(57)【要約】【課題】本発明は、触覚効果を発揮させるように構成されているアクチュエータシステム及びそれを提供する方法を提供する。【解決手段】触覚効果を発揮させるように構成されているアクチュエータシステムが提供される。該アクチュエータシステムは、非圧縮性流体を格納するように構成されているキャビティを含み、該キャビティは第１の基材内に配設されており、圧電アクチュエータが第２の基材内に配設されており、ダイヤフラムが第１の基材のキャビティと第２の基材の圧電アクチュエータとの間に配設されている。【選択図】図１
2019221132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
触覚効果を発揮させるように構成されているアクチュエータシステムにおいて、
非圧縮性流体を格納するように構成されているキャビティであって、第１の基材の内部に配設されている前記キャビティと、
第２の基材の内部に配設されている圧電アクチュエータと、
前記第１の基材の前記キャビティと前記第２の基材の前記圧電アクチュエータとの間に配設されているダイヤフラムと、
を備えているアクチュエータシステム。
【請求項２】
前記アクチュエータシステムが、前記第１の基材と前記ダイヤフラムとの間における界面を封止するように構成されているシリコーン製ガスケット層を備えている、請求項１に記載のアクチュエータシステム。
【請求項３】
前記非圧縮性流体が、油とされる、請求項１に記載のアクチュエータシステム。
【請求項４】
前記アクチュエータシステムが、前記キャビティの開表面に配設されているプランジャを備えている、請求項１に記載のアクチュエータシステム。
【請求項５】
前記キャビティの開表面の第１の直径が、前記キャビティの閉表面の第２の直径より小さい、請求項１に記載のアクチュエータシステム。
【請求項６】
前記圧電アクチュエータが、前記第２の基材のアクチュエータポケットの内部に配設されており、
前記アクチュエータポケットの深さが、前記圧電アクチュエータの高さより浅い、請求項１に記載のアクチュエータシステム。
【請求項７】
前記圧電アクチュエータが起動された場合に、力が作用することによって、前記キャビティの内部に向かう前記ダイヤフラムの変形が発生する、請求項１に記載のアクチュエータシステム。
【請求項８】
前記変形が、前記非圧縮性流体の移動を発生させ、
前記移動によって、前記キャビティの開表面に配設されているプランジャが駆動される、請求項７に記載のアクチュエータシステム。
【請求項９】
前記プランジャが、レバー又は他の機械組立体に連結されている移動質量体を駆動するように構成されている、請求項８に記載のアクチュエータシステム。
【請求項１０】
前記プランジャが、電子デバイスのユーザ入力要素を駆動するように構成されている、請求項８に記載のアクチュエータシステム。
【請求項１１】
前記圧電アクチュエータが、シンバル構造体同士の間に配設されている圧電セラミック材料を含んでいる、請求項１に記載のアクチュエータシステム。
【請求項１２】
前記ダイヤフラムの剛性値が、前記圧電アクチュエータの共振周波数に基づいて決定される、請求項１に記載のアクチュエータシステム。
【請求項１３】
触覚効果を発揮させるように構成されているアクチュエータシステムを提供するための方法において、
非圧縮性流体を格納するように構成されているキャビティを第１の基材の内部に準備するステップと、
第２の基材の内部に配設されている圧電アクチュエータを準備するステップと、
前記第１の基材の前記キャビティと前記第２の基材の前記圧電アクチュエータとの間に配設されているダイヤフラムを準備するステップと、
を備えている方法。
【請求項１４】
前記方法が、前記第１の基材と前記ダイヤフラムとの間における界面を封止するように構成されているシリコーン製ガスケット層を準備するステップを備えている、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記非圧縮性流体が、油とされる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記アクチュエータシステムが、前記キャビティの開表面に配設されているプランジャを備えている、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記キャビティの開表面の第１の直径が、前記キャビティの閉表面の第２の直径より小さい、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記圧電アクチュエータが、前記第２の基材のアクチュエータポケットの内部に配設されており、
前記アクチュエータポケットの深さが、前記圧電アクチュエータの高さより浅い、請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
前記圧電アクチュエータが起動された場合に、力が作用することによって、前記キャビティの内部に向かう前記ダイヤフラムの変形が発生する、請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
前記変形が、前記非圧縮性流体の移動を発生させ、
前記移動によって、前記キャビティの開表面に配設されているプランジャが駆動される、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、全般的には触覚フィードバックに関し、より詳細には圧電アクチュエータを使用する触覚フィードバックのためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子デバイスメーカが、ユーザ向けのリッチインターフェースを作り出そうと努力している。従来のデバイスは、視覚的刺激及び聴覚的刺激を用いて、ユーザへフィードバックを与えている。幾つかのインターフェースデバイスでは、運動感覚フィードバック（例えば活性力及び抵抗力のフィードバック）並びに／又は触覚フィードバック（例えば振動、テクスチャ、及び熱）もまたユーザに与えられ、より一般的には、集合的に“触覚フィードバック”又は“触覚効果”として既知である。触覚フィードバックは、ユーザインターフェースを向上させ且つ簡略化するきっかけをもたらし得る。具体的には、振動効果すなわち振動触覚に起因する触覚効果が、電子デバイスのユーザに刺激を与えて、ユーザに特定のイベントに対して注意を喚起するか、又はリアルなフィードバックを与えて、シミュレート環境又は仮想環境内でより大きな感覚的没入を作り出す上で、有用である可能性がある。
【０００３】
圧電アクチュエータが従来のアクチュエータを凌ぐ利点をもたらす。しかしながら、多くの圧電アクチュエータが、与えられる触覚フィードバックの種類を制限する小変位を有する。従って、圧電アクチュエータの使用法を広げる技術が必要である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の実施形態が、先行技術を実質的に改善する触覚効果を発揮させるように構成されている電子デバイスに関する。
【０００５】
該実施形態の特徴及び利点が後続の説明に記述されているか、又は該説明から明らかになるか、又は本発明の実践により分かる可能性がある。
【０００６】
一例では、アクチュエータシステムが、触覚効果を発揮させるように構成されている。該アクチュエータシステムは、非圧縮性流体を格納するように構成されているキャビティを含み、該キャビティは第１の基材内に配設されており、圧電アクチュエータが第２の基材内に配設されており、ダイヤフラムが第１の基材のキャビティと第２の基材の圧電アクチュエータとの間に配設されている。
【０００７】
さらなる実施形態、詳細、利点、及び修正形態が、添付図面と併せて取り上げられる好適な実施形態の以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の例示的な実施形態における触覚を利用して使用可能となるシステム／デバイスのブロック図である。
【図２】本発明の実施形態での使用に適した圧電アクチュエータの横断面図である。
【図３】本発明の例示的な実施形態における圧電アクチュエータの変位を増幅させる流体増幅機構の横断面図である。
【図４】本発明の例示的な実施形態における圧電アクチュエータの変位を増幅させる流体増幅機構の斜視図である。
【図５Ａ】本発明の例示的な実施形態における圧電アクチュエータの振動を増幅させる機械増幅機構５００の斜視図である。
【図５Ｂ】本発明の例示的な実施形態における圧電アクチュエータの振動を増幅させる機械増幅機構５００の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
ここで、その例が添付図面により示されている実施形態を詳細に参照する。以下の詳細な説明では、多数の具体的詳細が、本発明の完全な理解を実現するために記述されている。しかしながら、本発明がこれらの具体的詳細なしで実践されてもよいことが、当業者には明らかであろう。他の例では、本実施形態の態様を無用に分かりにくくしないために、周知の方法、手順、構成要素、及び回路が詳細に記載されていない。可能な限り、同様の数字は同様の要素に用いられる。
【００１０】
多くの圧電アクチュエータでは、もたらされる変位は非常に小さい。圧電アクチュエータの変位は、通常、例えばマイクロメートル領域内である。圧電アクチュエータは、スマートフォンなどの電子デバイス内で著しい振動を生成するのに使用され得ないため、圧電アクチュエータのこの欠点はそれらの使用法を制限してきた。
【００１１】
一方、通常のリニア共振アクチュエータ（ＬＲＡ）が通常は１グラム未満の小移動質量体を利用し、該小移動質量体を非常に急速に移動させる。しかしながら、ＬＲＡタイプのアクチュエータは、通常、ミリメートル領域内の変位（すなわち、圧電アクチュエータより１０００×大きい変位）を有する。換言すれば、ＬＲＡタイプのアクチュエータにおける移動質量体の動きは、圧電アクチュエータの対応する変位より１０００倍大きい、桁違いに大きい変位を有する。既知の技術を用いると、圧電アクチュエータの使用法は制限される。例えばＬＲＡタイプのアクチュエータと等しい加速力を達成するために、圧電アクチュエータに連結されている移動質量体は、１０００倍大きい必要があると考えられる。スマートフォンの例では、移動質量体は、スマートフォンデバイス自体とおおよそ等しい大きさ（例えば１００グラム）である必要があると考えられる。
【００１２】
従って、本発明の実施形態は、機械式梃子機構を使用して、圧電アクチュエータの変位を増幅させ、高増幅加速（例えば１．５Ｇｐｐ、２Ｇｐｐ、３Ｇｐｐ、又は５Ｇｐｐ）を達成し、振動触覚に起因する触覚効果を発揮させる。機械式梃子機構としては、例えば流体機構、レバー機構、滑車機構又は歯車機構等が挙げられる。さらに、本発明の実施形態は、機械式梃子を用いて、マイクロメートル領域からミリメートル領域まで圧電変位を増幅させる。結果として、実施形態は、ＬＲＡタイプのアクチュエータにより使用される移動質量体と同様の大きさの移動質量体を利用し得る。さらに、実施形態における増幅型アクチュエータは、ＬＲＡタイプのアクチュエータと比較して、一層高速タイプの及び／又は一層高解像度（ＨＤ）タイプのアクチュエータとされる。
【００１３】
図１は、本発明の例示的な実施形態における触覚を利用して使用可能となるシステム／デバイス１０のブロック図である。システム１０は、タッチセンサ式表面１１又はハウジング１５の内部に実装されている他のタイプのユーザインターフェースを含み、機械式キー／ボタン１３を含み得る。
【００１４】
システム１０の内部に、システム１０上に触覚効果を発揮させ且つプロセッサ又はコントローラ１２を含む触覚フィードバックシステムが存在する。メモリ２０、及び圧電アクチュエータ１８に連結されている触覚駆動回路１６がプロセッサ１２に連結されている。プロセッサ１２は任意のタイプの汎用プロセッサであってもよいか、又は、特別用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などの、触覚効果を提供するように特別に設計されているプロセッサとすることができると考えられる。プロセッサ１２は、システム１０全体を動作させる同一のプロセッサであってもよいか、又は別個のプロセッサであってもよい。プロセッサ１２は、高レベルパラメータに基づいて、どんな触覚効果が起用されるか、及び該効果が起用される順序を決定することができる。一般に、特定の触覚効果を規定する該高レベルパラメータは、規模、周波数、及び継続時間を含む。ストリーミング運動コマンドなどの低レベルパラメータも、特定の触覚効果を決定するのに使用され得ると考えられる。触覚効果が生成されるか又はこれらのパラメータの変化がユーザの相互作用に基づいている場合に触覚効果がこれらのパラメータの何らかの変化を含む場合、触覚効果が“動的である”と見なされる可能性がある。一実施形態の触覚フィードバックシステムは、システム１０において、振動３０、３１又は他のタイプの触覚効果を発揮させる。
【００１５】
プロセッサ１２が触覚駆動回路１６へ制御信号を出力し、該触覚駆動回路は、圧電アクチュエータ１８に必要な電流及び電圧（すなわち“モータ信号”）を供給して、所望の触覚効果を引き起こすのに使用される電子部品と回路とを含む。システム１０が、圧電アクチュエータ１８を超えるアクチュエータ１８及び他のアクチュエータタイプを含んでいてもよく、各アクチュエータは別個の駆動回路１６を含んでいてもよく、全ては共通のプロセッサ１２に連結されている。
【００１６】
触覚駆動回路１６は、１つ以上の触覚駆動信号を生成するように構成されている。例えば該触覚駆動信号は、圧電アクチュエータ１８の共振周波数（例えば＋／−２０Ｈｚ、３０Ｈｚ、４０Ｈｚ等）で且つそれぐらいで生成され得る。ある実施形態では、触覚駆動回路１６は様々な信号処理段を含んでいてもよく、各段は、触覚指令信号を生成するのに使用される、信号処理段のサブセットを画定している。
【００１７】
持続性メモリ２０が、プロセッサ１２によりアクセスされ得る様々なコンピュータ可読媒体を含み得る。様々な実施形態では、本明細書に記載されているメモリ２０及び他のメモリデバイスは、揮発性且つ不揮発性の媒体、取外し可能な且つ取外し不可能な媒体を含み得る。メモリ２０としては、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、スタティックＲＡＭ（ＳＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、キャッシュメモリ、及び／又は任意の他のタイプの持続性コンピュータ可読媒体の任意の組合せが例示される。メモリ２０が、プロセッサ１２により実行される命令を格納している。該命令の中に、メモリ２０は音声触覚シミュレーションモジュール２２を含み、以下により詳細に開示されている通り、それは、プロセッサ１２により実行されると、スピーカ２８及び圧電アクチュエータ１８を使用して高帯域触覚効果を発揮させる命令である。また、メモリ２０は、プロセッサ１２の内部に配置されていてもよいか、又は内部メモリ及び外部メモリの任意の組合せであってもよい。
【００１８】
システム１０が、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、スマートフォン、コンピュータタブレット、ゲーム機、コントローラ又は分割コントローラ、遠隔制御などの任意のタイプのハンドヘルド／モバイルデバイス、又は１つ以上のアクチュエータを含む触覚効果システムを含む任意の他のタイプのデバイスであってもよい。システム１０は、リストバンド、ヘッドバンド、眼鏡、指輪、レッグバンド、衣類に組み込まれているアレイ等のウェアラブルデバイス、あるいは家具もしくは車両のハンドルを含む、ユーザが身体上に装着し得るか又はユーザにより保持され得る且つ触覚を利用して使用可能となる、任意の他のタイプのデバイスであってもよい。さらに、システム１０の要素又は機能の幾つかが遠隔配置されていてもよいか、又はシステム１０の残りの要素と通信している別のデバイスにより実施されてもよい。
【００１９】
本発明の実施形態は全般的に圧電アクチュエータに関する。多くのタイプの圧電アクチュエータが使用され得る。例えば幾つかの実施形態では、圧電アクチュエータ１８はセラミック圧電アクチュエータ又はモノリシック圧電アクチュエータを含み得る。他の実施形態では、圧電アクチュエータ１８は複合圧電アクチュエータを含み得る。さらに、又はあるいは、圧電アクチュエータ１８は、それがエロンゲータ、コントラクタ、又はベンダとしての機能を果たす位置に配置され得る。
【００２０】
他のアクチュエータタイプがシステム１０内に含まれていてもよい。一般に、アクチュエータが触覚出力デバイスの例であり、触覚出力デバイスは、駆動信号に応答して、振動触覚に起因する触覚効果、静電摩擦に起因する触覚効果、温度変化、及び／又は変形に起因する触覚効果などの触覚効果を出力するように構成されているデバイスである。アクチュエータとしては、電動機、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、偏心回転質量モータ（ＥＲＭ）、ハーモニックＥＲＭモータ（ＨＥＲＭ）、リニア共振アクチュエータ（ＬＲＡ）、ソレノイド共振アクチュエータ（ＳＲＡ）、圧電アクチュエータ、マクロファイバ複合（ＭＦＣ）アクチュエータ、高帯域アクチュエータ、電気活性ポリマー（ＥＡＰ）アクチュエータ、静電摩擦ディスプレー、超音波振動発電機等が例示される。幾つかの例では、アクチュエータ自体が触覚駆動回路を含み得る。後続の記載では、圧電アクチュエータが例として使用され得るが、本発明の実施形態は他のタイプのアクチュエータ又は触覚出力デバイスに容易に適用され得ることが理解されるべきである。
【００２１】
図２は、本発明の実施形態での使用に適した圧電アクチュエータ２００の横断面図を示す。
【００２２】
図２に示されている通り、圧電アクチュエータ２００が、第１のシンバル２１０Ａと第２のシンバル２１０Ｂとの間に配設されている圧電セラミック材料２１８を含む。幾つかの例では、圧電アクチュエータ２００は、スマートフォンなどのホスト電子デバイスのハウジングなどのメカニカルグラウンド２１５に取り付けられていてもよい。第１のシンバル２１０Ａ及び第２のシンバル２１０Ｂの各々は、円形形状及び／又はドーム様形状を有していてもよいが、様々な構造が実現可能である。さらに、第１のシンバル２１０Ａ及び第２のシンバル２１０Ｂの各々は、例えば１つ以上の接着層（図示せず）を使用して、圧電セラミック材料２１８に物理的に連結されていてもよい。２つ以上の電気接触パッド（図示せず）が、圧電アクチュエータ２００を電気的に駆動するように構成されていてもよい。
【００２３】
圧電アクチュエータ２００が、ＴＤＫ社のMiniaturized PowerHap 2.5Gなどの様々な市販の圧電アクチュエータを含み得る。例えばこの特定の圧電アクチュエータは、９ｍｍ×９ｍｍの小型寸法、１．２５ミリメートルの厚さを有し、５Ｎの力を発生させ、（所定の測定条件下で）２．５Ｇの高加速度を有し、３５μｍの比較的大きな変位を有する。
【００２４】
前段で検討されている通り、市販の圧電アクチュエータは、スマートフォンなどの携帯用電子デバイスに関して著しい振動をもたらさない。前段でさらに検討されている通り、主な理由は、極めて小さい（すなわち、３５μｍの）変位特性である。一方、市販のＬＲＡタイプのアクチュエータは、通常、例えば１ｍｍなどの遥かにより大きな変位を有する。
【００２５】
後続の検討において、様々な実施形態が、圧電アクチュエータの変位を増幅させるように構成されている液圧式梃子機構及び機械式梃子機構に関する。様々な実施形態を実施することにより、高増幅加速度が振動触覚に起因する触覚効果のために実現され得る。さらに、様々な梃子機構が、圧電アクチュエータの変位を、例えば３５μｍから１ｍｍまで、増大させるように構成されている。
【００２６】
図３は、本発明の例示的な実施形態における圧電アクチュエータ３１８の変位を増幅させる流体増幅機構３００の横断面図を示す。
【００２７】
図３に示されている通り、流体増幅機構３００が、キャビティ３０１と、第１の基材３０２Ａと、第２の基材３０２Ｂと、シリコーン製ガスケット層３０３と、ダイヤフラム３０４と、プランジャ３０５と、アクチュエータポケット３０６と、圧電アクチュエータ３１８とを含む。
【００２８】
キャビティ３０１が、非圧縮性流体（すなわち、様々な市販の油又は他の重液などの、低係数の圧縮率を有する流体）を格納するように構成されている。幾つかの例では、開表面Ａにおいて受容される駆動構成要素をより良く支援するそのより高い粘性の理由で、水に対して油が好適である。例えばプランジャ３０５などの駆動構成要素が、開表面Ａにおいて受容され、駆動されてもよい。キャビティ３０１が、上部開表面Ａと下部閉表面Ｂとを有するＴ形を有するように示されているが、他の構造が実現可能である。様々な構造では、表面Ａの直径は表面Ｂの直径より小さい。
【００２９】
第１の基材３０２Ａがキャビティ３０１を形成するように構成されている。換言すれば、キャビティ３０１は第１の基材３０２Ａ内に形成されている。第２の基材３０２Ｂが、圧電アクチュエータ３１８をアクチュエータポケット３０６内に収容するように構成されている。換言すれば、アクチュエータポケット３０６は第２の基材３０２Ｂ内に形成されており、圧電アクチュエータ３１８はその中に配設されている。第１の基材３０２Ａ及び第２の基材３０２Ｂは、アクリル合成樹脂又は他のプラスチックなどの様々な軽量素材で形成されていてもよい。
【００３０】
アクチュエータポケット３０６が圧電アクチュエータ３１８より若干大きい可能性がある。例えば９ｍｍ直径の圧電アクチュエータ３１８が１２．６７ｍｍ直径のアクチュエータポケット３０６内に配設されていてもよい。しかしながら、アクチュエータポケット３０６の深さ（例えば１．２ｍｍ）は、圧電アクチュエータ３１８の高さ（例えば１．２５ｍｍ）と比較して、若干縮小されていてもよい。該縮小された深さは、圧電アクチュエータ３１８上に僅かな圧縮を生成し、それを第２の基材３０２Ｂとダイヤフラム３０４との間の定位置に保持するように構成されていてもよい。あるいは、又はさらに、圧電アクチュエータ３１８は、第２の基材３０２Ｂ及び／又はダイヤフラム３０４に別途連結されていてもよいか、又は物理的に結合されていてもよい。例えば１つ以上の接着剤が使用されていてもよい。
【００３１】
シリコーン製ガスケット層３０３が、第１の基材３０２Ａとダイヤフラム３０４との間の界面を封止するように構成されている密封剤である。シリコーン製ガスケット層３０３は、流体がキャビティ３０１から漏出しないことを確実にする。
【００３２】
ダイヤフラム３０４が、鋼板又はプラスチック層などの様々な可撓性材料で構成されていてもよい薄いダイヤフラム層である。例えばダイヤフラム３０４は、０．０６３５ｍｍ（すなわち、０．００２５インチ）の厚さを有する鋼板であってもよい。ダイヤフラム３０４の剛性は、ダイヤフラム材料を変えること又はプレテンションをかけて圧電アクチュエータ３１８の共振周波数を調整することにより変化し得る。
【００３３】
プランジャ３０５が、移動質量体を駆動するように構成されている棒形構造体又は駆動構成要素であってもよい。例えばプランジャ３０５は移動質量体を、直接又はレバー機構、滑車機構もしくは歯車機構等の有利な機械組立品を介して、駆動し得る。
【００３４】
圧電アクチュエータ３１８の例示的構造が、図２（例えば図２の圧電アクチュエータ２００）に関連して記載されている。前段で検討されている通り、圧電アクチュエータ３１８は市販の圧電アクチュエータから選択され得る。
【００３５】
起動されると、圧電アクチュエータ３１８がダイヤフラム３０４に力をかけるか又はそれを押す。結果として、ダイヤフラム３０４は変形する可能性があり、キャビティ３０１内の流体の体積変位が引き起こされる可能性がある。次に、キャビティ３０１内の流体の該体積変位はプランジャ３０５を駆動する。ここで、ダイヤフラム３０４によるキャビティ３０１内への変位は、表面Ａにおけるキャビティ３０１から外への変位に等しい。キャビティ３０１内の非圧縮性流体に関して、流体は一定の濃度及び一定の体積を有する。さらに、キャビティ３０１の表面Ａの直径がキャビティ３０１の表面Ｂの直径より小さいため、表面Ｂがダイヤフラム３０４により駆動されると、流体はより大きな増幅により表面Ａに向かって移動する。表面Ａと表面Ｂとの間の流体移動の比率は、梃子増幅率又は梃子比である。従って、表面Ａ及び表面Ｂの直径は、所望の梃子増幅率（例えば３０倍）を達成するように変えられることが可能である。
【００３６】
３０倍の梃子増幅率を達成するために、表面Ｂの直径は表面Ａの直径の５から６倍であり得る（例えば５．５の比率）。ここで、例えば表面Ｂの直径は１３ｍｍであってもよく、表面Ａの直径は２．４ｍｍであってもよい。
【００３７】
様々な実施形態では、プランジャ３０５が独立した構成要素であってもよいか、又は押しボタン、回転式ノブ、スクリーン、タッチスクリーン、デジタルクラウン等の、ホスト電子デバイスの他の構成要素を含んでいてもよいか、もしくはそれに別途連結されていてもよい。
【００３８】
従って、流体増幅機構３００が大幅な梃子増幅率を達成するように構成されていてもよい。さらに、流体増幅機構３００は、ＬＲＡタイプのアクチュエータと同様の規模の触覚効果を提供するように動作可能である。
【００３９】
図４は、本発明の例示的な実施形態における圧電アクチュエータ４１８の変位を増幅させる流体増幅機構４００の斜視図を示す。
【００４０】
図４に示されている通り、流体増幅機構４００が、キャビティ４０１と、第１の基材４０２Ａと、第２の基材４０２Ｂと、圧電アクチュエータ４１８とを含む。本斜視図に明示的に示されていないが、流体増幅機構４００は、図３に関連して記載されているシリコーン製ガスケット層、ダイヤフラム及びプランジャなどの他の構成要素も含む。さらに、アクチュエータ４１８は第２の基材４０２Ｂのアクチュエータポケット内に配設されていてもよい。流体増幅機構４００の様々な構成要素及びその動作は、図３に関連して記載されている。
【００４１】
前段で検討されている通り、油又は他の重液などの非圧縮性流体が、キャビティ４０１内に含有されており、開表面Ａにおいて受容され得る、プランジャなどの駆動構成要素を支援する。様々な構造では、表面Ａの直径は表面Ｂの直径より小さい。
【００４２】
ここで、流体増幅機構４００が、スマートフォンのハウジング又は別の構成要素などのメカニカルグラウンド４１５上に示されている。メカニカルグラウンド４１５は単一要素として示されているが、複数の機械的に連結された要素がメカニカルグラウンド４１５を集合的に形成していてもよい。さらに、複数のネジ及びナットが、流体増幅機構４００の様々な構成要素を物理的に結合するように示されているが、他の連結機構も使用され得る。
【００４３】
図５Ａは、本発明の例示的な実施形態における圧電アクチュエータの振動を増幅させる機械増幅機構５００の斜視図を示す。図５Ｂは、本発明の例示的な実施形態における圧電アクチュエータの振動を増幅させる機械増幅機構５００の上面図を示す。
【００４４】
図５Ａ及び図５Ｂに示されている通り、機械増幅機構５００が、レバー５２１と、支点５２２と、移動質量体５２３と、引張バネ５２４とを含む。レバー５２１及び／又は移動質量体５２３は、図３のプランジャ３０５などの駆動構成要素５０５により駆動されるように構成されている。プランジャ５０５はここに示されているが、プランジャ駆動機構（例えば図３の流体増幅機構３００）は本図から省略されている。さらに、引張バネ５２４は、レバー５２１及び／又は移動質量体５２３を所望の静止位置もしくは非駆動位置へ戻すように構成されている。
【００４５】
好適な実施形態によれば、駆動構成要素５０５が、図２の圧電アクチュエータ２００などの圧電アクチュエータにより駆動される。しかしながら、駆動構成要素５０５はまた、図１に関連して検討されている様々な触覚出力デバイスなどの他のアクチュエータタイプにより駆動されてもよい。
【００４６】
構成要素５０５を支点５２２と比較して反対遠位側に配置することにより、移動質量体５２３を駆動するのに使用される力の量は大幅に減少する。図示の実施形態は、レバー５２１などのレバー機構を利用しているが、移動質量体は、滑車機構、歯車機構等の他の機械的に有利な機構により駆動されてもよい。さらに、又はあるいは、マルチアクチュエータ機械機構が、支点５２２の反対側で圧電アクチュエータを利用してもよい。様々な実施形態では、移動質量体５２３の変位と移動質量体５２３の出力との間にトレードオフが存在し得る。
【００４７】
様々な実施形態では、移動質量体５２３は独立した構成要素であってもよいか、又は押しボタン、回転式ノブ、スクリーン、タッチスクリーン、デジタルクラウン等の、ホスト電子デバイスの他の構成要素を含んでいてもよいか、もしくはそれに別途連結されていてもよい。
【００４８】
前段で検討されている本発明は、異なる順序のステップを用いて且つ／又は開示されているものとは異なる構造の要素を用いて実践され得ることを、当業者は容易に理解するであろう。さらに、様々な実施形態の特徴が様々な組合せで実践され得ることを、当業者は容易に理解するであろう。従って、本発明をこれらの好適な実施形態に基づいて記載したが、本発明の精神及び範囲の範囲内に留まると同時に、一定の修正形態、変形形態、及び代替的構造が明らかになるであろうことが、当業者には明白であると考えられる。従って、本発明の境界及び範囲を決定するために、添付の特許請求の範囲が参照されるべきである。
【符号の説明】
【００４９】
１０    触覚を利用して使用可能となるシステム／デバイス
１１    タッチセンサ式表面
１２    プロセッサ、コントローラ
１３    機械式キー／ボタン
１５    ハウジング
１６    触覚駆動回路
１８    圧電アクチュエータ
２０    メモリ、持続性メモリ
２２    音声触覚シミュレーションモジュール
２８    スピーカ
３０    振動
３１    振動
２００    圧電アクチュエータ
２１０Ａ  第１のシンバル
２１０Ｂ  第２のシンバル
２１５    メカニカルグラウンド
２１８    圧電セラミック材料
３００    流体増幅機構
３０１    キャビティ
３０２Ａ    第１の基材
３０２Ｂ    第２の基材
３０３    シリコーン製ガスケット層
３０４    ダイヤフラム
３０５    プランジャ
３０６    アクチュエータポケット
３１８    圧電アクチュエータ
４００    流体増幅機構
４０１    キャビティ
４０２Ａ  第１の基材
４０２Ｂ  第２の基材
４１５    メカニカルグラウンド
４１８    圧電アクチュエータ
５００    機械増幅機構
５２１    レバー
５２２    支点
５２３    移動質量体
５２４    引張バネ
５０５    構成要素、プランジャ、駆動構成要素
Ａ    開表面、上部開表面
Ｂ    下部閉表面
【図１】
2019221132.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
2019221132.tif 000007
【図５Ｂ】
2019221132.tif 000008
【外国語明細書】
2019221132000001.pdf