特許 7130736 流体ポンプおよびラッチゲート

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-08-26

(45)【発行日】2022-09-05

(54)【発明の名称】流体ポンプおよびラッチゲート

(51)【国際特許分類】

   F04B 43/02 20060101AFI20220829BHJP

   F16K 15/16 20060101ALI20220829BHJP

   G06F 3/01 20060101ALI20220829BHJP

【ＦＩ】

F04B43/02 D

F16K15/16 Z

G06F3/01 560

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2020512807

(86)(22)【出願日】2018-08-13

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-11-12

(86)【国際出願番号】 US2018046486

(87)【国際公開番号】W WO2019050658

(87)【国際公開日】2019-03-14

【審査請求日】2021-05-17

(31)【優先権主張番号】15/695,272

(32)【優先日】2017-09-05

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】515046968

【氏名又は名称】メタ プラットフォームズ テクノロジーズ， リミテッド ライアビリティ カンパニー

【氏名又は名称原語表記】ＭＥＴＡ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ， ＬＬＣ

(74)【代理人】

【識別番号】110002974

【氏名又は名称】弁理士法人Ｗｏｒｌｄ ＩＰ

(72)【発明者】

【氏名】オクス， ギャレット アンドリュー

【審査官】岸 智章

(56)【参考文献】

【文献】スイス国特許発明第００５２２１５７（ＣＨ，Ａ）

【文献】特開２００８－１６４２３９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｂ ４３／０２

Ｆ０４Ｂ ４３／０６

Ｆ０４Ｂ ５３／１０

Ｆ１６Ｋ ７／１７

Ｆ１６Ｋ １５／１６

Ｇ０６Ｆ ３／０１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の流体入口から流体出口に流体を輸送するように構成されたチャネル導管であって、前記第１の流体入口が、前記チャネル導管中の前記流体のための入力部であり、前記流体出口が、前記チャネル導管中の前記流体のための出力部である、チャネル導管と、
第２の流体入口から流体を受け取るように構成されたポンプ室であって、前記第２の流体入口が、前記ポンプ室中の前記流体のための入力部であり、前記ポンプ室が、第１の内面と第２の内面とを含み、前記ポンプ室の前記第２の内面の部分が、前記チャネル導管に隣接し、前記ポンプ室の前記第２の内面の前記部分中の間隙が、前記チャネル導管の前記第１の流体入口を形成する、ポンプ室と、
前記ポンプ室内に位置する弁装置であって、前記弁装置が、前記ポンプ室内の流体圧力に従って、前記チャネル導管の前記第１の流体入口を介した前記ポンプ室から前記チャネル導管への流体流の速度を制御するために位置を変更するように構成され、前記弁装置が、前記ポンプ室内の第１の流体圧力に従って、前記チャネル導管の前記第１の流体入口を介した前記ポンプ室から前記チャネル導管への流体の第１の流速を誘導し、前記第１の流体圧力よりも高い前記ポンプ室内の第２の流体圧力に従って、前記チャネル導管の前記第１の流体入口を介した前記ポンプ室から前記チャネル導管への流体の第２の流速を誘導するように構成された、弁装置と
を備え、
前記弁装置が複数のセグメントを備え、前記複数のセグメントが、第１のセグメントと第２のセグメントとを含み、前記第１のセグメントが、第１の結合点において前記ポンプ室の前記第１の内面に結合され、前記第２のセグメントが、第２の結合点において前記ポンプ室の前記第２の内面に結合され、前記複数のセグメントの各セグメントが、追加の結合点において少なくとも１つの他のセグメントに結合された、流体デバイス。

【請求項2】

前記複数のセグメントが第３のセグメントをさらに含み、前記第１のセグメントが、第３の結合点において前記第３のセグメントに結合され、前記第３のセグメントがまた、第４の結合点において前記第２のセグメントに結合され、前記第２のセグメントがまた、前記第４の結合点において前記第３のセグメントに結合された、請求項１に記載の流体デバイス。

【請求項3】

前記ポンプ室内の増加する流体圧力は、前記複数のセグメントが前記複数のセグメントのそれぞれの結合点を中心として回転することを引き起こし、その動きが、前記チャネル導管に流体を送出するように働く、請求項２に記載の流体デバイス。

【請求項4】

前記ポンプ室の前記第１の内面上の結合点と、前記ポンプ室の前記第２の内面上の結合点とが、所定の位置に固定される、請求項１または２に記載の流体デバイス。

【請求項5】

前記第１の流体圧力から前記第２の流体圧力への前記ポンプ室内の圧力の周期的変化は、前記弁装置が前記チャネル導管に流体を周期的に送出することを引き起こす、請求項１から４のいずれか一項に記載の流体デバイス。

【請求項6】

第１の内面と第２の内面とを含む第１のチャネル導管であって、前記第１のチャネル導管が、第１の流体入口から第１の流体出口に流体を輸送するように構成され、前記第１の流体入口が、前記第１のチャネル導管中の前記流体のための入力部であり、前記第１の流体出口が、前記第１のチャネル導管中の前記流体のための出力部である、第１のチャネル導管と、
第３の内面と第４の内面とを含む第２のチャネル導管であって、前記第２のチャネル導管は、前記第１のチャネル導管と前記第２のチャネル導管とが共通壁を共有するように、前記第１のチャネル導管に隣接して位置し、前記共通壁が、前記第１のチャネル導管の前記第２の内面の部分と、前記第２のチャネル導管の前記第３の内面の部分とを含み、前記第２のチャネル導管が、第２の流体入口から第２の流体出口に流体を輸送するように構成され、前記第２の流体入口が、前記第２のチャネル導管中の前記流体のための入力部であり、前記第２の流体出口が、前記第２のチャネル導管中の前記流体のための出力部である、第２のチャネル導管と、
前記第２のチャネル導管の前記第２の流体入口と、前記第２のチャネル導管の前記第２の流体出口との間に位置するネックであって、前記ネックが、前記第２のチャネル導管の前記第４の内面の部分と、前記共通壁中に含まれる前記第２のチャネル導管の前記第３の内面の部分とを備える、ネックと、
前記第１のチャネル導管内に位置する弁装置であって、前記弁装置が、位置を変更して前記共通壁を変形することによって、前記第１のチャネル導管中の流体圧力に従って前記第２のチャネル導管中の流体流の速度を制御するように構成され、それにより、前記共通壁の変形が、前記ネックの断面積を変化させ、前記第２のチャネル導管中の流体流の前記速度を変化させ、前記弁装置が、前記第１のチャネル導管内の第１の流体圧力に従って前記第２のチャネル導管中の前記流体の第１の流速を誘導し、前記第１のチャネル導管内の第２の流体圧力に従って前記第２のチャネル導管中の前記流体の第２の流速を誘導するように構成され、前記第２の流体圧力が、前記第１の流体圧力よりも高い、弁装置と
を備える、流体デバイス。

【請求項7】

前記第１のチャネル導管の前記第１の流体入口が、前記第２のチャネル導管の前記第２の流体出口に隣接し、前記第１のチャネル導管の前記第１の流体出口が、前記第２のチャネル導管の前記第２の流体入口に隣接する、請求項６に記載の流体デバイス。

【請求項8】

前記弁装置が複数のセグメントを備え、前記複数のセグメントが、第１のセグメントと第２のセグメントとを含み、前記第１のセグメントが、第１の結合点において前記第１のチャネル導管の前記第１の内面に結合され、前記第２のセグメントが、第２の結合点において前記第１のチャネル導管の前記第２の内面に結合され、前記複数のセグメントの各セグメントが、追加の結合点において少なくとも１つの他のセグメントに結合された、請求項６または７に記載の流体デバイス。

【請求項9】

各セグメントが、少なくとも１つの結合点を中心として回転するように構成された、請求項８に記載の流体デバイス。

【請求項10】

前記複数のセグメントが第３のセグメントをさらに備え、前記第１のセグメントが、第３の結合点において前記第３のセグメントに結合され、前記第３のセグメントが、第４の結合点において前記第２のセグメントに結合された、請求項８または９に記載の流体デバイス。

【請求項11】

前記第１のチャネル導管の前記第１の内面上の結合点と、前記第１のチャネル導管の前記第２の内面上の結合点とが、所定の位置に固定される、請求項１０に記載の流体デバイス。

【請求項12】

前記第２の流体圧力への増加する流体圧力は、前記複数のセグメントが、前記共通壁を変形するように動くことを引き起こす、請求項８から１１のいずれか一項に記載の流体デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、一般に、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）のための流体デバイスに関し、より詳細には、仮想現実システムにおいて流体デバイスを使用することに関する。

【背景技術】

【0002】

仮想現実（ＶＲ）は、コンピュータ技術によって作成され、ＶＲシステムなどを通してユーザに提示される、シミュレートされた環境である。いくつかのＶＲシステムでは、ウェアラブルデバイス（たとえば、グローブ）は、ユーザが仮想オブジェクトと対話することを可能にする。そのようなウェアラブルデバイス上の回路要素は、複雑であり、かさばり、場合によっては重くなることがある。その結果、従来のウェアラブルデバイスは、ＶＲシステムとのユーザの体験を損なうことがある。

【発明の概要】

【0003】

開示される発明の実施形態は、ＶＲシステム、拡張現実（ＡＲ）システム、および／または複合現実（ＭＲ）システムにおいて使用される流体デバイスを含む。流体デバイスは、電子デバイス（たとえば、電界効果トランジスタ、電気ダイオード、抵抗器、キャパシタなど）と同様に機能する流体処理デバイスである。加えて、流体デバイスは構成可能であり、これは、流体デバイスが互いに結合されて、複合流体デバイス（たとえば、デコーダ）を形成し得ることを意味する。いくつかの実施形態では、流体デバイスのグループが互いに結合されて、ＶＲシステムのためのウェアラブルデバイス（たとえば、触覚グローブ）上の触覚装置のためのコントローラとして働く。

【0004】

一実施形態では、流体デバイスは、チャネル導管と、ポンプ室と、弁装置とを備える。チャネル導管は、第１の流体入口から流体出口に流体を輸送するように構成される。第１の流体入口は、チャネル導管中の流体のための入力部である。流体出口は、チャネル導管中の流体のための出力部である。ポンプ室は、第２の流体入口から流体を受け取るように構成される。第２の流体入口は、ポンプ室中の流体のための入力部である。ポンプ室は、第１の内面と第２の内面とを含む。ポンプ室の第２の内面の部分は、チャネル導管に隣接し、ポンプ室の第２の内面の部分中の間隙が、チャネル導管の第１の流体入口を形成する。弁装置はポンプ室内に位置する。弁装置は、ポンプ室内の流体圧力に従って、チャネル導管の第１の流体入口を介したポンプ室からチャネル導管への流体流の速度を制御するために位置を変更するように構成される。詳細には、弁装置は、ポンプ室内の第１の流体圧力に従って、チャネル導管の第１の流体入口を介したポンプ室からチャネル導管への流体の第１の流速を誘導するように構成される。弁装置は、ポンプ室内の第２の流体圧力に従って、チャネル導管の第１の流体入口を介したポンプ室からチャネル導管への流体の第２の流速を誘導するようにさらに構成され、第２の流体圧力は、第１の流体圧力よりも高い。

【0005】

代替実施形態では、流体デバイスは、第１のチャネル導管と、第２のチャネル導管と、ネックと、弁装置とを備える。第１のチャネル導管は、第１の内面と第２の内面とを含む。第１のチャネル導管は、第１の流体入口から第１の流体出口に流体を輸送するように構成される。第１の流体入口は、第１のチャネル導管中の流体のための入力部である。第１の流体出口は、第１のチャネル導管中の流体のための出力部である。第２のチャネル導管は、第３の内面と第４の内面とを含む。第２のチャネル導管は、第１のチャネル導管と第２のチャネル導管とが共通壁を共有するように、第１のチャネル導管に隣接して位置する。共通壁は、第１のチャネル導管の第２の内面の部分と、第２のチャネル導管の第３の内面の部分とを含む。第２のチャネル導管は、第２の流体入口から第２の流体出口に流体を輸送するように構成される。第２の流体入口は、第２のチャネル導管中の流体のための入力部である。第２の流体出口は、第２のチャネル導管中の流体のための出力部である。ネックは、第２のチャネル導管の第２の流体入口と、第２のチャネル導管の第２の流体出口との間に位置する。ネックは、第２のチャネル導管の第４の内面の部分と、共通壁中に含まれる第２のチャネル導管の第３の内面の部分とを備える。弁装置は第１のチャネル導管内に位置する。弁装置は、位置を変更して共通壁を変形することによって、第１のチャネル導管中の流体圧力に従って第２のチャネル導管中の流体流の速度を制御するように構成される。共通壁の変形は、ネックの断面積を変化させる。ネックの断面積のこの変化は、第２のチャネル導管中の流体流の速度を変化させる。詳細には、弁装置は、第１のチャネル導管内の第１の流体圧力に従って第２のチャネル導管中の流体の第１の流速を誘導するように構成される。弁装置は、第１のチャネル導管内の第２の流体圧力に従って第２のチャネル導管中の流体の第２の流速を誘導するようにさらに構成され、第２の流体圧力は、第１の流体圧力よりも高い。

【0006】

本発明による実施形態は、特に、流体デバイスを対象とする添付の特許請求の範囲において開示され、ある請求項カテゴリー、たとえば、流体デバイスにおいて述べられた特徴は、別の請求項カテゴリー、たとえば、方法、システム、記憶媒体、およびコンピュータプログラム製品においても請求され得る。添付の特許請求の範囲における従属関係または参照は、形式上の理由で選定されるにすぎない。ただし、前の請求項への意図的な参照（特に複数の従属関係）から生じる主題も請求され得、その結果、請求項とその特徴との任意の組合せが、開示され、添付の特許請求の範囲で選定された従属関係にかかわらず請求され得る。請求され得る主題は、添付の特許請求の範囲に記載の特徴の組合せだけでなく、特許請求の範囲における特徴の任意の他の組合せをも含み、特許請求の範囲において述べられた各特徴は、特許請求の範囲における任意の他の特徴または他の特徴の組合せと組み合わせられ得る。さらに、本明細書で説明または示される実施形態および特徴のいずれかは、別個の請求項において、ならびに／あるいは、本明細書で説明もしくは示される任意の実施形態もしくは特徴との、また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合せで請求され得る。

【0007】

本発明による一実施形態では、流体デバイスは、
第１の流体入口から流体出口に流体を輸送するように構成されたチャネル導管であって、第１の流体入口が、チャネル導管中の流体のための入力部であり、流体出口が、チャネル導管中の流体のための出力部である、チャネル導管と、
第２の流体入口から流体を受け取るように構成されたポンプ室であって、第２の流体入口が、ポンプ室中の流体のための入力部であり、ポンプ室が、第１の内面と第２の内面とを含み、ポンプ室の第２の内面の部分が、チャネル導管に隣接し、ポンプ室の第２の内面の部分中の間隙が、チャネル導管の第１の流体入口を形成する、ポンプ室と、
ポンプ室内に位置する弁装置であって、弁装置が、ポンプ室内の流体圧力に従って、チャネル導管の第１の流体入口を介したポンプ室からチャネル導管への流体流の速度を制御するために位置を変更するように構成され、弁装置が、ポンプ室内の第１の流体圧力に従って、チャネル導管の第１の流体入口を介したポンプ室からチャネル導管への流体の第１の流速を誘導し、第１の流体圧力よりも高いポンプ室内の第２の流体圧力に従って、チャネル導管の第１の流体入口を介したポンプ室からチャネル導管への流体の第２の流速を誘導するように構成された、弁装置と
を備え得る。

【0008】

弁装置は複数のセグメントを備え得、複数のセグメントは、第１のセグメントと第２のセグメントとを含み得、第１のセグメントは、第１の結合点においてポンプ室の第１の内面に結合され得、第２のセグメントは、第２の結合点においてポンプ室の第２の内面に結合され得、複数のセグメントの各セグメントは、追加の結合点において少なくとも１つの他のセグメントに結合され得る。

【0009】

複数のセグメントは第３のセグメントを含み得、第１のセグメントは、第３の結合点において第３のセグメントに結合され得、第３のセグメントはまた、第４の結合点において第２のセグメントに結合され得、第２のセグメントはまた、第４の結合点において第３のセグメントに結合され得る。

【0010】

ポンプ室内の増加する流体圧力は、複数のセグメントが複数のセグメントのそれぞれの結合点を中心として回転することを引き起こし得、その動きが、チャネル導管に流体を送出するように働く。

【0011】

ポンプ室の第１の内面上の結合点と、ポンプ室の第２の内面上の結合点とは、所定の位置に固定され得る。

【0012】

第１の流体圧力から第２の流体圧力へのポンプ室内の圧力の周期的変化は、弁装置がチャネル導管に流体を周期的に送出することを引き起こし得る。

【0013】

本発明による一実施形態では、流体デバイスは、
第１の内面と第２の内面とを含む第１のチャネル導管であって、第１のチャネル導管が、第１の流体入口から第１の流体出口に流体を輸送するように構成され、第１の流体入口が、第１のチャネル導管中の流体のための入力部であり、第１の流体出口が、第１のチャネル導管中の流体のための出力部である、第１のチャネル導管と、
第３の内面と第４の内面とを含む第２のチャネル導管であって、第２のチャネル導管は、第１のチャネル導管と第２のチャネル導管とが共通壁を共有するように、第１のチャネル導管に隣接して位置し、共通壁が、第１のチャネル導管の第２の内面の部分と、第２のチャネル導管の第３の内面の部分とを含み、第２のチャネル導管が、第２の流体入口から第２の流体出口に流体を輸送するように構成され、第２の流体入口が、第２のチャネル導管中の流体のための入力部であり、第２の流体出口が、第２のチャネル導管中の流体のための出力部である、第２のチャネル導管と、
第２のチャネル導管の第２の流体入口と、第２のチャネル導管の第２の流体出口との間に位置するネックであって、ネックが、第２のチャネル導管の第４の内面の部分と、共通壁中に含まれる第２のチャネル導管の第３の内面の部分とを備える、ネックと、
第１のチャネル導管内に位置する弁装置であって、弁装置が、位置を変更して共通壁を変形することによって、第１のチャネル導管中の流体圧力に従って第２のチャネル導管中の流体流の速度を制御するように構成され、それにより、共通壁の変形が、ネックの断面積を変化させ、第２のチャネル導管中の流体流の速度を変化させ、弁装置が、第１のチャネル導管内の第１の流体圧力に従って第２のチャネル導管中の流体の第１の流速を誘導し、第１のチャネル導管内の第２の流体圧力に従って第２のチャネル導管中の流体の第２の流速を誘導するように構成され、第２の流体圧力が、第１の流体圧力よりも高い、弁装置と
を備え得る。

【0014】

第１のチャネル導管の第１の流体入口は、第２のチャネル導管の第２の流体出口に隣接し得、第１のチャネル導管の第１の流体出口は、第２のチャネル導管の第２の流体入口に隣接し得る。

【0015】

弁装置は複数のセグメントを備え得、複数のセグメントは、第１のセグメントと第２のセグメントとを含み得、第１のセグメントは、第１の結合点において第１のチャネル導管の第１の内面に結合され得、第２のセグメントは、第２の結合点においてチャネル導管の第２の内面に結合され得、複数のセグメントの各セグメントは、追加の結合点において少なくとも１つの他のセグメントに結合され得る。

【0016】

各セグメントは、少なくとも１つの結合点を中心として回転するように構成され得る。

【0017】

複数のセグメントは第３のセグメントをさらに備え得、第１のセグメントは、第３の結合点において第３のセグメントに結合され得、第３のセグメントは、第４の結合点において第２のセグメントに結合され得る。

【0018】

第１のチャネル導管の第１の内面上の結合点と、第１のチャネル導管の第２の内面上の結合点とは、所定の位置に固定され得る。

【0019】

第２の流体圧力への増加する流体圧力は、複数のセグメントが、共通壁を変形するように動くことを引き起こし得る。

【0020】

本発明のさらなる実施形態では、１つまたは複数のコンピュータ可読非一時的記憶媒体は、ソフトウェアを具備し、ソフトウェアは、実行されたとき、本発明によるシステム、または上述の実施形態のいずれかにおいて、実施するように動作可能である。

【0021】

本発明のさらなる実施形態では、コンピュータ実装方法は、本発明によるシステム、または上述の実施形態のいずれかを使用する。

【0022】

本発明のさらなる実施形態では、好ましくはコンピュータ可読非一時的記憶媒体を備えるコンピュータプログラム製品は、本発明によるシステム、または上述の実施形態のいずれかにおいて使用される。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1A】一実施形態による、低圧状態においてポンプとして機能する例示的な流体デバイスの断面図である。

【図1B】一実施形態による、図１Ａに示されている例示的な流体デバイスの、その流体入口の透視図からの断面図である。

【図1C】一実施形態による、図１Ａに示されている例示的な流体デバイスの、高圧状態における断面図である。

【図1D】一実施形態による、図１Ｃに示されている例示的な流体デバイスの、その流体入口の透視図からの断面図である。

【図2A】一実施形態による、低圧状態においてラッチングゲートとして機能する例示的な流体デバイスの断面図である。

【図2B】一実施形態による、図２Ａに示されている例示的な流体デバイスの、その流体入口の透視図からの断面図である。

【図2C】一実施形態による、図２Ａに示されている例示的な流体デバイスの、高圧状態における断面図である。

【図2D】一実施形態による、図２Ｃに示されている例示的な流体デバイスの、その流体入口の透視図からの断面図である。

【図3】一実施形態による、ＶＲシステムを含むシステム環境のブロック図である。

【図4】一実施形態による、仮想オブジェクトと対話するための例示的な触覚グローブである。

【発明を実施するための形態】

【0024】

図は、単に説明の目的で本開示の実施形態を示す。本明細書で説明される開示の原理またはうたわれている利益から逸脱することなく、本明細書で示される構造および方法の代替実施形態が採用され得ることを、当業者は以下の説明から容易に認識されよう。

【0025】

システムの全体像
開示される発明の実施形態は、仮想現実（ＶＲ）システム、拡張現実（ＡＲ）システム、および／または複合現実（ＭＲ）システムにおいて使用される流体デバイスを含む。いくつかの実施形態では、流体デバイスは、情報を送信するために流体で充填された、ミリメートルまたはより小さいチャネルを使用するソフト材料から作られたデバイスであり、流体デバイスは、一般に、論理を実装し、情報を送信するための制御アクチュエータを有する。一実施形態では、流体デバイスは、電気システムにおいて電子デバイス（たとえば、電気トランジスタ、電気ダイオードなど）と同様に機能する流体処理デバイスである。たとえば、流体デバイスは、流体ラッチングゲートまたはポンプとして動作するように設計され得る。加えて、流体デバイスは構成可能であり、これは、流体デバイスが互いに結合されて、複合流体デバイスを形成し得ることを意味する。いくつかの実施形態では、流体デバイスのグループが互いに結合されて、ＶＲシステムのためのウェアラブルデバイス（たとえば、触覚グローブ）上の触覚装置のためのコントローラとして働く。

【0026】

図１Ａ～図２Ｄを参照しながら、ラッチングゲートおよびポンプとして機能する流体デバイスに関する詳細な例が以下で説明される。

【0027】

一実施形態では、ウェアラブルデバイスが、そのデバイスを着用するユーザにＶＲ、ＡＲ、ＭＲ、またはそれらの何らかの組合せの体験を提供するためのシステムにおいて実装される。より詳細には、ウェアラブルデバイスは、システムのコンソールからの命令に応答して、ユーザに触覚フィードバックを与える。ウェアラブルデバイスは、少なくとも１つのアクチュエータと、コントローラとを含む。コントローラは、上記で説明されたように、複数の流体デバイスから構成される。いくつかの実施形態では、流体デバイスは、互いに結合されて、１つまたは複数の複合流体デバイスを形成する。複合流体デバイスは、互いに結合されて流体回路を形成する複数の流体デバイスから形成されるデバイスであり、流体デバイスは、複数の流体デバイスが互いに結合されてより大きい構造を生成し得るという点で「構成可能」である。「複合流体デバイス」に関するさらなる詳細は、たとえば、両方ともその全体が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願第６２／４４９，３２３号および米国特許出願第６２／３９９，１５３号において見つけられ得る。

【0028】

いくつかの実施形態では、流体デバイスはポンプとして機能する。これらの実施形態では、流体デバイスは、流体入口を含むポンプ室と、ポンプ室内の弁装置と、ポンプ室に接続された流体入口、および流体出口を含むチャネル導管とを含む。弁装置上に加えられる流体圧力は、チャネル導管の流体入口を周期的に開閉するように弁装置を制御し、これは、ポンプ室からの流体がチャネル導管に周期的に送出されることを可能にする。

【0029】

代替実施形態では、流体デバイスはラッチングゲートとして機能する。これらの実施形態では、流体デバイスは、内面によって画定され、流体入口および流体出口を有する第１のチャネル導管と、第１のチャネル導管内の弁装置と、内面によって画定され、流体入口および流体出口を含む第２のチャネル導管とを含む。特に、弁装置は、第２の導管チャネルに隣接する第１のチャネル導管の内面の一部に接続される。弁装置上に加えられる第１のチャネル導管の流体入口からの流体圧力は、第１のチャネル導管の内面を引っ張り、さらに、第１のチャネル導管に隣接する第２のチャネル導管の内面の一方の側面を引っ張るように弁装置を制御し、これは、第２のチャネル導管が開かれることを可能にし、第２のチャネル導管内の流体が流体入口から流体出口に流れることを可能にする。
弁装置に加えられる流体圧力に応答して第２のチャネル導管を開くことは、このモードにおける流体デバイスをラッチングゲートとして機能させる。

【0030】

流速は、流体デバイスのチャネル導管中で一方の端部から他方の端部に流れる流体のスピードを指示する。例示的な体積流量は、６０ｍｌ／分である。流体デバイスのチャネル導管中の流速は、たとえば、対応する流体入口からの流体の圧力によって、影響を及ぼされ得る。

【0031】

チャネル導管の「開」状態は、チャネル導管中の流体が、何らかの開しきい値流速で一方の端部から他方の端部に流れているときの状態を指す。対照的に、チャネル導管の「閉」状態は、チャネル導管中の流体の流れが、何らかの閉しきい値流速よりも小さく、チャネル導管中の流れが一方の端部から他方の端部に流れるのを妨げるときの状態を指す。加えて、チャネル導管が開状態から閉状態に、または閉状態から開状態に遷移するとき、「遷移」状態が発生する。

【0032】

ここで説明される「高圧」、「遷移」圧力、および「低圧」は、流体デバイス構造と、流体デバイスを充填する流体の圧力とに依存する。概して、「低圧」は、低圧範囲内に入る流体の圧力であり、「高圧」は、高圧範囲内に入る流体の圧力であり、「遷移」圧力は、低圧範囲と高圧範囲との間にある流体の圧力である。いくつかの実施形態では、高圧範囲および低圧範囲はあるが、遷移範囲はないことに留意されたい。その上、流体デバイスの異なる構成要素は、異なる高圧範囲と、異なる遷移圧力範囲と、異なる低圧範囲とを有し得る。たとえば、ゲートの高圧範囲は、ソースの高圧範囲よりもかなり小さいことがある。

【0033】

次に、ポンプとして機能する例示的な流体デバイス１００の説明を参照すると、図１Ａは、一実施形態による、低圧状態においてポンプとして機能する例示的な流体デバイス１００の断面図である。流体デバイス１００は、ポンプ室１０５と、チャネル導管１１０と、弁装置１１５とを含む。

【0034】

ポンプ室１０５は、流体デバイス１００の一部であり、内面１２０（１２０と総称される１２０Ａおよび１２０Ｂ）によって画成され、図１Ａに示されている断面図では、内面１２０Ａの一方の側面および内面１２０Ｂの他方の側面が示されている。特に、内面１２０Ｂの側面は、チャネル導管１１０に隣接し、以下で説明される、チャネル導管の流体入口１２５を形成する間隙が、内面１２０Ａの側面上にある。一実施形態では、ポンプ室１０５の内面１２０は、薄い膜から作られる。ポンプ室１０５はまた、流体入口１３０を含み、流体入口１３０からの流体がポンプ室に流れる。以下でより十分に説明されるように、ポンプ室１０５内の流体は、チャネル導管が開状態にあるとき、チャネル導管１１０のほうへ、およびその中に向けられる。ポンプ室１０５は、以下で説明される弁装置１１５をも含む。

【0035】

チャネル導管１１０は、チャネルを密閉する流体デバイス１００の一部であり、流体がチャネル内を流れる。チャネル導管１１０は、内面１３５によって画成される。チャネル導管１１０は、流体入口１２５と流体出口１４０とを含み、チャネル導管内の流体は、チャネル導管が開状態にあるとき、流体入口から流体出口に流れる。チャネル導管１１０は、チャネル導管の流体入口１２５を介してポンプ室１０５の内面１２０Ｂの側面に接続される。

【0036】

弁装置１１５は、流体デバイス１００の一部である。弁装置１１５は、２つの結合されたセグメントが２つの結合されたセグメントの結合点において回転し得るように互いに結合された複数のセグメントを含む。その回転は、Ｚ軸に平行な軸に沿って発生し得、時計回りまたは逆時計回りであり得る。一実施形態では、弁装置１１５は、図１Ａおよび図１Ｃに示されている、セグメント１４５Ａ、１４５Ｂおよび１４５Ｃとしてラベリングされた３つのセグメントを含む。複数のセグメントのうち、セグメント１４５Ａは、内面１２０Ａの側面に結合され、セグメント１４５Ｃは、内面１２０Ｂの側面に結合され、セグメント１４５Ｂは、セグメント１４５Ａとセグメント１４５Ｃとに結合される。内面１２０Ａに結合されたセグメント１４５Ａの部分と、内面１２０Ｂに結合されたセグメント１４５Ｃの部分とは、それぞれの結合点において結合される。また、各結合点において、Ｚ軸に平行な軸を中心に回転が発生し得、その回転は、時計回りまたは逆時計回りであり得る。ポンプ室１０５中のセグメント１４５Ｂのロケーションは、流体圧力とともに変化し得る。固定されたままである、それぞれ、内面１２０Ａおよび１２０Ｂとの、セグメント１４５Ａ、１４５Ｃの結合点を除いて、セグメント１４５Ａおよび１４５Ｃも同様に位置を変更し得る。一実施形態では、弁装置１１５は、プラスチックなどの変形可能な材料から作られる。弁装置１１５の３つのセグメント１４５Ａ、１４５Ｂ、１４５Ｃは、ポンプ室１０５内の流体圧力に従って、より詳細には、ポンプ室の流体入口１３０からの流体圧力に従って動くことができる。一例として、流体入口１３０からの増加する流体圧力は、セグメント１４５Ａが、内面１２０Ａとのセグメント１４５Ａの結合点を中心に反時計回りに回転することと、セグメント１４５Ｃが、内面１２０Ｂとのセグメント１４５Ｃの結合点を中心に時計回りに回転することとを引き起こす。セグメント１４５Ａおよび１４５Ｃの動きは、セグメント１４５Ｂも、正のｙ方向に動き、また、反時計回りに回転することを引き起こす。図１Ａでは、流体デバイス１００は、チャネル導管１１０の対応する開状態を伴う低圧状態にある。

【0037】

流体デバイス１００の低圧状態は、ポンプ室１０５内の流体圧力が、あるしきい値を下回り、たとえば、流体の流速が、あるしきい値を下回り得ることを指示する。低圧状態では、弁装置１１５上に加えられる流体入口１３０からの流体圧力が、しきい値に達するかまたはしきい値を超えることなしに、弁装置は、ある距離内で内面１２０Ｂの側面から離れて配置され、特に図１Ａに示されているように、セグメント１４５Ａおよびセグメント１４５Ｂは、内面１２０Ｂの側面から離れている。したがって、チャネル導管１１０の流体入口１２５は開いており、これは、ポンプ室１０５内の流体が、チャネル導管のほうへ向けられ、チャネル導管の中に流れることを可能にし、チャネル導管は開状態にある。

【0038】

流体デバイス１００の遷移状態は、高圧状態と低圧状態との間の状態である。一例として、高圧状態から低圧状態への流体デバイス１００の遷移状態の間、ポンプ室１０５内の流体圧力は、最初は閉じられていた間隙が開いて、チャネル導管１１０が閉状態から開状態に移行することを可能にするまで、徐々に減少している。別の例として、低圧状態から高圧状態への流体デバイス１００の遷移状態の間、ポンプ室１０５内の流体圧力は、最初は開いていた間隙が閉じて、チャネル導管１１０が開状態から閉状態に移行することを可能にするまで、徐々に増加している。

【0039】

図１Ｂは、一実施形態による、図１Ａに示されている例示的な流体デバイス１００の、その流体入口１３０の透視図からの断面図１５０である。図１Ｂに示されているように、断面図１５０は矩形形状である。図１Ｂでは、チャネル導管１１０は開状態にあり、セグメント１４５Ａは、内面１２０Ｂの側面から離れており、開口部１５５があり、開口部１５５は、流体入口１３０からの流体が、チャネル導管１１０のほうへ、およびその中に向けられることを可能にし、これは、流体デバイス１００が開状態にあることを指示する。代替実施形態では、流体入口１３０からの断面図１５０は、異なる形状、たとえば、円形、正方形、または何らかの他の形状を有することができる。チャネル導管１１０は、この図には示されていないことに留意されたい。ただし、チャネル導管１１０は、矩形断面、あるいは、代替的に、円形、正方形、または何らかの他の形状を有し得る。

【0040】

図１Ｃは、一実施形態による、図１Ａに示されている例示的な流体デバイス１００の、高圧状態における断面図である。図１Ｃの実施形態では、流体デバイス１００は高圧状態にある。流体デバイス１００の高圧状態は、ポンプ室１０５内の流体圧力が、あるしきい値に達するかまたはあるしきい値を上回り、たとえば、流体の流速が、あるしきい値を上回り得ることを指示する。高圧状態では、弁装置１１５上に加えられる流体圧力は、弁装置１１５のセグメント１４５Ａおよびセグメント１４５Ｂを流体入口１３０から離れるように押す。流体圧力はまた、弁装置１１５のセグメント１４５Ａおよびセグメント１４５Ｂの部分を内面１２０Ｂの側面に押しつける。これは、チャネル導管１１０の流体入口１２５を閉じ、したがって、ポンプ室１０５内の流体がチャネル導管１１０中に流れるのを妨げ、チャネル導管を閉状態にする。

【0041】

図１Ｄは、一実施形態による、図１Ｃに示されている例示的な流体デバイスの、その流体入口１３０の透視図からの断面図１５５である。図１Ｄでは、チャネル導管１１０は閉状態にあり、セグメント１４５Ａの部分は、内面１２０Ｂの側面に押しつけられ、したがって、チャネル導管の流体入口１２５を閉じ、ポンプ室１０５内の流体がチャネル導管中に流れるのを妨げる。

【0042】

一実施形態では、ポンプ室１０５内の流体からの一定の圧力インパルスとともに、弁装置１１５のセグメント１４５Ａ、１４５Ｂ、１４５Ｃは、周期的に、ｙ軸のほうへ動いて内面１２０Ｂに押しつけられ、および内面１２０Ｂから遠ざかる。弁装置１１５のこの周期的動きは、流体を遮断し、およびチャネル導管１１０中に入らせ、チャネル導管１２０を周期的に閉状態にし、および開状態にする。チャネルの閉状態から開状態への（または開状態から閉状態への）周期的変化は、流体デバイス１００がポンプとして機能することを可能にする。

【0043】

図２Ａは、一実施形態による、低圧状態においてラッチングゲートとして機能する例示的な流体デバイス２００の断面図である。流体デバイス２００は、第１のチャネル導管２０５と、第１のチャネル導管２０５から分離された第２のチャネル導管２１０と、第１のチャネル導管内の弁装置２１５とを含む。図２Ａに示されている流体デバイス２００は一例にすぎず、示されていない代替実施形態では、流体デバイス２００は、追加の／より少数の、または異なる構成要素を含み得る。

【0044】

第１のチャネル導管２０５はチャネルを密閉し、流体がチャネル内を流れる。第１のチャネル導管２０５は、内面２２０（２２０と総称される２２０Ａおよび２２０Ｂ）によって画成され、図２Ａに示されている断面図では、内面２２０Ａおよび２２０Ｂの２つの側面が示されている。第１のチャネル導管２０５は、流体がそこから第１のチャネル導管中に流れる流体入口２１５を含む。第１のチャネル導管２０５と第２のチャネル導管２１０とは、共通壁を共有する。共通壁は、第１のチャネル導管中の内面２２０Ｂの部分と、第２のチャネル導管中の内面２２５Ａの部分とを含む。共通壁はまた、内面２２０Ｂおよび／または内面２２５Ａが、たとえば、弁装置２１５によって共通壁上に及ぼされる力によって、（たとえば、Ｘ軸に平行な軸に沿って）引っ張られるかまたは押され得るという点で、変形可能である。

【0045】

弁装置２１５は、一実施形態では、複数のセグメントを含む、流体デバイス２００の一部である。一実施形態では、弁装置２１５は、図２Ａおよび図２Ｃに示されている、セグメント２３０Ａ、２３０Ｂおよび２３０Ｃとしてラベリングされた３つのセグメントを含む。３つのセグメント２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｃは、２つの結合されたセグメントが２つの結合されたセグメント間の結合点において回転し得るように互いに結合される。内面２２０Ａに結合されたセグメント２３０Ａの部分と、内面２２０Ｂに結合されたセグメント２３０Ｃの部分とは、それぞれの結合点において結合される。セグメント２３０Ｂは、セグメント２３０Ａとセグメント２３０Ｃの両方に、それぞれの結合点において結合される。また、各結合点において、Ｚ軸に平行な軸を中心に回転が発生し得、その回転は、時計回りまたは逆時計回りであり得る。以下で説明されるように、第１のチャネル導管２０５中のセグメント２３０Ｂのロケーションは、流体圧力とともに変化し得る。固定されたままである、それぞれ、内面２２０Ａおよび２２０Ｂとの、セグメント２３０Ａ、２３０Ｃの結合点を除いて、セグメント２３０Ａおよび２３０Ｃも同様に位置を変更し得る。複数のセグメントのうち、セグメント２３０Ａは、内面２２０Ａの側面に結合され、セグメント２３０Ｃは、内面２２０Ｂの側面に結合され、セグメント２３０Ｂは、セグメント２３０Ａとセグメント２３０Ｃとを接続している。一実施形態では、弁装置２１５は、プラスチックなどの変形可能な材料から作られる。弁装置２１５のセグメント２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｃは、第１のチャネル導管２０５内の流体圧力に従って、より詳細には、第１のチャネル導管の流体入口２１５からの流体圧力に従って動くことができる。一例として、流体入口２１５からの（しきい値を上回る）増加する流体圧力は、セグメント２３０Ａが、内面２２０Ａとのセグメント２３０Ａの結合点を中心に反時計回りに回転することと、セグメント２３０Ｃが、内面２２０Ｂとのセグメント２３０Ｃの結合点を中心に時計回りに回転することとを引き起こす。セグメント２３０Ａおよび２３０Ｃの動きは、セグメント２３０Ｂも、正のｙ方向に動き、また、反時計回りに回転することを引き起こす。図２Ａでは、流体デバイス２００は、第２のチャネル導管２１０の対応する閉状態を伴う低圧状態にある。

【0046】

第２のチャネル導管２１０は、第１のチャネル導管２０５に隣接して配置される。第２のチャネル導管２１０は、内面２２５（内面２２５と総称される内面２２５Ａおよび２２５Ｂ）によって画成され、図２Ａに示されている断面図では、内面２２５Ａおよび２２５Ｂの２つの側面が示されている。第２のチャネル導管２１０は、流体入口２３５と流体出口２４０とを含み、流体は、第２のチャネル導管２１０が開状態にあるとき、流体入口から流体出口に流れる。第２のチャネル導管２１０はまた、流体入口２３５と流体出口２４０との間にネック２４５を含む。ネック２４５は、第２のチャネル導管２１０を通る流体流を調整するために、第２のチャネル導管２１０の断面の面積が調整され（すなわち、増加または減少され）得る、第２のチャネル導管２１０中のロケーションである。ネック２４５は、第１のチャネル導管２０５との共通壁を含む。共通壁は、内面２２０Ｂの部分と内面２２５Ａの部分とを含む。共通壁の一部である内面２２０Ａの部分上への調整力が、ネック２４５の断面を調整することができる。以下で詳細に説明されるように、調整力は、第１のチャネル導管２０５中の流体圧力に部分的に基づいて、弁装置２１５によって加えられる。

【0047】

流体デバイス２００は、低圧状態（すなわち、第２のチャネル導管２１０が閉状態にある）、高圧状態（すなわち、第２のチャネル導管２１０が開状態にある）、または遷移状態（すなわち、第２のチャネル導管２１０が、開状態と閉状態との間にある）にあり得る。

【0048】

流体デバイス２００の低圧状態は、第１のチャネル導管２０５が、あるしきい値を下回り、たとえば、流体の流速が、あるしきい値を下回り得ることを指示する。低圧状態では、十分に大きい圧力が弁装置２１５上に加えられることなく、その結果、弁装置２１５は、内面２２０Ｂをその元の位置から離れるように引っ張らない。したがって、ネック２４５の断面は小さいままであり、これは、第２のチャネル導管２１０の流体入口２３５から流体出口２４０への流体流を制限し（および、いくつかの実施形態では、停止し）、第２のチャネル導管２１０を閉状態にする。

【0049】

流体デバイス２００の遷移状態は、高圧状態と低圧状態との間の状態である。一例として、低圧状態から高圧状態への流体デバイス２００の遷移状態の間、第１のチャネル導管２０５内の流体圧力は増加しており、結果として、内面２２０Ｂ上に弁装置２１５によって－Ｘ方向により多くの力が生じる。これは、ネック２４５の断面を増大させる内面２２０Ｂの変形を引き起こす。これは、第２のチャネル導管２１０が閉状態から開状態に移行することを可能にする。別の例として、高圧状態から低圧状態への流体デバイス２００の遷移状態の間、第１のチャネル導管２０５内の流体圧力は徐々に減少しており、結果として、内面２２０Ｂ上に弁装置２１５によって－Ｘ方向により少ない力が生じる。これは、内面２２０Ｂのより小さい変形を引き起こし、ネック２４５の断面を縮小させ、第２のチャネル導管２１０を閉状態にする。

【0050】

図２Ｂは、一実施形態による、図２Ａに示されている例示的な流体デバイス２００の、その流体入口２１５の透視図からの断面図２５０である。図２Ｂに示されているように、断面図２５０は、２つの部分２５５および２６０を含む。断面図２５５は、第１のチャネル導管２０５に対応し、断面図２６０は、第２のチャネル導管２１０に対応する。図２Ｂに示されているように、断面図２５５は矩形形状を有し、断面図は円形形状を有する。図２Ｂでは、流体デバイス２００は低圧状態にあり、第２のチャネル導管２１０は閉状態にある。代替実施形態では、断面図２５５および断面図２６０は、異なる形状、たとえば、楕円、正方形、または何らかの他の形状を有することができる。

【0051】

図２Ｃは、一実施形態による、図２Ａに示されている例示的な流体デバイス２００の、高圧状態における断面図である。図２Ｃの実施形態では、流体デバイス２００は高圧状態にあり、第１のチャネル導管２０５の流体入口２１５からの流体の圧力は、あるしきい値に達しているかまたはあるしきい値を超えており、内面２２０Ｂを負のＸ方向に動かし、したがって、第２のチャネル導管２１０の内面２２５Ａをも負のＸ方向に動かす。この変形は、ネック２４５の断面を増大させ、第２のチャネル導管２１０を通る流体の流速を増加させる。しきい値流速に達すると、第２のチャネル導管２１０は開状態にある。

【0052】

流体デバイス２００の高圧状態は、第１のチャネル導管２０５内の流体圧力が、あるしきい値を上回ることを指示する。高圧状態では、十分に大きい圧力が弁装置２１５上に加えられて、弁装置は、第１のチャネル導管２０５の内面２２０Ｂを負のｘ軸のほうへ動かす量の力を与える。したがって、第１のチャネル導管２０５と第２のチャネル導管２１０とによって共有される共通壁により、第２のチャネル導管２１０の内面２２５Ａも負のｘ軸のほうへ動き、ネック２４５の断面が増大する。これは、第２のチャネル導管２１０内の流体が、流体入口２３５から流体出口２４０に流れることを可能にし、第２のチャネル導管２１０を開状態にする。

【0053】

第１のチャネル導管２０５内の流体圧力が、しきい値圧力に達するにつれて、ネック２４５の断面は、第２のチャネル導管２１０を開状態にするのに十分な程度まで増大する。したがって、第１のチャネル導管２０５中の流体圧力を制御することによって、第２のチャネル導管２１０内の流体流に影響を及ぼすために、流体デバイス２００は、ラッチングゲートとして機能する。

【0054】

図２Ｄは、一実施形態による、図２Ｃに示されている例示的な流体デバイス２００の、その流体入口２１５の透視図からの断面図２５０である。図２Ｄに示されているように、断面図２５０は、２つの部分２５５および２６０を含む。断面図２５５は、第１のチャネル導管２０５に対応し、断面図２６０は、第２のチャネル導管２１０に対応する。図２Ｄに示されているように、断面図２５５は矩形形状を有し、断面図は円形形状を有する。図２Ｄでは、流体デバイス２００は高圧状態にあり、第２のチャネル導管２１０は開状態にある。代替実施形態では、断面図２５５および断面図２６０は、異なる形状、たとえば、楕円、正方形、または何らかの他の形状を有することができる。

【0055】

図３は、一実施形態による、触覚アセンブリ３０５を含むシステム３００のブロック図である。システム３００は、ＶＲ環境、拡張現実（ＡＲ）環境、複合現実（ＭＲ）環境、またはそれらの何らかの組合せにおいて動作し得る。システム３００は、各々コンソール３２０に結合された、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）３１０と、イメージングデバイス３１５と、触覚アセンブリ３０５とを備える。図３は、１つのＨＭＤ３１０と、１つのイメージングデバイス３１５と、１つの触覚アセンブリ３０５とを含む、例示的なシステム３００を示すが、他の実施形態では、任意の数のこれらの構成要素が、システム３００中に含まれ得る。たとえば、各々、関連する触覚アセンブリ３０５を有し、１つまたは複数のイメージングデバイス３１５によって監視される、複数のＨＭＤ３１０があり得、各ＨＭＤ３１０、触覚アセンブリ３０５、およびイメージングデバイス３１５は、コンソール３２０と通信する。代替構成では、異なるおよび／または追加の構成要素が、システム３００中に含まれ得る。加えて、いくつかの実施形態では、システム３００は、ＡＲシステム環境など、他のシステム環境を含むように修正され得る。

【0056】

ＨＭＤ３１０は、ユーザにメディアを提示する。ＨＭＤ３１０によって提示されるメディアの例は、１つまたは複数の画像、ビデオ、オーディオ、またはそれらの何らかの組合せを含む。いくつかの実施形態では、オーディオは、外部デバイス（たとえば、スピーカーおよび／またはヘッドフォン）を介して提示され、この外部デバイスは、ＨＭＤ３１０、コンソール３２０、またはその両方からオーディオ情報を受信し、そのオーディオ情報に基づいてオーディオデータを提示する。ＨＭＤ３１０は、１つまたは複数の剛体を備え得、これらの剛体は、剛性的にまたは非剛性的に、一緒に互いに結合され得る。剛体間の剛性結合は、結合された剛体が単一の剛性エンティティとして働くことを引き起こす。対照的に、剛体間の非剛性結合は、剛体が互いに対して動くことを可能にする。いくつかの実施形態では、ＨＭＤ３１０はまた、拡張現実（ＡＲ）ヘッドセットおよび／または複合現実（ＭＲ）ヘッドセットとして働き得る。これらの実施形態では、ＨＭＤ３１０は、コンピュータ生成された要素（たとえば、画像、ビデオ、音など）を用いて物理的現実世界の環境のビューを拡張する。

【0057】

ＨＭＤ３１０は、電子ディスプレイ３２５と、光学ブロック３３０と、１つまたは複数のロケータ３３５と、１つまたは複数の位置センサー３４０と、慣性測定ユニット（ＩＭＵ）３４５とを含む。

【0058】

光学ブロック３３０は、電子ディスプレイ３２５から受け取られた光を増強し、画像光に関連する光学エラーを補正し、補正された画像光は、ＨＭＤ３１０のユーザに提示される。光学要素は、アパーチャ、フレネルレンズ、凸レンズ、凹レンズ、フィルタ、または電子ディスプレイ３２５から放出される画像光に影響を及ぼす任意の他の好適な光学要素であり得る。その上、光学ブロック３３０は、異なる光学要素の組合せを含み得る。いくつかの実施形態では、光学ブロック３３０中の光学要素のうちの１つまたは複数は、反射防止コーティングなど、１つまたは複数のコーティングを有し得る。

【0059】

互いに対して、およびＨＭＤ３１０上の特定の基準点に対して、ＨＭＤ３１０上の特定の位置に位置するオブジェクトがある。ロケータ３３５は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、コーナーキューブリフレクタ、反射マーカー、ＨＭＤ３１０が動作する環境と対照をなすタイプの光源、またはそれらの何らかの組合せであり得る。ロケータ３３５がアクティブである実施形態（すなわち、ＬＥＤまたは他のタイプの発光デバイス）では、ロケータ３３５は、可視帯域内（－３８０ｎｍ～７５０ｎｍ）、赤外（ＩＲ）帯域内（－７５０ｎｍ～１ｍｍ）、紫外帯域内（１０ｎｍ～３８０ｎｍ）、電磁スペクトルの何らかの他の部分、またはそれらの何らかの組合せの光を放出し得る。

【0060】

いくつかの実施形態では、ロケータ３３５は、ＨＭＤ３１０の外面の下に位置し、この外面は、ロケータ３３５によって放出または反射される光の波長に対して透過性であるか、あるいはロケータ３３５によって放出または反射される光の波長を実質的に減衰させないほど十分に薄い。加えて、いくつかの実施形態では、ＨＭＤ３１０の外面または他の部分は、光の波長の可視帯域内で不透過性である。したがって、ロケータ３３５は、ＩＲ帯域内で透過性であるが可視帯域内で不透過性である外面の下で、ＩＲ帯域内の光を放出し得る。

【0061】

ＩＭＵ３４５は、位置センサー３４０のうちの１つまたは複数から受け取られた測定信号に基づいて高速較正データを生成する電子デバイスである。位置センサー３４０は、ＨＭＤ３１０の運動に応答して１つまたは複数の測定信号を生成する。位置センサー３４０の例は、１つまたは複数の加速度計、１つまたは複数のジャイロスコープ、１つまたは複数の磁力計、運動を検出する別の好適なタイプのセンサー、ＩＭＵ３４５のエラー補正のために使用されるタイプのセンサー、またはそれらの何らかの組合せを含む。位置センサー３４０は、ＩＭＵ３４５の外部に、ＩＭＵ３４５の内部に、またはそれらの何らかの組合せで位置し得る。

【0062】

１つまたは複数の位置センサー３４０からの１つまたは複数の測定信号に基づいて、ＩＭＵ３４５は、ＨＭＤ３１０の初期位置に対するＨＭＤ３１０の推定位置を指示する高速較正データを生成する。たとえば、位置センサー３４０は、並進運動（前／後、上／下、左／右）を測定するための複数の加速度計と、回転運動（たとえば、ピッチ、ヨー、ロール）を測定するための複数のジャイロスコープとを含む。いくつかの実施形態では、ＩＭＵ３４５は、測定信号を迅速にサンプリングし、サンプリングされたデータからＨＭＤ３１０の推定位置を計算する。たとえば、ＩＭＵ３４５は、加速度計から受け取られた測定信号を経時的に積分して速度ベクトルを推定し、その速度ベクトルを経時的に積分してＨＭＤ３１０上の基準点の推定位置を決定する。代替的に、ＩＭＵ３４５は、サンプリングされた測定信号をＨＭＤ３１０に与え、ＨＭＤ３１０は、高速較正データを決定する。基準点は、ＨＭＤ３１０の位置を表すために使用され得る点である。基準点は、概して、空間内の点として定義され得るが、しかしながら、実際には、基準点は、ＨＭＤ３１０内の点（たとえば、ＩＭＵ３４５の中心）として定義される。

【0063】

ＩＭＵ３４５は、コンソール３２０から１つまたは複数の較正パラメータを受け取る。以下でさらに説明されるように、１つまたは複数の較正パラメータは、ＨＭＤ３１０の追跡を維持するために使用される。受け取られた較正パラメータに基づいて、ＩＭＵ３４５は、１つまたは複数のＩＭＵパラメータ（たとえば、サンプルレート）を調整し得る。いくつかの実施形態では、ある較正パラメータは、ＩＭＵ３４５が基準点の初期位置を更新することを引き起こし、したがって、その初期位置は、基準点の次の較正された位置に対応する。基準点の初期位置を基準点の次の較正された位置として更新することは、決定された推定位置に関連する累積エラーを低減するのを助ける。ドリフトエラーとも呼ばれる累積エラーは、基準点の推定位置が経時的に基準点の実際の位置から離れて「ドリフト」することを引き起こす。

【0064】

イメージングデバイス３１５は、コンソール３２０から受け取られた較正パラメータに従って低速較正データを生成する。低速較正データは、イメージングデバイス３１５によって検出可能であるロケータ３３５の観測された位置を示す１つまたは複数の画像を含む。イメージングデバイス３１５は、１つまたは複数のカメラ、１つまたは複数のビデオカメラ、ロケータ３３５のうちの１つまたは複数を含む画像をキャプチャすることが可能な任意の他のデバイス、またはそれらの何らかの組合せを含み得る。加えて、イメージングデバイス３１５は、（たとえば、信号対雑音比を増加させるために使用される）１つまたは複数のフィルタを含み得る。イメージングデバイス３１５は、イメージングデバイス３１５の視野内のロケータ３３５から放出または反射された光を検出するように設計される。ロケータ３３５が受動要素（たとえば、再帰反射器）を含む実施形態では、イメージングデバイス３１５は、ロケータ３３５の一部または全部を照明する光源を含み得、それらのロケータ３３５は、イメージングデバイス３１５中の光源のほうへ光を再帰反射する。低速較正データは、イメージングデバイス３１５からコンソール３２０に通信され、イメージングデバイス３１５は、コンソール３２０から１つまたは複数の較正パラメータを受け取って、１つまたは複数のイメージングパラメータ（たとえば、焦点距離、焦点、フレームレート、ＩＳＯ、センサー温度、シャッタースピード、開度など）を調整する。

【0065】

触覚アセンブリ３０５は、ユーザがコンソール３２０にアクション要求を送ることを可能にするデバイスである。アクション要求は、特定のアクションを実施するための要求である。たとえば、アクション要求は、アプリケーションを開始または終了するためのものであるか、あるいはアプリケーション内で特定のアクションを実施するためのものであり得る。触覚アセンブリ３０５はまた、仮想オブジェクトに接触するという知覚を含む触覚フィードバックを与える。一実施形態では、触覚アセンブリ３０５は、１つまたは複数の複合流体デバイスを形成する、複数の構成可能な流体デバイスを含む。複合流体デバイスは、たとえば、コンソール３２０からの触覚フィードバック信号に従って触覚アセンブリ３０５中に含まれるアクチュエータをアドレス指定するために使用され得る。一実施形態では、図４において以下でより十分に説明されるように、触覚アセンブリ３０５は触覚グローブであり、触覚グローブを通して、コンソール３２０は、ユーザが仮想オブジェクトと対話することを可能にする。

【0066】

図３では、触覚アセンブリ３０５は、ロケータ３５０と、１つまたは複数の位置センサー３５５と、慣性測定ユニット（ＩＭＵ）３６０とをさらに含む。いくつかの実施形態では、ロケータ３５０、１つまたは複数の位置センサー３５５、慣性測定ユニット（ＩＭＵ）３６０は、触覚アセンブリ３０５の物理的位置または動きを決定するために設置される。加えて、触覚アセンブリ３０５は、コンソール３２０から、ユーザへの触覚フィードバックに対応する触覚フィードバック信号を受け取る。触覚アセンブリ３０５は、触覚フィードバック信号に従って、仮想空間内の仮想オブジェクトに触れるという触覚フィードバックをユーザに与える。詳細には、触覚アセンブリ３０５は、仮想空間内の仮想オブジェクトと接触しているユーザの部分の物理的動きを防止するかまたは可能にする。たとえば、ユーザの指が仮想空間内の仮想オブジェクト（たとえば、仮想壁）と接触している場合、触覚アセンブリ３０５は、仮想空間内の仮想オブジェクトを通り抜ける方向にユーザの指が動くという物理的動きを防止する。したがって、ユーザは、仮想オブジェクトに接触するという知覚を受け取ることができる。

【0067】

一実施形態では、触覚フィードバック信号は、作動されるべき触覚アセンブリ３０５の位置または部分と、触覚フィードバックを与えるための触覚アセンブリ３０５の位置または部分の作動の量とを指示する。この実施形態では、作動の量は、触覚アセンブリ３０５の物理的位置に対応する触覚アセンブリ３０５の仮想位置と、仮想空間内の仮想オブジェクトの仮想位置とに従って、たとえば、コンソール３２０によって決定される。触覚アセンブリ３０５は、触覚フィードバック信号によって指示された作動の量に従って、ユーザが仮想オブジェクトに触れるという触感知覚を与える。

【0068】

ロケータ３５０は、互いに対して、および触覚アセンブリ３０５上の触覚アセンブリ３０５の特定の基準点に対して、触覚アセンブリ３０５上の特定の位置に位置するオブジェクトである。ロケータ３５０は、ロケータ３５０が触覚アセンブリ３０５の一部であることを除いて、ロケータ３３５と実質的に同様である。加えて、いくつかの実施形態では、触覚アセンブリ３０５の外面または他の部分は、光の波長の可視帯域内で不透過性である。したがって、ロケータ３５０は、ＩＲ帯域内で透過性であるが可視帯域内で不透過性である外面の下で、ＩＲ帯域内の光を放出し得る。

【0069】

位置センサー３５５は、触覚アセンブリ３０５の運動に応答して１つまたは複数の測定信号を生成する。位置センサー３５５は、位置センサー３５５が触覚アセンブリ３０５の一部であることを除いて、位置センサー３４０と実質的に同様である。位置センサー３５５は、ＩＭＵ３６０の外部に、ＩＭＵ３６０の内部に、またはそれらの何らかの組合せで位置し得る。

【0070】

１つまたは複数の位置センサー３５５からの１つまたは複数の測定信号に基づいて、ＩＭＵ３６０は、触覚アセンブリ３０５の初期位置に対する触覚アセンブリ３０５の推定位置を指示する、触覚アセンブリ３０５の高速較正データを生成する。たとえば、位置センサー３５５は、触覚アセンブリ３０５の並進運動（前／後、上／下、左／右）を測定するための複数の加速度計と、回転運動（たとえば、ピッチ、ヨー、ロール）を測定するための複数のジャイロスコープとを含む。いくつかの実施形態では、ＩＭＵ３６０は、測定信号を迅速にサンプリングし、サンプリングされたデータから触覚アセンブリ３０５の推定位置を計算する。たとえば、ＩＭＵ３６０は、加速度計から受け取られた測定信号を経時的に積分して速度ベクトルを推定し、その速度ベクトルを経時的に積分して触覚アセンブリ３０５の基準点の推定位置を決定する。
代替的に、ＩＭＵ３６０は、サンプリングされた測定信号をコンソール３２０に与え、コンソール３２０は、触覚アセンブリ３０５の高速較正データを決定する。触覚アセンブリ３０５の基準点は、触覚アセンブリ３０５の位置を表すために使用され得る点である。触覚アセンブリ３０５の基準点は、概して、空間内の点として定義され得るが、しかしながら、実際には、触覚アセンブリ３０５の基準点は、触覚アセンブリ３０５内の点（たとえば、ＩＭＵ３６０の中心）として定義される。

【0071】

ＩＭＵ３６０は、コンソール３２０から触覚アセンブリ３０５の１つまたは複数の較正パラメータを受け取る。以下でさらに説明されるように、触覚アセンブリ３０５の１つまたは複数の較正パラメータは、触覚アセンブリ３０５の追跡を維持するために使用される。触覚アセンブリ３０５の受け取られた較正パラメータに基づいて、ＩＭＵ３６０は、１つまたは複数のＩＭＵパラメータ（たとえば、サンプルレート）を調整し得る。いくつかの実施形態では、触覚アセンブリ３０５のある較正パラメータは、ＩＭＵ３６０が触覚アセンブリ３０５の基準点の初期位置を更新することを引き起こし、したがって、その初期位置は、触覚アセンブリ３０５の基準点の次の較正された位置に対応する。触覚アセンブリ３０５の基準点の初期位置を触覚アセンブリ３０５の基準点の次の較正された位置として更新することは、決定された推定位置に関連する累積エラーを低減するのを助ける。

【0072】

コンソール３２０は、イメージングデバイス３１５、ＶＲヘッドセット３０５、および触覚アセンブリ３０５のうちの１つまたは複数から受け取られた情報に従って、ユーザへの提示のためのメディアをＨＭＤ３１０に与える。図３に示されている例では、コンソール３２０は、アプリケーションストア３６５と、追跡モジュール３７０と、仮想現実（ＶＲ）エンジン３７５とを含む。コンソール３２０のいくつかの実施形態は、図３に関して説明されるものとは異なるモジュールを有する。同様に、以下でさらに説明される機能は、ここで説明されるものとは異なる様式でコンソール３２０の構成要素間で分散され得る。

【0073】

アプリケーションストア３６５は、コンソール３２０が実行するための１つまたは複数のアプリケーションを記憶する。アプリケーションは、プロセッサによって実行されたとき、ユーザへの提示のためのコンテンツを生成する命令のグループである。アプリケーションによって生成されたコンテンツは、ＨＭＤ３１０または触覚アセンブリ３０５の動きを介してユーザから受け取られた入力に応答し得る。アプリケーションの例は、ゲームアプリケーション、会議アプリケーション、ビデオ再生アプリケーション、または他の好適なアプリケーションを含む。

【0074】

追跡モジュール３７０は、１つまたは複数の較正パラメータを使用してＶＲシステム３００を較正し、ＨＭＤ３１０の位置の決定におけるエラーを低減するために、１つまたは複数の較正パラメータを調整し得る。たとえば、追跡モジュール３７０は、ＨＭＤ３１０上の観測されたロケータについてのより正確な位置を取得するために、イメージングデバイス３１５の焦点を調整する。その上、追跡モジュール３７０によって実施される較正はまた、ＩＭＵ３４５から受け取られた情報を考慮する。加えて、ＨＭＤ３１０の追跡が失われた（たとえば、イメージングデバイス３１５が、少なくともしきい値数のロケータ３３５の見通し線を失った）場合、追跡モジュール３７０は、システム３００の一部または全部を再較正する。

【0075】

追跡モジュール３７０は、イメージングデバイス３１５からの低速較正情報を使用してＨＭＤ３１０の動きを追跡する。追跡モジュール３７０は、低速較正情報からの観測されたロケータとＨＭＤ３１０のモデルとを使用して、ＨＭＤ３１０の基準点の位置を決定する。追跡モジュール３７０はまた、高速較正情報からの位置情報を使用して、ＨＭＤ３１０の基準点の位置を決定する。加えて、いくつかの実施形態では、追跡モジュール３７０は、高速較正情報、低速較正情報、またはそれらの何らかの組合せの部分を使用して、ＨＭＤ３１０の将来のロケーションを予測し得る。追跡モジュール３７０は、ＨＭＤ３１０の推定または予測された将来の位置をＶＲエンジン３７５に与える。

【0076】

ＶＲエンジン３７５は、システム３００内でアプリケーションを実行し、追跡モジュール３７０から、ＨＭＤ３１０の位置情報、加速度情報、速度情報、予測された将来の位置、またはそれらの何らかの組合せを受け取る。受け取られた情報に基づいて、ＶＲエンジン３７５は、ユーザへの提示のためのＨＭＤ３１０に与えるべきコンテンツを決定する。たとえば、受け取られた情報が、ユーザが左を見ていることを指示する場合、ＶＲエンジン３７５は、仮想環境におけるユーザの動きを反映するＨＭＤ３１０のためのコンテンツを生成する。加えて、ＶＲエンジン３７５は、触覚アセンブリ３０５から受け取られたアクション要求に応答して、コンソール３２０上で実行しているアプリケーション内でアクションを実施し、アクションが実施されたことのフィードバックをユーザに与える。与えられるフィードバックは、ＨＭＤ３１０を介した視覚または可聴フィードバック、あるいは触覚アセンブリ３０５を介した触覚フィードバックであり得る。

【0077】

図４は、一実施形態による、仮想オブジェクトと対話するための例示的な触覚グローブ４００である。図４に示されている触覚グローブ４００は、グローブ本体４１０、触覚装置４２０、コントローラ４３０、シグナリング経路４４０、１つまたは複数のロケータ４２５、位置センサー４６０およびＩＭＵ４８０を含む。説明を簡略化するために、シグナリング経路４４０、１つの触覚装置４２０、１つの位置センサー４６０および１つのＩＭＵ４８０のみが図４に示されている。示されていない代替実施形態では、触覚グローブ４００は、コントローラ４３０に接続された複数のチューブ、位置センサーおよび触覚装置を含むことができ、たとえば、触覚グローブ４００の各指について、触覚装置、位置センサーおよびＩＭＵのセットがコントローラに接続され得る。同じく、触覚グローブ４００の様々なエンティティによって実施される機能は、異なる実施形態では異なり得る。加えて、触覚グローブ４００の様々なエンティティは、グローブ本体４１０上の異なる場所に配置され得る。一例として、追加の触覚装置４２０および位置センサー４６０が、グローブ本体４１０の異なる部分に位置する。別の例として、触覚装置４２０は、グローブ本体４１０の指全体に結合されるか、または指全体を包む。別の例として、コントローラ４３０は、たとえば手首または手のひらに対応する、グローブ本体４１０の異なる部分に結合される。

【0078】

グローブ本体４１０は、手を覆う装置であり、たとえば、位置センサー４６０と、触覚装置４２０と、コントローラ４３０と、シグナリング４４０とに結合された衣類（ｇａｒｍｅｎｔ）である。一実施形態では、位置センサー４６０は、グローブ本体４１０の対応する指（たとえば、グローブ本体の指先に対応する部分）に結合され、触覚装置４２０は、グローブ本体４１０の対応する指部分（たとえば、２つの指骨間の関節に対応する部分）に結合され、コントローラ４３０は、手の甲（すなわち、背面）に対応するグローブ本体４１０の部分に結合される。シグナリング経路４４０は、コントローラ４３０と触覚装置４２０との間に結合される。一実施形態では、これらの構成要素のうちの１つまたは複数は、グローブ本体４１０の外面の下に置かれ、したがって外側からは見えない。追加または代替として、これらの構成要素のうちのいくつかは、グローブ本体４１０の外面上に置かれ、視覚的に検出可能である。

【0079】

一実施形態では、触覚グローブ４００は、図３に示されている触覚アセンブリ３０５であり得、触覚グローブ４００のロケータ４２５、位置センサー４６０およびＩＭＵ４８０は、図３に示されている触覚アセンブリ３０５の対応するロケータ３５０、位置センサー３５５およびＩＭＵ３６０であり得る。ユーザの手の動きが、ＩＭＵ４８０からの高速較正データおよび／またはイメージングデバイス３１５からのロケータ４２５の低速較正に従って、検出および追跡され得る。その上、ユーザが仮想オブジェクトに接触するという知覚を含む触覚フィードバックが、コントローラ４３０、シグナリング４４０、および触覚装置４２０によってユーザに与えられ得る。

【0080】

触覚装置４２０は、ユーザが仮想オブジェクトに触れるという知覚を含む触覚フィードバックを与える。一実施形態では、触覚装置４２０は、コントローラ４３０から受け取られた命令に従って作動される。一実施形態では、触覚装置４２０は、グローブ本体４１０の２つの指骨間の関節に対応する部分に結合される。別の実施形態では、触覚装置４２０は、グローブ本体４１０全体を覆うか、またはグローブ本体４１０の他の部分（たとえば、２つの異なる指の間の関節に対応する領域）上に置かれる。触覚装置４２０は、たとえば、複数のアクチュエータであり得る。

【0081】

コントローラ４３０は、特定の機能を実施するようにとの命令を触覚装置４２０に与えるデバイスである。コントローラ４３０は、コンソール３２０から命令または触覚フィードバックを受け取り得、それに応じて触覚装置４２０を作動させる。コントローラ４３０は、１つまたは複数の触覚装置（たとえば、アクチュエータ）のための命令を生成する複数の流体デバイスを含む。図１Ａ～図２Ｂに関して上記で詳細に説明されたように、流体デバイスは構成可能であり、互いに結合されて、たとえばデコーダのような複合流体デバイスを形成し得る。デコーダは、たとえば、コントローラ４３０内の論理接続および／または触覚装置４２０への接続の数を低減するのを助けることができる。
したがって、コントローラ４３０は、図１Ａ～図２Ｄに関して上記で説明されたものの様々な組合せを含む、複数の流体デバイスから構成され得る。コントローラ４３０と同様に、シグナリング経路４４０は、図１Ａ～図２Ｂを参照して流体デバイスから形成されたチューブまたは流体デバイスであり得る。

【0082】

追加の構成情報
本開示の実施形態の上記の説明は、説明の目的で提示されており、網羅的であること、または開示される正確な形態に本開示を限定することは意図されない。当業者は、上記の開示に照らして多くの修正および変形が可能であることを諒解することができる。

【0083】

本明細書のいくつかの部分は、情報に関する動作のアルゴリズムおよび記号表現に関して本開示の実施形態について説明する。これらのアルゴリズム説明および表現は、データ処理技術分野の当業者が、他の当業者に自身の仕事の本質を効果的に伝えるために通常使用される。これらの動作は、機能的に、計算量的に、または論理的に説明されるが、コンピュータプログラムまたは等価な電気回路、マイクロコードなどによって実装されることが理解される。さらに、一般性の喪失なしに、動作のこれらの構成をモジュールと呼ぶことが時々好都合であることも証明された。説明される動作およびそれらの関連するモジュールは、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、またはそれらの任意の組合せにおいて具現され得る。

【0084】

本明細書で説明されるステップ、動作、またはプロセスのいずれも、１つまたは複数のハードウェアまたはソフトウェアモジュールで、単独でまたは他のデバイスとの組合せで実施または実装され得る。一実施形態では、ソフトウェアモジュールは、コンピュータプログラムコードを含んでいるコンピュータ可読媒体を備えるコンピュータプログラム製品で実装され、コンピュータプログラムコードは、説明されるステップ、動作、またはプロセスのいずれかまたはすべてを実施するためにコンピュータプロセッサによって実行され得る。

【0085】

本開示の実施形態はまた、本明細書の動作を実施するための装置に関し得る。この装置は、必要とされる目的のために特別に構築され得、および／あるいは、この装置は、コンピュータに記憶されたコンピュータプログラムによって選択的にアクティブ化または再構成される汎用コンピューティングデバイスを備え得る。そのようなコンピュータプログラムは、非一時的有形コンピュータ可読記憶媒体、または電子命令を記憶するのに好適な任意のタイプの媒体に記憶され得、それらの媒体はコンピュータシステムバスに結合され得る。さらに、本明細書で言及される任意のコンピューティングシステムは、単一のプロセッサを含み得るか、または計算能力の増大のために複数のプロセッサ設計を採用するアーキテクチャであり得る。

【0086】

本開示の実施形態はまた、本明細書で説明されるコンピューティングプロセスによって製造される製品に関し得る。そのような製品は、コンピューティングプロセスから生じる情報を備え得、その情報は、非一時的有形コンピュータ可読記憶媒体に記憶され、本明細書で説明されるコンピュータプログラム製品または他のデータ組合せの任意の実施形態を含み得る。

【0087】

最終的に、本明細書において使用される言い回しは、主に読みやすさおよび教育目的で選択されており、本明細書において使用される言い回しは、本発明の主題を定めるかまたは制限するように選択されていないことがある。したがって、本開示の範囲はこの詳細な説明によって限定されるのではなく、むしろ、本明細書に基づく出願に関して生じる請求項によって限定されることが意図される。したがって、実施形態の開示は、以下の特許請求の範囲に記載される本開示の範囲を例示するものであり、限定するものではない。

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図1D】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図3】

【図4】