(57)【要約】  本発明は、電子メディアデバイスと電気活性高分子トランスデューサを取り外し可能に結合することを可能にするためのハウジングを提供する。そのハウジングは、電子メディアデバイスにおいて改善された触覚効果を提供する。
2013519153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力ポートに出力信号を供給するように構成されている電子メディアデバイスと取り外し可能に結合されるためのハウジング組立体であって、上記ハウジング組立体は上記電子メディアデバイスの上記出力信号に応じて触覚効果を生成し、
上記ハウジング組立体は、
上記電子メディアデバイスの少なくとも一部を入れ子にするようになっているハウジングケースを備え、上記ハウジングは、上記電子メディアデバイスの上記出力ポートに分離可能に結合されるようになっている少なくとも１つのメディアデバイスコネクタを含み、
トリガ信号に応じて移動を生ずるように構成された活性部分を有する少なくとも１つの電気活性高分子アクチュエータと、
上記ハウジングケース内に配置され、上記電気活性高分子アクチュエータに結合された本体質量とを備え、上記電気活性高分子アクチュエータの上記触覚効果は、上記本体質量の慣性の移動を含み、
上記電気活性高分子アクチュエータを上記メディアデバイスコネクタに電子的に結合するように構成された少なくとも１つの駆動電子組立体を備え、上記駆動電子組立体は、上記電子メディアデバイスの上記出力信号に応じて上記トリガ信号を生成し得る組立体。
【請求項２】
請求項１に記載の組立体において、
上記電気活性高分子は少なくとも１個の電気活性高分子カートリッジを備え、
上記電気活性高分子カートリッジは、誘電性エラストマ層を含む電気活性高分子フィルムを備え、
上記誘電性エラストマ層の一部は第１と第２の電極の間にあり、
上記電極のオーバーラップしている部分は、活性部分を含む活性領域を
し、
上記電極へのトリガ信号の印加は、上記触覚効果を生成するように上記活性領域の移動を引き起こす組立体。
【請求項３】
請求項２に記載の組立体において、
上記電気活性高分子アクチュエータは、互いに結合された複数の個別の電気活性高分子カートリッジを備え、
上記電気活性高分子アクチュエータは、各電気活性高分子カートリッジの各活性領域を含む増加された活性部分を含む組立体。
【請求項４】
請求項１に記載の組立体において、さらに、
上記ハウジングケースの内部に配置されたポケットを備え、
上記本体質量は上記ポケット内に配置されている組立体。
【請求項５】
請求項４に記載の組立体において、
上記電気活性高分子アクチュエータの運動を制限するために、上記ポケットは、上記本体質量の運動を制限するように寸法設定されている組立体。
【請求項６】
請求項１に記載の組立体において、
上記ハウジングケース内に電源が配置され、
上記電源が上記本体質量を含む組立体。
【請求項７】
請求項６に記載の組立体において、
上記電源は上記電気活性高分子アクチュエータに結合され、その結果、上記活性領域の上記移動が上記電源の慣性の移動を引き起こして上記触覚効果を生成する組立体。
【請求項８】
請求項１に記載の組立体において、
上記電気活性アクチュエータが上記メディアデバイスに結合され、その結果、上記触覚効果が上記メディアデバイス上で識別可能である組立体。
【請求項９】
請求項１に記載の組立体において、
上記ハウジングケースは、電子メディアデバイスに結合されたとき上記電子メディアデバイスに関して対称である体形を有する組立体。
【請求項１０】
請求項１に記載の組立体において、
上記ハウジングケースは、さらに、少なくとも１つのオーディオ・スピーカを備え、
上記電子駆動組立体は、上記電子メディアデバイスの上記出力信号を、上記オーディオ・スピーカまで通して通過させるように構成されている組立体。
【請求項１１】
請求項１に記載の組立体において、
上記ハウジングケースは、上記電子メディア組立体を入れ子にするために、互いに取り外し可能に結合され得る複数の部品を備える組立体。
【請求項１２】
改善された触覚効果を生成するようにスタンドアローンの電子メディアデバイスを増強する方法であって、
上記方法は、
上記電子メディアデバイスの出力ポートへ結合されるようになっている少なくとも１つのメディアデバイスコネクタを含むハウジングを設け、上記ハウジングは、さらに、活性部分を有する少なくとも１つの電気活性高分子アクチュエータを含み、
上記電子メディアデバイスの上記出力ポートをデバイスコネクタに結合し、
上記電子メディアデバイスの上記出力信号に応じてトリガ信号を生成し、
上記活性部分の移動を引き起こすように上記トリガ信号を上記電気活性高分子アクチュエータに送信することによって上記改善された触覚効果を生成することを含む方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法において、
上記活性部分の移動を引き起こすように上記トリガ信号を上記電気活性高分子アクチュエータに送信することによって上記改善された触覚効果を生成することは、上記ハウジングケース内の本体質量の慣性の移動を引き起こす方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法において、
上記本体質量は、上記電気活性高分子アクチュエータに電気的に結合された電源を含む方法。
【請求項１５】
請求項１３に記載の方法において、
さらに、上記ハウジング内に配置された電源を備え、上記少なくとも１つの電気活性高分子アクチュエータは、上記電源によって電力を供給されるとともに上記電子メディアデバイスから分離する方法。
【請求項１６】
請求項１２に記載の方法において、
上記電子メディアデバイスの上記出力信号に応じて上記トリガ信号を生成することは、さらに、上記ハウジングケースに結合された少なくとも１つの外部スピーカに出力信号を送信することを含む方法。
【請求項１７】
請求項１２に記載の方法において、
上記電子メディアデバイスの上記出力信号に応じて上記トリガ信号を生成することは、さらに、上記出力信号を評価し、かつ、上記出力信号に依存して、複数の出力モードから上記電気活性アクチュエータの出力モードを選択することを含む方法。
【請求項１８】
請求項１２に記載の方法において、
上記出力信号がオーディオ信号を含む方法。
【請求項１９】
スタンドアローンの電子メディアデバイスに結合されたとき、その電子メディアデバイスの触覚効果を増強するハウジング組立体を生産する方法であって、
上記方法は、
活性部分を有する少なくとも１つの電気活性高分子アクチュエータを、少なくとも１つのメディアデバイスコネクタを含むハウジング構造内に位置決めし、そのメディアデバイスコネクタは上記ハウジング構造に対する上記電子メディアデバイスの分離可能な接合を許し、
上記活性部分に慣性質量を結合し、その結果、上記活性部分の移動が上記慣性質量の慣性の移動による触覚効果を創り、上記ハウジング組立体において又はそのハウジング組立体に結合されたとき上記電子メディアデバイスにおいて上記触覚効果が感じられ、
上記ハウジング内に電子駆動回路を設けて、上記メディアデバイスコネクタを上記電気活性高分子アクチュエータに電気的に結合するとともに、上記電子メディアデバイスからの出力信号の受取と同時にトリガ信号を生成し、上記電子駆動回路は、上記トリガ信号を上記電気活性高分子アクチュエータに送信して、上記活性部分の移動を引き起こすように構成されている方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法において、さらに、
誘電性エラストマ層を含む電気活性高分子フィルムを各々有する複数の電気活性高分子カートリッジを結合することによって上記活性部分の合計の表面積を増加し、
上記誘電性エラストマ層の一部は第１および第２の電極の間にあり、上記電極のオーバーラップしている部分は活性領域を
し、
上記活性部分は、上記複数の活性領域の合計の面積を含む方法。
【請求項２１】
請求項１９に記載の方法において、さらに、
上記出力信号を評価し、かつ、上記出力信号に依存して、複数の出力モードから上記電気活性アクチュエータの出力モードを選択する電子駆動回路を構成することを含む方法。
【請求項２２】
請求項１９に記載の方法において、
上記活性部分に上記慣性質量を結合することは、上記活性部分に電源を結合することを含む方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の方法において、さらに、
上記電子メディアデバイスから上記電源を電気的に分離することを含み、上記電源は上記駆動回路および電気活性高分子アクチュエータにエネルギを供給する方法。
【請求項２４】
請求項１９に記載の方法において、
上記活性部分に上記慣性質量を結合することは、上記活性部分の出力部材に上記慣性質量を結合することを含む方法。
【請求項２５】
出力ポートに出力信号を供給するように構成されている電子メディアデバイスと取り外し可能に結合されるためのハウジング組立体であって、上記ハウジング組立体は上記電子メディアデバイスの上記出力信号に応じて触覚効果を生成し、
上記ハウジング組立体は、
上記電子メディアデバイスの少なくとも一部を入れ子にするようになっているハウジングケースを備え、上記ハウジングは、上記電子メディアデバイスの上記出力ポートに分離可能に結合されるようになっている少なくとも１つのメディアデバイスコネクタを含み、
トリガ信号に応じて移動を生ずるように構成された活性部分を有する少なくとも１つのアクチュエータと、
上記ハウジングケース内に配置され、上記アクチュエータに結合された本体質量とを備え、上記アクチュエータの上記触覚効果は、上記本体質量の慣性の移動を含み、
上記アクチュエータを上記メディアデバイスコネクタに電子的に結合するように構成された少なくとも１つの駆動電子組立体を備え、上記駆動電子組立体は、上記電子メディアデバイスの上記出力信号に応じて上記トリガ信号を生成し得る組立体。
【請求項２６】
改善された触覚効果を生成するようにスタンドアローンの電子メディアデバイスを増強する方法であって、
上記方法は、
上記電子メディアデバイスの出力ポートへ結合されるようになっている少なくとも１つのメディアデバイスコネクタを含むハウジングを設け、上記ハウジングは、さらに、活性部分を有する少なくとも１つの電気活性高分子アクチュエータを含み、
上記電子メディアデバイスの上記出力ポートをデバイスコネクタに結合し、
上記電子メディアデバイスの上記出力信号に応じてトリガ信号を生成し、
上記活性部分の移動を引き起こすように上記トリガ信号を上記アクチュエータに送信することによって上記改善された触覚効果を生成することを含む方法。
【請求項２７】
出力ポートに出力信号を供給するように構成されている電子メディアデバイスと取り外し可能に結合されるためのハウジング組立体であって、上記ハウジング組立体は上記電子メディアデバイスの上記出力信号に応じて触覚効果を生成し、
上記ハウジング組立体は、
上記電子メディアデバイスの少なくとも一部を入れ子にするようになっているハウジングケースを備え、上記ハウジングは、上記電子メディアデバイスの上記出力ポートに分離可能に結合されるようになっている少なくとも１つのメディアデバイスコネクタを含み、
トリガ信号に応じて移動を生ずるように構成された活性部分を有する少なくとも１つのアクチュエータを備え、活性部分の移動は上記ハウジング組立体上またはそのハウジング組立体で識別可能な上記触覚効果を創り、
上記ハウジングケース内に配置された電源を備え、上記電源は上記アクチュエータに電気的に結合され、
上記アクチュエータを上記メディアデバイスコネクタに電子的に結合するように構成された少なくとも１つの駆動電子組立体を備え、上記駆動電子組立体は、上記電子メディアデバイスの上記出力信号に応じて上記トリガ信号を生成し得る組立体。
【請求項２８】
出力ポートに出力信号を供給するように構成されている電子メディアデバイスと取り外し可能に結合されるためのハウジング組立体であって、上記ハウジング組立体は上記電子メディアデバイスの上記出力信号に応じて触覚効果を生成し、
上記ハウジング組立体は、
上記電子メディアデバイスの少なくとも一部を入れ子にするようになっているハウジングケースを備え、上記ハウジングは、上記電子メディアデバイスの上記出力ポートに分離可能に結合されるようになっている少なくとも１つのメディアデバイスコネクタを含み、
トリガ信号に応じて移動を生ずるように構成された活性部分を有する少なくとも１つのアクチュエータを備え、活性部分の移動は上記電子メディアデバイス上またはその電子メディアデバイスの表面で識別可能な上記触覚効果を創り、
上記アクチュエータを上記メディアデバイスコネクタに電子的に結合するように構成された少なくとも１つの駆動電子組立体を備え、上記駆動電子組立体は、上記電子メディアデバイスの上記出力信号に応じて上記トリガ信号を生成し得る組立体。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本出願は、「触覚グリップケース（Haptic Grip Case）」とタイトルをつけられて、２０１０年２月３日に出願された米国仮出願６１／３０１，１７７号に対して優先権を主張する。その全体は、引用によって本願明細書に組込まれる。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、電気活性高分子トランスデューサの使用に向けられており、改善された触覚の応答を提供する。
【背景技術】
【０００３】
今日用いられる非常に様々なデバイスは、電気エネルギを力学的エネルギに変換するために、１種類または別の種類のアクチュエータに依存する。反対に、多くの発電用途は、機械的な作用を電気エネルギに変換することにより作動する。この態様で力学的エネルギを収穫するために使用された、同じタイプのデバイスはジェネレータと呼ばれてもよい。同様に、構造が振動または圧力のような物理的な刺激を測定目的のための電気信号に変換するために使用されるとき、それはセンサであると特徴づけられてもよい。しかし、「トランスデューサ」という用語は、それらのデバイスのうちのいずれを参照するために用いられてもよい。
【０００４】
多くのデザイン面の考察は、トランスデューサの製作のため、「電気活性高分子」（ＥＡＰ）と呼ばれる先進的な誘電体エラストマ材料の選択および使用に賛成する。これらの考察は、潜在的な力、電力密度、電力変換／消費、サイズ、重み、コスト、応答時間、負荷サイクル、サービス要求、環境影響などを含んでいる。そのようなものとして、多くの用途において、ＥＡＰ技術は、圧電気、形状記憶合金（ＳＭＡ）、およびモータとソレノイドのような電磁デバイスのための理想的な置換を提案する。
【０００５】
ＥＡＰデバイスとそれらの用途の例は米国特許Ｎｏ．７，３９４，２８２；７，３７８，７８３；７，３６８，８６２；７，３６２，０３２；７，３２０，４５７；７，２５９，５０３；７，２３３，０９７；７，２２４，１０６；７，２１１，９３７；７，１９９，５０１；７，１６６，９５３；７，０６４，４７２；７，０６２，０５５；７，０５２，５９４；７，０４９，７３２；７，０３４，４３２；６，９４０，２２１；６，９１１，７６４；６，８９１，３１７；６，８８２，０８６；６，８７６，１３５；６，８１２，６２４；６，８０９，４６２；６，８０６，６２１；６，７８１，２８４；６，７６８，２４６；６，７０７，２３６；６，６６４，７１８；６，６２８，０４０；６，５８６，８５９；６，５８３，５３３；６，５４５，３８４；６，５４３，１１０；６，３７６，９７１；および６，３４３，１２９；米国特許出願公開Ｎｏ．２００９／０００１８５５；２００９／０１５４０５３；２００８／０１８０８７５；２００８／０１５７６３１；２００８／０１１６７６４；２００８／００２２５１７；２００７／０２３０２２２；２００７／０２００４６８；２００７／０２００４６７；２００７／０２００４６６；２００７／０２００４５７；２００７／０２００４５４；２００７／０２００４５３；２００７／０１７０８２２；２００６／０２３８０７９；２００６／０２０８６１０；２００６／０２０８６０９；および２００５／０１５７８９３、および２００９年１月２２日に出願された米国特許出願Ｎｏ．１２／３５８，１４２；ＰＣＴ出願Ｎｏ．ＰＣＴ／ＵＳ０９／６３３０７；およびＷＯ２００９／０６７７０８に記載されている。それらの全体は、引用によって本願明細書に組込まれる。
【０００６】
ＥＡＰトランスデューサは、変形可能な特徴を有しており、薄いエラストマの誘電材料によって分離された２つの電極を備えている。電圧差が電極に印加されるとき、反対に荷電された電極は互いに引き合い、その結果として、それらの間に高分子誘電体層を圧縮する。電極が互いに引き付けられて接近するに伴って、それが面方向（ｘ軸およびｙ軸に沿った）で拡張するにつれて、誘電性の高分子フィルムはより薄くなる（Ｚ軸の構成要素は収縮する）。つまり、フィルムの変位は面内である。また、ＥＡＰフィルムは、フィルム構造に直角の方向（Ｚ軸に沿った）に移動を生ずるように、つまり、フィルムの変位は面外であるように構成されてもよい。米国特許出願公開Ｎｏ．２００５／０１５７８９３は、そのような面外変位（また、表面変形または厚さモード撓みとも呼ばれる。）を提供するＥＡＰフィルム構造を開示している。
【０００７】
ＥＡＰフィルムの材料および物理的性質は、変えることが可能であり、トランスデューサによって受けられた変形をカスタマイズするように制御されてもよい。より詳しくは、高分子フィルムと電極材との間の相対的な弾性、高分子フィルムと電極材との間の相対的な厚さ、および／または、高分子フィルムおよび／または電極材の間の変わる厚さ、高分子フィルムおよび／または電極材の物理的なパターン（局所的な、活性および不活性な領域を提供するための）、全体としてＥＡＰに設けられた張力（tension）または予歪み（pre-strain）、および、上記フィルムに印加される電圧の量または誘起されるキャパシタンスは、活性モードにあるとき上記フィルムの特徴をカスタマイズするために、制御され、かつ可変されてもよい。
【０００８】
そのようなＥＡＰフィルムによって提供される利点から利益を得る、多数のトランスデューサに基づいた用途は存在する。１つのそのような用途は、ユーザインタフェースデバイスにおいて、触覚フィードバック（ユーザの体に加えられた力によるユーザへの情報の連絡）を生ずるためのＥＡＰフィルムの使用を含んでいる。典型的にはユーザによって始められた力に応じて触覚フィードバックを採用する、多くの既知のユーザインタフェースデバイスがある。触覚フィードバックを使用してもよいユーザインタフェースデバイスの例は、キーボード、キーパッド、ゲームコントローラ、リモートコントロール、タッチスクリーン、コンピューター・マウス、トラックボール、スタイラススティック、ジョイスティックなどを含む。ユーザインタフェース表面は、デバイスからのフィードバックまたは情報に関して、ユーザが操作し、関与し、および／または観察する、如何なる表面をも含むことができる。そのようなインタフェース表面の例は、キー（例えばキーボード上のキー）、ゲームパッドまたはボタン、ディスプレイスクリーンなどを含んでいるが、それに制限されない。
【０００９】
これらのタイプのインタフェースデバイスによって提供される触覚フィードバックは、ユーザが直接に（例えば、スクリーンに触れることによって）、間接に（例えば、携帯電話が財布またはバッグの中で振動するときのような、震動の効果によって）、または、その他の仕方で（例えば圧力外乱を引き起こすが、伝統的な意味でオーディオ信号を生成しない移動体の動作によって）感じる振動、パルス、バネ力などの肉体的感覚の形にある。
【００１０】
さらに、スマートフォン、パーソナルメディアプレーヤ、ポータブル計算デバイス、ポータブルゲームシステム、電子書籍リーダなどの電子メディアデバイスの急増は、顧客のサブセグメントが電子メディアデバイスにおいて改善された触覚効果に恩恵を受けるか、それを望む状況を作ることができる。しかしながら、電子メディアデバイスのすべてのモデルにおいて触覚能力を増加させることは、デバイスの増加したコストまたは増加した外形のせいで正当化されないかも知れない。さらに、或る電子メディアデバイスの顧客は、電子メディアデバイスの触覚能力を、或るアクティビティのために一時的に改善するように望むかも知れない。
【００１１】
触覚フィードバック能力は、特にデータ入力の関連で、ユーザの生産性および効率を改善すると知られている。本発明者は、ユーザに伝えられる触覚感覚の特徴および質への更なる改善がそのような生産性および効率をさらに増加させるかも知れない、と考えている。もしそのような改善が、製造するのが簡単で、コスト効率が良く、既知の触覚フィードバックデバイスのスペース、サイズおよび／または質量要求を増さず、好ましくは減少する感覚フィードバック機構によって提供されれば、さらに恩恵をもたらすだろう。
【００１２】
ＥＡＰに基づいたトランスデューサを組み入れることは、そのようなユーザインタフェースデバイス上で触覚相互作用を改善することができるが、実際の電子メディアデバイスの外形を増加させずに、一時的にそのようなＥＡＰトランスデューサを使用する必要が残る。更に、スタンドアローンの電子メディアデバイスの触覚能力を改善するか否かをユーザが決定できるように、完全に機能するスタンドアローンの電子メディアデバイスの触覚能力を、一時的にか、永久にかのどちらかで改善する必要が残る。
【発明の概要】
【００１３】
本発明は、触覚または知覚の用途のための電気活性高分子トランスデューサを含むデバイス、システム、および方法を含んでいる。１つの変形例では、上記デバイスは、電子メディアデバイスと取り外し可能に結合可能なハウジング組立体を含んでいる。上記電子メディアデバイスは、出力ポートに出力信号を供給することができる。上記ハウジング組立体は、上記電子メディアデバイスの出力信号に応じて触覚効果を生成する。本願明細書で開示されるデバイスと方法の代替の変形例は、電気活性高分子に代えて、またはその電気活性高分子との組合せで、トランスデューサまたはアクチュエータを用いることができる。そのようなトランスデューサまたはアクチュエータは、圧電トランスデューサ、振動を生じるモータなどを含むことができる。
【００１４】
本願明細書に記述されたデバイスおよび方法の１つの利益は、ソフトウェアまたは上記デバイスまたは関連した部品によって生成された別の信号によって、入力がトリガされた場合はいつでも、改善された触覚フィードバックをユーザに提供するように、電子メディアデバイスを改造またはカスタマイズする能力を含んでいる。
【００１５】
これらのデザインと共に用いられ得る電気活性高分子人工筋肉（「ＥＰＡＭ」）トランスデューサは、本願明細書に引用された共通に割り当てられた特許および出願に記載されている如何なるタイプのＥＰＡＭデバイスとも同様に、平面の（Planar）、ダイアフラム（Diaphragm）、厚さモード（Thickness Mode）、および受動結合されたデバイス（Passive Coupled devices）（ハイブリッド）を、含んでいる（しかし、それに限られない）。
【００１６】
電子メディアデバイスと取り外し可能に結合するハウジング組立体の１つの変形例は、
上記電子メディアデバイスの少なくとも一部を入れ子にするようになっているハウジングケースを備え、上記ハウジングは、上記電子メディアデバイスの上記出力ポートに分離可能に結合されるようになっている少なくとも１つのメディアデバイスコネクタを含み、
トリガ信号に応じて移動を生ずるように構成された活性部分を有する少なくとも１つの電気活性高分子アクチュエータと、
上記ハウジングケース内に配置され、上記電気活性高分子アクチュエータに結合された本体質量とを備え、上記電気活性高分子アクチュエータの上記触覚効果は、上記本体質量の慣性の移動を含み、
上記電気活性高分子アクチュエータを上記メディアデバイスコネクタに電子的に結合するように構成された少なくとも１つの駆動電子組立体を備え、上記駆動電子組立体は、上記電子メディアデバイスの上記出力信号に応じて上記トリガ信号を生成し得る。
そのようなデバイスの変形例は、非電気活性高分子トランスデューサを含む如何なるタイプのトランスデューサをも含むことができる。
【００１７】
多くの場合には、上記電子メディアデバイスは、ハウジング組立体から分離されても動作可能なままである、スタンドアローンのデバイスを含む。しかしながら、変形例は、もしハウジング組立体に結合されなかったならば動作可能でないメディアデバイスを用いることを含んでいる。上記ハウジング組立体の追加の変形例は、別個の電池や電源を持たない組立体を含んでいる。その代りに、上記電気活性高分子アクチュエータは、外部ソースまたは上記メディアデバイスによって電力を供給され得る。
【００１８】
幾つかの変形例では、
上記電気活性高分子は少なくとも１個の電気活性高分子カートリッジを備え、
上記電気活性高分子カートリッジは、誘電性エラストマ層を含む電気活性高分子フィルムを備え、
上記誘電性エラストマ層の一部は第１と第２の電極の間にあり、
上記電極のオーバーラップしている部分は、活性部分を含む活性領域を
し、
上記電極へのトリガ信号の印加は、上記触覚効果を生成するように上記活性領域の移動を引き起こす。
【００１９】
上記電気活性高分子アクチュエータは、互いに結合された複数の個別の電気活性高分子カートリッジを備え、
上記電気活性高分子アクチュエータは、各電気活性高分子カートリッジの各活性領域を含む増加された活性部分を含む。
【００２０】
幾つかの変形例では、本体質量が、上記ハウジングケース内に配置され、上記電気活性高分子アクチュエータに結合され得る。ここで、上記電気活性高分子アクチュエータの上記触覚効果は、上記電気活性高分子アクチュエータによって駆動される上記本体質量の慣性の移動を含む。上記本体質量は別個の慣性質量でありうる。また、それは電池、電子回路基板または他の機能部品を含むことができるだろう。代替の変形例では、上記電気活性アクチュエータは上記メディアデバイスに結合され、その結果、上記触覚効果が上記メディアデバイス上で識別可能である。
【００２１】
或る場合には、上記ハウジングは、上記ハウジングケースの内部に配置されたポケットを含む。上記本体質量は上記ポケット内に配置されている。上記ポケットは、上記電気活性高分子アクチュエータの移動を制限するために、上記本体質量の移動を制限するように寸法設定され得る。上記電気活性高分子アクチュエータの移動を制限することによって、上記ポケットは、上記電気活性高分子が過剰拡大を通して破損されるという可能性を減らす。
【００２２】
上記電源は、上記慣性質量として用いられ得るし、また、上記電気活性高分子アクチュエータと結合されて、上記活性領域の移動が、上記触覚効果を生成するように上記電源の慣性の移動を引き起こす。
【００２３】
上記ハウジング組立体は、付加的に、少なくとも１つのオーディオ・スピーカを備えることができる。上記電子駆動組立体は、上記電子メディアデバイスの上記出力信号を、上記オーディオ・スピーカまで通して通過させるように構成される。
【００２４】
上記ハウジング組立体は、如何なる数の部品をも含むことができる。それらの場合には、上記組立体ケースは１片以上を含むことができる。それらの片は、上記電子メディア組立体を入れ子にするために取り外し可能に互いに結合されるように構成され得る。
【００２５】
また、本発明は、改善された触覚効果を生成するように電子メディアデバイスを増強する方法を含んでいる。１つの変形例では、上記方法は、
上記電子メディアデバイスの出力ポートへ結合されるようになっている少なくとも１つのメディアデバイスコネクタを含むハウジングを設け、上記ハウジングは、さらに、活性部分を有する少なくとも１つの電気活性高分子アクチュエータを含み、
上記電子メディアデバイスの上記出力ポートをデバイスコネクタに結合し、
上記電子メディアデバイスの上記出力信号に応じてトリガ信号を生成し、
上記活性部分の移動を引き起こすように上記トリガ信号を上記電気活性高分子アクチュエータに送信することによって上記改善された触覚効果を生成することを含む。
【００２６】
或る変形例では、上記方法は、上記活性部分の移動を引き起こすように上記トリガ信号を上記電気活性高分子アクチュエータに送信することによって上記改善された触覚効果を生成することは、上記ハウジングケース内の本体質量の慣性の移動を引き起こす。付加的に、上記本体質量は、上記電源または他の部品のような上記ハウジング組立体の一部を含むことができる。
【００２７】
別の変形例では、上記方法は、上記電源を用いて、上記電気活性高分子アクチュエータに電力を供給することを含んでいる。その電源は、上記電子メディアデバイスから電気的に分離されている。
【００２８】
上記方法の別の変形例は、上記ハウジングケースに結合された少なくとも１つの外部スピーカに出力信号を送信することによって、上記電子メディアデバイスの上記出力信号に応じて上記トリガ信号を生成することを含む。
【００２９】
本願明細書に記述された方法は、上記出力信号を評価し、かつ、上記出力信号に依存して、複数の出力モードから上記電気活性アクチュエータの出力モードを選択することを含むことができる。
【００３０】
本願明細書に記述された発明は、さらに、電子メディアデバイスに結合されたとき、その電子メディアデバイスの触覚効果を増強するハウジング組立体を生産する方法を含む。例えば、上記方法は、
活性部分を有する少なくとも１つの電気活性高分子アクチュエータを、少なくとも１つのメディアデバイスコネクタを含むハウジング構造内に位置決めし、そのメディアデバイスコネクタは上記ハウジング構造に対する上記電子メディアデバイスの分離可能な接合を許し、
上記活性部分に慣性質量を結合し、その結果、上記活性部分の移動が上記慣性質量の慣性の移動による触覚効果を創り、上記ハウジング組立体において又はそのハウジング組立体に結合されたとき上記電子メディアデバイスにおいて上記触覚効果が感じられ、
上記ハウジング内に電子駆動回路を設けて、上記メディアデバイスコネクタを上記電気活性高分子アクチュエータに電気的に結合するとともに、上記電子メディアデバイスからの出力信号の受取と同時にトリガ信号を生成し、上記電子駆動回路は、上記トリガ信号を上記電気活性高分子アクチュエータに送信して、上記活性部分の移動を引き起こすように構成されている。
【００３１】
電子メディアデバイスに結合されたとき、その電子メディアデバイスの触覚効果を増強するハウジング組立体を生産する上記方法は、さらに、
誘電性エラストマ層を含む電気活性高分子フィルムを各々有する複数の電気活性高分子カートリッジを結合することによって上記活性部分の合計の表面積を増加し、
上記誘電性エラストマ層の一部は第１および第２の電極の間にあり、上記電極のオーバーラップしている部分は活性領域を
し、
上記活性部分は、上記複数の活性領域の合計の面積を含む。
【００３２】
別の変形例では、上記方法は、上記出力信号を評価し、かつ、上記出力信号に依存して、複数の出力モードから上記電気活性アクチュエータの出力モードを選択する電子駆動回路を構成することを含むことができる。
【００３３】
本発明の他の細部、材料および代替の関連する構造は、関連分野の当業者のレベルの範囲内で採用され得る。同じことは、一般に又は論理的に採用されるような追加の行為の観点から、本発明の方法ベースの態様に関して成り立つかも知れない。さらに、本発明は、付加的に様々な特徴を組込んで、幾つかの実施例に関して記述されたが、本発明は、本発明の各変形例に関して考えられるとして記述され又は示されたものに限定されるものではない。様々な変更が、記述された本発明に対してなされ得るし、また、等価物（本願明細書に列挙されたか、いくらかの簡潔さのために含まれなかったかのもの）は、本発明の真の趣旨および範囲から逸脱せずに代用されても良い。図示された如何なる数の個別部分または部分組立体も、それらの設計に一体化されても良い。そのような変化その他のものは、組立体のための設計の原理によって引き受けられても良いし導かれてもよい。
【００３４】
これらおよび他の特徴、発明の目的および利点は、以下により完全に述べられた発明の細部を読めば、当業者に明白になるだろう。さらに、本願明細書に記述された方法およびデバイスの変形例は、この開示の範囲内で可能性がある実施形態の組合せ、実施形態の態様の組合せを含んでいる。それらの組合せが明示的には図示されず議論されていなくても。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
本発明は、添付図面と共に読まれたとき、次の詳細な説明から最も理解される。理解を容易にするために、図面に共通の同様の要素を示すために同じ参照符号が用いられている（実際的なところで）。図面に含まれているのは、次のものである。
【図１Ａ】本発明の一実施態様に従う、電圧の印加前におけるトランスデューサの上部の斜視図を示す図である。
【図１Ｂ】本発明の一実施態様に従う、電圧の印加後におけるトランスデューサの上部の斜視図を示す図である。
【図２Ａ】典型的な電気活性高分子カートリッジを示す図である。
【図２Ｂ】電気活性高分子アクチュエータ、慣性質量およびアクチュエータハウジングの分解組立図である。
【図２Ｃ】アクチュエータ部品ハウジングの部分的な断面図である。
【図２Ｄ】アクチュエータスペーサの平面図である。
【図２Ｅ】スペーサを有する慣性質量の底面図である。
【図２Ｆ】スペーサを有する慣性質量の側面図である。
【図３Ａ】２相トランスデューサの別の変形例を示す図である。
【図３Ｂ】２相トランスデューサの別の変形例を示す図である。
【図３Ｃ】２相トランスデューサの別の変形例を示す図である。
【図３Ｄ】図３Ａから図３Ｃの２相トランスデューサについての変位対時間のグラフを示す図である。
【図４Ａ】単相モードで動作されたときのアクチュエータの力対ストロークの関係をグラフで示す図である。
【図４Ｂ】単相モードで動作されたときのアクチュエータの電圧応答カーブをグラフで示す図である。
【図４Ｃ】２相モードで動作されたときの図３Ａから図３Ｃのアクチュエータの力対ストロークの関係をグラフで示す図である。
【図４Ｄ】２相モードで動作されたときの図３Ａから図３Ｃのアクチュエータの電圧応答カーブをグラフで示す図である。
【図５】感覚フィードバックデバイスを動作させるための、電源と制御電子部を含む電子回路のブロック図である。
【図６Ａ】電子メディアデバイスに取り外し可能に結合するためのハウジング組立体の１つの例を示す図である。
【図６Ｂ】電子メディアデバイスに取り外し可能に結合するためのハウジング組立体の１つの例を示す図である。
【図６Ｃ】電子メディアデバイスに取り外し可能に結合するためのハウジング組立体の１つの例を示す図である。
【図６Ｄ】図６Ｃ中でライン６Ｄ−６Ｄに沿って取得される表示の図である。
【図７Ａ】電子メディアデバイスに取り外し可能に結合するためのゲームハウジング組立体の別の変形例を示す図である。
【図７Ｂ】電子メディアデバイスに取り外し可能に結合するためのゲームハウジング組立体の別の変形例を示す図である。
【図７Ｃ】電子メディアデバイスに取り外し可能に結合するためのゲームハウジング組立体の別の変形例を示す図である。
【図７Ｄ】図７Ａ中でライン７Ｃ−７Ｃに沿って取得される断面図である。
【図８Ａ】ハウジング組立体の別の変形例を示す図である。
【図８Ｂ】図８Ａの組立体の部分的な切り欠き断面図である。
【図９Ａ】電気活性高分子アクチュエータ用の最適な触覚周波数内で作動するように、オーディオ信号をチューニングするための回路の１つの例を示す図である。
【図９Ｂ】図９Ａの回路によって濾波された修正された触覚信号の１つの例を示す図である。
【図９Ｃ】単相の電気活性高分子トランスデューサのための信号を生成するための追加の回路を示す図である。
【図９Ｄ】２相の電気活性高分子トランスデューサのための信号を生成するための追加の回路を示す図である。
【図１０】所望の触覚効果を生成するための蓄えられた波形を供給するトリガ信号（オーディオ信号のような）を用いて、電気活性高分子トランスデューサを駆動するための回路の１つの例を示す図である。
【図１１Ａ】２相の活性化に単一の駆動回路を設けることによって電気活性高分子トランスデューサを駆動するための別の変形例を示す図である。
【図１１Ｂ】２相の活性化に単一の駆動回路を設けることによって電気活性高分子トランスデューサを駆動するための別の変形例を示す図である。
【図１２Ａ】入力信号に基づいてアクチュエータモードを決定するために用いられるフローチャートの１つの変形例を示す図である。
【図１２Ｂ】トリガ回路の可能な例を示す図である。
【図１２Ｃ】電気活性高分子アクチュエータおよびハウジング組立体の変形例に用いられる制御アーキテクチャの例を提供する図である。
【図１３Ａ】オーディオ信号からのゼロクロス構造を用いて、触覚信号を駆動する例を示す図である。
【図１３Ｂ】オーディオ信号からのゼロクロス構造を用いて、触覚信号を駆動する例を示す図である。
【図１４Ａ】写真撮影用フラッシュコントローラのための電源の例を示す図である。
【図１４Ｂ】閉ループフィードバックをもつプッシュプル式の金属−酸化膜−半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）アレイを含む第２の例の回路を示す図である。
【図１４Ｃ】電子メディアデバイスに結合された触覚組立体を駆動するための回路設計の概略図の１つの例である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明のデバイス、システムおよび方法は、添付の図面を参照しながら、以下に詳細に記述される。
【００３７】
ここで議論された図は、電気活性高分子（「ＥＡＰ」）フィルム又はそのようなＥＡＰフィルムを有するトランスデューサを採用するデバイスの典型的な構造を模式的に示すことが注記される。多くの変形例がこの開示の範囲内にあり、例えば、上記デバイスの変形例で、ＥＡＰトランスデューサは、質量を移動させて、慣性の触覚感覚を生ずるように実現され得る。それに代えて、ＥＡＰトランスデューサは、ここで記述される組立体に結合されたとき、電子メディアデバイスにおいて移動を生ずることができる。
【００３８】
いずれの用途でも、ＥＡＰトランスデューサによって創られたフィードバック変位は、専ら横移動として感じられる面内であり得るし、または面外（それは鉛直変位として感じられる）であり得る。それに代えて、ＥＡＰトランスデューサ材料は、ハウジング若しくは電子メディアデバイスの角変位、または他のタイプの変位との組合せを提供するように、独立して位置決め可能な／移動可能な部分を設けるように区分されてもよい。さらに、いかなる数のＥＡＰトランスデューサまたはフィルム（本願明細書にリストされた出願および特許で開示されたような）も、本願明細書に記述されたユーザインタフェースデバイスに組み入れ可能である。
【００３９】
ＥＡＰトランスデューサは、或る印加電圧に対して変位するように構成されても良い。
そのことは、対象の触覚フィードバックデバイスと共に用いられるコントロールシステムのプログラミングを容易にする。ＥＡＰトランスデューサは、多くの理由でそのような用途に理想的である。例えば、それらの軽量および最小の部品のために、ＥＡＰトランスデューサは、非常に小さい外形を提示し、したがって、感覚／触覚フィードバック用途での使用にとって理想的である。
【００４０】
図１Ａと１Ｂは、ＥＡＰフィルムまたは膜１０の構造の例を示している。薄いエラストマの誘電体フィルムまたは層１２は、コンプライアント（compliant;変形容易もしくは柔軟）または伸縮可能な電極プレートまたは層１４および１６の間に挟まれ、それによって、容量性の構造またはフィルムを形成している。誘電体層の長さ「ｌ」および幅「ｗ」は、複合構造のそれと同様に、その厚さ「ｔ」よりずっと大きい。典型的には、誘電体層は、約１０μｍから約１００μｍまでの範囲内の厚さを有している。また、上記構造の全厚は、約１５μｍから約１０ｃｍまでの範囲内にある。さらに、電極１４および１６がアクチュエータに寄与する追加の剛性が、ほぼ誘電体層１２の剛性を下回るように、電極１４および１６の弾性率、厚さおよび／または形状を選択することは望ましい。誘電体層１２は比較的低い弾性率、すなわち約１００ＭＰａ未満、より典型的には約１０ＭＰａ未満の弾性率を有しているが、電極の各々より厚いことがある。これらのコンプライアントな容量性の構造の用途に適している電極は、機械的な疲労による破壊なしで、約１％より大きい周期的な歪みに耐えることができるものである。
【００４１】
図１Ｂで見られるように、電圧が電極を横切って印加されるときは、２つの電極１４および１６における異なる電荷は互いに引き付けられ、また、これらの静電気引力は誘電体フィルム１２を圧縮する（Ｚ軸線に沿って）。それにより、誘電体フィルム１２は、電界の変化で撓まされる。電極１４および１６がコンプライアントであるので、それらは誘電体層１２とともに形状を変える。概して言えば、撓み（deflection；デフレクション）は、如何なる変位、膨張、収縮、ねじれ、線若しくは領域の歪み、または誘電体フィルム１２の一部の如何なる他の変形をも指す。容量性構造１０（集合的に「トランスデューサ」と呼ばれる。）が採用されるアーキテクチャ（例えばフレーム）に依存して、この撓みは機械仕事を生ずるために用いられてもよい。様々な異なったトランスデューサ・アーキテクチャは、上述の特許引例に開示され、記載されている。
【００４２】
電圧が印加された状態で、トランスデューサ・フィルム１０は、機械的な力が撓みを駆動している静電力と平衡するまで撓み続ける。機械的な力は、誘電体層１２の弾性復元力、電極１４，１６のコンプライアンス（compliance）または伸縮、並びに、デバイスおよび／またはトランスデューサ１０に結合された負荷によって提供される如何なる外部の抵抗をも含んでいる。トランスデューサ１０の印加電圧の結果として起こる撓みは、エラストマ材料の誘電率およびそのサイズおよび剛性のような複数の他の要素に依存しているかも知れない。電圧差と誘導電荷を除去することは、逆の効果をもたらす。
【００４３】
幾つかの場合には、電極１４および１６が、誘電体フィルム１２の全領域に対してそのフィルムの限定された部分を覆ってもよい。このことは、誘電体の縁の周りの電気的なブレークダウンを防ぎ、または、誘電体の或る部分においてカスタマイズされた撓みを達成するかも知れない。活性領域（活性領域は、その部分の撓みを可能にするのに十分な静電力を有している誘電材料の一部である。）の外側の誘電材料は、撓み中に、上記活性領域上に外部のバネ力として働くようにされるかも知れない。より具体的には、上記活性領域の外側の材料は、その収縮または膨張によって、上記活性領域の撓みに抵抗してもよいし、上記活性領域の撓みを増進してもよい。
【００４４】
誘電体フィルム１２は、予歪みが与えられていてもよい。予歪みは、電気的エネルギと力学的エネルギとの間の変換を改善する。つまり、予歪みは、誘電体フィルム１２がより撓んで、より大きい機械仕事を提供することを可能にする。フィルムの予歪みは、予歪みを与える前の或る方向における寸法に対する、予歪みを与えた後のその方向における寸法の変化として記述されるかも知れない。予歪みは、誘電体フィルムの弾性変形を含み、例えば、張力でフィルムを伸ばし、伸張中に１つ以上の縁を固定することにより生成されても良い。予歪みは、フィルムの境界またはフィルムの一部だけのために与えられても良いし、また、剛フレームを用いたり、フィルムの一部を堅くしたりすることにより実行されてもよい。
【００４５】
図１Ａおよび１Ｂのトランスデューサ構造または他の同様のコンプライアントな構造、およびそれらの構造の細部が、本願明細書に開示された、参考文献として載せられた特許および刊行物の多くに、より完全に記載されている。
【００４６】
図２Ａは、剛フレーム８の間に配置されたＥＡＰトランスデューサ・フィルム２６を有する、典型的なＥＡＰ高分子カートリッジ１２を示している。ＥＡＰフィルム２６は、フレーム８の開口中で露出されている。フィルム２６の露出された部分は、カートリッジ１２の両側に、作動する２対の薄い弾性の電極３２を含んでいる。そこでは、電極３２は、フィルム２６の露出された部分を間に挟むか囲んでいる。ＥＡＰフィルム２６は、いかなる数の構造も有し得る。しかしながら、１つの例では、ＥＡＰフィルム２６は、エラストマの誘電性の高分子（例えば、アクリレート、シリコーン、ウレタン、熱可塑性エラストマ、炭化水素ゴム、フルオロエラストマ、共重合体エラストマなどからなる）の１つの薄い層からなる。電圧差が、各作動する対の、互いに反対に荷電された電極３２を横切って（つまり、フィルム２６の両側にある、対になった電極を横切って）印加されたとき、上記反対の電極は互いに引き付け合い、その結果として、それらの間に誘電性高分子層２６を圧縮する。上記反対の電極の間の領域は活性領域と考えられる。電極が互いに引っ張られて接近するにつれて、誘電性の高分子２６はより薄くなり（つまり、ｚ軸の成分が縮小し）、それは面方向に拡張する（つまり、ｘ軸およびｙ軸の成分が拡張する）（軸の参照のため図１Ｂを参照。）。さらに、上記電極が導電性微粒子を含んでいる変形例では、各電極を横切って分散された同等の電荷が、その電極内に埋め込まれた導電性微粒子を互いに反発させる。それによって、弾性電極および誘電体フィルムの拡張に寄与する。代替の変形例では、電極は導電性微粒子（例えば、ざらざらのスパッタされた金属膜）を含んでいない。その結果として、誘電体層２６は、電界の変化で撓まされる。また、電極材がコンプライアントであるので、電極層は誘電体層２６と共に形状を変更する。概して言えば、撓みは、如何なる変位、膨張、収縮、ねじれ、線若しくは領域の歪み、または誘電体フィルム１２の一部の如何なる他の変形をも指す。この撓みは、機械仕事を生ずるために用いられてもよい。また、図示されるように、誘電体層２６は１本以上の機械的出力バー３４を含んでいてもよい。バー３４は、付加的に、慣性質量（下記のような）のためか、電子メディアデバイスへの直接結合のためのいずれかの取付点を提供され得る。
【００４７】
トランスデューサを作り上げることにおいて、弾性フィルム２６は伸張され、フレーム８によって予歪みが与えられた状態に保持され得る。４つの側を有するフレームを使用する変形では、フィルムは、両軸方向に伸張され得る。予歪みが高分子層２６の絶縁耐力を改善し、その結果として、電気的および力学的エネルギの間の変換を改善することは観測されている。つまり、予歪みは、フィルムがより撓んで、より大きい機械仕事を提供することを可能にする。典型的には、電極材料は高分子層を予め歪ませた後に付けられるが、前もって付けられてもよい。層２６の同じ側に設けられた２つの電極（ここでは、同側電極対と呼ばれる。）、つまり誘電体層２６の頂部側の電極（複数）および誘電体層２６の底部側の電極（複数）は、お互いに電気的に分離され得る。高分子層の反対側で対向された電極は、２組の作動電極対を形成する。つまり、ＥＡＰフィルム２６によって間隔をあけられた電極（複数）は、１つの作動電極対を形成し、また、隣接し露出したＥＡＰフィルム２６を取り囲む電極（複数）は、別の作動電極対を形成する。各同側電極対は同じ極性を持つことができる一方、各作動電極対の電極の極性は互いに反対である。各電極は、電圧源への電気接続のために構成された電気的接触部分を有する。
【００４８】
この変形例において、電極３２は、電圧源の反対の極（複数）に接続され得るリード２２，２４を有するフレックスコネクタ３０を介して、電圧源に接続される。また、カートリッジ１２は伝導性のバイアス１８，２０を含んでいる。伝導性のバイアス１８，２０は、電極８を、電極の極性に依存してそれぞれ対応するリード２２または２４へ電気的に結合する手段を提供することができる。
【００４９】
図２Ａ中に図示されたカートリッジ１２は、３本バー・アクチュエータ構成を示している。しかしながら、もし特にクレームされなければ、本願明細書に記述されたデバイスと方法は、いかなる特定の構成にも制限されていない。典型的には、バー３４の数は、設計された用途のために望まれる活性領域に依存する。活性領域の総量、例えば、電極間の面積の総量は、アクチュエータが移動させようとしている質量および移動の所望の周波数に依存して可変され得る。１つの例では、バーの数の選択は、まず移動されるべき対象物のサイズを評価し、次に対象物の質量が決定されることによって、決定される。それから、アクチュエータの設計は、上記所望の周波数の範囲でその対象物を移動させる設計を構成することによって得られる。明らかに、いかなる数のアクチュエータの設計も、本開示の範囲内である。
【００５０】
それから、本願明細書に記述された方法およびデバイスにおける使用のための電気活性高分子アクチュエータは、多くの異なった方法で生成され得る。例えば、電気活性高分子は多くのカートリッジ１２を一緒に積み重ねることによって、多層を有する単一のカートリッジを有することによって、または、多層を有する複数のカートリッジを有することによって、形成され得る。典型的には、生産および産出の考察は、電気活性高分子アクチュエータを形成するために、単一のカートリッジを一緒に積み重ねることを好む。そうすることにおいて、カートリッジ間の電気的な連結性は、隣接したカートリッジが同じ電圧源または電源に結合されるように、バイアス１８，２０を一緒に電気的に結合することによって維持され得る。
【００５１】
図２Ａ中に示されたカートリッジ１２は、単一の誘電体層２６によって分離された３対の電極３２を含んでいる。１つの変形例では、図２Ｂに示されているように、２個以上のカートリッジ１２が一緒に積み重ねられて、慣性質量５０に結合されている電気活性アクチュエータ１４を形成している。それに代えて、電気活性アクチュエータ１４は、一時的な貼付板またはフレームを介して、電子メディアデバイスに直接結合され得る。下に説明されるように、電気活性アクチュエータ１４は、望み通りにアクチュエータの移動を許すキャビティ５２内に配置され得る。ポケット５２は、触覚ケースのハウジング内に直接形成され得る。それに代えて、ポケット５２は、デバイスのハウジング内に配置されている別個のケース５６内に形成され得る。後者ならば、別個のケース５６の材料属性は、アクチュエータ１４の必要に基づいて選択され得る。例えば、触覚ハウジング組立体の本体がフレキシブルであれば、別個のケース５６は、電気活性アクチュエータおよび／または質量５０に保護を与えるように、剛にされ得る。どんな場合でも、ここに記述されたデバイスと方法の変形例は、アクチュエータ１４および／または質量５０の移動を可能にするのに十分なクリアランスであるが、キャビティ５２の障壁（例えば触覚ハウジングまたは別個のケース５６）が電気活性アクチュエータ１４の過剰な移動を防ぐための限界として働くように、接近した十分な許容差をもつ、キャビティ５２のサイズを含んでいる。
そのような特徴は、アクチュエータ１４の活性領域が過剰に変位するのを妨げる。そのような変位は、アクチュエータの寿命を短くするか、そうでなければ、アクチュエータを破損し得る。
【００５２】
図２Ｃは、キャビティ５２内に配置された電気活性アクチュエータ１４を備えたアクチュエータ部品ハウジング１６の部分的断面図を示している。この例では、電気活性アクチュエータ１４は２個の積み重ねられたカートリッジ１２を有している。アクチュエータ１４は、１つ以上のアクチュエータスペーサ５８と１つ以上の質量スペーサ５４を含むことができる。スペーサ５４および５８は、デバイスまたはケース５６内でアクチュエータ１４の活性領域の妨げられない移動を容易にするために意図された凹部または隆起した表面を持つことができる。例えば、慣性質量５０は、アクチュエータ１４の残りの非移動部分から分離されながら、トランスデューサ１４のアクチュエータバー３４に結合され得る。更に、図２Ｃは、慣性質量５０と別個のケース５６の壁との間のクリアランスＣを図示している。それは、内部のキャビティ５２の周辺部が、アクチュエータおよび／または質量のための障壁またはハードストップまたはバンパーとして働くのを許容する。
【００５３】
図２Ｄは、アクチュエータスペーサ５８の平面図を示している。この変形例では、アクチュエータスペーサ５８は一連の凹部または切り欠き６０を含んでいる。これらの切り欠き６０は、アクチュエータの活性部分の妨げられない移動を可能にするように、アクチュエータ（つまり出力バー３４に囲まれた誘電体）の移動可能部分と整列する。
【００５４】
図２Ｅおよび２Ｆは、慣性質量５０の底面図および側面図を示している。図示されるように、慣性質量５０は幾つかのスペーサ５４を含むことができる。質量５０の移動面がアクチュエータ１４の非移動面と係合しないように、スペーサ５４はアクチュエータの出力バー３４に結合され得る。更に、質量スペーサ５４は、慣性質量５０をアクチュエータ１４の出力バー３４に結合させることができる。
【００５５】
図３Ａから３Ｃまでは、２相の電気活性高分子トランスデューサの別の変形例を示している。この変形例では、トランスデューサ１０は、誘電体フィルム９６に関する第１対の電極９０および誘電体フィルム９６に関する第２対の電極９２を備えている。ここでは、２対の電極９０，９２は、移動を転送する別の構造への結合を容易にするバーまたは機械的な部材３４の反対側にある。図３Ａに示されているように、両方の電極９０，９２は同じ電圧にある（例えば、両方ともゼロ電圧にある）。第１相では、図３Ｂに示されているように、１対の電極９２は、フィルムを拡張し、かつ距離Ｄだけバー３４を移動させるように活性化されている。第２対の電極９０は、フィルムに連結されている性質によって圧縮されるが、ゼロ電圧にある。図３Ｃは、第２相を示している。この第２相では、第１対の電極９２の電圧が低下または切られる一方、第２対の電極９０に電圧が印加されている。この第２相は、変位がＤより大きく（Ｄの２倍程度）なるように、第１相と同期されている。図３Ｄは、図３Ａから３Ｃのトランスデューサ１０の、時間にわたる変位を示している。示されているように、第１の電極９２が相１のために活性化されているとき、バー３４が量Ｄだけ変位されながら、相１が起こる。時刻Ｔ１に、相２の始まりが起こり、また、反対の電極９０が、第１の電極９２の電圧の低下と同期して活性化される。２相にわたるバー３４の正味の変位は、２×Ｄである。
【００５６】
電極構成に依存して、電気活性アクチュエータ１４は、単一モードまたは２重の相のモード（また２相モードとして知られている）のいずれかで機能することが可能である。単一モードアクチュエータとして動作するとき、いかなる時でも、アクチュエータ１４の作動対の電極の１組だけが活性化されるだろう。活性電極の多数の領域を含んでいる構成（図２Ａの中で示されるもののような）では、各組の電極は、同じ方向に出力バーの移動を起こすように同時に活性化される。アクチュエータ１４の単一相運転は、単一の高電圧電源を用いて制御されても良い。単一の組の作動電極対に印加された電圧が増加されるにつれて、トランスデューサ・フィルムの活性化された部分（２分の１）は拡張し、それによって、トランスデューサ・フィルムの非活性部分の方向に、出力部材３４を面内で移動させる。
図４Ａは、２つの作動電極対をデュアル相のモードで交互に活性化するとき、中立位置に対するアクチュエータ３０の感覚フィードバック信号（つまり、出力部材の移動）の力対ストロークの関係を示している。図示されているように、出力バーのそれぞれの力および移動は、お互いに等しいが、反対方向である（例えば、１対の電極が高分子フィルムを拡張する一方、他方の対がフィルムを収縮する。）。
【００５７】
図４Ｂは、このデュアル相のモードで動作されるときにおける、アクチュエータの出力変位に対する印加電圧の、結果として生じる非線形の関係を示している。共有された誘電体フィルムによる、２つの電極対の「機械的な」結合は、反対方向に出力ディスクを移動させるようなものかもしれない。だから、互いに独立にではあるが、両電極対が動作されるとき、第１の作動電極対（相１）への電圧の印加が、１つの方向に出力ディスク２０を移動させ、また、第２の作動電極対（相２）への電圧の印加が、反対方向に出力ディスク２０を移動させる。図４Ｃの様々なプロットが示すように、電圧が直線的に可変されるとき、アクチュエータの移動は非線形である。また、変位中の出力ディスクの加速も、触覚フィードバック効果を高めるように、２相の同期された動作を通して制御され得る。アクチュエータも、出力ディスクのより多くの複合運動を可能にするように、独立して活性化され得る２相以上に分割され得る。２相モードは、出力バー３４のより大きな移動およびより速い加速を許し、それによって、ユーザにより大きな感覚フィードバック信号を与える。２相モードはアクチュエータの両方の部分を同時に活性化することを可能にする。図４Ｃは、アクチュエータが２相モードで動作されるときの、出力ディスクの感覚フィードバック信号の力対ストロークの関係を示している。図示されているように、このモードにおけるアクチュエータの２つの部分９０，９２の両方の力およびストロークは、出力バー３４の移動を同じ方向に生じ、単相のモードで動作されるときのアクチュエータの力およびストロークよりも２倍の大きさを有している。図４Ｄは、この２相モードで動作されるときの、アクチュエータの出力変位に対する印加電圧の、結果として生じる線形の関係を示している。
【００５８】
図５のブロック図１４０に図示された態様のように、アクチュエータの機械的に結合された部分９０，９２を、電気的に直列に接続し、それらの共通のノード１５５を制御することによって、共通のノード１５５の電圧と出力部材（どのような構成でも）の変位（またはブロックされた力）との間の関係は、線形の相関に近づく。この動作のモードにおいて、アクチュエータの２つの部分９０，９２の非線形の電圧レスポンスは、線形の電圧レスポンスを生ずるように、有効に互いに相殺する。制御回路１４４およびスイッチ組立体１４６、１４８（アクチュエータの各部分のためのもの）の使用で、この線形の関係は、制御回路によってスイッチ組立体に供給される波形のタイプを可変する使用によって、アクチュエータの性能が微調整され修正されることを可能にする。回路１４０を使用することの別の利点は、感覚フィードバックデバイスを動作するために必要とされるスイッチ回路と電源の数を減らす能力である。回路１４０の使用なしでは、２つの独立した電源および４つのスイッチ組立体が要求されるだろう。このように、回路の複雑さおよびコストが低減される一方、制御電圧間とアクチュエータ変位との間の関係が改善される、つまり、より線形にされる。別の利点は、２相の動作の間に、アクチュエータが同期を得るということである。それは、性能を低下させ得る遅れを無くす。
【００５９】
図６Ａは、出力ポートに出力信号を供給するように構成されている電子メディアデバイスと取り外し可能に結合されるためのハウジング組立体１００の１つの例を示している。ハウジング組立体は、電子メディアデバイスの出力信号に応じて触覚効果を生成する。明らかに、ハウジング組立体１００は如何なる電子メディアデバイス（スマートフォン、パーソナルメディアプレーヤ、ポータブル計算装置、ポータブルゲーム機、電子書籍リーダなど）とも、共に使用され得る。さらに、電子メディアデバイスという用語は、リモートコントロール、ＧＰＳユニット、スキャナ、携帯情報端末、診断装置、電子周辺装置（例えばマウス、ゲームコントローラーなど）、または、デバイスからの出力信号を与えられた、改善された触覚的応答から利益を得ることができるような、如何なる電子機器のような構成要素をも、含むことができる。もし特にクレームされていなければ、出願はそのような携帯端末に制限されていないけれども、そのようなデバイスは携帯型であることが多い。ある変形例では、ここで記述された組立体は、方法とシステムとに加えて、スタンドアローンのモードで完全に機能するデバイス２００に結合され得る。そのような場合には、ハウジング組立体１００は、デバイス２００からの触覚型か他の出力を単に改善するか増強するために働く。
【００６０】
図示された変形例では、ハウジング組立体１００は、少なくとも電子メディアデバイス（図６Ｃ中に示されるように２００）の一部を入れ子にするのに適したハウジングまたはケース１０２を含んでいる。そのハウジングは、電子メディアデバイス２００の出力ポートまたはスピーカジャックに分離可能に結合されるのに適した１つ以上の１つのメディアデバイスコネクタ１０４を含むことができる。殆どの場合、メディアデバイス２００の出力ポートは、メディアデバイス２００への入力とメディアデバイス２００からの出力との両方を可能にするＵＳＢポート、ドックポートまたは他のコネクタを備えている。或る場合には、組立体１００は、メディアデバイス２００からの出力を提供するだけのスピーカ出力を介して結合される。如何なる場合にも、出力ポートという用語は、入力と出力、または出力だけを許すポートを含むことを意味している。
【００６１】
ハウジングケース１０２は、メディアデバイスに改善された手のグリップおよび頑丈さを与えるために、フレキシブルまたは織り目加工されたスリーブを含むことができる。それに代えて、ハウジングケース１０２は、デバイスに追加の保護を与えるために剛性材料を含むことができる。メディアデバイス２００はポケットまたはキャビティ１０６内に入れ子になる。配置の便宜のために、メディアデバイス２００をケース１０２に結合する容易さを許すために、メディアデバイスコネクタ１０４はスイベルで回転するか関節接合し得る。また、図６Ａは、ハウジング組立体１００のための付加的な構成要素を示している。例えば、ハウジング組立体は、デバイス２００のスクリーンまたは他の部分をカバーせずに、デバイス２００に演習をさせることを援助するために、１つ以上のハンドル１０８を含むことができる。更に、ハウジング組立体１００は１つ以上のスピーカ１１０を含むことができる。そのような場合には、デバイス２００の出力信号は、電気活性高分子アクチュエータおよびハウジング組立体１００のスピーカ１１０を制御する駆動回路の間で分割され得る。図示されていないが、電気活性高分子アクチュエータはキャビティ１０６の表面の下に存在し得る。
【００６２】
図６Ｂは、図６Ａのハウジング組立体１００の底部斜視図を示している。図示されているように、ハンドル１０８は、組立体１００およびデバイス２００の取り扱いまたは設置を援助するために、平坦面または他の特徴を含むことができる。また、ハウジングは、付加的に１つ以上の入力／出力ジャック１１２を含むことができる。例えば、そのような入力／出力・ジャックは、アクチュエータに結合された電源の充電を可能にするために、ＵＳＢコネクタの如何なる変形も適応することができる。それに代えて、またはそれと組み合わせて、メディアデバイス２００が充電され、またはハウジング組立体１００からメディアデバイスを取り除く必要なしでデータ転送を許すように、ジャック１１２はメディアデバイス２００への通り道を有することができる。また、図６Ｂは、操作者がデバイス２００および／または組立体１００のオーディオ、触覚、または他の特徴を調節できるように、ハウジング組立体１００が如何なる数の制御部１１４，１１６をも含むことができることを示している。また、図６Ａは、ケース１０２から必ずデバイス２００を取り除くことなしに、メディアデバイス２００上で制御部が調節され得るように、ハウジングケース１０２が特徴１１８を含むことができることを示している。この例では、メディアデバイス２００上でパワートグルが操作され得るように、特徴１１８は凹部を有する。殆どの場合には、キャビティ１０６と同様にケース１０２の形状は、メディアデバイス２００の特定の形およびモデルのためにカスタマイズされるだろう。従って、ケース１０２に結合されていながらメディアデバイス２００の制御を許す、如何なる数のそのような特徴１１８も、この開示の範囲内であると考えられる。
【００６３】
図６Ｃは、ハウジング組立体１００と取り外し可能に結合された電子メディアデバイス２００（この例では、アイポッド・タッチ（IPOD TOUCH））を示している。ハウジング組立体は、それは、アイポッド（iPod）からの出力信号を、本体ケース１０２、ハンドル１１０、および／またはデバイス２００のいずれかでユーザによって感じられ得る、増加された触覚効果の中へ変換することができる。
【００６４】
図６Ｄは、図６Ｃ中でライン６Ｄ−６Ｄに沿って取得される表示の図を示している。上に議論されたように、ハウジング組立体１００は、電子メディアデバイス２００からのトリガ信号に応じて移動を生ずるように構成された活性部分を有する少なくとも１つの電気活性高分子アクチュエータ１４を含んでいる。その活性部分の移動は、ハウジング組立体１００上でまたはその組立体で（付加的にデバイス２００それ自体でを含んで）識別可能な触覚効果を創る。上記トリガ信号は、メディアデバイス２００の通常の出力になり得るか、またはメディアデバイスに組み入れられるカスタムソフトウェアを含むことができる。デバイス２００は、付加的に、電気活性高分子アクチュエータ１４に電力を供給できる。それに代えて、ハウジング組立体１００は、電気活性アクチュエータ１４に電力を供給する別個の電源を含むことができる。付加的に、ハウジング組立体１００は、触覚効果を生成するようにアクチュエータ１４によって駆動される慣性質量５０を含んでいる。幾つかの変形例では、上記別個の電源は慣性質量５０として用いられ得る。代わりの変形例では、ハウジング組立体１００は別個の電源および個別の慣性質量の両方を含む。
【００６５】
また、図６Ｄは、メディアデバイスコネクタ１０４に電気活性高分子アクチュエータ１４（典型的には、コネクタ３０を介して）を電子的に結合するように構成された少なくとも１つの駆動電子組立体１１８を含むハウジング１００を示している。それによって、駆動電子組立体は、電子メディアデバイス２００の出力信号に応じてトリガ信号を生成することができる。上で議論されたように、図６Ｄはまた、アクチュエータ１４、およびアクチュエータケース５６内に含まれているような慣性質量５０を示している。再び、アクチュエータケース５６は、アクチュエータ１４のための保護ハウジングとして提供されるように設計され得る。１つの実施態様では、２片の組立体は、異なったデバイス形状要素に適応する異なったハウジング１００中へ、同じアクチュエータケース５６が挿入されることを許容する。このように、外側グリップが多くのデバイスモデル／形状要素に適合するために変更されながら、組立体（全ての部品が５６に含まれている）の大部分は同じままであり得る。それに代えて、ハウジング５６の使用は、ユーザがアクチュエータ１４および慣性質量５０を含んでいるアクチュエータハウジング５６を取り外し、それを代替のアクチュエータハウジング５６と取り替えることを可能にし得る。代替のアクチュエータハウジングは、異なった特徴がある電気活性高分子アクチュエータをデバイスに提供し得るか、または完全に異なった機能性をデバイスに提供し得る。
【００６６】
図７Ａから７Ｃまでは、電子メディアデバイスと取り外し可能に結合され得るハウジング組立体１００の別の変形例の上部、側部および右部を表している。この変形例では、ハウジング組立体１００のケース１０２は、電子メディアデバイス２００の形状をより伝統的なゲーム機に変換する１対の対称なハンドル１０８を含んでいる。ハンドル１０８は、グリップを形成して、デバイス２００の表示画面を不明瞭にする必要なしで、ポートレートモードでデバイス２００の使用を許し、かつ組立体１００およびデバイス２００の操作を可能にする。
【００６７】
図７Ｄは、図７Ａ中でライン７Ｃ−７Ｃに沿って取得される断面図を示している。この変形例では、アクチュエータ１４および慣性質量５０は、アクチュエータハウジングを用いるよりもむしろ、ケース１０２内の取付板５８に直接結合されている。デバイスの代替の変形例は、アクチュエータ１４が直接メディアデバイス２００を駆動するのを許すように、慣性質量５０を省略することを含むことが注記される。駆動電子部は図７Ｃに示されていないが、その回路はハンドル１０８内に配置され得る。
【００６８】
図８Ａは、メディアデバイス２００と使用するためのハウジング組立体１００または触覚グリップ組立体の別の変形例を示している。図８Ｂは、組立体１００の部分的な切り欠き部分を示している。この変形例では、組立体１００は、慣性質量５０から離間されている電池６０を含んでいる。上に議論されたように、慣性質量５０は、ケース１０２内に配置された電気活性高分子アクチュエータ１４と結合されている。上に示された変形例と同様に、ハウジング１００は、付加的に、メディアデバイス２００から電池６０または電源を分離させることができる。その結果、電源６０は、メディアデバイス２００からの出力信号をアクチュエータ１４の移動および結果として生じる触覚効果を制御するトリガ信号に変換する触覚トランスデューサ組立体１４に、如何なる駆動電子部１１８とも同様に、電力を供給するのみである。
【００６９】
電気活性高分子触覚のための濾波されたサウンド駆動波形
ここで記述される方法とデバイスは、メディアデバイスによって提供されるオーディオ信号による触覚効果を生成し得る。そのような構成は、別個のプロセッサが異なったタイプの触覚感覚を生ずる波形を生成する必要を無くす。その代りに、触覚デバイスは、既存のオーディオ信号を、修正された触覚信号へ修正する（例えば周波数スペクトルの異なった部分を濾波または増幅する）ための、１つ以上の回路を採用し得る。それゆえ、それから、修飾された触覚信号はアクチュエータを駆動する。１つの例では、修飾された触覚信号は、異なった感覚効果を得るアクチュエータをトリガするために電源を駆動する。このアプローチは、触覚デバイス（ゲームコントローラまたは携帯型のゲームコンソールのような）において、音楽またはオーディオ効果からのフィードバックを強化できる如何なるオーディオ信号とも、自動的に相関付けられ、かつ同期されるという利点を有する。
【００７０】
図９Ａは、電気活性高分子アクチュエータ用の最適な触覚周波数内で作動するように、オーディオ信号をチューニングするための回路の１つの例を示している。図示された回路は、図９Ｂ中に示されるのと類似した信号を生ずるように、振幅カットオフ、ＤＣオフセット調整、およびＡＣ波形ピーク・ツー・ピーク大きさ調整によってオーディオ信号を修正する。或る変形例では、電気活性高分子アクチュエータは、２相の電気活性高分子トランスデューサを含み、また、オーディオ信号を変更することは、第１相の電気活性高分子トランスデューサを駆動するために上記オーディオ信号のオーディオ波形の正の部分を濾波すること、および、第２相電気活性高分子トランスデューサを駆動するために上記オーディオ信号のオーディオ波形の負の部分を反転させることを含んで、電気活性高分子トランスデューサの性能を改善する。別の変形例では、正弦波の形をしているソースオーディオ信号は方形波に変換され得る（例えばクリップすることによる）。その結果、触覚信号は、最大のアクチュエータの力の出力を生ずる方形波である。
【００７１】
別の例では、上記回路は、触覚効果を駆動するためのオーディオ信号のオーディオ波形の全部または一部を用いために、オーディオ信号の周波数を濾波するための１つ以上の整流器を含むことができる。図９Ｃは、オーディオ信号のオーディオ波形の正の部分を濾波するために設計された回路の１つの変形例を示している。この回路は、別の変形例では、２相を有するアクチュエータのために、図９Ｄ中に示されている回路と組み合わされ得る。図示されているように、図９Ｃの回路は、アクチュエータの１つの相を駆動するためにオーディオ波形の正の部分を濾波できる一方、図９Ｄ中に示されている回路は、２相の触覚アクチュエータの他の相を駆動するためにオーディオ波形の負の部分を反転できる。
その結果は、２相アクチュエータがより大きなアクチュエータ性能を有するだろうということである。
【００７２】
別の実施例では、オーディオ信号における閾値は、アクチュエータを駆動する二次回路の動作をトリガするために使用され得る。その閾値は、オーディオ信号における振幅、周波数、または特定のパターンによって定義され得る。二次回路は、特定の周波数を出力する発振器回路セットのような一定の応答を有することができ、または、多数の定義されたトリガに基づく多数の応答を有することができる。幾つかの変形例では、応答は特定のトリガに基づいて予め決定され得る。そのような場合には、特定のトリガで、蓄えられた応答信号が提供され得る。このように、ソース信号を修正する代わりに、回路は、ソース信号の１つ以上の特徴に依存して、予め決定された応答をトリガする。また、二次回路は、制限された期間の応答を出力するためにタイマを含むことができる。
【００７３】
多くのシステムが、音に対する能力のある触覚の実施から利益を得るだろう（例えばコンピュータ、スマートフォン、ＰＤＡ、電子ゲーム）。この変形例では、濾波された音は、電気活性高分子触覚のための駆動波形として働く。これらのシステムの中で通常用いられるサウンドファイルは、触覚フィードバックアクチュエータの設計のための最適な周波数範囲だけを含むように濾波され得る。
【００７４】
本システムは、２００Ｈｚを下回る最適な周波数で動作する。散弾銃の爆音またはドア閉鎖の音のようなオーディオ波形は、用いられるべき２００Ｈｚ未満であるこれらの音からの周波数だけを許すように、ローパスで濾波され得る。それから、この濾波された波形は、触覚フィードバックアクチュエータを駆動するＥＰＡＭ電源に、入力波形として供給される。もしこれらの実施例がゲームコントローラの中で用いられれば、散弾銃の爆音および閉鎖ドアの音は触覚フィードバックアクチュエータに同時であり、ゲームプレーヤに豊かな経験を供給するだろう。
【００７５】
１つの変形例では、既存のオーディオ信号の使用は、別個に生成されたオーディオ信号によって生成された音と同時に、ユーザインタフェースデバイスにおいて触覚効果を生ずる方法を可能にすることができる。例えば、その方法は、フィルタ回路へオーディオ信号を送ること、予め定められた周波数より下の周波数範囲を濾波することによって、触覚駆動信号を生成するようにオーディオ信号を変更すること、および、電気活性高分子トランスデューサに結合された電源にその触覚駆動信号を提供することを含んで、その電気活性高分子トランスデューサを活性化して、上記電源がそのオーディオ信号によって生成された音と同時に触覚効果を駆動することができる。
【００７６】
電気活性高分子トランスデューサを駆動するための別の変形例は、閾値入力信号を与えられた、蓄えられた波形の使用を含んでいる。その入力信号はオーディオまたは他のトリガ信号を含むことができる。例えば、図１０に示される回路は、蓄えられた波形のためのトリガとして働くオーディオ信号を示している。再び、システムは、オーディオ信号の代わりに、トリガまたは他の信号を用いることができる。この方法は、オーディオ信号から単にアクチュエータを直接駆動して使用するよりもむしろ、１つ以上の予め決定された波形で電気活性高分子トランスデューサを駆動する。アクチュエータを駆動するこの方法の１つの利益は、蓄えられた波形の使用が、最小のメモリと複雑さで、複雑な波形およびアクチュエータ性能の生成を可能にする、ということである。アクチュエータ性能は、アナログオーディオ信号を用いるよりもむしろ、アクチュエータのため最適化された駆動パルスを用いること（例えば、好ましい電圧またはパルス幅または共振で作動させること）により高めることができる。アクチュエータ応答は、入力信号と同期され得るか、または遅延され得る。１つの例では、０．２５Ｖのトリガ閾値が上記トリガとして用いられ得る。
それから、この低レベルの信号は、１つ以上のパルス波形を生成し得る。別の変形例では、この駆動の技術は、如何なる数の条件（例えば、ユーザインタフェースデバイスの位置、ユーザインタフェースデバイスの状態、１つの、デバイス上で実行されているプログラムなど、のような）にも基づく異なる出力信号を有するために、同じ入力またはトリガ信号の使用を潜在的に許す。
【００７７】
図１１Ａと１１Ｂは、さらに、単一の駆動回路で２相の活性化を提供することによって電気活性高分子トランスデューサを駆動する別の変形例を示している。図示されているように、２相トランスデューサにおける３つの電力リードのうち、相（複数）の一方の上で１つのリードは、高電圧で一定に保持され、他方の相の上で１つのリードは接地され、また、両方の相に共通の第３のリードは、接地から高電圧まで電圧が変化するように駆動される。このことは、１つの相の活性化が、第２相の非活性化と同時に起こって、２相アクチュエータの飛び移り（snap-through）性能を高めることを可能にする。
【００７８】
本開示で用いられる電気活性高分子アクチュエータは、メディアデバイスによる信号出力の周波数に依存して、パルスモードとサブウーファ・モードとの間で動作するように制御され得る。そのような特徴は、反復可能な効果（キーボード上でタイピングのような）と、様々な他のメディアによってゲームその他の間に生成された効果とを区別するのに役立つ。図１２Ａは、入力信号に基づいてアクチュエータモードを決定するために用いられるフローチャートの１つの変形例を示している。図１２Ｂは、トリガ回路の可能な例を示している。図１２Ｃは、上述のような電気活性高分子アクチュエータおよびハウジング組立体の変形例のために用いられる制御アーキテクチャの１つの例を提供している。
【００７９】
駆動スキーム
多くの場合には、システムは、例えばより高い周波数で電流引き込みが高すぎるとき、電圧を遮断または低減する回路を用いて、電力消費を制限できる。第１の例では、もしコンバータの入力段が与えられた電圧以上なければ、第２段は作動することができない。第２段が初期化するとき、入力電源が制限されたならば、回路は、第１段上の電圧を落とし、それから第２段のドロップアウトを引き起こす。低周波では、触覚応答は入力信号に追従する。しかしながら、高周波がより多くの電力を必要とするので、入力電力に依存して、応答はクリップされる。電力消費は、部分組立体と駆動設計を最適化するために必要とされる基準の１つである。このように応答をクリップすることは電力を保存する。
【００８０】
別の変形例では、駆動スキームは振幅変調を使用し得る。例えば、アクチュエータ電圧は、共振周波数で駆動され得る。そこでは、入力信号振幅に基づいて信号振幅が調整される。このレベルは入力信号によって決定される。また、周波数はアクチュエータ設計によって決定される。
【００８１】
別の変形例では、触覚応答または効果は、駆動スキームの選択によって調整され得る。例えば、フィルタまたは増幅器のアナログ（オーディオ信号と同様に）もしくはデジタルのバーストまたは組み合わせは、アクチュエータの最も高い性能につながる入力駆動信号における周波数を高めるために用いられ得る。このことは、ユーザによる触覚応答における増加した感度、および／または、ユーザによって望まれた効果を強調することを可能にする。例えば、部分組立体／システムの周波数応答は、駆動入力信号として用いられるオーディオ効果に取られる高速フーリエ変換を速く対応／オーバーラップするように設計され得る。
【００８２】
触覚効果を生成されたための別の変形例は、ロールオフフィルタの使用を含んでいる。そのようなフィルタは、高い電力引き込みを必要とする高周波の減衰を可能にする。この減衰を補償するために、部分組立体は、より高い周波数でその共振を有するように設計され得る。部分組立体の共振周波数は、例えばアクチュエータの剛性を変更することによって（例えば、誘電材料を変更すること、誘電体フィルムの厚さを可変すること、電極材料のタイプまたは厚さを変更すること、アクチュエータの寸法を変更することによって）、アクチュエータ積み重ねにおけるカートリッジの数を変更することによって、アクチュエータ上の負荷または慣性質量を変更することによって、調節され得る。より薄いフィルムまたはより柔軟な材料に移ることは、より高い周波数に対する電流／電力制限に適合するために必要とされるカットオフ周波数を移動させることができる。明らかに、共振周波数の調整は、如何なる仕方でも起きることがある。また、周波数応答も、アクチュエータのタイプの混合を用いることにより調整され得る。
【００８３】
単純なホロワ回路を用いるよりもむしろ、より少ない電力を要求する任意の波形でバーストをトリガするために、入力駆動信号において閾値が用いられ得る。この波形はより低い周波数にあっても良いし、および／または、応答を高めるために、システム（部分組立体およびハウジング）の共振周波数に関して最適化され得る。さらに、トリガ間の遅延時間の使用も、電力負荷を制御するために用いられ得る。
【００８４】
ゼロクロス電力制御
別の変形例では、制御回路は入力オーディオ波形をモニタし、高電圧回路のための制御を提供し得る。そのような場合には、図１３Ａ中に示されているように、オーディオ波形５１０はゼロ電圧値５１２を通して各遷移のためモニタされる。これらのゼロクロス５１２では、制御回路はゼロクロス時間値および電圧条件を示すことができる。
【００８５】
この制御回路は、ゼロクロス時間および電圧振れ方向に基づいて高電圧を変更する。図１３Ｂ中に示されているように、ゼロクロス：正の振れのために、５１４で０ボルトから１ｋＶ（高電圧レール値）まで高電圧駆動は変化する。ゼロクロス：負の振れのために、５１６で１ｋＶから０ボルト（低電圧レール値）まで高電圧駆動は変化する。
【００８６】
そのような制御回路は、アクチュエーションイベントがオーディオ信号５１０の周波数と一致することを可能にする。さらに、制御回路は、４０−２００Ｈｚのアクチュエータ応答範囲を維持するために、より高い周波数のアクチュエータイベントを無くすように濾波することを許すことができる。方形波は、慣性駆動設計のために最も高いアクチュエーション応答を提供し、電源部品の限界によって設定され得る。チャージアップ時間は、電源の要求を制限するために調節され得る。アクチュエーション力を標準化するために、機械的共振周波数は三角波によって充電され得る一方、オフ共振周波数アクチュエーションは、方形波によって活性化され得る。
【００８７】
触覚エレクトロニクスを駆動するために用いられる回路技術は、回路の占める面積を最適化し（つまり、回路のサイズを縮小し）、触覚アクチュエータの効率を増加し、および潜在的にコストを低減するために選択され得る。次の図は、そのような回路図の例を同定する。図１４Ａは、写真撮影用フラッシュコントローラのための電源を含む１つの例を示している。図１４Ｂは、閉ループフィードバックをもつプッシュプル式の金属−酸化膜−半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）アレイを含む第２の例の回路を示している。さらに、図１４Ｃは、電子メディアデバイスに結合された触覚組立体を駆動するための回路設計の概略図の１つの例を示している。
【００８８】
本発明の他の細部、材料および代替の関連する構造は、関連分野の当業者のレベルの範囲内で採用され得る。同じことは、一般に又は論理的に採用されるような追加の行為の観点から、本発明の方法ベースの態様に関して成り立つかも知れない。さらに、本発明は、付加的に様々な特徴を組込んで、幾つかの実施例に関して記述されたが、本発明は、本発明の各変形例に関して考えられるとして記述され又は示されたものに限定されるものではない。様々な変更が、記述された本発明に対してなされ得るし、また、等価物（本願明細書に列挙されたか、いくらかの簡潔さのために含まれなかったかのもの）は、本発明の真の趣旨および範囲から逸脱せずに代用されても良い。図示された如何なる数の個別部分または部分組立体も、それらの設計に一体化されても良い。そのような変化その他のものは、組立体のための設計の原理によって引き受けられても良いし導かれてもよい。
【００８９】
また、記述された発明的な変形例の如何なる付加的な特徴も、独立してまたは本願明細書に記述された特徴のうちのいずれか１つ以上と組み合わせて、説明およびクレームされても良い、ということが考えられる。１つだけの事項への参照は、複数の同じ事項が存在する可能性を含んでいる。より詳細には、本願明細書で、および添付のクレームで用いられているように、単数形「１つの（a）」「１つの（an）」「上記（said）」、および「その（the）」は、特段反する記述がなければ、複数の指示対象を含んでいる。言いかえれば、それらの冠詞の使用は、上の説明における対象事項の「少なくとも１つ」を許している（以下のクレームと同様に）。さらに、クレームは、如何なる付加的な要素も排除するように起草されていても良いことが、注記される。そのようなものとして、この説明は、クレーム要素の復唱、または「否定的（negative）」な限定の使用との関連で、「単独で（solely）」、「だけ（only）」などのような排他的な用語の使用のための先の記載として働くように意図されている。そのような排他的な用語の使用なしで、クレームでの用語「含む（comprising）」は、如何なる追加の要素の包含も許すものとする（一定数の要素がクレームで列挙されているかどうかに関係なく）。または、特徴の追加は、クレームで述べられた要素の性質を変形するとみなされ得る。そうでなく述べられていなければ、特段本願明細書に定義されていなければ、本願明細書に用いられる全ての技術的および科学的な用語は、クレームの有効性を維持しながら、できるだけ広く一般に了解されている意味を与えられるべきである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【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２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図３Ａ−３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【国際調査報告】
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