(57)【要約】      （修正有）【課題】ハプティック・タッチ・スクリーン用の改善された及び／又は代替のサスペンション・システムを提供。【解決手段】磁気サスペンション・システムは、任意の方向において、用途に応じてｘ軸、ｙ軸及び／又はｚ軸に沿って、より大きい又はより小さい運動を提供するように設計できる。磁気サスペンション・システムは、第１本体３０６に結合された第１プログラム可能磁石３０５Ａと、第２本体３１４に結合された第２プログラム可能磁石３０５Ｂとを含む。第２本体が第１本体からプログラムされた離間距離に浮かべられるように、プログラム可能磁石は、公称構成において互いに同時に反発し且つ引き付ける。第２本体に力が加えられていないときに第１及び第２本体が公称構成に戻るよう、プログラム可能磁石は、ハプティック・アクチュエータによって第２本体に加えられた力に反応して、プログラムされたバネ力による第１及び第２本体の間の運動も可能にする。【選択図】図３
2016129013.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１本体及び第２本体と、
前記第１本体に対して前記第２本体を移動し、それによって前記第２本体のユーザにハプティック効果を提供するハプティック・アクチュエータと、
前記第２本体が前記第１本体に対して可動であるように、前記第１及び第２本体を一緒に結合する少なくとも１つの磁気サスペンション・システムであって、前記磁気サスペンション・システムは、前記第１本体に結合された第１プログラム可能磁石と、前記第２本体に結合された第２プログラム可能磁石とを含む、少なくとも１つの磁気サスペンション・システムとを備え、
前記第２本体が前記第１本体からプログラムされた離間距離に浮かべられるように、前記第１及び第２プログラム可能磁石は、公称構成において互いに同時に反発し且つ引き付けるように構成されており、
前記第２本体に力が加えられていないときに前記第１及び第２本体が前記公称構成に戻るように、前記第１及び第２プログラム可能磁石は、前記ハプティック・アクチュエータによって前記第２本体に加えられた力に反応して、プログラムされたバネ力による少なくとも第１方向における前記第１本体と前記第２本体との間の運動を可能にするようにも構成されている、ハプティック・デバイス。
【請求項２】
前記第２本体は、前記ハプティック・アクチュエータに取り付けられたタッチ・スクリーンまたはタッチ表面構成要素を含む、請求項１に記載のハプティック・デバイス。
【請求項３】
前記第２本体は、前記ハプティック・アクチュエータに取り付けられた着用可能な構成要素を含む、請求項１に記載のハプティック・デバイス。
【請求項４】
前記第２本体は、周辺機器のユーザ入力デバイスを含む、請求項１に記載のハプティック・デバイス。
【請求項５】
前記ユーザ入力デバイスは、トリガである、請求項４に記載のハプティック・デバイス。
【請求項６】
前記少なくとも１つの磁気サスペンション・システムは、第２方向における前記第１及び第２本体の間の運動を限定するように構成されており、前記第１方向と前記第２方向とが、互いに向い合っており、前記磁気サスペンション・システムの軸に沿って延在している、請求項１に記載のハプティック・デバイス。
【請求項７】
前記軸はｚ軸である、請求項６に記載のハプティック・デバイス。
【請求項８】
前記少なくとも１つの磁気サスペンション・システムは、第２方向における前記第１及び第２本体の間の運動を可能にするように構成されており、前記第１方向と前記第２方向とが、互いに向い合っており、前記磁気サスペンション・システムの軸に沿って延在している、請求項１に記載のハプティック・デバイス。
【請求項９】
前記軸はｚ軸である、請求項８に記載のハプティック・デバイス。
【請求項１０】
前記第１及び第２本体の間に延在する少なくとも１つのポストをさらに備え、前記第２本体が前記ポスト上に摺動自在に配置されるように、前記第２本体は、前記ポストを受容するように寸法決めされた開口部を含む、請求項１に記載のハプティック・デバイス。
【請求項１１】
少なくとも第２方向における前記第１及び第２本体の間の運動を限定するように、前記開口部は、前記ポストよりもわずかだけ大きく寸法決めされており、前記第１方向及び前記第２方向は、前記磁気サスペンション・システムの第１軸及び第２軸に沿ってそれぞれ延在している、請求項１０に記載のハプティック・デバイス。
【請求項１２】
磁気サスペンション・システムを有するハプティック・デバイスであって、
ハウジング構成要素と、
タッチ・スクリーンと、
前記ハウジング構成要素に対して前記タッチ・スクリーンを移動し、それによって、前記タッチ・スクリーンのユーザにハプティック効果を提供するハプティック・アクチュエータと、
前記タッチ・スクリーンが前記ハウジング構成要素に対して可動であるように、前記タッチ・スクリーン及び前記ハウジング構成要素を一緒に結合する少なくとも１つの磁気サスペンション・システムであって、前記磁気サスペンション・システムは、前記ハウジング構成要素に結合された第１プログラム可能磁石と、前記タッチ・スクリーンに結合された第２プログラム可能磁石とを含む、少なくとも１つの磁気サスペンション・システムと
を備え、
前記タッチ・スクリーンが前記ハウジング構成要素からプログラムされた離間距離に浮かべられるように、前記第１及び第２プログラム可能磁石は、公称構成において互いに同時に反発し且つ引き付けるように構成されており、
前記タッチ・スクリーンに力が加えられていないときに前記タッチ・スクリーン及び前記ハウジング構成要素が前記公称構成に戻るように、前記第１及び第２プログラム可能磁石は、前記ハプティック・アクチュエータによって前記タッチ・スクリーンに加えられた力に反応して、プログラムされたバネ力による少なくとも第１方向における前記ハウジング構成要素及び前記タッチ・スクリーンの間の運動を可能にするようにも構成されている、ハプティック・デバイス。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの磁気サスペンション・システムは、第２方向における前記ハウジング構成要素及び前記タッチ・スクリーンの間の運動を限定するように構成されており、前記第１方向と前記第２方向とが、互いに向い合っており、前記磁気サスペンション・システムのｚ軸に沿って延在している、請求項１２に記載のハプティック・デバイス。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの磁気サスペンション・システムは、第２方向における前記ハウジング構成要素及び前記タッチ・スクリーンの間の運動を可能にするように構成されており、前記第１方向と前記第２方向とが、互いに向い合っており、前記磁気サスペンション・システムのｚ軸に沿って延在している、請求項１２に記載のハプティック・デバイス。
【請求項１５】
前記ハウジング構成要素及び前記タッチ・スクリーンの間に延在する少なくとも１つのポストをさらに備え、前記タッチ・スクリーンが前記ポスト上に摺動自在に配置されるように、前記タッチ・スクリーンは、前記ポストを受容するように寸法決めされた開口部を含む、請求項１２に記載のハプティック・デバイス。
【請求項１６】
少なくとも第２方向における前記ハウジング構成要素及び前記タッチ・スクリーンの間の運動を限定するように、前記開口部は、前記ポストよりもわずかだけ大きく寸法決めされており、前記第１方向及び前記第２方向は、前記磁気サスペンション・システムの第１軸及び第２軸に沿ってそれぞれ延在している、請求項１５に記載のハプティック・デバイス。
【請求項１７】
ハウジング構成要素と、
前記ハウジング構成要素に対して回転可能なトリガと、
前記ハウジング構成要素に結合された第１プログラム可能磁石と、前記トリガに結合された第２プログラム可能磁石とを含む、少なくとも１つの磁気サスペンション・システムとを備え、
前記トリガが前記ハウジング構成要素からプログラムされた離間距離に浮かべられるように、前記第１及び第２プログラム可能磁石は、公称構成において互いに同時に反発し且つ引き付けるように構成されており、
前記トリガに力が加えられていないときに前記トリガが前記公称構成に戻るように、前記第１及び第２プログラム可能磁石は、プログラムされたバネ力による少なくとも第１方向における前記ハウジング構成要素に対する前記トリガの回転を可能にするようにも構成されている、ハプティック・デバイス。
【請求項１８】
前記ハウジング構成要素に対する前記トリガの回転を生じさせ、それによって、前記トリガのユーザにハプティック効果を提供するハプティック・アクチュエータをさらに備える、請求項１６に記載のハプティック・デバイス。
【請求項１９】
前記第２プログラム可能磁石は、ベース表面と、間に旋回点が形成された２つの向い合う角度表面とを含む三角形構成を有する、請求項１６に記載のハプティック・デバイス。
【請求項２０】
前記トリガが前記ハウジング構成要素からプログラムされた離間距離に浮かべられるように、前記第２プログラム可能磁石の少なくとも１つの表面は、前記第１プログラム可能磁石を同時に反発し且つ引き付けるようにプログラムされている、請求項１９に記載のハプティック・デバイス。
【請求項２１】
前記第２プログラム可能磁石の少なくとも１つの表面は、前記第１プログラム可能磁石を引き付けるようにプログラムされている、請求項２０に記載のハプティック・デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には、ハプティック・フィードバックをユーザに提供する構成要素および／またはシステムに関し、より詳細には、ハプティック・フィードバックをユーザに提供するタッチ・スクリーンおよびタッチ表面に関する。
【背景技術】
【０００２】
新世代の消費者デバイスは、物理的入力の代替として、スクリーン上に表示される仮想ボタンおよびスライダなどのタッチ・スクリーン入力にますます依存している。ユーザは、もっぱら、スクリーン上の仮想ボタン、スライダ、スクローラなどを１つまたは複数の指でタッチおよび／または他の方法で操作することによって、そのようなデバイスとインターフェースし得る。スクリーン上のグラフィック表示は、そのような操作に応じて視覚的なフィードバックを提供する。いくつかのより最近のタッチ・スクリーン・デバイスでは、一般にハプティック・フィードバックとして集合的に知られるフォース・フィードバックまたはタクタイル・フィードバックは、また、ユーザの指がタッチ・スクリーン上の視覚的オブジェクトと対話するように、ユーザに提供され得る。これは、一般的に、スクリーンに結合されたハプティック・アクチュエータでスクリーンを移動させるまたは振動させることによって達成される。
【０００３】
ハプティック・アクチュエータに応答してハプティック・タッチ・スクリーンが移動することを可能にし、それによって、スクリーンへのハプティック効果を分離するために、ハプティック・タッチ・スクリーンは、それらが内部に存在する電子デバイス内に追従的に（compliantly）浮かべられる。しかしながら、スクリーンはハプティック・アクチュエータが作動されたとき移動可能でなければならないが、浮かべられたスクリーンは、タッチされたとき、実質的に堅固に取り付けられていたかのようにユーザが感じるものでなければならないことが重要である。他では、サスペンションを使用しないことによってこの問題に対処しているが、サスペンションを使用しないことは、ハプティック効果を有し得るシステムの質量を制限する。
【０００４】
その全体が参照により本明細書に組み込まれているＯｌｉｅｎらの特許文献１に示されているように、ハウジング内にタッチ・スクリーンおよびタッチ表面を取り付けるために追従的なグロメットを利用するサスペンションは、公知である。より具体的にはＯｌｉｅｎらから複製された図１は、機械的サスペンション・システムにおいて複数のグロメット・サスペンション要素１０４を利用する、タッチ・スクリーン１０２にハプティック・フィードバックを提供するための電子タッチ・スクリーン・システム１００の様々な構成要素の分解図を示す。タッチ・スクリーン１０２に加えて、タッチ・スクリーン・システム１００は、キャリア１０６と、モータまたはハプティック・アクチュエータ１０８と、ダスト・シール１１０と、ＬＣＤ構成要素１１２と、メインハウジング構成要素１１４とを含む。グロメット・サスペンション要素１０４は、ｙ軸またはｚ軸などの他の方向の運動を制限しながら、ｘ軸などの特定の軸に沿うタッチ・スクリーン１０２の優先的な運動を可能にするように構成されている。
【０００５】
その全体が参照により本明細書に組み込まれているＲｏｓｅｎｂｅｒｇらの特許文献２と、その全体が参照により本明細書に組み込まれているＯｌｉｅｎらの特許文献３とに示されているように、追従的なグロメット構成要素に加えて、他のサスペンションが、タッチ・スクリーン用途のために提案されている。Ｒｏｓｅｎｂｅｒｇらから複製された図２は、タッチ・パッドまたはタッチ・スクリーン２０２とメインハウジング構成要素２１４との間に結合された１つまたは複数のばね要素２０４を有するタッチ・スクリーン・システム２００を示す。ばね要素２０４は、螺旋状またはコイル状要素として示されているが、ゴム、発泡体、またはフレクシャ（flexures）などの追従的な材料であり得る。ばね要素２０４は、タッチ・スクリーン２０２をシステム２００の剛性ハウジング２１４に結合し、タッチ・スクリーン２０２がｚ軸に沿って移動することを可能にする。図２の実施形態では、１つまたは複数の圧電アクチュエータ２０８は、タッチ・スクリーン２０２の下側に結合され、タッチ・スクリーン２０２上に、および、ユーザがタッチ・スクリーンに触れている場合、ユーザに、小さいパルス、振動、またはテクスチャ感覚を出力する役割を果たす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第８，６２９，９５４号
【特許文献２】米国特許第８，０５９，１０５号
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１０／０２４５２５４Ａ１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ハプティック・タッチ・スクリーン用の改善されたおよび／または代替のサスペンション・システムに対する必要性が当該技術分野に存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書の実施形態は、第１本体と、第２本体と、第１本体に対して第２本体を移動し、それによって第２本体のユーザにハプティック効果を提供するハプティック・アクチュエータと、第２本体が第１本体に対して可動であるように、第１および第２本体を一緒に結合する少なくとも１つの磁気サスペンション・システムとを含むハプティック・デバイスに関する。磁気サスペンション・システムは、第１本体に結合された第１プログラム可能磁石と、第２本体に結合された第２プログラム可能磁石とを含む。第２本体が第１本体からプログラムされた離間距離に浮かべられるように、第１および第２プログラム可能磁石は、公称構成（nominal configuration）において互いに同時に反発し、引き付けるように構成されている。また、第２本体に力が加えられていないときに第１および第２本体が公称構成に戻るように、第１および第２プログラム可能磁石は、ハプティック・アクチュエータによって第２本体に加えられた力に反応して、プログラムされたバネ力による少なくとも第１方向における第１本体と第２本体との間の運動を可能にするように構成されている。
【０００９】
本明細書の別の実施形態によれば、ハプティック・デバイスは、ハウジング構成要素と、タッチ・スクリーンと、ハウジング構成要素に対してタッチ・スクリーンを移動し、それによって、タッチ・スクリーンのユーザにハプティック効果を提供するハプティック・アクチュエータと、タッチ・スクリーンがハウジング構成要素に対して可動であるように、タッチ・スクリーンとハウジング構成要素とを一緒に結合する少なくとも１つの磁気サスペンション・システムとを含む磁気サスペンション・システムを有する。磁気サスペンション・システムは、ハウジング構成要素に結合された第１プログラム可能磁石と、タッチ・スクリーンに結合された第２プログラム可能磁石とを含む。タッチ・スクリーンが、ハウジング構成要素からプログラムされた離間距離に浮かべられるように、第１および第２プログラム可能磁石は、公称構成において互いに同時に反発し、引き付けるように構成されている。また、タッチ・スクリーンに力が加えられていないときにタッチ・スクリーンおよびハウジング構成要素が公称構成に戻るように、第１および第２プログラム可能磁石は、ハプティック・アクチュエータによってタッチ・スクリーンに加えられた力に反応して、プログラムされたバネ力による少なくとも第１方向におけるハウジング構成要素とタッチ・スクリーンとの間の運動を可能にするように構成されている。
【００１０】
本明細書の別の実施形態によればハプティック・デバイスは、ハウジング構成要素と、ハウジング構成要素に対して回転可能なトリガと、ハウジング構成要素に結合された第１プログラム可能磁石とトリガに結合された第２プログラム可能磁石とを含む少なくとも１つの磁気サスペンション・システムとを含む。トリガがハウジング構成要素からプログラムされた離間距離に浮かべられるように、第１および第２プログラム可能磁石は、公称構成において互いに同時に反発し、引き付けるように構成されている。また、トリガに力が加えられていないときにトリガが公称構成に戻るように、第１および第２プログラム可能磁石は、プログラムされたバネ力による少なくとも第１方向におけるハウジング構成要素に対するトリガの回転を可能にするように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ハプティック・フィードバックを提供するための従来技術のハプティック・デバイスの様々な構成要素を示す分解斜視図であり、浮遊用にグロメットが利用されている。
【図２】ハプティック・フィードバックを提供するための従来技術のハプティック・デバイスの側面図であり、浮遊用にバネが利用されている。
【図３】本明細書の一実施形態によるハプティック・デバイスの側面図であり、ハプティック・デバイスは、ｚ軸に沿ってハウジング構成要素の上にタッチ・スクリーンを浮かべるための複数の磁気サスペンション・システムを含み、磁気サスペンション・システムは、それらに力が加えられていないそれらの公称構成で示されている。
【図４】図３のハプティック・デバイスのキャリア構成要素の斜視図であり、キャリア構成要素は、単に例示の目的のためにハプティック・デバイスから除去されている。
【図５】図３のハプティック・デバイスのハウジング構成要素と、ハウジング構成要素に取り付けられた複数のポストの斜視図であり、ハウジング構成要素は、単に例示の目的のためにハプティック・デバイスから除去されている。
【図６Ａ】従来の磁石の斜視図である。
【図６Ｂ】プログラム可能磁石の斜視図である。
【図７】図３のハプティック・デバイスの側面図であり、ハプティック・デバイスのアクチュエータは、ｚ軸に沿ってタッチ・スクリーンに下向きの力を加えている。
【図８】図３のハプティック・デバイスの側面図であり、ハプティック・デバイスのアクチュエータは、ｚ軸に沿ってタッチ・スクリーンに上向きの力を加えている。
【図９】本明細書の別の実施形態によるハプティック・デバイスの側面図であり、ハプティック・デバイスは、ｘ軸に沿ってハウジング構成要素の横にタッチ・スクリーンを浮かべるための複数の磁気サスペンション・システムを含み、磁気サスペンション・システムは、それらに力が加えられていないそれらの公称構成で示されている。
【図１０Ａ】コントローラの斜視図であり、コントローラは、本明細書の別の実施形態によるそれらのユーザ入力要素を浮かべるための磁気サスペンション・システムを含む。
【図１０Ｂ】図１０Ａのコントローラの別の斜視図である。
【図１１】図１０Ａおよび図１０Ｂのコントローラのトリガを浮かべるために利用される磁気サスペンション・システムの側面図である。
【図１２】図１０Ａおよび図１０Ｂのコントローラのトリガと共に利用される図１１の磁気サスペンション・システムの側面図であり、下向きの力がトリガに加えられている。
【図１３】図１０Ａおよび図１０Ｂのコントローラのトリガと共に利用される図１１の磁気サスペンション・システムの側面図であり、磁気サスペンション・システムは、それに力が加えられていないその公称構成で示されている。
【図１４】本明細書の別の実施形態によるハプティック・デバイスの斜視図であり、ハプティック・デバイスは、ｚ軸に沿って、固定されたベース構成要素の上に着用可能な構成要素を浮かべるための磁気サスペンション・システムを含む着用可能な構成要素である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［本発明を機能させる構成］
本発明の前述のおよび他の特徴および利点は、添付図面に示すそ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ており、明細書の一部を形成する添付図面は、さらに、本発明の原理を説明し、当業者が本発明を作成および使用することを可能にする役割を果たす。図面は、縮尺通りではない。
【００１３】
本発明の具体的な実施形態は、ここで図面を参照して説明され、図面では、同様の参照番号は、同一のまたは機能的に類似の要素を示す。以下の詳細な説明は、本質的に単なる例示であり、本発明または本発明の用途および使用を限定することを意図していない。本明細書の実施形態の説明は、電子タッチ・スクリーン用のサスペンション・システムの文脈にあるが、本発明は、それが有用であるとみなされる任意の他の用途でも使用され得る。さらに、前述の技術分野、背景技術、概要、または以下の詳細な説明に提示されているいかなる明示または暗示の理論による限定の意図はない。
【００１４】
本明細書の実施形態は、タッチ・スクリーンとタッチ表面とを取り付けるための磁気サスペンション・システムに関する。磁気サスペンション・システムは、グラフィカル・ディスプレイがタッチ表面またはタッチ要素の後ろに配置されるタッチ・スクリーンの文脈内で以下に説明される。しかしながら、本発明は、そのようなタッチ・スクリーン用のサスペンションに限定されず、任意のハプティックに励起されるタッチ表面またはタッチ要素に等しく適用可能であることが理解されるであろう。たとえば、サスペンション・システムは、ディスプレイ・スクリーンがタッチ・パッドと同一位置にないコンピュータのタッチ・パッドを浮かべるために適用され得る。サスペンション・システムは、容量性センサ、近接場効果センサ、圧電センサ、または他のセンサ技術によって作成され得る少なくとも１つのタッチ感知領域またはタッチ感知領域のアレイを有するタッチ要素を浮かべることに適用され得る。グラフィカル要素は、タッチ要素の背後もしくはタッチ要素と別個の場所に配置され、ホスト・コンピュータによって更新されるディスプレイであり得、または、グラフィカル要素は、単に、関連するタッチ要素のタッチ感知領域を示す特徴（たとえば、グラフィックス）を有するプラスチック表面であり得る。したがって、以下の詳細な説明および特許請求の範囲で使用されるとき、タッチ・スクリーンという用語は、従来のタッチ・スクリーン、ならびに、ハプティック効果が適用され得る任意のタッチ表面またはタッチ要素および関連するグラフィカル要素を包含すると解釈されるべきである。
【００１５】
本明細書の実施形態は、磁気サスペンション・システムを有するハプティック・デバイスに関する。より具体的には、図３は、タッチ表面またはスクリーン３０２と、ハウジングまたはベース構成要素３１４と、タッチ・スクリーン３０２のユーザにハプティック効果を提供するためのハプティック・アクチュエータ３０８と、タッチ・スクリーンがハウジング構成要素に対して可動であるように、タッチ・スクリーン３０２とハウジング構成要素３１４とを一緒に結合する複数の磁気サスペンション・システム３０４とを含むハプティック・デバイス３００を示す。キャリアまたは取り付け構成要素３０６は、タッチ・スクリーン３０２の下側表面に結合されている。本開示の目的のために、タッチ・スクリーン３０２が取り付け構成要素３０６に取り付けられた後、取り付け構成要素３０６は、タッチ・スクリーンの一体型要素または一体型構成要素とみなされ得る。キャリアまたは取り付け構成要素３０６は、鋼もしくはアルミニウムなどの薄板金属、またはポリカーボネートもしくはＰＣ−ＡＢＳなどのプラスチック材料から形成されている。メインハウジング３１４は、一般に、コンパートメントまたはケーシングであると考えられるが、任意のタイプのベース構成要素であり得る。一実施形態では、ハプティック・デバイス３００は、たとえば、７インチのタッチ・スクリーン・ディスプレイを有する医療デバイスである。別の実施形態では、ハプティック・デバイス３００は、制御タッチ・パッドまたは制御タッチ・スクリーンを有する自動車のコンソール・パネルである。ハプティック・デバイス３００は、たとえば、コンピュータ、移動電話、ＰＤＡ、携帯ゲーム・デバイス、メディア・プレーヤ、プリンタ、オフィス電話などの、自動車インターフェース（すなわち、タッチ・スクリーン、タッチ・パッド、またはタッチ・パネル）を有するいくつかのデバイスのうちのいずれかであり得る。ハプティック・アクチュエータ３０８は、取り付け構成要素３０６の下側表面に結合され、それによって、タッチ・スクリーン３０２に結合されており、限定はしないが、圧電アクチュエータ、ボイス・コイル・アクチュエータ、偏心質量アクチュエータ、Ｅコア型アクチュエータ、ソレノイド、可動磁石アクチュエータ、または、必要に応じて他のタイプのアクチュエータを含む、いくつかの公知のアクチュエータ・タイプのいずれかであり得る。ハプティック・アクチュエータ３０８の配置は、図示のものから変更でき、図３に示す場所に限定されないことは、当業者によって理解されるであろう。ソフトウェアは、ハプティック・デバイス３００のユーザにハプティック・フィードバックを提供するために使用される。一実施形態では、タッチ・スクリーン３０２は、グラフィカル・ユーザ・インターフェース（ＧＵＩ）などの、動作しているアプリケーション・プログラムおよび／またはオペレーティング・システムに基づくグラフィカル環境を表示し得る。グラフィカル環境は、たとえば、背景、ウィンドウ、データ・リスト、カーソル、ボタンなどのアイコン、および、ＧＵＩ環境でよく知られている他のグラフィカル・オブジェクトを含み得る。ユーザは、スクリーン上に表示された仮想グラフィカル・オブジェクトを作動させ、移動させ、フリップし、前進させ、または他の方法で操作するようにタッチ・スクリーン３０２の様々な領域をタッチすることによって、ハプティック・デバイス３００と対話し、それによってデバイスへの入力を提供する。そのようなタッチ・スクリーンおよびＧＵＩは、上記で参照により組み込まれているＲｏｓｅｎｂｅｒｇらの米国特許８，０５９，１０５号に例示されているように、よく知られている。図示していないが、ハプティック・デバイス３００は、タッチ・スクリーン３０２とＬＣＤ構成要素との間のダスト侵入を防止するために設置されたダスト・シール（図示せず）と共に、任意の適切な方法でメインハウジング構成要素３１４に固定されたＬＣＤ構成要素（図示せず）も含み得る。
【００１６】
図３の実施形態では、４つの別個の、しかし同一の磁気サスペンション・システム３０４は、ハプティック・デバイスの角部において、タッチ・スクリーン３０２とハウジング構成要素３１４とを結合しているが、より多くの磁気サスペンション・システムが利用でき、または、より少ない磁気サスペンション・システムが利用できることは、当業者によって理解されるであろう。たとえば、本明細書の別の実施形態（図示せず）では、ハプティック・デバイスは、限定はしないが、ハプティック・デバイスの中心線に沿って、ハプティック・デバイスの１つもしくは複数の端部に沿って、および／またはハプティック・アクチュエータに隣接して等、戦略的な場所において、タッチ・スクリーン３０２とハウジング構成要素３１４との間に延在する複数の別個の磁気サスペンション・システムを含み得る。本明細書のさらに別の実施形態（図示せず）では、１つの磁気サスペンション・システムのみが、タッチ・スクリーンのすべてまたは一部の下に連続的に延在し得る。
【００１７】
ハプティック・デバイス３００のタッチ・スクリーン３０２は、ハプティック・タッチ・スクリーンとみなされ得、ハプティック・タッチ・スクリーンは、ハプティック・アクチュエータ３０８と、アクチュエータに信号を提供し、ユーザのタッチに連動してタッチ・スクリーン３０２の所望の動きをアクチュエータに誘発させる関連する制御ハードウェアおよびソフトウェアとが設けられている。上記で参照により組み込まれているＲｏｓｅｎｂｅｒｇらの米国特許第８，０５９，１０５号でより詳細に説明されているように、たとえば、仮想ボタンの押下もしくは仮想要素間の衝突に連動してショックを誘発させる、または、スクリーンを横切る仮想要素の運動に連動して振動を誘発させる、もしくは必要に応じて他のタイプのスクリーンの運動を誘発させるように、信号が提供され得る。タクタイル・フィードバック、タッチ・フィードバック、および振動タクタイル・フィードバックとしても知られている、そのようなハプティック・フィードバックまたは効果は、ハプティック・デバイス３００のユーザのためのより直感的で、魅力的で、自然な認識を可能にし、したがって、ユーザとハプティック・デバイス３００との間の対話は、ハプティック効果によって提供されるタクタイル・フィードバックを通して、かなり強化される。
【００１８】
この実施形態では、タッチ・スクリーン３０２に対してアクチュエータ３０８によって生成または出力される力は、線形であり、タッチ・スクリーン３０２の平面に対して垂直または直角であるｚ軸に沿っている。ユーザがアクチュエータ３０８によって生成または出力された力を感じることを可能にするために、本明細書の実施形態による磁気サスペンション・システム３０４は、タッチ・スクリーン３０２がハプティック・フィードバックのために必要な追従性（compliance）を有し、アクチュエータ３０８によって出力された力によって移動されることを可能にするために設置される。しかしながら、ユーザが動作中にタッチ・スクリーン３０２に力を加えたとき、他の方向におけるタッチ・スクリーンの運動または移動を可能にすることは、ユーザにとって脆弱性または不安定性であると感じる可能性がある。別の言い方をすれば、ハプティック・フィードバック中にタッチ・スクリーンの移動を可能にすることが望ましいが、ユーザ操作またはその制御中にタッチ・スクリーンの移動を可能にすることは、望ましくない。所望のハプティック効果を提供するために、本明細書の実施形態による磁気サスペンション・システムは、ハプティック・デバイス３００内に取り付けられたとき、ｙ方向またはｙ軸およびｘ方向またはｘ軸などの他の方向におけるまたは他の並進軸に沿った運動を制限または限定しながら、ｚ方向またはｚ軸などの特定の方向におけるまたは特定の並進軸に沿ったハウジング構成要素３１４に対するタッチ・スクリーン３０２の優先的な運動を可能にするように構成されている。図３に示す座標系に関して、磁気サスペンション・システム３０４は、ｚ軸の方向におけるタッチ・スクリーン３０２の移動を可能にし、ｙ軸および／またはｘ軸の方向における移動を制限または限定するように構成されて示されている。本明細書の他の実施形態では、以下でより詳細に説明するように、タッチ・スクリーンが所望のハプティック効果の方向において移動するが、他の方向において非常に堅固であることを可能にするために、磁気サスペンション・システム３０４は、ｙ軸および／もしくはｘ軸の方向におけるタッチ・スクリーン３０２の移動を可能にし、ならびに／またはｚ軸の方向における移動を制限もしくは限定するようにプログラムまたは構成されている。
【００１９】
各磁気サスペンション・システム３０４は、（取り付け構成要素３０６を介して）タッチ・スクリーン３０２に取り付けられた第１プログラム可能磁石３０５Ａと、ハウジング構成要素３１４に取り付けられた第２プログラム可能磁石３０５Ｂとを含む。第１プログラム可能磁石３０５Ａおよび第２プログラム可能磁石３０５Ｂは、各々、単一の基板上の様々な強度および極性の複数の磁気要素を含むプログラム可能磁石である。より具体的には、従来の磁石６０５Ａが図６Ａに示されており、例示的なプログラム可能磁石６０５Ｂが図６Ｂに示されている。従来の磁石６０５Ａは、単一の極性および強度を有する単一のまたは個別の磁気要素であるが、プログラム可能磁石６０５Ｂは、様々な強度および極性の複数の磁気要素６０７を含む。それらの上の磁気要素が互いに対向するまたは向い合うように１対のプログラム可能磁石が互いに対向したまたは向い合ったとき、対応する対向する磁気要素は、所望の動作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。プログラム可能な動作は、様々なサイズ、場所、向き、および飽和の複数の磁気要素を備える多極構造を作成することによって達成される。図６Ｂの例示的な実施形態は、単一のまたは個別の表面または基板上の６６の磁気要素６０７を有するプログラム可能磁石を示すが、特定の数の磁気要素は、例示的であり、例示の目的のみに使用するためのものであり、用途に応じて変更され得る。各磁気要素６０７は、図６Ｂでは同じ強度および極性を有するが、任意の磁気要素６０７の磁気強度および極性は、各々、所望の動作を達成するために変更され得る。したがって、プログラム可能磁石は、任意の磁気要素６０７の磁気強度および極性が所望の動作を達成するために設計または選択されてい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側面または性質は、プログラム可能磁石が様々な強度および極性の複数の磁気要素６０７で形成された後で完成し、したがって、プログラム可能磁石は、「ワンタイム」プログラム可能磁石であるとみなされ得る。プログラム可能磁石は、アラバマ州ハンツビルのＣｏｒｒｅｌａｔｅｄ  Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  ＬＬＣから市販されている。
【００２０】
再び図３を参照すると、第１プログラム可能磁石３０５Ａおよび第２プログラム可能磁石３０５Ｂは、プログラムされた力または強度で同時に互いを引き付け、反発するようにプログラムされている。磁石の異なる部分において異なる強度および磁極の方向を有するように異なる磁気要素をプログラムすることによって、タッチ・スクリーン３０２は、タッチ・スクリーンがプログラムされたバネ力または制動でハウジング構成要素の上に浮遊するように、ハウジング構成要素３１４の上に磁気的に「浮かべられる」。したがって、磁気サスペンション・システム３０４は、タッチ・スクリーン３０２が公称構成においてハウジング構成要素３１４から制御されたまたはプログラムされた離間距離に浮遊またはホバーするように、構成またはプログラムされている。磁気サスペンション・システム３０４は、また、力がタッチ・スクリーン３０２に加えられていないときに、ハウジング構成要素３１４およびタッチ・スクリーン３０２が公称構成に戻るように、制御されたまたはプログラムされたバネ力でハプティック・アクチュエータ３０８によってタッチ・スクリーンに加えられた力に反応してハウジング構成要素３１４とタッチ・スクリーン３０２との間の運動を可能にするように構成またはプログラムされている。ハプティック・デバイス３００の公称構成は図３に示され、タッチ・スクリーン３０２がハウジング構成要素３１４から制御されたまたはプログラムされた距離ＤＮに浮かべられている。本明細書で使用されるとき、制御されたまたはプログラムされた離間距離は、互いに接触またはタッチしていないハウジング構成要素とタッチ・スクリーンとの間に空間または間隙が存在するように、タッチ・スクリーン３０２がハウジング構成要素３１４に対して位置づけられるまたは配置されていることを意味し、距離の測定サイズは、磁気サスペンション・システム３０４のプログラム可能な特徴または特性である。加えて、本明細書で使用されるとき、公称構成は、力がいずれの構成要素にも加えられていないときのタッチ・スクリーン３０２とハウジング構成要素３１４との間の相対的な位置または関係である。別の言い方をすれば、公称構成は、タッチ・スクリーン３０２およびハウジング構成要素３１４の平衡またはゼロ力状態とみなされ得る。
【００２１】
図３の実施形態では、磁気サスペンション・システム３０４は、ｚ軸の方向におけるタッチ・スクリーン３０２の運動を可能にし、ｙ軸およびｘ軸の方向における移動を制限または限定するように構成またはプログラムされている。より具体的には、タッチ・スクリーン３０２は、磁気サスペンション・システムのｚ軸に沿って、反対方向に、すなわち、上下方向に移動することを許可または可能にされる。本明細書で使用される「反対方向」は、互いから離れるほうに延在するもしくは面する、または、互いから１８０度の反対の方向に延在するもしくは面する１対の方向を含む。しかしながら、ユーザが任意の方向においてｘ軸に沿って、または任意の方向においてｙ軸に沿ってタッチ・スクリーン３０２に力を加えたとき、磁気サスペンション・システム３０４は、これらの方向におけるタッチ・スクリーン３０２の運動を可能にせず、したがって、ユーザは、タッチ・スクリーン３０２がハプティック・デバイス３００のハウジング構成要素３１４に対して堅固に取り付けられているように感じる。アクチュエータ３０８がｚ軸に沿って力を出力したとき、磁気サスペンション・システム３０４は、ユーザにハプティック効果を提供するために、ｚ軸に沿ったタッチ・スクリーン３０２の上向きと下向き両方の運動を可能にするようにプログラムまたは構成されている。より具体的には、ハプティック・アクチュエータ３０８が図７の方向矢印７２０によって示されているようにｚ軸に沿って下向きの方向において力を出力したとき、磁気サスペンション・システム３０４は、タッチ・スクリーン３０２とハウジング構成要素３１４との間の距離が短縮された距離ＤＳに減少または低減するように、タッチ・スクリーン３０２の下向きの運動を可能にする。短縮された距離ＤＳは、図３の公称構成で示す制御されたまたはプログラムされた距離ＤＮよりも小さい。下向きの力がハプティック・アクチュエータ３０８によってもはや加えられていないとき、ハウジング構成要素３１４およびタッチ・スクリーン３０２は、磁気サスペンション・システム３０４の制御されたまたはプログラムされたバネ力のため、公称構成に戻る。同様に、ハプティック・アクチュエータ３０８が図８の方向矢印８２０によって示されるようにｚ軸に沿って上向きの方向の力を出力したとき、磁気サスペンション・システム３０４は、タッチ・スクリーン３０２とハウジング構成要素３１４との間の距離がより長い距離ＤＬに増加するように、タッチ・スクリーン３０２の上向きの運動を可能にする。より長い距離ＤＬは、図３の公称構成で示されている制御されたまたはプログラムされた距離ＤＮよりも大きい。上向きの力がハプティック・アクチュエータ３０８によってもはや加えられていないとき、ハウジング構成要素３１４およびタッチ・スクリーン３０２は、磁気サスペンション・システム３０４の制御されたまたはプログラムされたバネ力のため、公称構成に戻る。したがって、磁気サスペンション・システム３０４は、ｚ軸に沿ったタッチ・スクリーンの運動を許可することによって、ユーザがアクチュエータ３０８によって生成された振動、ショック、および同様のタクタイル・フィードバックを感じることを可能にするだけでなく、ｘ軸およびｙ軸に沿ったタッチ・スクリーンの運動を限定または防止することによって、タッチ・スクリーン３０２のユーザ操作中に、タッチ・スクリーン３０２に安定性を提供する。
【００２２】
本明細書の別の実施形態では、磁気サスペンション・システム３０４は、ｚ軸に沿った、すなわち、ハプティック・デバイス３００およびタッチ・スクリーン３０２に対して垂直なタッチ・スクリーン３０２の下向きの運動も、ｘ軸に沿ったおよびｙ軸に沿った運動に加えて限定されるように構成またはプログラムされている。ユーザがタッチ・スクリーン３０２の操作中にタッチ・スクリーン３０２上で押下したとき、磁気サスペンション・システム３０４は、タッチ・スクリーン３０２がハウジング構成要素３１４内に堅固に取り付けられているかのようにユーザが感じるように、この例ではｚ軸におけるデバイスの並進軸に沿った第１方向におけるハウジング構成要素３１４に対するタッチ・スクリーン３０２の運動を制限または限定するように構成されている。しかしながら、アクチュエータ３０８によって生成された力に反応して、磁気サスペンション・システム３０４は、ｚ軸に沿った第２方向または反対方向におけるハウジング構成要素３１４に対するタッチ・スクリーン３０２の運動を可能にするように構成されている。したがって、磁気サスペンション・システムは、第２方向または反対方向における運動を依然として可能にしながら、特定方向または第１方向における運動または移動を限定するために、反対の作動方向において異なる剛性を有するようにプログラムされている。本明細書の一実施形態では、ｚ軸に沿ったタッチ・スクリーン３０２の下向きの運動は、限定されないか、またはｘ軸に沿ったおよびｙ軸に沿った運動と同じ程度には限定されない。ｚ軸に沿ったタッチ・スクリーン３０２の下向きの運動は、押されたときタッチ・スクリーンが動いているように感じさせない程度にのみ限定または制限されるが、そのような下向きの運動は、ハプティック効果の振動中に許可または可能にされる。たとえば、第１プログラム可能磁石３０５Ａおよび第２プログラム可能磁石３０５Ｂは、プログラム可能磁石が互いに押すよりもプログラム可能磁石を引き離すためにより小さい力が必要とされるように構成され得る。
【００２３】
図３の実施形態では、ハプティック・デバイス３００は、タッチ・スクリーン３０２の運動中に安定性をハプティック・デバイス３００に提供するために、取り付け構成要素３０６を通って形成されたスルーホールまたは開口部３１８を介して摺動自在に受容される複数のガイド・レールまたは円筒状ポスト３１６を含む。より具体的には、取り付け構成要素３０６の斜視図を示す図４と、ハウジング構成要素３１４およびポスト３１６の斜視図を示す図５とをさらに参照すると、各ポスト３１６は、第１端部３１７と、ハウジング構成要素３１４に固定されたまたは取り付けられた第２端部または対向する端部３１９とを含む。ポスト３１６は、取り付け構成要素３０６（および、それに取り付けられたタッチ・スクリーン３０２）がポスト３１６の上に摺動自在に配置されるように、対応する開口部３１８を介して配置されるように寸法決めされる。本明細書で使用される「摺動自在に配置される」は、取り付け構成要素３０６（および、それに取り付けられたタッチ・スクリーン３０２）がポスト３１６の上に配置され、ポスト３１６に対して摺動または移動するように構成されていることを意味する。力がアクチュエータ３０８によって出力されたとき、取り付け構成要素３０６（および、それに取り付けられたタッチ・スクリーン３０２）は、ｚ軸に沿って移動され、取り付け構成要素（および、それに取り付けられたタッチ・スクリーン３０２）は、ポストがｚ軸に沿ったタッチ・スクリーンの運動のためのトラックまたはガイドとして機能するように、ポスト３１６に沿って上下に摺動する。加えて、本明細書の一実施形態では、開口部３１８は、ｘ軸に沿ったおよび／またはｙ軸に沿ったタッチ・スクリーン３０２の左右の運動をさらに制限または限定するために、ポスト３１６よりもほんのわずか大きく寸法決めされる。したがって、ポスト３１６は、ハプティック・デバイスの必須の構成要素ではないが、ポスト３１６は、ｘ軸に沿ったおよび／またはｙ軸に沿ったタッチ・スクリーン３０２の左右の運動を限定する上で磁気サスペンション・システム３０４を支援するように構成されている。
【００２４】
磁気サスペンション・システム３０４は、ｚ軸に沿った優先的な運動を可能にするように構成されているが、本明細書の別の実施形態による磁気サスペンション・システムは、ｘ軸またはｙ軸などに沿った作動の他の方向における優先的な運動を可能にするように構成されている。より具体的には、図９は、本明細書の別の実施形態によるハプティック・デバイス９００の側面図であり、ハプティック・デバイスは、ｘ軸に沿ってハウジングまたはベース構成要素９１４の横にまたはその中にタッチ・スクリーン９０２を浮かべるための磁気サスペンション・システム９０４を含む。磁気サスペンション・システム９０４は、タッチ・スクリーンがｘ軸に沿ってハウジング構成要素に対して可動であるように、タッチ・スクリーン９０２とハウジング構成要素９１４とを一緒に結合する。磁気サスペンション・システム９０４は、それらに力が加えられていないそれらの公称構成において示されている。キャリアまたは取り付け構成要素９０６は、タッチ・スクリーン９０２の下側表面に結合されている。図３の実施形態と同様に、各磁気サスペンション・システム９０４は、タッチ・スクリーン９０２に取り付けられた第１プログラム可能磁石９０５Ａと、ハウジング構成要素９１４に取り付けられた第２プログラム可能磁石９０５Ｂとを含む。第１プログラム可能磁石９０５Ａおよび第２プログラム可能磁石９０５Ｂは、各々、単一の基板上の様々な強度および極性の複数の磁気要素を含むプログラム可能磁石である。
【００２５】
この実施形態では、しかしながら、タッチ・スクリーン９０２に対してハプティック・アクチュエータ９０８によって生成または出力される力は、線形であり、タッチ・スクリーン９０２の平面と平行なｘ軸に沿っている。第１プログラム可能磁石９０５Ａおよび第２プログラム可能磁石９０５Ｂは、タッチ・スクリーンがプログラムされたバネ力または制動でハウジング構成要素の横またはその中に浮遊するように、タッチ・スクリーン９０２がハウジング構成要素９１４の横またはその中に磁気的に「浮かべられる」ように、同時に、プログラムされた力で、互いに引き付け、反発するようにプログラムされている。したがって、本明細書の実施形態による磁気サスペンション・システムは、力がタッチ・スクリーン９０２に加えられていないときにハウジング構成要素９１４およびタッチ・スクリーン９０２が公称構成に戻るように、制御されたまたはプログラムされたバネ力でハプティック・アクチュエータ９０８によってタッチ・スクリーンに加えられる力に反応してハウジング構成要素９１４とタッチ・スクリーン９０２との間の動きを可能にするようにも構成されながら、タッチ・スクリーン９０２が図９に示す公称構成におけるハウジング構成要素９１４から制御されたまたはプログラムされた離間距離に浮遊またはホバーするように、構成またはプログラムされている。図９の実施形態では、磁気サスペンション・システム９０４は、ｘ軸の方向におけるタッチ・スクリーン９０２の運動を可能にするように構成またはプログラムされている。本明細書では示されていないが、磁気サスペンション・システムは、同様にｙ軸に沿った優先的な運動を可能にするように構成され得る。
【００２６】
図９の実施形態では、バネ要素９２２は、タッチ・スクリーン９０２をハウジング構成要素９１４に結合し、タッチ・スクリーン９０２がｚ軸に沿って移動することを可能にするために、ハプティック・デバイス９００における機械的サスペンション・システムとして利用される。バネ要素９２２は、螺旋状またはコイル状要素として示されているが、ゴム、発泡体、またはフレクシャなどの追従的な材料であり得る。別の実施形態（図示せず）では、磁気サスペンション・システム３０４などの別の磁気サスペンション・システムは、タッチ・スクリーン９０２をハウジング構成要素９１４に結合し、タッチ・スクリーン９０２がｚ軸に沿って移動することを可能にするために、サスペンション・システムとして利用され得る。さらに別の実施形態（図示せず）では、ｘ軸の方向におけるタッチ・スクリーン９０２の運動を可能にするように構成またはプログラムされた磁気サスペンション・システム９０４は、また、ｚ軸の方向においてハウジング構成要素９１４の上にタッチ・スクリーン９０２を浮かべまたは浮遊させ、ｚ軸の方向におけるタッチ・スクリーン９０２の運動を可能にするようにプログラムまたは構成されている。
【００２７】
タッチ・スクリーンの表面に加えて、上記で説明したようなものなどの磁気サスペンション・システムは、プログラムされたバネ力または制動で、固定されたハウジング構成要素に対して可動構成要素を磁気的に浮かべるために、他のハプティック用途において利用され得る。たとえば、上記で説明したものなどの磁気サスペンション・システムは、図１０Ａ〜図１０Ｂに示したものなどのゲーミング・システムのためのハンドヘルド・ゲーミング・コントローラ１０２４のユーザ入力デバイスを磁気的に浮かべるために利用され得る。しかしながら、当業者は、コントローラが、単にハプティック周辺機器の例示的な実施形態であり、他の構成、形状、およびサイズを有するハプティック周辺機器（限定はしないが、電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、タブレット、コンピュータ、ゲーミング周辺機器、および、当業者に周知の仮想現実システムのための他のコントローラなど）で使用され得ることを認識するであろう。
【００２８】
図１０Ａおよび図１０Ｂは、コントローラ１０２４の異なる斜視図である。コントローラ１０２４のハウジング１０３４は、左利きのユーザまたは右利きのユーザのいずれかによってデバイスを把持する両手を容易に収容するように形付けられている。当業者は、コントローラ１０２４が、単に、ビデオ・ゲーム・コンソール・システムのために現在利用可能な多くの「ゲーム・パッド」に対する同様の形状およびサイズのコントローラの例示的な実施形態であり、限定はしないが、Ｗｉｉ（商標）リモートまたはＷｉｉ（商標）Ｕ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ、Ｓｏｎｙ（登録商標）ＳｉｘＡｘｉｓ（商標）コントローラまたはＳｏｎｙ（登録商標）Ｗａｎｄコントローラ、Ｘｂｏｘ（商標）コントローラまたは同様のコントローラ、ならびに、現実のオブジェクト（テニス・ラケット、ゴルフ・クラブ、野球のバットなど）のような形状および他の形状のコントローラを含む、ユーザ入力要素の他の構成、形状、およびサイズを有するコントローラが使用され得ることを認識するであろう。コントローラ１０２４は、ジョイスティック１０３０と、ボタン１０３２と、トリガ１０３６とを含むいくつかのユーザ入力要素またはマニピュランダムを含む。本明細書で使用するとき、ユーザ入力要素は、ホスト・コンピュータ（図示せず）と対話するためにユーザによって操作されるトリガ、ボタン、ジョイスティックなどのインターフェース・デバイスを指す。ハウジング１０３４内で、コントローラ１０２４は、ユーザ入力要素、ならびに、ユーザの手が一般的に配置されている場所においてハウジング１０３４に結合された１つまたは複数の汎用またはランブル・アクチュエータ１０２６、１０２８を駆動するために、１つまたは複数のハプティック・アクチュエータ（図示せず）を含み得る。そのようなハプティック・アクチュエータは、ビデオ・ゲームの操作に関連してユーザにハプティック・フィードバックを提供する。
【００２９】
ここで図１１に戻り、コントローラ１０２４内で利用される磁気サスペンション・システム１００４について説明する。各磁気サスペンション・システム１００４は、（図１２〜図１３に関連してより詳細に説明するように、組み立てられたとき、トリガ１０３６に取り付けられる）第１プログラム可能磁石１００５Ａと、コントローラ１０２４内に収容された非可動部分である第２プログラム可能磁石１００５Ｂとを含む。第１プログラム可能磁石１００５Ａおよび第２プログラム可能磁石１００５Ｂは、各々、単一の基板上の様々な強度および極性の複数の磁気要素を含むプログラム可能磁石である。第１プログラム可能磁石１００５Ａは、ベース面または表面１０４２、ならびに、２つの対向する角度面または表面１０３８、１０４０を含む三角形の構成を有する。トリガ１０３６が操作されると、第１プログラム可能磁石１００５Ａは、図１１に示す方向矢印１０４８によって示すように、それらの対向する角度表面１０３８、１０４０の間に形成された旋回点１０４４の周りを回転または旋回する。
【００３０】
磁気サスペンション・システム１００４がコントローラ１０２４内で利用されたとき、第１プログラム可能磁石１００５Ａは、図１２〜図１３に示すようにトリガ１０３６に取り付けられ、第２プログラム可能磁石１００５Ｂは、コントローラ１０２４内に収容または配置される。図１２〜図１３は、トリガ１０２４と磁気サスペンション・システム１００４との間の構造的関係を説明するためにハウジング１０３４を除去した（ハウジング１０３４の一部は、仮想線で示されている）コントローラ１０２４の一部の概略図である。図１３は、磁気サスペンション・システム１００４およびトリガ１０２４の公称構成を示し、力はトリガ１０２４に加えられていない。トリガ１０３６は、ハウジング１０３４の外側に突き出し、またはハウジング１０３４から遠ざかる方向に延在し、第１プログラム可能磁石１００５Ａのベース表面１０４２は、第２プログラム可能磁石１００５Ｂに対向するまたは向い合っている。第１プログラム可能磁石１００５Ａおよび第２プログラム可能磁石１００５Ｂのベース表面１０４２は、プログラムされたバネ力または制動でトリガ１０２４がハウジング１０３４の外側に突き出たまたはハウジング１０３４から遠ざかる方向に延在する公称構成においてトリガ１０２４が磁気的に「浮かべられる」ように、同時に、プログラムされた力で互いに引き付け、反発するようにプログラムされている。したがって、本明細書の実施形態による磁気サスペンション・システム１００４は、第１プログラム可能磁石１００５Ａが第２プログラム可能磁石１００５Ｂから制御されたまたはプログラムされた離間距離に浮かべられるまたは配置されるように、構成またはプログラムされている。
【００３１】
図１２上の方向矢印１０５０によって示すように下向きの力がトリガ１０３６に加えられたとき、トリガ１０３６と、それに取り付けられた第１プログラム可能磁石１００５Ａとは、図１２に示すように第１プログラム可能磁石１００５Ａの角度表面１０４０が第２プログラム可能磁石１００５Ｂに対向するまでまたは隣接するまで、旋回点１０４４の周りを回転または旋回する。トリガ１０３６に加えられる下向きの力は、ユーザによって印加でき（たとえば、トリガ１０３６は、ハウジング１０３４に対して手動で回転され、トリガは、ユーザ動作を入力するためにビデオ・ゲーム操作中にユーザによってコントローラ・ハウジング内に押し込められる）、または、ビデオ・ゲーム操作中にユーザにハプティック効果を提供するためのコントローラ１０２４内に収容されたハプティック・アクチュエータ（図示せず）によって印加できる。第１プログラム可能磁石１００５Ａの角度表面１０４０および／または角度表面１０３８は、第２プログラム可能磁石１００５Ｂを引き付けるようにプログラムされている。方向矢印１０５０によって表される下向きの力がトリガ１０３６から除去されたとき、第１プログラム可能磁石１００５Ａの角度表面１０４０および／または角度表面１０３８と第２プログラム可能磁石１００５Ｂとの間の吸引力は、第１プログラム可能磁石１００５Ａ（および、それに取り付けられたトリガ１０３６）を第２プログラム可能磁石１００５Ｂに向けて移動させ、それによって、第１プログラム可能磁石１００５Ａ（および、それに取り付けられたトリガ１０３６）を、図１３に示すそれらの公称構成に戻させる。第１プログラム可能磁石１００５Ａの角度表面１０４０および／または角度表面１０３８と第２プログラム可能磁石１００５Ｂとの間の吸引力は、したがって、本質的に、トリガ１０３６に力が加えられていないとき、トリガ１０３６を公称構成に戻すように制御されたまたはプログラムされたバネ力である。
【００３２】
本明細書の別の実施形態では、上記で説明したものなどの磁気サスペンション・システムは、プログラムされたバネ力または制動で、着用可能なハプティック・アクチュエータを、固定されたベース構成要素に対して磁気的に浮かべるために、着用可能ハプティック用途において利用される。より具体的には、図１４は、本明細書の別の実施形態によるハプティック・デバイス１４５２を含むハプティック・システム１４００の斜視図であり、ハプティック・デバイスは、ｚ軸に沿って、固定されたベース構成要素１４１４の上に着用可能な構成要素を浮かべるための少なくとも１つの磁気サスペンション・システムを利用する着用可能な構成要素である。着用可能ハプティック・デバイス１４５２は、少なくとも、第１プログラム可能磁石１４０５Ａと、ハプティック効果を生成するために、それに取り付けられたハプティック・アクチュエータ１４０８とを含む。図１４の実施形態では、固定されたベース構成要素１４１４は、複数の第２プログラム可能磁石１４０５Ｂ１、１４０５Ｂ２を含み、複数の第２プログラム可能磁石１４０５Ｂ１、１４０５Ｂ２は、各々、プログラムされたまたはプログラムされた特性をそれぞれが有する個別のまたは別個の磁気サスペンション・システム１４０４１、１４０４２を形成または作成する。プログラム可能磁石１４０５Ａ、１４０５Ｂ１、１４０５Ｂ２は、各々、単一の基板上の様々な強度および極性の複数の磁気要素を含むプログラム可能磁石である。
【００３３】
より具体的には、各磁気サスペンション・システムは、着用可能ハプティック・デバイスが、プログラムされたバネ力または制動で、固定されたベース構成要素の上に浮遊するように、着用可能ハプティック・デバイス１４５２が、固定されたベース構成要素１４１４の上に磁気的に「浮かべられる」ように、同時に、プログラムされた力で、引き付け、反発するようにプログラムされた第１および第２プログラム可能磁石を含む。したがって、本明細書の実施形態による磁気サスペンション・システムは、着用可能ハプティック・デバイスに力が加えられていないとき、固定されたベース構成要素１４１４および着用可能ハプティック・デバイス１４５２が公称構成に戻るように、制御されたまたはプログラムされたバネ力で、ハプティック・アクチュエータ１００８によって着用可能ハプティック・デバイスに加えられた力に反応して、固定されたベース構成要素１４１４と着用可能ハプティック・デバイス１４５２との間の運動を可能にするようにも構成されながら、着用可能ハプティック・デバイス１４５２が、図１４に示す公称構成において、固定されたベース構成要素１４１４から制御されたまたはプログラムされた離間距離に浮遊するまたはホバーするように構成または形成されている。
【００３４】
着用可能ハプティック・デバイス１４５２が、固定されたベース構成要素１４１４の上を移動または並進すると、磁気サスペンション・システムは、（着用可能ハプティック・デバイスに取り付けられた）第１プログラム可能磁石１４０５Ａと、第１プログラム可能磁石１４０５Ａと向い合うかまたは対向する第２プログラム可能磁石との間に形成される。各磁気サスペンション・システム１４０４１、１４０４２は、予めプログラムされたサスペンションのパターンと、バネ力特性とを有するように構成されている。たとえば、一実施形態では、第１プログラム可能磁石１４０５Ａが第２プログラム可能磁石１４０５Ｂ１と向い合うかまたは対向するように配置されているとき、磁気サスペンション・システム１４０４１は、固定されたベース構成要素１４１４から制御されたまたはプログラムされた第１離間距離に着用可能ハプティック・デバイス１４５２を浮かべるようにプログラムされ、制御されたまたはプログラムされた第１バネ力でハプティック・アクチュエータ１００８によって着用可能な構成要素に加えられた力に反応して着用可能ハプティック・デバイス１４５２と固定されたベース構成要素１４１４との間の運動を可能にするようにプログラムされている。第１プログラム可能磁石１４０５Ａが第２プログラム可能磁石１４０５Ｂ２と向い合うまたは対向するように配置されているとき、磁気サスペンション・システム１４０４２は、固定されたベース構成要素１４１４から制御されたまたはプログラムされた第２離間距離に着用可能ハプティック・デバイス１４５２を浮かべるようにプログラムされ、制御されたまたはプログラムされた第２バネ力でハプティック・アクチュエータ１００８によって着用可能な構成要素に加えられた力に反応して着用可能ハプティック・デバイス１４５２と固定されたベース構成要素１４１４との間の運動を可能にするようにプログラムされている。制御されたまたはプログラムされた第１および第２離間距離は、用途に応じて、異なる値であり得るしまた同じであり得る。そして、制御されたまたはプログラムされた第１および第２バネ力は、用途に応じて、異なる値であり得るしまた同じであり得る。２つの個別のまたは別個の磁気サスペンション・システム１４０４１、１４０４２のみが本明細書で説明されているが、ハプティック・システム１４００は、任意の数の磁気サスペンション・システムを利用でき、磁気サスペンション・システムは、上記で説明したのと同じ特性または異なる特性を用いて構成またはプログラムされ得ることが当業者によって理解されるであろう。
【００３５】
様々な実施形態を上記で説明してきたが、それらは、本発明の例示および例としてのみ提示されており、限定として提示されていないことが理解されるべきである。本発明の精神および範囲から逸脱することなく、形態および詳細における様々な変更がそれらにおいてなされ得ることは、当業者には明らかであろう。したがって、本発明の広がりおよび範囲は、上記で説明した例示的な実施形態のいずれによっても限定されるべきではなく、添付の特許請求の範囲およびその等価物によってのみ定義されるべきである。本明細書で論じた各実施形態の各特徴および本明細書で引用した各参照文献の各特徴は、任意の他の実施形態の特徴と組み合わせて用いられ得ると理解されるであろう。本明細書で論じたすべての特許および刊行物は、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。
【図１】
2016129013.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
2016129013.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年3月4日(2016.3.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１本体及び第２本体と、
前記第１本体に対して前記第２本体を移動し、それによって前記第２本体のユーザにハプティック効果を提供するハプティック・アクチュエータと、
前記第２本体が前記第１本体に対して可動であるように、前記第１及び第２本体を一緒に結合する少なくとも１つの磁気サスペンション・システムであって、前記磁気サスペンション・システムは、前記第１本体に結合された第１プログラム可能磁石と、前記第２本体に結合された第２プログラム可能磁石とを含む、少なくとも１つの磁気サスペンション・システムとを備え、
前記第２本体が前記第１本体からプログラムされた離間距離に浮かべられるように、前記第１及び第２プログラム可能磁石は、公称構成において互いに同時に反発し且つ引き付けるように構成されており、
前記第２本体に力が加えられていないときに前記第１及び第２本体が前記公称構成に戻るように、前記第１及び第２プログラム可能磁石は、前記ハプティック・アクチュエータによって前記第２本体に加えられた力に反応して、プログラムされたバネ力による少なくとも第１方向における前記第１本体と前記第２本体との間の運動を可能にするようにも構成されている、ハプティック・デバイス。
【請求項２】
前記第２本体は、前記ハプティック・アクチュエータに取り付けられたタッチ・スクリーンまたはタッチ表面構成要素を含む、請求項１に記載のハプティック・デバイス。
【請求項３】
前記第２本体は、前記ハプティック・アクチュエータに取り付けられた着用可能な構成要素を含む、請求項１に記載のハプティック・デバイス。
【請求項４】
前記第２本体は、周辺機器のユーザ入力デバイスを含む、請求項１に記載のハプティック・デバイス。
【請求項５】
前記ユーザ入力デバイスは、トリガである、請求項４に記載のハプティック・デバイス。
【請求項６】
前記少なくとも１つの磁気サスペンション・システムは、第２方向における前記第１及び第２本体の間の運動を限定するように構成されており、前記第１方向と前記第２方向とが、互いに向い合っており、前記磁気サスペンション・システムの軸に沿って延在している、請求項１に記載のハプティック・デバイス。
【請求項７】
前記軸はｚ軸である、請求項６に記載のハプティック・デバイス。
【請求項８】
前記少なくとも１つの磁気サスペンション・システムは、第２方向における前記第１及び第２本体の間の運動を可能にするように構成されており、前記第１方向と前記第２方向とが、互いに向い合っており、前記磁気サスペンション・システムの軸に沿って延在している、請求項１に記載のハプティック・デバイス。
【請求項９】
前記軸はｚ軸である、請求項８に記載のハプティック・デバイス。
【請求項１０】
前記第１及び第２本体の間に延在する少なくとも１つのポストをさらに備え、前記第２本体が前記ポスト上に摺動自在に配置されるように、前記第２本体は、前記ポストを受容するように寸法決めされた開口部を含む、請求項１に記載のハプティック・デバイス。
【請求項１１】
少なくとも第２方向における前記第１及び第２本体の間の運動を限定するように、前記開口部は、前記ポストよりもわずかだけ大きく寸法決めされており、前記第１方向及び前記第２方向は、前記磁気サスペンション・システムの第１軸及び第２軸に沿ってそれぞれ延在している、請求項１０に記載のハプティック・デバイス。
【請求項１２】
磁気サスペンション・システムを有するハプティック・デバイスであって、
ハウジング構成要素と、
タッチ・スクリーンと、
前記ハウジング構成要素に対して前記タッチ・スクリーンを移動し、それによって、前記タッチ・スクリーンのユーザにハプティック効果を提供するハプティック・アクチュエータと、
前記タッチ・スクリーンが前記ハウジング構成要素に対して可動であるように、前記タッチ・スクリーン及び前記ハウジング構成要素を一緒に結合する少なくとも１つの磁気サスペンション・システムであって、前記磁気サスペンション・システムは、前記ハウジング構成要素に結合された第１プログラム可能磁石と、前記タッチ・スクリーンに結合された第２プログラム可能磁石とを含む、少なくとも１つの磁気サスペンション・システムと
を備え、
前記タッチ・スクリーンが前記ハウジング構成要素からプログラムされた離間距離に浮かべられるように、前記第１及び第２プログラム可能磁石は、公称構成において互いに同時に反発し且つ引き付けるように構成されており、
前記タッチ・スクリーンに力が加えられていないときに前記タッチ・スクリーン及び前記ハウジング構成要素が前記公称構成に戻るように、前記第１及び第２プログラム可能磁石は、前記ハプティック・アクチュエータによって前記タッチ・スクリーンに加えられた力に反応して、プログラムされたバネ力による少なくとも第１方向における前記ハウジング構成要素及び前記タッチ・スクリーンの間の運動を可能にするようにも構成されている、ハプティック・デバイス。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの磁気サスペンション・システムは、第２方向における前記ハウジング構成要素及び前記タッチ・スクリーンの間の運動を限定するように構成されており、前記第１方向と前記第２方向とが、互いに向い合っており、前記磁気サスペンション・システムのｚ軸に沿って延在している、請求項１２に記載のハプティック・デバイス。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの磁気サスペンション・システムは、第２方向における前記ハウジング構成要素及び前記タッチ・スクリーンの間の運動を可能にするように構成されており、前記第１方向と前記第２方向とが、互いに向い合っており、前記磁気サスペンション・システムのｚ軸に沿って延在している、請求項１２に記載のハプティック・デバイス。
【請求項１５】
前記ハウジング構成要素及び前記タッチ・スクリーンの間に延在する少なくとも１つのポストをさらに備え、前記タッチ・スクリーンが前記ポスト上に摺動自在に配置されるように、前記タッチ・スクリーンは、前記ポストを受容するように寸法決めされた開口部を含む、請求項１２に記載のハプティック・デバイス。
【請求項１６】
少なくとも第２方向における前記ハウジング構成要素及び前記タッチ・スクリーンの間の運動を限定するように、前記開口部は、前記ポストよりもわずかだけ大きく寸法決めされており、前記第１方向及び前記第２方向は、前記磁気サスペンション・システムの第１軸及び第２軸に沿ってそれぞれ延在している、請求項１５に記載のハプティック・デバイス。
【請求項１７】
ハウジング構成要素と、
前記ハウジング構成要素に対して回転可能なトリガと、
前記ハウジング構成要素に結合された第１プログラム可能磁石と、前記トリガに結合された第２プログラム可能磁石とを含む、少なくとも１つの磁気サスペンション・システムとを備え、
前記トリガが前記ハウジング構成要素からプログラムされた離間距離に浮かべられるように、前記第１及び第２プログラム可能磁石は、公称構成において互いに同時に反発し且つ引き付けるように構成されており、
前記トリガに力が加えられていないときに前記トリガが前記公称構成に戻るように、前記第１及び第２プログラム可能磁石は、プログラムされたバネ力による少なくとも第１方向における前記ハウジング構成要素に対する前記トリガの回転を可能にするようにも構成されている、ハプティック・デバイス。
【請求項１８】
前記ハウジング構成要素に対する前記トリガの回転を生じさせ、それによって、前記トリガのユーザにハプティック効果を提供するハプティック・アクチュエータをさらに備える、請求項１７に記載のハプティック・デバイス。
【請求項１９】
前記第２プログラム可能磁石は、ベース表面と、間に旋回点が形成された２つの向い合う角度表面とを含む三角形構成を有する、請求項１７に記載のハプティック・デバイス。
【請求項２０】
前記トリガが前記ハウジング構成要素からプログラムされた離間距離に浮かべられるように、前記第２プログラム可能磁石の少なくとも１つの表面は、前記第１プログラム可能磁石を同時に反発し且つ引き付けるようにプログラムされている、請求項１９に記載のハプティック・デバイス。
【請求項２１】
前記第２プログラム可能磁石の少なくとも１つの表面は、前記第１プログラム可能磁石を引き付けるようにプログラムされている、請求項２０に記載のハプティック・デバイス。
【外国語明細書】
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2016129013.tif 000020
2016129013.tif 000021
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