JP2016015141A - 多出力静電触覚効果のためのシステム及び方法 - Google Patents

多出力静電触覚効果のためのシステム及び方法 Download PDF

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Abstract

【課題】ユーザによって知覚されるESF(electrostatic force feedback)触覚効果を提供するシステム、方法及びコンピュータ可読媒体を提供する【解決手段】システム100は、静的ESF効果又は確認ESF効果を含む触覚効果を決定して、触覚効果に関係付けられる触覚信号を送信するように構成されるプロセッサ102を含む。また、プロセッサ102と通信するESFコントローラ120を有し、ESFコントローラ120は、触覚信号を受信し、触覚信号に少なくとも部分的に基づいてESF信号を決定し、ESF信号を送信する。システム100はESFコントローラと通信するESF装置(触覚出力装置118)を更に有し、ESF装置(触覚出力装置118)はESFセルを有し、ESF信号を受信して触覚効果を出力する。【選択図】図1

Description

本発明は、ユーザインターフェース装置の分野に関する。より詳細には、本発明は、多出力静電触覚効果に関する。
コンピュータベースのシステムがより普及してきており、人間がこうしたシステムと相互作用するインターフェースの品質がますます重要になってきている。直感的且つ相互作用可能な特性のため人気があるインターフェースはタッチスクリーンディスプレイである。タッチスクリーンディスプレイを介して、ユーザの指でタッチスクリーンの領域に接触することによりユーザは様々なタスクを実行することができる。より直感的且つ向上したユーザ体験を生み出すために、設計者は多くの場合、物理的相互作用によるユーザ体験を利用する。これは、一般には、視覚、聴覚及び/又は触覚フィードバックを通して物理世界との相互作用の一部の態様を再現することによって行われる。触覚フィードバックは、機械的振動の形態をとる場合が多い。触覚フィードバックを生成するための更なるシステム及び方法が必要とされている。
本開示の実施形態は、多出力ESF(electrostatic force;静電力)触覚効果を特徴とするコンピュータ装置を含む。一実施形態では、本開示のシステムは、静的ESF効果又は確認ESF効果を含む触覚効果を決定して、触覚効果に関係付けられる触覚信号を送信するように構成されるプロセッサを含んでもよい。また、システムはプロセッサと通信するESFコントローラを備え、ESFコントローラは、触覚信号を受信し、触覚信号に少なくとも部分的に基づいてESF信号を決定し、ESF信号を送信するように構成される。システムはESFコントローラと通信するESF装置を更に備え、ESF装置はESFセルを備え、ESF信号を受信して触覚効果を出力するように構成される。
別の実施形態では、本開示の方法は、静的ESF効果又は確認ESF効果を含む触覚効果を決定するステップと、触覚効果に関係付けられるESF信号をESFコントローラに送信するステップと、触覚信号に少なくとも部分的に基づいてESF信号を決定するステップとを含んでもよい。方法は、触覚効果を出力するように構成されるESF装置にESF信号を送信するステップであって、ESF装置はESFセルを備えるステップと、触覚効果を出力するステップとを更に含んでもよい。更に別の実施形態は、このような方法を実行するためのコンピュータ可読媒体を含む。
こうした例示の実施形態は、本主題を限定し又はその限界を定義するためではなく、その理解を支援するための例示を提供するために言及される。例示の実施形態は、詳細な説明において検討され、そこでは更なる説明が提供される。本明細書を吟味することによって、及び/又は請求項に記載の主題の1つ以上の実施形態を実施することによって、様々な実施形態によってもたらされる利点が更に理解され得る。
本明細書の以下の部分には完全且つ実施可能な開示がより詳細に説明される。本明細書は以下の添付の図面を参照する。
一実施形態による多出力静電触覚効果を提供するためのシステムを示すブロック図である。 多出力静電触覚効果を提供するためのシステムの実施形態を示す。 一実施形態による多出力静電触覚効果を提供するためのシステムを示す別のブロック図である。 別の実施形態による多出力静電触覚効果を提供するためのシステムの外観図を示す。 多出力静電触覚効果を提供するためのシステムの実施形態を示す。 多出力静電触覚効果を提供するためのシステムの別の実施形態を示す。 多出力静電触覚効果を提供するためのシステムの更に別の実施形態を示す。 多出力静電触覚効果を提供するためのシステムの更に別の実施形態を示す。 多出力静電触覚効果を提供するためのシステムの外観図の実施形態を示す。 多出力静電触覚効果を提供するためのシステムの外観図の別の実施形態を示す。 多出力静電触覚効果を提供するためのシステムの外観図の更に別の実施形態を示す。 多出力静電触覚効果を提供するためのシステムの外観図の実施形態を示す。 多出力静電触覚効果を提供するためのシステムの外観図の別の実施形態を示す。 多出力静電触覚効果を提供するためのシステムの別の実施形態を示す。 多出力静電触覚効果を提供するためのシステムの別の視点の実施形態を示す。 多出力静電触覚効果を提供するためのシステムの実施形態を示す。 一実施形態による多出力静電触覚効果を提供する方法を実行するためのステップのフローチャートである。
次に、多様な及び代替的な例示の実施形態及び添付の図面を詳細に参照する。各例示は、限定としてではなく、説明目的で提供される。修正及び変更が行われ得ることは、当業者には明らかであろう。例えば、一実施形態の一部として例示され又は記載された特徴は、更なる実施形態をもたらすために別の実施形態において使用されてもよい。従って、本開示は、添付の請求項及び均等物の範囲に入る修正及び変形を含むことが意図されている。
(多出力静電触覚効果の例示)
本開示の例示の実施形態はゲームシステムを含む。ゲームシステムは、ゲームコントローラ、スマートフォン又はタブレット等のユーザインターフェース装置と通信するゲームコンソールを含む。このようなゲームシステムは、例えば、Microsoft Xbox(R),Sony PlayStation(R),Nintendo Wii(R),又はSega Zone(R)を含んでもよい。ユーザインターフェース装置は、ユーザ入力を検出するように構成される1つ以上のユーザ入力要素を備えてもよく、及び/又はこれと通信してもよい。このようなユーザ入力要素は、例えば、ゲームコントローラ、ボタン、ジョイスティック、ジャイロスコープ、加速度計又はタッチセンサ面を含んでもよく、これらは単独で又は互いとの組み合わせで有り得る。
例示の実施形態では、ゲームシステムは、触覚フィードバック装置と通信する。触覚フィードバック装置は、ゲームシステムから信号を受信して、ユーザによって知覚されるESF(electrostatic force feedback)触覚効果を提供するように構成される。ESF触覚効果を出力するように構成される触覚フィードバック装置は、以後、「ESF装置」と呼ばれる。
例示の実施形態では、ESF装置は、3×3行列のESFセルを含み、各ESFセルが絶縁体に結合される電極を備える。例示の実施形態では、ESF装置は、ユーザの手に直接接触するようにユーザインターフェース装置に配置される。更に、例示の実施形態では、ESF装置の表面積は、ユーザの手とユーザインターフェース装置との間の接触面積よりも小さい。
ESF装置は、ユーザに触覚効果を出力するために静電引力を用いる。例示の実施形態では、ゲームシステムは、ESFセルの1つ以上の電極に電気信号を印加する。電気信号は、各電極に電荷を生成してもよい。この電荷は、電極とESFセルの表面に近い又は接触しているオブジェクト(例えば、ユーザの手又は指)との間に容量結合を生成してもよい。ESFセルとオブジェクトの容量結合は、触覚効果を生み出す。
例示の実施形態では、ユーザは、触覚効果を知覚するためにESF装置に関係付けられる表面を横断するように体の一部を移動させる必要が無い。また、ユーザは、触覚効果を知覚するためにESF装置に関係付けられる表面に対して垂直方向に体の一部を移動させる必要も無い。それどころか、ユーザは、ESF装置に関係付けられる表面との(例えば、把持又は保持による)連続的な接触を維持して、ESF触覚効果を知覚してもよい。表面に対して接線方向又は垂直方向へのユーザの移動無しでユーザに知覚可能なESF触覚効果は、以降、「静的ESF効果」と呼ばれる。例えば、たとえユーザの手が表面に対して移動しなかったとしても、静的ESF効果は、ユーザインターフェース装置の表面等の表面を横断する移動をシミュレートしてもよい(以下、本明細書では「フロー感覚」と呼ばれる)。一部の実施形態では、ESFセルに連続信号を印加することが、このような静的ESF効果を生み出してもよい。他の静的ESF効果は、例えば、シミュレートされた振動、知覚される摩擦係数の変化、又はシミュレートされるテクスチャを含んでもよい。
例示の実施形態では、ゲームシステムは、イベントに応じて、ESF装置を介して触覚効果を出力する。本明細書で使用されるイベントは、関連する触覚効果を含む可能性がある装置の動作の間に発生する任意の相互作用、アクション、衝突、又は他のイベントである。一部の実施形態では、イベントは、ユーザ入力(例えば、ボタン押し下げ、ジョイスティックを操作すること、タッチセンサ面と相互作用すること、又はユーザインターフェース装置を傾け若しくは方向付けること)、システム状態(例えば、バッテリ低下、メモリ低下、又はシステムが着呼を受信することに基づいて生成される通知等のシステム通知)、送信データ、受信データ、又はプログラムイベント(例えば、プログラムがゲームであれば、プログラムイベントは爆発、銃撃、衝突、ゲームキャラクタ間の相互作用、又は新たなレベルに進むこと、又は凹凸のある地形を運転することを含んでもよい)を含んでもよい。例えば、例示の実施形態では、ゲームシステムは、ゲームイベントの発生に応じて(例えば、ユーザの仮想キャラクタが撃たれたとき)触覚効果(例えば、シミュレートされる振動)を出力する。
上記の例示的な実施形態の記載は、単に例示として提供される。本発明の他の様々な実施形態が本明細書に記載されており、このような実施形態の変形は当業者によって理解されるであろう。本明細書を吟味することによって、及び/又は請求項に記載の主題の1つ以上の実施形態を実施することによって、様々な実施形態によってもたらされる利点が更に理解され得る。
(多出力静電触覚効果のための例示のシステム)
図1は、一実施形態による多出力静電触覚効果を提供するためのシステム100を示すブロック図である。図示の実施形態では、システム100は、バス106を介して他のハードウェアと通信するプロセッサ102を有するコンピュータ装置101を含む。コンピュータ装置101は、例えば、スマートフォン、タブレット、Eリーダ、又は携帯型ゲーム装置を含んでもよい。システム100は図1において単一の装置として示されているが、他の実施形態では、システム100はゲームコンソール及び1つ以上のゲームコントローラ等、図3に示されるように、多数の装置を含んでもよい。
RAM、ROM又はEEPROM等の任意の適切な有形の(及び一時的でない)コンピュータ可読媒体を含み得るメモリ104が、コンピュータ装置101の動作を構成するプログラム要素を具現化する。図示の実施形態では、コンピュータ装置101は、1つ以上のネットワークインターフェース装置110、入力/出力(I/O)インターフェース要素112、及び記憶装置114を更に含む。
ネットワーク装置110は、ネットワーク接続を容易にする1つ以上の任意の構成要素を表し得る。限定されないが、例示には、Ethernet(登録商標)、USB、IEEE1394等の有線インターフェース、及び/又はIEEE802.11、Bluetooth(登録商標)等の無線インターフェース、又は携帯電話ネットワークにアクセスするための無線インターフェース(例えば、CDMA、GSM(登録商標)、UMTS又は他の移動通信ネットワーク)が含まれる。
I/O構成要素112は、1つ以上のディスプレイ132、ゲームコントローラ、キーボード、マウス、ジョイスティック、ボタン、スピーカ、マイクロホン、及び/又はデータの入力若しくは出力に使用される他のハードウェア等の装置への有線又は無線接続を容易にするために使用されてもよい。記憶装置114は、装置101に含まれ又はプロセッサ102に結合される磁気、光学、又は他の記憶媒体等の不揮発性記憶装置を表す。
システム100は、この例示では、コンピュータ装置101に統合されるタッチセンサ面116を更に含む。タッチセンサ面116は、ユーザの触覚入力を感知するように構成される任意の表面を表す。1つ以上のセンサ108は、物体がタッチセンサ面116に接触する場合に接触領域における接触を検出して、プロセッサ102によって使用される適切なデータを提供するように構成される。センサの任意の適切な数、種類、又は配置が使用され得る。例えば、抵抗性及び/又は容量性のセンサが、タッチセンサ面116に組み込まれて、タッチの場所及び圧力等の他の情報を検出するために使用されてもよい。別の例示として、タッチ位置を決定するために、タッチセンサ面116のビューを備える光学センサが使用されてもよい。
他の実施形態では、センサ108は、LED検出器を含んでもよい。例えば、一実施形態では、タッチセンサ面116は、ディスプレイ132の側部に取り付けられるLED指検出器を含んでもよい。一部の実施形態では、プロセッサ102は単一のセンサ108と通信し、他の実施形態では、プロセッサ102は複数のセンサ108、例えば、第1のタッチセンサ面及び第2のタッチセンサ面と通信する。センサ108は、ユーザ相互作用を検出し、ユーザ相互作用に基づいて、プロセッサ102に信号を送信するように構成される。一部の実施形態では、センサ108は、ユーザ相互作用の複数の態様を検出するように構成されてもよい。例えば、センサ108は、ユーザ相互作用の速さ、圧力又は方向を検出して、この情報をインターフェース信号に組み込んでもよい。
システム100の特定の実施形態によっては、タッチセンサ面116がディスプレイ132を含んでもよく、又は含まなくてもよい(それ以外の場合、ディスプレイ132に対応してもよく、又は対応してなくてもよい)。一部の実施形態は、装置のディスプレイ132及びタッチセンサ面116を組み合わせたタッチ可能ディスプレイを含む。タッチセンサ面116は、ディスプレイ132の外部又は実際のディスプレイ132の構成要素上の1つ以上の材料層に対応してもよい。他の実施形態では、コンピュータ装置101は、コンピュータ装置101とインターフェース接続されたシステム100に含まれるディスプレイ132に設けられるグラフィカルユーザインターフェースにマッピングされ得るタッチセンサ面116を含む。
図示の実施形態において、コンピュータ装置101は1つ以上の追加のセンサ130を備える。センサ130は、プロセッサ102にセンサ信号を送信するように構成される。一部の実施形態では、センサ130は、ジャイロスコープ、加速度計、GPS(global positioning)装置、温度センサ、湿度センサ、周辺光センサ、及び/又は動き、位置及び/又は環境特性を検出するための他のセンサを含んでもよい。一部の実施形態では、センサ130は、コンピュータ装置101及び/又は触覚出力装置118に関係付けられる表面とユーザとの間の接触及び/又は接触表面積を検出するように構成される抵抗性、容量性、又は他のセンサを含んでもよい。一部の実施形態では、プロセッサ102は単一のセンサ130と通信し、他の実施形態では、プロセッサ102は複数のセンサ130、例えば、ジャイロスコープ又は加速度計と通信する。更に、一部の実施形態では、センサ130は、触覚出力装置118と通信してもよい。図1に示された実施形態ではセンサ130がコンピュータ装置101の内部にあるように描かれているが、一部の実施形態では、センサ130はコンピュータ装置101の外部にあってもよい。例えば、一部の実施形態では、1つ以上のセンサ130は、装着可能装置(例えば、指輪、ブレスレット、袖、カラー、帽子、シャツ、手袋、又はメガネ)に関係付けられ、及び/又はユーザの体に結合されてもよい。
図示の実施形態は、ESFコントローラ120も含む。ESFコントローラ120は、プロセッサ102から触覚信号を受信し、触覚出力装置118に出力するESF信号を決定し、それからESF信号を送信するように構成される。ESF信号は、触覚信号に関係付けられる触覚効果を触覚出力装置118に出力させるように構成される信号を含む。一部の実施形態では、ESF信号は、AC信号を含んでもよい。図1に示された例示では、ESFコントローラ120はコンピュータ装置101の内部にあるが、他の実施形態では、ESFコントローラ120はコンピュータ装置101の外部にあってこれと通信してもよい(例えば、図3を参照)。ESFコントローラ120は、Ethernet(登録商標)、USB、IEEE1394等の有線インターフェース、及び/又はIEEE802.11、Bluetooth(登録商標)、又はラジオインターフェース等の無線インターフェースを介してコンピュータ装置101と通信してもよい。
一部の実施形態では、ESFコントローラ120は、水晶発振器、リレー、マルチプレクサ、増幅器、スイッチ、及び/又はESF信号を生成するための他の手段を含んでもよい。例えば、一部の実施形態では、ESFコントローラ120は、ESF装置における1つ以上の導体を高電圧源に結合するスイッチを含んでもよい。このような実施形態では、高電圧を含むESF信号が所望のESF触覚効果を生成するように構成されるパターンで導体に送信されるように、触覚信号はESFコントローラ120によってスイッチを振動させてもよい。別の例示として、一部の実施形態では、ESFコントローラ120は、ESF装置における1つ以上の導体をAC電圧源に結合するマルチプレクサを含んでもよい。触覚信号に基づいて、AC電圧を含むESF信号が所望のESF触覚効果を生成するように構成されるパターンで導体に送信されるように、ESFコントローラ120はマルチプレクサを制御してもよい。更に、一部の実施形態では、ESFコントローラ120は、プロセッサ、マイクロコントローラ、メモリ、FPGA(field programmable gate array)、トランジスタ、フリップフロップ、及び/又は他のデジタル若しくはアナログ回路を含んでもよい。
システム100は、ESFコントローラ120と通信する触覚出力装置118を更に含む。触覚出力装置118は、ユーザによって感知され得る触覚効果を出力するように構成される。触覚出力装置118は、ユーザにESF触覚効果を出力するために静電引力を用いる。一部の実施形態では、ESF触覚効果は、静的ESF効果を含んでもよい。一部の実施形態では、ESF触覚効果は、「確認ESF効果」を含んでもよい。確認ESF効果は、ユーザは短い時間(例えば、1s以下)(例えば、ユーザが表面をタップする場合)表面に接触するように、触覚出力装置118に関係付けられる表面に対して垂直にユーザが体の一部(例えば、指)を移動させるとユーザに知覚できるESF効果を含む。例えば、一部の実施形態では、ユーザが仮想ボタン(例えば、仮想キーボードのキー)をタップし又は仮想ダイヤルを動かすと、触覚出力装置118は、例えば、シミュレートされる振動を含む確認ESF効果を出力してもよい。一部の実施形態では、確認ESF効果は、情報、例えば、コンピュータ装置101がユーザの入力を受信したことの確認をユーザに提供してもよい。更に、一部の実施形態では、ESF触覚効果は、「動的ESF効果」を含んでもよい。動的ESF効果は、ユーザが触覚出力装置118に関係付けられる表面に沿って接線方向に体の一部をスライドさせると、ユーザに知覚できるESF効果を含む。一部の実施形態では、ESF触覚効果は、ESF信号に応じてシミュレートされた振動、知覚される摩擦係数の変化、シミュレートされるテクスチャ、又はフロー感覚を含んでもよい。触覚出力装置118は、剛性又は可撓性であってもよい。
触覚出力装置118は、少なくとも1つのESFセルを備える少なくとも1つのESF装置を含む。ESFセルは、絶縁体に結合される導体を備える。ESFセルの1つの例示が図2に示される。導体204は、半導体又は導電材料、例えば、銅、スズ、鉄、アルミニウム、金、銀、又はカーボンナノチューブを含む。一部の実施形態では、導体204は可撓性であり及び/又は透明あってもよい。
絶縁体202は、絶縁材料、例えば、ガラス、磁器、樹脂、ポリマー、繊維ガラス、窒素、又は六フッ化硫黄を含む。絶縁体202は、可撓性であってもよい。一部の実施形態では、絶縁体202は、誘電材料及び/又は透明材料を含んでもよい。一部の実施形態では、絶縁体202は、15から40ミクロンの厚みを含んでもよい。一部の実施形態では、絶縁体202の厚みのサイズが(例えば、40ミクロンを超えて)増加すると、ユーザによって知覚される触覚効果の強度が減少してもよい。更に、一部の実施形態では、絶縁体202の厚みのサイズが閾値(例えば、15ミクロン)以下に減少すると、ユーザによって知覚される触覚効果の強度又は品質が低下してもよい。一部の実施形態では、絶縁体202に対する適切な厚みは、コンピュータ装置がESFセル200に適用し得る電圧の量に基づいてもよい。例えば、一部の実施形態では、絶縁体202は、コンピュータ装置がESFセル200に1,000Vを送信する場合に、コンピュータ装置が例えば、ESFセル200を作動させるために、ESFセル200に100Vを送信する場合よりも厚みが大きくてもよい。一部の実施形態では、タッチセンサ面116は、絶縁体202、導体204、又は両方を備えてもよい。
更に、一部の実施形態では、絶縁体202は、ユーザの皮膚に直接接触するように構成されてもよい。他の実施形態では、材料(例えば、衣服、タッチセンサ面、コンピュータ装置の筐体、液体若しくはゲル、又は接着剤)が、絶縁体202とユーザの皮膚との間に配置されてもよい。一部の実施形態では、絶縁体202とユーザの皮膚との間に配置される材料は、ESFセル200とユーザの皮膚との間の接触を改善してもよい。
コンピュータ装置は、電気信号を導体204に印加することによってESFセル200を制御する。電気信号はAC信号であってもよい。一部の実施形態では、AC信号は、高圧増幅器によって生成されてもよい。ユーザによって知覚される触覚効果の強度は、電気信号の電圧の振幅に基づいてもよい。例えば、一部の実施形態では、ユーザは、1000 Vを含む電気信号から生成される触覚効果を100 Vを含む電気信号から生成される触覚効果よりも強いと知覚してもよい。一部の実施形態では、コンピュータ装置は、ESFコントローラに触覚信号を送信してもよく、それは1つ以上の電気信号(即ち、ESF信号)を1つ以上のESFセル200の導体204に出力してもよい。導体204に電気信号を印加することは、導体204に電荷を誘導してもよい。一部の実施形態では、導体204における電荷は、導体204とESFセル200に接触する又は近いオブジェクト、例えば、ユーザの掌との容量結合を生成してもよい。ユーザは、この容量結合を触覚効果として知覚してもよい。例えば、一実施形態では、容量結合は、1つ以上のESFセル200の表面に近いオブジェクト又は体の部分の間に引力を生み出す。引力は、ユーザの体、例えば、ユーザの掌の皮膚の神経終端をシミュレートする。このシミュレーションは、ESF触覚効果(例えば、容量結合)を振動又は何らかの他の感覚としてユーザに知覚させてもよい。一部の実施形態では、オブジェクトと導体204との間の引力レベルの変化は、ユーザによって感知されるESF触覚効果を変化させてもよい。
図1を再度参照すると、一部の実施形態では、触覚出力装置118は、上記のタイプの1つ以上のESF装置に加えて追加の触覚出力装置を更に含んでもよい。例えば、触覚出力装置118は、圧電アクチュエータ、電気モータ、電磁アクチュエータ、音声コイル、形状記憶合金、電気活性ポリマー、ソレノイド、ERM又は線形共振アクチュエータ(LRA)の1つ以上を含んでもよい。更に、一部の触覚効果は、コンピュータ装置101の筐体に結合されるアクチュエータを利用してもよい。また、一部の触覚効果は、順番に及び/又は同時に同じ又は異なる種類の多数のアクチュエータを使用してもよい。本明細書には単一の触覚出力装置118が示されているが、実施形態では、触覚効果を生ずるために同じ又は異なるタイプの複数の触覚出力装置118が使用されてもよい。例えば、一部の実施形態では、多数の振動アクチュエータ及びESF装置が異なる触覚効果を提供するために単独で又は同時に使用され得る。更に、触覚出力装置118は図1ではコンピュータ装置の内部に示されているが、他の実施形態では、触覚出力装置118はコンピュータ装置101の外部にあって通信している別の装置に関係付けられてもよい(例えば、図3を参照)。触覚出力装置118は、Ethernet(登録商標)、USB、IEEE1394等の有線インターフェース、及び/又はIEEE802.11、Bluetooth(登録商標)、又はラジオインターフェース等の無線インターフェースを介してコンピュータ装置101と通信してもよい。
メモリ104に関しては、例示のプログラム構成要素124、126及び128は、多出力静電触覚効果を与えるために一部の実施形態では、装置がどのように構成され得るかを示すように描かれている。この例示では、検出モジュール124が、タッチの位置を決定するためにセンサ108を介してタッチセンサ面116を監視するようにプロセッサ102を構成する。例えば、モジュール124は、タッチの存在又は不存在を追跡して、タッチが存在する場合、場所、経路、速度、加速度、圧力及び/又は経時的なタッチの他の特性を追跡するためにセンサ108をサンプリングしてもよい。
触覚効果決定モジュール126は、生成すべき触覚効果を選択するためにデータを分析するプログラム構成要素を表す。特に、触覚効果決定モジュール126は、ユーザに出力する触覚効果を決定するコードを含んでもよい。更に、触覚効果決定モジュール126は、触覚効果をシミュレートするために、提供する1つ以上の触覚効果、及び/又は作動させる1つ以上の触覚出力装置118(例えば、1つ以上のESF装置又はESF装置内のセル)を選択するコードを含んでもよい。
一部の実施形態では、触覚効果決定モジュール126は、タッチセンサ面116との相互作用に基づいて、出力すべき触覚効果を決定するコード、及び効果を出力するために提供すべき1つ以上の触覚効果を選択するコードを含んでもよい。例えば、一部の実施形態では、タッチセンサ面116の一部又は全部の領域が、グラフィカルユーザインターフェース(GUI)、例えば、ディスプレイ132に出力されるGUIにマッピングされてもよい。タッチセンサ面116を介してユーザがGUIと相互作用すると(例えば、タッチセンサ面116で、タップして又は2本指でのピンチ等のジェスチャを行って)、触覚効果決定モジュール126は、相互作用の場所に基づいて異なる触覚効果を選択してもよい。一部の実施形態では、触覚効果は、GUI上の特徴、例えば、仮想ボタンをユーザに知覚させてもよい。しかしながら、触覚効果は、対応する特徴がGUIに表示されなくても、触覚出力装置118を介して与えられてもよい(例えば、GUIの境界を横断する場合に、境界が表示されていなくても、触覚効果が与えられてもよい)。
一部の実施形態では、触覚効果決定モジュール126は、他の種類のイベントに基づいて触覚効果を決定してもよい。例えば、一部の実施形態では、触覚効果決定モジュール126は、システム状態(例えば、バッテリ低下状態)に基づいて触覚効果を決定してもよい。一部の実施形態では、触覚効果の特徴は、システム状態の特徴に依存してもよい(例えば、触覚効果の振幅はバッテリ寿命の残存量に反比例してもよい)。例えば、一部の実施形態では、触覚効果決定モジュール126は、プログラムイベント(例えば、エラー通知)に基づいて触覚効果を決定してもよい。一部の実施形態では、触覚効果の特徴は、プログラムイベントの特徴に依存してもよい(例えば、触覚効果の種類はエラーの種類に基づいてもよい)。
一部の実施形態では、触覚効果決定モジュール126は、センサ130からの信号に少なくとも部分的に基づいて触覚効果を決定してもよい。例えば、一部の実施形態では、センサ130はジャイロスコープ及び/又は加速度計を含んでもよい。一部の実施形態では、ユーザがコンピュータ装置101を傾斜又は移動させると、触覚効果決定モジュール126は、ジャイロスコープ及び/又は加速度計からの信号に部分的に基づいて触覚効果(例えば、シミュレートされる振動)を決定してもよい。例えば、一部の実施形態では、触覚効果の振幅は、ユーザがコンピュータ装置101を傾斜させる程度の量及び/又はユーザがコンピュータ装置101を動かす速度に比例するように決定されてもよい。更に、一部の実施形態では、センサ130は抵抗性又は容量性センサを含んでもよい。一部の実施形態では、触覚効果決定モジュール126は、ユーザ(例えば、ユーザの指)と触覚出力装置118に関係付けられる表面(例えば、タッチセンサ面116)との間の接触又は接触領域に基づいて触覚効果を決定してもよい。例えば、一部の実施形態では、ユーザと触覚出力装置118に関係付けられる表面との間の接触領域が増加すると、ユーザはより強い触覚効果を知覚してもよい。これに応じて、触覚効果決定モジュール126は、減少した振幅を含む触覚効果を決定してもよい。減少した振幅は、ユーザと触覚出力装置118に関係付けられる表面との間の増加した接触領域の効果をオフセットしてもよく、それによりユーザは相対的に一定の強さを有するように全体的な触覚効果を知覚する。
触覚効果生成モジュール128は、選択された触覚効果を生成するためにプロセッサ102に触覚信号を生成させてESFコントローラ120へと送信させるプログラミングを表す。例えば、触覚効果生成モジュール128は、記憶された波形又はコマンドにアクセスして、ESFコントローラ120に送信してもよい。別の例示として、触覚効果生成モジュール128は、触覚信号を決定するためのアルゴリズムを含んでもよい。触覚効果生成モジュール128は、触覚効果に対する目標座標を決定するためのアルゴリズムを含んでもよい。こうした目標座標は、例えば、タッチセンサ面116における場所を含んでもよい。
図3は、一実施形態による多出力静電触覚効果を提供するためのシステムを示す別のブロック図である。図示の実施形態では、システム300は、バス306を介して他のハードウェアと通信するプロセッサ302を有するコンピュータ装置301を含む。コンピュータ装置301は、例えば、ゲームコンソール、ラップトップコンピュータ、又はデスクトップコンピュータを含んでもよい。
また、コンピュータ装置301は、検出モジュール324、触覚効果決定モジュール326、及び触覚効果生成モジュール328を含むメモリ304も備える。こうした構成要素は、図1に描かれたメモリ、検出モジュール、触覚効果決定モジュール、及び触覚効果生成モジュールと同様に機能するように構成されてもよい。
更に、コンピュータ装置301は、ネットワーク構成要素310、I/O要素312、記憶装置314、及びディスプレイ332を備える。一部の実施形態では、こうした構成要素は、図1に描かれたネットワーク要素、I/O要素、記憶装置、及びディスプレイと同様に機能するように構成されてもよい。一部の実施形態では、ディスプレイ332は、別個の構成要素、例えば、有線又は無線接続を介してプロセッサ302に結合されるリモートモニタ、テレビ、又はプロジェクタを含んでもよい。
また、システム300はコントローラ336も含む。一部の実施形態では、コントローラ336は、例えば、ゲームコントローラ、マウス、又は変速装置を含んでもよい。一部の実施形態では、コントローラ336は、プロセッサ及び/又はネットワーク構成要素310を含んでもよい。この例示では、コントローラ336は、IEEE802.11、Bluetooth(登録商標)、又はラジオインターフェース等の無線インターフェース(例えば、CDMA、GSM(登録商標)、UMTS、又は他の移動通信ネットワークにアクセスするためのトランシーバ/アンテナ)を介してコンピュータ装置301と通信する。コントローラ336はI/O要素334を含み、これは図1に描かれたI/O要素と同様に機能するように構成されてもよい。
また、コントローラ336は、1つ以上のユーザ入力装置338も含む。ユーザ入力装置338は、コントローラ336と相互作用するための装置、例えば、ジョイスティック、方向パッド、ボタン、スイッチ、スピーカ、マイクロホン、タッチセンサ面、及び/又はデータの入出力に使用される他のハードウェアを含む。
コントローラ336は、1つ以上のセンサ330を更に含む。センサ330は、プロセッサ302にセンサ信号を送信するように構成される。一部の実施形態では、センサ330は、ジャイロスコープ、加速度計、GPS装置、温度センサ、湿度センサ、周辺光センサ、及び/又は動き、位置及び/又は環境特性を検出するための他のセンサを含んでもよい。一部の実施形態では、センサ330は、複数のセンサ330、例えば、ジャイロスコープ及び加速度計を含んでもよい。一部の実施形態では、センサ330は、触覚出力装置318と通信してもよい。一部の実施形態では、センサ330は、触覚出力装置318、コンピュータ装置301及び/又はコントローラ336に関係付けられる表面とユーザとの間の接触及び/又は接触領域を検出するように構成される抵抗性、容量性、又は他のセンサを含んでもよい。
図3に示された例示では、コントローラ336はESFコントローラ320を含み、これは図1に示されたESFコントローラと同様に機能するように構成されてもよい。ESFコントローラ320は、コンピュータ装置301と通信して、プロセッサ302から触覚信号を受信し、触覚出力装置318に出力されるESF信号を決定し、それからESF信号を送信するように構成される。
また、コントローラ336は触覚出力装置318を含み、これは図1に示された触覚出力装置と同様に機能するように構成されてもよい。触覚出力装置318は、ユーザによって感知され得る触覚効果を出力するように構成される。触覚出力装置318は、少なくとも1つのESF装置を備え、ユーザに触覚効果を出力するために静電引力を使用する。更に、図1に描かれた触覚出力装置118に関して先に検討されたように、一部の実施形態では、触覚出力装置318は、同じ又は異なるタイプの追加の触覚出力装置(例えば、振動を出力するように構成される触覚出力装置)を含んでもよい。一部の実施形態では、コンピュータ装置301は、触覚効果を生ずるために同じ又は異なるタイプの複数の触覚出力装置318を作動させてもよい。例えば、一部の実施形態では、多数のESF装置が異なる触覚効果を提供するために単独で又は同時に使用され得る。一部の実施形態では、触覚出力装置318は、静的ESF効果又は確認ESF効果を出力するように構成されてもよい。
図4は、別の実施形態による多出力静電触覚効果を提供するためのシステムの外観図を示す。この例示では、ユーザは、タッチ面404に対して指402を押し付けている。タッチ面404は、タッチ面404に沿って直線的に配置される3つのESFセル306a‐cを備える。この例示では、ESFセル406a‐cの結合した表面積は、ユーザの指402とタッチ面404との間の接触領域よりも小さい。この例示ではESFセル406a‐cは略等しい表面積を有するように描かれているが、他の実施形態では、各ESFセル406a‐cの表面積は互いに異なってもよい。
一部の実施形態では、イベントの発生に応じて、システム400は、静的ESF効果又は確認ESF効果を出力してもよい。ESFコントローラは、静的ESF効果又は確認ESF効果を出力するために各ESFセル406a‐cを個々に制御してもよい。一部の実施形態では、ESFコントローラは、静的ESF効果又は確認ESF効果を出力するために2つ以上のESFセル406a‐cを同時に作動させてもよい。例えば、一部の実施形態では、ESFコントローラは、第1のESFセル406a及び第3のESFセル406cを作動させるが、第2のESFセル406bを作動させなくてもよい。他の実施形態では、ESFコントローラは、第1のESFセル406a及び第2のESFセル406bを作動させるが、第3のESFセル406cを作動させなくてもよい。
一部の実施形態では、ESFコントローラは、異なる極性のESF信号でESFセル406a‐cを作動させてもよい。例えば、一部の実施形態では、ESFコントローラは、正の極性を含むESF信号で第1のESFセル406aを作動させ、負の極性を含むESF信号で第3のESFセル406cを作動させてもよい。ESFセル406aの正の極性は、ユーザの指402に負に帯電した領域を生成してもよい。ESFセル406cの負の極性は、ユーザの指402に正に帯電した領域を生成してもよい。一部の実施形態では、ユーザの指402の負に帯電した領域は、ユーザの指402の正に帯電した領域を引き付けてもよい。一部の実施形態では、ユーザの指402の中の帯電した領域の引力は、ユーザによって知覚される静的ESF効果又は確認ESF効果を生成し又は向上させてもよい。
一部の実施形態では、ESFコントローラは、静的ESF効果又は確認ESF効果を出力するためにESFセル406a‐cを順番に作動させてもよい。例えば、ESFコントローラは、第1のESFセル406a、次に第2のESFセル406b、次に第3のESFセル406cを作動させてもよい。一部の実施形態では、ESFコントローラは、順番に異なるESFセル(例えば、次のESFセル)を作動させることに応じてESFセル(例えば、第1のESFセル406a)の作動を停止してもよい。他の実施形態では、ESFコントローラは、順番に異なるESFセルを作動させることに応じてESFセル(例えば、第1のESFセル406a)の作動を継続してもよい。一部の実施形態では、ユーザは、フロー感覚を含む静的ESF効果又は確認ESF効果として順番に作動されるESFセル406a‐cを知覚してもよい。一部の実施形態では、フロー感覚はより高速であってもよく(例えば、ESFセル406a‐cの各々が50ms間隔で作動されてもよい)、一方で他の実施形態では、フロー感覚はより低速であってもよい(例えば、ESFセル406a‐cの各々が125ms間隔で作動されてもよい)。更に、一部の実施形態では、ESFセル406a‐cは、図5‐8に示されるように、他の配置に構成されてもよい。
図5は、多出力静電触覚効果を提供するためのシステムの実施形態を示す。この例示では、ESF装置500は、3×3行列の四角形ESFセル502を備える。一部の実施形態では、ユーザによって知覚されるESF触覚効果(例えば、静的ESF効果又は確認ESF効果)の強度は、ESFセル502の結合した表面積に依存してもよい。一部の実施形態では、ESFセル502の結合した表面積のサイズは、ユーザの指とタッチ面との間の接触領域よりも小さくてもよい。ESFセル502の結合した表面積のサイズが大きくなると、ユーザによって知覚されるESF触覚効果の強度は、閾値サイズに到達するまで増加してもよい。一部の実施形態では、閾値サイズは、ユーザの指とタッチ面との間の接触領域のサイズを含んでもよい。
ESFセル502の構成及び特性は、どのようにユーザがESF触覚効果を知覚するかに影響を与える。例えば、各ESFセル502の領域、各ESFセル502の形状、及び/又はESFセル502の間隔は、どのようにユーザが触覚効果を知覚するかに影響を与える。例えば、一部の実施形態では、各ESFセル506の領域が増加すると、ユーザによって知覚されるESF触覚効果の強度が増加してもよい。一部の実施形態では、ESFセル506は、長方形、円形、櫛状、三角形、又は他の形状を含んでもよい。一部の実施形態では、ESFセル506の各々は、異なる領域、厚み、及び/又は形状を有してもよい。一部の実施形態では、各ESFセル502の間の間隔は、同じであってもよく、又は異なってもよい。例えば、一部の実施形態では、ESFセル502の一部は間に0.7mmの間隔を有するが、その他は間に0.25mmの間隔を有してもよい。一部の実施形態では、ESFセル502の間の間隔のサイズが閾値(例えば、10.7mm)を超えて増加すると、ユーザによって知覚されるESF触覚効果の強度は減少してもよい。任意の数のESFセル502の領域、形状、間隔及び/又は構成が可能であってもよい。
図6は、多出力静電触覚効果を提供するためのシステムの別の実施形態を示す。この例示では、ESF装置600は、第2のESFセル604とインターロック式の第1のESFセル602を備える。一部の実施形態では、インターロック式のESFセル602及び604の結合した表面積のサイズは、ユーザの指とタッチ面との間の接触領域よりも小さくてもよい。
ESFセル602、604の構成及び特性は、どのようにユーザがESF触覚効果(例えば、静的ESF効果又は確認ESF効果)を知覚するかに影響を与える。一部の実施形態では、第1のESFセル602と第2のESFセル604との間の間隔606のサイズは、ユーザによって知覚される触覚効果に影響を与えてもよい。更に、一部の実施形態では、インターロックする部材の長さ、幅、及び/又は数がユーザによって知覚される触覚効果に影響を与えてもよい。例えば、一部の実施形態では、インターロックする部材の長さ及び/又は幅が増加すると、ユーザはより強い触覚効果を知覚してもよい。
図7は、多出力静電触覚効果を提供するためのシステムの実施形態を示す。この例示では、ESF装置700は、第1のESFセル702及び第2のESFセル704を備え、中央にESFセル706、708、710を有する。一部の実施形態では、ESFセル702、704、706、708、710の結合した表面積のサイズは、ユーザの指とタッチ面との間の接触領域よりも小さくてもよい。
ESFセル702、704、706、708、710の構成及び特性は、どのようにユーザがESF触覚効果(例えば、静的ESF効果又は確認ESF効果)を知覚するかに影響を与える。一部の実施形態では、ESFセル706、708、及び710は、他の形状、例えば、円形、三角形、四角形、又は六角形を含んでもよい。一部の実施形態では、より多くの又は少ないESFセル706、708、710が存在してもよい。一部の実施形態では、ESFセル702、704、706、708、710の間の間隔は、どのようにユーザが触覚効果を知覚するかに影響を与えてもよい。一部の実施形態では、ESFセル706、708、710の寸法(例えば、長さ及び/又は幅)が、ユーザによって知覚される触覚効果に影響を与えてもよい。例えば、一部の実施形態では、ESFセル706、708、710の長さ及び/又は幅が増加すると、ユーザによって知覚されるESF触覚効果の強度が増加してもよい。
図8は、多出力静電触覚効果を提供するためのシステムの別の実施形態を示す。この例示では、ESF装置800は、3×3行列に配置されるESFセル802を備える。
ESFコントローラは、1つ以上のESF信号を1つ以上のESFセル802に適用することによりESF触覚効果(例えば、静的ESF効果又は確認ESF効果)を出力する。ESFコントローラは、ESF触覚効果を出力するために連続して又は同時にESFセルを作動さてもよい。図示の実施形態では、ESFコントローラは、図に示された矢印に対応して「S」字型に順番にESFセル802を作動させている。即ち、ESFコントローラは、3×3行列の左下の角にあるESFセル802を作動させることにより開始して、図8における矢印で示された経路に沿ってESFセル802の作動を継続して、右上の角にあるESFセル802で終了してもよい。一部の実施形態では、「S」字型にESFセル802を順番に起動することは、2次元のフロー感覚を含む静的ESF効果又は確認ESF効果を出力してもよい。他の実施形態では、ESFコントローラは、他のパターン又は構成でESFセル802を作動させてもよい。
一部の実施形態では、ユーザによって知覚されるESF触覚効果の特徴は、ESF信号の特徴に依存してもよい。例えば、一部の実施形態では、ユーザによって知覚される触覚効果の強度は、ESF信号の振幅が大きくなると増加してもよい。一部の実施形態では、ユーザによって知覚される触覚効果の強度は、ESF信号の周波数が(例えば、50Hzから300Hzに)大きくなると増加してもよい。例えば、一部の実施形態では、ユーザは、300Hzの周波数を含むESF信号により生成される触覚効果を50Hzの周波数を含むESF信号により生成される触覚効果よりも強いと知覚してもよい。一部の実施形態では、ESF信号は、例えば、サイン波、鋸波、方形波、又は三角波を含む波形を有してもよい。一部の実施形態では、ユーザは、ESFコントローラが正弦波又は方形波を含むESF信号で1つ以上のESFセル802を作動させる場合に、触覚効果をより強い又はより楽しいと知覚してもよい。一部の実施形態では、ユーザは、ESF信号が短い(例えば5s〜10s)持続時間を含む場合に、触覚効果をより弱いと知覚してもよい。
一部の実施形態では、ユーザによって知覚されるESF触覚効果の特徴は、複数のESF信号の特徴(例えば、振幅、周波数、持続時間、極性、及び/又は波形)に依存してもよい。例えば、一部の実施形態では、ユーザによって知覚される触覚効果の特徴は、ESF信号の波形又は電圧に依存してもよい。例えば、一部の実施形態では、ユーザは、ESF信号が高電圧(例えば、500V)及び方形波形を含む場合に、触覚効果を弱い又は「buzzy」であると知覚してもよい。
一部の実施形態では、ESFコントローラは、様々な振幅、周波数、持続時間、極性及び/又は波形のESF信号を1つ以上のESFセル802に適用することによって、1つ以上のESFセル802を作動させてもよい。例えば、一部の実施形態では、ESFコントローラは、多重正弦波を含むESF信号を出力してもよい。一部の実施形態では、正弦波は、1つ以上の他の正弦波とは異なる周波数、振幅及び/又は極性を有してもよい。例えば、一実施形態では、ESFコントローラは、50Hzの周波数を有するサイン波をESFセル802に、100Hzの周波数を有するサイン波を別のESFセル802に、150Hzの周波数を有するサイン波を更に別のESFセル802に伝達してもよい。一部の実施形態では、ユーザは、ESFコントローラが同じ周波数の正弦波をESFセル802に伝達する場合よりも異なる周波数を含む正弦波をESFセル802に伝達する場合に、ESF触覚効果をより強いと知覚してもよい。一部の実施形態では、各正弦波の間に時間遅延が存在してもよい。他の実施形態では、各正弦波の間に時間遅延が存在しなくてもよい。任意の数の振幅、波形、周波数、持続時間、極性及び/又は作動パターンを含むESF信号が可能であってもよい。
図9は、多出力静電触覚効果を提供するためのシステムの外観図の実施形態を示す。この例示では、システム900は、ゲームコントローラ902、例えば、ゲームシステムでビデオゲームをプレイするためのコントローラを含む。他の実施形態では、システム900は任意の適切な操作可能装置を含んでもよい。操作可能装置は、ユーザによって操作されるように構成される装置であり、保持又は把持できる装置を含んでもよい。例えば、一部の実施形態では、操作可能装置は、ラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータ、変速装置、ハンドル、マウス、キーボード、ジョイスティック、ボタン、スタイラス、タブレット、Eリーダ、リモートコントロール、ゲームパッド、移動装置、又は移動装置ホルダを含んでもよい。このような装置は、例えば、スタンドアロン装置であってもよく、又は移動装置、自動車ダッシュボード、又は他のコントロール表面に組み込まれるコントロールであってもよい。
図9に示されるように、ゲームコントローラ902は、一連のボタン及び筐体を備える。筐体は接触点904a‐eを更に備え、これらを介してユーザの手はゲームコントローラ902に接触する。一部の実施形態では、接触点の各々がESF装置(図示せず)を備えてもよく、これらは同様に1つ以上のESFセルを備える。一部の実施形態では、システム900は、接触点904a‐eに関係付けられる1つ以上のESF装置を介して1つ以上の触覚効果(例えば、上記のタイプの静的ESF効果又は確認ESF効果)を出力してもよい。一部の実施形態では、システム900は、1つ以上の触覚効果を出力するために順番に又は同時に接触点904a‐eに対応するESF装置の各々を作動させてもよい。
例えば、一部の実施形態では、ユーザは、テニスゲーム等のビデオゲームをプレイするためにゲームコントローラ902を使用してもよい。ユーザが仮想テニスボールを打つためにゲームコントローラ902を振る等のイベントの発生に応じて、システム900は、接触点904a‐eに関係付けられるESF装置を介して触覚効果を出力してもよい。例えば、一部の実施形態では、システム900は、実際のテニスラケットとの相互作用をエミュレートするように構成される触覚効果を出力してもよい。一部の実施形態では、システム900は、フロー感覚を生成するために接触点904a‐cに関係付けられるESF装置(及び/又はESF装置内のESFセル)を順番に作動させてもよい。このフロー感覚は、一部の実施形態では、ユーザがラケットを振るときにユーザの手にあるテニスラケットのスリップを模倣してもよい。更に、一部の実施形態では、システム900は、シミュレートされる振動を生成するために接触点904a‐eに関係付けられるESF装置を作動させてもよい。このシミュレートされる振動は、一部の実施形態では、ユーザのテニスラケットがボールに接触するときにユーザがユーザの手に感じる振動を模倣してもよい。一部の実施形態では、こうした効果の組み合わせは、より現実的なゲーム体験、例えば、より現実的な仮想テニス体験をユーザに提供してもよい。
別の例示として、一部の実施形態では、ユーザは、仮想自動車を運転するビデオゲームをプレイしていてもよい。一部の実施形態では、システム900は、自動車に関係付けられる触覚効果を出力してもよい。例えば、システム900は、順番に接触点904a‐eに対応するESF装置の各々を作動させることによりフロー感覚を出力してもよい。一部の実施形態では、接触点904a‐eに関係付けられるESF装置の作動の速度が、ユーザがどのくらい速く仮想自動車を運転しているかに関係付けられてもよい。一実施形態では、ユーザが自動車を速く運転すればするほど、システム900はESF装置(及び/又はESF装置内のESFセル)を速く作動させる。更に、一部の実施形態では、システム900は、接触点904a‐eに対応する1つ以上のESF装置を介してテクスチャを含む触覚効果を出力してもよい。一部の実施形態では、テクスチャは、仮想オブジェクトのテクスチャ(例えば、滑らか、粗い、凹凸のある)に関係付けられてもよい。例えば、テクスチャは、仮想自動車が走行している道路の表面に関係付けられてもよい。
一部の実施形態では、コンピュータ装置(例えば、ゲームコントローラ902)は、複数のセンサ(例えば、圧力及び/又は容量性センサ)を含んでもよい。例えば、一部の実施形態では、コンピュータ装置の表面全体(又は実質的に表面全体)がセンサを含んでもよい。一部の実施形態では、システム900は、センサからのセンサ信号に基づいて、ユーザがコンピュータ装置の特定の地点に接触していることを決定してもよい。システム900は、接触ごとの特徴(例えば、圧力、方向、速度、又はユーザとコンピュータ装置との間の接触の表面積)を更に決定してもよい。一部の実施形態では、接触、及び/又は決定された接触の特徴に基づいて、システム900は、どのようにユーザがコンピュータ装置を握っているか(例えば、ユーザが左利き又は右利きであるかどうか、又はユーザの指の構成)を決定してもよい。
更に、一部の実施形態では、システム900は、接触、及び/又は決定された接触の特徴に基づいてESF触覚効果を決定してもよい。例えば、一部の実施形態では、ゲームコントローラ902の表面全体(又は実質的に表面全体)がESF装置を含んでもよい。システム900は、ゲームコントローラ902及び/又はESF装置のどの表面にユーザが接触しているかに基づいて触覚効果を決定してもよい。一部の実施形態では、システム900は、ユーザが表面に接触している圧力の量に基づいて触覚効果を決定してもよい。一部の実施形態では、システム900は、ユーザと表面との間の接触表面積のサイズに基づいて触覚効果を決定してもよい。更に、一部の実施形態では、システム900は、触覚効果を出力するための1つ以上のESF装置を決定してもよい。例えば、一部の実施形態では、システム900は、コンピュータ装置と接触するユーザの地点(例えば、接触点904a‐e)に関係付けられるESF装置を介して触覚効果を出力してもよい。
図10は、多出力静電触覚効果を提供するためのシステムの外観図の別の実施形態を示す。この例示では、システム1000は、ディスプレイ1004を有するコンピュータ装置1002を備える。一部の実施形態では、コンピュータ装置1002は、例えば、タブレット、ラップトップ、又はスマートフォンを含んでもよい。図10に示された例示では、ディスプレイ1004は仮想オブジェクト1008を含むユーザインターフェースを出力しており、仮想オブジェクト1008は様々な色及びテクスチャを有する方形を含む。一部の実施形態では、ユーザは、実空間におけるオブジェクトを操作することにより、コンピュータ装置1002及び/又は仮想オブジェクト1008と相互作用してもよい。この例示では、ユーザは、立方体1006を操作することにより、コンピュータ装置1002及び/又は仮想オブジェクト1008と相互作用してもよい。
一部の実施形態では、実空間におけるオブジェクト(例えば、立方体1006)は、ユーザに触覚効果を出力するための1つ以上のESF装置を備えてもよい。例えば、一部の実施形態では、立方体1006は、各側面に1つ以上のESF装置を有してもよい。一部の実施形態では、各ESF装置は、異なる構成のESFセルを含んでもよい。他の実施形態では、各ESF装置は、同じ構成のESFセルを含んでもよい。
一部の実施形態では、システム1000は、1つ以上のESF装置を介して、シミュレートされるテクスチャ、フロー感覚、及び/又はシミュレートされる振動等の触覚効果を出力してもよい。一部の実施形態では、システム1000は、イベントの発生に応じて触覚効果を出力してもよい。一部の実施形態では、イベントは、例えば、実空間におけるオブジェクト(例えば、立方体1006)を介してユーザが仮想オブジェクト1008と相互作用することを含んでもよい。例えば、一部の実施形態では、仮想オブジェクト1008に関係付けられるディスプレイ1004における場所の上にユーザが立方体1006を置くと、システム1000は、1つ以上のESF装置を介して触覚効果を出力してもよい。一部の実施形態では、触覚効果は、仮想オブジェクト1008のテクスチャに関係付けられてもよい。例えば、一部の実施形態では、ユーザが凹凸のあるテクスチャを含む仮想オブジェクト1008の上に立方体1006を置くと、システム1000は、凹凸のあるテクスチャを含む触覚効果を出力してもよい。
一部の実施形態では、コンピュータ装置1002は、実空間におけるユーザインターフェース、例えば、Monopoly(R)等のボードゲームを含んでもよい(又はそれと通信してもよい)。一部の実施形態では、ユーザが、実空間におけるオブジェクト、例えば、ゲームのピースを操作することによりコンピュータ装置1002と相互作用してもよい。これに応じて、システム100は、実空間におけるオブジェクトに関係付けられる1つ以上のESF装置を介して触覚効果を出力してもよい。一部の実施形態では、触覚効果は、実空間におけるオブジェクトの配置に基づいてもよい。例えば、一部の実施形態では、ユーザがMonopoly(R)のボード上で鉄道に関係付けられる場所にゲームのピースを置くと、システム1000は、例えば、動く列車の轟音をシミュレートするように構成される振動を含む触覚効果を出力してもよい。例えば、一部の実施形態では、ユーザがMonopoly(R)のボード上で刑務所に関係付けられる場所にゲームのピースを置くと、システム1000は、例えば、刑務所の鉄格子をシミュレートするように構成される金属のテクスチャを含む触覚効果を出力してもよい。
図11は、多出力静電触覚効果を提供するためのシステムの外観図の別の実施形態を示す。この例示では、システム1100は、ユーザによって握られるスタイラス1102を含む。一部の実施形態では、ユーザの指がスタイラス1102と接触する接触点1104a‐cは、ユーザに触覚効果を出力するためのESF装置(図示せず)を含む。
一部の実施形態では、システム1100は、接触点1104a‐cに関係付けられる1つ以上のESF装置を介して1つ以上の触覚効果(例えば、静的ESF効果又は確認ESF効果)を出力してもよい。一部の実施形態では、システム1100は、イベントの発生に応じて1つ以上の触覚効果を出力してもよい。この例示では、イベントは、例えば、スタイラス1102を握り、動かし、傾け、又はそれ以外の操作を行い、又はスタイラス1102とオブジェクト(例えば、人物又は表面)との間の相互作用を含んでもよい。例えば、イベントは、仮想オブジェクトに関係付けられるタッチセンサ面における場所の上にスタイラス1102を配置すること、タッチセンサ面上でスタイラス1102をタップすること、又はタッチセンサ面の表面に沿ってスタイラス1102を動かすことを含んでもよい。一部の実施形態では、ユーザがタッチセンサ面上でスタイラス1102をタップすると、システム1100は、1つ以上の接触点1104a‐cに1つ以上の触覚効果(例えば、シミュレートされる振動)を出力してもよい。一部の実施形態では、このような触覚効果は、システム1100よってタップが受信されたことの確認をユーザに提供してもよい。
一部の実施形態では、ユーザは、スタイラス1102を用いて、仮想ボタン、キーボードのキー、又はタッチセンサ面(例えば、スマートフォンにおけるタッチスクリーン又はタッチパッド、タブレット、Eリーダ、又はラップトップコンピュータ)における他の仮想オブジェクトと相互作用してもよい。ユーザがスタイラス1102で仮想オブジェクトと相互作用すると、システム1100は、接触点1104a‐cに関係付けられる1つ以上のESF装置を介して触覚効果を出力してもよい。一部の実施形態では、1つ以上の触覚効果が、仮想オブジェクトに関係付けられてもよい。例えば、一部の実施形態では、ユーザは、仮想キーボードを含むタッチセンサ面に沿って左にスタイラス1102をスライドさせてもよい。これに応じて、システム1100は、ユーザが1つのキーから次のキーに移行するとスタイラス1102の左側に触覚効果を出力してもよい。同様に、一部の実施形態では、ユーザは、タッチセンサ面に沿って右にスタイラス1102をスライドさせてもよい。これに応じて、システム1100は、ユーザが1つのキーから次のキーに移行するとスタイラス1102の右側に触覚効果を出力してもよい。
一部の実施形態では、ユーザが仮想オブジェクトと相互作用すると、システム1100は、仮想オブジェクトのテクスチャに関係付けられる触覚効果を出力してもよい。例えば、一部の実施形態では、医者が、スタイラス1102を使用して患者の歯の仮想X線画像を診察していてもよい。医者が患者の歯の仮想画像の異なる部分の上にスタイラス1102を配置すると、システム1100は、接触点1104a‐cに関係付けられる1つ以上のESF装置を介して1つ以上の触覚効果を出力してもよい。一部の実施形態では、1つ以上の触覚効果は、スタイラス1102が配置される歯の部分に関係付けられるテクスチャをシミュレートしてもよい。例えば、医者が患者の歯の凹凸のある領域に関係付けられる仮想画像における領域の上にスタイラス1102を配置すると、システム1100は、凹凸のあるテクスチャをシミュレートする触覚効果を出力してもよい。同様に、医者が患者の歯の円滑な領域に関係付けられる仮想画像における領域の上にスタイラス1102を配置すると、システム1100は、円滑なテクスチャをシミュレートする触覚効果を出力してもよい。
一部の実施形態では、ユーザが仮想オブジェクトと相互作用すると、システム1100は、実空間におけるオブジェクトの把持又は保持に関係付けられる触覚効果を出力する。例えば、一部の実施形態では、ユーザは、スタイラス1102を使用して仮想煉瓦と相互作用していてもよい。ユーザは、スタイラス1102で、煉瓦を「把持」するために煉瓦に関係付けられるタッチセンサ式インターフェース(例えば、タッチスクリーン又はタッチパッド)上の場所を押してもよく、仮想環境内で仮想煉瓦を移動するためにスタイラス1102をドラッグしてもよい。ユーザが煉瓦を把持及びドラッグすると、システム1100は、接触点1104a‐cに関係付けられる1つ以上のESF装置を介して1つ以上の触覚効果を出力してもよい。一部の実施形態では、触覚効果は、煉瓦(例えば、粗い、凹凸のあるテクスチャ)を把持している感覚及び/又はそれを移動している感覚(例えば、低振幅振動)をシミュレートしてもよい。
一部の実施形態では、ユーザは、どの触覚効果が特定のイベントに関係付けられるかを決定し及び/又は入力してもよい。例えば、一部の実施形態では、ユーザは、例えば、シミュレートされる振動、シミュレートされるテクスチャ又はフロー感覚を含む触覚効果と仮想ボタンを押すことを関係付けることができてもよい。一部の実施形態では、ユーザは、利用可能な触覚効果のリストから選択して、1つ以上のイベントと触覚効果を関係付けることが出来てもよい。更に、一部の実施形態では、ユーザは、どの(複数の)ESF装置が触覚効果を出力するかを決定し及び/又は入力することができてもよい。例えば、一実施形態では、ユーザは、仮想ボタンの押し下げと擬似テクスチャを含む触覚効果を関係付けて、触覚効果を出力するために接触点1104bに関係付けられるESF装置を割り当ててもよい。
図12は、多出力静電触覚効果を提供するためのシステムの外観図の実施形態を示す。この例示では、システム1200は、マウス1202を握るユーザの手1204を含む。一部の実施形態では、ユーザの手1204がマウス1202と接触する接触点1206a‐cは、ユーザに触覚効果を出力するためのESF装置(図示せず)を含む。複数の実施形態において、ESF装置の各々は、1つ以上のESFセルを含む。
一部の実施形態では、システム1200は、接触点1206a‐cに関係付けられるESF装置を介して1つ以上の触覚効果を出力してもよい。一部の実施形態では、システム1200は、イベントの発生に応じて1つ以上のESF装置を介して1つ以上の触覚効果を出力してもよい。一部の実施形態では、イベントは、マウスのボタンを押すこと、仮想オブジェクト(例えば、アイコン、プログラム、ウインドウ、又はメニュー)の上にマウスを重ねること、又は仮想オブジェクトとそれ以外の相互作用をすることを含んでもよい。例えば、一部の実施形態では、ユーザが所定の仮想オブジェクトの上にマウス1202を重ねることに応じて、システム1200は、1つ以上の接触点1206a‐cに関係付けられるESF装置を介して触覚効果(例えば、静的ESF効果)を出力してもよい。一部の実施形態では、この触覚効果は、マウスが重なっている仮想オブジェクトに関してユーザに情報(例えば、優先度、重要性、案内情報、又はオブジェクトタイプ)を伝達してもよい。
一部の実施形態では、システム1200は、ユーザに案内情報を提供するために触覚効果を出力してもよい。一部の実施形態では、触覚効果は仮想オブジェクトとユーザの相互作用に基づいてもよい。例えば、一部の実施形態では、ユーザが仮想オブジェクトの上にマウス1202を重ねると、1つ以上の触覚効果が1つ以上の接触点1206a‐cに出力されてもよい。このような触覚効果は、仮想オブジェクトを選択するためにユーザがどのボタン(例えば、マウスの左ボタン、マウスの右ボタン、又は親指ボタン)を使用すべきかに関してユーザに通知してもよい。例えば、一部の実施形態では、ユーザがウインドウの上にマウス1202を重ねると、それに応じて、システム1200はシミュレートされる振動を含む触覚効果を出力してもよい。一部の実施形態では、シミュレートされる振動は、マウスの左ボタンに関係付けられ得る接触点1206bに関係付けられるESF装置を介して出力されてもよい。シミュレートされる振動は、一部の実施形態では、ユーザがマウスの左ボタンをクリックすることによってウインドウを選択すべきこと、及び/又はマウス1202の他のボタンが使用不能にされ得ることを示してもよい。
一部の実施形態では、システム1200は、ボタン押し下げの発生に応じて触覚効果を出力してもよい。例えば、ユーザがマウスの右ボタンを押す場合、システム1200は、マウスの右ボタンに関係付けられ得る接触点1206cに関係付けられるESF装置を介して触覚効果(例えば、シミュレートされる振動)を出力してもよい。一部の実施形態では、触覚効果は、ユーザに確認を提供してもよい。例えば、システム1200が入力を受信したこと、ユーザが選択しようとしているオブジェクトが選択できない(又は選択されている)こと、又はマウスのポインタが仮想オブジェクトの上の正しい箇所に配置されていないことの確認である。任意の数の配置に構成され、装置(例えば、マウス1202)の任意の数の接触点に配置される任意の数のESF装置が、任意の数の理由でユーザに触覚効果を提供するために使用されてもよい。
図13は、多出力静電触覚効果を提供するためのシステムの外観図の別の実施形態を示す。この例示では、システム1300は、ディスプレイ1304を有するコンピュータ装置1302を備える。一部の実施形態では、コンピュータ装置1302は、例えば、タブレット、ラップトップ、医療装置、車載コンピュータシステム、又はスマートフォンを含んでもよい。図13に示される例示では、ディスプレイ1304は、仮想オブジェクト1306を出力している。仮想オブジェクトは、例えば、ボタン、スライダ、メニュー、アイコン、仮想キーボードのキー、又は他の仮想インターフェース装置を含んでもよい。一部の実施形態では、ユーザは、(例えば、ユーザの指1308を介して)ディスプレイ1304と相互作用することによって、コンピュータ装置1302及び/又は仮想オブジェクト1306と相互作用してもよい。
一部の実施形態では、イベントの発生に応じて、システム1300は、コンピュータ装置1302に関係付けられる1つ以上のESF装置を介して1つ以上の触覚効果を出力してもよい。例えば、一部の実施形態では、1つ以上のESF装置は、ディスプレイ1304に関係付けられてもよい。ユーザがディスプレイ1304と相互作用すると、システム1300は、ESF触覚効果を出力してもよい。例えば、一部の実施形態では、コンピュータ装置1302は、ディスプレイ1304を介して仮想ボタンを出力してもよい。ユーザが(例えば、ユーザの指1308で)仮想ボタンをタップすると、コンピュータ装置1302は、例えば、確認ESF効果を含む触覚効果を出力してもよい。確認ESF効果は、例えば、シミュレートされる振動を含んでもよい。一部の実施形態では、確認ESF効果は、ユーザに情報を提供してもよい。例えば、確認ESF効果は、システム1300がユーザ入力を受信したこと、ユーザが選択しようとしているオブジェクトが選択できない(又は選択されている)こと、又はユーザが仮想オブジェクトの上の正しい箇所と相互作用していないことの確認であってもよい。
(多出力触覚効果のためのシステムの更なる実施形態)
図14aは、多出力静電触覚効果を提供するためのシステムの外観図の実施形態を示す。一部の実施形態では、システム1400は、ラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータタブレット、Eリーダ、スマートフォン、車両用コンピュータシステム、及び/又は任意の他の適切な電子装置を含んでもよい。
この例示では、システム1400は、ESF装置1404に接触するユーザの指1402を含む。一部の実施形態では、ESF装置1404は、単一のESFセルを含んでもよい。更に、システム1400は、センサ1406(例えば、容量性、圧力、抵抗性、周辺光、温度、又は赤外線センサ)を備える。この例示では、センサ1406は、図14bにおいて2次元で示されるように、ESF装置1404の表面積よりも小さい表面積を含む。
一部の実施形態では、センサ1406は、ユーザ(例えば、ユーザの指1402)とESF装置1404に関係付けられる表面との間の接触を検出するように構成されるセンサ(例えば、圧力センサ)を含んでもよい。センサ1406のより小さい表面積は、ユーザの体(例えば、指1402)のより多くが、センサ1406が接触を検出する前にESF装置1404に関係付けられる表面に接触することを可能にしてもよい。一部の実施形態では、システム1400は、ユーザがセンサ1406に関係付けられる領域との間の接触を検出すると、触覚効果(例えば、動的ESF効果)を出力してもよい。例えば、一部の実施形態では、センサ1406は、ESF装置1404の表面積のサイズの75%である領域を有する接触センサを含んでもよい。ユーザが接触センサ1406に関係付けられる領域の外に指1402を置く場合、システム1400は触覚効果を出力しなくてもよい。しかしながら、ユーザが接触センサ1406に関係付けられる場所の上に指1402を置く場合に、システム1400は触覚効果を出力してもよい。
一部の実施形態では、センサ1406がユーザ(例えば、指1402)とESF装置1404に関係付けられる表面との間の接触を検出するために必要な圧力は、ユーザ入力、(例えば、ログイン情報に基づく)ユーザの識別、人口統計情報(例えば、ユーザの年齢又は性別)、及び周辺湿度、及び/又は他の情報に部分的に基づいてもよい。例えば、一部の実施形態では、ユーザは性別を入力してもよい。ユーザの性別に少なくとも部分的に基づいて、システム1400は、触覚効果を出力する前に超えなければならない圧力閾値を決定してもよい。別の例示として、一部の実施形態では、ユーザは、システム1400が触覚効果を出力する前に超えなければならない圧力閾値を入力してもよい。
一部の実施形態では、センサ1406(例えば、容量性センサ)は、ユーザの指1402とESF装置1404に関係付けられる表面との間の接触領域を測定するように構成されてもよい。一部の実施形態では、システム1400は、センサ1406の信号に少なくとも部分的に基づいて触覚効果を決定してもよい。一部の実施形態では、プロセッサは、ユーザの指1102とESF装置1104に関係付けられる表面との間の接触領域が閾値を超えたかどうかを決定してもよい。一部の実施形態では、このような閾値を超えた場合、システム1400はユーザに触覚効果を出力してもよい。一部の実施形態では、触覚効果は、ESFパルス(例えば、5msのパルス)及び/又はランダムノイズを含んでもよい。更に、一部の実施形態では、プロセッサは、ユーザの指1402とESF装置1404に関係付けられる表面との間の接触領域が閾値より低いかどうかを決定してもよい。一部の実施形態では、接触領域が閾値より低い場合、システム1400は、触覚効果の出力を停止し、及び/又は、例えば、パルスを含む異なる触覚効果を出力してもよい。一部の実施形態では、システム1400は、ユーザの指1402とESF装置1404に関係付けられる表面との間の接触領域が閾値を下回る直前に触覚効果(例えば、パルス)を出力してもよい。一部の実施形態では、閾値を超える又は下回るユーザの接触領域に基づく触覚効果の変調によって、ユーザはより鋭い触覚効果のエッジを知覚することになり得る。即ち、触覚効果の境界が、ユーザに対してより明確に定義され得る。
例えば、一部の実施形態では、ユーザの指がESF装置1404に関係付けられる表面の15%より多い領域に接触していることをプロセッサが決定する場合、プロセッサは、例えば、シミュレートされるテクスチャが後に続くパルスを含む触覚効果を出力してもよい。同様に、一部の実施形態では、ユーザの指がESF装置1404に関係付けられる表面の15%より少ない領域に接触していることをプロセッサが決定する場合、プロセッサは触覚効果の出力を停止してもよい。一部の実施形態では、ユーザとESF装置1404に関係付けられる表面との間の接触領域に基づいた触覚効果の変調の結果として、ユーザはより鋭い触覚効果のエッジを知覚してもよい。
一部の実施形態では、システム1400は、ESF装置1404に関係付けられる表面に対するユーザの体(例えば、ユーザの指1402)の圧力、ESF装置1404に関係付けられる表面に沿ってユーザの体が動いている速度、周辺湿度、及び/又はユーザの皮膚の水分に部分的に基づいて接触領域の閾値を決定してもよい。更に、一部の実施形態では、閾値はユーザにより定義されてもよい。例えば、一部の実施形態では、ユーザは、システム1400が触覚効果を出力する前にセンサ1406が検出するべきである、ユーザの指1402とESF装置1404に関係付けられる表面との間の接触領域の量を(例えば、パーセンテージで)入力してもよい。一部の実施形態では、ユーザによって入力された閾値を超える場合、システム1400は触覚効果を出力してもよい。
一部の実施形態では、ユーザにより知覚される触覚効果の強度は、ユーザの指1402とESF装置1404に関係付けられる表面との間の接触領域が減少すると小さくなってもよい。一部の実施形態では、触覚効果の強度のこの知覚される減少は、ユーザの指1402とESF装置1404との間の容量結合の減少からもたらされてもよい。この触覚効果の知覚可能性の減少を緩和するように、一部の実施形態では、システム1400は、ユーザの指1402とESF装置1404に関係付けられる表面との間の接触領域に部分的に基づいて触覚効果を出力してもよい。一部の実施形態では、システム1400は、ユーザの指1402とESF装置1404に関係付けられる表面との間の接触領域が減少すると振幅が増加する触覚効果を出力してもよい。同様に、一部の実施形態では、システム1400は、ユーザの指1402とESF装置1404に関係付けられる表面との間の接触領域が増加すると振幅が減少する触覚効果を出力してもよい。例えば、一部の実施形態では、ユーザがESF装置1404に関係付けられる表面の中央からエッジに指を移動させると、ユーザの指1402とESF装置1404に関係付けられる表面との接触が少なくなってもよい。これに応じて、システム1400は、振幅が増加した触覚効果を出力してもよく、例えば、振幅を倍にしてもよい。
一部の実施形態では、システム1400は、ユーザの指1402とESF装置1404に関係付けられる表面との間の接触領域に部分的に基づいて変調された周波数及び/又は波形(例えば、サイン波、方形波、三角波、又は鋸波)を有する触覚効果信号を出力してもよい。例えば、一部の実施形態では、ユーザの指がESF装置1404に関係付けられる表面の中央に接近すると、システム1400はサイン波を含むESF信号を出力してもよい。逆に、ユーザの指がESF装置に関係付けられる表面のエッジに接近すると、そこではユーザの指1402とESF装置1404に関係付けられる表面との接触は少なっていてもよく、システム1400は方形波を含むESF信号を出力してもよい。一部の実施形態では、ユーザは、方形波を含むESF信号から生成される触覚効果をサイン波を含むESF信号から生成される触覚効果よりも強いと知覚してもよい。
図15は、多出力静電触覚効果を提供するためのシステムの外観図の実施形態を示す。この例示では、ESFセル1500は、導体1504に結合される絶縁体1502を備える。
ユーザにより知覚される触覚効果の強度は、ユーザの指とESFセル1500に関係付けられる表面との間の接触領域の量に依存してもよい。ユーザがESFセル1500の中央からESFセル1500のエッジに向かって指を移動させると、ユーザの指とESFセル1500に関係付けられる表面との接触が少なくなり得る。導体及び絶縁体が平坦である従来のESFセル(例えば、図2に示されたESFセル)において、この減少した接触領域により、ユーザは強度が減少する触覚効果を知覚することになり得る。しかしながら、図15に示される実施形態は、この問題を緩和し得る。
図15に示される例示では、絶縁体1502の厚みが、ESFセル1500のエッジに向かって先細りになっている。逆に、導体1504の厚みが、ESFセル1500のエッジに向かって増している。ユーザがESFセル1500の表面に沿って指を移動させると、ESFセル1500のエッジで減少した絶縁体1502の厚みが、ユーザと導体1504との間の強い容量結合を可能にしてもよい。即ち、一部の実施形態では、絶縁体1502の厚みが減少すると、ユーザの指とESFセル1500との間の容量結合の強度が増加してもよい。一部の実施形態では、容量結合の強度の増加は、知覚される触覚効果の強度についてユーザの指とESFセル1500との間の減少する接触領域の効果に対抗してもよい。一部の実施形態では、これにより、ユーザは明確な触覚効果のエッジ及び/又はより一貫性のある触覚効果を知覚することになってもよい。
(多出力静電触覚効果のための例示の方法)
図16は、一実施形態による多出力静電触覚効果を提供する方法を実行するためのステップのフローチャートである。一部の実施形態では、図16のステップは、例えば、汎用コンピュータ、移動装置又はサーバにおけるプロセッサによって実行されるプログラムコードで実装されてもよい。一部の実施形態では、こうしたステップは一群のプロセッサによって実装されてもよい。一部の実施形態では、図16に示される1つ以上のステップは省略され又は異なる順番で行われてもよい。同様に、一部の実施形態では、図16に示されない追加のステップが実行されてもよい。以下のステップは図1に示されたシステムに関して記載された構成要素を参照して記載される。
方法1600はステップ1602で開始し、センサ108又は130がユーザとESF装置に関係付けられる表面との間の接触を決定する。例えば、一部の実施形態では、ユーザは、指でタッチセンサ面116又はESF装置に接触してもよい。
方法1600はステップ1604に進み、センサ108又は130がユーザ(例えば、ユーザの指)とESF装置に関係付けられる表面との間の接触領域を決定する。例えば、センサ130は、上記のように容量性センサを含んでもよい。
方法1600はステップ1606に進み、センサ108又は130は接触の決定及び/又は領域の決定に関係付けられるセンサ信号をプロセッサ102に送信する。一部の実施形態では、センサ信号は、アナログ信号を含んでもよい。他の実施形態では、センサ信号は、デジタル信号を含んでもよい。
方法1600はステップ1608に進み、プロセッサ102はセンサ信号に少なくとも部分的に基づいて触覚効果を決定する。触覚効果は、例えば、静的ESF効果又は確認ESF効果を含んでもよい。一部の実施形態では、触覚効果は、シミュレートされるテクスチャ、シミュレートされる振動、知覚される摩擦係数の変化、又はフロー感覚を含んでもよい。一部の実施形態では、プロセッサ102は、複数の触覚効果を決定してもよい。
一部の実施形態では、プロセッサ102は、センサ108又は130、イベント、アルゴリズム、又は触覚プロファイルに部分的に基づいて触覚効果を決定してもよい。例えば、一部の実施形態では、プロセッサ102は、シミュレートされる振動を含む触覚効果と着呼の通知を関係付けてもよい。一部の実施形態では、プロセッサ102は、触覚効果を決定するために触覚効果決定モジュール126に含まれるプログラミングを利用してもよい。一部の実施形態では、触覚効果決定モジュール126は、ルックアップテーブルを含んでもよい。一部の実施形態では、プロセッサ102は、イベントを特定の触覚効果(例えば、テクスチャ)と関連付けるためにルックアップテーブルを使用してもよい。
一部の実施形態では、ユーザは「触覚プロファイル」を有してもよく、この場合、ユーザは特定のイベントに関係付けられることを希望する触覚効果の「プロファイル」を決定してメモリ104に保存することができる。例えば、一部の実施形態では、ユーザは、こうした触覚効果の1つを利用可能な触覚効果のリストから選択して、ユーザインターフェースにおける実ボタン又は仮想ボタンと関係付けることができる。一実施形態では、リストは、例えば、速いフロー感覚、遅いフロー感覚、激しい振動、軽い振動等の触覚効果、又は凹凸、弾力若しくは円滑性等のあるテクスチャを含んでもよい。このような実施形態では、プロセッサ102は、どの触覚効果を生成すべきかを決定するためにユーザの触覚プロファイルを調べてもよい。例えば、ユーザの触覚プロファイルがボタンとの相互作用を速いフロー感覚に関連付ける場合、ユーザがボタン上に指を配置することに応じて、プロセッサ102は、ユーザが速いフロー感覚を知覚する触覚効果を決定してもよい。
方法1600はステップ1610に進み、プロセッサ102は触覚効果に関係付けられる触覚信号をESFコントローラ120に送信する。触覚信号は、触覚効果に少なくとも部分的に基づく。一部の実施形態では、プロセッサ102は、メモリ104内に記憶されて特定の触覚効果に関係付けられる駆動信号にアクセスしてもよい。一実施形態では、信号は、効果に関係付けられる記憶済みアルゴリズム及び入力パラメータにアクセスすることによって生成される。例えば、このような実施形態では、アルゴリズムは、振幅及び周波数パラメータに基づいて駆動信号を生成するのに使用されるデータを出力してもよい。別の例として、触覚信号は、アクチュエータによって復号されるデータを含んでもよい。例えば、アクチュエータ自体が、振幅及び周波数等のパラメータを特定するコマンドに応答してもよい。
方法1600はステップ1612に進み、ESFコントローラ120は触覚信号を受信する。一部の実施形態では、触覚信号は、デジタル信号を含んでもよい。他の実施形態では、触覚信号は、アナログ信号を含んでもよい。一部の実施形態では、ESFコントローラ120は、アナログ・デジタル変換を実行してもよい。
方法1600はステップ1614に進み、ESFコントローラ120はESF信号を決定する。一部の実施形態では、ESFコントローラ120は、触覚信号に少なくとも部分的に基づいてESF信号を決定してもよい。一部の実施形態では、ESF信号は、増幅された、反転された、又は周波数シフトされたバージョンの触覚信号を含んでもよい。一部の実施形態では、ESFコントローラ120は、複数のESF信号を決定してもよい。一部の実施形態では、複数のESF信号の各々は、異なるESF装置及び/又はESFセルに出力されるように構成されてもよい。
一部の実施形態では、ESFコントローラ120は、プロセッサ又はマイクロコントローラを含んでもよい。プロセッサ又はマイクロコントローラは、ESF装置及び/又はESFセルに出力するESF信号を決定するためにメモリに含まれるプログラミングを利用してもよい。一部の実施形態では、メモリに含まれるプログラミングは、ルックアップテーブルを含んでもよい。一部の実施形態では、プロセッサ又はマイクロコントローラは、触覚信号を出力するESF信号に関係付けるためにルックアップテーブルを使用してもよい。一部の実施形態では、メモリに含まれるプログラミングはアルゴリズムを含んでもよい。一部の実施形態では、プロセッサ又はマイクロコントローラは、触覚信号からのデータをアルゴリズムに適用することによりESF信号を決定してもよい。
方法1600はステップ1616に進み、ESFコントローラ120が触覚信号に関係付けられるESF信号を触覚出力装置118に送信する。一部の実施形態では、ESFコントローラ120は、1つ以上のESF装置に及び/又は1つ以上のESF装置内の1つ以上のESFセルに複数のESF信号を送信してもよい。一部の実施形態では、ESFコントローラ120は、メモリ内に記憶され且つ特定のESFベースの触覚効果又は触覚信号に関係付けられる駆動信号にアクセスしてもよい。一実施形態では、信号は、効果に関係付けられる記憶済みアルゴリズム及び入力パラメータにアクセスすることによって生成されてもよい。例えば、このような実施形態では、アルゴリズムは、振幅及び周波数パラメータに基づいて駆動信号を生成するのに使用されるデータを出力してもよい。別の例として、ESF信号は、アクチュエータによって復号されるデータを含んでもよい。例えば、アクチュエータ自体が、振幅及び周波数等のパラメータを特定するコマンドに応答してもよい。
方法1600はステップ1618に進み、触覚出力装置118は触覚効果を出力する。触覚出力装置118は、1つ以上のESF信号を受信して、触覚効果を出力する。
(多出力静電触覚効果の利点)
多出力静電触覚効果には多くの利点が存在する。一部の実施形態では、多出力静電触覚効果は、従来のESFベースの触覚効果とは異なり、触覚出力装置に関係付けられる表面に接線方向に又は垂直に体の一部を移動させること無く触覚効果をユーザに知覚させることが可能であってもよい。例えば、従来は、ユーザは動的ESF効果だけを知覚することができ、ユーザは触覚効果を知覚するためには触覚出力装置に関係付けられる表面を接線方向に横断するように指を動かさなければならなかった。一部の実施形態では、しかしながら、ユーザは、触覚出力装置を含む表面に単に接触(例えば、タップ又は把持)することによって触覚効果を知覚することが可能になってもよい。従って、一部の実施形態は、(例えば、仮想ボタンとのユーザ相互作用に応じて)確認的な触覚フィードバック、(例えば、ユーザがボタンを押すことができる又はできない)案内情報、又は(例えば、仮想オブジェクトに関する)他の情報をユーザに提供する等、ESF装置を新しいやり方で使用することを可能にしてもよい。
更に、一部の実施形態では、多出力静電触覚効果は、分離したESFベースの触覚効果が同時にコンピュータ装置における多数の接触点で出力されることを可能にしてもよい。例えば、一部の実施形態では、多数のESF装置が、コンピュータ装置(例えば、ゲームコントローラ)の周囲の様々な接触点に配置されて、イベント(例えば、ゲームにおける爆発)の発生に応じて異なる、分離した触覚効果を出力するように構成されてもよい。一部の実施形態では、ユーザは、他の触覚効果と独立した又は組み合わせた各分離した触覚効果を知覚することができてもよい。一部の実施形態は、より現実的且つ没入感のある触覚体験をユーザに提供してもよい。
一部の実施形態では、コンピュータ装置が触覚出力装置に通信可能に結合され得るので、製造業者はコンピュータ装置から触覚フィードバック構成要素を省略することが可能であってもよい。装置は外部の触覚出力装置と(例えば、IEEE802.11又はBluetooth(登録商標)を介して)インターフェース接続することが可能であるので、例えば、携帯電話(例えば、スマートフォン)、タブレット、ラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータ又はEリーダの製造業者は装置内から触覚フィードバック構成要素を取り除くことができてもよい。結果として、製造業者は、より小型、軽量及び/又は安価な装置を製造することが可能であってもよい。更に、本開示の実施形態は、触覚機能を含まないレガシー装置が本明細書に記載のタイプの触覚出力装置を制御するようにプログラムされることを可能にしてもよい。
更に、一部の実施形態は、より鋭いエッジを有するESFベースの触覚効果を提供してもよい。従来、ESF触覚効果は、ユーザの指とESF触覚出力装置に関係付けられる表面との間の接触領域の量に依存していたので、明確に定義されたエッジを有していなかった。従って、静電触覚出力装置に関係付けられる表面のエッジから中央にユーザの指が移動すると、ユーザによって知覚されるESF触覚効果は、弱く始まって、徐々に強くなっていった。しかしながら、一部の実施形態では、コンピュータ装置は、ESF触覚効果に関係付けられるESF信号の特徴、又は(例えば、領域又は圧力閾値を超えたかどうかに基づいて)ESF触覚効果を出力するためのタイミングを変調することが可能であってもよく、これはより明確に定義された触覚効果のエッジをユーザに提供してもよい。更に、一部の実施形態は先細りになった絶縁層を有する1つ以上のESFセルを含んでもよく、これはより明確に定義された触覚効果のエッジをユーザに提供してもよい。一部の実施形態では、より明確に定義された触覚効果のエッジを提供することは、ユーザがより容易にボタン又は他の仮想オブジェクトを見つけることを可能にしてもよく、及び/又はより現実的な触覚体験をユーザに提供してもよい。
(概論)
上記の方法、システム及び装置は例示である。様々な構成によって、適宜、様々な手続き又は構成要素が省略、置換、又は追加されてもよい。例えば、代替的な構成では、方法は記載されたものとは異なる順序で実行されてもよく、及び/又はステージが追加、省略及び/又は結合されてもよい。また、所定の構成に関して記載された機能は、様々な他の構成に結合されてもよい。構成の異なる態様及び要素が、同様に結合されてもよい。また、技術は進歩するものであり、そのため要素の多くは例示であり、本開示又は請求項の範囲を限定しない。
例示的な構成(実装を含む)の十分な理解を与えるために説明の中で特定の詳細が与えられている。しかしながら、こうした構成は特定の詳細無しで実施されてもよい。例えば、周知の回路、工程、アルゴリズム、構造及び技術が、構成を不明確にするのを避けるために不要な詳細無しで示されている。この説明は、例示的な構成のみを提供するものであり、請求項の範囲、応用性又は構成を限定しない。むしろ、構成の上記説明は、記載された技術を実装するための実施可能な説明を当業者に提供するであろう。本開示の精神又は範囲から逸れることなく、要素の機能及び配置の様々な変更が行われてもよい。
また、構成は、流れ図又はブロック図として描かれる処理として記載されてもよい。各々が連続した工程として操作を説明している場合があるが、こうした操作の多くは並列的又は同時に行われ得る。更に、操作の順序は並び替えられてもよい。工程は、図面に含まれない追加のステップを有してもよい。更に、方法の例示は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、ハードウェア記述言語、又はこれらの任意の組み合わせによって実装されてもよい。ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア又はマイクロコードで実装される場合、必要なタスクを実行するためのプログラムコード又はコードセグメントは、記憶媒体等の一時的でないコンピュータ可読媒体に記憶されてもよい。プロセッサは、記載されたタスクを実行してもよい。
複数の例示的な構成が記載されているが、本開示の精神から逸脱することなく、様々な修正、代替構造及び均等物が使用されてもよい。例えば、上記の要素は、より大きなシステムの構成要素であってもよく、この場合、他の規則が本発明のアプリケーションに優先し又はそれを修正してもよい。また、上記の要素が検討される前、間、又は後で多くのステップが行われてもよい。従って、先の記載によって請求項の範囲は縛られない。
本明細書における「適合される」又は「構成される」の使用は、追加のタスク又はステップを実行するように適合又は構成される装置を排除しない開放的且つ包括的な言語を意図している。更に、「基づいて」の使用は開放的且つ包括的であることが意図されており、即ち、1つ以上の記載された条件又は値に「基づく」処理、ステップ、計算、又は他の動作が、実際には、記載されたものを超える追加の条件又は値に基づいてもよい。本明細書に含まれる表題、リスト及び番号は、単に説明を容易にするためのものであって、限定することを意図していない。
本主題の態様に従う実施形態は、デジタル電子回路、コンピュータハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又はこれらの組み合わせに実装され得る。一実施形態では、コンピュータは、1つ又は複数のプロセッサを備えてもよい。プロセッサは、プロセッサに結合されるRAM(random access memory)等のコンピュータ可読媒体を備え、又はそれへのアクセスを有する。プロセッサは、センササンプリングルーチン、選択ルーチン、及び上述の方法を実行する他のルーチン等、メモリに記憶されたコンピュータ実行可能プログラム命令を実行する。
このようなプロセッサは、マイクロプロセッサ、DSP(digital signal processor)、ASIC(application‐specific integrated circuit)、FPGA(field programmable gate array)、及び状態機械を含む。このようなプロセッサは、PLC、PIC(programmable interrupt controller)、PLD(programmable logic device)、PROM(programmable read‐only memory)、EPROM又はEEPROM(electronically programmable read‐only memory)、又は他の類似の装置等のプログラム可能電子装置を更に備えてもよい。
このようなプロセッサは、媒体、例えば、プロセッサによって実行されると、プロセッサによって遂行又は支援される本明細書に記載のステップをプロセッサに実行させることができる命令を記憶し得る有形のコンピュータ可読媒体を備え、又はこれと通信してもよい。コンピュータ可読媒体の実施形態は、限定されないが、プロセッサ、例えばウェブサーバのプロセッサにコンピュータ可読命令を提供することができる全ての電子、光学、磁気、又は他の記憶装置を備えてもよい。媒体の他の例は、限定されないが、フロッピー(登録商標)ディスク、CD‐ROM、磁気ディスク、メモリチップ、ROM、RAM、ASIC、構成プロセッサ、全ての光学媒体、全ての磁気テープ若しくは他の磁気媒体、又はコンピュータプロセッサが読み取り可能な任意の他の媒体を含む。また、様々な他の装置は、ルータ、プライベート若しくはパブリックネットワーク、又は他の伝送装置等のコンピュータ可読媒体を含んでもよい。記載されたプロセッサ及び処理は、1つ以上の構造内にあってもよく、1つ以上の構造を通じて分散されてもよい。プロセッサは、本明細書に記載の1つ以上の方法(又は方法の一部)を実行するためのコードを備えてもよい。
本主題はその特定の実施形態に関して詳細に記載されているが、上記のことを理解すると、このような実施形態の変形、変化、及び均等物を当業者であれば容易に生み出し得ることが理解されるであろう。従って、本開示は、限定ではなく例示を目的として提示されており、当業者には容易に明らかとなる本主題への修正、変更及び/又は追加を含むことを排除しないことが理解されるべきである。

Claims (22)

  1. 静的ESF効果又は確認ESF効果を含む触覚効果を決定し、且つ前記触覚効果に関係付けられる触覚信号を送信するように構成されるプロセッサと、
    前記プロセッサと通信するESFコントローラであって、
    前記触覚信号を受信し、
    前記触覚信号に少なくとも部分的に基づいてESF信号を決定し、且つ
    前記ESF信号を送信するように構成されるESFコントローラと、
    前記ESFコントローラと通信するESF装置であって、ESFセルを備え、前記ESF信号を受信して前記触覚効果を出力するように構成されるESF装置と
    を備える、システム。
  2. 前記ESF装置は、複数のESFセルを備える、請求項1に記載のシステム。
  3. 前記複数のESFセルは、3×3行列で構成される9つのESFセルを含む、請求項2に記載のシステム。
  4. 前記複数のESFセルは、インターロック式のESFセルを含む、請求項2に記載のシステム。
  5. 前記ESF信号は、変化する周波数を有する複数の正弦波を含む、請求項1に記載のシステム。
  6. 第2のESF装置を更に備え、前記触覚効果を決定することは、ESF装置ごとに異なるESF信号を決定することを含む、請求項1に記載のシステム。
  7. 前記ESF装置は操作可能装置に結合され、前記操作可能装置は、保持され、把持され、スタンドアロン装置であり、又は装置の構成要素であるように構成される、請求項1に記載のシステム。
  8. 前記触覚効果は、知覚される摩擦係数の変化、フロー感覚、シミュレートされるテクスチャ、又はシミュレートされる振動を含む、請求項1に記載のシステム。
  9. ユーザの指と前記ESF装置に関係付けられる表面との間の接触を決定し、且つ
    前記決定に関係付けられるセンサ信号を前記プロセッサに送信するように構成されるセンサを更に含み、
    前記プロセッサは、前記センサ信号に少なくとも部分的に基づいて前記触覚効果を決定するように更に構成される、請求項1に記載のシステム。
  10. 前記センサは、ユーザの指と前記ESF装置に関係付けられる前記表面との間の接触領域を決定するように更に構成される、請求項9に記載のシステム。
  11. 前記ESFセルは、厚みが先細りする1つ以上のエッジを有する絶縁体を備える、請求項1に記載のシステム。
  12. 静的ESF効果又は確認ESF効果を含む触覚効果を決定するステップと、
    前記触覚効果に関係付けられる触覚信号をESFコントローラに送信するステップと、
    前記触覚信号に少なくとも部分的に基づいてESF信号を決定するステップと、
    前記触覚効果を出力するように構成されるESF装置に前記ESF信号を送信するステップであって、前記ESF装置はESFセルを備えるステップと、
    前記触覚効果を出力するステップと
    を含む、方法。
  13. 前記ESF装置は、複数のESFセルを備える、請求項12に記載の方法。
  14. 前記複数のESFセルは、3×3行列で構成される9つのESFセルを含む、請求項13に記載の方法。
  15. 前記複数のESFセルは、インターロック式のESFセルを含む、請求項13に記載の方法。
  16. 前記ESF装置は操作可能装置に関係付けられ、前記操作可能装置は、保持され、把持され、スタンドアロン装置であり、又は装置の構成要素であるように構成される、請求項12に記載の方法。
  17. 前記ESF信号は、変化する周波数を有する複数の正弦波を含む、請求項12に記載の方法。
  18. センサによって、ユーザの指と前記ESF装置に関係付けられる表面との間の接触を決定するステップと、
    前記決定に関係付けられるセンサ信号をプロセッサに送信するステップと、
    前記センサ信号に少なくとも部分的に基づいて前記触覚効果を決定するステップと
    を更に含む、請求項12に記載の方法。
  19. プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに
    静的ESF効果又は確認ESF効果を含む触覚効果を決定すること、及び
    前記触覚効果に関係付けられる触覚信号をESFコントローラに送信することであって、前記ESFコントローラは前記触覚信号に関係付けられるESF信号をESF装置に送信するように構成され、前記ESF装置はESFセルを備え且つ前記触覚効果を出力するように構成されること
    を行わせるように構成されるプログラムコードを含む、一時的でないコンピュータ可読媒体。
  20. 前記ESF装置は操作可能装置に関係付けられ、前記操作可能装置は、保持され、把持され、スタンドアロン装置であり、又は装置の構成要素であるように構成される、請求項19に記載の一時的でないコンピュータ可読媒体。
  21. 前記ESF信号は、変化する周波数を有する複数の正弦波を含む、請求項19に記載の一時的でないコンピュータ可読媒体。
  22. 前記ESF装置は、複数のESFセルを備える、請求項19に記載の一時的でないコンピュータ可読媒体。
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