TW201334248A - 介電彈性膜反饋裝置、系統、及方法 - Google Patents

Abstract

本發明揭露一種反饋致能系統、模組與方法。該反饋致能系統包含一第一反饋模組。第一反饋模組包含一膜(薄膜)；一框架；一動作耦合，其中，當一電壓被施加到該膜(薄膜)時，該動作耦合會施加一力在該框架上以提供反饋；以及一使用者界面，其中第一反饋模組係被架構以提供經由使用者界面的反饋。該方法包含施加具有第一波型的第一電壓到第一反饋模組，第一反饋模組包含介電彈性膜(薄膜)、框架與動作耦合，其中當第一電壓被施加到介電彈性膜(薄膜)時，該動作耦合會施加一力到該框架上。

Description

介電彈性膜反饋裝置、系統、及方法

本發明一般係關於介電彈性膜(薄膜)裝置、系統與方法，以用來提供密著性反饋給使用者。更具體地，在一態樣中，本發明係關於用於手機遊戲的使用者頻率偏好。在另一態樣中，本發明係關於穿戴式前庭顯示。在仍另一態樣中，本發明係關於用於驅動平板電腦的技術。仍在其他態樣中，本發明係關於用於示意界面的密著性反饋裝置。

在35USC§119(e)下，本申請案主張美國臨時專利申請案的權益，案號：61/549,791、2011年10月21日提出申請、標題為〝用於手機遊戲的使用者頻率偏好〞；61/549,794、2011年10月21日提出申請、標題為〝穿戴式前庭顯示〞；61/568,745、2011年12月9日提出申請、標題為〝平板電腦驅動概念〞；61/590,487、2012年1月25日提出申請、標題為〝用於示意界面的密著性反饋裝置〞，全部內容在此以引用的方式併入本文。

一些手持裝置與遊戲控制器應用使用小振動器的習知密著性反饋裝置，以藉由提供力反饋振動給使用者同時玩影音遊戲而來增強使用者的遊戲經驗。支持特定振動 器的遊戲可造成該裝置或遊戲控制器在選擇情況中振動，譬如當武器開火或接收損害以增強該使用者的遊戲經驗。當此等振動器足以傳送大引擎與爆炸之感覺的同時，它們非常單調並需要相當高的最小輸出臨界。於是，習知振動器無法適當地複製更精細的振動。除了低振動反應帶寬以外，當附著到譬如智慧型手機或遊戲控制器之裝置時，習知密著性反饋裝置的額外限制包括龐大與笨重。

正如視覺顯示器發送光子到眼睛，前庭顯示發送加速到內耳的平衡器官。前庭顯示之目的係為使一位使用者感知到線性與角度頭加速，並且在明顯的重力方向中改變。目前，當模擬需要前庭顯示時，例如，飛行模擬器，使用者可騎在運動平台上。這具有施加全部體力到皮膚與肌肉以及內耳之感覺器官的優點。這對多峰真實性很好，其係因為這些感應器全有助於前庭感應。不過，不幸地，運動平台的成本與尺寸會限制應用範圍。運動平台並非部份的典型家用遊戲系統。運動平台的複雜、龐大與昂貴均全為先前技術的明顯缺點，譬如由ELSACO Kolin所提出的4自由度(4DOF)MOTIONSIM運動模擬器，其係聚焦在工業自動化之電子組件之研發與製造的公司。

此外，需要一平板電腦的致動器架構，其係刪除可撓式電性連接之需求、在具有最直接到手指密著性之全部使用情況中工作、並且以單獨站立模組被整合。額外的需要包括簡單或簡易可移動螢幕的整合與最後組件。

更者，需要一密著性或觸覺反饋層級的互 動給以示意為主界面的使用者。以照相機與三維掃瞄為主之輸入裝置(譬如Kinet感應器)的出現，使用者可使用真實的身體部份來與螢幕上的使用者界面(UI)元件與遊戲播放互動。雖然這會增加大程度的互動給使用者，但是它確實解除與物理目標互動的反饋。到目前為止，只有在類似系統中所應用的反饋係為使用者所握持用於輸入與密著性反饋之在Nintendo W Ⅱ與PS3控制垂飾中的低噪音馬達。

為了克服習知密著性反饋裝置所經歷的這些與其他挑戰，本發明提供以電活性聚合物為主的反饋模組，包含介電彈性體，其具有提供呈小型形式因子之適當反應的頻帶寬度與能量密度。此以電活性聚合物為主的密著性反饋模組包含薄膜，其包含被夾於兩電極層之間的介電彈性膜。當高電壓被施加到電極時，兩吸引電極則包含整塊膜。此電活性聚合物為主的密著性反饋裝置提供細長、低功率的密著性模組，該模組可被放置在運動托盤上的慣性質量(譬如電池)下面，以放大由大約50Hz與大約300Hz之間主裝置聲音訊號所產生的密著性反饋(以5ms反應時間)。

在本發明的一種實施例中，可提供反饋致能系統。該反饋致能系統包含第一反饋模組。第一反饋模組包含一薄膜；一框架；一動作耦合，其中，當一電壓被施加到該薄膜時，該動作耦合會施加一力在該框架上以提供反饋；以及一使用者界面，其中第一反饋模組係被架構以提供經由該使用者界面的反饋。該薄膜係為介電彈性體或壓電材料。

本發明的這些與其他優點與好處將可從在此以下的本發明詳細說明而明瞭。

100‧‧‧前庭顯示

102‧‧‧頭部

104a‧‧‧耳機

104b‧‧‧耳機

106a‧‧‧慣性模組

106b‧‧‧慣性模組

108a‧‧‧不對稱波型

108b‧‧‧不對稱波型

110‧‧‧使用者

112a‧‧‧方向

112b‧‧‧方向

114‧‧‧視覺顯示

200‧‧‧前庭知覺假設

202‧‧‧轉動

204‧‧‧振動

300‧‧‧手持單元

400‧‧‧不對稱加速波型

500‧‧‧前庭顯示

502‧‧‧頭部安裝系統

504a‧‧‧耳機

504b‧‧‧耳機

506a‧‧‧慣性驅動模組

506b‧‧‧慣性驅動模組

508a‧‧‧慣性驅動模組

508b‧‧‧慣性驅動模組

510a‧‧‧墊子

510b‧‧‧墊子

512‧‧‧使用者

514‧‧‧轉動箭頭

516‧‧‧轉動箭頭

900‧‧‧密著性模組

902‧‧‧頂板

904‧‧‧固定板

906‧‧‧箭頭

908‧‧‧電極

910‧‧‧區分器片段

912‧‧‧條

914‧‧‧剛性框架

916‧‧‧彎曲纜線

950‧‧‧密著性系統

952‧‧‧電源

954‧‧‧密著性模組

956‧‧‧彈性介電

958A‧‧‧導電電極

958B‧‧‧導電電極

960‧‧‧致動器電路

962‧‧‧關閉切換器

1000‧‧‧遊戲增強外殼

1100‧‧‧遊戲增強外殼

1102‧‧‧密著性模組

1104‧‧‧伸展電極

1106‧‧‧慣性質量

1108‧‧‧致動器框架

1200‧‧‧線性時間不變模組

1202‧‧‧致動器

1204‧‧‧手部

1206‧‧‧慣性質量

1208‧‧‧外殼質量

1210‧‧‧連接

1212‧‧‧阻尼器

1800‧‧‧圖形使用者介面

1902‧‧‧方形柵格

2200‧‧‧密著性致動器

2202‧‧‧慣性質量

2204‧‧‧輸出條黏著劑

2206‧‧‧密著性致動器匣

2208‧‧‧堆疊黏著劑

2210‧‧‧密著性致動器匣

2212‧‧‧框架黏著劑

2214‧‧‧基底板/質量懸浮物

2216‧‧‧基底板/質量懸浮物

2700‧‧‧懸浮慣性驅動

2702‧‧‧慣性驅動質量

2704‧‧‧慣性組件質量

2706‧‧‧背部外殼質量

2800‧‧‧密著性反饋裝置

2802‧‧‧手套

2804‧‧‧驅動電路

2806‧‧‧密著性致動器模組

3100‧‧‧密著性反饋裝置

3104‧‧‧密著性致動器模組

3106‧‧‧密著性致動器模組

FY1、FY2、FZ1、FZ2‧‧‧不對稱加速波型

在此所說明該等實施例的新特徵係特別以附加申請專利範圍來陳述。不過，關於組織與操作方法兩者的種種態樣可參考結合伴隨附圖而產生之以下說明來較佳理解。

圖1顯示依據使用者頭部之不對稱轉動加速之前庭顯示的一種實施例；圖2顯示前庭感覺假定的一種實施例；圖3顯示產生圖4所示不對稱加速波型的手持單元，其係喚起觸覺系統中拉的感覺；圖4顯示對應圖3所示手持單元的不對稱加速波型，其係喚起觸覺系統中拉的感覺；圖5顯示包含結合耳機之前庭顯示之整合耳機前庭顯示的一種實施例；圖6A係為由使用者所經歷之加速的圖形代表，譬如改變行走方向；圖6B係為起因於由使用者所經歷之加速之頭擺動的圖形代表，譬如改變行走方向；圖7係為包含藉由介電彈性體致動器所驅動之慣性質量的耳機之不對稱加速的圖形代表；圖8係為藉由一種前庭顯示實施例所產生之頭加速的圖形代表； 圖9A顯示在密著性致動器中所使用之密著性模組的一種實施例；圖9B係為顯示操作原理之一種密著性系統實施例的概略圖；圖10顯示一種遊戲增強盒的實施例，其包含結合圖9A、9B來說明的密著性模組；圖11係為遊戲增強盒的簡化截面圖；圖12係為估計被顯示給握持如圖13所示盒形質量之使用者之力F(t)的系統模組；圖13係為握持盒形質量之使用者的系統模組；圖14係為如在具有積體電路重點之個人電腦模擬程式(PSPICE)所模擬之類比用於圖13系統的移動性；圖15係為種種密著性系統之頻率反應的圖形代表；圖16係為模擬器與以致動器所建立原型之加速的圖形繪圖；圖17係為模擬器與以致動器所建立原型之加速的圖形繪圖；圖18顯示在適當致動器之使用者研究中所使用的波型；圖19係為被使用來從每一使用者收集資料之圖形使用者界面(GUI)的螢幕單幅；圖20係為設計選項之名次排序的圖形代表；圖21係為偏好強度的圖形代表，其係提供相較於使用者平均排名的系統排名；圖22係為密著性致動器的透視圖；圖23係為在圖22所示之密著性致動器的頂部圖；圖24係為在圖22所示之密著性致動器的側視圖；圖25係為在圖22所示密著性致動器的分解圖； 圖26提供一平板電腦之種種驅動系統的比較；圖27係為顯示一平板驅動系統之懸浮慣性驅動系統架構的圖式；圖28顯示用於示意界面之密著性反饋裝置之一種實施例的透視圖；圖29係為在圖28所示密著性反饋裝置的頂部圖；圖30係為在圖28所示密著性反饋裝置的側視圖；以及圖31係為密著性反饋裝置的另一實施例，其係包含具有放置在指尖之較小密著性致動器模組與放置在手掌之密著性致動器模組的全手套。

在詳細解釋所揭露實施例以前，應該注意的是，在應用或使用上，所揭露實施例不限於在附圖與說明中所示部件之架構與排列的細節。所揭露實施例可呈其他實施例、變化與改良來實施或合併，並可呈許多方式來實行或實施。再者，除非有另外被指示，在此所應用的術語與措辭係為了方便讀者說明所顯示實施例之目的而選擇，而不是用於限制性目的。再者，應該理解的是，在不受限制之下，任一個或更多個所揭露實施例、實施例之措辭與實例可結合任一個或更多個其他揭露實施例、實施例之措辭與實例。因此，在一種實施例中所揭露之元件與在其他實施例中所揭露之元件的組合係被視為在本發明與附加申請專利的範圍內。

穿戴式前庭顯示

圖1顯示依據使用者110(例如，物體的)頭部102之 不對稱轉動加速所設計之前庭顯示100的一種實施例。明顯相較於先前技術所說明的運動平台方法，前庭顯示系統100站立著。如圖1所示，前庭顯示100係為一小型、頭部安裝系統，其係可整合習知聲音耳機104a、104b，以最大化穿戴能力並且有助於使用者接受度。前庭顯示100係由兩或更多個可獨立控制的慣性模組106a、106b組成。較佳地，這些模組106a、106b包含耦合到慣性質量的介電彈性致動器，如在此以下所討論。這些模組106a、106b可被驅動以產生低頻率聲音感覺。如圖1所示，這些模組106a、106b係以不對稱波型108a、108b被驅動，以產生由角度θ所指示的前庭(平衡)感覺。在一種實施例中，前庭顯示100可結合視覺顯示114。在此一實施例中，使用者110經歷前庭顯示100，而同時觀察在視覺顯示器114上的大視野，其係可例如描繪曲線運動。

可獨立控制慣性模組的額外說明可在共同所有的國際PCT申請案號PCT/US2012/026421中被發現，於2012年2月24日提出申請，標題為〝具有電活性聚合物致動器的聲音裝置〞，其全部揭露在此以引用的方式併入本文。

圖2顯示一前庭知覺假設200的一種實施例。參考圖1與2，不對稱波型108a、108b之目的係為使使用者110察覺頭部102的方向性加速，而不僅是振動。在一方向112b中的簡短、強烈加速係以在相反方向112a中更長、較不強烈的加速來改變。這些加速會擾亂在前庭耳朵器官中神經端的放電率一半規管與內耳石。機械性地，這些加速會隨著時間整合為零，如此則不會有任何頭部102的淨轉動。 不過，知覺地，該神經系統並非完美的整合器。藉由神經系統將這些訊號不完美整合必須產生重疊在振動204上之淨頭部102轉動202的知覺。

圖3顯示產生圖4所示之不對稱加速波型400的手持單元300，其係喚起反饋系統中拉的感覺。不對稱加速波型400係以垂直軸上的加速(-200至+100m/s2)與水平軸上的時間(0-1s)來圖形描繪。在大約5Hz的頻率上，該不對稱大約9g。類似不對稱加速系統的額外資訊可在Tomohiro Amemiya所提出的依據虛擬吸引力之視覺受損人們用的密著性方向指示器中被發現，e-Minds 1(5)(2009年3月)，ISSN：1697-9613(列印)-1887-3022(線上)www.eminds.hci-rg.com，其係在此以引用的方式併入。此技術在密著性系統架構中運行，譬如結合圖1來說明的前庭顯示100。在3-9Hz產生不對稱加速的手持單元300(圖3)可引導視覺受損的使用者。在指出該去方向之短短~10g脈衝的方向中，使用者會經歷一淨力感覺。當加速軸被垂直定向時，開啟手持單元300會使它感覺更重。在磁漂浮密著性顯示器上的分開研究中，在2-6Hz範圍中的脈衝全部給予滿意的結果。最低的效率提供最清楚的方向訊號，如在2009年3月18-20日於美國猶他州鹽湖市，由Tappeiner-HW、Klatzky-RL、Unger-B、Hollis-R所提出的好振動：方向性密著性提示的不對稱振動、在虛擬環境與遙控者系統之密著性界面上的第三聯合Europatics會議與研討會中所說明，在此以引用的方式併入。不過，以低於3Hz的頻率，該加速不再 融入單一知覺，且該刺激呈現分開牽引的特徵。

喚起使用者前庭系統中的類似幻覺不只由密著性系統中的最近研發，還受到前庭眼球反射的最近研究所支持。例如，最近研究顯示前庭眼球反射(YOR)對大約100Hz的頭振動具有驚人的靈敏度(-70dB re 1g)，如在神經科學雜誌444(2008)36-41、由Todd-NPM、Rosengren-SM Colebatch-JG所提出人類前庭系統對低頻率振動之調諧與靈敏度中所說明，其係明顯起因於前列腺囊的機械共鳴，如在2009年4月17日神經科學雜誌第454冊第1期第110頁由Todd-NPM、Rosengren-SM Colebatch-JG所提出對人類前庭系統中之低頻率振動之頻率調節的小囊起源，每一個均以引用方式併入本文。那不隨意的眼睛移動可藉由適當用於頭部安裝前庭顯示100之功率需求的此等消失小加速體所刺激。

圖5顯示一耳機整合前庭顯示500的一種實施例，其包含與耳機整合的前庭顯示。該前庭系統500結合三元件：1)頭部安裝系統502，包含耳機504a、504b；2)慣性驅動模組506a、506b、508a、508b；以及3)不對稱加速波型FY1、FZ1、FY2與FZ2。此實例具有四個分開的慣性驅動，包括向前/向後慣性驅動模組(x)506a、506b與向上/向下慣性驅動模組(y)508a、508b。此外，被設置在耳機504a、504b上的墊子510a、510b提供高於正常的剪力勁度(shear stiffness)，以用於良好的機械性耦合。驅動兩側1與2和波型(FY1與FY2)異相，其係會給予使用者512和轉動箭頭514所指示轉動加速一致的前庭輸入。驅動兩側1與 2和波型(Fz1與Fz2)同相，其係會給予使用者512和轉動箭頭516所指示之線性加速一致的前庭輸入。

其中，用於前庭顯示的應用包括電視遊戲、虛擬環境的導航、飛行模擬器與平衡障礙。家用電視遊戲系統，譬如例如XBOX、WII與PLAYSTATION，係很普遍。周圍係為不同的市場，包括高逼真度耳機、力反饋手搖桿、低頻音椅子等等。包含轉動賽車、翻轉滑雪板、與乘坐雲霄飛車的遊戲均可全由使得這些前庭感覺變強的硬體所加強。

在虛擬環境中的使用者導航傾向於遺失。例如，使用者試著右轉90°，僅僅使用由頭部安裝顯示器所提供的視覺提示，基本上傾向於超越該轉動，大概由於缺乏前庭提示。單一170°轉動足以使大部分使用者失去方向，其係嚴重到足以使它們無法正確地往後指到它們的起始位置。雖然這令試著導航虛擬〝死亡之星〞的遊戲狂熱者討厭，例如，這種迷失會呈現嚴重的問題給軍方。軍人們逐漸地使用模擬來準備任務。排練到駐軍將乘坐船艦之船艙的路徑是有用的，但並非是否它們在模擬中會變得失去方向。如在此所揭露的穿戴式前庭顯示500則有助於減緩此問題。

飛行模擬器的運動平台係為昂貴、特殊的設備要件。障礙已經導致許多軍隊與民間飛行員訓練機構採取某種程度的〝無平台〞模擬。這些模擬的品質可藉由添加在此所說明之頭部安裝前庭顯示500的添加來改進，特別用於練習〝盲〞儀器-僅僅方法。

在此所揭露的穿戴式前庭顯示500同樣可被 應用當作診斷工具，以偵測以及可能治療前庭眼系統的一些平衡失序，譬如前庭眼震。

圖6A係為使用者所經歷加速(譬如改變行走方向)的圖形代表600且圖6B係為起因於使用者所經歷加速(譬如改變行走方向)之頭擺動的圖形代表650。改變行走方向(90°，r=50cm)會使頭部擺動。使資料平順並且微分兩次揭露出此典型活動會產生每平方秒數弧度的加速。在本發明的時刻，可能可在以慣性驅動來重新翻新的耳機上收集初步估計的資料，以大致估計例如在圖1與5所示的前庭顯示100、500。雖然以慣性驅動重新翻新的此種耳機僅僅以心中的聲音被研發，但是它們的特性卻類似進行前庭顯示100、500所需要的，如結合圖1與5所說明的。

首先，具有關於哪種加速係被本發明者相信為前庭顯示100、500所需要的一些上文下是有用的。現代的活動，例如，經過90度轉動地行走，包含在大約一秒的期間內將頭轉動，如圖6A所示。將這些公開測量微分兩次，揭露該轉動包含在擺動上大約4弧度/秒平方的頭加速，如圖6B所示。

圖7係為包含由介電彈性致動器所驅動之慣性質量的耳機104a、104b(圖5中的504a、504b)之不對稱加速的圖形代表700，如以下所述。如果考慮到上下文，考慮結合圖1所說明慣性模組106a、106b的測量。此測量指示具有不對稱16弧度/秒平方的轉動加速可在具有由以1kV所驅動之三條、四層、兩相密著性致動器驅動的25克慣性模組 的耳機中產生。慣性模組106a、106b係以不對稱波型108a、108b來驅動，如圖1所示，如此移動係為水平，並且180°異相。隨著硬體保持有效，最大不對稱發生於耳機104a、104b的慣性模組106a、106b(圖5之504a、504b)係由具有大約34Hz基礎頻率的正弦波所驅動。限制不對稱在80%會將不想要的聲音限制在可接受位準(底部軌跡)。以這些設定，耳機104a、104b係以大約16弧度/秒平方的不對稱性來加速，其係大約比在典型行走轉動中所觀察到的加速還大四倍，如圖6A所示。

圖8係為由前庭顯示100、500之一種實施例所產生頭部加速的圖形代表800。在一種實施例中，該加速具有1.5弧度/秒平方的不對稱，大約在正常行走轉動期間內所經歷擺動加速的一半。要注意的是，相較於圖7，該尺度會每一部份地從100mV改變到20mV。雖然耳機104a、104b(在圖5中的504a、504b)可提供合理的不對稱波型於此頻率上，但是該耳機到使用者頭部的適用型式連接會將這些加速減弱非常多。安裝在使用者頭部上的加速計記錄了大約十分之一耳機不對稱性的最大不對稱性。較小的適用型式將使該加速衰減地更小，以用於更強烈的經歷。

這些結果建議密著性耳機符合前庭顯示100、500的需求(例如，圖1與5)。在另一實施例中，較佳的機械性耦合可藉由改良耳機104a、104b與504a、504b來提供。例如，如結合圖5所討論地，例如，墊子510a、510b係以高於正常的剪力勁度來形成，以用於良好機械性耦合到 使用者頭部。假如載體頻率(34Hz)是在錯誤範圍的話，那麼適當的範圍則可使用肌肉等級的設定來決定。不對稱加速之該肌肉等級測試的MATLAB碼係提供如下：

揭露頭部安裝系統相關於前庭-眼球功能的一些美國專利文獻包括：美國專利案案號：7,892,180；7,651,224；7,717,841；7,730,892以及7,488,284，每一個在此皆以引用的方式併入。不過，這些參考中沒有任何一個揭露依據不對稱加速原理所設計的頭部安裝前庭顯示。

額外的參考包括：Tomohire Amemiya所設計之依據虛擬-吸引力所設計之供視線受損人們用的密著性方向指示器，e-Minds 1(5)(2009年三月)、ISSN：1697-9613(列印)-1887-3022(線上)www.eminds.hci-rg.com；Bernhard E.Ricke,Jan M.Wiener，人們無法以虛擬實境分辨從右至左？指向原點的研究揭露在視覺路徑整合中的定量誤差，pp.3-10,2007 IEEE虛擬實境會議，2007；Imai-T、Moore-S、Rephan-T、Cohen-B所提出之在行走與轉動期間內體部、頭部與眼睛的互動，Exp.Brain Res(2001)136：1-18；Angelak-DE,Cullen-KE，前庭系統：多模感應的許多小面，Annu.Rev.Neurosci.(2008)31：125-150；在2009年3月18-20日於美國猶他州鹽湖市，由Tappeiner-HW、Klatzky-RL、Unger-B、Hollis-R所提出的好振動：方向性密著性提示的不 對稱振動、在虛擬環境與遙控者系統之密著性界面上的第三聯合Europatics會議與研討會；Amemiya-T、Ando-H、Maeda-T拉感覺的運動性錯覺致使廣社會應用的密著性導航(篇)、密著性之進展(由Mehrdad Hosseini Zadeh所編輯)，In-Tech，ISBN 978-953-307-093-3，第403-414頁，2010年4月；Todd-NPM、Rosengren-SM Colebatch-JG所提出人類前庭系統對低頻率振動之調諧與靈敏度，神經科學雜誌444(2008)36-41；Todd-NPM、Rosengren-SM Colebatch-JG所提出對人類前庭系統中之低頻率振動之頻率調節的小囊起源，2009年4月17日神經科學雜誌第454冊第1期第110頁，這些參考的每一個皆以引用的方式併入本文。

用於手機遊戲的使用者頻率偏好

在使用時，遊戲裝置，譬如那些實施結合圖1與5來討論之前庭顯示100的獨立控制慣性模組106a、106b與前庭顯示500的慣性驅動模組506a、506b、508a、508b具有頻率相依性能包絡。一般而言，所知覺的強度在共振頻率上最大，並且在更高與更低頻率上降低。選擇一致動器意味著設定該共振頻率，以致於低音/高音反應能夠適當平衡。為了測量使用者如何反應此平衡，以四個致動器設計來建立之遊戲增強智慧型手機外殼(例如，IPOD外殼、聽筒與類似物)的動力會被塑造。代表種種系統之性能包絡的密著性音調可經由訂製硬體而顯示給使用者。在具有低(51Hz)、中間範圍(72Hz與76Hz)與高(107Hz)共振頻率之密著性系統之間做出選擇之十六位使用者的研究中，使用者明顯偏好中範圍系統，其係 提供低音與高音反應的平衡。

圖9A顯示在密著性致動器中所使用密著性模組900(例如，密著性匣)的一種實施例。密著性模組900係為薄介電彈性匣，其係可與聽筒、電視遊戲控制器、觸控式螢幕與其他消費性電子產品整合。密著性模組900致使這些裝置產生具有優於習知技術之上升時間<<5ms以及頻帶寬度(50-250Hz)的密著性效果，譬如偏心質量馬達。在手機遊戲中，例如，密著性模組900顯現許多強制性效果，包括特定武器反衝、特定引擎隆隆聲以及出眾的競賽軌道組織。密著性模組900包含複數個電極與條，其係當由電位所致動時會產生一力，如以上更詳細的說明。類似的模組可被使用來提供其他型式的反饋，譬如聲音或聲波反應。

圖9A顯示以電活性聚合物匣為基礎之致動器加框或無框密著性反饋模組的一種實施例，其係可與手持裝置(例如，裝置、遊戲控制器、操縱台與類似物)整體性地合併，以增強在輕重量小型模型中的使用者振動反饋經歷。於是，密著性系統的一種實施例現在參考固定板型態密著性模組900來說明。當由高電壓充電時，密著性致動器會使輸出板902(例如，滑動表面)相關於固定板904(例如，固定表面)地滑動。板902、904係由鋼球軸承分開，其係並且具有限制移動到希望方向、限制旅行以及經得起掉落測試的特徵。就整合入一裝置而言，頂板902可被附著到慣性質量，譬如該裝置的電池或觸控表面、螢幕或顯示器。在圖9B所示的實施例中，密著性模組900的頂板902係由安裝到觸 控表面之慣性質量或背部的滑動表面所組成，其係可雙向性移動，如箭頭906所指示。在輸出板902與固定板904之間，密著性模組900包含至少一電極908、至少一區分器片段910以及附著到滑動表面(例如頂板902)的至少一條912。剛性框架914與區分器片段910附著到固定表面，例如底板904。密著性模組900包含任何數目的條912，其係可被架構成陣列，以放大滑動表面的動作。密著性模組900可經由彎曲纜線916而被耦合到致動器控制器電路的驅動電子。

以電活性聚合物為基礎之密著性模組900的優點包括提供力反饋感覺給使用者，其係經由使用任意波型的使用而更逼真，可實質立即感覺，消費明顯更少的電池壽命，並且適合可訂做的設計與性能選擇。密著性模組900係為由加州Sunnyvale人工肌肉公司(AMI)所研發的密著性模組所代表。

仍參考圖9A，密著性模組900的許多設計變數(例如，厚度、足跡)可藉由模組整合器的需求所固定，然而其他變數(例如，介電層的數目、操作電壓)則可受到成本的限制。致動器幾何圖形一足跡到剛性支撐結構對活性介電的分配一係為一種修改密著性模組100之性能到一應用的合理方式，在此該密著性模組100會與一裝置整合。

電腦實施的成型技術可被使用，以估算不同致動器幾何圖形的優點，譬如：(1)聽筒/使用者系統的機械；(2)致動器性能；以及(3)使用者感覺。這三元件可一起提供電腦實施製程，以用來估算候選設計的密著性能力並且 使用該估算的密著性能力資料，以選擇適合質量製造的密著性設計。該模型預測兩種效果的能力：長效果(遊戲與音樂)、與短效果(按鍵卡嗒)。〝能力〞在此定義為一模組在使用時可產生的最大感覺。用來估計候選設計之密著性能力的此電腦實施製程，其係更詳細地在2011年2月15日所提出申請的國際PCT專利申請案第PCT/US2011/000289號中被說明，標題為〝用於量化其能力之密著性設備與技術〞，全部揭露在此以引用的方式併入。

整合移動與/或振動表面之裝置以及一裝置組件之密著性反饋模組的額外揭露，其係在2012年1月17日提出申請之共同指派與同時申請的國際PCT專利申請案第PCT/US2012/021506號中被說明，標題為〝彎曲裝置、系統與方法〞，全部揭露在此以引用的方式併入。

圖9B係為顯示本發明原理之密著性系統950之一種實施例的概略圖。密著性系統950包含電源952，其係以低電壓直流電(DC)電池來顯示，被電性連接到密著性模組954。密著性模組954包含配置(例如，夾層)在兩導電電極958A、958B之間的一薄彈性介電956。在一種實施例中，使用任何適當的技術，譬如例如網版印刷，傳導電極958A、958B可被伸展(例如，被整合)並且可被印刷在彈性介電956的頂部與底部部分上。密著性模組954係藉由關閉切換器962將電池952連接到致動器電路960而被致動。該致動器電路960會將低DC電壓VBatt轉換成適合驅動密著性模組954的高DC電壓Vin。當高電壓Vin被施加到傳導電 極958A、958B時，彈性介電956則會在靜電壓力下於垂直方向(V)中收縮並且在水平方向(H)中延伸。彈性介電956的收縮與延伸可隨著運動而產生動力。運動或移動的數量係與輸入電壓Vin成正比。

一般已經說明密著性模組900的一種實施例，該說明現在轉到具有頻率相依性能包絡的密著性匣致能裝置。使用者所感覺的依據許多因素：(1)在該系統中移動體部的質量、(2)使用者手部的機械、(3)使用者對種種頻率振動的靈敏度、以及(4)在該系統中之致動器的彈簧率、阻擋力與阻尼。在許多情形中，只有最後因素，致動器，是設計者可決定的。

圖10顯示包含結合圖9A、9B來說明之密著性模組之遊戲增強外殼1000的一種實施例。在先前工作中，本發明呈現包括全部四個因素之密著性致能聽筒的模組，並且致使一系統設計者能夠估計使用者在種種頻率上知覺到的觸覺強度。雖然該模組將在系統設計中的基礎取捨量化一強低音對強高音一它無法預測使用者偏好哪種低音/高音取捨。研究已經被引導以處理這些偏好，尤其要求〝已知密著性裝置以四個不同候選致動器之其中一個來建立之頻率相依能力的話，使用者偏好哪系統？〞該問題類似設計鋼琴，其係在該鍵盤上的每一音符上具有某種峰值響度。在此本發明人提供一種模擬候選密著性系統、用於播放結果所產生效果給使用者的硬體以及使用者研究結果的方法，以決定種種應用的最佳致動器設計。

圖11係為遊戲增強外殼1100的簡化截面圖。密著性模組1102或匣係由定義多重視窗之剛性框架所限制的介電彈性薄膜所組成，在每一視窗中具有輸出條，如先前參考圖9A、9B所討論。當電壓被施加到伸展電極1104時(暗區域)，輸出條會施加與經過薄膜之電場的平方成正比的一力。就慣性密著性反饋而言，致動器條係被連接到覆蓋的慣性質量1106，且致動器框架1108會被連接到外殼1108的裡面。

圖12係為估計力F(t)的系統模組1200，其係可被顯示給握持殼形質量的使用者，如圖13所示。密著性裝置係以線性時間不變模組1200被描繪為致動器1202與手部1204。致動器1202係以藉由連接1210與阻尼器1212來連接的慣性質量m11206與外殼質量m21208來定型。在PSPICE中模擬本系統並且解決慣性驅動施加在外殼內側上的力F(t)是直接了當的。就使用者測試而言，這些力係以藉由到具有質量m21208之訂製外殼之連結所附加的高精確力源來複製。當使用者握持該外殼時，他或她會經受到一密封慣性驅動所產生的力F(t)。不同的致動器設計具有不同力、彈簧率與阻尼，並因此呈現不同的性能包絡。

圖14係為如在具有積體電路重點之個人電腦模擬程式(PSPICE)所模擬之類比用於圖13系統的移動性。在此研究中，外殼1208的質量與慣性質量1206會被固定，且四個候選致動器架構的性能取捨則會被評估。

就四個候選致動器的每一個而言，PSPICE 〝IPWL_FILE〞元件係被使用來輸入正弦力，範圍從0.1至250Hz。這可識別每一系統的共振頻率。每一系統的卡嗒音反應係藉由輸入具有最佳激發共振頻率之持續時期的一單極方形波脈衝所決定。代表在低、中間與高頻率上之性能包絡的密著性音調，其係可藉由在總持續時間100ms輸入最大力的正弦波來決定，10ms則在該音調的啟始與結束時被分配到平滑的陡振幅。候選致動器的一些參數係在以下表1中產生。系統A與B係為產生具有較少或較多輸出條之密著性匣同時使致動器體積維持固定的結果。系統C與D係由堆疊A或B兩密著性匣所產生，其係使致動器體積加倍、使阻擋力加倍並且提高共振頻率一因子。

圖15係為在表1所產生密著性系統A-D之頻率反應的圖形代表1500。水平軸係為頻率(Hz)且垂直軸係為力(N)。矩形標記著使用者使用以估算該系統之音調的頻率。該等系統的穩定狀態頻率反應係在PSPICE中被模擬，並且在圖15中被繪製。系統D(三角形)提供在使用時的最 大力，但僅僅在高頻率上。高音性能係在低音損害下來臨。系統A(菱形)係為相反，以在高音損害下提供最佳低音性能。系統B(正方形)與C係為中間範圍。在犧牲額外密著性匣之下，系統C(黑色圈圈)提供比B多-25%的力。

物理原型可使用模擬器硬體並肩地測試，以用來播放該波型。為了檢測PSPICE模擬的準確性以及輸出硬體的整體性，外殼會被原型化，添加重量到170g，並且在考量下安裝以四個驅動器之其中一個來生產的30g慣性驅動(B，在表1)。這允許真實系統與模擬副本的並肩測試。在共振頻率上的頻率掃瞄與單一脈衝卡嗒，其係可經由兩系統來播放，當它們被擱置在泡體支撐物上時。加速係以具有>1kHz頻帶寬度的±2g加速計來測量(ADXL311，類比裝置)。

圖16係為以致動器(B)來建立之模擬器與原型之加速的圖形描繪1600。水平軸係為時間(ms)且垂直軸係為伏特(V)。如圖16所示，模擬器的加速會匹配以致動器(B)來建立的原型。用於卡嗒反應的典型資料顯示在真實與模擬系統之間的良好匹配，其係由於重疊而難以在圖式中區分。在所有測試中，加速的計時與量值在10%內被同意，其係意指該模擬器準確到足以供使用者測試用。

圖17係為模擬器與以致動器(B)來建立之原型之加速的圖形描繪1700。如圖17所示，模擬器的加速會匹配以致動器(D)來建立的原型。完全地，具有不同候選致動器(D)的第二系統會被原型化，且再者，我們發現，該模擬器會提供令人滿意的匹配。

圖18顯示在適當致動器之使用者研究中所使用的波型1800。在測試開始時，列印指令可被提供給每一位使用者。就每一致動器A、B、C、D而言，不同的波型會被提供，以代表卡嗒以及高、中、與低頻率。每一波型係以沿著水平軸的時間(ms)與沿著垂直軸的力(N)來繪製。該等方向指示使用者想像它們是遊戲設計者並且想要將密著性效果放入被設計的遊戲內。這些密著性效果包括爆炸、車子撞擊、顛箥道路、槍反衝等等。使用者可被提供四個不同致動器A、B、C、D的一個選擇。每一致動器A、B、C、D則產生不同的音調：〝卡嗒〞、〝高〞、〝中〞與〝低〞。每一致動器會具有某種取捨。它可播放比其他者更強烈的一些頻率。使用者會被命令，以把每一致動器當作一台鋼琴。在該遊戲中，使用者能夠播放任何歌曲(爆炸)，但是音符則無法播放地比一些限制更吵雜。模擬器顯示在低、中、高三不同頻率之每一致動器A、B、C、D的極限，以及同樣地它可產生多強的卡嗒聲。根據他們認為它在產生遊戲效果上多有用，使用者可將每一致動器排名次，而無需討論與其他使用者的排名。為了有助於比較，打延長賽的設計會被使用。使用者係以兩致動器來顯現(例如，A與B)，並且會被要求選擇一勝利者。他們接著比較該兩剩下的致動器(例如，C與D)並且選擇另一勝利者。該兩勝利系統會延長比賽，如此使用者則會選出一較佳的系統。同樣地，兩失敗系統會延長比賽，以提供從最差到最佳的相對排名。使用者依據卡嗒聲與100ms密著性音調將該系統排名次。

圖19係為使用以收集來自每一使用者之資料之圖形使用者介面1800(GUI)的螢幕單幅。低、中、高與卡嗒係沿著水平軸來設置，而每一致動器A、B、C、D則沿著垂直軸來設置，在此，低、中、與高代表低、中、與高頻率音調，且卡嗒代表卡嗒音調。MATLAB描述法有助於資料收集。與簡單GUI1800互動的使用者，其係強調方形柵格1902，以指出目前播放哪個致動器A、B、C、D與效果。使用者控制試驗之啟始，但非密著性效果的時序或順序。每一效果可被分配大約100ms的相同時間，而在顯現之間則具有一秒以避免遮蔽。系統之指派到GUI1800的列1-4，其係可在使用者之間變化並且可根據平衡的拉丁方形設計來產生。在該排名的每一階上，使用者可如他們所希望的自由進行許多比較，以便選出一較佳的系統。

為了判定他們對不同系統的偏好強度，使用者會標註一線，以指出他們對他們最不喜歡系統的滿意度。來自他們已經列為較佳排名之每一致動器的密著性音調，隨後可被依次呈現，且使用者會指出相關於他們第一標註的改善程度。該資料隨後可被標準化為每一使用者的平均排名。

圖20係為設計選項之排名定序的圖形代表2000。密著性模組型態A(51Hz、0.2N)、B(76Hz、0.3N)、C(72Hz、0.4N)、D(107Hz、0.6N)係沿著水平軸來提供，且排在第一名、第二名、第三名與第四名模組之物體的百分比則沿著垂直軸來提供。最常被使用者偏好的密著性模組型態係為密著性模組型態C，被44%的使用者排第一名。它被 75%的使用者排在前兩名，緊接著為密著性模組型態B，其係被69%的使用者排在前兩名。

圖21係為偏好強度的圖形代表2100，其係提供相較於使用者排名的系統排名。致動器型態A、B、C、D係沿著水平軸提供，且排名(%)係沿著垂直軸來提供。在將他們的偏好排名定序以後，使用者會藉由標註〝最少至最多〞的排名線來指出他們如何強烈地喜歡或不喜歡種種系統。中間範圍的系統排名大約在平均值以上10%-16%。高頻率系統排名稍微低於平均值，且最低頻率系統排名大約在平均值以下23%。

使用者排名的統計測試會導致兩種結論：(1)使用者明顯偏好的有兩種系統一中間範圍系統(B)與(C)，(p<0.05)；(2)兩中間範圍系統(B)對(C)根據使用者偏好並非明顯不同(p=0.10、N=16)。

使用者研究顯示使用者偏好中間範圍的密著性系統。提供在75Hz附近之系統共振的致動器較佳地超過具有更高(107Hz)或更低(51Hz)頻率的系統。明顯地，中間範圍系統(B)較佳地超過高頻率系統(D)，因為(D)需要它的兩倍密著性模組匣，並且會傳送兩倍的峰值力。這建議以高頻率的高力設計並非是慣性驅動的最理想策略。當一致動器設計犧牲較低頻率而得到高頻率強度時，如設計(D)，成本會比好處重要。在後測試註解中，使用者觀察到中間範圍的系統〝良好地播放全部效果〞，然而他們已經排名較低的其他兩系統，〝只良好地播放一種效果〞。為了排名高， 系統必須做好工作，以反映所有的測試頻率。根據此種反饋，可能無法僅僅依據〝g’s〞加速而充分地討論致動器與手持密著性裝置，雖然這是一種共用的工業簡寫。一種系統可提供許多g’s加速，但僅僅在一頻率，正如偏心質量馬達。既使一系統具有合理頻帶寬度的話，它會省略低音遊戲效果的強度，以便維持小位移，其係為使用易脆壓電彎曲模的陷阱。在許多頻率上候選系統的使用者測試被證實為有用的設計工具。以系統模組與模擬器硬體，本發明人可顯示使用者不同設計的性能包絡。測量他們的偏好可令人選出提供使用者想要性能的密著性模組匣。

以下參考在提供額外背景材料上證實是有用的：第一聯合Europatics會議與研討會在虛擬環境與遙控者系統之密著性界面上的會議紀錄0-7695-2310-2/05(2005)、Topi Kaaresoj與Jukka Linjama所提出藉由行動電話之振動馬達所產生之短觸覺脈衝的知覺；S.Biggs與R.Hitchcock所提出用於密著性顯示的人工肌肉致動器：匹配人類手指襯墊之力學與觸覺靈敏度的系統設計，Proc.SPIE 7642,764201(2010)；以及2003年12月美國聲學社會期刊第114冊、第6號、第3295-3308頁，由Hong Z.Tan、Charlotte M.Reed、Lorraine A.Delhome、Nathaniel I.Durlach與Natasha Wan所提出的多維觸覺刺激的暫時遮蔽。這些參考的每一個皆以引用的方式併入於本文。

平板電腦驅動概念

圖22-25顯示用於平板電腦懸浮慣性驅動系 統之密著性致動器2200佈局的一種實施例。圖22係為密著性致動器2200的透視圖。圖23係為密著性致動器2200的頂部圖。圖24係為密著性致動器2200的側視圖。圖25係為密著性致動器2200的分解圖。參考圖22-25，密著性致動器2200包含2×四層、三條密著性致動器模組、黃銅質量材料-20g以及懸浮在薄層金屬彎曲物上的質量。這可更清楚地在圖25的分解圖中顯示。包含三條密著性致動器的密著性致動器匣2206、2210可使用堆疊黏著劑2208來連接。輸出條黏著劑2204會將第一致動器匣2206連接到慣性質量2202。框架黏著劑2212會將第二致動器匣2210連接到基底板/質量懸浮物2214。FPC(彈性印刷電路)連接2214係被提供於基底板/質量懸浮物2216與框架黏著劑2212之間。

圖26提供平板電腦之種種驅動系統的比較。這些驅動系統包括移動螢幕系統、懸浮慣性驅動系統以及總體部慣性驅動系統。如圖所示，只有懸浮慣性驅動系統適合用於平板電腦之在圖26上部分所示的全部三個使用外殼。當考慮整合的容易以及使用者經驗時，該懸浮慣性驅動系統同樣表現地比移動螢幕系統與總體部慣性驅動系統還更好。

圖27係為顯示用於平板電腦驅動系統之懸浮慣性驅動2700架構的圖式。該懸浮慣性驅動系統2700包含慣性驅動質量2702(m1)與包括顯示器、PCB(印刷電路板)、電池等等的慣性組件2704質量(m2)。第三質量2706(m3)係僅僅為背部外殼的質量。懸浮慣性驅動系統2700 刪除可撓式電性連接之需求、在具有最直接到手指密著性之全部使用情況中工作。該懸浮慣性驅動系統2700致動器係以單獨站立的模組被整合，其係並且提供簡易可移動螢幕的整合與最後組件。

用於示意介面的密著性反饋裝置

圖28顯示用於示意介面之密著性反饋裝置2800的一種實施例。該密著性反饋裝置2800會將一密著性或觸覺反饋層級的互動添加給以示意為主之界面的使用者。隨著照相機與三維掃瞄為主之輸入裝置(譬如Kinet感應器)的出現，使用者可使用他/她的身體部份來與螢幕上的UI元件或遊戲播放互動。雖然這會增加大程度的互動給使用者，但是它確實解除與物理目標互動的反饋。到目前為止，只有在類似系統中應用的反饋才是使用者用於輸入與密著性反饋兩者之所握持在Nintendo W Ⅱ與PS3控制垂飾中的低噪音馬達。

圖28係為密著性反饋裝置2800的透視圖。圖29係為密著性反饋裝置2800的頂部圖。圖30係為密著性反饋裝置2800的側視圖。現在參考圖28-30，在一種實施例中，密著性反饋裝置2800包含適合使用者手部上或周圍的手套2802或條帶。手套2802或條帶之目的係為包含並且放置密著性反饋致動器模組2806靠近使用者的皮膚。有許多不同的密著性致動器模組2806，來刺激手部的不同部分。在一種實施例中，裝置2800係為無指手套2802，其具有單一密著性致動器2806安裝或縫接入手掌區域，其係被連接到在手部背面之另一側上的驅動電路2804。致動器具有許多型式的 因子，包括平面、z-模式(表面變形)與滾動架構。

圖31係為密著性反饋裝置3100的另一實施例，包含具有放置在指尖之較小密著性致動器模組3104與放置在手掌之密著性致動器模組3106的全手套3102。密著性致動器模組3104、3106係為電活性聚合物供電慣性質量驅動或直接的皮膚接觸裝置。在直接皮膚接觸裝置的情形中，這是被包住的平面致動器或z-模式致動器。該致動器很大而且涵蓋許多手部區域，同時被內部切段，以提供分開的刺激區域。在一種實施例中，每一手部將具有其本身的驅動電路、以電池供電並且被無線控制。

在種種實施例中，為了提供密著性反饋之目的，在圖28-31中所示的密著性反饋裝置2800、3100包含電活性致動器。致動器的低剖面與寬動力範圍會使此一產品優於具有轉動振動馬達的類似手套。在被使用之z-模式致動器的情形中，薄、適用的薄層形成因子會使這些在使用於體部接觸型態的排列中更為理想。

在種種實施例中，在圖28-31中所示的密著性反饋裝置2800、3100具有提供刺激使用者之能力的高動力範圍，其係具有從軟到硬以及從平滑到尖銳的廣範圍效果。這些同樣使提供具有低滯緩之立即效果實施的快速反映時間有助於較佳的使用者費用。薄膜因子提供不麻煩的裝置，其係並不會勾住衣服或穿戴在使用者身上令人看不順眼。密著性反饋裝置2800、3100係為具有低功率牽引的高效率裝置，因為這是電池供電裝置，電池會儘可能小。

由於已經說明密著性致動器的種種實施例，所以將令人理解的是，可應用許多技術與材料來製造此等裝置。

先前所討論裝置的廣目錄例如包括個人溝通裝置、手持裝置與行動電話。在種種態樣中，一裝置意指手持可攜式裝置、電腦、行動電話、智慧型手機、平板個人電腦(PC)、膝上型電腦與類似物或其任何組合。智慧型手機的實例包括建立在行動計算平台上的任何高端行動電話，其係比當代特徵電話具有更先進的計算能力與連接性。一些智慧型手機主要結合個人數位助理(PDA)與行動電話或相機電話的功能。其他更先進的智慧型手機亦可用來結合可攜式媒體播放器、低端小型數位照相機、口袋型攝錄影機與全球定位系統(GPS)導航單元之功能。現代智慧型手機基本上同樣包括高解析度觸控式螢幕(例如，觸控式表面)、可存取並適當顯示標準網頁而非僅僅最佳化行動位置的網路瀏覽器、以及經由WiFi與行動寬頻存取的高速資料。由現代智慧型手機所使用的一些公共行動操作系統(OS)包括蘋果的iOS、谷歌的ANDROID、微軟的Windows Mobile與Windows Phone、Nokia的SYMBIAN、RIM的黑莓機操做系統以及被嵌入的Linux分布，譬如MAEMO與MEEGO。此些操作系統可被安裝在許多不同的電話模型上，而且基本上每一裝置可在其整個壽命期間內接收許多操作系統軟體更新。一裝置同樣例如包括裝置(iOS、android、Windows phones、3DS)的遊戲外殼、遊戲控制器或遊戲操縱台(譬如XBOX操縱台 與PC控制器)、平板電腦的遊戲外殼(iPAD、GALAXY、XOOM)、積體可攜式/行動遊戲裝置、密著性鍵盤與滑鼠按鈕、控制電阻/力、變形表面、變形結構/形狀於其中。

要理解的是，在此所說明的實施例顯示實例執行情況，而且功能性元件、邏輯方塊、程式模組與電路元件可呈與說明實施例一致的種種其他方式來實施。更者，藉由此些功能性元件、邏輯方塊、程式模組與電路元件來進行的操作可被組合與分開，以用於已知的執行情況，其係並且可藉由更多或更少數目的組件或程式模組來執行。如那些熟諳該技藝者在研讀本發明時所將清楚明瞭地，在此所說明與顯示之各別實施例的每一個皆具有分開的組件與特徵，其係可輕易地與其他數個實施例之任一個的特徵分開或組合，而不會背離本發明的範圍。任何被敘述的方法可按被敘述事件的順序或者按邏輯上有可能的任何其他順序來實施。

值得注意的是，對〝一種實施例〞或〝一實施例〞的任何參考意指結合該實施例來說明的特定特徵、結構或特色係被包括在至少一種實施例中。在該說明書中，術語〝在一種實施例中〞或〝在一種態樣中〞的出現不一定全部意指相同實施例。

值得注意的是，一些實施例可使用措辭〝coupled(連接、耦合)〞與〝connected(連接)〞連同它們的衍生字來說明。這些術語不一定意圖彼此為同義字。例如，一些實施例係使用術語〝connected(連接)〞與/或〝coupled(連接、耦合)〞來說明，以指出兩或更多元件可彼此直接物 理或電性接觸。不過，術語〝coupled(耦合)〞亦同樣意味著兩或更多元件不會彼此直接接觸，但仍彼此合作與互動。

將理解的是，那些熟諳該技藝者將能夠設計種種排列，雖然沒有被在此明確說明或顯示，該些排列可實施本發明之原理並且被包括在其範圍內。更者，在此所敘述的全部實例與情況性語言原則上意圖協助讀者理解在本發明所說明的原理以及有助於促進該技術的概念，其係並且被詮釋為不受限於此等具體敘述的實例與情況。更者，在此敘述原理、實施例的全部陳述與其實施例以及具體實例，其係意圖包含其結構性與功能性等同物兩者。此外，此等等同物意圖包括目前已知的等同物以及在未來會被研發的等同物兩者，亦即，在不顧結構之下執行相同功能的任何研發元件。因此，本發明的範圍不意圖限制於示範性實施例以及在此所顯示與說明的實施例。更確切地說，本發明的範圍係由附加申請專利範圍所實施。

在本發明上下文中(尤其在以下申請專利範圍的上下文中)所使用的術語〝a(一)〞、〝an(一)〞與〝the(該)〞與類似參照者係被詮釋為涵蓋單數個與複數個兩者，除非在此有另外指示或被上下文清楚反駁。在此數值範圍的敘述僅僅意圖當作各別意指在該範圍內之每一各別值的速記法。除非在此有另外的指示，否則每一個別值會被合併入該說明書中，好像它在此被個別陳述一樣。在此所說明的所有方法可呈任何適當順序來進行，除非在此有另外指示或者另外被上下文所清楚反駁。在此所提供之任一與全部實例或示 範性語言的使用(例如，〝譬如〞、〝至於〞、〝藉由實例〞)僅僅意圖較佳顯示本發明並且不會限制於另外被提出申請的本發明範圍上。在該說明書中沒有任何語言應該被詮釋為意指對實施本發明很重要之任何沒被申請的元件。進一步要注意的是，該申請專利範圍可被設計為排除任何選擇性元件。同樣地，本陳述意圖當作先行基礎，以結合所申請元件的敘述來單獨、僅僅與類似地使用此排外用辭或者使用負限制。

在此所揭露之替代性元件或實施例的分組不會被詮釋為限制性。每一組元件可被參考並且個別或以與在此所發現該組之其他元件或者其他元件的任何組合來申請。可預期的是，為了方便與/或專利性之因素，一組的一或更多元件可被包括在一組中或者從其刪除。

在該說明中所引用的全部文件，其係在相關部分中會以引用的方式併入；任何文件的引用不會被詮釋為承認它是相關於申請專利範圍的先前技術。就在此寫入文件中術語的任何意義或定義會與併入引用之文件中術語之任何意義或定義矛盾而言，指派到此寫入文件中之術語的意義或定義將居支配地位。

雖然該等實施例的特定特徵已經如以上所說明地顯示，但是許多改良、替代、變化與等同物將發生在那些熟諳該技術者上。因此，要理解的是，附加申請專利範圍意圖涵蓋落於所揭露實施例與附加申請專利範圍之範圍內的全部此些改良與改變。

100‧‧‧前庭顯示

102‧‧‧頭部

104a‧‧‧耳機

104b‧‧‧耳機

106a‧‧‧慣性模組

106b‧‧‧慣性模組

108a‧‧‧不對稱波型

108b‧‧‧不對稱波型

110‧‧‧使用者

112a‧‧‧方向

112b‧‧‧方向

114‧‧‧視覺顯示

Claims (30)

1. 一種反饋致能系統，包含：一第一反饋模組，包含：一薄膜；一框架；一動作耦合，其中，當一電壓被施加到該薄膜時，該動作耦合會施加一力在該框架上以提供反饋；以及一使用者界面，其中該第一反饋模組係被架構以提供經由該使用者界面的反饋。
2. 如申請專利範圍第1項之反饋致能系統，其中該薄膜係為一介電彈性體或一壓電材料的其中一者。
3. 如申請專利範圍第1項之反饋致能系統，其中該薄膜係為由丙烯酸、矽氧烷、胺甲酸乙酯、烴橡膠、含氮彈性體、苯乙烯共聚合物與其組合所組成群組選出的介電彈性體。
4. 如申請專利範圍第1項至第3項任一項之反饋致能系統，其中該動作耦合包含選擇性耦合到薄膜的一或更多條，其中該一或更多條延伸經過由該框架所定義的一或更多開口。
5. 如申請專利範圍第1項至第4項任一項之反饋致能系統， 其中該動作耦合係選擇性地耦合到一慣性質量。
6. 如申請專利範圍第1項之反饋致能系統，其中該系統具有在大約72Hz與大約76Hz之間的共振頻率。
7. 如申請專利範圍第1項至第6項任一項之反饋致能系統，其中該使用者界面進一步包括：一穿戴式外罩，其中該薄膜、該框架與該動作耦合係被安裝在該穿戴式外罩上。
8. 如申請專利範圍第1項至第7項任一項之反饋致能系統，其中該反饋模組係被架構以提供密著性反饋。
9. 如申請專利範圍第7項之反饋致能系統，其中該穿戴式外罩係為一手套。
10. 如申請專利範圍第1項至第9項任一項之反饋致能系統，其中該第一反饋模組包含一或更多切段部份，其中該切段部份係被架構以提供分開的反饋區域。
11. 如申請專利範圍第7項之反饋致能系統，其中該反饋模組係被架構以提供前庭反饋。
12. 如申請專利範圍第11項之反饋致能系統，進一步包含： 一第二反饋模組，其中該第一與第二反饋模組係以一或更多不對稱波型被致動，以產生前庭感覺。
13. 如申請專利範圍第12項之反饋致能系統，其中該穿戴式外罩將該第一與第二反饋模組放置在使用者頭部的相反側上。
14. 如申請專利範圍第13項之反饋致能系統，進一步包含：一第三反饋模組；一第四反饋模組；其中該第三與第四慣性模組係以一或更多不對稱波型來致動，以產生前庭感覺，且其中該第三與第四慣性模組係被放置在該穿戴式外罩的相反側上。
15. 如申請專利範圍第13項之反饋致能系統，其中該使用者界面包含一或更多高剪力墊子，且其中一或更多高剪力墊子係被架構以將該前庭反饋從該第一與第二反饋模組傳送到該使用者。
16. 如申請專利範圍第1項之反饋致能系統，其中該使用者界面包含：一觸控式螢幕顯示器；以及其中該第一反饋模組係被有效地耦合到該觸控式螢幕顯示器。
17. 如申請專利範圍第16項之反饋致能系統，其中該第一反饋模組與該觸控式螢幕顯示器包含一懸浮的慣性驅動。
18. 如申請專利範圍第16項之反饋致能系統，其中該第一反饋模組與該觸控式螢幕顯示器包含一總體部慣性驅動。
19. 如申請專利範圍第1項至第18項任一項之反饋致能系統，進一步包括：一驅動電路，其係操作性地耦合到該薄膜，其中該驅動電路係被架構以應一或更多輸入訊號來產生電壓。
20. 一種提供反饋給使用者的方法，該方法包含：將呈一第一波型的一第一電壓施加到一第一反饋模組，該第一反饋模組包含一薄膜、一框架與一動作耦合，其中當該第一電壓被施加到該薄膜時，該動作耦合會施加一力到該框架上。
21. 如申請專利範圍第20項之方法，進一步包含：將呈一第二波型的一第二電壓施加到一第二反饋模組，該第二反饋模組包含一第二薄膜、一第二框架與一第二動作耦合，其中當該第二電壓被施加到該第二薄膜時，該第二動作耦合會施加一力到該第二框架上；以及其中該第一波型與該第二波型係為不對稱。
22. 一種提供反饋給使用者的反饋模組，該反饋模組包含：一薄膜；一框架，定義一或更多開口；一或更多條，有效地耦合到該薄膜並且延伸經過該框架的一或更多開口；以及一驅動電路，有效地耦合到該薄膜，以提供電壓到該薄膜，其中當將電壓施加到該薄膜時，該一或更多條會施加一力在該框架上，以提供反饋給該使用者。
23. 一種穿戴式前庭顯示，包含：一第一反饋模組；一第二反饋模組；其中該第一與第二反饋模組係以不對稱波型來驅動，以產生前庭感覺。
24. 如申請專利範圍第23項之穿戴式前庭顯示，其中該第一與第二反饋模組每一個皆包含：薄膜致動器；以及慣性質量，其係耦合到該薄膜致動器。
25. 如申請專利範圍第24項之穿戴式前庭顯示，其中該薄膜致動器包含從包含介電彈性薄膜、壓電薄膜或其組合所組成群組選出的材料。
26. 如申請專利範圍第23項至第25項任一項之穿戴式前庭顯示，其中該第一與第二反饋模組每一個皆包含向一前/向後慣性驅動模組以及一向上/向下慣性驅動模組。
27. 如申請專利範圍第26項之穿戴式前庭顯示，其中該第一與第二反饋模組係被驅動成與不對稱波型異相，以產生與轉動加速一致的前庭感覺。
28. 如申請專利範圍第26項之穿戴式前庭顯示，其中該第一與第二反饋模組係被驅動成與不對稱波型異相，以產生與線性加速一致的前庭感覺。
29. 如申請專利範圍第23項之穿戴式前庭顯示，包含一頭部安裝系統。
30. 如申請專利範圍第29項之穿戴式前庭顯示，其中該頭部安裝系統包含一墊子，其具有適用於將頭部安裝系統機械性耦合到該使用者頭部的剪力勁度。