(57)【要約】  電気活性ポリマーモジュール用の電子減衰フィードバック制御システムと、電気活性ポリマー装置と、現実的な効果を作成するためのコンピュータで実施される方法と、が提供される。電子減衰コントローラは、ユーザインターフェース装置と電気活性ポリマーアクチュエータとの間のフィードバックループに連結され、アクチュエータがユーザインターフェース装置に連結される。電子減衰コントローラは、ユーザ入力に応じて、ユーザインターフェースから作動信号を受信する。作動信号に応じて、電子減衰コントローラは、アクチュエータに連結する電子減衰信号を生成する。電気活性ポリマー装置は、ユーザインターフェース装置と、ユーザインターフェース装置に連結された電気活性ポリマーアクチュエータと、電子減衰コントローラと、を含んでいる。本発明は、改善したユーザインターフェース装置を提供し得る。
2014510346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気活性ポリマーモジュール用の電子減衰フィードバック制御システムであって、
ユーザインターフェース装置と電気活性ポリマーアクチュエータとの間のフィードバックループに連結された電子減衰コントローラを、備え、
前記アクチュエータは、前記ユーザインターフェース装置に連結され、
前記電子減衰コントローラは、ユーザ入力に応じて、前記ユーザインターフェース装置から作動信号を受信するように構成され、
前記電子減衰コントローラは、前記作動信号に応じて、前記アクチュエータを駆動し、且つ、機械的動作を減衰させる、電子減衰信号を生成するようになっていることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記電子減衰コントローラは、電子減衰信号に相関性のあるデジタル波形を記憶するためのメモリを備え、
前記電子減衰コントローラは、所定タイプのユーザインターフェース装置及び／又は作動信号に対応する波形を前記メモリから選択するようになっている、
請求項１記載のフィードバック制御システム。
【請求項３】
前記作動信号の特性に基づいてユーザインターフェースのタイプを決定し、且つ、所定タイプのユーザインターフェース装置及び／又は作動信号に対応する波形を前記メモリから選択する、プロセッサを、さらに備えている、
請求項２記載のフィードバック制御システム。
【請求項４】
前記プロセッサに連結されて、前記メモリから選択された前記波形のアナログ信号表示を生成する、デジタル−アナログ変換器と、
前記変換器から受信したアナログ信号を増幅するために、前記変換器に連結された増幅器と、をさらに備えている、
請求項３記載のフィードバック制御システム。
【請求項５】
前記プロセッサは、前記作動信号によって指示された力に従って、前記電子減衰信号を調整するように、前記メモリから選択された前記波形に倍率を適用するように構成されている、
請求項４記載のフィードバック制御システム。
【請求項６】
前記増幅器は、プログラム可能な利得増幅器であって、前記作動信号によって指示された力に従って、前記電子減衰信号を調整するように、前記メモリから選択された前記波形に倍率を適用するように構成されている、
請求項４又は５に記載のフィードバック制御システム。
【請求項７】
前記電子減衰信号は、慣性駆動アクチュエータと直接駆動アクチュエータとからなるグループから選択された１つを駆動するように構成されている、
請求項１〜６のいずれか１つに記載のフィードバック制御システム。
【請求項８】
前記電子減衰コントローラは、ユーザの嗜好に従って、前記電子減衰信号を最適化するために、前記ユーザから入力を受信するように構成されている、
請求項１〜７のいずれか１つに記載のフィードバック制御システム。
【請求項９】
ユーザインターフェース装置と、
前記ユーザインターフェース装置に連結された電気活性ポリマーアクチュエータと、
請求項１〜８のいずれか１つに記載の電子減衰フィードバック制御システムと、
を備えている装置。
【請求項１０】
前記電子減衰信号は、現実的な効果を創造するためのコンピュータで実行される方法を、利用して設計されており、
前記方法は、
電気活性ポリマーシステムの所望の効果を特徴付ける工程と、
前記所望の効果用の再現システムを決定する工程と、
動的条件の下、前記再生システムの能力を評価する工程と、
前記所望の効果の出力が得られるまで、効果電圧プロファイルを編集する工程と、
前記所望の効果に従って、時間領域非線形システムモデルを生成する工程と、を備えている、
請求項９記載の装置。
【請求項１１】
前記所望の効果を特徴付ける工程は、
前記時間領域における、システムの、加速度、速度、及び変位を計測する工程と、
前記電気活性ポリマーシステムが、直線的、二次、マススプリング減衰システムに従うかどうか、又は、前記電気活性ポリマーが、複共振の連結されたシステムに従うかどうかを、決定する工程と、を備え、
前記電気活性ポリマーシステムは、共振周波数、質量、剛性、及び減衰について特徴付けられている、
請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
所望の効果用の再現システムを決定する工程は、
電気活性ポリマーシステム用の電気活性ポリマーアクチュエータを選択する工程と、
前記選択された電気活性ポリマーアクチュエータ用の荷重を推定する工程と、を備えている、
請求項１０又１１に記載の装置。
【請求項１３】
動的条件の下、前記電気活性ポリマー再現システムの能力を評価する工程は、
前記所望の効果に対応する電気活性ポリマーアクチュエータの駆動波形が、線形か非線形であるかを決定する工程を、さらに備えている、
請求項１０〜１２のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１４】
前記所望の効果出力が、単純な効果、又は過去の結果に概ね類似する効果、を得るまで、前記効果電圧プロファイルを編集する工程を、さらに備えている、
請求項１０〜１３のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１５】
前記所望の効果に従って、時間領域非線形システムモデルを生成する工程は、
閉じたループのフィードバック分析を用いながら、所望の効果を生み出す入力波形を得る工程を、さらに備えている、
請求項１０〜１４のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１６】
前記所望の効果に従って、時間領域非線形システムモデルを生成する工程は、
所望の効果出力が得られるまで効果電圧プロファイルを編集する工程を、繰り返す工程をさらに備えている、
請求項１０〜１５のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１７】
前記装置が、タッチスクリーンディスプレイと、タブレットコンピュータと、ラップトップコンピュータと、コンピュータマウスと、トラックボールと、タッチパッド装置と、遠隔制御装置と、器具用ユーザインターフェースと、ゲーム用コントローラと、ゲーム用コンソールと、ポータブルゲーム用システムと、コンピュータディスプレイと、携帯装置と、スマートフォンと、モバイル装置と、携帯電話と、モバイルインターネット装置と、携帯情報端末と、全地球測位システム受信機と、遠隔制御と、コンピュータ周辺機器と、ゲーム用周辺機器と、からなるグループから選択される、
請求項９〜１６のいずれか１つに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
様々な実施形態において、本開示は、一般的にユーザインターフェース装置に関し、より特には、コンピュータ及び機械装置との接続のためにユーザによって一般に使用される装置上の改善された「キークリック」反復用の電子減衰の利用に関する。本開示は、ユーザが表面に触れ、ボタン又はキーを押し、又はノブを回すときに、現実的な触覚応答を作成する方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）の下、２０１１年３月９日に出願された「タッチスクリーン上の改善されたキークリック反復用の電子減衰を利用する電気活性ポリマーの触覚型アクチュエータ」と題する米国仮特許出願第６１／４５０，７７２号と、２０１１年４月７日に出願された「現実的な触覚型の効果を作成する方法」と題する米国仮特許出願６１／４７２，７７７号の利益を主張し、引用文献の各々の全開示が参照によってここに組み込まれる。
【０００３】
ユーザは、様々な適用において、日常的に電子及び機械装置とインターフェースで接続する。そのような適用は、スマートホン及びタブレットコンピュータ上のタッチスクリーンディスプレイ、コンピュータマウス、トラックボール、タッチパッド装置、遠隔制御装置、器具用ユーザインターフェース、ゲーム用コントローラ及びコンソール、コンピュータディスプレイと相互に作用することを含んでいる。そのようなインターフェース装置は、総称して「触覚フィードバック」と称される、力フィードバック又は触覚フィードバックをユーザに提供する。タッチスクリーンディスプレイ、マウス、ジョイスティック、ハンドル、タッチパッド、ゲームコントローラ、他のタイプの装置に亘る、触覚の種類は、すでにユーザに触覚フィードバックのいくつかの形式を既に提供する。いくつかの、携帯型モバイル装置及びゲーム用コントローラは、例えば、ビデオゲームを遊んでいるユーザや、タッチスクリーン上で選択された仮想ボタンの認知への、力フィードバック振動を提供することによってユーザのゲーム体験を高める小さな振動を用いる、従来の触覚フィードバック装置を採用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国仮特許出願第６１／４５０，７７２号
【特許文献２】米国仮特許出願第６１／４７２，７７７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そのような振動は、ユーザに感覚を伝達することによって触覚フィードバックを提供するのに十分かもしれないが、それらは、実際の「キークリック」感覚を十分に反復しない。さらに、従来の電気活性ポリマーフィードバック装置は触覚フィードバックを提供するためにタッチスクリーンを動かすために用いられているとき、望ましくない感覚を引き起こす機械的リンギングを生み出す。しばしば、ユーザに「キークリック」応答感覚を提供するように試みるときに、そのような望ましくない感覚が、固有の「活気のある性質（buzziness）」として明示される。これは、ユーザへの非現実的なフィーリングを生成する。
【０００６】
非線形システムを用いて現実的な効果を作成することは、挑戦的であることが判っている。従来技術は、例えば、グラフィカルインターフェースでの試行錯誤アプローチを使用する。しかしながら、そのような技術は、設計者に要求される波形を供給せず、現実的な感覚効果の提供への「推測および試み」アプローチを要求する。
【０００７】
従来の触覚フィードバック装置で経験された、これらおよび他の課題を克服するために、本開示は、応答性が良く且つコンパクトであるユーザインターフェース装置を作るのに要求される、帯域幅及びエネルギ密度を有する、誘電性エラストマ上に実施されるフィードバックモジュールに基づく電気活性ポリマーを提供する。そのような電気活性ポリマーフィードバックモジュールは、２つの電極層の間にはさまれた誘電性エラストマフィルムを備えた薄いシートを含んでいる。高電圧が電極に適用されるとき、２つの引きつける電極は、電極層の間にはさまれたシート部分を圧縮する。電気活性ポリマーフィードバック装置は、触覚フィードバックを提供するために、スリムな形式の、タッチスクリーンディスプレイの真下に置かれ得る、低出力モジュールを有してもよい。そのようなフィードバック装置は、電子減衰技術及びクリック再現技術を用いて、現実的な「キークリック」感覚と応答を作成する、改善された電気活性ポリマーアクチュエータを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示は、電気活性ポリマーに基づくアクチュエータの様々な態様に適用される。一実施形態において、電気活性ポリマーモジュール用の電子減衰フィードバック制御システムが提供される。システムは、ユーザインターフェース装置と電気活性ポリマーアクチュエータとの間のフィードバックループに結合された電子減衰コントローラを備えており、電気活性ポリマーアクチュエータは、ユーザインターフェース装置に連結されている。電子減衰コントローラは、ユーザ入力に応じて、ユーザインターフェース装置から作動信号を受信するように、構成されている。作動信号に応じて、電子減衰コントローラは、アクチュエータを駆動し、機械的振動を減衰させるための、電子減衰信号を生成するようになっている。本発明は、例えば、タッチスクリーンディスプレイ、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、コンピュータマウス、トラックボール、タッチパッド装置、遠隔制御装置、器具用ユーザインターフェース、ゲーム用コントローラ、ゲーム用コンソール、ポータブルゲーム用システム、コンピュータディスプレイ、携帯型装置、スマートホン、モバイル装置、携帯電話、モバイルインターネット装置、携帯情報端末、全地球測位システム受信機、遠隔制御器、コンピュータ、ゲーム用の周辺装置など、のような改善されたユーザインターフェース装置を提供してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、一実施形態に係る、電気活性ポリマーシステムの断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、一実施形態に係る、一実施形態に従う電気活性ポリマーシステムの変換器部分の上方斜視図を示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは、一実施形態に係る、電場の変化に応じた歪みを含む、図２Ａに示される電気活性ポリマーシステムの変換器部分の上方斜視図を示す。
【図３Ａ】図３Ａは、一実施形態に係る、ゲーム用／音楽及びクリックアプリケーション用の適切な能力を提供する電気活性ポリマーモジュールの性能を定量化するためのシステムの図表である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、一実施形態に係る、図２Ａに示されるシステムの機能ブロックの図表である。
【図４Ａ】図４Ａは、一実施形態に係る、図３Ａ、図３Ｂに示されるアクチュエータ機械システムの機械システムモデルである。
【図４Ｂ】図４Ｂは、一実施形態に係る、電気活性ポリマーアクチュエータの性能モデルを示す。
【図５Ａ】図５Ａは、一実施形態に係る、バー整列ジオメトリに構成された、分割されたアクチュエータの一側面を示す。
【図５Ｂ】図５Ｂは、一実施形態に係る、アクチュエータのフレームとバー部材に関する、フェーズの電子配置の一側面を示す、図５Ａに示される分割されたアクチュエータの側面図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、一実施形態に係る、バックプレーンへのフレームの機械的連結及び出力板へのバーの機械的連結を示す側面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、一実施形態に係る、候補モジュールが掌や手先のために使用中に提供できた予測クリック振幅のグラフィカル表現である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、一実施形態に係る、候補モジュールが掌や手先のために使用中に提供できた予測クリック感覚のグラフィカル表現である。
【図７】図７は、一実施形態に係る、テスト質量を備えたモジュールがベンチトップ上で計測された、計測された（点）に対するモデル化された（線）の定常状態応答のグラフィカル表現である。
【図８】図８は、一実施形態に係る、２人のユーザ（点）で観察されたクリックデータと、平均的なユーザ（ライン）でのモデルの予測値の、グラフィカル表現である。
【図９Ａ】図９Ａは、一実施形態に係る、ユーザインターフェース装置と電子減衰コントローラとに連結された分割アクチュエータを備えた、電子減衰システムを示す。
【図９Ｂ】図９Ｂは、一実施形態に係る、作動信号に応じて、電子減衰コントローラによって生成される減衰電圧制御信号のグラフィカル表現である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、一実施形態に係る、減衰電圧制御信号に応じて、電気活性ポリマーアクチュエータの動きの典型的な置換曲線のグラフィカル表現である。
【図９Ｄ】図９Ｄは、一実施形態に係る、電子減衰コントローラを示す。
【図１０】図１０は、現実的な効果を作成する、コンピュータで実施される方法１０００のロジック図表である。
【図１１】図１１は、一実施形態に係る、図１０に関連して説明される方法の態様が実施され得るシステムを示す。
【図１２】図１２は、一実施形態に係る、電気活性ポリマー装置の容量を定量化するためのコンピュータで実施される方法の、実施する様々な態様用の汎用コンピュータの典型例である環境例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
電気活性ポリマーのフィードバック装置の実施形態を説明する前に、開示された実施形態が、適用又は使用における、添付の図面及び記述で説明された部分の構造及び配置の詳細に、限定されないことに注目すべきである。開示された実施形態は実施されてよく、又は他の実施形態、変化、及び変形例に組み込まれてもよく、様々な方法で実施され、実行されてもよい。さらに、別段の指示がない限り、ここに採用された用語や表現は、記述する目的且つ読者の便宜のために実施形態を説明する目的のために選ばれており、実施例のうちのどれでも開示された特別のものに限定する目的のためには意図されていない。さらに、開示された実施形態や、実施形態の表現や、例のうちどれでも一つ以上は、他の開示された実施形態や、実施形態の表現や、例の一つ以上に、制限なしで結合され得ることが、理解されるべきである。したがって、一実施形態に開示された要素と、他の実施形態に開示された要素との組合せは、本開示及び添付された請求項の範囲内であることが考えられる。
【００１１】
本発明は、電気活性ポリマーモジュール用の電子減衰フィードバック制御システムを提供する。前記システムは、ユーザインターフェース装置と電気活性ポリマーアクチュエータとの間のフィードバックループに連結された電子減衰コントローラを備えている。前記アクチュエータは、ユーザインターフェース装置に連結され、前記電子減衰コントローラは、ユーザ入力に応じてユーザインターフェース装置から作動信号を受信するように構成され、作動信号に応じて、電子減衰コントローラはアクチュエータを駆動して機械的動作を減衰させる電子減衰信号を生成するようになっている。
【００１２】
様々な実施形態において、本開示は、電子減衰技術とクリック再現技術とを用いて、現実的「キークリック」感覚と応答とを提供する、電気活性ポリマーフィードバック装置を提供する。用語「電気活性ポリマー」と「誘電性エラストマ」とは、本開示を通して、交互に使用されてよいことが認識されるだろう。これら及び他の具体的な実施形態が、以下に示されて説明される。
【００１３】
本開示は、フィードバック装置を一体化した様々な実施形態の電気活性ポリマーを提供する。電気活性ポリマーに基づくフィードバックモジュールを備える装置を一体化した様々な記述を始める前に、本開示は、例えば、タッチスクリーンディスプレイ、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、コンピュータマウス、トラックボール、タッチパッド装置、遠隔制御装置、器具用のユーザインターフェース、ゲーム用コントローラ、ゲーム用コンソール、ポータブルゲーム用システム、コンピュータディスプレイ、携帯型装置、スマートホン、モバイル装置、携帯電話、モバイルインターネット装置、携帯情報端末、全地球測位システム受信機、遠隔コントローラ、コンピュータ、ゲーム用周辺装置等のような様々な装置に一体的に組み込まれてもよい、一実施形態に係る電気活性ポリマーの断面図を示す図１をしばらく参照する。一体化された電気活性ポリマーシステムは、ユーザの触覚フィードバック経験を向上させる。電気活性ポリマーシステムの一実施形態は、電気活性ポリマーモジュール１００に関連して説明される。電気活性ポリマーアクチュエータは、高電圧によって印加されると、固定プレート１０４（例えば固定面）に対して出力プレート１０２（例えば滑り面）をスライドさせる。プレート１０２、１０４は、硬球によって分割されており、所望の方向への動きを規制し、移動量を制限し、且つ、落下試験に耐える特徴を有している。モバイル装置への一体化のために、トッププレート１０２は、バッテリー、タッチサーフェス、スクリーン、又はモバイル装置のディスプレイのような慣性質量に取り付けられてもよい。図１に示される実施形態において、電気活性ポリマーモジュール１００のトッププレート１０２は、慣性質量、又は、矢印１０６によって示されるように双方向に移動し得るタッチサーフェスの裏に、取り付ける滑り面を含んでいる。出力プレート１０２と固定プレート１０４との間に、電気活性ポリマーモジュール１００が、少なくとも電極１０８と、選択的に少なくとも１つの分周器１１０と、滑り面例えばトッププレート１０２に取り付ける少なくとも１つのバー１１２と、を備えている。フレームと分周器区分１１４は、固定面例えば底プレート１０４に取り付けられている。電気活性ポリマーモジュール１００は、滑り面の動きを増幅するために整列するように構成された如何なる数のバー１１２を備えてもよい。電気活性ポリマーモジュール１００は、フレックスケーブルを介して、アクチュエータコントローラ回路のドライブエレクトロニクスに連結されてもよい。
【００１４】
電気活性ポリマーモジュール１００の利点は、より現実的感覚で、実質的にすぐに感じることができ、明確により少ないバッテリー寿命を消費し、カスタマイズ可能な設計及び性能オプションに適している、ユーザに対する力フィードバック応答を提供することを含んでいる。電気活性ポリマーモジュール１００は、カリフォルニア州のサニーベールのArtificial Muscle, Inc（ＡＭＩ）によって開発された電気活性ポリマーモジュールの代表的なものである。
【００１５】
まだ図１に関連して、他の変数（例えば、誘電体層の数や、作動電圧）がコストによって抑制される一方、電気活性ポリマーモジュール１００の設計変数の多く（例えば、厚みや設置面積）が、モジュールインテグレータの必要によって決定されてもよい。なぜなら、アクチュエータのジオメトリ（アクティブな誘電体に対する強固な支持構造体への設置面積の配置）は、コストにあまり影響を与えないので、電気活性ポリマーモジュール１００がモバイル装置に一体化される適用に電気活性ポリマーモジュール１００の性能を合わせることは、合理的な方法である。
【００１６】
コンピュータが実施するモデリング技術は、（１）ハンドセット／ユーザシステムの機構や、（２）アクチュエータ性能や、（３）ユーザ感覚のような、異なるアクチュエータジオメトリの長所を判断するのに採用されてもよい。ともに、これらの３つのコンポーネントは、候補設計の触覚能力を評価し、且つ、大量生産に適した触覚設計を選ぶために評価された触覚能力データを用いるための、コンピュータで実施されるプロセスを提供する。モデルは、長い効果（ゲーム用及び音楽）と短い効果（キークリック）の、２種類の効果用の能力を予測する。「能力」は、ここに、モジュールが運転中に生み出し得る最大の感覚として定義される。候補設計の触覚能力を評価するための、そのようなコンピュータで実施されるプロセスは、２０１１年２月１５日付けで出願された「触覚装置及びその能力を定量化する技術」と題された、共通して割り当てられた国際ＰＣＴ特許出願ＰＣＴ／ＵＳ２０１１／０００，２８９号により詳細に説明されており、その全開示は参照によってここに組み込まれる。
【００１７】
本開示の装置における、電気的及び機械的エネルギの間の変換は、例えば誘電性エラストマのような電気活性ポリマーの１つ以上のアクティブ領域のエネルギ変換に基づいている。電気活性ポリマーは、電気的エネルギによって作動されるときに、歪む。電気的エネルギを機械的エネルギに変換する電気活性ポリマーの性能を説明するのを助けるために、図２Ａは、一実施形態に係る、変換器部分２００の上方斜視図を示す。変換器部分２００は、電気的エネルギと機械的エネルギとの間を変換する電気活性ポリマー２０２を備えている。一実施形態において、電気活性ポリマーは、２つの電極間の絶縁誘導体として働くポリマーを参照し、２つの電極間に電位差が適用されたときに歪んでもよい。上部、底部電極２０４、２０６は、ポリマー２０２部分を横断する電位差を提供するように、それぞれその上面と下面で、電気活性ポリマー２０２に取り付けられている。ポリマー２０２は、上部、底部電極２０４、２０６によって提供される電場の変化で歪む。電極２０４、２０６によって提供される電場の変化に応じた変換器部分２００の歪みは、作動として呼ばれる。ポリマー２０２が形態、厚み及び／又は面積において変化するにつれて、歪みは機械的仕事を生成するように使用されてもよい。
【００１８】
図２Ｂは、一実施形態に係る、電場の変化に応じた歪みを含む変換器部分２００の上方斜視図である。一般的に、歪みは、ポリマー２０２の部分の、任意の変位、膨張、収縮、ねじれ、線形又は面積変形、又は他の変形を指す。電極２０４、２０６に提供され又は電極２０４、２０６によって適用された電位差に対応する電場の変化は、ポリマー２０２内に機械的圧力を生成する。この場合、電極２０４、２０６によって生成される違った電気チャージは、互いに引きつけて、ポリマー２０２が電極２０４、２０６の間に圧縮され、平面方向２０８、２１０に延ばされることを引き起こす、電極２０４、２０６の間に圧縮力を提供し、平面方向２０８、２１０にポリマー２０２上の膨張力を提供する。
【００１９】
場合によっては、電極２０４、２０６は、ポリマーの全面積に対して、ポリマー２０２の限定部を覆っている。これは、ポリマー２０２の縁周りの電気的故障を防止するため、又はポリマーの１つ以上の部分用のカスタマイズされた歪を達成するためになされてもよい。ここに使用される用語のように、アクティブ領域は、ポリマー材料２０２と、少なくとも２つの電極とを含む変換器の部分として定義される。アクティブ領域が、電気的エネルギを機械的エネルギに変換するように使用されるとき、アクティブ領域は、部分の歪を可能にする十分な静電力を有するポリマー２０２の部分を含む。アクティブ領域が、機械的エネルギを電気的エネルギに変換するように使用されるとき、アクティブ領域は、静電気エネルギの変化を可能にするための十分な歪みを有するポリマー２０２の部分を含んでいる。以下に説明されるように、本開示に係るポリマーは多数のアクティブ領域を有していてもよい。場合によっては、アクティブ領域の外側のポリマー２０２材料は、歪みの間アクティブ領域上の外部スプリング力として作用してもよい。より具体的には、アクティブ領域の外側のポリマー材料は、その収縮又は膨張によるアクティブ領域の歪に抗してもよい。電位差及び誘導電荷の除去は、逆効果を引き起こす。
【００２０】
電極２０４、２０６は適合して、ポリマー２０２と共に形状を変化する。ポリマー２０２及び電極２０４、２０６の構成は、ポリマー２０２の応答の増大に歪みを提供する。より具体的には、変換器部分２００が歪むにつれて、ポリマー２０２の圧縮が類似する電極２０４、２０６の反対電荷をもたらし、ポリマー２０２の伸張は、各電極における同様の電荷を分離する。一実施形態において、電極２０４、２０６のうち１つは、グランドである。
【００２１】
一般に、機械的力が歪みを駆動する静電気力の平衡を保つまで、変換器部分２００は歪み続ける。機械的力は、ポリマー２０２材料の弾性復元力と、電極２０４、２０６の進展性と、変換器部分２００に結合された装置及び／又は負荷によってもたらされる如何なる外部抵抗と、を含んでいる。印加電圧の結果としての変換器部分２００の歪みは、ポリマー２０２の誘電率及びポリマー２０２のサイズのような、多くの他の要因に依存してもよい。
【００２２】
本開示に係る電気活性ポリマーは、任意の方向に歪むことができる。電極２０４、２０６間への電圧の印加の後に、ポリマー２０２は平面方向２０８、２１０の両方に拡張（伸張）する。場合によっては、ポリマー２０２は圧縮不可能であって、例えば、応力下において概ね一定の体積を有している。圧縮不可能であるポリマー２０２に関して、ポリマー２０２は、平面方向２０８、２１０への拡張の結果として厚みが減少する。実施形態が、圧縮不可能なポリマーに限定されず、ポリマー２０２の歪みがそのような単純な関係に従わなくてもよいことに、注目すべきである。
【００２３】
図２Ａに示される変換器部分２００上の電極２０４、２０６間の比較的大きな電位差の適用は、図２Ｂに示されるように変換器部分２００がより薄く、より大きな領域形状に変化することが引き起こされるだろう。このようにして、変換器部分２００は、電気的エネルギを機械的エネルギに変換する。変換器部分２００は、双方向の方法で機械的エネルギを電気的エネルギに変換するように使用されてもよい。
【００２４】
図２Ａ、図２Ｂは、変換器部分２００が機械的エネルギを電気的エネルギに変換する１つの方法を示すのに使用されてもよい。例えば、変換器部分２００が、図２Ｂに示されるような薄い大きな領域形状に外部力によって機械的に伸張され、比較的小さな電位差（図２Ｂにおける構成へフィルムを作動させる必要量よりも小さい）が電極２０４、２０６間に印加されているなら、外力が除去されるときに、変換器部分２００は、図２Ａに示されるような形状への電極間の領域に収縮するだろう。変換器を伸張することは、その初期静止位置（典型的に、電極間のポリマー２００の部分用のより大きなネット領域、例えば、電極間の方向２０８、２１０によって画定される平面に結果としてなる）から変換器部分２００を歪ませることを指す。静止位置は、外部電気的又は機械的入力が無い変換器部分２００の位置を指し、ポリマーにおける如何なる予歪みを含んでもよい。一旦、変換器部分２００が伸張されると、比較的小さな電位差が、結果として生じる静電力が伸張の弾性復元力の平衡を保つのに十分でないように、提供される。変換器部分２００は、従って、収縮し、より厚みを増し、方向２０８、２１０（方向２１２における電極間の厚みに垂直である）によって画定される平面のより小さな平面領域を有している。ポリマー２０２は厚くなると、電極２０４、２０６及び、それらの対応する違ったチャージを引き離し、それにより、チャージの電気的エネルギと電圧を上げる。さらに、電極２０４、２０６がより小さい領域に収縮するとき、各電極内の同様なチャージは、チャージの電気的エネルギ及び電圧を上げながら、圧縮する。したがって、電極２０４、２０６上の異なったチャージで、図２Ｂに示されるような形状から図２Ａに示されるような形状への収縮が、チャージの電気的エネルギを上げる。すなわち、機械的歪みは、電気的エネルギに変換されており、変換器部分２００は、発電機として作用している。
【００２５】
場合によっては、変換器部分２００は、可変コンデンサとして電気的に説明されてもよい。静電容量は、図２Ｂに示されるものから図２Ａに示されるものまで進行する形状変化のために減少する。典型的には、電極２０４、２０６間の電位差は、収縮によって上昇するだろう。これは、例えば、さらなるチャージが、追加されず、又は収縮プロセスの間電極２０４、２０６から取り除かれないなら、通常の場合である。電気的エネルギＵの増加は、式Ｕ＝０．５Ｑ２／Ｃによって説明され、Ｑは正極上の正荷電の量であり、Ｃはポリマー２０２及びそのジオメトリの固有の誘電特性に関係する可変コンデンサである。Ｑが固定値でありＣが減少すると、電気的エネルギＵは増大する。電気的エネルギ及び電圧の増大は、取り戻され得、又は、適切な装置又は電極２０４、２０６に電気的に接続する電気回路に使用され得る。さらに、変換器部分２００は、ポリマーを歪ませて機械的エネルギを提供する、機械的入力に機械的に連結されてもよい。
【００２６】
変換器部分２００は、圧縮するときに、機械的エネルギを電気的エネルギに変換するだろう。変換器部分２００が方向２０８、２１０によって画定される平面に完全に収縮されるとき、電荷及びエネルギのいくらか又は全ては取り除かれ得る。あるいは、電荷及びチャージのいくらか又は全てが、収縮の間に取り除かれてもよい。ポリマー２０２の電界圧力が増大して、収縮中の機械的弾性復元力と外力との平衡に達すれば、収縮は完全な収縮の前に停止して、さらなる弾性機械的エネルギが電気エネルギに変換されることはないだろう。電荷及び蓄積された電気的エネルギを取り除くことは、電界圧力を減じ、その結果、歪みが継続することを可能とする。したがって、電荷のいくらかの削除は、さらに機械的エネルギを電気的エネルギに変換してもよい。発電機として作動しているときの変換器部分２００の正確な電気的動作は、ポリマー２０２及び電極２０４、２０６の特有の性質と同様に、如何なる電気的及び機械的負荷に依存する。
【００２７】
一実施形態において、電気活性ポリマー２０２は、予め歪ませられていてもよい。ポリマーの予歪みは、予歪み前の方向における寸法と関連して、予歪み後の方向における寸法の変化のように、１つ以上の方向において説明されてもよい。予歪みは、ポリマー２０２の弾性変形を含み、例えば、ポリマーを張力で伸張し、伸張の間に１つ以上のエッジを固定することによって形成されてもよい。多くのポリマーに関して、予歪みは、電気的及び機械的エネルギの変換を改善する。改善された機械的な応答は、電気活性ポリマーにとってより大きな機械的仕事、例えば、より大きな歪み及び作動圧力を可能にする。一実施形態において、予歪みは、ポリマー２０２の絶縁耐力を改善する。他の実施形態において、予歪みは弾性である。作動後に、弾性的に予歪みされたポリマーは、原則として、固定されておらず、その初期状態に戻り得る。予歪みは、強固なフレームを使って境界で与えられてもよく、又はポリマーの部分に局所的に実行されてもよい。
【００２８】
一実施形態において、予歪みは、等方正の予め歪まされたポリマーを生成するために、ポリマー２０２の部分に亘って均一に適用されてもよい。例として、アクリルのエラストマのポリマーは、両平面方向において、２００から４００パーセントまで伸張されてもよい。他の実施形態において、予歪みは、異方正の予め歪まされたポリマーを生成するために、ポリマー２０２の部分に関して異なる方向に不均一に適用される。例えば、シリコンフィルムは、一平面方向において約０から５０パーセントまで伸張され、他の平面方向において約３０から１００％まで伸張されてもよい。この場合、ポリマー２０２は、作動の時に、他の方向よりも一方向においてより大きく歪んでもよい。理論によって拘束されたくない一方で、本発明者は、一方向への予歪みポリマーは、予歪み方向におけるポリマーの剛性を増大することを、確信した。相応して、ポリマーは高予歪み方向において比較的より強固であり、低予歪み方向においてより従順であり、作動のときに、より多くの歪みが低予歪み方向に生じる。一実施形態において、変換器部分２００の方向２０８における歪みは、垂直方向２１０における大きな予歪みを搾取することによって高められ得る。例えば、変換器部分２００として使用されるアルカリのエラストマのポリマーは、方向２０８において２００パーセントまで伸張されてもよく、垂直方向２１０において５００パーセントまで伸張されてもよい。ポリマーに対する予歪みの量は、ポリマー材料及び適用におけるポリマーの要求される性能に基づいてもよい。
【００２９】
図３Ａは、一実施形態に係る、ゲーム用／音楽及びクリック用の適切な機能を提供する電気活性ポリマーモジュールの性能を定量化するシステム３００の図表である。システム３００は、ユーザによってコンピュータや機械的装置と対話するのに共通して用いられるタッチスクリーン上の「キークリック」反復を改善するのに、電子減衰用の電気信号を生成するために、採用されてもよい。システム３００は、ユーザが表面に触れ、ボタン又はキーを押し、又はノブを回すときに、現実的触覚応答を作成するように採用されてもよい。図３Ａに示されるように、システム３００の出力は、定常状態入力３０２と、図１の電気活性ポリマーモジュール１００を模擬するアクチュエータ機械的システムモジュール３０６内の過渡入力３０４と、に応じて、周波数（ｆ）に対する感覚（Ｓ）である。機能的に、アクチュエータ機械的システムモジュール３０６は、電気活性ポリマーモジュール１００への入力圧力を適用する指先部分３０８、又は触覚モジュール１００を圧搾する掌部分３１０を表している。異なる周波数でのアクチュエータ１００への最大電圧の印加は、ユーザが感覚Ｓ（ｆ）として理解するアクチュエータ機械的システムモジュール３０６における、定常状態振幅Ａ（ｆ）を生成する。強度知覚モジュール３１２は、変位と知覚のマッピングをする。これらの知覚Ｓ（ｆ）は、周波数と振幅に依存するが、デジベルに表現され得て、且つ、設計のゲーム用能力を説明し得る、強度を有する。クリック能力は、同じ方法で説明され得る。全電圧でのパルスへの過渡的な応答ｘ（ｔ）の振幅は、デジベルで感覚にマッピングされる。感覚は、設計が一サイクルに生成され得る、最も強烈な「クリック」である。なぜなら、ゲーム用能力は共鳴をてこ入れしてもよいので、クリック能力を超え得る。
【００３０】
図３Ｂは、一実施形態に係る、システム３００の機能的ブロック図表３１４である。感覚Ｓ（ｔ）は、定常状態入力命令Ｖ（ｔ）に応じて生成される。アクチュエータ機械的システムモジュール３０６は入力命令Ｖ（ｔ）に応じて変位ｘ（ｔ）を生成する。強度知覚モジュール３１２は、感覚Ｓ（ｔ）に変位入力ｘ（ｔ）をマッピングする。
【００３１】
このアプローチによれば、モデルは、電気活性ポリマーモジュール１００の能力を定量化するために構成される。さらに、電気活性ポリマー１００が働く、アクチュエータ機械的システム３０６のキャリブレーションについて説明され、それは、指先部分３０８と、掌部分３１０との両方を含んでいる。アクチュエータ性能を扱う本開示の部分は、一般的−目的モデルと、アクチュエータ機械的システム３０６に適合する性能に合わせるアクチュエータ分割方法と、を提供する。公表されたデータへの感覚モデルのキャリブレーションも示される。アクチュエータジオメトリに対する触覚モジュール１００の能力が議論される。モデル及び他の技術の計測と比較された現実のモジュール性能は、以下に議論される。
【００３２】
このモデルに関しての興味の一適用は、モバイル装置の重量の残りに関連してタッチスクリーンを側方に駆動する、電気活性ポリマーモジュールを備えた携帯モバイル装置である。異なるモバイル装置におけるたくさんのディスプレイとタッチスクリーンの調査は、平均約２５グラムの可動質量と約１００グラムの残り装置質量との結果になった。これらの値は、モバイル装置の重要な母集団を表すが、他のクラスの家電（すなわち、全地球測位衛星（ＧＰＳ）システムや、ゲーム用システム）のために容易に変更され得る。
【００３３】
ハンドセットとユーザの力学の説明
図４Ａは、一実施形態に係る、図３Ａ、図３Ｂに示されるアクチュエータ機械的システムモジュール３０６の機械的システムモデル４００である。図３Ａ、図３Ｂに示されるアクチュエータ機械的システム３０６は、拡張されている。ダッシュ線で示されるボックスは、データに適合された、指先４０２と、掌４０８と、アクチュエータ４１０と、のパラメータを示している。運転時において、電気活性ポリマーモジュール１００は、指先４０２と、タッチスクリーン４０４と、ハンドセットケース４０６と、掌４０８と、を含む、より大きな機械的システムの部分である。機械的システムモデル４００は、このシステムに接近する集中素子と、その中のアクチュエータと、を示している。指先４０２と掌４０８は、単純な（ｍ、ｋ、ｃ）マス−スプリング−ダンパーシステムとして処理される。これらのパラメータを評価するために、基部／先端部のせん断振動に対する定常状態応答が、キーを押圧している間に、人差し指の指先４０２において計測されて、ハンドセットの大きさの重量を保持する掌４０８において計測される。これらの計測は、触覚インピーダンス、特に、空間制約が２、３例のみの引用を許容するスキン上の接線牽引上に、成長する文献にデータを加える。そのような文献の例は、例えば、Lundstrom,R著「局所振動−人間の手の無毛皮膚の機械的インピーダンス」Journal of Biomechanics 17、137-144(1984)や、Hajin,A.Z.及びHowe，R.D.著「人間の指先における機械的インピーダンスの識別」ASME Journal of Biomechanical Engineering 119(1), 109-114 (1997)や、Isra，A.、Choi,S.、Tan,H.Z.著「閾値及び閾値上の刺激レベルにおける球状工具を保持する手の機械的インピーダンス」Proceedings of the Second Joint EuroHaptics Conference and Symposium on Haptic Interfaces for Virtual Environment and Teleoperator Systems, 55-60 (2007)である。
【００３４】
図４Ｂは、一実施形態に係る、アクチュエータ４１０の性能モデル４１２を示す。アクチュエータ力（Ｆ）及びスプリングレート（ｋ３）は、ジオメトリ（最初の９つのパラメータ）と、剛性率（Ｇ）と、電気的性質と、に依存する。ジオメトリ変数ｎ（ダッシュを伏した円）は、例えば、シミュレーション中に変えられてもよい変数を表している。アクチュエータ４１０は、スプリング及びダンパに並行した力源として処理され得る。追加のダンパを加えると、この１つの二次式（Ｆ＝−ｃｑ３ｖ２）は、計測された性能に対するキャリブレーションを改善してもよい。アクチュエータ４１０のジオメトリは、ブロックされた力及び受動スプリングレートを決定する。新Hookeanモデルは、引っ張り応力／歪みテストに対してキャリブレーションされた、１つの自由なパラメータである剛性率（Ｇ）を持った予歪み（ｐ）に従属する誘電体の力学について説明する。エネルギーモデルは、アクチュエータの変位及び電圧の関数として力用にコンパクトな表現をもたらす。（ｎ）セクションにアクチュエータを分割することは、設計者に、長い自由ストロークと高い阻止力との間の利用可能な機械的仕事をトレードオフすることを可能にすると共に、電気活性ポリマーの必要性に合うようにシステム全体の共振周波数を調整することも可能にする。
【００３５】
分割方法
図５Ａは、一実施形態に係る、バー整列ジオメトリに構成された、分割されたアクチュエータ５００の１つの側面を示す。（ｎ）セクションに与えられた設置面積内にアクチュエータ５００を分割することは、システムの受動剛性及び阻止力をセットする方法を提供する。予め歪まされた誘電体エラストマ５０２は、外部フレーム５０４を画定する剛体材料と、フレーム５０４内の１つ以上の窓５０６と、によって、保持されている。各窓５０６内には、同じ剛体フレーム材料のバー５０８があり、バー５０８の一方又は両側には、電極５１０がある。例えば、Pelrine, R. E., Kornbluh, R. D.、Joseph, J. P.著「作動の手段としての適合性の電極を持ったポリマー誘電体の電気歪み」Sensors and Actuators A 64, 77-85 (1998)に記載されるように、バー５０８の一側面上に誘電体エラストマ５０２を横断する電位差を適用することは、エラストマ内に静電気圧力を作成し、この圧力は、バー５０８上の力を働かせる。バー５０８上の力は、アクチュエータ５００の有効断面積に対応しており、したがって、幅（ｙｉ）に追加する各セグメント５１２の数で直線的に増大する。各追加のセグメント５１２は、アクチュエータ５００装置を二度、第１は伸張方向（ｘｉ）に短縮することによって、第２は変位に抵抗する幅（ｙｉ）に追加することによって、効果的に強固にするので、受動スプリングレートは、ｎ２に対応する。スプリングレートと阻止力は両方とも、直線的に、誘電体層（ｍ）の数に対応する。
【００３６】
図５Ｂは、一実施形態に係る、アクチュエータ５００のフレーム５０４とバー５０８要素に対する位相の電気的配置の１つの態様を示す、図５Ａに示される分割されたアクチュエータ５００の側面図である。図５Ｃは、背面５１４へのフレーム５０４の機械的連結、及び出力板５１６へのバー５０８の機械的連結を示す側面図である。分割されたアクチュエータ５００の出力板５１６は、例えば、フィードバックを提供するための、タッチスクリーンディスプレイ、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、コンピュータマウス、トラックボール、タッチパッド装置、遠隔制御装置、器具用ユーザインターフェース、ゲーム用コントローラ、ゲーム用コンソール、ポータブルゲーム用システム、コンピュータディスプレイ、携帯装置、スマートホン、モバイル装置、携帯電話、モバイルインターネット装置、携帯情報端末、全地球測位システム受信機、遠隔制御などのような様々な装置に一体的に組み込まれてもよい。一実施形態において、出力板５１６又は分割されたアクチュエータ５００は、ユーザへの触覚フィードバック感覚を増幅するために移動質量に連結されてもよい。いくつかの実施形態では、移動質量はトレイに装着されたバッテリーでもよい。
【００３７】
図５Ａから図５Ｃを参照して、アクチュエータ５００を分割することは、作動方向５１８における分割されたアクチュエータ５００の合成の有効残存長さ（ｘｉ）と、分割されたアクチュエータ５００の合成の有効幅（ｙｉ）とを、次式に従って決定する。
【００３８】
【数１】
2014510346.tif 000003
【００３９】
ｘｆは、ｘ方向における設置面積である。
ｙｆは、ｙ方向における設置面積である。
ｄは、分周器の幅である。
ｅは、縁部の幅である。
ｎは、セグメントの数である。
ｂは、バーの幅である。
ａは、バーセットバックである。
ｍは、層の数である。
【００４０】
本開示に係るシミュレーションデータは、ｄ＝１．５ｍｍの分周器と、ｂ＝２ｍｍのバーと、ｅ＝５ｍｍの縁部と、ｘｆ＝７６ｍｍのｘ方向設置面積と、ｙｆ＝３６ｍｍのｙ方向設置面積と、に基づいている。誘電体及びジオメトリに関する他の値は、例えば、剛性率Ｇと、誘電体定数εと、伸張されていない厚さｚ０と、層の数ｍと、バーセットバックａと、を含んでいる。
【００４１】
過渡応答−クリック能力
図６Ａは、一実施形態に係る、候補モジュールが掌及び指先のために運転中に提供できる予測クリック振幅のグラフィカル表現６００である。μｍ、ｐｐにおける振幅は、縦軸に沿って示され、ヘルツ（Ｈｚ）における周波数は横軸に沿って示される。図６Ｂは、一実施形態に係る、候補モジュールが掌及び指先のために運転中に提供できる予測クリック感覚６１０のグラフィカル表現６１０である。ｄＢ  ｒｅ：０．１μｍ、２５０Ｈｚの感覚は縦軸に沿って示され、ヘルツ（Ｈｚ）の周波数は横軸に沿って示されている。候補デザインによって提示されるクリック能力を評価するために、全電圧パルスがシミュレーションされる。共振周波数の４分の１サイクルのパルスの持続時間は、デザインに依存して変化され得る。ピーク変位は、感覚レベルの評価に変換され得る。結果は定常状態のものと同様であり、より多くのセグメントが振幅を減少させたが感覚を増大させた。
【００４２】
モデル化に対する計測されたモジュール性能
図７は、一実施形態に係る、テスト質量を備えたモジュールがベンチトップ上で計測された、計測された（点）に対するモデル化された（線）の定常状態応答のグラフィカル表現７００である。６セグメントのアクチュエータ設計は、定常状態ゲーム用能力とクリック能力（図６）との間に合理的なトレードオフを提供する。テスト質量を備えた６セグメントアクチュエータモジュールの定常状態応答は、ベンチ（図７、点）で計測され、システムモデル（図７、線）とよい一致が見られる。ベンチテストは剛性とダンピングと掌と指先の相対動きを除去したので、ベンチ上の振幅はシミュレーション振幅を超過した。
【００４３】
図８は、一実施形態に係る、２人のユーザ（点）で観察されたクリックデータ及び平均的なユーザでモデルの予測値の、グラフィカル表現８００である。マイクロメータ（μｍ）の変位が縦軸に沿って示され、秒（ｓ）の時間が横軸に沿って示されている。運転中のモジュールの予測クリック能力に対するモデルの能力を評価するために、２人のユーザがハンドセットモックアップをテストした。各ユーザはキャリブレーションの間に彼らが持つように、「ハンドセット」（ａ〜１００グラムテスト質量）を保持している。テスト質量に装着されたものは、電気活性ポリマーモジュールであり、モジュールに装着されたものは、「スクリーン」に近似する第２の２５グラムまでの質量であった。ユーザは、指先で、キープレスに近似する０．５Ｎより小さい押圧力で、「スクリーン」に触れた。電圧パルスが、モジュールに０．００４秒（概ねモデル化されたシステムの共振の４分の１）の間適用された。「電話」と「スクリーン」（図８、点）の変位が、レーザー変位メータ（Keyence，LK-G152）で追跡された。図に示されるように（図８、線）、モデルは、掌で電話ケースを支持しながらスクリーンに触れたときに、これら２人のユーザが経験したクリック過渡の合理的な推定を与えた。これら２つの把握力が、当業者によって評価されるであろうモデルがするよりも、より低いスプリングレートとより高いダンピング比を有していたように見える。モデルは、平均的な値に基づいており、個人的なスプリングレート及びダンピング係数は、同じ被験者による把持の間であっても、実質的に変化した。
【００４４】
図９Ａは、一実施形態に係る、ユーザインターフェース装置９０２及び電子減衰コントローラ９１０に連結された分割アクチュエータ９０４を備えた電子減衰フィードバックコントロールシステム９００を示す。分割されたアクチュエータ９０４は、図５Ａ〜図５Ｃに関連して説明された分割されたアクチュエータ５００と同様である。一実施形態において、電子減衰フィードバックコントロールシステム９００は、電気活性ポリマーアクチュエータ９０４と、タッチスクリーンインターフェース装置９０２の「キークリック」反復を改善するための電子減衰信号９１２を生成する、電子減衰コントローラ９１０とを備えている。一実施形態において、アクチュエータ９０４（例えば、分割されたアクチュエータ）は、アクチュエータバー９０６を介して、背面９０８に連結されている。電子減衰コントローラ９１０は、ユーザインターフェース装置９０２とアクチュエータ９０４との間のフィードバックループに連結されている。背面９０８は、ユーザに触覚フィードバックを提供するように、ユーザインターフェース装置９０２に連結するのに適して構成されている。アクチュエータ９０４は、如何なる大きさの装置を扱うために調整され得、例えば、適用の広い多様性を収容するための、縦変位と横変位と慣性駆動構成に組み入れられ得る。
【００４５】
様々な実施形態において、アクチュエータ９０４は、直接駆動、慣性駆動、又はそれらの組合せの、いずれかになり得る。直接駆動アクチュエータ９０４は、好ましい感度スペクトル（５０〜３００Ｈｚ）において、早い応答時間（５〜１０ｍｓ）で強いタッチフィードバックを提供する。直接駆動アクチュエータ９０４は、タッチ装置用の指への直接フィードバックを提供するようにディスプレイ及び／又はタッチセンサの裏に装着されるように構成されてもよく、又は装置全体に感じられ得る慣性フィードバックを提供するようにバッテリートレイに装着されるように構成されてもよい。直接駆動アクチュエータ９０４は、適用における光景及び音でフィードバックを同期させることによって、ユーザインターフェース装置９０２のユーザ経験を高める。直接駆動アクチュエータ９０４は、早い応答時間と広い周波数作動範囲とにより、感覚の様々な組合せを可能にする。直接駆動アクチュエータ９０４は、０〜３．７Ｖの範囲にある低入力電圧で駆動されてもよく、トリガ、パルス幅変調（ＰＷＭ）、又はアナログ電圧によって、制御され得る。
【００４６】
慣性駆動アクチュエータ９０４は、好ましい感度スペクトル（５０〜３００Ｈｚ）において、早い応答時間（５〜１０ｍｓ）で強いタッチフィードバックを提供する。慣性駆動アクチュエータ９０４は、適用における光景及び音でフィードバックを同期させることによって、モバイル装置のユーザ経験を高める。慣性駆動アクチュエータ９０４は、早い応答時間と広い周波数作動範囲により、感覚の様々な組合せを可能にする。慣性駆動アクチュエータ９０４は、０〜３．７Ｖの範囲の低入力電圧で駆動されてもよく、トリガ、パルス幅変調、又はアナログ電圧によって制御され得る。
【００４７】
いくつかの実施形態では、共通又は独立駆動回路で駆動されてもよい多数のアクチュエータ９０４、及び／又は電子減衰フィードバックコントロールシステム９００があってもよい。これは、短い応答（例えば、「キークリック」）と長い応答（例えば、ゲーム用／音楽）とが両方とも要求されるユーザインターフェース装置において利点かもしれない。いくつかの適用において、フィードバック応答を、空間的及び時間的に分配することも利点かもしれない。例えば、ゲーム用の応答が、手の掌に保持される装置の部分に伝えられ得る一方で、「キークリック」が、キーパッドとして働くように設計された装置の部分に伝えられ得る。他の例は、ヘッドホンにあり、方向的、量的、及び質的な情報が、効果の独立制御によって各耳カップを通してユーザに伝達されてもよく、例えば、長い効果がヘッドホンの第２の耳カップに独立して伝達される一方で、短い効果がヘッドホンの一方の耳カップに伝達されてもよい。
【００４８】
電子減衰フィードバック制御システム９００は、ユーザインターフェース装置９０２を動かすことによって、ユーザへの触覚フィードバックを生み出すように構成されている。様々な実施形態において、ユーザインターフェース装置９０２は、タブレットコンピュータのタッチスクリーンディスプレイ、ラップトップコンピュータ、コンピュータディスプレイ、スマートホン、モバイル装置、携帯電話、モバイルインターネット装置、携帯情報端末、全地球測位システム受信機、デスクトップホン、カジノゲームマシン、キオスクの店頭、産業統制でもよい。他の実施形態において、インターフェース装置９０２は、コンピュータマウスや、トラックボールや、タッチパッドや、遠隔制御装置や、器具のユーザインターフェースや、ゲーム用コントローラや、ゲーム用コンソールや、ポータブルゲーム用システムや、遠隔制御などのような入力装置でもよい。ユーザインターフェース装置９０２の動作は、平面内又は平面の外でもよい。共振作動（典型的には７０Ｈｚ〜１５０Ｈｚ）用に設計された電気活性ポリマーシステムについて、単一のアクチュエータインパルスは、ユーザへの触覚応答を提供する。この応答は、典型的には、望ましくなく、非現実的な効果を生成する、遅い時間の機械的リンギングを含んでいる。この望ましくない機械的リンギング効果は、電子減衰を提供し、且つ、現実的「キークリック」効果を生み出すための、相殺する複雑な波形をアクチュエータ９０４に適用することによって、最小化され、又は実質的に取り除かれ得る。
【００４９】
一実施形態において、電子減衰の機能性は、ユーザインターフェース装置９０２の回路に連結される電子減衰コントローラ９１０によって、実行され得る。電子減衰コントローラ９１０は、アクチュエータ９０４に適用される減衰電圧制御信号９１２を適用することによって、ユーザインターフェース装置９０２の減衰力を制御して、振動のような機械的動作を減衰させることを可能にする。一実施形態において、ユーザがユーザインターフェース装置に触れるとき、電子減衰コントローラ９１０は、ユーザインターフェース装置９０２によって生成される作動信号９１８を検知するように構成されている。作動信号９１８に応じて、電子減衰コントローラ９１０は、ユーザインターフェース装置９０２の減衰を制御するために、アクチュエータ９０４への減衰する電圧制御信号９１２（一実施形態に係る図９Ｂ）を適用する。電圧信号９０２は、アクチュエータ９０４の動きを減衰させて、それ故、ユーザインターフェース装置９０２の動き９１６は減少し、又は欲しない機械的リンギングを実質的に最小化し、ユーザに現実的「キークリック」触覚フィードバックを提供する。アクチュエータ９０４に適用される減衰電圧制御信号９１２は、アクチュエータ９０４が一実施形態に係る図９Ｃに示された変位曲線９１４に従って動くことを引き起こす。
【００５０】
例えば、ユーザインターフェース装置９０２の応答の特定の機械的なリンギングを減衰させるように要求される、波形の形状、振幅、周波数のような、減衰電圧制御信号９１２の特徴は、経験的に決定され、又はモデル化され得る。電気活性ポリマーモジュールの性能を定量化するためのシステム３００（図３Ａ、３Ｂ）は、例えば、減衰電圧制御信号９１２の特性を決定するために採用されてもよい。さらに、減衰電圧制御信号９１２の特性は、図４Ａに関連して説明される機械的システムモデル４００と、図４Ｂに関連して説明されるアクチュエータ性能モデル４１２と、を用いてモデル化され得る。減衰電圧制御信号９１２の特性は、例えば、図６Ａに示されるように、候補モジュールが掌及び指先用に、運転中に提供され得る、予測クリック振幅のグラフィカル表示に基づいて、又は候補モジュールが運転中に掌又は指先に提供され得る予測クリック感覚のグラフィカル表示に基づいて、決定されてもよい。減衰電圧制御信号９１２の特性を決定する他の有用なデータは、限定なく、テスト質量でのモジュールの定常状態応答と、観察されるユーザのクリックデータと、図７、図８に関連して説明されるような平均的なユーザ用のモデルの予測値と、を含んでいる。減衰電圧制御信号９１２の特性を決定するために、他の技術が採用されてもよいことは認識されるだろう。したがって、一旦、特定のユーザインターフェース装置９０２の機械的リンギングパターンが決定されると、減衰電圧制御信号９１２の特性が、減衰電圧制御信号９１２のアクチュエータ９０２への適用がモジュール９０４の減衰を電気的に制御するように、開発され得る。
【００５１】
様々な実施形態において、電子減衰コントローラ９１０は、触覚フィードバックを提供するときに、作動信号、及び／又は特定のユーザインターフェース装置９０２によって生み出される振動のリンギングの具体的なパターンに基づいて適用され得る、複数の電子電圧減衰信号を記憶するメモリを、含んでいる。さらに、ユーザインターフェース装置９０２から検知される作動信号９１８の強さ及び／又は波形タイプに適応させるために、減衰電圧制御信号９１２の波形は、電子減衰コントローラ９１０の要素によって変更され得る。したがって、一旦、減衰電圧制御信号９１２が電子減衰コントローラ９１０によって選択されると、減衰電圧制御信号９１２は検知された作動信号９１８に従って増幅され又は減衰されてもよい。電子減衰コントローラ９１０は、デジタル、アナログ、又はそれらの組合せでもよい。デジタル信号処理実行において、要求される電子減衰電圧信号プロファイルは、デジタル形式やデジタル−アナログ変換で記憶されてもよく、及び／又は増幅器がアクチュエータへの適用のための減衰電圧制御信号９１２を生成するように使用されてもよい。他の実施形態において、電子減衰コントローラは、マイクロプロセッサと、メモリと、アナログ−デジタル変換器と、デジタル−アナログ変換器と、増幅器と、備えている。
【００５２】
図９Ｄは、一実施形態に係る、電子減衰コントローラ９１０を示している。一実施形態において、電子減衰コントローラ９１０は、ユーザインターフェース装置９０２から信号を受信し、タッチスクリーンのインターフェース装置９０２の「キークリック」反復を改善するために、電気活性ポリマーアクチュエータ９０４への対応する電子減衰信号９１２を出力する。ユーザインターフェース装置９０２から受信した作動信号９１８は、単純なパルスでよく、又はユーザインターフェース装置９０２を作動するのに必要となるどれだけの力を表すデジタル値でもよい。アナログ−デジタル変換器９２０は、作動信号９１８をデジタル化して、プロセッサ９２２に提供する。様々な実施形態において、プロセッサ９２２は、汎用プロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向けに一体化された回路（ＡＳＩＣ）、分野プログラム可能ゲート配置（ＦＰＧＡ）、プログラム可能な論理装置（ＰＬＤ）、又は他のプログラム可能な論理装置、分離ゲート又はトランジスタ論理、分離ハードウェア要素、又はここに説明される機能を実行するように設計されたものの如何なる組み合わせでもよい。予めプログラムされた論理に基づいて、又は作動信号９１８のリアルタイム評価に基づいて、プロセッサ９２２はメモリ９２４から適切なデジタル波形を選択する。デジタル波形９２４は、メモリ９２４に記憶されてもよく、様々なユーザインターフェース装置９０２に相関がある。したがって、プロセッサ９２２が作動信号９１８を受信するときに、メモリ９２４から適切なデジタル波形を選択できる。デジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）変換器９２６は、デジタル化された波形情報を、増幅器９２８によって増幅されるアナログ信号に変換する。増幅器９２８は、電気活性ポリマーアクチュエータ９０４に連結されており、電気活性ポリマーアクチュエータ９０４へのアナログ方式で選択された電子減衰信号９１２を適用する。一実施形態では、プロセッサ９２２は、メモリ９２４に波形を記憶する必要なしに、作動信号９１８の特性のみに基づく、適切な電子減衰信号９１２を生成するように構成されてもよい。他の実施形態において、作動信号９１８は、プロセッサ９２２がデジタル−アナログ変換器９２６に先立って、デジタル化された波形へのスケーリング要因を提供することができるように、作動力情報を含んでもよい。プログラム可能な利得増幅器が、本開示の範囲を制限することなしに、同じスケーリング機能を成し遂げることが、認識されるだろう。
【００５３】
一実施形態において、モデリングワークステーションコンピュータ９３０は、電子減衰信号９１２波形を生成するように使用されてもよく、波形はその後デジタル化された波形データベース９３２に記憶される。データベース９３２は、デジタル波形メモリ９２４がデータベース９３２の内容に定期的に更新してもよいように、電子減衰コントローラ９１０に連結されてもよい。
【００５４】
一実施形態において、電子減衰信号９１２は、ユーザインターフェース装置９０２のタイプに基づくユーザによって最適化されてもよい。そこに関しては、電子減衰コントローラ９１０は、ユーザが、ユーザインターフェース装置９０２に力を適用し、且つ、「キークリック」触覚フィードバック用に感じる、「学習」モードに置かれてもよい。電子減衰コントローラ９１０は、その後、ユーザが振幅、周波数、又は電子減衰信号９１２の他の特性を調整することを可能とするように、ユーザインターフェース装置９０２上にグラフィカル指示を表示する。このようにして、試行錯誤によって、ユーザは、「キークリック」触覚フィードバックを最適化できる。調整プロセスは、ユーザが、電子減衰コントローラ９１０が適切な電子減衰信号９１２に変換する、適切な減衰係数を入力することを可能にすることによって、単純化されてもよい。
【００５５】
図１０は、一実施形態に係る、現実的効果を作成するためのコンピュータで実施される方法１０００の論理図である。一実施形態に従って、１００２において、方法１０００は、特徴付けする望ましい効果を備えている。望ましい効果の特徴づけは、時間領域における電気活性ポリマーシステムの、加速度、速度、及び変位を、計測する工程と、電気活性ポリマーシステムが、線形、二次的、マススプリング減衰システムに従うかどうか、又は、直接又は慣性作動システムのようなシステムに連結された複共振かどうかを決定する工程と、を含んでいる。システムは、共振周波数、質量、剛性、及び減衰に関して、特徴付けられる。いかなる音声効果も特徴付けられる。
【００５６】
一実施形態における１００４において、方法１０００は、望ましい効果用の電気活性ポリマー再現システムを備えている。これは、電気活性ポリマーシステムの、直接又は慣性駆動、質量移動（又は一時停止され、反応生成量）、阻止された力能力、ストローク用の、アクチュエータを選択する工程を、含んでいる。このプロセスは、さらに、直接駆動及び慣性駆動システム用の典型的な荷重を推定する工程を、含んでいる。換言すると、それが指タッチであるか又は手で保持されているか等を推定することである。
【００５７】
一実施形態における１００６において、方法１０００は、動的条件の下、電気活性ポリマー再生システムの能力を評価する工程を、備えている。このプロセスは、さらに、望ましい効果に対応するアクチュエータ駆動波形が、作動の線形又は非線形モードにあるかどうかを判断する工程を、備えている。このプロセスは、さらに、軸移動が有効（接線に対して垂直）であるかどうかを判断する工程を、備えている。
【００５８】
一実施形態における１００８において、方法１０００は、比較的単純な効果、又は過去の結果に概ね類似する効果で、望ましい効果出力が得られるまで、効果電圧プロファイルを編集する工程を、備えている。このプロセスは、試行錯誤のように特徴付けられるかもしれないが、方法は、前の波形が望ましい応答にかなり近いときに、よく働く。
【００５９】
一実施形態における１０１０において、方法１０００は、複雑又は非線形効果用の、時間領域非線形システムモデルを生成する工程を、備えている。プロセスは、さらに、閉じたループフィードバック分析を用いながら望ましい効果を生み出す必要な入力波形を引き出す工程を、備えている。実現可能な解決策が得られたときに、プロセスは実現可能な解決策を実行する工程と、微調整用に１００８で説明されたプロセスを編集する工程を繰り返す工程と、を備えている。実現可能な解決策が得られないとき、プロセスは再生システムを変更する工程を、備えている。
【００６０】
図１１は、図１０に関連して説明された方法１０００の実施形態が実行されてもよい、システム１１００を、示している。様々な実施形態において、方法１０００は、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで実行されてもよい。ハードウェアは、例えば、汎用コンピュータ１１０２と、加速度計１１０４と、マイクロホン１１０６と、トリガコントローラ１１１０と、波形表示装置１１１２と、を備えてもよい。ソフトウェア１１１４は、例えば、波形エディタと、ＰＳＰＩＣＥモデリングプログラムと、を備えていてもよい。システム出力は、例えば、汎用コンピュータ１１０２によって実行され得る全ての、図４Ａ、図４Ｂに関連して説明されるような機械的システムモデル４００及びアクチュエータ性能モデル４１２と、図３Ａ、３Ｂに関連して説明されるようなゲーム用／音楽及びクリック適用のための適切な能力を提供する電気活性ポリマーモジュールの性能を定量化するためのシステムと、を含んでいる。方法１０００は、さらに、設計者１１１８が望ましい効果に満足するまで、記録する工程と、音声と触覚効果の両方ともを再生する工程と、を同時に備えている。再生は、知覚プロセスの一部であるセンサ１１２０を物理的に押圧することによって、引き起こされる。システムモデル（例えば、ＰＳＰＩＣＥにおける）の閉じたループの制御は、望ましい加速度を与え、且つ、コンピュータディスプレイ１１２６によって表示される、電圧波形１１２２を創造する。電圧波形１１２２の微調整の間、加速度が計測され、波形１１２４が波形表示装置１１１２上に表示される。
【００６１】
図４Ａ、４Ｂに関連して説明される、機械的システム４００及びアクチュエータ性能モデル４１２を作成した後に、方法１０００を用いて、汎用コンピュータ１１０２は、望ましい効果を開発するように機械的システムモデル４００及びアクチュエータ性能モデル４１２を実行するように構成されている。上述したように、機械的システムモデル４００は、望ましい電気活性ポリマーアクチュエータの機械的側面をモデル化するように使用されている。点線を付して示したボックスは、モデルを生成するデータに適合する、指先４０２、掌４０８、及びアクチュエータ４１０のパラメータを示している。指先４０２及び掌４０８は、単純な（ｍ、ｋ、ｃ）マススプリング減衰システムとして、扱われている。これらのパラメータを評価するために、基部／端部のせん断振動に対する定常状態応答が、キープレスの間に人差し指の指先４０２と、ハンドセットの大きさの質量を保持する掌４０８と、において計測される。アクチュエータ力（Ｆ）及びスプリングレート（ｋ３）は、ジオメトリ（最初の９つのパラメータ）、剛性率（Ｇ）、及び電気的特性に依存する。例えば、ジオメトリ変数ｎ（点線を付した円）は、シミュレーション中に変えられる変数を表している。アクチュエータ４１０は、スプリング及びダンパと並列な力源として、扱われてもよい。
【００６２】
現実的効果を作成するための、コンピュータで実施される方法１０００及びシステム１１００を大まかに説明してきたが、開示は、方法１０００が実施されてもよい汎用コンピュータ１１０２の環境の一つの限定しない例に、今や転じる。図１２は、一実施形態に係る、電気活性ポリマー器具の能力を定量化するためのコンピュータで実施される方法１０００の様々な側面を実行する汎用コンピュータ１１０２の代表例である環境１２１０の例を示している。コンピュータシステム１２１２は、プロセッサ１２１４と、システムメモリ１２１６と、システムバス１２１８と、を含んでいる。システムバス１２１８は、限定されないシステムメモリ１２１６を含むシステム要素を、プロセッサ１２１４に連結する。プロセッサ１２１４は、様々な利用可能なプロセッサのいずれかであり得る。デュアルマイクロプロセッサ及び他のマルチプロセッサ構成が、プロセッサ１２１４として採用されてもよい。
【００６３】
システムバス１２１８は、メモリバス又はメモリコントローラ、周辺バス又は外部バス、及び／又は、限定されないが９ビットバスを含む、様々な利用可能なバス構成のいかなるものを使用するローカルバス、工業規格アーキテクチャ（ＩＳＡ）、マイクロチャンネルアーキテクチャ（ＭＳＡ）、拡張ＩＳＡ（ＥＩＳＡ）、知的駆動電子工学（ＩＤＥ）、ＶＥＳＡローカルバス（ＶＬＢ）、周辺装置相互接続（ＰＣＩ）、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、高度なグラフィックスポート（ＡＧＰ）、パーソナルコンピュータメモリカード国際協会バス（ＰＣＭＣＩＡ）、小さいコンピュータシステムインターフェース（ＳＣＳＩ）、又は他の周辺バスの、いずれかであり得る。
【００６４】
システムメモリ１２１６は、揮発性メモリ１２２０と、非揮発性メモリ１２２２と、を含んでいる。スタートアップの間のようなコンピュータシステム１２１２内の要素の間の情報を転送する基本ルーチンを含んでいる基本入力／出力システム（ＢＩＯＳ）は、非揮発性メモリ１２２２に記憶されている。非揮発性メモリ１２２２は、例えば、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、プログラム可能なＲＯＭ（ＰＲＯＭ）、電気的にプログラム可能なＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的に消去可能なＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、又はフラッシュメモリを、含んでもよい。揮発性メモリ１２２０は、外部キャッシュメモリとして働くランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含んでいる。さらに、ＲＡＭは、同時性のＲＡＭ（ＳＲＡＭ）、動的ＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、同時性のＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）、ダブルデータレートＳＤＲＡＭ（ＤＤＲ  ＳＤＲＡＭ）、向上したＳＤＲＡＭ（ＥＳＤＲＡＭ）、Ｓｙｎｃｈｌｉｎｋ  ＤＲＡＭ（ＳＬＤＲＡＭ）、直接ラムバスＲＡＭ（ＤＲＲＡＭ）のような多くの形式で利用可能である。
【００６５】
コンピュータシステム１２１２は、取り外し可能／非取り外し可能、揮発性／非揮発性のコンピュータ記憶装置メディアを、含んでもよい。図１２は、例えば、ディスク記憶装置１２２４を示している。ディスク記憶装置１２２４は、限定されないが、磁気ディスクドライブ、フロッピーディスクドライブ、テープドライブ、ＪＡＺドライブ、Ｚｉｐドライブ、ＬＳ−６０ドライブ、フラッシュメモリカード、又はメモリースティックの、ような装置を含んでいる。加えて、ディスク記憶装置１２２４は、記憶装置メディアを別々に、又は、限定されないが、コンパクトディスクＲＯＭ装置（ＣＤ−ＲＯＭ）、書き込み可能なＣＤドライブ（ＣＤ−Ｒ  Ｄｒｉｖｅ）、書き換え可能なＣＤドライブ（ＣＤ−ＲＷ  Ｄｒｉｖｅ）、又はデジタル多用途ディスクＲＯＭドライブ（ＤＶＤ−ＲＯＭ）、のような光学ディスクドライブを含む他の記憶装置メディアと組み合わせて、含んでもよい。システムバス１２１８へのディスク記憶装置１２２４の接続を容易にするために、取り外し可能、又は非取り外し可能なインターフェース１２２６が典型的には使用される。
【００６６】
図１２が、ユーザと、適切な作動環境１２１０で説明される基本コンピュータリソースとの間の仲介者として働く、ソフトウェアを説明することが、認識されるだろう。そのようなソフトウェアは、作動システム１２２８を含んでいる。作動システム１２２８は、ディスク記憶装置１２２４上に記憶され得るが、コンピュータシステム１２１２のリソースを制御し、且つ、割り当てるために働く。システム適用１２３０は、プログラムモジュール１２３２と、システムメモリ１２１６又はディスク記憶装置１２２４上のどちらかに記憶されたプログラムデータ１２３４と、を介して作動システム１２２８によるリソースの管理を利用している。ここに説明される様々なコンポーネントが、様々な作動システム、又は作動システムの組み合わせで実行され得ることが、理解されるだろう。
【００６７】
ユーザは、入力装置１２３６を介して、コンピュータシステム１２１２にコマンド又は情報を入力する。入力装置１２３６は、限定されないが、マウス、トラックボール、スタイラス、タッチパッド、キーボード、マイクロホン、ジョイスティック、ゲームパッド、衛星放送アンテナ、スキャナ、テレビチューナカード、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、ウェブカメラ等のような、位置指示装置を含んでいる。これら及び他の入力装置は、インターフェースポート１２３８を経由してシステムバス１０１８を通してプロセッサ１２１４に接続される。インターフェースポート１２３８は、例えば、シリアルポート、パラレルポート、ゲームポート、及びユニバーサルシリアルポート（ＵＳＢ）を含んでいる。出力装置１２４０は、入力装置１２３６のような同じタイプのポートのいくつかを使用する。したがって、例えば、ＵＳＢポートは、コンピュータシステム１２１２への入力を提供し、出力装置１２４０へのコンピュータシステム１２１２からの情報を出力するのに、使用されてもよい。出力アダプタ１２４２は、特別なアダプタを要求する他の出力装置１２４０に亘って、モニタ、スピーカ、印刷機のようないくつかの出力装置１２４０があることを示すために、提供される。出力アダプタ１２４２は、例として限定されずに、出力装置１２４０とシステムバス１２１８との間の接続の手段を提供する、ビデオ及びサウンドカードを、含んでいる。他の装置及び／又は装置のシステムが、遠隔コンピュータ１２４４のような入力及び出力能力を両方とも提供することに、注目されるべきである。
【００６８】
コンピュータシステム１２１２は、遠隔コンピュータ１２４４のような１つ以上の遠隔コンピュータへの論理的接続を使用してネットワーク化された環境で作動し得る。遠隔コンピュータ１２４４は、パーソナルコンピュータ、サーバ、ルータ、ネットワークＰＣ、ワークステーション、マイクロプロセッサに基づく器具、同等の装置、又は他の共通ネットワークノード等になり得て、コンピュータシステム１２１２に関連して説明される多量の又は全ての要素を典型的には含んでいる。簡潔さの目的のために、メモリ記憶装置１２４６のみが、遠隔コンピュータ１２４４で説明される。遠隔コンピュータ１２４４は、コンピュータシステム１２１２に、ネットワークインターフェース１２４８を通して論理的に接続されており、さらにまた、通信接続１２５０を経由して物理的に接続されている。ネットワークインターフェース１２４８は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）及びワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）のような通信ネットワークを、包含している。ＬＡＮ技術は、ファイバ分配データインターフェース（ＦＤＤＩ）、銅分配データインターフェース（ＣＤＤＩ）、イーサネット／ＩＥＥＥ８０２．３、トークンリング／ＩＥＥＥ８０２．５等を、含んでいる。ＷＡＮ技術は、限定されないが、二点間リンク、統合サービスデジタルネットワーク（ＩＳＤＮ）のような回路交換ネットワーク及びその変形例、パケット交換ネットワーク、及びデジタル加入者線（ＤＳＬ）を、含んでいる。
【００６９】
通信接続１２５０は、バス１２１８にネットワークインターフェース１２４８を接続するために採用されたハードウェア／ソフトウェアを参照する。通信接続１２５０は、コンピュータシステム１２１２の内部の、図解の明瞭さのために示されているが、コンピュータシステム１２１２への外部にもなり得る。ネットワークインターフェース１２４８への接続に必要なハードウェア／ソフトウェアは、典型的な目的だけのために、普通電話グレードモデム、ケーブルモデム、及びＤＳＬモデムを含むモデムと、ＩＳＤＮアダプタと、イーサネットカードと、のような内部及び外部技術を、含んでいる。
【００７０】
ここに使用されるように、用語「コンポーネント」、「システム」などは、電気機械的装置に加えて、コンピュータ関連の存在、ハードウェア、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせ、ソフトウェア、又は実行におけるソフトウェアをも、参照し得る。例えば、コンポーネントは、そうであることに限定されないが、プロセッサ上でのプロセス実行、プロセッサ、オブジェクト、実行可能ファイル、実行のスレッド、プログラム、及び／又はコンピュータでもよい。
【００７１】
側面に関連して説明される、具体的な特徴、構造、又は特性が、少なくとも一側面に含まれていることを、「一側面」又は「ある側面」へのいかなる参照が意味することは、注目に値する。フレーズ「一側面における」又は明細書における「一側面における」の体裁は、必ずしも同じ側面を全て参照しない。
【００７２】
特に別記されない限り、用語「処理」、「演算」、「計算」、又は「決定」等は、コンピュータ又は演算システムの作動及び／又はプロセスを参照し、又は、汎用プロセッサ、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ又は他のプログラム可能な論理装置、離散的ゲート又はトランジスタロジック、離散的ハードウェアコンポーネント、又はここに説明される、レジスタ及び／又はメモリ内の物理量（例えば、電気）として提示されるデータを、巧みに操り、及び／又は、メモリ、レジスタ又は情報記憶装置のような他の、変換器、又はディスプレイ装置内の物理量として提示される他の類似のデータに変換する、機能を実行するように設計されたその任意の組み合わせのような同様な電子演算装置を、参照する。
【００７３】
「一実施形態」又は「ある実施形態」へのいかなる参照は、少なくとも一実施形態に含まれる実施形態に関連して説明される、特別な特徴、構造、又は特性を意味することは、注目に値する。明細書における、フレーズ「一実施形態における」又は「一側面における」の体裁は、必ずしも同じ実施形態をすべて参照することを必要としない。
【００７４】
いくつかの実施形態が、表現「連結された」及び「接続された」を用いて、その派生語と共に説明されてもよいことは、注目するに値する。これらの用語は、互いの類義語として意図されていない。例えば、幾つかの実施形態が、２つ以上の要素が互いに直接物理的に又は電気的接触であることを示すために、用語「接続された」及び／又は「連結された」を用いて説明されてもよい。しかしながら、用語「連結された」が、２つ以上の要素が互いに直接に接触していないが、まだ互いに協働し、又は互いに作用することを意味してもよい。
【００７５】
正確に説明されておらず、又はここに示されていないけれども、当業者が、本開示の原理を具現化し、その範囲内に含まれる、様々なアレンジメントを考案できることが、認識されるだろう。さらに、ここに提示された全ての例や条件的な言語が、技術を進めるのに貢献する、本開示及び概念に説明される原理を読者が理解するのを助けるように主に意図されており、そうような具体的に提示された例や条件への限定がないこととして解釈されるようになっている。さらに、原理、実施形態、及びその具体的な例と同様の実施形態をここに提示する全てのステートメントは、その構造的及び機能的な等価物を両方とも包含するように意図されている。さらに、そのような等価物が、現在に知られている等価物と、将来に開発される等価物、つまり、構造にかかわらず、同じ機能を実行するいかなる開発された要素とを両方とも含んでいることが、意図されている。したがって、本開示の範囲は、例示的な実施形態、及びここに示され説明される実施形態に限定されないように意図されている。むしろ、本開示の範囲は、添付の請求項によって、具現化されている。
【００７６】
本開示（特に、特許請求の範囲における）の内容に使用される用語「ａ」及び「ａｎ」及び「ｔｈｅ」及び類似の参照は、他の方法でここに支持されることなく、又は内容によって明確に否定されることがなければ、単数と複数の両方ともを対象とするように解釈されるようになっている。ここでの値の範囲の提示は、範囲内にある各個別の値を個々に参照する簡単な方法として役立つように、単に意図されているに過ぎない。ここに他の方法で示されない限り、各個別の値は、あたかもここに個別に提示されたかのように、明細書に組み込まれる。ここに他の方法で示され又は内容によって他の方法で明確に否定されない限り、ここに説明される全ての方法は、いかなる適切な順序で実行され得る。
【００７７】
ここに提供された、いかなる及びすべての例、又は例示的言語（例えば、「そのような」、「その場合に」、「例の方法で」）は、発明をよく示し、且つ、他で請求された発明の範囲上の限定を課さない、ように意図されているに過ぎない。明細書において、発明の実施に不可欠な、いかなる請求されていない要素を指示するように解釈されるべき、言語はない。特許請求の範囲が、いかなる選択的な要素を排除するように起案されてもよいことが、さらに注目される。そのようなものとして、このステートメントが、請求項の提示又は否定的な限定に関連して、単一、のみ等のような排他的な用語の使用のために、上述した基礎として役立つように意図されている。
【００７８】
ここに開示される代替的な要素又は実施形態のグループは、限定として解釈されることはない。各グループのメンバは、個々に、又は他のグループ又はここに見つけられる他の要素のいかなる組み合わせを、参照し請求してもよい。グループの１つ以上のメンバが、便宜的及び／又は特許性の理由のために、グループに含まれてもよく、グループから除かれてもよいことが、予想される。
【００７９】
実施形態のある特徴が上述したように説明された一方で、多くの変形、置換、変更、等価物が、当業者に今や思い浮かぶだろう。したがって、添付の請求項が、開示された実施形態及び添付の請求項の範囲内にあるように、変形及び変化のようなすべてを対象とすることが意図されていることが理解されるだろう。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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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７】
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【図８】
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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１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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