(57)【要約】【課題】触覚周辺装置のユーザー入力素子に、触覚フィードバックシステムにおいて改善した触覚フィードバック又は触覚効果を提供する。【解決手段】触覚周辺装置はハウジングと触覚的に強化された入力素子を備える。入力素子はユーザーから入力を受信し、キーキャップを有するメカニカルキーを備え、該キーはユーザーと接触する接触面と、接触面上に一体化されたスマート材料アクチュエーターを備える。スマート材料アクチュエーターは、プロセッサから制御信号を受信し、制御信号に応答して、キーキャップに対して接触面の一部を変形させ、それによってユーザーに触覚効果を提供する。触覚周辺装置はメカニカルキーを押し込まれた位置でホールドし、非アクティブステータスをユーザーに示す、メカニカルキーに結合されたブレーキアクチュエーターも備える。触覚周辺装置及び触覚的に強化された入力素子はモジュール式でも良い。【選択図】図３
2017208094.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
触覚周辺装置であって、ハウジングと、ユーザーから入力を受信する触覚的に強化された入力エレメントとを備え、
前記触覚的に強化された入力エレメントは、キーキャップを有するメカニカルキーを備え、前記キーキャップは、ユーザーと接触するユーザー接触面と、前記ユーザー接触面上に一体化されたスマート材料アクチュエーターを備え、前記スマート材料アクチュエーターは、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、前記メカニカルキーの前記キーキャップに対して前記ユーザー接触面の少なくとも一部分を変形させ、それによって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】
前記スマート材料アクチュエーターは圧電材料で形成される、請求項１に記載の触覚周辺装置。
【請求項３】
前記触覚的に強化された入力エレメントは、キーボードの複数のキーのうちの１つである、請求項１に記載の触覚周辺装置。
【請求項４】
前記触覚的に強化された入力エレメントはモジュール式であり、前記ユーザーによって前記キーボードの前記複数のキーのうちの１つを選択的に置き換えるように構成される、請求項３に記載の触覚周辺装置。
【請求項５】
前記触覚的に強化された入力エレメントは、前記ユーザーによって、ポスト上にクリップして前記キーボードに結合し、前記キーボードの前記複数のキーのうちの１つを置き換えるように構成される、請求項４に記載の触覚周辺装置。
【請求項６】
前記触覚的に強化された入力エレメントは、前記ユーザーによって、前記キーボードに磁気的に結合し、前記キーボードの前記複数のキーのうちの１つを置き換えるように構成される、請求項４に記載の触覚周辺装置。
【請求項７】
前記触覚周辺装置はゲーミングコントローラーであり、前記触覚的に強化された入力エレメントは、前記ゲーミングコントローラーのボタン又はトリガーである、請求項１に記載の触覚周辺装置。
【請求項８】
前記触覚効果は過渡的であり、前記メカニカルキーが押下された位置にあるときに出力される、請求項１に記載の触覚周辺装置。
【請求項９】
前記過渡的触覚効果は、移動速度又は状態遷移を示すフィードバックを提供する、請求項８に記載の触覚周辺装置。
【請求項１０】
前記メカニカルキーに結合されたブレーキアクチュエーターを更に備え、前記ブレーキアクチュエーターは、前記メカニカルキーを押下された位置でホールドして、非アクティブステータスをユーザーに示すように構成される、請求項１に記載の触覚周辺装置。
【請求項１１】
前記ブレーキアクチュエーターは磁性を有する、請求項１０に記載の触覚周辺装置。
【請求項１２】
前記磁性ブレーキアクチュエーターは、ユーザーによって前記メカニカルキーが押し込まれている間、前記メカニカルキーの堅さを調整するようにも構成される、請求項１１に記載の触覚周辺装置。
【請求項１３】
触覚周辺装置であって、ハウジングと、ユーザーから入力を受信する触覚的に強化された入力エレメントと、スマート材料アクチュエーターと、ブレーキアクチュエーターとを備え、
前記触覚的に強化されたユーザー入力エレメントは、前記ユーザーに接触するユーザー接触面を備えたキーキャップを有するメカニカルキーを備え、
前記スマート材料アクチュエーターは、前記メカニカルキーの前記ユーザー接触面上に一体化され、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、前記メカニカルキーの前記キーキャップに対して前記ユーザー接触面の少なくとも一部分を変形させ、それによって前記触覚周辺装置のユーザーに触覚効果を提供し、
前記ブレーキアクチュエーターは、前記メカニカルキーに結合され、前記メカニカルキーを押下された位置にホールドして、非アクティブステータスをユーザーに示す、触覚周辺装置。
【請求項１４】
前記スマート材料アクチュエーターは圧電材料で形成される、請求項１３に記載の触覚周辺装置。
【請求項１５】
前記触覚的に強化された入力エレメントはモジュール式であり、ユーザーによってキーボードの複数のキーのうちの１つを選択的に置き換えるように構成される、請求項１３に記載の触覚周辺装置。
【請求項１６】
前記触覚周辺装置はゲーミングコントローラーであり、前記触覚的に強化された入力エレメントは、前記ゲーミングコントローラーのボタン又はトリガーである、請求項１３に記載の触覚周辺装置。
【請求項１７】
前記ブレーキアクチュエーターは磁性であり、ユーザーによって前記メカニカルキーが押し込まれている間、前記メカニカルキーの堅さを調整するようにも構成される、請求項１３に記載の触覚周辺装置。
【請求項１８】
ゲーミングシステムであって、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、
前記触覚周辺装置は、ハウジングと、ユーザーから入力を受信する触覚的に強化された入力エレメントとを備え、
前記触覚的に強化された入力エレメントは、キーキャップを有するメカニカルキーを備え、前記キーキャップは、前記ユーザーと接触するユーザー接触面と、前記ユーザー接触面上に一体化されたスマート材料アクチュエーターを備え、
前記スマート材料アクチュエーターは、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、前記メカニカルキーの前記キーキャップに対して前記ユーザー接触面の少なくとも一部分を変形させ、それによって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配置される、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設される、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メカニカルキー及び一体型スマート材料アクチュエーターを備えるユーザー入力エレメントを有する触覚周辺装置に関する。
【０００２】
本願は、２０１６年５月１９日に出願された米国特許出願第１５／１５９，２５８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。
【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、視覚キュー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することができる。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のための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。例えば、特許文献１は、コンピューターによって提供される表示環境におけるインタラクションを強化するためにユーザーに触覚フィードバックを提供するための触覚フィードバックキーボード装置を開示している。触覚キーボード装置は、複数のキーを有するキーボードとすることができるか、又はキーボードに結合されたリストレスト若しくは他の付属品とすることができる。ユーザーが物理的に接触する装置のハウジングにアクチュエーターが結合され、ハウジングに接触するユーザーに力が伝達されるようにハウジングに力を加える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第７，１０６，３０５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の実施形態は、限定ではないが、キーボード、ゲームパッド、コントローラー又は他の周辺機器等の、触覚周辺装置のユーザー入力エレメントに対し、改善した触覚フィードバック又は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】
【０００８】
本発明の実施形態は、ハウジングと、触覚的に強化されたユーザー入力エレメントとを備える触覚周辺装置に関する。触覚的に強化されたユーザー入力エレメントは、ユーザーから入力を受信するように構成され、キーキャップを有するメカニカルキーを備える。キーキャップは、ユーザーと接触するユーザー接触面と、キーキャップのユーザー接触面上に一体化されたスマート材料アクチュエーターを備える。スマート材料アクチュエーターは、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、メカニカルキーのキーキャップに対してユーザー接触面の少なくとも一部分を変形させ、それによって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。
【０００９】
本発明の別の実施形態によれば、触覚周辺装置は、ハウジングと、触覚的に強化されたユーザー入力エレメントとを備える。触覚的に強化されたユーザー入力エレメントは、ユーザーから入力を受信するように構成され、キーキャップを有するメカニカルキーを備える。キーキャップは、ユーザーと接触するユーザー接触面と、キーキャップのユーザー接触面上に一体化されたスマート材料アクチュエーターを備える。スマート材料アクチュエーターは、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、メカニカルキーのキーキャップに対してユーザー接触面の少なくとも一部分を変形させ、それによって該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、メカニカルキーに結合されたブレーキアクチュエーターも備える。ブレーキアクチュエーターは、メカニカルキーを押下された位置にホールドして、非アクティブステータスをユーザーに示すように構成される。
【００１０】
本発明の別の実施形態によれば、ゲーミングシステムが、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、触覚的に強化されたユーザー入力エレメントとを備える。触覚的に強化されたユーザー入力エレメントは、ユーザーから入力を受信するように構成され、キーキャップを有するメカニカルキーを備える。キーキャップは、ユーザーと接触するユーザー接触面と、キーキャップのユーザー接触面上に一体化されたスマート材料アクチュエーターを備える。スマート材料アクチュエーターは、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、メカニカルキーのキーキャップに対してユーザー接触面の少なくとも一部分を変形させ、それによって該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。プロセッサは触覚周辺装置のハウジング内に配置されるか、又はプロセッサはホストコンピューター内に配設される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【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】本発明の一実施形態による、触覚周辺装置のための触覚的に強化されたユーザー入力エレメントの概略斜視図であり、触覚的に強化されたユーザー入力エレメントは、メカニカルキー又はばねベースのキーを備え、該キーはユーザーと接触するユーザー接触面と、ユーザー接触面上に一体化されたスマート材料アクチュエーターを備える。
【図４】スマート材料又は圧電アクチュエーターの展開斜視図である。
【図４Ａ】共に結合された図４のコンポーネントの斜視図である。
【図４Ｂ】電荷を生成し、それに応じて曲がった後の図４Ａの斜視図である。
【図５Ａ】本発明の別の実施形態による、触覚周辺装置のための触覚的に強化されたユーザー入力エレメントの概略側面図であり、触覚的に強化されたユーザー入力エレメントは、メカニカルキー又はばねベースのキーを備え、該キーはユーザーと接触するユーザー接触面と、ユーザー接触面上に一体化されたスマート材料アクチュエーターを備える。メカニカルキーは、静止状態又は非押下状態で示される。
【図５Ｂ】図５Ａの触覚的に強化されたユーザー入力エレメントの概略側面図であり、メカニカルキーは、押し込まれた状態又は押下された状態で示される。
【図６Ａ】本発明の別の実施形態による、触覚周辺装置のための触覚的に強化されたユーザー入力エレメントの概略側面図であり、触覚的に強化されたユーザー入力エレメントは、メカニカルキー又はばねベースのキーを備え、該キーはユーザーと接触するユーザー接触面と、ユーザー接触面上に一体化されたスマート材料アクチュエーターと、ブレーキアクチュエーターを備える。メカニカルキーは、静止状態又は非押下状態で示される。
【図６Ｂ】図６Ａの触覚的に強化されたユーザー入力エレメントの概略側面図であり、メカニカルキーは、ブレーキアクチュエーターを介して押し込まれた状態又は押下された状態で示される。
【図６Ｃ】図６Ａ及び図６Ｂにおいて用いるための例示的なブレーキアクチュエーターの概略側面図である。
【図６Ｄ】図６Ａ及び図６Ｂにおいて用いるための別の例示的なブレーキアクチュエーターの概略上面図である。
【図６Ｅ】図６Ｄのブレーキアクチュエーターの側面図である。
【図７】複数のキーレセプタクルを有するモジュラーキーボードの斜視図である。
【図７Ａ】図７のモジュラーキーボードの単一のキーレセプタクルの拡大斜視図である。
【図８Ａ】図７のモジュラーキーボードのための触覚的に強化されたモジュラーユーザー入力エレメントの斜視図であり、触覚的に強化されたモジュラーユーザー入力エレメントは、メカニカルキー又はばねベースのキーを備え、該キーはユーザーと接触するユーザー接触面と、ユーザー接触面上に一体化されたスマート材料アクチュエーターとを備える。また、触覚的に強化されたモジュラーユーザー入力エレメントは、クリップ又はポストを介して図７Ａのキーレセプタクルに結合されるように構成される。
【図８Ｂ】図８Ａの触覚的に強化されたモジュラーユーザー入力エレメントの別の斜視図である。
【図９】本発明の別の実施形態によるキーレセプタクルと触覚的に強化されたモジュラーユーザー入力エレメントとの間の接続の概略側面図である。
【図１０】複数のモジュラーキー又はユーザー入力エレメントを有するモジュラーキーボードの上面図であり、少なくとも１つのモジュラーキーは触覚的に強化されたモジュラーユーザー入力エレメントである。
【図１１】図１０の単一の触覚的に強化されたモジュラーユーザー入力エレメントの概略斜視図であり、触覚的に強化されたモジュラーユーザー入力エレメントは、メカニカルキー又はばねベースのキーを備え、該キーはユーザーと接触するユーザー接触面と、ユーザー接触面上に一体化されたスマート材料アクチュエーターを備える。また、触覚的に強化されたモジュラーユーザー入力エレメントは、磁石を介して図１０のモジュラーキーボードに結合されるように構成される。
【図１２】図１０の単一の触覚的に強化されたモジュラーユーザー入力エレメントの概略斜視図であり、触覚的に強化されたモジュラーユーザー入力エレメントは、メカニカルキー又はばねベースのキーを備え、該キーはユーザーと接触するユーザー接触面と、ユーザー接触面上に一体化されたスマート材料アクチュエーターを備える。また、触覚的に強化されたモジュラーユーザー入力エレメントは、電磁石を介して図１０のモジュラーキーボードに結合されるように構成される。
【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、ユーザーに触覚効果を提供するための触覚的に強化されたユーザー入力エレメントを備えるゲーミングコントローラーであり、触覚的に強化されたユーザー入力エレメントは、メカニカルキー又はばねベースのキーを備え、該キーはユーザーと接触するユーザー接触面と、ユーザー接触面上に一体化されたスマート材料アクチュエーターを備える。
【図１４】図１３の触覚周辺装置の別の斜視図である。
【図１５】ホストコンピューターと併せた図１３の触覚周辺装置のブロック図である。
【図１６】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、ユーザーに触覚効果を提供するための触覚的に強化されたユーザー入力エレメントを備えるゲーミングタブレットであり、触覚的に強化されたユーザー入力エレメントは、メカニカルキー又はばねベースのキーを備え、該キーはユーザーと接触するユーザー接触面と、ユーザー接触面上に一体化されたスマート材料アクチュエーターを備える。
【図１７】図１６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】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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、ゲーミング機器、及びゲーミング機器のためのコントローラーを対象としているが、当業者であれば、この説明が、他の触覚フィードバック装置にも等しく適用されることを認識するであろう。
【００１５】
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し、触覚周辺装置は、ハウジングと、触覚的に強化されたユーザー入力エレメント又はキーを備える。触覚的に強化されたユーザー入力エレメントは、ユーザーから入力を受信するように構成され、メカニカルキー又はばねベースのキーを備え、該キーはユーザーと接触するユーザー接触面と、ユーザー接触面上に一体化されたスマート材料アクチュエーターを備える。スマート材料アクチュエーターは、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、メカニカルキーのキーキャップに対し、ユーザー接触面の少なくとも一部分を変形し、それによって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。
【００１６】
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することができる。メモリ１１０は、任意のタイプの記憶装置、又は、限定ではないが、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。
【００１７】
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、ヘッドマウントディスプレイ、バーチャルリアリティーディスプレイ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。別の実施形態では、当業者に既知であるように、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。
【００１８】
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。一実施形態では、有線接続又はＵＳＢ接続１０３は、触覚周辺装置１０２とホストコンピューター１０４との間で信号を通信し、触覚周辺装置１０２に電力も提供する。スマート材料アクチュエーター（以下で説明される）等の本発明のコンポーネントは電力を必要とし、電力は、いくつかの実施形態では、有線接続又はＵＳＢ接続１０３を通じて供給することができる。いくつかの実施形態では、アクチュエーターのための電力は、キャパシタ又は１つ若しくは複数の電池等の、触覚周辺装置１０２上に設けられる蓄電装置によって補うか又は単独で供給することができる。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（登録商標）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。
【００１９】
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と、ローカルメモリ１１４と、スマート材料アクチュエーター１２０と、全体触覚出力装置１３０とを備えるが、本明細書においてより詳細に説明されるように、全体触覚出力装置は全ての実施形態において必要とされるわけではない。動作時に、ローカルプロセッサ１１２はスマート材料アクチュエーター１２０及び全体触覚出力装置１３０に結合されて、ホストコンピューター１０４からの高レベルの監視コマンド又はストリーミングコマンドに基づいてスマート材料アクチュエーター１２０及び全体触覚出力装置１３０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を介してスマート材料アクチュエーター１２０及び全体触覚出力装置１３０に提供される。ホストコンピューター１０４は、スマート材料アクチュエーター１２０及び／又は全体触覚出力装置１３０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）等の高レベル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）に関してスマート材料アクチュエーター１２０及び／又は全体触覚出力装置１３０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。さらに、ローカルプロセッサ１１２は、いずれの触覚出力装置（すなわち、スマート材料アクチュエーター１２０又は全体触覚出力装置１３０）が制御信号を受信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。
【００２０】
図１及び図２の実施形態では、触覚周辺装置１０２は、ハウジング１１６及び複数のキーを備えるキーボード装置であり、それらのうちの少なくとも１つが、本明細書においてより詳細に説明されるように、メカニカルキー１２２、及びメカニカルキーに一体化されるか又は埋め込まれたスマート材料アクチュエーター１２０を備える触覚的に強化されたユーザー入力エレメント１０１である。ユーザーは、既知であるように、キーボードのキーを押下することによって、ホストコンピューター１０４への入力を提供する。換言すれば、キーボード装置のキーは、キーボード装置のキーのうちの任意のものの押下を検知し、キー押下を示す信号をローカルプロセッサ１１２及び／又はホストプロセッサ１０８に提供するように構成された対応するセンサーを備える。キー押下を検出するのに適したセンサーは当業者によく知られている。触覚的に強化されたユーザー入力エレメント１０１を備える触覚周辺装置１０２のキーはそれぞれ、アクションを入力するか又は他の形でビデオゲームとインタラクトし、当該技術分野において既知のバーチャル環境を更新するように構成される。ユーザー入力エレメントの動き、すなわち、触覚周辺装置１０２のキー押下は、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に関連するビデオゲーム、サードパーソンキャラクターインタラクション、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。例えば、触覚周辺装置１０２のキーの押下により、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がホストコンピューター１０４に提供されるか、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が制御される。本明細書において、キーを「押下する」ことは、所定のキー又はエリアに物理的に接触して、ホストコンピューター又は他のコントローラーに入力信号を提供することを含む任意のアクションを意味することができ、キーを静止状態又は静止位置から押し込まれた状態又は押し込まれた位置に物理的に動かすこと、ユーザー接触を検知する所定のエリアに接触すること等を含むことができる。キー又はボタンを「押下する」の代替の用語は、押す、押し込む、つぶす、叩く、及びパンチする、を含む。キーボードは、フルサイズのキーボードとすることもできるし、数字キーパッド、ポータブルキーボード等の小型バージョンとすることもできる。
【００２１】
上述したように、触覚的に強化されたユーザー入力エレメント１０１は、広範にわたる触覚フィードバック又は触覚効果を生成するために、メカニカルキー１２２と、メカニカルキー上に一体化されるか又は埋め込まれたスマート材料アクチュエーター１２０とを備える。換言すれば、触覚的に強化されたユーザー入力エレメント１０１は、メカニカルキーによる第１のタイプの触知性フィードバック又は触覚フィードバック（すなわち、メカニカルキー又はボタンの押下を確認するための触知性フィードバック又は触覚フィードバック）及びスマート材料又は圧電アクチュエーターによる第２のタイプの触覚フィードバック（すなわち、ゲーム状態情報に関するプログラム可能な触覚フィードバック）を提供することによってユーザーの触覚体験を改善するために、メカニカルキーを、プログラム可能な圧電キーと組み合わせる。触覚的に強化されたユーザー入力エレメント１０１は、メカニカルキー又はボタンを有する任意の触覚周辺装置上に実装することができる。例えば、本明細書において説明される触覚的に強化されたユーザー入力エレメント１０１は、キーボードの１つ又は複数のキー、ゲーミングコントローラーのボタン若しくはトリガー、及び／又はコンピューターマウスのボタンとして実装することができる。より詳細には、キーボードとして示されているが、当業者であれば、触覚周辺装置１０２が触覚周辺装置の例示的な実施形態にすぎず、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〜図１５に示すような、ビデオゲームコンソールシステム用に現在入手可能な多くの「ゲームパッド」と同様の形状及びサイズのゲーミングシステム用手持ち式ゲーミングコントローラー１３０２、図１６及び図１７に示すような、タブレットコンピューター１６０４と共に用いることができる触覚周辺装置１６０２、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、コンピューターマウス、及び当業者に既知のバーチャルリアリティ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。
【００２２】
触覚的に強化されたユーザー入力エレメント１０１について、図３を参照してより詳細に説明する。図３は、触覚的に強化されたユーザー入力エレメント１０１の概略斜視図であり、該エレメントはキーキャップ１２３を有するメカニカルキー又はばねベースのキー１２２を含む。キーキャップ１２３はユーザーと接触するユーザー接触面１２６と、ユーザー接触面１２６上に一体化されたスマート材料又は圧電アクチュエーター１２０を備える。スマート材料アクチュエーター１２０は、メカニカルキー１２２のユーザー接触面１２６内又はユーザー接触面１２６上に直接一体化されるか又は埋め込まれる。メカニカルキー１２２のユーザー接触面１２６は通常、平坦であるか、又は容易に押下されるように、人間の指又は手に合った形状にされる。当該技術分野において既知であるように、メカニカルキーは通常、プラスチック又は金属等の硬質材料から形成され、ユーザー又はスマート材料アクチュエーター１２０によって力が加えられていないときに、キー又はボタンを静止位置又は非押下位置に戻すためのばねエレメントを備える。この実施形態において、メカニカルキー１２２のばねエレメントは、キー又はボタンを静止状態又は非押下状態に弾性的に戻すためのスナップドーム１２４を備える。このため、キー又はボタンは、力が加えられていないとき、静止状態又は非押下状態にあり、静止状態又は非押下状態にバイアスをかけられているとみなすことができる。スナップドーム１２４は、圧縮されると、ユーザーに、歯切れのよい明確な触知性フィードバックを与える成形されたステンレス鋼とすることもできるし、又は代替的に、ゴム又はポリウレタン材料から形成することもできる。一方、メカニカルキー１２２は、キー又はボタンを静止状態又は非押下状態に戻すための異なるばねエレメントを備えてもよい。例えば、図５Ａ及び図５Ｂの実施形態に示すように、触覚的に強化されたユーザー入力エレメント１０１のメカニカルキーは、基部、ばね及びステムで構成されるスイッチを備えるメカニカルスイッチキーとすることができる。ステムの形状に依拠して、メカニカルスイッチキーは、種々の作動及び進行距離を有し、ばねの耐久性に依拠して、メカニカルスイッチキーは、作動させるために様々な圧力量を必要とする。メカニカルキーボードは、キーキャップの除去及び交換を可能にする。
【００２３】
ここで、図４、図４Ａ及び図４Ｂに関して、スマート材料又は圧電アクチュエーター１２０を更に詳細に説明する。図４は、変形基板１１８及びスマート材料アクチュエーター１２０の一部の展開斜視図である。図４Ａは、共に結合された図４のコンポーネントの斜視図であり、図４Ｂは、印加された電荷又は電界に応じて曲がった後の図４Ａの斜視図である。本明細書において用いられるとき、「スマート材料」とは、電界又は電流が印加されると動く材料である。スマート材料アクチュエーターは、電荷を受けるとサイズ又は形状の変化を呈する特性を有する。換言すれば、スマート材料アクチュエーターは、電荷をかけられると機械的変形を呈する。本明細書において用いることができるスマート材料は、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）、ゲル、形状記憶合金、電界又は電流が印加されると動くＦｌｅｘｉｎｏｌ又は別のタイプの材料を含む。スマート材料アクチュエーター１２０は、変形基板１１８の少なくとも１つの表面に接着剤により接合されるか、又は他の形で結合される。変形基板１１８は、スマート材料アクチュエーター１２０と併せて屈曲するか又は曲がり、その運動及び接触力をユーザーに提供することができる、ゴム又はポリマー等の可撓性材料で製造される。スマート材料アクチュエーター１２０に電荷が印加されると、スマート材料アクチュエーター１２０は図４Ｂに示すように変形し、曲がり、それによって、変形基板１１８の一部も曲がる。入力電気信号に基づいて力及び変形を出力するためのスマート材料又は圧電アクチュエーターの動作は、当業者によく知られている。圧電材料は、非常に薄く小型にすることができ、それによって、ポータブル電子装置にとって一般的なコンパクトなハウジングにおける使用が可能になる。
【００２４】
スマート材料アクチュエーター１２０をメカニカルキー１２２のユーザー接触面１２６内に又はユーザー接触面１２６上に一体化するか又は埋め込むために、メカニカルキー１２２は、ユーザー接触面１２６の一部に沿って一体形成された変形基板１１８を用いて形成することができ、スマート材料アクチュエーター１２０は、その後、変形基板に接合することができる。換言すれば、メカニカルキー１２２の少なくとも上面（すなわち、ユーザー接触面１２６）は、触覚効果を生成し、変形基板１１８として動作するのに十分変形可能である。スマート材料アクチュエーター１２０は、メカニカルキーのキーキャップが変形基板１１８を提供するように、ユーザー接触面１２６内に直接埋め込まれる。代替的に、スマート材料アクチュエーターを、メカニカルキー１２２のユーザー接触面１２６上に堆積し、ユーザーとスマート材料アクチュエーター１２０との間に少なくとも絶縁体が存在するように絶縁体層で覆うことができる。絶縁体層は、プラスチック又はポリマー材料を含む任意のタイプの電気絶縁体材料から形成することができる。
【００２５】
本発明の別の実施形態において、メカニカルキー１２２のキーキャップの一部を、メカニカルキー１２２のユーザー接触面１２６における開口を形成するように除去することができ、スマート材料アクチュエーター１２０が結合された変形基板１１８がその開口内に位置決めされる。次に、スマート材料アクチュエーター１２０が接合された変形基板１１８は、メカニカルキー１２２に対して移動可能であるようにメカニカルキー１２２に結合され、それによって、変形基板１１８は、スマート材料アクチュエーター１２０と併せて屈曲するか又は曲がることができる。例えば、スマート材料アクチュエーター１２０が結合された変形基板１１８は、屈曲部又は可動結合部（図示せず）を介してメカニカルキー１２２に結合することができる。
【００２６】
電荷をスマート材料アクチュエーター１２０に印加するために、触覚フィードバックシステム１００は、スマート材料アクチュエーター１２０にユーザーに対する触覚フィードバック又は触覚効果を生成する変形基板の所望の運動を生じさせる電気信号をスマート材料アクチュエーター１２０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、触覚フィードバックシステム１００は、スマート材料アクチュエーター１２０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、これにより印加される電荷の大きさ及び周波数を決定するホストプロセッサ１０４及び／又はローカルプロセッサ１１２も備える。したがって、電源は、ホストプロセッサ１０４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１０４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スマート材料アクチュエーター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。スマート材料アクチュエーター１２０は、電源から印加された電荷に応答して変形するか又は曲がる。変形基板１１８がスマート材料アクチュエーター１２０に結合された状態で、スマート材料アクチュエーター１２０によって生成された任意の力及び／又は変形が変形基板１１８に直接加えられる。スマート材料アクチュエーター１２０に結合された変形基板１１８の部分も、スマート材料アクチュエーター１２０と併せて曲がるか又は変形される。このため、スマート材料アクチュエーター１２０は、ホストプロセッサ１０４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、ハウジング１１６に対し変形基板１１８を変形させ、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。メカニカルキー１２２及びそのキーキャップ１２３は、ユーザーがホストコンピューター１０４への入力を提供するときにハウジング１１６に対して動く一方、スマート材料アクチュエーター１２０は、メカニカルキー１２２及びそのキーキャップ１２３に対して動くか又は変形し、ユーザーに局所的な触覚効果を提供する。
【００２７】
触覚効果、すなわち、変形基板１１８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、スマート材料アクチュエーターが、変形基板を曲げるか、変形させるか又は他の形で動かすために変形基板に力を直接加える効果を含み、それによって、結果として、ユーザーが体感する変形触覚効果が生じる。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、スマート材料アクチュエーターが、ユーザーと直接接触している変形基板を直接駆動するか、変形させるか又は他の形で動かすことに起因してユーザーによって体感される。変形触覚効果は、変形がミリメートル規模であるマクロ変形、又は変形がマイクロメートル規模であるマイクロ変形とすることができる。マクロ変形触覚効果の例は、バーチャルボタン又はトリガーの押下（すなわち、ユーザーによって銃弾が発射されたとき）、又はバーチャルエレメント間の衝突（すなわち、弾丸、壁、又は他のオブジェクトがユーザーのキャラクター又は車両に衝撃を与える）と連動した単一の比較的大きな変形によるジョルトを含む。別のゲームの例では、触覚効果は、スクリーンにわたるバーチャルエレメントの動き又は他のタイプのスクリーンの動きと連動した複数の比較的小さな変形又はマイクロ変形による振動を含む。変形触覚効果の更なる例は、スマート材料アクチュエーター１２０及び変形基板１１８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／又はスマート材料アクチュエーター１２０及び変形基板１１８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触覚効果は、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。
【００２８】
有利には、スマート材料アクチュエーター１２０によって出力される触覚効果は、一時的又は過渡的であり、メカニカルキー１２２が静止状態又は非押下状態にあるとき、メカニカルキー１２２が押下されているとき、及び／又はメカニカルキー１２２が押下された状態若しくは押し込まれた状態にあるときに出力することができる。図５Ａを参照すると、触覚的に強化されたユーザー入力エレメント１０１は、その静止状態又は非押下状態で示され、スマート材料アクチュエーター１２０は、触覚効果を提供するために曲がっているか又は変形している状態をファントムで示されている一方、図５Ｂは、ユーザーにより加えられる下方の力１２８が加えられた後の、押下された状態又は押し込まれた状態にある触覚的に強化されたユーザー入力エレメント１０１を示しており、ここで、スマート材料アクチュエーター１２０は、触覚効果を提供するために曲がっているか又は変形している状態をファントムで示されている。メカニカルキー１２２が外力を加えられていない状態で静止位置又は非押下位置にあるときに触覚効果を出力することによって、スマート材料アクチュエーター１２０は触覚効果を出力又は再生し、突然のイベント（すなわち、クラッシュ、衝突、又は他の予期しない接触）に関して、状態遷移又はアラート又はアラーム等のゲーム状態情報に関してユーザーにフィードバックを提供することができる。メカニカルキー１２２が押下されているときに触覚効果を出力することによって、スマート材料アクチュエーター１２０は、ボタン押下の感触又は堅さをプログラムで変更するように構成される。さらに、メカニカルキー１２２が押下された又は押し込まれた位置にあるときに触覚効果を出力することによって、プログラム可能な触覚効果がスマート材料アクチュエーター１２０により継続し、動きの速度又は状態遷移等のゲーム状態情報に関してユーザーにフィードバックを提供することができる。例えば、ＰＣゲームの例では、「Ｗ」、「Ａ」、「Ｓ」及び「Ｄ」のキーが、主に、様々なビデオゲームにおいて移動のために用いられ、このため、これらのキーは多くの場合に長時間にわたって押下したままホールドされる。メカニカルキー１２２が押下された又は押し下げられた位置でホールドされているときにスマート材料アクチュエーター１２０を介してプログラム可能な触覚効果を出力することは、動きの速さ、状態遷移、又はヘルスステータス、武器リチャージ率等の他のゲーム内情報を示すのに有用である。過渡的触覚効果は、異なる触覚波形とするか、又はボタン若しくはキーの操作おける異なるロケーションにおいて生じるようにタイミングを図ることができ、それによって、結果として多岐にわたるキー押下感覚をユーザーに伝達することができる。キーストロークは、ランニング、ウォーキング等の様々な機能を示す様々な力のプロファイルを有することができる。これらの力のプロファイルは、スマート材料アクチュエーター１２０により様々な過渡的触覚効果を再生することによって生成される。触覚的に強化されたユーザー入力エレメントの組み合わせが押下されるとき、異なる触覚効果を再生又は出力することができる。例えば、ユーザーが斜めに動き、したがって２つのキーを押下している場合に出力又は再生される触覚感覚又は効果と比較して、ユーザーが前方に動き、したがって単一のキーのみを押下している場合、異なる触覚感覚又は効果が出力又は再生される。一実施形態では、歩いている効果を出力又は再生することができ、ここでは、「Ｗ」キーが継続して押下されているとき、スマート材料アクチュエーター１２０及び変形基板１１８の変形が、歩く速度を示す。ユーザーは、「Ｗ」キーを押下したままホールドして前方に動き、ユーザーの動きの速さを示すために触覚効果の時系列が再生される。
【００２９】
上述したように、触覚周辺装置１０２は、局所化された触覚効果を提供するスマート材料アクチュエーター１２０に加えて全体触覚出力装置１３０を備える。全体触覚効果は、ハウジング１１６に出力されるランブル触覚効果及び高精細の触覚効果を含む。このため、触覚周辺装置１０２は、装置又はハウジング全体に対し触覚効果を生成又は出力する全体触覚出力装置１３０を含むのに対し、スマート材料アクチュエーター１２０は、メカニカルキー１２２に局所化された触覚効果を生成又は出力する。より詳細には、図３の断面図に示されるように、全体触覚出力装置１３０は、ハウジング１１６内に位置決めされ、スマート材料アクチュエーター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。全体触覚出力装置１３０は、触覚周辺装置１０２のハウジング全体に、全体的な又はランブル触覚効果及び高精細の触覚効果を提供する役割を果たす。このため、全体触覚出力装置１３０は、ホストプロセッサ１０４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ハウジング１１６に第２の触覚効果を出力するように構成されるランブルアクチュエーターとみなすことができる。全体触覚出力装置１３０は、ホストコンピューター１０４からの高レベルの監督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１０４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る。ここで、情報は、ローカルプロセッサ１１２を介して全体触覚出力装置１３０に提供される。ホストコンピューター１０４は、全体触覚出力装置１３０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）等の高レベルの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、これによって、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）に関して全体触覚出力装置１３０に命令する。全体触覚出力装置１３０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。全体触覚出力装置１３０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、スマート材料アクチュエーター１２０は、全体触覚出力装置１３０によって生成される全体的な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、局所的な変形触覚効果又は感覚をユーザーに提供する。
【００３０】
複数の触覚周辺装置が利用されているとき、空間化又は方向性触覚効果を出力又は再生することができる。例えば、ユーザーは、触覚キーボード及び触覚マウスの双方を用いてビデオゲームをプレイすることができる。触覚周辺装置ごとの触覚効果制御信号は、コンピューター制御されたキャラクター又はオブジェクトの左側及び右側に生じる方向性のイベント（すなわち、ビデオゲームにおいてキャラクターの左側に何かがぶつかるか又は当たる）に対応することができる。ビデオゲームにおいて、コンピューター制御されたキャラクター又はオブジェクトが右側からヒットされている場合、ユーザーが右手を置いている触覚キーボード上に触覚効果を再生することができる。ビデオゲームにおいて、コンピューター制御されたキャラクター又はオブジェクトが左側からヒットされている場合、ユーザーが左手を置いている触覚マウス上に触覚効果を再生することができる。
【００３１】
図６Ａ及び図６Ｂに示す本発明の実施形態において、ユーザーに変形触覚効果を提供するためのスマート材料アクチュエーター１２０に加えて、触覚的に強化されたユーザー入力エレメント１０１は、メカニカルキー１２２に結合されたブレーキアクチュエーター１２９を更に備える。ブレーキアクチュエーター１２９は、メカニカルキー１２２を、押し込まれた状態又は押下された状態でホールドし、非アクティブステータスをユーザーに示すように構成される。換言すれば、ブレーキアクチュエーター１２９は、ユーザーの力を加えられることなく、メカニカルキー１２２を、押し込まれた状態又は押下された状態でホールドするように構成される。図６Ａを参照すると、触覚的に強化されたユーザー入力エレメント１０１が静止状態又は非押下状態で示されているのに対し、図６Ｂは、ブレーキアクチュエーター１２９が下方の力１２８を加えて維持した後に、押下された状態又は押し込まれた状態にある触覚的に強化されたユーザー入力エレメント１０１を示す。ブレーキアクチュエーター１２９は、特定の触覚的に強化されたユーザー入力エレメントに関連付けられた機能が利用可能でないときに、特定の触覚的に強化されたユーザー入力エレメント１０１を停止させるか又は非アクティブにするのに有用である。より詳細には、ゲーミング触覚周辺装置におけるほとんどのボタン又はトリガーは、「クールダウン」期間又は「リチャージ」期間を含む特定の能力又は機能に関連付けられており、この期間中、能力を起動又は使用することはできない。クールダウン期間中、触覚的に強化されたユーザー入力エレメント１０１は、ブレーキアクチュエーター１２９により、押し込まれた状態にホールドされ、それによって、ユーザーはメカニカルキー１２２を更に下に動かすことができない。ブレーキアクチュエーター１２９により、触覚的に強化されたユーザー入力エレメント１０１が押し込まれた状態にホールドされているとき、ユーザーは、能力を使用することができないことを視覚的かつ触覚的に通知されている。能力が再び利用可能になると、ブレーキアクチュエーター１２９は、触覚的に強化されたユーザー入力エレメント１０１を、図６Ａの静止位置又は非押下位置に戻るように（これによって、メカニカルキー１２２がユーザーによって選択的に押し込まれることが可能になる）解放し、このため、能力が再び利用可能であることをユーザーに視覚的かつ触覚的に通知する。例えば、ＤＯＴＡ２又はＬｅａｇｕｅ  ｏｆ  Ｌｅｇｅｎｄｓ等のマルチプレーヤーオンラインバトルアリーナビデオゲームにおいて、プレーヤーは、特定のキーを、クールダウン期間又はリチャージ期間を利用する自身のキャラクターの特殊能力にマッピングすることができる。ブレーキアクチュエーター１２９を利用して、触覚的に強化されたユーザー入力エレメント１０１に関連付けられた機能又は能力のステータスを視覚的かつ触覚的に示す。
【００３２】
本発明の一実施形態において、触覚的に強化されたユーザー入力エレメント１０１は、ブレーキアクチュエーター１２９により、部分的に押し込まれた状態でホールドすることができる。換言すれば、ブレーキアクチュエーター１２９は、限定ではないが、図６Ａの非押下位置と図６Ｂの押下された位置又は押し込まれた位置との間の途中等の特定の位置に、触覚的に強化されたユーザー入力エレメント１０１をロックするように構成される。本発明の別の実施形態では、ブレーキアクチュエーター１２９は、触覚的に強化されたユーザー入力エレメント１０１に部分的にのみブレーキをかけ、ユーザー入力エレメントを押下することができるがその堅さが増すようにするように構成される。
【００３３】
ブレーキアクチュエーター１２９は、ソレノイド、スマート材料カラースタイルブレーキ（collar style brake）、又は当該技術分野において既知の他のブレーキアクチュエーターとすることができる。本発明の実施形態において、ブレーキアクチュエーター１２９は磁性であり、ユーザーがメカニカルキー１２２を押し込む間にメカニカルキー１２２の堅さを調整するようにも構成される。例えば、図６Ｃは、ブレーキアクチュエーターとしてソレノイド６７０Ｃを有する触覚的に強化されたユーザー入力エレメント６０１Ｃの概略側面図である。触覚的に強化されたユーザー入力エレメント６０１Ｃは、ユーザー接触面６２６Ｃを備えたキーキャップ６２３Ｃを有するメカニカルキー又はばねベースのキー６２２Ｃを備え、ユーザー接触面は、ユーザー、及びメカニカルキー６２２Ｃのユーザー接触面６２６Ｃ上に一体化されたスマート材料又は圧電アクチュエーター（図６Ｃの側面図において可視でない）と接触するように構成される。メカニカルキー６２２Ｃは、第１の端部がキーキャップ６２３Ｃに取り付けられ、第２の端部がばね６７３Ｃに取り付けられたポスト又はステム６７１Ｃを備える。方向矢印６２８Ｃによって示されるようにメカニカルキー６２２Ｃが押下されるか又は押し込まれると、ばね６７３Ｃが圧縮し、ステム６７１Ｃがハウジングのレセプタクル６７２Ｃに対して動く。ソレノイド６７０Ｃは、レセプタクル６７２Ｃの外部に位置する。動作時に、ソレノイド６７０Ｃは、方向矢印６７８Ｃによって示されるような横方向の又は左右の方向において動き、ソレノイドのシャフト６７６Ｃは、レセプタクル６７２Ｃの側壁を通じて形成されるスロット又は開口６７４Ｃを通過する。ステム６７１Ｃの動きを完全に又は部分的に停止させるようにシャフト６７６Ｃがステム６７１Ｃに対して押し付けられる。より詳細には、ソレノイド６７０Ｃは、限定ではないが、図６Ａの非押下位置と、図６Ｂの押下された又は押し込まれた位置との間の途中等の特定の位置に、触覚的に強化されたユーザー入力エレメント６０１Ｃをロックするように構成することができる。本発明の別の実施形態では、ソレノイド６７０Ｃは、触覚的に強化されたユーザー入力エレメント６０１Ｃに部分的にのみブレーキをかけ、ユーザー入力エレメントを押下することができるがその堅さが増すようにするように構成される。
【００３４】
図６Ｄ及び図６Ｅに示す本発明の別の実施形態では、触覚的に強化されたユーザー入力エレメント６０１ＣＤは、ブレーキアクチュエーターとしてスマート材料カラースタイルブレーキ６８０を有する。触覚的に強化されたユーザー入力エレメント６０１Ｄは、ユーザー接触面６２６Ｄを備えたキーキャップ６２３Ｄを有するメカニカルキー又はばねベースのキー６２２Ｄを備え、ユーザー接触面は、ユーザー、及びメカニカルキー６２２Ｄのユーザー接触面６２６Ｄ上に一体化されたスマート材料又は圧電アクチュエーター（明確にするために図示せず）と接触するように構成される。メカニカルキー６２２Ｄは、ポスト又はステム６７１Ｄを備え、スマート材料カラースタイルブレーキ６８０は、ステム６７１Ｄの周りに円周方向に配設される。動作時に、スマート材料カラースタイルブレーキ６８０は、ステム６７１Ｄの周りで圧縮し、方向矢印６７８Ｄによって示されるように、スマート材料カラースタイルブレーキ６８０の端部が共に近づくか又は更に離れるようにする。スマート材料カラースタイルブレーキ６８０は、ステム６７１Ｄの周りで圧力をかけるか又は圧縮して、ステムの動きを完全に又は部分的に止める。より詳細には、スマート材料カラースタイルブレーキ６８０は、限定ではないが、図６Ａの非押下位置と、図６Ｂの押下された又は押し込まれた位置との間の途中等の特定の位置に、触覚的に強化されたユーザー入力エレメント６０１Ｄをロックするように構成することができる。本発明の別の実施形態では、スマート材料カラースタイルブレーキ６８０は、触覚的に強化されたユーザー入力エレメント６０１Ｄに部分的にのみブレーキをかけ、ユーザー入力エレメントを押下することができるがその堅さが増すようにするように構成される。
【００３５】
スマート材料アクチュエーター１２０は、ブレーキアクチュエーター１２９がメカニカルキー１２２を押し込まれた又は押下された位置にホールドしている間、変形触覚効果を依然として出力又は再生することができることに留意されたい。このため、本発明の一実施形態において、いくつかの隣接した触覚的に強化されたユーザー入力エレメント１０１を、スクローリング入力又はコマンドのための連続入力面を形成するように、それぞれのブレーキアクチュエーターを介して押し込まれた位置に同時に下げられた状態でホールドすることができ、それらのそれぞれのスマート材料アクチュエーター１２０は、スクローリング入力又はコマンドを触覚的に確認するための触覚効果を出力又は再生することができる。
【００３６】
メカニカルキーを押し込まれた状態又は押下された状態でホールドして、非アクティブステータスをユーザーに示すように構成されたブレーキアクチュエーターを備える本発明の実施形態において、メカニカルキーは、最初に、ユーザーにより押し込まれた状態又は押下された状態に入れることができる。このため、ユーザーがメカニカルキーを押下すると、次に、ブレーキアクチュエーターは、メカニカルキーを押し込まれた又は押下された位置にホールドし、ユーザーに非アクティブステータスを示す。本発明の別の実施形態では、メカニカルキーは、最初に、追加のアクチュエーターにより押し込まれた状態又は押下された状態に入れることができ、これにより、メカニカルキーはプログラムにより押し込まれた状態又は押下された状態に移る。そのような実施形態では、ユーザーは最初にメカニカルキーを押下する必要はなく、追加のアクチュエーターがメカニカルキーを押し込まれた状態又は押下された状態に強制的に入れ、次に、ブレーキアクチュエーターは、メカニカルキーを、押し込まれた又は押下された位置にホールドし、ユーザーに非アクティブステータスを示す。
【００３７】
一実施形態では、触覚的に強化されたユーザー入力エレメントはモジュール式であり、ユーザーによって触覚周辺装置の標準的なメカニカルキー又はボタンを選択的に置き換えるように構成される。触覚的に強化されたモジュラーユーザー入力エレメントは、触覚的に有効にされた「特殊」キー又は「ホット」キーであり、触覚的に有効にされたキーの特定のロケーションがユーザーによって決定又は選択されるようにキーボード上の特定のロケーションに選択的に動かすことができる。例えば、ＰＣゲームの例では、「Ｗ」、「Ａ」、「Ｓ」及び「Ｄ」のキーが、様々なビデオゲームにおいて移動のために主に用いられ、このため、これらのキーは多くの場合に長時間にわたって押下したままホールドされる。ユーザーにとって、標準的な「Ｗ」、「Ａ」、「Ｓ」及び「Ｄ」のキーを、本明細書に記載されるような一体型スマート材料アクチュエーターを有する１つ又は複数の触覚的に強化されたモジュラーユーザー入力エレメントと置き換えることが望ましい場合がある。コスト及び／又は電力要件を節減するために、全てのメカニカルキー又はボタンを一体型スマート材料アクチュエーターで形成するのではなく、単一のキーボードが１つ又は複数の触覚的に強化されたモジュラーユーザー入力エレメントを特徴として有することができる。より詳細には、触覚的に強化されたユーザー入力エレメント１０１のモジュラー特性が、図７〜図９Ｂに関して以下でより詳細に記載される。図７は、複数のキーベース７３１を有するモジュラーキーボード７０２の斜視図であり、図７Ａは、モジュラーキーボード７０２の単一のキーベース７３１の拡大斜視図である。図８Ａ及び図８Ｂは、モジュラーキーボード７０２のための触覚的に強化されたモジュラーユーザー入力エレメント７０１の斜視図である。触覚的に強化されたユーザー入力エレメント１０１と同様に、触覚的に強化されたモジュラーユーザー入力エレメント７０１は、ユーザー接触面７２６を備えたキーキャップ７２３を有するメカニカルキー又はばねベースのキー７２２を備え、ユーザー接触面は、ユーザー、及びメカニカルキー７２２のユーザー接触面７２６上に一体化されたスマート材料アクチュエーター７２０と接触するように構成される。「Ｗ」、「Ａ」、「Ｓ」及び「Ｄ」のキーの組み合わせに関して上記で説明したが、当業者には、キーの任意の特定の組み合わせをマッピングすることができることが明らかであろう。例えば、他のビデオゲームでは、キー「Ｑ」、「Ｗ」、「Ｅ」及び「Ｒ」の組み合わせをマッピングすることが望ましい。
【００３８】
この実施形態において、触覚的に強化されたユーザー入力エレメント７０１は、クリップ又はポスト７３２を介してキーベース７３１に選択的に結合されるように構成される。より詳細には、図７Ａ、図８Ａ及び図８Ｂに最も良好に示されるように、キーベース７３１はクリップ又はポスト７３２を含み、触覚的に強化されたユーザー入力エレメント７０１は、マッチ又は嵌合するキーレセプタクル７３４を有する。キーレセプタクル７３４は、メカニカルキー７２２及びキーベース７３１を共に結合するためにクリップ又はポスト７３２を受けるように構成される。代替的に、別の実施形態では、メカニカルキーはクリップ又はポストを含むことができるのに対し、キーベースは、マッチ又は嵌合するキーレセプタクルを含む。例えば、キーレセプタクル又はベース９３１と触覚的に強化されたモジュラーユーザー入力エレメント９０１との間の接続の概略側面図である図９に示すように、触覚的に強化されたユーザー入力エレメント９０１は、ポスト又はステム９７１を有するメカニカルキー９２２を含み、キーベース９３１はマッチ又は嵌合するキーレセプタクル９７２を含む。共に結合されると、メカニカルキー９２２及びキーベース９３１は、触覚的に強化されたモジュラーユーザー入力エレメント９０１のスマート材料アクチュエーター９２０を駆動するように最小で２つの接続部を有する。ポスト又はステム９７１は、第１の端部がメカニカルキー９２２のキーキャップ９２３に取り付けられ、第２の端部がばね９７３に取り付けられる。メカニカルキー９２２が、方向矢印９２８によって示すように、押下されるか又は押し込まれているとき、ばね９７３が圧縮し、ステム９７１がキーベース９３１のレセプタクル９７２に対して動く。第１の配線９８４は、ステム９７１を通って、スマート材料アクチュエーター９２０をステム９７１に結合された第１の電極９８０に電気的に接続するように延在し、第２の配線９８６は、ステム９７１を通って、スマート材料アクチュエーター９２０をステム９７１に結合された第２の電極９８１に電気的に接続するように延在する。ステム９７１がキーベース９３１のレセプタクル９７２内に挿入されるとき、ステム９７１に取り付けられた第１の電極９８０及び第２の電極９８１は、キーベース９３１のレセプタクル９７２の内面に結合された第１の電極９８２及び第２の電極９８３に接触し、これらに電気的に接続するように構成される。メカニカルキー９７２の第１の電極９８０及び第２の電極９８１は、キーベース９３１の第１の電極９８２及び第２の電極９８３とインターフェースし、これらに物理的にタッチ又は接触して、必要な電力及びプロセッサコマンドを触覚的に強化されたモジュラーユーザー入力エレメント９０１のスマート材料アクチュエーター９２０に供給する。配線９８４、９８６に加えて、触覚的に強化されたモジュラーユーザー入力エレメント９０１は、ライト、識別等のためにメカニカルキー９２２とキーベース９３１との間に通信を提供するための追加のデータ線又は配線（図示せず）を含むことができる。
【００３９】
別の実施形態では、触覚的に強化されたモジュラーユーザー入力エレメントは、磁気接続を介してモジュラーキーボードに結合することができる。図１０は、１つ又は複数の触覚的に強化されたモジュラーユーザー入力エレメント１００１及びハウジング１０１６を有するモジュラーキーボード１００２の上面図であり、図１１は、単一の触覚的に強化されたモジュラーユーザー入力エレメント１００１の概略斜視図である。触覚的に強化されたユーザー入力エレメント１０１と同様に、触覚的に強化されたモジュラーユーザー入力エレメント１００１は、メカニカルキー又はばねベースのキー１０２２を備え、該キーはユーザーと接触するユーザー接触面１０２６と、メカニカルキー１０２２のユーザー接触面１０２６の上に一体化されたスマート材料アクチュエーター１０２０を備える。この実施形態では、触覚的に強化されたユーザー入力エレメント１００１は、それぞれメカニカルキー１０２２及びモジュラーキーボード１００２内に配設された磁石１０３６、１０３８を介してモジュラーキーボード１００２に選択的に結合されるように構成される。より詳細には、モジュラーキーボード１００２のハウジング１０１６は磁石１０３８を備え、触覚的に強化されたユーザー入力エレメント１００１は磁石１０３６を有する。磁石１０３６、１０３８は共に磁気的に結合して、メカニカルキー１０２２及びモジュラーキーボード１００２を共に結合する。共に結合されると、触覚的に強化されたモジュラーユーザー入力エレメント１００１及びモジュラーキーボード１００２は、触覚的に強化されたモジュラーユーザー入力エレメント１００１のスマート材料アクチュエーター１０２０を駆動するように最小で２つの接続部を有する。触覚モジュラーキーは、ライト、識別等のために触覚的に強化されたモジュラーユーザー入力エレメント１００１とモジュラーキーボード１００２との間に通信を提供するための何らかのデータ線を必要とする追加のインテリジェンスを有することができる。図１２に示すまた別の実施形態では、電磁石１２３９が、触覚的に強化されたユーザー入力エレメント１００１の磁石１０３６に磁気的に結合するためにモジュラーキーボード１００２内に配設される。電磁石１２３９の磁界は選択的にオン及びオフにすることができるため、電磁石１２３９を利用して、ユーザーが体感する触覚効果を生成することもできる。
【００４０】
上述したように、触覚周辺装置１０２は、触覚周辺装置の単なる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その触覚周辺装置が用いられてもよい。例えば、図１３〜図１５は、本発明の実施形態において利用することができる触覚周辺装置１３０２の別の実施形態を示す。図１３及び図１４は、触覚周辺装置１３０２の異なる斜視図であり、触覚周辺装置はハンドヘルドゲーミングコントローラーであるのに対し、図１５は、ホストコンピューター１０４を更に含むゲームシステム１３００において用いられる触覚周辺装置１３０２のブロック図を示す。触覚周辺装置１３０２のハウジング１３１６は、左利きのユーザーであっても、右利きのユーザーであっても、装置を把持する２つの手に容易に合うような形状にされ、全体触覚出力装置１３３０は、ユーザーに全体的な又はランブル触覚効果を提供するために、ユーザーの手又は手のひらが概ね位置するロケーションにおいてハウジング１３１６内に組み込まれる。当業者であれば、触覚周辺装置１３０２が、ビデオゲームコンソールシステムに現在利用可能な多くの「ゲームパッド」に類似の形状及びサイズのコントローラーの例示的な実施形態にすぎず、ユーザー入力エレメントの他の構成、形状、及びサイズを有するそのコントローラーが用いられてもよいことを認識するであろう。そのコントローラーは、限定ではないが、Ｗｉｉ（商標）リモート又はＷｉｉ（商標）Ｕコントローラー、Ｓｏｎｙ（登録商標）ＳｉｘＡｘｉｓ（商標）コントローラー又はＳｏｎｙ（登録商標）Ｗａｎｄコントローラー、Ｘｂｏｘ（商標）コントローラー又は同様のコントローラー、Ｏｃｕｌｕｓ  Ｔｏｕｃｈ（商標）又はＶｉｖｅ  ＨＴＣ（商標）コントローラー、並びに実生活のオブジェクト（テニスラケット、ゴルフクラブ、ベースボールバット等）の形状及び他の形状のコントローラー等のコントローラーを含む。
【００４１】
触覚周辺装置１３０２は、ジョイスティック１３４０、ボタン１３４２及びトリガー１３４６を含むいくつかのユーザー入力エレメント又はマニピュランダムを含む。図１３〜図１５に見て取ることができ、当該技術分野において既知であるように、各ユーザー入力エレメント及び追加のユーザー入力エレメントのうちの２つ以上を触覚周辺装置１３０２に含めることができる。したがって、例えば、トリガー１３４６の本説明は、触覚周辺装置１３０２を単一のトリガーに限定するものではない。さらに、図１５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の各々のうちの１つのみを示す。しかし、当業者であれば、上記で説明したように、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が用いられてもよいことを理解するであろう。
【００４２】
図１５のブロック図に見て取ることができるように、触覚周辺装置１３０２は、そのユーザー入力エレメントの各々を直接駆動するためのターゲットアクチュエーター又はモーターと、ハウジング１３１６に結合された１つ又は複数の全体的な又はランブル触覚出力装置１３３０とを備える。より詳細には、ジョイスティック１３４０は、ジョイスティック１３４０に結合されたターゲットアクチュエーター又は触覚出力装置１３５０を備え、ボタン１３４２は、ボタン１３４２に結合されたターゲットアクチュエーター又は触覚出力装置１３５２を備え、トリガー１３４６は、トリガー１３４６に結合されたターゲットアクチュエーター又は触覚出力装置１３５６を備える。ターゲットアクチュエーター又は触覚出力装置１３５２及び／又は１３５６のうちの１つ又は複数は、触覚的に強化されたユーザー入力エレメント１０１に関して上記で説明したようなボタン又はトリガー上に一体化されたスマート材料アクチュエーター１３２０とすることができる。換言すれば、ボタン１３４２及び／又はトリガー１３４６の各々は、ユーザーに変形触覚効果を提供するために上記で説明したようにスマート材料アクチュエーターと組み合わされたメカニカルキーを有する触覚的に強化されたユーザー入力エレメント１３２０とすることができる。複数のターゲットアクチュエーターに加えて、触覚周辺装置１３０２は、そのユーザー入力エレメントの各々に結合された位置センサーを備える。より詳細には、ジョイスティック１３４０は、ジョイスティック１３４０に結合された位置センサー１３４１を備え、ボタン１３４２は、ボタン１３４２に結合された位置センサー１３４３を備え、トリガー１３４６は、トリガー１３４６に結合された位置センサー１３４７を備える。ローカルプロセッサ１３１２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のターゲット触覚出力装置１３５０、１３５２、１３５６及び位置センサー１３４１、１３４３、１３４７に結合される。当業者であれば理解するように、位置センサー１３４１、１３４３、１３４７から受信した信号に応答して、ローカルプロセッサ１３１２は、ターゲット触覚出力装置１３５０、１３５２、１３５６（それらの各々は、触覚的に強化されたユーザー入力エレメント１３２０とすることができる）に、指示された効果又はターゲット効果をそれぞれジョイスティック１３４０、ボタン１３４２及びトリガー１３４６に直接提供するように命令する。そのようなターゲット効果は、触覚周辺装置１３０２の全体に沿って全体触覚出力装置１３３０によって生成された全体的な又はランブル触覚効果から区別可能又は識別可能である。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性を索出することができる。複数の形式、例えば、ビデオ、オーディオ及び触覚が同時に関与しているため、集合的な触覚効果は、ゲームへの更なる没入感をユーザーに提供する。
【００４３】
図１６及び図１７は、触覚周辺装置が、タブレットコンピューター１６０４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１６０２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１６０４は、Razer Inc．から入手可能であるもの等の、ゲームアクティビティのために特に設計されてもよく、又は、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）等の既知の市販のタブレットコンピューターであってもよい。ゲーミングタブレットコントローラー１６０２は、タブレットコンピューター１６０４及びハンドル１６６２、１６６４を受けるように構成されたドッキング部１６６０を備え、ユーザーがタブレットコンピューター１６０４上でゲームを制御するためのユーザー入力エレメントがその上に配設されている。ドッキング部１６６０は、ゲーミングタブレットコントローラー１６０２をタブレットコンピューター１６０４に接続し、ボタンを押下する、ジョイスティックを動かす、トリガーを押下する等のユーザーによるハンドル１６６２、１６６４に対するアクションの結果として、タブレットコンピューター１６０４上でゲーム上のアクションが再生されるようにする。触覚周辺装置１６０２のハンドル１６６２、１６６４は、左利きのユーザーであっても、右利きのユーザーであっても、装置を把持する２つの手に容易に合うような形状にされ、ユーザーに全体的な又はランブル触覚効果を提供するために、全体触覚出力装置１６３０が、ユーザーの手又は手のひらが概ね位置するロケーションにおいてハウジング１６６２、１６６４上に組み込まれる。
【００４４】
ハンドル１６６２、１６６４は、コントローラーにおいて見られ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１６６４に関して説明される。一方、当業者であれば、同じ又は同様のユーザー入力エレメントをハンドル１６６２上で用いることができることを認識するであろう。特に、ハンドル１６６４は、ジョイスティック１６４０と、ボタン１６４２と、トリガー１６４６とを備える。図１６に見て取ることができ、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各々のうちの２つ以上を各ハンドル１６６２、１６６４に含めることができる。さらに、ハンドル１６６４は、全体的な又はランブル触覚出力装置１６３０に関して上記で説明したように、ゲーミングタブレットコントローラー１６０２に全体的な又はランブル触覚効果を提供するためにハンドル１６６４に取り付けられた全体的な又はランブル触覚出力装置１６３０を備える。
【００４５】
図１７は、一実施形態による図１６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す。図１７に示すように、ゲーミングタブレットコントローラー１６０２は、ドッキング部１６６０を介してタブレットコンピューター１６０４と通信するローカルプロセッサ１６１２を備える。有線接続又は無線接続等の他の接続を、ドッキング部１６６０の代わりに用いることができる。この実施形態におけるタブレットコンピューター１６０４は、表示スクリーンを備える。ゲーミングタブレットコントローラー１６０２は、代替的に、ローカルプロセッサ１６１２を含まないように構成することができ、それによって、ゲーミングタブレットコントローラー１６０２からの全ての入力／出力信号がタブレットコンピューター１６０４によって直接ハンドリング及び処理される。
【００４６】
ローカルプロセッサ１６１２は、ジョイスティック１６４０、ボタン１６４２及びトリガー１６４６に結合され、また、それぞれジョイスティック１６４０、ボタン１６４２及びトリガー１６４６に結合することができる位置センサー１６４１、１６４３及び１６４７に結合される。図１７のブロック図は、ジョイスティック１６４０、ボタン１６４２及びトリガー１６４６の各々のうちの１つのみを示す。しかし、当業者であれば、上記で説明したように、複数のジョイスティック、ボタン及びトリガーのみでなく、他のユーザー入力エレメントを用いることができることを理解するであろう。ターゲットアクチュエーター又は触覚出力装置１６５０、１６５２、１６５６は、それぞれ、ジョイスティック１６４０、ボタン１６４２及びトリガー１６４６に結合される。ターゲットアクチュエーター又は触覚出力装置１６５２及び／又は１６５６のうちの１つ又は複数は、触覚的に強化されたユーザー入力エレメント１０１に関して上記で説明したようなボタン又はトリガー上に一体化されたスマート材料アクチュエーター１６２０とすることができる。換言すれば、ボタン１６４２及び／又はトリガー１６４６の各々は、ユーザーに変形触覚効果を提供するために上記で説明したようにスマート材料アクチュエーターと組み合わされたメカニカルキーを有する触覚的に強化されたユーザー入力エレメント１６２０とすることができる。ターゲット触覚出力装置１６５０、１６５２、１６５６及び全体触覚出力装置１６３０もローカルプロセッサ１６１２に結合され、ローカルプロセッサ１６１２は、タブレットコンピューター１６０４からの高レベルの監督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１６５０、１６５２、１６５６、１６３０に制御信号を提供する。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１６０２にストリーミングされ、ゲーミングタブレットコントローラー１６０２において、タブレットコンピューター１６０４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１６０４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）等の高レベルのコマンドをローカルプロセッサ１６１２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１６１２は、出力されることにな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）に関してアクチュエーターに命令する。ローカルプロセッサ１６１２は、ローカルプロセッサ１６１２に結合されたメモリ１６１４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。複数の形式、例えば、ビデオ、オーディオ及び触覚が同時に関与しているため、触覚効果は、ゲームへの更なる没入感をユーザーに提供する。
【００４７】
本発明の一実施形態において、本明細書において説明される任意の触覚的に強化されたユーザー入力エレメントは、圧力検知式キーとすることができる。より詳細には、本明細書において説明される任意の触覚的に強化されたユーザー入力エレメントによって出力される変形触覚効果は、個々のユーザー入力エレメントに結合された、上記で説明された位置センサー１３４１、１３４３、１３４７、１６４１、１６４３、１６４７等のセンサーからの入力に従って変えるか又は変更することができる。一実施形態において、センサーは、ユーザーが個々のユーザー入力エレメントをどの程度強く押下しているかを測定し、それに応じて触覚効果を生成することができる歪みゲージ又は他の位置センサーである。変形触覚効果は、個々のユーザー入力エレメントに結合されたセンサーからの入力に従って変えるか又は変更することができ、入力は、ユーザー入力エレメントに加えられた圧力を示している。位置センサー又は圧力センサーは、ユーザー入力エレメント上に加えられる入力された力又は圧力を測定するように構成することができ、ローカルプロセッサ及び／又はホストプロセッサは、センサー入力に従って変形触覚効果を変えることができる。例えば、センサー入力が、ユーザーがユーザー入力エレメントをより強く押していることを示すか又は検出する場合、変形触覚効果は、より強くするか、又は相対的に増大させることができる。別の例では、ユーザーは、ユーザー入力エレメントに力又は圧力を加え、力又は圧力が様々な閾値を超えると、変形触覚効果を受けることができる。
【００４８】
上述したように、スマート材料アクチュエーター１２０によって出力される触覚効果は、一時的であるか又は過渡的であり、メカニカルキー１２２が静止状態又は非押下状態にあるとき、メカニカルキー１２２が押下されているとき、及び／又はメカニカルキー１２２が押下された状態又は押し込まれた状態にあるときに出力することができる。より詳細には、メカニカルキー１２２が押下されているときに触覚効果を出力するために、上記で説明した位置センサー１３４１、１３４３、１３４７、１６４１、１６４３、１６４７を用いてそれぞれのユーザー入力エレメントの相対的位置を測定し、それによって、ユーザー入力エレメントが押し込まれているか又は押下されている間、触覚効果を再生することができる。変形触覚効果は、個々のユーザー入力エレメントに結合されたセンサーからの入力に従って変えるか又は変更することができ、入力は、ユーザー入力エレメントの相対位置を示している。位置センサーは、ユーザー入力エレメントが押下されているときのユーザー入力エレメントの相対位置又は変位量を測定するように構成することができ、ローカルプロセッサ及び／又はホストプロセッサは、センサー入力に従って変形触覚効果を変えることができる。例えば、変形触覚効果を用いて、ユーザー入力エレメントに、ユーザー入力エレメントが押下されている間、スマート材料触覚効果と、キー変位の様々な点における機械スナップドーム効果とを組み合わせた異なる力プロファイルを提供することができる。
【００４９】
本発明による種々の実施形態を上述してきたが、これらの実施形態は、限定としてではなく単なる説明及び例として提示されていることを理解すべきである。形式及び細部における種々の変更は本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく本発明内で行うことができることは当業者には明らかであろう。したがって、本発明の範囲（breadth and scope）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。
【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４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図７】
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【図７Ａ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【外国語明細書】
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