(57)【要約】【課題】ハプティック情報を提供する命令を受け取るインタフェースを持つハプティック対応デバイスを提供する。【解決手段】本デバイスは、長さ、硬さまたは質感を含む物理的特性を持つ触知可能要素を含む。ハプティック出力デバイスは触知可能要素に取り付けられ、ハプティック応答モジュールはハプティック出力デバイスにハプティック情報を提供する。ハプティック出力デバイスは触知可能要素を物理的特性の第一の状態から第二の状態へ変化させる。【選択図】図１
2016126767.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハプティック情報を提供するための命令を受け取るインタフェースと、
物理的特性を有する触知可能要素と、
前記触知可能要素に取り付けられたハプティック出力デバイスと、
前記ハプティック出力デバイスにハプティック情報を提供するハプティック応答モジュールと、
を備え、
前記ハプティック出力デバイスは、前記触知可能要素を前記物理的特性の第一の状態から第二の状態へ変化させる、ウェアラブル・ハプティック対応デバイス。
【請求項２】
前記触知可能要素の前記物理的特性は、長さを含み、前記ハプティック出力デバイスは、ナイロン繊維を含み、前記応答モジュールは、前記ハプティック出力デバイスにハプティック情報を提供し、前記ナイロン繊維を収縮させ、前記触知可能要素の前記長さを前記第一の状態から前記第二の状態へ短縮させる、請求項１記載のデバイス。
【請求項３】
前記触知可能要素の前記物理的特性は、長さを含み、前記ハプティック出力デバイスは、モータを含み、前記応答モジュールは、前記ハプティック出力デバイスにハプティック情報を提供し、前記モータを回転させ、前記触知可能要素の前記長さを前記第一の状態から前記第二の状態へ短縮させる、請求項１記載のデバイス。
【請求項４】
前記触知可能要素の前記物理的特性は、硬さを含み、前記ハプティック出力デバイスは、加熱要素で被覆されたポリカプロラクトン棒を含み、前記応答モジュールは、前記ハプティック出力デバイスにハプティック情報を提供し、前記触知可能要素の前記硬さを前記第一の状態から前記第二の状態へ変化させる、請求項１記載のデバイス。
【請求項５】
前記触知可能要素の前記物理的特性は、質感を含み、前記ハプティック出力デバイスは、静電摩擦ハプティック出力デバイス、超音波周波数ハプティック出力デバイス、または電気活性ポリマーのうちの少なくとも１つを含み、前記応答モジュールは、前記ハプティック出力デバイスにハプティック情報を提供し、前記触知可能要素の前記質感を前記第一の状態から前記第二の状態へ変化させる、請求項１記載のデバイス。
【請求項６】
第一のスリーブと、第二のスリーブと、カーボンナノチューブで被覆されたナイロン繊維とを含むストラップをさらに備え、
前記ストラップは、前記触知可能要素を備え、
前記第一のスリーブは、前記第二のスリーブの中に滑り込むように構成され、
前記ハプティック出力デバイスは、カーボンナノチューブで被覆された前記ナイロン繊維を備え、
前記応答モジュールは、前記ハプティック出力デバイスにハプティック情報を提供して前記ナイロン繊維を収縮させて、前記触知可能要素を前記第一の状態から前記第二の状態へ短縮させ、
前記第一の状態は、前記第一のスリーブが前記第二のスリーブの中に僅かに滑り込まされることを含み、
前記第二の状態は、前記第一のスリーブが前記第二のスリーブの中に前記第一の状態よりもさらに滑り込まされることを含む、請求項１記載のデバイス。
【請求項７】
前記デバイスは、基材と、導体マトリクスと、導体層と、前記ハプティック出力デバイスとを含むストラップをさらに備え、前記ハプティック出力デバイスは、静電摩擦ハプティック出力デバイス、超音波周波数ハプティック出力デバイス、または電気活性ポリマーのうちの少なくとも１つを含み、前記ストラップは、前記触知可能要素を備え、前記応答モジュールは、前記ハプティック出力デバイスにハプティック情報を提供して、前記ストラップの質感を前記第一の状態から前記第二の状態へ変化させる、請求項１記載のデバイス。
【請求項８】
前記物理的特性は、長さ、硬さ、質感、形、弾性、温度、または摩擦のうちの少なくとも１つを含む、請求項１記載のデバイス。
【請求項９】
前記触知可能要素は、少なくとも２つの物理的特性を含み、前記第一の状態から前記第二の状態への前記変化は、前記少なくとも２つの物理的特性の変化を含む、請求項８記載のデバイス。
【請求項１０】
ウェアラブル・ハプティック対応デバイスであって、
物理的特性を有する触知可能要素、および
前記触知可能要素に取り付けられたハプティック出力デバイス、
を備える、前記ウェアラブル・ハプティック対応デバイスと、
前記物理的特性の第一の状態から第二の状態へ前記触知可能要素を変化させるよう前記ハプティック出力デバイスを制御するよう構成された、ハプティック出力デバイスドライブ回路と、
を備える、ハプティック対応システム。
【請求項１１】
前記触知可能要素の前記物理的特性は、長さを含み、前記ハプティック出力デバイスは、ナイロン繊維を含み、前記ハプティック出力デバイスドライブ回路は、前記ナイロン繊維を収縮させて前記触知可能要素の前記長さを前記第一の状態から前記第二の状態へ短縮させる、請求項１０記載のシステム。
【請求項１２】
前記触知可能要素の前記物理的特性は、長さを含み、前記ハプティック出力デバイスは、モータを含み、前記ハプティック出力デバイスドライブ回路は、前記モータを回転させて前記触知可能要素の前記長さを前記第一の状態から前記第二の状態へ短縮させる、請求項１０記載のシステム。
【請求項１３】
前記触知可能要素の前記物理的特性は、硬さを含み、前記ハプティック出力デバイスは、加熱要素で被覆されたポリカプロラクトン棒を含み、前記ハプティック出力デバイスドライブ回路は、前記加熱要素を加熱させて前記触知可能要素の前記硬さを前記第一の状態から前記第二の状態へ変化させる、請求項１０記載のシステム。
【請求項１４】
前記触知可能要素の前記物理的特性は、質感を含み、前記ハプティック出力デバイスは、静電摩擦ハプティック出力デバイス、超音波周波数ハプティック出力デバイス、または電気活性ポリマーのうちの少なくとも１つを備え、前記ハプティック出力デバイスドライブ回路は、前記ハプティック出力デバイスを作動させて、前記触知可能要素の前記質感を前記第一の状態から前記第二の状態へ変化させる、請求項１０記載のシステム。
【請求項１５】
前記デバイスは、第一のスリーブと、第二のスリーブと、カーボンナノチューブで被覆されたナイロン繊維とを備えるストラップをさらに備え、
前記ストラップは、前記触知可能要素を備え、
前記第一のスリーブは、前記第二のスリーブの中に滑り込むように構成され、
前記ハプティック出力デバイスは、カーボンナノチューブで被覆された前記ナイロン繊維を備え、
前記ハプティック出力デバイスドライブ回路は、前記ナイロン繊維を収縮させて、前記触知可能要素を前記第一の状態から前記第二の状態へ短縮させ、
前記第一の状態は、前記第一のスリーブが前記第二のスリーブの中に僅かに滑り込まされることを含み、
前記第二の状態は、前記第一のスリーブが前記第二のスリーブの中に前記第一の状態よりもさらに滑り込まされることを含む、請求項１０記載のシステム。
【請求項１６】
前記デバイスは、基材と、導体マトリクスと、導体層と、前記ハプティック出力デバイスとを含むストラップをさらに備え、前記ハプティック出力デバイスは、静電摩擦ハプティック出力デバイス、超音波周波数ハプティック出力デバイス、または電気活性ポリマーのうちの少なくとも１つを含み、前記ストラップは、前記触知可能要素を備え、前記ハプティック出力デバイスドライブ回路は、前記ハプティック出力デバイスを作動させて、前記ストラップの質感を前記第一の状態から前記第二の状態へ変化させる、請求項１０記載のシステム。
【請求項１７】
前記物理的特性は、長さ、硬さ、質感、形、弾性、温度、または摩擦のうちの少なくとも１つを含む、請求項１０記載のシステム。
【請求項１８】
前記触知可能要素は、少なくとも２つの物理的特性を含み、前記第一の状態から前記第二の状態への前記変化は、前記少なくとも２つの物理的特性の変化を含む、請求項１７記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
一実施形態はウェアラブル・デバイスに関する。特に、一実施形態はハプティック対応ウェアラブル・デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
ウェアラブル・デバイスはユーザにとって便利であり得る。ユーザに、フィードバックまたは通知などのハプティック情報を提供するために、ハプティックスをウェアラブル・デバイスに組込むことができる。例えば、スマートウォッチはその腕時計を着用するユーザに通知が送られると振動することができ、それにより、聞こえない方法でユーザに通知する。
【０００３】
従来のデバイスはユーザにフィードバックを提供するために、視覚および聴覚の合図を用いる。いくつかのユーザ・インタフェースでは、ハプティック・フィードバックはユーザ・インタフェースを拡張し簡明にする合図を提供することができる。例えば、振動効果または振動触覚ハプティック効果は、電子デバイスのユーザに合図を提供してユーザに特定のイベントを警告したり、あるいは模擬環境または仮想環境内で、より強い感覚的没入感を作り出すための本物のようなフィードバックを提供したりするのに役立ち得る。
【発明の概要】
【０００４】
一実施形態は、ハプティック情報を提供する命令を受け取るインタフェースを持つハプティック対応デバイスである。デバイスは、長さ、硬さ、または質感を含む物理的特性を持つ触知可能要素を備える。ハプティック出力デバイスは触知可能要素に取り付けられ、ハプティック応答モジュールはハプティック出力デバイスにハプティック情報を提供する。ハプティック出力デバイスが触知可能要素を物理的特性の第一の状態から第二の状態へ変化させる。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】本発明の一実施形態に係るハプティック対応システムのブロック図である。
【図２】一実施形態に係る変形可能ウェアラブル・ハプティック・デバイスのフロー図である。
【図３】いくつかの実施形態に係る変形可能ウェアラブル・デバイスでハプティック・フィードバックを提供するための命令処理を示すフロー図である。
【図４】一実施形態に係る２つの外被を持つバンドの説明図である。
【図５】いくつかの実施形態に係る触知可能リスト・ストラップ要素の物理的特性を変化させることで、デバイスの内側または外側でフィードバックを提供するための変形を送ることができるリストバンドを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
変形可能ウェアラブル・デバイスは、デバイスの触知可能要素の物理的特性をある状態から別の状態へ変えることで、デバイスを変形させることにより、ハプティック情報またはハプティック・フィードバックをユーザに提供するのに使用することができる。変形は振動と違い、より自然な情報伝達のやり方となり得る。変形はより自然で、人間らしいもの（例えば、人の肩を軽くたたくなど）となり得る一方、振動は即座に注意を引くために警告または警報を表示する点で、より効果的となり得る。ウェアラブル・デバイスは、そのようなハプティック情報を提供するために、広範囲のメディアを提供する。変形に基づくハプティック効果を提供するために、ある状態から別の状態への変化を達成するべく、異なる技術が使用できる。
【０００７】
本明細書で使用されるウェアラブル・デバイスは、ユーザにより着用可能で、ユーザの身体部分に直接または間接に、永久または断続的に接触する、あらゆるデバイスである。椅子の肘掛または電話など、（手により）把持可能なデバイスも、たとえそれが把持されている間のみ「着用可能」であるとしても、ウェアラブル・デバイスとみなされる。さらに本明細書で使用する変形可能デバイスは、硬さもしくはサイズのような物理的特性を、ある物理的状態から別の物理的状態に変形または変化させることができ、さらにプログラムされた異なる状態を触感で識別可能にするようにプログラム可能なデバイスである。開示の実施形態を用いて変形できる物理的特性の例には、長さ、サイズ、硬さ／剛性、質感、形、弾性、温度、摩擦等が含まれる。
【０００８】
以下の例示的実施形態について、より詳細に、下記に個別に説明する。
【０００９】
一実施形態は、変形に基づくハプティック応答の一部として、触知可能要素の物理的特性を変えることができる変形可能ウェアラブル・デバイスである。物理的特性を変えることで、変化の種類に基づくハプティック・フィードバックをユーザに提供することができる。
【００１０】
一実施形態は、長さを多様に変えることができる変形可能ウェアラブル・デバイスである。例えば、デバイスの触知可能要素は、カーボンナノチューブなど、電極で被覆されたナイロン繊維を備えることができる。電流が電極に流れると、ナイロン繊維は収縮し、触知可能要素の長さを収縮させる。触知可能要素はウェアラブル・デバイスのストラップ、ファスナー、またはスリーブに組込ませることができる。触知可能要素の長さが短くなると、ストラップ、ファスナー、またはスリーブがきつくなり得る。
【００１１】
別の実施形態も、長さを多様に変えることができる変形可能ウェアラブル・デバイスである。本例では、デバイスの触知可能要素は、電動モータに取り付けられたウェアラブル・デバイスのストラップとすることができる。モータに電流が印加されると、モータが係合して回転しストラップの長さを短くすることができ、それによりウェアラブル・デバイスをストラップのところで締めることができる。
【００１２】
別の実施形態は、剛性を多様に変えることができる変形可能ウェアラブル・デバイスである。例えば、デバイスの触知可能要素は、ポリカプロラクトンなど複合材料を、物理的要素に備えることができる。触知可能要素の１つの例は、例えば腕時計のリストバンドのバンドである。ポリカプロラクトンまたは他の適切な複合材料を近位加熱要素で加熱することが可能で、複合材料の剛性を熱の上昇で増大させたり、熱の低下で減少させたりすることができる。
【００１３】
別の実施形態は、質感を多様に変えることができる変形可能ウェアラブル・デバイスである。例えば、デバイスの触知可能要素は、リストバンドのバンドなどの触知可能要素の表面上に、電気活性ポリマー（“ＥＡＰ：ｅｌｅｃｔｒｏａｃｔｉｖｅ  ｐｏｌｙｍｅｒ”）ハプティック出力デバイスのマトリクス状堆積物を備えることができる。カーボンナノチューブは、下地層または上層を形成することができ、それからＥＡＰ出力デバイスを、さらにＥＡＰ堆積物の各々に対応する電気マトリクスを形成して、ＥＡＰに電気信号を供給することにより各ＥＡＰ出力デバイスが起動できるようにすることができる。触知可能要素の質感を、凹凸を感じられるように変えることができる。
【００１４】
別の実施形態も、質感を多様に変えることができる変形可能ウェアラブル・デバイスである。例えば、デバイスの触知可能要素は、上述のＥＡＰ出力デバイスと同様に置かれる、静電摩擦（“ＥＳＦ：ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ  ｆｒｉｃｔｉｏｎ”）出力デバイスのマトリクスを備えることができるが、異なる質感の感触を達成する。触知可能要素の質感は、静的力を変えることで、より滑らかにまたはより粗く感じられるように変えることができる。
【００１５】
別の実施形態も、質感を多様に変えることができる変形可能ウェアラブル・デバイスである。例えば、デバイスの触知可能要素は、上述のＥＡＰ出力デバイスと同様に置かれる、超音波周波数（“ＵＳＦ：ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ”）出力デバイスのマトリクスを備えることができるが、異なる質感の感触を達成する。触知可能要素の質感は、表面摩擦の感触を変えることで、より滑らかにまたはより粗く感じられるように変えることができる。
【００１６】
上記の例示的実施形態について、より詳細に下記で説明するが、これら実施形態の各々は、ハプティック効果を生成するためにある状態から別の状態へ物理的に変化させることができる触知可能要素を持つ、変形可能ウェアラブルを表している。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係るハプティック対応システム１０のブロック図である。システム１０は、触知可能要素１３を持つウェアラブル・デバイス１１を備える。システム１０の内部には、システム１０上でハプティックスを生成するハプティック・フィードバック・システムがある。一実施形態では、ハプティック効果は触知可能要素１３上に生成される。
【００１８】
ハプティック・フィードバック・システムはプロセッサまたはコントローラ１２を備える。プロセッサ１２にはメモリ２０およびハプティック出力デバイス・ドライブ回路１６が結合しており、ハプティック出力デバイス・ドライブ回路１６はウェアラブル・デバイス１１上に置かれるハプティック出力デバイス１８に結合されている。ハプティック出力デバイス１８は、本明細書に記載されるあらゆる種類のハプティック出力デバイスを備えることができ、それにはカーボンナノチューブを持つナイロン繊維、モータ、アクチュエータ、加熱要素に包まれたポリカプロラクトン棒、ＥＳＦデバイス、およびＵＳＦデバイスの他、デバイスの物理的特性を変化させるのに使用できる、あらゆるハプティック出力デバイスが含まれる。
【００１９】
上述のハプティック出力デバイスに加え、システム１０は他の様々なハプティック出力デバイスを備えてもよく、それには柔軟であるか、半剛性か、または剛性の素材が含まれ、それにはスマート流体アクチュエータ、流動性流体アクチュエータ、マクロ・ファイバー・コンポジット（“ＭＦＣ：Ｍａｃｒｏ−Ｆｉｂｅｒ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ”）アクチュエータ、形状記憶合金（“ＳＭＡ：Ｓｈａｐｅ  Ｍｅｍｏｒｙ  Ａｌｌｏｙ”）アクチュエータ、圧電アクチュエータ、およびマイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム（“ＭＥＭＳ：Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ”）アクチュエータが含まれる。
【００２０】
プロセッサ１２はどの種類の汎用プロセッサでもよく、または特定用途向け集積回路（“ＡＳＩＣ：ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ”）など、ハプティック効果の提供のために特別に設計されたプロセッサも可能である。プロセッサ１２はシステム１０全体を操作するものと同じプロセッサでもよいし、または別のプロセッサでもよい。プロセッサ１２は、再生されるハプティック効果および再生される効果の順序を、高水準のパラメータに基づいて決定することができる。ハプティック効果は、ハプティック出力デバイス（単数または複数）の中で、ハプティック効果の生成に何らかの変動を含む場合、あるいはユーザと、ウェアラブル・デバイス１１またはシステム１０の他の側面との相互作用に基づくハプティック効果の生成に変動を含む場合、「動的」とみなされるかもしれない。
【００２１】
プロセッサ１２はハプティック出力デバイス・ドライブ回路１６に制御信号を出力する。ハプティック出力デバイス・ドライブ回路１６は、所望のハプティック効果を引き起こすのに必要な電流と電圧を、ハプティック出力デバイス１８に供給するために使用される、電子部品および回路を備える。システム１０は複数のハプティック出力デバイス１８を備えてもよく、さらに各ハプティック出力デバイスは、共通のプロセッサ１２にすべてが結合される別のドライブ回路１６を備えてもよい。メモリデバイス２０は、ランダムアクセスメモリ（“ＲＡＭ：ｒａｎｄｏｍ  ａｃｃｅｓｓ  ｍｅｍｏｒｙ”）または読み出し専用メモリ（“ＲＯＭ：ｒｅａｄ−ｏｎｌｙ  ｍｅｍｏｒｙ”）など、任意の種類の記憶デバイスあるいはコンピュータ可読媒体とすることができる。メモリ２０はプロセッサ１２で実行される命令を記憶する。命令の中で、メモリ２０が含むハプティック効果モジュール２２の命令は、下記でさらに詳細が開示されるが、プロセッサ１２で実行されると、ハプティック効果を提供する駆動信号をハプティック出力デバイス１８に生成する。さらにメモリ２０はプロセッサ１２の内部に置かれてもよく、または内部および外部メモリの任意の組み合わせでもよい。
【００２２】
システム１０はウェアラブル・デバイス１１との相互作用を検知するために、例えばセンサ１７など、多様なセンサを備えてもよく、なかでもこれに含まれるのは、相互作用中の変形の大きさを測るための歪ゲージセンサ、ウェアラブル・デバイス構造に加えられる力／ストレスを測るための力検知抵抗（“ＦＳＲ：ｆｏｒｃｅ  ｓｅｎｓｉｎｇ  ｒｅｓｉｓｔｏｒ”）センサ、ウェアラブル・デバイス上の単一または複数のタッチの位置を検知するためのマルチタッチのタッチ・センサ、各タッチ位置下に加えられる圧力を測るためのマルチタッチ圧力センサ、環境条件を捉えるための温度／湿度／気圧センサ、デバイスの動き、速度、加速度、向きを特徴づけるための加速度計／ジャイロスコープ／磁力計、ユーザの音声コマンドまたは環境オーディオ情報を捉えるためのマイクロフォン、および他のデバイスから／へ情報をワイヤレスで受信／送信するためのワイヤレス・トランスミッタである。センサ１７に対応するデータはプロセッサ１２またはシステム１０内部の別のプロセッサに送られ、プロセッサ１２はセンサデータを解釈し、ハプティック効果を含むことができる応答を提供する。
【００２３】
システム１０は、本明細書に記載のとおり、少なくともハプティック出力デバイスの適用を通じて変形可能にされた、いかなる種類のウェアラブル・デバイスでもよい。そのようなウェアラブル・デバイスは、以下のものを含むことができるが、必ずしもこれに限定されるものではない。それらは、衣料品、デバイス、アクセサリー、変更されたデバイス、および専用デバイスである。
【００２４】
衣料品およびアクセサリーは、シャツ、ズボン、ドレス、ベルト、サスペンダー、帽子、手袋、靴下、ブーツ、靴、靴紐、下着、水着、ウェットスーツ、スキン・スーツ、レギンス、パジャマ、競技用ウェア、指輪、ゴーグル、眼鏡、ブレスレット、アンクレット、ネックレス、ヘアバンド、イアリング、その他の宝飾品等の項目を含むことができる。
【００２５】
デバイスは、電話、電話ケース、腕時計、音楽プレーヤ、生体センサ、アームレスト、コンピュータのマウス、タイマー、ペン（先端の形、サイズ、または硬さを変えて、ペン対ブラシのような効果）、ペン（別のソースからの情報に基づいて変形させたものを提供する。例えば、ファイルの患者情報に基づいて処方箋を書くために使用するペンを変形させたもの）、義歯、歯列矯正器、装具、歩数計、ポケットベル等の項目を含むことができる。
【００２６】
アクセサリーは、財布、バックパック、鞄、結束ストラップ、タイダウン等の項目を含むことができる。
【００２７】
変更されたデバイスは、杖（杖を立てる場所の表面によって変形）、ハンドルまたはハンドルバー（方向または方向情報を提供するための変形）、ブレスレット（子どもが親のそばから離れたときに警告するなどの情報を提供するための変形）、キーボード（再設定、キーの組合せの強調、キーの形状変更のための変形）、容器（ブレンダー内の液体の粘度または質感、容器の中の液体の量、電子レンジにかけた容器内の液体の熱に関する情報を提供するための取っ手の変形、容器の内部に何があるかまたはどれだけあるかに基づく容器サイズの変形、内容物の重さまたは内容物の消費期限に基づく変形）、鞄の持ち手（手をマッサージするための変形）、再構成できるボタン、グリップを提供するために変形できる表面、開くことに抵抗する財布のように、硬さの増大を通じて細工に抵抗する物、異なる地形をシミュレーションするために変化することができる靴、安全、手順、健康またはその他の連絡に関する情報を提供するために変形できる帽子および手袋など建設装備等の項目を含むことができる。
【００２８】
専用デバイスは、漢方医学の指圧つぼを刺激するデバイス、より硬くまたは緩くできる歯列矯正用支持体、薬の服用を思い起こさせる合図として変形できる、患者用の薬剤を保管する変形可能ウェアラブル・ボックス、物の変形可能な特性に基づいたゲームプレイをするゲーム、スポーツまたは理学療法で運動を指導したり、ユーザに為すべきことを伝えるまたは知るべきことを知らせたりするために使用するデバイス、周辺光をフードで覆うまたは広角もしくは狭角の変化を提供するために変形する撮影レンズのアドオン、感情の通信（遠く離れた愛する人から送られるハグなど）を提供するための慰安デバイス、情報伝達（電源オン／オフ、録音オン／オフ、ウェットスーツ情報、温度、気圧または危険薬剤もしくは十分な酸素の存在のような環境状況など）のためのデバイス、玩具（どんな形にも変化することができるハプティック出力デバイスが組み込まれた造形用生地など）、形が変わる玩具（顔に対し一定の近さになると柔らかくしなやかになる硬いおもちゃの刀など）、工芸プロジェクトならびに製造工程に構成し統合できる、組込みハプティック出力デバイスを持つ切断可能な素材等の項目を含むことができる。
【００２９】
本明細書に記載の変形を利用できる他の種類のウェアラブル・デバイスには、着用者の心臓または別の人の心臓と同じ心拍数で打つ変形、インスリン濃度に基づき変化するウェアラブル・デバイスの硬さ、あるいは心拍が安全でないレベルに到達するとユーザを締め付けるアームバンドなど、心拍数またはインスリン濃度に基づいてウェアラブル・デバイスを変形させるバイオフィードバック・デバイスを含むことができる。電話のボタンは電話の横置きまたは縦置きモードに基づきプログラム化できる。表面はユーザの指の形に適合することができる。あるゲームでは、リストバンド外側のプログラム化できる変形と対話するよう構成でき、この変形がリストバンド内側を回る競争する変形と対話する。競技用ウェアは締め付け調節可能に形成でき、運動選手のウェアを通じて運動トレーニングまたはパフォーマンスに関する情報を運動選手に送ることができる。
【００３０】
本明細書に記載の特定の実施形態は、例示的な使用状況を供給するために提供した例示的用途を含む場合があるが、各実施形態に関連する記載の技術は、上記に記載の他の用途等での使用にも容易に適用できることを、当業者は理解するだろう。
【００３１】
図２に一実施形態に係る変形可能ウェアラブル・ハプティック・デバイスのフロー図を示す。一実施形態では、図２（および下の図３）のフロー図の機能性は、メモリまたは他のコンピュータ可読もしくは有形媒体に保存されたソフトウェアで実装し、プロセッサが実行する。他の実施形態では、機能性はハードウェア（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：ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｇａｔｅ  ａｒｒａｙ”）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（“ＦＰＧＡ：ｆｉｅｌｄ  ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｇａｔｅ  ａｒｒａｙ”）等）、またはハードウェアとソフトウェアのどの組み合わせで実行してもよい。
【００３２】
２０５において、ウェアラブル・デバイスが、ハプティック情報を提供するための命令を受け取ることができる。命令はプロセッサ１２またはシステム１０の他の何らかのプロセッサからくることが可能である。例えば、命令はウェアラブル・デバイスにワイヤレスに接続されたスマート・フォンからくることが可能である。命令はプロセッサ１２が受け取ることができる。２１０で、命令の処理ができる。この処理では命令およびデバイス１１の能力に基づいて、デバイス１１のどの物理的特性をある物理的状態から別の物理的状態へ変化させるかを判断する。すなわち、処理では、どの種類のハプティック・フィードバックを提供するかを判断する。
【００３３】
２１５において、ハプティック情報を生成することができ、ハプティック情報をドライブ回路１６などのハプティック・ドライブ回路を介して、ハプティック出力デバイス１８などのハプティック出力デバイスに提供できる。ハプティック出力デバイス１８は、デバイス１１の能力により異なる。ハプティック情報は、１つまたは複数のドライブ回路を介して、１つまたは複数のハプティック出力デバイスに提供できる。複数のハプティック出力デバイスは、同じ数の複数のドライブ回路で制御することができ、あるいはハプティック出力デバイスをグループ化して、１つまたは複数のハプティック出力デバイスの１グループを１つのドライブ回路で制御できるようすることができる。
【００３４】
２２０において、ハプティック・ドライブ回路１６はハプティック情報に基づいてハプティック出力デバイス１８をトリガし、それによりデバイス１１の触知可能要素の物理的特性を変化させる。いくつかの実施形態では、ハプティック出力デバイスのトリガはオンまたはオフである一方、他の実施形態では、ハプティック出力デバイスのトリガは応答の程度とすることができる。
【００３５】
図３はいくつかの実施形態に係る、デバイス１１などの変形可能ウェアラブル・デバイスにおける、図２の要素２１０のようなハプティック・フィードバックを提供するための命令処理を示すフロー図である。３０５〜３３５の１つまたは複数の要素を、デバイス１１で利用可能なハプティック出力デバイスの種類により実行する。
【００３６】
３０５において、ナイロン繊維が触知可能要素の長さを制御するためにデバイス１１に存在し、命令が触知可能要素を短くまたは長くすることである場合、ハプティック情報がナイロン繊維をある状態から別の状態へ変えさせると判断できる。例えば、リストバンドの長さを変えるには、バンドは電極で被覆したナイロン繊維で構成することができる。電流が電極に流れると、ナイロン繊維は収縮して、バンドの長さを効果的に減らして締め付ける効果を作り出す。ナイロン繊維の周囲の電極被覆は、ナイロン繊維に適合し、ナイロン繊維とともに変形し、なお導電性を保つことができるカーボンナノチューブでできていてもよい。もう１つの被覆は、多数のナイロン繊維のバンドの上または周りに、ゆるい外被の形のカーボンナノチューブで置くことができ、バンドおよびユーザとの接触領域の収縮または伸張を可能にする。図４に示すように、ユーザとの接触領域は、相互に摺動する２つの外被で形成することもでき、一方の外被が他の外被の中に滑り込むことで、外被がねじれることを回避しつつバンドの長さを変えることができる。
【００３７】
図４は、一実施形態に係るバンドの一部分に２つの外被を持つバンドを、図解で示すものである。４０５は腕時計で左バンド部分４１０、留め金４１５、時計本体４２０、右バンド部分４２５を持つ。腕時計４０５は変形可能な触知可能要素を持ち、本例では左バンド部分４１０である。ハプティック出力デバイスは、左バンド部分４１０にカーボンナノチューブで被覆されたナイロン繊維４３０の形で備えられており、電流がカーボンナノチューブによりナイロン繊維に印加されると、ハプティック出力デバイスは左バンド部分４１０を変形させる。さらに左バンド部分４１０は、左バンド部分の素材をねじれさせることなく、左バンド部分４１０の収縮または伸張を可能にする入れ子になっている、２つのスリーブ４３５を備えている。これらのスリーブは一方のスリーブの端が他方のスリーブの端の中に滑り込むことができるようになっており、ハプティック出力デバイス４３０の制御に応じ有形の部材の長さを収縮または伸張する。
【００３８】
図４の例を、スリーブの素材、デバイスの位置、またはデバイス機能にかかわらず、同じ技法を使用することで、他のウェアラブル・デバイス（例えば、ネックレス、バックパック、リストバンド等）にどのように変更できるかを、当業者は理解するであろう。
【００３９】
図３の３０５に戻ると、類似の構成がバックパックのストラップに、ストラップの長さまたはきつさを調節するために使用できる。他の類似の構成が、ネックレス、財布の持ち手、ブレスレット等、調節可能な長さの特性を持つウェアラブル・デバイスの他の触知可能要素に使用できる。
【００４０】
３１０において、１つまたは複数の電気機械モータが触知可能要素の長さを制御するためにデバイス１１に存在し、命令が触知可能要素を短くまたは長くすることである場合、ハプティック情報が電気機械モータを回転させて、触知可能要素の取り付け部分を短くまたは長くして、ある状態から別の状態へ変えさせると判断できる。例えば、バックパック・ストラップの長さを変えるには、ストラップをモータ軸に取り付け、モータを回転してストラップの長さを減らすことでストラップを締めることができる。電流が取り除かれると、重力とバックパックの重量が、ストラップを以前の長さに戻させることができる。いくつかの実施形態では、モータのロッキング機構がストラップを特定の長さに留めさせることができる。いくつかの実施形態では、モータはストラップを短くするか長くするか、どちらの方向にも適宜動かすことができる。
【００４１】
３１５において、ポリカプロラクトンに類似の特性を持つ複合材料が触知可能要素の硬さ（または剛性）を制御するためにデバイス１１に存在し、命令が触知可能要素の剛性を変化させることである場合、ハプティック情報がポリカプロラクトンを加熱させ、触知可能要素をある状態から別の状態へ変えさせると判断できる。例えば、デバイス１１は電流が印加されると発熱器として作動するニクロム線で被覆された、ポリカプロラクトン棒で構成されるリストバンドでもよい。ポリカプロラクトンが一定の温度（例えば、５ｍｍ×１５２ｍｍのポリカプロラクトン繊維では摂氏６０度またはより細いおよび／または短い繊維ではより低い温度など）に達すると、バンドの硬さが変化する。硬さの量はポリカプロラクトンの温度を制御することで制御できる。ポリカプロラクトンの温度を監視するためにサーミスタを含むことができる。硬さは柔らかいから硬いまでの範囲で制御できる。心拍数、遠距離走、活動または生産性目標等にハプティック合図を提供するために硬さを制御できる。
【００４２】
３２０において、ＥＡＰハプティック出力デバイスが触知可能要素の質感の一態様を制御するためにデバイス１１に存在し、命令が触知可能要素の質感を変化させることである場合、ハプティック情報がＥＡＰハプティック出力デバイスを活性化させ、触知可能要素上の位置のどこにでもバンプを作り出せると判断できる。例えば、デバイス１１は、プラスチックのバンドをマトリクス電極層で被覆した上にＥＡＰを堆積して作った、リストバンドでもよい。その上に可撓性カーボンナノチューブ層を追加して、ＥＡＰドットを覆い、ＥＡＰ出力デバイスを活性化させるための二次電極として動作させることができる。その表面には、美観または保護のために、カーボンナノチューブ層の上に、任意で追加の層を持つことができる。ＥＡＰは活性化するとドットに変形し、人の感触で検知可能となる。１０マイクロメートルほどの小さな変形でさえ、人の感触で検知できる。いくつかの実施形態では、マトリクス電極層は特定のＥＡＰドットを、個別にまたはグループで、位置指定する能力がある。そのような実施形態では、設定可能およびプログラム可能な質感が、他の複数の質感の中からユーザが識別できるようにつくることができる。設定可能な質感は、特定の種類のハプティック命令または要求される効果に基づいて選ぶことができる。ＥＡＰ出力デバイスのドットを形成するＥＡＰ素材は、圧電特性を持つポリフッ化ビニリデン（“ＰＶＤＦ：ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ  ｆｌｕｏｒｉｄｅ”）素材から最大変位量を選ぶことができる。ユーザは複数の異なる活動に関連するハプティック合図を受け取るために、バンドを探ることができる。例えば、心拍数モニタはＥＡＰドットをユーザの心拍数と連携させて活性化させ、簡易な触覚モニタリングを行うと同時に、他の活動（例えば、歩行、走行、観察、聴取）に注意を払うことができる。他の例には走行マイル、メッセージ受信等のハプティック合図が含まれる。
【００４３】
図５はいくつかの実施形態に係る、リスト・ストラップの触知可能要素の物理的特性を変化させることで、デバイスの内側または外側でフィードバックを提供するための変形を送信することができるリストバンドの図を示している。腕時計５０５は画面インタフェース５１５があるスマート・ウォッチである。腕時計５１０は画面インタフェース５１５があるスマート・ウォッチで、ハプティック出力デバイスが腕時計のストラップに加えられている。変形バンプ５２０はストラップの内側へ加えられるものであるのを示している。これらはＥＡＰ出力デバイスを使用して加えることができ、図５に示すように棒または小さなバンプでもあり得る。変形バンプ５２５は、腕時計５１０のストラップの外側に位置している。他のバンプを腕時計バンドの内側または外側に加えることができる。いくつかの実施形態では、バンプは図１のセンサ１７などの、設定可能ボタンになる入力センサを備えることができる。図４および図５の実施形態は、複数の種類のハプティック出力能力を提供するために、組み合わせることができる。
【００４４】
図３に戻り、３２５において、ＥＳＦハプティック出力デバイスが触知可能要素の質感の一態様を制御するためにデバイス１１に存在し、命令が触知可能要素の質感を変化させることである場合、ハプティック情報がＥＳＦハプティック出力デバイスを活性化させ、ハプティック出力デバイスが触知可能要素上に位置する箇所の摩擦の質感を変えさせると判断できる。例えば、デバイス１１はその上に位置するＥＳＦ出力デバイスを持つリストバンドでもよい。ユーザは、手を伸ばしてバンドに触れて、バンドの異なる空間位置で質感信号の数を区別することにより、受け取った呼び出し、Ｅメール、テキスト・メッセージの数に関する情報を受け取ることができる。別の例では、総走行目標中のこれまでの走行距離のパーセンテージ、あるいはファイルのダウンロード、システムの更新、または他の作業に関連するパーセンテージの状態の表示を信号で知らせるために、質感をバンドの長手方向に沿って適用できる。バンドの半分のみに質感がある場合、ユーザは５０％を走った、または作業の５０％を完了したことになる。ＥＳＦ出力デバイスは、上述のＥＡＰ出力デバイスと同様に制御できる。
【００４５】
３３０において、ＵＳＦハプティック出力デバイスが触知可能要素の質感の一態様を制御するためにデバイス１１に存在し、命令が触知可能要素の質感を変化させることである場合、ハプティック情報がＵＳＦ出力デバイスを活性化させ、ハプティック出力デバイスが触知可能要素上に位置する箇所の摩擦の質感を変えさせると判断できる。例えば、デバイス１１はその上に位置するＵＳＦ出力デバイスを持つリストバンドでもよい。ＥＳＦ出力デバイスの使用と同様に、ユーザは、手を伸ばしてバンドに触れて、バンドの異なる空間位置で質感信号の数を区別することにより、受け取った呼び出し、Ｅメール、テキスト・メッセージの数に関する情報を受け取ることができる。さらにＥＳＦ出力デバイスと同様に、別の例では、総走行目標中のこれまでの走行距離のパーセンテージ、あるいはファイルのダウンロード、システムの更新、または他の作業に関連するパーセンテージの状態の表示を信号で知らせるために、質感をバンドの長手方向に沿って適用できる。バンドの半分のみに質感がある場合、ユーザは５０％を走った、または作業の５０％を完了したことになる。ＵＳＦ出力デバイスは、上述のＥＡＰ出力デバイスと同様に制御できる。バンドは、金属またはセラミックを上面にした圧電出力デバイスの分離された隣接領域を持つことができる。異なる複数の領域により、バンドはユーザの手首の周りを覆うことができ、なお変動摩擦効果を作り出す剛性を持つことができる。バンドの１つまたは複数の領域が、異なる情報を表示するために、異なる強度で活性化できる。
【００４６】
３３５において、加熱要素が触知可能要素の温度の一態様を制御するためにデバイス１１に存在し、命令が触知可能要素の温度を変化させることである場合、ハプティック情報が加熱要素を活性化させ、触知可能要素の温度をある状態から別の状態へ変えさせると判断できる。例えば、デバイス１１はニクロム線が埋め込まれたリストバンドでもよい。リストバンドの温度が、ユーザが目標達成に近づくと、より一層上昇することができるようになる。リストバンドの温度を監視するためにサーミスタを組込むことができる。
【００４７】
３４０において、必要であるハプティック出力デバイス・ドライブ回路信号を判断する。複数のハプティック出力デバイスを個別にまたはグループに位置指定できる場合、位置指定の体系を判断し、例えばドライブ回路１６などのハプティック・ドライブ回路に、適切な情報信号を作り出すことができる。要素３０５〜３３５に表わす各実施形態は、何らかの水準の個別またはグループの位置指定をサポートすることができる。例えば、３０５に関しては、ナイロン繊維の離散的領域は、集束を低減するため、あるいは被覆する外被の上の伸びを均等に配置するために、一緒に短くまたは長くすることができる。３１０に関しては、複数のモータを、触知可能要素（単数および複数）の異なる複数の部分に組込んで短くすることができる。３１５については、ポリカプロラクトン繊維の離散的領域を、触知可能要素のある部分は硬く、他の部分は柔軟なままに残して活性化できる。３２０、３２５および３３０に関しては、上述のように、電極マトリクスを、個別またはグループの位置指定をサポートするために実装することができる。３３５に関しては、触知可能要素の離散的領域が、別のニクロム（または他の加熱要素）線を通して、異なるやり方で操作される温度を持つことができる。
【００４８】
３４５において、適切なハプティック情報が、１つまたは複数のハプティック出力デバイス・ドライブ回路、例えばドライブ回路１６に、ハプティック出力デバイスの種類および対象とされるハプティック情報に基づき、生成される。
【００４９】
開示されているように、実施形態では、変形可能ウェアラブル・デバイスの触知可能要素を物理的に変化させるために、ハプティック出力デバイスを組込む。ハプティック出力デバイスは、デバイスの長さ、硬さ／剛性、質感、形、弾性、温度、または摩擦を含む物理的特性を変化させることにより、デバイスをある状態から別の状態に変形することができる。デバイスの変形は、ウェアラブル・デバイスのユーザに提供されるハプティック合図に関連付けることができる。
【００５０】
いくつかの実施形態が、本明細書に具体的に例示および／または記載されている。ただし、開示の実施形態の変更および変種が上述の教示内容により網羅されており、本発明の精神と意図する範囲から逸脱することなく添付の請求項の範囲内にあると認識されるであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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