特開 2024-23462 振動触覚アクチュエータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024023462

(43)【公開日】2024-02-21

(54)【発明の名称】振動触覚アクチュエータ

(51)【国際特許分類】

   B06B 1/04 20060101AFI20240214BHJP

【ＦＩ】

B06B1/04 S

【審査請求】有

【請求項の数】23

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023202481

(22)【出願日】2023-11-30

(62)【分割の表示】P 2020522782の分割

【原出願日】2018-07-04

(31)【優先権主張番号】1756450

(32)【優先日】2017-07-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(71)【出願人】

【識別番号】520004867

【氏名又は名称】アクトロニカ・エス・ア・エス

(74)【代理人】

【識別番号】110001173

【氏名又は名称】弁理士法人川口國際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】アイワール，バンサン

(72)【発明者】

【氏名】コモ，ピエール

(72)【発明者】

【氏名】ピイエフスキ，ラファル

(57)【要約】      （修正有）

【課題】本発明は振動触覚アクチュエータに関する。
【解決手段】平面（ＰＢ）内に隣接して位置決めされる平坦な電磁コイルのネットワーク（１２０）は、前記コイルのネットワークを通過する電流の影響下でラプラス力を生成することができ、コイルのネットワークと、コイルのネットワークの平面に対して平行な平面（ＰＡ）内に直線状に組み立てられ、コイルのネットワークに向かって配向される磁力線を生成するハルバッハネットワークを形成する永久磁石のネットワーク（１１０）であって、コイルのネットワークを通過する電流線と磁力線との間の電磁的相互作用が、ラプラス力の結果として、コイルのネットワークと磁石のネットワークとの間に相対的な並進運動を生じさせる、永久磁石のネットワークと、コイルのネットワーク及び磁石のネットワークの相対的な並進運動から、ハプティック振動を生成するための弾性案内手段（１４０）とを備える。
【選択図】図３Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

振動触覚アクチュエータ（１００）であって、
平面（ＰＢ）内に隣接して位置決めされ、および２つの並置されるコイルに隣り合ったセグメント内に共通の方向に電流が流れるように配置された平坦な電磁コイルのネットワーク（１２０）であって、共通の方向は一つの対から次の対へ交互に入れ替わり、前記コイルのネットワークは、前記コイルのネットワークを横切る電流の影響下でラプラス力を生成することができる、平坦な電磁コイルのネットワークと、
コイルのネットワークの平面に対して平行な平面（ＰＡ）内に直線状に組み立てられる永久磁石のネットワーク（１１０）であって、永久磁石の極性は異なる方向に位置合わせされ、前記磁石のネットワーク（１１０）は、コイルのネットワーク（１２０）に向かって位置合わせされる磁力線を生成するハルバッハ配列を形成し、コイルのネットワークを横切る電流線と磁力線との間の電磁的相互作用が、ラプラス力に起因して、コイルのネットワーク（１２０）と磁石のネットワーク（１１０）との間に相対的な並進運動を引き起こす、永久磁石のネットワークと、
コイルのネットワークと磁石のネットワークとの間の相対的な並進運動から、ハプティック振動を生成する弾性案内手段（１４０）とを備える、振動触覚アクチュエータ（１００）。

【請求項2】

振動触覚アクチュエータは、コイルのネットワーク（１２０）及び磁石のネットワーク（１１０）が設置されるフレーム（１３０）を備えるという事実を特徴とする、請求項１に記載の振動触覚アクチュエータ。

【請求項3】

弾性案内手段（１４０）は、フレーム（１３０）と、コイルのネットワーク又は磁石のネットワークのいずれかとの間に少なくとも部分的に設置されるという事実を特徴とする、請求項２に記載の振動触覚アクチュエータ。

【請求項4】

弾性案内手段（１４０）はコイルのネットワークの平面（ＰＢ）内に長手方向に設置されるという事実を特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の振動触覚アクチュエータ。

【請求項5】

弾性案内手段（１４０）は磁石のネットワークの平面（ＰＡ）内に長手方向に設置されるという事実を特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の振動触覚アクチュエータ。

【請求項6】

弾性案内手段（１４０）は、それぞれがコイルのネットワーク又は磁石のネットワークの一端に設置される、少なくとも２つの案内及び復帰要素を備えるという事実を特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の振動触覚アクチュエータ。

【請求項7】

各案内及び復帰要素はＳ字形の薄いブレード（１４１）を備えるという事実を特徴とする、請求項５又は６に記載の振動触覚アクチュエータ。

【請求項8】

各案内及び復帰要素はＸ字形の薄いブレード（１４２）を備えるという事実を特徴とする、請求項５又は６に記載の振動触覚アクチュエータ。

【請求項9】

案内及び復帰要素は、フレーム（１３０）内に長手方向に取り付けられる、ガイドレール（１４３ｃ）又はボールベアリングレースウェイ上をスライドするように設置されるという事実を特徴とする、請求項５又は６に記載の振動触覚アクチュエータ。

【請求項10】

弾性案内手段（１４０）は、磁石のネットワーク又はコイルのネットワークに沿って横方向に設置されるという事実を特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の振動触覚アクチュエータ。

【請求項11】

弾性案内手段（１４０）は、案内及び復帰要素を備え、案内及び復帰要素は、それぞれが楕円形ループの形状を有する薄いブレード（１５１）を備え、コイルのネットワーク又は磁石のネットワークのいずれかの側に設置されるという事実を特徴とする、請求項１０に記載の振動触覚アクチュエータ。

【請求項12】

案内及び復帰要素は、磁石のネットワーク又はコイルのネットワークに対して垂直な方向において相対的な直線運動を抑制することができるインピーダンス手段（１９０）を備えるという事実を特徴とする、請求項６から１０のいずれか一項に記載の振動触覚アクチュエータ。

【請求項13】

コイルのネットワークの各コイル（１２１－１２４）は、平坦な巻きのスタックを備えるという事実を特徴とする、請求項１から１２のいずれか一項に記載の振動触覚アクチュエータ。

【請求項14】

コイルのネットワーク（１２０）は、フレーム（１３０）に取り付けられ、磁石のネットワーク（１１０）は動く面（１５２）に取り付けられ、前記動く面は可撓性接続部（１４５）によってフレームに接続されるという事実を特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の振動触覚アクチュエータ。

【請求項15】

振動触覚アクチュエータ（１００）であって、
平面（ＰＢ）内に隣接せずに位置決めされ、および各コイル内に同一の方向に電流が流れるように配置された平坦な電磁コイルのネットワーク（１２０）であって、前記コイルのネットワークは、前記コイルのネットワークを横切る電流の影響下でラプラス力を生成することができる、平坦な電磁コイルのネットワークと、
コイルのネットワークの平面に対して平行な平面（ＰＡ）内に直線状に組み立てられる永久磁石のネットワーク（１１０）であって、永久磁石の極性は異なる方向に位置合わせされ、前記磁石のネットワーク（１１０）は、コイルのネットワーク（１２０）に向かって位置合わせされる磁力線を生成するハルバッハ配列を形成し、コイルのネットワークを横切る電流線と磁力線との間の電磁的相互作用が、ラプラス力に起因して、コイルのネットワーク（１２０）と磁石のネットワーク（１１０）との間に相対的な並進運動を引き起こす、永久磁石のネットワークと、
コイルのネットワークと磁石のネットワークとの間の相対的な並進運動から、ハプティック振動を生成する弾性案内手段（１４０）とを備える、振動触覚アクチュエータ（１００）。

【請求項16】

振動触覚アクチュエータは、コイルのネットワーク（１２０）及び磁石のネットワーク（１１０）が設置されるフレーム（１３０）を備えるという事実を特徴とする、請求項１５に記載の振動触覚アクチュエータ。

【請求項17】

弾性案内手段（１４０）は、フレーム（１３０）と、コイルのネットワーク又は磁石のネットワークのいずれかとの間に少なくとも部分的に設置されるという事実を特徴とする、請求項１６に記載の振動触覚アクチュエータ。

【請求項18】

弾性案内手段（１４０）は、コイルのネットワークの平面（ＰＢ）内に長手方向に設置されるという事実を特徴とする、請求項１５から１７のいずれか一項に記載の振動触覚アクチュエータ。

【請求項19】

弾性案内手段（１４０）は、磁石のネットワークの平面（ＰＡ）内に長手方向に設置されるという事実を特徴とする、請求項１５から１７のいずれか一項に記載の振動触覚アクチュエータ。

【請求項20】

弾性案内手段（１４０）は、それぞれがコイルのネットワーク又は磁石のネットワークの一端に設置される、少なくとも２つの案内及び復帰要素を備えるという事実を特徴とする、請求項１５から１９のいずれか一項に記載の振動触覚アクチュエータ。

【請求項21】

各案内及び復帰要素は、Ｓ字形の薄いブレード（１４１）を備えるという事実を特徴とする、請求項１９又は２０に記載の振動触覚アクチュエータ。

【請求項22】

各案内及び復帰要素は、Ｘ字形の薄いブレード（１４２）を備えるという事実を特徴とする、請求項１９又は２０に記載の振動触覚アクチュエータ。

【請求項23】

案内及び復帰要素は、フレーム（１３０）内に長手方向に取り付けられる、ガイドレール（１４３ｃ）又はボールベアリングレースウェイ上をスライドするように設置されるという事実を特徴とする、請求項１９又は２０に記載の振動触覚アクチュエータ。

【請求項24】

弾性案内手段（１４０）は、磁石のネットワーク又はコイルのネットワークに沿って横方向に設置されるという事実を特徴とする、請求項１５から１７のいずれか一項に記載の振動触覚アクチュエータ。

【請求項25】

弾性案内手段（１４０）は、案内及び復帰要素を備え、案内及び復帰要素は、それぞれが楕円形ループの形状を有する薄いブレード（１５１）を備え、コイルのネットワーク又は磁石のネットワークのいずれかの側に設置されるという事実を特徴とする、請求項２４に記載の振動触覚アクチュエータ。

【請求項26】

案内及び復帰要素は、磁石のネットワーク又はコイルのネットワークに対して垂直な方向において相対的な直線運動を抑制することができるインピーダンス手段（１６０）を備えるという事実を特徴とする、請求項２０から２４のいずれか一項に記載の振動触覚アクチュエータ。

【請求項27】

コイルのネットワークの各コイル（１２１－１２４）は、平坦な巻きのスタックを備えるという事実を特徴とする、請求項１５から２６のいずれか一項に記載の振動触覚アクチュエータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電流と相互作用するハルバッハ配列によって引き起こされる運動から振動が生成されることを可能にする振動触覚アクチュエータに関する。

【0002】

本発明は、振動触覚刺激を用いて触感を再現することが意図されるハプティックインターフェースの分野において、そして一般には、例えば、シミュレータの分野又は拡張現実の分野などの、振動が感覚を引き起こす全ての分野において用途を見いだす。

【背景技術】

【0003】

現在では、振動触覚アクチュエータを用いて、触覚手段によって人間にデータを伝達することが知られている。これらの振動触覚アクチュエータは、機械（例えば、モバイル電話又はコンピュータ）によって生成された電気信号を、触覚によって知覚可能である振動信号に変換する。

【0004】

モバイル電話は、振動触覚アクチュエータを装備するデバイスのよく知られている例である。この例において、振動触覚アクチュエータは一般に、電気モータによって回転するように作られた偏心質量を備え、偏心質量の動きによって、この質量が、角運動量保存則に起因して振動を生成し、その振動がユーザに情報、例えば、電話通信又はメッセージの受信を通知する。

【0005】

知られている振動触覚アクチュエータの別の例は、指をスライドさせることによって画面上のポインタが導かれることを可能にする、特定のタッチパッド内で使用される振動触覚アクチュエータである。一般に、タッチパッドにおいて、ポインタの動きは、もともと容易に検出可能な誘電特性を有する指の接近に関係する弱い電流を変えることによって得られる。また、この電気的な変動は、短い振動によって、マウスのボタンなどの機械的なボタンの「クリック」がシミュレートされることを可能にする。そのようなタッチパッドは、とりわけ、ＭａｃＫｅｎｚｉｅ，Ｉ．Ｓｃｏｔｔ及びＡｌｅｋｓ Ｏｎｉｓｚｃｚａｋによる論文「Ｔｈｅ ｔａｃｔｉｌｅ ｔｏｕｃｈｐａｄ」（Ｉｎ ＣＨＩ’９７ Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ａｂｓｔｒａｃｔｓ ｏｎ Ｈｕｍａｎ Ｆａｃｔｏｒｓ ｉｎ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ，ｐｐ．３０９－３１０，ＡＣＭ，１９９７）において説明されている。

【0006】

しかしながら、これらの振動触覚アクチュエータは、相対的に厚いだけでなく、一般に単周波数（ｍｏｎｏ－ｆｒｅｑｕｅｎｔｉａｌ）である。それゆえ、振動触覚アクチュエータは、回転速度に、それゆえ、振動周波数に変更不能に（ｉｒｒｅｍｅｄｉａｂｌｙ）関係しており、ユーザにとってただ１つの感覚をもたらす振動振幅の振動が生成されることを可能にする。別のファミリーの振動触覚アクチュエータは、ばね質量系の共振現象に基づいており、それゆえ、同じ不都合を有する。言い換えると、ユーザは振動を感じるものの、全ての振動が全く同一に知覚される。これらの知られている振動触覚アクチュエータは、それゆえ、触覚の豊富な感覚を再現することが要求されるハプティックアプリケーションにおいて利用できない。

【0007】

さらに、機械学において、並進運動を生成するために、電気力学的なリニアモータを使用することが知られている。これらのリニアモータの中でも、文献ＵＳ２０１４／０３４６９０１に説明されるリニアモータは、相対的に薄い構成を提供する。そのようなリニアモータ１０は、図１Ａ及び図１Ｂに表されるように、交互の極性を有する複数の位置合わせされた磁石１１ａ、１１ｂを備える、磁石のネットワーク１１を備える。磁石のネットワーク１１のこの構成が、前記ネットワークによって生成される力線の集中を可能にし、力線は磁石のネットワーク１１の平面と概ね直交する。また、このリニアモータ１０は電磁コイルの第１のアセンブリ１２及び第２のアセンブリ１３も備え、いずれも平坦で長方形である。コイルアセンブリ１２、１３はそれぞれ、前記磁石のネットワーク１１のいずれかの側において、磁石のネットワーク１１の平面に対して平行な平面内に位置決めされる。このようにして、それらを横切る電流の影響下で、コイルアセンブリ１２、１３は、コイルアセンブリの各平面と磁石のネットワークの平面との間に、水平なラプラス力を作る。このラプラス力の効果は、並進運動を引き起こすように、磁石のネットワーク１１に対してコイルアセンブリ１２、１３を動かすこと、そして逆に、コイルアセンブリに対して磁石のネットワークを動かすことである。そのようなリニアモータの最も知られている用途のうちの１つが、コイルアセンブリと磁石のネットワークとの間の連続した相対的な動きが、列車を線路に沿って動かす磁気浮上列車である。

【0008】

リニアモータでは、磁石の特定の構成が、磁石のネットワークの平面の一方の側にのみ力線を案内するという特徴を有する。磁石のこの構成は、ハルバッハ配列と呼ばれ、図２Ａ及び図２Ｂに表されるように、力線の経路の幾何学の対称性が破られるように磁石を位置決めすることにある。これを果たすために、磁石は、隣接する磁石の極性が異なるように位置合わせされる。例えば、２つの隣接する磁石の極性は、直交する方向に方向付けられることができるか、又は図２Ａ－図２Ｂの例の場合のように、９０度未満の角度に位置合わせされることができ、その例では、極性方向の差の角度は４５度程度である。極性間の角度が小さいほど、力線の分散が小さくなり、等しい電流に対し、より大きな相対的な並進運動を可能にする。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】米国特許出願公開第２０１４／０３４６９０１号明細書

【非特許文献】

【0010】

【非特許文献1】ＭａｃＫｅｎｚｉｅ，Ｉ．Ｓｃｏｔｔ及びＡｌｅｋｓ Ｏｎｉｓｚｃｚａｋ「Ｔｈｅ ｔａｃｔｉｌｅ ｔｏｕｃｈｐａｄ」（Ｉｎ ＣＨＩ’９７ Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ａｂｓｔｒａｃｔｓ ｏｎ Ｈｕｍａｎ Ｆａｃｔｏｒｓ ｉｎ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ， ｐｐ． ３０９－３１０，ＡＣＭ，１９９７）

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0011】

知られている振動触覚アクチュエータの厚さ及び振動の単一レベルという、上記で言及された問題に対処するために、本出願人は、リニアモータによって引き起こされる並進運動が、スライドすること（ｓｌｉｄｉｎｇ）又は弾性案内手段によってハプティック振動に変換される、ハルバッハ配列をもつリニアモータを備える振動触覚アクチュエータを提案する。

【0012】

第１の態様によれば、本発明は振動触覚アクチュエータであって：
－ 平面内に隣接して位置決めされ、および２つの並置されるコイルの隣り合ったセグメント内に共通の方向に電流が流れるように配置された平坦な電磁コイルのネットワークであって、共通の方向は一つの対から次の対へ交互に入れ替わり、前記コイルのネットワークは、コイルのネットワークを横切る電流の影響下でラプラス力を生成することができる、平坦な電磁コイルのネットワークと、
－ コイルのネットワークの平面に対して平行な平面内に直線状に組み立てられる永久磁石のネットワークであって、永久磁石の極性は異なる方向に方向付けられ、前記磁石のネットワークはコイルのネットワークに向かって方向付けられる磁力線を生成するハルバッハ配列を形成し、コイルのネットワークを横切る電流線と磁力線との間の電磁的相互作用が、ラプラス力によって、コイルのネットワークと磁石のネットワークとの間の相対的な並進運動を引き起こす、永久磁石のネットワークと、
－ コイルのネットワークと磁石のネットワークとの間の相対的な並進運動から、ハプティック振動を生成する弾性案内手段とを備える、振動触覚アクチュエータに関する。

【0013】

この振動触覚アクチュエータは、広い帯域幅を有し、広範な振幅及び周波数の振動を生成することを可能にし、人間の触覚の感覚を再現することができるという利点を有する。また、このアクチュエータは、薄いという利点も有し、それは、全ての種類のデバイスに導入されうることを意味する。

【0014】

第２の態様によれば、本発明は振動触覚アクチュエータであって：
－ 平面内に隣接せずに位置決めされ、および各コイル内に同一の方向に電流が流れるように配置された平坦な電磁コイルのネットワークであって、前記コイルのネットワークは、前記コイルのネットワークを横切る電流の影響下でラプラス力を生成することができる、平坦な電磁コイルのネットワークと、
－ コイルのネットワークの平面に対して平行な平面内に直線状に組み立てられる永久磁石のネットワークであって、永久磁石の極性は異なる方向に方向付けられ、前記磁石のネットワークはコイルのネットワーク（１２０）に向かって方向付けられる磁力線を生成するハルバッハ配列を形成し、コイルのネットワークを横切る電流線と磁力線との間の電磁的相互作用が、ラプラス力によって、コイルのネットワークと磁石のネットワークとの間の相対的な並進運動を引き起こす、永久磁石のネットワークと、
－ コイルのネットワークと磁石のネットワークとの間の相対的な並進運動から、ハプティック振動を生成する弾性案内手段とを備える、振動触覚アクチュエータに関する。

【0015】

有利には、本発明の１つ又は他の態様による振動触覚アクチュエータは、以下の特徴のうちの１つ以上を有することができる:

【0016】

－ 振動触覚アクチュエータは、コイルのネットワーク及び磁石のネットワークが設置されるフレームを備える。

【0017】

－ 弾性案内手段は、フレームと、コイルのネットワーク又は磁石のネットワークのいずれかとの間に少なくとも部分的に設置される。

【0018】

－ 弾性案内手段は、コイルのネットワークの平面内に長手方向に設置される。

【0019】

－ 弾性案内手段は、磁石のネットワークの平面内に長手方向に設置される。

【0020】

－ 弾性案内手段は、それぞれコイルのネットワーク又は磁石のネットワークの一端に設置される、少なくとも２つの案内及び復帰要素を備える。

【0021】

－ 案内及び復帰要素は弾性材料から作製され、その材料及び幾何学的形状が約１０Ｈｚと１０ｋＨｚの間の帯域幅につながる。

【0022】

－ 各案内及び復帰要素は薄いＳ字形ブレードを備える。

【0023】

－ 各案内及び復帰要素は薄いＸ字形ブレードを備える。

【0024】

－ 各案内及び復帰要素は、コイルのネットワーク又は磁石のネットワークのいずれかの側に横方向に設置される、楕円形ループのような形状の薄いブレードを備える。

【0025】

－ 案内及び復帰要素は、任意選択で、磁石のネットワーク及びコイルのネットワークに対して垂直な方向における相対的な並進運動を抑制することができるインピーディング（ｉｍｐｅｄｉｎｇ）手段を備える。

【0026】

－ 微細なブレードは導電性であり、コイルのネットワークに電力を供給する。

【0027】

－ 案内及び復帰要素は、フレーム内に長手方向に取り付けられるガイドレール上をスライドするように設置される。

【0028】

－ 案内及び復帰要素は、回転することによって並進運動案内を確実にする球体を含むことができるレースウェイを含む。

【0029】

－ コイルのネットワーク内の各コイルは、プリント回路内にエッチングされるトラックを備える。

【0030】

－ コイルのネットワーク内の各コイルは巻かれた導体ストリップを備える。

【0031】

－ コイルのネットワーク内の各コイルは平坦な巻きのスタックを備える。

【0032】

これ以降の説明において、本発明によるアクチュエータの異なる要素の位置決めは直交座標系ＸＹＺにおいて規定され、軸Ｘはアクチュエータの長手方向を規定し、軸Ｙはその横断方向を規定し、軸Ｚはその直角方向を規定する。磁石のネットワークの平面ＰＡ及びコイルのネットワークのＰＢは、座標系ＸＹＺの平面ＸＹにおいて規定される平行な平面である。

【0033】

本発明の他の利点及び特徴は、図によって例示される説明を読めば明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1A】上記で説明された、従来技術による、リニアモータの組立分解図である。

【図1B】上記で説明された、従来技術による、リニアモータの斜視図である。

【図2A】上記で説明された、ハルバッハ配列の斜視図である。

【図2B】上記で説明された、この配列によって生成される力線とともにハルバッハ配列を表す図である。

【図3A】本発明による、振動触覚アクチュエータの実装を表す図である。

【図3B】本発明による、振動触覚アクチュエータの実装を表す図である。

【図4】本発明による、振動触覚アクチュエータの実装を表す図である。

【図5】本発明による、振動触覚アクチュエータの実装を表す図である。

【図6】本発明による、振動触覚アクチュエータの実装を表す図である。

【図7】本発明による、振動触覚アクチュエータの実装を表す図である。

【図8】本発明による、振動触覚アクチュエータの実装を表す図である。

【図9】本発明による、振動触覚アクチュエータの実装を表す図である。

【図10A】本発明による、振動触覚アクチュエータのコイルのネットワークのコイルの実装を表す図である。

【図10B】本発明による、振動触覚アクチュエータのコイルのネットワークのコイルの実装を表す図である。

【図10C】本発明による、振動触覚アクチュエータのコイルのネットワークのコイルの実装を表す図である。

【図11A】垂直方向におけるデバイスの性能の改善を可能にする実装を表す図である。

【図11B】垂直方向におけるデバイスの性能の改善を可能にする実装を表す図である。

【図11C】垂直方向におけるデバイスの性能の改善を可能にする実装を表す図である。

【図11D】垂直方向におけるデバイスの性能の改善を可能にする実装を表す図である。

【図12A】磁石のネットワークが動く面を動かす更なる実装を表す図である。

【図12B】磁石のネットワークが動く面を動かす更なる実装を表す図である。

【発明を実施するための形態】

【0035】

ハルバッハ配列をもつリニアモータを備え、リニアモータによって引き起こされる並進運動がハプティック振動に変換される、振動触覚アクチュエータの１つの例示的な実装が、添付の図を参照しながら、以下に詳細に説明される。この例は、本発明の特徴及び利点を例示する。しかしながら、本発明はこの例には限定されないことに留意されたい。

【0036】

図において、同一の要素は同一の参照番号によって識別される。図の見やすさを改善するために、表示される要素間の相対的な大きさの縮尺は順守されない。

【0037】

図３Ａは、本発明の特定の実装による、振動触覚アクチュエータを表す。この振動触覚アクチュエータ１００は、合わせてリニアモータを形成する、コイルのネットワーク１２０及び磁石のネットワーク１１０を備える。

【0038】

コイルのネットワーク１２０は、互いに長手方向に並置される複数の電磁コイルを備える。図３Ａの例において、コイルのネットワークは、１２１、１２２、１２３、１２４で参照される４つのコイルを備える。コイルの数は、例えば、リニアモータの寸法又はコイルの寸法に応じて変わることができ、それでも、以下に説明されるようなアクチュエータの構成は変更されないことは、当業者には理解されよう。図において見えない電源によって電気的に電力を供給されるコイル１２１－１２４は、互いに接続され、コイルの直線状のネットワークを形成する。それらは、２つの並置されるコイルの隣り合ったセグメント内に共通の方向に電流が流れるように配置され、共通の方向は一つの対から次の対へ交互に入れ替わる。言い換えると、コイルは、第１のコイルの第１のセグメントが第２のコイルの第２のセグメントに隣接するときに、第１のコイル１２１の第１のセグメント、例えば１２１ａ、及び第２のコイル１２２の第２のセグメント１２２ａ内に同じ方向に電流が流れるように配置される。このようにして、図３Ａの例では、コイル１２１のセグメント１２１ａ内の電流及びコイル１２２のセグメント１２２ａ内の電流が同一の第１の方向に流れるのに対して、コイル１２２のセグメント１２２ｂ内の電流及びコイル１２３のセグメント１２３ｂ内の電流が同一の第２の方向に流れ、この第２の方向は第１の方向とは反対である。同様に、コイル１２２のセグメント１２２ａ内の電流及びコイル１２４のセグメント１２４ａ内の電流は同じ方向、例えば、第１の方向に流れる。

【0039】

図３Ｂに表される、一変形形態によれば、コイルのネットワーク１２０は、互いに隣接しない複数の電磁コイルを備える。この変形形態では、コイルのネットワーク１２０は、同じ平面内に位置決めされるが、所定の距離だけ互いに離間されるコイルを備える。図３Ｂの例では、コイルのネットワーク１２０は、磁石のネットワーク１１０内の磁石の幅の程度の距離だけ離間された、１２１’及び１２３’によって参照される２つのコイルを備える。言い換えると、この変形形態において、コイルは互いに隣接せず、一つのコイルから次のコイルへ、その方向が同一である電流によって横切られる。図３Ａの変形形態の場合と同様に、コイルの数は、例えば、リニアモータの寸法又はコイルの寸法に応じて変わることができ、それでも、説明されるアクチュエータの構成は変更されない。図において見えない電源によって電気的に電力を供給されるコイルは、互いに接続され、コイルの直線状のネットワーク１２０を形成する。それらは、各コイル内で電流が同一の方向に流れるように配置される。言い換えると、コイルは、第１のコイルの第１のセグメントが第２のコイルの第２のセグメントと隣りであるときに、第１のコイル１２１’の第１のセグメント、例えば１２１’ａ、及び第２のコイル１２２’の第２のセグメント１２２’ａ内に反対方向に電流が流れるように配置される。

【0040】

問題とする変形形態（隣接するコイル又は隣接しないコイル）にかかわらず、コイル１２１－１２４又は１２１－１２４’は、同じ第１の平面ＰＢ内に位置決めされる平坦なコイル、例えば、長方形の形状のコイルである。コイル１２１－１２４は、コイルのネットワーク１２０が平坦であることを確実にするために、平坦なブラケット１２５上に設置され、取り付けられることができる。このブラケット１２５は、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）又は任意の他の注入可能なプラスチックなどの、構造機能を有する絶縁性材料から作製されるプレートとすることができる。

【0041】

説明を簡単にするために、下記のいくつかの実装、変形形態及び例は、そのコイルが互いに離間している、すなわち、互いに隣接していないコイルのネットワークに関しても説明されうることの理解の下、コイルが互いに隣接しているコイルのネットワークに関して説明されることになる。

【0042】

磁石のネットワーク１１０は、図４に表されるような、ハルバッハ配列であり、その極性が３つ以上の異なる方向に方向付けられる複数の平坦な永久磁石を備える。例えば、第１の磁石１１８の極性は方向Ｘに方向付けられることができ、一方、第２の磁石１１７（第１の磁石に隣接する）の極性は方向Ｘ及び方向Ｙと９０度の角度を形成する方向に方向付けられ、一方、第３の磁石１１６（第２の磁石に隣接する）は方向－Ｘに方向付けられ、一方、第４の磁石１１５（第３の磁石に隣接する）は方向－Ｘ及び方向－Ｙと９０度の角度を形成する方向に方向付けられる。そのようなハルバッハ配列が、磁石のネットワークによって生成される磁界が前記ネットワークの同じ面に位置合わせされることを可能にする。図４の例では、ハルバッハ配列１１０は、下記において単に「磁石」と呼ばれる、９つの永久磁石１１１－１１９を備え、それらは、４つの方向の異なる極性を有する。磁石の極性は、例えば、方向Ｙ又は－Ｙに、そして平面ＸＹの数多くの異なる方向に方向付けられることができるので、磁石の数及び極性の方向の数は変わることができ、それでも、以下に説明されるようなアクチュエータの構成を変更しないことは当業者には理解されよう。磁石１１１－１１９は、長手方向に連続して配置され、例えば、ボンディング、埋め込み又はフレッティングによって互いに組み立てられる。これらの磁石１１１－１１９は、２つの連続した磁石が異なるアライメントの極性を有するように位置決めされる。図４の例では、磁石１１１の極性は軸Ｘに対して－９０度の方向に方向付けられ、磁石１１２の極性は軸Ｘに対して反対の方向に方向付けられ、磁石１１３の極性は軸Ｘに対して９０度の方向に方向付けられ、磁石１１４の極性はＸ軸の方向に方向付けられ、磁石１１５－１１９に関しても、極性のアライメントの同じ図が再現される。

【0043】

磁石のネットワーク１１０の磁石は、図３Ａに表されるように、コイルのネットワーク１２０の平面ＰＢに対して平行な平面ＰＡ内に直線状に配置される。磁石のネットワークの平面ＰＡ及びコイルのネットワークのＰＢは、座標系ＸＹＺの軸Ｘ及びＹに従って規定される平行な平面である。磁石のネットワークの平面ＰＡは、コイルのネットワークと磁石のネットワークとの間に（軸Ｚにおいて）空隙ｅが作り出されるように、コイルのネットワーク１２０の平面ＰＢから軸Ｚにおいて離間される。この空隙ｅは、磁石のネットワーク及びコイルのネットワークの長手方向寸法及び横断方向寸法に比べて小さい。この構成を用いて、コイルのネットワーク１２０は、コイル１２１－１２４が磁石１１１－１１９と向かい合うようにして、磁石のネットワーク１１０の真上に位置決めされる。

【0044】

特定の実装によれば、コイルのネットワーク１２０は、図３Ａに表されるように、磁石のネットワーク１１０の上方に位置決めされる。言い換えると、方向Ｚにおいて、振動触覚アクチュエータ１００は、順に、フレーム１３０、磁石のネットワーク１１０及びコイルのネットワーク１２０を備える。コイルのネットワーク１２０は、その際、磁石のネットワーク１１０の真上に存在する。

【0045】

図４に表される実施形態などの他の実装では、磁石のネットワーク１１０がコイルのネットワーク１２０の上方に位置決めされる。言い換えると、これらの実装では、方向Ｚにおいて、振動触覚アクチュエータ１００は、順に、フレーム１３０、コイルのネットワーク１２０及び磁石のネットワーク１１０を備える。永久磁石である磁石のネットワーク１１０は、その際、コイルのネットワーク１２０の真上に存在する。

【0046】

コイルのネットワーク１２０及び磁石のネットワーク１１０の相対的な配置にかかわらず、前記磁石のネットワークが、コイルのネットワーク１２０の方へ導かれる磁力線を引き起こす。コイルのネットワーク１２０内に振動電流が流れるとき、軸Ｘにおいて、振動するラプラス力が生成される。コイルのネットワーク１２０を横切る電流線と、磁石のネットワーク１１０によって生成される磁束との間の電磁的相互作用が、電気エネルギーを線形機械エネルギーに変換し、前記磁石のネットワークと前記コイルのネットワークとの間の相対的な並進運動を引き起こす。

【0047】

本発明による振動触覚アクチュエータは、図３及び図４において１４０で参照される、部品１１０及び１２０の互いに対する長手方向の動きを確実にするように設計された弾性案内手段を備えており、部品１１０及び１２０のうちの一方が外部物体に接続される場合に、自由な部品の任意の動きが、角運動量保存則に起因して、外部物体の動きという結果になり、それにより、電気エネルギーをハプティック振動に変換する。これらの弾性案内手段１４０は、ネットワークのうちの一方を他方に対して概ね直線的な軌道において案内する弾性サスペンションを形成する。これらの弾性案内手段１４０は、より簡潔には復帰要素と呼ばれる、例えば、１つ以上の案内及び復帰要素の形をとるか、代替的には、以下に説明されるような、ガイドレールシステムの形をとることができ、そのゴールは、この目的のためにラプラス力を用いて、電気エネルギーを、コイルのネットワーク１２０及び磁石のネットワーク１１０の相互作用によって、ハプティック振動に変換することである。実際には、弾性案内手段１４０は、それらの弾性特性に起因して、広い振動振幅を提供する。

【0048】

特定の実装によれば、振動触覚アクチュエータは、コイルのネットワーク１２０及び磁石のネットワーク１１０を少なくとも部分的に収容するフレーム１３０を備える。このフレーム１３０は、その端部の少なくとも一方において、支持アーム１３２を装備する長手方向ベッド１３１を備えることができる。図３及び図４の例において、フレーム１３０のベッド１３１は、その長手方向端部のそれぞれにおいて、支持アーム１３２を備える。これらの実装において、弾性案内手段１４０は、フレーム１３０内に設置されることができ、支持アーム１３２と、コイルのネットワーク１２０又は磁石のネットワーク１１０のいずれかとに確実に取り付けられることができる。

【0049】

図３Ａの実装において、磁石のネットワーク１１０は、フレーム１３０のベッド１３１に確実に取り付けられ、コイルのネットワーク１２０は、案内手段１４０を介して、磁石のネットワーク１１０の上方に懸架される。その際、磁石のネットワーク１１０とコイルのネットワーク１２０との間に、振動触覚アクチュエータの他の寸法に比べて狭い空隙ｅが作り出される。この空隙ｅは、例えば、数十マイクロメートルにすることができる。コイルのネットワーク１２０と磁石のネットワーク１１０との間の電磁的相互作用の影響下で、コイルのネットワーク１２０は、磁石のネットワーク１１０に対して方向Ｘ（方向＋Ｘ及び方向－Ｘに）に並進運動によって自由に動く。

【0050】

特定の実装において、弾性案内手段１４０は、図３Ａに表されるように、コイルのネットワーク１２０と支持アーム１３２との間に、又は図４に表されるように、磁石のネットワーク１１０と支持アーム１３２との間に設置される復帰要素１４０を備えることができる。これらの例では、ネットワーク（コイル又は磁石）のうちの一方がフレーム１３０のベッド１３１に取り付けられ、一方、他方のネットワークが復帰要素１４０間に懸架される。これらの実装は、復帰要素１４０がフレームのベッドで擦れないようにしながら、ネットワークのうちの一方の相対的な動きを可能にすることによって、ハプティック振動の生成を最適化する。

【0051】

復帰要素１４０は、コイルのネットワーク１２０又は磁石のネットワーク１１０とフレーム１３０の支持アーム１３２との間にそれぞれ位置決めされる、例えば、薄いブレード１４１、１４２とすることができる。各薄いブレード１４１は、平面ＰＡ又は平面ＰＢにおいてＳ字形を有することができ、第１の先端１４１ａが支持アーム１３２に取り付けられ、第２の先端１４１ｂがコイルのネットワーク又は磁石のネットワークの長手方向端部に取り付けられている。Ｓ字形ブレード１４１の例が図３及び図４に表される。そのような薄いＳ字形ブレードは、ねじれに関して大きなスティッフネスを有する。

【0052】

図５及び図６に表される他の例によれば、復帰要素１４０は、平面ＰＡ又は平面ＰＢにおいて、Ｘ字形を有する薄いブレード１４２とすることができ、Ｘの２つの脚部１４２ａが支持アーム１３２に取り付けられ、Ｘの他方の２つの脚部１４２ｂがコイルのネットワーク又は磁石のネットワークの長手方向端部に取り付けられている。これらの実装は、結果として、薄いＳ字形ブレード１４１によってもたらされる案内よりはるかに正確な案内がもたらされるという利点を有する。

【0053】

Ｘ字形、Ｓ字形のいずれにしても、薄いブレード１４１、１４２は、支持アーム１３２とコイルのネットワーク又は磁石のネットワークとの間に長手方向にとどまるほど十分に硬質であり、線形機械エネルギーを可変振幅の振動に変換するほど十分に弾性である材料から作製される。薄いブレード１４１、１４２は、コイルのネットワーク及び磁石のネットワークから導かれる線形機械エネルギーから、ハプティック振動が生成されることを可能にする、ポリシロキサン、ゴムなどのエラストマから、又は特定の銅合金又は鋼などの高い弾性限界を有する金属ストリップから作成されることができる。薄いブレードは、ベリリウム銅合金が１０Ｈｚから数ｋＨｚまでのオーダーの広い帯域幅を与えるために十分に可撓性及び弾性であるという利点を有するので、特にこの材料から作成されることができる。特定の実装によれば、薄いＳ字形ブレード１４１の先端又は薄いＸ字形ブレード１４２の脚部は、例えば、ボンディングによって、支持アーム１３２及び／又はコイルのネットワーク又は磁石のネットワークの長手方向端部に取り付けられる。他の実装によれば、薄いＳ字形ブレード１４１の先端又は薄いＸ字形ブレード１４２の脚部は、支持アーム１３２及び／又はコイルのネットワークの支持端１２５とともに、例えば射出によって、成形される。

【0054】

特定の実装、例えば、図３及び図５の実装では、薄いブレード１４１又は１４２は、導電性材料から製造される。それゆえ、薄いブレードは、アクチュエータ１００の復帰要素を形成するだけでなく、コイルを電源に電気的に接続する電気的接続部も形成する。

【0055】

特定の実装、例えば、図４及び図６の実装では、磁石のネットワーク１１０は熱橋を形成するという利点を有し、それは、電流が加えられたときに、コイル１２１－１２４内にジュール効果によってもたらされる熱の放散を容易にする。

【0056】

他の実装によれば、復帰要素１４０は、ガイドレール１４３ｃ上をスライドするように設置され、前記ガイドレールとともにガイドレールシステム１４３を形成するスライド１４３ａ、１４３ｂである。そのような実施形態の例が、図７及び図８に表される。このガイドレールシステム１４３は、例えばコイルのネットワーク１２の（図７の例）又は磁石のネットワーク１１０のいずれかの側に（図８の例）長手方向に位置決めされる、例えば、２つの平行なガイドレール１４３ｃを備える。これらのガイドレール１４３ｃは、フレーム１３０の支持アーム１３２内の各長手方向端部に取り付けられる。ガイドレールシステム１４３のスライド１４３ａ、１４３ｂは、ガイドレール１４３ｃ上をスライドするように設計される。スライド１４３ａ、１４３ｂは、コイルのネットワーク１２０に（図７の例）又は磁石のネットワーク１１０に（図８の例）確実に取り付けられる動く横断要素である。これらのスライド１４３ａ、１４３ｂはそれぞれ、例えば、ボンディングによって、コイルのネットワーク又は磁石のネットワークの長手方向端部に取り付けられることができるか、あるいは例えば、成形によって、コイルのネットワーク１２０の支持体１２５とともに、単一の部品として形成されることができる。ガイドレールシステムに関係する別の実装によれば、案内はローリングシステムによって提供されることができ、そのシステムでは、金属、プラスチック又はエラストマから作製される球体が、当業者によく知られているタイプのレースウェイによって閉じ込められる。

【0057】

図７及び図８の実装では、スライド１４３ａ、１４３ｂは、スライドをアイドル位置に向かって中央に戻すように設計される圧縮ばね、例えば、２つのそのような圧縮ばねに関連付けられることができる。

【0058】

図７及び図８の実装では、焼結ブロンズに対する鋼、又は自己潤滑性プラスチックに対する鋼などの、摩擦係数が低い一対の材料から作製されるスライド１４３ａ、１４３ｂが、コイルのネットワーク又は磁石のネットワークの相互作用から発生する動く部分の運動がハプティック振動として正確に案内されることを可能にする。

【0059】

特定の実装では、コイルのネットワーク１２０及び磁石のネットワーク１１０は、図９の例の場合のように、少なくとも部分的にケーシング１５０に入れられる。このケーシング１５０は、フレーム１３０のベッド１３１に対する直線的動きとともに動かされることができるように、コイルのネットワーク１２０に（図示されない実装）又は磁石のネットワーク１１０に（図９の実装）取り付けられる。それで、ケーシング１５０は、自らが確実に取り付けられるネットワーク（コイル又は磁石の）と同時に、直線状に動く。この実装では、復帰要素１４０はケーシング１５０とフレーム１３０の支持アーム１３２との間に設置され、これは、アクチュエータ１００内の復帰要素１４０の簡単な設置を可能にする。

【0060】

図１２Ａ及び図１２Ｂに表される変形形態では、コイルのネットワーク１２０及び磁石のネットワーク１１０は、フレーム１３０と動く面１５２との間に位置決めされる。動く面１５２、例えば、タッチスクリーン又は歪曲面（ｓｋｅｗ ｓｕｒｆａｃｅ）などの平坦な表面が磁石のネットワーク１１０に取り付けられ、コイルのネットワーク１２０に関してはフレーム１３０に取り付けられる。これらの変形形態では、コイルのネットワーク１２０及び磁石のネットワーク１１０は、動く面１５２がフレーム１３０に対して動くことができるように、互いに向かい合うように、および離間して位置決めされる。動く面１５２及びフレーム１３０は、例えば、フレキシブルリンクなどの弾性案内手段１４０によって接続され、これらは、前記動く面１５２が動くことを可能にする。このようにして、コイルのネットワーク１２０及び磁石のネットワーク１１０のアセンブリは、動く面１５２においてハプティックフィードバックを生成する。図１２Ａの例では、コイルの単一のネットワーク１２０及び磁石の単一のネットワーク１１０が、動く面１５２の概ね中央に、互いに向かい合うように位置決めされる。図１２Ｂの例では、コイルのネットワーク１２０及び磁石のネットワーク１１０の第１のアセンブリが動く面１５２の一端に位置決めされ、コイルのネットワーク１２０’及び磁石のネットワーク１１０’の第２のアセンブリが前記動く面の別の端部に位置決めされる。コイルのネットワーク及び磁石のネットワークのアセンブリの数、及びそれらの位置決めは、例えば、動く面の寸法及び／又は質量、コイルのネットワーク及び磁石のネットワークの寸法、要求される用途などの種々の基準に依存する可能性があることは当業者には理解されよう。

【0061】

実装にかかわらず、本発明の振動触覚アクチュエータでは、動く質量が最適化され、これは、前記アクチュエータが、軸Ｘ及びＹにおける寸法に比べて小さいＺ軸寸法を有することを可能にする。本発明の振動触覚アクチュエータは４ｍｍ厚未満にすることができ、その寸法比がウェーハの寸法比に類似である型を与えることができる。

【0062】

特定の実装では、コイルのネットワーク１２０のコイル１２１－１２４は、多層プリント回路内にエッチングされた導電性トラックによって作製されることができる。そのようなコイルのネットワークを備えるアクチュエータの一例が図１０Ａに表される。これらの実装では、コイルのネットワークが基板１６０内にエッチングされ、基板の表面には、ハプティック振動以外の用途のためにデバイスによって使用される電子コンポーネント１６１が接続される。基板１６０は、コイルのネットワークだけでなく、フレームのベッド１３１も構成する。その際、支持アーム１３２が基板１６０に直に取り付けられ、エッチングされたコイルの上方に磁石のネットワーク１１０を保持する。これらの実装は、コイルのネットワークが基板１６０内にエッチングされるので、振動触覚アクチュエータの妨害を更に低減させるという利点を有する。アクチュエータの厚さは、その際、電子コンポーネントの厚さと概ね等しい。また、これらの実装は、コイルのネットワークを製造し、コイルのネットワークの電源のために必要とされる接続部を除去するために知られている方法を使用することによって、アクチュエータの製造を簡単にし、アクチュエータの信頼性を高めながら、その製造コストを低減させるという利点も有する。

【0063】

特定の実装において、コイルのネットワークの各コイル１２１－１２４は、長方形の平坦なコイルを形成するために、例えば、長方形断面のマンドレルの周りに巻かれた円形断面の電線を備える。

【0064】

他の実装では、コイルのネットワークの各コイル１２１－１２４は、コイル状の導電性ストリップ１７０を備える。図１０Ｂに表されるような長方形コイルを形成するために、例えば、銅又は十分に純度があるアルミニウムから作製されるこの導電性ストリップ１７０が、長方形で、その長さに沿って巻かれる。このコイルは平坦なコイルであり、その厚さは、導電性ストリップの幅に等しい。

【0065】

他の実装では、コイルのネットワークの各コイル１２１－１２４は、図１０Ｃに表されるように、巻きのスタックを備える。巻き１８０は、その数がコイルのために望ましい厚さ及び／又は電力に依存し、導電性材料のシートから作製され、長方形リングの形に切り込まれ、上下に積み重ねられる。複数の巻きを備える平坦なコイルを形成するために、例えば、はんだ付け箇所１８１によって、各巻き１８０が後続の巻き、又は先行する巻きに接続される。巻きのスタックをもつそのようなコイルは、媒体内に直に製造することができ、特に微細なアクチュエータがもたらされることを可能にするという利点を有する。

【0066】

特定の実装では、磁石のネットワーク１１０とコイルのネットワーク１２０との間の距離を非常に小さい値まで低減させることによって、振動触覚アクチュエータの性能を最適化することが関心を引く可能性がある。実際には、図２Ｂに示されるように、ハルバッハ配列の力線は、対称領域においてネットワークの主面に概ね直交するが、隣り合う領域において発散する傾向がある。それゆえ、そのアクチュエータが低周波数において使用されるとき、それゆえ、動きが大きいときに、ラプラス力はアクチュエータの主面（磁石のネットワーク及び／又はコイルのネットワークの平面）に対して完全に接線方向にあるわけではなく、これは、垂直方向Ｙにおける相対運動を伴って動く部品の、タイミングの悪い動きを引き起こす可能性がある。そのようなタイミングの悪い動きを防ぐために、案内及び復帰要素は、図１１Ａに表されるように、フレーム１３２と磁石のネットワーク１１０又はコイルのネットワーク１２０との間に横方向に位置決めされるループ状の薄いブレード１５１とすることができる。これらの薄いブレード１５１は、薄い金属ストリップから形成されることができるか、又は上記で言及されたようなエラストマから作製されることができ、これらは、磁石のネットワーク及びコイルのネットワークの平面ＰＡ、ＰＢに対して垂直なＹ方向において大きい剛性を有し、接線方向Ｚにおいて大きい可撓性を有するという利点を有する。これらのループ１５１は動く部品、例えば、第一に磁石のネットワーク１１０に、そして第二にフレーム１３２に接続される。これらの実装は、より強力な磁界を利用するので、アクチュエータを薄くするだけでなく、より効果的にするという二重の利点を有する。

【0067】

特定の用途において、特に高性能の用途において、動く部品、特に磁石のネットワーク又はコイルのネットワークの相互運動を垂直方向Ｙにおいて実質的に抑制するのが好都合である可能性がある。そのような抑制は、図１１Ｂに表されるように、磁石のネットワーク１１０とコイルのネットワーク１２０との間の、すなわち、相互に動く部品間の利用可能な隙間空間の中に導入される流体１９０などのインピーダンス（ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）手段によって得られることができ、その厚さに関する所望の値は１０ミクロン未満のオーダーであることが好ましい。そのような流体１９０は、非毒性であり、適度な粘性を有する、グリセリン、エチレングリコール又は精製鉱油などの適切な流体を使用することから生じる毛管力に起因して永久に適所に維持される。一例が図１１Ｃによって示される、磁石のネットワーク１１０とコイルのネットワーク１２０との間の接合部における、平均半径Ｒのメニスカスの存在は、流体１９０の表面張力から生じる圧力に起因する毛管力に関連付けられる。この圧力Ｐは式Ｐ＝γ（２ｃｏｓθ／Ｇ）によって推定することができ、ただし、γは表面張力であり、θは液体－固体接触角であり、Ｇは隙間空間の厚さである。前述の式で速算は、上記で列挙された材料の場合に、この力は１平行センチメートルの向かい合う表面に関して１ミリニュートンのオーダーになり、それゆえ、案内システムの寸法決定の際にそれを考慮に入れることが必要な場合があることを示す。２つの相互に動く部品間に粘性の低い液体が存在することは、動く部品が接線方向Ｚにおいて動くのを妨げるのではなく、垂直方向Ｙにおける全ての高速振動を抑制する。この変形形態が、非常に小さい隙間空間Ｇを有する振動触覚アクチュエータをもたらすことを可能にし、これは、薄く、効果的なアクチュエータをもたらすことを可能にする。

【0068】

また、アクチュエータの平面ＰＡ及びＰＢに対して垂直な方向Ｙにおける案内の別の実装は、相互運動する磁石のネットワーク１１０及びコイルのネットワーク１２０の端部に追加される少なくとも一対のフランジ１６１からなることができる。これらのフランジ１６１は、図１１Ｄによって示されるように、２つの薄いセクションを備える部品から形成されることができる。速算は、磁石のネットワーク１１０及びコイルのネットワーク１２０の振幅２Ｄの動きがリンク１６２の概ね３０度の傾斜を引き起こす場合に、隙間空間Ｇの変動が１４％超えないことを示す。

【0069】

本発明による振動触覚アクチュエータは、任意のタイプのデバイスにハプティック振動を伝達するために、前記デバイスに挿入されるか、又は取り付けられることができる。実際には、フレーム１３０のベッド１３１が、振動が伝達されなければならない構造に取り付けられる場合には、角運動量保存則を適用することによって、動く質量と、磁石のネットワーク又はコイルのネットワークによって形成されるサスペンションとからなるアセンブリの、固有共振周波数より高い周波数において、コイルの速度と、振動させられなければならない構造の質量の速度との比は、それらの相互の質量に反比例する。その小さい寸法に起因して、そのようなアクチュエータは、振動によってユーザに時間を知らせるために、例えば、腕時計タイプのブレスレットに取り付けられることができる。また、例えば、靴底に、衣類のアイテムに、又はユーザと接触している任意の要素に取り付けられることができる。

【0070】

いくつかの例、変形形態及び実装を通して説明されてきたが、本発明による振動触覚アクチュエータは、当業者にとって明らかであるように思われる種々の変形形態、変更形態及び改善形態を含み、これらの変形形態、変更形態及び改善形態が本発明の範囲内にあることは理解されよう。

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図11A】

【図11B】

【図11C】

【図11D】

【図12A】

【図12B】

【手続補正書】

【提出日】2023-12-27

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

振動触覚アクチュエータ（１００）であって、
平面（ＰＢ）内に隣接して位置決めされ、および２つの並置されるコイルに隣り合ったセグメント内に共通の方向に電流が流れるように配置された平坦な電磁コイルのネットワーク（１２０）であって、共通の方向は一つの対から次の対へ交互に入れ替わり、前記コイルのネットワークは、前記コイルのネットワークを横切る電流の影響下でラプラス力を生成することができる、平坦な電磁コイルのネットワークと、
コイルのネットワークの平面に対して平行な平面（ＰＡ）内に直線状に組み立てられる連続する永久磁石のネットワーク（１１０）であって、永久磁石の極性は異なる２よりも多い方向に方向付けられ、前記磁石のネットワーク（１１０）は、コイルのネットワーク（１２０）に向かって方向付けられる磁力線を生成するハルバッハ配列を形成し、コイルのネットワークを横切る電流線と磁力線との間の電磁的相互作用が、ラプラス力に起因して、コイルのネットワーク（１２０）と磁石のネットワーク（１１０）との間に相対的な並進運動を引き起こす、永久磁石のネットワークと、
コイルのネットワークと磁石のネットワークとの間の相対的な並進運動から、ハプティック振動を生成する弾性案内手段（１４０）と、
コイルのネットワーク（１２０）及び磁石のネットワーク（１１０）が設置されるフレーム（１３０）と、
を備え、
弾性案内手段（１４０）は、それぞれがコイルのネットワークが取り付けられた平坦なブラケット又は磁石のネットワークの一端とフレームとの間に設置される、少なくとも２つの案内及び復帰要素を備える、
振動触覚アクチュエータ（１００）。

【請求項2】

弾性案内手段（１４０）は、フレーム（１３０）と、コイルのネットワーク又は磁石のネットワークのいずれかとの間に少なくとも部分的に設置されるという事実を特徴とする、請求項１に記載の振動触覚アクチュエータ。

【請求項3】

弾性案内手段（１４０）はコイルのネットワークの平面（ＰＢ）内に長手方向に設置されるという事実を特徴とする、請求項１または２に記載の振動触覚アクチュエータ。

【請求項4】

弾性案内手段（１４０）は磁石のネットワークの平面（ＰＡ）内に長手方向に設置されるという事実を特徴とする、請求項１または２に記載の振動触覚アクチュエータ。

【請求項5】

各案内及び復帰要素はＳ字形の薄いブレード（１４１）を備えるという事実を特徴とする、請求項１に記載の振動触覚アクチュエータ。

【請求項6】

各案内及び復帰要素はＸ字形の薄いブレード（１４２）を備えるという事実を特徴とする、請求項１に記載の振動触覚アクチュエータ。

【請求項7】

案内及び復帰要素は、フレーム（１３０）内に長手方向に取り付けられる、ガイドレール（１４３ｃ）又はボールベアリングレースウェイ上をスライドするように設置されるという事実を特徴とする、請求項１に記載の振動触覚アクチュエータ。

【請求項8】

弾性案内手段（１４０）は、磁石のネットワーク又はコイルのネットワークに沿って横方向に設置されるという事実を特徴とする、請求項１または２に記載の振動触覚アクチュエータ。

【請求項9】

弾性案内手段（１４０）は、案内及び復帰要素を備え、案内及び復帰要素は、それぞれが楕円形ループの形状を有する薄いブレード（１５１）を備え、コイルのネットワーク又は磁石のネットワークのいずれかの側に設置されるという事実を特徴とする、請求項８に記載の振動触覚アクチュエータ。

【請求項10】

案内及び復帰要素は、磁石のネットワーク又はコイルのネットワークに対して垂直な方向において相対的な直線運動を抑制することができるインピーダンス手段（１９０）を備えるという事実を特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の振動触覚アクチュエータ。

【請求項11】

コイルのネットワークの各コイル（１２１－１２４）は、平坦な巻きのスタックを備えるという事実を特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載の振動触覚アクチュエータ。

【請求項12】

コイルのネットワーク（１２０）は、フレーム（１３０）に取り付けられ、磁石のネットワーク（１１０）は動く面（１５２）に取り付けられ、前記動く面は可撓性接続部（１４５）によってフレームに接続されるという事実を特徴とする、請求項１または２に記載の振動触覚アクチュエータ。

【請求項13】

振動触覚アクチュエータ（１００）であって、
平面（ＰＢ）内に隣接せずに位置決めされ、および各コイル内に同一の方向に電流が流れるように配置された平坦な電磁コイルのネットワーク（１２０）であって、前記コイルのネットワークは、前記コイルのネットワークを横切る電流の影響下でラプラス力を生成することができる、平坦な電磁コイルのネットワークと、
コイルのネットワークの平面に対して平行な平面（ＰＡ）内に直線状に組み立てられる連続する永久磁石のネットワーク（１１０）であって、永久磁石の極性は異なる２よりも多い方向に方向付けられ、前記磁石のネットワーク（１１０）は、コイルのネットワーク（１２０）に向かって方向付けられる磁力線を生成するハルバッハ配列を形成し、コイルのネットワークを横切る電流線と磁力線との間の電磁的相互作用が、ラプラス力に起因して、コイルのネットワーク（１２０）と磁石のネットワーク（１１０）との間に相対的な並進運動を引き起こす、永久磁石のネットワークと、
コイルのネットワークと磁石のネットワークとの間の相対的な並進運動から、ハプティック振動を生成する弾性案内手段（１４０）と、
コイルのネットワーク（１２０）及び磁石のネットワーク（１１０）が設置されるフレーム（１３０）と、
を備え、
弾性案内手段（１４０）は、それぞれがコイルのネットワークが取り付けられた平坦なブラケット又は磁石のネットワークの一端とフレームとの間に設置される、少なくとも２つの案内及び復帰要素を備える、
振動触覚アクチュエータ（１００）。

【請求項14】

弾性案内手段（１４０）は、フレーム（１３０）と、コイルのネットワーク又は磁石のネットワークのいずれかとの間に少なくとも部分的に設置されるという事実を特徴とする、請求項１３に記載の振動触覚アクチュエータ。

【請求項15】

弾性案内手段（１４０）は、コイルのネットワークの平面（ＰＢ）内に長手方向に設置されるという事実を特徴とする、請求項１３または１４に記載の振動触覚アクチュエータ。

【請求項16】

弾性案内手段（１４０）は、磁石のネットワークの平面（ＰＡ）内に長手方向に設置されるという事実を特徴とする、請求項１３または１４に記載の振動触覚アクチュエータ。

【請求項17】

各案内及び復帰要素は、Ｓ字形の薄いブレード（１４１）を備えるという事実を特徴とする、請求項１３に記載の振動触覚アクチュエータ。

【請求項18】

各案内及び復帰要素は、Ｘ字形の薄いブレード（１４２）を備えるという事実を特徴とする、請求項１３に記載の振動触覚アクチュエータ。

【請求項19】

案内及び復帰要素は、フレーム（１３０）内に長手方向に取り付けられる、ガイドレール（１４３ｃ）又はボールベアリングレースウェイ上をスライドするように設置されるという事実を特徴とする、請求項１３に記載の振動触覚アクチュエータ。

【請求項20】

弾性案内手段（１４０）は、磁石のネットワーク又はコイルのネットワークに沿って横方向に設置されるという事実を特徴とする、請求項１３または１４に記載の振動触覚アクチュエータ。

【請求項21】

弾性案内手段（１４０）は、案内及び復帰要素を備え、案内及び復帰要素は、それぞれが楕円形ループの形状を有する薄いブレード（１５１）を備え、コイルのネットワーク又は磁石のネットワークのいずれかの側に設置されるという事実を特徴とする、請求項２０に記載の振動触覚アクチュエータ。

【請求項22】

案内及び復帰要素は、磁石のネットワーク又はコイルのネットワークに対して垂直な方向において相対的な直線運動を抑制することができるインピーダンス手段（１６０）を備えるという事実を特徴とする、請求項１３から２０のいずれか一項に記載の振動触覚アクチュエータ。

【請求項23】

コイルのネットワークの各コイル（１２１－１２４）は、平坦な巻きのスタックを備えるという事実を特徴とする、請求項１３から２２のいずれか一項に記載の振動触覚アクチュエータ。

【外国語明細書】