JP2016095847A - ハプティックコントローラ - Google Patents

Abstract

【課題】進化したハプティックゲームパッドを提供する。
【解決手段】複数の表面と、コントローラのハウジング内に置かれ、複数の表面の一つに配置された孤立変形可能領域に結合されたハプティック出力デバイスとを有するコントローラが提供される。孤立変形可能領域は、ハプティック出力デバイスに応答して拡張および収縮する。加えて、複数の孤立表面領域と、コントローラのハウジング内に置かれ、それぞれの孤立表面領域に結合された複数のハプティック出力デバイスとを有するコントローラが提供される。孤立表面領域の各々は、局所化されたハプティック効果を提供するように構成される。
【選択図】図１

Description

関連出願の相互参照
本出願は、参照により全体として本明細書に組み込まれる２０１４年１１月１２日出願の米国特許仮出願第６２／０７８，５０２号の利益を主張する。

実施形態は、一般に電子デバイスを目的とし、より具体的には、ハプティック効果を生み出す電子デバイスを目的とする。

ビデオゲームおよびビデオゲームシステムが非常に人気となっている。ビデオゲームデバイスまたはコントローラは通常、ユーザにフィードバックを提供するために、視覚および聴覚キューを用いる。いくつかのインタフェースデバイスでは、運動感覚フィードバック（例えば能動および抵抗力フィードバック）、および／または触知フィードバック（例えば振動、触感、温度変化など）がユーザに提供されうる。一般的に、そのようなフィードバックは「ハプティックフィードバック」または「ハプティック効果」の総称で知られている。ハプティックフィードバックは、ユーザのビデオゲームコントローラまたは他の電子デバイスとの相互作用を強化および簡素化するキューを提供する。例えばハプティック効果は、ユーザに特定のイベントを警告するため、または、模擬環境もしくは仮想環境内でのより高い没入感を生むリアルなフィードバックを提供するために、ビデオゲームコントローラまたは他の電子デバイスのユーザにキューを提供しうる。

ユーザがユーザ入力エレメントと相互作用して動作を引き起こすその他のデバイスも、ハプティックフィードバックまたはハプティック効果から利益を受けうる。例えばそのようなデバイスには、医療デバイス、自動車制御、遠隔制御、および他の類似のデバイスを含むことができる。

本発明の実施形態は、関連技術を実質的に改良するハプティック効果を生み出すように構成された電子デバイスを目的とする。

実施形態の特徴および効果は、以下の説明に記載され、または説明から明らかとなり、または本発明の実施から習得されうる。

一例では、複数の表面と、コントローラのハウジング内に置かれ、複数の表面の一つに配置された孤立変形可能領域に結合されたハプティック出力デバイスとを有する、コントローラが提供される。孤立変形可能領域の例は、ハプティック出力デバイスに応答して拡張および／または収縮しうる。

他の例では、複数の孤立表面領域と、コントローラのハウジング内に置かれ、それぞれの孤立表面領域に結合された複数のハプティック出力デバイスとを有する、コントローラが提供される。孤立表面領域の例の各々が、局所化されたハプティック効果を提供するように構成されうる。

以上の概要および以下の詳細な記載は例示および説明的なものであり、本発明を記載された例に制限することを目的としたものではないことを理解されたい。

添付の図面とあわせて理解されるべき以下の好ましい実施形態の詳細な説明から、さらなる実施形態、詳細、利点、および修正が明らかとなる。

本発明の実施形態例に係るシステムのブロック図である。 本発明の実施形態例に係るコントローラの機能ブロック図である。 本発明の実施形態例に係るハプティック効果ソフトウェアスタックのブロック図である。 本発明の実施形態例に係るコントローラの図である。 本発明の実施形態例に係るコントローラの異なる図である。 本発明の別の実施形態例に係るコントローラの図である。 本発明の実施形態例に係る変形可能表面構造の詳細図である。 本発明の別の実施形態例に係るコントローラの図である。 本発明の別の実施形態例に係るコントローラの異なる図である。 本発明の別の実施形態例に係るコントローラの図である。 本発明の実施形態例に係る代替的な孤立トラックパッド表面の図である。 本発明の実施形態例に係るハプティックマウスの図である。 本発明の実施形態例に係るハプティックモーションコントローラの図である。

次に、添付の図面に例を示した実施形態を詳しく参照する。以下の詳細な説明においては、本発明の完全な理解を提供するために多数の具体的詳細が記載される。しかし、当業者には、これらの具体的詳細がなくても本発明が実施されうることが明らかであろう。その他の場合には、実施形態の側面が不必要に不明瞭にならないよう、周知の方法、手順、構成要素、および回路は詳述していない。類似の参照番号は、可能な限り類似の要素に用いられる。

様々な実施形態において、デバイスを使用するための様々なユーザインタフェースおよび方法が記載される。一部の実施形態では、デバイスは、携帯可能電子デバイス（例えばゲームコントローラ、コンソール、携帯電話、スマートフォン、タブレットなど）である。しかし、ユーザインタフェースおよび関連の方法は、キーボード、マウス、トラックボール、ジョイスティック、動きおよび方向検出デバイスなどの一つ以上の他の物理的ユーザインタフェースデバイスを含みうる、パーソナルコンピュータ、医療デバイス、ラップトップなどの多数の他のデバイスに適用されうることを理解されたい。

図１は、本発明の実施形態例に係るシステム１００のブロック図である。

システム１００は、リモートソースからデータを伝送および／または受信するように構成された通信デバイス１１０を含みうる。通信デバイス１１０は、ネットワーク（図示せず）上でプロセッサ１２０から別のデバイスへ送信されるデータを符合化し、ネットワーク上で別のシステムからプロセッサ１２０のために受信されるデータを復号することにより、プロセッサ１２０と他のデバイスとの間の接続性を可能にすることができる。

例えば、通信デバイス１１０は、ワイヤレスネットワーク通信を提供するように構成されたネットワークインタフェースカードを含みうる。赤外線、無線、ブルートゥース、Ｗｉ‐Ｆｉおよび／またはセルラ方式通信を含め、様々なワイヤレスコミュニケーション技術が使用されうる。あるいは、通信デバイス１１０は、イーサネット（登録商標）接続等の有線ネットワーク接続（単数または複数）を提供するように構成されてもよい。

プロセッサ１２０は、システム１００の計算および制御機能を行うために、一つ以上の汎用または特殊目的プロセッサを含みうる。プロセッサ１２０は、マイクロプロセシングデバイス等の単一の集積回路を含んでもよいし、またはプロセッサ１２０の機能を達成するために協働する複数の集積回路デバイスおよび／もしくは回路ボードを含んでもよい。加えて、プロセッサ１２０は、メモリ１４０内に格納された、オペレーティングシステム１４１、孤立ハプティックモジュール１４２、および他のアプリケーション１４３等のコンピュータプログラムを実行しうる。

システム１００は、プロセッサ１２０により実行するための情報および命令を格納するメモリ１４０を含みうる。メモリ１４０は、データの取り出し、提示、修正、格納のための様々な構成要素を含みうる。例えば、メモリ１４０は、プロセッサ１２０により実行されたときに機能を提供するソフトウェアモジュールを記憶しうる。モジュールは、システム１００にオペレーティングシステム機能を提供するオペレーティングシステム１４１を含みうる。モジュールは、コントローラ１５０の孤立表面領域で経験されるハプティック効果を修正する孤立ハプティックモジュール１４２をさらに含みうる。ある実施形態では、孤立ハプティックモジュール１４２は複数のモジュールを含み、各モジュールが、孤立表面領域で経験されるハプティック効果を修正するための特定の個別の機能を提供しうる。システム１００は、コントローラ１５０（例えばゲームパッド）等の周辺デバイスに制御機能を提供するように構成された周辺ファームウェア等の追加の機能を含む一つ以上の追加のアプリケーションモジュール１４３も含みうる。

非一時的メモリ１４０は、プロセッサ１２０によりアクセスできる様々なコンピュータ可読媒体を含みうる。様々な実施形態において、メモリ１４０は、揮発性および不揮発性媒体、取外し可能および取外し不可能媒体を含みうる。例えば、メモリ１４０は、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ；ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ」）、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ；ｄｙｎａｍｉｃ ＲＡＭ）、スタティックＲＡＭ（ＳＲＡＭ；ｓｔａｔｉｃ ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（「ＲＯＭ；ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ」）、フラッシュメモリ、キャッシュメモリ、および／または他の任意のタイプの非一時的コンピュータ可読媒体の任意の組み合わせを含みうる。

単一のシステムとして図示されているが、システム１００の機能は、分散システムとして実装されてもよい。例えば、メモリ１４０およびプロセッサ１２０は、システム１００を集合的に構成する複数の異なるコンピュータに分散されてもよい。一実施形態では、システム１００はデバイス（例えばパーソナルコンピュータ、コンソール、ビデオゲームコンソール等）の一部であってもよく、システム１００は、デバイスに孤立ハプティック効果機能を提供する。別の実施形態では、システム１００は、デバイスとは別個であってもよく、デバイスに上述の機能をリモートで提供してもよい。

システム１００は、コントローラ１５０に動作可能に接続されうる。コントローラ１５０は、入力をシステム１００に提供するように構成された周辺デバイスであってもよい。コントローラ１５０は、無線接続または有線接続を用いてシステム１００に動作可能に接続されうる。コントローラ１５０は、無線接続または有線接続を用いてシステム１００と通信するように構成されたローカルプロセッサも含むことができる。あるいは、コントローラ１５０は、ローカルプロセッサを含まないように構成されてもよく、コントローラ１５０に関連する全ての入力信号および／または出力信号が、システム１００の構成要素により処理されてもよい。

コントローラ１５０は、ユーザが相互作用することができ、システム１００に入力を提供することができる、一つ以上のデジタルボタン、一つ以上のアナログボタン、一つ以上のバンパ、一つ以上の方向パッド、一つ以上のアナログもしくはデジタルスティック、一つ以上の動輪、および／または一つ以上のユーザ入力エレメントをさらに含むことができる。コントローラ１５０は、ユーザがさらに相互作用することができ、システム１００にさらに入力を提供することができる、一つ以上のアナログまたはデジタルトリガボタン（または「トリガ」）も含むことができる。より詳細に後述するように、コントローラ１５０は、コントローラ１５０の少なくとも一つのトリガに対して双方向押／引力を及ぼすように構成された、モータまたは別のタイプのアクチュエータもしくはハプティック出力デバイスをさらに含むことができる。

コントローラ１５０は、一つ以上のアクチュエータまたは他のタイプのハプティック出力デバイスも含むことができる。コントローラ１５０のローカルプロセッサ、またはコントローラ１５０がローカルプロセッサを含まない実施形態におけるプロセッサ１２０は、コントローラ１５０の少なくとも一つのアクチュエータに、ハプティック効果に関連したハプティック信号を伝送すればよい。次に、アクチュエータが、ハプティック信号に応じて振動触知ハプティック効果、運動感覚ハプティック効果、または変形ハプティック効果等のハプティック効果を出力する。ハプティック効果は、コントローラ１５０のユーザ入力エレメント（例えば、デジタルボタン、アナログボタン、バンパ、方向パッド、アナログもしくはデジタルスティック、ドライビングホイールまたはトリガ）で経験されることができる。あるいは、コントローラ１５０の外側表面でハプティック効果が経験されてもよい。

アクチュエータは、例えば、電動モータ、電磁アクチュエータ、ボイスコイル、形状記憶合金、電気活性ポリマ、ソレノイド、偏心モータ（「ＥＲＭ；ｅｃｃｅｎｔｒｉｃ ｒｏｔａｔｉｎｇ ｍａｓｓ ｍｏｔｏｒ」）、ハーモニックＥＲＭモータ（「ＨＥＲＭ；ｈａｒｍｏｎｉｃ ＥＲＭ ｍｏｔｏｒ」）、線形共振アクチュエータ（「ＬＲＡ；ｌｉｎｅａｒ ｒｅｓｏｎａｎｔ ａｃｔｕａｔｏｒ」）、圧電アクチュエータ、高帯域アクチュエータ、電気活性ポリマ（「ＥＡＰ；ｅｌｅｃｔｒｏａｃｔｉｖｅ ｐｏｌｙｍｅｒ」）アクチュエータ、静電摩擦ディスプレイ、または超音波振動ジェネレータでありうる。一部の場合には、アクチュエータは、アクチュエータ駆動回路を含んでもよい。

一部の実施形態では、アクチュエータ設計は、軸に沿って生み出されるハプティック効果等、有向慣性ハプティック効果を生じるように構成されうる。ここでは、二組の磁石が磁気成分を二つの独立した方向に沿って動かすように、複数の磁気成分がゲル中に懸濁されうる。

アクチュエータはハプティック出力デバイスの一例であり、ここで、ハプティック出力デバイスは、駆動信号に応じて振動触知ハプティック効果、静電摩擦ハプティック効果、温度変化、および／または変形ハプティック効果等のハプティック効果を出力するように構成されたデバイスである。代替的実施形態では、コントローラ１５０内の一つ以上のアクチュエータは、何らかの他のタイプのハプティック出力デバイスで置き換えられてもよい。一部の実施形態では、コントローラ１５０などの中に置かれたスピーカが、ハプティック出力デバイスとして構成されてもよい。一部の代替的実施形態では、ハプティック出力デバイスは、音声出力および振動出力の両方を提供するように構成されうる。

コントローラ１５０は、一つ以上のスピーカをさらに含むことができる。コントローラ１５０のローカルプロセッサ、またはコントローラ１５０がローカルプロセッサを含まない実施形態におけるプロセッサ１２０は、コントローラ１５０の少なくとも一つのスピーカに音声信号を伝送すればよく、次いでスピーカが音声効果を出力する。スピーカは、例えば、ダイナミックラウドスピーカ、エレクトロダイナミックラウドスピーカ、圧電ラウドスピーカ、磁気歪ラウドスピーカ、静電ラウドスピーカ、リボンプラナー磁気ラウドスピーカ、屈曲波ラウドスピーカ、フラットパネルラウドスピーカ、ヘイルエアモーショントランスデューサ、プラズマアークスピーカ、およびデジタルラウドスピーカであればよい。

コントローラ１５０は、一つ以上のセンサをさらに含むことができる。センサは、音、動作、加速度、生体信号、距離、流量、力／圧力／歪み／屈曲、湿度、線形位置、方位／傾斜、無線周波数、回転位置、回転速度、スイッチの操作、温度、振動、または可視光強度等であるがこれに限定されない、エネルギーの一形態または他の物理的性質を検出するように構成できる。センサは、検出エネルギーまたは他の物理的特性を、電気信号または仮想センサ情報を表す任意の信号に変換するようにさらに構成でき、コントローラ１５０は、変換された信号を、コントローラ１５０のローカルプロセッサに、またはコントローラ１５０がローカルプロセッサを含まない実施形態におけるプロセッサ１２０に送信することができる。

図２は、本発明の実施形態例に係るコントローラ２００の機能ブロック図である。

図２に示されるように、コントローラ２００は、様々なユーザ入力エレメントの一つ以上を含みうる。ユーザ入力エレメントは、ホストコンピュータ２０４と相互作用するためにユーザにより操作される任意のインタフェースデバイスを指しうる。ユーザ入力エレメントの例には、アナログまたはデジタルジョイスティック２１０、ボタン２１４、トリガ２１８などが含まれる。通常の技術を有する当業者には当然のことながら、各ユーザ入力エレメントの一つ以上は、コントローラ２００上に含まれうる。例えば、トリガ２１８の本記載は、コントローラ２００を単一のトリガに限定しない。同様に、当業者には当然のことながら、複数のアナログまたはデジタルスティック、ボタン、および他のユーザ入力エレメントが使用されてもよい。

コントローラ２００は、ローカルプロセッサ２０８を含むことができる。ローカルプロセッサ２０８は、接続２０５を介してホストコンピュータ２０４とコマンドおよびデータを交換しうる。接続２０５は、当業者に公知の一つ以上の通信プロトコルを用いた有線または無線接続でありうる。一部の場合には、コントローラ２００は代わりに、ローカルプロセッサ２０８を含まないように構成されてもよい。ここで、コントローラ２００からの入力／出力信号は、ホストコンピュータ２０４により直接対処および処理されてもよい。ホストコンピュータ２０４は、ゲームデバイスコンソールであってもよく、ディスプレイデバイス２０６は、ゲームデバイスコンソールに動作可能に結合されたスクリーンであってもよい。一部の場合には、ホストコンピュータ２０４およびディスプレイデバイス２０６が、単一のデバイスに組み合わせられてもよい。

コントローラ２００は、そのユーザ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２１２、２１６、２２０（例えばモータ）、ならびにユーザの手が大抵置かれる場所でハウジング２０２に動作可能に結合された一つ以上の一般的アクチュエータ（ｇｅｎｅｒａｌ ａｃｔｕａｔｏｒｓ）またはランブルアクチュエータ（ｒｕｍｂｌｅ ａｃｔｕａｔｏｒｓ）２２２、２２４を含みうる。より具体的には、アナログまたはデジタルスティック２１０は、アナログまたはデジタルスティック２１０に動作可能に結合されたターゲットアクチュエータまたはモータ２１２を含み、ボタン２１４は、ボタン２１４に動作可能に結合されたターゲットアクチュエータまたはモータ２１６を含み、トリガ２１８は、トリガ２１８に動作可能に結合されたターゲットアクチュエータまたはモータ２２０を含む。複数のターゲットアクチュエータに加えて、コントローラ２００は、そのユーザ入力エレメントの各々に動作可能に結合された位置センサを含む。より具体的には、アナログまたはデジタルスティック２１０は、アナログまたはデジタルスティック２１０に動作可能に結合された位置センサ２１１を含み、ボタン２１４は、ボタン２１４に動作可能に結合された位置センサ２１５を含み、トリガ２１８は、トリガ２１８に動作可能に結合された位置センサ２１９を含む。ローカルプロセッサ２０８は、ターゲットアクチュエータ２１２、２１６、２２０、ならびにアナログまたはデジタルスティック２１０、ボタン２１４およびトリガ２１８のそれぞれの位置センサ２１１、２１５、２１９に、動作可能に結合される。ローカルプロセッサ２０８は、位置センサ２１１、２１５、２１９から受信した信号に応じて、有向運動感覚効果またはターゲット運動感覚効果を、アナログまたはデジタルスティック２１０、ボタン２１４およびトリガ２１８にそれぞれ直接提供するようにターゲットアクチュエータ２１２、２１６、２２０に命令する。このようなターゲット運動感覚効果は、コントローラ本体全体に沿って一般的アクチュエータ２２２、２２４により生み出される一般的ハプティック効果またはランブルハプティック効果とは識別もしくは区別可能である。集合的ハプティック効果により、複数のモダリティを同時に駆使することで（例えば映像、音声、および触覚）、ユーザがゲームへのより高い没入感を得られる。

図３は、本発明の実施形態例に係るハプティック効果ソフトウェアスタック３００のブロック図である。図３に示されるように、ソフトウェアスタック３００は、デバイスモジュール３１０、周辺ファームウェアモジュール３２０、コントローラモジュール３３０、駆動モジュール３４０、およびランブル駆動モジュール３５０を含む。ハプティック効果ソフトウェアスタック３００は、図１のシステム１００等のシステムに実装される。

デバイスモジュール３１０は、入力管理コード３１１、周辺入力アプリケーションプログラミングインタフェース（「ＡＰＩ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ」）３１２、ランブルＡＰＩ３１３、孤立ハプティック効果ＡＰＩ（ｉｓｏｌａｔｅｄ ｈａｐｔｉｃ ｅｆｆｅｃｔ ＡＰＩ）３１４、直接プレイバック／クロスオーバ部３１５、孤立表面エンジン３１６、空間化エンジン３１７およびエンコーダ３１８等の様々なモジュールを含みうる。

入力管理コード３１１は、デバイス内で実行されるゲームアプリケーションまたは他のタイプのアプリケーションの文脈でコントローラ３３０により提供される入力を管理するコンピュータ可読命令のセットを含みうる。

周辺入力ＡＰＩ３１２は、コントローラ３３０により提供される入力を受信および管理するためにゲーム入力管理コード３１１が周辺ファームウェア３２０と相互作用することを可能にするコンピュータ可読関数またはルーチンのセットを含みうる。

ランブルＡＰＩ３１３は、コントローラ３３０の一つ以上のランブルモータまたはランブルアクチュエータ（例えば図３のランブルモータＬおよびＲ）にランブル命令を伝送するために入力管理コード３１１が周辺ファームウェア３２０と相互作用することを可能にするコンピュータ可読関数またはルーチンのセットを含みうる。加えて、ランブル命令は、コントローラ３３０のランブルモータまたはランブルアクチュエータに一般的ハプティック効果またはランブルハプティック効果を生み出させることができる。

（図３に「ＡＰＩ」として識別される）孤立ハプティック効果ＡＰＩ３１４は、入力管理コード３１１にアクセス可能であり、入力管理コード３１１がコントローラ３３０にハプティック命令を伝送するために周辺ファームウェア３２０と相互作用することを可能にするコンピュータ可読関数またはルーチンのセットを含みうる。命令の例には、コントローラ３３０の一つ以上の孤立表面へのハプティック命令を含む。加えて、ハプティック命令は、コントローラ３３０の一つ以上のターゲットモータまたはターゲットアクチュエータに、コントローラ３３０の一つ以上のユーザ入力エレメントでハプティック効果を生み出させうる。

孤立ハプティック効果ＡＰＩ３１４は、一つ以上のハプティック効果定義を記憶することもできる。ハプティック効果定義は、ハプティックファイルまたはハプティックストリーム等、予め定義され、記憶装置内に記憶されることができ、一つ以上のランブルモータ、ランブルアクチュエータ、ターゲットモータ、またはターゲットアクチュエータに送信されて、コントローラ３３０の構成要素またはユーザ入力エレメントでハプティック効果を生み出すことができる、ハプティック信号等のハプティックデータを含むデータ構造である。ハプティックデータは、対応するハプティック効果の一つ以上の属性を含むことができ、属性は、パラメータとして記憶されることができる。ハプティック効果定義のパラメータの例には、振幅パラメータ、周波数パラメータ、波形パラメータ、エンベロープパラメータ、マグニチュード（または強度）パラメータ、および持続時間パラメータが含まれうる。

孤立ハプティック効果ＡＰＩ３１４は、ゲーム入力管理コード３１１が直接プレイバック／クロスオーバ部３１５、トリガエンジン３１６、および空間化エンジン３１７と相互作用することを可能にでき、さらに、ゲーム入力管理コード３１１により呼び出されたリクエストにしたがって直接プレイバック／クロスオーバ部３１５、トリガエンジン３１６、および空間化エンジン３１７を管理することができる。さらに、孤立ハプティック効果ＡＰＩ３１４は、周辺ファームウェア３２０との通信に使用される、一つ以上の孤立ハプティック効果の生成に使用されるデータを記憶することができる。

直接プレイバック／クロスオーバ部３１５は、ハプティックデータを入力として受信し、ハプティックデータを出力として生み出し、ハプティックデータをコントローラ３３０の一つ以上のターゲットモータ、またはターゲットアクチュエータ（例えば図３のモータＬおよびＲ）に伝送する。ある実施形態では、直接プレイバック／クロスオーバ部３１５は、入力されたハプティックデータのフォーマットを修正せずに、入力されたハプティックデータを直接出力すればよい。その結果、入力されたハプティックデータが「そのまま」再生される。他の実施形態では、直接プレイバック／クロスオーバ部３１５は、入力されたハプティックデータを第一フォーマットから第二フォーマットへ変換し、さらに変換されたハプティックデータを出力することができる。再生のタイプに応じて、直接プレイバック／クロスオーバ部３１５は、ハプティックデータを変換するためにプログラマブルクロスオーバを任意に使用することができる。ハプティックデータを変換することにより、デバイスモジュールは、ハプティック効果を分解し、複数のアクチュエータでハプティック効果を再生することができる。

ハプティックデータのフォーマットは、ハプティックエレメンタリストリーム（「ＨＥＳ；ｈａｐｔｉｃ ｅｌｅｍｅｎｔａｒｙ ｓｔｒｅａｍ」）フォーマットであればよい。ＨＥＳフォーマットは、デバイスにストリーミングされうるハプティックデータを表すためのファイルまたはデータフォーマットである。ハプティックデータは、圧縮されていない音が表されるのと同一または類似の様式で表されうるが、ハプティックデータは、ＨＥＳフォーマットにおいて暗号化されうる。

孤立表面エンジン３１６は、孤立表面ハプティック効果定義等のハプティックデータを受信し、トリガデータ３２３等のユーザ入力データに基づいて、ハプティックデータを修正することができる。トリガデータは、コントローラ３３０の一つ以上のトリガ（例えば図３のトリガＬおよびＲ）の位置および／または範囲を指示する一つ以上のパラメータを含むデータである。孤立表面エンジン３１６は、コントローラ３３０にハプティック命令をさらに伝送することができる。例えば、孤立表面エンジン３１６は、コントローラ３３０の様々なユーザ入力エレメントおよび／または孤立表面に、ハプティック命令を伝送することができる。前述したように、ハプティック命令は、コントローラ３３０の一つ以上のターゲットモータまたはターゲットアクチュエータに、コントローラ３３０の一つ以上のユーザ入力エレメントおよび／または孤立表面でハプティック効果を生み出させることができる。

空間化エンジン３１７は、孤立表面ハプティック効果定義等のハプティックデータを受信し、空間化データに基づいてハプティックデータを修正することができる。空間化データには、それぞれのユーザ入力エレメントおよび／または孤立表面上のハプティック効果の順序付け等のハプティック効果の所望の方向および／または流れを指示するデータを含むことができる。ある実施形態では、空間化エンジン３１７は、方向および／または流れを含む空間化データを入力管理コード３１１から受信すればよい。

空間化エンジン３１７は、コントローラ３３０の一つ以上のランブルモータまたはランブルアクチュエータ（例えば図３のランブルモータＬおよびＲ）に関してトリガハプティック効果等のハプティック効果がスケーリングされ、コントローラ３３０の一つ以上のターゲットモータまたはターゲットアクチュエータ（例えば図３に示したモータＬおよびＲ）に関してもハプティック効果がスケーリングされるように、ハプティックデータを修正することができる。換言すれば、空間化エンジン３１７は、全体的ハプティック効果の方向および流れの感覚を伝えるために、各モータまたはアクチュエータに送信されるハプティックデータを修正し、これにより各モータまたはアクチュエータで経験されるハプティック効果を修正することができる。例えば、空間化エンジン３１７は、あるモータまたはアクチュエータで経験されるハプティック効果を強調するために、ハプティック効果の一つ以上の部分をスケーリングすることができる。例えば、空間化エンジン３１７は、ハプティック効果を経験させるモータまたはアクチュエータに送信されるハプティックデータをスケーリングして、ハプティック効果をより目立たせることができる（例えば、マグニチュード、持続時間を増加させるなど）。加えて、空間化エンジン３１７は、他のモータまたはアクチュエータに送信されるハプティックデータをスケーリングして、それらのモータまたはアクチュエータで経験される他のハプティック効果を目立たないようにすることができる（例えば、マグニチュード、持続時間を減少させるなど）。一部の実施形態では、空間化エンジン３１７は、ハプティックデータを実時間で修正することができる。さらに、一部の実施形態では、空間化エンジン３１７は、全体的トリガハプティック効果を誇張するために、入力とモータまたはアクチュエータの出力との間に非線形関係を有していてもよい。

エンコーダ３１８は、直接プレイバック／クロスオーバ部３１５、孤立表面エンジン３１６、および／または空間化エンジン３１７から受信したハプティックデータを一フォーマットに符合化する。一実施形態では、このフォーマットはＨＥＳフォーマットであってもよい。エンコーダ３１８は、符合化されたハプティックデータを周辺ファームウェア３２０に伝送することができる。

周辺ファームウェア３２０は、一つ以上の周辺デバイス（例えばコントローラ）のためのファームウェアである。周辺ファームウェア３２０は、デコーダおよびクロスオーバ部３２１、トリガ制御部３２２、トリガデータ３２３、他の機能３２４、およびランブル制御部３２５等の様々なモジュールを含みうる。

デコーダおよびクロスオーバ部３２１は、エンコーダ３１８から符号化されたハプティックデータを受信し、符号化されたハプティックデータを復号する。一部の実施形態では、デコーダおよびクロスオーバ部３２１は、符号化されたハプティックデータを復号するために、プログラマブルクロスオーバを計算する。デコーダおよびクロスオーバ部３２１は、プログラマブルクロスオーバを実時間で計算しうる。

トリガ制御部３２２は、コントローラ３３０（例えば図３のモータＬおよびＲ）の一つ以上のターゲットモータまたはターゲットアクチュエータのための低レベル制御ＡＰＩである。トリガ制御部３２２は、トリガ命令を受信し、トリガ命令を、コントローラ３３０の指定のターゲットモータまたはターゲットアクチュエータへの低レベルトリガ命令に変換し、低レベルトリガ命令を、コントローラ３３０の指定のターゲットモータまたはターゲットアクチュエータに伝送することができる。低レベルトリガ命令は、指定のターゲットモータまたはターゲットアクチュエータに、コントローラ３３０の指定のトリガでトリガハプティック効果を生み出させることができる。

前述のように、トリガデータ３２３は、コントローラ３３０の一つ以上のトリガ（例えば図３のトリガＬおよびＲ）の位置および／または範囲を指示する一つ以上のパラメータを含むデータである。周辺ファームウェア３２０は、コントローラ３３０からトリガデータ３２３を受信することができる。周辺ファームウェア３２０は、トリガデータ３２３をさらに記憶することができ、トリガデータ３２３をデバイスモジュール３１０にさらに伝送することができる。

他のゲームパッド機能３２４は、周辺ファームウェア３２０によって管理されるコントローラ３３０の機能であってもよい。このような機能には、有線／無線通信、入力報告、プロトコル実装、電力管理などの機能を含むことができる。

ランブル制御部３２５は、コントローラ３３０の一つ以上のランブルモータまたはランブルアクチュエータ（例えば図３のランブルモータＬおよびＲ）のための低レベル制御ＡＰＩである。ランブル制御部３２５は、ランブル命令を受信し、ランブル命令を、コントローラ３３０の指定のランブルモータまたはランブルアクチュエータのための低レベルランブル命令に変換し、低レベルランブル命令を、コントローラ３３０の指定のランブルモータまたはランブルアクチュエータに伝送することができる。

コントローラ３３０は、トリガＬおよびＲを含みうる。コントローラ３３０は、ギヤボックスＬおよびＲ、ならびにモータＬおよびＲをさらに含みうる。モータＬおよびギヤボックスＬは、コントローラ３３０内のトリガＬに動作可能に結合される。同様に、モータＲおよびギヤボックスＲは、コントローラ３３０内のトリガＲに動作可能に結合される。モータＬがトリガ命令を受信すると、モータＬおよびギヤボックスＬが集合的にトリガＬでトリガハプティック効果を経験させうる。同様に、モータＲがトリガ命令を受信すると、モータＲおよびギヤボックスＲが集合的にトリガＲでトリガハプティック効果を経験がさせうる。周辺ファームウェア３２０は、駆動エレクトロニクス３４０を用いてコントローラ３３０のモータＬおよびＲにトリガ命令を送信しうる。

コントローラ３３０は、ポテンショメータＬおよびＲをさらに含みうる。ポテンショメータＬは、トリガＬの位置および／または範囲を検出することができ、検出されたトリガＬの位置および／または範囲をトリガデータとして周辺ファームウェア３２０にさらに送信することができる。同様に、ポテンショメータＲは、トリガＲの位置および／または範囲を検出することができ、検出されたトリガＲの位置および／または範囲をトリガデータとして周辺ファームウェア３２０にさらに送信することができる。

コントローラ３３０は、ランブルモータＬおよびＲをさらに含みうる。ランブルモータＬがランブル命令を受信すると、ランブルモータＬは、コントローラ３３０の左構成要素に沿ってハプティック効果を経験させる。同様に、ランブルモータＲがランブル命令を受信すると、ランブルモータＲは、コントローラ３３０の右構成要素に沿ってハプティック効果を経験させる。周辺ファームウェア３２０は、ランブル駆動エレクトロニクス３５０を用いてランブルモータＬおよびＲにランブル命令を送信することができる。

図４Ａおよび４Ｂは、本発明の実施形態例に係るコントローラ４００の異なる図である。図４Ａおよび図４Ｂに示すように、コントローラ４００は、ハウジング４０２、アナログまたはデジタルジョイスティック４１０、ボタン（単数または複数）４１４、トリガ４１８、ならびにランブルアクチュエータ４２２および４２４等、様々な構成要素を含みうる。

ハウジング４０２は、ユーザがコントローラ４００を握り易いように成形される。
コントローラ４００はコントローラの実施形態の例であり、本発明の実施形態を他のコントローラの形状に容易に適用できる。

図５は、本発明の別の実施形態例に係るコントローラ５００の図である。図５に示すように、コントローラ５００は、ハウジング５０２、アナログまたはデジタルジョイスティック５１０、ボタン（単数または複数）５１４、および一つ以上の孤立表面（単数または複数）５３２等、様々な構成要素を含みうる。

孤立表面５３２は、コントローラ５００の孤立部分が拡張および／または収縮することにより変形されることを可能にしうる。変形ハプティック効果が説明されているが、実施形態がこれに限定されるものではない。多数の他のハプティック効果が、代替的または追加的に孤立表面５３２に加えられてもよい。ハプティック効果の例には、拡張、収縮、振動、触感、温度変化、ランブルなどが含まれる。

孤立表面５３２の使用は、従来のコントローラと比較して利点を提供する。ここでは、ユーザが孤立表面５３２でのみ（すなわちコントローラの全部ではない、またはコントローラハウジング５０２全体ではない）ハプティック効果を知覚するように、ハプティック効果をコントローラ５００の特定の部分（例えば左側または右側）に孤立させることができる。例えば、孤立表面５３２の使用により、より広範囲のハプティック効果を提供しうる。別の例では、孤立表面５３２の使用により、空間化の向上が提供される。ここでは、局所化されたハプティック効果ならびに方向感覚を伝えるハプティック効果の両方が、ユーザに提供されうる（例えばよりリアルなボールに触れる効果）。さらに別の例では、孤立表面５３２の使用により、孤立表面５３２が拡張および収縮しうる表面（単数または複数）で、運動感覚プログラム可能ハプティクスが提供されうる。

図６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、および６Ｄは、本発明の実施形態例に係る孤立表面構造６００の代替的詳細図である。図のように、孤立表面構造６００は、ハウジング６０２、サスペンションフレキシャ６１１、６１２、浮動セクション６２０およびモータ６３０等の様々な構成要素を含みうる。

孤立表面構造６００の様々な構成要素は、ハプティック効果（例えば浮動セクション６２０に加えられる振動および／または変形）をハウジング６０２から孤立させるように構成されうる。したがって、浮動セクション６２０は、サスペンションフレキシャ６１１、６１２によってハウジング６０２に間接的に結合される。浮動セクション６２０にハプティック効果が加えられたとき、ハプティック効果がハウジング６０２に加えられないように、サスペンションフレキシャ６１１、６１２がハプティック効果を実質的に弱める。追加的または代替的に、ハプティック効果を弱めるために、ゴムリングまたはガスケット（図示せず）が浮動セクション６２０を囲んでもよい。

浮動セクション６２０にハプティック効果を加えるために、モータ６３０が複数のハプティック構成要素６３１、６３２を駆動しうる。一部の実施形態では、モータ６３０は、浮動セクション６２０に沿って設置された複数のピン（図示せず）を駆動するように構成されうる。ここでは、ハプティック構成要素６３１、６３２またはピンが個別に駆動されて、広範囲なハプティック効果が提供されうる。

加えて、モータ６３０は、様々なモータタイプを含みうる。コントローラ６００用のモータ６３０は、小型、低電力、および軽量であるのが好ましい。通常、孤立表面構造６００は、モータ６３０を含めて軽量（例えば約３５グラム以下）である。

電動モータの例には、電磁アクチュエータ、ボイスコイル、形状記憶合金、電気活性ポリマ、ソレノイド、偏心モータ（「ＥＲＭ」）、ハーモニックＥＲＭモータ（「ＨＥＲＭ」）、線形共振アクチュエータ（「ＬＲＡ」）、圧電アクチュエータ、高帯域アクチュエータ、電気活性ポリマ（「ＥＡＰ」）アクチュエータ、静電摩擦ディスプレイ、超音波振動ジェネレータなどを含みうる。

図６Ｄは、拡張および収縮等の変形を提供するように構成された孤立表面構造６００の代替的詳細図である。図６Ｄに示すように、孤立浮動セクション６２０またはその部分を横方向に動かすために、線形アクチュエータ６４０が使用されうる。例えば、線形アクチュエータ６４０は、浮動セクション６２０全体を横方向に動かしてもよいし、または浮動セクション６２０の上部分または下部分だけを横方向に動かしてもよい。上述のように、孤立表面構造は、ハウジング６０２、サスペンションフレキシャ、ゴムリングまたはガスケット等の様々な構成要素をさらに含みうる。

一部の場合には、孤立浮動セクション６２０に、モータ６３０および／またはアクチュエータ６４０を接地しうる。孤立浮動セクション６２０は、本明細書に記載のサスペンション機構、またはハプティック効果がハウジングに加えられないように弱めるその他の機構を介して、ハウジング６０２に接続されうる。モータ６３０および／またはアクチュエータ６４０は、ハプティック効果を生成し、孤立浮動セクション６２０に直接結合されうる。

図６は、孤立表面構造６００の一例を示すが、他の構成も実行可能である。例えば、ヒンジ状およびカム状設計が使用されてもよい。別の例では、孤立領域（単数または複数）の数、サイズおよび形状は、変動しうる。加えて、孤立表面構造６００は、拡張、収縮、振動、触感、温度変化、ランブルなどを含む様々なハプティック効果を提供するように構成されうる。

図７Ａおよび７Ｂは、本発明の別の実施形態例に係るコントローラ７００の異なる図である。図４Ａ、４Ｂおよび５と関連して記載したハウジング、アナログまたはデジタルスティック、ボタン（単数または複数）、およびランブルアクチュエータに加えて、コントローラ７００は、複数の孤立領域７１１、７１２、７１３、７１４、７１５、および７１６を含む。孤立領域７１１〜７１６の各々は、一つ以上のハプティック効果（例えば拡張、収縮、振動、触感、温度変化、ランブルなど）を提供するように、個別に（すなわち別々に）構成されうる。

一つ以上のハプティック効果を提供するために個別に操作されうるコントローラ７００の離散した局所化されたエリアを用いて、強化された完全な空間化が提供されうる。コントローラ７００は、局所化されたハプティックフィードバックがユーザにより経験されうる空間化されたハプティック効果を生み出しうる。例えば、ユーザは、コントローラ７００の一つ以上の局所化された領域７１１〜７１６で提供される局所化されたハプティック効果を知覚しうる。このような局所化されたハプティック効果は、コントローラのハウジングに直接加えられる一般的なハプティック効果とは異なっていてもよい。別の例では、ハプティック効果は、ユーザに方向感覚（例えば左または右の感覚）を伝えるために、局所化された領域７１１〜７１６のサブセットに加えられてもよい。

加えて、アバター（例えばゲームキャラクタ）に起こっていることをコントローラ７００のそれぞれの局所化された領域７１１〜７１６にマッピングすることにより、局所化された領域７１１〜７１６のサブセットにハプティック効果が加えられてもよい。例えば、アバターの左上がぶつかった場合、コントローラ７００は、左上の局所化された領域に対応するハプティック効果を有しうる。別の例では、左側がぶつかったユーザは、局所化された領域７１１、７１４および７１６等の左側の局所化された領域でハプティック効果を感じればよい。さらに別の例では、右上側がぶつかったユーザの船は、局所化された領域７１３でハプティック効果を感じればよい。

一部の実施形態では、コントローラ７００の各部分を別々に振動させうるように、孤立領域７１１〜７１６が機械的に設けられうる。ここでは、特定領域（単数または複数）だけでなく、コントローラ７００の複数または全ての孤立領域７１１〜７１６が、ハプティック効果を加えるために構成されうる。ハプティック効果が複数の領域のサブセットに一つのユニットとして加えられうるように、孤立領域７１１〜７１６は一緒にロックされてもよい。加えて、コントローラのハウジングは、振動を各セクションに孤立させるために、様々な剛性特性の多様な材料を用いて共成形されうる。一部の場合には、ジョイスティック、ボタンなどの個々のユーザエレメントも、ゲームパッドハウジングの様々なセクションから孤立させうる。

一部の実施形態では、コントローラ７００は、孤立部分に機械的に分割されうる。例えば、コントローラ７００は、八つの振動孤立部分またはオクタントに分割されうる。この例では、ハプティック効果を左上オクタントに加え、他のオクタントから実質的に孤立させうる。ここで孤立部分またはオクタントは、孤立部分を相互接続するための調節可能な剛性を有するアクティブサスペンションにより相互接続されてもよい。換言すれば、孤立セクションは、ハプティック効果をコントローラ７００の特定部分（単数または複数）に孤立させるために、可変緩衝手段を間に有しうる。コントローラの二つ以上の隣接した孤立部分を単一部分へと有効に結合するために、剛性が増加されてもよい。

図８Ａは、本発明の別の実施形態例に係るコントローラ８００の図である。図８Ａに示すように、コントローラ８００は、ユーザ入力デバイスとして一つ以上の孤立トラックパッド８２１、８２２を含みうる。トラックパッド８２１、８２２の各々の表面は、前述のような孤立および／または変形可能表面を含みうる。

図８Ｂは、本発明の実施形態例に係るコントローラ８００用の代替的な孤立トラックパッド表面８２５、８２６、８２７の図である。加えて、孤立トラックパッド８２１、８２２の表面は、図８Ｂに示すような平面表面構造８２５、凸面表面構造８２６、および凹面表面構造８２７等の様々な構造を含みうる。

孤立トラックパッド８２１、８２２の使用は、トラックパッドの感触および目的を動的に変化させる。加えて、孤立トラックパッド８２１、８２２の使用は、エルゴノミクス性を高め、感圧応用例を一層可能にする。

図９は、本発明の別の実施形態例に係るハプティックマウス９００の図である。ハウジング９０２および回転ホイール９０３に加えて、ハプティックマウス９００は、複数の孤立領域９１１、９１２、９１３、９１４、および９１５を含む。孤立領域９１１〜９１５の各々は、一つ以上のハプティック効果（例えば拡張、収縮、振動、触感、温度変化、ランブルなど）を提供するように、個別に（すなわち別々に）構成されうる。加えて、孤立領域は、回転ホイール９０３および／またはキーパッド９０４等、ハプティックマウス９００の他の部分に対応するように構成されうる。

図１０は、本発明の別の実施形態例に係るハプティックモーションコントローラ１０００の図である。ハウジング１００２に加えて、ハプティックモーションコントローラは、孤立領域１０２０等の一つ以上の孤立領域を含みうる。一部の場合には、本実施形態および他の実施形態における孤立領域の表面は触感加工され、一つ以上のカーブ、くぼみ、隆起などを含みうる。ここでは、孤立領域１０２０は、複数の触感部１０２２を備えて示されている。加えて、孤立領域１０２０は、一つ以上のハプティック効果（例えば拡張、収縮、振動、触感、温度変化、ランブルなど）を提供するように、個別に（すなわち別々に）構成されうる。モーションコントローラ１０００の他の部分に対応するように、追加の孤立領域が構成されてもよい。

このように、本発明の様々な実施形態を採用することにより、ハプティック効果の強化が提供されうる。例えば、ハプティック出力デバイスに応答して拡張および収縮する孤立変形可能領域が提供される。別の例では、局所化されたハプティック効果を提供するように構成された孤立表面領域も記載される。したがって、別々に振動させうるコントローラ（例えばゲームパッド）の複数の離散エリアを介した空間化の向上が提供される。

通常の技術を有する当業者には当然のことながら、上述の本発明は、異なる順序のステップを用いて、および／または、開示された構成とは異なる構成の要素を用いて実施されてもよい。したがって、これらの好ましい実施形態に基づいて本発明を記載しているが、当業者には当然のことながら、本発明の趣旨および範囲を逸脱しない、ある修正、変更、および代替的構成が明らかであろう。したがって、本発明の境界および範囲を決定するためには、添付の特許請求の範囲を参照しなければならない。

Claims (19)

1. ハプティックデバイスを制御するための方法であって、
   前記ハプティックデバイスのハウジング上に配置された少なくとも二つの表面を個別に制御するステップであって、各表面がそれぞれ少なくとも一つの孤立表面領域を有する、ステップと、
   前記ハウジング内に置かれ、それぞれの孤立表面領域に結合された複数のハプティック出力デバイスの各々を個別に制御するステップと、
   を含み、
   前記孤立表面領域の各々は、局所化されたハプティック効果を提供するように構成される、
   方法。
2. 複数のサスペンションフレキシャは、前記孤立表面領域を前記ハウジングに間接的に結合するように構成される、請求項１記載の方法。
3. 前記複数のサスペンションフレキシャの各々は、それぞれのハプティック出力デバイスの前記ハウジングに対する出力を弱める、請求項２記載の方法。
4. 前記ハプティック出力デバイスは、前記孤立表面領域に沿って拡張変形および収縮変形を引き起こす複数の変形構成要素を駆動するように構成された線形アクチュエータを含む、請求項１記載の方法。
5. 前記ハプティック出力デバイスは、前記孤立表面領域の一つに振動ハプティック効果を引き起こすように構成されたアクチュエータを含む、請求項１記載の方法。
6. 前記孤立表面領域は、振動、触感、温度変化、またはランブル効果のうちの一つを含む追加のハプティック効果を提供する、請求項１記載の方法。
7. 前記孤立表面領域は、トラックパッドである、請求項１記載の方法。
8. 前記ハプティックデバイスは、ゲームパッド、コンソール、携帯電話、タブレット、モーションコントローラ、またはハプティックマウスのうちの一つである、請求項１記載の方法。
9. 複数の表面を有するハウジングであって、前記表面のうちの少なくとも二つは、それぞれの孤立表面領域を有する、ハウジングと、
   前記ハウジング内に置かれ、それぞれの孤立表面領域に結合された複数のハプティック出力デバイスと、
   を含む、コントローラであって、
   前記孤立表面領域の各々は、局所化されたハプティック効果を提供するように構成される、
   コントローラ。
10. 各孤立表面領域は、前記孤立表面領域を前記ハウジングに間接的に結合するように構成された複数のサスペンションフレキシャをさらに含む、請求項９記載のコントローラ。
11. 前記複数のサスペンションフレキシャの各々は、そのそれぞれのハプティック出力デバイスの前記ハウジングに対する出力を弱める、請求項１０記載のコントローラ。
12. 前記局所化されたハプティック効果は、拡張、収縮、振動、触感、温度変化、およびランブル効果のうちの一つ以上を含む、請求項９記載のコントローラ。
13. 前記局所化されたハプティック効果は、前記孤立表面領域のうちの一つだけに加えられる、請求項９記載のコントローラ。
14. 前記局所化されたハプティック効果は、ユーザに方向感覚を伝えるために、前記孤立表面領域のサブセットに加えられる、請求項９記載のコントローラ。
15. 前記孤立表面領域の少なくとも一つは、トラックパッドである、請求項９記載のコントローラ。
16. ハプティック効果は、グループとして構成される前記孤立表面領域のサブセットに加えられる、請求項９記載のコントローラ。
17. 前記コントローラは、ゲームパッド、コンソール、携帯電話、タブレット、モーションコントローラ、またはハプティックマウスのうちの一つである、請求項９記載のコントローラ。
18. プロセッサにより実行されるように構成された一つ以上のプログラムを記憶した、非一時的コンピュータ可読記憶媒体であって、前記一つ以上のプログラムは、
    ハプティックデバイスのハウジング上に配置された少なくとも二つの表面を個別に制御するステップであって、各表面はそれぞれ少なくとも一つの孤立表面領域を有する、ステップと、
    前記ハウジング内に置かれ、それぞれの孤立表面領域に結合された複数のハプティック出力デバイスを個別に制御するステップと、
    のための命令を含み、
    前記孤立表面領域の各々は、局所化されたハプティック効果を提供するように構成される、
    非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
19. 複数の表面を有するハウジングであって、前記表面の一つは、孤立表面領域を有する、ハウジングと、
    前記ハウジング内に置かれ、前記孤立表面領域に結合されたハプティック出力デバイスと、
    を含む、コントローラであって、
    前記孤立表面領域は、局所化されたハプティック効果を提供するように構成される、
    コントローラ。