(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
触覚アクチュエータであって、
第１のＪ型軌道の形を定める第１の複数の機械的リンクと、
第２のＪ型軌道の形を定める第２の複数の機械的リンクと、
第１の質量と、
第２の質量と、
前記触覚アクチュエータにより受け取られた入力信号に応じて、前記第１と第２のＪ型軌道の上でそれぞれ第１と第２の質量を加速して、それにより触覚出力を作り出すように、前記第１と第２の複数の機械的リンクに動作可能に結合された出力特徴部を備えるモータ部と、
を備える触覚アクチュエータ。
【請求項２】
前記第１と第２のＪ型軌道が、各自の長さのうちそれぞれ少なくとも一部にわたって同軸であることを特徴とする、請求項１に記載の触覚アクチュエータ。
【請求項３】
制御装置をさらに備え、前記制御装置が、前記Ｊ型軌道の前記同軸の部分の上で前記第１と第２の質量の振動運動を作り出すようになされていることを特徴とする、請求項２に記載の触覚アクチュエータ。
【請求項４】
前記振動運動が、前記第１と第２の質量によるエネルギーの共振的蓄積をもたらすことを特徴とする、請求項３に記載の触覚アクチュエータ。
【請求項５】
前記第１と第２のＪ型軌道が、各自の長さのうち少なくとも一部にわたって非同軸であることを特徴とする、請求項１に記載の触覚アクチュエータ。
【請求項６】
制御装置をさらに備え、前記制御装置が、前記Ｊ型軌道の前記非同軸の部分の上で前記第１と第２の質量の振動運動を作り出すようになされていることを特徴とする、請求項５に記載の触覚アクチュエータ。
【請求項７】
前記振動運動が、外部で検出可能な触覚振動を生じることを特徴とする、請求項６に記載の触覚アクチュエータ。
【請求項８】
前記触覚出力が単独のタップを含むことを特徴とする、請求項１に記載の触覚アクチュエータ。
【請求項９】
前記触覚出力が、容易に知覚可能なタップの連なりを含み、前記タップの連なりは、分離したタップとしてユーザにより容易に知覚可能であることを特徴とする、請求項１に記載の触覚アクチュエータ。
【請求項１０】
弾性装置をさらに備え、前記弾性装置は、前記第１の質量から力学的エネルギーを受け取るようになされているとともに、続いて前記力学的エネルギーを前記第１の質量に返すようになされており、その後すぐに結果として前記Ｊ型軌道の一部の上での前記第１の質量の速度が増加することを特徴とする、請求項１に記載の触覚アクチュエータ。
【請求項１１】
信号の受け手に対して信号を伝える方法であって、
同じ第１の期間中に、第１の慣性質量と第２の慣性質量を同軸に加速すること、および
同じ第２の期間中に、前記第１の慣性質量と前記第２の慣性質量を、前記受け手により前記第２の期間の間に検知可能なタップ信号を作り出すように、非同軸に加速すること
を含む方法。
【請求項１２】
前記第１の慣性質量と前記第２の慣性質量を非同軸に加速することは、前記第２の期間中に前記第１の慣性質量を第１の弓形軌道上で加速することと、前記第２の期間中に前記第２の慣性質量を第２の弓形軌道上で加速することを含むことを特徴とする、請求項１１に記載の、信号の受け手に対して信号を伝える方法。
【請求項１３】
前記第１の弓形軌道と前記第２の弓形軌道が実質的に同一平面上にあることを特徴とする、請求項１２に記載の、信号の受け手に対して信号を伝える方法。
【請求項１４】
前記第１の期間中に前記第１の慣性質量と前記第２の慣性質量を同軸に加速することが、前記第１の期間中に前記第１の慣性質量と前記第２の慣性質量を逆方向に加速することを含むことを特徴とする、請求項１１に記載の、信号の受け手に対して信号を伝える方法。
【請求項１５】
前記第１の期間中に前記第１の慣性質量と前記第２の慣性質量を同軸に加速することが、前記第１の期間中に前記第１の慣性質量と前記第２の慣性質量を同期させて同じ方向に振動させることを含むことを特徴とする、請求項１１に記載の、信号の受け手に対して信号を伝える方法。
【請求項１６】
前記第１の期間中に前記第１の慣性質量と前記第２の慣性質量を同軸に加速することが、前記第１の期間中に前記第１の慣性質量と前記第２の慣性質量を同期させて逆方向に振動させることを含むことを特徴とする、請求項１１に記載の、信号の受け手に対して信号を伝える方法。
【請求項１７】
触覚信号を作り出す装置であって、
第１の慣性質量と、
第２の慣性質量と、
加速装置とを備え、
前記加速装置が、第１の期間中に前記第１と第２の質量をお互いに対して対称的に加速するように、構成および適合されているとともに、
前記加速装置が、前記第１の期間中に作り出される副次触覚信号と比べて顕著に検出されやすい主要触覚信号を第２の期間中に作り出すように、前記第２の期間中には前記第１と第２の質量をお互いに対して非対称的に加速するように、構成および適合されている
ことを特徴とする装置。
【請求項１８】
前記主要触覚信号が、前記副次触覚信号の少なくとも約２倍の大きさの力学的エネルギーを伝えることを特徴とする、請求項１７に記載の、触覚信号を作り出す装置。
【請求項１９】
前記主要触覚信号が、前記副次触覚信号の少なくとも約５倍の大きさの力学的エネルギーを伝えることを特徴とする、請求項１７に記載の、触覚信号を作り出す装置。
【請求項２０】
前記主要触覚信号が、前記副次触覚信号の少なくとも約１０倍の大きさの力学的エネルギーを伝えることを特徴とする、請求項１７に記載の、触覚信号を作り出す装置。
【請求項２１】
前記主要触覚信号が、前記副次触覚信号の少なくとも約１００倍の大きさの力学的エネルギーを伝えることを特徴とする、請求項１７に記載の、触覚信号を作り出す装置。
【請求項２２】
第１のＪ型軌道の形を定める第１の複数の機械的リンクと、
第２のＪ型軌道の形を定める第２の複数の機械的リンクと、
モータ部とを備え、
第１の期間中には、加速中の第１の質量の反作用力が加速中の第２の質量の反作用力と実質的に釣り合うように、かつ、第２の期間中には、加速中の前記第１の質量の反作用力が加速中の前記第２の質量の反作用力と実質的に釣り合わないように、入力信号に応じて同期的に、前記第１の質量を前記第１のＪ型軌道上で加速するとともに前記第２の質量を前記第２のＪ型軌道上で加速するよう、前記モータ部が、前記第１と第２の複数の機械的リンクと結合されていることを特徴とする、
触覚アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１４年２月１１日に出願された米国特許仮出願番号６１／９３８，６１３号および２０１４年９月１７日に出願された米国特許仮出願番号６２／０５１，３５８号の利益を享受する権利を主張し、これらの出願の開示内容は、全体として、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、信号を発する装置と方法に関し、より具体的には、触覚信号を発する装置と方法に関する。
【発明の概要】
【０００３】
消費者向け装置が薄く小さくなるにつれて、ユーザと効果的にやりとりをすることがますます難問となる。多くのそのような装置（例えば、携帯電話やスマート・ウォッチなどを含む）は、非視覚的な合図や警告をユーザに与えるために、触覚フィードバックに頼っている。これらの触覚部品は、動く質量を使って、最も普通には振動の形で、ユーザに運動量を伝える。多くの触覚技術が存在するが、薄い（５ｍｍ未満の）パッケージ高さを対象とするものは、二つの種類に分けることができる。すなわち、リニア共振アクチュエータ（ＬＲＡ）と偏心回転質量（ＥＲＭ）である。
【０００４】
ＥＲＭは、起動されると軸の周りに偏心質量を回転させる、小さな電気モータを使う。回転軸は、出力質量の質量中心を通らない。よって、ＥＲＭは、起動されると、モータ台座を通じて振動を伝える。ＥＲＭは、パッケージ寸法と比べると非常に大きな振幅の振動出力によって特徴づけられるが、立ち上がり時間と立ち下がり時間が長いという難点があり、また、単一の振動効果しか生み出せない。例えば、ｉＰｈｏｎｅ（登録商標）５は、ＥＲＭを使っている。
【０００５】
ＬＲＡは、回転運動ではなくむしろ往復運動をするバネに結合されている質量を駆動する、リニア磁気アクチュエータを用いる。典型的なＬＲＡは、その運動軸が、最も薄いパッケージ寸法に対して平行である。これらのＬＲＡは、ＥＲＭと比べて大いに減少した立ち上がり時間と立ち下がり時間によって特徴づけられるが、依然として、典型的には単一の振動効果しか作り出せない。
【０００６】
ＬＲＡの一変種は、その運動軸を、最も薄いパッケージ寸法に対して垂直な向きにしている。広がった可動域のおかげで、こうした形のＬＲＡが非共振型の動作に耐えることが可能となり、振動とは対照的な、ずっと短い出力インパルス（「タップ」）を可能としている。しかし、すべての場合において、出力運動量も、最も薄いパッケージ寸法に対して垂直な向きに方向づけられている。注意深い考慮の後に、本発明の発明者は、ほとんどの消費者向け電子機器用途においてこの方向は理想的ではない、と認識するようになった。
【０００７】
ＬＲＡおよびＥＲＭは、消費者向け電子機器の使用に適したパッケージにおける最も薄い寸法（つまり５ｍｍ未満の厚さ）に対して平行に方向づけられた「タップ」出力に近づく何かを生み出すようには、あまりなっていない。さらに、既知の技術はいずれも、そうしたパッケージにおいて複数の軸に沿って触覚効果を作り出すことはできない。
【０００８】
本発明は、触覚部品内における複合的質量軌道の使用に関する。本開示の目的では、単純軌道とは、連続的回転または直線的往復運動のいずれかであるものとする。複合的質量軌道とは、単純軌道ではない軌道のことである。
【０００９】
複合的質量軌道は、現在の先端技術水準よりも改善された触覚効果を作り出すうえで、多大な有用性を提供する可能性がある。一つの有益な複合的質量軌道は「Ｊ型」軌道であり、Ｊ型軌道では、質量軌道の大部分は、ほぼ直線的であり、かつ、最も薄いパッケージ寸法に対してほぼ垂直であるが、一範囲の近くで急に曲がって、最も薄いパッケージ寸法に平行に進む。
【００１０】
こうした「Ｊ型」軌道の二つを背中合わせに組み合わせると、二重「Ｊ型」軌道、すなわち、多機能触覚部品を可能とする構成が、作り出される。その行程（stroke）のうちの端の領域のみを使うことで、最も薄い寸法に平行な縦振動を作り出すことができる。行程全体を使うことで、「タップ」を作り出すことができる。非対称に駆動された状態で平らな領域のみを使うことで、最も薄い寸法に垂直な横振動を作り出すことができる。
【００１１】
触覚部品内に組み込まれた加速度計が、能動制御のための力覚フィードバックを与えることができる。あるいは、例えば携帯電話などの装置内のどこか別のところに存在する加速度計を、能動制御のためのセンシングとして使うことができる。
【００１２】
様々な実施形態において、付加的なＪ型軌道を含むように機構を拡張することができ、するとさらに、作り出せる信号の集合を増補することができる、ということが、よく理解されるであろう。つまり、「Ｊ型軌道」という用語、および本開示の様々な図面に図示された形状は、単に多種多様な軌道と加速の例示たることを意図したものであり、そうした多種多様な軌道と加速のすべては、発明に関する本開示の範囲内に入ること、そしてまた、請求項の登録された暁には本発明の範囲内に入ることを、意図したものである。さらに、提示されている軌道のうちのいくつかは事実上の鏡面対称性を示しているが、これらは多種多様な軌道と配置の典型例にすぎないことが、よく理解されるべきである。よって、逆向きの慣性質量同士がたどる種々の軌道は、特定の実施形態の信号伝達要件や他の要件にしたがって構成されるであろうし、本発明の特定の実施形態の要件によっては、局所的対称性および／または部分的対称性および／または動的対称性および／または非対称性しか示さない場合がある。具体的には、数ある可能性のうちでもとりわけ軌道の特徴が、ある種の実施形態においては、装置を使ううちに、および／または、特定の信号伝達動作のなりゆきの間に、改変されるであろう。
【００１３】
同様に、本発明の特定の実施形態で使われる慣性質量同士が、質量または他の特性が等しいか、さもなくば、とりわけよく類似している、とは仮定すべきでない。本発明のある種の実施形態では、それぞれの慣性質量の有効な特性、およびそれぞれの慣性質量の特性同士の間の関係を動的に変えるために、特定の加速度プロファイルが使われるだろう。さらに、本発明のある種の側面においては、より小さな複数の質量とは反対に、一つの大きな質量が使われてもよい。
【００１４】
さらに、使われる慣性質量の特性は、特定の実施形態の要件にしたがって選ばれるだろう。例えば、ある程度は弾性のある慣性質量は、本発明のそれぞれの用途において有益だろう。確かに、いくつかの用途では、比較的「死んでいる」、つまり弾性のある、慣性質量が使われるだろう。いくつかの実施形態では、そうした質量は、比較的弾力のない応答を生み出すために、より小さな複数の質量を囲いの中に取り込んでいることだろう。他の実施形態では、慣性質量の材料は、弾性およびその他の特性のゆえに選ばれるだろう。したがって、例えば、金属、ポリマー、その他の有機材料などが、本発明の特定の実施形態で使われるだろう。
【００１５】
本明細書に提示される実施形態では、説明の明晰さのために、Ｊ型軌道の形を定める一つ以上の機械的リンクをほとんどの部分に対して使っているが、他の手段も、Ｊ型軌道の形を定めることができるし、本発明の範囲内であると考えられる、ということにさらに注意すべきである。よって、例えば、滑り案内および転がり案内、ならびに／または、可撓性があり、かつ／もしくは蝶番で留められた装置、ならびにそれらの組み合わせが、本発明のある種の実施形態では、一つ以上の慣性質量がたどることになる一つ以上の軌道の形を定めるために、使われるだろう。
【００１６】
本開示においては、「触覚警告装置」および「触覚アクチュエータ」という用語が、交換可能な同じ意味で使われており、かつ、交換可能な同じ意味で使われるように意図されている、ということに注意すべきである。
【００１７】
以下の記述は、どのような当業者でも開示された発明を作ったり使用したりすることができるようにするために提供されており、また、現在のところ発明者により考えられている、発明を実施する最良の態様について、述べている。以下の記述においては、説明目的で、本発明についての徹底的な理解をもたらすために、多くの具体的詳細が述べられている。しかし、これらの具体的詳細なしに本発明が実施され得る、ということは、当業者にとっては明らかであろう。別の例では、開示されている要点を不必要にぼかすのを避けるために、既知の構造や装置がブロック図の形式で示されている。これらの、そしてその他の、本発明の利点と特徴は、本発明についての以下の詳細な記述と関連して、より簡単に理解されるであろうし、以下の詳細な記述は添付の図面とともに提供される。
【００１８】
様々な図が本発明のそれぞれの側面を示しているが、どの一枚の図も、本発明全体を示すことを意図したものではない、ということに注意されたい。むしろ、複数の図が一緒になって、本発明をその様々な側面および原理という点から図示しているのである。そのようなわけなので、どの特定の図も、もっぱら本発明の個別の側面または個別の種にのみ関連している、とは推定されるべきではない。逆に、まとめられた複数の図が、本発明を例示する種々の実施形態を反映しているのだ、ということを、当業者ならよく理解するであろう。
【００１９】
それと対応して、明細書全体を通じて「一実施形態」または「ある実施形態」への言及は、当該実施形態と関連して説明される特定の特徴、構造、または性質が、本発明の少なくとも一つの実施形態に含まれることを意味している。よって、明細書全体にわたる様々な場所における「一実施形態において」または「ある実施形態において」という語句の出現は、必ずしも、すべてが同じ実施形態を指しているわけではない。さらに、特定の特徴、構造、または性質を、一つ以上の実施形態において任意の適切な方法で組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の原理により作製される触覚アクチュエータの一部を、模式的ブロック図の形で示している。
【図２】本発明の原理により作製される触覚アクチュエータの一部を、模式的ブロック図の形で示している。
【図３Ａ】本発明の原理により作製される触覚アクチュエータの一部の、一つの瞬間の状態を、機械的模式図の形で示している。
【図３Ｂ】本発明の原理により作製される触覚アクチュエータの一部の、別の瞬間の状態を、機械的模式図の形で示している。
【図３Ｃ】本発明の原理により作製される触覚アクチュエータの一部の、さらに別の瞬間の状態を、機械的模式図の形で示している。
【図４Ａ】本発明の原理により作製される例示的触覚アクチュエータの一部の、一つの瞬間の状態を、機械的模式図の形で示している。
【図４Ｂ】本発明の原理により作製される例示的触覚アクチュエータの一部の、さらなる瞬間の状態を、機械的模式図の形で示している。
【図５Ａ】リニア共振アクチュエータの一部の、時間の関数としての位置の表現を、グラフの形で示している。
【図５Ｂ】本発明の原理により作製される触覚アクチュエータの二つの部分の、時間の関数としての位置の表現を、グラフの形で示している。
【図６】本発明の原理により作製される触覚アクチュエータの瞬間的な状態の模式的表現を示している。
【図７Ａ】本発明の原理により作製される触覚アクチュエータの一部の、一つの瞬間の状態を、機械的模式図の形で図示している。
【図７Ｂ】本発明の原理により作製される触覚アクチュエータの一部の、別の瞬間の状態を、機械的模式図の形で図示している。
【図７Ｃ】本発明の原理により作製される触覚アクチュエータの一部の、さらに別の瞬間の状態を、機械的模式図の形で図示している。
【図８】本発明の原理により作製される触覚アクチュエータの一構成を、透視ブロック図の形で表している。
【図９】本発明の原理により作製される触覚アクチュエータの一部を、切断透視図の形で示している。
【図１０Ａ】本発明の原理により作製される触覚アクチュエータの一部を、模式的平面図で示している。
【図１０Ｂ】本発明の原理により作製される触覚アクチュエータの一部を、機械的模式図で示している。
【図１１】本発明の原理により触覚アクチュエータを作製するための製造過程を、流れ図の形で示している。
【図１２Ａ】本発明の原理により触覚アクチュエータを作製するのに適応可能な製造過程の一部を、模式的透視図の形で示している。
【図１２Ｂ】本発明の原理により触覚アクチュエータを作製するのに適応可能な製造過程により作製される例示的装置を、模式的透視図の形で示している。
【図１３】本発明の原理により作製されるリニア共振アクチュエータを、模式図により示している。
【図１４】本発明の原理により作製されるリニア共振アクチュエータの瞬間的状態の模式的表現を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下の記述は、どのような当業者でも開示された発明を作ったり使用したりすることができるようにするために提供されており、また、現在のところ発明者により考えられている、発明を実施する最良の態様について、述べている。以下の記述においては、説明目的で、本発明についての徹底的な理解をもたらすために、多くの具体的詳細が述べられている。しかし、これらの具体的詳細なしに本発明が実施され得る、ということは、当業者にとっては明らかであろう。別の例では、開示されている要点を不必要にぼかすのを避けるために、既知の構造や装置がブロック図の形式で示されている。
【００２２】
図１は、本発明の原理により作製される触覚アクチュエータ１００の一実施形態の一部を、模式的ブロック図の形で示している。触覚アクチュエータ１００は、制御装置１０４を介してモータ部１０６に動作可能に結合された電源１０２を含む。モータ部１０６は、動力伝達部１１０に機械的に結合１０８されている。動力伝達部１１０はさらに、慣性質量部１１４に機械的に結合１１２されている。
【００２３】
動力伝達部１１０は、モータ部１０６から力学的エネルギーを受け取るように、そして、所望の空間的経路に沿って、モータ部１０６の位置に対して慣性質量部１１４を加速するように、構成される。様々な実施形態において、慣性質量部１１４は、特定の設計と用途にしたがって、それぞれの経路に沿ってモータ部の位置に対して加速される、一つ以上の個々の要素を含むであろう。同様に、それぞれの実施形態では、動力伝達部１１０は、ある程度分離したいくつかの部分を含んでもよく、また同様に、ある実施形態は、一つ以上のモータ部を含むだろう。実際、ある実施形態では、図示された触覚アクチュエータ１００は、触覚アクチュエータ・システムを一緒になって形作る、ある程度似たようないくつかの触覚アクチュエータ・サブシステムのうちの、一つとなるだろう。
【００２４】
図２は、そのような一つの触覚アクチュエータ・システム２００の一部を、模式的ブロック図の形で示している。触覚アクチュエータ・システム２００は、制御装置２０４を介してモータ部２０６に動作可能に結合された電源２０２を含む。モータ部２０６は、第１の動力伝達部２１０に機械的に結合２０８されている。モータ部２０６は、第２の動力伝達部２１４にも機械的に結合２１２されている。第１の動力伝達部２１０はさらに、第１の慣性質量部２１８に機械的に結合２１６されている。同様に、第２の動力伝達部２１４はさらに、第２の慣性質量部２２２に機械的に結合２２０されている。
【００２５】
第１の動力伝達部２１０と第２の動力伝達部２１４が実質的に同時にモータ部から力学的エネルギーを受け取るように、こうしたシステムを配置することができる、ということは、当業者たる実務家には明らかであろう。さらに、特定の用途の要件に応じて、第１の慣性質量部２１８と第２の慣性質量部２２２がそれら自体の動きの少なくとも一部の間はお互いから対称的に離れてゆくように、そしてその結果、触覚アクチュエータ・システム２００の質量中心が、第１の慣性質量部２１８と第２の慣性質量部２２２の動きに起因する加速を、ほとんど、またはまったく受けないように、第１の動力伝達部２１０と第２の動力伝達部２１４を配置することができる。
【００２６】
本発明のある実施形態では、上述のとおり、第１の慣性質量部２１８と第２の慣性質量部２２２を、対称的に逆方向に駆動することができ、その後で、触覚アクチュエータ・システム２００の質量中心の突然の変化をもたらすために、共通の方向に加速することができる。方向におけるこの変化の帰結は、一例においてはモータ部２０６を介して伝達されるような、急激な力学的出力信号である。別の例では、出力信号は、動力伝達部２１０・２１４の一方または双方を介して直接的にシステムのケース（不図示）へと伝達される。
【００２７】
図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃは、三つのそれぞれの瞬間の状態３００、３０２、３０４における、例示的な触覚アクチュエータシステムのサブシステムを、機械的模式図の形で示している。図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃの実施形態は、実質的に剛体の構造部材およびピボット式継ぎ手を含む、複数の機械的リンクとして実現されている点で、注目に値する。
【００２８】
第１のリンク３０６が、図示したサブシステムの力学的基盤を形作る。議論のために、第１のリンク３０６を、図示した瞬間の状態の全体にわたってずっと実質的に静止しているものだと考えてもよい。実際的な例においては、リンク３０６に伝えられた力積が、消費者向け装置のケース（不図示）を保持しているかあるいは他の方法で触知可能にケースに接触しているユーザによって、すぐに検知されるように、第１のリンク３０６が、機械的にケースに結合されているかもしれない。
【００２９】
リンク３０６は、第１のピボット点３０８と第２のピボット点３１０を支持する。実際には、他の代替物の中でもとりわけ、回転式ヒンジまたは可撓性ヒンジとして、これらのピボット点を実現してもよい。ある種の実施形態では、後でさらに議論するとおり、これらのヒンジおよび実質的に剛体のリンク要素を、μＭＥＣＳ（登録商標）製造技術の使用を通じて実現することが有利であろう。
【００３０】
ピボット点３０８は、図示したとおり、３１４を通る旋回運動を可能とするように、さらなるリンク３１２を支持する。ピボット点３１０は、図示したとおり、旋回運動３１８用のリンク３１６を支持する。さらなるピボット点３２０と３２２が、それぞれ、リンク３１２と３１６の遠位端またはその近くに配置されている。それぞれの旋回運動３２８と３３０を可能とするように、ピボット点３２０はリンク３２４を支持し、ピボット点３２２はリンク３２６を支持する。
【００３１】
図示したとおり、リンク３１６と３２４は、中間のピボット点３３２において、相互にしっかり結合されている。リンク３２４は、その遠位端において、さらなるピボット点３３４を支持する。リンク３２６は、その遠位端において、さらなるピボット点３３６を支持する。さらなるリンク３３８が、自身の両端またはその近くにおいて、ピボット点３３４と３３６の間に、旋回可能に結合されている。
【００３２】
上記のとおり、図３Ａ、図３Ｂ、および図３Ｃは、触覚アクチュエータ・サブシステムの動作における、三つのそれぞれの瞬間の状態を示している。一実施形態において、サブシステムの動作は、状態３００から状態３０２へ、そしてそれから状態３０４へ、という推移をもたらす。この推移との整合性を保って、ピボット点３３４は、「Ｊ型軌道」３４０に沿って駆動される。したがって、サブシステムが状態３００にあるとき、ピボット点３３４は、おおよそＪ型軌道３４０の近位端３４２のあたりに位置している。サブシステムが状態３０２にあるとき、ピボット点３３４は、Ｊ型軌道３４０上の中間位置３４４に位置している。サブシステムが状態３０４にあるとき、ピボット点３３４は、おおよそＪ型軌道３４０の遠位端３４９のあたりに位置している。
【００３３】
特定された状態３００、３０２、および３０４が、単に例示的なものであることと、任意の中間時点において、ピボット点３３４が、Ｊ型軌道沿いの対応する位置に見出されるであろうことを、当業者はよく理解するだろう。さらに、Ｊ型軌道沿いのピボット点３３４の動きは、いかなる特定の状態で始まる必要もなく、特定の用途の要件に適した任意のやり方でＪ型軌道を行き来するように選ばれるだろう、ということを当業者たる実務家は理解するだろう。さらに、Ｊ型軌道沿いの動きは、それぞれの実施形態において、これもまた特定の用途の要件にしたがって、周期的であるか、継続的に進むか、または任意の有限個の周期（一つの周期のうちの小数部分、およびその小数部分の任意の望ましい倍数を含む）にわたることだろう。
【００３４】
特定のサブシステムの設計の詳細によって、Ｊ型軌道の性質が変化するだろう、ということも、よく理解されるだろう。よって、図示した実施形態では、Ｊ型軌道３４０は、概ね直線的な第１部分３４６と概ね弓形の第２部分３４８とを含むが、これらの領域の、長さおよび直線性の程度を含む性質は、用途ごとに異なるだろう。
【００３５】
ある実際的な用途では、例えば、概ね直線的な領域３４６は、実際問題として、やや非直線的（例えば、やや弓形）であろう。それにもかかわらず、生み出される力学的信号は、完全に許容可能であり望ましくもあるように、特定の用途の要件の範囲内に十分に入るだろう。同様に、弓形部分３４８は、ある実施形態では実質的に円を描くだろうし、他の実施形態では特定の用途の要件に適した任意の曲線をたどるように設けられるだろう。
【００３６】
再び手短に図１を参照すると、図３Ａ、図３Ｂ、および図３Ｃに関して説明したサブシステムが、ある実施形態では、触覚アクチュエータ１００の動力伝達部１１０の一部に対応するだろう、ということが理解されるだろう。さらに、Ｊ型軌道をたどるように結合された慣性質量（概ねピボット点３３４と一致する）は、ある実施形態では、触覚アクチュエータ１００の慣性質量部１１４に対応していてもよい、ということも理解されよう。実際には、慣性質量（不図示）の、サブシステムへの正確な結合は、特定の用途の要件に依存するだろうし、リンク３２４とリンク３３８とピボット点３３４のうちの一つ以上への結合を含んでいてもよい。本発明の要件と利点を教わったら、当業者は、特定の用途には特定の装置が役に立つということを、最小の実験だけで確認することができるだろう。
【００３７】
本明細書で開示されるシステムと装置が、新しく、かつ、驚くほど望ましいものだとはいえ、本開示という恩恵を受ければ、当業者は、特定の技術的応用の要望に適したＪ型軌道（または他の軌道）を作り出すことのできるサブシステムを提供するのに必要な特定の性質を、最小の実験だけですぐに突き止めることだろう。
【００３８】
前述したことにもかかわらず、それでもなお、例示的な一実施形態において、リンク３０６と３３８は各々約４９単位の長さであり、リンク３１２と３２６は各々約４５単位の長さであり、リンク３１６と３２４は各々約８９単位の長さである、ということには注意すべきである。さらに、ピボット点３１０と３３２の間の、リンク３１６に沿った例示的な長さは、約６４単位であり、したがって、ピボット点３３２と３２２の間の例示的な長さは約２５単位である。同様に、ピボット点３３４と３３２の間の例示的な長さは約６４単位であり、よって、ピボット点３３２と３２０の間の例示的な長さは約２５単位である。
【００３９】
例示的実施形態においては、基準線３５０が、Ｊ型軌道３４０の第１の概ね直線的な部分３４６を含む平面に対して、実質的に同一平面内にあるか、または平行な平面内に配置される、ということにも注意すべきである。さらに、例示的な一実施形態において、サブシステムの動作の間、角度３５２は実質的に一定であり、例えば、約７０°といった値を有する。さらに、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃに示されているようなサブシステムを、さらなるサブシステムに対して、それぞれのＪ型軌道３４０のそれぞれの概ね直線的な部分３４６同士をお互いに対して実質的に正反対の向きに配置するように、素早く位置調整することが、角度３５２の適切な選択によって可能となる、ということにも注意すべきである。したがって、一方のサブシステムに結合されている慣性質量の動きは、他方のサブシステムの慣性質量の対応する動きにより相殺される。前に述べたとおり、この相殺は、対応する時刻において一つに合わせて考えた二つのサブシステムの質量中心の最小限の加速、という結果になる。結果として、Ｊ型軌道の概ね直線的な部分３４６の上での動きに起因する偽の信号でユーザを煩わせるおそれが、最小化される。
【００４０】
触覚アクチュエータ内のサブシステム同士の正反対の動きについての、対応する図解が、図４Ａと図４Ｂに示されている。さらに、図２と、図２についての前述の記載が、参照される。図４Ａは、本発明の原理により作製される触覚アクチュエータの部分４００を、機械的模式図の形で示している。図示された部分４００は、第１サブシステム４０２と第２サブシステム４０４を含む。サブシステム４０２と４０４は、それぞれのＪ型軌道４０６と４０８に沿ってそれぞれの慣性質量（不図示）の動きを生み出すように、配置され、かつ構成される。基準あるいは「基盤」のリンク４１０と４１２は、お互いに対して、そして双方とも共有リンク４１４に対して、実質的に固定された空間的関係で配置される。リンク４１０と４１２の各々は、共有リンク４１４に対して、それぞれの角度４１６と４１８で配置される。ある種の実施形態では、さらなる共有リンク４２０とともに等脚台形を形作るように、それぞれの角度４１６と４１８が（鏡面対称を通じて変換されはするものの）等しくなっているだろう。
【００４１】
論じられている各リンクは、個々の線分として模式的に表現されてはいるが、表示されているピボット点をお互いに対して動作可能な空間的関係で支持するのに適した、任意の形のものとすることができる、ということを、読者はよく理解するであろう。さらに、リンク４１４と４２０は、等脚台形の辺を形成するものとして示されているが、まったく随意的なものであって、特定の実施形態の必要に応じたものである。再び言うが、これらのリンクは単に、動作可能なピボット点同士をお互いに対して実質的に所望の空間的関係に保つようになっている任意の適切な構造を、記載上の目的で代表して表しているだけである。よって、例えば、リンク４１０と４１２が、他の方法によって、お互いに対して実質的に固定された関係で機械的に結合されている場合には、リンク４２０および／またはリンク４１４が省略されてもよい。そうした結合は、それらリンクが双方とも、例えば、部分的または全面的に図示の台形の周囲の内部に配置されたモータ筐体に対して結合されることにより、達成されてもよい。他の実施形態では、リンク４１０と４１２は、別々の機械要素ではなく、より大きな構造の一部として一体的に形成されるが、その構造は、例えば４２０や４２２や４２４や４２６などの図示したピボット点を適切に支えさえすればよい、ということが再び認識される。
【００４２】
一実施形態においては、図示されているとおり、さらなるリンク４２８と４３０が、その近位端において、それぞれピボット４２２と４２４に結合されている。ピボット点４２２の周りを旋回４３２するようリンク４２８を押圧するように、かつ、ピボット点４２４の周りを旋回４３４するようリンク４３０を押圧するように、さらなる装置（不図示）が配置される。こうした旋回軸周りの力が、ピボット点４２２の周りでのリンク４２８の旋回的回転と、ピボット点４２４の周りでのリンク４３０の旋回的回転を生じさせるだろうし、また、矢印４４０と４４２でそれぞれ示されるように、Ｊ型軌道４０６に沿ったピボット点４３６の対応する動きと、Ｊ型軌道４０８に沿ったピボット点４３８の対応する動きを生じさせるだろう、ということを、当業者は、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃの図面と説明を考慮に入れれば、すぐに理解するだろう。
【００４３】
もちろん、ニュートンによれば、Ｊ型軌道４０６の直線的な部分４４４に沿った、ピボット点４３６における装置の加速度は、矢印４４０と反対の方向に、等しい反作用力を生み出すはずである。同様に、ピボット点４３８における装置の加速度は、矢印４４２と反対の方向に、等しい反作用力を生み出すはずである。リンク４２８と４３０の回転４３２と４３４がそれぞれ実質的に同期して進行する限り、かつ、二つのサブシステム４０２と４０４の、成分ごとの質量および加速度、ならびに累積的な質量および加速度が、実質的に等しい限り、これらの反作用力は、それに対応して等しくなる傾向があるだろう。さらに、システムのリンクが実質的に剛体である限り、かつ、その結果としてピボット点同士が実質的にお互いに対して空間的に固定されている限り、これらの力は事実上、釣り合いがとれて、お互いに相殺するであろうし、その結果は、システム全体の質量中心が動かない、というものである。もちろん、理想的でないシステムは、何らかの弾性や、構成要素の経路における何らかの非直線性を示すであろう。それにもかかわらず、うまく設計されたシステムは、この逆向きの動き４４０と４４２の間は、実用上は無視することのできる振動しか作り出さないだろう。
【００４４】
同様に、図４Ｂに示すように、リンク４２８と４３０をそれぞれピボット点４２２と４２４の周りで逆方向４５０と４５２に旋回的に動かすことは、それぞれ、Ｊ型軌道４０６と４０８の直線部分に沿った、ピボット点４３６と４３８の、矢印４５４と４５６の方向での内向きの加速度をもたらす。またしても、ピボット点４３６と４３８に隣接した装置の加速度は、実質的に等しく且つお互いに対して逆向きの反作用力を生み出す。装置全体が実質的に剛体である限り、システム全体の質量中心のどのような変位も、最小限である。
【００４５】
ユーザに届く実体的な出力なしに、ピボット点４３６と４３８が、繰り返し、かつ、ある程度は無制限に、Ｊ型軌道４０６と４０８の直線領域４４４と４４６の内部で振動することが可能である、ということは、よく理解されるだろう。しかし一方では、リンク４２８の方向４３２での、そしてリンク４３０の方向４３４での、さらなる回転が、ピボット点４３６と４３８を、Ｊ型軌道４０６と４０８の直線領域４４４と４４６の外へ、そして、それぞれの弓形領域４５８と４６０へと移動させるだろう、ということが当業者には明らかだろう。
【００４６】
リンクとピボット点の剛性を条件として、この変化は、ピボット点４３６と４３８における装置質量の、矢印４４０と４４２に対してほぼ垂直な方向への急な加速をもたらすであろう。またしてもニュートンによれば、この加速に等しくて反対向きの反作用があるはずであり、サブシステム４０２と４０４の連動アセンブリを介して伝えられる求心力は、例えば矢印４６２の方向でのリンク４１４の加速として表されるこの反作用、という結果になる。
【００４７】
この加速の特徴は、一般に、装置の諸質量に依存するだろうし、とりわけピボット点４３６と４３８における質量に依存するだろう。特に重要なのは、ピボット点４３６と４３８における質量の、Ｊ型軌道４０６と４０８の直線領域４４４と４４６の端から端までのそれら質量の加速により得られたような、力学的エネルギーであろうし、また、Ｊ型軌道４０６と４０８の弓形部分４５８と４６０の端から端までの通過の間に、それら質量を加速するように加えられる、さらなるエネルギーであろう。
【００４８】
本発明のある実施形態では、サブシステム４０２と４０４のリンクとピボット点の構成は、Ｊ型軌道４０６の遠位端４６４でのピボット点４３６の突然の減速と、Ｊ型軌道４０８の遠位端４６６でのピボット点４３８の、対応する突然の減速とをもたらすだろう。またもやサブシステム要素の剛性に依存するが、これらの突然の減速は、装置の残りの部分へ、とりわけリンク４１４へと伝えられるだろうし、するとリンク４１４は矢印４６２とは逆の方向に加速するだろう。
【００４９】
もし装置全体が自由空間内にあったら、矢印４６２に沿った逆向きの加速は、装置全体がその原点へと最終的に戻るという結果を招いたであろう、ということを、当業者はよく理解するだろう。しかし、当該装置が消費者向け電子機器の一部である限り、周期の前半・後半それぞれにおいて、エネルギーは、その機器のケースを介してユーザへと伝えられるだろう。その結果、システムの特質にしたがって、前半・後半の一方または双方は、出力「タップ」として検出可能になるだろう。図１に関して前述したとおり、このタップの大きさは、ピボット点４３６と４３８を補助的な慣性質量部分に結合することにより増大するだろうが、ここで、それらの部分の質量は、利用可能な空間、駆動エネルギー、および装置全体の構造的強度と調和するものである。前述の事柄にもかかわらず、本発明のある実施形態では、装置全体の質量中心の周りでの回転を防ぐように、Ｊ型軌道と加速度プロファイルが選択されるだろう。
【００５０】
上記の説明では、外向きでＪ型軌道に沿ったピボット点４３６と４３８の初期運動をともなった、図４Ａの配置のような初期配置を仮定したが、別の実施形態では、ピボット点の初期位置は、その実施形態の要件にしたがって、Ｊ型軌道に沿った任意の場所に設けられ得る、ということも理解されるべきである。
【００５１】
ゆえに、例えば本発明の一実施形態は、図４Ｂの配置のような初期配置でピボット点４３６と４３８がそれぞれ初期位置４６８と４７０にあるサブシステムを含むだろう。そうした一つの実施形態において、例えば、ピボット点４３６と４３８は、初めはそれぞれ矢印４５４と４５６の方向に、内向きに駆動されるだろうし、周期のこの部分の間に力学的エネルギーを蓄積するだろう。Ｊ型軌道４０６と４０８それぞれの近位端４７２と４７４に到達すると、ピボット点４３６と４３８は、急激に減速して方向を逆転させるだろう。
【００５２】
この減速と逆転を概ね弾性的に行うことができる限り、ピボット点４３６と４３８の最初の内向きの動きの間に得られた力学的エネルギーを、装置へと返して、それから、Ｊ型軌道４０６と４０８の直線部分４４４と４４６に沿って外向きにピボット点４３６と４３８が動くのに連れて、さらなる駆動力によって補うことが、可能である。そのように配置すると、ピボット点４３６と４３８で結合されているか、またはそこに隣接して結合されている慣性質量は、他の方法におけるものよりも実質的に多くの力学的エネルギーをともなって、Ｊ型軌道４０６と４０８の遠位端４６４と４６６に到達することがあり得る。
【００５３】
例えば、機械的なバネ装置などのそれぞれの装置４７６と４７８を、Ｊ型軌道４０６と４０８の近位端４７２と４７４にそれぞれ隣接して配置することにより、上述の弾性的な逆転は、様々な実施形態で達成されるだろう。ピボット点４３６と４３８および／または対応する慣性質量部分の、適宜の機械的特徴部は、バネが最大限に縮むところまで行ってそれから広がり始めるときにバネを押し縮めてそれによって逆向きに加速されるようにするため、機械的バネ装置の受け部に突き当たるよう配置されるだろう。
【００５４】
前述の開示に照らして、当業者は、本発明の対応する実施形態においては他の弾性的装置も使われるだろう、ということをよく理解するだろう。よって、本発明のある実施形態では、装置４７６と４７８は省略されるだろう。その代わり、力学的エネルギーを貯めて、その力学的エネルギーを、ピボット点４３６と４３８で支持されているかまたはそこに隣接して支持されている慣性質量へと返すために、サブシステム４０２と４０４の一つ以上のリンクおよび／またはピボット点の内在的な弾性が使われるだろう。
【００５５】
本発明のさらなるある種の実施形態では、Ｊ型軌道４０６と４０８の端点４７２と４７４の近くでの慣性質量の力学的エネルギーの蓄積と解放には、引き合う磁力および／または反発する磁力を利用する永久磁石装置が適用されるだろう。本発明のさらに別の実施形態では、慣性質量部分の減速の間に、例えばソレノイド式ないし回転式の発電機で力学的エネルギーを受け取る電磁的装置を適用することで、能動的なエネルギー貯蔵が達成されるだろう。例えば、容量的に蓄積され、および／または電気化学的な電池に蓄積されるような電気的エネルギーへと、力学的エネルギーは変換される。蓄積されたエネルギーは、その後、電気的モータとしてのソレノイド式または回転式の発電機を用いることで、動いている質量へと返される。
【００５６】
そうした能動的な装置は、直線部分４４４および４４６それぞれの端、すなわち端部４７２および４７４と、初期位置４６８および４７０との双方に置くことができる、という利点を提供する。動作中には、ピボット点４３６と４３８における慣性質量は、繰り返し、直線部分４４４と４４６の端から端まで（好ましくは共振周波数で）行ったり来たりするよう駆動され得るし、各周期で追加的なエネルギーを獲得している。その後、累積されたエネルギー全体を含む慣性質量が、Ｊ型軌道４０６と４０８の弓形部分４５８と４６０へとそれぞれ移ることを可能にするように、初期位置４６８と４７０にある弾性的装置を、所望の時点において、および／または制御信号に応じて、解除することができる。
【００５７】
エネルギーのこの共振的蓄積の利点は、当業者には明らかだろう。したがって、本発明のある実施形態では、動いている慣性質量部分にエネルギーを累積するために、能動的制御なしに、システムの内在的な弾性が使われるだろう。さらに、直線部分に沿った動きは実質的に対称であり逆向きに釣り合いが取れているので、動いている質量に力学的エネルギーを共振的に累積している間には、仮にあるとしてもわずかなエネルギーしか、システム全体の外部の加速へと漏れ出すことはないだろう、ということに注意すべきである。
【００５８】
図５Ａは、時間５０４に対する例示的ＬＲＡの質量の動き５０２の、一般的なグラフによる表現５００を示している。グラフから明らかなように、ＬＲＡはシステム共振から利益を得ており、また、動く質量は、徐々にエネルギーを蓄積して、およそ時刻Ｔにおいて最大信号を生み出す。しかし、振動信号の全体的継続期間５０６は、システム慣性に打ち勝って相当に大きい共振エネルギーを蓄積するように、かなり長くなければならない。したがって、ユーザは、相当な継続期間のうなりを検知する。システムは、鮮明なタップを生成することができない。
【００５９】
それに対し、図５Ｂは、本発明の原理による触覚アクチュエータの二つのサブシステムの特性信号５２０と５２２を示している。ＬＲＡと同様に、触覚アクチュエータのサブシステムは、期間５２４全体にわたり、力学的振動を通じてエネルギーを蓄積する。しかし、二つのサブシステムは、お互いに対して位相が１８０度ずれて振動する。よって、期間５２４の間は、外部信号は生成されない。外部信号が望まれるとき、時刻５２６において、双方のサブシステムの質量が、新たな空間的次元５２８へと方向転換される。双方の質量が、この新たな次元５２８で同じ方向に動くので、それらの反作用力は、もはやお互いに対向してはいない。むしろ、それらが合わさって、短い継続期間５３０の高エネルギー信号を生み出す。短い継続期間５３０の終わり５３２には、二つのサブシステムの質量が、共通の次元での逆位相の振動を再開し、それによって再び、はっきり分かるほどのいかなる外部信号も抑制する。
【００６０】
振動するＬＲＡにとっての最適な周波数は、およそ４０Ｈｚである。本発明による触覚アクチュエータの高エネルギーで広スペクトルのタップ信号は、ユーザの注意を引くという点で、最適なＬＲＡの限定された４０Ｈｚの信号よりも、著しく優れている。
【００６１】
図６は、本発明の原理により作製される触覚アクチュエータの動作中の周期における様々な位相と関連づけられた出力信号を、さらに模式的に図示６００している。示されているとおり、触覚アクチュエータ・システムの二つの慣性質量部分６０４と６０６が、Ｊ型軌道６１２と６１４のそれぞれの近位端６０８と６１０において、お互いに対して静止しているとき６０２、何の出力信号も生み出されない。
【００６２】
同様に、Ｊ型軌道６１２と６１４のそれぞれの直線部分６１８と６２０に沿って、二つの慣性質量部分６０４と６０６がお互いから離れるように対称的に動いているとき６１６、何の出力信号も生み出されない。このことは、双方の質量が、対称的に逆向きになっている加速度プロファイルを呈する限りは、質量の動きが一定であろうと加速されていようと真である、ということに注意すべきである。
【００６３】
Ｊ型軌道６１２と６１４の直線領域６１８と６２０を超えて、それぞれの弓形領域６２２と６２４へと質量が進むと、慣性質量部分６０４と６０６はタップ信号６２６を生成する。最後６２８に、慣性質量部分６０４と６０６が、直線領域６１８と６２０に再び入って、対称的に逆向きになっている運動プロファイルに復帰すると、さらなる信号は作り出されない。
【００６４】
本発明のある実施形態では、Ｊ型軌道６１２と６１４の直線領域６１８と６２０のそれぞれの長さは、Ｊ型軌道の弓形領域６２２と６２４の長さよりも、相当長いだろう。したがって、慣性質量部分６０４と６０６は、比較的長い時間にわたって相当な力学的エネルギーを得ることができ、その後で、そのエネルギーを、慣性質量部分６０４と６０６が弓形領域６２２と６２４を行き来する短い時間の間に、システムの残りの部分へと急速に解放することができる。エネルギーのこの急速な解放は、タップ・モードで運用されているときに、本発明の触覚アクチュエータに特有のタップ信号を作り出す。
【００６５】
バネ定数が大きいとき、電磁石またはその他のモータ部が、バネに逆らって、Ｊ型軌道６１２と６１４のそれぞれの近位端６０８と６１０まで、慣性質量部分６０４と６０６の双方を引き寄せることができる。その後、質量を加速するためにバネと磁石／モータ部の双方が一緒に働いているようにするため、電磁石またはその他のモータ部を解除することができる。この動作モードは、良い単一周期タップという結果をもたらす。
【００６６】
あるいは、直線的な、平面内の震えを築くこともできるが、これは、等しくて逆向きの運動のために、外部の世界に対しては最小の影響しかもたらさないだろう。その後、双方の慣性質量を、それぞれの弓形領域６２２と６２４へ向かって「Ｊ型」の曲がり角を曲がるようにさせるために、付加的な動作が行われる。ある実施形態では、その付加的な動作は、連結を再構成すること、または、振幅を増すために単に電流を急増させることを含む。
【００６７】
別の動作モードでは、直線領域６１２と６１４での振動の中で、震えが築かれる。その後、複合弓の動作と同様に、上向きに曲がった位置で慣性質量６０４と６０６を掛け留めて保持することができるように、電流のサージが慣性質量６０４と６０６を双安定点の先へと至らしめる。この状態は、タップ信号の出力が望まれるまで維持され、タップ信号の出力が望まれた時点においては、逆向きの電流サージがシステムへ印加される。この電流のサージは、掛け留めておく力に打ち勝ち、慣性質量部分６０４と６０６を保持状態から抜け出させる。慣性質量部分６０４と６０６は、非常な速度で弓形領域６２２と６２４を通って進み、所望のタップ信号を生み出す。
【００６８】
タップ・モードは、本発明により作製されるシステムおよび装置の、利用可能な動作モードのうちの、たった一つに過ぎない、ということにもさらに注意すべきである。実際、本発明の利点のうちの一つは、多種多様な異なる特性のある出力信号を作り出すために、単一の装置を使える、という点である。例えば、種々の共振的振動動作モードが、本発明のそれぞれの実施形態で有益に利用される一方で、他のある実施形態では、所望のタップ信号を生み出すのには一つの周期または半分の周期で十分である、ということが明らかなはずである。さらに、多様な他の信号を生み出すのに、他の動作モードが利用可能である。
【００６９】
さらにまた別の実施形態では、本発明の原理による触覚アクチュエータは、Ｊ型軌道の遠位端のちょうど手前で例えば６０６といった重りを停止させることによって第１のモードでタップを生み出すように、配置されるだろう。第２のモードでは、ドラム、鉄床、またはその他の鳴り響く装置もしくは装置の一部に重りが衝突するように、停止点を超えて例えば６０６といった重りが進むことを可能とするだろうし、それにより、タップ信号に付随する付加的な可聴出力を作り出すだろう。
【００７０】
図７Ａは、本発明の原理により作製される触覚アクチュエータ７００の一実施形態の諸側面を、機械的模式図の形で図示している。触覚アクチュエータ７００は、上述のように単一のタップまたは複数のタップ７０１を生み出すためのモードで動作しているところが示されている。つまり、図示されている動作モードは、対称的に逆向きになっている速度プロファイル７１０および７１２ならびに７１４および７１６を維持しながら、ピボット点７０２と７０４に、それぞれのＪ型軌道７０６と７０８の直線部分と弓形部分の双方を行き来させることを含む。
【００７１】
図７Ｂは、Ｊ型軌道７０６と７０８の直線部分７２０と７２２だけをピボット点７０２と７０４が行き来する、別の動作モード７１８を示している。さらに、ピボット点７０２と７０４は同期して同じ方向に動く。つまり、両者が第１の方向７２４と７２６に一緒に動き、その後、両者が第２の方向７２８と７３０に一緒に動く。これらの動きを周期的に繰り返すことで、従来のＬＲＡにより作り出されるものと類似の、システム全体の横向き振動７３２が生じる。
【００７２】
図７Ｃは、Ｊ型軌道７０６と７０８の弓形部分７４２と７４４だけをピボット点７０２と７０４が行き来する、さらに別の動作モード７４０を示している。さらに、ピボット点７０２と７０４は同期して同じ方向に動く。つまり、両者が第１の方向７４６と７４８に一緒に動き、その後、両者が第２の方向７５０と７５２に一緒に動く。これらの動きを周期的に繰り返すことで、上記の振動７３２に対して実質的に垂直な横断振動７５４が生じる。典型的用途では、横断振動７５４は、装置全体の小さい方の寸法を横切るように方向づけられるだろうが、振動７３２は、装置全体の大きい方の寸法を横切るように方向づけられるだろう。
【００７３】
図８は、本発明の原理により作製されるさらなる触覚アクチュエータ８００を図示するブロック図を、模式的透視図の形で表している。触覚アクチュエータ８００は、お互いに対して実質的に垂直に方向づけられた二つの平面内に配置されたＪ型軌道を提供するように、構成されている。よって、例えば、モータ部８０２は、第１の動力伝達部８０６に機械的に結合８０４されており、動力伝達部８０６を介して第１の慣性質量部分８０８に機械的に結合８０４されている。第１の動力伝達部８０６は、モータ部８０２から力学的エネルギーを受け取るようになっており、第１のＪ型軌道８１０の一部または全部を通じて慣性質量部分８０８を駆動するようになっている。
【００７４】
モータ部８０２は、第２の動力伝達部８１４にも機械的に結合８１２されており、第２の動力伝達部８１４を介して第２の慣性質量部分８１６にも機械的に結合８１２されている。第２の動力伝達部８１４は、モータ部８０２から力学的エネルギーを受け取るようになっており、第２のＪ型軌道８１８の一部または全部を通じて第２の慣性質量部分を駆動するようになっている。ある実施形態では、図示されているように、第１のＪ型軌道８１０と第２のＪ型軌道８１８が双方とも、共通の幾何平面８２０内にある。
【００７５】
モータ部８０２は、第３の動力伝達部８２４にも機械的に結合８２２されており、第３の動力伝達部８２４を介して第３の慣性質量部分８２６にも機械的に結合８２２されている。第３の動力伝達部８２４は、モータ部８０２から力学的エネルギーを受け取るようになっており、第３のＪ型軌道８２８の一部または全部を通じて第３の慣性質量部分を駆動するようになっている。
【００７６】
モータ部８０２は、第４の動力伝達部８３２にも機械的に結合８３０されており、第４の動力伝達部８３２を介して第４の慣性質量部分８３４にも機械的に結合８３０されている。第４の動力伝達部８３２は、モータ部８０２から力学的エネルギーを受け取るようになっており、第４のＪ型軌道８３６の一部または全部を通じて第４の慣性質量部分を駆動するようになっている。ある実施形態では、図示されているように、第３のＪ型軌道８２８と第４のＪ型軌道８３６が双方とも、共通の幾何平面８３８内にある。いくつかの実施形態では、図示されているように、平面８２０と８３８は、実質的にお互いに対して垂直に配置される。
【００７７】
いくつかの実施形態では、Ｊ型軌道のそれぞれの直線部分の上で、質量８０８と８１６の速度と加速度が対称的に逆向きになっており、かつ、質量８２６と８３４の速度と加速度も対称的に逆向きになっているように、モータ部８０２は、慣性質量８０８と８１６と８２６と８３４を、それぞれのＪ型軌道を通じて同期的に駆動するだろう。この動作モードでは、反作用の加速度同士が相殺しあうだろうし、もし、慣性質量８０８と８１６と８２６と８３４が、それぞれのＪ型軌道の弓形領域を通って進むことを許可されたら、そのときに、システム８００がタップ信号を生成するだろう。
【００７８】
そうした場合には、生成された信号は、Ｊ型軌道の弓形領域の周辺の四つの質量すべての急加速の累積効果を反映しているだろう。この配置により、二つの慣性質量しかないシステムと比べてより広範囲にわたる慣性質量の空間的分布が可能となり、それはある種の用途では有益に利用されるであろう。
【００７９】
さらに、モータ部８０２から四つの動力伝達部８０６と８１４と８２４と８３２に伝えられる力学的な信号の振幅と位相の関係を変更することにより、システム全体に対して多種多様な出力信号を加えることができる。例えば、適切に信号の位相を調整するとともに慣性質量の道のりをそれぞれのＪ型軌道のそれぞれの直線部分に限定することで、触覚アクチュエータ８００の質量中心の、周期的な楕円状の変位を達成することができる。図示されているように動力伝達部がモータ部に関して対称的に構成されている場合、この楕円状の動きは、平面８２０および平面８３８の双方に対して垂直な平面内で起こるだろう。
【００８０】
これは１本または２本の軸に限られるのではなく、六角形の対称性、八角形の対称性、またはその他の対称性を有する装置も、対応する利点を提供するだろう、ということを、当業者たる実務家はよく理解するだろう。同様に、特定の用途では、奇数本のそれぞれのＪ型軌道を備えた奇数個のサブシステムを有する装置を生産することが望ましいだろう。もちろん、そうしたシステムは、偶数個のサブシステムを有するシステムにおいて利用可能な、いくつかの反作用力同士の相殺を、同じく享受することはないだろう。それにもかかわらず、特定の用途では、今述べたようなものが有益なことがある。多くの加速成分を生み出すために、多様な軌道とそれらの諸部分を、全体的に、そしてまた部分的に、かつ多様な組み合わせで、用いることができる。前述のことに照らせば、これらの加速成分を適切な同期および／または時間遅延と組み合わせることができる、ということは、当業者には明らかだろう。そうした組み合わせは、小さなフォームファクタの範囲内で、従来の信号発出装置で利用可能な信号よりも遥かに多くの信号を作り出すだろう。
【００８１】
さらに、上述の議論では、Ｊ型軌道の直線部分が実質的に直線的であり弓形部分が実質的に弓形だということを暗示しているものの、どの程度までこれらの理想に近づくように機械的システムを設計せねばならないのかは、特定の用途の要件が決定づけるだろう、ということも、当業者はよく理解するだろう。多くの実際のシステムでは、これらの特性からの相当な逸脱が、完全に許容可能であろう。
【００８２】
いくつかの実施形態では、それぞれの動力伝達部８０６と８１４と８２４と８３２に望ましい信号を結合することができるように、個別に制御可能な複数のモータおよび／または個別に制御可能な複数の動力伝達要素をモータ部８０２が含むだろう、ということも、当業者はよく理解するだろう。前述の開示内容を入手すれば、当業者たる実務家は、対応する配置において達成することのできる非常に多種多様な信号のうちの任意のものを作り出すように、本発明の個々の実施形態を容易に構成するだろう。
【００８３】
上述のとおり、モータ部８０２は、多様な回転式および／またはソレノイド式の電磁モータのうちのどれでも含み得る。さらに、電気容量性、圧電性、空圧式のモータ、液圧式のモータ、電気活性高分子繊維およびその他の人工筋肉装置、ならびに本分野で知られているか、または知られるようになる、その他のいかなる動力装置も、それぞれの実施形態において用いられるだろうし、請求項で定義されるような本発明の範囲の中に入ると考えられる。
【００８４】
図９は、本発明の原理による一典型例のモータ部９００の一部を、切断透視図の形で示している。モータ部９００は、Ｓａｒｒｕｓリンケージ部９０２とボイス・コイル部９０４を含む。Ｓａｒｒｕｓリンケージは、上側部材９０６と、下側部材９０８と、例えば９１０、９１２、９１４などの周辺ヒンジとを含む、既知の機械的な仕組みである。上側部材と下側部材がお互いに向かって動いたり、お互いから離れるように動いたりすることを可能にしつつ、上側部材と下側部材をお互いに対して実質的に平行に保つのに、周辺ヒンジが役立つ、という点がＳａｒｒｕｓリンケージの特徴である。図示したＳａｒｒｕｓリンケージは、ヒンジが内側に向かって折り畳まれる構成などを含む多くの可能な構成のうちの一つである、ということはよく理解されるであろう。
【００８５】
ボイス・コイル９０４は、例えば、永久磁石部９１６とコイル部９１８を含む。磁石部９１６は、外側電極部品９２０と内側電極部品９２２を含み、これらは、外側電極部品９２０と内側電極部品９２２の間に軸周りの円筒状スロット９２６を設けるように、一端において磁性材料の円盤９２４により、お互いに結合されている。一般に、外側電極部品と円盤と内側電極部品は、一体化した部分として形成される。
【００８６】
永久磁石部の磁化は、円筒状スロット９２６の内部に磁束線を作り上げる。コイル部９１８は、スロット９２６内にぴったり合うように巻かれた、巻き数の多い細線を含むコイルを含む。電流をコイルに通すことによってコイルにエネルギーが与えられると、コイル部９１８がスロット９２６から排出されるか、またはそこへ引き込まれるかのいずれかとなるように、電流の流れの向きと永久磁石部９１６の極性とにしたがって、コイルに対して軸方向９２８にソレノイド的磁力が働く。電気的エネルギーは、このようにして、機械的システム内での使用のための力学的エネルギーへと変換される。
【００８７】
例示的なモータ部９００のようなモータ部を、支持構造に隣接して配置することができることを、当業者はよく理解するだろう。モータ部９００により発生させた力学的エネルギーを、例えば上記の図７Ａに図示したもの７００のような動力伝達部のリンケージへと伝えるように、例えばＳａｒｒｕｓリンケージの上側部材９０６と支持構造との間に、適切なリンケージを設けることができる。このようにして、ピボット点７０２と７０４にエネルギーを与えてそれらをそれぞれのＪ型軌道７０６と７０８を通して駆動するのに、モータ部９００を使うことができる。
【００８８】
図１０Ａは、本発明の原理による、例示的なＳａｒｒｕｓリンケージの一部とさらなるリンケージ１０００とを示している。第１の部材１００２は、Ｓａｒｒｕｓリンケージの上側部材に対応する実質的に平らな板を形成しているが、明確性のためにＳａｒｒｕｓリンケージの残りは省略してある。この第１の部材１００２は、リンケージ・サブシステムの残りの部分に対する、駆動された入力として働く。図示した実施形態では、これは、例えば、上述のボイス・コイル９０４のようなムービング・コイルなどの機械的動力源へと、実質的には固定的に結合されるだろう。
【００８９】
第２の部材はリンク基盤部材１００４として機能する。部材１００４は、例示的な実施形態では、例えばボイス・コイル９０４の磁石部分に対して、また典型的には、消費者向け電子機器のようなより広いシステムのケースに対しても、空間上で実質的に固定されるだろう。触覚アクチュエータの動作中には、第１の部材１００２とリンケージ基盤部材１００４の間での相対的な動きがある。この動きは、第１の部材１００２とリンケージ基盤部材１００４の双方の、目に見える平面に対して、実質的に垂直である（つまり紙面の外側に向かっている）。上で議論したように、この垂直な関係は、Ｓａｒｒｕｓリンケージの特徴によって維持される。
【００９０】
第３の動力伝達リンク部材１００６は、第４の入力部材１００８を通じて、第１の部材１００２とリンケージ基盤部材１００４の間で相互に結合されている。したがって、動力伝達リンク部材１００６は、第１のピボット点１０１０において第１の部材１００２に対して旋回可能に結合され、第２のピボット点１０１２において第４の入力部材１００８に対して旋回可能に結合されている。第４の入力部材１００８は、リンク基盤部材１００４にもさらなるピボット点１０１４において結合されており、自身の反対側端部の近くで、さらなるピボット点１０１８においてさらなるリンク部材１０１６にも結合されている。リンク部材１０１６はさらに、さらなるピボット点１０２０において、またさらなるリンク部材１０２２の近位端に結合されている。
【００９１】
リンク部材１０２２は、慣性質量部であり（または、慣性質量部に結合されており）、ピボット点１０２８において、さらなるリンク部材１０２４に旋回可能に結合されてもいる。リンク部材１０２４の反対側端部は、ピボット点１０３０において、さらなるリンク部材１０３２の遠位端に旋回可能に結合されている。
【００９２】
リンク部材１０３２の近位端は、ピボット点１０３４において、基盤リンク部材１００４に旋回可能に結合されている。さらに、リンク部材１０３２は、相互の中間ピボット点１０３６において（目立たないが）リンク部材１０１６に旋回可能に結合されている。
【００９３】
図１０Ｂは、図１０Ａと同じ構造を、同一の要素番号を用いて、機械的リンクの模式図の形で示している。図１０Ｂにおけるピボット点１０１２が、通常の動作により、張力のかかった状態に置かれているように見える、という点が注意される。図１０Ａを考慮すれば当業者には明白であろうが、これは、単に模式的表現の副作用に過ぎず、実際には容易に回避される。
【００９４】
触覚アクチュエータは、本発明の原理によれば、小さな構成要素同士の実効的かつ反復的な相互作用を要する。そのため、これは、μＭＥＣＳ（登録商標）として知られる新規の製造技術を利用して製造されるのに大いに向いている。
【００９５】
μＭＥＣＳ（登録商標）製造技術は、国際出願日が２０１３年２月２４日のＰＣＴ特許出願番号ＰＣＴ／ＵＳ２０１４／０１８０９６号において既に詳しく説明されており、その開示内容は全体として本明細書に組み込まれる。その出願において開示され、ここで説明されるように、μＭＥＣＳ（登録商標）工程は、とりわけ、概ね可撓性の材料と概ね剛体の材料でできたパターニングされた層を、一体化されたアセンブリの中に積層することによって、複雑で、受動型および能動型の、機械的、電気機械的、ならびに光学的な構成要素の作製を可能とする。
【００９６】
図１１は、本発明の原理により装置を形成するのに利用可能な、例示的な製造過程１１００のステップに対応する、ブロック図を示している。本過程は、ステップ１１０２で始まって、概ね剛体の材料でできた概ね平坦な一枚以上のシートの中にパターンを形成すること１１０４を含む。典型的な用途では、シートのうちの少なくとも一枚が実質的に剛体であろう。ある用途では、一方の軸に沿っての剛性の方が他方の軸に沿っての剛性よりも高くまたは低くなるように、概ね剛体の材料には異方性があってもよい。
【００９７】
様々な用途において、シートは、例えば、ガラス繊維強化ポリエステル、カーボン強化ポリエステル、または他の任意の、充填ポリマー材料もしくは強化ポリマー材料、といった材料を含むだろう。代わりに、または組み合わせて、概ね剛体の材料が、任意の適切な金属または金属合金などの、金属材料を含んでもよい。そうした材料のシート内にパターンを形成することは、ある例示的な用途では、フォトリソグラフィでのエッチングによる材料の除去、レーザ加工による材料の除去、ダイス型を当てることによる材料のパターニング、および／または、切削工具を当てることによる材料の除去を含むだろう。さらに、パターニングされたシートを形成する際に、付加的なプロセスが使われてもよい。
【００９８】
ステップ１１０６において、概ね平坦な可撓性の部品材料の一枚以上のシートの中に、パターンを形成する。様々な用途において、概ね可撓性の材料は、実質的に可撓性であってもよい。ある用途では、一方の軸に沿っての可撓性の方が他方の軸に沿っての可撓性よりも高くまたは低くなるように、可撓性の材料には異方性があってもよい。概ね可撓性の材料のパターニングは、剛体材料に関して上記で特定した工程のうちの任意のものをとりわけ含む、その材料に適した任意の方法で、進行するだろう。
【００９９】
ステップ１１０８で、接着性部品材料の一枚以上のシートの中に、パターンを形成する。様々な場合において、接着性材料は実質的に可撓性であってもよい。他の場合では、接着性材料は実質的に剛体だろう。ある種の場合では、一方の軸に沿っての可撓性もしくは剛性の方が、他方の軸に沿っての可撓性もしくは剛性よりも、高くまたは低くなるように、接着性材料には異方性があってもよい。接着性材料のパターニングは、剛体材料と可撓性材料に関して上記で特定した工程のうちの任意のものをとりわけ含む、接着性材料に適した任意の方法で、進行するだろう。
【０１００】
ステップ１１１０に示すように、ステップ１１０４〜１１０８で作製された剛体材料と可撓性材料と接着性材料の様々なシート同士の位置合わせ用に、取り付け装置が設けられる。ある実施形態では、取り付け装置は、当分野で知られているもののような位置合わせピンを含むだろう。他の実施形態では、取り付け装置は、能動的位置合わせアクチュエータ、および／または光学的位置合わせ装置を含むだろう。
【０１０１】
ステップ１１１２に示すように、前に作製されパターニングされたもの（および、場合によっては、パターニングされていない材料シート）を取り付け装置に適用することによって、その後、アセンブリが作製される。ある種の実施形態では、特定用途の要件にしたがってパターンと材料がシートごとに異なるだろう、ということが理解されるだろう。さらに、ある種の場合には、個々のシートおよび／または表面領域に接着剤を塗布することを選んで、接着性材料の一枚以上のシートを省略してもよい。接着性材料は、本分野で知られているか、または知られるようになる、任意の方法で塗布されるだろう。単なる例としてだが、個々のシートがアセンブリに付け加えられてゆくのにつれて、接着性材料が、液体、粉体、エアロゾル、または気体の形で、塗布されてもよい。
【０１０２】
本説明の全体に照らせば当業者により理解されるであろうとおり、種々の層とパターンの性質は、作製中の特定のアセンブリの要件にしたがって、選ばれて適用されるだろう。よって、例えば、関節特徴部が必要な場合、可撓性の層の上下の実質的に剛体のシートにおける作製済みの穴によって、間にある可撓性の層の一部が、むき出しのままとなり、結局は、隣接する、より剛性のある材料を、柔軟に支持することができるようになるだろう。
【０１０３】
ステップ１１１４に示すように、その後、組み立てられた材料および／または取り付け装置に対して、硬化状態を適用する。ある実施形態では、硬化状態は、層でできたアセンブリに対する加熱および／または加圧を含むだろう。他の実施形態では、硬化状態は、例えば、触媒化学物質、低めた温度、気体状の化学成分、もしくは、様々な層を一体化されたアセンブリへと望ましく一体化することを確実にするのに適している任意の他の状態、といったような、物理的または化学的な添加物の適用を含むだろう。
【０１０４】
ステップ１１１６にしたがって、ある種の実施形態では、その後、一体化されたアセンブリを取り付け装置から取り外す。ある実施形態では、それから、一体化されたアセンブリを付加的な取り付け機器へと移す。他の実施形態では、当業者により理解されるであろうように、一体化されたアセンブリは、さらなる処理のために取り付け装置上に残る。
【０１０５】
ステップ１１１８において、本発明のある実施形態による方法は、剛体の層および／または可撓性の層のうちの一層以上の、ある部分の除去を含むだろう。これらの部分（「足場」と呼ばれる）は、先行する処理ステップの間は、対応する層の特定の領域を支持するのに役立ってきたことになるだろう。それらの除去により、一つ以上の残りの部分が、アセンブリのうちの何らかの付加的部分に対して、平行移動したり、回転したり、またはその他の方法で方向づけをし直したりすることが、可能となるだろう。このステップは、類似の構成または異なる構成の複数のアセンブリを表面上に作製済みの、より大きなシート／アセンブリから、個々のアセンブリを取り外すことを含んでいてもよい。
【０１０６】
ある実施形態では、特定の支持領域の除去が、レーザ加工によって成し遂げられるだろう。他の種々の実施形態では、支持領域の除去は、とりわけ、機械加工、湿式化学エッチング、化学的気相エッチング、スクライビング、切削、ダイ・カッティング、打ち抜き、および／または引き裂きによって、成し遂げられるだろう。これらの方法（または、本分野で知られているか、もしくは知られるようになる、他の方法）の任意の組み合わせが、有益に適用されるであろうし、また、本発明の範囲内に入るであろう、ということを、当業者はよく理解するだろう。
【０１０７】
一旦、一層以上の剛体の層および／または可撓性の層のうちの特定された部分の除去が完了すると、アセンブリは、ステップ１１２０にしたがって、有効化され、既存の状態から有効化後の構成へと遷移する。この有効化は、ある実施形態では、材料のシートのうち一枚以上の、一箇所以上の領域のうちの、ある部分の方向づけのし直しを含むだろう。よって、例えば、ある実施形態では、アセンブリの一部分が、その初期平面の面外に折れ曲がって、飛び出す絵本の方式で三次元アセンブリを形成するだろう。
【０１０８】
有効化は、一本以上の軸に沿った様々な平行移動および一本以上の軸の周りの様々な回転を含む、本発明の対応する実施形態における様々な動きを、取り込むだろう。それぞれの実施形態において、有効化は、能動的取り付け装置によって成し遂げられるか、個々の労働者の行為によって成し遂げられるか、ロボット装置によって成し遂げられるか、例えば、バネ、モータ、圧電アクチュエータ、バイメタル／バイモルフ装置、磁気アクチュエータ、電磁アクチュエータ、熱膨張式もしくは熱収縮式の装置などのような、アセンブリ自体の中に統合されている装置によって成し遂げられるか、例えば、気体発生プロセス、結晶化プロセス、脱水プロセス、重合プロセスなどを含む化学反応によって成し遂げられるか、または、特定の用途の要件に適した任意の他の処理装置によって成し遂げられるだろう。
【０１０９】
ある実施形態においては、また、ステップ１１２２に示されるとおり、さらなる処理ステップが、装置を、その有効化された構成に固定するだろう。本開示に照らせば当業者には明らかであろう他の方法の中でもとりわけ、装置をその有効化された構成に固定するというこのステップは、ある実施形態では、ポイントはんだ付けや、ウェーブはんだ付けや、ティップはんだ付けや、リフロー式はんだ付けや、ワイヤ・ボンディングや、電気溶接や、レーザ溶接や、超音波溶接や、熱接着や、化学的接着剤結合や、爪車・歯止め装置の起動や、螺旋状の一方向の把持装置の起動や、スナップ留め、面ファスナー、リベット、もしくは、当業者に知られているか、もしくは知られるようになる、他の任意の締結具もしくは締結手法の適用を、含むであろう。
【０１１０】
もちろん、ある種の実施形態では、装置をその有効化された構成へと方向づけし直すプロセスまたは機構が、追加的なステップ１１２２のプロセスまたは動作を何ら使わずにその構成を維持するのに役立つだろう、ということは、読者に理解されるだろう。さらに、ステップ１１２２に示された固定は、一般的には永久的なものだと予期されるのだが、ある種の用途では、好都合なように一時的かつ／または反復可能であろう。
【０１１１】
ステップ１１２４では、有効化された装置を取り外し、それを残りのどの足場からも分離するために、付加的な足場要素が取り除かれるか、または切断されるだろう。関連づけられたどの足場からも有効化の前に装置が完全に取り外された場合には、このステップは不要だろう、ということを当業者はよく理解するだろう。さらに、他の実施形態および用途では、有効化された装置が、付加的な加工ステップのために、周囲の足場に結合されたままであろう。ステップ１１２４が適用される範囲内では、例えばステップ１１１８などで既に特定した手法と手順のいずれでも、現下の状況にしたがって有利に適用されるだろう。
【０１１２】
その後、これもまた特定の装置または実施形態の要件に応じて、その後にはステップ１１２８で作業が終了することになるステップ１１２６に示すように、様々な、検査ステップ、パッケージング・ステップ、システム統合ステップ、およびその他の製造または適用のステップが適用されるだろう。
【０１１３】
図１２Ａは、例えば過程１１００と整合性のあるアセンブリのうちの、ある要素１２００を示している。当該要素は、第１のパターニングされた実質的に剛体の層１２０２と、第２のパターニングされた実質的に剛体の層１２０４と、パターニングされた実質的に可撓性の層１２０６と、第１のパターニングされた接着層１２０８と、第２のパターニングされた接着層１２１０を含む。
【０１１４】
図示されているように、それぞれの例示的な層のパターンは、例えば１２１６、１２１８などの対応する取り付け用のピンまたはダボを受け入れるための、例えば１２１２、１２１４などの開口を含む。これらの取り付けダボは、アセンブリが圧縮されて接着層１２０８と１２１０の硬化が成し遂げられる間に、種々のパターン同士の望ましい位置合わせを保っておくのに役立つ。本発明のある用途やある実施形態では、他の位置合わせ方法および技術（例えば光学的位置合わせ）も使われるだろう、ということは理解されるであろう。
【０１１５】
その結果は、図１２Ｂに図示１２３０されているとおり、例えば１２３６などの種々の支持部位の切断によって周囲の足場材料１２３４から取り外された、ヒンジで連結された例示的なアセンブリ１２３２である。すぐに明白なとおり、取り外されたアセンブリは、第１の実質的に剛体の部材１２４０と第２の実質的に剛体の部材１２４２の間で連結される、ヒンジ特徴部１２３８を含む。拡大された領域１２４４にさらに示されているとおり、それぞれの実質的に剛体の部材は、硬化したかまたはその他の方法で有効化した接着材料１２５２と１２５４のそれぞれの層によって、可撓性の部分１２５０のそれぞれの側に結合された、上側の剛体部分１２４６と下側の剛体部分１２４８とを含む。ヒンジで連結されたアセンブリ１２３２に関しては何の固定ステップも明白ではないが、他のアセンブリはそうしたさらなる加工から利益を得るだろう、ということも、さらに理解されるだろう。
【０１１６】
ある程度詳しくμＭＥＣＳ（登録商標）製造過程について説明してきたが、本発明の原理による触覚アクチュエータの種々の実施形態についての前述の説明を、どのような制限的方法でも考えるべきではない、と注意することには価値がある。アクチュエータのその他の新規の構成が想定され、以下のとおり記述される。
【０１１７】
そのような一実施形態では、図１３に示されるように、触覚アクチュエータ装置１３０４の狭くて横断方向の空隙１３０２の中に、固定薄型永久磁石１３０６および１３０８、ならびに閉磁路で軟磁性の構造により、磁場が作り出される。平らな通電コイル１３１２が磁場の中に入れられ、横断する直線的軌道１３１４で動くように制約される。コイル内の電流には、電流密度が等しくて逆方向の帰還路があるので、コイルにかかる合力が一方向のものだということを確実にするために、空隙の半分における磁場方向を逆転せねばならない。
【０１１８】
撓みに基づく機構とリンケージは、直線的軌道を保つのに使われ、また、空隙内のコイルが周囲の構造の内側に接触するのを抑えるのにも使われる。アクチュエーション出力は、コイルが搭載された動くスライダ要素から取られる。スライダは、撓みリンケージにも取り付けられている。優れた軸外剛性が撓み要素にあることを保証することにより、コイルは、機構の回転軸を装置の平面に対して直角に向けることによって、空隙内部から一定の距離を保つことができる。機械的バネが、スライダに取り付けられるとともに、アクチュエータの共振周波数を増すために装置構造に基礎付けられる。コイルへの電気的接続は、導電性のバネを介したものとすることができる。あるいは、コイル・スライダ・アセンブリへの可撓性ケーブルを介して、電気的接続を成し遂げることもできる。
【０１１９】
図１４に示されるように、さらなる実施形態１４００は、ムービング・コイルの軌道が弧状部分に制限されるという点を除いて、リニア・アクチュエータに似ている。コイルと磁石も、理想的には、装置のエネルギー密度を向上させるために、弧状部分の形へと作り変えられるだろう。機械的バネ１４０２と１４０４も、スライダの回転軸の周りに等価なねじり剛性を与えるために、作り変えられるだろう。撓みに基づく機構１４０６と１４０８は、スライダの動きに対する力学的制約として働く。
【０１２０】
さらに別の実施形態では、高密度物質を用いるか、または動くスライダ要素に大質量を加えるかして、リニア・アクチュエータ内のコイル・スライダを構築することが可能だろうし、スライダの動きは、より大きな振動を装置内で作り出すだろう。あるいは、高密度物質を用いか、または動くスライダ要素に大質量を加えるかして、回転式アクチュエータ内のコイル・スライダを構築することで、スライダの動きは、より大きな振動を装置内で作り出すだろう。
【０１２１】
別の手法では、振動中のより大きな質量に対する加速度を増してより大きな振動を作り出すように、機械的利得を有する、ないしは動きを増幅する、リンケージまたは機構への入力として、リニア・アクチュエータまたは回転式アクチュエータのいずれかのコイル・スライダの動きが、機能し得る。その最も簡潔な形においては、回転式アクチュエータの回転軸は、単純なてこの支点として働き（コイルから支点への距離は、力点側の腕の長さである）、そして、振動中のより大きな質量が、てこの出力に取り付けられる。もし、その質量が、支点に対してコイルと同じ側で、てこに取り付けられたら、コイルの質量は、装置内の振動する総質量に寄与する。リニア・アクチュエータの出力運動も、てこ機構への入力として機能することができ、結果として、より大きな振動する質量の回転運動を生じる。
【０１２２】
圧電アクチュエータは、アクチュエータ出力の動きを増幅する単純なてこ機構を駆動し、結果として、大きくて、回転し、かつ動く質量に対する、大きな出力掃引角を生じる。圧電アクチュエータは、大きな力で小さな変位の入力を、機構に対してただ与えればよい。
【０１２３】
二つの回転振動する質量であって、単一のリニア・アクチュエータに結合されているか、または分離されていて二つの別々の（リニア型もしくは回転型で、圧電式もしくは電磁式の）アクチュエータで駆動されているかのいずれかであり、同一平面内を動いており、かつ位相を揃えて駆動されている質量は、動く質量の対称性に起因する他方向の振動を相殺しながら一つの方向に強い振動振幅を与えることができ、効果的に一方向振動モータを作り出す。もし、二つの別々のアクチュエータとは分離されて、ずれた位相で駆動されたら、動く質量はトルクも作り出すことができる。
【０１２４】
他の方法であれば面内にとどまるであろう振動質量の軌道を拡張するために、リンケージを加えることもできる。動く質量を面外に動かすのに必要な求心力は、面外振動を作り出すだろう。
【０１２５】
上記の例示的実施形態は、主として消費者向け電子機器のユーザ・インタフェイスの分野から選ばれてきたのだが、例えば、とりわけロボット式システムを含む多種多様な他のシステムにおいても、本発明の原理は同じようにうまく適用されるし、本発明の利点は同じようにうまく現実化されるのだ、ということを、当業者は理解するだろう。さらに、現時点で好適な実施形態に関連して本発明が詳しく説明されてきたが、本発明はそのような開示された実施形態に限定されはしない、ということが容易に理解されるはずである。むしろ、これまで説明されてはいないものの本発明の精神および範囲に相応する、任意の数の、変種、変更、代替物、または等価な配置を取り込むように、本発明を改変することができる。したがって、本発明は、上記の説明により限定されるものと見られるべきではなく、ただ付属の請求項の範囲によってのみ限定される。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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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６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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