JP2019220178A5 - - Google Patents

Claims (20)

1. 触覚アクチュエーターと、予荷重デバイスと、を有する触覚アクチュエーターアセンブリであって、
   前記触覚アクチュエーターは、
   平行軸に沿って歪みを発生させるように構成された圧電材料の層であって、前記平行軸は該層の平面に対して平行である、圧電材料の層と、
   前記平行軸に沿った前記圧電材料の層の前記歪みを、垂直軸に沿った該触覚アクチュエーターの拡張又は収縮に変換するように構成された変位変換デバイスであって、前記垂直軸は前記層の前記平面に対して垂直である、変位変換デバイスと、
   を有し、
   前記触覚アクチュエーターの前記拡張又は前記収縮は、前記垂直軸に沿った前記触覚アクチュエーターの変位を発生させるように構成され、
   前記予荷重デバイスは、前記触覚アクチュエーターに隣接し、かつ前記触覚アクチュエーターに対する前記垂直軸に沿った圧縮荷重を発生させるように構成され、
   前記予荷重デバイスは、
   カバーと、
   該カバーから間隔を空けて配置されかつ該カバーに対して平行に延在するベースとを有するケーシングであって、前記触覚アクチュエーターは前記カバーと前記ベースとの間に配置され、該カバー及び該ベースは、前記触覚アクチュエーターの垂直軸に沿った該触覚アクチュエーターの反対側の端部それぞれに配置されている、ケーシングと、
   第１のばね構成要素であって、該第１のばね構成要素の第１の端部が前記カバーの内面に結合され、該第１のばね構成要素の第２の反対側の端部が前記触覚アクチュエーターの外面に結合されるように、前記ケーシング内に配置され、前記触覚アクチュエーターに対する前記垂直軸に沿った前記圧縮荷重を生成するために力をかけるように構成されている、第１のばね構成要素と、
   を有する、
   ことを特徴とする触覚アクチュエーターアセンブリ。
2. 前記触覚アクチュエーターの前記変位変換デバイスは、前記圧電材料の層の歪みに起因する前記平行軸に沿った該圧電材料の層によって出力される変位を、前記垂直軸に沿った前記触覚アクチュエーターのより大きい変位に変換するように構成された変位増幅デバイスである、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ーアセンブリ。
3. 前記触覚アクチュエーターの前記変位増幅デバイスは、前記平行軸に沿った前記変位を前記垂直軸に沿った前記より大きい変位に変換するように構成されたレバーデバイスを含む、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ーアセンブリ。
4. 前記触覚アクチュエーターの前記レバーデバイスは、前記圧電材料の層の反対側の平面それぞれに配置された第１のディスク及び第２のディスクを含み、該第１のディスク及び該第２のディスクの各ディスクは、前記圧電材料の層のそれぞれの平面と円錐台を形成している、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ーアセンブリ。
5. 前記第１のばね構成要素はばねプランジャーである、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ーアセンブリ。
6. 前記第１のばね構成要素は、ねじ及び可撓性膜構成要素を含み、該ねじは、該可撓性膜構成要素のばね力を調整するように構成されている、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ーアセンブリ。
7. 前記予荷重デバイスは第２のばね構成要素を有し、
   前記第２のばね構成要素は、該第２のばね構成要素の第１の端部が前記ベースの内面に結合され、該第２のばね構成要素の第２の反対側の端部が前記触覚アクチュエーターの外面に結合されるように、前記ケーシング内に配置され、
   前記第１のばね構成要素及び該第２のばね構成要素は、まとまって、前記触覚アクチュエーターに対して前記垂直軸に沿った前記圧縮荷重を生成するために前記力をかけるように構成されている、
   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ーアセンブリ。
8. 前記第１のばね構成要素は第１のばね定数を有し、前記第２のばね構成要素は第２のばね定数を有し、前記第１のばね定数は前記第２のばね定数と異なる、ことを特徴とする請求項７に記載の触覚アクチュエーターアセンブリ。
9. 前記予荷重デバイスの前記第１のばね構成要素及び前記第２のばね構成要素が発生させる前記垂直軸に沿った前記圧縮荷重は、２Ｎ〜４Ｎの範囲である、ことを特徴とする請求項７に記載の触覚アクチュエーターアセンブリ。
10. 前記触覚アクチュエーターは、前記圧電材料の層に取り付けられるか又は該圧電材料の層内に埋め込まれ、かつ前記垂直軸に沿った電圧差を生成するように構成された、少なくとも２つの電極を更に備え、前記圧電材料の層は、前記垂直軸に沿った前記電圧差に応じて前記平行軸に沿って収縮するように構成されている、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ーアセンブリ。
11. 前記少なくとも２つの電極の間の前記電圧差が５０Ｖ〜１００Ｖであるとき、かつ前記予荷重デバイスによって前記圧縮荷重が前記触覚アクチュエーターに加えられるとき、該触覚アクチュエーターは、前記少なくとも２つの電極の間に電圧差がない基準状態と比較した、１μｍ〜１５μｍの範囲である、前記垂直軸に沿った変位を出力し、前記触覚アクチュエーターアセンブリは、２Ｎ〜１０Ｎの範囲である、前記垂直軸に沿った力を出力するように構成されている、ことを特徴とする請求項１０に記載の触覚アクチュエーターアセンブリ。
12. 前記触覚アクチュエーターは第１の共振周波数を有し、前記触覚アクチュエーターアセンブリは第２の共振周波数を有し、該第２の共振周波数は前記第１の共振周波数とは異なり、前記第２の共振周波数は、前記第１のばね構成要素のばね定数を介して決定される、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ーアセンブリ。
13. 触覚アクチュエーターと、予荷重デバイスと、を有する触覚アクチュエーターアセンブリであって、
    前記触覚アクチュエーターは、
    平行軸に沿って歪みを発生させるように構成された圧電材料の層であって、前記平行軸は該層の平面に対して平行である、圧電材料の層と、
    前記平行軸に沿った前記圧電材料の層の前記歪みを、垂直軸に沿った該触覚アクチュエーターの拡張又は収縮に変換するように構成された変位変換デバイスであって、前記垂直軸は前記層の前記平面に対して垂直である、変位変換デバイスと、
    を有し、
    前記触覚アクチュエーターの前記拡張又は前記収縮は、前記垂直軸に沿った該触覚アクチュエーターの変位を発生させるように構成され、
    前記予荷重デバイスは、前記触覚アクチュエーターに隣接し、かつ前記触覚アクチュエーターに対する前記垂直軸に沿った圧縮荷重を発生させるように構成され、
    前記予荷重デバイスは、
    カバーと、
    該カバーから間隔を空けて配置されかつ該カバーに対して平行に延在するベースと、第１のばね構成要素と、第２のばね構成要素とを有するケーシングであって、前記第１のばね構成要素及び前記第２のばね構成要素は、前記カバーの反対側の端部それぞれに配置され、前記第１のばね構成要素及び前記第２のばね構成要素の各々は、前記カバーと前記ベースとの間に延在する、ケーシングと、
    を有し、
    前記第１のばね構成要素及び前記第２のばね構成要素は、まとまって、前記触覚アクチュエーターに対して前記垂直軸に沿った前記圧縮荷重を生成するために力をかけるように構成されており、
    前記触覚アクチュエーターは、前記カバーと前記ベースとの間に配置され、該カバー及び該ベースは、前記触覚アクチュエーターの垂直軸に沿った該触覚アクチュエーターの反対側の端部それぞれに配置されている、ことを特徴とする触覚アクチュエーターアセンブリ。
14. 前記第１のばね構成要素及び前記第２のばね構成要素は、前記カバーに取り付けられており、前記ベースに解除可能に取り付けられている、ことを特徴とする請求項１３に記載の触覚アクチュエーターアセンブリ。
15. ハウジングと、電源と、前記ハウジングの外面で触覚効果を発生させるように構成された触覚アクチュエーターアセンブリと、前記電源を制御するように構成された制御ユニットと、を備える触覚対応デバイスであって、
    前記触覚アクチュエーターアセンブリは、触覚アクチュエーターと、予荷重デバイスと、を備え、
    前記触覚アクチュエーターは、
    平行軸に沿って歪みを発生させるように構成された圧電材料の層であって、前記平行軸は該層の平面に対して平行である、圧電材料の層と、
    前記圧電材料の層に取り付けられた又はその中に埋め込まれた少なくとも２つの電極と、
    前記平行軸に沿った前記圧電材料の層の前記歪みを、垂直軸に沿った該触覚アクチュエーターの拡張又は収縮に変換するように構成された変位変換デバイスであって、前記垂直軸は前記層の前記平面に対して垂直であり、該触覚アクチュエーターの前記拡張又は前記収縮は、前記垂直軸に沿った該触覚アクチュエーターの変位を発生させるように構成されている、変位変換デバイスと、
    を備え、
    前記予荷重デバイスは、前記触覚アクチュエーターに隣接し、かつ前記触覚アクチュエーターに対する前記垂直軸に沿った圧縮荷重を発生させるように構成され、
    前記予荷重デバイスは、
    カバーと、
    該カバーから間隔を空けて配置されかつ該カバーに対して平行に延在するベースとを有するケーシングであって、前記触覚アクチュエーターは前記カバーと前記ベースとの間に配置され、該カバー及び該ベースは、前記触覚アクチュエーターの垂直軸に沿った該触覚アクチュエーターの反対側の端部それぞれに配置されている、ケーシングと、
    第１のばね構成要素であって、該第１のばね構成要素の第１の端部が前記カバーの内面に結合され、前記第１のばね構成要素の第２の反対側の端部が前記触覚アクチュエーターの外面に結合されるように、前記ケーシング内に配置され、前記触覚アクチュエーターに対する前記垂直軸に沿った前記圧縮荷重を生成するために力をかけるように構成されている、第１のばね構成要素と、
    を備え、
    前記制御ユニットは、前記触覚アクチュエーターの前記少なくとも２つの電極に電力を提供するように前記電源を制御する、
    ことを特徴とする触覚対応デバイス。
16. 前記触覚対応デバイスの前記ハウジングによって前記触覚アクチュエーターアセンブリに加えられるいかなる圧縮荷重も１Ｎ未満である、ことを特徴とする請求項１５に記載の触覚対応デバイス。
17. 前記触覚対応デバイスは、前記ハウジングの第１の面を形成するタッチスクリーンデバイスを更に備え、前記ハウジングは、該ハウジングの第２のかつ反対側の面を形成するバックパネルを備え、前記触覚アクチュエーターアセンブリは、該触覚アクチュエーターアセンブリによって生成される力が前記ハウジングの前記第２の面に対してかけられるように、前記ハウジングの該第２の面に配置されている、ことを特徴とする請求項１５に記載の触覚対応デバイス。
18. 前記制御ユニットは、前記触覚アクチュエーターに駆動信号を提供するように前記電源を制御するように構成され、前記駆動信号は、前記触覚アクチュエーターアセンブリの共振周波数に等しい周波数を有する周期的信号である、ことを特徴とする請求項１７に記載の触覚対応デバイス。
19. 前記触覚アクチュエーターは第１の共振周波数を有し、前記触覚アクチュエーターアセンブリは第２の共振周波数を有し、該第２の共振周波数は前記第１の共振周波数とは異なり、前記第２の共振周波数は、前記第１のばね構成要素のばね定数を介して決定される、ことを特徴とする請求項１８に記載の触覚対応デバイス。
20. 前記予荷重デバイスは、
    第２のばね構成要素であって、該第２のばね構成要素の第１の端部が前記ベースの内面に結合され、該第２のばね構成要素の第２の反対側の端部が前記触覚アクチュエーターの外面に結合されるように、前記ケーシング内に配置され、前記第１のばね構成要素及び該第２のばね構成要素は、まとまって、前記触覚アクチュエーターに対して前記垂直軸に沿った前記圧縮荷重を生成するために前記力をかけるように構成されている、第２のばね構成要素、
    を更に備える、ことを特徴とする請求項１５に記載の触覚対応デバイス。