(57)【要約】      （修正有）【課題】仮想物体に接触すること及び仮想物体を把持することに関連する触覚効果を提供する。【解決手段】ウェアラブルデバイス１００は、装着者の手の一部分に装着されるように構成されたウェアラブルハウジング１１６と、ウェアラブルハウジング１１６に固定されたアクチュエーターとを含む。ウェアラブルハウジング１１６は、手の親指以外の指と形状が一致するように構成された第１の指セグメント１１８Ａと、手の別の親指以外の指又は親指と形状が一致するように構成された第２の指セグメント１１８Ｂとを含む。アクチュエーターは、仮想物体に接触するか又は仮想物体を把持することに関連する仮想インタラクションを示すコマンド信号を受信し、手の部分に力を提供するか、又は第１の指セグメント１１８Ａ及び第２の指セグメント１１８Ｂの互いに向かう移動に対する抵抗をレンダリングするように力を提供する。【選択図】図３Ａ
2019121397.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装着者の手の３本以下の指に装着されるように構成されたウェアラブルハウジングであって、
前記手の親指以外の指と形状が一致するように構成された第１の指セグメント、及び該手の別の親指以外の指又は親指と形状が一致するように構成された第２の指セグメントと、
前記第１の指セグメントと前記第２の指セグメントとの間に延在するように配置されたアンカー部であって、手の背側から腹側まで延在するように鞍状である、アンカー部と、
を含む、ウェアラブルハウジングと、
前記ウェアラブルハウジングに固定されたアクチュエーターであって、
仮想物体を把持することに関連する仮想インタラクションを示すコマンド信号を受信し、
前記コマンド信号に応じて、前記ウェアラブルハウジングの前記第１の指セグメントの該ウェアラブルハウジングの前記第２の指セグメントに向かう移動及びその逆の移動に対する抵抗をレンダリングするように力を提供する、
ように構成され、前記ウェアラブルハウジングの前記アンカー部を用いて前記手に向かう前記力を機械的に安定させる、アクチュエーターと、
を含む、触覚効果を提供するためのウェアラブルデバイス。
【請求項２】
前記ウェアラブルハウジングの前記アンカー部は、手の腹側面の一部分の上に配置されるように構成された腹側フラップと、該手の背側面の一部分の上に配置されるように構成された背側フラップとを含む、請求項１に記載のウェアラブルデバイス。
【請求項３】
前記アンカー部は、手に対して前記ウェアラブルハウジングを該手に形状を一致させることにより機械的に安定させる、請求項２に記載のウェアラブルデバイス。
【請求項４】
前記アクチュエーターは、スマート材料から形成され、該アクチュエーターの剛性は、前記コマンド信号に応じて前記力を提供するように変更される、請求項１に記載のウェアラブルデバイス。
【請求項５】
前記アクチュエーターは、前記ウェアラブルハウジングの外部に延在し、前記ウェアラブルハウジングの前記第１の指セグメントに固定された第１の端部と、前記ウェアラブルハウジングの前記第２の指セグメントに固定された第２の反対側の端部とを有する、少なくとも１つのストランド又はコイルを含む、請求項４に記載のウェアラブルデバイス。
【請求項６】
前記アクチュエーターの前記少なくとも１つのストランド又はコイルは、
前記コマンド信号に応じて変形可能なスマート材料から形成された第１のストランドであって、前記ウェアラブルハウジングの前記第１の指セグメントに固定された前記第１の端部と、前記ウェアラブルハウジングの前記第２の指セグメントに固定された前記第２の反対側の端部とを有する、第１のストランドと、
前記コマンド信号に応じて変形可能なスマート材料から形成された第２のストランドであって、前記ウェアラブルハウジングの第３の指セグメントに固定された第１の端部と、前記ウェアラブルハウジングの前記第２の指セグメントに固定された第２の反対側の端部とを有する、第２のストランドと、
を含む、請求項５に記載のウェアラブルデバイス。
【請求項７】
前記アクチュエーターはシェルを含み、前記スマート材料は、該シェル内に配置された金属であり、該金属は、前記コマンド信号に応じた液体状態及び固体状態を有する、請求項５に記載のウェアラブルデバイス。
【請求項８】
前記アクチュエーターは、前記ウェアラブルハウジングの内部に延在し、該ウェアラブルハウジングの前記第１の指セグメント及び該ウェアラブルハウジングの前記第２の指セグメントと形状が一致する、請求項４に記載のウェアラブルデバイス。
【請求項９】
前記アクチュエーターはシェルを含み、前記スマート材料は、該シェル内に配置された金属であり、該金属は、前記コマンド信号に応じた液体状態及び固体状態を有する、請求項８に記載のウェアラブルデバイス。
【請求項１０】
前記シェルは複数の内部区画を含み、前記スマート材料は、前記複数の内部区画のうちの前記手の関節に隣接して配置されるように位置決めされる内部区画内にのみ配置される、請求項９に記載のウェアラブルデバイス。
【請求項１１】
前記ウェアラブルハウジングに固定され、かつ現実の物体とのユーザーインタラクションに対する動的応答を検知するように構成された少なくとも１つのセンサーであって、前記動的応答は、前記仮想物体に対応する前記現実の物体の物理的特徴を評価するために使用され、該物理的特徴は、前記現実の物体のサイズ、形状、剛性、重量、熱的特徴又は質感のうちの少なくとも１つである、少なくとも１つのセンサー、
を更に備え、
前記仮想インタラクションは、前記仮想物体の触知特徴であり、該触知特徴は、前記仮想物体のサイズ、形状、剛性、重量、熱的特徴又は質感のうちの少なくとも１つであり、かつ前記現実の物体の前記物理的特徴に対応する、請求項１に記載のウェアラブルデバイス。
【請求項１２】
前記第１の指セグメント及び前記第２の指セグメントの各々は、閉鎖した先端部を有しかつ前記アンカー部内に配置される端部を有する管状構成要素である、請求項１に記載のウェアラブルデバイス。
【請求項１３】
前記ウェアラブルハウジングは、手の２本の指のみに装着されるように構成され、前記第１の指セグメントは、前記手の親指以外の指と形状が一致するように構成され、前記第２の指セグメントは、前記手の親指と形状が一致するように構成されている、請求項１に記載のウェアラブルデバイス。
【請求項１４】
装着者の第１の手の一部分に装着されるように構成された第１のウェアラブルハウジングであって、前記第１の手の親指以外の指と形状が一致するように構成された第１の指セグメントと、前記第１の手の別の親指以外の指又は親指と形状が一致するように構成された第２の指セグメントとを含む、第１のウェアラブルハウジングと、
前記第１のウェアラブルハウジングに固定された第１のセンサーと、
装着者の第２の手の一部分と形状が一致するように構成された第２のウェアラブルハウジングであって、前記第２の手の親指以外の指と形状が一致するように構成された第１の指セグメントと、前記第２の手の別の親指以外の指又は親指と形状が一致するように構成された第２の指セグメントとを含む、第２のウェアラブルハウジングと、
前記第２のウェアラブルハウジングに固定された第２のセンサーであって、前記第１のセンサー及び該第２のセンサーは、現実の物体とのユーザーインタラクションに対する動的応答をまとめて検知するように構成され、該動的応答は、前記現実の物体の物理的特徴を評価するために使用され、該物理的特徴は、前記現実の物体のサイズ、形状、剛性、重量、熱的特徴又は質感のうちの少なくとも１つである、第２のセンサーと、
前記第１のウェアラブルハウジングに固定されたアクチュエーターであって、
前記現実の物体に対応する仮想物体を把持することに関連する仮想インタラクションを示すコマンド信号を受信し、
前記コマンド信号に応じて、前記第１のウェアラブルハウジングの前記第１の指セグメントの該第１のウェアラブルハウジングの前記第２の指セグメントに向かう移動に対する抵抗をレンダリングするように力を提供する、
ように構成されている、アクチュエーターと、
を含む、触覚効果を提供するためのシステム。
【請求項１５】
装着者の手の３本以下の指に装着されるように構成されたウェアラブルハウジングであって、
前記手の親指以外の指と形状が一致するように構成された第１の指セグメント、及び該手の別の親指以外の指又は親指と形状が一致するように構成された第２の指セグメントと、
前記第１の指セグメントと前記第２の指セグメントとの間に延在するように配置されたアンカー部であって、前記手の背側から該手の腹側まで延在するような鞍状である、アンカー部と、
を含む、ウェアラブルハウジングと、
前記ウェアラブルハウジングに固定されたアクチュエーターであって、
仮想物体に接触することに関連する仮想インタラクションを示すコマンド信号を受信し、
前記コマンド信号に応じて前記手の部分に力を提供する、
ように構成され、前記ウェアラブルハウジングの前記アンカー部を使用して、前記手に向かう前記力を機械的に安定させる、アクチュエーターと、
を含む、触覚効果を提供するためのウェアラブルデバイス。
【請求項１６】
前記アクチュエーターは、前記ウェアラブルハウジングの少なくとも１つの前記指セグメントに固定されている、請求項１５に記載のウェアラブルデバイス。
【請求項１７】
前記アクチュエーターは、前記コマンド信号に応じて変形可能なスマート材料を含む、請求項１６に記載のウェアラブルデバイス。
【請求項１８】
前記アクチュエーターは、前記装着者の指の腹側と接触するように構成された少なくとも１つの前記指セグメントの一部に固定されている、請求項１７に記載のウェアラブルデバイス。
【請求項１９】
前記アクチュエーターは、前記装着者の指を包囲するように、少なくとも１つの前記指セグメントに固定されている、請求項１７に記載のウェアラブルデバイス。
【請求項２０】
前記ウェアラブルハウジングは、前記手の２本の指のみに装着されるように構成され、前記第１の指セグメントは、前記手の前記親指以外の指と形状が一致するように構成され、前記第２の指セグメントは、該手の前記親指と形状が一致するように構成されている、請求項１５に記載のウェアラブルデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、触覚効果に関し、より詳細には、仮想物体に接触すること及び／又は仮想物体を把持することに関連する仮想インタラクションを示す触覚効果に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。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、視覚キュー及び聴覚キューを使用する。幾つか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力フィードバック等）、及び／又は触知性フィードバック（振動、テクスチャ及び熱等）もユーザーに提供され、これらは、より一般的には、「触覚フィードバック」又は「触覚効果」として総称的に知られている。触覚フィードバックは、ユーザーインタラクション又はユーザーエクスペリエンスを向上させ簡略化するキューを提供することができる。具体的には、振動効果又は振動触知性触覚効果は、ユーザーに特定のイベントを通知するために電子機器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か、又は、シミュレートされた環境若しくはバーチャル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。
【０００３】
ゲーミング、仮想現実、拡張現実及び他のデバイスのための従来の触覚フィードバックシステムは、一般に、触覚フィードバックを発生させるためにハンドヘルドコントローラー／周辺機器のハウジングに取り付けられるか又はそうしたハウジング内に収容される、１つ以上のアクチュエーターを含む。本発明の実施形態は、触覚フィードバックを発生させるためのウェアラブルデバイスに取り付けられるか又はそうしたウェアラブルデバイス内に収容される１つ以上のアクチュエーターに関する。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の実施形態は、触覚効果を提供するためのウェアラブルデバイスに関する。ウェアラブルデバイスは、装着者の手の３本以下の指に装着されるように構成されたウェアラブルハウジングを含む。ウェアラブルハウジングは、手の親指以外の指(a finger of the hand)と形状が一致するように構成された第１の指セグメント、及び手の別の親指以外の指又は親指と形状が一致するように構成された第２の指セグメントと、第１の指セグメントと第２の指セグメントとの間に延在するように配置されたアンカー部とを含む。アンカー部は、手の背側から腹側まで延在するように鞍状である。ウェアラブルデバイスは、ウェアラブルハウジングに固定されたアクチュエーターも備える。アクチュエーターは、仮想物体を把持することに関連する仮想インタラクションを示すコマンド信号を受信し、コマンド信号に応じて、ウェアラブルハウジングの第１の指セグメントのウェアラブルハウジングの第２の指セグメントに向かう移動及びその逆の移動に対する抵抗をレンダリングするように力を提供するように構成される。アクチュエーターは、ウェアラブルハウジングのアンカー部を用いて手に向かう力を機械的に安定させる。
【０００５】
一実施形態では、ウェアラブルハウジングのアンカー部は、手の腹側面の一部分の上に配置されるように構成された腹側フラップと、手の背側面の一部分の上に配置されるように構成された背側フラップとを含む。
【０００６】
一実施形態では、アンカー部は、手に対してウェアラブルハウジングを、手に形状を一致させることにより機械的に安定させる。
【０００７】
一実施形態では、アクチュエーターは、スマート材料から形成され、アクチュエーターの剛性は、コマンド信号に応じて力を提供するように変更される。
【０００８】
一実施形態では、アクチュエーターは、ウェアラブルハウジングの外部に延在し、ウェアラブルハウジングの第１の指セグメントに固定された第１の端部と、ウェアラブルハウジングの第２の指セグメントに固定された第２の反対側の端部とを有する、少なくとも１つのストランド又はコイルを含む。一実施形態では、アクチュエーターの少なくとも１つのストランド又はコイルは、コマンド信号に応じて変形可能なスマート材料から形成された第１のストランドであって、ウェアラブルハウジングの第１の指セグメントに固定された第１の端部と、ウェアラブルハウジングの第２の指セグメントに固定された第２の反対側の端部とを有する、第１のストランドと、コマンド信号に応じて変形可能なスマート材料から形成された第２のストランドであって、ウェアラブルハウジングの第３の指セグメントに固定された第１の端部と、ウェアラブルハウジングの第２の指セグメントに固定された第２の反対側の端部とを有する、第２のストランドとを含む。
【０００９】
一実施形態では、アクチュエーターはシェルを含み、スマート材料は、シェル内に配置された金属であり、該金属は、コマンド信号に応じた液体状態及び固体状態を有する。
【００１０】
一実施形態では、アクチュエーターは、ウェアラブルハウジングの内部に延在し、ウェアラブルハウジングの第１の指セグメント及びウェアラブルハウジングの第２の指セグメントと形状が一致する。アクチュエーターはシェルを含み、スマート材料は、シェル内に配置された金属であり、該金属は、コマンド信号に応じた液体状態及び固体状態を有する。一実施形態では、シェルは複数の内部区画を含み、スマート材料は、複数の内部区画のうちの手の関節に隣接して配置されるように位置決めされる内部区画内にのみ配置される。
【００１１】
一実施形態では、ウェアラブルデバイスは、ウェアラブルハウジングに固定され、かつ仮想物体に対応する現実の物体とのユーザーインタラクションに対する動的応答を検知するように構成された少なくとも１つのセンサーを更に備える。動的応答は、現実の物体の物理的特徴を評価するために使用され、物理的特徴は、現実の物体のサイズ、形状、剛性、重量、熱的特徴又は質感のうちの少なくとも１つである。仮想インタラクションは、仮想物体の触知特徴であり、触知特徴は、仮想物体のサイズ、形状、剛性、重量、熱的特徴又は質感のうちの少なくとも１つであり、かつ現実の物体の物理的特徴に対応する。
【００１２】
一実施形態では、第１の指セグメント及び第２の指セグメントの各々は、閉鎖した先端部を有しかつアンカー部に配置される端部を有する管状構成要素である。
【００１３】
一実施形態では、ウェアラブルハウジングは、手の２本の指のみに装着されるように構成され、第１の指セグメントは、手の親指以外の指と形状が一致するように構成され、第２の指セグメントは、手の親指と形状が一致するように構成されている。
【００１４】
本発明の別の実施形態では、触覚効果を提供するためのシステムは、装着者の第１の手の一部分に装着されるように構成された第１のウェアラブルハウジングと、第１のウェアラブルハウジングに固定された第１のセンサーと、装着者の第２の手の一部分と形状が一致するように構成された第２のウェアラブルハウジングと、第２のウェアラブルハウジングに固定された第２のセンサーと、第１のウェアラブルハウジングに固定されたアクチュエーターとを含む。第１のウェアラブルハウジングは、第１の手の親指以外の指と形状が一致するように構成された第１の指セグメントと、第１の手の別の親指以外の指又は親指と形状が一致するように構成された第２の指セグメントとを含む。第２のウェアラブルハウジングは、第２の手の親指以外の指と形状が一致するように構成された第１の指セグメントと、第２の手の別の親指以外の指又は親指と形状が一致するように構成された第２の指セグメントとを含む。第１のセンサー及び第２のセンサーは、現実の物体とのユーザーインタラクションに対する動的応答をまとめて検知するように構成される。動的応答は、現実の物体の物理的特徴を評価するために使用され、物理的特徴は、現実の物体のサイズ、形状、剛性、重量、熱的特徴又は質感のうちの少なくとも１つである。アクチュエーターは、現実の物体に対応する仮想物体を把持することに関連する仮想インタラクションを示すコマンド信号を受信し、コマンド信号に応じて、第１のウェアラブルハウジングの第１の指セグメントの第１のウェアラブルハウジングの第２の指セグメントに向かう移動に対する抵抗をレンダリングするように力を提供するように構成される。
【００１５】
本発明の別の実施形態では、触覚効果を提供するためのウェアラブルデバイスは、装着者の手の３本以下の指に装着されるように構成されたウェアラブルハウジングと、ウェアラブルハウジングに固定されたアクチュエーターとを含む。ウェアラブルハウジングは、手の親指以外の指と形状が一致するように構成された第１の指セグメント、及び手の別の親指以外の指又は親指と形状が一致するように構成された第２の指セグメントと、第１の指セグメントと第２の指セグメントとの間に延在するように配置されたアンカー部とを含む。アンカー部は、手の背側から手の腹側まで延在するような鞍状である。アクチュエーターは、仮想物体に接触することに関連する仮想インタラクションを示すコマンド信号を受信し、コマンド信号に応じて手の部分に力を提供するように構成される。アクチュエーターは、ウェアラブルハウジングのアンカー部を使用して、手に向かう力を機械的に安定させる。
【００１６】
一実施形態では、アクチュエーターは、ウェアラブルハウジングの少なくとも１つの指セグメントに固定されている。
【００１７】
一実施形態では、アクチュエーターは、コマンド信号に応じて変形可能なスマート材料を含む。
【００１８】
一実施形態では、アクチュエーターは、装着者の指の腹側と接触するように構成された少なくとも１つの指セグメントの一部に固定されている。
【００１９】
一実施形態では、アクチュエーターは、装着者の指を包囲するように、少なくとも１つの指セグメントに固定されている。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態による、触覚効果を提供するためのウェアラブルデバイスを含むシステムの概略図であり、システムはまたホストコンピューターも含む。
【図２】図１のシステムのブロック図である。
【図３Ａ】図１のウェアラブルデバイスの斜視図であり、ウェアラブルデバイスは、装着者の手の一部分の上に配置され、ウェアラブルデバイスは、装着者の手の親指以外の指と形状が一致するように構成された第１の指セグメントと、装着者の手の親指と形状が一致するように構成された第２の指セグメントとを含む。
【図３Ｂ】図１のウェアラブルデバイスの別の斜視図である。
【図４Ａ】本発明の別の実施形態による、触覚効果を提供するためのウェアラブルデバイスの斜視図であり、ウェアラブルデバイスは、装着者の手の一部分の上に配置され、ウェアラブルデバイスは、装着者の手の人差し指と形状が一致するように構成された第１の指セグメントと、装着者の手の親指と形状が一致するように構成された第２の指セグメントと、装着者の手の中指と形状が一致するように構成された第３の指セグメントとを含む。
【図４Ｂ】図４Ａのウェアラブルデバイスの別の斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態によるウェアラブルデバイスにより仮想物体に接触することに関する仮想インタラクションを示す触覚効果を提供することを示すフローチャートである。
【図６Ａ】本発明の一実施形態によるウェアラブルデバイスの第１の指セグメントの概略図であり、アクチュエーターがウェアラブルデバイスの第１の指セグメントに固定され、アクチュエーターは第１の磁石及び第２の磁石を含み、第１の磁石及び第２の磁石は、それらが互いに引き合う第１の構成で示されている。
【図６Ｂ】図６Ａの実施形態による第１の指セグメントの別の概略図であり、第１の磁石及び第２の磁石は、それらが互いに反発する第２の構成で示されている。
【図６Ｃ】図６Ａの実施形態の代替形態による第１の指セグメントの概略図であり、第１の磁石及び第２の磁石は、装着者の指の反対側に配置されるようにウェアラブルデバイスに固定されている。
【図７Ａ】本発明の別の実施形態による、ウェアラブルデバイスの第１の指セグメントの概略図であり、アクチュエーターがウェアラブルデバイスの第１の指セグメントに固定され、アクチュエーターは、コマンド信号に応じて変形可能なスマート材料のセグメントを含み、スマート材料のセグメントは、変形していない第１の構成で示されている。
【図７Ｂ】図７Ａの実施形態による第１の指セグメントの別の概略図であり、スマート材料のセグメントは、変形している第２の構成で示されている。
【図７Ｃ】図７Ａの実施形態の代替形態による第１の指セグメントの概略図であり、スマート材料は、装着者の指を包囲するようにバンドとしての形状である。
【図８】本発明の一実施形態による、ウェアラブルデバイスにより仮想物体を把持することに関連する仮想インタラクションを示す触覚効果を提供することを示すフローチャートである。
【図９】本発明の一実施形態によるウェアラブルデバイスの概略図であり、アクチュエーターが、ウェアラブルデバイスの第１の指セグメントに固定された第１の磁石と、ウェアラブルデバイスの第２の指セグメントに固定された第２の磁石とを含み、第１の磁石及び第２の磁石は、コマンド信号に応じて互いに反発するように構成されている。
【図１０Ａ】本発明の一実施形態によるウェアラブルデバイスの概略図であり、アクチュエーターが、ウェアラブルデバイスの外部に延在し、ウェアラブルデバイスの第１の指セグメントに固定された第１の端部と、ウェアラブルデバイスの第２の指セグメントに固定された第２の反対側の端部とを有するストランドを含み、ストランドは、ストランドが第１の指セグメントの第２の指セグメントに向かう移動及びその逆の移動に対する抵抗をレンダリングする、第１の構成で示されている。
【図１０Ｂ】図１０Ａの実施形態によるウェアラブルデバイスの別の概略図であり、ストランドは、ストランドが第１の指セグメントの第２の指セグメントに向かう移動及びその逆の移動に対する抵抗をレンダリングしない、第２の構成で示されている。
【図１１Ａ】本発明の一実施形態によるウェアラブルデバイスの概略図であり、アクチュエーターが、ウェアラブルデバイスの外部に延在しかつ複数のストランドを含み、ストランドは、移動に対する抵抗をレンダリングする第１の構成で示されている。
【図１１Ｂ】図１１Ａの実施形態によるウェアラブルデバイスの別の概略図であり、ストランドは、移動に対する抵抗をレンダリングしない第２の構成で示されている。
【図１２Ａ】本発明の一実施形態によるウェアラブルデバイスの概略図であり、アクチュエーターが、ウェアラブルデバイスの外部に延在し、かつ、ウェアラブルデバイスの第１の指セグメントに固定された第１の端部と、ウェアラブルデバイスの第２の指セグメントに固定された第２の反対側の端部とを有するコイルを含み、コイルは、コイルが第１の指セグメントの第２の指セグメントに向かう移動及びその逆の移動に対する抵抗をレンダリングする、第１の構成で示されている。
【図１２Ｂ】図１２Ａの実施形態によるウェアラブルデバイスの別の概略図であり、コイルは、コイルが第１の指セグメントの第２の指セグメントに向かう移動及びその逆の移動に対する抵抗をレンダリングしない、第２の構成で示されている。
【図１２Ｃ】図１２Ａの線Ｃ−Ｃに沿った断面図である。
【図１３Ａ】本発明の一実施形態によるウェアラブルデバイスの概略図であり、アクチュエーターが、ウェアラブルデバイスの内部に延在し、かつウェアラブルデバイスの第１の指セグメント及びウェアラブルデバイスの第２の指セグメントと形状が一致する細長い部材を含み、細長い部材は、細長い部材が第１の指セグメントの第２の指セグメントに向かう移動及びその逆の移動に対する抵抗をレンダリングする、第１の構成で示されている。
【図１３Ｂ】図１３Ａの実施形態によるウェアラブルデバイスの別の概略図であり、細長い部材は、細長い部材が第１の指セグメントの第２の指セグメントに向かう移動及びその逆の移動に対する抵抗をレンダリングしない、第２の構成で示されている。
【図１３Ｃ】図１３Ａの線Ｃ−Ｃに沿った断面図である。
【図１４Ａ】本発明の一実施形態によるウェアラブルデバイスの概略図であり、細長い部材が、ウェアラブルデバイスの内部に延在し、かつ、ウェアラブルデバイスの第１の指セグメント及びウェアラブルデバイスの第２の指セグメントと形状が一致し、細長い部材は、複数の内部区画を有するシェルと、手の関節に隣接して配置されるように位置決めされる内部区画のみに配置されるスマート材料とを含む。
【図１４Ｂ】図１４Ａの細長い部材の断面図であり、細長い部材は単に例示の目的でウェアラブルデバイスから取り外されている。
【図１５】本発明の別の実施形態による、触覚効果を提供するためのウェアラブルデバイスの概略図であり、ウェアラブルデバイスは、装着者の手の親指以外の指の腹側面と形状が一致するように構成された第１の指セグメントと、装着者の手の親指の腹側面と形状が一致するように構成された第２の指セグメントと、第１の指セグメントと第２の指セグメントとの間に配置されたアンカー部とを含み、アンカー部は、手の背側から手の腹側まで延在するように構成されている。
【図１６Ａ】図１５の実施形態によるウェアラブルデバイスの外面の概略図であり、外面は、装着者の手の皮膚から間隔を空けて配置されるように構成され、外面は、第１の指セグメントの第２の指セグメントに向かう移動及びその逆の移動に対する抵抗をレンダリングするように構成されたアクチュエーターを含む。
【図１６Ｂ】図１５の実施形態によるウェアラブルデバイスの内面の概略図であり、該内面は装着者の手の皮膚と接触するように構成されている。
【図１７】本発明の一実施形態による、仮想物体に対応する現実の物体とのユーザーインタラクションに対する動的応答を検知することと、動的応答を使用して、現実の物体の物理的特性を評価し、かつウェアラブルデバイスによる仮想物体との仮想インタラクションを示す触覚効果を提供することとを示す、フローチャートである。
【図１８】本発明の一実施形態による図１のウェアラブルデバイスの概略図であり、ウェアラブルデバイスは、現実の物体と近接して示されており、ウェアラブルデバイスは、現実の物体の物理的特性を評価するための少なくとも１つのセンサーを備える。
【図１９】本発明の一実施形態による第１のウェアラブルデバイス及び第２のウェアラブルデバイスの概略図であり、第１のウェアラブルデバイス及び第２のウェアラブルデバイスは、現実の物体に近接して示されており、第１のウェアラブルデバイス及び第２のウェアラブルデバイスは各々、現実の物体の物理的特性を評価するための少なくとも１つのセンサーを備える。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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になるであろう。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。
【００２２】
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。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になるであろう。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。
【００２３】
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。さらに、以下の説明は、仮想現実（ＶＲ）環境又は拡張現実（ＡＲ）環境においてフィードバックを受け取るためのウェアラブルデバイスに関するが、当業者であれば、この説明が、他の触覚フィードバックデバイス及び用途に等しく適用されることを理解するであろう。
【００２４】
本発明の実施形態は、仮想現実環境又は拡張現実環境において仮想物体に接触すること及び／又は仮想物体を把持することに関連する触覚効果を提供するためのウェアラブルデバイスに関する。ウェアラブルデバイスは、装着者の手の一部分の上に装着されるように構成されたウェアラブルハウジングと、ウェアラブルハウジングに固定されたアクチュエーターとを含む。仮想現実環境又は拡張現実環境において仮想物体に接触することに関連する触覚効果を提供するために、アクチュエーターは、仮想物体に接触することに関連する仮想インタラクションを示すコマンド信号を受信し、そのコマンド信号に応じて手の上記部分に対して力を提供する。仮想物体に接触することに関連する本発明の実施形態では、本明細書に記載するアクチュエーターは、したがって、例えば、仮想物体に接触するという感覚をシミュレートするように、装着者の指先に力を提供する。アクチュエーターは、本明細書においてより詳細に説明するように、ウェアラブルハウジングを用いて、手の一部分に向かう力を機械的に安定させる。仮想現実環境又は拡張現実環境において仮想物体を把持することに関連する触覚効果を提供するために、アクチュエーターは、仮想物体を把持することに関連する仮想インタラクションを示すコマンド信号を受信し、そのコマンド信号に応じて、ウェアラブルハウジングの指セグメント間の移動に対する抵抗をレンダリングするように、力を提供するように構成される。仮想物体を把持することに関連する本発明の実施形態では、本明細書に記載するアクチュエーターは、したがって、仮想物体を把持するという感覚をシミュレートするように、装着者の指の曲げを阻止するか又は妨げる。さらに、振動触覚効果等、仮想現実インタラクション又は拡張現実インタラクションに関連する現行の非運動感覚効果により、ユーザーは、こうした触覚効果を知覚するために周辺機器に自身の手を配置したままにする必要があるため、ユーザーの疲労がもたらされる可能性がある。本発明の実施形態では、仮想物体に対する運動感覚又は触知性触覚応答は、ウェアラブルデバイスにおいて空中でもたらされ、したがって、ユーザーの疲労は防止され及び／又は低減する。
【００２５】
図１は、本発明の一実施形態による、触覚効果を提供するためのウェアラブルデバイス１００を含むシステムの概略図であり、システムはまた、キーボード１０４及び視覚的ディスプレイ１０６を有するホストコンピューター１０２も含む。図２は、図１のシステムのブロック図である。ホストコンピューター１０２は、視覚的ディスプレイ１０６において仮想環境を生成するように構成される。ホストコンピューター１０２は、好ましくは、ユーザーが、限定されないがキーボード１０４等の周辺機器を介してインタラクトしている１つ以上のホストアプリケーションプログラムを実行する。図１ではデスクトップコンピューターとして示すが、本発明に一貫するホストコンピューター１０２は、ゲーム機、ハンドヘルドゲーム機、ラップトップコンピューター、スマートフォン、タブレットコンピューティングデバイス、テレビ、インタラクティブサイン（interactive sign）、及び／又はコマンド信号を提供するようにプログラムすることができる他のデバイスとして構成することができる。図２のブロック図に示すように、ホストコンピューター１０２はまた、ホストプロセッサ１０８、メモリ１１０、触覚通信ユニット１０９及び／又は他の構成要素も備える。ホストコンピューター１０２は、例えば、ユーザーに音声フィードバックを提供するための構成要素を備えることができる。ホストプロセッサ１０８は、本明細書に記載する方法を実行するための１つ以上のコンピュータープログラム命令によりプログラムすることができる。より詳細には、ホストプロセッサ１０８は、メモリ１１０又は別のコンピューター可読媒体若しくは有形媒体に記憶されるソフトウェアアプリケーションを実行することができる。本明細書では、便宜上、様々な命令が、動作を実行しているものとして記載される場合があるが、実際には、そうした様々な命令は、動作を実行するようにホストプロセッサ１０８をプログラムしている。他の実施形態では、ホストプロセッサ１０８の機能は、（例えば、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」）等を使用することにより）ハードウェアにより、又はハードウェア及びソフトウェアの任意の組合せにより、実行することができる。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、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１０２全体を動作させるものと同じプロセッサとすることができ、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、ウェアラブルデバイス１００にいずれの触覚効果を送出すべきかと、そうした触覚効果をいかなる順序で送出すべきかとを決定することができる。メモリ１１０は、限定されないが、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、及び／又はソフトウェア命令を記憶するのに好適な他の任意のメモリ等、任意のタイプの記憶デバイス又は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、ホストプロセッサ１０８によって実行されるコンピュ��タープログラム命令（例えば、上述した命令）とともに、ホストプロセッサ１０８によって操作することができるデータを記憶することができる。
【００２６】
ホストコンピューター１０２は、有線手段又は無線手段によって視覚的ディスプレイ１０６に結合される。視覚的ディスプレイ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、限定されないが、モニター、テレビスクリーン、プラズマ、ＬＣＤ、プロジェクター、又は任意の他の表示機器を含む。一実施形態では、当技術分野において既知であるように、ホストコンピューター１０２はゲーミング機器であり、視覚的ディスプレイ１０６は、ゲーミング機器に結合されたモニターである。別の実施形態では、ホストコンピューター１０２及び視覚的ディスプレイ１０６は、単一機器になるよう組み合わせることができる。ユーザーは、キーボード１０４に接触して、視覚的ディスプレイ１０６に表示される仮想グラフィカルオブジェクトをアクティベートさせ、移動させ、裏返し、前進させ、又は他の方法で操作し、それにより、ホストコンピューター１０２に入力を提供することにより、視覚的ディスプレイ１０６とインタラクトする。さらに、当業者であれば理解されるように、ユーザーが視覚的ディスプレイ１０６とインタラクトすることができるように、キーボード１０４に加えて又はキーボード１０４の代わりとして、代替的なユーザー入力要素を設けることができる。ユーザー入力要素は、ボタン、スイッチ、ダイヤル、レバー、タッチスクリーン等、ユーザー入力を受け入れるのに適した任意の要素を含むことができる。ユーザー入力要素は、マウス、ジョイスティック、ゲームコントローラー、キーボード等、周辺に接続されたデバイスを更に含むことができる。ユーザー入力要素の動きにより、カーソル若しくは他の画像等、コンピューターが生成するグラフィカルオブジェクト、又は、ゲーム若しくはコンピューターシミュレーションに見出すことができる、人、車両若しくは他の何らかの存在等、仮想キャラクター若しくはゲーム用アバターを制御するために、視覚的ディスプレイ１０６を介してホストコンピューター１０２によって表示される他の何らかのグラフィカルオブジェクトの動きに対応する入力を、ホストコンピューター１０２に提供することができる。
【００２７】
ホストコンピューター１０２の触覚通信ユニット１０９は、ホストプロセッサ１０８からのコマンド信号を、ウェアラブルデバイス１００に関連するアクチュエーター１２０に送信又は通信することができる、有線又は無線の任意の接続デバイスを含むことができ、それについてはより詳細に後述する。幾つかの実施態様では、触覚通信ユニット１０９は、コマンド信号を伝送するためにのみ構成された専用ユニットとすることができる。幾つかの実施態様では、触覚通信ユニット１０９は、キーボード１０４、ハンドヘルドコントローラー（図示せず）及び／又は他の周辺機器等、別の外部デバイスに、有線又は無線で、無数の他の情報を伝送するように更に機能することができる。図１及び図２に示す実施形態では、触覚通信ユニット１０９は、当業者には既知である無線通信手段を用いてウェアラブルデバイス１００と通信する。これには、限定されないが、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）アンテナ、ＷＩ−ＦＩ（登録商標）アンテナ、セルラーアンテナ、赤外線センサー、光学センサー、及び情報を無線で受信及び／又は送信するように構成された他の任意のデバイスを挙げることができる。さらに、ホストコンピューター１０２は、クラウド内にあるとすることができ、したがってローカルで有線又は無線で接続することを必要としない。しかしながら、他の実施形態では、ウェアラブルデバイス１００は、ＵＳＢポート、ＨＤＭＩ（登録商標）ポート、Ａ／Ｖポート、光ケーブルポート、及び有線で情報を受信又は送信するように構成された他の任意の構成要素若しくはデバイス等、有線通信ポートを通して、ホストコンピューター１０２と通信することができる。
【００２８】
図２のブロック図に示すように、ウェアラブルデバイス１００は、ローカルプロセッサ１１２、ローカルメモリ１１４、少なくとも１つのアクチュエーター１２０及び少なくとも１つのセンサー１１５を備えることができる。センサー１１５については、図１７〜図１９に関して、本明細書においてより詳細に記載する。本明細書では、アクチュエーター１２０という語は、ウェアラブルデバイス１００で使用される、本明細書に記載するアクチュエーターの任意の実施形態を概して指すために利用する。動作時、ローカルプロセッサ１１２は、アクチュエーター１２０に結合されて、ホストコンピューター１０２からの高水準監視又はストリーミングコマンド(high level supervisory or streaming commands)に基づき、アクチュエーター１２０にコマンド信号を提供する。例えば、動作時、ホストコンピューター１０２からウェアラブルデバイス１００に、大きさ及び持続時間がストリーミングされ、そこでは、情報は、ローカルプロセッサ１１２を介してアクチュエーター１２０に提供される。ホストコンピューター１０２は、アクチュエーター１２０によって出力すべき触覚効果のタイプ等、高水準コマンドをローカルプロセッサ１１２に提供することができ、それにより、ローカルプロセッサ１１２は、出力すべき触覚効果の特定の特徴（例えば、触覚効果がでこぼこである（bumpy）、柔らかい、硬い、どろどろした（mushy）等の感じである場合があるように、大きさ、周波数、持続時間等）に関して、アクチュエーター１２０に命令する。ローカルプロセッサ１１２は、結合されたローカルメモリ１１４から、触覚効果のタイプ、大きさ、周波数、持続時間又は他の特徴を受け取ることができる。さらに、ホストコンピューター１０２のメモリ１１０と同様に、ローカルメモリ１１４は、限定されないが、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）又はリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）等、任意のタイプの記憶デバイス又はコンピューター可読媒体とすることができる。ローカルメモリ１１４はまた、ローカルプロセッサ１１２の内部にも位置することができ、又は内部メモリ及び外部メモリの任意の組合せとすることができる。ホストプロセッサ１０８と同様に、ローカルプロセッサ１１２もまた、いずれの触覚効果を送出すべきであるかと、そうした触覚効果をいかなる順序で送出すべきかとを決定することができる。タイムクリティカル処理は、好ましくは、ローカルプロセッサ１１２によって扱われ、したがって、ローカルプロセッサ１１２は、閉ループ触覚フィードバックを高更新率（例えば、５ｋＨｚ〜１０ｋＨｚ）で伝達するのに有用である。本発明の別の実施形態では、ウェアラブルデバイス１００は、ローカルプロセッサ１１２を備えないように構成され、それにより、ウェアラブルデバイス１００からの全ての入／出力信号は、ホストコンピューター１０２により直接扱われ且つ処理される。
【００２９】
ここで、図３Ａ及び図３Ｂを参照して、ウェアラブルデバイス１００の構造についてより詳細に説明する。ウェアラブルデバイス１００は、ウェアラブルハウジング１１６を含む。図３Ａ及び図３Ｂに示すように、ウェアラブルハウジング１１６は、少なくとも第１の指セグメント１１８Ａ及び第２の指セグメント１１８Ｂを含む。図３Ａ及び図３Ｂの実施形態では、第１の指セグメント１１８Ａ及び第２の指セグメント１１８Ｂの各々は、管状構成要素であり、閉鎖した先端部を有し、後述するように、第１の指セグメント１１８Ａと第２の指セグメント１１８Ｂとを接続しかつその間に延在するアンカー部１２２に配置されている端部を有する。同様に後述するように、第１の指セグメント１１８Ａ及び第２の指セグメント１１８Ｂは、手のそれぞれ親指以外の指及び親指の少なくとも一部分を包囲し又は取り囲むように構成されている。さらに、図３Ａ及び図３Ｂの実施形態では、第２の指セグメント１１８Ｂは、手の親指と形状が一致するように構成されているが、本発明の別の実施形態では、第２の指セグメントは、手の別の親指以外の指と形状が一致することができる。しかしながら、手の掌の上に延在する基部から延在する５本の指セグメントを備えた従来の手袋とは対照的に、アンカー部１２２が、特定のサイズ又は形状である必要なしに、装着者の手の水かき（すなわち、第１の指セグメント１１８Ａと第２の指セグメント１１８Ｂとの間の皮膚）の上に位置しかつその形状に一致するため、ウェアラブルハウジング１１６は、ほとんど又は全く変更なしに大多数の手の形状及びサイズと適合するように構成されている。言い換えれば、アンカー部１２２は、大多数の手の形状及びサイズと適合するように構成されるように、より詳細に後述する調整可能な性質を有する。さらに、ウェアラブルハウジング１１６は、装着者の手の上に配置する必要がある、２つの指セグメント、すなわち第１の指セグメント１１８Ａ及び第２の指セグメント１１８Ｂのみを有するため、装着者の手に対する容易な取付け及び容易な取外しを可能にする単純な設計を有する。さらに、ウェアラブルハウジング１１６は、依然として運動感覚触覚フィードバックインタラクションを提供しながら、装着者が比較的制約されず自身の物理的世界とインタラクトするのを可能にするように、使用中、従来の手袋より邪魔にならないように構成されている。したがって、一実施形態では、ウェアラブルハウジング１１６は、装着者の手の２本の指のみに装着されるように構成されている。
【００３０】
ウェアラブルハウジング１１６は、限定されないが、ＬＹＣＲＡ（登録商標）、木綿、又は皮膚の呼吸を可能にする同様の布地を含む、装着者の手と形状が一致しかつ装着者の手に取り付けられるように構成される任意の好適な材料から形成される。本明細書では、「形状が一致する」という用語は、ウェアラブルハウジング１１６又は少なくともその一部（すなわち、ウェアラブルハウジング１１６に固定されたアクチュエーター１２０を含むウェアラブルハウジングの部分）が、下にある装着者の解剖学的構造と同じ形状、輪郭又は外形を呈し、それにより、ウェアラブルハウジング１１６がそれに隣接する装着者の皮膚と一貫しかつ近接した接触を維持することを意味する。言い換えれば、ウェアラブルハウジング１１６又は少なくともその一部（すなわち、ウェアラブルハウジング１１６に固定されたアクチュエーター１２０を含むウェアラブルハウジングの部分）は、下にある装着者の親指以外の指及び／又は親指との一定のかつ近接した接触のためにぴったりと合っている。こうした形状の一致は、アクチュエーター１２０によってレンダリングされる触知性触覚効果が、装着者によって知覚され又は感知されるために必要である。ウェアラブルハウジング１１６は、ウェアラブルデバイス１００の内部を形成する内面１３０と、ウェアラブルデバイス１００の外部を形成する外面１３２とを含む。内面１３０は、装着者の皮膚と接触しかつ装着者の皮膚と形状が一致するように構成されている。一実施形態では、内面１３０は、内面１３０に対して粘着性(tackiness)を提供し、かつウェアラブルハウジング１１６と装着者の皮膚との間の比較的高い摩擦度を確実にするために、限定されないがシリコーンポリマー等の弾性ポリマー材料の層を含むことができる。幾つかの実施態様では、ウェアラブルハウジング１１６は、内面１３０及び外面１３２を有する材料の単一の層である。しかしながら、幾つかの実施態様では、ウェアラブルハウジング１１６は材料の２つの層であり、内面１３０は材料の内層の内面から形成され、外面１３２は材料の外層の外面から形成される。材料の内層は、ライナーとみなすことができる。
【００３１】
ウェアラブルハウジング１１６は、アンカー部１２２を更に含む。アンカー部１２２は、第１の指セグメント１１８Ａと第２の指セグメント１１８Ｂとの間に延在するように配置されている。アンカー部１２２は、腹側フラップ１２２Ａ及び背側フラップ１２２Ｂを有する鞍状であり、それにより、図３Ａ及び図３Ｂにまとめて示すように、手の背側から手の腹側まで延在するように構成されている。より詳細には、腹側フラップ１２２Ａは、図３Ａに示すように、装着者の手の腹側面の一部分の上に配置されるように構成され、背側フラップ１２２Ｂは、図３Ｂに示すように、装着者の手の背側面の一部分の上に配置されるように構成され、フラップ構成の調整可能な性質は、ほとんど又は全く変更なしに大多数の手の形状及びサイズに適合するように構成されている。図３Ａ及び図３Ｂの実施形態では、腹側フラップ１２２Ａ及び背側フラップ１２２Ｂの各々は、ウェアラブルハウジング１１６の他のいかなる部分にも接続されていない自由端又は自由縁を有する。アンカー部１２２は、装着者の手に対してウェアラブルハウジング１１６を機械的に安定させるように機能する。本明細書では、「機械的に安定させる」という用語は、ウェアラブルハウジング１１６又は少なくともその一部（すなわち、アンカー部１２２）が、装着者の一点（すなわち、装着者の手）に対して実質的に固定され、不動であることを意味する。こうした機械的安定化は、アクチュエーター１２０によってレンダリングされる触知性触覚効果が装着者に知覚され又は感知されるために必要である。アンカー部１２２は、装着者の手と形状が一致することにより、手に対してウェアラブルハウジング１１６を機械的に安定させる。より詳細には、アンカー部１２２は、第１の指セグメント１１８Ａと第２の指セグメント１１８Ｂとの間に延在する装着者の皮膚と形状が一致することにより、手の背側に沿って装着者の皮膚と形状が一致することにより、手の腹側に沿って装着者の皮膚と形状が一致することにより、又はこれらの方法の組合せにより、装着者の手に対してウェアラブルハウジング１１６を機械的に安定させる。一実施形態では、アンカー部１２２の腹側フラップ１２２Ａ及び背側フラップ１２２Ｂに、腹側フラップ１２２Ａ及び背側フラップ１２２Ｂを装着者の手に向かって付勢する、ばね部材を埋め込むことができる。
【００３２】
図４Ａ及び図４Ｂは、ウェアラブルハウジング４１６を有するウェアラブルデバイス４００の別の実施形態を示す。ウェアラブルハウジング４１６は、少なくとも第１の指セグメント４１８Ａ、第２の指セグメント４１８Ｂ及び第３の指セグメント４１８Ｃを含む。図４Ａ及び図４Ｂの実施形態では、第１の指セグメント４１８Ａ、第２の指セグメント４１８Ｂ及び第３の指セグメント４１８Ｃの各々は、手の親指以外の指又は親指の少なくとも一部分を包囲し又は取り囲むように構成されている管状構成要素である。図４Ａ及び図４Ｂの実施形態では、第３の指セグメント４１８Ｃは、手の中指を包囲しかつその形状に一致するように構成されているが、本発明の別の実施形態では、第３の指セグメントは、手の別の指と形状が一致することができる。第３の指セグメント４１８の追加により、アクチュエーターに対する、触覚フィードバックを提供するための追加の位置が提供される。さらに、ウェアラブルハウジング４１６は、上述したアンカー部１２２と同様であるアンカー部４２２を含むが、第３の指セグメント４１８は、アンカー部４２２が、装着者の手に対してウェアラブルハウジング４１６を機械的に安定させるのに役立つことができる。したがって、この実施形態では、ウェアラブルハウジング４１６は、装着者の手の３本以下の指に装着されるように構成されている。ウェアラブルハウジング４１６は、合計して３本の指セグメントがあるように示されているが、更なる実施形態は、合計して４本の指セグメントがあるウェアラブルハウジングとともに、従来の手袋に似ている合計して５本の指セグメントがあるウェアラブルハウジングを含むことが理解されよう。
【００３３】
図２に戻ると、ウェアラブルデバイス１００は、少なくとも１つのアクチュエーター１２０を更に備える。アクチュエーター１２０は、ホストプロセッサ１０８及び／又はローカルプロセッサ１１２から、仮想インタラクションを示すコマンド信号を受信するように構成されている。コマンド信号に応じて、アクチュエーター１２０は、アクチュエーター１２０の具体的な実施形態に関して本明細書において更に詳細に記載するように、仮想物体に接触すること又は仮想物体を把持することのいずれかをシミュレートするための力を提供する。システム、例えば、仮想現実システム、拡張現実システム又は従来のディスプレイシステムとインタラクトするユーザーは、したがって、没入型体験を改善するためにウェアラブルデバイス１００を装着することができる。アクチュエーター１２０を介して、ウェアラブルデバイス１００は、その装着者に触知力フィードバックを提供して、仮想物体を把持することをシミュレートするために、ウェアラブルデバイス１００の内側で手を曲げることを困難にするように抵抗を提供し、及び／又は仮想物体に接触することをシミュレートするために、ウェアラブルデバイス１００の内側で手に対する力をレンダリングする。ウェアラブルデバイス１００は、少なくとも１つのアクチュエーター１２０があるように構成され、アクチュエーター１２０の配置は、触覚フィードバックに対する手の標的領域によって決まる。具体的な実施形態に応じて、アクチュエーター１２０が、装着者の指の１つ以上の先端、装着者の指の１つ以上の関節、装着者の親指の拇指球、装着者の手の水かき及び／又は装着者の手の掌と接触するように、ウェアラブルハウジング１１６の上にアクチュエーター１２０を配置することができる。
【００３４】
図５は、本発明によるウェアラブルデバイスにより仮想物体に接触することに関連する仮想インタラクションを示す触覚効果を提供するためのプロセス５０１を示すフローチャートである。例えば、ウェアラブルデバイス１００は、アクチュエーター１２０を介して、仮想物体に接触することをシミュレートするためにウェアラブルデバイス１００内部に配置されている装着者の手の少なくとも一部分に力を提供することにより、ウェアラブルデバイス１００の装着者に触知力フィードバックを提供するように構成されている。ステップ５２４によって表すように、仮想物体に接触することをシミュレートするとき、アクチュエーター１２０は、手の指先、親指又は他の部分における装着者の皮膚の上に又は皮膚に向かって少なくとも１つの圧点を生成するように構成され、かつ生成するようにウェアラブルハウジング１１６の上で位置決めされる。ステップ５２６によって表されるように、アクチュエーター１２０の作動は、仮想現実環境又は拡張現実環境等、シミュレートされた環境における少なくとも１つの仮想衝突又はユーザー入力インタラクションに応じて、トリガーされるか又は適用される。より詳細には、ホストコンピューター１０２のホストプロセッサ１０８及び／又はウェアラブルデバイス１００のローカルプロセッサ１１２は、少なくとも１つの仮想衝突又はユーザー入力インタラクションに応じてアクチュエーター１２０にコマンド信号を出力するように構成されている。アクチュエーター１２０は、ホストプロセッサ１０８及び／又はウェアラブルデバイス１００のローカルプロセッサ１１２から信号を受信する回路を備える。アクチュエーター１２０はまた、プロセッサからのコマンド信号を、アクチュエーター１２０で使用されるように適切な信号に変換するために必要な任意の回路も備えることができる。アクチュエーター１２０は、ウェアラブルデバイス１００の装着者に触覚フィードバックを提供するように、コマンド信号に応じて手の対応する部分に力を提供する。こうした触覚フィードバックにより、ウェアラブルデバイス１００の装着者に対してより直観的な、魅力的な、かつ自然な体験が可能になる。ステップ５２８に示すように、仮想物体に接触することをシミュレートするとき、装着者の皮膚に向かってアクチュエーター１２０によってレンダリングされる触知力により、少なくとも１つの圧点において装着者の皮膚に圧力がもたらされる。こうした触知力は、上述したように、ウェアラブルハウジング１１６が機械的に安定化されるという事実により、装着者が知覚し又は感知することができる。本明細書では、「圧点」という用語は、アクチュエーター１２０によってレンダリングされる触知力を受ける装着者の皮膚の一部又は領域を指す。
【００３５】
図６Ａ及び図６Ｂに示す本発明の一実施形態では、ウェアラブルデバイス６００は、ウェアラブルハウジング１１６及びアクチュエーター６２０を含む。この実施形態では、ウェアラブルハウジング１１６は、材料の２つの層を含み、内面１３０は、材料の内層６３１の内面から形成され、外面１３２は、材料の外層６３３の外面から形成されている。材料の内層６３１は、本明細書ではライナー６３１とも呼ぶ。アクチュエーター６２０は、仮想物体に接触することをシミュレートするように構成され、第１の磁石６３４及び第２の磁石６３６を含む。アクチュエーター６２０は、第１の指セグメント１１８Ａに固定されている。この実施形態では、第１の磁石６３４は、ライナー６３１の外面に固定され、第２の磁石６３６は、ウェアラブルハウジング１１６の外層６３３の内面に固定されている。図６Ａにおいて、第１の磁石６３４及び第２の磁石６３６は、それらが反対の極性であり、したがって互いに引き合い、それにより仮想物体に接触することをシミュレートする、第１の構成で示されている。第１の磁石６３４及び第２の磁石６３６が互いに引き合う場合、第１の磁石６３４と第２の磁石６３６との間の接触からもたらされるクリックが、装着者によって知覚される。図６Ｂにおいて、第１の磁石６３４及び第２の磁石６３６は、それらが同じ極性であり、したがって互いに反発し、それにより仮想物体に接触していないことをシミュレートする、第２の構成で示されている。第１の磁石６３４及び第２の磁石６３６は、互いに反発するとき、間隔を空けて配置される。さらに、アクチュエーター６２０は、第１の磁石６３４及び第２の磁石６３６が、装着者によって知覚される触覚効果を発生させるために上述した第１の構成と第２の構成との間で遷移する、振動モードで駆動することができる。言い換えれば、第１の磁石６３４及び第２の磁石６３６の移動は、ウェアラブルハウジング１１６を通して触知的に知覚可能な触覚効果である。
【００３６】
仮想物体に接触することをシミュレートするために上述したように選択的に互いに引き合うか又は反発するために、第１の磁石６３４及び第２の磁石６３６のうちの少なくとも一方は、電磁石である。例示の目的で、第１の磁石６３４は、本明細書では、正の極性を有する従来の磁石として記載し、第２の磁石６３６は、本明細書では、電磁石（以降、電磁石６３６とも呼ぶ）として記載する。しかしながら、当業者であれば、第２の磁石６３６が従来の磁石である一方で、第１の磁石６３４を電磁石とすることができることが明らかであろう。さらに、第１の磁石６３４及び第２の磁石６３６の両方を電磁石とすることができる。電磁石６３６は、本技術分野において既知であるように、比較的平坦な構造で配置されたワイヤのコイルから構成され、電流の印加によりアクティベートすると磁界を発生させるように構成される。さらに、この実施形態では、電磁石６３６の極性は、印加される電流の方向を制御することにより、切り替えるか又は変更することができる。したがって、電流が第１の方向に印加される場合、図６Ａに示すように、電磁石６３６及び第１の磁石６３４が互いに引き付けられるように、電磁石６３６は負の極性を有するように構成される。逆に、電流が第２の方向すなわち反対の方向に印加される場合、図６Ｂに示すように、電磁石６３６及び第１の磁石６３４が互いに反発するように、電磁石６３６は正の極性を有するように構成される。
【００３７】
本発明の別の実施形態では、第１の磁石６３４及び第２の磁石６３６の両方をプログラム可能な磁石とすることができる。プログラム可能な磁石は、単一の極性及び強度を有する従来の磁石とは対照的に、単一の基板の上の様々な強度及び極性の複数の磁気素子を含む。一対のプログラム可能な磁石が、それらの上の磁気素子が互いに対向する、すなわち面するように、互いに対向する、すなわち面する場合、対応する対向する磁気素子は、所望の挙動を達成するように設計された事前に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、向き及び飽和状態の複数の磁気素子を備える多極構造を生成することによって達成される。したがって、プログラム可能な磁石は、各個々の磁気素子の磁気強度及び極性が、所望の挙動を達成するために設計されるか又は選択されるという意味で、プログラム可能である。しかしながら、磁石のプログラム可能な態様又は性質は、プログラム可能な磁石が様々な強度及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、プログラム可能な磁石は、「１回限りの」プログラム可能な磁石であるとみなすことができる。プログラム可能な磁石は、アラバマ州ハンツヴィルのCorrelated Magnetics Research LLCから販売されている。第１の磁石６３４及び第２の磁石６３６は、プログラムされる力又は強度で、互いに同時に引き合いかつ反発するようにプログラムすることができる。磁石の異なる部分において極が異なる強度及び方向を有するように異なる磁気素子をプログラムすることにより、第１の磁石６３４及び第２の磁石６３６は、図６Ｂの構成において、互いに対して浮いている。言い換えれば、第１の磁石６３４及び第２の磁石６３６は、名目上の構成で、互いから制御されるか又はプログラムされた間隔を空けた距離で浮遊するか又は空中に浮くように、プログラムすることができる。仮想物体に接触することをシミュレートするために上述したように選択的に互いに引き合うか又は反発するために、プログラム可能な磁石のうちの少なくとも１つはプログラム可能な電磁石である。
【００３８】
図６Ｃは、ウェアラブルハウジング１１６及びアクチュエーター６２０Ｃを含むウェアラブルデバイス６００Ｃの別の実施形態を示す。この実施形態では、ウェアラブルハウジング１１６は、内面１３０及び外面１３２を有する材料の単一の層である（すなわち、ライナー６３１は不要である）。第１の磁石６３４Ｃ及び第２の磁石６３６Ｃが、ウェアラブルハウジング１１６の内面１３０に固定されている。本発明の別の実施形態では、第１の磁石６３４Ｃ及び／又は第２の磁石６３６Ｃは、ウェアラブルハウジング１１６の外面１３２に固定することができる。第１の磁石６３４Ｃは、装着者の指の背側と接触するように構成されている第１の指セグメント１１８Ａの第１の面に固定され、第２の磁石６３６Ｃは、装着者の指の腹側と接触するように構成されている第１の指セグメント１１８Ａの第２の面に固定されている。第１の磁石６３４Ｃ及び第２の磁石６３６Ｃが、反対の極性であり、したがって互いに引き合う場合、第１の磁石６３４Ｃ及び第２の磁石６３６Ｃは、本質的に、装着者の指を圧迫して仮想物体に接触することをシミュレートする。第１の磁石６３４Ｃ及び第２の磁石６３６Ｃが、同じ極性であり、したがって互いに反発する場合、第１の磁石６３４Ｃ及び第２の磁石６３６Ｃは、装着者の指を圧迫せず、したがって、仮想物体に接触することをシミュレートしない。
【００３９】
図７Ａ及び図７Ｂに示す本発明の別の実施形態では、ウェアラブルデバイス７００は、ウェアラブルハウジング１１６と、仮想物体に接触することをシミュレートするように構成されているアクチュエーター７２０とを含む。この実施形態では、ウェアラブルハウジング１１６は、内面１３０及び外面１３２を有する材料の単一の層である。アクチュエーター７２０は、ウェアラブルハウジング１１６の第１の指セグメント１１８Ａに固定されている。アクチュエーター７２０は、ウェアラブルハウジング１１６の内面１３０に固定されている。本発明の別の実施形態では、アクチュエーター７２０は、ウェアラブルハウジング１１６の外面１３２に固定することができる。アクチュエーター７２０は、ホストプロセッサ１０８及び／又はローカルプロセッサ１１２からのコマンド信号に応じて変形可能なスマート材料のセグメント７３７である。図７Ａにおいて、セグメント７３７は、スマート材料のセグメントが変形しておらず、それにより仮想物体に接触していないことをシミュレートする、第１の構成で示されている。図７Ｂにおいて、セグメント７３７は、スマート材料のセグメントがウェアラブルハウジング１１６から弧状になるか又は外側に移動するように変形し、それにより仮想物体に接触することをシミュレートする、第２の構成で示されている。スマート材料は、電荷又は電界に晒されると、サイズ、形状又は剛性の変化を示す特性を有する。言い換えれば、スマート材料は、電荷が印加されると機械的変形を示すように構成することができる。セグメント７３７の両端は、ウェアラブルハウジング１１６の内面１３０に、接着剤により接着されているか、又は他の方法で結合されている。この実施形態では、セグメント７３７は、ウェアラブルハウジング１１６の内面１３０に固定され、セグメント７３７が変形したときに装着者の指の腹側に接触するように配置されている。本発明の一実施形態では、セグメント７３７のスマート材料は、圧電材料、マクロファイバーコンポジット（ＭＦＣ）材料、電気活性ポリマー（ＥＡＰ）、又は上記で列挙したものと同様の材料から形成される。セグメント７３７に電荷が印加されると、セグメント７３７は、図７Ｂに示すように、装着者の指に向かって変形しかつ曲がり、それにより、装着者の皮膚に力が印加される。スマート材料は、非常に薄くかつ小型に作製することができ、それにより、ウェアラブルデバイス１００において使用することができる。
【００４０】
アクチュエーター７２０に電荷を印加するために、ホストプロセッサ１０８及び／又はローカルプロセッサ１１２は、セグメント７３７が、装着者に対して触覚フィードバック又は触覚効果を生成するように変形し所望の力をかけるようにする電気信号を、セグメント７３７に提供する、制御ハードウェア及びソフトウェアを含む。より詳細には、電源（図示せず）がセグメント７３７に電荷を供給する。電源は、ウェアラブルデバイス１００又はホストコンピューター１０２内に配置することができる。例えば、電源は、ウェアラブルデバイス７００のウェアラブルハウジング１１６に組み込まれる可撓性のある薄いバッテリとすることができる。ホストプロセッサ１０８及び／又はローカルプロセッサ１１２は、電源を制御し、したがって、印加される電荷の大きさ及び周波数を決定する。したがって、電源は、ホストプロセッサ１０８及び／又はローカルプロセッサ１１２からコマンド信号を受信するように構成され、そのコマンド信号に従ってセグメント７３７に電荷を印加するように構成されている。セグメント７３７は、電源からの印加される電荷に応じて変形するか又は曲がる。セグメント７３７によって適用される触覚効果は、装着者が感知する変形触覚効果とみなすことができる。仮想物体に接触することをシミュレートする変形触覚効果の例としては、単一の比較的大きい変形、高速の衝撃又は衝突、硬い表面質感又は高速に移動する物体が挙げられる。変形触覚効果の更なる例としては、例えば、仮想現実環境における、雨粒のような柔らかい衝撃、柔らかい表面質感、又は手の中の低速で移動する仮想物体に仮想的に接触することをシミュレートすることができる、複数の比較的小さい変形を含む。
【００４１】
図７Ｃは、ウェアラブルハウジング１１６及びアクチュエーター７２０Ｃを含むウェアラブルデバイス７００Ｃの別の実施形態を示す。この実施形態では、アクチュエーター７２０Ｃは、ウェアラブルハウジング１１６の第１の指セグメント１１８Ａに固定されているリング又は環状バンド７３７Ｃであり、環状バンド７３７Ｃは、装着者の指を包囲するか又は取り囲む。環状バンド７３７Ｃは、変形すると、装着者の指を本質的に圧迫して、仮想物体に接触するか又は仮想キャラクター／アバターがユーザーに接触することをシミュレートする。
【００４２】
図８は、本発明によるウェアラブルデバイスにより仮想物体を把持することに関連する仮想インタラクションを示す触覚効果を提供するためのプロセス８０１を示すフローチャートである。ウェアラブルデバイス１００は、アクチュエーター１２０を介して、装着者がウェアラブルデバイス１００内部に配置された手を曲げるのを困難にし、それにより、仮想物体を把持することをシミュレートする抵抗力を提供することにより、その装着者に触知力フィードバックを提供するように構成されている。ステップ８３８に示すように、仮想物体を把持することをシミュレートするとき、アクチュエーター１２０は、手の指先、親指又は他の部分において装着者の皮膚の上に又は皮膚に向かって少なくとも２つの圧点を生成するように構成され、かつ生成するようにウェアラブルハウジング１１６上で位置決めされる。アクチュエーター１２０のこうした作動は、ステップ８４０に示すように、仮想現実環境又は拡張現実環境等のシミュレートされた環境において仮想物体を把持することに応じてトリガーされるか又は適用される。アクチュエーター１２０は、把持された仮想物体のサイズ、形状又はコンプライアンス／剛性等、把持された仮想物体の触知的特徴を表す圧力を装着者の皮膚に向かって提供する。より詳細には、ホストコンピューター１０２のホストプロセッサ１０８及び／又はウェアラブルデバイス１００のローカルプロセッサ１１２は、仮想現実環境又は拡張現実環境において仮想物体を把持することに応じて、アクチュエーター１２０にコマンド信号を出力するように構成される。アクチュエーター１２０は、ホストプロセッサ１０８及び／又はウェアラブルデバイス１００のローカルプロセッサ１１２から信号を受信する回路を備える。アクチュエーター１２０はまた、プロセッサからのコマンド信号を、アクチュエーター１２０で使用される適切な信号に変換するために必要な任意の回路も備えることができる。アクチュエーター１２０は、ウェアラブルデバイス１００の装着者に触覚フィードバックを提供するように、コマンド信号に応じて手の部分の上に力を提供する。こうした触覚フィードバックにより、ウェアラブルデバイス１００の装着者に対して、より直観的な、魅力的なかつ自然な体験が可能になる。仮想物体を把持することをシミュレートするとき、ステップ８４２に示すように、装着者の皮膚に向かってアクチュエーター１２０によりレンダリングされる触知又は運動感覚力により、少なくとも２つの圧点において装着者の皮膚上に圧力がもたらされる。こうした触知又は運動感覚力は、ウェアラブルハウジング１１６が上述したように機械的に安定化されるという事実のために、装着者が知覚又は感知することができる。
【００４３】
図９に示す本発明の一実施形態では、ウェアラブルデバイス９００は、ウェアラブルハウジング１１６及びアクチュエーター９２０を含む。アクチュエーター９２０は、仮想物体を把持することをシミュレートするように構成され、第１の磁石９４４及び第２の磁石９４６を含む。この実施形態では、第１の磁石９４４は、ウェアラブルハウジング１１６の第１の指セグメント１１８Ａに固定され、第２の磁石９４６は、ウェアラブルハウジング１１６の第２の指セグメント１１８Ｂに固定されている。図９において、第１の磁石９４４及び第２の磁石９４６は、それらが同じ極性であり、したがって互いに反発し、それにより仮想物体を把持することをシミュレートする、第１の構成で示されている。装着者が、自身の親指以外の指又は親指を曲げるか、又は自身の親指以外の指及び親指を互いに向けて移動させようと試みると、第１の磁石９４４と第２の磁石９４６との間の磁力は押し戻り、第１の磁石９４４及び第２の磁石９４６に隣接して配置される装着者の指先に圧力をもたらす。第１の磁石９４４及び第２の磁石９４６の両方が正の磁荷を有するように示されているが、当業者であれば、磁石が、代替的に、同様に互いに反発するようにともに負の磁荷を有することができることが明らかであろう。
【００４４】
上述したように仮想物体を把持することをシミュレートするために選択的に互いに反発するために、第１の磁石９４４及び第２の磁石９４６のうちの少なくとも一方は電磁石である。例示の目的で、第１の磁石９４４は、本明細書では、正の極性を有する従来の磁石として記載し、第２の磁石９４６は、本明細書では、電磁石として記載する（以降、電磁石９４６と呼ぶ）。しかしながら、当業者であれば、第２の磁石９４６が従来の磁石である一方、第１の磁石９４４を電磁石とすることができることが明らかであろう。さらに、第１の磁石９４４及び第２の磁石９４６の両方を電磁石とすることができる。電磁石９４６は、本技術分野において既知であるように、比較的平坦な構造で配置されたワイヤのコイルから構成され、電流の印加によりアクティベートすると磁界を発生させるように構成されている。したがって、本例において電流が印加されると、図９に示すように、電磁石９４６及び第１の磁石９４４が互いに反発するように、電磁石９４６は正の極性を有するように構成されている。電磁石９４６がアクティベートすると、したがって、アクチュエーター９２０は、コマンド信号に応じて、第１の指セグメント１１８Ａの第２の指セグメント１１８Ｂに向かう移動及びその逆の移動に対する抵抗をレンダリングするように力を提供する。第１の指セグメント１１８Ａと第２の指セグメント１１８Ｂとの間の相対移動に対する抵抗は、本質的に、第１の指セグメント１１８Ａ及び第２の指セグメント１１８Ｂの各々内にそれぞれ配置された装着者の指の各々の曲げに対する抵抗であり、それにより、仮想物体を把持することをシミュレートする。例えば、装着者が、仮想現実環境又は拡張現実環境において仮想物体を把持すると、電磁石９４６は、アクティベートし、装着者の指が曲がるのを阻止するか又は妨げ、それにより、更なる移動が阻止されるそれらの指に対する把持圧力の感覚をもたらす。電磁石９４６がアクティベートしていないとき、アクチュエーター９２０は、第１の指セグメント１１８Ａと第２の指セグメント１１８Ｂとの間の相対移動に対する抵抗を提供しない。
【００４５】
上述したように、電磁石９４６は、電流の印加によりアクティベートすると磁界を発生させるように構成されている。この磁界は、ホストプロセッサ１０８及び／又はローカルプロセッサ１１２を介してプログラム可能に制御することができる。例えば、異なるパターンの触覚効果を生成するために、磁界をパルス化することが望ましい場合がある。例えば、パルス状磁界を用いて、仮想現実環境又は拡張現実環境において缶等の仮想物体を装着者が把持し押しつぶすという例をシミュレートすることができる。
【００４６】
図１０Ａ及び図１０Ｂに示す本発明の別の実施形態では、ウェアラブルデバイス１０００は、ウェアラブルハウジング１１６と、仮想物体を把持することをシミュレートするように構成されたアクチュエーター１０２０とを含む。アクチュエーター１０２０は、ウェアラブルハウジング１１６の外部に延在し、ウェアラブルハウジング１１６の第１の指セグメント１１８Ａに固定された第１の端部１０４７と、ウェアラブルハウジング１１６の第２の指セグメント１１８Ｂに固定された第２の反対側の端部１０４９とを有する、ストランド１０４８を含む。ストランド１０４８は、ホストプロセッサ１０８及び／又はローカルプロセッサ１１２に対するコマンド信号に応じて変形可能なスマート材料から形成される。図１０Ａにおいて、ウェアラブルデバイス１０００のストランド１０４８は、ストランド１０４８が第１の指セグメント１１８Ａの第２の指セグメント１１８Ｂに向かう移動及びその逆の移動に対する抵抗をレンダリングし、それにより仮想物体を把持することをシミュレートする、第１の構成で示されている。図１０Ｂにおいて、ストランド１０４８は、ストランド１０４８が第１の指セグメント１１８Ａの第２の指セグメント１１８Ｂに向かう移動及びその逆の移動に対する抵抗をレンダリングせず、それにより仮想物体を把持することをシミュレートしない、第２の構成で示されている。スマート材料は、電荷又は電界に晒されると、サイズ、形状及び／又は剛性の変化を示す特性を有する。本発明の一実施形態では、アクチュエーター１０２０は、電気活性ポリマー（ＥＡＰ）、形状記憶ポリマー（ＳＭＰ）、形状記憶合金（ＳＭＡ）、又は形状記憶ポリマー（ＳＭＰ）と形状記憶合金（ＳＭＡ）との組合せから形成される。図１０Ａ及び図１０Ｂに関して上述した第１の構成と第２の構成とを交互にするために、ストランド１０４８の剛性を制御するか又は変更することができる。より詳細には、図１０Ｂの第２の構成にあるストランド１０４８は、それに電荷が印加されていないときに第２の剛性を有する。図１０Ｂの第２の構成では、ストランド１０４８は、ひものように柔軟性があるか又はしなやかであり、第１の指セグメント１１８Ａの第２の指セグメント１１８Ｂに向かう移動及びその逆の移動に対する抵抗をレンダリングしない。電荷又は電界に晒されると、ストランド１０４８の剛性は、第２の剛性より大きい第１の剛性に変化する。図１０Ａの第１の構成におけるストランド１０４８は第１の剛性を有する。図１０Ａの第１の構成では、ストランド１０４８は、堅いか又は曲がることができず、第１の指セグメント１１８Ａの第２の指セグメント１１８Ｂに向かう移動及びその逆の移動に対する抵抗をレンダリングする。さらに、この実施形態では、ストランド１０４８は、図１０Ａの第１の構成にあるとき、概して真直ぐ又は直線状である。
【００４７】
アクチュエーター１０２０に電荷を印加するために、ホストプロセッサ１０８及び／又はローカルプロセッサ１１２は、装着者に触覚フィードバック又は触覚効果を生成するように、アクチュエーター１０２０が変形して所望の力をかけるようにする電気信号をアクチュエーター１０２０に提供する、制御ハードウェア及びソフトウェアを含む。より詳細には、電源（図示せず）が、アクチュエーター１０２０に電荷を供給する。電源は、ウェアラブルデバイス１０００又はホストコンピューター１０２内に配置することができる。例えば、電源は、ウェアラブルデバイス１０００のウェアラブルハウジング１１６内に組み込まれる可撓性のある薄いバッテリとすることができる。ホストプロセッサ１０８及び／又はローカルプロセッサ１１２は、電源を制御し、したがって、印加される電荷の大きさ及び周波数を決定する。したがって、電源は、ホストプロセッサ１０８及び／又はローカルプロセッサ１１２からコマンド信号を受信するように構成され、そのコマンド信号に従ってアクチュエーター１０２０に電荷を印加するように構成される。電源からの印加される電荷に応じて、アクチュエーター１０２０の剛性が増大し、第１の指セグメント１１８Ａの第２の指セグメント１１８Ｂに向かう移動及び逆の移動に対する抵抗をレンダリングする力を提供する。第１の指セグメント１１８Ａと第２の指セグメント１１８Ｂとの間の相対移動に対する抵抗により、第１の指セグメント１１８Ａ及び第２の指セグメント１１８Ｂ内にそれぞれ配置された装着者の指の曲げに対する抵抗が提供され、それにより、仮想物体を把持することがシミュレートされる。ストランド１０４８は、電荷が印加されていないとき、しなやかであり、第１の指セグメント１１８Ａと第２の指セグメント１１８Ｂとの間の相対移動に対する抵抗を提供しない。例えば、装着者が、仮想現実環境又は拡張現実環境において仮想物体を把持すると、ストランド１０４８に電荷が印加され、ストランド１０４８の剛性が増大し、それにより、更なる移動が阻止されるそれらの指に対して把持圧力の感覚がもたらされる。
【００４８】
本発明の別の実施形態では、図１０Ａ及び図１０Ｂに関して上述した第１の構成と第２の構成とを交互にするために、ストランド１０４８の長さを制御するか又は変更することができる。より詳細には、図１０Ｂの第２の構成にあるストランド１０４８は、第１の指セグメント１１８Ａの第２の指セグメント１１８Ｂに向かう、より大きい移動及びその逆の、より大きい移動を可能にする第２のすなわち、より長い長さを有する。図１０Ａの第１の構成にあるストランド１０４８は、第１の指セグメント１１８Ａの第２の指セグメント１１８Ｂに向かう、より小さい移動及びその逆の、より小さい移動を可能にする第１のすなわち、より短い長さを有する。ストランド１０４８の長さは、ウェアラブルデバイス１０００に組み込むことができる双方向ＤＣモーター（図示せず）の周囲にストランド１０４８を巻き付けることにより変更することができる。ストランド１０４８を第１の方向に巻き付けることにより、ストランド１０４８の長さが低減し、ストランド１０４８を第２の方向に解くことにより、ストランド１０４８の長さが増大する。
【００４９】
図１０Ａ及び図１０Ｂは、単一のストランド１０４８のみを有するアクチュエーター１０２０を示すが、アクチュエーターは、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すウェアラブルデバイス１１００のアクチュエーター１１２０によって示すように複数のストランドを含むことができる。この実施形態では、ウェアラブルデバイス１１００は、従来の手袋に似た、合計して５本の指セグメントを有するウェアラブルハウジング１１１６を含む。より詳細には、アクチュエーター１１２０は、ウェアラブルハウジング１１１６の外部に配置され、４本のストランド１１４８Ａ、１１４８Ｂ、１１４８Ｃ及び１１４８Ｄを含む。上述したストランド１０４８と同様に、各ストランド１１４８Ａ、１１４８Ｂ、１１４８Ｃ、１１４８Ｄは、ホストプロセッサ１０８及び／又はローカルプロセッサ１１２からのコマンド信号に応じて変形可能なスマート材料から形成される。ストランド１１４８Ａは、ウェアラブルハウジング１１１６の第１の指セグメント１１１８Ａに固定された第１の端部と、ウェアラブルハウジング１１１６の第２の指セグメント１１１８Ｂに固定された第２の反対側の端部とを有する。ストランド１１４８Ｂは、ウェアラブルハウジング１１１６の第３の指セグメント１１１８Ｃに固定された第１の端部と、ウェアラブルハウジング１１１６の第２の指セグメント１１１８Ｂに固定された第２の反対側の端部とを有する。ストランド１１４８Ｃは、ウェアラブルハウジング１１１６の第４の指セグメント１１１８Ｄに固定された第１の端部と、ウェアラブルハウジング１１１６の第２の指セグメント１１１８Ｂに固定された第２の反対側の端部とを有する。ストランド１１４８Ｄは、ウェアラブルハウジング１１１６の第５の指セグメント１１１８Ｅに固定された第１の端部と、ウェアラブルハウジング１１１６の第２の指セグメント１１１８Ｂに固定された第２の反対側の端部とを有する。本発明の別の実施形態（図示せず）では、ストランド１１４８Ａ、１１４８Ｂ、１１４８Ｃ及び１１４８Ｄは、各々、第２の指セグメント１１１８Ｂではなくウェアラブルハウジング１１１６の別の部分又は装着者の掌に固定される第２の反対側の端部を有することができる。
【００５０】
ストランド１１４８Ａ、１１４８Ｂ、１１４８Ｃ、１１４８Ｄは、図１１Ｂに示すウェアラブルデバイス１１００の第２の構成に示すように、各々、電荷が印加されていないとき、第２の剛性を有する。図１１Ｂに示す第２の構成では、各ストランド１１４８Ａ、１１４８Ｂ、１１４８Ｃ、１１４８Ｄは、ひものように曲げやすいか又はしなやかであり、第１の指セグメント１１１８Ａ、第３の指セグメント１１１８Ｃ、第４の指セグメント１１１８Ｄ及び第５の指セグメント１１１８Ｅの各々のそれぞれ第２の指セグメント１１１８Ｂに向かう移動及びその逆の移動に対する抵抗をレンダリングしない。電荷又は電界に晒されると、ストランド１１４８Ａ、１１４８Ｂ、１１４８Ｃ、１１４８Ｄの剛性は、第２の剛性より大きい第１の剛性に変化する。図１１Ａに示す第１の構成にある各ストランド１１４８Ａ、１１４８Ｂ、１１４８Ｃ、１１４８Ｄは、第１の剛性を有する。図１１Ａに示す第１の構成では、各ストランド１１４８Ａ、１１４８Ｂ、１１４８Ｃ、１１４８Ｄは、堅く、第１の指セグメント１１１８Ａ、第３の指セグメント１１１８Ｃ、第４の指セグメント１１１８Ｄ及び第５の指セグメント１１１８Ｅの各々のそれぞれ第２の指セグメント１１１８Ｂに向かう移動及びその逆の移動に対する抵抗をレンダリングする。４本のストランドがあるように示すが、アクチュエーター１１２０は、それより多いか又は少ないストランドを含むことができる。
【００５１】
アクチュエーター１０２０、１１２０は、スマート材料から形成されたストランドを含むが、本発明の別の実施形態によるアクチュエーターは、ストランドではなくコイルを含む。より詳細には、図１２Ａ及び図１２Ｂは、ウェアラブルハウジング１１６及びアクチュエーター１２２０を含むウェアラブルデバイス１２００を示す。アクチュエーター１２２０は、ウェアラブルハウジング１１６の外部に延在し、ウェアラブルハウジング１１６の第１の指セグメント１１８Ａに固定された第１の端部と、ウェアラブルハウジング１１６の第２の指セグメント１１８Ｂに固定された第２の反対側の端部とを有するコイル１２５０を含む。図１２Ａにおいて、コイル１２５０は、コイル１２５０が第１の指セグメント１１８Ａの第２の指セグメント１１８Ｂに向かう移動及びその逆の移動に対する抵抗をレンダリングし、それにより、仮想物体を把持することをシミュレートする、第１の構成で示されている。図１２Ｂにおいて、コイル１２５０は、コイル１２５０が第１の指セグメント１１８Ａの第２の指セグメント１１８Ｂに向かう移動及びその逆の移動に対する抵抗をレンダリングせず、それにより、仮想物体を把持することをシミュレートしない、第２の構成で示されている。より詳細には、図１２Ａの線Ｃ−Ｃに沿った、コイル１２５０を形成する構成要素の断面図である図１２Ｃに最もよく示すように、コイル１２５０は、シェル１２５１とシェル１２５１内に配置されたスマート材料１２５３とを含む。スマート材料１２５３は、ホストプロセッサ１０８及び／又はローカルプロセッサ１１２からのコマンド信号に応じて変形可能である。一実施形態では、スマート材料１２５３は、電荷が印加されていないときは液体状態を有し、電荷が印加されると固体状態を有する金属である。例えば、スマート材料１２５３は、いわゆる「液体金属」若しくは純金属の合金との組合せ、又は、所定の温度（すなわち、軟化点又は融点）を超えると軟質になるような低融点のろう又はゲル状材料等の他の好適な材料とすることができる。コイル１２５０のスマート材料１２５３は、コイル１２５０が図１２Ｂの第２の構成にあるとき、液体状態（電荷が印加されていない）にある。図１２Ｂの第２の構成では、コイル１２５０は、柔軟性があるか又は曲げやすく、第１の指セグメント１１８Ａの第２の指セグメント１１８Ｂに向かう移動及びその逆の移動に対する抵抗をレンダリングしない。電荷又は電界に晒されると、コイル１２５０のスマート材料１２５３は、コイル１２５０が図１２Ａの第１の構成にあるとき、固体状態にある。図１２Ａの第１の構成では、コイル１２５０は、堅く、第１の指セグメント１１８Ａの第２の指セグメント１１８Ｂに向かう移動及びその逆の移動に対する抵抗をレンダリングする。この実施形態のシェル１２５１及びスマート材料１２５３は、上記図１０Ａ及び図１０Ｂにおいて記載したストランド１０４８に対する材料としても利用することができる。
【００５２】
図１３Ａ及び図１３Ｂに示す本発明の別の実施形態では、ウェアラブルデバイス１３００は、ウェアラブルハウジング１１６と、ウェアラブルハウジング１１６の内部に延在しかつ細長い部材１３５２を含むアクチュエーター１３２０とを含む。細長い部材１３５２は、ウェアラブルハウジング１１６の第１の指セグメント１１８Ａ及びウェアラブルハウジング１１６の第２の指セグメント１１８Ｂと形状が一致し、かつそれらに沿って又は隣接して延在する、湾曲構成要素である。本発明の一実施形態では、細長い部材１３５２はＣ字型形状を有する。さらに、本発明の別の実施形態（図示せず）では、細長い部材１３５２は、代替的に、ウェアラブルハウジング１１６の外部に固定することができる。図１３Ａにおいて、細長い部材１３５２は、細長い部材が第１の指セグメント１１８Ａの第２の指セグメント１１８Ｂに向かう移動及びその逆の移動に対する抵抗をレンダリングし、それにより仮想物体を把持することをシミュレートする、第１の構成で示されている。図１３Ｂにおいて、細長い部材１３５２は、細長い部材１３５２が第１の指セグメント１１８Ａの第２の指セグメント１１８Ｂに向かう移動及びその逆の移動に対する抵抗をレンダリングせず、それにより仮想物体を把持することをシミュレートしない、第２の構成で示されている。より詳細には、図１３Ａの線Ｃ−Ｃに沿った、細長い部材１３５２の断面図である図１３Ｃに最もよく示すように、細長い部材１３５２は、シェル１３５１と、ホストプロセッサ１０８及び／又はローカルプロセッサ１１２からのコマンド信号に応じて変形可能でありかつシェル１３５１内に配置されているスマート材料１３５３とを含む。一実施形態では、スマート材料１３５３は、電荷が印加されていないときは液体状態を有し、電荷が印加されると固体状態を有する金属である。例えば、スマート材料１３５３は、いわゆる「液体金属」若しくは純金属の合金との組合せ、又は、所定の温度（すなわち、軟化点又は融点）を超えると軟質になるような低融点のろう又はゲル状材料等の他の好適な材料とすることができる。細長い部材１３５２のスマート材料１３５３は、細長い部材１３５２が図１３Ｂの第２の構成にあるとき、液体状態（電荷が印加されていない）にある。図１３Ｂの第２の構成では、細長い部材１３５２は、曲げやすいか又はしなやかであり、第１の指セグメント１１８Ａの第２の指セグメント１１８Ｂに向かう移動及びその逆の移動に対する抵抗をレンダリングしない。電荷又は電界に晒されると、細長い部材１３５２のスマート材料１３５３は、細長い部材１３５２が図１３Ａの第１の構成にあるとき、固体状態にある。図１３Ａの第１の構成では、細長い部材１３５２は、堅く、第１の指セグメント１１８Ａの第２の指セグメント１１８Ｂに向かう移動及びその逆の移動に対する抵抗をレンダリングする。
【００５３】
別の実施形態では、内部に金属が配置されているシェル１３５１を含むのではなく、ホストプロセッサ１０８及び／又はローカルプロセッサ１１２からのコマンド信号に応じて変形可能なスマート材料から、細長い部材１３５２を形成することができる。アクチュエーター１０２０のストランド１０４８に関して上述したように、スマート材料は、電荷又は電界に晒されると、サイズ、形状及び／又は剛性の変化を示す特性を有する。本発明の一実施形態では、細長い部材１３５２は、電気活性ポリマー（ＥＡＰ）、形状記憶ポリマー（ＳＭＰ）、形状記憶合金（ＳＭＡ）、形状記憶ポリマー（ＳＭＰ）と形状記憶合金（ＳＭＡ）との組合せ、圧電セラミック、誘電エラストマー（シリコン、アクリル樹脂又は合成／天然ゴム系）又はポリフッ化ビニリデン及びそのコポリマー若しくはターポリマー誘導体から形成される。図１３Ａ及び図１３Ｂに関して上述した第１の構成と第２の構成とを交互にするために、細長い部材１３５２の剛性及び／又は厚さを制御するか又は変更することができる。より詳細には、図１３Ｂの第２の構成にある細長い部材１３５２は、電荷が印加されていないときは第２の剛性及び／又は第２の厚さを有する。図１３Ｂの第２の構成では、細長い部材１３５２は、曲げやすく又はしなやかであり、第１の指セグメント１１８Ａの第２の指セグメント１１８Ｂに向かう移動及びその逆の移動に対する抵抗をレンダリングしない。電荷又は電界に晒されると、細長い部材１３５２の剛性は、第２の剛性より大きい第１の剛性に変化し、及び／又は、細長い部材１３５２の厚さは、第２の厚さより大きい第１の厚さに変化する。図１３Ａの第１の構成では、細長い部材１３５２は、（剛性の増大及び／又は厚さの増大により）堅く、第１の指セグメント１１８Ａの第２の指セグメント１１８Ｂに向かう移動及びその逆の移動に対する抵抗をレンダリングする。
【００５４】
図１３Ａ及び図１３Ｂの実施形態では、アクチュエーター１３２０のスマート材料は、細長い部材１３５２の全長にわたって延在する。しかしながら、本発明の別の実施形態では、スマート材料は、装着者の手の関節に隣接して配置されるように、細長い部材内に選択的に配置することができる。より詳細には、図１４は、ウェアラブルハウジング１１６と細長い部材１４５２を有するアクチュエーター１４２０とを含むウェアラブルデバイス１４００の一実施形態を示す。細長い部材１４５２は、ウェアラブルハウジング１１６の第１の指セグメント１１８Ａ及びウェアラブルハウジング１１６の第２の指セグメント１１８Ｂと形状が一致し、かつそれらに沿って又は隣接して延在する、湾曲構成要素である。本発明の一実施形態では、細長い部材１４５２はＣ字型形状を有する。細長い部材１４５２の断面図である図１４Ｂに最もよく示すように（細長い部材１４５２は、単に例示の目的でウェアラブルハウジング１１６から取り除かれて示されている）、細長い部材１４５２は、複数の内部区画１４５４Ａ、１４５４Ｂを備えたシェル１４５１を含む。複数の内部区画１４５４Ａ、１４５４Ｂは、シェル１４５１内の細長い部材１４５２の長さに沿って隣接する部分又は領域である。ホストプロセッサ１０８及び／又はローカルプロセッサ１１２からのコマンド信号に応じて変形可能なスマート材料１４５３は、装着者の手の関節に隣接して配置されるようにウェアラブルハウジング１１６の上に位置決めされる、それらの内部区画１４５４Ａにのみ配置される。内部区画１４５４Ａの数及びサイズ／長さは、図１４に示す構成から変更することができる。スマート材料１４５３は、電荷が印加されていないときは液体状態を有し、電荷が印加されると固体状態を有する金属とすることができ、又は、電気活性ポリマー（ＥＡＰ）、形状記憶ポリマー（ＳＭＰ）、形状記憶合金（ＳＭＡ）、形状記憶ポリマー（ＳＭＰ）と形状記憶合金（ＳＭＡ）との組合せ、圧電セラミック、誘電エラストマー（シリコン、アクリル樹脂又は合成／天然ゴム系）又はポリフッ化ビニリデン及びそのコポリマー若しくはターポリマー誘導体等、電荷又は電界に晒されるとサイズ、形状及び／又は剛性の変化を示すスマート材料から形成することができる。（手の関節に隣接していない）残りの内部区画１４５４Ｂは、プラスチック、金属、カーボンファイバー等の剛性材料で充填することができ、それにより、スマート材料１４５３に剛性があるとき、細長い部材１４５２の全長も同様に剛性がある。
【００５５】
図１５〜図１６Ｂは、本発明の別の実施形態による触覚効果を提供するためのウェアラブルデバイス１５００の概略図である。ウェアラブルデバイス１５００は、ウェアラブルハウジング１５１６を含む。ウェアラブルハウジング１５１６は、少なくとも第１の指セグメント１５１８Ａ及び第２の指セグメント１５１８Ｂを含む。この実施形態では、ウェアラブルハウジング１１６とは異なり、第１の指セグメント１５１８Ａ及び第２の指セグメント１５１８Ｂは、手のそれぞれ親指以外の指及び親指の各々の少なくとも一部を包囲するか又は取り囲むようには構成されていない。代わりに、第１の指セグメント１５１８Ａ及び第２の指セグメント１５１８Ｂは、それぞれ親指以外の指及び親指の各々の腹側面と形状が一致する平面のセグメントである。より詳細には、第１の指セグメント１５１８Ａは、装着者の手の親指以外の指の腹側面と形状が一致するように構成され、第２の指セグメント１５１８Ｂは、装着者の手の親指の腹側面と形状が一致するように構成されている。別の実施形態では、第１の指セグメント１５１８Ａ及び第２の指セグメント１５１８Ｂはまた、装着者の親指以外の指及び親指の１つ以上の側面と形状が一致するように構成されている。ウェアラブルハウジング１５１６は、アンカー部１５２２を更に含む。アンカー部１２２と同様に、アンカー部１５２２は、第１の指セグメント１５１８Ａと第２の指セグメント１５１８Ｂとの間に配置されている。アンカー部１５２２は、腹側フラップ１５２２Ａ及び背側フラップ１５２２Ｂを含み、それにより、アンカー部１５２２は、手の背側から手の腹側まで延在するように構成されている。より詳細には、腹側フラップ１５２２Ａは、装着者の手の腹側面の一部分の上に配置されるように構成され、背側フラップ１５２２Ｂは、装着者の手の背側面の一部分の上に配置されるように構成されている。アンカー部１５２２は、アンカー部１２２に関してより詳細に上述したように装着者の手に対してウェアラブルハウジング１５１６を機械的に安定させるように機能する。図１６Ａに示すように、アンカー部１５２２は、第１の指セグメント１５１８Ａ及び第２の指セグメント１５１８Ｂに対するアンカー部１５２２の剛性を相対的に増大させるように、ウェアラブルハウジング１５１６の材料に埋め込まれた補強材料の列１６５８を含むことができる。
【００５６】
ウェアラブルハウジング１５１６は、装着者の手の形状に一致するように構成された任意の好適な材料から形成される。ウェアラブルハウジング１５１６は、内面１５３０及び外面１５３２を有する材料の単一の層である。内面１５３０は、装着者の皮膚と接触し、かつその形状に一致するように構成されている。一実施形態では、図１６Ｂに示すように、内面１５３０は、内面１５３０に粘着性を提供し、ウェアラブルハウジング１５１６と装着者の皮膚との間の比較的高い摩擦度を保証するように、限定されないがシリコーンポリマー等の弾性ポリマー材料１６５５の層を含むことができる。
【００５７】
外面１５３２は、装着者の手の皮膚から間隔を空けて配置されるように構成されている。図１６Ａに示すように、アクチュエーター１５２０を、外面１５３２の上に固定するか又は外面１５３２内に埋め込むことができる。アクチュエーター１５２０は、第１の指セグメント１５１８Ａの第２の指セグメント１５１８Ｂに向かう移動及びその逆の移動に対する抵抗をレンダリングするように構成されている。より詳細には、アクチュエーター１５２０は、第１の指セグメント１５１８Ａ及び第２の指セグメント１５１８Ｂに沿って延在するスマート材料の列１６５６を含む。スマート材料は、ホストプロセッサ１０８及び／又はローカルプロセッサ１１２からのコマンド信号に応じて変形可能であり、スマート材料の剛性は、制御するか又は変更することができる。本発明の一実施形態では、アクチュエーター１５２０は、電気活性ポリマー（ＥＡＰ）、形状記憶ポリマー（ＳＭＰ）、形状記憶合金（ＳＭＡ）、又は形状記憶ポリマー（ＳＭＰ）及び形状記憶合金（ＳＭＡ）の組合せから形成される。より詳細には、スマート材料の列１６５６は、電荷が印加されていないときは第２の剛性を有し、それにより、装着者は、第１の指セグメント１５１８Ａ及び第２の指セグメント１５１８Ｂを互いに向かって移動させるか又は曲げることができる。電荷又は電界に晒されると、スマート材料の列１６５６の剛性は、第２の剛性より大きい第１の剛性に変化し、それにより、装着者は、第１の指セグメント１５１８Ａ及び第２の指セグメント１５１８Ｂを互いに向かって移動させるか又は曲げることができない。
【００５８】
触覚フィードバックとして後に再生するためのパラメーターを取り込むために、ウェアラブルデバイス１００又は本明細書に記載するウェアラブルデバイスの別の実施形態に、検知システムを組み込むことができる。より詳細には、触覚フィードバックを提供することに加えて、ウェアラブルデバイス１００はまた、仮想物体に対応する現実の物体の物理的特徴を測定し、判断し、近似し、又は他の方法で評価するようにも構成することができる。さらに、評価された物理的特徴を使用して、仮想物体との仮想インタラクションを示す触覚効果を提供することができる。現実の物体とのユーザーインタラクションに対する動的応答を測定するか又は検知するために、少なくとも１つのセンサー１１５（図２を参照）が、ウェアラブルハウジング１１６に固定されるか又はウェアラブルハウジング１１６内に組み込まれる。測定又は検知された動的応答は、パラメーターとして特徴付けられ、こうしたパラメーターは、現実の物体に対応する仮想物体に接触している及び／又は仮想物体を把持しているときに現実の物体の感触を再現する触覚フィードバックとして再生される。現実の物体の測定又は検知された動的応答を介して得られるパラメーターは、現実の物体に対応する仮想現実環境又は拡張現実環境における仮想物体に適用することができる、３次元触覚オブジェクトマップとみなすことができる。３次元触覚オブジェクトマップは、ホストコンピューター１０２のメモリ１１０及び／又はウェアラブルデバイス１００のローカルメモリ１１４に記憶することができ、ウェアラブルデバイスのアクチュエーター１２０は、３次元触覚オブジェクトマップのパラメーターを触覚フィードバックとして再生するように利用することができる。
【００５９】
ウェアラブルハウジング１１６内に組み込むか又はウェアラブルハウジング１１６に固定することができるセンサー１１５の例としては、現実の物体とのインタラクション中に３次元位置、向き及び力の値を検知することができるセンサーが挙げられる。本明細書で使用するための好適なセンサーの例としては、静電容量センサー、抵抗センサー、表面弾性波センサー、光学センサー（例えば、外部物体によって生成される環境光の影を測定することにより位置を検出する影ベースのセンサー用の光センサーのアレイ）又は他の好適なセンサーが挙げられる。ウェアラブルハウジング１１６の各センサー１１５は、ホストプロセッサ１０８及び／又はローカルプロセッサ１１２に電気的に接続されて、その対応するセンサー信号をホストプロセッサ１０８及び／又はローカルプロセッサ１１２に搬送又は送信する。センサー１１５からの信号は、上述したようにアクチュエーター１２０による触覚フィードバックとして後に使用されるように３次元触覚オブジェクトマップを生成するために、ホストプロセッサ１０８及び／又はローカルプロセッサ１１２により受信されかつ処理される。本発明の一実施形態では、ホストプロセッサ１０８及び／又はローカルプロセッサ１１２は、センサー１１５から来る信号を標準化信号であるように較正する較正モジュールを含むことができる。センサー信号を読み取り、デバイスに対して触覚フィードバックを提供するために使用することができるアーキテクチャ及び制御方法については、本発明と同一の譲受人に譲渡され、開示内容が引用することによりその全体として本明細書の一部をなす、Rosenberg他による米国特許第５，７３４，３７３号に、より詳細に記載されている。
【００６０】
図１７は、仮想物体に対応する現実の物体とのユーザーインタラクションに対する動的応答を検知し、その動的応答を使用して、現実の物体の物理的特徴を評価し、かつ本発明の一実施形態によるウェアラブルデバイスによる仮想物体との仮想インタラクションを示す触覚効果を提供するためのプロセス１７０１を示すフローチャートである。ステップ１７６２に示すように、センサー１１５を利用して、現実の物体とのユーザーインタラクション中に３次元位置、向き及び力の値が測定又は検知される。ホストプロセッサ１０８及び／又はローカルプロセッサ１１２は、センサー１１５から測定又は検知された動的応答を受信し、ステップ１７６４に示すように、現実の物体の物理的特徴に関連するパラメーターとして測定値を特徴付ける。物理的特徴は、現実の物体のサイズ、形状、剛性、重量、熱的特徴又は質感とすることができる。ホストプロセッサ１０８及び／又はローカルプロセッサ１１２は、ステップ１７６６に示すように、パラメーターを３次元触覚オブジェクトマップにコンパイル及び／又は更新する。ホストプロセッサ１０８及び／又はローカルプロセッサ１１２は、ステップ１７６８に示すように、ウェアラブルデバイス１００のアクチュエーター１２０に３次元触覚オブジェクトマップを送信し、アクチュエーター１２０は、ステップ１７６９に示すように、３次元触覚オブジェクトマップに従って触知性及び／又は運動感覚触覚効果をレンダリングする。３次元触覚オブジェクトマップは、センサー１１５からの新たな測定又は検知された動的応答により、ホストプロセッサ１０８及び／又はローカルプロセッサ１１２によって連続的に更新することができる。
【００６１】
図１８は、ボール１８７０として示す現実の物体に近接して示されているウェアラブルデバイス１００の概略図である。ウェアラブルデバイス１００は、ボール１８７０との装着者のインタラクションに対する動的応答を測定又は検知するためのウェアラブルハウジング１１６に組み込まれたセンサー１１５を備える。そして、ホストプロセッサ１０８及び／又はローカルプロセッサ１１２は、測定又は検知された動的応答をパラメーターとして特徴付け、こうしたパラメーターは、装着者が、ボール１８７０に対応する仮想物体に接触する及び／又は仮想物体を把持するとき、ボール１８７０の感触を再現するように触覚フィードバックとして再生される。言い換えれば、ホストプロセッサ１０８及び／又はローカルプロセッサ１１２は、一組の触覚再生パラメーターとして再生されるべきボール１８７０の３次元触覚オブジェクトマップを生成する。パラメーターは、ボール１８７０のサイズ、形状、剛性及び／又は質感等、ボール１８７０の少なくとも１つの物理的特徴に関連する。本発明の一例では、ユーザーは、ウェアラブルデバイス１００を装着している手によりボール１８７０を拾い上げることができる。ユーザーは、ボール１８７０と、限定されないが、それに接触する、それを保持する、又はそれに圧力を加える等の種々の方法でインタラクトすることができる。ユーザーがボール１８７０とインタラクトする際、ウェアラブルデバイス１００のセンサーは、ボール１８７０の少なくとも１つの物理的特徴を評価するために、ボール１８７０とのユーザーインタラクションに対する動的応答を測定又は検知する。
【００６２】
別の例では、現実の物体は、一枚の材料又は布地である。ユーザーは、顧客のための注文服を作成しているニットウェアデザイナーである。顧客は、ニットウェアデザイナーに、顧客が注文服に組み込みたい布地の特性を示すために、顧客自身がすでに所有している洋服を持って来る。ウェアラブルデバイス１００を装着している間、ニットウェアデザイナーは、顧客の洋服の布地を把持し、その質感、伸縮性及び他の物理的特性を感知する。ホストプロセッサ１０８及び／又はローカルプロセッサ１１２は、布地の物理的モデルを構築する。ニットウェアデザイナーは、ウェアラブルデバイス１００のセンサーによって取り込まれた布地の物理的モデルを使用して、新たな衣服デザインを作成する。
【００６３】
図１９は、ボックス１９８０として示す現実の物体に近接して示されている２つのウェアラブルデバイス１００の概略図である。ウェアラブルデバイス１００は、各々、ボックス１９８０との装着者によるインタラクションに対する動的応答を測定又は検知するために、そのウェアラブルハウジング１１６内に組み込まれたセンサー１１５を備える。そして、ホストプロセッサ１０８及び／又はローカルプロセッサ１１２は、測定又は検知された動的応答をパラメーターとして特徴付け、こうしたパラメーターは、ボックス１９８０に対応する仮想物体に接触している／仮想物体を把持しているときにボックス１９８０の感触を再現するように、触覚フィードバックとして再生される。パラメーターは、ボックス１９８０のサイズ、形状、剛性、重量、熱的特徴及び／又は質感等、ボックス１９８０の少なくとも１つの物理的特徴に関連する。２つのウェアラブルデバイス１００により、それらのセンサー１１５をまとめて利用して、ボックス１９８０の物理的特徴を評価することができる。例えば、２つのウェアラブルデバイス１００により、限定されないがサイズ及び形状等、ボックス１９８０の幾つかの物理的特徴を評価することができる。特に、２つのウェアラブルデバイス１００を使用することにより、比較的大型の現実の物体（すなわち、ユーザーの片手内に収まることができない現実の物体）のサイズ及び形状をより正確に評価することができる。
【００６４】
本明細書では、仮想物体の接触をシミュレートするアクチュエーターと、仮想物体の把持をシミュレートするアクチュエーターとについて別個に説明しているが、同じウェアラブルデバイス１００に複数のタイプのアクチュエーターを含めることができる。したがって、単一のウェアラブルデバイス１００が、仮想物体の接触をシミュレートするアクチュエーターと仮想物体の把持をシミュレートするアクチュエーターとの両方を含むことができる。さらに、ウェアラブルデバイス１００は、振動、温度、圧力、摩擦等、他のタイプの触覚フィードバックを提供する追加のアクチュエーターを更に含むことができる。言い換えれば、本明細書に記載するような仮想物体の接触をシミュレートするアクチュエーターと仮想物体の把持をシミュレートするアクチュエーターとは、同じウェアラブルデバイスにおいて又は二次的な周辺デバイスにおいて触知性フィードバックを生成する他の作動方法と組み合わせることができる。
【００６５】
したがって、本発明の範囲は、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。本明細書において論考された全ての特許及び刊行物はその全体が、引用することにより本明細書の一部をなす。
【００６６】
本願は、２０１７年１２月２８日に出願された米国特許出願第１５／８５６，２３３号の利益を主張し、この出願の開示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３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【外国語明細書】
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