(57)【要約】  アクチュエータモジュールが開示される。アクチュエータモジュールは、第１および第２の電極の間に配置される少なくとも１つのエラストマー誘電体膜を有するアクチュエータを含む。少なくとも１つのフレキシャを有するサスペンションシステムがアクチュエータに結合される。フレキシャにより、サスペンションシステムは、第１および第２の電極が通電されると所定の方向へ移動可能である。前記アクチュエータモジュールとフレキシャを備え、触覚フィードバックを提供するためにアクチュエータモジュールアセンブリが使用されるモバイルデバイスがさらに開示される。
2014509117.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２の電極の間に配置されるアクチュエータと、
前記アクチュエータと結合される少なくとも１つのフレキシャを備えるサスペンションシステムとを備え、
前記フレキシャは、前記第１および第２の電極が通電されると、前記サスペンションシステムが所定の方向に動けるようにするアクチュエータモジュール。
【請求項２】
前記アクチュエータは、第１および第２の電極の間に配置される少なくとも１つのエラストマー誘電体膜を備える、請求項１に記載のアクチュエータモジュール。
【請求項３】
前記アクチュエータは平坦または平面である、請求項１または請求項２に記載のアクチュエータモジュール。
【請求項４】
前記サスペンションシステムは、所定の方向における前記サスペンションシステムの動きを制限する少なくとも１つの移動停止部を備える、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のアクチュエータモジュール。
【請求項５】
フレキシャトレイをさらに含み、前記フレキシャトレイは前記少なくとも１つのフレキシャを備える、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のアクチュエータモジュール。
【請求項６】
前記フレキシャトレイは、前記所定の方向における前記サスペンションシステムの動きを制限する少なくとも１つの移動停止部を備える、請求項５に記載のアクチュエータモジュール。
【請求項７】
前記少なくとも１つのフレキシャは前記フレキシャトレイと一体化して形成されている、請求項５に記載のアクチュエータモジュール。
【請求項８】
前記フレキシャトレイはその中に電池を受ける開口部を画定する、請求項５に記載のアクチュエータモジュール。
【請求項９】
前記アクチュエータは一方の側で前記フレキシャトレイと結合され、かつ前記アクチュエータは他方の側で搭載表面と結合される、請求項５に記載のアクチュエータモジュール。
【請求項１０】
前記アクチュエータは第１および第２のプレートを備え、かつ前記フレキシャは前記第１のプレートを前記第２のプレートと結合する、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のアクチュエータモジュール。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のアクチュエータモジュールと、
前記アクチュエータと結合される質量と、
を備えるモバイルデバイス。
【請求項１２】
前記質量はタッチ表面を備える、請求項１１に記載のモバイルデバイス。
【請求項１３】
前記アクチュエータモジュールは触覚フィードバックを提供する、請求項１１または請求項１２に記載のモバイルデバイス。
【請求項１４】
アクティブバンパーを備え、
前記アクティブバンパーは、
アクチュエータモジュール内で質量に係合するよう構成された可動バンパー停止部と、
前記可動バンパー停止部と結合される第１の側および搭載表面と結合される第２の側を有するバンパーアクチュエータとを備え、
前記可動バンパー停止部は、前記バンパーアクチュエータが通電されると、前記質量に係合するよう構成されている、モバイルデバイス。
【請求項１５】
前記可動バンパー停止部は、前記バンパーアクチュエータが通電されると第１の方向に縮小し、かつ第２の方向に拡張されるよう構成された適合材料を備える、請求項１４に記載のモバイルデバイス。
【請求項１６】
タッチ表面と結合される表示サブアセンブリと、
前記表示サブアセンブリと結合される本体サブアセンブリと、をさらに備え、
前記アクチュエータは前記表示サブアセンブリと前記本体サブアセンブリとの間に配置されている、請求項１１から請求項１４のいずれか一項に記載のモバイルデバイス。
【請求項１７】
前記本体サブアセンブリは、前記タッチ表面と結合するよう構成されたスライドレールを備える、請求項１６に記載のモバイルデバイス。
【請求項１８】
前記表示サブアセンブリは前記タッチ表面および前記スライドレールと結合されるクリップを備える、請求項１６に記載のモバイルデバイス。
【請求項１９】
前記アクチュエータは前記本体サブアセンブリ内に位置している、請求項１６に記載のモバイルデバイス。
【請求項２０】
前記本体サブアセンブリは、動きを制限するために所定の方向への機械的な緊急停止部(hard stop)を提供するための少なくとも１つの制限ねじを備える、請求項１６から請求項１９のいずれか一項に記載のモバイルデバイス。
【請求項２１】
少なくとも１つの電気接続部を備える筐体を備え、
前記筐体は電池を受けるよう構成され、
前記フレキシャは、前記電池を懸架し、かつ、前記電池を前記少なくとも１つの電気接続部と電気的に結合するよう構成される、請求項１１に記載のモバイルデバイス。
【請求項２２】
前記フレキシャは、
第１の端部および第２の端部を有し、長手方向に延びる細長い本体と、
前記本体の第１の端部から外側に延びており、前記第１のプレートの縁部に係合するよう構成された第１のクリップと、
前記本体の前記第２の端部から外側に延びており、前記第２のプレートの縁部に係合するよう構成された第２のクリップと、
を備え、
前記第１および第２のクリップは、前記長手方向に係合に延びる細長い本体と実質的に垂直の方向にオフセットされて、前記第１および第２のプレートの間の隙間を形成している、請求項１１に記載のアクチュエータモジュール。
【請求項２３】
前記第１および第２のクリップはそれぞれ、前記第１および第２のプレートの対応する縁部を受けるのに適切なスロットを形成する、請求項２２に記載のアクチュエータモジュール。
【請求項２４】
前記第１のクリップは第１および第２の舌部を備え、かつ前記第２のクリップは第１および第２の舌部を備え、前記第１のクリップの前記第１および第２の舌部は前記第１のプレートの前記縁部に係合する第１のスロットを画定し、かつ前記第２のクリップの前記第１および第２の舌部は前記第２のプレートの縁部に係合する第２のスロットを形成する、請求項２２に記載のアクチュエータモジュール。
【請求項２５】
前記対応する第１および第２のクリップの前記第１および第２の舌部はそれぞれ、前記第１および第２のプレートに形成される対応するスロットに係合するよう構成される歯を備える、請求項２４に記載のアクチュエータモジュール。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）の下で、２０１１年１月１８日に出願された「フレームレスデザインコンセプトと工程フロー（ＦＲＡＭＥＬＥＳＳ  ＤＥＳＩＧＮ  ＣＯＮＣＥＰＴ  ＡＮＤ  ＰＲＯＣＥＳＳ  ＦＬＯＷ）」と題する米国仮特許出願第６１／４３３，６４０号、２０１１年１月１８日に出願された「滑り機構とＡＭＩアクチュエータとの統合（ＳＬＩＤＩＮＧ  ＭＥＣＨＡＮＩＳＭ  ＡＮＤ  ＡＭＩ  ＡＣＴＵＡＴＯＲ  ＩＮＴＥＧＲＡＴＩＯＮ）」と題する米国仮特許出願第６１／４３３，６５５号、２０１１年２月１５日に出願された「フレームレスデザイン（ＦＲＡＭＥ−ＬＥＳＳ  ＤＥＳＩＧＮ）」と題する米国仮特許出願第６１／４４２，９１３号、２０１１年４月２１日に出願された「Ｚモードバンパー（Ｚ−ＭＯＤＥ  ＢＵＭＰＥＲＳ）」と題する米国仮特許出願第６１／４７７，６８０号、２０１１年４月２１日に出願された「フレームレスアプリケーション（ＦＲＡＭＥＬＥＳＳ  ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ）」と題する米国仮特許出願第６１／４７７，７１２号、２０１１年６月３日に出願された「フレキシャシステムデザイン（ＦＬＥＸＵＲＥ  ＳＹＳＴＥＭ  ＤＥＳＩＧＮ）」と題する米国仮特許出願第６１／４９３，１２３号、２０１１年６月６日に出願された「電池接続（ＥＬＥＣＴＲＩＣＡＬ  ＢＡＴＴＥＲＹ  ＣＯＮＮＥＣＴＩＯＮ）」と題する米国仮特許出願第６１／４９３，５８８号、および２０１１年６月７日に出願された「金属電池コネクタフレキシャ付き電池振動器フレキシャ（ＢＡＴＴＥＲＹ  ＶＩＢＲＡＴＯＲ  ＦＬＥＸＵＲＥ  ＷＩＴＨ  ＭＥＴＡＬ  ＢＡＴＴＥＲＹ  ＣＯＮＮＥＣＴＯＲ  ＦＬＥＸＵＲＥ）」と題する米国仮特許出願第６１／４９４，０９６号の優先権を主張し、上記出願の各々は開示内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
様々な実施形態において、本開示は一般的に、アクチュエータを統合してその運動を他の対象物と効率的に結合する装置、システム、および方法に関する。より具体的には、本開示は、モバイルデバイスの表面および部品を移動および／または振動させる、モバイルデバイスと統合されるアクチュエータモジュールに関する。とりわけ、このアクチュエータモジュールは、モバイルデバイスのユーザに触覚フィードバックを提供するのに適している。
【背景技術】
【０００３】
一部の携帯用モバイルデバイスおよびゲーム用コントローラは、ビデオゲームのプレー中にユーザへ力フィードバック振動を提供することによって、小さな振動を使用してユーザのゲーム体験を向上させる従来の触覚フィードバックデバイスを利用する。固有の振動器をサポートするゲームは、モバイルデバイスまたはゲーム用コントローラを、武器を発砲した場合または損傷を受けた場合などの選択的な状況において、ユーザのゲーム体験を向上させるために振動させることができる。そのような振動器が大きな動力または爆発音の感覚をもたらすのにふさわしい一方で、これらは非常に単調であり、比較的に高い最小出力閾値を必要とする。したがって、従来の振動器は微細な振動を十分に再現することができない。振動応答帯域幅の低さに加えて、従来の触覚フィードバックデバイスは、スマートフォンまたはゲーム用コントローラなどのモバイルデバイスに取り付けた場合、大きさおよび重さの追加的な制限を含む。
【０００４】
従来の触覚フィードバックデバイスでもたらされるこれらを含めた他の課題を克服するために、本開示は、応答性のよさと小型であることの両方を備えた触覚ディスプレイを作成するために必要な帯域幅およびエネルギー密度を有する誘電エラストマー上の電場応答高分子型人工筋肉（Ｅｌｅｃｔｒｏａｃｔｉｖｅ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ  Ｍｕｓｃｌｅ：ＥＰＡＭＴＭ）に基づく触覚フィードバックを提供する。そのようなＥＰＡＭ（商標）触覚フィードバックモジュールは薄いシートを備え、これは２つの電極層に挟まれた誘電エラストマー膜を備える。高電圧が電極に印加されると、２つの求引する電極がシート全体を圧迫する。ＥＰＡＭ（商標）に基づく触覚フィードバックデバイスは、触覚フィードバックを提供するために、サスペンショントレイ上の（電池などの）慣性質量の下に置くことができる細い低電力触覚モジュールを提供する。触覚フィードバックデバイスは、ユーザが体験する感覚を最適化するために、（５ｍｓの応答時間で）５０Ｈｚ〜３００Ｈｚでフィルタリングまたは処理され得るホストデバイス音声信号により駆動され得る。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の一実施形態において、アクチュエータモジュールが提供される。モジュールは、第１および第２の電極の間に配置される少なくとも１つのエラストマー誘電体膜を備えるアクチュエータを備える。少なくとも１つのフレキシャを備えるサスペンションシステムがアクチュエータに結合される。フレキシャにより、サスペンションシステムは、第１および第２の電極が通電されると所定の方向へ移動可能である。アクチュエータモジュールシステムは、触覚フィードバック機能をモバイルデバイスへ提供するのに特に適している。
【０００６】
以下、本発明は、説明の目的で図とともに記載されるが、それに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】一実施形態における、アクチュエータシステムの切欠図である。
【図２】動作の原理を説明する、ＥＰＡＭアクチュエータシステムの一実施形態の概略図である。
【図３Ａ】様々な実施形態における、１バーアクチュエータ配列（アレイ）の可能な構成を示す図である。
【図３Ｂ】様々な実施形態における、３バーアクチュエータ配列（アレイ）の可能な構成を示す図である。
【図３Ｃ】様々な実施形態における、６バーアクチュエータ配列（アレイ）の可能な構成を示す図である。
【図４】移動タッチ表面センサに適用かつ構成され得る触覚アクチュエータ配列（アレイ）の一実施形態の概略図である。
【図５】デバイスエフェクタに適用かつ構成され得る触覚アクチュエータ配列（アレイ）の一実施形態の概略図である。
【図６】電池エフェクタフレキシャトレイのフレキシャサスペンションシステムの一実施形態の分解図である。
【図７】図６に示すフレキシャサスペンションシステムの一部切欠図である。
【図８】フレキシャトレイを備える図６、図７に示すフレキシャサスペンションシステムの一実施形態の概略図である。
【図９】ＸおよびＹ方向において図６〜図８に示すフレキシャサスペンションシステム６０の運動をモデル化するＸおよびＹ軸振動作動線図９０である。
【図１０】ＸおよびＺ方向において図６〜図８に示すフレキシャサスペンションシステムの運動をモデル化するＸおよびＺ軸振動作動線図である。
【図１１】一実施形態における、図６〜図８に示すフレキシャサスペンションシステムのフレキシャトレイ移動停止機能を示す概略図である。
【図１２】一実施形態における、フレキシャ連携ビームモデルの概略図である。
【図１３】電池のないフレキシャトレイの一実施形態を示す図である。
【図１４】フレキシャトレイの一実施形態のセグメントを示す図である。
【図１５】固定剛体フレームの代わりに軟質膜に形成される触覚アクチュエータテープモジュールの一実施形態を示す図である。
【図１６】剛体／硬化基板の曲面に搭載される触覚アクチュエータテープモジュールの一実施形態を示す図である。
【図１７】開口部、フレキシャ、およびフレキシャトレイの底部から突出するアクチュエータモジュールの屈曲ケーブル部分によって画定される空の電池室を備えるフレキシャトレイの上面図である。
【図１８】フレキシャトレイの底部と固定的に結合されるアクチュエータモジュールを備える図１７に示すフレキシャトレイの底面図である。
【図１９】電池室に位置する電池を備える図１７に示すフレキシャトレイの上面図である。
【図２０】少なくとも１つの触覚アクチュエータテープモジュールと統合されるタブレットコンピュータの上面図である。
【図２１】電池室を露出するために取り外される背面カバーを備えるタブレットコンピュータの底面図である。
【図２２】ゲーム用コントローラの電池パックカバーおよび裏カバーの両方が取り外された状態において、触覚モジュールの一実施形態と機械的に統合されるゲーム用コントローラを示す図である。
【図２３】裏カバーが再取り付けされた図２２に示すゲーム用コントローラを示す図である。
【図２４】裏カバーおよび電池パックカバーが再取り付けされた図２２に示すゲーム用コントローラを示す図である。
【図２５】一実施形態における、触覚モジュールと統合されたモバイルデバイスの斜視図である。
【図２６】一実施形態における、図２５に示すモバイルデバイスの側面図である。
【図２７】一実施形態における、図２５に示すモバイルデバイスの上面図である。
【図２８】一実施形態における、モバイルデバイスの裏カバーを示す図である。
【図２９】一実施形態における、タッチ表面と２つの主要サブアセンブリ（表示サブアセンブリおよび本体サブアセンブリ）とを備えるモバイルデバイスの斜視図である。
【図３０】一実施形態における、図２９に示すモバイルデバイスの詳細側面図である。
【図３１】一実施形態における、タッチ表面の運動方向を示す図２９に示すモバイルデバイスの側面図である。
【図３２】一実施形態における、図２９に示すモバイルデバイスの一実施形態の分解斜視図である。
【図３３】一実施形態における、図２９に示すモバイルデバイスの分解側面図である。
【図３４】一実施形態における、触覚アクチュエータが配置された図３２に示すモバイルデバイスの本体サブアセンブリ部分の斜視図である。
【図３５】一実施形態における、図３４に示す本体サブアセンブリの一部拡大斜視図である。
【図３６】一実施形態における、図３２に示すモバイルデバイスの表示サブアセンブリの一部透視側面図である。
【図３７】一実施形態における、図３２に示すモバイルデバイスの表示サブアセンブリの一部透視側面図である。
【図３８】一実施形態における、電池エフェクタを備えるモバイルデバイスの底筐体部分の斜視図である。
【図３９】一実施形態における、図３８に示すモバイルデバイスの断面図である。
【図４０】一実施形態における、図３８に示すモバイルデバイスの一部詳細側断面図である。
【図４１】一実施形態における、図３８に示すモバイルデバイスの取り外し可能な電池および電池トレイの斜視断面図である。
【図４２】一実施形態における、図３８に示すモバイルデバイスのスライディング機構のスライドレールの一部断面図である。
【図４３】一実施形態における、アクチュエータ移動プレートを備える電池エフェクタの上面図である。
【図４４】一実施形態における、図４３に示され、かつスライドレールの上に位置されるアクチュエータ移動プレートを備える電池エフェクタの一部斜視図である。
【図４５】一実施形態における、スライドレールの位置および方位を示す図４３、図４４に示す電池エフェクタの一部斜視図である。
【図４６】一実施形態における、電池トレイ内に位置する触覚アクチュエータを示す図４３〜図４５に示す電池エフェクタの一部斜視図である。
【図４７】一実施形態における、触覚モジュールと統合されるモバイルデバイスの一実施形態の底面図である。
【図４８】一実施形態における、フレキシブル回路領域および接地された接続領域と結合される電池用の電気式バネ接続器の詳細図である。
【図４９】一実施形態における、電池トレイ、電気式バネ接続器、および相互接続屈曲ケーブルを示す、モバイルデバイスの一部切欠図である。
【図５０】一実施形態における、金属電池接続器をフレキシャとして使用する電池振動器フレキシャを備える統合型フレキシャ電池接続システムの断面図である。
【図５１】図５０に示す統合型フレキシャ電池接続システムの上面図である。
【図５２】第１の出力バーと結合される触覚アクチュエータを備え、非通電状態にある、Ｚモード触覚アクチュエータの一実施形態の側断面図である。
【図５３】通電状態にある、図５２に示すＺモード触覚アクチュエータの側断面図である。
【図５４】非通電触覚アクチュエータと結合される適合バンパーを備えるＺモード触覚バンパーの一実施形態の断面図である。
【図５５】通電状態、すなわち電圧「オン」における図５４に示す触覚バンパーを示す図である。
【図５６】非通電状態、すなわち電圧「オフ」における触覚アクチュエータの一実施形態を示す図である。
【図５７】通電状態、すなわち電圧「オン」における図５６に示す触覚アクチュエータを示す図である。
【図５８】非通電状態、すなわち電圧「オフ」における統合型バンパーおよび触覚アクチュエータの一実施形態を示す図である。
【図５９】通電状態、すなわち電圧「オン」における図５６に示す統合型バンパーおよび触覚アクチュエータの一実施形態を示す図である。
【図６０】触覚モジュールの第１および第２のプレートを固定するための外部クリップ式フレキシャの一実施形態を示す図である。
【図６１】様々な実施形態における、触覚モジュールの上面および底面プレートを固定するための内部クリップ式フレキシャの一実施形態を示す図である。
【図６２】様々な実施形態における、触覚モジュールの上面および底面プレートを固定するための外部クリップ式フレキシャの一実施形態を示す図である。
【図６３】様々な実施形態における、触覚モジュールの第１および第２のプレートを固定するための外部クリップ式フレキシャの一実施形態を示す図である。
【図６４】様々な実施形態における、触覚モジュールの上面および底面プレートを固定するための外部クリップ式フレキシャの一実施形態を示す図である。
【図６５】一実施形態における、触覚モジュールの上面および底面プレートに固定された外部クリップ式フレキシャの一実施形態の斜視図である。
【図６６】一実施形態における、触覚モジュールの上面および底面プレートに固定された外部クリップ式フレキシャの一実施形態の斜視図である。
【図６７】図６４〜図６６に関連して記載される外部クリップ式フレキシャを形成するために曲げることが可能である、単一の平面金属部品の一実施形態の背面図である。
【図６８】図６４〜図６６に関連して記載される外部クリップ式フレキシャを形成するために曲げることが可能である、単一の平面金属部品の一実施形態の正面図である。
【図６９】図６４〜図６６に関連して記載される外部クリップ式フレキシャの一方の端部の詳細正面図である。
【図７０】図６９の線７０−７０に沿った外部クリップ式フレキシャの詳細側面図である。
【図７１】簡易な片持梁ビームのたわみの概略図である。
【図７２】ＥＱ１から予想される値に対して示される鋼鉄フレキシャの理論と測定との間の一致を示すグラフ図である。
【図７３】ねじりバネの概略図である。
【図７４】ねじりバネの概略図である。
【図７５】変位に対する反応力の測定を表すグラフ図である。
【図７６】センサ入力から触覚モジュールを作動させるための電気制御回路のシステム図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
開示した実施形態を詳細に説明する前に、開示した実施形態は、添付図面および明細書に示される詳細な構造および配置部分に対する適用および使用に制限されないことに留意されたい。開示した実施形態は、他の実施形態、変形例、および修正例に実装つまり組み込まれてよく、様々な方法で実施および実行され得る。さらに、別段の指示がない限り、本明細書で採用される用語および語句は、読み手の利便性のために具体例を記載する目的で選択され、それらに限定する目的で選択されない。さらに、任意の１つまたは複数の開示した実施形態、実施形態の語句、および例は、他の任意の１つまたは複数の開示した実施形態、実施形態の語句、および例と、限定されることなく組み合わせ可能である。したがって、一実施形態において開示した要素と別の実施形態において開示した要素との組み合わせは、本開示および添付の請求項の範囲内であると見なされる。
【０００９】
本開示は、電場応答高分子型人工筋肉（Ｅｌｅｃｔｒｏａｃｔｉｖｅ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ  Ｍｕｓｃｌｅ：ＥＰＡＭ（商標））に基づく統合型触覚フィードバックデバイスの様々な実施形態を提供する。ＥＰＡＭ（商標）に基づく触覚フィードバックモジュールを備える様々な統合型デバイスの説明を始める前に、本開示は図１を簡単に参照する。図１は、ここで軽量な小型モジュールにおけるユーザの振動フィードバック体験を向上させるために、携帯用デバイス（例えば、モバイルデバイス、ゲーム用コントローラ、コンソールなど）と一体化して組み込まれ得る触覚システムの切欠図を提供する。したがって、触覚システムの一実施形態は、ここで触覚モジュール１０を参照して説明される。触覚アクチュエータは、高電圧によって通電されると、固定プレート１４（例えば、固定面）と相対的に出力プレート１２（例えば、滑り面）を摺動する。プレート１２、１４は剛球によって隔てられ、所望の方向への動きを抑制し、移動を制限し、かつ落下試験に耐える機能を有する。モバイルデバイスへの統合では、上面プレート１２は、電池などの慣性質量またはモバイルデバイスのタッチ表面、画面、またはディスプレイに取り付けられ得る。図１に示す実施形態において、触覚モジュール１０の上面プレート１２は、矢印１６が示す双方向に動くことが可能な慣性質量またはタッチ表面の裏に搭載される滑り面で構成される。出力プレート１２と固定プレート１４との間に、触覚モジュール１０は、少なくとも１つの電極１８と、オプションとして、少なくとも１つの仕切り１１と、例えば上面プレート１２などの滑り面に取り付けられる少なくとも１つの部分またはバー１３とを備える。フレームおよび仕切りセグメント１５は、例えば底面プレート１４などの固定面に取り付けられる。触覚モジュール１０は、滑り面の運動を増幅するために配列に構成される任意の数のバー１３を含み得る。触覚モジュール１０は、屈曲ケーブル１９を介してアクチュエータコントローラ回路の駆動電子機器と結合され得る。
【００１０】
ＥＰＡＭ（商標）に基づく触覚モジュール１０の利点は、より実際的な感覚であり、実質的に早急に感じることができ、電池寿命の消費が著しく少なく、かつカスタマイズ可能な設計および性能向上機能に適する力フィードバック振動をユーザに提供することを含む。触覚モジュール１０は、カリフォルニア州サニーベールのＡｒｔｉｆｉｃｉａｌ  Ｍｕｓｃｌｅ（ＡＭＩ）社によって開発されたアクチュエータモジュールを代表するものである。
【００１１】
なおも図１を参照すると、触覚モジュール１０の多くの設計変数（例えば、厚さ、設置面積）はモジュール積分器の必要性により固定されてよく、一方で他の変数（例えば、誘電層の数、動作電圧）はコストにより制約され得る。アクチュエータ形状−活性誘電体と比較した剛体サポート構造に対する設置面積の割り当て−はコストにそれほど影響しないので、触覚モジュール１０がモバイルデバイスと統合される用途に対して触覚モジュール１０の性能を調整する合理的な方法である。
【００１２】
コンピュータに実装されるモデリング技術は、（１）ハンドセット／ユーザシステムの構造、（２）アクチュエータ性能、および（３）ユーザ感覚など、異なるアクチュエータ形状の利点を測定するために用いることができる。同時に、これらの３つの要素は、候補設計の触覚機能を見積もり、大量生産に適する触覚設計を選択するために見積もられた触覚性能データを使用するコンピュータ実装プロセスを提供する。モデルは、長い効果（ゲームおよび音楽）および短い効果（キークリック）の２種類の効果のための機能を予測する。「機能」は本明細書では、モジュールが使用中に生成可能な最大の感覚として定義される。候補設計の触覚機能を見積もるこのようなコンピュータ実装プロセスは、２０１１年２月１５日に出願された「触覚装置及びその性能を定量化するための方法（ＨＡＰＴＩＣ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＡＮＤ  ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ  ＦＯＲ  ＱＵＡＮＴＩＦＹＩＮＧ  ＣＡＰＡＢＩＬＩＴＹ  ＴＨＥＲＥＯＦ）」と題する国際ＰＣＴ特許出願ＰＣＴ／ＵＳ２０１１／０００２８９号に共通して記載されており、その開示内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００１３】
図２は、動作の原理を説明する、アクチュエータシステム２０の一実施形態の概略図である。アクチュエータシステム２０は、低電圧直流（ＤＣ）電池として示される、アクチュエータモジュール２１と電気的に結合される電源２２を備える。アクチュエータモジュール２１は、２つの導電性電極２４Ａ、２４Ｂの間に配置される（例えば、挟まれる）薄いエラストマー誘電体２６を備える。一実施形態において、導電性電極２４Ａ、２４Ｂは伸縮自在であり（例えば、一致または適合し）、例えば画面印刷など任意の適切な技術を使用して、エラストマー誘電体２６の上面および底面部分に印刷され得る。アクチュエータモジュール２１は、スイッチ２８を閉じることによって、電池２２をアクチュエータ回路２９と結合することにより作動される。アクチュエータ回路２９は、低ＤＣ電圧ＶＢａｔｔを触覚モジュール２１を駆動するのに適切な高ＤＣ電圧Ｖｉｎへ変換する。高電圧Ｖｉｎが導電性電極２４Ａ、２４Ｂに印加されると、エラストマー誘電体２６は、静電圧下で縦方向（Ｖ）に縮小し、かつ横方向（Ｈ）に拡張する。エラストマー誘電体２６の収縮および拡張は、運動として利用可能である。運動または変位の量は、入力電圧Ｖｉｎに比例する。運動または変位は、図３Ａ、図３Ｂ、および図３Ｃに関連して以下に説明されるように、触覚アクチュエータの適切な構成により増幅され得る。
【００１４】
図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｂは、様々な実施形態における、とりわけアクチュエータ配列３０、３４、３６の３つの可能な構成を示す。アクチュエータ配列の様々な実施形態は、用途および用途の物理的な間隔の制約に依存して、任意の適切な数のバーを含み得る。追加的なバーは追加的な変位を提供し、従ってユーザが実質的に早急に感じることのできる力フィードバック振動の実際的な感覚を向上させる。アクチュエータ配列３０、３４、３６は、屈曲ケーブル３８を介してアクチュエータコントローラ回路の駆動電子機器と結合され得る。
【００１５】
図３Ａは、１バーアクチュエータ配列３０の一実施形態を示す。単一のバー触覚アクチュエータ配列３０は、固定プレート３１と、電極３２と、固定プレート３１と結合されるエラストマー誘電体３３とを備える。
【００１６】
図３Ｂは、固定フレーム３１と結合される３つのバー３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃを備える３バーアクチュエータ配列３４の一実施形態を示しており、バーはそれぞれ仕切り３７によって隔てられる。バー３４Ａ〜３４Ｃはそれぞれ、電極３２とエラストマー誘電体３３とを備える。３つのバー触覚配列３４は、図３Ａの単一のバーアクチュエータ配列３０と比較して、滑り面の動きを増幅する。
【００１７】
図３Ｃは、固定フレーム３１と結合される６つのバー３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ、３６Ｄ、３６Ｅ、３６Ｆを備える６バーアクチュエータ配列３６の一実施形態を示し、バーはそれぞれ仕切り３７によって隔てられる。バー３４Ａ〜３４Ｆはそれぞれ、電極３２とエラストマー誘電体３３とを備える。６バーアクチュエータ配列３６は、図３Ａの単一のバーアクチュエータ配列３０および図３Ｂの３バーアクチュエータ配列３４と比較して、滑り面の動きを増幅する。
【００１８】
図３Ａ〜図３Ｃを参照して示されるアクチュエータ配列３０、３４、３６は、所望の効果を得るために、複数の用途において様々なデバイスに統合され得る。例えば、一実施形態において、アクチュエータ配列は、図４に概略的に示すように、移動タッチ表面センサ４０に適用かつ構成され得る。図４に示す実施形態において、アクチュエータ配列は、矢印４４が示す方向に平面でタッチ画面／ＬＣＤモジュール４２を移動するスライドアクチュエータを実現するために、タッチ画面／ＬＣＤモジュール４２と統合される。運動フィードバックは、指４６により感じられる。
【００１９】
別の例において、アクチュエータ配列は、図５において概略的に示すように、デバイスエフェクタ５０に適用かつ構成され得る。図５に示す実施形態において、アクチュエータ配列は慣性質量５２と統合される。デバイスエフェクタ５０は、矢印５４が示す方向に平面で慣性質量５２を移動する。慣性質量５２の運動によるフィードバック力は、手５４により感じられる。振動などのこの運動は、規則正しいか、または定期的であってよく、または特定の触覚効果を得るために任意の一連の間隔および加速を有してよい。
【００２０】
図４および図５において参照されるような移動タッチ表面センサ４０およびデバイスエフェクタ５０の様々な実施形態は、以下により詳細に説明される。しかしながら、この詳細な説明を始める前に、ここで本開示はフレキシャサスペンションシステムの説明に進む。フレキシャサスペンションシステムは、後に記載される触覚システムの様々な実施形態において適用され得る。フレキシャサスペンションシステムは、本開示に従って、様々なデバイスへのアクチュエータ配列の実装を必要とする機械的な基盤設備を簡易化する。
【００２１】
図６は、電池エフェクタフレキシャトレイ６４のためのフレキシャサスペンションシステム６１を備える触覚モジュール６０の一実施形態の分解図である。図７は、図６に示すフレキシャサスペンションシステム６１を備える触覚モジュール６０の一部切欠図である。ここで図６および図７を参照すると、一実施形態において、フレキシャトレイ６４はその中に電池６２を受ける開口部を画定する。触覚アクチュエータ６６の１方の側（展開図形式で示される）は、フレキシャトレイ６４の底部と結合され、触覚アクチュエータ６６の他方の側は搭載表面６８と結合されて機械的接地として動作する。図６に示す実施形態において、触覚アクチュエータ６６は、２組の触覚アクチュエータ配列を備える。第１および第２の触覚アクチュエータ配列組はそれぞれ、第１の触覚アクチュエータ配列組６６Ｂ、６６Ｂ’をフレキシャトレイ６４の底部と結合するために、出力バー接着剤６６Ａ、６６Ａ’を備える。あるいは、この結合は機械的であってよい。フレーム間接着剤６６Ｃ、６６Ｃ’は、第１の触覚アクチュエータ配列組６６Ｂ、６６Ｂ’を第２の触覚アクチュエータ配列組６６Ｄ、６６Ｄ’と結合するために使用される。ベースフレーム接着剤６６Ｅ、６６Ｅ’は、第２の触覚アクチュエータ配列組６６Ｄ、６６Ｄ’を搭載表面６８と結合する。図６に示すように、触覚アクチュエータ６６は二重の３つのバー触覚アクチュエータ配列を備える。他の実施形態において、以下に記載するように、任意の適切な数のバーを備える任意の適切な数の触覚アクチュエータ配列が電池エフェクタフレキシャトレイ用途において採用され得る。フレキシャサスペンションシステム６１の電池フレキシャトレイ６４との統合は、追加的なサスペンション部品の必要性を最小化し、落下または落下試験中にもたらされる衝撃に対するさらなる抵抗力を提供する。図６には示されないが、電池６２は、例えば屈曲ケーブル接続器を備えるプリント基板と接続され得る。
【００２２】
フレキシャサスペンションシステム６１は、電池６２、タッチスクリーン、その他の、ユーザに振動接触刺激を提供するために使用される任意の質量またはプレートを懸架(suspend)するために使用できる。フレキシャサスペンションシステム６１の１つの役割は、移動部品および静止部品間の機械的な間隔を維持するために、触覚運動の軸以外の方向に剛性を提供することであり、一方で同時に触覚性能を妨げないよう運動の触覚方向において出来る限り制約を少なくすることである。フレキシャトレイ６４の下に搭載される触覚アクチュエータ６６を備えるフレキシャサスペンションシステム６１は、図９および図１０を参照して以下により詳細に記述されるように、慣性質量としてトレイ質量と電池質量との組み合わせを使用する。図７は、触覚アクチュエータ６６がフレキシャトレイ６４を動かせるように、フレキシャトレイ６４に設けられたフレキシャ７０をさらに示す。
【００２３】
図８は、フレキシャトレイを備える図６および図７に示すフレキシャサスペンションシステム６１を備える触覚モジュール６０の一実施形態の概略図である。フレキシャトレイ６４は、フレキシャ７０と、移動停止部７２、７４と、フレキシャトレイ６４により画定される開口部内に位置する電池６２とを備える。フレキシャ７０および移動停止部７２、７４は、フレキシャトレイ６４内に成形されてよく、または分離部品として提供されてもよい。既に述べたように、フレキシャトレイ６４は搭載表面６８と結合され、フレキシャサスペンションシステム６１の機械的接地として動作する。１つまたは複数の場所に位置するフレキシャ７０により、フレキシャトレイ６４は、１つまたは複数の運動方向に振動することができる。図示の実施形態において、フレキシャトレイ６４は、フレキシャトレイ６４をＸおよびＹ方向に移動可能とする４つの分離されたフレキシャ７０を備える。フレキシャトレイ６４は、所定の方向における移動または動きを制限し、かつ衝撃型の動きがもたらす損傷を防ぐために、Ｘ移動停止部７２とＹ移動停止部７４とをさらに備える。ＸおよびＹ移動停止部７２、７４は、図９および図１０を参照して以下により詳細に記述されるように、ＸおよびＹ方向の運動におけるフレキシャトレイ６４の運動を抑制するために提供され、これによりフレキシャサスペンションシステム６１は、フレキシャサスペンションシステム６１と統合されたデバイスが落下した場合にもたらされ得る突然のＧショックに持ちこたえることができる。
【００２４】
図９は、ＸおよびＹ方向における図６〜図８に示すフレキシャサスペンションシステム６１の運動をモデル化するＸおよびＹ軸振動作動線図９０を示す。図１０は、ＸおよびＺ方向における図６〜図８に示すフレキシャサスペンションシステム６０の運動をモデル化するＸおよびＺ軸振動作動線図１００を示す。ここで図６〜図１０を参照すると、ｋｆｘ＝Ｘ軸におけるフレキシャ７０と電気接続との組み合わせ剛性、ｋａｘ＝Ｘ軸における触覚アクチュエータ６６のアクティブ剛性、ｋｆｚ＝Ｚ軸におけるフレキシャ７０と電気接続との組み合わせ剛性、ｋａｚ＝Ｚ軸における触覚アクチュエータ６６の剛性、ｍｔｒａｙ＋ｍｂａｔｔ＝電池６２および運動における任意の他のサポート構造の質量から成る総合バネ質量、である。
【００２５】
Ｘ軸コンプライアンス
Ｘ軸におけるコンプライアンスは、フレキシャサスペンションシステム６０の能力を評価する時に考慮される１つの因子である。組み合わされた非アクチュエータ剛性（ｋｆｘ）は可能な限り低減されるべきであり、例えばアクチュエータ剛性（ｋａｘ）の約１０％未満に維持されるのがよい。電気相互接続からの追加的な剛性は、非アクチュエータ剛性計算の因子となるのがよい。Ｘ軸におけるフレキシャ７０の剛性は、移動停止部７２、７４の適切な使用でのＧショックに持ちこたえる必要はない。
【００２６】
Ｚ軸コンプライアンス
Ｚ軸におけるコンプライアンスは、重力またはユーザ入力による動質量のたわみ、とりわけ、フレキシャサスペンションシステム６０がタッチ表面（例えば、タッチ画面またはタッチパッド）と統合される場合、制限されないアセンブリのＸ軸の動きがユーザ入力中に確保されるべきであるサスペンション用途による動質量のたわみを低減するために、可能な限り低減されるべきである。理想的には、総合Ｚ軸剛性は、総合Ｘ軸剛性を３００Ｘ超えることが可能である。負のＺ方向（−Ｚ方向）移動停止が使用されない場合、フレキシャ７０は、電池６２の取り外し中にもたらされ得る力および衝撃に耐えるよう構成されるべきである。
【００２７】
Ｙ軸コンプライアンス
適切に設計されたフレキシャ７０では、Ｙ軸におけるコンプライアンスは、フレキシャ７０ビームが圧縮状態または緊張状態のいずれかにある場合比較的小さい。Ｙ軸におけるコンプライアンスは、フレキシャ７０を留めるか、または延ばす結果となるが、これはすべての状況において望まれない。Ｙ軸におけるたわみの量は、例えば衝突または衝撃中のフレキシャ７０への損傷を防ぐために最小化されるべきである。
【００２８】
以下の表１は、一実施形態における、総合触覚アクチュエータ６６剛性の１０％より小さい剛性に基づく総合フレキシャ剛性を提供し、提供される値は例示的な近似値である。
【００２９】
【表１】
2014509117.tif 000003
【００３０】
図１１は、一実施形態における、図６〜図８に示すフレキシャサスペンションシステム６０のフレキシャトレイ６４移動停止７２、７４機能を示す概略図１１０である。図１１に示すフレキシャサスペンションシステム６０において、電場高分子層１１６は、接着剤１１４によってデバイスの搭載表面６８およびフレキシャトレイ６４の基部に代替的に取り付けられる複数のスクリーン印刷された触覚アクチュエータ出力バーまたは仕切り１１２を通って分配される。フレキシャ７０は、利便性および明瞭さのために象徴的に表される。一実施形態において、停止部７２、７４は、可能であれば提供され、一方で法線方向の負荷（normal loads）の下で動質量の自由な動きを許容する。移動停止部７２、７４は、フレキシャ７０および触覚アクチュエータ６６に対する過拡張および損傷を防ぐ。本明細書に表されるフレキシャ７０の実施形態は、フレキシャトレイ６４の外側への電池６２の引き出しが損傷をもたらし得る−Ｚ方向を除いたすべての軸における組込型移動停止部７２、７４に役立つ。正のＺ方向（＋Ｚ方向）停止部は、アクチュエータフレーム自体を使用して実現されてよく、例えば１．５ｍまでの業界標準の落下試験に持ちこたえるのに適切である。
【００３１】
以下の表２は、一実施形態における、フレキシャトレイ停止部７２、７４の間隔を提供する。以下の表２においてＡ〜Ｆに分類された間隔は例示的な近似値であり、図１１で同様に分類された間隔に対応する。
【００３２】
【表２】
2014509117.tif 000004
【００３３】
図１２は、一実施形態における、フレキシャ連携１２２ビームモデルの概略図１２０を示す。フレキシャ連携部１２２は、複数の材料から作られてよい。一実施形態において、フレキシャ連携部１２２は、例えばハンドセットバックシェルまたはタブレット電池搭載フレームに組み込まれた射出成形された一連の連携部を使用してプラスチックで作られ得る。この実施形態において、フレキシャ連携材料は、限定されることなく、例えばアクリルニトリルブタジエンスチレン（「ＡＢＳ」）などの成形可能なプラスチックで作られ得る。より大きなＺ方向負荷がかかり、かつ／または制限された空間を有する用途において、フレキシャ連携部１２２はシート金属で作られてよく、かつプラスチックフレームに成形されてよい。あるいは、型打ちしたシート金属サブアセンブリ全体が作られて、より大きなＺ方向負荷を必要とする用途に使用されてもよい。シート金属の型打ちしたフレキシャの実施形態は、図６０〜図７０と関連して後に示される。個々の連携部１２２の剛性は、例えば図１２に示すビームモデルを使用して算出することができ、対応する力（ＦｘおよびＦｚ）下でＸおよびＺ方向（ｄｘおよびｄｚ）におけるフレキシャ連携部１２２のたわみが成形される。
【００３４】
図１３は、電池のないフレキシャトレイ６４の一実施形態を示す。フレキシャトレイ６４は、搭載表面に固定的に搭載される剛体外フレーム１３０を備える。図示の実施形態において、剛体外フレーム１３０は、１つまたは複数の開口部１３２を通って挿入される留め具を利用して搭載表面に固定的に搭載され得る。好適な留め具は、ねじ、ボルト、リベットなどを含む。図１３に示すように、フレキシャトレイ６４は、ユーザの振動接触刺激を提供するために、フレキシャトレイ６４をＸおよびＹ方向に移動可能とするフレキシャ７０を備える。さらに、フレキシャ７０および触覚アクチュエータに対する過拡張および損傷を防ぐために、Ｘ移動停止部７２およびＹ移動停止部７４が示される。
【００３５】
図１４は、フレキシャトレイ６４の一実施形態のセグメント１４０を示す。セグメント１４０は、２つのフレキシャセグメントの間の重複距離ｄ１およびフレキシャ７０の曲げられたセグメントの間の距離ｄ２とともに、フレキシャ７０の直径φ１およびφ２を示す。表３は、一実施形態における、基準設計フレキシャパラメータを提供し、提供される値は例示的な近似値である。
【００３６】
【表３】
2014509117.tif 000005
【００３７】
図１５は、固定剛体フレームの代わりに軟質膜１５２に形成される触覚アクチュエータテープモジュール１５０の一実施形態を示す。一実施形態において、触覚アクチュエータテープモジュール１５０は、図１および図３Ａ〜図３Ｃに関連して説明したように、図１で示す触覚モジュール１０などの固定プレート１４剛体フレーム要素のないアクチュエータ配列要素を備える。固定プレート剛体フレームをなくすことによって、フレキシブル触覚アクチュエータテープモジュール１５０は、剛体フレーム触覚モジュールと比較して全体的に低減された厚みを有する。用途において、触覚アクチュエータテープモジュール１５０は、軟質膜１５２をサポートするために、剛体または硬化基板に搭載可能である。一実施形態において、触覚アクチュエータテープモジュール１５０の軟質膜１５２は、例えば剛体基板に容易に搭載するために、片面または両面接着テープであってよい。
【００３８】
図１６は、剛体／硬化基板１６４の曲面１６２に搭載される触覚アクチュエータテープモジュール１５０の一実施形態を示す。図示のように、触覚アクチュエータテープモジュール１５０は、膜１５２をサポートするために基板１６４の剛性を利用する。フレキシブル触覚アクチュエータテープモジュール１５０の実施形態を採用するモバイルデバイスに統合される触覚モジュールの様々な実施形態が後述される。
【００３９】
図１７〜図１９は、モバイルデバイスの電池エフェクタのフレキシャトレイ６４の一実施形態を示す。図１７は、開口部により画定される空の電池室１７２と、フレキシャ７０と、フレキシャトレイ６４の底部から突出する触覚モジュール１８８の屈曲ケーブル１７４部分とを備えるフレキシャトレイ６４の上面図である。触覚モジュール１８８は、屈曲ケーブル１７４を介してアクチュエータコントローラ回路と電気的に結合される。電気室１７２の内部に突出する電気接触部１７６は、電池６２をモバイルデバイスの主要回路と結合させる。電池６２が電池室１７２に挿入されると、電池６２端子は、トレイ６４において電池接触部１７６と電気接触する。
【００４０】
図１８は、フレキシャトレイ６４の底部１８２と固定的に結合される触覚モジュール１８８を備えるフレキシャトレイ６４の底面図を示す。電池屈曲ケーブル接続器１８４は、フレキシャトレイ６４内部で電池接触部１７６と結合される。一実施形態において、電池接触部１７６は、後により詳細が記載される実施形態で電気式バネ接続器と称され得る。電池屈曲接続器１８４は、フレキシャトレイ６４に形成されるスロット１８６を経由する。様々な実施形態において、触覚モジュール１８８は、図１５および図１６に示す触覚アクチュエータテープモジュール１５０、図１に示す触覚モジュール１０、または本開示と一致する他の適切な触覚モジュールであってよい。３つのバー触覚モジュール１８８が示されているが、より少ないか、またはより多い数のバーを備える任意の適切な触覚モジュールが限定されることなく適用され得る。アクティブ領域の外形は長方形のバーに限定されることなく、任意の様々な形状を有し得ることが理解されるべきである。
【００４１】
図１９は、電池室１７２に位置する電池６２を備えるフレキシャトレイ６４の上面図を示す。統合型フレキシャトレイ６４、電池６２、および触覚モジュール１８８は、振動接触フィードバックを提供するために電池エフェクタシステムを形成し、これは慣性質量として電池６２を利用する。
【００４２】
図２０および図２１は、少なくとも１つの触覚アクチュエータテープモジュール２０４と統合されたタブレットコンピュータ２００の一実施形態を示す。図２０はタブレットコンピュータ２００の上面図であり、図２１は電池室２０６を露出させるために取り外される背面カバーを備えるタブレットコンピュータ２００の底面図である。図２０および図２１に示す実施形態において、２つの触覚モジュール２０４は、タブレットコンピュータ２００電池に搭載され、デバイスエフェクタの慣性質量として作動する。アクチュエータコントローラ２０２は、図２に関連して既に記載されたように、触覚モジュール２０４を駆動するために２つの触覚モジュール２０４と電気的に結合される。様々な実施形態において、触覚モジュール２０４は、図１５および図１６に示す触覚アクチュエータテープモジュール１５０、図１に示す触覚モジュール１０、または本開示と一致する他の任意の触覚モジュールであってよい。図示のように、触覚モジュール２０４は３つのバーを含む。しかしながら、他の実施形態において、触覚モジュール２０４は、より多いか、またはより少ない数のバーを限定されることなく含んでよい。
【００４３】
図２２〜図２４は、触覚モジュール２２２の一実施形態と機械的に統合されるゲーム用コントローラ２２０を示す。触覚モジュール２２２は、電池カバー２２６の内部に搭載されるよう構成され、ゲームコントローラ２２０の下に位置する電池パック２２４全体にわたって配置される。図２２において、ゲーム用コントローラ２２０は、ゲーム用コントローラ２２０の電池パック２２４カバー２２６と裏カバー２２８とが取り外されている。図２３は、裏カバー２２８が再取り付けされたゲーム用コントローラ２２０を示す。図２４は、裏カバー２２８と電池パック２２４カバー２２６とが再取り付けされたゲーム用コントローラ２２０を示す。電池パック２２６は、電池パック２２６筐体に移動停止部を備える可動エフェクタトレイ（図示せず）を備える。様々な実施形態において、触覚モジュール２２２は、図１５および図１６に示す触覚アクチュエータテープモジュール１５０、図１に示す触覚モジュール１０、または本開示と一致する他の適切な触覚モジュールであってよい。図示のように、触覚モジュール２０４は３つのバーを含む。しかしながら、他の実施形態において、触覚モジュール２０４は、より多いか、またはより少ない数のバーを限定されることなく含んでよい。
【００４４】
図２５〜図２８は、様々な実施形態における、触覚モジュールと統合されるモバイルデバイスを示す。図２５は、触覚モジュールと統合されたモバイルデバイス２５０の斜視図である。図２６はモバイルデバイス２５０の側面図であり、図２７はモバイルデバイス２５０の上面図である。モバイルデバイス２５０は、シャーシ２５４と上面プレート２５６とを備える。一実施形態において、シャーシ２５４は、例えば機械加工されたアルミニウムまたは他の適切な材料で形成され得る。一実施形態において、上面プレート２５６は、例えば炭素繊維合成物または他の任意の材料で形成されてよく、別の実施形態において、水ジェット切断炭素繊維合成物であってよい。図２８は、モバイルデバイス２５０の裏カバー２５８である。フレキシャトレイ２８０電池エフェクタは、図１７〜図１９に関連して記載されるフレキシャトレイ６４電池エフェクタと類似してよく、モバイルデバイスの裏カバー２５８と統合される。フレキシャ２８４により、フレキシャトレイ２８０は、電池室２８２に位置する電池と結合される触覚アクチュエータの影響下で移動可能である。
【００４５】
図２９〜図４６は、タッチ表面を動かし、かつモバイルデバイス内部の電池を振動させるために、触覚アクチュエータおよびスライディング機構と統合されるモバイルデバイスの様々な実施形態を示す。タッチ表面を動かす「移動表面」が直面する課題の１つは、タッチ表面とモバイルデバイスのベゼルとの間を密閉することである。他の課題は、タッチ表面画面に剛性を提供して落下試験に対する耐性を向上させるために、タッチ表面の縁部の周囲にベゼルを維持することである。図２９〜図３７は、タッチ表面２９２および２つの主要サブアセンブリ（表示サブアセンブリ２９４および本体サブアセンブリ２９６）を備えるモバイルデバイス２９０の一実施形態を示す。図３８〜図４６は、モバイルデバイス３８０の電池エフェクタ３８２の一実施形態を示す。
【００４６】
図２９は、一実施形態における、タッチ表面２９２および２つの主要サブアセンブリ（表示サブアセンブリ２９４および本体サブアセンブリ２９６）を備えるモバイルデバイス２９０の斜視図を示す。図３０は、一実施形態における、モバイルデバイス２９０の詳細側面図を示す。図３１は、タッチ表面２９２の運動方向を示すモバイルデバイス２９０の側面図を示す。ここで図２９〜図３１を参照すると、タッチ表面２９２は、タッチ画面、タッチパッド、またはタッチを利用する他のユーザインタフェースに言及し得ることに留意されたい。タッチ表面２９２、表示サブアセンブリ２９４、および本体サブアセンブリ２９６は、従来のモバイルデバイスと同じ手法において密閉され得る。表示サブアセンブリ２９４と本体サブアセンブリ２９６との間に位置する触覚アクチュエータは、タッチ画面２９２を矢印３１０が示す方向へ動かす。様々な実施形態において、モバイルデバイス２９０は、ディスプレイ、ベゼル、および正面カメラやスピーカーなどの他の部品をさらに備え得る。様々な実施形態において、表示サブアセンブリ２９４は、表示サブアセンブリ２９４の電子部品を本体サブアセンブリ２９６の主要回路基板と接続する屈曲ケーブルを備える。様々な実施形態において、本体サブアセンブリ２９６は、主要シャーシ、電池、主要回路基板、カメラなどを備える。本体サブアセンブリ２９６シャーシは、屈曲ケーブルがシャーシを通過して本体サブアセンブリ２９６の主要回路基板へ到達することを許容するスロットまたは切欠き部分をさらに備えてよい。モバイルデバイス２９０の様々な部品は、ここでより詳細に記述される。
【００４７】
図３２は、モバイルデバイス２９０の一実施形態の分解斜視図を示し、図３３は、一実施形態における、モバイルデバイス２９０の分解側面図を示す。一実施形態において、モバイルデバイス２９０は、図１〜図３Ｃに関連して先に説明されたように、触覚アクチュエータ３２０を備え、これはタッチ表面２９２を動かすために表示サブアセンブリ２９４と本体サブアセンブリ２９６との間に位置する。本体サブアセンブリ２９６は、その中に触覚アクチュエータ３２０を受けるよう構成される収納室を備える。図示の実施形態において、触覚アクチュエータ３２０は６つのバーを備える。しかしながら、他の実施形態において、触覚アクチュエータは、より少ないか、またはより多い数のバーを限定されることなく含んでよい。スライディング機構は、タッチ表面２９２を動かすために使用される。スライディング機構は、本体サブアセンブリ２９６に位置するスライドレール３２８、および表示サブアセンブリ２９４の下に位置するスライドレール３２８およびタッチ表面２９２と結合する対応クリップ３２４を備える。図示の実施形態において、スライドレール３２８は、本体サブアセンブリ２９６のシャーシに組み込まれる。他の実施形態において、スライドレール３２８は、例えば表示サブアセンブリ２９４に組み込まれ得る。制限ねじ３２６は、例えば落下試験に持ちこたえる目的で、タッチ表面２９２の動きを制限するためにＸおよびＹ方向に機械的なハードストップ（hard stop）つまり緊急停止部を提供する。Ｚ方向における機械的なハードストップは、スライディング機構により提供され得る。ＸおよびＹ制限組ねじ３２６は、制限された動きを許容し、さらに落下試験の場合にはサポートするために、組ねじ３２６の周囲に間隔を提供する。
【００４８】
図３４および図３５は、一実施形態における、モバイルデバイス２９０の本体サブアセンブリ部分２９６と統合される触覚アクチュエータ３２０の詳細図を示す。図３４は、一実施形態における、触覚アクチュエータ３２０が配置されたモバイルデバイス２９０の本体サブアセンブリ２９６部分の斜視図である。図３５は、一実施形態における、図３４に示す本体サブアセンブリ２９６の一部拡大斜視図である。触覚アクチュエータ３２０は、本体サブアセンブリ２９６の収納室３２２（図３２）内部に位置する。スライドレール３２８は、本体サブアセンブリ２９６の横側に配置される。表示屈曲通過スロット３４０は、屈曲ケーブルを受けるために本体サブアセンブリ２９６シャーシに形成され、表示サブアセンブリ２９４における電子部品を本体サブアセンブリ２９６の主要回路基板に電気的に結合させる。Ｘ−Ｙ制限組ねじ開口部３４２は、組ねじ３２６（図３２および図３３）を受けるために本体サブアセンブリ２９６に提供される。
【００４９】
図３６および図３７は、表示サブアセンブリ２９４および本体サブアセンブリ２９６の詳細を示す。図３６は、一実施形態における、モバイルデバイス２９０の表示サブアセンブリ２９４の一部透視側面図である。図３７は、一実施形態における、モバイルデバイス２９０の表示サブアセンブリ２９４の一部透視側面図である。図３６は、スライディング機構３６２のレール詳細および表示サブアセンブリ２９４と本体サブアセンブリ２９６との間の隙間３６０を示し、隙間３６０は図３７に示す組ねじ３２６により制御される。さらに、表示サブアセンブリ２９４電子部品を主要回路本体サブアセンブリ２９６に電気的に結合させる通過スロット３４０および屈曲ケーブル３７０が図３７に示される。
【００５０】
図３８〜図４６は、モバイルデバイス３８０の電池エフェクタ３８２の一実施形態を示す。図３８は、一実施形態における、電池エフェクタ３８２を備えるモバイルデバイス３８０の底筐体３８８部分の斜視図を示す。一実施形態において、電池エフェクタ３８２はトレイ３８４を備え、トレイ３８４は電池接続器３８６を備える。電池エフェクタ３８２はモバイルデバイス３８０の筐体３８８（例えば、シャーシ）部分の内部に適合する。図３８〜図４６に示すモバイルデバイス３８０実施形態は、図２９〜図３７に関連して説明されるスライディング機構（例えば、スライドレールおよびクリップ）とともに触覚アクチュエータを使用する。電池エフェクタ３８２運動は矢印３８９により示される。電池は電池エフェクタ３８２の慣性質量として動作する。電池トレイ３８４により、ユーザは電池を容易に交換できる。電池トレイ３８４と筐体３８８との間隔は矢印３８９の方向における自由運動を許容し、一方で落下試験目的のために機械的なハードストップを提供する。電池屈曲ケーブルは、電池とモバイルデバイス３８０の主要回路基板との間に電気的な接続を提供し、一方で電池トレイ３８４が動くことを許容する。
【００５１】
図３９は、一実施形態における、モバイルデバイス３８０の断面図であり、図４０は、一実施形態における、モバイルデバイス３８０の一部詳細側断面図である。モバイルデバイス３８０は、電池３９０と、タッチ表面３９２と、ディスプレイ３９４とを備える。電池トレイ３８４は筐体３８８の内部に位置し、触覚アクチュエータ３９６は電池トレイ３８４の底に取り付けられる。触覚アクチュエータ３９６は、ディスプレイ３０４と電池トレイ３８４との間に位置する。電池３９０は電池トレイ３８４の内部に位置し、トレイ３８４が矢印３８９の方向に動かされると慣性質量として動作する。電池３９０は、電池接続器３８６と電気的に結合される。
【００５２】
図４１は、一実施形態における、モバイルデバイス３８０の取り外し可能な電池３９０および電池トレイ３８４の斜視断面図である。図４２は、一実施形態における、モバイルデバイス３８０のスライディング機構４２０のスライドレールの一部断面図を示す。電池３９０は電池トレイ３８４内に位置し、触覚アクチュエータ３９６の１つの側は電池トレイ３８４の底と固定的に結合される。ディスプレイ３９４は、触覚アクチュエータ３９６の他方の側に位置する。タッチ表面３９２はディスプレイ３９４と結合される。
【００５３】
図４３〜図４６は、一実施形態における、電池エフェクタ３８２の様々な詳細を示す。図４３は、一実施形態における、アクチュエータ移動プレート４４０を備える電池エフェクタ３８２の上面図である。図４４は、一実施形態における、アクチュエータ移動プレート４４０を備える電池エフェクタ３８２の一部斜視図を示し、図４３および図４５に示すように、スライドレール４３０の上に位置する。図４５は、一実施形態における、スライドレール４３０の位置および方位を示す電池エフェクタ３８２の一部斜視図を示す。図４６は、一実施形態における、電池トレイ３８４内に位置する触覚アクチュエータ３９６を示す電池エフェクタ３８２の一部斜視図である。様々な実施形態において、アクチュエータ移動プレート４４０は、より小型のデバイスを提供するために電池トレイ３８４に統合され得る。スライディングレール４３０機構は、電池トレイ３８４の制限された運動のサポートをさらに提供する。
【００５４】
図４７〜図４９は、触覚モジュールの一実施形態に統合されたモバイルデバイスの電池接続の一実施形態を示す。図４７は、一実施形態における、触覚モジュールと統合されるモバイルデバイス４７０の一実施形態の底面図である。モバイルデバイス４７０の裏カバーは、電池トレイ４７２、電池用の電気式バネ接続器４７４、相互接続屈曲ケーブル４７６、および電池トレイ４７２がユーザに対する振動接触刺激を振動および／または提供することを許容するフレキシャ４７８を示すために取り外されている。複数の実施形態に関連して既に記述したように、フレキシャ４７８を備える電池トレイ４７２は、矢印４７９が示す方向において電池トレイ４７２に運動を行わせるために、触覚アクチュエータ（図示せず）と結合される。フレキシャ４７８は運動を可能とし、電池トレイ４７２の動きを制限できるように、停止部（図示せず）が提供される。電池用の電気式バネ接続器４７４は、電池を主要回路基板の電子部品およびモバイルデバイス４７８のディスプレイと結合するために使用される。相互接続屈曲ケーブル４７６は、触覚アクチュエータを駆動するために、触覚アクチュエータをアクチュエータ回路（図示せず）と電気的に接続するために使用される。図４８は、一実施形態における、フレキシブル回路領域４８０および接地された接続領域４８２と結合される電池用の電気式バネ接続器４７４の詳細図である。図４９は、一実施形態における、電池トレイ４７２、電気式バネ接続器４７４、および相互接続屈曲ケーブル４７６を示すモバイルデバイス４７０の一部切欠図である。さらに、フレキシャ４７８の１つが示される。
【００５５】
図５０は、一実施形態における、金属電池接続器をフレキシャとして使用する電池エフェクタフレキシャを備える統合型フレキシャ電池接続システム５００の断面図である。図５１は、図５０に示す統合型フレキシャ電池接続システム５００の上面図である。筐体５０６は、電池５０２を受け、かつフレキシャサスペンションシステム５０４をサポートするよう構成され、電池５０２用のサスペンションシステムとして動作し、電気接続部５０８と電気的に結合される。触覚モジュールは、ユーザに振動接触刺激を提供するために電池５０２と結合され得る。電池５０２は、運動を行わせるために慣性質量として作動する。電池５０２が移動の目的で慣性質量として採用される場合、サスペンションシステムの提供が必要であり、これはフレキシャサスペンションシステム５０４により提供される。図５０および図５１に示す実施形態は、電池５０２用の電気接続部５０８の機能性およびフレキシャサスペンションシステム５０４を統合する。したがって、図５０に示すように、一実施形態において、電池５０２用の電気接続部は、適切な機械的特性を備える金属導電体（例えば、真鍮、銅、金、銀、鋼鉄など）で作成可能なフレキシャサスペンションシステム５０４を備え、電池５０２の電気接続部５０８との適切な電気的結合を可能とするよう導電することができる。図５０に示すように、フレキシャサスペンションシステム５０４は、バネのような運動を提供し、電池５０２が、矢印５０９が示す運動において動けるように、「Ｍ」に類似する横断面を有するフレキシャ要素を備える。図５１に示すように、一実施形態において、電池端子はそれぞれ、分離フレキシャサスペンションシステム５０４と電気的に結合される。したがって、一実施形態において、２つのフレキシャサスペンションシステム５０４要素が使用される。より少ない、またはより多い数のフレキシャサスペンションシステム５０４要素が、他の実施形態において採用され得ることに留意されたい。
【００５６】
図５２〜図５７は、モバイルデバイスにおいてタッチ表面５４２の移動を積極的に抑制する、Ｚモードアクチュエータの様々な実施形態を示す。Ｚモード方向は、例えば身振りと関連するスライディング力よりも、プッシュボタンタイプの力がモバイルデバイスのタッチ表面５４２に印加され得る方向を指す。タッチ表面５４２と結合される触覚アクチュエータは、実際のボタンを押した場合に感じる「ボタンクリック」感触、または特定の動作に関連する触感または身振りなどの感覚をユーザへ与えるために通電すると、接触フィードバックを提供する。追加的に、触覚アクチュエータは、例えばボタンがそれぞれ異なる触感を有し、ユーザが仮想キーパッドの位置が分かるなど、異なる動作ごとに異なる感覚をユーザに与えるよう構成され得る。タッチ表面５４２を動かすために、触覚アクチュエータを備えるスライディング機構を使用するモバイルデバイスの実施形態は、一例として図２９〜図３７に関連して説明される。タッチ表面５４２スライディング機構のコンプライアンスは、筐体５４６の間のタッチ表面５４２の外周に提供される隙間「ｄ」（図５４〜図５７）内でタッチ表面５４２を横方向により容易に移動させるために、低出力触覚アクチュエータの使用を可能とするよう低いのが望ましい。しかしながら、触覚アクチュエータが通電しない場合、タッチ表面５４２は隙間「ｄ」内でわずかに緩み、動き回り得る。したがって、一実施形態において、１つまたは複数のアクティブバンパー５２０、５４０、５６０を備えるバンパーモジュールが、接触フィードバックが不要な場合にタッチ表面５４２の運動を抑制するよう採用され得る。アクティブバンパー５２０、５４０、５６０は、タッチ表面５４２に係合するよう構成される可動出力バーバンパー停止部５２２、５４４、５６４を備える。一実施形態において、タッチ表面５４２のダンピング機能は、アクティブバンパー５２０、５４０、５６０が通電されると（例えば、電源オン）後退するＺモードバンパーを使用して実現され得る。
【００５７】
図５２は、第１の出力バーバンパー停止部５２２と結合されるバンパーアクチュエータ５２８を備え、非通電状態にある、Ｚモードアクティブバンパー５２０の一実施形態の側断面図である。バンパーアクチュエータ５２８は、第１および第２の電極５２７、５２９の間に位置するフレキシブル部材５２５を備える。図５３は、通電状態にある、図５２に示すＺモードアクティブバンパー５２０の側断面図である。図５２および図５３は、一般的にＺモードアクティブバンパー５２０の概念を示すために、以下で説明される。図５２および図５３に示す実施形態はＺ方向における動作に関して説明されるが、図示の実施形態は任意の方向において動作するよう適用かつ構成され得ることに留意されたい。したがって、Ｚモードアクティブバンパー５２０は、高電圧電力源が「オフ」から「オン」へ切り換えられると構成を変更し、駆動電圧がバンパーアクチュエータ５２８の第１および第２の電極５２７、５２９へ印加される。アクティブバンパー５２０は２つの出力バーを備え、間にバンパーアクチュエータ５２８を備える第１の（例えば、上面）出力バーバンパー停止部５２２および第２の（例えば、底面）出力バー５２４である。第１の出力バーバンパー停止部５２２は、Ｚ方向に自由に動き、一方で第２の平面は搭載表面５２６と固定的に結合され、機械的な接地として動作する。図５２において、電圧は「オフ」であるためバンパーアクチュエータ５２８は通電されない。図５３は、活性化した電圧がバンパーアクチュエータ５２８の第１および第２の電極５２７、５２９へ印加された後のアクティブバンパー５２０を示す。活性化した電圧により、フレキシブル薄膜５２５は、静電圧下で縦方向（Ｚ）に縮小され、かつ横方向（Ｘ）に拡張され、開示した実施形態において、Ｚ方向における運動として利用される。運動または変位の量Ｚ△は、他の変数の中で特に入力電圧の大きさに比例する。これは、電極５２７、５２９と、フレキシブル薄膜５２５と電極５２７、５２９とを結合することで縦方向（Ｚ）への縮小および横方向（Ｘ）への拡張が可能となる出力バー５２２、５２４との間に位置する１つまたは複数の柔軟層の使用により増幅され得る。
【００５８】
図５４および図５５は、モバイルデバイスのタッチ表面５４２の動きを積極的に抑制するＺモードアクティブバンパー５４０の一実施形態を示す。図５４は、非通電、すなわち電圧がオフのバンパーアクチュエータ５２８と結合される適合バンパー停止部５４４を備えるＺモード触覚バンパー５４０の一実施形態の断面図を示す。触覚バンパー５４０は、非通電時、タッチ表面５４２の動きを制限または低減させる。図５４に示す実施形態において、第１の（例えば、上面）出力バーは、傾斜側壁を備える載頭円錐構成を有する適合バンパー停止部５４４を備え、適合材料により作成される。別の実施形態（図示せず）において、バンパー停止部５４４は、隙間に沿って一定の長さにわたって延びる傾斜壁を有するストリップ形状であり得る。非通電、すなわち「オフ」状態の適合バンパー停止部５４４は、接触領域５４８で筐体５４６とタッチ表面５４２との間隔を削減またはなくすために、タッチ表面５４２と筐体５４６との間に押し込まれる。図５５は、通電状態、すなわち電圧「オン」におけるアクティブバンパー５４０を示す。通電状態において、適合バンパー停止部５４４は、バンパーアクチュエータ５２８が静電圧下で縦方向（Ｚ）に縮小し、かつ横方向（Ｘ）に拡張すると隙間５５０を作成するＺ方向に後退する。後退した適合バンパー停止部５４４は、タッチ表面５４２が隙間「ｄ」内で横方向に動けるように、タッチ表面５４２と筐体５４６との間隔を露出する側壁に隣接する隙間５５０を作り出す。図５４および図５５に示す実施形態において、適合バンパー停止部５４４は、材料非圧縮性によってＸ方向において横方向に延び、かつＺ方向において縮むことが可能な変形可能な伸縮自在の材料で作製される。抑制の量は、適合バンパー停止部５４４の側壁の適合性に依存する。タッチ表面５４２の運動を抑制する適合バンパー停止部５４４が変形可能であることの有効性は、材料が変形に適切な適合性を有する能力に依存し、一方で接触領域５４８でタッチ表面５４２と筐体５４６に係合される場合、停止部の役割を果たす適切な機械的完全性を有する。
【００５９】
図５６および図５７は、モバイルデバイスのタッチ表面５４２の動きを積極的に抑制するＺモードアクティブバンパー５６０の別の実施形態を示す。図５６は、非通電状態、すなわち電圧「オフ」におけるバンパーアクチュエータ５２８の一実施形態を示す。非通電状態において、アクティブバンパー５６０は、タッチ表面５４２の動きを制限または低減させる。図５７は、通電状態、すなわち電圧「オン」におけるバンパーアクチュエータ５２８を示す。通電状態において、アクティブバンパー５６０は、タッチ表面５４２の動きを可能とするために後退する。図５６に示す実施形態において、出力バーバンパー停止部５６４は、側壁が接触領域５４８で筐体５４６とタッチ表面５４２との間の任意の隙間を削減またはなくす載頭円錐構成を有する。削減の量は、上面出力バーバンパー停止部５６４の側壁の適合性に依存する。図５７において、アクティブバンパー５６０は通電していない、すなわち電圧「オン」であって、バンパー停止部５６４は、タッチ表面５４２がタッチ表面５４２と筐体５４６との間隔「ｄ」内で横方向に動くことを許容する隙間５５０を作り出すＺ方向に後退する。図５６および図５７に示す実施形態において、上面バンパー停止部５６４は非変形材料で作製され、したがってバンパー停止部５６４は、材料非圧縮性によって実質的にＸ方向において横方向に延びず、かつＺ方向において縮まない。タッチ表面５４２の運動を抑制する非変形バンパー停止部５６４の有効性は、タッチ表面５４２の停止部またはバンパーの役割を果たす適切な機械的完全性を提供するために、材料の変形に抵抗する能力に依存する。
【００６０】
図５８および図５９は、統合型バンパーおよび触覚アクチュエータの一実施形態を示す。図５８は、非通電状態、すなわち電圧「オフ」における統合型バンパーおよび触覚アクチュエータ５８０の一実施形態を示す。Ｚモードアクティブバンパー５８２は拡張され（例えば、高く）、タッチ表面の動きまたは非通電状態における任意の慣性質量を制限する。図５９は、通電状態、すなわち電圧「オン」における図５６に示す統合型バンパーおよび触覚アクチュエータ５８０の一実施形態を示す。Ｚモード触覚バンパー５８２は、タッチ表面運動を許容するために後退する。その後、触覚アクチュエータはタッチ表面を横方向に動かすことができる。
【００６１】
図６０〜図６３は、触覚モジュールの第１および第２のプレートを固定するためのクリップ式フレキシャの様々な実施形態を示す。例えば、図１を簡単に参照すると、触覚モジュール１０は、第１のプレート、すなわち第１の出力プレート１２（例えば、滑り面）と、第２の固定プレート１４（例えば、固定面）とを備え、第１の出力プレート１２は第２の固定プレート１４と相対的に動く。図６０は、触覚モジュールの第１および第２のプレートを固定するための外部クリップ式フレキシャ６００の一実施形態を示す。一実施形態において、外部クリップ式フレキシャ６００は、長手方向に延びる細長い本体６０２と、第１のプレート（例えば、上面プレート）を固定する第１のクリップ組６３３ａ、６０３ｂと、第２のプレート（例えば、底面プレート）を固定する第２のクリップ組６０５ａ、６０５ｂとを備える。第１のクリップ組６０３ａ、６０３ｂおよび第２のクリップ組６０５ａ、６０５ｂは、長手方向に延びる細長い本体６０２と実質的に垂直に距離ｄ１だけ縦Ｙ方向にオフセットされ、ここで距離ｄ１は、外部クリップ式フレキシャ６００に固定される場合、第１および第２のプレート間の距離であってよく、かつ第１および第２のプレートの間で触覚アクチュエータを受けるのに適切であり得る。第１のクリップ組６０３ａ、６０３ｂは、距離ｇ１までの厚みを有する第１のプレートの縁部を固定する開口部またはスロットを画定するために、距離ｇ１だけ縦Ｙ方向にオフセットされる。第２のクリップ組６０５ａ、６０５ｂは、距離ｇ２までの厚みを有する第２のプレートの縁部を固定する開口部またはスロットを画定するために、距離ｇ２だけ縦Ｙ方向にオフセットされる。図示の実施形態において、ｇ１＝ｇ２であるが、他の実施形態においてはｇ１≠ｇ２であり、これらの寸法は異なってよい。クリップ６０３ａ、６０３ｂ、６０５ａ、６０５ｂは、本体６０２から外側に突出する実質的に平坦な突端つまり舌部として形成され、本体６０２とおおよそ垂直である。クリップ６０３ａおよび６０５ａは上向きに配置され、クリップ６０３ｂおよび６０５ｂは下向きに配置される。クリップ６０３ａ、６０３ｂ、６０５ａ、６０５ｂはそれぞれ、対応する歯６０４ａ、６０４ｂ、６０６ａ、６０６ｂを備え、対応する第１および第２のプレートに形成されるスロットに安全に取り付けるために、おおよそ４５°の屈曲を有する。クリップ６０３ｂおよび６０５ｂは、対応するＴ型槍６０７、６０９をさらに備え、Ｔ型槍６０７、６０９を鋭い部分に押し付けることで２つの耳が対角線上に曲がり、プレートを外部クリップ式フレキシャ６００に固定する。垂直の硬直フランジ６０８は、望ましくない屈曲をなくすために提供される。
【００６２】
図６１は、様々な実施形態における、触覚モジュールの上面および底面プレート６１８、６１９を固定するための内部クリップ式フレキシャ６１０の一実施形態を示す。一実施形態において、内部クリップ式フレキシャ６１０は、長手方向に延びる細長い本体６１２と、第１のプレート６１８（例えば、上面プレート）を固定する第１のクリップ６１４と、第２のプレート６１９（例えば、底面プレート）を固定する第２のクリップ６１６とを備える。クリップ６１４、６１６は、半径「ｒ」の屈曲を画定する。第１のクリップ６１４は、下向きに曲げられるタブ６１５を備え、第１のプレート６１８に形成される対応するスロット６１８’において受けられるよう構成される。第２のクリップ６１６は、上向きに曲げられるタブ６１７を備え、第２のプレート６１９に形成される対応するスロット６１９’において受けられるよう構成される。第１および第２のクリップ６１４、６１６は、最初は破線６１４’、６１６’で示す構成である。その後、クリップ６１４’、６１６は、クリップ６１４、６１６が対応する第１および第２のプレート６１８、６１９に固定されると、実線で示す形状に圧し潰される（折り曲げられる）。図６１に示すように、クリップ６１４、６１６は、開口部またはスロットを画定するためにＹ方向におけるｇ１およびｇ２を画定し、対応する第１および第２のプレート６１８、６１９を受けるのに適切である。図示の実施形態において、ｇ１＝ｇ２であるが、他の実施形態においてはｇ１≠ｇ２であり、これらの寸法は異なってよい。リブ６１１は、望ましくない屈曲を防ぐために、内部クリップ式フレキシャ６１０の本体６１２を強化するために提供される。第１および第２のクリップ６１４、６１６は、長手方向に延びる細長い本体６１２と実質的に垂直に距離ｄ１だけ縦Ｙ方向にオフセットされ、ここでｄ１は、内部クリップ式フレキシャ６１０に固定される場合、第１および第２のプレート６１８、６１９の間の距離であり、かつ第１および第２のプレート６１８、６１９の間で触覚アクチュエータを受けるのに適切であり得る。
【００６３】
図６２は、様々な実施形態における、触覚モジュールの上面および底面プレートを固定するための外部クリップ式フレキシャ６２０の一実施形態を示す。一実施形態において、外部クリップ式フレキシャ６２０は、長手方向に延びる細長い本体６２２と、第１のプレート（図示せず）の縁部を受ける開口部またはスロットを画定するｇ１の縦Ｙ方向における空間６２５を画定する第１のクリップ６２３と、第２のプレート６２９の縁部を受ける開口部またはスロットを画定するｇ２の縦Ｙ方向における空間６２６を画定する第２のクリップ６２４とを備える。図６２に示すように、クリップ６２３、６２４は、長手方向に延びる細長い本体６２２と実質的に垂直に距離ｄ１だけＹ方向にオフセットされ、ここでｄ１は第１および第２のプレート間の距離である。クリップ６２３は空間６２５内で第１のプレート（図示せず）の縁部に係合するよう構成され、かつクリップ６２４は空間６２６内で第２のプレート６２９の縁部に係合するよう構成されて、したがって第１および第２のプレートはその間に画定される空間ｄ１をともなってＹ方向において縦方向に積み重ねられ、第１および第２のプレート間で触覚アクチュエータを受けるのに適し得る。図示の実施形態において、ｇ１＝ｇ２であるが、他の実施形態においてはｇ１≠ｇ２であり、これらの寸法は異なってよい。
【００６４】
図６３は、様々な実施形態における、触覚モジュールの第１および第２のプレートを固定するための外部クリップ式フレキシャ６３０の一実施形態を示す。一実施形態において、外部クリップ式フレキシャ６３０は、長手方向に延びる細長い本体６３２と、第１のプレート６３４（例えば、上面プレート）を固定する第１のクリップ組６３３ａ、６３３ｂと、第２のプレート６３６（例えば、底面プレート）を固定する第２のクリップ組６３５ａ、６３５ｂとを備える。第１のクリップ組６３３ａ、６３３ｂおよび第２のクリップ組６３５ａ、６３５ｂは、長手方向に延びる細長い本体６３２と実質的に垂直に距離ｄ１だけ縦Ｙ方向にオフセットされ、ここでｄ１は、外部クリップ式フレキシャ６３０に固定される場合、第１および第２のプレート６３４間の距離である。第１のクリップ組６３３ａ、６３３ｂは、距離ｇ１までの厚みを有する第１のプレート６３４の縁部を固定する開口部またはスロットを画定するために、距離ｇ１だけ縦Ｙ方向にオフセットされ、第１および第２のプレート６３４、６３６の間で触覚アクチュエータを受けるのに適し得る。第２のクリップ組６３５ａ、６３５ｂは、距離ｇ２までの厚みを有する第２のプレート６３６の縁部を固定する開口部またはスロットを画定するために、距離ｇ２だけ縦Ｙ方向にオフセットされる。図示の実施形態において、ｇ１＝ｇ２であるが、他の実施形態においてはｇ１≠ｇ２であり、これらの厚みは異なってよい。図６４を参照すると、クリップ６４３ａ、６４３ｂ、６４５ａ、６４５ｂは、本体６４２から外側に突出する実質的に平坦な舌部として形成され、本体６４２とおおよそ垂直である。
【００６５】
図６４は、様々な実施形態における、触覚モジュールの上面および底面プレートを固定するための外部クリップ式フレキシャ６４０の一実施形態を示す。一実施形態において、外部クリップ式フレキシャ６４０は、長手方向に延びる細長い本体６４２と、第１のプレート（例えば、上面プレート）を固定する第１のクリップ組６４３ａ、６４３ｂと、第２のプレート（例えば、底面プレート）を固定する第２のクリップ組６４５ａ、６４５ｂとを備える。第１のクリップ組６４３ａ、６４３ｂおよび第２のクリップ組６４５ａ、６４５ｂは、長手方向に延びる細長い本体６２２と実質的に垂直に距離ｄ１だけ縦Ｙ方向にオフセットされ、ここでｄ１は、外部クリップ式フレキシャ６４０に固定される場合、第１および第２のプレート間の距離であり、かつ第１および第２のプレートの間で触覚アクチュエータを受けるのに適切であり得る。第１のクリップ組６４３ａ、６４３ｂは、距離ｇ１までの厚みを有する第１のプレートの縁部を固定する開口部またはスロットを画定するために、距離ｇ１だけ縦Ｙ方向にオフセットされる。第２のクリップ組６４５ａ、６４５ｂは、距離ｇ２までの厚みを有する第２のプレートの縁部を固定する開口部またはスロットを画定するために、距離ｇ２だけ縦Ｙ方向にオフセットされる。図示の実施形態において、ｇ１＝ｇ２であるが、他の実施形態においてはｇ１≠ｇ２であり、これらの寸法は異なってよい。クリップ６４３ａ、６４３ｂ、６４５ａ、６４５ｂは、本体６４２から外側に突出する実質的に平坦な舌部として形成され、本体６４２とおおよそ垂直である。クリップ６４３ａおよび６４５ａは上向きに配置され、クリップ６４３ｂおよび６４５ｂは下向きに配置される。クリップ６４３ａ、６４３ｂ、６４５ａ、６４５ｂはそれぞれ、対応する歯６４４ａ、６４４ｂ、６４６ａ、６４６ｂを備え、対応するプレートに形成されるスロットに安全に取り付けるために、おおよそ９０°の屈曲を有する。スロット対６４１ａ、６４１ｂは、第１および第２のプレートに形成されるタブを受けるよう提供される。スロット６４１ａは第１のプレートからタブを受け、一方でスロット６４１ｂは第２のプレートからタブを受ける。垂直の硬直フランジ６４７は、望ましくない屈曲をなくすために提供される。傾斜した硬直フランジ６４８ａ、６４８ｂ、６４８ｃは、クリップ６４３ａ、６４３ｂ、６４５ａ、６４５ｂの上方の望ましくない屈曲をなくすために提供される。
【００６６】
図６５および図６６は、一実施形態における、触覚モジュール６５０の上面および底面プレート６５２、６５４に固定された外部クリップ式フレキシャ６４０の一実施形態の斜視図を示す。図６５を参照すると、外部クリップ式フレキシャ６４０の１つのクリップ組６４３ａ、６４３ｂは、上面プレート６５２に形成されるスロット６５６、６５８内に挿入される。もう一方のクリップ組６４５ａ、６４５ｂはそれぞれのスロットに挿入されるが、上面プレート６５２で見えないため図示されない。歯６４４ａ、６４４ｂは、クリップ６４３ａ、６４３ｂを上面プレート６５２に保持するため、スロット６５６、６５８内に挿入されて示される。上面プレート６５２で見えないため示されないが、クリップ６４５ａ、６４５ｂの歯６４６ａ、６４６ｂは、底面プレート６５４に形成される対応するスロット内にさらに挿入される。ここで図６６に戻ると、外部クリップ式フレキシャ６４０の背面図が上面および底面プレート６５２、６５４へ固定されて示される。この図において、上面および底面プレート６５２、６５４に形成されるタブ６５７、６５９が対応するスロット６４１ａ、６４１ｂ内に挿入されて示される。
【００６７】
外部クリップ式フレキシャ６００、６１０、６２０、６３０、６４０はそれぞれ、単一の平坦なシート金属から形成され得る。様々な実施形態において、外部クリップ式フレキシャ６００、６１０、６２０、６３０、６４０は、銅、アルミニウム、ブリキ、鋼鉄、チタン、または、とりわけ真鍮、青銅、ステンレス剛などのこれらの任意の適切な合金など、様々な金属で形成され得る。より具体的には、クリップ式フレキシャは、限定されることなく、例えば３０２  ＳＳ、３０４  ＳＳ、３１６  ＳＳを含むステンレス剛（ＳＳ）から形成されてよい。一実施形態において、クリップ式フレキシャは単一部品として型打ちされてもよく、またはフォトマスク使用の開始として使用され、その後最終的な形状へ曲げられてもよい。
【００６８】
図６７および図６８は単一の平面金属部品６７０の一実施形態を示し、図６４〜図６６に関連して記載される外部クリップ式フレキシャ６４０を形成するために曲げることが可能である。図６７は平面部品６７０の背面図であり、図６８は平面部品６７０の正面図である。スロット６４１ａ、６４１ｂ、本体６４２、クリップ６４３ａ、６４３ｂ、６４５ａ、６４５ｂ、歯６４４ａ、６４４ｂ、６４６ａ、６４６ｂ、垂直の硬直フランジ６４７、および傾斜した硬直フランジ６４８ａ、６４８ｂ、６４８ｃなど、外部クリップ式フレキシャ６４０の様々な要素が示される。加えて、図６８は外部クリップ式フレキシャ６４０の最終的な構成を形成する曲がり線をさらに示す。曲がり線６７１、６７２、および６７７は、傾斜した硬直フランジ６４８ａ、６４８ｂ、６４８ｃを形成するために使用される。曲がり線６７３、６７４、６７５、６７６は、クリップ６４３ａ、６４３ｂ、６４５ａ、６４５ｂを形成するために使用される。曲がり線６７８、６７９は、クリップ６４３ａの歯６４４ａを形成するために使用される。曲がり線６８０、６８１は、クリップ６４３ｂの歯６４４ｂを形成するために使用される。曲がり線６８２、６８３は、クリップ６４５ｂの歯６４６ａを形成するために使用される。曲がり線６８４、６８５は、クリップ６４５ａの歯６４６ａを形成するために使用される。
【００６９】
図６９は、図６４〜図６６に関連して記載される外部クリップ式フレキシャ６４０の１つの端部６９０の詳細正面図を示す。外部クリップ式フレキシャ６４０の端部６９０は、それぞれのクリップ６４３ａ、６４３ｂの基部に対して法線の方位における歯６４４ａ、６４４ｂを示す。
【００７０】
図７０は、図６９における線７０−７０に沿った外部クリップ式フレキシャ６４０の詳細側面図を示す。図７０に示すように、クリップ６４３ｂの底面とクリップ６４５ｂの上面との間隔は「ｄ１」であり、これは図６４にも示されている。これらのクリップ６４３ｂ、６４５ｂの間の距離ｄ１は、上面および底面プレートの間の空間を画定する。さらに、底面クリップ６４３ａと上面クリップ６４３ｂとの間隔「ｇ１」および底面クリップ６４５ａと上面クリップ６４５ｂとの間隔「ｇ２」が詳細に示される。間隔「ｇ１」および「ｇ２」は図６４に示される。傾斜した硬直フランジ６４８ａ、６４８ｂ、６４８ｃおよび垂直の硬直フランジ６４７の相対配向および本体６４２の垂直壁と歯６４４ａ、６４４ｂ、６４６ａ、６４６ｂの垂直に近い縁部７０２との間隔「ｄ３」の側面図がさらに示される。
【００７１】
本開示に従って触覚アクチュエータの様々な実施形態と統合され得るフレキシャの様々な実施形態を説明したが、ここでフレキシャの大きさおよび金属構造を曲げない負荷など、フレキシャの設計検討を行う。大きさに関連して、一部の用途において、プレート間に非常に小さい分離（例えば、ｄ１）があり得る。例えば、一実施形態において、触覚モジュールは約０．８ｍｍのプレート分離を有してよい。このような狭いプレート分離を伴う内部フレキシャの使用は、実用的ではないであろう。このような用途において、外部フレキシャがさらに実用的であり得る。内部フレキシャは、空間がさほど高品質でない内部駆動（電池シェーカー）に有用であり得る。金属を曲げない負荷に関して、衝突試験（一般的に３００ｇ）中、２５ｇ画面が７．５ｋｇの静荷重のように動作する。これは、画面を装置から引き剥がそうとする１５ポンドと同等である。したがって、既に説明したように、ハードストップつまり緊急停止部は高い衝突負荷を支持する、つまり、高い衝突負荷に耐えるために採用される。
【００７２】
フレキシャ設計と関連して考慮されるいくつかの追加的な情報は、性能仕様、材料特性、およびたわみ特性を含む。性能仕様に関して、考慮点は、移動方向における剛性、座屈をもたらす各フレキシャへの法線方向の負荷、アクチュエータの触底（grounding out）を防ぐために座屈が起こる前に各フレキシャが提供しなければならない法線方向における剛性、およびサスペンションがフレキシャの降状応力を超えずに耐えなければならない落下試験負荷を含む。
【００７３】
移動方向における剛性は、以下のように規定される：
ｋｔ＜（０．２＊アクチュエータのブロック力）／（移動）
ｋｔ＜（０．２＊０．１９Ｎ）／（０．２Ｅ−３ｍ）
ｋｔ＜１９０Ｎ／ｍ
【００７４】
座屈をもたらす各フレキシャの法線方向（垂直方向）の負荷は、以下によって与えられる：
Ｆｂｕｃｋｌｅ＝（Ｆｋｅｙｐｒｅｓｓ）＊（安全係数）／（＃フレキシャ）
Ｆｂｕｃｋｌｅ＝（６０ｇｒａｍｆ）＊（４）／（４）
Ｆｂｕｃｋｌｅ＝６０ｇｒａｍｆ＝０．６Ｎ
【００７５】
アクチュエータの触底を防ぐために、座屈が起こる前に各フレキシャが提供しなければならない法線方向の剛性は、以下によって与えられる：
ｋｎ＞（Ｆｂｕｃｋｌｅ）／（最小間隔）
ｋｔ＞（０．６Ｎ）／（０．１Ｅ−３ｍ）
ｋｔ＜６０，０００Ｎ／ｍ
【００７６】
サスペンションがフレキシャの降伏応力を超えずに耐えなければならない落下試験負荷（σｍａｘ）は、１ｍ落下＝３００ｇで受けるモバイル電話ケース内部の一般的な加速度であり、これはＣ．Ｙ．Ｚｈｏｕ、Ｔ．Ｘ．Ｙｕ、Ｒｉｃｋｙ  Ｓ．Ｗ．Ｌｅｅ著、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，５０（２００８），９０５〜９１７の「Ｄｒｏｐ／ｉｍｐａｃｔ  Ｔｅｓｔｓ  ａｎｄ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  Ｔｙｐｉｃａｌ  Ｐｏｒｔａｂｌｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅｓ」に示されており、参照により本明細書に組み込まれる。
【００７７】
有効質量＝（画面質量）＊（加速度（単位：ｇ））
有効質量＝（０．０２５ｋｇ）＊（３００）＝７．５ｋｇ
Ｆｄｒｏｐ＝（０．０２５ｋｇ）＊（３００）＊（９．８Ｎ／ｋｇ）
Ｆｄｒｏｐ＝７０Ｎ
材料特性
引張係数（３０４ステンレス剛の全性質）：
Ｙ＝〜２００−２１０ＧＰａ
ステンレス剛の極限強度：
σｍａｘ＝０．８−２ＧＰａ（性質による）
降伏強度（性質による）は表４に示される。
【００７８】
【表４】
2014509117.tif 000006
【００７９】
疲労限度
σｍａｘ＝２００−５００ＭＰａ（性質による、２００ＭＰａ使用）
εｍａｘ＝〜０．１％
材料に関する追加的な情報は、「ｃａｌｃｅ．ｕｍｄ．ｅｄｕ／ｇｅｎｅｒａｌ／Ｆａｃｉｌｉｔｉｅｓ／Ｈａｒｄｎｅｓｓ＿ａｄ＿．ｈｔｍ」で指定されるウェブサイトで見られる。
【００８０】
図７１は、簡易な片持梁ビームのたわみの概略図７１０である。図７１を参照すると、簡易な片持梁ビームのたわみが以下のように分析され得る：
Ｐ＝Ａ地点での負荷［Ｎ］
Ｌ＝ビーム長［ｍ］
Ｅ＝ヤング係数［Ｎ／ｍ２］
Ｉ＝曲がりにおける慣性モーメント。矩形断面では、Ｉ＝ｂｔ３／１２
【００８１】
慣性モーメント（Ｉ）を方程式に挿入すると、次の式が生成される：
2014509117.tif 000007
曲がり剛性（ｋ＝Ｐ／ｙ）を解くと、次の式が生成される：
2014509117.tif 000008
【００８２】
ビームの厚み（ｔ）および長さ（Ｌ）の両方が２倍の場合、曲がり剛性は変化せず維持されることに留意されたい。
【００８３】
ビームのたわみ分析に関する追加的な情報は、Ｂｅｅｒ、Ｆ．Ｐ．、Ｊｏｈｎｓｔｏｎ、Ｅ．Ｒ．著、「Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ  ｏｆ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ」、ＭｃＧｒａｗ  Ｈｉｌｌ社（１９９２）で見ることができ、参照により本明細書に組み込まれる。
【００８４】
上記の背景を鑑み、移動方向に固定誘導フレキシャを動かす力がここで説明される。固定誘導フレキシャを動かすことは、２つの固定自由ビームの長さ（Ｌ／２）と同等であり、各ビームの剛性は以下の式で与えられる：
2014509117.tif 000009
機械系の２つの当該のバネの剛性は、単独の場合の半分である
ＥＱ．１
2014509117.tif 000010
位置ｄへ動かすのに必要な力は、単にＦ＝ｋｄである。
【００８５】
図７２は、ＥＱ(方程式)１から予想される値に対して示される鋼鉄フレキシャの理論と測定との間の一致を示すグラフ図７２０を示す。横軸は変位（μｍ）を表し、縦軸は力（Ｎ）を表す。０．００２”ステンレス剛シムのストリップは２．２ｍｍの幅で切られ、一方の側がマイクロポジショナーの力ゲージに取り付けられ、他方が接地に取り付けられる固定誘導構成においてサポートされる。力および変位は、曲線７２２のように測定および表示された。理論的な剛性はＥＱ．１に従って算出され、曲線７２４としても示される。この比較において、第１の原理に基づく理論は力を約２倍過小に見積もっているが、正しい指標を与えている。したがって、ＥＱ１はおおよその設計に有用なツールである。
【００８６】
仮想仕事の原理は、以下に記述するように、フレキシャのハウェルのバネ補強概算に適用され得る。有用な結果が以下の方程式である：
2014509117.tif 000011
ここで、
Ｆ＝位置（ｘ）［Ｎ］へたわむのに必要な力
ｈ＝フレキシャの高さ［ｍ］
ｔ＝フレキシャの厚さ［ｍ］
ｌ＝真っ直ぐな場合のフレキシャの長さ
Ｅ＝ヤング係数［Ｎ／ｍ２］（弾性係数）
ｘ＝静止位置からの横変位［ｍ］
γ＝０．８５１７
2014509117.tif 000012
【００８７】
例として、（高さ１．０ｍｍ×長さ３ｍｍ×厚さ０．０１２）の剛鉄フレキシャを考える。フレキシャは容認できる小さい力（例えば、可能な差動力の２０％未満）で０．１ｍｍ移動する必要があり、ここで以下の通りである。
ｈ＝１．０Ｅ−３［ｍ］
ｔ＝０．０１２Ｅ−３［ｍ］
ｌ＝３Ｅ−３［ｍ］
Ｅ＝２００Ｅ９［Ｎ／ｍ２］
ｘ＝０．１Ｅ−３［ｍ］
2014509117.tif 000013
【００８８】
図７３および図７４を参照してフレキシャの剛体近似値を説明する。ここで運動学の有用な近似値およびフレキシャの剛性は、フレキシャを２つのねじりバネにより連結される３つの剛体リンクとして扱っている。追加的な情報は、Ｈｏｗｅｌｌ、Ｌ  Ｌ、Ｃｏｍｐｌｉｃａｎｔ  Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ、Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ａｎｄ  Ｓｏｎｓ社（２００１）［１５１、１６３〜１６４］で見られ得る。
【００８９】
各ねじりバネのバネ定数は以下として提供される：
2014509117.tif 000014
Ｋ＝ねじりバネ常数（Ｎｍ／ラジアン）
Ｅ＝ヤング係数［Ｎ／ｍ２］
Ｉ＝曲がりの慣性モーメント
ｌ＝真っ直ぐな場合のビームの長さ
形状に依存する倍率
γ＝０．８５１７
2014509117.tif 000015
【００９０】
図７３および図７４は、ねじりバネの概略図７３０、７４０である。ここで図７３および図７４を参照すると、角度（θ）に比例してトルクを生成する２つのねじりバネがあることが分かる。統合すると、２つのねじりバネにより保存される位置エネルギーは角度（θ）の二乗に関連することが分かり得る。
2014509117.tif 000016
【００９１】
１つの屈折部に２つの仮想バネがあることに留意されたい：
2014509117.tif 000017
【００９２】
剛体機構の角度（θ）は、以下のように真っ直ぐから一定の新しい位置（ｘ）への同機構の変位として表され得ることにも留意するべきである：
2014509117.tif 000018
【００９３】
ここで、弾性位置エネルギーは、以下のように機構の変位に関連して表わすことができる：
2014509117.tif 000019
【００９４】
フレキシャの弾性変形に保存されるエネルギーは、以下のようにフレキシャの線形運動にかかる同等の仕事量（∫Ｆｄｘ）により提供される：
2014509117.tif 000020
微分により以下となる：
2014509117.tif 000021
ねじり剛性Ｋに代入すると、以下のようにフレキシャを距離ｘへ押すのに必要な力の簡潔な式が生成される：
ＥＱ．２
2014509117.tif 000022
【００９５】
図７５は、変位に対する反応力の測定を表すグラフ図７５０である。サスペンション装置は、それぞれ（高さ１．００ｍｍ×長さ３．０ｍｍ×厚さ０．０１２ｍｍ）の４つのフレキシャで試作品が製造された。変位に対する反応力の測定値７５２が図７５に示され、ここで移動（μｍ）は横軸に沿って示され、力（Ｎ）はＥＱ．２に従って予測値７５４とともに縦軸に沿って示される。ヒステリシスおよびエラーが測定の中に出現しているが、データはＥＱ．２が有用な設計ツールであるという見解をサポートするための理屈を十分裏付けるものである。
【００９６】
図７６は、センサ入力から触覚モジュール７６４を作動させるための電気制御回路のシステム図７６０である。システム７６０の１つの実施形態に従って、センサコントローラ７６１は、様々なセンサ入力ソース７６２からの入力を監視する。例えば、センサ入力ソースは、タッチセンサ入力７６２ａ、加速度計入力７６２ｂ、または他のセンサ入力７６２ｃををなえ得る。当該のセンサ入力７６２は、モバイルデバイスプラットフォーム内に関連し得ることに留意されたい。センサコントローラ７６１がセンサ入力ソース７６２の１つからセンサ入力を受信すると、センサコントローラ７６１は出力信号を触覚モジュール７６４へ提供する。１つの態様において、センサコントローラ７６１は、アナログ出力信号７６３（ＴＲＩＧ）を触覚コントローラ７６７へ提供し得る。別の態様において、センサコントローラ７６１は、デジタル出力信号７６５をアプリケーションプロセッサ７６６へ提供し得る。アプリケーションプロセッサ７６６は、デジタルまたはアナログ出力信号を触覚コントローラ７６７へ提供し得る。触覚コントローラ７６７は低電圧アナログ出力信号を生成し、これが高電圧増幅器７６８へ提供される。その後、本明細書に開示した様々な実施形態に従って、高電圧増幅器の高電圧アナログ出力は触覚アクチュエータ７６９と結合される。
【００９７】
本明細書で使用されるように、アプリケーションプロセッサ７６６は、汎用プロセッサおよび／または状態機械としてなど、任意の適切なプロセッサ回路または論理デバイス（回路）を使用して、ホスト中央処理装置（ＣＰＵ）、スレーブマイクロコントローラ、または他の適切な構成として実施され得る。さらに、アプリケーションプロセッサ７６６は、チップマルチプロセッサ（ＣＭＰ）、専用プロセッサ、組み込みプロセッサ、メディアプロセッサ、入力／出力（Ｉ／Ｏ）プロセッサ、コプロセッサ、マイクロプロセッサ、コントローラ、マクロコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラム可能論理デバイス（ＰＬＤ）、または説明された実施形態に一致する他の処理デバイスとして実施されてもよい。
【００９８】
一実施形態において、アプリケーションプロセッサ７６６、またはホストまたはスレーブマイクロコントローラは、複合アナログ波形を生成するために適用され得るデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）を含んでよい。さらに、一実施形態において、高電圧増幅器７６８は、Ｍａｘｉｍ  ＭＡＸ８６２２フォトフラッシュコントローラに基づいていてよい。ＭＡＸ８６２２は、素早くかつ効率的に高電圧フォトフラッシュコンデンサを充電するためのフライバック切り替え調整器である。これは、２つのセルのアルカリ電池／ＮｉＭＨまたは単一セルのＬｉ＋電池のどちらかを使用するデジタル、携帯電話、およびスマートフォンアプリケーションで使用するのに好適である。内部の低オン抵抗ｎ型ＭＯＳＦＥＴは、スイッチパワーロスを低下させることによって効率性を向上させる。別の実施形態において、高電圧増幅器は、ＨＶ８１７およびＬＮ１００に基づくＳＵＰＥＲＴＥＸ  １ｋＶ増幅器ソリューションであり得る。
【００９９】
一実施形態において、触覚コントローラ７６７は、保存された波型をＩ２Ｃまたはストリーミングアナログを介して作動させるためのＭａｘｉｍ  ＭＡＸ１１８３５集積回路に基づき得る。ＭＡＸ１１８３５はユーザタッチインタフェースを特徴づける製品への触覚フィードバックを加えるために触覚アクチュエータを駆動する完全ソリューションを提供する触覚（接触）アクチュエータコントローラである。ＭＡＸ１１８３５は、単一層、複層圧電、または電場応答高分子アクチュエータをさらに駆動する。デバイスは、カスタム触覚感覚を作り出す圧電負荷を駆動するために、正弦波、台形、長方形、およびパルスを含む任意の種類のユーザプログラム可能な波形を効率的に生成する。低電源デバイスは、アプリケーションプロセッサまたはホストコントローラとＩ２Ｃインタフェースを経由して直接的に連動し、１つのパッケージにおいて上昇調整器、パターン記憶メモリ、および波形生成器ブロックを含む様々なブロックを統合し、したがって完全触覚フィードバックコントローラソリューションを提供する。
【０１００】
一実施形態において、Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ（イマージョン社）によるＴＯＵＣＨＳＥＮＳＥ５５００は、例えば振動接触フィードバックなど、振動を作り出すためにデバイス内に装備される触覚アクチュエータによって生成される触覚効果または接触フィードバックを高めるＩｍｍｅｒｓｉｏｎ  ＴＯＵＣＨＳＥＮＳＥソフトウェアを実行するよう適用され得る。触覚アクチュエータは、仮想ボタンが押されると、ボタン「クリック」の感触のような触覚感覚を作り出すＩｍｍｅｒｓｉｏｎ  ＴＯＵＣＨＳＥＮＳＥを備え得る。触覚はリアリズムの感覚を提供し、ユーザ体験を向上させ、かつモバイル電話、タブレット、およびゲームコントローラのような消費者デバイスに見られる。一実施形態において、通常「２線インタフェース」と称されるインター集積回路（ストリーミングＩ２Ｃ）インタフェースは、低速度周辺装置をマザーボード、組み込みシステム、携帯電話、または他の電子デバイスに取り付けるために、マルチマスタ直列シングルエンドコンピュータバスとして採用され得る。Ｉ２Ｃシステムは、とりわけ、シーメンス社（後のインフィニオンテクノロジーズ社）、ＮＥＣ社、テキサスインスツルメンツ社、ＳＴマイクロエレクトロニクス社（以前のＳＧＳトムソン社）、モトローラ社（後のフリースケール社）、インターシル社から入手可能であり得る。ＤＡＣにおけるのと同様の増幅器が採用され得る。触覚効果のライブラリがメモリ内に作り出され、保存され得る。一実施形態において、Ｍｏｐｈｉｅ社により提供されるものと類似の音声プロセッサは、デバイス内に装備される触覚アクチュエータにより生成される触覚効果または接触フィードバックを高めるために採用され得る。
【０１０１】
既に記述したモバイルデバイスの広義のカテゴリーは、例えばパーソナル通信デバイス、携帯型デバイス、およびモバイル電話を含む。様々な態様において、モバイルデバイスは、形態型のポータブルデバイス、コンピュータ、モバイル電話、スマートフォン、タブレットパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、ラップトップコンピュータなど、またはそれらの任意の組み合わせを指し得る。スマートフォンの例は、モバイルコンピューティングプラットフォーム上に装備される任意の高性能モバイル電話を含み、現代の機能電話より進化した計算能力および接続性をともなう。一部のスマートフォンは、主にパーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）およびモバイル電話またはカメラ電話の機能を兼ね備える。一方で、より高性能なスマートフォンは、ポータブルメディアプレイヤー、低価格の小型デジタルカメラ、ポケットビデオカメラ、および全地球測位システム（ＧＰＳ）ナビゲーションユニットの機能を組み合わせるのにさらに役立ち得る。最新のスマートフォンは、一般的に高解像度タッチ画面（例えば、タッチ表面）、単にモバイル最適化されたサイトではなく標準のウェブページを正しくアクセスおよび表示し得るウェブブラウザ、およびＷｉ−Ｆｉおよびモバイルブロードバンドを介する高速データアクセスをさらに含む。最新のスマートフォンにより使用される一部の共通モバイルオペレーティングシステム（ＯＳ）は、アップルのＩＯＳ、グーグルのＡＮＤＲＯＩＤ、マイクロソフトのＷＩＮＤＯＷＳ  ＭＯＢＩＬＥおよびＷＩＮＤＯＷＳ  ＰＨＯＮＥ、ノキアのＳＹＭＢＩＡＮ、リムのＢＬＡＣＫＢＥＲＲＹ  ＯＳ、およびＭＡＥＭＯおよびＭＥＥＧＯなどの組み込みＬｉｎｕｘ配布を含む。当該のオペレーティングシステムは、多くの異なる電話モデルに実装されることができ、一般的に各デバイスはその製品寿命にわたって複数のＯＳソフトウェア更新を受信し得る。例えば、モバイルデバイスは、モバイルデバイス（ＩＯＳ、ＡＮＤＲＯＩＤ、Ｗｉｎｄｏｗｓ  ｐｈｏｎｅｓ、３ＤＳ）用ゲームケース、ゲームコントローラ、またはＸＢＯＸコンソールおよびＰＣコントローラなどのゲームコンソール、タブレットコンピュータ（ＩＰＡＤ、ＧＡＬＡＸＹ、ＸＯＯＭ）用ケース、集積ポータブル／モバイルゲームデバイス、触覚キーボードおよびマウスボタン、コントロール抵抗／力、モーフィング表面、モーフィング構成／形状をさらに含む。
【０１０２】
本明細書に記載される実施形態は例示的な実施例を示し、機能素子、論理ブロック、プログラムモジュール、および回路素子は、記載される実施形態と一致する様々な他の方法で実施され得ることに留意されたい。さらに、当該の機能素子、論理ブロック、プログラムモジュール、および回路素子により実行される機能は、所与の実施のために組み合わされるか、および／または分離されてよく、より多い数またはより少ない数のコンポーネントまたはプログラムモジュールにより実行され得る。本開示を読むことで当業者により明らかになるように、本明細書に記載および図示される個々の実施形態は、本開示の範囲から逸脱することなく、他の任意の実施形態の機能から容易に分離され、かつ組み合され得る個別のコンポーネントおよび機能を有し得る。任意の列挙した方法は、列挙されたイベントの順番で、または論理的に可能な任意の他の順番で実行され得る。
【０１０３】
「一実施形態」または「ある実施形態」に対する言及は、少なくとも１つの実施形態に含まれる実施形態に関連して記載される固有の機能、構造、または特徴を意味することに留意すべきである。明細書における「一実施形態において」または「一態様において」という語句の出現が、すべて同じ実施形態を指す必要はない。
【０１０４】
一部の実施形態は、派生語に加えて「結合された」および「接続された」という表現を使用して記載され得ることに留意するべきである。これらの用語は、互いに同義語としては意図されない。例えば、一部の実施形態は、２つ以上の要素が互いに直接的に物理または電気接触されることを示すために「接続された」および／または「結合された」という用語を使用して説明され得る。しかしながら、「結合された」という用語は、２つ以上の要素が互いに直接的に接続されないが、互いに協働または相互作用することをさらに意味する。
【０１０５】
当業者は、本明細書に明確には記載または示されないが、本開示の原理を具体化し、かつその範囲内に含まれる様々な変形を考案することができるであろうことに留意されたい。さらに、本明細書に列挙されるすべての例および従来の言語は、読み手が本開示に記載される原理および技術分野を促進するために与えられる概念を理解するのを助けるよう主に意図され、当該の具体的に列挙された例および状況に対する制限なく解釈される。さらに、原理、実施形態、およびその具体例をともなう実施形態を列挙する本明細書のすべての文言は、その構造的および機能的な同等物を包含することを意図する。さらに、既知の同等物および今後開発される同等物、すなわち構造にかかわらず同じ機能を実行する任意の開発要素を含む当該の同等物が意図される。したがって、本開示の範囲は、例示的な実施形態および本明細書に図示および記載される実施形態に限定されることを意図しない。むしろ、本開示の範囲は添付の請求項により具体化される。
【０１０６】
「ａ」および「ａｎ」および「ｔｈｅ」および本開示の文脈において（特に、以下の請求項の文脈において）使用される同様の言及は、本明細書に記述または文脈により明確に矛盾しない限り、単数および複数の両方を含むことを解釈されるべきである。本明細書における様々な範囲の列挙は、単に範囲内に収まる各別個の値を個々に言及する表現方法の役割を意図する。本明細書に示されない限り、各個々の値は本明細書に個々に列挙されるような仕様に包含される。本明細書に記載されるすべての方法は、本明細書に示されない限り、または文脈により明確に矛盾しない限り、任意の適切な順番で実行され得る。本明細書で提供される任意およびすべての例、または例示的な言語（特に、「ｓｕｃｈ  ａｓ（など）」、「ｉｎ  ｔｈｅ  ｃａｓｅ（場合）」、「ｂｙ  ｗａｙ  ｏｆ  ｅｘａｍｐｌｅ（例として）」）は、単に本発明の理解を容易にし、主張しない限り本明細のの範囲に限定を課さないことを意図する。本使用における言語は、本発明の実践に欠かせない任意の非請求要素を示すものとして解釈されるべきでない。請求項は任意の選択的な要素を除外するために起草され得ることにさらに留意されたい。このように、この文言は、単に（ｓｏｌｅｌｙ）、唯一（ｏｎｌｙ）、および請求項要素の列挙に関連する他の排他的な用語の使用、または否定的な制限の使用に先立つ根拠として役立つよう意図される。
【０１０７】
本明細書に開示した代替要素または実施形態の分類は、限定として解釈されない。各グループ要素は、グループの他の要素または本明細書で見られる他の要素で個々にまたは任意の組み合わせにおいて参照および主張され得る。グループの１つまたは複数の要素が利便性および／または特許性の理由でグループに含まれ、またはグループから削除され得ることに留意されたい。
【０１０８】
実施形態の一定の機能が上記で説明されたように示される一方で、多くの修正、代替、変更、および同等物が当技術分野で起こるであろう。したがって、添付の請求項は開示の実施形態および添付の請求項の範囲内に収まるすべての当該の修正および変化を含むことが意図されることを理解されたい。
【図１】
2014509117.tif 000023
【図２】
2014509117.tif 000024
【図３Ａ】
2014509117.tif 000025
【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
2014509117.tif 000027
【図４】
2014509117.tif 000028
【図５】
2014509117.tif 000029
【図６】
2014509117.tif 000030
【図７】
2014509117.tif 000031
【図８】
2014509117.tif 000032
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
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【図７５】
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【図７６】
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【国際調査報告】
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