JP2018533486A - 作動およびタクティルフィードバックのための機械的突起を有する偏向フィルム - Google Patents

Abstract

マイクロアクチュエータのための方法、システム、および装置が提示される。いくつかの実施形態では、マイクロアクチュエータは、作動部材に結合された基板を備えることができる。第１の状態の基板の波形部分は、実質的に平坦面を形成するために収縮されず、第２の状態で、平坦面に平行な寸法に沿って収縮され得る。作動部材は、少なくとも部分的に剛性とすることができる。マイクロアクチュエータは、波形部分の状態が変化すると、波形部分に対して作動部材を動かすように構成することができる。基板の少なくとも層は単体であり、作動部材は層の少なくとも一部を含むことができる。基板は、導電性ポリマーフィルムを含むことができる。

Description

本開示の態様は、改良されたマイクロアクチュエータに関する。

タクティルフィードバックシステムは、ユーザに物理的感覚および／または指示を提供するために様々な適用例で使用することができる。タクティルフィードバックデバイスの１つの一般的な例は、視力障害者のための点字機械である。リフレッシュ可能な点字機械は、視力障害のある個人が電気機械インターフェースを使用して読書、他者との対話、および通信を行うことを可能にするために開発された。さらなるタクティルフィードバックシステムの例は、ゲームコントローラの振動フィードバック機能、ドライバに刺激または信号を送る車両ステアリングホイールフィードバックシステム、コントロールまたはユーザが乗るプラットフォームにおけるフィードバック力を有するフライトまたはエンターテインメントシミュレータ、および携帯電話の振動機構である。

電磁および圧電デバイスを含むこれらのデバイスの電気機械機能を可能にするための広範囲の技術が開発されている。これらの技術の各々は、特により小さいモバイルデバイスに一体化されたとき、いくつかの利点および欠点を提供する。タクティル要素に取り付けられた永久磁石を作動させるために電磁場を使用するデバイスなどの電磁デバイスを使用して、速く作動し、比較的安価なタクティルデバイスを作成することができる。しかしながら、そのようなデバイスは、状態を変更および／または維持するために比較的大量の電力を消費する可能性がある。さらに、これらのような電磁デバイスは、より小さいサイズにうまくスケーリングできず、その適用性が制限される。

圧電デバイスは、圧電効果を利用して、一般に屈曲可能な「アーム」を形成する。圧電デバイスは、電気の印加により圧縮または減圧する結晶構造を使用する。アーム構造の対向する側面上に一体化されると、片側は圧縮され、反対側は膨張して、曲げ動作を引き起こすことができる。これらのデバイスは、電力効率的であり得るが、比較的高価で壊れやすい可能性もある。特にタクティルフィードバックシステムはモバイルエレクトロニクスなど、増加する空間が限られたエリアで使用されているので、これらの欠点は、その適用性を制限する。タクティルフィードバックシステムのさらなるタイプは、機械的に不均衡な電気モーターを使用して振動力を作ることができる。しかしながら、そのようなシステムは振動を作ることに限定されているので、データ配信車両としてのその使用は限られている。

したがって、タクティルフィードバックまたは他の適用例とともに使用するための改良されたマイクロアクチュエータが必要とされている。

改良されたマイクロ作動デバイスのための方法、システム、および装置について説明する。

いくつかの実施形態では、マイクロアクチュエータは、作動部材に結合された基板を備えることができる。第１の状態の基板の波形部分は、実質的に平坦面を形成するために収縮されず、第２の状態で、平坦面に平行な寸法に沿って収縮され得る。作動部材は、少なくとも部分的に剛性とすることができる。マイクロアクチュエータは、波形部分の状態が変化すると、波形部分に対して作動部材を動かすように構成することができる。基板の少なくとも層は単体であり、作動部材は層の少なくとも一部を含むことができる。基板は、導電性ポリマーフィルムを含むことができる。

さらなる実施形態では、マイクロアクチュエータは、複数の電極をさらに備えることができ、複数の電極のうちのいくつかの電極にわたって電力を印加することによって、基板の波形部分の状態が変化する可能性がある。複数の電極のうちのいくつかの電極を、基板上の、作動部材の対向する側面上に配置することができる。作動部材を動かすために付与される力は、少なくとも、基板に対する、波形部分の対応する寸法の比率に依存し得る。作動部材は、平坦面に実質的に平行な方向に動くことができる。

さらなる実施形態では、作動部材は、２つの点で基板に結合することができ、平坦面に対して実質的に斜めまたは垂直の方向に拡張する。基板は、第１の層、第２の層、および第３の層を含むことができる。基板は、第１の層と第２の層との間に電圧差が印加され、第３の層が第１の層と第２の層との間に配置され得るとき、第１の層または第２の層上に電荷を誘導するように構成することができる。第１の層または第２の層は、第１の層と第２の層との間の電荷の印加時に膨張または収縮するように構成することができる。第１の層は、複数の電気的に絶縁された部分に分割することができる。基板の厚さは３００ミクロン未満とすることができる。波形部分が第１の状態または第２の状態になるように、マイクロアクチュエータにバイアスをかけることができる。基板は、１つまたは複数の空隙を画定することができる。

本開示の態様は、例として示される。添付図面においては、同様の符号が同様の要素を示す。

電気機械的に作動するアームを示す簡略図である。 電気機械的に作動するフィルムデバイスの構成を示す図である。 本開示のいくつかの実施形態の特徴を有する第１のマイクロアクチュエータを示す図である。 ２つの状態の図３の第１のマイクロアクチュエータの側面図である。 ある状態の図３の第１のマイクロアクチュエータの斜視図である。 本開示のいくつかの実施形態の特徴を有する第２のマイクロアクチュエータを示す図である。 ２つの状態の図６の第２のマイクロアクチュエータの側面図である。 本開示の実施形態の特徴を製造するための例示的な第１のステップを示す図である。 本開示の実施形態の特徴を製造するための例示的な第２のステップを示す図である。 本開示の実施形態の特徴を製造するための例示的な第３のステップを示す図である。 本開示の実施形態の特徴を製造するための例示的な第４のステップを示す図である。 本開示の実施形態の特徴を製造するための例示的な第５のステップを示す図である。 本開示の実施形態の特徴を製造するための追加のステップを示す図である。 １つまたは複数の実施形態が実装され得るコンピューティングシステムの一例を示す図である。

次に、本明細書の一部を形成する添付の図面に関して、いくつかの例示的な実施形態について説明する。本開示の１つまたは複数の態様が実装される場合がある特定の実施形態について以下で説明するが、本開示の範囲または添付の特許請求の範囲の趣旨から逸脱することなく、他の実施形態が使用されることがあり、様々な修正が行われることがある。

図１は、１つまたは複数の実施形態を含むことができる、システム１００の簡略図を示している。このシステムは、電気機械作動アーム（ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｃｔｕａｔｉｎｇ ａｒｍ）１０２の２つの状態を示す。アーム１０２は、いくつかの材料を分離層で積層することによって作り出すことができる。アーム１０２に電力が印加されると、アームは構造の電気機械的特徴のために曲がることができる。第１の状態１０４では、アームは、電力を電極１２０および１２２に印加させない。第１の状態１０４では、アームは直線であり、曲がっていないものとして示されている。第２の状態１０６では、図示のように、電力がアーム１０２に印加されて、アーム１０２が曲がるようにすることができる。この図では、アームは右に曲がるが、電圧源１１８の極性を逆転させて、逆の曲げ動作を引き起こすようにすることができる。

アニオン１１４も図示されている。第１の状態１０４では、アニオン１１４は、導電層１０８および１１２に比較的一様に分布している。導電層１０８および１１２は、導電性およびイオン伝導性であり得る。分離層１１０は、誘電体、電解質であってもよく、および／または電気絶縁性およびイオン伝導性であってもよい。第２の状態では、導電層１０８は、導電層１１２よりも比較的多くのアニオン１１４を含むものとして示されている。材料間のアニオンの移動１１６は、いくつかのプロセスによって誘導することができるが、最終結果は同様である。より多くのアニオンを層１０８に誘導することによって、アニオン１１４は互いに反発し、導電層１０８は膨張し得る。逆に、導電層１１２にアニオンがないと、導電層１１２が収縮する可能性がある。これらの伸縮によって、アーム１０２は曲がることができ、したがって、電力に応じて機械的曲げ力を作ることによって、この構造を電気機械アクチュエータとして使用することができる。

前述のように、分離層１１０は誘電体または電解質とすることができる。分離層１１０が誘電体であるとき、アーム１０２はキャパシタとして働くと考えられる。電源１１８がアーム１０２に印加されると、電源１１８の正電荷は負に帯電したアニオンを引きつける。逆に、電源１１８の負電荷はアニオンをはじく。このようにして、アニオンを導電層１０８に引きつけることができる。あるいは、分離層１１０は電解質であってもよい。そのような構成では、導電層１０８および１１２のアニオンを不均衡にするためにより小さい電位が必要とされ得る。

図１に示すシステム１００は、たとえば、厚膜、薄膜、またはＭＥＭＳ技術を使用して、極めて小さいスケールで製造することができる。たとえば、導電層１０８および１１２は、導電性ポリマーから製造することができる。導電性ポリマーは、有利には安価で柔軟性がある。導電性ポリマーまたは同様の材料を使用して、アーム１０２をフィルムにすることができる。フィルムの厚さ１２４は、５ミクロンと２００ミクロンとの間であり得る。追加または代替として、他の技術を使用して、開示されたものと同様の動作をするマイクロアクチュエータを実装することができる。たとえば、前述の圧電材料を使用して、膜の交互層上で結晶構造を膨張または収縮させることによって、曲げ動作を引き起こすようにすることができる。加えられたまたは取り除かれた熱エネルギーに応答して膨張または収縮する熱反応性材料を使用することもできる。電気加熱要素および／またはペルチェドライバの使用を含む様々な方法を使用して、熱エネルギーを加えたり、取り除いたりすることができる。

図２は、１つまたは複数の実施形態を組み込むことができる様々な代替構成２００の簡略図を示す。システムは、図１のアーム１０２と同様の動作をするシステムを示す。図示された構成および状態２００は、導電層および分離層を形成するために説明したフィルム材料を使用することができる。構成２０６は、フィルム層から構成され得る一般的なデバイスを示す。層２１２および２１６は、図１の導電層１０８および１１２と同様の導電層を示す。分離層２１４は、図１の分離層１１０と同様の層を示す。しかしながら、図１のシステム１００とは異なり、図２の構成２０６は、導電性材料の複数の別個の別々のセクションを含む。たとえば、別々の導電性セクションは、２１３および２１７と標示されている。分離層２１４を導電性材料の別個の別々の層で覆うことによって、導電性材料の別々のセクションから複数の作動セクションを作ることができる。たとえば、作動セクション２１８は、図１のシステム１００と同様に働くことができる。

ビュー２０２において、デバイスは、電力を供給することができず、図１の第１の状態１０４と幾分等しい可能性がある。この状態では、デバイス２０６は、平坦面に平行な方向にフィルムの設定長さ２０４を有する実質的に平坦な面を形成することができる。この構成をより良く理解するために、ビュー２０２、２２０、および２２２は、デバイス２０６の追加の側面図として提供される。ビュー２２３および２２６は、本明細書で説明する改良されたデバイスのものである。

ビュー２２０および２２２は、電力が作動セクション２１８に印加された後のデバイス２０６を示す。作動セクションに電力が印加されると、各セクションは、図１のシステムの機能中に説明したように曲がることができる。作動セクション２１８のこの曲げ／作動によって、デバイス２０６は波形が付き／折り畳まれ、したがって、寸法２２８に沿って収縮することができる。したがって、長さ２２８は、デバイス２０６の電力供給または非電力供給状態に応じて、同じデバイス２０６の長さ２０４未満になり得る。したがって、デバイス２０６は、アコーデオンに幾分類似して動作し、電力を印加すると、収縮することができる。アニオン２３４は、各ビューの電荷の方向を示すために提供される。ビュー２２０および２２２は、ビュー２０２によって示される同じデバイス２０６のものとすることができ、ビュー２２０とビュー２２２との間の唯一の違いは、導電層２１２および２１６に印加される電力の極性であることに留意されたい。導体（図示せず）を使用して、導電層２１２および２１６への電気経路を電源（図示せず）に提供することができる。

ビュー２２４は、交番極性の作動セクション２１８を含む改良されたデバイス２０８の側面図を示す。極性を交番することによって、作動セクションを互いにより接近して離間させることができる。隣接する作動セクション２１８の極性を交番することによって、並行した作動セクションを反対方向に曲げることができ、図示のデバイス２０８の波状の輪郭が形成される。

ビュー２２６は、デバイス２０８の例示的な上面図を示す。上面図は、電圧が作動セクション２１８に印加されていないときのデバイス２０８の平面形状をさらに示すために提供される。さらに、ビュー２２６は、デバイスの製造を比較的安価に達成できることを示すために提供される。たとえば、中間層は、寸法２３２に沿って上下に導電層２１２、２１６を有するストライプ状にすることができる。このようにして、いくつかの別個の作動セクション２１８をデバイス２０８上に形成することができる。

図２の構成は、寸法２０４または２３０に沿って引張力を生成するのに有用な、安価で極めて小さいマイクロアクチュエータを可能にする。しかしながら、図２の構成にはいくつかの欠点がある。デバイスは、提供できる作動力の量が制限される。力は、同様のデバイスを階層化することによって増加させることができるが、デバイスの性質上、層は新たな問題を呈する。たとえば、電力が印加されたとき、各デバイスの波形を可能にするために、後続の階層化されたデバイスの間に空間を設ける必要がある。また、各デバイスによって提供される作動力は、デバイスの２つの側面が固定されるときなど、引張力に制限される。多くのハプティックフィードバックデバイスは、（点字ドットを作動させるなど）押圧力を使用して動作するため、作動力の方向を変えるために追加の構造が必要であり得る。これらの追加の構造は、設計にスペースおよびコストを追加し、マイクロ構造のいくつかの利点を排除する可能性がある。タクティルフィードバックのためのこれらのデバイスのアレイを作成しようと試みたとき、これらの欠点および追加の構造がますます障害になる。

開示された実施形態の特徴を使用するいくつかのウェアラブルデバイスを含むマイクロタクティルフィードバックシステムのアプリケーションが開示される。これらのウェアラブルデバイスは、たとえばウェアラブルパッチなどの医療デバイスに使用することができる。一例として、パッチは、ユーザのグルコースのレベルを確認するために目立たないセンサーまたは他のセンサーを使用するグルコースレベル検出器の形態をとることができる。ハプティックフィードバックデバイスは、砂糖を摂取する、またはグルコースを注入するためなど、適切な処置を取るようにユーザにシグナリングするために、ユーザのグルコースが許容範囲外にあるときにマイクロアクチュエータを使用してユーザにシグナリングするために使用され得る。この概念は、いくつかの別の状況で使用することができる。たとえば、運転が安全でないとき、血中アルコールレベルパッチを使用して、ユーザにシグナリングすることができる。薬剤を摂取するときをユーザに示すために、タイマーをパッチに取り付けることができる。パッチは、地雷や有害廃棄物の清掃エリアなどの環境で、危険なレベルの放射線や毒を検出するために使用できる。代替的に、酸素レベルが許容可能な閾値を下回ったことをユーザにシグナリングするために深海、宇宙探査、または同様の場合において使用するために、そのようなデバイスに酸素センサーを結合することができる。パッチは前に述べたが、いくつかの異なる実装を使用して同様の機能を実施できることを理解されたい。たとえば、手首の周りに装着できるバンドを使用することができる。あるいは、人の指先の感度を利用するためにグローブを着用することができる。

さらに、医療分野外の機能も想定されている。視力障害者および他の個人のための援助は、そのようなデバイスが意味のある影響を及ぼすことができるエリアである。一実装形態は、点字リーダーのための作動デバイスの使用であり得る。点字リーダー／キーボードは、一般的に、視覚障害者個人が電子端末または同様のデバイスと対話するために使用される。キーボードにわたって点字メッセージをスクロールするために、キーボードをリフレッシュすることができる。さらに、キーボードは、電子端末によって提供される文脈に従って表示された点字文字を調整することができる。点字キーボードは、ユーザが電子端末にデータを出力することを可能にするハプティック「キー」をユーザのために形成できるように、センサーを実装することもできる。

例として点字を挙げているが、他の絵や文字を提示することができる。点字を学ぶユーザのために、または非点字リーダーのために、英数字のテキストを表示することができる。そのようなデバイスは、映画館や地下鉄ターミナルなど、低照度状態で、ユーザにメッセージを表示するために使用することができる。さらに、適合可能なタクティルディスプレイを使用することができる。タクティルディスプレイは、グラフィックスまたはコンテキスト依存のアイコンを表示することができる。一例として、鉄道ネットワークまたは価格設定構造の現在の状況に応じてディスプレイを変更することができる地下鉄などの駅のチケットディスペンサーが実装され得る。別の例として、映画環境の低照度状態で使用することができる適応可能なハプティックフィードバックディスプレイで、「ユニバーサル」リモートコントロールが実装され得る。あるいは、オーディオまたはビジュアルデバイスが不十分なとき、アプリケーションを使用して、ユーザに追加情報を提供することができる。これらのアプリケーションの例は、航空機および自動車の動作のためのものであり得る。これらの例では、ハプティックフィードバックを使用して、環境条件、指示、緊急情報、または他の情報をユーザに示すことができる。たとえば、ステアリングホイールは、ユーザがうとうとしていること、車線からそれていること、またはあまりにも迅速に車に近づいていることを自動車が検出すると、ハプティックフィードバックを使用してユーザにシグナリングすることができる。航空機において、ハプティックフィードバックは、乱気流の状態または警告を軍用機にシグナリングすることができる。

同様に、対話型で適応可能なユーザインターフェースを作成するために、グローブ状のデバイスに、マイクロアクチュエータを実装することができる。そのようなデバイスを使用すると、触覚応答は、検出されたグローブの位置の変化に依存して変化し得る。たとえば、ユーザは、グローブをはめた手をディスプレイの前に浮かせておくことができる。ディスプレイに対するグローブの位置に応じて、グローブはユーザへのハプティックフィードバックを変更することができる。たとえば、ディスプレイは、グローブの動きを介して選択することができるユーザ選択可能アイコンをＧＵＩ上に含み得る。ハプティックフィードバックは、グローブをはめた手がアイコンを選択するための所定の位置にあるとき、ユーザにシグナリングするために使用することができる。そのようなグローブは、ユーザに追加の情報を提供するためにセンサーまたは他のデバイスと一体化することもできる。たとえば、グローブを使用してナビゲーションシステムを実施することができる。グローブは、特に感覚障害のある個人のためなど、ユーザに指向性情報を提供することができる１つまたは複数のハプティックアクチュエータをグローブの手のひらエリアに含むことができる。そのようなグローブは、視力障害者のためのモバイルキーボードの一種として使用することもでき、視覚システムの追加の使用によりテキストを翻訳することもできる。

ハプティックフィードバックデバイスは、他の衣類に一体化することもできる。ハプティックアクチュエータのアレイがユーザの背中または他のエリアに接触するように一体化された状態で、ジャケットまたは同類の衣類を装着することができる。そのようなデバイスは、ナビゲーション命令、環境情報、広告、株式情報などの情報を中継するために、視覚障害者のために使用することができる。さらに、ウェアラブル技術は、グローブまたは他のタクティルデバイスと組み合わせて使用することができる。

ハプティックフィードバックアクチュエータのますます普及している適用例は、スマートフォンなどのモバイル電子デバイスでの使用である。スマートフォンは、点字表示を実施する、インタラクティブな通知アイコンを作成する、またはその他の目的のためにハプティックフィードバック技術を利用することができる。インタラクティブ通知アイコンは、電子メール、不在着信、テキストメッセージ、または他のものを示すタクティルフィードバックを提供することができる。このようにして、ユーザは、スマートフォンの画面をアクティブにするのではなく、ただポケットに手を伸ばすだけで、そのような指示が通知され得る。そのようなデバイスは、モバイルデバイスの電力を節約することができ、ユーザが会議に出席したり、映画を見たり、さもなければ電話の画面の使用が妨害されたりするときなどの状況で有用であり得る。同様に、スマートウォッチは同様の機能を利用することができる。タクティル通知システムは、ユーザの手首に接触するようにスマートウォッチ上に実装することができる。タクティル作動のパターン、タイミング、および／または周波数を使用して、いくつかの異なるタイプの通知をユーザに通知することができる。

他の技術分野も、本開示の特徴の使用から利益を得ることができる。マイクロ流体バルブおよび他のそのようなデバイスもまた、本開示の使用によって改善され得る。マイクロアクチュエータは、スイミングおよび／または小型血管トラバースロボットなどのマイクロロボティックデバイスの製造および制御を可能にすることもできる。そのようなロボットは、たとえば、血管または他の管をトラバースするために医療分野において有用であり得る。マイクロ作動技術は新興分野であり、同様に、開示されたシステムおよび方法のための新興の適用例があることを理解されたい。

図１および図２のシステムは、マイクロアクチュエータに関していくつかの欠点を有する。図１の開示されたシステム１００は、制限された作動力を提供し、曲げアームの形状のために、使用可能なタクティルシステムと一体化することが困難であり得る。図２の構成２００は、マイクロアクチュエータによって付与される力の量を増加させるために使用することができるが、この構成は、デバイスの適用例を制限する。以下の開示は、比較的低コストで製造することができる、低電力要件および高い相対的な作動力を有する高信頼性マイクロアクチュエータを作成するためのいくつかの特徴を含む。

図３は、１つまたは複数の実施形態を含むことができる、システム３００の簡略図を示している。システム３００は、マイクロアクチュエータ３０２の上面図を示す。アクチュエータ３０２の輪郭は矩形として図示されているが、輪郭は矩形、円形、多角形、または不規則形状の形状を取ることができることを理解されたい。アクチュエータ３０２は、基板を形成するために使用することができる分離層３０４を含むことができる。分離層３０４は、図示されているように、アレイに配置することができる導電層エリア３０６を含むことができる。具体的には、アクチュエータ３０２の対向する側面に２つのアレイ３２２および３２３が示されている。さらに、１つまたは複数の空隙３１０は、基板３０４の作動部材３２０部分の両側において分離層３０４によって画定することができる。作動部材３２０は、作動部材の剛性を高めるための補強材３０８を含むことができる。

アクチュエータ３０２のスケールは、そのようなデバイスの製造および設計がますます困難になるようなものであり得ることを諒解されたい。たとえば、導電層エリア３０６間の距離３１４は、１００ミクロン未満とすることができる。導電層エリア３０６のピッチ３１６は、３００ミクロン未満とすることができる。作動部材３２０の長さ３１２は、１〜数百の電極ピッチとすることができる。空隙３１０の幅３１８は、５００ミクロン未満とすることができる。

アクチュエータ３０２を使用して、図４により良く示されているように、図３に示すビューの方に向かう方向に、またはそこから離れる方向に作動部材３２０を拡張させることができる。デバイスの作動は、図示の複数の導電層エリア３０６のうちのいくつかの導電層エリア３０６に１つまたは複数の電圧を印加することによって達成することができる。各導電層エリア３０６は、電極として機能することができる。さらに、導電層エリア３０６は、基板３０４の寸法に沿って線形アレイ３２２および３２３に配置することができる。アクチュエータ３０２の片側のみが示されていることを理解されたい。反対側は対応する導電層エリア３０６を含むことができる。導電層エリア３０６に電圧差を印加することによって、アクチュエータ３０４を作動させることができる。隣接する導電層エリア３０６に交番極性の電圧を印加することは有益であり得る。たとえば、導電層エリア３０６は、正に帯電することができる（および反対側の対応する導電層エリアは負に帯電する）。導電層エリア３０７は、負に帯電することができる（および反対側の対応する導電層エリアは正に帯電する）。この電圧を印加することによって、アクチュエータ３０２は、寸法３２４に沿って交互のパターンで波形を付けることができる。隣接する導電層エリア３０６の交番極性の使用は、自然な波状の波形パターンを形成するようにアクチュエータ３０２の部分３３２および３３３に影響を及ぼすことによって、それらに波形を付けることを助けることができる。したがって、極性、およびしたがって折り畳み材料の方向を交互にすることによって、湾曲エリアが波形材料の自然発生的形状と争うのを防止することができる。部分３３２および３３３の波形によって、アクチュエータ３０２は、寸法３２４に沿った長さが短縮し、それ自体の上に折り畳むことができる。このアクションによって、作動部材３２０がアクチュエータ３０２の部分３３２および３３３に対して動くにつれて、作動部材３２０は強制的に拡張する可能性がある。

この作動の力は、導電層エリア３０６にわたって印加される電位の量、デバイスを製造するために使用される材料、および／または導電層エリア３０６の幅３２６を含むいくつかの要因に依存し得る。さらに、作動部材３２０に与えられる力を変えるように、基板の幅３２８と比較した導電層エリアの幅（３２６および３２７）の比率を変えることができる。この比率を増加させると、付与される力を増加させることができる。作動部材３２０の幅３１９に対する導電層エリア３０６の幅（３２６および３２７）の比率は、作動部材３２０の拡張によってもたらされる圧力の量を変えることができる。

アクチュエータ３０２を第１の状態に戻すことは、様々な方法で達成することができる。バイアスされた材料３３０はアクチュエータ３０２に一体化されて、波形の基板から与えられる力を克服することができる復帰力を付与することができる。代替または追加として、導電層エリア３０６に印加される電圧を変更および／または反転させて、アクチュエータ３０２を最初の波形のない状態に戻すことができる。代替的に、外部バイアスデバイスを使用して、復帰力を提供することができる。たとえば、導電層エリア３０６から電圧が取り除かれたときにアクチュエータをその第１の状態に戻す膜またはあらかじめバイアスされたボタンの下にアクチュエータ３０２を配置することができる。

図４は、アクチュエータ３０２の動作をより良く説明するために、図３のアクチュエータ３０２の側面図を示す。アクチュエータ３０２の２つの状態が示されている。第１の状態４０２では、導電層エリア３０６に電圧が印加されない。この状態では、アクチュエータ３０２は、実質的に平坦面の形態をとり、たとえば、フィルムの形態で、適合的であり得る。したがって、アクチュエータ３０２は、不規則な面または湾曲面に適用することができる。

第２の状態４０４では、図示のように、導電層エリア３０６に電力が印加され、基板３０４に波形を付ける。波形が付けられると、作動部材３２０は、アクチュエータ３０２から上方（または下方）に偏向され得る。言い換えれば、作動部材３２０は、ビュー４０２によって示される平坦面に対して垂直または斜めの方向に、たとえばビュー４０２によって示される平坦面に対して垂直な基準から６０度以下の角度で偏向され得る。偏向角は、補強部分３０８の長さを変えることによって変更することができる。作動は、寸法３２４が寸法４１０に減少するにつれて、基板３０４の変形によって引き起こされ得る。基板３０４の厚さ４０６は、厚さ２００ミクロン未満とすることができる。導電層エリア３０６のたわみ４０８は、１００ミクロン未満とすることができる。

開示された構成を使用することにはいくつかの利点がある。第１に、デバイスまたはデバイスの層は、一般に、単一の材料から作ることができる。作動部材３２０の一部は、基板３０４と同じ材料から一元的に作ることができる。材料のこの均一性は、デバイスの強度を増加させることができ、製造プロセスを単純化することができ、製造コストを低下させる。さらに、複数の導電層エリア３０６を使用して作動部材３２０を拡張させることができるので、各導電層３０６に電圧を印加することによって提供される力を蓄積することができる。したがって、作動部材３２０のたわみによって加えられる力は、各導電層エリア３０６を介して提供される力の数倍であり得る。

（基板から離れる）作動部材によって及ぼされる力の方向も有利である。図２の構成２００は、２つの物体の間に引張力を生成することができるだけであるが、アクチュエータ３０２は、物体をアクチュエータ３０２から遠ざけることができる。これは、たとえば可動要素が平坦面（たとえば個々の点字ドット）から離れて動かされるなど、タクティルディスプレイの構成を単純化することができる。また、アクチュエータ３０２は、デバイスの側面に固定される必要はなく、アクチュエータ３０２のタクティルフィードバック対応デバイスへの一体化を単純化する。代わりに、補強部分３０８は、タクティル部材を作動させるのに必要な構造的剛性を提供することができる。

図５は、アクチュエータ３０２の例示的なモデルの斜視図５０２を示す。ビュー５０２は、アクチュエータ３０２の機能をより良く理解するために含まれる。さらに、このビューは、アクチュエータ３０２の重要な態様を示しており、すなわち、作動部材３２０の伸長を様々な高さに制御することができる。作動部材３２０の力およびたわみを制御するためのいくつかの方法が企図される。たとえば、アクチュエータ３０２の波形の量（したがって作動部材３２０のたわみの量）を変えるために、様々な数の導電層エリア３０６にわたって電圧を印加することができる。さらに、導電層エリア３０６にわたる電圧電位の量は、線形電圧制御またはパルス幅変調（ＰＷＭ）など従来の方法を使用して調整することができる。さらに、導電層エリア３０６の形状および寸法を調整することができる。たとえば、１つまたは複数の導電層エリア３０６の幅３２６を増加させて、作動部材３２０に提供される力の量を増加させることができる。

図６は、１つまたは複数の実施形態を含むことができる、システム６００の簡略図を示している。システム６００は、マイクロアクチュエータ６０２の上面図を示す。アクチュエータ６０２の輪郭は矩形として図示されているが、輪郭は矩形、円形、多角形、または不規則形状の形状を取ることができることを理解されたい。アクチュエータ６０２は、基板を形成するために使用することができる分離層６０４を含むことができる。分離層６０４は、図示されているように、アレイに配置することができる導電層エリア６０６を含むことができる。具体的には、アクチュエータ６０２の対向する側面に２つのアレイ６２２および６２３が示されている。さらに、１つまたは複数の空隙６１０は、基板６０４の作動部材６２０部分の両側において分離層６０４によって画定することができる。作動部材６２０は、作動部材の剛性を高めるための補強材６０８を含むことができる。

アクチュエータ６０２のスケールは、そのようなデバイスの製造および設計がますます困難になるようなものであり得ることを諒解されたい。たとえば、導電層エリア６０６間の距離６１４は、１００ミクロン未満とすることができる。導電層エリア６０６のピッチ６１６は、３００ミクロン未満とすることができる。作動部材６２０の長さ６１２は、１〜数百の電極ピッチとすることができる。空隙６１０の幅６１８は、５００ミクロン未満とすることができる。

アクチュエータ６０２は、矢印６２８によって示される方向に作動部材６２０を拡張するために使用され得る。デバイスの作動は、図示の複数の導電層エリア６０６のうちのいくつかの導電層エリア６０６に１つまたは複数の電圧を印加することによって達成することができる。各導電層エリア６０６は、電極として機能することができる。さらに、導電層エリア６０６は、基板６０４の寸法に沿って線形アレイ６２２および６２３に配置することができる。アクチュエータ６０２の片側のみが示されていることを理解されたい。代替面は、対応する導電層エリア６０６を含むことができる。導電層エリア６０６に電気を印加することによって、アクチュエータ６０２を作動させることができる。隣接する導電層エリア６０６に交番極性で電力を印加することができる。たとえば、導電層エリア６０６は、正に帯電することができる（および反対側の対応する導電層エリアは負に帯電する）。導電層エリア６０７は、負に帯電することができる（および反対側の対応する導電層エリアは正に帯電する）。この電圧差を印加すると、線形アレイ６２２および６２３は、寸法６２４に沿って波形が付けられ得る。したがって、アクチュエータ６０２の部分６３０および６３１は、寸法６２４に沿って波形が付けられ、長さが短縮し得る。作動部材６２０は、導電層エリア６０６に印加される電圧差に応答して波形が付けられない可能性があるので、このアクションは、作動部材６２０を矢印６２８によって示される方向に強制的に拡張させることができる。さらに、アクチュエータ６０２は、部分６３０および６３１の波形が作動部材６２０を固定基準の方に「引っ張る」ように、点６３９および／または６４０で固定基準に固定され得る。この効果は、空隙６１０の使用、作動部材６２０上の導電層エリア６０６の欠如、および／または作動部材６２０上の補強材６０８の存在による、作動部材６２０の部分６３０および６３１からの分離によっても可能になり得る。

アクチュエータ６０２（またはアクチュエータ３０２）に追加の補強エリアを追加することができる。一例として、補強エリア６３２が図６のアクチュエータ６０２の端部に示されている。たとえばクランプタイプの保持マウントのための取付けエリアを提供するために、補強エリアをアクチュエータの端部に追加することができる。追加または代替として、アクチュエータの波形付けアクションを変えるために、導電層エリア間に補強エリアを追加することができる。

この作動の力は、導電層エリア６０６にわたって印加される電位の量、デバイスを製造するために使用される材料、および／または導電層エリア６０６の幅６２６を含むいくつかの要因に依存し得る。さらに、作動部材６２０に与えられる力を変えるように、基板の幅６３４と比較した導電層エリア６０６の幅（６２６および６２７）の比率を変えることができる。この比率を増加させると、付与される力を増加させることができる。作動部材６２０の幅６１９に対する導電層エリア６０６の幅（６２６および６２７）の比率は、作動部材６２０の拡張によってもたらされる圧力の量を変えることができる。

アクチュエータ６０２を第１の状態に戻すことは、様々な方法で達成することができる。バイアスされた材料６３６はアクチュエータ６０２に一体化されて、波形の基板から与えられる力から克服することができる復帰力を付与することができる。代替または追加として、導電層エリア６０６に印加される電圧を変更および／または反転させて、アクチュエータ６０２を最初の波形のない状態に戻すことができる。代替的に、外部バイアスデバイスを使用して、復帰力を提供することができる。作動またはバイアス部材６３８をアクチュエータ６０２の側面に取り付けて、アクチュエータを第１の状態に戻すための復帰力を提供することもできる。部分６３０および６３１の波形をなくすために、作動部材またはバイアス部材６３８を外部アンカーポイント（図示せず）に取り付けることができる。

図７は、アクチュエータ６０２の動作をより良く説明するために、図６のアクチュエータ６０２の側面図を示す。アクチュエータ６０２の２つの状態が示されている。第１の状態７０２では、導電層エリア６０６に電圧が印加されない可能性がある。この状態では、アクチュエータ６０２は、実質的に平坦面の形態をとり、たとえば、フィルムの形態で、適合的であり得る。したがって、アクチュエータ６０２は、不規則な面または湾曲面に適用することができる。

第２の状態７０４では、図示のように、導電層エリア６０６に電圧が印加され、基板６０４に波形を付ける。波形が付けられると、作動部材６２０は、矢印６２８によって示される方向に拡張することができる。言い換えれば、作動部材６２０は、ビュー７０２によって示される平坦面に実質的に平行な方向に拡張することができる。拡張されたときに作動部材６２０の偏向角を画定するために、追加のガイドまたは特徴（図示せず）を使用することができる。この画定は、作動部材６２０が平坦面に対して所定の角度で拡張するように案内するのを助けることができる。作動部材６２０は、ビュー７０２によって示される平坦面に平行な基準から最大３０度まで、平坦面に対して様々な角度で拡張することができる。アクチュエータ６０２の作動は、寸法６２４が寸法７１０に減少するにつれて、基板６０４の部分６３０および６３１の変形によって引き起こされ得る。作動部材６２０は波形が付けられない場合があるので、その寸法６２４は、ビュー７０２の平坦面の長さ６２４と実質的に同様のままであり得、作動部材６０２が基板６０４の部分６３０および６３１に対して動くようにする。基板６０４の厚さ７０６は、厚さ２００ミクロン未満とすることができる。導電層エリア６０６のたわみ７０８は、１００ミクロン未満とすることができる。

開示された構成を使用することにはいくつかの利点がある。第１に、デバイスの少なくとも層は、一般に、単一の材料から作ることができる。作動部材７２０の一部は、基板６０４と同じ材料から一元的に作ることができる。材料のこの均一性は、デバイスの強度を増加させることができ、製造プロセスを単純化することができ、製造コストを低下させる。さらに、複数の導電層エリア６０６を使用して作動部材６２０を偏向させることができるので、各導電層６０６に電圧を印加することによって提供される力を蓄積することができる。したがって、作動部材６２０のたわみによって加えられる力は、電圧の印加を介して各導電層エリア６０６に提供される力の数倍であり得る。（基板から離れる）作動部材によって及ぼされる力の方向も有利である。図２の構成２００は、２つの物体の間に引張力を生成することができるだけであるが、アクチュエータ６０２は、物体をアクチュエータ６０２から遠ざけることができる。

アクチュエータ３０２および６０２は、第１の状態にあるときにほぼ平坦な表面を形成し、第２の状態を形成するように波形を付けるものとして開示されているが、逆の機能も可能であることを理解されたい。たとえば、アクチュエータ３０２および６０２は、電圧が印加されていないときに波形を付けるように構成され、次いで、電圧が印加されたときには波形がなくなるように構成することができる。この機能を提供するために、あらかじめバイアスされた材料を構造体に組み込むことができる。さらに、アクチュエータ３０２および６０２は、あらかじめバイアスされた材料の組合せを使用することによって、双方向機能を提供することができる。このようにして、アクチュエータ３０２および６０２の作動部材３２０および６２０は、アクチュエータ３０２および６０２の基板３０４および６０４の波形をなくすために電力が印加されたとき、アクチュエータ３０２および６０２の方に収縮するようにすることができる。

アクチュエータ３０２および６０２に加えて、追加の実施形態も企図される。たとえば、基板を円筒形に形成することができる。作動部材は、シリンダの中心を通って長手方向に配置することができる。代替的に、基板および導電層エリアは、ピラミッド形状または円錐形状を形成するように配置することができる。基板が適合的で、フィルム状であり得るので、補強材を戦略的に配置してこれらの実施形態に構造的支持を与えることができる。基板の補強および／または導電層エリアは、幾何形状または有機形状を含む任意の数のパターンおよび／または形状で配置することができる。さらに、基板内の空隙は、複数のパターンおよび／または形状に配置することができる。一例として、基板全体を、同心円状の導電層エリアを有する円形にすることができる。このようにして、導電層エリアに電力が印加されたときに、円錐形を形成するように基板を作ることができる。

作動部材３２０および６２０は、導電層エリアも含むことができる。このようにして、作動部材の輪郭を能動的に変更することができる。一例として、作動部材６２０は、作動部材６２０の導電層エリアに印加される電圧の極性に応じて、基板の平坦面の上または下に拡張することができる。補強セクションを、作動部材６２０の導電層エリアと併せて使用することもできる。さらに、開示された実施形態は、複数の作動部材を有することができる。たとえば、アクチュエータ６０２が波形を付けるときに一方の側から拡張し、反対側から収縮する作動部材を有するように、アクチュエータ６０２を変更することができる。アクチュエータ３０２は、アクチュエータ３０２が波形を付けるときに、基板３０４の平坦面の上と下の両方に拡張する作動部材３２０を有することができる。

図８〜図１３は、実施形態の特徴を有する作動デバイスの製造のための例示的なステップを示す。製造プロセスは、厚膜技法または薄膜技法を利用することができる。フィルム技法は、有利には、比較的大容量、および比較的低コストでのマイクロアクチュエータの生産を可能にすることができる。フィルム技法は、一般に、材料の薄膜を順次重ねて適用することからなる。マスキングおよびエッチングと呼ばれるステップを介して、１つまたは複数の層のいくつかの部分を除去のために選択することができる。このようにして、ミクロン単位で測定される厚さを有するフィルム材料を使用して、様々な構造および特徴を構築することができる。そのような技法は、一般に、集積回路および液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネルの構築に使用される。

図８は、実施形態の特徴を有するマイクロアクチュエータの構成のための代表的な基礎として使用することができる基板８０２の側面図を示す。図９では、基板８０２の上に導電性ポリマー９０２が施される。図１０では、導電性ポリマー９０２の上に抵抗性マスク１００２が施される。様々なパターンを形成するために、マスク１００２を施すことができる。側面寸法のみが図８〜図１２に示されているが、図１３に示されるように、少なくとも２つの寸法においてマスクを施すことができることを理解されたい。フォトリソグラフィは、基板の表面上に精密マスクを作成するために使用できるプロセスの一例である。マスクは、エッチングから保護するために製品スタックのエリアを覆うために使用することができる。

図１１は、エッチングが施された後の製品の状態を示す。エッチングは、化学薬品または他の薬剤を使用して、製品スタックの層を溶解または除去する技法である。図示のように、エッチングは、導電性ポリマー９０２がパターン１１０２（マスク１００２と同等）に適合するように使用することができる。パターン１１０２は、４つの別個のブロックとして示されているが、基板の片側の寸法のみが図１１に示されているように、これらのブロックは、基板の上面にわたるストライプを表すことができることを理解されたい。図１２は、基板８０２およびパターン化ポリマー１１０２を残してマーク１００２を除去することを示す。基板８０２の両側に対応するパターン化ポリマー１１０２を形成するために、上記または同様のプロセスを基板８０２の両側に適用することができることを理解されたい。このようにして、ビュー２０２に示されるものと同様の輪郭を使用して、アクチュエータの基礎を形成することができる。

図１３は、基板８０２の上面図を示す。ポリマーは、上記のマスキングおよびエッチングプロセスを使用して得ることができるように、２つの線形アレイを形成するように、１１０２にパターン化されて示されている。さらに、空隙１３０２は、同様のマスキングおよびエッチングプロセスを使用して除去することができる。最後に、補強材１３０４を同様の様式で施すことができる（すなわち、層を施し、次いでマスクを施し、次いてエッチングを行うことができる）。これらの技法を使用して、アクチュエータ３０２および６０２は、大量に比較的低コストで製造することができる。

開示された厚膜技法に加えて、またはその代わりに、様々な他の方法および技術を使用できることを理解されたい。加算法または減算法を使用して、パターン層を作成する、またはすでに堆積された層にパターンをエッチングすることができる。加算法では、特定のパターンで層を堆積することができる。減算法では、エッチングおよび／またはマスキング技法を使用して、層にパターンを形成することができる。そのようなデバイスを製造するために使用される例示的な技法は、リソグラフィ、スクリーンプリンティング、乾燥／硬化、焼成、レーザートリミング、化学的および／または物理的堆積などを含むことができる。

図１４は、１つまたは複数の実施形態が実装される場合があるコンピューティングシステムの一例を示す。

図１４に示すコンピュータシステムは、上述のコンピュータ化デバイスの一部分として組み込まれてもよい。たとえば、コンピュータシステム１４００は、テレビ、コンピューティングデバイス、サーバ、デスクトップ、ワークステーション、自動車内の制御システムもしくはインタラクションシステム、タブレット、ネットブック、または任意の他の適切なコンピューティングシステムの構成要素のうちのいくつかを表し得る。コンピューティングデバイスは、画像キャプチャデバイスまたは入力感知ユニットおよびユーザ出力デバイスを備える任意のコンピューティングデバイスであってよい。画像キャプチャデバイスまたは入力感知ユニットは、カメラデバイスであってよい。ユーザ出力デバイスは、ディスプレイユニットであってよい。コンピューティングデバイスの例は、限定はしないが、ビデオゲームコンソール、タブレット、スマートフォン、および任意の他のハンドヘルドデバイスを含む。図１４は、本明細書において説明するような、種々の他の実装形態によって提供される方法を実行することができ、ならびに／あるいはホストコンピュータシステム、リモートキオスク／端末、販売時点情報管理デバイス、自動車内の電話インターフェースもしくはナビゲーションインターフェースもしくはマルチメディアインターフェース、コンピューティングデバイス、セットトップボックス、テーブルコンピュータ、および／またはコンピュータシステムとしての機能を果たすことができる、コンピュータシステム１４００の一実装形態の概略図を示す。図１４は、種々の構成要素の一般化された図を示すことのみを意図しており、必要に応じて、それらの構成要素のいずれかまたはすべてが利用される場合がある。したがって、図１４は、個々のシステム要素が、比較的分離された状態または比較的統合された状態でどのように実装され得るかを概略的に示す。

バス１４０２を介して電気的に結合され得る（または適宜に他の方法で通信し得る）ハードウェア要素を備えるコンピュータシステム１４００が示されている。ハードウェア要素は、１つもしくは複数の汎用プロセッサおよび／または１つもしくは複数の専用プロセッサ（デジタル信号処理チップ、グラフィックス処理ユニット１４２２など）を限定なしに含む、１つまたは複数のプロセッサ１４０４と、１つまたは複数のカメラ、センサー、マウス、キーボード、超音波または他の音波を検出するように構成されたマイクロフォンなどを限定なしに含み得る、１つまたは複数の入力デバイス１４０８と、本発明の実装形態において使用されるデバイスなどのディスプレイユニット、プリンタなどを限定なしに含み得る、１つまたは複数の出力デバイス１４１０とを含み得る。追加のカメラ１４２０は、ユーザの四肢およびジェスチャーの検出のために採用され得る。いくつかの実装形態では、入力デバイス１４０８は、赤外線センサー、深度センサー、および／または超音波センサーなどの１つまたは複数のセンサーを含んでもよい。グラフィックス処理ユニット１４２２は、上記で説明したオブジェクトのリアルタイムワイピングおよび置換のための方法を実行するために使用され得る。

本発明の実装のいくつかの実装形態では、様々な入力デバイス１４０８および出力デバイス１４１０は、ディスプレイデバイス、テーブル、床、壁、およびウィンドウスクリーンなどのインターフェースに埋め込まれ得る。さらに、プロセッサに結合された入力デバイス１４０８および出力デバイス１４１０は、多次元追跡システムを形成してもよい。

コンピュータシステム１４００はさらに、１つまたは複数の非一時的ストレージデバイス１４０６を含んでもよい（ならびに／あるいは非一時的ストレージデバイス１４０６と通信してもよい）。非一時的ストレージデバイス１４０６は、限定はしないが、ローカルネットワークアクセス可能ストレージおよび／またはネットワークアクセス可能ストレージを備えてもよく、ならびに／あるいは、限定はしないが、ディスクドライブ、ドライブアレイ、光学ストレージデバイス、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）などの固体ストレージデバイス、および／または読取り専用メモリ（「ＲＯＭ」）を含むことができ、これらのストレージデバイスはプログラム可能、フラッシュ更新可能などであってもよい。そのような記憶デバイスは、限定はしないが、様々なファイルシステム、データベース構造などを含む任意の適切なデータ記憶装置を実装するように構成され得る。

コンピュータシステム１４００はまた、限定はしないが、モデム、ネットワークカード（ワイヤレスまたはワイヤード）、赤外線通信デバイス、ワイヤレス通信デバイスおよび／またはチップセット（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈデバイス、８０２．１１デバイス、ＷｉＦｉデバイス、ＷｉＭａｘデバイス、セルラー通信施設など）などを含み得る、通信サブシステム１４１２を含み得る。通信サブシステム１４１２は、ネットワーク、他のコンピュータシステム、および／または本明細書で説明する任意の他のデバイスとデータを交換できるようにする場合がある。多くの実装形態では、コンピュータシステム１４００は、非一時的作業メモリ１４１８をさらに備えることになり、非一時的作業メモリ１４１８は、上記で説明したようなＲＡＭまたはＲＯＭデバイスを含み得る。

コンピュータシステム１４００はまた、ソフトウェア要素も備えることができ、これらのソフトウェア要素は、現在、作業メモリ１４１８内に位置するのが示されている。これらのソフトウェア要素は、オペレーティングシステム１４１４、デバイスドライバ、実行可能ファイルライブラリ、および／または、１つもしくは複数のアプリケーションプログラム１４１６など他のコードを含み、アプリケーションプログラム１４１６は、様々な実装形態によって提供されるコンピュータプログラムを含んでよく、かつ／または、本明細書に記載のように、方法を実装することおよび／もしくは他の実装形態によって提供されるシステムを構成することを行うように設計されてよい。単なる例として、上記で説明した方法に関連して説明する１つまたは複数の手順は、コンピュータ（および／またはコンピュータ内のプロセッサ）によって実行可能なコードおよび／または命令として実装され得、一態様では、次いで、そのようなコードおよび／または命令は、説明した方法に従って１つまたは複数の動作を実行するために、汎用コンピュータ（または他のデバイス）を構成する、かつ／または適合させるために使用され得る。

これらの命令および／またはコードのセットは、前述のストレージデバイス１４０６などのコンピュータ可読記憶媒体に記憶されることがある。場合によっては、記憶媒体は、コンピュータシステム１４００などのコンピュータシステム内に組み込まれる場合がある。他の実装形態では、記憶媒体は、そこに記憶された命令／コードを用いて汎用コンピュータをプログラムし、構成し、および／または適合させるために使用することができるように、コンピュータシステムから分離されてもよく（たとえば、コンパクトディスクなどのリムーバブル媒体）、かつ／またはインストールパッケージにおいて提供されてもよい。これらの命令は、コンピュータシステム１４００によって実行可能であり得る実行可能コードの形態をとることがあり、ならびに／あるいは、ソースおよび／またはインストール可能コードの形態をとることがあり、ソースおよび／またはインストール可能コードは、コンパイル時および／またはコンピュータシステム１４００へのインストール時（たとえば、一般に利用可能な様々なコンパイラ、インストールプログラム、圧縮／解凍ユーティリティなどのうちのいずれかを使用する）、次いで実行可能コードの形態をとる。

実質的な変形が、特定の要件に従って行われ得る。たとえば、カスタマイズされたハードウェアが使用される場合もあり、かつ／または特定の要素がハードウェア、ソフトウェア（アプレットなどのポータブルソフトウェアを含む）、もしくはその両方で実施される場合がある。さらに、ネットワーク入出力デバイスなどの他のコンピューティングデバイスへの接続が使用される場合がある。いくつかの実装形態では、コンピュータシステム１４００の１つまたは複数の要素は、省略されてもよく、あるいは図示したシステムとは分離して実装されてもよい。たとえば、プロセッサ１４０４および／または他の要素は、入力デバイス１４０８とは分離して実装されてもよい。１つの実装形態では、プロセッサは、別々に実装される１つまたは複数のカメラから画像を受け取るように構成されてもよい。いくつかの実装形態では、図１４に示した要素に追加した要素が、コンピュータシステム１４００に含まれてもよい。

いくつかの実装形態は、コンピュータシステム（コンピュータシステム１４００など）を採用して、本開示による方法を実施することができる。たとえば、説明した方法の手順の一部または全部は、作業メモリ１４１８内に含まれる（オペレーティングシステム１４１４、および／またはアプリケーションプログラム１４１６などの他のコードに組み込まれ得る）１つまたは複数の命令の１つまたは複数のシーケンスを実行しているプロセッサ１４０４に応答して、コンピュータシステム１４００によって実施され得る。そのような命令は、ストレージデバイス１４０６のうちの１つまたは複数など、別のコンピュータ可読媒体から、作業メモリ１４１８に読み込まれてもよい。単なる例として、作業メモリ１４１８内に含まれる命令のシーケンスの実行は、プロセッサ１４０４に、本明細書で説明する方法の１つまたは複数の手順を実施させ得る。

本明細書で使用する「機械可読媒体」および「コンピュータ可読媒体」という用語は、機械に特定の様式で動作させるデータを提供することに関与する任意の媒体を指す。コンピュータシステム１４００を使用して実装されるいくつかの実装形態では、様々なコンピュータ可読媒体が、命令／コードを実行するためにプロセッサ１４０４に与えることに関与することがあり、ならびに／あるいはそのような命令／コードの（たとえば、信号としての）記憶および／または搬送に使用されることがある。多くの実装形態において、コンピュータ可読媒体は、物理的な記憶媒体および／または有形の記憶媒体であってもよい。そのような媒体は、限定はしないが、不揮発性媒体、揮発性媒体、および伝送媒体を含む、数多くの形をとり得る。不揮発性媒体は、たとえば、ストレージデバイス１４０６などの光学ディスクおよび／または磁気ディスクを含む。揮発性媒体は、限定はしないが、作業メモリ１４１８などのダイナミックメモリを含む。伝送媒体は、限定はしないが、バス１４０２、ならびに通信サブシステム１４１２の様々な構成要素（および／または通信サブシステム１４１２が他のデバイスとの通信を提供する媒体）を備える電線を含む、同軸ケーブル、銅線、および光ファイバーを含む。したがって、伝送媒体はまた、（限定はしないが、電波通信および赤外線データ通信中に生成されるような、電波、音波および／または光波を含む）波の形態をとることもできる。

物理的なおよび／または有形のコンピュータ可読媒体の一般的な形は、たとえば、フロッピディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、もしくは任意の他の磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、任意の他の光学媒体、パンチカード、紙テープ、穴のパターンを有する任意の他の物理媒体、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、フラッシュＥＰＲＯＭ、任意の他のメモリチップもしくはメモリカートリッジ、以下で説明される搬送波、または、コンピュータが命令および／もしくはコードをそれから読み取ることのできる任意の他の媒体を含む。

様々な形態のコンピュータ可読媒体が、１つまたは複数の命令の１つまたは複数のシーケンスを実行するためにプロセッサ１４０４に搬送することに関わる場合がある。単なる例として、命令は最初に、リモートコンピュータの磁気ディスクおよび／または光学ディスク上で伝達されてもよい。リモートコンピュータは、そのダイナミックメモリ内に命令をロードし、コンピュータシステム１４００によって受信および／または実行されるべき伝送媒体上の信号として命令を送ることができる。これらの信号は、電磁信号、音響信号、光信号などの形態であってもよく、そのすべてが、本発明の様々な実装形態による、命令を符号化することができる搬送波の例である。

通信サブシステム１４１２（および／またはその構成要素）は、一般に信号を受信し、次いで、バス１４０２は、信号（および／または、信号によって搬送されるデータ、命令など）を作業メモリ１４１８に搬送する場合があり、プロセッサ１４０４は、作業メモリ１４１８から命令を取り出し、実行する。作業メモリ１４１８によって受信された命令は、オプションで、プロセッサ１４０４による実行の前または後のいずれかに、非一時的記憶デバイス１４０６上に記憶され得る。

開示するプロセスにおけるステップの特定の順序または階層が、例示的な手法の例示であることが理解される。設計選好に基づいて、プロセスにおけるステップの特定の順序または階層が並べ替えられてよいことが理解される。さらに、いくつかのステップは、組み合わせられてよく、または省略されてよい。添付の方法クレームは、様々なステップの要素を見本的な順序で提示し、提示された特定の順序または階層に限定されることは意図されない。

上述の説明は、当業者が本明細書で説明した種々の態様を実施できるようにするために提供される。これらの態様への種々の変更が当業者には容易に明らかになり、本明細書において規定された一般原理は他の態様に適用され得る。さらに、本明細書において開示されるものはいずれも、公共用に提供することは意図していない。

１００ システム
１０２ 電気機械作動アーム
１０４ 第１の状態
１０６ 第２の状態
１０８ 導電層
１１０ 分離層
１１２ 導電層
１１４ アニオン
１１６ 移動
１１８ 電圧源
１２０ 電極
１２２ 電極
２００ 代替構成
２０２ ビュー
２０４ 設定長さ
２０６ 構成
２０６ デバイス
２０８ デバイス
２１２ 導電層
２１３ 導電性セクション
２１４ 分離層
２１６ 導電層
２１７ 導電性セクション
２１８ 作動セクション
２２０ ビュー
２２２ ビュー
２３４ アニオン
３００ システム
３０２ マイクロアクチュエータ
３０４ 分離層
３０４ 基板
３０６ 導電層エリア
３０７ 導電層エリア
３０８ 補強材
３１０ 空隙
３１２ 長さ
３１４ 距離
３１６ ピッチ
３１８ 幅
３２０ 作動部材
３２２ アレイ
３２３ アレイ
３３０ 材料
４０２ 第１の状態
４０２ ビュー
４０４ 第２の状態
４０８ たわみ
６００ システム
６０２ マイクロアクチュエータ
６０４ 分離層
６０４ 基板
６０６ 導電層エリア
６０７ 導電層エリア
６０８ 補強材
６２０ 作動部材
６２２ アレイ
６２３ アレイ
６３０ 部分
６３１ 部分
６３２ 補強エリア
６３８ バイアス部材
７０２ 第１の状態
８０２ 基板
９０２ 導電性ポリマー
１００２ 抵抗性マスク
１１０２ パターン
１３０４ 補強材
１４００ コンピュータシステム
１４０２ バス
１４０４ プロセッサ
１４０６ 非一時的ストレージデバイス
１４０８ 入力デバイス
１４１０ 出力デバイス
１４１２ 通信サブシステム
１４１４ オペレーティングシステム
１４１６ アプリケーションプログラム
１４１８ 非一時的作業メモリ
１４２０ カメラ
１４２２ グラフィックス処理ユニット

Claims (30)

1. マイクロアクチュエータであって、
   作動部材に結合された基板
   を含み、
   第１の状態の前記基板の波形部分が、実質的に平坦面を形成するために収縮されず、第２の状態で、前記平坦面に平行な寸法に沿って収縮され、
   前記作動部材が少なくとも部分的に剛性であり、
   前記マイクロアクチュエータが、前記波形部分の状態が変化すると、前記波形部分に対して前記作動部材を動かすように構成される
   マイクロアクチュエータ。
2. 前記基板の少なくとも層が単体であり、前記作動部材が前記層の少なくとも一部を含む、請求項１に記載のマイクロアクチュエータ。
3. 前記基板が導電性ポリマーフィルムを含む、請求項１に記載のマイクロアクチュエータ。
4. 複数の電極をさらに備え、前記複数の電極のうちのいくつかの電極にわたって電力を印加することによって、前記基板の前記波形部分の状態が変化する、請求項１に記載のマイクロアクチュエータ。
5. 前記作動部材を動かすために付与される力が、少なくとも、前記基板に対する、前記波形部分の対応する寸法の比率に依存する、請求項１に記載のマイクロアクチュエータ。
6. 前記複数の電極のうちのいくつかの電極が、前記基板上の、前記作動部材の対向する側面上に配置される、請求項４に記載のマイクロアクチュエータ。
7. 前記作動部材が、前記平坦面に実質的に平行な方向に動く、請求項１に記載のマイクロアクチュエータ。
8. 前記作動部材が、２つの点で前記基板に結合され、前記平坦面に対して実質的に斜めまたは垂直の方向に拡張する、請求項１に記載のマイクロアクチュエータ。
9. 前記基板が、第１の層、第２の層、および第３の層を含み、
   前記基板が、前記第１の層と前記第２の層との間に電圧差が印加されるとき、前記第１の層または前記第２の層上に電荷を誘導するように構成され、
   前記第３の層が、前記第１の層と第２の層との間に配置される
   請求項１に記載のマイクロアクチュエータ。
10. 前記第１の層または前記第２の層が、前記第１の層と前記第２の層との間の電荷の印加時に膨張または収縮するように構成される、請求項９に記載のマイクロアクチュエータ。
11. 前記第１の層が、電気的に絶縁された複数の部分に分割される、請求項９に記載のマイクロアクチュエータ。
12. 前記基板の厚さが３００ミクロン未満である、請求項１に記載のマイクロアクチュエータ。
13. 前記マイクロアクチュエータが、前記波形部分が前記第１の状態または前記第２の状態になるようにバイアスされている、請求項１に記載のマイクロアクチュエータ。
14. 前記基板が、１つまたは複数の空隙を画定する、請求項１に記載のマイクロアクチュエータ。
15. マイクロアクチュエータを動作させる方法であって、
    マイクロアクチュエータに電力を印加するステップであり、前記マイクロアクチュエータが少なくとも部分的に剛性の作動部材に結合された基板を含む、ステップ
    を含み、前記基板の波形部分が実質的に平坦面を形成するために収縮されない第１の状態と、前記基板の前記波形部分が前記平坦面に平行な寸法に沿って収縮される第２の状態との間で、電力を前記印加すると、前記基板の前記波形部分の状態が変化し、
    前記マイクロアクチュエータが、前記波形部分の状態が変化すると、前記波形部分に対して前記作動部材を動かすように構成される
    方法。
16. 前記基板の少なくとも層が単体であり、前記作動部材が前記層の少なくとも一部を含む、請求項１５に記載のマイクロアクチュエータ。
17. 前記基板が導電性ポリマーフィルムを含む、請求項１５に記載のマイクロアクチュエータ。
18. 複数の電極をさらに備え、前記複数の電極のうちのいくつかの電極にわたって電力を印加することによって、前記基板の前記波形部分の状態が変化する、請求項１５に記載のマイクロアクチュエータ。
19. 前記作動部材を動かすために付与される力が、少なくとも、前記基板に対する、前記波形部分の対応する寸法の比率に依存する、請求項１５に記載のマイクロアクチュエータ。
20. 前記作動部材が、前記平坦面に実質的に平行な方向に動く、請求項１５に記載のマイクロアクチュエータ。
21. 前記作動部材が、２つの点で前記基板に結合され、前記平坦面に対して実質的に斜めまたは垂直の方向に拡張する、請求項１５に記載のマイクロアクチュエータ。
22. 前記基板が、第１の層、第２の層、および第３の層を含み、
    前記基板が、前記第１の層と前記第２の層との間に電圧差が印加されるとき、前記第１の層または前記第２の層上に電荷を誘導するように構成され、
    前記第３の層が、前記第１の層と第２の層との間に配置される
    請求項１５に記載のマイクロアクチュエータ。
23. 第１の層または第２の層が、前記第１の層と前記第２の層との間の電荷の印加時に膨張または収縮するように構成される、請求項１５に記載のマイクロアクチュエータ。
24. マイクロアクチュエータであって、
    少なくとも部分的に剛性の作動部材に結合された基板と、
    前記基板が実質的に平坦面を実質的に形成する第１の状態と、前記基板が前記平坦面に平行な寸法に沿って収縮される第２の状態との間で前記基板の波形部分を誘導するための手段と、
    前記波形部分の状態が変化すると、前記波形部分に対して前記作動部材を動かすための手段と
    を含むマイクロアクチュエータ。
25. 前記基板の少なくとも層が単体であり、前記作動部材が前記層の少なくとも一部を含む、請求項２４に記載のマイクロアクチュエータ。
26. 複数の電極をさらに備え、前記複数の電極のうちのいくつかの電極にわたって電力を印加することによって、前記基板の前記波形部分の状態が変化する、請求項２４に記載のマイクロアクチュエータ。
27. 前記作動部材を動かすために付与される力が、少なくとも、前記基板に対する、前記波形部分の対応する寸法の比率に依存する、請求項２４に記載のマイクロアクチュエータ。
28. 前記作動部材が、前記平坦面に実質的に平行な方向に動く、請求項２４に記載のマイクロアクチュエータ。
29. 前記作動部材が、２つの点で前記基板に結合され、前記平坦面に対して実質的に斜めまたは垂直の方向に拡張する、請求項２４に記載のマイクロアクチュエータ。
30. 前記基板が、第１の層、第２の層、および第３の層を含み、
    前記基板が、前記第１の層と前記第２の層との間に電圧差が印加されるとき、前記第１の層または前記第２の層上に電荷を誘導するように構成され、
    前記第１の層または第２の層が、前記第１の層と前記第２の層との間の電荷の印加時に膨張または収縮するように構成され、
    前記第３の層が、前記第１の層と第２の層との間に配置される
    請求項２４に記載のマイクロアクチュエータ。