してより一層普及している。コントローラーデバイス（例えば、ビデオゲームデバイス又はビデオゲームコントローラー）は、視覚的キュー（visual cue：視覚的合図）及び聴覚的キュー（auditory cue：聴覚的合図）を用いて、フィードバックをユーザーに提供することができる。幾つかのインターフェースデバイスでは、運動感覚フィードバック（作用力フィードバック及び抵抗力フィードバック等）及び／又は触覚フィードバック（振動、触感、及び熱等）もユーザーに提供され、これらは、より一般的には、一括して「ハプティックフィードバック」又は「ハプティック効果」として知られている。ハプティックフィードバックは、ユーザーインターフェースを強化及び簡素化するキューを提供することができる。具体的には、振動効果、すなわち、振動触覚ハプティック効果は、電子デバイスのユーザーに特定のイベントをアラートするキュー、又はシミュレーション環境又は仮想環境内でより大きな没入感を生み出す現実感のあるフィードバックを提供するキューをそれらのユーザーに提供することに役立つことができる。
【０００４】
ユーザーが動作を引き起こすためにユーザー入力要素とインタラクトする医療デバイス、自動車制御装置、遠隔制御装置、及び他の同様のデバイス等の他のデバイスも、ハプティックフィードバック又はハプティック効果によって利益を得る。限定としてではなく例として、医療デバイスにおけるユーザー入力要素は、患者の身体内で医療デバイスの遠位端において動作を引き起こすように、患者の身体の外側で医療デバイスの近位部分においてユーザーが操作することができる。ハプティックフィードバック又はハプティック効果は、ユーザーに特定のイベントをアラートするためにデバイスにおいて用いることもできるし、医療デバイスの遠位端における医療デバイスと患者とのインタラクションに関して現実感のあるフィードバックをユーザーに提供するためにデバイスにおいて用いることもできる。
【０００５】
ハプティックフィードバックシステムは、運動感覚ハプティック効果をユーザー入力要素に提供することができる。この運動感覚ハプティック効果は、コントローラーデバイスの本体全体に沿って生成される一般的なハプティック効果と識別可能又は区別可能とすることができる。
【発明の概要】
【０００６】
本明細書における実施の形態の１つの態様は、コントローラー本体と、ユーザー入力要素と、ハプティックアクチュエーターと、伝動構成要素とを備えるハプティック対応コントローラーデバイスに関する。前記ユーザー入力要素は、前記コントローラー本体に取り付けられ、前記コントローラー本体に対して第１の位置から端部停止位置に及ぶ可動範囲を有する。前記ハプティックアクチュエーターは、前記コントローラー本体内に配置され、力又はトルクを出力するように構成されている。前記伝動構成要素は、前記ハプティックアクチュエーター及び前記ユーザー入力要素に接続されている。前記伝動構成要素は、前記ユーザー入力要素が前記第１の位置にあるときは、第１の乗算係数を伴って前記ハプティックアクチュエーターから前記ユーザー入力要素に前記力又は前記トルクを伝達し、前記ユーザー入力要素が前記端部停止位置にあるときは、第２の乗算係数を伴って前記ハプティックアクチュエーターから前記ユーザー入力要素に前記力又は前記トルクを伝達するように構成され、前記第２の乗算係数は前記第１の乗算係数よりも大きい。
【０００７】
一実施の形態では、前記伝動構成要素は、第１のアームを有し、前記ユーザー入力要素は、第２のアームであって、該ユーザー入力要素がその可動範囲の前記第１の位置にあるときよりも該ユーザー入力要素が前記端部停止位置にあるときの方が、前記第１のアームの長手方向軸（longitudinal axis：縦軸）と前記第２のアームの長手方向軸とがより直線に整列されるように前記第１のアームに接続された、第２のアームを有する。
【０００８】
一実施の形態では、前記第１のアームは、前記第１のアームが前記ハプティックアクチュエーターに取り付けられた枢支点を備え、前記第１のアームは、前記第２のアームの接続要素を通じて前記第２のアームに更に接続され、前記第２のアーム及び前記第１のアームは、前記ユーザー入力要素が前記第１の位置から前記端部停止位置に移動するにつれて、前記枢支点から前記接続要素までの長さが減少するような方法で接続されている。
【０００９】
一実施の形態では、前記ユーザー入力要素は、例えば、前記コントローラー本体に対して前記第１の位置から前記端部停止位置に回転可能／並進可能なトリガー、ボタン、サムスティック、ジョイスティックである。
【００１０】
一実施の形態では、前記ハプティック対応コントローラーデバイスは、前記トリガーと前記端部停止位置との間に延在するバネを更に備え、前記第１の位置は該バネの平衡位置に対応する。
【００１１】
一実施の形態では、前記第１のアームは、該第１のアームの前記長手方向軸に沿って延在するスロットを有し、前記第２のアームの前記接続要素は、前記スロットに挿通されるピンであり、前記ユーザー入力要素が前記端部停止位置に向けて回転するにつれて、前記枢支点に向けて前記スロット内を摺動するように構成されている。
【００１２】
一実施の形態では、前記ハプティックアクチュエーターは、前記力又は前記トルクを出力するように構成されたモーターであり、前記力又は前記トルクは、前記第１のアームを第１の方向に回転させるとともに、前記ユーザー入力要素を第２の反対の方向に回転させるように構成されている。
【００１３】
本明細書における実施の形態の１つの態様は、コントローラー本体と、ユーザー入力要素アセンブリと、ハプティックアクチュエーターとを備えるハプティック対応コントローラーデバイスに関する。一実施の形態では、前記ユーザー入力要素アセンブリは、弾性変形可能要素を介して前記コントローラー本体内に配置されているか又は前記コントローラー本体に取り付けられているハウジングを有し、前記弾性変形可能要素は、前記ユーザー入力要素アセンブリの前記ハウジングが前記コントローラー本体に対して可動であることを可能にする。前記ユーザー入力要素アセンブリは、該ユーザー入力要素アセンブリの前記ハウジングに取り付けられたユーザー入力要素を有する。前記ユーザー入力要素は、前記ハウジングに対して第１の位置から端部停止位置に及ぶ可動範囲を有する。前記ハプティックアクチュエーターは、力又はトルクを前記ユーザー入力要素アセンブリに出力するように構成され、前記弾性変形可能要素は、前記力又は前記トルクに、前記ユーザー入力要素アセンブリの前記ハウジングを前記コントローラー本体に対して移動させる。
【００１４】
一実施の形態では、前記弾性変形可能要素は、バネサスペンションであるか又はバネサスペンションを形成する。
【００１５】
一実施の形態では、前記ユーザー入力要素アセンブリは、前記ユーザー入力要素と前記ハウジングとの間に配置された第１のバネを備え、該第１のバネは、振動を減衰させるように構成され、前記ユーザー入力要素アセンブリの前記ハウジングを前記コントローラー本体に取り付ける前記バネサスペンションは、前記第１のバネよりも硬い第２のバネを備える。
【００１６】
一実施の形態では、前記バネサスペンションは、第１の軸に沿って延在するバネを備え、前記ハプティックアクチュエーターは、前記ユーザー入力要素アセンブリを、前記第１の軸に垂直な第２の軸に沿って移動させるように構成されている。
【００１７】
一実施の形態では、前記ハプティック対応コントローラーデバイスは、前記ハプティックアクチュエーターを前記ユーザー入力要素に接続する伝動構成要素を更に備え、該伝動構成要素は、前記ユーザー入力要素アセンブリの移動中に前記ユーザー入力要素を前記端部停止位置に引動するように構成されている。
【００１８】
一実施の形態では、前記ユーザー入力要素は、第１の構成要素と、該第１の構成要素に接続されるとともに該第１の構成要素に対して可動である第２の構成要素とを備え、前記ハプティックアクチュエーターは、前記第１の構成要素に対して前記第２の構成要素を作動させるように構成される。
【００１９】
一実施の形態では、前記第１の構成要素は、前記ユーザー入力要素の外部構成要素であり、前記第２の構成要素は、前記外部構成要素によって部分的に取り囲まれた前記ユーザー入力要素の内部構成要素であり、前記内部構成要素は、伝動構成要素によって前記ハプティックアクチュエーターに接続されている。
【００２０】
一実施の形態では、前記内部構成要素は、別のバネサスペンションによって前記外部構成要素に接続されている。
【００２１】
一実施の形態では、前記ハプティック対応コントローラーデバイスは、前記ユーザー入力要素へのユーザー印加エネルギーをポテンシャルエネルギーに変換し、該ポテンシャルエネルギーを蓄積するように構成されたポテンシャルエネルギーアキュムレーター装置を更に備える。前記ポテンシャルエネルギーアキュムレーター装置は、前記ユーザー入力要素が前記端部停止位置にあるとき、前記ポテンシャルエネルギーを前記ユーザー入力要素に対抗する運動エネルギーに変換してハプティック効果を生成するように更に構成されている。
【００２２】
一実施の形態では、前記ハプティック対応コントローラーデバイスは、ハプティック制御ユニットを更に備え、前記ポテンシャルエネルギーアキュムレーター装置は、前記ハプティック制御ユニットからのハプティック制御信号に応答して、前記ポテンシャルエネルギーを運動エネルギーに変換するように構成されている。前記ハプティック制御ユニットは、前記ユーザー入力要素が前記端部停止位置にあるとの判断に応答して、前記ハプティック制御信号を出力するように構成され、前記ポテンシャルエネルギーアキュムレーター装置は、前記ユーザー入力要素におけるユーザー印加エネルギーをポテンシャルエネルギーに変換するように構成されたラチェット、バネ、フライホイール、液圧装置又は他の任意のエネルギーアキュムレーターデバイス／メカニズムのうちの少なくとも１つを備える。
【００２３】
一実施の形態では、前記ハプティック対応コントローラーデバイスは、前記ユーザー入力要素が前記端部停止位置に移動されるにつれて前記ユーザー入力要素に係合し、前記ユーザー入力要素が前記端部停止位置に向けて更に移動されるにつれて変形するように構成されたデテント（detent：移動止め）を更に備える。前記ユーザー入力要素が、前記端部停止位置に向けて移動されるにつれて、前記機械式デテントは、前記端部停止位置に向けた前記ユーザー入力要素の移動に対抗する抵抗力を変化させるように構成されている。
【００２４】
本明細書における実施の形態の１つの態様は、コントローラー本体と、ユーザー入力要素と、ハプティックアクチュエーターとを備えるハプティック対応コントローラーデバイスに関する。前記ユーザー入力要素は、ピンを介して前記コントローラー本体に取り付けられ、第１の位置と端部停止位置との間において前記ピンの長手方向軸の回りに回転可能である。前記ハプティックアクチュエーターは、前記ユーザー入力要素に力又はトルクを出力するように構成されている。前記ピンは、前記ユーザー入力要素が前記ハプティックアクチュエーターによって作動されており、前記端部停止位置にあるときは、前記ユーザー入力要素を第１の向きに沿って移動させ、前記ユーザー入力要素が前記ハプティックアクチュエーターによって作動されており、前記端部停止位置から離れているときは、前記ユーザー入力要素を第２の向きに沿って移動させるように構成され、前記第１の向きは前記第２の向きと異なる。
【００２５】
一実施の形態では、前記ピンは、前記ユーザー入力要素又は前記コントローラー本体に固定されたフォロワー物体に係合する溝を形成し、該溝は、前記ユーザー入力要素が前記ハプティックアクチュエーターによって作動されており、前記端部停止位置にあるときは、前記ユーザー入力要素を前記第１の向きに沿って移動させ、前記ユーザー入力要素が前記ハプティックアクチュエーターによって作動されており、前記端部停止位置から離れているときは、前記ユーザー入力要素を前記第２の向きに沿って移動させ、前記第１の向きは前記長手方向軸に沿い、前記第２の向きは前記長手方向軸に垂直である。
【００２６】
一実施の形態では、前記溝は、前記ピンの前記長手方向軸に完全に垂直な径方向溝である第１の部分を有するとともに、前記ピンの前記長手方向軸と部分的に平行な第２の部分を有する。
【００２７】
一実施の形態では、前記フォロワー物体は、前記溝内に嵌合するボールを備える。
【００２８】
一実施の形態では、前記ユーザー入力要素が前記端部停止位置にあるとき、前記ハプティックアクチュエーターによって出力される前記力又は前記トルクは、少なくとも前記ピンの前記長手方向軸に平行な成分を有する。
【００２９】
一実施の形態では、前記ユーザー入力要素は、トリガー、ボタン、サムスティック、又はジョイスティックである。
【００３０】
本明細書における実施の形態の１つの態様は、コントローラー本体と、制御要素と、バネとを備えるハプティック対応コントローラーデバイスに関する。前記制御要素は、第１の位置から端部停止位置に及ぶ可動範囲を有する。前記バネは、前記コントローラー本体内に配置され、前記ユーザー入力要素が前記端部停止位置に向けて移動されるにつれて、前記端部停止位置から離れるように前記ユーザー入力要素に力を作用させるように構成されている。前記バネは、前記ユーザー入力要素が前記端部停止位置に向けて移動されるにつれて、前記端部停止位置から離れるように前記バネによって作用される前記力を非線形レートで増加させる少なくとも非線形バネ構成要素を有する。
【００３１】
一実施の形態では、前記非線形バネ構成要素は、前記コントローラー本体に接続されるとともに、前記端部停止位置に向けた方向にピッチが減少する巻き線を有するコイルバネを備える。
【００３２】
一実施の形態では、前記非線形バネ構成要素は、ビーム形状（beam-shaped：梁形状）バネを備え、該ビーム形状バネは、前記ユーザー入力要素が前記端部停止位置に向けて移動されて該ビーム形状バネに係合すると湾曲するように構成され、前記コントローラー本体は、前記ビーム形状バネが、該ビーム形状バネの枢支点（pivot point：ピボット点）を該ビーム形状バネの先端に接近移動させるように湾曲するにつれて、前記ビーム形状バネにおける異なる箇所に係合するように構成されたバリア構造体を更に備える。
【００３３】
一実施の形態では、前記バリア構造体は、一連のステップとして成形され、前記ユーザー入力要素が前記端部停止位置に向けて移動されるにつれて前記ビーム形状バネが湾曲するにつれ、それぞれのステップのエッジにおいて前記ビーム形状バネに係合するように構成されている。
【００３４】
一実施の形態では、前記非線形バネ構成要素は、流体を内部に有する密封されたシリンダーを備え、前記ユーザー入力要素が前記端部停止位置に向けて移動されるにつれて、該移動が前記流体を圧縮させる。
【００３５】
一実施の形態では、前記非線形バネ構成要素はゴム材料を含む。
【００３６】
本明細書における実施の形態の１つの態様は、コントローラー本体と、ユーザー入力要素と、ハプティックアクチュエーターと、可動質量体と、切り替えデバイスと、ハプティック制御ユニットとを備えるハプティック対応コントローラーデバイスに関する。前記ユーザー入力要素は、前記コントローラー本体に取り付けられ、前記コントローラー本体に対して第１の位置から端部停止位置に及ぶ可動範囲を有する。前記可動質量体は、該可動質量体が前記ハプティックアクチュエーターによって作動されると、振動触覚ハプティック効果を出力するように構成されている。前記切り替えデバイスは、前記ハプティックアクチュエーターを、前記ユーザー入力要素及び前記可動質量体のうちの一方と切り替え可能に係合させるように構成されている。前記ハプティック制御ユニットは、前記ハプティックアクチュエーターと信号通信し、前記ユーザー入力要素が前記端部停止位置にあるか否かを判断するように構成されている。前記制御ユニットは、前記ユーザー入力要素が前記端部停止位置にあるとの判断に応答して、前記ハプティックアクチュエーターによって出力される力又はトルクが、前記可動質量体を作動させて前記振動触覚ハプティック効果を生成するように、前記切り替えデバイスに、前記ハプティックアクチュエーターを前記可動質量体と係合させるとともに前記ハプティックアクチュエーターを前記ユーザー入力要素から係脱させるように更に構成されている。
【００３７】
一実施の形態では、前記ハプティックアクチュエーターはモーターであり、前記可動質量体は偏心回転質量体（ＥＲＭ）である。
【００３８】
一実施の形態では、前記ハプティック対応コントローラーデバイスは、伝動構成要素を更に備え、該伝動構成要素は、前記ユーザー入力要素に接続され、該伝動構成要素が受け取った任意の力又はトルクを前記ユーザー入力要素に伝動するように構成されている。前記切り替えデバイスは、前記ハプティックアクチュエーターによって出力された前記力又は前記トルクを受け取り、前記ハプティック制御ユニットからのハプティック制御信号に応答して、前記伝動構成要素が前記ハプティックアクチュエーターによって出力された前記力又は前記トルクを受け取らないように、前記伝動構成要素と係脱するとともに、前記ＥＲＭが前記ハプティックアクチュエーターによって出力された前記力又は前記トルクを受け取るように、前記ＥＲＭと係合するよう構成された１つ以上のクラッチを備える。
【００３９】
本明細書における実施の形態の１つの態様は、コントローラー本体と、ユーザー入力要素と、ハプティックアクチュエーターと、ハプティック制御ユニットとを備えるハプティック対応コントローラーデバイスに関する。前記ユーザー入力要素は、前記コントローラー本体に取り付けられ、前記コントローラー本体に対して第１の位置から端部停止位置に及ぶ可動範囲を有する。前記ハプティックアクチュエーターは、前記コントローラー本体内に配置され、力又はトルクを出力するように構成されている。前記ハプティック制御ユニットは、前記ハプティックアクチュエーターと信号通信し、第１のハプティック効果が前記ハプティックアクチュエーターによって出力されると判断するとともに、前記ユーザー入力要素が前記端部停止位置にあるか否かと、前記第１のハプティック効果が前記端部停止位置に向けて前記ユーザー入力要素に力を作用させるか否かとを判断するように構成されている。前記ハプティック制御ユニットは、前記ユーザー入力要素が前記端部停止位置にあり、かつ、前記第１のハプティック効果が前記端部停止位置に向けて前記ユーザー入力要素に力を作用させるとの判断に応答して、前記端部停止位置から離れるように前記ユーザー入力要素に力を作用させる第２のハプティック効果を選択し、前記ハプティックアクチュエーターに該第２のハプティック効果を出力させるように更に構成されている。前記ハプティック制御ユニットは、前記ユーザー入力要素が前記端部停止位置にないとの判断、又は前記第１のハプティック効果が前記端部停止位置に向けて前記ユーザー入力要素に力を作用させていないとの判断に応答して、前記ハプティックアクチュエーターに前記第１のハプティック効果を出力させるように更に構成されている。
【００４０】
一実施の形態では、前記第１のハプティック効果は、引動式（pull-style：プル式）ハプティック効果であり、前記第２のハプティック効果は押動式（push-style：プッシュ式）ハプティック効果である。
【００４１】
本明細書における実施の形態の１つの態様は、コントローラー本体と、ユーザー入力要素と、ハプティックアクチュエーターと、機械式デテントとを備えるハプティック対応コントローラーに関する。前記ユーザー入力要素は、前記コントローラー本体に対して第１の位置から端部停止位置に及ぶ可動範囲を有する。前記ハプティックアクチュエーターは、前記ユーザー入力要素に力又はトルクを出力するように構成されている。前記機械式デテントは、前記ユーザー入力要素が、前記端部停止位置における位置又はそれに近い位置に移動されるにつれて、前記ユーザー入力要素に係合するように構成されている。
【００４２】
一実施の形態では、前記機械式デテントは、前記ユーザー入力要素が前記端部停止位置に移動される前に前記ユーザー入力要素に係合するように構成され、前記ユーザー入力要素が前記端部停止位置に向けて更に移動される場合には変形するように構成されている。
【００４３】
一実施の形態では、前記機械式デテントは、前記コントローラー本体の表面に配置されたスナップボタンを含む。
【００４４】
本発明の実施の形態の特徴、目的、及び利点は、添付図面が参照される以下の詳細な説明を読むことによって当業者に明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１Ａ】本発明の一実施形態によるハプティック対応コントローラーデバイスのブロック図である。
【図１Ｂ】本発明の一実施形態による周辺ゲーミングコンソールコントローラーであるハプティック対応コントローラーデバイスの斜視図である。
【図２Ａ】本発明の一実施形態によるユーザー入力要素アセンブリの斜視図である。
【図２Ｂ】本発明の一実施形態によるユーザー入力要素アセンブリの側面図である。
【図３】本発明の一実施形態によるユーザー入力要素アセンブリの概略平面図である。
【図４】本発明の一実施形態によるユーザー入力要素アセンブリの概略側面図である。
【図５Ａ】本発明の一実施形態によるユーザー入力要素の様々な位置を示す図である。
【図５Ｂ】本発明の一実施形態によるユーザー入力要素の様々な位置を示す図である。
【図５Ｃ】本発明の一実施形態によるユーザー入力要素の様々な位置を示す図である。
【図６Ａ】本発明の実施形態による伝動構成要素及びユーザー入力要素の様々な図である。
【図６Ｂ】本発明の実施形態による伝動構成要素及びユーザー入力要素の様々な図である。
【図６Ｃ】本発明の実施形態による伝動構成要素及びユーザー入力要素の様々な図である。
【図６Ｄ】本発明の実施形態による伝動構成要素及びユーザー入力要素の様々な図である。
【図７】本発明の一実施形態によるユーザー入力要素の位置の関数としての例示の乗算係数値のグラフである。
【図８】本発明の一実施形態による切り替えデバイスを有するユーザー入力要素アセンブリの概略上面図である。
【図９Ａ】本発明の一実施形態による弾性変形可能要素を介してコントローラー本体に取り付けられたユーザー入力要素アセンブリの側面図である。
【図９Ｂ】本発明の一実施形態による弾性変形可能要素を介してコントローラー本体に取り付けられたユーザー入力要素アセンブリの側面図である。
【図９Ｃ】本発明の一実施形態による弾性変形可能要素を介してコントローラー本体に取り付けられたユーザー入力要素アセンブリの側面図である。
【図１０Ａ】本発明の一実施形態によるデテントメカニズムを示す図である。
【図１０Ｂ】本発明の一実施形態によるデテントメカニズムの力及び変位の曲線を示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態による互いに対して可動な複数の構成要素又は部分を有するユーザー入力要素の側面図である。
【図１２】本発明の一実施形態によるユーザー入力要素の側方変位を引き起こすヒンジ構造体を示す図である。
【図１２Ａ】本発明の一実施形態によるユーザー入力要素の側方変位を引き起こすヒンジ構造体を示す図である。
【図１２Ｂ】本発明の一実施形態によるユーザー入力要素の側方変位を引き起こすヒンジ構造体を示す図である。
【図１３】本発明の一実施形態によるヒンジ構造体の角度位置と側方変位との間の関係の例示の値を示すグラフである。
【図１４】本発明の一実施形態によるポテンシャルエネルギーアキュムレーター装置を有するユーザー入力要素アセンブリを示す図である。
【図１５】本発明の一実施形態によるハプティック制御ユニットによって実行される方法の例示のステップを示す図である。
【図１６Ａ】本発明の一実施形態によるユーザー入力要素に係合する非線形バネを示す図である。
【図１６Ｂ】本発明の一実施形態によるユーザー入力要素に係合する非線形バネを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
本発明の上述の特徴及び利点並びに他の特徴及び利点は、添付の図面に示されるような本発明の実施形態の以下の説明から明らかであろう。本明細書に組み込まれるとともに本明細書の一部をなす添付の図面は更に、本発明の原理を説明するとともに、当業者が本発明を実施及び使用することを可能にする役割を果たす。図面は一定縮尺ではない。
【００４７】
以下の詳細な説明は本来例示的なものでしかなく、本発明又は本発明の用途及び使用を限定するように意図されていない。さらに、前述の技術分野、背景技術、発明の概要又は以下の詳細な説明に提示されている、明示又は暗示されるいかなる理論にも制限されることは意図されていない。ここで、本発明の特定の実施形態を、同様の参照符号が同一又は機能的に類似した要素を示す図面を参照して説明する。
【００４８】
本発明の実施形態は、ハプティック対応コントローラーデバイス（例えば、Immersion社のＴｏｕｃｈｓｅｎｓｅ（商標）Ｆｏｒｃｅ設計を用いたゲームコンソールコントローラー）におけるユーザー入力要素（例えば、トリガー）にハプティック効果を提供することに関する。本発明の実施形態は、より具体的には、ユーザー入力要素が端部停止位置に達したときに起こり得るハプティック減弱（haptic diminishment）を無効にすることに関する。この端部停止位置には、例えば、ユーザー入力要素（例えば、トリガー）が、引動又は押圧の方向へのユーザー入力要素の更なる移動を妨げるコントローラーデバイスの構成要素等の端部停止構造体と接触するように完全に引動又は押圧されたときに達することができる。より一般的に言えば、端部停止構造体は、１つ以上の方向へのユーザー入力要素の更なる移動を制限することができる。例えば、端部停止構造体は、ユーザー入力要素が、コントローラーデバイスの本体に対して更に内側に移動することを制約することができる。この制約は、例えば、コントローラーデバイスの本体に対して内側方向にユーザー入力要素を引動するように設計された運動感覚ハプティック効果を減弱させる場合がある。
【００４９】
本発明の実施形態は、ユーザー入力要素が端部停止位置にあるときにユーザー入力要素に起こり得るハプティック減弱を補償する様々な解決策を提供する。そのような実施形態は、機械構造体、ハプティック制御ユニット、又はそれらの組み合わせを通じて実施することができる。そのような解決策の実施形態は、以下のものを含むことができる。
・力又はトルクを伝達する伝動構成要素の幾何形状を変更すること。ここで、この変更は、別の位置よりも端部停止位置においてより多くのトルク又は力が伝達されることをもたらす；
・ユーザー入力要素アセンブリをコントローラー本体に取り付ける弾性変形可能要素（例えば、バネサスペンション）。ここで、この弾性変形可能要素は、コントローラー本体に対するユーザー入力要素アセンブリの移動を容易にする；
・ユーザー入力要素が端部停止位置にあるか否かに基づいていずれのタイプのハプティック効果を出力するのかを選択するハプティック制御ユニット。ユーザー入力要素が端部停止位置にある場合には、この制御ユニットは、入力要素を端部停止位置に向けて引動しないハプティック効果を選択することができる；
・蓄積されたユーザー入力エネルギーを制御された方法で解放して、端部停止位置においてハプティック効果を増強することができるポテンシャルエネルギーアキュムレーター装置を設けること；
・互いに接続された少なくとも２つの構成要素又は部分を有するユーザー入力要素を設けること。ここで、ユーザー入力要素が端部停止位置にあるとき、これらの構成要素のうちの一方は、他方に対して可動である；
・ユーザー入力要素が端部停止位置に向けて移動する際にユーザー入力要素に係合する非線形バネ又はデテントを用いること；
・ユーザー入力要素が端部停止位置にあるときに、ユーザー入力要素から偏心回転質量体等にアクチュエーターによって出力される力又はトルクを受け取るデバイスを切り替えること；
・ハプティック効果を生成する異なるアクチュエーターに切り替わること；
・より硬いバネを端部停止設計に組み込むこと；及び
・ユーザー入力要素が端部停止位置にあるときに、ユーザー入力要素の移動の方向を切り替えること。
【００５０】
一実施形態では、端部停止減弱の解決策は、例えば、ターゲット又は対象とされた運動感覚ハプティック効果であるハプティック効果に適用することができる。運動感覚ハプティック効果は、アクチュエーター（例えば、モーター）が力又はトルクをユーザー入力要素に印加してユーザー入力要素をその自由度（複数の場合もある）に沿った方向に移動させる効果を含むことができる。しかしながら、ユーザー入力要素が、ユーザーによって端部停止位置に押し付けられているとき、ユーザー入力要素がその自由度（複数の場合もある）に沿って（例えば、内側方向に）移動する能力は制限される場合があり、これによって、ユーザー入力要素において生成される運動感覚ハプティック効果は減弱される場合がある。本発明の実施形態は、このため、ユーザー入力要素が端部停止位置又は他の端部行程（end travel）位置にあるときに、ユーザー入力要素又はユーザー入力要素アセンブリ（例えば、トリガー又はトリガーアセンブリ）をターゲットとするハプティック効果の起こり得る減弱を補償することに関する。
【００５１】
一実施形態では、ハプティック対応コントローラーデバイスは、例えば、ゲーミングコンソールコントローラーデバイス若しくは他の周辺コントローラーデバイス、ゲーミングタブレット、電話機、携帯情報端末（ＰＤＡ）、タブレット、ラップトップコンピューター、デスクトップコンピューター、又はそれらの任意の組み合わせとすることができる。ハプティック対応コントローラーデバイスは、第１の位置（例えば、第１の角度又は第１の横位置）から端部停止位置（例えば、端部停止角度又は端部停止横位置）に及ぶ可動範囲を有するユーザー入力要素を備えることができる。このユーザー入力要素は、第１の位置と端部停止位置との間で可動（例えば、回転可能又は並進可能）とすることができる。一実施形態では、第１の位置は、ユーザー入力要素がユーザーインタラクションを受け取っていないときのユーザー入力要素の位置に対応することができる。ユーザー入力要素がユーザーインタラクションを受け取っていないとき、例えば、付勢構成要素（例えば、バネ）が、ユーザー入力要素を第１の位置に復帰させることができる。一実施形態では、端部停止位置は、ユーザー入力要素が端部停止構造体に接触するように完全に押圧又は引動されたときのユーザー入力要素の位置に対応することができる。一実施形態では、様々な物理的制約（例えば、端部停止構造体）が、ユーザー入力要素が端部停止位置を越えて移動すること及び第１の位置を越えて移動することを防止することができる。ユーザー入力要素は、その可動範囲内における当該ユーザー入力要素の位置に基づいて制御信号を出力するように構成することができる。ユーザー入力要素の例には、トリガー、ボタン、及びデジタルスティック（例えば、ジョイスティック又はサムスティック）が含まれる。
【００５２】
図１Ａは、ハプティック対応コントローラーデバイス１００の一例示のブロック図を示している。このコントローラーデバイス１００は、一実施形態では、コンピューター、移動電話機、テレビ、又は他の同様のデバイスに接続することができるゲーミングシステムとともに用いることもできるし、他の任意のアプリケーションとともに用いることもできる。コントローラーデバイス１００は、コントローラー本体１０２を備えることができる。デバイス１００は、ユーザー入力要素１１０、１１４、１１７（例えば、デジタルスティック、ボタン、トリガー）と、ランブルアクチュエーター１２２、１２４及び／又はターゲットアクチュエーター（targeted actuator）１０４、１８４、１８５等のハプティックアクチュエーターとを更に備える。ターゲットアクチュエーター１０４、１８４、１８５は、ユーザー入力要素アセンブリ（例えば、１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ）に配置することができ、ユーザー入力要素アセンブリ内のユーザー入力要素（例えば、１１７、１１０、又は１１４）へのハプティック効果をターゲットとすることができる。コントローラーデバイス１００は、ハプティック対応コントローラーデバイス１００上又はハプティック対応コントローラーデバイス１００内に生成されるハプティック効果を制御するように構成されたハプティック制御ユニット１０（例えば、ローカルプロセッサ）を更に備えることができる。一実施形態では、コントローラーデバイス１００は、ハンドヘルドコントローラーデバイスとすることができ、この場合、コントローラーデバイス１００のコントローラー本体１０２は、左利きのユーザーによっても右利きのユーザーによっても、デバイスを把持する両手に容易に対応するように成形することができる。例えば、コントローラーデバイス１００は、図１Ｂに示す周辺ゲーミングコンソールコントローラー１００Ａであるハンドヘルドコントローラーデバイスとすることができる。図１Ｂの実施形態では、ユーザー入力要素１１７はトリガーとすることができ、ユーザー入力要素１１４はボタンとすることができ、ユーザー入力要素１１０はジョイスティックとすることができる。当業者であれば、コントローラーデバイス１００Ａが、ビデオゲームコンソールシステム用に現在利用可能な多くの「ゲームパッド」と同様の形状及びサイズのコントローラーデバイスの単なる一例示的な実施形態にすぎないことと、他の構成のユーザー入力要素、形状、及びサイズを有するコントローラーを用いることができることとを認識するであろう。これらのコントローラーには、Ｗｉｉ（商標）リモートコントローラー又はＷｉｉ（商標）Ｕコントローラー、Ｓｏｎｙ（商標）ＳｉｘＡｘｉｓ（商標）コントローラー又はＳｏｎｙ（商標）Ｗａｎｄコントローラー、並びに実在の物体（テニスラケット、ゴルフクラブ、野球のバット等）のような形状及び他の形状のコントローラーデバイス等のコントローラーデバイスが含まれるが、これらに限定されるものではない。ユーザー入力要素は、ユーザーが移動させることができる（例えば、ユーザーは、ユーザー入力要素を押圧又は圧搾することができる）。一実施形態では、ユーザー入力要素は、ハプティックアクチュエーターがア���ティブ化されていないとき、自由に移動することができる。さらに、ユーザー入力要素の位置は、可逆的とすることができる。例えば、ユーザーが、ユーザー入力要素の押圧、圧搾、又は別の方法での移動を行った後、ユーザー入力要素は、当該ユーザー入力要素がユーザーによって押圧、圧搾又は別の方法で移動される前にあった位置（例えば、デフォルト位置）に戻ることを可能とすることができる。この可逆性は、例えば、ユーザー入力要素をデフォルト位置（例えば、平衡位置）に復帰させることができる付勢バネを用いて実施することができる。
【００５３】
一実施形態では、コントローラーデバイス１００は、有線接続又は無線接続を介してホストコンピューターと通信するように構成することができる。例えば、コントローラーデバイス１００は、電話機／テレビ／コンソール／コンピューターにおける仮想現実（ＶＲ）ゲーム若しくは拡張現実（ＡＲ）ゲーム又は任意のゲーム等のアプリケーションを実行するホストコンピューター内のプロセッサ２０と通信するように構成された通信デバイス１８２を有することができる。
【００５４】
一実施形態では、ターゲットアクチュエーター１０４、１８４、及び１８５は、それぞれのユーザー入力要素１１７（例えば、トリガー）、１１０（例えば、ジョイスティック）、及び１１４（例えば、ボタン）に、例えば運動感覚ハプティックフィードバックを提供することができる。一実施形態では、ターゲットアクチュエーターのそれぞれは、それぞれのユーザー入力要素アセンブリ１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃに配置されたモーターとすることができる。ユーザー入力要素アセンブリ（例えば、１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ）は、コントローラー本体の他の部分から機械的に分離されたアセンブリとすることができる。一実施形態では、コントローラーデバイス１００は、例えば、ランブルハプティック効果を提供するランブルアクチュエーター１２２、１２４を更に備えることができる。これらのハプティックアクチュエーター１２２、１２４、１０４、１８４、１８５は、アクチュエーターを制御するハプティック制御ユニット１０（例えば、プロセッサ）と通信することができる。ユーザー入力要素１１０、１１４、１１７は、ゲーム又は他のアプリケーションを制御する制御信号（例えば、アプリケーション制御信号）を出力するのに用いることができる。この制御信号は、ユーザー入力要素１１０、１１４、又は１１７の位置を示すことができ、この位置に基づくことができる。例えば、この信号は、ユーザー入力要素１１０、１１４、又は１１７の位置に比例することもできるし、ユーザー入力要素１１０、１１４、又は１１７の位置が規定閾値を越えて移動したか否かを示すこともできる。ユーザー入力要素１１７、１１０、又は１１４の位置は、位置センサー１０９、１８６、又は１８８を用いて求めることができる。一実施形態では、コントローラーデバイス１００は、通信デバイス１８２を備えることができ、この通信デバイスは、ホストコンピューター内のプロセッサ等の、アプリケーション（例えば、ＡＲ／ＶＲアプリケーション）を実行するプロセッサ２０に制御信号を通信するのに用いることができる。一実施形態では、ハプティック対応コントローラーデバイス１００は、センサー（例えば、１８６、１８８）のうちの幾つか、ユーザー入力要素（例えば、１１０、１１４）のうちの幾つか、ターゲットアクチュエーター（例えば、１８４、１８５）のうちの幾つか、通信デバイス１８２、及び／又はランブルアクチュエーター１２２、１２４等の図１Ａに示された様々な要素を省略することができる。
【００５５】
一実施形態では、ハプティック対応コントローラーデバイス１００は、ＶＲアプリケーションによって提供される仮想現実（ＶＲ）空間及び／又はＡＲアプリケーションによって提供される拡張現実（ＡＲ）空間のハプティック効果を提供するのに用いることができる。例えば、コントローラーデバイス１００は、物理空間内の物理物体が仮想空間内の仮想物体とともに同時に表示される拡張現実環境を提供するＡＲデバイスとすることができる。この例では、ＡＲデバイス（例えば、ゲームパッド）は、１つ以上の仮想物体を、これらの仮想物体を用いて拡張された物理物体を含むビュー内に表示する統合ディスプレイを有することができる。これらの仮想物体は、物理物体上に配置された特定のコード（例えば、ＱＲコード（登録商標））を認識することに基づくこともできるし、画像認識を行うサーバーに画像を送信すること等による画像認識を用いて特定の既知の物理物体を認識することに基づくこともできる。一実施形態では、ハプティック対応コントローラーデバイス１００は、ＡＲアプリケーションを実行するプロセッサと通信する周辺デバイスとすることができ、ディスプレイを有する場合もあれば、ディスプレイがない場合もある。コントローラーデバイスと通信するこのプロセッサは、仮想物体を用いて拡張された物理物体のビューを表示するディスプレイと統合することもできるし、そのようなディスプレイから分離することもできる。例えば、このディスプレイは、ヘッドマウントディスプレイ、タブレットコンピューター、又は車両ダッシュボードディスプレイとすることができ、プロセッサは、それらのディスプレイ内に統合することもできるし、それらのディスプレイと通信する別個のコンピューターの一部分とすることもできる。上記例では、コントローラーデバイス１００は、制御信号をＡＲアプリケーションに提供するのに用いることができる。
【００５６】
一実施形態では、ハプティック対応コントローラーデバイス１００は、ＶＲデバイスとすることができる。このＶＲデバイスは、当該ＶＲデバイスのユーザーが仮想世界環境内でアバターとして描写されるとともに、このユーザーは仮想世界環境内でこのアバターの移動を制御することができる仮想世界環境を提供することができる。ＶＲデバイスは、例えば、ヘッドマウントディスプレイ等のウェアラブルデバイスとすることができる。一実施形態では、ハプティック対応コントローラーデバイス１００は、ＶＲアプリケーションを実行するプロセッサと通信する周辺デバイスとすることができる。コントローラーデバイスと通信するこのプロセッサは、ＶＲ環境を提供するディスプレイと統合することもできるし、そのようなディスプレイから分離することもできる。例えば、ディスプレイは、ヘッドマウントディスプレイ（例えば、Ｏｃｕｌｕｓ  Ｒｉｆｔ（商標）ＶＲヘッドセット）とすることができ、プロセッサは、それらのディスプレイ内に統合することもできるし、それらのディスプレイと通信する別個のコンピューターの一部分とすることもできる。上記例では、コントローラーデバイスは、制御信号をＶＲアプリケーションに提供するのに用いることができる。
【００５７】
一実施形態では、ハプティック対応コントローラーデバイス１００は、ヘッドマウントディスプレイ、リストマウントデバイス等のウェアラブルデバイス、又はアプリケーション（例えば、ＶＲアプリケーション又はＡＲアプリケーション）の制御信号を出力することができる１つ以上のユーザー入力要素を有する他のウェアラブルデバイスとすることができる。
【００５８】
図２Ａ及び図２Ｂは、ハプティック対応コントローラーデバイスのコントローラー本体（例えば、デバイス１００のコントローラー本体１０２）内に配置されているか又は別の方法でこのコントローラー本体に取り付けられているユーザー入力要素アセンブリ２０８、より具体的にはトリガーアセンブリを示している。ユーザー入力要素アセンブリ２０８は、ハウジング２０８ａを有し、ユーザー入力要素２１７（例えば、トリガー）においてハプティック効果（例えば、対象とするハプティック効果又は運動感覚ハプティック効果）を生成するように構成されている。ハウジング２０８ａは、ユーザー入力要素２１７の移動を制限するバリアを形成するとともにユーザー入力要素２１７の可動範囲を部分的に画定する端部停止構造体を有することができる。例えば、この端部停止構造体は、例えば、基部と、この基部に巻き付けられたバネとを備えることができる。このバネは、ユーザー入力要素２１７に接続されている場合もあるし、接続されていない場合もあり、ユーザーインタラクションも、ユーザー入力要素２１７に印加される他の力もないときに、ユーザー入力要素２１７を第１の位置（例えば、平衡位置又は公称位置）に付勢するように構成することができる。一実施形態では、ユーザー入力要素アセンブリ２０８のハウジング２０８ａは、ユーザー入力要素アセンブリ２０８の構成要素が実装された支持基板又はプラットフォームとすることができる。この支持基板又はプラットフォームは、コントローラー本体（例えば、１０２）内に配置することができ、コントローラー本体は、ユーザー入力要素アセンブリ２０８を取り囲む別のハウジングを形成することができる。
【００５９】
一実施形態では、ユーザー入力要素２１７は、レバーアーム２１７ａ及びヒンジ端部（hinged end：回転端）２１７ｂを有することができる。ヒンジ端部２１７ｂは、ユーザー入力要素２１７がユーザー入力要素アセンブリ２０８のハウジング２０８ａに取り付けられる枢支点を形成することができる。ユーザー入力要素２１７は、第１の位置と端部停止位置との間の可動範囲内でヒンジ端部２１７ｂにおける枢支点の回りを回転するように構成することができる。端部停止位置については、以下でより詳細に論述される。
【００６０】
一実施形態では、ユーザー入力要素アセンブリ２０８は、力又はトルクを出力するように構成された、モーター２０４ａとギアボックス２０４ｂとの組み合わせ等のハプティックアクチュエーターを更に備える。ユーザー入力要素アセンブリ２０８は、力又はトルクをユーザー入力要素２１７に伝達するように構成された伝動構成要素２０２を更に備える。図示した実施形態では、伝動構成要素２０２は、当該伝動構成要素２０２が回転するための枢支点を形成するヒンジ第１端部（hinged first end）２２１を有するレバーアームとすることができる。伝動構成要素２０２は、可動第２端部２２２を更に有することができる。ユーザー入力要素２１７は、伝動構成要素２０２のレバーアームの可動第２端部２２２に取り付けることができる一方、位置センサー２０９は、伝動構成要素２０２のレバーアームのヒンジ第１端部２２１に取り付けられる。位置センサー２０９は、伝動構成要素２０２のレバーアームの回転位置の変化、及び／又はユーザー入力要素２１７の回転位置の変化を検出することができる。位置センサー２０９は、ポテンショメーター、光センサー、光学エンコーダー、ホール効果センサー、容量センサー、別のタイプの位置センサー、又はそれらの任意の組み合わせを通じて実施することができる。伝動構成要素２０２は、ユーザー入力要素２１７が端部停止位置から第１の位置に移動することを可能にすることができるが、ユーザー入力要素２１７が第１の位置を越えて移動することを制約することができる。一実施形態では、伝動構成要素２０２は、摩擦駆動メカニズムに依拠することができる。
【００６１】
一実施形態では、伝動構成要素２０２は、ハプティックアクチュエーター２０４ａ、２０４ｂによって出力された力又はトルクを、様々な乗算係数を伴ってユーザー入力要素２１７に伝達することができる。増倍された力又はトルクは、ユーザー入力要素２１７のレバーアーム２１７ａに伝達することができる。レバーアーム２１７ａの移動（例えば、回転）が、ユーザー入力要素２１７の他の部分に同じ量の移動（例えば、同じ程度の回転）を引き起こすように、レバーアーム２１７ａは、ユーザー入力要素２１７の他の部分に対して固定することができる。
【００６２】
図２Ｂは、ハプティックアクチュエーター２０４ａ、２０４ｂによって出力されるトルクであるトルクＴＡをユーザー入力要素２１７のレバーアーム２１７ａに伝達する伝動構成要素２０２を示している。ユーザー入力要素２１７に送達された結果のトルクは、ＴＴで示すことができる。トルクＴＡが、ハプティックアクチュエーターによって出力される図示した反時計回りの回転に対応するとき、引動式ハプティック効果をユーザー入力要素２１７において知覚することができる。すなわち、トルクＴＡをユーザー入力要素２１７に伝達することができ、ユーザー入力要素２１７は、当該ユーザー入力要素を時計回りの方向に回転させるトルクＴＴを受けることができる。そのようなトルクＴＴの結果得られるハプティック効果は、引動式ハプティック効果と呼ぶことができる。なぜならば、トルクＴＴは、ユーザー入力要素２１７をユーザー入力要素アセンブリ２０８の他の部分に向けて引動するからである。一実施形態では、このトルクＴＴは、ユーザー入力要素２１７を端部停止位置に向けて引動する力をもたらすことができる。一実施形態では、トルクＴＡが時計回りの回転に対応するとき、ユーザー入力要素２１７は、当該ユーザー入力要素を反時計回りの方向に回転させるトルクＴＴを受けることができる。この回転に対応するハプティック効果は、押動式ハプティック効果と呼ぶことができる。なぜならば、トルクＴＴは、ユーザー入力要素２１７を、ユーザー入力要素アセンブリ２０８の他の部分から離れるように押動することができるからである。一実施形態では、このトルクＴＴは、ユーザー入力要素２１７を端部停止位置から離れるように押動する力をもたらすことができる。
【００６３】
図３及び図４は、ハプティック対応コントローラーデバイス３００のコントローラー本体３０１内のユーザー入力要素アセンブリの別の実施形態３０８、より具体的にはトリガーアセンブリの概略図を示している。図３は、ユーザー入力要素アセンブリ３０８の概略平面図を示している一方、図４は、概略側面図を示している。ユーザー入力要素アセンブリ３０８は、ハウジング３０８ａと、回転軸３０６に沿ってシャフト３０７を回転させることができる力又はトルクを出力することができるハプティックアクチュエーター３０４とを備える。一実施形態では、コントローラー本体３０１は、ハプティック対応コントローラーデバイス３００の構成要素を収容する第１のハウジングであるハウジング（例えば、プラスチックシェル）から形成することができる。この実施形態では、ユーザー入力要素アセンブリ３０８のハウジング３０８ａは、ユーザー入力要素アセンブリ３０８の構成要素を収容する第２のハウジングとすることができる。さらに、この実施形態では、この第２のハウジングは、第１のハウジング内に配置することができる。
【００６４】
一実施形態では、ユーザー入力要素アセンブリ３０８は、ユーザー入力要素３１７のヒンジ端部３１７ｂ（図４参照）等においてコントローラー本体３０１に（直接的又は間接的に）取り付けられたユーザー入力要素３１７（例えば、トリガー）を更に備える。ヒンジ端部３１７ｂは、ユーザーがユーザー入力要素３１７をその回りに回転させることができる枢支点を形成することができる。すなわち、ユーザー入力要素３１７は、ヒンジ端部３１７ｂの回りに、コントローラー本体３０１及び／又はユーザー入力要素３０８に対して、第１の位置から端部停止位置に及ぶ可動範囲内で回転可能とすることができる。ユーザー入力要素３１７は、その可動範囲内における自身の位置を示す信号を出力するように構成することができる。一実施形態では、ユーザー入力要素３１７は、レバーアーム３１７ａ（図４参照）を有することができる。アクチュエーター３０４によって出力されるトルクは、伝動構成要素３０２によってユーザー入力要素３１７に伝達することができる。より具体的には、このトルクは、伝動構成要素３０２によってユーザー入力要素３１７のレバーアーム３１７ａ（図４参照）に伝達することができる。位置センサー３０９は、例えば、伝動構成要素３０２の回転の角度を測定することができ、この角度は、ユーザー入力要素３１７の回転の量又は程度を計算するのに用いることができる。この図示した実施形態では、制御ユニット３１０（例えば、プロセッサ）は、ハプティックアクチュエーター３０４及びセンサー３０９と信号通信することができ、ハプティック制御信号をハプティックアクチュエーター３０４に通信して、例えば、出力される力又はトルクの方向及び／又は量を制御するように構成することができる。
【００６５】
上記で論述したように、ユーザー入力要素は、第１の位置から端部停止位置までの可動範囲を有することができる。ユーザー入力要素は、幾つかの場合には、更なる移動を防止するそれらの位置にある端部停止構造体又は他のバリアによってこの可動範囲外に移動不能とすることができる。図５Ａは、ユーザー入力要素の可動範囲内の第１の位置にあるユーザー入力要素３１７を示している。この位置は、例えば、ユーザー入力要素アセンブリの基部に対して規定される角度θの値（例えば、３７度）によって規定することができる。幾つかの実施形態では、ユーザーの力がユーザー入力要素３１７に印加されていないときに、ユーザー入力要素がこの位置に達するように、ユーザー入力要素３１７を（例えば、バネを用いて）この位置に付勢することができる。このため、幾つかの場合には、第１の位置は、ユーザー入力要素３１７の平衡位置（公称位置又は休止位置と呼ばれる場合もある）とすることができる。
【００６６】
図５Ｂは、端部停止位置にあるユーザー入力要素３１７を示し、ユーザー入力要素３１７がユーザー入力要素アセンブリの基部にある端部停止構造体４０２と接触している状況に対応している。これは、例えば、ユーザー入力要素アセンブリの基部に対して規定される値（例えば、０度）によって規定することができる。
【００６７】
図５Ｃに示すように、端部停止位置は、角度θの他の値において起こり得る。この図では、端部停止構造体は、上述した付勢バネを備えることができる。端部停止位置は、この付勢バネが、ユーザー入力要素３１７によって完全に圧縮され、バネに対抗したユーザー入力要素３１７による更なる移動を防止する位置とすることができる。
【００６８】
伝動構成要素の幾何形状を変更することに関する実施形態：
端部停止位置におけるハプティック減弱を補償する幾つかの実施形態は、ユーザー入力要素が端部停止位置にあるときに、より多くのトルクがユーザー入力要素に伝達されることを確保するようにレバーアーム又は他の伝動構成要素の幾何形状を変更することを伴うことができる。以下でより詳細に論述するように、伝動構成要素のレバーアームが、ユーザー入力要素が第１の位置にあるときは第１の乗算係数を伴って力又はトルクを伝達し、ユーザー入力要素が端部停止位置にあるときは第２の乗算係数を伴って力又はトルクを伝達するように構成される方法で、ユーザー入力要素と伝動構成要素とを接続することができる。ここで、第２の乗算係数は、第１の乗算係数よりも大きい。
【００６９】
より具体的には、一実施形態では、伝動構成要素は、レバーアームメカニズムを備えることができる。このレバーアームメカニズムは、ギアボックスの出力シャフトに接続されるレバーアームを備えることができる。このレバーアームは、ギアボックスのトルク出力を乗算係数と乗算し、乗算されたトルクをユーザー入力要素（例えば、トリガー）に印加することができる。このレバーアームメカニズムは、ユーザー入力要素がその可動範囲内の第１の位置（例えば、第１の端部）からその可動範囲の端部停止位置（例えば、第２の端部）に移動するにつれて、伝動構成要素のレバーアームとユーザー入力要素との間の幾何形状を変化させることができる。この可変の幾何形状は、ユーザー入力要素の可動範囲にわたって非線形の力を生成することができる。より具体的には、この可変の幾何形状は、ユーザー入力要素がその可動範囲の第１の端部から第２の端部に移動するにつれて、乗算係数を変化させることができる。ユーザー入力要素の可動範囲の第１の端部において、乗算係数は、例えば、約０．５とすることができる。その可動範囲の第１の端部から第２の端部への行程の４分の３において、乗算係数は、例えば、約１．６とすることができる。可動範囲の第２の端部において、乗算係数は、例えば、１．２５とすることができる。レバーアームメカニズムの幾何形状のこの変更は、ユーザー入力要素（例えば、トリガー）が、当該トリガーが完全に押下されている位置等のその端部行程位置にある間、ギアボックストルクのより大きな乗算係数を達成することができる。一実施形態では、ユーザー入力要素に対するトルク又は力は、当該ユーザー入力要素の位置の関数として非線形方式で変化することができる。一実施形態では、ユーザー入力要素に対するトルク又は力は、当該ユーザー入力要素の位置の関数として線形方式で変化することができる。
【００７０】
図６Ａ〜図６Ｄは、伝動構成要素とユーザー入力要素との間の幾何形状がユーザー入力要素の移動中に変化する実施形態を示している。より具体的には、図６Ａ及び図６Ｂは、コントローラー本体３０１内に配置されたユーザー入力要素アセンブリ３０８を示している。ユーザー入力要素アセンブリ３０８は、ハウジング３０８ａと、コントローラー本体３０１及び／又はユーザー入力要素アセンブリ３０８に対して（図６Ａに示すような）第１の位置から（図６Ｂに示すような）端部停止位置までの可動範囲を有するユーザー入力要素３１７とを備えることができる。図６Ａ及び図６Ｂに更に示すように、伝動構成要素３０２は、ハプティックアクチュエーター３０４によって出力されたトルク又は力をユーザー入力要素３１７に伝達することができる。図示した実施形態では、ユーザー入力要素３１７は、接続要素５１４によって伝動構成要素３０２に接続されたレバーアーム３１７ａを備えることができる。伝動構成要素３０２もレバーアームを構成している。アクチュエーター３０４からのトルク又は力は、接続要素５１４を介してユーザー入力要素３１７に伝達することができる。
【００７１】
図６Ａ及び図６Ｂの配置構成では、伝動構成要素３０２は、ユーザー入力要素が端部停止位置にあるときに、ユーザー入力要素がその可動範囲内の別の位置にあるときよりも大きな乗算係数を伴って、アクチュエーター３０４によって出力されたトルク又は力をユーザー入力要素３１７に伝達するように構成することができる。例えば、伝動構成要素３０２（例えば、レバーアーム）とユーザー入力要素３１７のレバーアーム３１７ａとの間の幾何形状は、ユーザー入力要素３１７が端部停止位置に接近移動するにつれて、力又はトルクの伝達の乗算係数を増加させるように構成することができる。ユーザー入力要素３１７は、ユーザー入力要素３１７のアーム３１７ａの長手方向軸５１８とユーザー入力要素アセンブリ３０８の基部との間の角度であるθの値を減少させることによって端部停止位置に接近移動することができる。より具体的な実施形態では、伝動構成要素３０２は、レバーアームとすることができ、このレバーアームとユーザー入力要素３１７のレバーアーム３１７ａとの間の幾何形状は、θが減少するにつれて、Ωの値（伝動構成要素３０２のレバーアームの長手方向軸５２０とユーザー入力要素アセンブリ３０８の基部との間の角度を測定したもの）も減少するような方法で変化することができる。換言すれば、ユーザー入力要素３１７が端部停止位置に接近移動するにつれて、ユーザー入力要素のレバーアーム３１７ａの長手方向軸５１８と、伝動構成要素３０２のレバーアームの長手方向軸５２０とは、図６Ｂに示すように、次第に直線に整列することができる。図６Ｂに示す直線への整列の度合いが高まった結果、伝動構成要素３０２は、レバーアーム３１７ａに実質的に垂直な方向にレバーアーム３１７ａを押動又は引動することができ、これによって、レバーアーム３１７ａに作用するトルクの量、ひいては、ユーザー入力要素３１７に作用するトルクの量を最大にすることができる。
【００７２】
一実施形態では、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、伝動構成要素３０２のレバーアームは、このレバーアームのヒンジ端部５１６においてハプティックアクチュエーター３０４に接続することができる。ヒンジ端部５１６は、伝動構成要素３０２のレバーアームがその回りを回転する枢支点を形成することができる。一実施形態では、ヒンジ端部５１６における枢支点と接続要素５１４との間の長さは、ユーザー入力要素３１７が端部停止位置に向けて移動するにつれて減少することができる。一実施形態では、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、これは、スロット５１２を有する伝動構成要素３０２（例えば、レバーアーム）に起因し、接続要素５１４は、スロット５１２に挿通されるピンを形成することができ、ユーザー入力要素３１７がその端部停止位置に向けて回転されるにつれて、スロット５１２内で摺動可能とすることができる。すなわち、ユーザー入力要素３１７の回転は、伝動構成要素３０２におけるスロット５１２内で接続要素５１４を摺動させることができる。ユーザー入力要素３１７が、図６Ｂに示す端部停止位置に向けて回転されるにつれて、接続要素５１４は、スロット５１２内で伝動構成要素３０２のヒンジ端部５１６における伝動構成要素３０２の枢支点に接近摺動し、このため、枢支点から接続要素５１４までの長さは短くなる。
【００７３】
図６Ｃ及び図６Ｄも、ユーザー入力要素２１７及び伝動構成要素２０２のピン及びスロットの構成を示している。より具体的には、図６Ｃに示すように、ユーザー入力要素２１７は、当該ユーザー入力要素２１７のヒンジ端部２１７ｂを介してユーザー入力要素アセンブリ２０８のハウジング２０８ａ（図２Ａ参照）に取り付けることができる。ヒンジ端部２１７ｂは、ユーザー入力要素２１７がその回りを第１の位置から端部停止位置に回転される枢支点を形成することができる。ユーザー入力要素２１７のレバーアーム２１７ａは、伝動構成要素２０２におけるスロット２１２を通じて伝動構成要素２０２に接続することができる。スロット２１２は、伝動構成要素２０２の長手方向軸２２０に沿って延在することができる。ユーザー入力要素２１７のレバーアーム２１７ａは、レバーアーム２１７ａの端部に形成されたピン２１３又は他の接続要素を介して伝動構成要素２０２に接続することができる。この端部において、ピン２１３は、スロット２１２に挿通され、接続点を形成している。このピン及びスロットの構成は、ピン２１３がスロット２１２内で摺動することができることを可能にする。
【００７４】
図６Ｃは、ユーザー入力要素２１７がオープン構成のトリガーである一実施形態を更に示している。このオープン構成は、トリガーが押圧されていない構成とすることができる。このオープン構成では、ピン２１３からヒンジ端部２２１における枢支点までの長さは、最大値を有することができる。さらに、このオープン構成では、レバーアーム２１７ａの長手方向軸２１８及び伝動構成要素２０２の長手方向軸は、直線に整列されていないものとすることができる。一実施形態では、オープン構成は、長手方向軸２１８と図２Ａに示すユーザー入力要素アセンブリ２０８の基部との間の角度θが実質的に４５度の値を有し、かつ、長手方向軸２１８とユーザー入力要素アセンブリ２０８の基部との間の角度Ωが３０度〜４５度の値を有することに対応することができる。
【００７５】
図６Ｄは、ユーザー入力要素２１７がクローズド構成のトリガーである一実施形態を更に示している。このクローズド構成は、トリガーが完全に押圧されている構成とすることができる。このクローズド構成では、ピン２１３からヒンジ端部２２１における枢支点までの長さは、最小値を有するか又は最小値に近くすることができる。さらに、このクローズド構成では、レバーアーム２１７ａの長手方向軸２１８及び伝動構成要素２０２の長手方向軸２２０は、実質的に直線に整列することができる。一実施形態では、クローズド構成は、角度θが実質的に０度の値を有し、かつ、角度Ωが０度〜−１５度の値を有することに対応することができる。
【００７６】
図６Ａ〜図６Ｄにおいて、トルクは、図２Ｂにおいて上記で示したようにＴＴ／ＴＡとして表される乗算係数を伴ってアクチュエーターからユーザー入力要素に伝達することができる。図７は、乗算係数がユーザー入力要素２１７／３１７の位置θの関数としてどのように変化するのかの一例示の関係を示している。図７に示す実施形態では、乗算係数は、θが端部停止位置にあるときは、最大値に近いものとすることができ（すなわち、θ＝０度において１．６４倍）、例えば、θ＝１５度における１．４倍のように他の位置における乗算係数よりも大きい。一実施形態では、ユーザー入力要素がオープン位置にあるとき、乗算係数は０．５未満であり、ユーザー入力要素が端部停止位置にあるとき、乗算係数は１よりも大きい。
【００７７】
ユーザー入力要素からＥＲＭ装置へのトルクの結合の切り替えに関する実施形態：
端部停止位置におけるハプティック減弱を補償する幾つかの実施形態は、端部停止位置（端部行程位置とも呼ばれる）において、トルクをユーザー入力要素に伝達することから、トルクを偏心回転質量体又はＬＲＡ等の別のハプティックアクチュエーターメカニズムに伝達することに切り替えることができるメカニズムを提供する。偏心回転質量体は、端部停止位置におけるユーザー入力要素よりも制約の少ない位置に存在することができ、大きな移動の自由を有することができる。このメカニズムは、このように、ユーザー入力要素の移動と偏心回転質量体（ＥＲＭ）の移動とを切り替えることができる。一実施形態では、ＥＲＭは、コントローラー本体全体を励振することができる。代替的に、ユーザー入力要素アセンブリが、サスペンション上に実装されるか又は別の方法でコントローラー本体の他の部分から分離されている場合、ユーザー入力要素は、トリガーボタン又は他のユーザー入力要素が端部停止位置に完全に押下されると、ユーザー入力要素アセンブリのみを励振することができる。ユーザー入力要素とＥＲＭとの間を切り替えるために、アクチュエーターの出力に配置された切り替えデバイスは、ユーザー入力要素をアクチュエーターから係脱させるとともにＥＲＭをアクチュエーターに係合させることができる。一実施形態では、切り替えデバイスは、制御ユニットの制御下で切り替えを実行することができ、制御ユニットは、ユーザー入力要素が端部停止位置にあるときに切り替えをトリガーすることができる。一実施形態では、制御ユニットは、位置センサー（例えば、角度センサー）を用いてユーザー入力要素の位置を求めることができる。一実施形態では、切り替えデバイスが、アクチュエーターをＥＲＭ装置と係合させていた場合、制御ユニットは、ユーザー入力要素の移動又は他の運動効果を模倣した振動パターンをアクチュエーターに通信するように構成することができる。そのような実施態様では、アクチュエーターは、ユーザー入力要素の移動を模倣した振動パターンを用いてＥＲＭを回転させることができる。その結果得られるハプティック効果は、コントローラー本体においてトリガーメカニズムを取り付けるために選ばれた構成に応じて、コントローラー本体全体の振動又はトリガーボタンのみの振動となる。
【００７８】
より一般的に言えば、幾つかの実施形態は、コントローラー本体と、このコントローラー本体に取り付けられたユーザー入力要素と、ハプティックアクチュエーターと、可動質量体と、切り替えデバイスと、ハプティック制御ユニットとを備えるハプティック対応コントローラーデバイスに関する。ユーザー入力要素は、コントローラー本体に対して第１の位置から端部停止位置に及ぶ可動範囲を有する。可動質量体は、当該可動質量体がハプティックアクチュエーターによって作動されると、振動触覚ハプティック効果を出力するように構成されている。切り替えデバイスは、ハプティックアクチュエーターを、ユーザー入力要素及び可動質量体のうちの一方と切り替え可能に係合するように構成されている。ハプティック制御ユニットは、ハプティックアクチュエーターと信号通信し、ユーザー入力要素が端部停止位置にあるか否かを判断するように構成されている。ユーザー入力要素が端部停止位置にあるとの判断に応答して、制御ユニットは、ハプティックアクチュエーターによって出力される力又はトルクが、可動質量体を作動させて振動触覚ハプティック効果を生成するように、ハプティックアクチュエーターを可動質量体と係合させるとともにハプティックアクチュエーターをユーザー入力要素から係脱させることを切り替えデバイスに行わせることができる。
【００７９】
図８は、ユーザー入力要素アセンブリ８０８内に切り替えデバイス８２４を有するコントローラー８００を示している。一実施形態では、切り替えデバイス８２４は、ハプティックアクチュエーター８０４と、トルク又は力をユーザー入力要素８１７に伝達する伝動構成要素８０２との間で、かつ、ハプティックアクチュエーター８０４と偏心回転質量体（ＥＲＭ）８２２との間に配置することができる。切り替えデバイス８２４は、ハプティックアクチュエーター８０４によって出力される力又はトルクから伝動構成要素８０２を結合解除して、力又はトルクが伝動構成要素８０２及びユーザー入力要素８１７に伝達されることを停止することができる。一実施形態では、伝動構成要素８０２は、回転可能シャフト８０７を介してトルク又は力を受け取ることができ、切り替えデバイス８２４は、アクチュエーター８０４へのシャフト８０７の結合又はアクチュエーター８０４からのシャフト８０７の結合解除を選択的に行うように構成することができる。一実施形態では、切り替えデバイス８２４は、その力又はトルクをアクチュエーター８０４から、ＥＲＭ８２２に接続されたシャフト８２７に結合するように構成することができる。その結果、アクチュエーター８０４からの力又はトルクをＥＲＭ８２２に伝達することができる。
【００８０】
一実施形態では、ＥＲＭ８２２は、ハプティックアクチュエーター８０４の力又はトルクへの結合又はこの力又はトルクからの結合解除を行うことができるフライホイールを備える装置の一部分とすることができる。一実施形態では、切り替えデバイス８２４は、ハプティック制御ユニット８１０からの制御信号に応答して切り替えを行うことができ、このハプティック制御ユニットは、ユーザー入力要素８１７が端部停止位置にあるとの判断に応答してこの制御信号を出力することができる。
【００８１】
一例では、切り替えデバイス８２４は、伝動構成要素８０２が出力された力又はトルクを受け取らないように、伝動構成要素８０２につながるシャフト８０７と係脱するとともに、ＥＲＭ８２２が出力された力又はトルクを受け取るように、ＥＲＭ８２２につながるシャフト８２７と係合するように構成された１つ以上のクラッチを有する。
【００８２】
ユーザー入力要素アセンブリを弾性変形可能要素（例えば、バネサスペンション）を介してコントローラー本体に実装することに関する実施形態：
ハプティック減弱を補償する幾つかの実施形態は、ユーザー入力要素がアセンブリに対して完全に押下されると、ユーザー入力要素アセンブリがユニットとして移動することができるように、弾性変形可能要素又は弾性変形可能基部（例えば、バネサスペンション）に着座する全体のユーザー入力要素アセンブリ（例えば、トリガーアセンブリ）を提供することを含む。弾性変形可能要素は、ユーザー入力要素アセンブリをハプティック対応コントローラーのコントローラー本体に取り付けることができる。コントローラー本体は、把持可能な構造体を有する本体とすることができ、ハンドヘルドコントローラーの構成要素を収容することができる。コントローラー本体及び１つ以上のユーザー入力要素アセンブリは、ハンドヘルドコントローラー全体又は実質的に全体を構成することができる。
【００８３】
変形可能要素が弾性的に変形することができることによって、２つの構造体が互いに取り付けられているときに、ユーザー入力要素アセンブリは、コントローラー本体に対して移動することが可能になる。一実施形態では、ユーザー入力要素アセンブリは、ユーザー入力要素に加えて、センサー及びアクチュエーターも保持するキャリッジを備える。ユーザーが、ユーザー入力要素（例えば、トリガー）を、ユーザー入力要素の可動範囲の第１の端部から押圧する際、ユーザー入力要素は、かなりの移動の自由を有することができ、ユーザーからの力の非常に僅かな部分が、弾性変形可能要素（例えば、バネサスペンション）に伝達され、弾性変形可能要素は、非常に僅かに移動することができる。ユーザー入力要素が、その可動範囲の第２の対向する端部（この箇所において、ユーザー入力要素をロックすることができる）にある端部停止位置に達すると、ユーザー入力要素を含むキャリッジは、変形可能要素を介して（例えば、バネサスペンションを介して）コントローラー本体の他の部分に対して引き続き移動することができる。
【００８４】
図９Ａ〜図９Ｃは、弾性変形可能要素としてのサスペンションに基づくシステムの一実施形態を示している。図９Ａは、コントローラー本体９０１を有するハンドヘルドコントローラーデバイス９００を示している。このコントローラー本体は、ユーザー入力要素アセンブリ９０８を更に備えることができる。ユーザー入力要素アセンブリ９０８はそれ自体、バネ９３２及び９３４を備えるバネサスペンションである弾性変形可能要素を介してコントローラー本体９０１の他の部分に取り付けられたハウジング９０８ａを有することができる。ハウジング９０８ａは、力又はトルクを出力するハプティックアクチュエーター９０４（例えば、モーター）を更に収容することができる。アセンブリ９０８は、ユーザー入力要素９１７を更に備えることができる。ユーザー入力要素９１７は、当該ユーザー入力要素９１７のヒンジ端部９１７ｂに形成された枢支点を介してアセンブリ９０８に対して回転可能とすることができる。伝動構成要素９０２（例えば、レバーアーム）は、アクチュエーター９０４をユーザー入力要素９１７に接続することができ、レバーアーム９１７ａ等を介して力又はトルクをユーザー入力要素９１７に伝達するのに用いることができる。一実施形態では、伝動構成要素９０２は、ユーザー入力要素アセンブリ９０８の移動中に、ユーザー入力要素９１７を端部停止位置に引動するように構成することができる。一実施形態では、レバーアーム９１７ａは、ユーザー入力要素９１７の構成要素とすることができる。一実施形態では、ユーザー入力要素アセンブリ９０８は、１つ以上の振動フィルターバネ９３６を更に備えることができる（図９Ｂ及び図９Ｃ）。一実施形態では、ユーザー入力要素は、そのような振動フィルターバネを有しないこともできる（図９Ａ）。一実施形態では、ユーザー入力要素は、当該ユーザー入力要素をその可動範囲内の第１の位置に付勢する図２Ａに示すような付勢バネを更に有することができる。振動フィルターバネ９３６及び付勢バネは、バネサスペンションのバネ９３２、９３４と異なり、ユーザー入力要素アセンブリ９０８をコントローラー本体９０１に取り付けるバネサスペンションの一部分を形成しない。
【００８５】
バネサスペンションは、ユーザー入力要素アセンブリ９０８をコントローラー本体９０１の他の部分に対して可動とすることを可能にすることができる。この移動は、ユーザー入力要素９１７が端部停止位置に達したときであっても行うことができる。この端部停止位置は、例えば、ユーザー入力要素９１７が、端部停止位置として機能することができる、ユーザー入力要素アセンブリ９０８のハウジング９０８ａに接触する位置に回転されたとき（図９Ａ）、又は、ユーザー入力要素９１７が、バネ９３６を完全に圧縮する位置に回転されたとき（図９Ｂ）に起こり得る。この端部停止位置において、トルクが、ハプティックアクチュエーター９０４によって出力され、伝動構成要素９０２によってユーザー入力要素９１７のレバーアーム９１７ａに伝達されても、ユーザー入力要素９１７は、ユーザー入力要素アセンブリ９０８に対してもはや移動不能とすることができる。ただし、図９Ｃに示すように、ユーザー入力要素アセンブリ９０８全体は、コントローラー本体９０１の他の部分に対して引き続き移動されて、ハプティック効果を生成することができる。バネ９３２、９３４は、第１の軸（例えば、垂直軸）に沿って延在することができ、ハプティックアクチュエーターは、ユーザー入力要素アセンブリ９０８を、第１の軸に垂直な第２の軸（例えば、水平軸）に沿って移動させるように構成することができる。
【００８６】
ハンドヘルドコントローラー９００が振動フィルターバネ９３６を備える一実施形態では、バネサスペンションにおいて用いられるバネ９３２、９３４は、アセンブリ９０８における振動フィルターバネ９３６よりも硬くすることができる。バネ９３２及び９３４は、幾つかの場合には、ユーザー入力要素９１７が端部停止位置に回転されたときであっても、ハンドヘルドコントローラー９００の平均的な使用の間に予想される所定のレベルのユーザー印加力が１つ以上のバネ９３２、９３４を完全に圧縮しないような硬さのレベルを有することができる。ユーザー入力要素９１７の通常の使用の間に、バネ９３２、９３４が完全に圧縮された状態にならないようにすることによって、ユーザー入力要素アセンブリ９１７がコントローラー本体９０１の他の部分に対して移動することを可能にするように、バネ９３２、９３４が十分に柔軟であることを確保することができる。
【００８７】
機械式デテント又はプログラマブルデテントを設けることに関する実施形態：
ハプティック減弱に対処する幾つかの実施形態は、機械式デテント又はプログラマブルデテントを用いることを含む。機械式デテントは、ユーザーが端部停止位置にいること又はその近くにいることをユーザーに知らせるために、端部停止構造体又はその近くに挿入することができる。これによって、ユーザーがトリガー又は他のユーザー入力要素の行程の終わりにいるというキューがユーザーに提供される。これらのキューは、ユーザーが端部停止位置に達し、トリガー（又は他のユーザー入力要素）をそれ以上強く押圧するべきでないことをユーザーに知らせる。一実施形態では、機械式デテントは、ユーザー入力要素が端部停止位置に接近した際に、デテント式効果をユーザーに提供する物理的なスナップボタンを含むことができる。
【００８８】
図１０Ａは、機械式デテントを有するハプティック減弱防止解決策の一実施形態を示している。この図は、コントローラー本体１００１を有するハンドヘルドコントローラーデバイス１０００を示している。このコントローラー本体１００１は、当該コントローラー本体１００１の一体部分であるユーザー入力要素アセンブリ１００８を備えることができる。コントローラーデバイス１０００は、ユーザー入力要素１０１７のヒンジ端部１０１７ｂに形成された枢支点を介してアセンブリ１００８に対して回転可能なユーザー入力要素１０１７を更に備えることができる。コントローラーデバイス１０００は、ハプティックアクチュエーター１００４と、振動フィルターバネ１０３６と、伝動構成要素１００２とを更に備えることができる。伝動構成要素１００２は、ユーザー入力要素１０１７の一部分とみなすことができるレバーアーム１０１７ａにトルク又は力を伝達することができる。ハンドヘルドコントローラーデバイス１０００は、ユーザー入力要素１０１７が端部停止位置における位置又はその近くの位置（例えば、端部停止位置における位置又はその手前の位置）に移動されると、ユーザー入力要素１０１７に係合するように構成された機械式デテント１０４２を更に備える。一実施形態では、図１０Ａに示す位置は、振動フィルターバネ１０３６が完全に圧縮されている場合の端部停止位置とすることができる。
【００８９】
一実施形態では、デテント１０４２は、ユーザー入力要素１０１７が端部停止位置に向けて更に引動されることに抵抗するように構成されたスナップボタン又は他のデバイスとすることができる。この抵抗力は、図１０Ｂに示すように、ユーザー入力要素１０１７が、端部停止位置に向けて引動され、スナップボタンを徐々に変形させるにつれて、徐々に増加することができる。図１０Ｂにおけるスナップ位置と呼ばれる、変形の或る特定の点において、スナップボタンは、内側にスナップすることができ、その結果、抵抗力は急激に減少する。一実施形態では、機械式デテント１０４２は、ユーザー入力要素（例えば、トリガー）の引動を係合位置とスナップ位置との間に留めるようにユーザーに促すことができる。
【００９０】
図１０Ａは、ユーザー入力要素アセンブリ１００８がコントローラー本体１００１と一体である一実施形態を示しているが、別の実施形態では、代わりに、ユーザー入力要素アセンブリ１００８は、図９Ａ〜図９Ｃに示すものと同様に、バネサスペンション又は他の弾性変形可能要素を介してコントローラー本体１００１上に実装されてもよい。さらに、図１０Ａは、振動フィルターバネ１０３６を備えるコントローラーデバイス１０００を示しているが、別の実施形態では、コントローラーデバイス１０００は、振動フィルターバネを有していなくてもよい。
【００９１】
一実施形態では、機械式デテントを、プログラマブルデテントと組み合わせることもできるし、プログラマブルデテントと置き換えることもできる。プログラマブルデテントは、例えば、ユーザー入力要素が端部停止位置又はその近くにあるときにハプティック効果を提供することを伴うことができる。ハプティック効果は、ユーザー入力要素を作動させるのに用いられるアクチュエーター（例えば、アクチュエーター１００４）と同じアクチュエーターを用いて生成することもできるし、ランブルハプティック効果を生成する本体アクチュエーター等の異なるアクチュエーターを用いて生成することもできる。プログラマブルデテントは、このように、ユーザーがユーザー入力要素を端部停止位置又はその近くに引動したときにユーザーにキューも提供することができる。
【００９２】
互いに対して可動な少なくとも２つの接続された構成要素を有するユーザー入力要素に関する実施形態：
ハプティック減弱を補償する幾つかの実施形態は、互いに対して可動な少なくとも２つの接続された構成要素をユーザー入力要素に提供することを伴う。これらの構成要素は、中央構成要素及びメイン構成要素を含むことができ、ユーザー入力要素が全体として端部停止位置にあるときであっても、中央構成要素は、メイン構成要素に対して内側及び外側に（例えば、１ｍｍだけ）移動することができる。これは、ユーザー入力要素の中央部が、例えば、ユーザーの指を押動することによってハプティック効果を出力することができるハンマーのような効果（例えば、物体がユーザーの指を打ち付ける効果）を生み出すことができる。一実施形態では、中央構成要素は、メイン構成要素が中央構成要素を少なくとも部分的に取り囲むように、メイン構成要素の陥凹部に配置することができる。そのような構成では、中央構成要素は、内部構成要素と呼ぶことができ、メイン構成要素は、外部構成要素と呼ぶことができる。一実施形態では、外部構成要素は、ユーザーが感知することができ、物理的な端部停止構造体又はユーザー入力要素の行程を制御するバネが完全に圧縮された位置に端部停止位置を有することができる。内部構成要素は、バネサスペンション又は他の形態のサスペンション（例えば、内部構成要素の上部片を外部構成要素に接続するゴム成形から形成されたサスペンション）によって外部構成要素に接続することができ、機械式接続を介してアクチュエーターからトルク又は力を受け取ることができる。これらの実施形態では、ユーザーは、内部構成要素及び外部構成要素の双方を端部停止位置に向けて引動することができる。ユーザー入力要素の外部構成要素が、端部停止位置に引動されても、ハプティックアクチュエーターが全範囲のハプティック効果を内部構成要素に送達する能力に対する影響は、なくすこともできるし、非常に限られた程度とすることもできる。一実施形態では、互いに対して可動な２つの接続された構成要素を有するユーザー入力要素の特徴は、図９Ａ〜図９Ｃのバネサスペンションの特徴と組み合わせることもできるし、そのバネサスペンションの特徴なしで実施することもできる。
【００９３】
図１１は、互いに対して可動な２つ以上の構成要素（部分又はセグメントとも呼ばれる）を有するユーザー入力要素の一実施形態を示している。より具体的には、図１１は、ユーザー入力要素アセンブリ１１０８を備えるコントローラー本体１１０１を有するハンドヘルドコントローラーデバイス１１００を示している。ユーザー入力要素アセンブリ１１０８は、バネ１１３２、１１３４を備えるバネサスペンションを介してコントローラー本体１１０１の残部に取り付けられている。アセンブリ１１０８は、ユーザー入力要素１１１７のヒンジ端部１１１７ｆに形成された枢支点を介してアセンブリ１１０８に対して回転可能なユーザー入力要素１１１７を更に備える。ユーザー入力要素１１１７は、構成要素１１１７ａ〜１１１７ｅを備える。これらの構成要素は、レバーアーム１１１７ａと、外部構成要素１１１７ｂと、レバーアーム１１１７ａに接続された内部構成要素１１１７ｃと、バネ１１１７ｄ、１１１７ｅとを含むことができる。レバーアーム１１１７ａは、ハプティックアクチュエーター１１０４からユーザー入力要素１１１７の内部構成要素１１１７ｃにトルク又は力を伝達する伝動構成要素１１０２に接続することができる。内部構成要素１１１７ｃは、外部構成要素１１１７ｂの陥凹部内に配置することができ、外部構成要素１１１７ｂ内に部分的に収容することができる。内部構成要素１１１７ｃの一部分は、ユーザーの指に露出させることができる。バネ１１１７ｄ、１１１７ｅは、内部構成要素１１１７ｃと外部構成要素１１１７ｂとを接続して、内部構成要素１１１７ｃが外部構成要素１１１７ｂに対して可動になることを可能にするバネサスペンションを形成することができる。
【００９４】
一実施形態では、図１１に示すように、外部構成要素１１１７ｂは、第１の位置から端部停止位置までの可動範囲を有することができる。端部停止位置には、振動フィルターバネ１１３６が、図１１に示すように完全に圧縮されたときに達することができる。内部構成要素１１１７ｃは、レバーアーム１１１７ａを介して伝動構成要素１１０２に接続することができる。外部構成要素１１１７ｂが端部停止位置にあるとき、伝動構成要素１１０２は、引き続きレバーアーム１１１７ａを介して内部構成要素１１１７ｃにトルク又は力を伝達するように構成することができる。内部構成要素１１１７ｃは、トルク又は力を受け取ると、内部構成要素１１１７ｂに対して引き続き可動であり、ハプティック効果を生成することができる。例えば、伝達された力は、内部構成要素１１１７ｃを外部構成要素１１１７ｂに対して外側に押動して、ハンマーのような効果をユーザーの指に対して与えることができる。
【００９５】
ユーザー入力要素に横方向運動を生成することに関する実施形態：
端部停止位置におけるハプティック減弱を補償する幾つかの実施形態は、ユーザー入力要素が端部停止位置に達すると、ユーザー入力要素（例えば、トリガー）を、異なる運動軸に沿って移動するように切り替えることを含む。例えば、これらの実施形態におけるユーザー入力要素が、その可動範囲内において第１の位置と端部停止位置との間で前後運動軸に沿って移動する場合、これらの実施形態は、ユーザー入力要素が端部停止位置又はその近くにあるときにユーザー入力要素に左右軸に沿った移動に切り替えさせることができる。
【００９６】
一実施形態では、ハンドヘルドコントローラーデバイスは、ユーザーがユーザー入力要素を端部停止位置に移動させると、ユーザー入力要素又はユーザー入力要素アセンブリの運動が運動軸を変更することを可能にする機械構造体を備えることができる。言い換えれば、この構造体は、ユーザー入力要素に、ハプティックアクチュエーターによって作動されているときのその運動の向きを変更させることができ、この向きは、ユーザー入力要素が端部停止位置にあるのか又は端部停止位置から離れているのかに依存することができる。一実施形態では、ユーザー入力要素を第１の行程軸に沿って引動又は押動することができる。例えば、ユーザー入力要素が、回転軸の回りに回転可能なトリガーである場合、このトリガーは、概ね回転軸に垂直な第１の運動軸に沿って前後に移動可能とすることができる。トリガー又は他のユーザー入力要素が、完全なクローズド状態に対応する位置等の端部停止位置又はその近くに達すると、トリガーアセンブリの運動方向は、第１の軸に垂直な第２の運動軸に沿って整列されるように変化することができる。一実施形態では、この第２の軸は、回転軸とすることができる。すなわち、トリガーは、端部停止位置に回転されると、もはや回転軸の回りを前後に回転することはできず、代わりに、回転軸に沿って横方向に移動することができる。このようにして、アクチュエーターは、ユーザーが、ユーザー入力要素を端部停止に回転させるために印加している閉じる力に直接対抗していないので、ハプティック効果をユーザーはより良好に知覚することができる。
【００９７】
一実施形態では、この機械構造体は、ユーザー入力要素のカムとして機能するピン／チャネルの組み合わせを有する特殊なヒンジを伴うことができる。ユーザー入力要素（例えば、トリガー）が押下されているとき、ピンはチャネルに追従する。例えば、図１２、図１２Ａ、及び図１２Ｂは、ユーザー入力要素アセンブリ１２０８を有するハプティック対応コントローラーデバイス１２００を示している。このユーザー入力アセンブリは、ハプティックアクチュエーター１２０２が作動させることができるユーザー入力要素１２１７を有する。ユーザー入力要素１２１７は、例えば、当該ユーザー入力要素１２１７がヒンジ１２４５のピン１２４４の長手方向軸１２４７の回りを回転することを可能にするヒンジ１２４５を形成するトリガーである。ヒンジ１２４５は、長手方向軸１２４７の回りにのみ回転することができるとともに、幾つかの場合には、長手方向軸１２４７に沿って軸方向に（例えば、横に）移動することができるように、バリア１２５２ａ〜１２５２ｄによって制約されたピン１２４４によって形成することができる。ピン１２４４は、ユーザー入力要素１２１７がピン１２４４に対して回転される際に、ユーザー入力要素１２１７とともに回転することもできるし、（例えば、ユーザー入力要素１２１７が、ピン１２４４を取り囲むとともに静止したピン１２４４に対して回転するスリーブを有する場合には）静止状態を維持することもできる。ピン１２４４は、ユーザー入力要素１２１７がハプティックアクチュエーター１２０２によって作動されており、端部停止位置にあるときは、ユーザー入力要素１２１７を第１の向きに沿って（例えば、長手方向軸１２４７である第１の軸に沿って）移動させるように構成することができ、ユーザー入力要素１２１７が端部停止位置から離れている（例えば、ユーザー入力要素の可動範囲内の第１の位置又はその近くにある）ときは、ユーザー入力要素１２１７を第１の向きと異なる第２の向きに沿って（例えば、上記長手方向軸に垂直な第２の軸に沿って）移動させるように構成することができる。例えば、ピン１２４４は、ユーザー入力要素１２１７又はユーザー入力要素アセンブリ１２０８の別の部分（又は、より一般的には、ハプティック対応コントローラーデバイスの別の部分）に固定されたフォロワー物体１２４６（例えば、ボール）に係合する溝１２４８を有することができる。一実施形態では、ピン１２４４に対するフォロワー物体１２４６の移動も、（例えば、バリア１２５２ａ、１２５２ｂから離れる方向に）ピン１２４４に対してユーザー入力要素１２１７を引動する（例えば、ドラッグする）ように、フォロワー物体１２４６をユーザー入力要素１２１７に直接取り付けることができる。この実施形態では、フォロワー物体１２４６は、ユーザー入力要素１２１７に取り付けられているので、ピン１２４４は、ユーザー入力要素アセンブリ１２０８の他の部分に対して静止状態を維持する。一実施形態では、図１２Ａに示すように、フォロワー物体１２４６をユーザー入力要素アセンブリ１２０８のハウジングに直接取り付けることができる。この実施形態では、ピン１２４４は、回転されると、ユーザー入力要素アセンブリ１２０８に対して同様に横に移動することができる。さらに、この実施形態におけるユーザー入力要素１２１７は、ピン１２４４に固定することができ、このため、同様に横に（例えば、バリア１２５２ａ、１２５２ｂから離れる方向に）移動することができる。
【００９８】
端部停止位置（又は他の端部行程位置）に近い或る特定の角度において、ユーザー入力要素が完全に押下されると、チャネルパスは、その向きを径方向溝から軸方向溝に変更する。ピンが固定されていることを考えると、チャネルを有する部分（例えば、トリガー）は、ピンがチャネルパスにおける径方向移動から軸方向移動への遷移に達すると、軸の回りを回転しながら軸方向に移動しなければならない。この状況では、トリガーは、そのヒンジ軸の回りの回転を停止し、ヒンジ軸に沿った移動を開始することができ、回転軸に平行な左右の移動が実質上もたられる。図１２Ｂに示すように、溝１２４８は、ピンの長手方向軸１２４７に実質的に又は完全に垂直な第１の部分１２４８ａを備えることができる。この溝は、ピン１２４４の長手方向軸１２４７と完全に又は少なくとも部分的に平行な第２の部分１２４８ｂを更に備えることができる。
【００９９】
上記で論述したように、フォロワー物体１２４６は、溝１２４８によって設けられたカム面に追従するカムフォロワーとして機能することができる。ユーザー入力要素１２１７が第１の位置から回転するとき、フォロワー物体１２４６は、最初に、溝１２４８の第１の部分１２４８ａに存在することができる。この第１の部分１２４８において、ユーザー入力要素１２１７の回転によって、長手方向軸１２４７に沿ったフォロワー構成要素１２４６の側方変位が引き起こされる場合はない。
【０１００】
ユーザー入力要素１２１７が端部停止位置に向けて更に回転すると、フォロワー物体１２４６は、溝の第２の部分１２４８ｂに入ることができる。これは、ユーザー入力要素１２１７が端部停止位置に回転した際に起こる場合もあるし、ユーザー入力要素１２１７が端部停止位置に達する前に起こる場合もある。溝の第２の部分１２４８ｂは、ピンの長手方向軸１２４７と少なくとも部分的に直線に整列又は平行にすることができる。これは、ユーザー入力要素１２１７の（長手方向軸１２４７に沿った）軸方向における自由度又は行程を提供することができる。第２の部分１２４８ｂも、フォロワー構成要素１２４６及びユーザー入力要素１２１７を軸方向に移動させるカム面として機能することができる。
【０１０１】
側方変位の一例は、図１３におけるグラフに提供されている。このグラフでは、角度位置のより小さな値は、端部停止位置により近い位置に対応することができる。グラフは、第１のセグメント１３４８ａ及び第２のセグメント１３４８ｂを含む。第１のセグメント１３４８ａは、フォロワー構成要素１２４６が溝の第１の部分１２４８ａにあるときに対応し、側方変位は生じていない。第２のセグメント１３４８ｂは、フォロワー物体１２４６が溝の第２の部分１２４８ｂに入っているときに対応し、この点において、ユーザー入力要素は、当該ユーザー入力要素とのヒンジ１２４５を形成するピン１２４４の長手方向軸１２４７に沿って側方変位される。
【０１０２】
このように、本発明の実施形態は、コントローラー本体と、ピンを介してコントローラー本体に取り付けられたユーザー入力要素と、ハプティックアクチュエーター（例えば、１２０２）とを備えるハプティック対応コントローラーデバイス１２００に関する。ユーザー入力要素１２１７は、ピン１２４４の長手方向軸１２４７の回りに回転可能とすることができる。ハプティックアクチュエーターは、ユーザー入力要素１２１７に対して力又はトルクを出力するように構成することができる。ピン１２４４は、ユーザー入力要素１２０８又はコントローラー本体に固定されたフォロワー物体／構成要素１２４６に係合する溝１２４８を形成することができる。ユーザー入力要素が、ピンの長手方向軸の回りを回転すると、溝及びフォロワー物体／構成要素１２４６は、ユーザー入力要素を、ピン１２４４の長手方向軸１２４７にも沿って移動させる。溝によって、ハプティックアクチュエーターからの力又はトルクは、ユーザー入力要素が端部停止位置に達すると、ユーザー入力要素をピンの長手方向軸に沿った方向に移動させることができる。ユーザー入力要素が端部停止位置にあるとき、ハプティックアクチュエーター１２０２によって出力された力又はトルクは、ユーザー入力要素を軸方向に摺動させる、少なくともピンの長手方向軸に平行な成分を有する。
【０１０３】
ポテンシャルエネルギーアキュムレーター装置に関する実施形態：
ハプティック減弱を補償する幾つかの実施形態は、ユーザー印加エネルギーを蓄積することができるラチェット状バネメカニズム又は液圧メカニズム等のポテンシャルエネルギーアキュムレーター装置（例えば、機械式エネルギーアキュムレーター装置）を用いることを含み、その後、蓄積されたエネルギーは、必要なときに解放することができる。このポテンシャルエネルギーアキュムレーター装置は、キャパシターのように機能することができ、ユーザー入力要素（例えば、トリガー）を押圧している間、ユーザーの指によって印加されたエネルギーの超過分を蓄積する。幾つかの実施形態では、このエネルギーアキュムレーターは、ハプティック制御ユニットからの特殊な信号を用いて制御された方法で、蓄積されたエネルギーを解放する容量を有する。この信号は、解放を要請することできるハプティック効果記述ファイルに基づくことができる。幾つかの状況では、エネルギーアキュムレーターは、それ以上エネルギーを解放することができなくなるまで、蓄積されたエネルギーを自動的に解放することができる。エネルギーは、ユーザー入力要素が端部停止位置に達したとき、力又はトルクの増強がハプティックアクチュエーターによって必要とされるとき、別の状況が発生したとき、又はそれらの任意の組み合わせのときに解放することができる。アキュムレーターによって解放されたエネルギーは、ユーザー入力要素（例えば、トリガー）が完全に押下されて端部停止位置にあるときに、ユーザーの指に対して印加される力を増強するようにハプティックアクチュエーターが誘導することができる。その増強は、ユーザー入力要素が完全に押下されて端部停止位置にあるときにユーザーによってユーザー入力要素に対して印加される強い力に打ち勝つことができる。機械式エネルギーアキュムレーター装置は、ユーザー入力要素が押下され、ユーザーによって印加される力がハプティックアクチュエーター（例えば、モーター）によって提供される力よりも強いときにエネルギーを累積することができる。本発明の実施形態における使用に適したアキュムレーターの例には、バネを圧縮することによってポテンシャルエネルギーを蓄積するラチェット状バネメカニズム、高速でスピンする回転質量体にポテンシャルエネルギーを蓄積するフライホイール、又は（例えば、バネのように機能する膜を押動する非圧縮性流体を用いて）圧力の形でポテンシャルエネルギーを蓄積する液圧アキュムレーターが含まれる。
【０１０４】
本発明の一実施形態によるポテンシャルエネルギーアキュムレーター装置を図１４に示す。ポテンシャルエネルギーアキュムレーター装置１４５２（例えば、ラチェット、バネ、又は液圧装置）は、ユーザー入力要素１４１７に印加されたユーザー印加エネルギーを蓄積されるポテンシャルエネルギーに変換するように構成することができる。装置１４５２は、後に、ユーザー入力要素１４１７が端部停止位置にあるときに、蓄積されたポテンシャルエネルギーを解放してハプティック効果を生成することができる。装置１４５２は、一実施形態では、ハプティック制御ユニット１４１０からの制御信号に応答して、その蓄積されたエネルギーを解放することができる。ハプティック制御ユニット１４１０は、ユーザー入力要素が端部停止位置にあるとの判断に応答して上記制御信号を出力することができる。ポテンシャルエネルギーアキュムレーター装置１４５２は、図９Ａ〜図９Ｃのバネサスペンション又はスタンドアローンの特徴等の他の実施形態の特徴と組み合わせて用いることができる。
【０１０５】
全てのハプティック効果を非引動式ハプティック効果にマッピングすることに関する実施形態：
ハプティック減弱を補償する他の実施形態は、全ての効果を、端部停止構造体に向けた方向に力を作用させることを伴わないハプティック効果にマッピングすることを伴う。例えば、これらの効果は、ユーザー入力要素を更にクローズド位置に向けて引動若しくは別の方法で付勢するのではなく、又はユーザー入力要素を端部停止構造体に対して引動若しくは別の方法で付勢するのではなく、ユーザー入力要素を外側に押動又は別の方法で付勢するハプティック効果にマッピングすることができる。ユーザー入力要素（例えば、トリガー）は、端部停止構造体に対して完全に押下されているとき、コントローラーデバイスの本体内にそれ以上物理的に移動不能となり得る。トリガーは、既に完全に押下されているので、ユーザー入力要素を内側に引動することを対象とする（又は、より一般的には、ユーザー入力要素を端部停止位置に対するように付勢することを対象とする）ハプティック効果は、この時点において役立たない。この状況では、トリガーは、ユーザー印加力に対抗して押動することができるので、押動式ハプティック効果（又は、より一般的には、ユーザー入力要素を端部停止位置に対するように付勢することを対象としていないハプティック効果）は、引き続き有効であり得る。例えば、ユーザー入力要素が端部停止位置（例えば、完全にクローズド状態）にあることが検出されると、ユーザー入力要素において生成される引動式ハプティック効果は、押動式ハプティック効果を生成するようにマッピング又は別の方法で変換することができる。ハプティック効果が既に押動式である場合、このハプティック効果は通常どおり再生される。ハプティック効果、又はこのハプティック効果の一部分が引動式である場合、ハプティック制御ユニット内のハプティックエンジンは、このハプティック効果（又は引動を伴う特定の部分）を押動式ハプティック効果にマッピング又は別の方法で変換することができる。
【０１０６】
一実施形態では、ハプティック対応コントローラーのハプティック制御ユニットは、プロセス１５００（図１５参照）を実行して、第１のハプティック効果が端部停止位置に向けてユーザー入力要素に力を作用させるとの判断に応答して、引動式ハプティック効果等の第１のハプティック効果の選択を押動式ハプティック効果等の第２のハプティック効果に変更することができる。より具体的には、図１５は、プロセス１５００のステップを示すフロー図を提供する。一実施形態では、プロセス１５００は、ハプティック制御ユニットが、第１のハプティック効果がハプティックアクチュエーターによって出力されると判断するステップ１５０２を含む。この判断は、ハプティックトリガーイベント（例えば、ゲームアプリケーションにおけるイベント）に応答したもの又はアプリケーションからのハプティック出力コマンドに応答したものとすることができる。ハプティックアクチュエーターは、ハプティック対応コントローラーのコントローラー本体内に配置することができ、力又はトルクを出力するように構成することができる。ハプティック制御ユニットは、ハプティックアクチュエーターと信号通信することができ、駆動信号を、例えば、アクチュエーター又はパルス幅変調（ＰＷＭ）ドライバーに送信することによってアクチュエーターをアクティブ化することができる。
【０１０７】
ステップ１５０４において、ハプティック制御ユニットは、ユーザー入力要素が端部停止位置にあるか否かと、第１のハプティック効果が端部停止位置に向けてユーザー入力要素に力を作用させているか否かとを判断することができる。
【０１０８】
ステップ１５０６において、ユーザー入力要素が端部停止位置にあり、かつ、第１のハプティック効果が端部停止位置に向けてユーザー入力要素に力を作用させているとの判断に応答して、ハプティック制御ユニットは、端部停止位置から離れるようにユーザー入力要素に力を作用させる第２のハプティック効果を選択することができる。一実施形態では、記憶デバイスが、第１のハプティック効果にマッピングされた（例えば、データ構造体においてリンクされた）１つ以上のハプティック効果を記憶することができ、ハプティック制御ユニットは、ステップ１５０６において、第１のハプティック効果にマッピングされた１つ以上のハプティック効果のうちの１つを選択することによって第２のハプティック効果を選択することができる。ステップ１５０８において、制御ユニットは、第１のハプティック効果の代わりに第２のハプティック効果をハプティックアクチュエーターに出力させる。
【０１０９】
ステップ１５１０において、ユーザー入力要素が端部停止位置にないとの判断、又は第１のハプティック効果が端部停止位置に向けてユーザー入力要素に力を作用させていないとの判断に応答して、ハプティック制御ユニットは、ハプティックアクチュエーターに第１のハプティック効果を出力させる。
【０１１０】
一実施形態では、本明細書における一実施形態のハプティック制御ユニットは、ユーザー入力要素が端部停止位置にあると判断すると、ユーザー入力要素において出力される任意のハプティック効果を、端部停止位置から離れるようにユーザー入力要素に力を作用させる押動式ハプティック効果又は他の任意のハプティック効果にすることもできるし、図８及び図１４に関して上記で論述した技法のうちの１つを用いることもできる。例えば、ユーザー入力要素が端部停止位置にあり、ハプティックトリガーイベント（すなわち、ハプティック効果をトリガーするイベント）が発生すると、ハプティック制御ユニットは、次のうちの少なくとも１つを実行することができる。すなわち、ｉ）引動式ハプティック効果でないハプティック効果を選択し（例えば、押動式ハプティック効果を選択する）、選択したハプティック効果をユーザー入力要素において生成する；ｉｉ）切り替えデバイスを用いて、ユーザー入力要素をアクチュエーターから係脱させるとともにアクチュエーターをＥＲＭと係合させること等によって、ハプティック効果をユーザー入力要素の代わりにＥＲＭにおいて出力させる（図８参照）、及びｉｉｉ）ユーザー入力要素にハプティック効果を生成するために、又はユーザー入力要素において既に出力されているハプティック効果を増強するために、ポテンシャルエネルギーアキュムレーター装置に、蓄積されたエネルギーを解放させる（図１４参照）。
【０１１１】
非線形バネの使用に関する実施形態：
ハプティック減弱を補償する他の実施形態は、非線形バネを用いることを伴う。非線形バネは、バネが圧縮されるにつれて、勾配が増加するレートで力を作用させることができる。非線形バネは、例えば、コイルバネ、ビーム形状バネ、又は密封エアシリンダーを通じて実施することができる。一実施形態では、非線形バネは、第２のバネ（例えば、線形バネ）の横に沿って用いることができる。第２のバネは、例えば、ユーザー入力要素及びユーザー入力要素アセンブリに取り付けることができ、ユーザー入力要素を平衡位置に付勢するように構成することができる。一実施形態では、ユーザー入力要素がその可動範囲内の或る特定の位置に達するまで、非線形バネを係脱させることができる。
【０１１２】
一実施形態では、非線形バネは、バネ巻き線のピッチが変化するコイルバネを通じて実施することができる。バネの開始部分では、バネは、高ピッチで巻かれる（例えば、１巻き当たり２ｍｍ。次の連続した巻き線のワイヤは、バネによって形作られる円筒の２ｍｍ更に下方にあるようになっている）。巻き線が続くにつれて、ピッチを減少させることができる。一例として、ピッチは、数回の巻きの後に１巻き当たり１ｍｍに減少させることができる。これによって、このより後方の部分が係合されるほど、より硬いバネを生み出すことができる。
【０１１３】
一実施形態では、非線形バネは、密封エアシリンダー（又はブラダー等の他の形状の密封デバイス）又はゴム材料を通じて実施することができる。そのような場合、このシリンダーが係合されると、行程が進むにつれて、ユーザーが圧力を増加させることができるように、圧力増加は当初小さい。密封エアシリンダー内の圧力が増加し続けると、シリンダー内の流体を圧縮し続けることがより困難になり得る。シリンダーは、ユーザー入力要素に取り付けることができるので、ユーザー入力要素が端部停止位置に向けて移動することもますます難しくなり得る。幾つかの場合には、ユーザーがどれほど強く引動しても、ユーザーは、「停止される」位置に決して達することができない。幾つかの場合には、圧力増加は、端部停止位置に達することを妨げることができる。
【０１１４】
一実施形態では、柔らかいゴム状材料を用いて、非線形バネを形成することができる。このゴム状材料は、端部停止位置に向けて圧縮されるか又は引き伸ばされるにつれて、非線形に増加する力を反対方向に作用させることができる。これによって、ユーザー入力要素は、この２次バネと小さな力でインタラクトすることが可能になるが、ユーザーがユーザー入力要素を移動させることができる距離は制限され、このため、ユーザー入力要素がインタラクションの弾性域に留まることを確保するのに役立つ。
【０１１５】
図１６Ａは、第１のバネ１６６２（例えば、均一のピッチを有する線形バネ）と、非線形バネ１６６４とを有するユーザー入力要素アセンブリの一実施形態１６００を示している。第１のバネ１６６２は、例えば、ユーザー入力要素１６１７を平衡位置に移動させる付勢バネとすることができる。上記で論述したように、第２のバネ１６６４は、不均一のピッチを有するコイルバネであってもよいし、密封シリンダーであってもよいし、ゴム状材料であってもよいし、それらの任意の組み合わせであってもよい。
【０１１６】
一実施形態では、非線形バネは、マルチクランプビーム（multi-clamped beam）を通じて実施することができる。そのような場合、ビームは初期長でクランプされ、その断面及びその長さによって規定される初期の硬さがビームに与えられる。ビームは、湾曲するにつれて、バネの背後にある成形バリアに係合することができる。この成形バリアは、バネの長さを実質上削減する（例えば、ビームの枢支点をその先端に次第に接近移動させる）ことができる。この長さの削減によって、ビームの湾曲をより硬くすることができる。バネの長さを実質上削減するこの成形バリアは、例えば、一連のステップを有するように成形することもできるし、滑らかな曲線形状を有するように成形することもでき、これによって、硬さの増加を滑らかに進行させることができる。
【０１１７】
マルチクランプビームバネを図１６Ｂに示す。この非線形バネは、ビーム形状バネ１６６７及び成形バリア１６６８を備えることができる。ユーザー入力要素１６１７は、ビーム形状バネ１６６７に係合するにつれて、ビーム形状バネ１６６７を湾曲させて、成形バリア１６６８上の幾つかの箇所と接触させることができる。これによって、ビーム形状バネ１６６７の枢支点をその先端に実質上接近移動させることができ、これによって、ビーム形状バネの硬さを増加させることができる。
【０１１８】
追加の実施形態：
一実施形態では、ユーザー入力要素アセンブリは、より硬いバネを端部停止設計に組み込むことができる。
【０１１９】
一実施形態では、ユーザー入力要素が端部停止位置にあるとき、ユーザー入力要素は、ユーザー入力要素アセンブリ内のハプティックアクチュエーターと異なるアクチュエーター（例えば、ボディアクチュエーター）にハプティック効果を出力させることができる。
【０１２０】
したがって、例えば、ユーザーが、ゲームをプレーしていて、ゲームコントローラーのトリガーを完全に押下した状態に保って、ゲーム内でマシンガンを発射しているとき、上記実施形態のうちの１つ以上は、ハプティック効果の低下をなくすか又は低下を限られたもののみにすることを可能にし、射撃が行われたときにユーザーが各射撃を知覚することを可能にすることができる。
【０１２１】
実施形態の要約：
本明細書における実施形態の１つの態様は、第１の位置から端部停止位置に及ぶ可動範囲を有するとともに、該可動範囲内のユーザー入力要素の位置に基づいて制御信号を出力するように構成された該ユーザー入力要素と、力又はトルクを出力するように構成されたハプティックアクチュエーターと、上記ユーザー入力要素が上記可動範囲内の別の位置にあるときよりも上記ユーザー入力要素が上記端部停止位置にあるときの方がより大きな乗算係数を伴って上記ユーザー入力要素に上記力又は上記トルクを伝達するように構成された伝動構成要素とを備えるコントローラーデバイスに関する。
【０１２２】
幾つかの場合には、上記ハプティックアクチュエーターはモーターであり、上記伝動構成要素は、上記モーターによって出力された上記トルク又は上記力を上記ユーザー入力要素に伝達するように構成されたレバーアームを備える。上記レバーアーム及び上記ユーザー入力要素は、該ユーザー入力要素が上記端部停止位置に接近移動するにつれて上記乗算係数を増加させる方法で接続されている。
【０１２３】
幾つかの場合には、上記レバーアーム及び上記ユーザー入力要素は、該ユーザー入力要素が上記端部停止位置に接近移動するにつれて、上記レバーアーム上の枢支点から、上記ユーザー入力要素に接続する上記レバーアーム上の接続点までの長さが変化するような方法で接続されている。
【０１２４】
幾つかの場合には、上記レバーアームは、該レバーアームの長手方向軸に沿って延在するスロットを有し、上記ユーザー入力要素が上記端部停止位置に向けて移動するにつれて、上記枢支点から上記接続点までの上記長さが変化するように、上記接続点は、上記ユーザー入力要素が上記端部停止位置に向けて移動するにつれて、上記枢支点に接近移動する。
【０１２５】
幾つかの場合には、上記コントローラー要素は、上記伝動構成要素の上記レバーアームに接続された第２のレバーアームを備える。上記レバーアームの回転は、上記第２のレバーアーム及び上記コントローラー要素の他の部分の回転を引き起こし、上記レバーアームの長手方向軸及び上記第２のレバーアームの長手方向軸は、上記第１の位置よりも上記端部停止位置における方がより直線に整列される。
【０１２６】
幾つかの場合には、上記レバーアームは、上記ユーザー入力要素が上記第１の位置にあるときは０．５の乗算係数を伴って、上記ユーザー入力要素が上記端部停止位置にあるときは１よりも大きな乗算係数を伴って、上記モーターによって出力された上記トルク又は上記力を伝達するように構成されている。
【０１２７】
幾つかの場合には、上記コントローラーデバイスは、上記ユーザー入力要素に隣接して配置された端部停止構造体を更に備え、上記端部停止位置は、上記ユーザー入力要素が上記端部停止構造体と接触する位置である。
【０１２８】
幾つかの場合には、上記ユーザー入力要素は、トリガー、サムスティック、ジョイスティック、又は押しボタンである。
【０１２９】
本明細書における実施形態の１つの態様は、第１の位置から端部停止位置に及ぶ可動範囲を有するとともに、該可動範囲内の上記ユーザー入力要素の位置に基づいて制御信号を出力するように構成されたユーザー入力要素と、力又はトルクを出力するように構成されたハプティックアクチュエーターと、上記ユーザー入力要素に上記力又は上記トルクを伝達するように構成された伝動構成要素と、上記ユーザー入力要素が上記端部停止位置にあるか否かを判断し、上記ユーザー入力要素が上記端部停止位置にあるとの判断に応答して、引動式ハプティック効果でないハプティック効果を選択し、上記ハプティックアクチュエーター及び上記伝動構成要素に、上記選択されたハプティック効果を上記ユーザー入力要素において生成させるように構成されたハプティック制御ユニットとを備えるコントローラーデバイスに関する。
【０１３０】
幾つかの場合には、上記ハプティック制御ユニットは、上記ユーザー入力要素が上記端部停止位置にあるとの上記判断に応答して、上記ハプティックアクチュエーターに、押動力を上記ユーザー入力要素に作用させる押動式ハプティック効果を選択するように構成されている。
【０１３１】
幾つかの場合には、上記ユーザー入力要素及び上記伝動構成要素は、偏心回転質量体（ＥＲＭ）装置を更に備えるユーザー入力要素アセンブリの一部分である。上記コントローラーデバイスは、上記ハプティックアクチュエーターと上記伝動構成要素との間で、かつ、上記ハプティックアクチュエーターと上記ＥＲＭ装置との間に配置された切り替えデバイスを更に備え、上記ハプティック制御ユニットは、上記ユーザー入力要素が上記端部停止位置にあるとの上記判断に応答して、上記切り替えデバイスに、上記ハプティックアクチュエーターを上記伝動構成要素から結合解除させてそれらの間で力又はトルクの出力を停止させるとともに、上記ハプティックアクチュエーターを上記ＥＲＭ装置に結合させてそれらの間で力又はトルクの出力を提供させるように構成されている。
【０１３２】
幾つかの場合には、上記切り替えデバイスは、上記ハプティックアクチュエーターよって出力された上記力又は上記トルクを受け取り、上記ハプティック制御ユニットからの制御信号に応答して、上記伝動構成要素が上記ハプティックアクチュエーターによって出力された上記力又は上記トルクを受け取らないように上記伝動構成要素と係脱するとともに、上記ＥＲＭ装置が上記ハプティックアクチュエーターによって出力された上記力又は上記トルクを受け取るように上記ＥＲＭ装置と係合するように構成された１つ以上のクラッチを備える。
【０１３３】
幾つかの場合には、上記切り替えデバイスは、上記ユーザー入力要素へのユーザー印加エネルギーをポテンシャルエネルギーに変換し、該ポテンシャルエネルギーを蓄積するとともに、上記ユーザー入力要素が上記端部停止位置にあるときに、上記蓄積されたポテンシャルエネルギーを解放してハプティック効果を生成するように構成されたポテンシャルエネルギーアキュムレーター装置を更に備える。
【０１３４】
幾つかの場合には、上記ポテンシャルエネルギーアキュムレーター装置は、上記ハプティック制御ユニットからの制御信号に応答して、その蓄積されたエネルギーを解放するように構成されている。上記ハプティック制御ユニットは、上記ユーザー入力要素が上記端部停止位置にあるとの上記判断に応答して、上記制御信号を出力するように構成されている。
【０１３５】
幾つかの場合には、上記ポテンシャルエネルギーアキュムレーター装置は、ｉ）上記ユーザー入力要素におけるユーザー印加エネルギーをポテンシャルエネルギーに変換するように構成されたラチェット装置と、ｉｉ）上記ユーザー入力要素におけるユーザー印加エネルギーをポテンシャルエネルギーに変換するように構成された液圧装置と、ｉｉｉ）上記ユーザー入力要素におけるユーザー印加エネルギーをポテンシャルエネルギーに変換するように構成されたフライホイール装置とのうちの少なくとも１つを備える。
【０１３６】
幾つかの場合には、上記ポテンシャルエネルギーアキュムレーター装置は、キャパシター（例えば、スーパーキャパシター）等の電気エネルギーアキュムレーター装置とすることができる。幾つかの場合には、上記ポテンシャルエネルギーアキュムレーター装置は、バッテリー等の化学エネルギーアキュムレーター装置とすることができる。
【０１３７】
本明細書における実施形態の１つの態様は、ハウジングと該ハウジングに対して可動なユーザー入力要素とを有するユーザー入力要素アセンブリであって、上記ユーザー入力要素は、第１の位置から端部停止位置に及ぶ可動範囲を有するとともに、該可動範囲内の該ユーザー入力要素の位置に基づいて制御信号を出力するように構成されている、ユーザー入力要素アセンブリと、上記ユーザー入力要素アセンブリが上記コントローラー本体に対して可動であるように、弾性変形可能要素（例えば、バネサスペンション）を介して上記ユーザー入力要素アセンブリに取り付けられたコントローラー本体と、力又はトルクを出力するように構成されたハプティックアクチュエーターと、上記ユーザー入力要素に上記力又は上記トルクを伝達するように構成された伝動構成要素とを備えるコントローラーデバイスに関する。
【０１３８】
幾つかの場合には、上記弾性変形可能要素は、１つ以上のバネを備えるバネサスペンションであり、該１つ以上のバネは、上記ユーザー入力要素を上記端部停止位置に移動させるユーザー印加力が該１つ以上のバネを完全に圧縮しないような硬さのレベルを有する。
【０１３９】
幾つかの場合には、上記ユーザー入力要素アセンブリは、上記ユーザー入力要素と上記ハウジングとの間に配置されるとともに振動を減衰させるように構成された第１のバネを備え、上記ユーザー入力要素アセンブリを上記コントローラー本体に取り付ける上記バネサスペンションは、上記第１のバネよりもそれぞれ硬い１つ以上の第２のバネを備える。
【０１４０】
本明細書における実施形態の１つの態様は、第１の位置から端部停止位置に及ぶ可動範囲を有するとともに、該可動範囲内のユーザー入力要素の位置に基づいて制御信号を出力するように構成された該ユーザー入力要素と、力又はトルクを出力するように構成されたハプティックアクチュエーターと、上記ユーザー入力要素に上記力又は上記トルクを伝達するように構成された伝動構成要素と、上記端部停止位置において又はその近くにおいて上記ユーザー入力要素に係合するように構成された機械式デテントとを備えるコントローラーデバイスに関する。
【０１４１】
幾つかの場合には、上記機械式デテントは、上記端部停止位置に達する前に上記ユーザー入力要素に係合するように構成され、上記ユーザー入力要素が上記端部停止位置に向けて移動するにつれて変形するように構成されている。
【０１４２】
幾つかの場合には、上記機械式デテントは、上記ユーザー入力要素に接続されたハウジングの表面に配置されたスナップボタンを含む。
【０１４３】
本明細書における実施形態の１つの態様は、第１の位置から端部停止位置に及ぶ可動範囲を有するとともに、該可動範囲内のユーザー入力要素の位置に基づいて制御信号を出力するように構成された該ユーザー入力要素と、力又はトルクを出力するように構成されたハプティックアクチュエーターと、上記ユーザー入力要素に上記力又は上記トルクを伝達するように構成された伝動構成要素と、上記ユーザー入力要素が上記端部停止位置又はその近くにあるか否か判断し、その判断に応答して、上記ハプティックアクチュエーター及び上記伝動構成要素に、上記ユーザー入力要素が上記端部停止位置の近く又はその位置にあることをユーザーに示すハプティック効果を上記ユーザー入力要素に対して出力させるように構成された制御ユニットとを備えるコントローラーデバイスに関する。
【０１４４】
本明細書における実施形態の１つの態様は、ハウジングと該ハウジングにピンを介して取り付けられたユーザー入力要素とを有するとともに、上記ピンの長手方向軸の回りに回転可能であるユーザー入力要素アセンブリと、力又はトルクを出力するように構成されたハプティックアクチュエーターと、上記ユーザー入力要素に上記力又は上記トルクを伝達するように構成された伝動構成要素とを備えるコントローラーデバイスに関する。上記ピンは、上記ユーザー入力要素アセンブリの上記ユーザー入力要素又は上記ハウジングに固定された構成要素に係合する溝を形成している。上記ユーザー入力要素が、上記ピンの上記長手方向軸の回りを回転すると、上記溝は、上記ユーザー入力要素を、上記ピンの上記長手方向軸にも沿って移動させる。上記ハプティックアクチュエーター及び上記伝動構成要素は、上記ユーザー入力要素が上記端部停止位置に達すると、上記ユーザー入力要素を上記ピンの上記長手方向軸に沿った方向に移動させる力又はトルクを作用させるように構成されている。
【０１４５】
幾つかの場合には、上記溝は、上記ピンの上記長手方向軸に完全に垂直な径方向溝である第１の部分を有し、上記ピンの上記長手方向軸と部分的に平行な第２の部分を有する。
【０１４６】
本明細書における実施形態の１つの態様は、ハウジングと該ハウジングに対して可動なユーザー入力要素とを有するユーザー入力要素アセンブリと、力又はトルクを出力するように構成されたハプティックアクチュエーターと、上記ユーザー入力要素に上記力又は上記トルクを伝達するように構成された伝動構成要素とを備えるコントローラーデバイスに関する。上記ユーザー入力要素は、第１の構成要素と、該第１の構成要素に対して可動な第２の構成要素とを備える。上記ユーザー入力要素の上記第１の構成要素は、第１の位置から端部停止位置に及ぶ可動範囲を有する。上記伝動構成要素は、上記ハプティックアクチュエーターによって出力された上記力又は上記トルクを、上記第１の構成要素に対して可動な上記ユーザー入力要素の上記第２の構成要素に伝達するように構成されている。
【０１４７】
幾つかの場合には、上記第１の構成要素は、上記ユーザー入力要素の外部構成要素であり、上記第２の構成要素は、上記外部構成要素によって部分的に取り囲まれた内部構成要素である。
【０１４８】
幾つかの場合には、上記内部構成要素は、バネサスペンションによって上記外部構成要素に接続されている。
【０１４９】
本実施形態の１つの態様は、端部停止位置に及ぶ可動範囲を有するとともに、該可動範囲内のユーザー入力要素の位置に基づいて制御信号を出力するように構成された該ユーザー入力要素と、該ユーザー入力要素が内部に配置されているハウジングと、上記ユーザー入力要素及び上記ハウジングに取り付けられた第１のバネと、上記ユーザー入力要素及び上記ハウジングに取り付けられた第２のバネであって、上記ユーザー入力要素が上記端部停止位置に向けて移動するにつれて、上記ユーザー入力要素の該移動と反対の方向に非線形レートで増加する力を作用させるように構成された非線形バネである、第２のバネとを備えるユーザー入力要素アセンブリを備えるコントローラーデバイスに関する。
【０１５０】
幾つかの場合には、上記第１のバネは線形バネである。
【０１５１】
幾つかの場合には、上記第２のバネは、上記端部停止位置に向けた方向にピッチが減少する巻き線を有するコイルバネを含む。
【０１５２】
幾つかの場合には、上記第２のバネは、上記ユーザー入力要素が上記端部停止位置に向けて移動するにつれて、上記ユーザー入力要素に係合して湾曲するように構成されたビーム形状バネを含む。上記ユーザー入力要素アセンブリは、上記ビーム形状バネの枢支点を上記ビーム形状バネの先端に接近移動させるために、上記バネが湾曲するにつれて上記ビーム形状バネ上の異なる箇所に係合するバリアを更に備える。
【０１５３】
幾つかの場合には、上記第２の非線形バネは、内部に流体を有する密封シリンダーを含む。上記端部停止位置に向けた上記ユーザー入力要素の移動によって、上記流体は圧縮される。
【０１５４】
幾つかの場合には、上記第２の非線形バネはゴム材料を含む。
【０１５５】
本明細書における実施形態の１つの態様は、ｉ）第１の位置から端部停止位置に及ぶ可動範囲を有するユーザー入力要素を備えるユーザー入力要素アセンブリと、ｉｉ）ハプティックアクチュエーターと、ｉｉｉ）出力された力又はトルクを上記ハプティックアクチュエーターから上記ユーザー入力要素に伝達する伝動構成要素と、ｉｖ）上記ハプティックアクチュエーターと通信するハプティック制御ユニットとを備えるハプティック対応コントローラーデバイスにおいてハプティック効果を強化する方法に関する。上記方法は、上記コントローラーデバイスのハプティック制御ユニットが、上記ユーザー入力要素が端部停止位置にあるか否かを判断することと、上記ユーザー入力要素が上記端部停止位置にあるとの判断に応答して、上記ハプティック制御ユニットが、次のこと、すなわち、ｉ）引動式ハプティック効果でないハプティック効果を選択し、該選択したハプティック効果を上記ユーザー入力要素において生成することと、ｉｉ）上記ハプティック効果が上記ユーザー入力要素アセンブリ内のＥＲＭ装置において生成されるように、切り替えデバイスに、上記伝動構成要素を上記ハプティックアクチュエーターから結合解除させるとともに、上記ユーザー入力要素アセンブリ内の上記ＥＲＭ装置を上記ハプティックアクチュエーターに結合させることと、ｉｉｉ）ポテンシャルエネルギーアキュムレーター装置に、蓄積されたエネルギーを解放させて、上記ユーザー入力要素におけるハプティック効果を増強させることとのうちの１つを実行することとを含む。
【０１５６】
幾つかの場合には、上記選択されたハプティック効果は、押動式ハプティック効果である。
【０１５７】
幾つかの場合には、上記切り替えデバイスは、１つ以上のクラッチを備える。
【０１５８】
幾つかの場合には、上記ポテンシャルエネルギーアキュムレーター装置は、ラチェット制約付きバネ、液圧メカニズム、フライホイール、キャパシター、又はバッテリーを備える。
【０１５９】
本明細書における実施形態の１つの態様は、第１の角度から端部停止角度に及ぶ可動範囲を有するとともに、該可動範囲内のユーザー入力要素（例えば、トリガー）の位置に基づいて制御信号を出力するように構成された該トリガーと、モーター及びギアボックスを有するとともに力又はトルクを出力するように構成されたアクチュエーターアセンブリと、上記ユーザー入力要素が上記可動範囲内の別の角度にあるときよりも上記ユーザー入力要素が上記端部停止角度にあるときの方がより大きな乗算係数を伴って上記ユーザー入力要素に上記力又は上記トルクを伝達するように構成されたレバーアームとを備えるコントローラーデバイスに関する。
【０１６０】
本明細書における実施形態の１つの態様は、コンソール／コンピューター／テレビ／電話機／タブレット等において仮想現実（ＶＲ）アプリケーション、拡張現実（ＡＲ）アプリケーション又はスタンダードゲームを実行するプロセッサに、上記ユーザー入力要素によって出力された上記制御信号を通信するように構成された通信デバイスを更に備える、上記実施形態のうちの１つによるコントローラーデバイスに関する。
【０１６１】
本明細書における実施形態の１つの態様は、上記実施形態のうちの１つによるコントローラーデバイスであって、ウェアラブルデバイスの一部分であるコントローラーデバイスに関する。
【０１６２】
種々の実施形態を上述してきたが、これらの実施形態は、限定としてではなく本発明の単なる説明及び例として提示されていることを理解すべきである。形式及び細部における種々の変更は本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく本発明内で行うことができることは当業者には明らかであろう。したがって、本発明の範囲（breadth and scope）は、上述の例示的な実施形態のいずれかによって限定されるべきではなく、添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物によってのみ規定されるべきである。本明細書において論考された各実施形態、及び本明細書において引用された各引用文献の各特徴は、他の任意の実施形態の特徴と組み合わせて用いることができることも理解されるであろう。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
2018010639.tif 000021
【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【外国語明細書】
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