(57)【要約】      （修正有）【課題】ユーザーが、無線でアクティベートされるハプティック対応デバイスを、身体部位、衣類及び他の表面に直接固定し、ハプティック対応コンピューティングデバイス又は周辺デバイスを把持又は保持することなくハプティックフィードバック／効果を感じ取ることができる、システム、デバイス及び方法を提供する。【解決手段】無線ハプティック対応デバイス３０１は、ユーザーの身体及び衣類を含む種々の基部３０７に固定されるハプティックデバイス構造３２５を備える。ハプティックデバイス構造は、接着によって固定及び／又は硬化性液体として塗布する。ハプティックデバイス構造は、アクチュエーター素子３０２と電力素子３０３とを備える。電力素子は、無線電力及びハプティックデバイス構造に伝達してハプティック効果を引き起こすことができる制御信号を受信するアンテナを備える。【選択図】図３Ａ
2019102098.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハプティック効果を提供する無線ハプティック対応デバイスであって、
電極層、スマート材料層、及び接地電極層を備えるアクチュエーター素子と、
ハプティック制御信号を受信するように構成されたアンテナ、第１のコンタクト、及び第２のコンタクトを備える電力素子であって、前記アンテナは、前記第１のコンタクト及び前記第２のコンタクトと電気的に連通する、電力素子と、
を備え、
前記電極層は、前記スマート材料層と前記電力素子との間のロケーションに構成され、
前記第１のコンタクトは、前記電極層との電気的連通のために構成され、
前記第２のコンタクトは、前記接地電極層との電気的連通のために構成され、
前記アンテナは、前記ハプティック制御信号に応答して、前記電極層と前記接地電極層との間に電圧差を誘導するように構成され、
前記スマート材料層は、前記ハプティック効果を提供するための、前記電圧差に応答した作動のために構成される、デバイス。
【請求項２】
前記スマート材料層は、前記接地電極層に液体として塗布され、前記電極層は、該スマート材料層の硬化後に、該スマート材料層に液体として塗布される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記スマート材料層は、前記接地電極層の第１の露出部分を残すように該接地電極層の一部分のみに覆い重なり、前記電極層は、前記スマート材料層の第２の露出部分を残すように該スマート材料層の一部分のみに覆い重なる、請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記電力素子の前記第２のコンタクトは、前記接地電極層の前記第１の露出部分と接触するように構成される、請求項３に記載のデバイス。
【請求項５】
前記スマート材料層は、前記接地電極層の実質的に全てを覆うように該接地電極層に覆い重なり、前記電極層は、前記スマート材料層の実質的に全てを覆うように該スマート材料層に覆い重なる、請求項１に記載のデバイス。
【請求項６】
前記電力素子の前記第２のコンタクトは、前記電極層及び前記スマート材料層を貫通して前記接地電極層と接触するように構成される、請求項５に記載のデバイス。
【請求項７】
前記アクチュエーター素子に覆い重なる少なくとも１つの追加のアクチュエーター素子を更に備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項８】
前記アンテナは、前記アクチュエーター素子が配置されるように構成される基部の共振周波数と実質的に同様の周波数において共振するように構成される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項９】
ハプティック効果を無線で提供するシステムは、
少なくとも１つの無線ハプティック対応デバイスと伝送ユニットとを備え、
該少なくとも１つのハプティック対応デバイスは、
電極層、スマート材料層、及び接地電極層を有するアクチュエーター素子と、
ハプティック制御信号を受信するように構成されたアンテナ、第１のコンタクト、及び第２のコンタクトを備える電力素子であって、前記アンテナは、前記第１のコンタクト及び前記第２のコンタクトと電気的に連通する、電力素子と、
を備え、
前記伝送ユニットは、前記ハプティック制御信号を前記アンテナに送信するように構成されており、
前記電極層は、前記スマート材料層と前記電力素子との間のロケーションに構成され、
前記第１のコンタクトは、前記電極層との電気的連通のために構成され、
前記第２のコンタクトは、前記接地電極層との電気的連通のために構成され、
前記アンテナは、前記ハプティック制御信号に応答して、前記電極層と前記接地電極層との間に電圧差を誘導するように構成され、
前記スマート材料層は、前記ハプティック効果を提供するための、前記電圧差に応答した作動のために構成される、システム。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの無線ハプティック対応デバイスは、複数の無線ハプティック対応デバイスを含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記複数の無線ハプティック対応デバイスの各無線ハプティック対応デバイスは、各々他の無線ハプティック対応デバイスのアンテナの共振周波数とは異なる共振周波数を有するアンテナを備える、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
ハプティック効果を無線で提供する方法は、
無線ハプティック対応デバイスを基部に固定することであって、
電極層、スマート材料層、及び接地電極層を備えるアクチュエーター素子と、
ハプティック制御信号を受信するように構成されたアンテナ、第１のコンタクト、及び第２のコンタクトを備える電力素子であって、前記アンテナは、前記第１のコンタクト及び前記第２のコンタクトと電気的に連通する、電力素子と、
を備える、前記無線ハプティック対応デバイスを固定することと、
前記アンテナを介して、前記ハプティック制御信号を受信することと、
前記ハプティック制御信号を、前記第１のコンタクト及び前記第２のコンタクトを介して前記電極層及び前記接地電極層に伝達して、該電極層と該接地電極層との間に電圧差を引き起こすことと、
前記電圧差によって前記スマート材料層を作動させて、前記ハプティック効果を提供することと、
を含む、方法。
【請求項１３】
前記無線ハプティック対応デバイスを固定することは、
前記基部に導電性液体を塗布して前記接地電極層として硬化させることと、
前記接地電極層に液体ポリマーを塗布して、該接地電極層の少なくとも一部分に覆い重なる前記スマート材料層として硬化させることと、
前記スマート材料層に導電性液体を塗布して、該スマート材料層の少なくとも一部分に覆い重なる前記電極層として硬化させることと、
によって、前記アクチュエーター素子をその場で形成すること、
を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記無線ハプティック対応デバイスを固定することは、前記電力素子を前記電極層に接着させることを更に含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記無線ハプティック対応デバイスを固定することは、前記接地電極層の露出部分を残すように該接地電極層上に前記スマート材料層を覆い重ね、該スマート材料層の露出部分を残すように該スマート材料層上に前記電極層を覆い重ねることによって、前記無線ハプティック対応デバイスを形成することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記無線ハプティック対応デバイスを固定することは、前記電力素子の前記第２のコンタクトを施して、前記接地電極層の前記露出部分と接触させることによって、前記無線ハプティック対応デバイスを形成することを更に含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記無線ハプティック対応デバイスを固定することは、前記スマート材料層を、前記接地電極層の実質的に全てを覆うように該接地電極層上に覆い重ね、前記電極層を、前記スマート材料層の実質的に全てを覆うように該スマート材料層上に覆い重ねることによって、前記無線ハプティック対応デバイスを形成することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記無線ハプティック対応デバイスを固定することは、前記電極層及び前記スマート材料層を前記第２のコンタクトで貫通して、前記接地電極層と接触させることを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記アクチュエーター素子は、第１のアクチュエーター素子であり、前記無線ハプティック対応デバイスを固定することは、前記第１のアクチュエーター素子に覆い重なる第２のアクチュエーター素子を固定することを更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
前記ハプティック制御信号を受信することは、前記アクチュエーター素子が配置されるように構成される基部の共振周波数と実質的に同様の前記アンテナの共振周波数において前記ハプティック制御信号を受信することを含む、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハプティック効果を無線で伝達するシステム、デバイス、及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビデオゲーム、仮想現実（ＶＲ）システム、及び拡張現実（ＡＲ）システムが、増々一般的になってきている。典型的な実施態様では、コンピューターシステムが、ディスプレイスクリーン及び／又はヘッドセットを含むことができるディスプレイデバイス上で、視覚環境又はグラフィック環境をユーザーに表示する。ユーザーは、コントローラー又は周辺デバイスからコマンド又はデータを入力することによって、表示された環境とインタラクトすることができる。コンピューターは、ジョイスティックハンドル等のマニピュランダムのユーザーの操縦に応答して環境を更新し、ディスプレイスクリーンを使用して、ユーザーに視覚フィードバックを提供する。
【０００３】
従来のビデオゲームデバイス又はコントローラーは、ユーザーにフィードバックを提供するために視覚及び聴覚キューを使用する。一部のコントローラー又は周辺デバイスでは、運動感覚フィードバック（アクティブでかつ抵抗性のハプティックフィードバック等）及び／又は触知性フィードバック（振動、触感、及び熱等）もまたユーザーに提供され、より一般的に「ハプティックフィードバック（haptic feedback）」又は「ハプティック効果（haptic effect）」として総称的に知られている。ハプティックフィードバックは、ユーザーのコントローラー又は周辺デバイスを向上させ簡略化するキューを提供し得る。例えば、振動効果又は振動触知性ハプティック効果は、特定のイベントに対してユーザーに注意を促すために電子デバイスのユーザーにキューを提供するときに有用である場合があり、又は、シミュレートされた環境又は仮想環境内でより大きな没入感を生成するために現実的なフィードバックを提供することができる。ゲーミングデバイス及び他のデバイス用の従来のハプティックフィードバックシステムは、一般に、コントローラー／周辺機器のハウジングに取り付けられる、ハプティックフィードバックを生成するアクチュエーターを含む。より詳細には、コントローラー又は周辺デバイスのモーター又は他のアクチュエーターは、コントローラー内に収容され、制御用コンピューターシステムに接続される。コンピューターシステムは、コントローラー又は周辺デバイスからセンサー信号を受信し、適切なハプティックフィードバック制御信号をアクチュエーターに送出する。アクチュエーターは、その後、ハプティックフィードバックをコントローラーに提供する。コンピューターシステムは、こうして、他の視覚及び聴覚フィードバックと連携してユーザーに身体感覚を伝達し得る。
【０００４】
従来のハプティックデバイスは、コンピューティングデバイス内及び／又は専用周辺デバイス内に配置され、ユーザーは、これらのデバイスを把持又は保持する必要がある。対照的に、本明細書において提示されるシステム、デバイス、及び方法は、ユーザーが、無線でアクティベートされるハプティック対応デバイスを、身体部位、衣類、及び他の表面に直接固定し、それにより、ハプティック対応コンピューティングデバイス又は周辺デバイスを把持又は保持することなくユーザーがハプティックフィードバック／効果を感じ取ることができるようにすることを可能にする解決策を提供する。
【発明の概要】
【０００５】
一実施形態において、ハプティック効果を提供するデバイスは、電極層、スマート材料層、及び接地電極層を備えるアクチュエーター素子と、ハプティック制御信号を受信するように構成されたアンテナ、第１のコンタクト、及び第２のコンタクトを備える電力素子であって、アンテナは、第１のコンタクト及び第２のコンタクトと電気的に連通する、電力素子とを備える。電極層は、スマート材料層と電力素子との間のロケーションに構成され、第１のコンタクトは、電極層との電気的連通のために構成され、第２のコンタクトは、接地電極層との電気的連通のために構成され、アンテナは、ハプティック制御信号に応答して、電極層と接地電極層との間に電圧差を誘導するように構成され、スマート材料層は、ハプティック効果を提供するための、電圧差に応答した作動のために構成される。
【０００６】
別の実施形態において、ハプティック効果を無線で提供するシステムは、少なくとも１つのハプティック対応デバイスと、ハプティック制御信号を、ハプティック対応デバイスのアンテナに送信するように構成された伝送ユニットとを備える。少なくとも１つのハプティック対応デバイスは、電極層、スマート材料層、及び接地電極層を有するアクチュエーター素子と、ハプティック制御信号を受信するように構成されたアンテナ、第１のコンタクト、及び第２のコンタクトを備える電力素子とを備える。アンテナは、第１のコンタクト及び第２のコンタクトと電気的に連通し、電極層は、スマート材料層と電力素子との間のロケーションに構成され、第１のコンタクトは、電極層との電気的連通のために構成され、第２のコンタクトは、接地電極層との電気的連通のために構成され、アンテナは、ハプティック制御信号に応答して、電極層と接地電極層との間に電圧差を誘導するように構成され、スマート材料層は、ハプティック効果を提供するための、電圧差に応答した作動のために構成される。
【０００７】
別の実施形態において、ハプティック効果を無線で提供する方法は、ハプティック対応デバイスを基部に固定することを含み、ハプティック対応デバイスは、電極層及びスマート材料層を有するアクチュエーター素子と、ハプティック制御信号を受信するように構成されたアンテナ、第１のコンタクト、及び第２のコンタクトを備える電力素子とを備える。アンテナは、第１のコンタクト及び第２のコンタクトと電気的に連通する。方法は、アンテナを介して、ハプティック制御信号を受信することと、ハプティック制御信号を、第１のコンタクト及び第２のコンタクトを介して電極層及び接地電極層に伝達して、電極層と接地電極層との間に電圧差を引き起こすことと、電圧差によってスマート材料層を作動させて、ハプティック効果を提供することとを更に含む。
【０００８】
上記で説明した実施形態は、単に例示のためのものであり、本開示の範囲内の追加の実施形態が、本明細書において説明される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態による無線ハプティックシステムの一実施形態を示す図である。
【図２Ａ】本発明の一実施形態による無線ハプティック対応デバイスを取り付ける一例示の基部を示す図である。
【図２Ｂ】本発明の一実施形態による無線ハプティック対応デバイスを取り付ける一例示の基部を示す図である。
【図２Ｃ】本発明の一実施形態による無線ハプティック対応デバイスを取り付ける一例示の基部を示す図である。
【図２Ｄ】本発明の一実施形態による無線ハプティック対応デバイスを取り付ける一例示の基部を示す図である。
【図３Ａ】本発明の一実施形態による無線ハプティック対応デバイスを示す図である。
【図３Ｂ】本発明の一実施形態による無線ハプティック対応デバイスを示す図である。
【図３Ｃ】本発明の一実施形態による無線ハプティック対応デバイスを示す図である。
【図４】本発明の一実施形態による無線ハプティック対応デバイスの電力素子を示す図である。
【図５Ａ】本発明の一実施形態による、電力層を電極として用いる無線ハプティック対応デバイスを示す図である。
【図５Ｂ】本発明の一実施形態による、電力層を電極として用いる無線ハプティック対応デバイスを示す図である。
【図５Ｃ】本発明の一実施形態による、電力層を電極として用いる無線ハプティック対応デバイスを示す図である。
【図６Ａ】本発明の一実施形態による無線ハプティック対応デバイスを示す図である。
【図６Ｂ】本発明の一実施形態による無線ハプティック対応デバイスを示す図である。
【図６Ｃ】本発明の一実施形態による無線ハプティック対応デバイスを示す図である。
【図７】本発明の一実施形態による無線ハプティック対応デバイスの運動を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態による、複数のアクチュエーター素子を備える無線ハプティック対応デバイスを示す図である。
【図９】本発明の一実施形態による、ハプティック効果を無線で提供する方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の上述の特徴及び利点並びに他の特徴及び利点は、添付の図面に示されるような本発明の実施形態の以下の説明から明らかであろう。本明細書に組み込まれるとともに本明細書の一部をなす添付の図面は更に、本発明の原理を説明するとともに、当業者が本発明を実施及び使用することを可能にする役割を果たす。図面は一定縮尺ではない。
【００１１】
ここで、本発明の特定の実施形態が図面を参照して説明され、同様の参照符号は、同一の要素又は機能的に同様の要素を示している。以下の詳細な説明は本来例示的なものでしかなく、本発明又は本発明の用途及び使用を限定するように意図されていない。更に、前述の技術分野、背景技術、発明の概要又は以下の詳細な説明に提示されている、明示又は暗示されるいかなる理論にも制限されることは意図されていない。更に、以下の説明は、ゲーミングにおける使用、拡張現実における使用、仮想現実における使用、及びモバイルデバイスとの使用のための無線ハプティックアクチュエーターの使用に向けられているが、当業者であれば、説明は、他のシステムにも等しく適用されることを認識するであろう。
【００１２】
本発明の実施形態は、表面、衣類、及び／又は身体部位に固定して、本来はハプティック出力をサポートしない物品又は物体にハプティック作動を提供することができる無線ハプティック対応デバイスに関する。一例示の実施形態では、無線ハプティック対応デバイスは、ユーザーの１本以上の指、すなわち、手の爪又は足の爪に固定される。無線ハプティック対応デバイスは、電力素子と、アクチュエーター素子とを備える。電力素子は、無線信号を受信するアンテナと、アクチュエーター素子に接続された電気的コンタクトとを備える。アンテナは、無線信号を受信し、受信した信号のエネルギーを用いてアクチュエーター素子に給電し、それにより、ユーザーの指（複数の場合もある）、すなわち手の指先（複数の場合もある）又は足の指先（複数の場合もある）においてハプティック感覚を引き起こす。複数の無線ハプティック対応デバイスがユーザーの複数の指に固定される場合、ユーザーの異なる指上のアクチュエーター素子を選択的に作動させ、システムがユーザーの異なる指に選択的なハプティック効果を提供することを可能にすることができる。仮想現実環境又は拡張現実環境において、仮想物体との仮想的な接触のインディケーションを提供するシステムを用いて、より没入的な体験をユーザーに提供することができる。したがって、仮想現実環境又は拡張現実環境において、ユーザーが或る物体に手を延ばしてこの物体に触れるか又はこの物体を把持すると、物体と接触している指は、ハプティック感覚を受け取ることができる。ハプティック感覚は、例えば、接触のパラメーターに基づいて変更することができる。例えば、ユーザーが仮想物体をよりきつく把持すると、ハプティック感覚は、増強することができる。
【００１３】
更なる実施形態が本明細書において論じられ、説明される。一実施形態では、無線ハプティックアクチュエーターをユーザーの衣類に固定して、ハプティック効果を提供することが可能な衣服を提供することができる。別の実施形態では、無線ハプティックアクチュエーターをユーザーの装身具（例えば、腕時計、眼鏡、宝飾品類等）に固定して、目立たないハプティック通知デバイスを提供することができる。更に別の実施形態では、無線ハプティックアクチュエーターを、本来はハプティック作動をサポートしない、マウス等のコンピューティングアクセサリーに固定することができる。これらの実施形態及び更なる実施形態が本明細書において説明される。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態による無線ハプティックシステム１００の一実施形態を示している。図１は、複数の無線ハプティック対応デバイス１０１と、アクティベーションユニット１５０とを示している。図１に示すように、ハプティック対応デバイス１０１は、種々の物体に固定することができる。無線ハプティック対応デバイスは、例えば、ユーザーの、手の指、頭部、脚、及び他の範囲を含む身体部位に固定することができる。無線ハプティック対応デバイスは、装着者の衣類にも固定することができる。いくつかの実施態様では、無線ハプティック対応デバイス１０１は、机、椅子、ゲーミングコントローラー等を含む他の物体に固定することができる。
【００１５】
アクティベーションユニット１５０は、少なくとも、制御ユニット１５１と、アンテナ１５２とを備えることができる。アンテナ１５２は、ハプティック制御信号を無線送信するように構成することができる。アクティベーションユニット１５０は、無線ハプティックシステム１００においてハプティック制御信号を送信するように構成された専用ユニットとすることができる。制御ユニット１５１は、送信のためのハプティック制御信号を選択し、アンテナ１５２を介してこのハプティック制御信号を送信する。いくつかの実施態様では、アクティベーションユニット１５０は、別のシステム、例えば、コンピューターシステムの一部とすることができる。そのような実施態様では、制御ユニット１５１は、コンピューターシステムの構成要素とすることができ、及び／又はハプティック制御信号を選択及び送信するのに専用のユニットとすることができる。いくつかの実施態様では、アクティベーションユニット１５０は、タブレット又はスマートフォン等のパーソナルデバイスとすることができ、アンテナ１５２を介してハプティック制御信号を送信するように構成することができる。
【００１６】
アクティベーションユニット１５０及び／又は制御ユニット１５１の役割を果たすことができる本発明と一貫しているコンピューターシステムは、サーバー（例えば、１つ以上のサーバーブレード、プロセッサ等を有する）、ゲーミング機器、ハンドヘルドゲーミングデバイス、パーソナルコンピューター（例えば、デスクトップコンピューター、ラップトップコンピューター等）、スマートフォン、タブレットコンピューティングデバイス、及び／又はハプティック制御信号を提供するようにプログラミングすることができる他のデバイスとして構成することができる。いくつかの実施態様では、本発明と一貫しているコンピューターシステムは、クラウドベースコンピュータープラットフォームを含むことができる。そのようなコンピューターシステムは、１つ以上のプロセッサ（本明細書において便宜上、プロセッサ又はプロセッサ（複数の場合もある）とも互換的に称される）、１つ以上の記憶デバイス、及び／又は他の構成要素を備えることができる。コンピューターシステムのプロセッサは、本明細書において説明する方法を実行するように１つ以上のコンピュータープログラム命令によってプログラミングすることができる。本明細書において用いられるように、実際に、様々な命令が、動作を実行するようにプロセッサ（したがって、コンピューターシステム）をプログラミングしているとき、便宜上、それらの様々な命令は、動作を実行するものとして説明される場合がある。
【００１７】
いくつかの実施態様では、本発明と一貫しているコンピューターシステムを用いてアクティベーションユニット１５０と通信し、それにより、アクティベーションユニット１５０にハプティック出力コマンドを提供して、アクティベーションユニット１５０に、無線ハプティック制御信号を無線ハプティック対応デバイスへ送信させることができる。したがって、アクティベーションユニット１５０は、コンピューターシステムのハプティック通信ユニットを介してコンピューターシステムに接続可能な周辺デバイスとすることができる。本発明と一貫しているハプティック通信ユニットは、ハプティック出力コマンドを送信又は通信することができる、有線又は無線の任意の接続デバイスを備えることができる。例えば、ハプティック通信ユニットは、アクティベーションユニット１５０と通信して、アクティベーションユニット１５０にハプティック制御信号を送信させるハプティック出力コマンドを送出するように構成された、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈアンテナ等の無線デバイスを備えることができる。ハプティック通信ユニットは、ハプティック出力コマンドを通信する有線（例えば、ｍｉｃｒｏ／ｍｉｎｉ／ｓｔａｎｄａｒｄ  ＵＳＢ、ＨＤＭＩ等）ポートを更に備えることができる。いくつかの実施態様では、ハプティック通信ユニットは、専らハプティック出力コマンドを送出することのみに構成された専用ユニットとすることができる。いくつかの実施態様では、ハプティック通信ユニットは、無数の他の通信を外部デバイスに有線又は無線で送出するように更に機能することができる。
【００１８】
コンピューターシステムは、音声出力部及び視覚ディスプレイを更に備えることができる。コンピューターシステムは、有線又は無線手段を介して視覚ディスプレイに結合させることができる。視覚ディスプレイは、限定されないが、ＶＲ／ＡＲヘッドセット、モニター、テレビスクリーン、プラズマディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プロジェクター、又は他の任意のディスプレイデバイスを含む、ユーザーにグラフィカル情報を提供する任意のタイプの媒体を含むことができる。別の実施形態では、コンピューターシステム及び視覚ディスプレイは、単一のデバイスに組み合わせることができる。
【００１９】
アクティベーションユニット１５０のアンテナ１５２は、１つ以上のハプティック制御信号を送信する。いくつかの実施態様では、アンテナによって送信される１つ以上のハプティック制御信号は、１つ以上の被変調電力信号を含む。１つ以上の被変調電力信号は、無線ハプティック対応デバイス１０１によって受信されると、無線ハプティック対応デバイス１０１に電力を供給し、無線ハプティック対応デバイス１０１のアクティベーションを引き起こす。そのような実施態様では、アクティベーションの制御は、電力信号の変調を通じて提供される。例えば、パルス電力信号は、それぞれの無線ハプティック対応デバイスのパルスアクティベーションをもたらす。他の例では、電力信号の振幅は、矩形入力、ランプ入力、三角形入力、正弦波入力、及び他の入力にしたがって変調することができる。電力信号の変調は、１Ｈｚ〜５０Ｈｚの低周波数から、５０Ｈｚ〜５００Ｈｚ以上のより高い周波数の種々の周波数において実行することができる。本発明の実施形態では、電力信号を動的に調整して特定のハプティック効果を提供することができる。例えば、ユーザーが弾性を有する仮想アイテムとインタラクトする場合、ユーザーが自身の手を閉じるにつれて電力信号の振幅を増大させ、それにより、弾性を有する仮想アイテムが締め付けられるにつれてこのアイテムからより大きな力をシミュレートすることができる。
【００２０】
いくつかの実施態様では、アンテナ１５２によって送信されるハプティック制御信号は、別個の電力信号及びコマンド信号を含むことができる。電力信号は、デバイス１０１に電力を供給するために無線ハプティック対応デバイス１０１によって受信することができる。受信された電力信号を用いて、例えばデバイス１０１のキャパシター及び／又はバッテリー内にエネルギーを蓄積することができる。作動のための命令を提供するために別個のコマンド信号もハプティック対応デバイスによって受信することができる。したがって、受信されたコマンド信号に応答して、無線ハプティック対応デバイス１０１は、受信された電力信号からの電力を用いて、無線ハプティック対応デバイス１０１のアクティベーションを引き起こすことができる。
【００２１】
アクティベーションユニット１５０は、ハプティック制御信号を提供して、無線ハプティック対応デバイス１０１をアクティベートする。図１に示す実施形態では、ユーザーは、無線ハプティック対応デバイス１０１を、片手又は両手の各指、すなわち手の指に固定することができる。無線ハプティック対応デバイスのアクティベーションにより、ハプティック効果が、ユーザーの指（複数の場合もある）において感じ取られる。いくつかの実施形態では、ハプティック制御信号は、無線ハプティック対応デバイス１０１のうちの全てを一緒に作動させることができる。いくつかの実施形態では、ハプティック制御信号は、各無線ハプティック対応デバイス１０１を個別に作動させることができる。いくつかの実施形態では、ハプティック制御信号は、ハプティック対応デバイス１０１のうちの１つ以上を選択的に作動させることができる。例えば、ユーザーが或る物体を人差し指と親指との間でつまむ場合の仮想現実環境において、人差し指及び親指に固定された無線ハプティック対応デバイス１０１を作動させることができ、一方で、中指、薬指、及び小指に固定された無線ハプティック対応デバイス１０１は、休止状態とすることができる。
【００２２】
ハプティック対応デバイス１０１及びアクティベーションユニット１５０は、種々のコンテキストにおいて利用することができる。例えば、ＶＲコンテキスト又はＡＲコンテキストにおいて、ハプティック対応デバイス１０１を選択的に作動させて、ユーザーの手の指と仮想物体との間の仮想接触を示すことができる。仮想物体との仮想接触を行う手の指に取り付けられたデバイス１０１の各々を作動させることができる。従来的なビデオゲーミングコンテキストにおいて、ハプティック対応デバイス１０１を選択的に作動させて、ユーザーに追加の感覚を提供し、より没入的な体験をもたらすことができる。他の実施形態では、無線ハプティック対応デバイス１０１は、ユーザーの腕時計、眼鏡、宝飾品類、又は他の装身具に固定することができる。ユーザーのモバイルデバイスは、アクティベーションユニット１５０として機能し、ハプティック制御信号を無線ハプティック対応デバイスに送信して、電子メール、テキストメッセージ、及び他のイベントの通知を目立たないように提供することができる。
【００２３】
いくつかの実施態様では、ハプティック対応デバイス１０１は、ユーザーの手の指又は手とは異なる基部に固定することができる。例えば、ハプティック対応デバイス１０１は、卓上表面、衣類、入力デバイス、衣類／宝飾品類装身具、及び他の任意の適した表面に固定することができる。図２Ａ〜図２Ｄは、無線ハプティック対応デバイス１０１の取り付けのためのいくつかの例示の基部を示している。図２Ａは、装着者の衣類２３０に固定された無線ハプティック対応デバイス１０１を示している。無線ハプティック対応デバイス１０１は、例えば、布テープ（cloth tape）、アイロン接着テープ、縫い付けパッチ、及び他の接着物によって固定することができる。複数の無線ハプティック対応デバイス１０１を衣類に固定することにより、任意の衣類品、例えば、手袋、ヘッドバンド、リストバンド、シャツ、ズボン、アンダーシャツ、靴、靴下等をウェアラブルハプティックデバイスに変えることができる。図２Ｂは、入力デバイス２３１に固定された無線ハプティック対応デバイス１０１を示している。入力デバイスは、例えば、コンピューターマウス、キーボード、ジョイスティック、ゲームパッド、及び入力をコンピューターシステムに提供するのに用いられる他の任意のデバイスを含むことができる。無線ハプティック対応デバイス１０１は、このタイプの基部に固定されると、本来は又は容易にはハプティック機能を含まないデバイスをハプティック対応にすることができる。例えば、無線ハプティック対応デバイス１０１は、コンピューターマウス又はキーボードに固定して、これらのデバイスにハプティック機能を提供することができる。図２Ｃは、卓上表面２３２に固定された無線ハプティック対応デバイス１０１を示しており、これにより、ユーザーにハプティック表面を提供することができる。図２Ｄは、固定された無線ハプティック対応デバイス１０１を有する腕時計２３３を示している。無線ハプティック対応デバイス１０１は、腕時計、イヤリング、指輪、ブレスレット、ネックレス、眼鏡等の服飾品又は宝飾品類に固定されると、通常の物体にハプティック機能を提供することができる。
【００２４】
図３Ａ〜図３Ｃは、本発明の一実施形態による無線ハプティック対応デバイス３０１の特徴を示している。無線ハプティック対応デバイス３０１は、アクチュエーター素子３０２を備えることができ、このアクチュエーター素子は、電極層３０４、スマート材料層３０５、及び接地電極層３０６を備えることができる。無線ハプティック対応デバイス３０１は、図４により詳細に示す電力素子３０３を更に備えることができる。
【００２５】
図３Ａ〜図３Ｃの実施形態では、アクチュエーター素子３０２は、電極層３０４、スマート材料層３０５、及び接地電極層３０６を備える。一実施形態では、電極層３０４は、グラフェン、導電インク、銅テープ等を含む任意の固定可能な導電材料を含むことができる。一実施形態では、スマート材料層３０５は、例えば、ピエゾセラミック材料を含む電気活性ポリマー材料、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）若しくはそのＰＶＤＦと、トリフルオロエチレン（ＴｒＦＥ）及び／又はテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）とのコポリマーを含むピエゾポリマー材料、ターポリマーＰＶＤＦ−ＴｒＦＥ−ＴＦＥ若しくはポリ（フッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン−クロロトリフルオロエチレン）を含む電気活性ポリマー材料、及び／又は誘電エラストマー材料を含むことができる。スマート材料層３０５は、電圧差が与えられると、収縮、屈曲、撓曲等の作動を行うように構成することができる。
【００２６】
図４は、電力素子３０３を示している。電力素子３０３は、アンテナ３１４と、少なくとも２つのコンタクト３１０とを備える。電力素子３０３は、電力素子整合回路３１５と、回路ブリッジ３１２とを更に備えることができる。アンテナ３１４は、高さが幅又は長さよりも大幅に小さい、実質的に平坦又はディスク形状のアンテナとすることができる。図４の実施形態では、限定ではなく例示として、アンテナ３１４は、複数の巻線を有するコイル又はスパイラルアンテナとして示されている。図４は、中心及び外周縁部に端点を有する単一方向スパイラルアンテナ（one-way spiral antenna）を示している。複数のアームを含むアンテナ、２つの周縁端点を有するアンテナ、２つの中心端点を有するアンテナ等を含む、他のスパイラルアンテナ又はコイルアンテナを用いることができる。例えば、プレートアンテナを含む、他のフラットアンテナを用いることもできる。アンテナ３１４は、例えば、アクティベーションユニット１５０によって送信されるようなハプティック制御信号を含む無線周波数信号を受信するように構成することができる。アンテナ３１４は、特定の共振周波数を有して構成することができる。アンテナ３１４の共振周波数は、アンテナ３１４のサイズ、形状、及び材料に依存する。アンテナがコイル又はスパイラルとして構成される場合、アンテナ３１４の共振周波数は、スパイラルコイルの数、サイズ、及び形状、並びにアンテナ３１４を形成する材料のサイズ及び特性に依存する。アンテナ３１４は、例えば、アルミニウム、銅、金、及び／又は他の任意の導電材料から形成することができる。
【００２７】
回路ブリッジ３１２は、アンテナ３１４のコイルの中心、すなわち最内端から、アンテナ３１４のコイルの周縁部、すなわち最外端まで横切って、アンテナ３１４の終端点がコンタクト３１０に達するのを可能にするように構成された絶縁ワイヤとすることができる。回路ブリッジ３１２は、アンテナ３１４がコンタクト３１０と電気的に連通することを可能にするために必要な任意の形状又は形態に構成することができる。いくつかの実施態様では、アンテナ３１４の終端点をコンタクト３１０にブリッジするのに複数の回路ブリッジ３１２が必要な場合がある。
【００２８】
電力素子整合回路３１５は、電力素子回路、すなわちアンテナ３１４、回路ブリッジ３１２、コンタクト３１０、及び電力素子整合回路３１５と、負荷、すなわちアクチュエーター素子３０２との間のインピーダンス整合を提供するインピーダンス整合回路として構成することができる。インピーダンス整合により、電力反射、したがって、非効率な電力伝達につながり得るインピーダンス不整合が阻止される。電力素子整合回路３１５は、例えば、抵抗器、キャパシター、インダクター等の回路素子の任意の組み合わせを含むことで、電力素子回路とアクチュエーター素子との間のインピーダンスを整合させることができる。
【００２９】
コンタクト３１０は、電力素子３０３から延在することができる。上述したように、コンタクト３１０は、アンテナ３１４と電気的に連通することができる。コンタクト３１０は、アクチュエーター素子３０２の接地電極層３０６及び電極層３０４と接触するように更に構成することができる。したがって、電力素子３０３がアクチュエーター素子３０２に覆い重なって固定されると、コンタクト３１０は、アンテナ３１４と、電極層３０４と、接地電極層３０６との間の電気的接続を確立するように構成される。
【００３０】
図３Ａ〜図３Ｃに示すように、スマート材料層３０５は、接地電極層３０６の少なくとも一部分を露出したままにして、接地電極層３０６に覆い重なることができ、それにより、接地電極層露出部分３５１が形成される。電極層３０４は、スマート材料層３０５の少なくとも一部分を露出したままにして、スマート材料層３０５に覆い重なることができ、それにより、スマート材料層露出部分３５０が形成される。電力素子３０３のコンタクト３１０は、電極層３０４と接地電極層３０６とを接触させて、これらの層及び電力素子の間の電気的連通を確立するように構成される。
【００３１】
したがって、無線ハプティック対応デバイス３０１が組み立てられると、アクチュエーター素子３０２を基部３０７に固定することができる。図３Ａに示すように、基部３０７は、ユーザーの手の爪とすることができる。例えば図２Ａ〜図２Ｄに示すように、基部は、種々の他の表面及び／又は物体を含むこともできる。電極層３０４がスマート材料層３０５間に配置されるように、かつ、電力素子３０３のコンタクト３１０がアンテナ３１４、及びアクチュエーター素子３０２の電極層３０４、３０６の間に電気的連通を確立するように、電力素子３０３をアクチュエーター素子３０２に覆い重なるように固定することができる。
【００３２】
アンテナ３１４が無線伝送、例えばハプティック制御信号を受信すると、受信された伝送は、アンテナ３１４において電流を誘導する。誘導電流により、電極層３０４と接地電極層３０６との間に電圧差が引き起こされ、これにより、ひいてはスマート材料層３０５の作動が引き起こされる。アンテナ３１４は、ハプティック制御信号を、伝送周波数を有する無線周波数伝送として受信することができる。上述したように、スマート材料層は、電圧差に応答して作動するように構成することができる。電極層３０４と接地電極層３０６との間の電圧差は、伝送周波数において変動し、それにより、スマート材料層が伝送周波数において振動することができる。スマート材料層３０５の振動により、ひいては、基部３０７が振動し、それにより、ユーザーがハプティック応答を体験することを可能にすることができる。
【００３３】
いくつかの実施態様では、アンテナ３１４は、伝送周波数と実質的に同様の、例えば伝送周波数の１０％以内の共振周波数を用いるように構成することができる。そのような合致した複数の周波数の結果、より高い効率の伝送がもたらされる。いくつかの実施態様では、ハプティック制御信号の伝送周波数及び／又はアンテナ３１４の共振周波数は、無線ハプティック対応デバイス３０１（電力素子３０３及びアクチュエーター素子３０２）と、この無線ハプティック対応デバイスが固定される基部３０７とを含むハプティックデバイス構造３２５の機械的共振周波数と実質的に同様になるように選択することができる。ハプティック制御信号の伝送周波数をハプティックデバイス構造３２５の共振周波数と合致させることにより、スマート材料層３０５によって誘導されるハプティックデバイス構造３２５の振動を増幅することができる。したがって、ハプティック制御信号は、比較的低電力で送信することができるが、伝送周波数と、アンテナ３１４の共振周波数と、ハプティックデバイス構造３２５の機械的共振周波数との間の実質的に同様の合致により、ユーザーが、送信されたハプティック制御信号の電力レベルと比較して強い感覚を感じ取るようにハプティック効果を増幅することができる。
【００３４】
いくつかの実施態様では、電力素子回路３１５は、１つ以上のエネルギー蓄積素子及び／又は論理素子を更に備えることができる。エネルギー蓄積素子は、例えば、キャパシター及び／又はバッテリーを含むことができる。そのような実施態様では、ハプティック制御信号は、電力信号及びコマンド信号を含むことができる。ハプティック制御信号の電力信号を介して伝達されるエネルギーは、アンテナ３１４によって受信して、エネルギー蓄積素子に後の使用のために蓄積することができる。蓄積されたエネルギーは、電力素子３０３の論理素子によって受信されるコマンド信号に応答して放出することができる。
【００３５】
無線ハプティック対応デバイス３０１は、種々の方法において基部３０７に固定することができる。本発明の実施形態によれば、無線ハプティック対応デバイス３０１の態様は、塗装可能な形態の液体において供給し、一度に一層ずつ基部に塗布することができる。例えば、銀、塩化銀、及び／又は黒鉛を含有するインク等の導電性液体を基部３０７に塗布して、接地電極層３０６として機能させることができる。導電性液体が乾燥又は硬化すると、導電層は、接地電極層３０６として機能し続ける。その後、スマート材料層３０５も、液体、例えば液体電気活性ポリマーとして塗布することができる。液体スマート材料は、硬化した後はスマート材料層３０５として機能するように、接地電極層３０６に塗布することができる。次に、導電性液体を、硬化した後は電極層３０４として機能するように、スマート材料層３０５に塗布することができる。このように、アクチュエーター素子３０２の全ての層を、液体形態において一層ずつ塗布、すなわち塗装することができる。層及び電力素子３０３のコンタクト３１０に対するこれらの層の露出の構成を、液体の塗布中に選択的に準備しておくことができる。硬化後、電力素子３０３は、上記で説明したようにアクチュエーター素子３０２に覆い重なるように固定することができる。電力素子３０３は、例えば、糊、粘着テープ等の接着物、又は他の接着性物質によって固定することができる。したがって、電力素子３０３は、接着層を含むことができる。
【００３６】
いくつかの実施態様では、アクチュエーター素子３０２は、上述したように、接着物を用いて基部３０７に固定することができる。したがって、アクチュエーター素子３０２は、接着層を含むことができる。いくつかの実施態様では、アクチュエーター素子３０２及び電力素子３０３は、ともに基部３０７に固定するように構成することができる。すなわち、電力素子３０３及びアクチュエーター素子３０２は、後続して行われる接着物による基部３０７への固定のために、製造プロセス中に互いに固定されるように設計することができる。
【００３７】
無線ハプティック対応デバイス３０１を基部３０７に固定するいくつかの方法が本明細書において詳述されているが、無線ハプティック対応デバイス３０１を基部３０７に固定する代替的な方法、例えば、縫い付け、ヒートシール等も、本開示の範囲内に留まる。
【００３８】
いくつかの実施態様では、電極層３０４、３０６及びスマート材料層３０５は、透明とすることができる。これらの層は、硬化性液体の形態において塗布されるとき、及び予め作製された層として固定されるとき、透明とすることができる。電力素子３０３も、少なくとも部分的に透明とすることができる。
【００３９】
図５Ａ〜図５Ｃは、本発明の実施形態による無線ハプティック対応デバイス５０１を示している。無線ハプティック対応デバイス５０１は、アクチュエーター素子５０２を備えることができ、このアクチュエーター素子は、スマート材料層５０５と、基部５０７に固定される接地電極層５０６とを備えることができる。無線ハプティック対応デバイス５０１は、電力素子５０３を更に備えることができる。無線ハプティック対応デバイス５０１の構成要素及び動作は、無線ハプティック対応デバイス３０１の構成要素及び動作と概して同様である。図５Ａに示すように、無線ハプティック対応デバイス５０１は、スマート材料層５０５の上に別個の電極を重ねられてはいない。その代わり、電力層５０３自体が第２の電極として機能する。電力層５０３は、電力層３０３に関して上述した構成要素と同様の構成要素を備える。電力層５０３は、接地電極層５０６と接触するように構成されたコンタクト５１０を備える。電力層５０３のアンテナ（図示せず）がハプティック制御信号を受信すると、電力層５０３と接地電極層５０６との間に電位差が確立される。電位差によりスマート材料層５０５がアクティベートされる。このように構成されることで、電力層５０３は、上部電極層として機能する。
【００４０】
図６Ａ〜図６Ｃは、本発明による一実施形態と一貫している無線ハプティック対応デバイス６０１を示している。無線ハプティック対応デバイス６０１は、アクチュエーター素子６０２を備えることができ、このアクチュエーター素子は、電極層６０４と、スマート材料層６０５と、接地電極層６０６とを備えることができ、これら全ては基部６０７に固定される。無線ハプティック対応デバイス６０１は、電力素子６０３を更に備えることができる。無線ハプティック対応デバイス６０１の構成要素及び動作は、無線ハプティック対応デバイス３０１の構成要素及び動作と概して同様である。図６Ｂに示すように、無線ハプティック対応デバイス６０１の電極層６０４は、スマート材料層６０５が電極層６０４によって実質的に全体が覆われるように、スマート材料層６０５に覆い重なり、スマート材料層６０５は、接地電極層６０６がスマート材料層６０５によって実質的に全体が覆われるように、接地電極層６０６に覆い重なる。図６Ａに示すように、電力素子６０３は、電極層６０４と接触して電気的連通を確立するように構成された第１のコンタクト６１０Ａを備える。接地電極層６０６との電気的連通を確立するように電極層６０４及びスマート材料層６０５を貫通するように第２のコンタクト６１０Ｂが構成される。第２のコンタクト６１０Ｂは、コンタクトが通るスマート材料層６０５及び電極層６０４との電気的連通を防止するために絶縁を施して構成される。
【００４１】
図７は、作動した無線ハプティック対応デバイス７０１の運動を示している。上述したように、無線ハプティック対応デバイス７０１は、ユーザーの手の爪、卓上表面、ユーザーデバイス、及び／又は本明細書において論じられた他の任意の基部を含むことができる基部７０７に固定することができる。電圧差が与えられると、無線ハプティック対応デバイス７０１のアクチュエーター素子７０２のスマート材料層が作動する。スマート材料層の作動により、このスマート材料層の、したがって無線ハプティック対応デバイス７０１の、サイズ及び／又は形状の変化が引き起こされる。この運動により、ひいては、下にある基部７０７のサイズ及び形状の変形も引き起こされる。いくつかの実施態様では、電力素子７０３によって受信されてアクチュエーター素子７０２に伝達される無線周波数ハプティック制御信号により、スマート材料層が繰り返し作動する。いくつかの実施態様では、繰り返される作動は、変形及び弛緩のサイクルを含むことができる。いくつかの実施態様では、繰り返される作動は、変形及び逆変形のサイクルを含むことができる。無線周波数ハプティック制御信号によって引き起こされるサイクル周期の作動により、無線ハプティック対応デバイス７０１、及びこの無線ハプティック対応デバイスが固定される基部７０７が振動し、ユーザーにハプティック感覚が提供される。
【００４２】
図８は、複数のアクチュエーター素子８０２を備える無線ハプティック対応デバイス８０１を示している。無線ハプティック対応デバイス８０１は、複数のアクチュエーター素子８０２を備え、各アクチュエーター素子８０２は、少なくとも、スマート材料層８０５と、電極層８０４と、接地電極層８０６とを備える。無線ハプティック対応デバイス８０１は、基部８０７と接触する最下層である接地電極層８０８を有することができる。各々の追加のアクチュエーター素子８０２は、スマート材料層８０５と、電極層８０４と、先行するアクチュエーター素子８０２の上に重ねられる接地電極層８０６とを備えることができる。各アクチュエーター素子８０２の間に絶縁層８０９が含められる。本明細書において論じられた他の実施形態と同様に、電力素子８０３を構造に覆い重なるように固定することができる。本発明の実施形態では、電力素子８０３は、電極層８０４及び接地電極層８０６、８０８と電気的連通を確立するように構成されたコンタクト８１０Ａ及び８１０Ｂを備えることができる。本発明の実施形態では、電力素子８０３は、接地電極層８０６、８０８と接触して電気的連通を確立するために電極層及びスマート材料層のスタックを貫通するように構成された少なくとも１つの絶縁加工コンタクト８１０Ａと、電極層８０４と接触して電気的連通を確立するために電極層及びスマート材料層のスタックを貫通するように構成された少なくとも１つの絶縁加工コンタクト８１０Ｂとを備えることができる。代替的なコンタクト８１０Ａ及び８１０Ｂを利用して、各アクチュエーター素子８０２において電圧差を生成するように電極層８０４及び接地電極層８０６、８０８との電気的連通を確立することができる。複数のアクチュエーターを追加することにより、より強度の高いハプティック応答を提供することができる。スマート材料のハプティック応答は、作動に用いられる電圧差のサイズに関連する。従来的には、スマート材料の作動を引き起こすのに比較的高い電圧（例えば、５００Ｖ）が必要とされる。いくつかの条件下では、電力素子８０３のアンテナによって受信された無線ハプティック制御信号は、無線ハプティック対応デバイス８０１に、無線ハプティック対応デバイス８０１のユーザーが認識可能な最小の又は認識不能の弱いハプティック効果を生成させる電位を誘導することができる。複数のアクチュエーターの使用により、与えられた電圧におけるハプティック効果の強度が高められ、ユーザー認識の向上がもたらされる。上述されたように、本発明と一貫している無線ハプティック対応デバイスは、極めて低いプロファイル（例えば、０．５ｍｍ未満）を有することができる。複数のアクチュエーターをスタックすることにより、電圧レベルを高めるか又は非常に嵩張る構造を作る必要なくハプティック応答の強度、したがって、認識可能性を高めるための解決策が提供される。
【００４３】
図９は、ハプティック効果を無線で提供する方法を示している。無線ハプティック効果プロセス９００は、例えば、無線ハプティック対応デバイス及びアクティベーションユニットを備える、本明細書において論じられるシステム及びデバイスによって実施することができる。
【００４４】
動作９０２において、プロセス９００は、無線ハプティック対応デバイスを基部に固定することを含むことができる。固定されるハプティック対応デバイスは、本明細書において論じられるような無線ハプティック対応デバイスとすることができ、電極層及びスマート材料層を有するアクチュエーター素子と、ハプティック制御信号を受信するように構成されたアンテナを備える電力素子とを備えることができる。電力素子は、アンテナと電気的に連通する第１のコンタクトと第２のコンタクトとを更に備えることができる。
【００４５】
いくつかの実施形態では、ハプティック対応デバイスを固定することは、ハプティック対応デバイスの少なくとも一部分、例えばアクチュエーター層をその場で形成することを含む。アクチュエーター層をその場で形成することは、基部に導電性液体を塗布して電極層として機能する接地電極層として硬化させることと、接地電極層に液体ポリマーを塗布して接地電極層の少なくとも一部分に覆い重なるスマート材料層として硬化させることと、スマート材料層に導電性液体を塗布してスマート材料層の少なくとも一部分に覆い重なる電極層として硬化させることとを含むことができる。
【００４６】
いくつかの実施形態では、ハプティック対応デバイスを固定することは、アクチュエーター素子を基部に接着させることを含む。いくつかの実施形態では、ハプティック対応デバイスを固定することは、電力素子をアクチュエーター素子に接着させることを含む。いくつかの実施形態は、塗装される層と接着される層との組み合わせを含むことができる。例えば、アクチュエーター素子は、電極層及びスマート材料層を塗装することによって固定することができる一方、電力素子は、接着によって固定することができる。
【００４７】
ハプティック対応デバイスを固定することは、スマート材料層を接地電極層の一部分の上にのみ覆い重ねて、接地電極層の露出部分を形成することを更に含むことができる。電力素子がアクチュエーター素子に固定されると、電力素子の第２のコンタクトは、接地電極層の露出部分と接触するように施すことができる。
【００４８】
いくつかの実施形態では、ハプティック対応デバイスを固定することは、スマート材料層を、接地電極層の実質的に全てを覆うようにこの接地電極層上に覆い重ね、電極層を、スマート材料層の実質的に全てを覆うようにこのスマート材料層上に覆い重ねることを更に含むことができる。この実施形態では、電力素子は、下にある接地電極層に接触するために電極層及びスマート材料層を貫通するように構成された貫通コンタクトを備えることができる。
【００４９】
追加の実施形態では、ハプティック対応デバイスを固定することは、複数のアクチュエーター素子を互いの上に固定することを更に含むことができる。追加のアクチュエーター素子を固定することは、先行する（より下にある）アクチュエーター素子の電極層の上にスマート材料層及び電極層を固定することを含むことができる。
【００５０】
動作９０４において、プロセス９００は、アンテナを介して、ハプティック制御信号を受信することを含むことができる。このアンテナは、ハプティック制御信号を、一アンテナを備えるアクティベーションユニットから受信することができる。上述したように、アクティベーションユニットは、より包括的なコンピューターシステムの一部として組み込むことができ、独立型デバイスとすることができ、モバイルデバイス又はタブレットコンピューターの一部とすることができ、及び／又は他の形態を取ることができる。
【００５１】
ハプティック制御信号を受信することは、電力素子アンテナの共振周波数と実質的に同様であり、かつ、ハプティック対応デバイス及びこのハプティック対応デバイスが固定される構造を含むハプティック対応デバイス構造の機械的共振周波数と実質的に同様である周波数を有するハプティック制御信号を受信することを含むことができる。ハプティック制御信号の周波数が電力素子アンテナの共振周波数と実質的に同様である場合、受信効率が改善される。したがって、ハプティック制御信号と電力素子アンテナの共振周波数との間の実質的な類似性又は厳密な合致により、電力伝達の効率が高められる。更に、ハプティック制御信号とハプティック対応デバイス構造の共振周波数との間の実質的な類似性又は厳密な合致は、ハプティック対応デバイスのハプティック効果の強度を増幅させることに役立つ。したがって、電力素子アンテナの周波数、ハプティック作動構造の周波数、及びハプティック制御信号の周波数の間の実質的に同様の合致を達成することによって、より低い送信電力レベルにおいてより高強度の結果を達成することができる。
【００５２】
動作９０６において、プロセス９００は、ハプティック制御信号を、第１のコンタクト及び第２のコンタクトを介して電極層及び接地電極層に伝達して、電極層と接地電極層との間に電圧差を引き起こすことを含むことができる。第１のコンタクト及び第２のコンタクトは、上述したように、電極層及び接地電極層と電気的に連通し、ハプティック制御信号に応答して電圧差を引き起こす。
【００５３】
動作９０８において、プロセス９００は、無線ハプティック対応デバイスを電圧差によって作動させることを含むことができる。電極層と接地電極層との間の電圧差は、スマート材料層を作動させてスマート材料の屈曲を引き起こすように、スマート材料層にわたって作用する。本発明の実施形態では、ハプティック制御信号は交流電流信号であるので、電圧差は方向において変動し、それにより、スマート材料を前後に屈曲させ、すなわち振動させ、したがって、システムのユーザーによって感じ取られる効果を生成する。
【００５４】
したがって、無線ハプティック対応システム及びデバイス、並びに無線ハプティック対応システム及びデバイスを種々の基部に固定する方法が提供される。本発明による種々の実施形態が上記で説明されてきたが、これらの実施形態は、限定ではなく、専ら図示及び例示として提示されていることが理解されるべきである。形式及び細部における種々の変更は本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく本発明内で行うことができることは当業者には明らかであろう。したがって、本発明の範囲は、上述の例示的な実施形態のいずれかによって限定されるべきではなく、添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物によってのみ規定されるべきである。本明細書において論考された各実施形態、及び本明細書において引用された各引用文献の各特徴は、他の任意の実施形態の特徴と組み合わせて用いることができることも理解されるであろう。換言すれば、ハプティック効果をレンダリングする上記の方法の態様は、本明細書において説明した他の方法との任意の組み合わせにおいて用いることもできるし、本方法は、別個に用いることもできる。本明細書において論考された全ての特許及び刊行物はその全体が、引用することにより本明細書の一部をなす。
【００５５】
本願は、２０１７年１２月７日に出願された米国特許出願第１５／８３４，５８６号明細書の利益を主張し、この出願の開示は引用することによりその全体が本明細書の一部をなす。
【図１】
2019102098.tif 000003
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【外国語明細書】
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