(57)【要約】【課題】ゲーミングシステム等に用いる手持ち式周辺装置等のより小型のインターフェース装置を介して変形触覚効果を提供する触覚フィードバックシステムを提供する。【解決手段】触覚周辺装置は、複数の円周方向に離間した窓を有するフレームを備えるハウジングと、窓内に位置決めされた複数の変形可能メンブレンと、ハウジング内に配置されメンブレンに結合された触覚出力装置を備える。触覚出力装置は、モーターと変換器と径方向に延在する複数のピンとを備える。各ピンは変換器に取り付けられた第１の端部とメンブレンに取り付けられた第２の対向する端部を有する。モーターはプロセッサから制御信号を受信し、制御信号に応答してハウジングに対し回転する。変換器はモーターの回転運動を線形運動に変換して、複数のピンを移動させ、それによってメンブレンをハウジングに対し径方向に拡張し、触覚周辺装置のユーザーに触覚効果を提供する。【選択図】図１
2017123162.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、複数の変形可能なメンブレンと、触覚出力装置とを備える触覚周辺装置であって、
前記ハウジングは、複数の離間した窓を有するフレームを備え、
前記複数のメンブレンの各々は、前記フレームの前記複数の窓のうちの１つの中に位置決めされ、
前記触覚出力装置は、前記ハウジング内に配置されて前記複数のメンブレンに結合され、さらに前記触覚出力装置は、（１）モーター、（２）前記モーターに結合され、複数のトラックが中に画定されたカムプレート、（３）複数のローラー、（４）径方向に延在する複数のピンを備え、前記複数のローラーの各々は前記カムプレートの前記複数のトラックのうちの１つの中に摺動可能に位置決めされ、前記複数のピンの各々は前記複数のローラーのうちの１つに取り付けられた第１の端部と、前記複数のメンブレンのうちの１つに取り付けられた第２の対向する端部を有し、
前記モーターは、プロセッサから制御信号を受信し、前記制御信号に応答して前記ハウジングに対し前記カムプレートを回転させ、前記カムプレートの回転は、前記複数のローラー及び前記複数のピンを移動させ、それによって、前記複数のメンブレンを前記ハウジングに対し径方向に拡張し、前記触覚周辺装置のユーザーに触覚効果を提供する、触覚周辺装置。
【請求項２】
前記フレームは、第１の環状基部と、対向する第２の環状基部と、前記第１の環状基部及び前記第２の環状基部間に長手方向に延在する複数のスラットとを備える、請求項１に記載の触覚周辺装置。
【請求項３】
前記ハウジングの前記フレームは、内部に形成された径方向に延在する複数の通路を有する中央ディスクをさらに備え、前記複数のピンの各々は、前記複数の通路のうちの１つの中に摺動可能に位置決めされる、請求項２に記載の触覚周辺装置。
【請求項４】
前記複数のメンブレンは少なくとも６つである、請求項１に記載の触覚周辺装置。
【請求項５】
前記複数のメンブレンの各々は、ユーザーと接触するように構成され、ポリマー材料から形成される、請求項１に記載の触覚周辺装置。
【請求項６】
前記カムプレートの前記トラックは湾曲した開口部である、請求項１に記載の触覚周辺装置。
【請求項７】
前記触覚出力装置は複数のリレーを更に備え、各リレーは前記ローラーが前記カムプレートの前記複数のトラックのうちの１つの中に選択的に位置決めされるように前記ローラーのうちの１つを選択的に係合又は係脱するように構成される、請求項１に記載の触覚周辺装置。
【請求項８】
前記ハウジングは前記フレームに隣接したモーターケーシングを備え、前記モーターは前記モーターケーシング内に配置される、請求項１に記載の触覚周辺装置。
【請求項９】
前記モーターは前記フレーム内に配置される、請求項１に記載の触覚周辺装置。
【請求項１０】
ハウジングと、複数の変形可能なメンブレンと、触覚出力装置とを備える触覚周辺装置であって、
前記ハウジングは、複数の離間した窓を有するフレームを備え、
前記複数のメンブレンの各々は、前記フレームの前記複数の窓のうちの１つの中に位置決めされ、
前記触覚出力装置は、前記ハウジング内に配置されて前記複数のメンブレンに結合され、さらに前記触覚出力装置は、（１）モーター、（２）変換器、（３）径方向に延在する複数のピンを備え、前記変換器は前記モーターと前記複数のピンとの間に延在し、前記複数のピンの各々は前記変換器に取り付けられた第１の端部と、前記複数のメンブレンのうちの１つに取り付けられた第２の対向する端部を有し、
前記モーターは、プロセッサから制御信号を受信し、前記制御信号に応答して前記ハウジングに対し回転し、前記変換器は、前記モーターの回転運動を線形運動に変換して前記複数のピンを移動させ、それによって前記複数のメンブレンを前記ハウジングに対し径方向に拡張し、前記触覚周辺装置のユーザーに触覚効果を提供する、触覚周辺装置。
【請求項１１】
前記変換器は、前記モーターに結合され、複数のトラックが中に画定されたカムプレートと、複数のローラーとを備え、各ローラーは、前記カムプレートの前記複数のトラックのうちの１つの中に摺動可能に位置決めされ、前記モーターは、前記プロセッサからの前記制御信号に応答して前記ハウジングに対し前記カムプレートを回転させるように構成され、前記カムプレートの回転は、前記複数のメンブレンを前記ハウジングに対し径方向に拡張するために、前記複数のローラー及び前記複数のピンを移動させる、請求項１０に記載の触覚周辺装置。
【請求項１２】
前記変換器は、前記モーター及び複数の屈曲部に結合されたボールねじを備え、各屈曲部は、前記ボールねじに結合された第１の端部と、前記フレームに固定された第２の端部とを有し、前記複数のピンの各々は、前記複数の屈曲部のうちの１つの屈曲部の中間点に取り付けられた第１の端部と、前記複数のメンブレンのうちの１つに取り付けられた第２の対向する端部とを有し、前記モーターは、前記プロセッサからの前記制御信号に応答して、前記ハウジングに対し前記ボールねじを回転させるように構成され、前記ボールねじの回転により、前記複数の屈曲部が曲がり、それによって、前記屈曲部の前記中間点及び該屈曲部に取り付けられた前記ピンが、前記複数のメンブレンを前記ハウジングに対し径方向に拡張するために、径方向に外側に延在する、請求項１０に記載の触覚周辺装置。
【請求項１３】
前記変換器は、前記モーター及び複数の屈曲部に結合されたボールねじを備え、各屈曲部は、該ボールねじに結合された第１の端部と、第１のリニアガイドの上に摺動可能に配置された第２の端部と、該屈曲部の前記第１の端部及び前記第２の端部間に配置され、前記第１のリニアガイドに直交するように配置された第２のリニアガイドの上に摺動可能に配置されたヒンジとを備え、前記複数のピンの各々は、前記複数の屈曲部のうちの１つの屈曲部の前記ヒンジに取り付けられた第１の端部と、前記複数のメンブレンのうちの１つに取り付けられた第２の対向する端部とを有し、前記モーターは、前記プロセッサからの前記制御信号に応答して、前記ハウジングに対し前記ボールねじを回転させるように構成され、前記ボールねじの回転は、前記複数のメンブレンを前記ハウジングに対し径方向に拡張するために、前記複数の屈曲部及び前記複数のピンを移動させる、請求項１０に記載の触覚周辺装置。
【請求項１４】
前記フレームは、第１の環状基部と、第２の対向する環状基部と、前記第１の環状基部及び前記第２の環状基部間を長手方向に延在する複数のスラットとを備える、請求項１０に記載の触覚周辺装置。
【請求項１５】
前記ハウジングの前記フレームは、内部に形成された径方向に延在する複数の経路を有する中央ディスクをさらに備え、前記触覚出力装置の前記複数のピンの各々は、前記中央ディスクの前記複数の通路のうちの１つの中に摺動可能に位置決めされる、請求項１４に記載の触覚周辺装置。
【請求項１６】
前記複数の複数のメンブレンは少なくとも６つである、請求項１０に記載の触覚周辺装置。
【請求項１７】
前記ハウジングは、前記フレームに隣接したモーターケーシングを備え、前記触覚出力装置の前記モーターは、前記モーターケーシング内に配置される、請求項１０に記載の触覚周辺装置。
【請求項１８】
ホストコンピューターと、プロセッサと、触覚周辺装置を有するゲーミングシステムであって、
前記触覚周辺装置は、ハウジングと、複数の変形可能なメンブレンと、触覚出力装置とを備え、
前記ハウジングは、複数の離間した窓を有するフレームを備え、
前記複数のメンブレンの各々は、前記フレームの前記複数の窓のうちの１つの中に位置決めされ、
前記触覚出力装置は、前記ハウジング内に配置されて前記複数のメンブレンに結合され、さらに前記触覚出力装置は、（１）モーター、（２）変換器、（３）径方向に延在する複数のピンを備え、前記変換器は前記モーターと前記複数のピンとの間に延在し、前記複数のピンの各々は前記変換器に取り付けられた第１の端部と、前記複数のメンブレンのうちの１つに取り付けられた第２の対向する端部を有し、
前記モーターは、前記プロセッサから制御信号を受信し、前記制御信号に応答して前記ハウジングに対し回転し、前記変換器は、前記モーターの回転運動を線形運動に変換して前記複数のピンを移動させ、それによって前記複数のメンブレンを前記ハウジングに対し径方向に拡張し、前記触覚周辺装置のユーザーに触覚効果を提供する、ゲーミングシステム。
【請求項１９】
前記プロセッサは、前記触覚周辺装置の前記ハウジング内に位置する、請求項１８に記載のゲーミングシステム。
【請求項２０】
前記プロセッサは、前記ホストコンピューター内に配置される、請求項１８に記載のゲーミングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触覚効果に関し、より詳細には、ユーザーに触覚効果を提供するための複数の変形可能メンブレンを有する触覚周辺装置に関する。
【０００２】
本出願は、２０１５年１２月２１日出願の米国特許出願第１４／９７７，５５６号の利益を主張し、当該米国特許出願の開示は、引用することによりその全体が本明細書の一部をなす。
【背景技術】
【０００３】
ビデオゲーム及びビデオゲームシステムは、カジュアルゲーマーに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、視覚及び聴覚キューを使用する。いく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フォースフィードバック等）、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、ユーザーインターフェースを向上させ簡略化するキューを提供し得る。具体的には、振動効果又は振動触覚効果は、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。
【０００４】
また、ユーザーがユーザー入力エレメントとインタラクトして動作を引き起こす医療機器、自動車制御装置、遠隔制御装置、及び他の同様の機器等の他の機器が、触覚フィードバック又は触覚効果によって利益を受ける。例えば、限定ではないが、医療機器上のユーザー入力エレメントは、ユーザーによって医療機器の近位部において患者の体外で操作され、医療機器の遠位端において患者の体内で動作を引き起こしてもよい。触覚フィードバック又は触覚効果を機器において用いて、ユーザーに特定のイベントを通知するか、又は医療機器の遠位端部における医療機器と患者との相互作用に関して現実的なフィードバックをユーザーに提供してもよい。
【０００５】
ゲーミング機器、バーチャルリアリティー機器及び他の機器に用いられる従来の触覚フィードバックシステムは、一般的に、触覚フィードバックを生成するためのコントローラー／周辺機器のハウジングに取り付けられているか又はこのハウジング内に収容された１つ又は複数のアクチュエーターを備える。触覚フィードバック装置の市販の実施態様において起こる１つの問題は、そのような装置が、動作するために大きなモーターを使用し大きな電源を必要とするため、非常にかさばることである。これらの特徴は、手持ち式ゲームパッド、ジョイスティック、遠隔制御装置、又は他の装置等のより小型のインターフェース装置内に、強力な触覚フィードバックを統合することを難しくする。しかし、これらのコントローラーは、多くのタイプのシステム、特に家庭用ビデオゲームコンソールにとって好ましい入力装置であり、また、多くの消費者によって好まれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の実施形態は、ゲーミングシステム用又はバーチャルリアリティーシステム用の手持ち式周辺装置等のより小型のインターフェース装置を介して変形触覚効果を提供する触覚フィードバックシステムに関する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施形態は、ハウジングと、複数の変形可能メンブレンと、ハウジング内に配置され、複数の変形可能メンブレンに結合された触覚出力装置とを備える触覚周辺装置を対象とする。ハウジングは、複数の離間した窓を有するフレームを備える。各変形可能メンブレンは、フレームの複数の離間した窓のうちの１つの中に位置決めされる。触覚出力装置は、モーターと、モーターに結合され、複数のトラックが中に画定されたカムプレートと、複数のローラーと、径方向に延在する複数のピンとを備える。各ローラーは、カムプレートの複数のトラックのうちの１つの中に摺動可能に位置決めされる。径方向に延在する各ピンは、複数のローラーのうちの１つに取り付けられた第１の端部と、変形可能メンブレンのうちの１つに取り付けられた第２の対向する端部とを有する。モーターは、プロセッサから制御信号を受信するように構成され、プロセッサからの制御信号に応答してハウジングに対しカムプレートを回転させるように構成される。カムプレートの回転は、複数のローラー及び径方向に延在する複数のピンを移動させ、それによって、変形可能メンブレンをハウジングに対し径方向に拡張し、触覚周辺装置のユーザーに触覚効果を提供する。
【０００８】
本発明の別の実施形態によれば、触覚周辺装置が、ハウジングと、複数の変形可能メンブレンと、ハウジング内に配置され、複数の変形可能メンブレンに結合された触覚出力装置とを備える。ハウジングは、複数の離間した窓を有するフレームを備える。各変形可能メンブレンは、フレームの複数の離間した窓のうちの１つの中に位置決めされる。触覚出力装置は、モーターと、変換器と、径方向に延在する複数のピンとを備える。変換器は、モーターと径方向に延在する複数のピンとの間に延在する。径方向に延在する各ピンは、変換器に取り付けられた第１の端部と、変形可能メンブレンのうちの１つに取り付けられた第２の対向する端部とを有する。モーターは、プロセッサから制御信号を受信するように構成され、プロセッサからの制御信号に応答してハウジングに対し回転するように構成される。変換器は、モーターの回転運動を線形運動に変換して径方向に延在する複数のピンを移動させ、それによって変形可能メンブレンをハウジングに対し径方向に拡張し、触覚周辺装置のユーザーに触覚効果を提供する。
【０００９】
本発明の別の実施形態によれば、ゲーミングシステムは、ホストコンピューターと、プロセッサと、触覚周辺装置とを備える。触覚周辺装置は、ハウジングと、複数の変形可能メンブレンと、ハウジング内に配置され、複数の変形可能メンブレンに結合された触覚出力装置とを備える。ハウジングは、複数の離間した窓を有するフレームを備える。各変形可能メンブレンは、フレームの複数の離間した窓のうちの１つの中に位置決めされる。触覚出力装置は、モーターと、変換器と、径方向に延在する複数のピンとを備える。変換器は、モーターと径方向に延在する複数のピンとの間に延在する。径方向に延在する各ピンは、変換器に取り付けられた第１の端部と、変形可能メンブレンのうちの１つに取り付けられた第２の対向する端部とを有する。モーターは、プロセッサから制御信号を受信するように構成され、プロセッサからの制御信号に応答してハウジングに対し回転するように構成される。変換器は、モーターの回転運動を線形運動に変換して径方向に延在する複数のピンを移動させ、それによって変形可能メンブレンをハウジングに対し径方向に拡張し、触覚周辺装置のユーザーに触覚効果を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態による、触覚周辺装置を備えるシステムの概略図であり、システムは、ホストコンピューター及びディスプレイも備える。
【図２】図１のシステムのブロック図である。
【図３】図１の触覚周辺装置の斜視図である。
【図４】図１の触覚周辺装置の一部の拡大斜視図である。
【図５】図１の触覚周辺装置の一部の拡大斜視図である。触覚周辺装置のハウジングのフレームは、その内部コンポーネントを示すために、ファントムで示されている。
【図６】図１の触覚周辺装置の拡大斜視図である。
【図７】図１の触覚周辺装置の斜視図である。触覚周辺装置のハウジングのモーターケーシング及び触覚周辺装置のハウジングのエンドプレートは、その内部コンポーネントを示すために、ファントムで示されており、触覚周辺装置は、その規準状態（nominal state）又は変形されていない状態で示されている。
【図７Ａ】図７の端面図であり、触覚周辺装置のハウジングのフレームは、明確にするために示されていない。
【図８】図１の触覚周辺装置の斜視図であり、触覚周辺装置のハウジングのモーターケーシング及び触覚周辺装置のハウジングのエンドプレートは、その内部コンポーネントを示すために、ファントムで示されており、触覚周辺装置は、伸張又は変形された状態で示されている。
【図８Ａ】図８の端面図であり、触覚周辺装置のハウジングのフレームは、明確にするために示されていない。
【図９】本発明の別の実施形態による、触覚周辺装置の概略図であり、触覚周辺装置のモーターは、触覚周辺装置のハウジングのフレーム内に配置されている。
【図１０】本発明の別の実施形態による触覚周辺装置の概略図であり、触覚周辺装置の変形可能メンブレンは、独立して又は別個に変形又は拡張されるように構成される。
【図１０Ａ】図１０の触覚周辺装置のカムプレートの上面図である。
【図１１】本発明の別の実施形態による、触覚周辺装置の概略図であり、モーターの回転運動を複数の変形可能メンブレンの線形運動に変換するために、ボールねじ及び複数の屈曲部が利用される。
【図１２】本発明の別の実施形態による触覚周辺装置の概略図であり、モーターの回転運動を複数の変形可能メンブレンの線形運動に変換するために、ボールねじ及び複数の屈曲部が利用される。
【図１３】本発明の別の実施形態による触覚周辺装置の斜視図であり、触覚周辺装置は、触覚効果をユーザーに提供するための変形可能メンブレンを含むゲーミングタブレットである。
【図１４】図１３のゲーミングテーブルのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の前述の特徴及び利点並びに他の特徴及び利点は、添付図面に示す本発明の実施形態の以下の説明から明らかになる。本明細書に引用され、本明細書の一部をなす添付図面は、本発明の原理を説明し、当業者が本発明を実施し使用することを可能にするために更に役立つ。図面は一定縮尺に従っていない。
【００１２】
ここで、図面を参照しながら本発明の特定の実施形態を記載する。図面において、同様の参照符号は、同一又は機能的に同様の要素を示す。
【００１３】
以下の詳細な説明は、本質的に単なる例示であり、本発明又は本発明の適用及び使用を限定することを意図していない。さらに、前述の技術分野、背景技術、概要、又は以下の詳細な説明において提示されている明示的な又は黙示的な理論によって限定することは意図されていない。さらに、以下の説明はゲーミング機器及びゲーミング機器向けのコントローラーに関するが、その説明は他の触覚フィードバック機器に等しく当てはまることが当業者には認識される。
【００１４】
本発明の実施形態は、触覚フィードバックシステムの触覚周辺装置に関する。この触覚周辺装置は、ハウジングと、複数の変形可能メンブレンと、ハウジング内に配置され、複数の変形可能メンブレンに結合された触覚出力装置とを備える。触覚出力装置は、プロセッサから制御信号を受信するように構成され、ハウジングに対し変形可能メンブレンを径方向に拡張し、触覚周辺装置のユーザーに触覚効果を提供するように構成される。触覚周辺装置は、バーチャルリアリティー及びビデオゲーミングインタラクションにおけるユーザー体験の品質を大幅に改善する一意で高度に動的な非振動触覚フィードバックをユーザーに提供することができる複数の変形可能メンブレン又は変形可能領域を有する把持可能な装置である。この装置では、カスタム設計された触覚出力装置により、モーターの回転運動は、摩擦が非常に少ない直交軸における複数の線形運動に変換することができる。本明細書において説明される触覚周辺装置の利点は、触覚周辺装置が複数の変形可能領域又は変形可能メンブレンを有し、２００Ｎの力、１０ｍｍの変形、及び１０Ｈｚの変形帯域幅を有する変形ベースの触覚を生成することができることを含む。
【００１５】
より詳細には、図面を参照すると、図１は、触覚周辺装置１０２と、ホストコンピューター１０４と、ディスプレイ１０６とを備える触覚フィードバックシステム１００の概略図である。図２は、図１のシステムのブロック図である。触覚周辺装置１０２は、ビデオ又は視覚ディスプレイ１０６上でユーザーに対しバーチャル環境を生成するように構成されたホストコンピューター又はコンピューターシステム１０４と通信する。ホストコンピューター１０４は、ビデオゲームコンソール、モバイル機器、又はディスプレイ上でユーザーにバーチャル環境を生成するように構成されたプロセッサを含む任意の他のタイプのコンピューターシステムを含むことができる。図２のブロック図に示すように、ホストコンピューター１０４は、ホストプロセッサ１０８、メモリ１１０、及び視覚ディスプレイ１０６を含む。ホストコンピューター１０４は、メモリ１１０に記憶され、ホストプロセッサ１０８によって実行されるソフトウェアアプリケーションを実行する。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るか、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１０４全体を動作させる同じプロセッサとすることができるか、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、どのような触覚効果を触覚周辺装置１０２に送出するか、また、どのような順序で触覚効果を送出するかを決定し得る。メモリ１１０は、任意のタイプの記憶装置、又は、限定はしないが、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）若しくは読出し専用メモリ（ＲＯＭ）等の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、同様に、ホストプロセッサの内部に位置するか、又は、内部メモリと外部メモリとの任意の組合せとすることができる。
【００１６】
ホストコンピューター１０４は、有線手段又は無線手段によって視覚ディスプレイ１０６に結合される。視覚ディスプレイ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る。これは、限定ではないが、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。当技術分野において既知であるように、一実施形態では、ホストコンピューター１０４はゲーミング機器コンソールであり、視覚ディスプレイ１０６は、ゲーミング機器コンソールに結合されたモニターである。当業者に既知であるように、別の実施形態では、ホストコンピューター１０４及び視覚ディスプレイ１０６は、単一機器になるよう組み合わせることができる。
【００１７】
図１及び図２に示す実施形態では、ホストコンピューター１０４は、有線接続又はＵＳＢ接続１０３を通して触覚周辺装置１０２と通信状態にある。しかし、他の実施形態では、触覚周辺装置１０２は、当業者に既知の他の有線通信手段又は無線通信手段を使用して、ホストコンピューター１０４と通信することができる。これは、限定ではないが、シリアル接続又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ接続を含むことができる。さらに、ホストコンピューター１０４は、クラウド内に存在することができ、このため、ローカル形式で有線接続されることも無線接続されることも必要とされない。
【００１８】
図２のブロック図に示すように、触覚周辺装置１０２は、接続１０３、ローカルメモリ１１４及び触覚出力装置１２０を介してホストコンピューター１０４と通信するローカルプロセッサ１１２を備える。動作時に、ローカルプロセッサ１１２は触覚出力装置１２０に結合されて、ホストコンピューター１０４からの高水準監視コマンド又はストリーミングコマンドに基づいて触覚出力装置１２０に制御信号を提供する。例えば、動作時に、電圧の大きさ及び持続時間がホストコンピューター１０４から触覚周辺装置１０２にストリーミングされる。ここで、情報はローカルプロセッサ１１２を介して触覚出力装置１２０に提供される。ホストコンピューター１０４は、触覚出力装置１２０によって出力される触覚効果のタイプ（例えば、振動、ジョルト、デテント、ポップ等）等の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、出力される触覚効果の特定の特性（例えば、大きさ、周波数、持続時間等）に関して触覚出力装置１２０に命令する。ローカルプロセッサ１１２は、ローカルプロセッサ１１２に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、又は他の特性を索出することができる（図２のブロック図に示される）。さらに、ホストコンピューター１０４のメモリ１１０と同様に、ローカルメモリ１１４は、限定ではないが、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）又は読出し専用メモリ（ＲＯＭ）等の任意のタイプの記憶装置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、同様に、ローカルプロセッサの内部に位置するか、又は、内部メモリと外部メモリと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、どのような触覚効果を送出するか、及びどのような順序で触覚効果を送出するかを決定することができる。本発明の別の実施形態では、触覚周辺装置１０２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、触覚周辺装置１０２からの全ての入力／出力信号は、ホストコンピューター１０４によって直接扱われ処理される。
【００１９】
図１及び図２の実施形態では、触覚周辺装置１０２は把持可能な装置（すなわち、ユーザーの手又は手のひらで把持されるように構成される装置）である。さらに、触覚周辺装置１０２は、本明細書においてより詳細に説明されるように、触覚効果を出力するように構成されるが、この実施形態は、アクションを入力するか又は当該技術分野において既知のように他の形でビデオゲームとインタラクトしてバーチャル環境を更新するのに用いられるユーザー入力エレメント又はマニピュランダムを含まない。しかしながら、当業者であれば、触覚周辺装置１０２は、１つ又は複数のユーザー入力エレメント又はマニピュランダムを備えるように変更することができることを認識するであろう。ユーザー入力エレメント又はマニピュランダムの動きは、ユーザーがホストコンピューター１０４上で実行されているソフトウェアアプリケーションとインタラクトすることを可能にするユーザーからの入力を表す。これらのソフトウェアアプリケーションは、限定ではないが、ファーストパーソンシューター、サードパーソンキャラクターインタラクションに関連するビデオゲーム、車両関連ゲーム又はコンピューターシミュレーションを含む。ユーザー入力エレメント又はマニピュランダムの動きにより、カーソル若しくは他の画像等のコンピューターにより生成されたグラフィックオブジェクト、若しくは視覚ディスプレイ１０６を介してホストコンピューター１０４によって表示された何らかの他のグラフィック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１０４に提供することができるか、又は人物、車両、若しくはゲーム若しくはコンピューターシミュレーションにおいて見られ得る何らかの他のエンティティ等のバーチャルキャラクター若しくはゲーミングアバターを制御することができる。さらに、当業者であれば、触覚周辺装置１０２は単に触覚周辺装置の例示的な実施形態であり、他の構成、形状及びサイズを有する触覚周辺装置が用いられてもよいことを認識するであろう。例えば、本明細書においてより詳細に説明されるように、触覚周辺装置は、図１３及び図１４に示すような、タブレットコンピューターと共に用いることができる手持ち式ゲーミングコントローラー、又は限定ではないが、モバイルフォン、携帯情報端末（ＰＤＡ）、タブレット、コンピューター、ゲーミング周辺装置、及び当業者に既知のバーチャルリアリティーシステムのための他のコントローラー等の、他のコントローラーであってもよい。
【００２０】
触覚周辺装置１０２は、ハウジング１１６と、複数の変形可能メンブレンすなわちカバー１２２と、ハウジング１１６内に配置され、複数の変形可能メンブレン１２２に結合された触覚出力装置１２０とを備える。触覚出力装置１２０は、本明細書において図４、図５及び図６を参照してより詳細に説明されるが、まず図３及び図６を参照して、ハウジング１１６及び複数の変形可能メンブレン１２２が説明される。図３は触覚周辺装置１０２の斜視図であり、図６は触覚周辺装置１０２の展開斜視図である。
【００２１】
より詳細には、この実施形態において、ハウジング１１６は、フレーム１３８及びモーターケーシング１３９を備える。フレーム１３８及びモーターケーシング１３９は、互いに隣接して、又は互いに直列に配置され、触覚周辺装置１０２のハウジング１１６が単一の装置となるように共に結合される。モーターケーシング１３９は、触覚出力装置１２０のモーター１２４を収容する。フレーム１３８は、円周方向に離間した複数の窓１４４を有し、各変形可能メンブレン１２２は、フレーム１３８の円周方向に離間した複数の窓１４４のうちの１つの中に位置決めされる。この実施形態では、触覚周辺装置１０２は６つの変形可能メンブレン１２２を備え、このため、フレーム１３８内に６つの対応する円周方向に離間した窓１４４も備える。一方、当業者には理解されるように、触覚周辺装置は、より少ない数の又はより多くの数の変形可能メンブレンを有するように変更されてもよい。各変形可能メンブレン１２２は、ユーザーに接触するように構成され、限定ではないが、ネオプレン又は別の適切なポリマー等の合成ゴムのような可撓性材料から形成される。変形可能メンブレン及び対応する離間した窓は、円柱状のレイアウトで示され、すなわち、円柱状のハンドルの周りに延在し及び／又はその外周を形成しているが、当業者であれば、変形可能メンブレン及び対応する窓は、任意の形状又は外形を有するハンドルを覆うか又はその周りに延在し、このため、変形可能メンブレン及び対応する窓は、任意の湾曲面を含むか又は形成することができることを理解するであろう。換言すれば、フレーム１３８は、円柱状である必要がなく、変形可能メンブレン１２２及び対応する離間した窓１４４は、円柱状のレイアウトで位置決めされる必要がない。
【００２２】
フレーム１３８は、第１の環状基部１４０Ａと、第２の対向する環状基部１４０Ｂと、円周方向に離間された窓１４４を形成するための、第１の環状基部１４０Ａ及び第２の環状基部１４０Ｂ間に長手方向に延在する複数の仕切り又はスラット１４２とを備える。本明細書では別個に説明されるが、第１の環状基部１４０Ａ及び第２の環状基部１４０Ｂ並びにスラット１４２は、単一のコンポーネント又は構造として一体に形成されてもよい。図６の展開図に最も良好に示されるように、フレーム１３８は、内部に形成された径方向に延在する複数の開口部又は通路１４８を有する中央プレート又はディスク１４６を更に備える。この実施形態では、中央ディスク１４６は、６つの変形可能メンブレン１２２に対応する６つの径方向に延在する開口部又は通路１４８を備える。中央ディスク１４６は、フレーム１３８内で長手方向にセンタリングされ、スラット１４２に結合されるか又は取り付けられる。中央ディスク１４６は、各通路１４８がフレーム１３８のその対応する窓１４４内で円周方向にセンタリングされるように円周方向に向けられる。本明細書においてより詳細に説明されるように、中央ディスク１４６は、触覚出力装置１２０のカムシャフト１５０を受けるための中央開口部又は中央通路１４９も備える。ハウジング１１６は、それぞれフレーム１３８の第１の環状基部１４０Ａ及び第２の環状基部１４０Ｂに隣接して配置され、これらに結合された、第１のカバープレート又は上部カバープレート１２８Ａ、及び第２のカバープレート又は底部カバープレート１２８Ｂを更に備える。上部カバープレート１２８Ａ及び底部カバープレート１２８Ｂは、フレーム１３８内に収容された内部コンポーネントを囲み、保護するように機能する。
【００２３】
ここで、触覚出力装置１２０をより詳細に説明する。図４は、触覚周辺装置１０２の一部分の拡大斜視図であり、図５は、図４と同じ図であるが、ハウジング１１６のフレーム１３８及びハウジング１１６の底部カバープレート１２８Ｂが、フレーム１３８内に収容された内部コンポーネントを示すためにファントムで示されている点が異なる。触覚出力装置１２０は、モーター１２４（図６の展開図を参照されたい）、カムシャフト１５０、カムシャフト１５０を介してモーター１２４に結合されたカムプレート１３０、複数のローラー１３４及び径方向に延在する複数のシャフト又はピン１３６を備える。カムシャフト１５０の駆動端１５１は、モーター１２４の駆動シャフトに動作可能に接続される。モーター１２４は、シャフトカプラー１２６等を用いてカムシャフト１５０に直接接続することができる。モーター１２４は、バックドライブ可能であるか、又は双方向性とすることができる。一実施形態では、モーター１２４は、スイス国Maxon Motor, Ag社から入手可能なＭａｘｏｎ  ＭｏｔｏｒモデルＭａｘｏｎ−ＤＣＸ２２Ｌ  １８Ｖ−１０Ｗ等のＤＣモーターであり、シャフトカプラー１２６は、４４の変速比の遊星ギアボックス（モデルＧＰＸ２２）である。別の実施形態では、モーター１２４はＥＣ−ｍａｘ１６ブラシレス、５Ｗであり、シャフトカプラー１２６は、１９の変速比の遊星ギアボックス（ＧＰ１６Ａ）である。
【００２４】
カムプレート１３０は、中を通る複数のトラック１３２を画定する。図５に最も良好に示されるように、各トラック１３２は、湾曲した開口部であるか、又は換言すれば、湾曲した若しくは腎臓形の経路若しくは通路を形成する開口部である。この実施形態では、カムプレート１３０は、触覚周辺装置１０２の６つの変形可能メンブレン１２２に対応する６つのトラック１３２を含む。カムプレート１３０は、本明細書により詳細に説明されるように、回転運動を線形運動に変換又は変形する回転コンポーネント又は要素である。各ローラー１３４は、カムプレート１３０の複数のトラック１３２のうちの１つの中に摺動可能に位置決めされる。各ローラー１３４は、カムプレート１３０のトラック１３２内に位置決めされるような大きさにされ、カムプレート１３０が回転するときに、そのそれぞれのトラック１３２に沿って又はそれぞれのトラック１３２内を前後に移動するように構成される。径方向に延在する各ピン１３６は、複数のローラー１３４のうちの１つに取り付けられた第１の端部１３７Ａ及び変形可能メンブレン１２２のうちの１つに取り付けられた第２の対向する端部１３７Ｂを有する。このため、径方向に延在するピン１３６は、ローラー１３４と変形可能メンブレン１２２との間に延在する。径方向に延在する各ピン１３６は、フレーム１３８の中央ディスク１４６の径方向に延在する複数の通路１４８のうちの１つの中に摺動可能に位置決めされる。
【００２５】
動作時に、モーター１２４は、ホストプロセッサ１０８及び／又はローカルプロセッサ１１２から制御信号を受信するように構成され、制御信号に応答して回転するように構成される。モーター１２４の回転は、モーター１２４及びカムプレート１３０間に延在し、それらの双方に結合されたカムシャフト１５０に起因して、カムプレート１３０の回転を引き起こす。カムプレート１３０は、この中心において枢動する。カムプレート１３０が回転するとき、複数のローラー１３４が、カムプレート１３０のトラック１３２内で前後に摺動する。ローラー１３４に取り付けられた複数のピン１３６が、ローラー１３４の動きと併せて径方向に動き、このため、ピン１３６に取り付けられた複数の変形可能メンブレン１２２も、ローラー１３４の動きと併せて径方向に動かされる。このため、カムプレート１３０の回転によって、複数のローラー１３４及び径方向に延在する複数のピン１３６が動き、これによって変形可能メンブレン１２２をハウジング１１６に対し径方向に拡張する。このため、カムプレート１３０は、モーター１２４の回転運動を、径方向に延在するピン１３６及びこれらのピンに取り付けられた変形可能メンブレン１２２の線形運動に変換又は変形する。このため、カムプレート１３０のトラック１３２の形状又は構成は、ローラー１３４の運動を制御又は確定し、このため、径方向に延在するピン１３６及びこれらのピンに取り付けられた変形可能メンブレン１２２の径方向の動きが結果的に生じるように設計される。複数のローラー１３４がそれぞれのトラック１３２内で前後に動くとき、径方向に延在するピン１３６及びこれらのピンに取り付けられた変形可能メンブレン１２２は、ハウジング１１６に対し、径方向に拡張又は伸張され、径方向に収縮又は後退される。
【００２６】
ローラー１３４は、限定ではないが、ステンレス鋼等の低摩擦材料から形成されることが好ましい円筒形コンポーネントである。さらに、モーター１２４及びカムプレート１３０の回転中のカムシャフト１５０に対する負荷を低減するために、複数のベアリング１５２が触覚出力装置１２０の様々なロケーションに位置決めされる。ベアリング１５２は、相対運動を所望の動きのみに制限し、可動部品間の摩擦を低減するか又は最小限にする、環状又は管状要素である。触覚出力装置１２０内のベアリング１５２の位置に応じて、ベアリングは、可動部品の自由な線形運動又は固定軸の周りの自由な回転を提供することができる。
【００２７】
ここで、触覚周辺装置１０２のユーザーに変形触覚効果を生成するための触覚出力装置１２０の動作を、図７及び図８に関してより詳細に検討する。図７は、触覚周辺装置１０２の斜視図であり、ハウジング１１６のモーターケーシング１３９及びハウジング１１６の底部カバープレート１２８Ｂは、その内部コンポーネントを示すためにファントムで示され、触覚周辺装置１０２は、規準状態又は非変形状態で示される。図７Ａは、図７の端面図であり、ハウジング１１６のフレーム１３８は、明確にするために示されていない。同様に、図８は、触覚周辺装置１０２の斜視図であり、ハウジング１１６のモーターケーシング１３９及びハウジング１１６の底部カバープレート１２８Ｂは、その内部コンポーネントを示すためにファントムで示されている。一方、図８において、触覚周辺装置１０２は、その伸張又は変形された状態で示されており、変形可能メンブレン１２２は、触覚出力装置１２０を介して径方向に伸張又は拡張される。図８Ａは、図８の端面図であり、ハウジング１１６のフレーム１３８は、明確にするために示されていない。
【００２８】
ホストプロセッサ１０８及び／又はローカルプロセッサ１１２は、所定の速度で及び／又は所定の位置までカムシャフト１５０を回転させるようにモーター１２４に指示する制御信号又は出力を生成し、それによって、触覚出力装置１２０に、ユーザーに対し触覚フィードバック又は触覚効果を生成するための変形可能メンブレン１２２の所望の動作を生じさせる。より詳細には、触覚フィードバックシステム１００は、モーター１２４に電荷を供給するための電源を備え、触覚フィードバックシステム１００は、電源を制御し、このため、印加された電荷の大きさ及び周波数を決定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も含む。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から制御信号を受信するように構成され、ホストプロセッサ１０８及び／又はローカルプロセッサ１１２から受信した制御信号に従ってモーター１２４に電荷を印加するように構成される。電源は、触覚周辺装置１０２又はホストコンピューター１０４内に位置することができる。
【００２９】
モーター１２４は、ホストプロセッサ１０８及び／又はローカルプロセッサ１１２から出力信号又は制御信号を受信し、これに応答して回転するように構成される。上記で説明したように、モーター１２４及びカムプレート１３０の回転は、複数のローラー１３４及び径方向に延在する複数のピン１３６を動かし、それによって、ハウジング１１６に対し、変形可能メンブレン１２２を径方向に拡張させる。カムプレート１３０のトラック１３２は、ローラー１３４の運動を制御又は駆動し、これによって今度は、径方向に延在するピン１３６がフレーム１３８の中央ディスク１４６の径方向に延在する通路１４８内に完全に又は全体的に収容される図７及び図７Ａの規準構成又は非変形構成から、径方向に延在するピン１３６がフレーム１３８の外側に少なくとも部分的に押された又は拡張された図８及び図８Ａの伸張又は変形された構成まで、ピン１３６を押すか又は径方向に動かす。径方向に延在するピン１３６に取り付けられた変形可能メンブレン１２２は、同様に、変形可能メンブレンがフレーム１３８の円周方向に離間した窓１４４内にフレーム１３８の外面と実質的に同一平面に位置決めされた図７及び図７Ａの規準構成又は非変形構成から、変形可能メンブレン１２２がフレーム１３８の外面から径方向に離間されるか又は離された図８及び図８Ａの伸張又は変形された構成まで動かされる。径方向に延在するピン１３６が変形可能メンブレン１２２を、伸張又は変形された構成まで径方向に外側に押すと、それによって変形触覚効果が、触覚周辺装置１０２を把持しているユーザーの手に加わる。径方向に延在するピン１３６が、変形可能メンブレン１２２を径方向に内側に引っ張り、規準構成又は非変形構成に戻すとき、変形触覚効果は除去されるか又は加えられない。
【００３０】
このため、触覚出力装置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からの制御信号に応答して、フレーム１３８に対し変形可能メンブレン１２２を動かす力を生成し、それによって、触覚周辺装置１０２のユーザーに触覚効果を提供する。触覚効果、すなわち、変形可能メンブレン１２２の変形は、変形触覚効果とみなすことができる。本明細書において用いられるとき、「変形」触覚効果は、変形可能メンブレンが曲がり、変形し、又は他の形で動き、それによって、結果としてユーザーが感じる変形触覚効果を生成する効果を含む。本発明の実施形態によって生成されるような変形触覚効果は、変形可能メンブレンがユーザーと直接接触していることに起因して、ユーザーによって感じられる。変形触覚効果の例は、バーチャルボタンの押下又はバーチャルエレメント間の衝突と併せた単一の比較的大きな変形によるジョルト、又はスクリーンにわたるバーチャルエレメントの移動若しくは他のタイプのスクリーン移動と併せた複数の比較的小さな変形による振動を含む。変形触覚効果の例として、ユーザーは、バーチャルリアリティー眼鏡を装着し、ビデオゲーム、例えば野球をプレイしている場合があり、その間ユーザーは、本明細書において説明されるように変形可能フィードバックを提供するための複数の変形可能メンブレンを備える触覚出力装置が装備された野球バットを保持している。ユーザーがボールを「打つ」度、変形可能メンブレンは径方向に伸張され、ユーザーが野球バットのいずれの部分がボールを「打つ」かを感じるようにユーザーの手に力を加える。別の例では、ユーザーは、本明細書において説明されるように変形可能フィードバックを提供するための複数の変形可能メンブレンを備える触覚出力装置が装備されたＲａｚｅｒ  Ｈｙｄｒａを用いてＣａｌｌ  ｏｆ  Ｄｕｔｙ等のビデオゲームをプレイしている。ユーザーが引き金を引く度に、変形可能メンブレンは径方向に伸張され、高速にユーザーの手に力を加える。変形触覚効果の更なる例は、変形可能メンブレンの変形が大きさ及び周波数の双方において心拍信号のパターンを辿る心拍触覚効果、及び／又は変形可能メンブレンの変形が、バーチャルリアリティー環境においてユーザーの手の中で呼吸している、生きている小動物のパターンを辿る呼吸触覚効果を含む。そのような触覚フィードバック又は効果は、触覚フィードバックシステム１００のユーザーのためのより直感的で、魅力的で自然な体験を可能にし、このため、ユーザーと触覚フィードバックシステム１００との間のインタラクションは、触覚効果によって提供される触知性フィードバックを通じて大幅に向上する。
【００３１】
触覚周辺装置１０２は、触覚出力装置１２０に隣接して、又は触覚出力装置１２０と直列に配置されるモーター１２４を有して示されているが、本発明の実施形態はこの構成に限定されない。本発明の別の実施形態では、触覚周辺装置のモーターは、触覚周辺装置のサイズを低減し、触覚周辺装置を可能な限り小型にするために、触覚出力装置内に配置される。例えば、図９に示すように、ハウジング９１６を有する触覚周辺装置９０２の概略図が示される。ハウジング９１６は、上記で説明したフレーム１３８に類似したフレーム９３８を備える。触覚周辺装置９０２は、変形可能メンブレン１２２に類似した複数の変形可能メンブレンすなわちカバー９２２、及びフレーム内９３８に配置され、複数の変形可能メンブレン９２２に結合された触覚出力装置９２０も含む。触覚出力装置９２０は、触覚出力装置１２０と同様に動作し、モーター９２４、カムシャフト９５０、カムシャフト９５０を介してモーター９２４に結合されたカムプレート９３０、複数のローラー９３４及び径方向に延在する複数のシャフト又はピン９３６を備える。触覚出力装置に隣接して又は触覚出力装置と直列に配置されるのとは対照的に、モーター９２４はフレーム９３８内に配置され、それによって別個のモーターケーシングは必要とされない。触覚周辺装置９０２は、モーター９２４をフレーム９３８内に同軸に保持又は固定し、かつ径方向に延在する複数のシャフト又はピン９３６を保持又は固定するための固定具９５４を備える。固定具９５４は、フレーム１３８が径方向に延在する複数のピン１３６を封入するのと同様の方法で、径方向に延在する複数のシャフト又はピンを封入するという点で、フレーム１３８と類似した構造を有する。
【００３２】
本発明の別の実施形態では、触覚出力装置は、変形可能メンブレンが個々に作動可能であるように、すなわち、各変形可能メンブレンが、独立して又は別個に変形又は拡張されるよう構成されるように変更することができる。例えば、図１０に示すように、触覚出力装置１０２０を有する触覚周辺装置１００２の概略図が示される。触覚周辺装置１００２は、変形可能メンブレン１２２に類似した複数の変形可能メンブレンすなわちカバー１０２２、及びこの複数の変形可能メンブレン１０２２に結合された触覚出力装置１０２０も備える。触覚出力装置１２０と同様に、触覚出力装置１０２０は、モーター１０２４、カムシャフト１０５０、カムシャフト１０５０を介してモーター１０２４に結合されたカムプレート１０３０、複数のローラー１０３４及び径方向に延在する複数のシャフト又はピン１０３６を備える。モーター１０２４は、シャフトカプラー１０２６等によりカムシャフト１０５０に直接接続することができる。明確にするために、触覚周辺装置１００２のフレームは示されていないが、径方向に延在する複数のシャフト又はピン１０３６を受けるために、径方向に延在する複数の開口部又は通路が内部に形成されたプレートの中央プレート又はディスク１０４６が図１０に示される。カムプレート１３０と同様に、カムプレート１０３０は中を通る複数のトラック１０３２を画定する。図１０Ａに最も良好に示すように、各トラック１０３２は湾曲した開口部であり、換言すれば、湾曲した又は腎臓形の経路若しくは通路を形成する開口部である。各ローラー１０３４は、リレー又はソレノイド１０３５に結合され、各リレー１０３５は、ローラーがカムプレート１０３０の複数のトラック１０３２のうちの１つの中に選択的に位置決めされるように、それぞれのローラー１０３４に選択的に係合又は係脱するように構成される。ローラー１０３４がそのリレー１０３５を介して係合されるとき、ローラーはそのトラック１０３２内に位置決めされ、そのそれぞれの変形可能メンブレン１０２２が変形されるか又は径方向に拡張され得る。逆に、ローラー１０３４がそのリレー１０３５を介して係脱されるとき、ローラーはそのトラック１０３２内に位置決めされず、そのそれぞれの変形可能メンブレン１０２２は、変形も径方向に拡張もされ得ない。このため、複数のローラー１０３４をカムプレート１０３０内で係合及び係脱するための複数のリレー１０３５によって、結果として、触覚出力装置１０２０が独立して作動可能な複数の変形領域を有することになる。一実施形態において、リレー１０３５は、Ｌｅｄｅｘブランドの下で市販されている線形ソレノイドであり、他のリレー１０３５は、代替的に、カスタム設計されてもよい。
【００３３】
上記の実施形態では、カムプレート及びローラーは、モーターと径方向に延在する複数のピンとの間に延在する変換器とみなすことができ、モーターの回転運動を、径方向に延在するピンに加えられる線形運動に変換するのに用いられる。より詳細には、変換器は、モーターの回転運動を線形運動に変換して、径方向に延在する複数のピンを動かし、それによって、変形可能メンブレンをハウジングに対し径方向に拡張し、触覚周辺装置のユーザーに触覚効果を提供する。図１１及び図１２はそれぞれ、モーターの回転運動を、径方向に延在するピンに加えられる線形運動に変換するための、本発明の別の実施形態による変換器を有する一実施形態を示す。
【００３４】
より詳細には、図１１の実施形態において、ボールねじ１１７２及び複数の屈曲部１１７０は、モーターの回転運動を径方向に延在する複数のピン１１３６の線形運動に変換するために利用される。触覚出力装置１１２０は、モーター１１２４、ボールねじ１１７２、複数の屈曲部１１７０、及び径方向に延在する複数のシャフト又はピン１１３６を備える。モーター１１２４は、シャフトカプラー１１２６等を用いてボールねじ１１７２に直接接続することができる。ボールねじ１１７２は市販されており、精密ねじとして動作するボールベアリングのための螺線形管路を提供するねじ切りされたシャフトを介して小さな摩擦で回転運動を線形運動に変換する機械式リニアアクチュエーターである。各屈曲部１１７０は、ボールねじ１１７２に結合されるか又は取り付けられ、これらと共に移動する第１の端部１１８６と、ユーザーによって手に保持されるように構成されたフレーム１１３８に固定され、取り付けられた第２の又は対向する端部１１８８とを有するロッド又はシャフトコンポーネントである。端部（複数の場合もある）１１８８の固定は、図１１における参照符号１１８４によって表され、第２の端部（複数の場合もある）１１８８は、触覚出力装置１１２０の動作中に動かない。ハウジング（図１１には示されていない）に対し変形可能メンブレン１１２２を径方向に拡張するために、屈曲部の長さに沿った中間点１１８２において、各屈曲部１１７０に、径方向に延在するピン１１３６が取り付けられる。一実施形態において、中間点１１８２は、概ね屈曲部１１７０の長さの中央又は中心にある。
【００３５】
モーター１１２４の動作中、ボールねじ１１７２は、方向矢印１１７４及び１１７８によって示されるように前後に動く。ボールねじ１１７２が方向矢印１１７４によって示されるように、モーター１１２４から離れるように動くとき、各屈曲部の対向する端部１１８６、１１８８間の距離が低減又は減少し、中間点１１８２が径方向に外側に延在し、それによって径方向に延在する複数のピン及びピンに取り付けられた変形可能メンブレンを径方向に拡張するように、屈曲部１１７０が径方向に外側に曲がるか又は撓む。方向矢印１１７８によって示されるようにボールねじ１１７２がモーター１１２４に向かって移動するとき、対向する端部１１８６、１１８８間の距離が増大し、中間点１１８２が径方向に内側に延在し、それによって径方向に延在する複数のピン及びピンに取り付けられた変形可能メンブレンを径方向に後退させるように、屈曲部１１７０がまっすぐになるか、又は径方向に内側に曲がる。したがって、この実施形態では、モーターの回転運動を線形運動に変換する変換器は、ボールねじ１１７２及び複数の屈曲部１１７０である。モーター１１２４は、ホストプロセッサ及び／又はローカルプロセッサからの制御信号に応答してハウジングに対しボールねじ１１７２を回転させるように構成され、ボールねじ１１７２の回転は、上記で説明するように、ハウジングに対し変形可能メンブレンを径方向に拡張させるために、複数の屈曲部１１７０及び径方向に延在する複数のピン１１３６を動かす。
【００３６】
図１２の実施形態において、モーターの回転運動を複数の変形可能メンブレン１２２２の線形運動に変換するために、ボールねじ１２７２及び複数の屈曲部１２９０が利用される。触覚出力装置１２２０は、モーター１２２４、ボールねじ１２７２、複数の屈曲部１２９０、及び径方向に延在する複数のシャフト又はピン１２３６を備える。モーター１２２４は、シャフトカプラー１２２６等を用いてボールねじ１２７２に直接接続することができる。ボールねじ１１７２と同様に、ボールねじ１２７２は市販されており、精密ねじとして動作するボールベアリングのための螺線形管路を提供するねじ切りされたシャフトを介して小さな摩擦で回転運動を線形運動に変換する機械式リニアアクチュエーターである。この実施形態において、水平方向の又は第１のリニアガイド１２９６はボールねじ１２７２から延在し、垂直方向の又は第２のリニアガイド１２９８は、第１のリニアガイド１２９６に直交して延在する。各屈曲部１２９０は、頂部又はヒンジ１２９５に共に接合された２つの連結具、すなわち、第１の連結具１２９４及び第２の連結具１２９２を備える。第１の連結具１２９４及び第２の連結具１２９２は、第１のリニアガイド１２９６及び第２のリニアガイド１２９８の上に摺動可能に配置され、第１の連結具１２９４の第１の端部１２９３は第１のガイド１２９６の上に摺動可能に配置され、第２の連結具１２９２の第１の端部１２９７は、第１のガイド１２９６の上に摺動可能に配置され、第１の連結具１２９４の第１の端部１２９３から離間され、頂部又はヒンジ１２９５は、第２のガイド１２９８上に摺動可能に配置される。
【００３７】
モーター１２２４の動作中、ボールねじ１２７２は、方向矢印１２７４及び１２７８によって示されるように、前後に移動する。第１の連結具１２９４の第１の端部（複数の場合もある）１２９３は、ボールねじ１２７２に結合され、ボールねじ１２７２と共に移動する。方向矢印１２７４によって示すように、ボールねじ１２７２がモーター１２２４から離れるように移動するとき、連結具（複数の場合もある）１２９０のヒンジ（複数の場合もある）１２９５は、方向矢印１２７６によって示すように、径方向に外側に移動し、それによって、径方向に延在する複数のピン１２３６及びピンに取り付けられた変形可能メンブレン１２２２を径方向に拡張させる。換言すると、図１２においてファントムで示されているように、ボールねじ１２７２が、方向矢印１２７４によって示されているように、モーター１２２４から離れるように移動するとき、第１の連結具１２９４及び第２の連結具１２９２の第１の端部１２９３及び第２の端部１２９７がそれぞれ、屈曲部１２９０の対称性に起因して、互いに向かって、又は共に近づくように移動する。方向矢印１２７８によって示されるように、ボールねじ１２７２がモーター１２２４に向かって移動するとき、連結具（複数の場合もある）１２９０のヒンジ（複数の場合もある）１２９５は、方向矢印１２８０によって示されるように、径方向に内側に移動し、それによって、径方向に延在する複数のピン１２３６及びピンに取り付けられた変形可能メンブレン１２２２を径方向に後退させる。屈曲部１２９０は、径方向に延在する複数のピン１２３６及びピンに取り付けられた変形可能メンブレン１２２２を径方向に伸張及び後退させるために、水平方向の又は第１のリニアガイド１２９６に沿ったボールねじ１２７２の水平方向の移動を、垂直方向の又は第２のリニアガイド１２９８に沿った垂直方向の移動に変換する。したがって、この実施形態において、モーターの回転運動を線形運動に変換する変換器は、ボールねじ１２７２及び複数の屈曲部１２９０である。モーター１２２４は、ホストプロセッサ及び／又はローカルプロセッサからの制御信号に応答して、ハウジングに対してボールねじ１２７２を回転させるように構成され、ボールねじ１２７２の回転は、上記で説明したように、ハウジングに対して変形可能メンブレン１２２２を径方向に拡張するために、複数の屈曲部１２９０及び径方向に延在する複数のピン１２３６を動かすか又は摺動させる。
【００３８】
上述したように、触覚周辺装置１０２は単に触覚周辺装置の例示的な実施形態であり、他の構成、形状及びサイズを有する触覚周辺装置を用いてもよい。当業者は、限定ではないが、実在の物体（テニスラケット、ゴルフクラブ、野球のバット等）の形状及び他の形状に成形された把持可能なコントローラーを含む様々なタイプのコントローラーに触覚周辺装置１０２を組み込むことができることを認識するであろう。さらに、図１３及び図１４は、触覚周辺装置がタブレットコンピューター１３０４と共に用いることができるゲーミングタブレットコントローラー１３０２である本発明の別の実施形態を示す。タブレットコンピューター１３０４は、Razer Inc.社から入手可能なもののように、ゲーミングアクティビティに向けて特に設計されてもよいし、Ａｐｐｌｅ（登録商標）Ｉｐａｄ（登録商標）、Ｋｉｎｄｌｅ（登録商標）Ｆｉｒｅ（登録商標）、及びＳａｍｓｕｎｇ（登録商標）Ｇａｌａｘｙ  Ｔａｂ（登録商標）等の既知の市販されているタブレットコンピューターとしてもよい。ゲーミングタブレットコントローラー１３０２は、タブレットコンピューター１３０４を収めるように構成されたドッキング部１３６０と、ハンドル１３６２、１３６４とを有し、ハンドル１３６２、１３６４上には、ユーザーがタブレットコンピューター１３０４上のゲームの制御に用いるユーザー入力エレメントが配置される。ドッキング部１３６０は、ゲーミングタブレットコントローラー１３０２をタブレットコンピューター１３０４に接続し、例えば、ボタンを押す、ジョイスティックを動かす、トリガーを押す等のハンドル１３６２、１３６４上でのユーザーによる動作が、タブレットコンピューター１３０４上でプレイされているゲーム上でのアクションを生じるようになっている。触覚周辺装置１３０２のハンドル１３６２、１３６４は、左利きユーザーによっても右利きユーザーによっても、装置を把持する両手に容易に適合する形状になっており、触覚出力装置１３２０及び変形可能メンブレン１３２２が、ユーザーの手又は手のひらが通常位置する場所においてハンドル１３６２、１３６４内に組み込まれ、ユーザーに変形触覚効果を提供する。触覚出力装置１３２０は、上記で説明された触覚出力装置１２０に類似しており、変形可能メンブレン１３２２は、上記で説明された変形可能メンブレン１２２に類似している。
【００３９】
ハンドル１３６２、１３６４は、コントローラー上にある通常のユーザー入力エレメントを備える。ユーザー入力エレメントはハンドル１３６４に関して記載される。しかし、同じ又は同様のユーザー入力エレメントをハンドル１３６２において用いてもよいことが当業者には理解される。特に、ハンドル１３６４は、ジョイスティック１３４０、ボタン１３４２、及びトリガー１３４６を備える。図１３に見て取ることができるとともに当業者に既知であるように、これらのユーザー入力エレメントのそれぞれの２つ以上を、各ハンドル１３６２、１３６４上に備えてもよい。さらに、ハンドル１３６４は、ハンドル１３６４に取り付けられ、汎用又はランブル触覚出力装置１３１８に関して上記で説明したように、汎用又はランブル触覚効果をゲーミングタブレットコントローラー１３０２に提供する、汎用又はランブル触覚出力装置１３１８を備える。
【００４０】
図１４は、一実施形態による図１３のゲーミングタブレットコントローラーのブロック図を示している。図１４に示されているように、ゲーミングタブレットコントローラー１３０２は、ドッキング部１３６０を介してタブレットコンピューター１３０４と通信するローカルプロセッサ１３１２を備える。ドッキング部１３６０の代わりに、有線接続又は無線接続等の他の接続を用いてもよい。この実施形態のタブレットコンピューター１３０４はディスプレイスクリーンを備える。代替的には、ゲーミングタブレットコントローラー１３０２は、ローカルプロセッサ１３１２を備えないように構成されてもよく、それにより、ゲーミングタブレットコントローラー１３０２からの全ての入力／出力信号はタブレットコンピューター１３０４によって直接ハンドリング及び処理される。
【００４１】
ローカルプロセッサ１３１２は、ジョイスティック１３４０、ボタン１３４２、及びトリガー１３４６と、位置センサー１３４１、１３４３、及び１３４７とに結合される。位置センサー１３４１、１３４３、及び１３４７はそれぞれ、ジョイスティック１３４０、ボタン１３４２、及びトリガー１３４６に結合されてもよい。図１７のブロック図は、ジョイスティック１３４０、ボタン１３４２、及びトリガー１３４６のそれぞれ１つのみを示している。しかし、上述したように、複数のジョイスティック、ボタン、及びトリガー、並びに他のユーザー入力エレメントを用いてもよいことが当業者には理解される。ターゲットアクチュエーター又は触覚出力装置１３５０、１３５２、１３５６はそれぞれ、ジョイスティック１３４０、ボタン１３４２及びトリガー１３４６に結合される。また、ターゲット触覚出力装置１３５０、１３５２、１３５６、及び汎用触覚出力装置１３３０は、ローカルプロセッサ１３１２に結合される。ローカルプロセッサ１３１２は、タブレットコンピューター１３０４からの高水準監視コマンド又はストリーミングコマンドに基づき、制御信号を触覚出力装置１３５０、１３５２、１３５６、１３３０に提供する。ストリーミングの実施形態において、電圧の大きさ及び持続時間がゲーミングタブレットコントローラー１３０２にストリーミングされ、この場合、タブレットコンピューター１３０４によってアクチュエーターに情報が提供される。動作時に、タブレットコンピューター１３０４は、１つ又は複数の選択されたアクチュエーターによって出力される触覚効果のタイプ（例えば、振動、ジョルト、デテント、ポップ等）等の高水準コマンドをローカルプロセッサ１３１２に提供することができ、それにより、ローカルプロセッサ１３１２は、出力される触覚効果の特定の特徴（例えば、大きさ、周波数、持続時間等）に関してアクチュエーターに命令する。ローカルプロセッサ１３１２は、ローカルプロセッサ１３１２に結合されたメモリ１３１４から、触覚効果のタイプ、大きさ、周波数、持続時間、又は他の特徴を索出することができる。複数の種類の感覚、例えば、映像、音声、及び触覚が同時に関与するとき、触覚効果は、ゲームへのより高い没入感をユーザーにもたらす。
【００４２】
図１３及び図１４のタブレット構成に加えて、本明細書において説明されるような変形可能メンブレン及び変形可能メンブレンに結合された触覚出力装置は、ユーザーの手又は指が通常位置する場所において任意のタイプの触覚周辺装置内に組み込まれ、ユーザーに変形触覚効果を提供することができる。さらに、本明細書において説明されるような変形可能メンブレン及び変形可能メンブレンに結合された触覚出力装置は、ウェアラブルな周辺機器に組み込まれ、ユーザーの身体に変形触覚効果を提供することができる。変形可能メンブレンのスケール及び相対的な寸法は、用途に応じて、すなわち、変形可能メンブレンが、ユーザーの指と接触するように構成されるか、ユーザーの手のひらと接触するように構成されるか、又はユーザーの身体の異なる部分と接触するように構成されるかに応じて変わることになる。
【００４３】
上記で本発明による様々な実施形態が説明されたが、これらは説明及び例示のためにのみ提示されており、限定ではないことが理解されるべきである。関連技術分野における当業者には、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態及び詳細における様々な変化を行うことができることが明らかであろう。例えば、触覚周辺装置１０２は、触覚出力装置１２０に加えて、汎用触覚出力装置を含むように変更することができ、汎用触覚出力装置は、ハウジング１１６内に位置決めされ、触覚出力装置１２０によって提供される変形触覚効果に加えて、振動触覚効果をユーザーに提供するように構成される。当業者は理解するように、汎用触覚出力装置は、汎用触覚フィードバック又はランブル触覚フィードバックを触覚周辺装置のハウジング全体に提供する役割を果たす。汎用触覚出力装置は、ホストプロセッサ１０８及び／又はローカルプロセッサ１１２から第２の制御信号を受信し、第２の制御信号に応答して第２の触覚効果をハウジング１１６に出力するように構成される。汎用触覚出力装置は、ホストコンピューター１０４からの高水準監視コマンド又はストリーミングコマンドに基づいて、ホストプロセッサ１０８及び／又はローカルプロセッサ１１２から制御信号を受信する。例えば、動作時に、電圧の大きさ及び持続時間がホストコンピューター１０４から触覚周辺装置１０２にストリーミングされ、ここで、情報は、ローカルプロセッサ１１２を介して汎用触覚出力装置に提供される。ホストコンピューター１０４は、汎用触覚出力装置によって出力される触覚効果のタイプ（例えば、振動、ジョルト  、デテント、ポップ等）等の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、それによって、ローカルプロセッサ１１２は、汎用触覚出力装置に、出力される触覚効果の特定の特性（例えば、大きさ、周波数、持続時間等）に関して命令する。汎用触覚出力装置は、電磁モーター、モーターによって偏心質量体が動かされる偏心回転質量（「ＥＲＭ」）アクチュエーター、ばねに取り付けられた質量体が往復して駆動されるリニア共振アクチュエーター（「ＬＲＡ」）、振動触覚アクチュエーター、他の適切なタイプの作動装置を含んでもよい。汎用触覚出力装置は、慣性アクチュエーターとして実施され、振動触覚フィードバックをユーザーに提供する。このため、触覚出力装置１２０は、汎用触覚出力装置によって生成される汎用又はランブル触覚フィードバックから独立し、これを補う、多岐にわたる変形触覚効果又は感覚をユーザーに提供する。
【００４４】
このため、本発明の広さ及び範囲は、上記で説明した例示的な実施形態のうちのいずれによっても限定されるべきでなく、添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物に従ってのみ定義されるべきである。本明細書において検討される各実施形態の各特徴と、本明細書において引用した各参考文献の各実施形態の各特徴とは、任意の他の実施形態の特徴と組み合せて用いることができることも理解される。本明細書において検討される全ての特許及び刊行物は、本明細書に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３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図７Ａ】
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【図８】
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【図８Ａ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１０Ａ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【外国語明細書】
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