(57)【要約】      （修正有）【課題】複数の周辺機器を使用して触覚を表現する。【解決手段】ハプティック可能システム１００は、ハプティック可能装置１３５、１３７の動きを検出する検出器１１０を含む。ハプティック可能システムはさらに、再生するハプティック効果を符号化するハプティック信号を生成するハプティックレンダラ１３０と、ハプティック信号を受信し、それぞれのハプティック効果を適用するハプティック可能装置１３５、１３７とを含む。ハプティック可能システムは、予め設計されたハプティック効果データベース１２５を含み、このデータベースから、予め設計されたハプティック効果を得る。【選択図】図１
2019075096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハプティック可能システムにおいて触覚を表現する方法であって、
２つのハプティック可能装置の各位置を検知するステップと、
前記各位置の検知に基づいて、前記２つのハプティック可能装置の少なくとも１つにハプティック効果を適用するステップと、
を備える方法。
【請求項２】
前記２つのハプティック可能装置の各位置を検知するステップは、（ｉ）前記２つのハプティック可能装置内にそれぞれ位置決めされる慣性センサ、又は（ｉｉ）前記２つのハプティック可能装置の外部に位置決めされる光学記録機器のうちの少なくとも１つを用いることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ハプティック効果の大きさは、前記２つのハプティック可能装置間の距離に比例する又は反比例する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ハプティック効果を適用するステップは、前記２つのハプティック可能装置間に力を及ぼすことを含み、
前記力は、（ｉ）前記２つのハプティック可能装置のうちの第２のハプティック可能装置に第１のフォースフィードバック感覚を提供する前記２つのハプティック可能装置のうちの第１のハプティック可能装置、又は（ｉｉ）前記第１のハプティック可能装置に第２のフォースフィードバック感覚を提供する前記第２のハプティック可能装置、の少なくとも１つによって発生される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ハプティック効果を適用するステップは、前記２つのハプティック可能装置間に力を及ぼすために、マグネット、テザー、強制空気又は超音波アレイのうちの少なくとも１つを用いることを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ハプティック効果を適用するステップは、押圧力又は引張力が前記２つのハプティック可能装置に及ぼされるときに、抵抗力を適用することを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ハプティック可能システムは、前記２つのハプティック可能装置の６自由度（６ＤｏＦ）移動を検出するように構成される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ハプティック効果を適用するステップは、前記２つのハプティック可能装置間に力を及ぼすことを含み、
前記ハプティック可能装置に及ぼされる前記力の大きさは、前記ハプティック効果の所望の大きさに対応する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
ハプティック可能システムであって、少なくとも２つのハプティック可能装置の各位置に基づいてハプティック効果を適用するように各々が構成される前記少なくとも２つのハプティック可能装置を備えるハプティック可能システム。
【請求項１０】
（ｉ）前記２つのハプティック可能装置内にそれぞれ位置決めされる慣性センサ、又は（ｉｉ）前記２つのハプティック可能装置の外部に位置決めされる光学記録機器のうちの少なくとも１つを更に備え、
前記２つのハプティック可能装置の各位置は、前記慣性センサ又は前記光学記録機器のうちの少なくとも１つを用いて検知される、請求項９に記載のハプティック可能システム。
【請求項１１】
前記ハプティック効果の大きさは、前記２つのハプティック可能装置間の距離に比例する又は反比例する、請求項９に記載のハプティック可能システム。
【請求項１２】
前記少なくとも２つのハプティック可能装置は、（ｉ）前記２つのハプティック可能装置のうちの第２のハプティック可能装置に第１のフォースフィードバック感覚を提供するように構成される前記２つのハプティック可能装置のうちの第１のハプティック可能装置、又は（ｉｉ）前記第１のハプティック可能装置に第２のフォースフィードバック感覚を提供するように構成される前記第２のハプティック可能装置、の少なくとも１つによって前記ハプティック効果を適用するように各々が構成される、請求項９に記載のハプティック可能システム。
【請求項１３】
前記第１のフォースフィードバック感覚の大きさは、前記第１のハプティック可能装置によって適用される第１のハプティック効果の所望の大きさに対応し、
前記第２のフォースフィードバック感覚の大きさは、前記第２のハプティック可能装置によって適用される第２のハプティック効果の所望の大きさに対応する、
請求項１２に記載のハプティック可能システム。
【請求項１４】
前記少なくとも２つのハプティック可能装置のうちの少なくとも１つの上の力出力装置であって、前記少なくとも２つのハプティック可能装置間に力を及ぼすように構成される、力出力装置を更に備え、
前記力出力装置は、マグネット、テザー、強制空気又は超音波アレイのうちの少なくとも１つである、請求項９に記載のハプティック可能システム。
【請求項１５】
前記少なくとも２つのハプティック可能装置は、押圧力又は引張力が前記２つのハプティック可能装置に及ぼされるときに、抵抗力の形態で前記ハプティック効果を適用するように各々が構成される、請求項９に記載のハプティック可能システム。
【請求項１６】
前記ハプティック可能システムは、前記２つのハプティック可能装置の６自由度（６ＤｏＦ）移動を検出するように構成される、請求項９に記載のハプティック可能システム。
【請求項１７】
プロセッサによって実行されるときに、前記プロセッサに、
２つのハプティック可能装置の各位置を検知することと、
前記各位置の検知に基づいて、前記２つのハプティック可能装置の少なくとも１つにハプティック効果を適用することと、
を備える動作を実行させる、格納された命令を有する非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１８】
前記ハプティック効果を適用することは、前記２つのハプティック可能装置間に力を及ぼすことを含み、
前記力は、（ｉ）前記２つのハプティック可能装置のうちの第２のハプティック可能装置に第１のフォースフィードバック感覚を提供する前記２つのハプティック可能装置のうちの第１のハプティック可能装置、又は（ｉｉ）前記第１のハプティック可能装置に第２のフォースフィードバック感覚を提供する前記第２のハプティック可能装置、の少なくとも１つによって発生される、請求項１７に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１９】
前記ハプティック効果を適用することは、前記２つのハプティック可能装置間に力を及ぼすことを含み、
前記ハプティック可能装置に及ぼされる前記力の大きさは、前記ハプティック効果の所望の大きさに対応し、
前記ハプティック効果の所望の大きさは、前記２つのハプティック可能装置間の距離に比例する又は反比例する、請求項１７に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項２０】
前記ハプティック効果を適用することは、前記２つのハプティック可能装置間に力を及ぼすために、マグネット、テザー、強制空気又は超音波アレイのうちの少なくとも１つを用いることを含む、請求項１７に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
例示的な実施形態は位置感知でハプティック効果を提供することに関し、より詳細には、複数の周辺機器を使用してハプティック効果を提供することに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のゲームシステムおよび仮想現実（「ＶＲ」）／拡張現実（「ＡＲ」）システムにおける新たな傾向は、複数の周辺機器を使用することである。より現実的な経験を提供するために、これらのシステムのいくつかは、複数の周辺機器の６自由度（「６ＤｏＦ」）の動きを検出する。これらのシステムはまた、一般に、周辺機器自体の動きまたは周辺機器によって表される物体の動きのみに基づいて、運動感覚または触覚フィードバック（「ハプティックフィードバック」と一般に呼ばれる）を提供する。
【発明の概要】
【０００３】
一実施形態は２つのハプティック可能装置のそれぞれの位置を感知し、それぞれの位置の感知に基づいて２つのハプティック可能装置のうちの少なくとも１つにハプティック効果を適用することによって、複数の周辺機器を使用して触覚を表現する。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
例示的な実施形態は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明からより明確に理解されるのであろう。図１〜５Ｂは、本明細書に記載される非限定的な例示的な実施形態を表す。
【図１】図１は、例示的な実施形態によるハプティック可能システムのブロック図である。
【図２Ａ】図２Ａは、例示的な実施形態によるハプティック可能装置の図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、例示的な実施形態によるハプティック可能装置の図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、例示的な実施形態によるハプティック可能装置の図である。
【図３】図３は、例示的な実施形態による、ハプティック可能装置におけるシステムのブロック図である。
【図４】図４は、例示的な実施形態による、位置感知を伴う触覚の表現のフローチャートである。
【図５】図５Ａは、例示的な実施形態による標準的な磁石によって生成される磁場の画像である。図５Ｂは、例示的な実施形態によるプログラマブル磁石によって生成される磁場の画像である。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
例示的な実施形態は、位置感知を伴うハプティック効果を提供することを対象とする。
【０００６】
例示的な実施形態は複数の周辺機器間に力を及ぼすことによってハプティック効果を提供し、それにより、より没入的な体験をもたらすことを対象とする。
【０００７】
触覚（ハプティクス）は、触覚フィードバック技術および／または運動感覚フィードバック技術であり、個人の触覚を使用する個人に対して、力、振動、および動きなどのハプティックフィードバック効果（「ハプティックフィードバック」または「ハプティック効果」としても知られる）を生成する。ハプティック可能装置は、ハプティック効果を適用するように構成された埋め込みハードウェア（例えば、アクチュエータまたは他の出力機構）を含み得る。埋め込まれたハードウェアは、一般に、ハプティック効果の特定のセットを適用する（または再生する）ようにプログラムされる。どのハプティック効果を再生するかを指定する信号がハプティック可能装置によって受信されると、ハプティック可能装置は、指定されたハプティック効果を表現する。例えば、個人がハプティックイベントを経験しようとする場合、ハプティック可能装置の埋め込みハードウェアは、制御回路を介して再生コマンドを受信する。次いで、埋め込まれたハードウェアは、適切なハプティック効果を適用する。
【０００８】
例示的な実施形態は、互いに力を及ぼす少なくとも２つのハプティック可能装置によるハプティック効果の適用を対象とする。それらの間に及ぼされる力を使用してハプティック効果を適用することによって、例示的な実施形態は、より没入的な体験を提供する。
【０００９】
例えば、ビデオゲームをプレイする個人が２つの交互の円のジェスチャベースのパターンで彼女／彼の手を動かすことによって「呪文を唱える」ために手の空間追跡を使用するとき、振動ハプティック効果は、コントローラの各々に力を及ぼすことによって、彼女／彼の手の各々のコントローラに適用される。力の大きさは、コントローラ間の距離に比例する、または反比例することができる。
【００１０】
図１は、例示的な実施形態によるハプティック可能システムのブロック図である。
【００１１】
図１を参照すると、ハプティック可能システム１００は、ハプティック可能装置１３５、１３７の動きを検出する検出器１１０を含む。ハプティック可能システム１００はさらに、再生するハプティック効果を符号化するハプティック信号を生成するハプティックレンダラ１３０と、ハプティック信号を受信し、それぞれのハプティック効果を適用するハプティック可能装置１３５、１３７とを含む。ハプティック可能システム１００は、予め設計されたハプティック効果データベース１２５を含むことができ、このデータベースから、予め設計されたハプティック効果が得られる。
【００１２】
検出器１１０、予め設計されたハプティック効果データベース１２５、およびハプティックレンダラ１３０は、ハプティックホストシステム１０５内にあってもよい。ハプティックホストシステム１０５は、個人によって保持されるハプティック可能装置１３５、１３７に電気的かつ無線で接続することができる。ハプティックホストシステム１０５は、ゲーム・コンソールまたはホスト・コンピュータとすることができ、ハプティック可能装置１３５、１３７は、ハンドヘルド・ゲーム・コントローラまたはＶＲコントローラとすることができる。
【００１３】
しかし、例示的な実施形態は、これに限定されない。例えば、検出器１１０は、ハプティックホストシステム１０５から分離することができる。
【００１４】
一実施形態例では、ハプティック可能システム１００がＶＲシステムまたはＡＲシステムで使用することができる。別の例として、ハプティック可能システム１００は、ゲーム、スポーツイベント放送、手術、またはユーザナビゲーションを含む環境のために使用され得る。
【００１５】
検出器１１０は、ハプティック可能装置１３５、１３７の動きを検出し、検出された動き情報をハプティック可能装置１３５、１３７内のセンサ１４１に送信するように構成される。あるいは、センサ１４１は、ハプティック可能装置１３５、１３７の動きを検出することができる。
【００１６】
図２Ａ、２Ｂ、および２Ｃは、例示的な実施形態による、ハプティック可能な、接地されていない装置の図である。
【００１７】
図２Ａ、図２Ｂおよび図２Ｃを参照すると、ハプティック可能装置２３５、２３７は、それぞれ、例えば、ゲームシステム用の別個の周辺機器（例えば、ハンドヘルドコントローラ、ゲームパッド、コンピュータマウス、トラックボール、キーボード、タブレット、マイクロフォン、およびヘッドセットなどのインターフェース装置、またはベストなどのウェアラブル）とすることができる。代替的に、ハプティック可能装置２３５、２３７は、単一の周辺装置（例えば、単一のコントローラ）を集合的に形成することができる。例えば、ハプティック可能装置２３５は、ハプティック可能装置２３５、２３７が一緒にされたときに、単一の人間工学的制御装置がゲームシステムのために形成されるように、ハプティック可能装置２３７の形状に一致または組み合う形状であり得る。例えば、「Ｌ」形状に置かれた場合、ハプティック可能装置２３５、２３７は、ハンドガンを形成するためにインターロックすることができる。例示的な実施形態では、ハプティック可能装置２３５、２３７の収容部は、装置をインターロックさせるように変形することができる。
【００１８】
ハプティック可能装置２３５、２３７は、入力構成要素２４２ａ、２４２ｂ（例えば、サムスティック（ｔｈｕｍｂｓｔｉｃｋ）、トリガボタン（ｔｒｉｇｇｅｒ  ｂｕｔｔｏｎ）、および／またはプッシュボタン（ｐｕｓｈ  ｂｕｔｔｏｎ））を含み得る。
【００１９】
一部の例示的実施形態によれば、ハプティック可能装置２３５、２３７は、１つまたは複数の取り付け領域２４０ａ、２４０ｂおよび／または２４４ａ、２４４ｂを含むことができる。力出力装置２３８ａ、２３８ｂおよび／または２４６ａ、２４６ｂは、取り付け領域２４０ａ、２４０ｂおよび／または２４４ａ、２４４ｂ内にあり得る。力出力装置２３８ａ、２３８ｂおよび／または２４６ａ、２４６ｂは、それぞれ、力場を生成することができる。ハプティック可能装置２３５内の力出力装置２３８ａまたは２４６ａのうちの１つまたは複数によって生成される力場がハプティック可能装置２３７内の力出力装置２３８ｂ、２４６ｂのうちの１つまたは複数によって生成される力場と相互作用する場合、力は、ハプティック可能装置２３５、２３７に及ぼされる。力は、ハプティック可能装置２３５、２３７内の内部センサ（図１の要素１４１）および／またはハプティック可能装置２３５、２３７に結合された外部センサ（図１の要素１４３）によって感知される。
【００２０】
力出力装置２３８ａ、２３８ｂおよび／または２４６ａ、２６４ｂは、図２Ｂに示されるように、磁気的であり得る。しかし、例示的な実施形態は、これに限定されず、ハプティック可能装置２３５、２３７に力を加える他の手段を使用することができる。
【００２１】
例えば、図２Ｂに示されるように、ハプティック可能装置２３５に取り付けられたテザー２４５は、テザー２４５、２４７の端部に取り付けられた磁石２４９を介して、ハプティック可能装置２３７に取り付けられたテザー２４７に磁気的に結合することができる。テザー２４５、２４７は、ハプティック可能装置２３５、２３７間の一時的または永久的な結合を提供することができる。
【００２２】
別の例示的な実施形態では、テザー２４５、２４７は、ハプティック可能装置２３５、２３７を一緒に引っ張るために作動され得る。
【００２３】
さらに別の例示的な実施形態では、ハプティック可能装置２３５のみが、ハプティック可能装置２３７の取り付け領域に結合する、および／またはハプティック可能装置２３５、２３７を一緒に引っ張るように作動されるテザーを含むことができる。
【００２４】
図２Ｃに示されるように、ハプティック可能装置２３５、２３７は、それぞれ、個人が着用するストラップ２４８に取り付けることができる。
【００２５】
例示的な実施形態は、テザーに限定されず、したがって、ハプティック可能装置２３５、２３７を一緒に引っ張るために使用される他の機構が使用され得る。
【００２６】
例えば、他の例示的実施形態によれば、ハプティック可能装置２３５、２３７の間に及ぼされる力は、ハプティック可能装置２３５、２３７の一方または両方によって放出される強制空気によって引き起こされ得る。強制空気は、例えば、ハプティック可能装置２３５、２３７上の力出力装置（図１の要素１３９および１４０）によって放出することができる。例えば、力出力装置は、空気のパフを放出する空気ジェットとすることができる。
【００２７】
他の例示的な実施形態によれば、音波の乱れは、ハプティック可能装置２３５、２３７の間に及ぼされる力を引き起こし得る。音波は、ハプティック可能装置２３５、２３７のそれぞれにおいて、位相調整されたまたは位相調整されていない超音波アレイによって生成され得る。例えば、ハプティック可能装置２３５上の第１の超音波アレイは、ハプティック可能装置２３７に向かって第１のビームを放射することができる。同様に、ハプティック可能装置２３７上の第２の超音波アレイは、ハプティック可能装置２３５に向かって第２のビームを放射することができる。
【００２８】
位相超音波アレイでは、超音波アレイの１つまたは複数のプローブから放出されたビーム（複数可）が移動せずに集束され、電子的に掃引される。
【００２９】
非位相超音波アレイでは、ビームはプローブから固定された方向に放射される。
【００３０】
例示的な実施形態では、ハプティック可能装置２３５、２３７は、両方とも、１人の個人の制御下にあり得る。別の例示的な実施形態では、ハプティック可能装置２３５、２３７は、それぞれ、異なる個人の制御下にあり得る。
【００３１】
再び図１を参照すると、ハプティック可能装置１３５、１３７の各々の位置が検知される。例示的実施形態によれば、ハプティック可能装置１３５、１３７の絶対位置または相対位置を感知することができる。絶対位置は、測定システムの基準フレームに対するハプティック可能装置の相対位置である。相対位置は、ハプティック可能装置１３５、１３７の互いに対する位置である。
【００３２】
ハプティック可能装置１３５、１３７の位置は、ハプティック可能装置１３５、１３７内のセンサ１４１を使用して感知することができる。センサ１４１は、ハプティック可能装置１３５、１３７の慣性の変化を検出する慣性センサとすることができる。慣性センサのいくつかの例は、加速度計およびジャイロスコープを含む。
【００３３】
別の例示的な実施形態では、ハプティック可能装置１３５、１３７の位置は、外部センサ１４３から得られたハプティック可能装置１３５、１３７の画像を分析することによって感知することができる。外部センサ１４３は、ハプティック可能装置１３５、１３７の画像を取り込む光学記録機器（例えば、カメラ）であり得る。
【００３４】
センサ１４１および／または１４３は、ハプティック可能装置１３５、１３７の絶対位置または相対位置を感知し、感知された位置に基づいて感知された位置情報を生成する。センサ１４１および／または１４３は、感知された位置情報をハプティックレンダラ１３０に送信する。
【００３５】
ハプティックレンダラ１３０は、ハプティック表現アルゴリズムを使用して、感知された位置情報の機能としてハプティックコマンドを計算し、ハプティック可能装置１３５、１３７のためのハプティックコマンドを符号化する触覚信号を生成する。したがって、センサ１４１および／または１４３によって感知されるハプティック可能装置１３５、１３７の位置は、ハプティック表現アルゴリズムにおいて変数として考慮される。例えば、ハプティック効果が連続的な周期である場合、周期の大きさは、ハプティック可能装置１３５、１３７間の相対距離に正比例する。
【００３６】
例示的な実施形態によれば、ハプティックレンダラ１３０は、予め設計されたハプティック効果データベース１２５に格納された予め設計された効果のルックアップテーブルから予め設計された効果を選択することができる。選択の際に、予め設計されたハプティック効果は、ハプティック効果を追加すること、使用不可能なハプティック効果を除去すること、または予め設計されたハプティック効果の少なくとも１つのパラメータ（例えば、位置、大きさ（または強度）、周波数、持続時間など）を変更すること（または編集すること）によって、感知された位置情報に基づいて修正され得る。
【００３７】
例示的な実施形態によれば、特定のハプティック効果を定義する高レベルパラメータは、位置、大きさ、頻度、および持続時間を含む。ストリーミング・モータ・コマンドなどの低レベル・パラメータを使用してハプティック効果を表現することもできる。これらのパラメータのいくつかの変化量は、ハプティック効果の感触を変化させることができ、および／またはさらに、ハプティック効果を「動的」とみなすことができる。
【００３８】
ハプティックレンダラ１３０は、ハプティック可能装置１３５、１３７にハプティック信号を送信する。
【００３９】
ハプティック効果は、ハプティック可能装置１３５、１３７によって適用される。ハプティック効果は、互いの間または互いに及ぼされる力を与えるハプティック可能装置１３５、１３７によって適用される。ハプティック可能装置１３５は、ハプティック可能装置１３７にフォースフィードバック感覚を提供し、その逆も同様である。
【００４０】
例示的な実施形態では、ハプティック可能装置１３５、１３７の間に及ぼされる力は、ハプティック可能装置１３５の力出力装置１３９によって生成される力場と、ハプティック可能装置１３７の力出力装置１４０によって生成される力場との相互作用から生成することができる。したがって、ハプティック可能装置１３５によって生成される力場は、ハプティック可能装置１３７上にフォースフィードバック感覚を提供し、その逆も同様である。
【００４１】
力出力装置１３９、１４０は、標準的な磁石、プログラム可能な磁石、または力場を生成することが知られている他の装置であり得る。電磁石は、ハプティック可能装置１３５、１３７が互いに通過するときに、触覚戻り止めを作り出すために使用することができる。例えば、弓と矢の相互作用に関して、ハプティック可能装置１３５、１３７（一方は弓を表し、他方は矢を表す）を共に結合し、ハプティック可能装置１３５、１３７を共に配置して矢をノッチングする、短いハプティック効果が表現され得る。ハプティック可能装置１３５、１３７が引き離されると、抵抗ハプティック効果が適用されて、矢の引き絞りをシミュレートする。触覚コマンドは、ハプティック可能装置１３５、１３７の間に加えられる力の強度に基づいて、再生されるハプティック効果の大きさを指定することができる。
【００４２】
図５Ａは、例示的な実施形態による標準的な磁石によって生成される磁場の画像である。
【００４３】
図５Ｂは、例示的な実施形態によるプログラマブル磁石によって生成される磁場の画像である。
【００４４】
図５Ａにおいて、単一の極性および強度の磁場を有する単一のまたは個々の磁気要素を含む標準的な磁石（例えば、電磁石）によって生成される磁場５０５Ａの画像が示される。
【００４５】
例示的な実施形態によれば、プログラマブル磁石を使用して、ハプティック可能装置１３５、１３７が互いに対して移動するときに、所望の挙動でハプティック可能装置１３５、１３７の間のハプティック効果を表現することができる。
【００４６】
図５Ｂには、複数の磁気素子（各ピーク５０７によって表される）を含むプログラマブル磁石によって生成される磁界５０５Ｂの画像が示される。複数の磁気素子の各々は、各種強度および極性の磁界を有する。一対のプログラマブル磁石がその上の磁気素子が互いに向かい合うまたは対向するように互いに向かい合うまたは対向するとき、対応する向かい合う磁気素子は、所望の挙動を達成するように設計された予めプログラムされた相関パターンを形成する。プログラム可能な挙動は、様々なサイズ、位置、配向、および飽和の複数の磁気素子を含む多極構造を作り出すことによって達成される。図５Ｂは、単一のまたは個々の表面または基板上に６６個の磁気素子（それぞれピーク５０７の１つによって表される）を有するプログラマブル磁石を示すが、特定の数の磁気素子は例示的であり、例示のみのために使用される。磁気素子の数は、用途に応じて変えることができる。図５Ｂにおいて、各磁気素子は、同じ強度および極性を有するが、任意の磁気素子の磁気強度および極性は所望の挙動を達成するためにそれぞれ変化させることができる。したがって、プログラマブル磁石は、任意の磁気素子の磁気強度および極性が所望の挙動を達成するために設計または選択されるという意味でプログラマブルである。しかし、磁石のプログラマブルな態様または性質はプログラマブル磁石が各種強度および極性の複数の磁気素子で形成された後に完成し、したがって、プログラマブル磁石は、「ワンタイム」プログラマブル磁石とみなすことができる。
【００４７】
力出力装置１３９、１４０は、前述の磁石以外に、ハプティック可能装置１３５、１３７に力を及ぼす形態で例示することができる。例えば、力出力装置１３９、１４０は、テザー、超音波アレイ、および／または強制空気の形態であり得る。
【００４８】
振動触覚ハプティック効果、変形ハプティック効果、超音波ハプティック効果、および／または静電摩擦ハプティック効果など、及ぼされる力の結果として適用されるハプティック効果以外のハプティック効果を適用することができる。ハプティック効果の適用は、触覚源、変形源、超音波源および／または静電気源を使用して振動を適用することを含むことができる。
【００４９】
例示的な実施形態によれば、ハプティック効果（複数可）の大きさは、ハプティック可能装置１３５、１３７間の距離に比例することができる。例えば、ビデオゲームをプレイする個人が「呪文」を唱えるために手の空間追跡を使用する必要がある場合、個人は、２つの交互の円のジェスチャベースのパターンで、自分の手の中でハプティック可能装置を動かすことができる。個人の右手の第１のハプティック可能装置が個人の左手の第２のハプティック可能装置の近くに移動される場合、第１のハプティック可能装置によって適用されるハプティック効果の大きさは、増加し得る。第１のハプティック可能装置が第２のハプティック可能装置から離れて移動される場合、第１のハプティック可能装置によって適用されるハプティック効果の大きさは、減少し得る。逆に、第２のハプティック可能装置が第１のハプティック可能装置の近くに移動される場合、第２のハプティック可能装置によって適用されるハプティック効果の大きさは増加し得る。第２のハプティック可能装置が第１のハプティック可能装置から離れて移動される場合、第２のハプティック可能装置によって適用されるハプティック効果の大きさは、減少し得る。
【００５０】
代替の例示的な実施形態によれば、ハプティック効果の大きさは、ハプティック可能装置１３５、１３７間の距離に反比例することができる。例えば、個人の右手の第１のハプティック可能装置が個人の左手の第２のハプティック可能装置の近くに移動される場合、第１の可能装置によって適用されるハプティック効果の大きさは、減少し得る。第１のハプティック可能装置が第２のハプティック可能装置から離れて移動される場合、第１のハプティック可能装置によって適用されるハプティック効果の大きさは増加し得る。逆に、第２のハプティック可能装置が第１のハプティック可能装置の近くに移動される場合、第２のハプティック可能装置によって適用されるハプティック効果の大きさは減少し得る。第２のハプティック可能装置が第１のハプティック可能装置から離れて移動される場合、第２のハプティック可能装置によって適用されるハプティック効果の大きさは、増加し得る。
【００５１】
例示的実施形態によるハプティック可能装置１３５、１３７の各々は、触覚出力装置１４２も含むことができる。触覚出力装置１４２は、触覚駆動信号に応答して、振動触覚ハプティック効果、静電摩擦ハプティック効果、変形ハプティック効果、超音波ハプティック効果などの任意の形態のハプティック効果を出力するように構成された機構を含む装置である。
【００５２】
触覚出力装置１４２は、ハプティック効果を適用するために、圧電アクチュエータまたは電気活性ポリマー（「ＥＡＰ」）アクチュエータなどの電気機械アクチュエータとすることができる。例示的な実施形態では、圧電アクチュエータがセラミックアクチュエータまたはマクロファイバ複合材（「ＭＦＣ」）アクチュエータとすることができる。しかし、例示的な実施形態は、これに限定されない。例えば、触覚出力装置１４２および力出力装置１３９、１４０に加えて、電気モータ、電磁アクチュエータ、ボイスコイル、形状記憶合金、ソレノイド、偏心回転質量モータ（「ＥＲＭ」）、直線状共振アクチュエータ（「ＬＲＡ」）、または高帯域幅アクチュエータを使用することができる。
【００５３】
代替的な例示的実施形態では、直流（「ＤＣ」）モータを、触覚出力装置１４２の代わりに、またはそれに加えて、使用して、振動を加えることができる。
【００５４】
他の例示的な実施形態ではハプティック可能装置１３５、１３７は、ハプティック効果を適用するための非機械的装置を含むことができる。非機械的装置は実際の（または自然の）動きを生成する感覚刺激と同じ速度で発射する電流を使用して筋紡錘を励起するためにユーザの筋紡錘の近くに埋め込まれた電極、静電摩擦（「ＥＳＦ」）または超音波表面摩擦（「ＵＳＦ」）を使用するデバイス、超音波触覚トランスデューサで音響放射圧力を誘導するデバイス、触覚基板および可撓性または変形可能な表面または形状変更デバイスを使用し、個人の身体に取り付けることができるデバイス、強制空気（例えば、空気ジェットを使用する空気のパフ）、レーザベース発射体、音響ベース発射体などの投射触覚出力を提供するデバイスを含むことができる。
【００５５】
例示的な実施形態によれば、レーザベースの発射体は、レーザエネルギーを使用して、プラズマ（正および負の粒子の濃縮された混合物）を提供するように、空気の中央の濃縮領域内の空気分子をイオン化する。レーザは、非常に速く非常に強いペースでパルスを放射するフェムト秒レーザとすることができる。レーザーが速ければ速いほど、人間はより安全に触れる。レーザベースの発射体は、触覚的で相互作用的なホログラムとして見えることができる。プラズマが個体の皮膚と接触すると、個体は、集中した領域内の活性化された空気分子の振動を感知することができる。個々の皮膚上の感覚は、個体が中空のプラズマと相互作用するときに発生する波によって引き起こされる。したがって、個人をプラズマ濃縮領域に曝すことによって、個体にハプティック効果を提供することができる。あるいはまたはさらに、ハプティック効果は、指向性音エネルギーによって生成される振動に個人をさらすことによって、個人に提供され得る。
【００５６】
例示的な実施形態によれば、ハプティック可能システム１００は、ハプティック可能装置１３５、１３７の各々の６自由度（「６ＤｏＦ」）の動きを検出するように構成され得る。６Ｄｏｆは、並進（例えば、前方／後方、上／下、および／または左／右）および配向（例えば、法線軸（ヨー）、横軸（ピッチ）および縦軸（ロール）に沿った）における位置を変化させることによる、３次元空間における身体の移動の自由を指す。
【００５７】
ハプティック可能システム１００は、ハプティック効果を表現するときに個人にイベントを表示する視覚ディスプレイ１５０を含むことができる。視覚ディスプレイ１５０は、ゲームシステム、仮想現実／拡張現実システム、スポーツ放送システム、または類似のシステムの一部とすることができる。
【００５８】
図３は、例示的な実施形態による、ハプティック可能装置におけるシステムのブロック図である。図３の構成要素のいくつかまたはすべては、図１の要素のいずれかを実施するために使用することもできる。
【００５９】
図３を参照すると、例示的な実施形態によるハプティック可能装置内のシステム３００は、装置に触覚機能を提供する。
【００６０】
単一のシステムとして示されているが、システム３００の機能は、分散システムとして実装することができる。システム３００は、情報を通信するためのバス３０４または他の通信機構と、情報を処理するためにバス３０４に結合されたプロセッサ３１４とを含む。プロセッサ３１４は、任意のタイプの汎用または特定目的のプロセッサとすることができる。システム３００はさらに、プロセッサ３１４によって実行される情報および命令を記憶するためのメモリ３０２を含む。メモリ３０２は、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）、リードオンリーメモリ（「ＲＯＭ」）、磁気または光ディスクなどの静的記憶装置、または任意の他のタイプの非一時的コンピュータ可読媒体の任意の組合せから構成することができる。
【００６１】
非一時的なコンピュータ可読媒体は、プロセッサ３１４によってアクセスされ得る任意の利用可能な媒体であり得、揮発性および不揮発性媒体、リムーバブルおよび非リムーバブルメディア、通信媒体、および記憶媒体の両方を含み得る。通信媒体は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、または搬送波もしくは他の伝達機構などの変調データ信号内の他のデータを含むことができ、当技術分野で知られている任意の他の形態の情報配信媒体を含むことができる。記憶媒体は、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＲＯＭ、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（「ＥＰＲＯＭ」）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（「ＥＥＰＲＯＭ」）、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、コンパクトディスクリードオンリメモリ（「ＣＤ−ＲＯＭ」）、または当技術分野で知られている任意の他の形態の記憶媒体を含むことができる。
【００６２】
例示的な実施形態によれば、メモリ３０２は、プロセッサ３１４によって実行されると機能を提供するソフトウェアモジュールを記憶する。ソフトウェアモジュールは、システム３００のオペレーティングシステム機能を提供するオペレーティングシステム３０６、ならびにハプティック可能装置の残りを含む。ソフトウェアモジュールはまた、触覚システム３０５を含むことができ、触覚システム３０５は、２つのハプティック可能装置の位置を感知し、２つのハプティック可能装置が互いに力を及ぼすことによってハプティック機能を提供する。しかし、例示的な実施形態は、これに限定されない。例えば、ハプティックシステム３０５は、例えば、２つ以上のハプティック可能装置と通信する中央ゲームコンソールにおいて、ハプティック可能装置の外部にあり得る。ソフトウェアモジュールはさらに、オーディオ−ハプティック変換アルゴリズムなどの他のアプリケーション３０８を含む。
【００６３】
システム３００は、赤外線、無線、Ｗｉ−Ｆｉ、またはセルラーネットワーク通信のための無線ネットワーク通信を提供する通信装置３１２（例えば、ネットワークインターフェースカード）をさらに含むことができる。あるいは、通信装置３１２は、有線ネットワーク接続（例えば、ケーブル／イーサネット（登録商標）／光ファイバ接続、またはモデム）を提供することができる。
【００６４】
プロセッサ３１４はさらに、バス３０４を介して、グラフィカル表現またはユーザインターフェースをエンドユーザに表示するための視覚ディスプレイ３４０（例えば、発光ディスプレイ（「ＬＥＤ」）または液晶ディスプレイ（「ＬＣＤ」））に結合される。視覚ディスプレイ３４０は、プロセッサ３１４から信号を送受信するように構成されたタッチ感知入力装置（すなわち、タッチスクリーン）とすることができ、マルチタッチタッチスクリーン（ｍｕｌｔｉ−ｔｏｕｃｈ  ｔｏｕｃｈ  ｓｃｒｅｅｎ）とすることができる。
【００６５】
システム３００は、ハプティック出力装置３４２をさらに含む。プロセッサ３１４は、ハプティック効果に関連するハプティック信号をハプティック出力装置３４２に送信することができ、ハプティック出力装置３４２は、ハプティック効果（例えば、振動ハプティックハプティック効果または変形ハプティック効果）を出力する。
【００６６】
図４は、例示的な実施形態による触覚（ハプティクス）の表現のフローチャートである。
【００６７】
図４を参照すると、例による触覚の表現は、４５０において、２つのハプティック可能装置のうちの少なくとも１つの動きを検出することと、４６０において、２つのハプティック可能装置のそれぞれの位置を感知することとを含む。
【００６８】
２つのハプティック可能装置のそれぞれの位置の感知は、慣性センサまたは光学記録機器のうちの少なくとも１つを使用することを含むことができる。慣性センサは、２つのハプティック可能装置内にそれぞれ配置することができる。光学記録機器は、２つのハプティック可能装置の外部に配置することができる。
【００６９】
４７０において、ハプティック効果は、２つのハプティック可能装置の感知された位置を変数として有するハプティック表現アルゴリズムを使用して計算され得る。
【００７０】
ハプティック効果の計算は、ハプティック効果を適用する位置、大きさ、周波数、持続時間などのような１つ以上のパラメータを決定することを含むことができる。
【００７１】
例示的な実施形態によれば、検出された動き全体ではなく、検出された動きのある部分のみを感知し、触覚化することができる。
【００７２】
代替または追加の例示的な実施形態では、ハプティック効果の計算が事前に設計されたハプティック効果データベースから（例えば、事前に設計されたハプティック効果データベースに格納された事前に設計された効果のルックアップテーブルに基づいて）事前に設計されたハプティック効果を選択することを含むことができる。選択の際に、事前に設計されたハプティック効果は、２つのハプティック可能装置の感知された位置に基づいて、ハプティック効果の少なくとも１つのパラメータを変更（または編集）することによって、修正または調整され得る。修正またはチューニングは、ハプティックエディタ（ハプティックメタデータに対して編集を行う人）、ハプティック修正ツール（ハプティックレンダラなど）などによって実行することができる。
【００７３】
４８０において、ハプティック効果は、位置の感知に基づいて、２つのハプティック可能装置のうちの少なくとも１つによって適用される。ハプティック効果は、互いに力を及ぼす２つのハプティック可能装置によって適用される。２つのハプティック可能装置間に及ぼされる力は、第１のハプティック可能装置内の力出力装置によって生成される力場と、第２のハプティック可能装置内の力出力装置によって生成される力場との相互作用から生成され得る。力出力装置は、標準的な磁石、プログラム可能な磁石、または力場を生成することが知られている他の装置であり得る。あるいは、上記でさらに詳細に説明したように、テザー、強制空気、または超音波アレイを使用して、２つのハプティック可能装置間に力を及ぼすことができる。
【００７４】
ハプティック可能装置に及ぼされる力の大きさは、ハプティック効果の所望の大きさに対応することができる。
【００７５】
ハプティック効果は、２つのハプティック可能装置に力が及ぼされたときに抵抗力を加えることによって適用されることができる。例えば、個人が仮想物体を圧迫しているときに抵抗力を加えることができる。別の例示的な実施形態として、例えば、車両の動きにおける外乱を表すために、押圧力を２つのハプティック可能装置に及ぼすことができる。さらに別の例として、引っ張り力を、例えば、上述した弓と矢の相互作用において、２つのハプティック可能装置に及ぼすことができる。ハプティックコマンドは再生されるべきハプティック効果の所望の大きさを指定することができ、２つのハプティック可能装置間に及ぼされる力の強度は、所望の大きさに対応する。
【００７６】
ハプティック効果の大きさは、２つのハプティック可能装置間の距離に比例する、または反比例することができる。例えば、抵抗力（２つのハプティック可能装置間に力が及ぼされるときに加えられる）は、２つのハプティック可能装置間の距離が増加することにつれて増加することができ、抵抗力は、２つのハプティック可能装置間の距離が減少することにつれて減少することができる。あるいは抵抗力は、２つのハプティック可能装置間の距離が増加することにつれて減少し得、抵抗力は、２つのハプティック可能装置間の距離が減少することにつれて増加し得る。
【００７７】
例示的な実施形態によれば、ハプティック効果を表現することは、２つのハプティック可能装置の位置感知と、２つのハプティック可能装置間に力を及ぼすことによって、２つのハプティック可能装置の感知された位置に基づいてハプティック効果を適用することとを含み、それによって、空間認識追跡を使用して、２つのハプティック可能装置上に触覚を表現する。
【００７８】
上記は各種例示的な実施形態を例示するものであり、それらを限定するものとして解釈されるべきではない。したがって、そのような修正はすべて、特許請求の範囲に定義される本開示の範囲内に含まれることが意図される。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【外国語明細書】
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