JP2024501389A - ヒューマンコンピュータインタラクションデバイス - Google Patents

Abstract

ヒューマンコンピュータインタラクションのためのデバイスに関する様々な実施例が提供される。一例では、ヒューマンコンピュータインタラクションデバイスは、少なくとも１つの内側ゾーン及び外側ゾーンを有する感知プラットフォームを含む。この感知プラットフォームは、感知プラットフォーム上でのユーザの足の動きを検出することに応答して、制御入力をコンピューティングデバイスに提供することができ、検出された動きに応答して、触覚フィードバックをユーザに提供することができる。この触覚フィードバックは、少なくとも１つの内側ゾーン、外側ゾーン、又はそれらの組み合わせを介して提供することができる。【選択図】図１Ａ

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０２０年１２月２８日に出願された「Ｈｕｍａｎ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ」と題する、同時係属中の米国仮特許出願第６３／１３１，１３１号に対する優先権及び利益を主張し、その全体が参照により本明細書によって組み込まれる。

コンピュータゲーミングは、進化する業界である。仮想現実（ＶＲ）空間における移動運動は、多くのインタラクティブゲーム、特にゲーミング及びエンターテインメントを含むゲームのキーコンポーネントであり得る。しかしながら、ＶＲ空間における移動運動のための多くの解決策には、機能の限界があり、これは、多くのＶＲアプリケーションの行き詰まりポイント、及びＶＲのより広範な普及の妨げとなる可能性が高い。効果的なヒューマンマシンインターフェースが、ゲーム又は他の仮想体験とのインタラクション、及びその楽しさを強化することができる。

本開示の態様は、ヒューマンコンピュータインタラクションのための方法及びデバイスに関連する。一態様では、とりわけ、ヒューマンコンピュータインタラクションデバイスは、少なくとも１つの内側ゾーン及び外側ゾーンを含む感知プラットフォームであって、その感知プラットフォームは、感知プラットフォーム上でのユーザの足の動きを検出することに応答して、制御入力をコンピューティングデバイスに提供するように構成されている、感知プラットフォーム、を備え、その感知プラットフォームは、検出された動きに応答して、ユーザに触覚フィードバックを提供するように構成され、その触覚フィードバックは、少なくとも１つの内側ゾーン、外側ゾーン、又はそれらの組み合わせを介して提供される。１つ以上の態様では、少なくとも１つの内側ゾーンは、外側ゾーンによって取り囲まれた中央ゾーンを含み得る。感知プラットフォームの外側ゾーンは、中央ゾーンからの足の動きを検出するように構成され得る。触覚フィードバックは、感知プラットフォームの外側ゾーン、内側ゾーン、又はその両方の組み合わせを介して提供され得る。触覚フィードバックは、方向性又は回転性のものであり得る。触覚フィードバックは、ばね、膨張可能空気袋若しくは適合性材料、ソレノイド、磁気抵抗流体、回転モータ若しくはアクチュエータ、リニアモータ若しくはアクチュエータ、圧空式アクチュエータ、圧電式アクチュエータ、超音波アクチュエータ、ボイスコイルアクチュエータ、又は特別設計されたモータ若しくはアクチュエータによって提供され得る。触覚フィードバックは、ジャミング、皮膚の伸長、力フィードバック、又は抵抗表面を介して、振動触覚フィードバック、電気刺激、波集束、状態変化若しくは形態変化によって提供され得る。外側ゾーンは、光感知タッチ技術、又は圧力若しくは力感知技術を含み得る。圧力又は力感知技術は、足／身体配置に関連する類似の情報を取り込む、ヒューマンコンピュータインタラクションデバイスの一部か、又はスタンドアロンデバイスのいずれかとしての、抵抗、容量、表面弾性波、若しくは赤外線の検出、又はカメラを含み得る。

様々な態様では、少なくとも１つの内側ゾーンは、外側ゾーンによって取り囲まれた第１の内側ゾーン及び第２の内側ゾーンを含む。感知プラットフォームの第１の内側ゾーンは、足の動きを検出するように構成され得、第２の内側ゾーンは、ユーザの第２の足の動きを検出するように構成され得る。触覚フィードバックは、感知プラットフォームの第１及び第２の内側ゾーンを介して提供され得るか、又は外側ゾーンを介して第１及び第２の内側ゾーンに提供され得る。少なくとも１つの内側ゾーンは、ユーザの第２の足の動きを検出するように構成された第３の内側ゾーンを含み得る。第１及び第２の内側ゾーンは、ネガティブ空間、及び感知空間を含み得る。感知空間は、ネガティブ空間を取り囲み得る。感知空間は、ネガティブ空間の周りに配設された複数のセクションを含み得る。ネガティブ空間との接触は、動きの欠如、又は静止状態を示し得る。いくつかの態様では、感知プラットフォームの外側ゾーンは、内側ゾーンに取り外し可能に接続され得る。

本開示の他のシステム、方法、特徴、及び利点は、以下の図面及び詳細な説明の実施時において、当業者には明らかであるか、又は明らかになるであろう。そのような付加的な全てのシステム、方法、特徴、及び利点は、この説明内に含まれ得、本開示の範囲内であり得、添付の特許請求の範囲によって保護され得ることが意図される。更に、記載される実施形態の全ての取捨選択可能でかつ好ましい特徴及び修正は、本明細書に教示される本開示の全ての態様において使用可能である。更に、従属請求項の個々の特徴、並びに記載された実施形態の全ての取捨選択可能でかつ好ましい特徴及び修正は、互いに組み合わせ可能であり、かつ交換可能である。

本開示の多くの態様は、以下の図面を参照するとよりよく理解できる。図面内の構成要素は、必ずしも縮尺通りではなく、むしろ、本開示の原理を明確に示すことに重点が置かれる。更に、図面において、同様の参照数字は、いくつかの図全体にわたって対応する部分を指定する。

本開示の様々な実施形態によるヒューマンコンピュータインタラクションデバイスの例を示す。 本開示の様々な実施形態によるヒューマンコンピュータインタラクションデバイスの動作の例を示す。 本開示の様々な実施形態によるヒューマンコンピュータインタラクションデバイスの例を示す。 本開示の様々な実施形態によるヒューマンコンピュータインタラクションデバイスの例を示す。 本開示の様々な実施形態によるヒューマンコンピュータインタラクションデバイスの例を示す。 本開示の様々な実施形態によるヒューマンコンピュータインタラクションデバイスの例を示す。 本開示の様々な実施形態によるヒューマンコンピュータインタラクションデバイスの例を示す。 本開示の様々な実施形態によるヒューマンコンピュータインタラクションデバイスの例を示す。 本開示の様々な実施形態によるヒューマンコンピュータインタラクションデバイスの例を示す。

本明細書には、ヒューマンコンピュータインタラクションのためのデバイスに関する様々な例が開示される。コンピュータとのインタラクションのための様々なヒューマンインターフェースデバイス（ＨＩＤ）が考察されるであろう。これらのヒューマンコンピュータインタラクションデバイスは、ユーザからの触覚入力に応答するように構成され得、汎用ＨＩＤ又は制御機構としての使用を可能にし、空間入力及び／又は方向性入力を含むアプリケーションのための特定の利点を有し得る。潜在的な用途のうちの１つは、仮想現実（ＶＲ）空間における移動運動である。ＶＲ又は拡張現実アプリケーションの例としては、ゲーム、他のインタラクティブエンターテインメント、非インタラクティブエンターテインメント（例えば、映画、ショー等）、仮想ツアー、仮想訓練、マーケティング、スポーツ／運動競技訓練、軍隊、医療（例えば、義肢、リハビリ、理学療法、再生医療、メンタルヘルスアプリケーション等）、及び、他の消費者、業界、又は商業上の用途が挙げられるが、これらに限定されない。ヒューマンコンピュータインタラクションデバイスは、そのデバイスが移動コマンドを提供する他の周辺機器と併せて使用され得る。
ここで、図面に例示されるような実施形態の説明を詳細に参照し、同様の参照番号は、いくつかの図全体を通じて同様の部分を示す。

ＶＲにおける移動運動のための様々な方法及び解決策が存在する。まず、ハードウェア固有の解決策がある。いくつかのＶＲ解決策（例えば、Ｏｃｕｌｕｓ、ＰｌａｙＳｔａｔｉｏｎ（登録商標）ＶＲ、及びＨＴＣ Ｖｉｖｅなどのヘッドセット）は、現実の空間におけるそれらの実際の移動運動に基づいて、ユーザからの完全に自由な移動運動を可能にする。これは、多くのユーザにとって自然でかつ直感的であるが、ユーザは、このようにしてＶＲ空間と効果的にインタラクションするためには、大きくて明確でかつ開放的な物理的領域を有さなければならない。この移動運動式方法は、安全上の懸念も有する。ゲームコントローラなどの手動のハンドヘルド式ＨＩＤもまた、ユーザに直感的な解決策を提供する。しかしながら、これらは、ＶＲ空間におけるユーザの動きが、実空間におけるユーザの身体の動きと対応しないため、乗物酔いをもたらす可能性がある。

ＶＲ移動運動の解決策の別のセットには、補足的なハードウェアが含まれる。これらの補足的なハードウェア解決策のうちの多くは、様々な利点を有する。例えば、全方向性トレッドミルは、広い開放的な実空間を必要とせず、触覚可能な靴に、自然なユーザの動きを模擬させることができる。しかしながら、それらの現在の状態では、これらの補足的なハードウェア製品の多くは、実用的及び技術的限界を有し、多彩な用途に最適に利用可能とすることができない。

加えて、ソフトウェアの解決策があり、これには、例として、ＶＲ空間におけるテレポーテーション、又は、実世界空間における特定の身体部分の特定の動きに伴う、ＶＲ空間における動きのプログラムされた対応が挙げられる。これらは、前述の解決策よりはコストが低く、実用上の制限も少ない。しかしながら、大部分のソフトウェアの解決策は、ＶＲ空間内での、最適であり、多様であり、又は動的に十分であるインタラクションを可能にしていない。

これらの解決策を見ると、ＶＲがそのマーケットの潜在性を満たす前に、改善されるべきＶＲ移動運動の解決策が明らかに必要である。本開示は、ユーザにとってシームレスで直感的であり、かつ多種多様なＶＲ用途及びシナリオに容易に適用可能であるＶＲ移動解決策を提供することができる製品について説明する。それは、それ自体独自の利点を提供しながら、製品及び解決策のうちのいくつかの最良の特徴のうちの多くを組み合わせることができる。

図１Ａを参照すると、ヒューマンコンピュータインタラクションデバイス１００の例が示されている。このデバイス１００は、例えば、２つの指定されたゾーン、実質的に中央又は内側のゾーン１０３、及び実質的に外側のゾーン１０６を有する物理的プラットフォームを含む。中央ゾーン又は内側ゾーン１０３は、実質的に中立又はネガティブゾーンを含んでも含まなくてもよく、外側ゾーン１０６は、方向性感知空間を含んでも含まなくてもよい。触覚感知は、中央ゾーン１０３及び外側ゾーン１０６のうちの一方又は両方に提供することができる。ユーザは、中央ゾーン又は内側ゾーン１０３内に立ち、ユーザがＶＲ空間とどのようにインタラクションしたいかに従って、中央ゾーン又は内側ゾーン１０３の外部へ、外側ゾーン１０６の上に足を踏み出す（例えば、ユーザは、ユーザが仮想現実ゲームで移動することを望む方向に外側ゾーン１０６に足を踏み出すことができる）。外側ゾーン１０６内のセンサは、ユーザの足が踏み出されたことを検出し、信号をＶＲ空間への入力としてコンピュータに提供することができる。デバイス１００はまた、ユーザが外側ゾーン１０６から中央ゾーン１０３に足を踏み入れることができるように構成することもでき、そこでは、センサが、ユーザの動きを検出することができる。

それらのセンサは、タッチ、圧力、重量シフト、又はそれらの組み合わせに応答することができる。例えば、デバイスは、例えば、抵抗、容量、表面弾性波、及び赤外線の検出、並びに／又は、足の配置及び圧力を読み取るか若しくは感知するように直列に構成された加速度計若しくは重量センサなどの、タッチインターフェース、圧力、若しくは力感知技術と類似の光感知タッチ技術のうちの１つ以上を組み込むことができる。それらのセンサは、デバイス１００の材料の中に取り付けられる（例えば、材料の中に織り込まれる）ことができるか、又はそのセンサの上部に上積みされた材料を有するセンサを単独で動作させることができる。タッチセンサは、単一の接触点、又はタクトニック（Ｔａｃｔｏｎｉｃ）感知マットなどのセンサアレイとすることができる。マットの中に組み込まれるか、又はマットからのスタンドアロンデバイスとしてのいずれかの足／身体の動き及び配置を検出するカメラもまた、マットの一部である圧力センサ若しくはタッチセンサの代わりに、又はそれと併せて使用することができる。それらのセンサは、追加のデスクトップソフトウェアを必要とすることなく、ＶＲハードウェア又はソフトウェアと通信するように構成することができる。組み合わされたハードウェア装置は、タッチ応答及び足配置の両方、並びに触覚フィードバックに役立つように機能することができる（例えば、加速度計は、圧力又は力を読み取ることができ、又はインターフェースは、光センサと触覚インターフェースとの間に直接設けることができる）。触覚技術を使用して、物理的な触覚刺激を提供して、デジタルＶＲ空間内の行動を強調又はミラーリングすることができる。

本明細書は、内側ゾーン及び外側ゾーンと呼んでいるが、これらのゾーンはまた、触覚可能ゾーンとも呼ぶことができる。更に、本明細書は、内側ゾーン及び外側ゾーンと呼んでいるが、これらのゾーンはまた、第１のゾーン及び第２のゾーンとも呼ぶこともできる。更に、これらの内側ゾーン及び外側ゾーンは、実質的に中立な内側ゾーン、及び方向性感知外側ゾーンを表してもよく、又は表さなくてもよい。

ヒューマンコンピュータインタラクションデバイス１００は、ユーザインタラクションフィードバックを提供するための触覚技術を含むことができる。触覚パターンは、所与の方向又は回転における動きの感触を強調することができるが、ユーザ／プログラマによって規定されるような他のパターンもまた生成され得る。触覚感覚は、ユーザの足踏みが感知されると、方向性なく、又は、開発者及び／若しくはプレーヤーによって規定される別の方向及び／若しくはパターンで、ユーザが足踏みをする軸に沿った周囲から内向きに生成することができる。触覚パターンはまた、ユーザの意図、及び注視方向によっても変化し得る。例えば、ユーザが前方に足を踏み出した場合、ユーザは、ユーザが前足により強く寄りかかり（又はより多くの力を加え）、そして後足により多くの重量（又は力）を加えながら減速するにつれて、速度を増すことができる繰り返し足踏み効果を感じることができる。いくつかの実施態様では、外側ゾーン１０６での足の配置の方向は、移動の方向を決定することができる。例えば、足を左又は右に回転させると、その方向の動きを調整することができる。場合によっては、注視方向を監視して、動きの方向を決定又は変更することもできる。例えば、ユーザが足の方向に一致する方向（左又は右）を注視する場合、動きの方向は、ＶＲ空間におけるその方向に変更することができる。ユーザが脇に足を踏み出した場合、注視方向と足の方向との組み合わせは、ユーザがその方向に歩こうとしているか、又はその脇に移動して各状況について異なる触覚効果を果たそうとしているかどうかを決定することができる。例えば、前を注視しながら脇に足を踏み出すことは、ＶＲ空間におけるユーザの視界の配向を変更することなく、横方向の動きを得ることができる。

図１Ｂを参照すると、ヒューマンコンピュータインタラクションデバイスの動作の例が示されている。１５３に示すように、ユーザは、外側ゾーン１０６上に足を踏み出して、ＶＲ空間において移動を開始することができる。例えば、足の配置、方向、及び／又は注視方向の組み合わせは、移動方向を決定することができる。１５６において、ユーザは、足を踏み出したことに応答して、仮想環境又はＶＲ空間内で移動する。仮想移動は、ユーザの足の踏み出しの距離、力等に基づくことができ、ユーザの注視を含むことができる。１５９において、触覚フィードバックは、足の踏み出しの距離、力、足の角度、及び／又は注視方向に従って、ユーザに提供することができる。触覚フィードバックは、仮想環境１６２によって影響を受け得る。例えば、表面テクスチャ又は障害物、キャラクター移動特性又はパターン等は、触覚フィードバック内で説明することができる。触覚技術は、例えば、デバイス１００の周囲に沿って、又はユーザが立っているプラットフォームの下若しくは内部に位置するモータ又はアクチュエータを含むことができる。アクチュエータはまた、プラットフォームの上部にわたって配置されて、デバイス１００の上部を横切る方向性移動の感覚を作り出すことができる。モータ及び／又は作動方法としては、ソレノイド、ボイスコイル、モータ、回転アクチュエータ、リニアモータ又はアクチュエータ、圧電アクチュエータ、磁気抵抗流体、超音波トランスデューサ、油圧式、圧空式、及び他の触覚デバイスが挙げられ得るが、これらに限定されない。

いくつかの実施形態では、アクチュエータは、デバイス１００の上部にわたって配置されたアクチュエータの触覚皮膚など、プラットフォームの上部に配置することができるか、又はプラットフォーム上の他の場所に位置することができる。軟質表面触覚は、軟質材料を介した遠隔作動及び波集束方法などのデバイス１００中に組み込むことができる。例えば、足からある距離にマットの外側ゾーンか又は内側ゾーンのいずれかの内部に位置するアクチュエータのアレイが、軟質材料（シリコーン又は発泡体）を介してユーザの足に局所化された時間反転法を介して波を集束させて、仮想空間におけるユーザの動きに対応する触覚感覚を作り出すことができる。遠隔作動及び波動集束方法はまた、より硬い表面／材料と併せて使用することもできる。粒子ジャミング、層状ジャミング、流体又は乳剤のジャミング、半固体ジャミング、発泡材料のジャミング、又は前述のうちのいくつかの組み合わせなどのジャミング方法も使用することができる。ヒューマンコンピュータインタラクションデバイス１００は、空気若しくは流体材料からのばね若しくは膨張可能空気袋、又は他の膨張可能な軟質／適合性材料を含むことができ、それらは、所与のパターン又は方向に触覚感覚を生成することができる。例えば、外側ゾーン１０６内に配置された方向性ばねは、例えば、ユーザの足（又はユーザの足の下の表面）に対して所与の方向に押し付けることによって、方向の感知を作り出すことを支援することができ、その方向への移動を容易にすることを助けることができる。ばねは、ある角度に位置することができ、非電子的手段により実装することができ、又は電子的手段により作動及び制御することができ、個々のばねによって提供される抵抗の方向及び程度を含む。シフト可能なプレート、ミニプラットフォーム、又は他のシフト可能な接触点を介した皮膚伸長方法を使用して、この感触を作り出すこともできる。層状材料を使用して、例えば、機械入力なしで、方向性押し付け移動の感知を与えることもできる。例えば、発泡体ゴムリッジは、方向又は回転の動きを強調するような方法でマット上に角度を付けて位置させることができ、例えば、そのリッジの形状が三角形であり、一方の側面の長さが他の側面よりも長い場合、これは、足の配置の感触、及び足が移動する「方向」に影響を及ぼす可能性がある。同様に、異なる剛性の材料が所与のパターン又は形成でマット内に設置される場合、これはまた、電子的手段により制御されることなしに足が移動する方向の感触に影響を及ぼす可能性もある。触覚感覚はまた、ソフトウェア及びアルゴリズムによって制御されるアクチュエータを介した特定の方法で、振動パターンを操作することによって生成することもできる。ボイスコイルアクチュエータは、デバイス１００の上部にわたって特定のパターンで配置することができる。剪断力タイプの機構はまた、例えば、ユーザの両足の下（足に直接接触するか、又は表面層の下のいずれかであり、個々の接触点又は足のより広い表面積を覆う接触点のいずれかである）に２つ以上の直線的に作動する構成要素を有することによって使用することもでき、足に対して圧力を作り出し、同時に異なる方向に移動することにより、足に剪断力感覚を生成して、移動の感知を生成することができる。最後に、本出願の主な使用ケースである専用モータ又はアクチュエータが組み込まれて、この文書に列挙されているように、触覚感覚を生成することができる。

ヒューマンコンピュータインタラクションデバイス１００とのインターフェースは、ユーザ又は開発者がユーザの動きの選択肢をプログラム又はカスタマイズして、個々のニーズ又は所望に適合するのを可能にすることができる。デバイス１００は、例えば、Ｏｃｕｌｕｓ、ＨＴＣ Ｖｉｖｅ、及び／又はＰｌａｙＳｔａｔｉｏｎ ＶＲなどのＶＲヘッドセットと併せて動作又は作動するように構成することができる。中央ゾーン又は内側ゾーン１０３、及び外側ゾーン１０６は、ユーザ識別のために、視覚的に区別され得る。他の形態の区別としては、触覚又は材料の区別が挙げることができるが、これらに限定されない。中央ゾーン１０３は、移動を容易にするために十分な平坦性を提供しながら、ユーザを保持するのに十分なグリップを用いて構成することができる。ユーザが視覚的に注視をすることなく、中央ゾーン１０３と外側ゾーン１０６との間を区別するための他の手段も提供することができる。デバイス１００の材料及び構造は、ユーザの快適さ及び／又は使いやすさのために設計又は構成することができる。

図２Ａ～図２Ｇを参照すると、様々なヒューマンコンピュータインタラクションデバイス２００の例が示されている。これらのデバイス２００は、着席中のユーザによって使用することができる。各足は、別個のプラットフォーム又は指定されたインターフェース領域２０３を有することができる。例えば、各足を使用して、ゲーム内キャラクターの異なる機能を制御することができる。一実施形態では、ＶＲ空間において、一方の足は、キャラクターの回転を制御することができ、他方の足は、方向性移動（例えば、前、後、左、又は右）を制御することができる。別の実施形態では、両足は、回転と、前、後、左、及び右の動きとの両方を、別々に又は一緒に制御することができる。例えば、足の回転を用いて回転を決定し、前、後、左、右の足の滑動が、同じ座標での動きを決定する。触覚は、両足の動きに応じて実装することができ、方向性触覚は、前、後、左、右の足の動きに対応し（前、後、左、又は右への移動の感知を容易にする）、両足が回転するたびに両足への回転触覚入力は、仮想空間での回転の感知を容易にすることを助けるであろう。様々な実施態様では、２つ以上の触覚フィードバックが、同時に生成されて、２つ以上の効果、又は効果の組み合わせを模擬することができる。これらの異なる触覚効果は、同じアクチュエータ／作動方法によって、又は異なるアクチュエータ／作動方法によって規定することができる。非限定的な例として、方向性触覚及び回転性触覚が、回転性触覚及び方向性触覚に対して異なる効果を同時に果たす１つ以上のボイスコイルによって開始することができるか、又は１つ以上のボイスコイルが、足に対して方向性効果を果たすことができ、かつモータが、足に対して回転作動面を押し付けることによって回転効果を果たす。ただし、インターフェースは、他の開発者又はユーザのニーズを満たすようにプログラムすることができる。

各デバイス２００は、対応する機能又は単一の機構のための複数の機構を有することができる。両足が同様の機能を実行するようにプログラムされていない限り、どちらかの足は、移動機能を制御することができるのに対し、反対の足は、代わりの機能を制御することができる。機構又は制御は、その対応する移動機能の移動の欠如又は静止状態を信号伝達するためのネガティブ空間を含むことができる。各足は、互いに対する機構の類似したフォームファクタ、又は別個の若しくは異なるフォームファクタを有することができる。その機構が純粋にタッチベースのものである場合、それは、動きを決定するための圧力の位置、又は圧力の存在に依存し得る。デバイス２００は、調整又は回転されて、各足の機能を切り替えることができ、足のための機構は、下向きに傾斜されて、快適さを支援することができる。

図２Ａは、２つの内側ゾーン２０３及び外側ゾーン２０６を有する物理的プラットフォームを含むヒューマンコンピュータインタラクションデバイス２００の例を示す上面図である。各足は、単一の指定領域、すなわち、内側ゾーン２０３ａ又は２０３ｂを有する。内側ゾーン２０３は、例えば、各足のためのタッチ感応型プラットフォーム、各足のための可動プラットフォーム（例えば、各足のための「ジョイスティック」に類似）、又は各足のためのタッチ感応型「クッション」を含むことができる。図２Ｂは、タッチパッドを含む、隆起した内側ゾーン２０３を有するデバイス２００を示す側面図である。他の実施形態では、内側ゾーン２０３の表面は、外側ゾーン２０６の表面と同一平面にあり得るか、又は凹部形状であり得る。図２Ｃは、圧縮可能なタッチ応答パッドを含む内側ゾーン２０３を有するデバイス２００を示す側面図である。図２Ｄは、ジョイスティックと類似した、プラットフォームに取り付けられ、かつその上に延在する可動パッド又は制御機構を有するデバイス２００を示す側面図である。材料の非限定的な例としては、力感知抵抗器、タッチ感知材料若しくはクッション、硬質プラスチック、並びに／又は圧縮可能な材料、ゴム、及び発泡ゴム上の硬質プラスチックが挙げられる。

様々な実施形態では、独立して制御された複数のゾーンが、一方又は両方の足に提供することができる。図２Ｅは、３つの内側ゾーン２０３、一方の足のための第１の内側ゾーン２０３ａ、並びに他方の足のための第２及び第３の内側ゾーン２０３ｂ及び２０３ｃを有する物理的プラットフォームを含むヒューマンコンピュータインタラクションデバイス２００の例を示している。例えば、内側ゾーン２０３ｂ及び２０３ｃは、ＶＲ空間における左回転及び右回転を制御するように構成することができる。図２Ｆは、デバイス２００の例を示しており、そこでは、内側ゾーン２０３は、非移動のための中間又は中央のネガティブ空間２０９と、足の位置の変化を検出するように構成された、ネガティブ空間２０９の周りの感知空間２１２を含む。いくつかの実施形態では、感知空間２１２は、ネガティブ空間２０９の周りの複数の異なるセクションに分割することができる。例えば、感知空間２１２は、図２Ｅの例と同様の２つの応答セクションを含むことができる。この２つのセクションは、ＶＲ空間における左回転及び右回転を制御するように構成することができる。他の実施態様では、４つのセクションが、左、右、前、及び後の動きを制御するように構成することができる。他のフォームファクタは、ヒューマンコンピュータインタラクションデバイス２００の実施態様のために利用することができる。

図２Ｇは、別のヒューマンコンピュータインタラクションデバイス２００の例を示しており、そこでは、両足は、同じ一般的な内側ゾーン２０３を占有することができるが、移動は、図２Ａ～図２Ｆに示されたものと同様の手段を介して感知される。移動は、各足の唯一の前後左右の動き、又は設定されたパターンでの足の回転に対して、感知することができる。両足によって占有されるゾーンは、固定することができるか、又は限定された程度若しくは連続的かつこれまで繰り返した程度のいずれかに、あらゆる方向にシフト可能であり得る。この内側ゾーン２０３における足の動きはまた、両足の繰り返しの動きを通じても理解することができる。繰り返される足の動きが認識された場合、そのような設計は、ユーザの身体の完全な回転を必要とすることなく、ユーザの足の回転を仮想空間における回転として認識するように構成することができる。これは、ほとんど、全方向性トレッドミルの設計とは異なる。このようなデバイスはまた、上述したものなどの触覚フィードバックを組み込むように構成することもできる。この設計で表される技術は、完全な外側ゾーン２０６が除去されてもよく、又は存在しなくてもよいという点で、上記の反復とは異なる可能性がある。図２Ａ～図２Ｆに列挙された内側ゾーン２０３は、外側ゾーン２０６の全て若しくは一部から物理的に取り外し、若しくは分離することができ、又は外側ゾーン２０６は、存在しなくてもよい。

デバイス２００は、動きの感触又は感知を強調することを助けるための触覚技術を含むことができる。ゾーンは、触覚フィードバックをユーザに提供して、ＶＲ体験を強化することができる。例えば、ゾーン２０３、各足のためのプラットフォーム又はセクションは、ばね、リニアアクチュエータ、又は抵抗、力、若しくは制御されたフィードバックの他の形態を利用することができる。触覚は、非限定的な例として、振動触覚又は圧力入力の機能とすることができる。１つの非限定的な例では、足がゾーン内で前にスライドしたとき、人間の足踏みのパターンを模倣する振動触覚パターンは、人間のアバターが後方に歩いたときの仮想空間内での当該アバターの足踏みに一致する。この振動触覚パターンは、作動ソレノイド、又は、足が位置している若しくはデバイス上の他のどこかにある表面に接続された可動構成要素（ただし、パターンは、依然として足によって感じられている）を介して、スライドする足か若しくは静止している足か（又はその両方）のいずれかの底部に与えることができる。これは、後に歩く感覚を容易にすることを助け、同様に、足が後に移動する場合、振動触覚パターンが与えられて、アバターが前に移動したときに、前に歩くという感知を容易にすることを助ける。この場合の触覚は、振動及び圧力の関数である。足がゾーン内で回転するにつれて、触覚パターンは、足の下に与えられて、足が回転した反対方向に回転するという感知を容易にすることを助け、例えば、曲線軌跡で足に対して押し付ける作動機構によって、足の下のアクチュエータアレイが、足の下の曲線軌跡で振動パターンを生成するか、又は、２０３内の足への剛性接触点が、皮膚伸長効果を作り出して回転の感触を強調するための作動方法を介して回転する（非限定的な例として）。デバイス１００と同様に、これらはまた、重量、及び足配置の距離によって変化し得る。これは、プラットフォーム、又はプラットフォーム若しくはセクションのホーリングピースの外側に提供することができる。いくつかの実施形態では、振動フィードバックを使用して、ある方向への抵抗又は動きの感知を提供することができる。場合によっては、セクションは、プレーヤーの動きに物理的に抵抗し、加えられた力に応答して抵抗性フィードバックを作り出すか、又は別の所定のパターンで力フィードバックを提供することができる。例えば、ユーザは、ある方向に足を押し付けることができ、直線的に作動した表面は、それらの足に対して後に押し返して抵抗の感知を作り出すか、又はそれらの足は、プラットフォームに対して引っ張る／押し付ける抵抗性バンド若しくはばねを有するゾーン２０３内の一部分を含む移動プラットフォームを移動して、プラットフォーム、したがって足に対して抵抗の感知を作り出す。これらのバンド又はばねは、電子的手段により作動されて、多かれ少なかれ足に抵抗を作り出すことができるか、又は非電子的手段によりプラットフォーム中に組み込むことができる。クッション設定を使用して、所与の方向に抵抗性フィードバック又は力フィードバックを提供することもできる。他の触覚技術はまた、以前に説明されたように、使用することもできる。例えば、横方向のパターンはまた、足の下の地面移動の感覚を与えることもできる。

高度な触覚の複数の形態として、例えば、振動触覚フィードバック、電気刺激、膨張可能空気袋又は適合性材料、前述した軟質触覚方法、ある方向の動きを強調するような方法でテクスチャリング及び層状したばね又は材料などの抵抗表面を使用することができるが、これらに限定されない。これらの刺激が提供することができる感覚の例としては、例えば、両足の下での移動空間の感覚、又は、ある方向若しくは回転の移動を強調するための力若しくは模擬力フィードバックの感覚が挙げられる。これらのデバイスはまた、例えば、機械学習、高度な分析、及び人工知能などのソフトウェアツールを使用して、潜在的な動きを識別し、触覚応答を開始又は制御することを助けることができる。

本開示の上述の実施形態は、本開示の原理を明確に理解するために説明された実施態様の単に可能性のある例であることが強調されるべきである。多くの変形及び修正が、本開示の趣旨及び原理から実質的に逸脱することなく、上述の実施形態に対して行われ得る。そのような全ての修正及び変形は、本開示の範囲内に本明細書に含まれ、以下の特許請求の範囲によって保護されることが意図されている。

「実質的に」という用語は、意図された目的に悪影響を及ぼさない、記述用語からの逸脱を可能にすることを意味する。記述用語は、その用語が単語によって実質的に明示的に修正されない場合であっても、その単語によって実質的に修正されるものと暗黙的に理解される。

比率、濃度、量、及び他の数値データは、本明細書において範囲形式で表現されてもよいことに留意されたい。このような範囲形式は、便宜上及び簡潔にするために使用され、したがって、明示的に列挙された数値をその範囲の限界として含むだけでなく、各数値及び副範囲が明示的に列挙されているかのように、その範囲内に包含される全ての個々の数値又は副範囲を含むような柔軟なやり方で解釈されるべきであることを理解されたい。例示するために、「約０．１％～約５％」という濃度範囲は、明示的に列挙された濃度約０．１重量％～約５重量％を含むことはもちろんのこと、個々の濃度（例えば、１％、２％、３％、及び４％）、及び示された範囲内の副範囲（例えば、０．５％、１．１％、２．２％、３．３％、及び４．４％）も含むと解釈されるべきである。「約」という用語は、数値の有効数字に従って伝統的な丸めを含むことができる。更に、「約‘ｘ’～‘ｙ’」という語句は、「約‘ｘ’～約‘ｙ’」を含む。

Claims (18)

1. ヒューマンコンピュータインタラクションデバイスであって、
   少なくとも１つの内側ゾーン及び外側ゾーンを含む感知プラットフォームであって、前記感知プラットフォームが、前記感知プラットフォーム上でのユーザの足の動きを検出することに応答して、制御入力をコンピューティングデバイスに提供するように構成されている、感知プラットフォーム、を備え、
   前記感知プラットフォームが、前記検出された動きに応答して、前記ユーザに触覚フィードバックを提供するように構成され、前記触覚フィードバックが、前記少なくとも１つの内側ゾーン、前記外側ゾーン、又はそれらの組み合わせを介して提供される、ヒューマンコンピュータインタラクションデバイス。
2. 前記少なくとも１つの内側ゾーンが、前記外側ゾーンによって取り囲まれた中央ゾーンを含む、請求項１に記載のヒューマンコンピュータインタラクションデバイス。
3. 前記感知プラットフォームの前記外側ゾーンが、前記中央ゾーンからの前記足の前記動きを検出するように構成されている、請求項２に記載のヒューマンコンピュータインタラクションデバイス。
4. 前記触覚フィードバックが、前記感知プラットフォームの前記外側ゾーン、前記内側ゾーン、又はその両方の組み合わせを介して提供される、請求項３に記載のヒューマンコンピュータインタラクションデバイス。
5. 前記触覚フィードバックが、方向性又は回転性のものである、請求項４に記載のヒューマンコンピュータインタラクションデバイス。
6. 前記触覚フィードバックが、ばね、膨張可能空気袋若しくは適合性材料、回転モータ若しくはアクチュエータ、リニアモータ若しくはアクチュエータ、圧空式アクチュエータ、圧電式アクチュエータ、超音波アクチュエータ、ボイスコイルアクチュエータ、又は特別設計されたモータ若しくはアクチュエータによって提供される、請求項４に記載のヒューマンコンピュータインタラクションデバイス。
7. 前記触覚フィードバックが、ジャミング、皮膚の伸長、力フィードバック又は抵抗表面を介した振動触覚フィードバック、電気刺激、波集束、状態又は形態変化によって提供される、請求項４に記載のヒューマンコンピュータインタラクションデバイス。
8. 前記外側ゾーンが、光感知タッチ技術、又は圧力若しくは力感知技術を含む、請求項３に記載のヒューマンコンピュータインタラクションデバイス。
9. 前記圧力又は力感知技術が、足／身体の配置に関連する類似の情報を取り込む、前記ヒューマンコンピュータインタラクションデバイスの一部か、又はスタンドアロンデバイスのいずれかとしての、抵抗、容量、表面弾性波、若しくは赤外線の検出、又はカメラを含む、請求項８に記載のヒューマンコンピュータインタラクションデバイス。
10. 前記少なくとも１つの内側ゾーンが、前記外側ゾーンによって取り囲まれた第１の内側ゾーン及び第２の内側ゾーンを含む、請求項１に記載のヒューマンコンピュータインタラクションデバイス。
11. 前記感知プラットフォームの前記第１の内側ゾーンが、前記足の前記動きを検出するように構成され、前記第２の内側ゾーンが、前記ユーザの第２の足の動きを検出するように構成されている、請求項１０に記載のヒューマンコンピュータインタラクションデバイス。
12. 前記触覚フィードバックが、前記感知プラットフォームの前記第１及び第２の内側ゾーンを介して提供されるか、又は前記外側ゾーンを介して前記第１及び第２の内側ゾーンに提供される、請求項１１に記載のヒューマンコンピュータインタラクションデバイス。
13. 前記少なくとも１つの内側ゾーンが、前記ユーザの前記第２の足の動きを検出するように構成された第３の内側ゾーンを含む、請求項１１に記載のヒューマンコンピュータインタラクションデバイス。
14. 前記第１及び第２の内側ゾーンが、ネガティブ空間、及び感知空間を含む、請求項１０に記載のヒューマンコンピュータインタラクションデバイス。
15. 前記感知空間が、前記ネガティブ空間を取り囲む、請求項１４に記載のヒューマンコンピュータインタラクションデバイス。
16. 前記感知空間が、前記ネガティブ空間の周りに配設された複数のセクションを含む、請求項１４に記載のヒューマンコンピュータインタラクションデバイス。
17. 前記ネガティブ空間との接触が、動きの欠如、又は静止状態を示す、請求項１４に記載のヒューマンコンピュータインタラクションデバイス。
18. 前記感知プラットフォームの前記外側ゾーンが、前記内側ゾーンに取り外し可能に接続されている、請求項１に記載のヒューマンコンピュータインタラクションデバイス。

Images