(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドコントローラであって、
長手方向に延び、ユーザの手により把持されるように成形および寸法設定されたハンドルと、
前記ハンドルの第１の端部に取り付けられ、前記ハンドルが前記ユーザの手により把持された場合に前記ユーザの親指を囲むリングであり、
前記長手方向に対して所定の角度をなす平面を画定する環状面と、
湾曲外面と
を有する、リングと、
前記湾曲外面に搭載され、当該ハンドコントローラの位置または向きを追跡するために撮像装置により取り込まれる光を放出するように構成された複数の光源であり、前記光が前記湾曲外面と垂直な方向に放出される、複数の光源と、
前記ハンドルの前記第１の端部の底面に位置付けられ、前記ユーザの手の人差し指または中指により押されるように構成されたボタンと、
を備える、ハンドコントローラ。
【請求項２】
前記ハンドルが、円筒形状を有する、請求項１に記載のハンドコントローラ。
【請求項３】
前記ボタンが、対称形状を有する、請求項１又は２に記載のハンドコントローラ。
【請求項４】
前記所定の角度が、４５°〜１３５°である、請求項１から３のいずれか一項に記載のハンドコントローラ。
【請求項５】
前記リングの直径対前記ハンドルの長さの比が、９：１０である、請求項１から４のいずれか一項に記載のハンドコントローラ。
【請求項６】
前記光源が、発光ダイオードである、請求項１から５のいずれか一項に記載のハンドコントローラ。
【請求項７】
前記ハンドルが、エンジニアリングプラスチック製である、請求項１から６のいずれか一項に記載のハンドコントローラ。
【請求項８】
前記リングが、エンジニアリングプラスチック製である、請求項１から７のいずれか一項に記載のハンドコントローラ。
【請求項９】
前記ハンドルの底面に位置付けられたボタンからのセンサ信号を受信するように構成されたセンサインターフェース回路をさらに備え、前記ボタンは、前記ユーザの手の人差し指または中指により押されていることに応答して前記センサ信号を生成するように構成された、請求項１から８のいずれか一項に記載のハンドコントローラ。
【請求項１０】
電気信号を前記複数の光源に与えるように構成された回路をさらに備える、請求項１から９のいずれか一項に記載のハンドコントローラ。
【請求項１１】
前記ユーザの手から受けたユーザ入力を示す無線信号を送信するように構成された無線通信インターフェースをさらに備える、請求項１から１０のいずれか一項に記載のハンドコントローラ。
【請求項１２】
ハンドコントローラであって、
長手方向に延び、ユーザの手により把持されるように成形および寸法設定されたハンドルと、
前記ハンドルの第１の端部に取り付けられ、前記長手方向に対して所定の角度をなす平面を画定する環状面と、湾曲外面とを有し、前記ハンドルが前記ユーザの手により把持された場合に前記ユーザの親指を囲むリングと、
前記湾曲外面に搭載され、当該ハンドコントローラの位置または向きを追跡するために撮像装置により取り込まれる光を放出するように構成された複数の光源と、
前記ハンドルの前記第１の端部の底面に位置付けられ、前記ユーザの手の人差し指または中指により押されるように構成されたボタンと、
を備える、ハンドコントローラ。
【請求項１３】
前記ハンドルが、円筒形状を有する、請求項１２に記載のハンドコントローラ。
【請求項１４】
前記ボタンが、対称形状を有する、請求項１２又は１３に記載のハンドコントローラ。
【請求項１５】
前記所定の角度が、４５°〜１３５°である、請求項１２から１４のいずれか一項に記載のハンドコントローラ。
【請求項１６】
前記リングの直径対前記ハンドルの長さの比が、９：１０である、請求項１２から１５のいずれか一項に記載のハンドコントローラ。
【請求項１７】
前記光源が、発光ダイオードである、請求項１２から１６のいずれか一項に記載のハンドコントローラ。
【請求項１８】
前記ハンドルが、エンジニアリングプラスチック製である、請求項１２から１７のいずれか一項に記載のハンドコントローラ。
【請求項１９】
前記リングが、エンジニアリングプラスチック製である、請求項１２から１８のいずれか一項に記載のハンドコントローラ。
【請求項２０】
前記ハンドルの底面に位置付けられたボタンからのセンサ信号を受信するように構成されたセンサインターフェース回路をさらに備え、前記ボタンは、前記ユーザの手の人差し指または中指により押されていることに応答して前記センサ信号を生成するように構成された、請求項１２から１９のいずれか一項に記載のハンドコントローラ。
【請求項２１】
電気信号を前記複数の光源に与えるように構成された回路をさらに備える、請求項１２から２０のいずれか一項に記載のハンドコントローラ。
【請求項２２】
前記ユーザの手から受けたユーザ入力を示す無線信号を送信するように構成された無線通信インターフェースをさらに備える、請求項１２から２１のいずれか一項に記載のハンドコントローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は一般的に、バーチャルリアリティ（ＶＲ）コントローラに関し、具体的には、ＬＥＤ追跡リングを用いたハンドコントローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＶＲシステムは、ユーザの身体の動きを仮想世界の具体的な動作に変換するコントローラを含み得る。一部のコントローラは、運動ベースのゲームに用いるＡｎｄｒｏｉｄまたはｉＯＳ  ＶＲヘッドセットに対して振動フィードバックを与える。コントローラは、運動をゲームに戻すジャイロスコープ、加速度計、または地磁気センサを備えている場合があり、プレイヤがゲーム内にいるような直感的なゲームプレイを可能にする。
【発明の概要】
【０００３】
実施形態は、ユーザの手の運動、位置、自然なジェスチャ、および指の動きを追跡して、より現実的かつ触覚性のＶＲのためのハンドプレゼンス感を生成するハンドコントローラに関する。コントローラは、指差し、手振り、および親指を立てる仕草のようなソーシャルジェスチャまたは仮想空間における物体の操作、直感的で自然な手の動きによる玩具の持ち上げもしくはレーザガンの発射をユーザに行わせることができる。
【０００４】
一実施形態において、ハンドコントローラは、長手方向に延びたハンドルを備える。ハンドルは、ユーザの手により把持されるように成形および寸法設定されている。リングがハンドルの端部に取り付けられ、ハンドルがユーザの手により把持された場合にユーザの親指を囲む。リングは、長手方向に対して所定の角度をなす平面を画定する環状面と、湾曲外面とを有する。光源が湾曲外面に搭載され、ハンドコントローラの位置または向きを追跡するために撮像装置により取り込まれる光を放出するように構成されている。光は、湾曲外面と垂直な方向に放出される。
【０００５】
一実施形態において、ハンドルは、円筒形状を有する。
【０００６】
一実施形態において、このハンドコントローラは、ハンドルの底面に位置付けられたボタンを備える。ボタンは、ユーザの手の人差し指または中指により押されるようになっていてもよい。
【０００７】
一実施形態において、ボタンは、対称形状を有する。
【０００８】
一実施形態において、所定の角度は、４５°〜１３５°である。
【０００９】
一実施形態において、リングの直径対ハンドルの長さの好ましい比は、９：１０である。
【００１０】
一実施形態において、光源は、発光ダイオードである。
【００１１】
一実施形態において、ハンドルは、エンジニアリングプラスチック製である。
【００１２】
一実施形態において、リングは、エンジニアリングプラスチック製である。
【００１３】
一実施形態において、このハンドコントローラは、ハンドルの底面に位置付けられたボタンからのセンサ信号を受信するセンサインターフェース回路を備える。ボタンは、ユーザの手の人差し指または中指により押されていることに応答して、センサ信号を生成する。
【００１４】
一実施形態において、このハンドコントローラは、電気信号を光源に与える回路を備える。
【００１５】
一実施形態において、このハンドコントローラは、ユーザの手から受けたユーザ入力を示す無線信号を送信する無線通信インターフェースを備える。
【００１６】
本発明に係る実施形態は、ハンドコントローラ／システムを対象とする添付の特許請求の範囲に詳しく開示しているが、あるクレームカテゴリ（たとえば、システム）に記載の如何なる特徴も、別のクレームカテゴリ（たとえば、方法、記憶媒体、コンピュータプログラム製品）において同様に特許請求可能である。添付の特許請求の範囲における従属または前方参照は、形式的な理由で選定しているに過ぎない。ただし、任意の先行請求項に対する意図的な前方参照（特に、マルチ従属）の結果としての如何なる主題も、同様に特許請求可能であるため、請求項およびその特徴の任意の組み合わせが開示され、添付の特許請求の範囲において選定した従属にかかわらず特許請求可能である。特許請求可能な主題は、添付の特許請求の範囲に記載の特徴の組み合わせのみならず、特許請求の範囲の特徴のその他任意の組み合わせを含むことができ、特許請求の範囲に記載の各特徴は、特許請求の範囲のその他任意の特徴または他の特徴の組み合わせと結合可能である。さらに、本明細書に記載または図示の実施形態および特徴のいずれも、別個の請求項における請求ならびに／または本明細書に記載もしくは図示の任意の実施形態もしくは特徴あるいは添付の特許請求の範囲の特徴のいずれかとの任意の組み合わせでの請求が可能である。
【００１７】
上記実施形態の教示内容は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明を考慮することにより容易に理解され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】一実施形態に係る、ハンドコントローラの例示的な概略斜視図である。
【図２】一実施形態に係る、ハンドコントローラの例示的な概略側面図である。
【図３】一実施形態に係る、ハンドコントローラの例示的な概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図面は、例示のみを目的として、種々実施形態を示す。
【００２０】
以下の実施形態の説明においては、多くの具体的詳細を示して、より徹底した理解を可能にする。ただし、実施形態は、これら具体的詳細のうちの１つまたは複数なく実現可能である。他の例では、説明の無用な複雑化を避けるため、周知の特徴について詳しく説明していない。
【００２１】
本明細書においては、図面を参照して実施形態を説明するが、同等の参照番号は同一または機能的に類似の要素を示す。また、図面において、各参照番号の最左桁は、当該参照番号が最初に使われた図に対応する。
【００２２】
実施形態は、ユーザの手の運動および位置を追跡するＶＲハンドコントローラに関する。このハンドコントローラは、長手方向に延びたハンドルを具備する。リングがハンドルの端部に取り付けられ、湾曲外面を有する。光源が湾曲外面に搭載され、ハンドコントローラの位置または向きを追跡するために撮像装置により取り込まれる光を放出するように構成されている。
【００２３】
ハンドコントローラの例示的な概略斜視図
図１は、一実施形態に係る、ハンドコントローラ１００の例示的な概略斜視図である。ハンドコントローラ１００は、「ハンドプレゼンス」すなわちユーザの仮想的な手が実際にユーザ自身のものであるという感覚をユーザに与える独立型コントローラまたは一対の追跡コントローラの一部としてＶＲシステムに含まれていてもよい。ハンドコントローラ１００によれば、ユーザは、正確で直感的かつ自然な手の動きにより、仮想空間において物体を操作可能となり得る。
【００２４】
ハンドコントローラ１００は、長手方向１０８に延びたハンドル１０４を具備する。一実施形態において、ハンドル１０４は、射出成型ポリカーボネート（ＰＣ）／アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）またはポリアミド（ナイロン）等のエンジニアリングプラスチック製であってもよい。他の実施形態において、ハンドル１０４は、木材または金属製であってもよい。ハンドル１０４は、衝撃および摩耗に耐性を有していてもよい。ハンドル１０４の材料は、耐熱性、機械的強度、または剛性を示していてもよい。
【００２５】
ハンドル１０４は、ユーザの手により把持されて、自然なジェスチャおよび指の動きを追跡することにより、より現実的かつ触覚性のＶＲを生成するように成形および寸法設定されている。たとえば、ハンドルは、円筒形状を有していてもよい。ハンドコントローラ１００のハンドル１０４は、ユーザの手のひらの最上部またはユーザの指の屈曲部に自然に収まるように、屈曲または湾曲して、コントローラ１００の重量をバランスさせるようにしてもよい。したがって、ユーザは、ハンドコントローラ１００を落とすことなく快適に保持可能である。ユーザがハンドコントローラ１００を正常に保持している場合に手を完全に開こうとしても、ユーザの指がリング１１２に引っ掛かって、ハンドコントローラ１００の重量を支えることができる。リング１１２は、ハンドル１０４の端部に取り付けられ、環状面１２０を有する。リングは、エンジニアリングプラスチック製であってもよい。一実施形態において、リングは、赤外線透過性のポリカーボネート製である。リング１１２は、ハンドル１０４がユーザの手により把持された場合にユーザの親指を囲むことができる。
【００２６】
図１に示すように、リング１１２は、湾曲外面１１６を有する。光源１２８が湾曲外面１１６に搭載され、ハンドコントローラ１００の位置または向きを追跡するために撮像装置により取り込まれる光１３２を放出する。光１３２は、湾曲外面１１６と垂直な方向に放出される。光源１２８は、発光ダイオードであってもよい。発光ダイオード１２８は、ｐ−ｎ接合ダイオード等、電気信号を受けた場合に光１３２を放出する２リード半導体光源である。ＶＲシステムは、放出された光１３２を取り込むことによりハンドコントローラ１００の位置または向きを追跡するカメラを具備していてもよい。たとえば、カメラは、ハンドコントローラ１００を含む視野をカバーするコンピュータモニタに搭載されていてもよい。
【００２７】
ハンドコントローラ１００は、ハンドル１０４の底面１４０に位置付けられたトリガボタン１３６を具備していてもよい。トリガボタン１３６は、ユーザの手の人差し指または中指により押されるようになっていてもよい。トリガボタン１３６は、ＶＲ空間の仮想物体の把持、持ち上げ等の信号を与えるようにしてもよい。トリガボタン１３６は、長方形、楕円形、または円形等の対称形状を有していてもよい。トリガボタン１３６は、ゴムまたはプラスチック製であってもよい。
【００２８】
ハンドコントローラの例示的な概略側面図
図２は、一実施形態に係る、ハンドコントローラ１００の例示的な概略側面図である。図１を参照して図示および上述したリング１１２の環状面１２０は、ハンドル１０４が延伸する長手方向１０８に対して所定の角度２１６をなす平面２２４を画定する。所定の角度２１６は、４５°〜１３５°であってもよい。図２に示すリング形状により、所定の角度２１６が４５°を上回る場合は、ユーザの親指の動きとの干渉が回避される。所定の角度２１６が１３５°を下回る場合は、ＨＭＤに搭載されたカメラに対する内外追跡視認性への如何なる影響も回避される。
【００２９】
実施形態において、リング１１２の直径２０４対ハンドル１０４の長さ２０８の好ましい比は、９：１０である。リング１１２の直径２０４対ハンドル１０４の長さ２０８の好ましい比により、９５パーセンタイルの男性ユーザに対して親指の隙間を確保しつつ、リングサイズが低減される。ハンドル１０４の把持部は、５パーセンタイルの女性ユーザが使用できるようにサイズ設定されている。
【００３０】
ハンドコントローラの例示的な概略ブロック図
図３は、一実施形態に係る、ハンドコントローラ１００の例示的な概略ブロック図である。ハンドコントローラ１００は、トリガボタン１３６、センサインターフェース回路３０４、光源１２８、回路３０８、無線通信インターフェース３１２、およびバス３２４を具備する。代替構成においては、メモリ、中央演算処理装置、バッテリ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈコンポーネント、ＵＳＢ入力等の異なる構成要素および／または付加的な構成要素がハンドコントローラ１００に含まれていてもよい。
【００３１】
センサインターフェース回路３０４は、トリガボタン１３６がユーザにより押された場合に、トリガボタン１３６からの電圧または電流の形態のセンサ信号３１６を受信するデジタル、アナログ、または混合信号回路である。ボタン１３６は、ユーザの手の人差し指または中指により押されていることに応答して、センサ信号３１６を生成する。トリガボタン１３６は、当該トリガボタン１３６の機械的運動をセンサ信号３１６に変換するトランスデューサに接続されていてもよい。ハンドコントローラ１００は、電圧等の電気信号３２０を光源１２８に与える回路３０８を具備していてもよい。回路３０８は、ハンドコントローラ１００上のバッテリにより給電されて、電気信号３２０を生成し得る。光源は、電気信号３２０の受信に応答して光１３２を放出する。
【００３２】
ハンドコントローラ１００は、ユーザの手から受けたユーザ入力３３２を示す無線信号３２８を送信する無線通信インターフェース３１２を具備していてもよい（デジタル、アナログ、または混合信号回路であってもよい）。無線信号３２８は、ヘッドマウントディスプレイ、コンピュータ、ＶＲシステム等に送信されるようになっていてもよい。無線通信インターフェース３１２は、ケーブルをハンドコントローラ１００に接続する必要なく、無線ネットワークを介してデータを送受信可能である。一実施形態において、無線通信インターフェース３１２は、最大１１Ｍｂｐｓのデータ転送速度のＵＳＢ１．１および８０２．１１ｂ無線ネットワーク規格をサポートしていてもよい。一実施形態において、無線通信インターフェース３１２は、最大５４Ｍｂｐｓのデータ転送速度のＵＳＢ２．０および８０２．１１ｇ規格をサポートしていてもよい。一実施形態において、無線通信インターフェース３１２は、ハンドコントローラ１００とコンピュータ等との間のデータ交換のためのコンパクトフラッシュ（ＣＦ）無線ネットワークアダプタ使用赤外線技術であってもよい。無線通信インターフェース３１２、センサインターフェース回路３０４、および回路３０８は、バス３２４を介して通信可能である。
【００３３】
実施形態に関する上記説明は、例示を目的として提示しており、何ら包括的でもなければ、実施形態を開示の詳細な形態に限定するものでもない。当業者には当然のことながら、上記開示内容に照らして、多くの改良および変形が可能である。
【００３４】
最後に、本明細書において使用する表現は主として、読みやすさおよび教示の目的で選択したものであり、本発明に係る主題の規定または制限のために選択したものではない。したがって、本発明の範囲は、この詳細な説明ではなく、それに基づく出願に由来する任意の請求項によって限定されることになる。以上から、実施形態の開示は、以下の特許請求の範囲に記載の範囲を示すものであって、何ら限定的なものではない。
【図１】
0006892521.tif 000002
【図２】
0006892521.tif 000003
【図３】
0006892521.tif 000004