特許第5756872号(P5756872)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5756872
(24)【登録日】2015年6月5日
(45)【発行日】2015年7月29日
(54)【発明の名称】スマート線形共振アクチュエータ制御
(51)【国際特許分類】
   G06F 3/01 20060101AFI20150709BHJP
   G06F 3/041 20060101ALI20150709BHJP
   H02P 29/00 20060101ALI20150709BHJP
【ＦＩ】
   G06F3/01 310Z
   G06F3/041 480
   H02P7/00 P
【請求項の数】65
【全頁数】49
(21)【出願番号】特願2013-557887(P2013-557887)
(86)(22)【出願日】2012年3月9日
(65)【公表番号】特表2014-509026(P2014-509026A)
(43)【公表日】2014年4月10日
(86)【国際出願番号】US2012028411
(87)【国際公開番号】WO2012122443
(87)【国際公開日】20120913
【審査請求日】2013年10月3日
(31)【優先権主張番号】13/219,353
(32)【優先日】2011年8月26日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】61/450,824
(32)【優先日】2011年3月9日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】503062253
【氏名又は名称】アナログ ディヴァイスィズ インク
(74)【代理人】
【識別番号】100108453
【弁理士】
【氏名又は名称】村山 靖彦
(74)【代理人】
【識別番号】100064908
【弁理士】
【氏名又は名称】志賀 正武
(74)【代理人】
【識別番号】100089037
【弁理士】
【氏名又は名称】渡邊 隆
(74)【代理人】
【識別番号】100110364
【弁理士】
【氏名又は名称】実広 信哉
(72)【発明者】
【氏名】エンリケ・コンパニ・ボッシュ
(72)【発明者】
【氏名】ハヴィエル・カルペ・マラヴィジャ
(72)【発明者】
【氏名】サンティアゴ・イリアルテ
(72)【発明者】
【氏名】オーエン・モロニー
(72)【発明者】
【氏名】クリスチャン・バリッキー
(72)【発明者】
【氏名】マーク・マーフィー
(72)【発明者】
【氏名】イオイン・エドワード・イングリッシュ
(72)【発明者】
【氏名】ペドロ・ロペス・カノバス
【審査官】 萩島 豪
(56)【参考文献】
【文献】 特開２００１−０１６８９２（ＪＰ，Ａ）
【文献】 特表２００８−５４６５３４（ＪＰ，Ａ）
【文献】 特開２００９−２７８７８１（ＪＰ，Ａ）
【文献】 特開２００２−２７７８０９（ＪＰ，Ａ）
【文献】 特開２００６−１６２０２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】 米国特許出願公開第２０１０／００５２５８５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】 米国特許出願公開第２００６／０２９０６６２（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｇ０６Ｆ ３／０１
Ｇ０６Ｆ ３／０４１
Ｈ０２Ｐ ２９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
出力ピンに連続駆動信号を発生させるドライバと、
前記出力ピンに接続されたモニタであって、その出力ピン上に発生された逆起電力（ＢＥＭＦ）信号を捕捉し、ＢＥＭＦ信号属性を測定し、前記ＢＥＭＦ信号属性に基づいて前記ドライバに調整信号を伝送するためのモニタと、を備え、
前記ドライバは、前記調整信号に従って前記連続駆動信号の発生を調整するように構成され、
前記モニタは、前記捕捉された信号から前記連続駆動信号に対応するＤＣオフセットを除去するためのＤＣキャンセラ素子を備える
触覚制御システム。
【請求項2】
前記触覚制御システムは集積回路である、請求項１に記載の触覚制御システム。
【請求項3】
前記ＢＥＭＦ信号属性は前記ＢＥＭＦ信号の振動数である、請求項１に記載の触覚制御システム。
【請求項4】
前記ＢＥＭＦ信号属性は前記ＢＥＭＦ信号の振幅である、請求項１に記載の触覚制御システム。
【請求項5】
前記モニタは、
増幅器と、
アナログ‐デジタル変換器と、
を備える、請求項１に記載の触覚制御システム。
【請求項6】
前記モニタは、前記捕捉された信号の逆相を反転させる整流器を更に備える、請求項５に記載の触覚制御システム。
【請求項7】
前記モニタは、機械システムにおける抵抗を反映する一対の抵抗器を更に備える、請求項５に記載の触覚制御システム。
【請求項8】
前記モニタは、前記捕捉された信号の逆相を反転させる整流器を更に備える、請求項５に記載の触覚制御システム。
【請求項9】
前記ＤＣキャンセラ素子は、ＤＣキャンセル電流を生成する電流源を備える、請求項５に記載の触覚制御システム。
【請求項10】
前記ＤＣキャンセラ素子は、ＤＣキャンセル電流を生成する電圧源を備える、請求項５に記載の触覚制御システム。
【請求項11】
前記ＤＣキャンセラ素子はデジタル的に実施される、請求項５に記載の触覚制御システム。
【請求項12】
前記ＢＥＭＦ信号属性はＢＥＭＦ信号の振動数であり、前記振動数は、ＢＥＭＦ信号ゼロ交差に対応する参照点を捕捉することによって測定される、請求項１に記載の触覚制御システム。
【請求項13】
前記ＢＥＭＦ信号属性は前記ＢＥＭＦ信号の振動数であり、前記振動数は、ＢＥＭＦ信号ピーク値に対応する参照点を捕捉することによって測定される、請求項１に記載の触覚制御システム。
【請求項14】
前記ＢＥＭＦ信号属性は前記ＢＥＭＦ信号の振幅であり、前記振幅は、ＢＥＭＦ信号ピーク値を監視することによって測定される、請求項１に記載の触覚制御システム。
【請求項15】
前記ドライバは、切換え駆動信号を発生させる切換え駆動モードと、線形駆動信号を発生させる線形駆動モードとの２つのモードにおいて作動するように構成される、請求項１に記載の触覚制御システム。
【請求項16】
前記ドライバは、前記モニタが前記ＢＥＭＦ信号を捕捉しているときに線形モードにおいて作動するように構成される、請求項１５に記載の触覚制御システム。
【請求項17】
前記連続駆動信号は電流信号であり、前記捕捉された信号は電圧信号である、請求項１に記載の触覚制御システム。
【請求項18】
前記連続駆動信号は電圧信号であり、前記捕捉された信号は電流信号である、請求項１に記載の触覚制御システム。
【請求項19】
検知抵抗を更に備える、請求項１８に記載の触覚制御システム。
【請求項20】
前記連続駆動信号は方形波駆動信号である、請求項１に記載の触覚制御システム。
【請求項21】
前記連続駆動信号は斜方形状駆動信号である、請求項１に記載の触覚制御システム。
【請求項22】
前記連続駆動信号は、飽和されたか、あるいは飽和されない両方の正弦波駆動信号である、請求項１に記載の触覚制御システム。
【請求項23】
前記連続駆動信号は多重レベル疑似正弦波駆動信号である、請求項１に記載の触覚制御システム。
【請求項24】
前記モニタは、前記正弦波駆動信号の電流変化の割合がゼロであるときに、前記ＢＥＭＦ信号を測定する、請求項２２に記載の触覚制御システム。
【請求項25】
前記正弦波駆動信号は電流信号である、請求項２２に記載の触覚制御システム。
【請求項26】
前記正弦波駆動信号は電圧信号である、請求項２２に記載の触覚制御システム。
【請求項27】
前記ドライバは、複数の前記出力ピンから複数の機械システムに前記連続駆動信号を出力する、請求項１に記載の触覚制御システム。
【請求項28】
前記連続駆動信号は、各機械システムを、触覚効果をもたらすために振動させる、請求項２７に記載の触覚制御システム。
【請求項29】
前記モニタは、前記複数の機械システムによって発生された前記ＢＥＭＦ信号の全ての合計を捕捉する、請求項２７に記載の触覚制御システム。
【請求項30】
前記出力ピンは、差動連続駆動信号のための一対のピンを含む、請求項１に記載の触覚制御システム。
【請求項31】
触覚効果を生むための方法であって、
連続駆動信号を発生させるステップと、
触覚効果を生むためにアクチュエータを振動させる前記連続駆動信号を信号線経由で前記アクチュエータに出力するステップと、
前記連続駆動信号の印加中に前記信号線上に前記アクチュエータによって発生されたＢＥＭＦ信号を捕捉するステップと、
前記ＢＥＭＦ信号からＢＥＭＦ信号特性を測定するステップと、
前記測定されたＢＥＭＦ信号特性に基づいて対応連続駆動信号特性を調整するステップと、を含み、
前記ＢＥＭＦ信号を捕捉するステップは、捕捉された信号におけるＤＣオフセットを除去するステップを含み、前記ＤＣオフセットは前記連続駆動信号に対応する、
方法。
【請求項32】
前記ＢＥＭＦ信号特性はＢＥＭＦ信号振動数である、請求項３１に記載の方法。
【請求項33】
前記ＢＥＭＦ信号特性はＢＥＭＦ信号振幅である、請求項３１に記載の方法。
【請求項34】
前記ＢＥＭＦ信号を増幅するステップと、前記ＢＥＭＦ信号をデジタル値に変換するステップとを更に含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項35】
逆相を反転させるために、前記捕捉された信号を整流するステップを更に含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項36】
前記ＤＣオフセットはアナログ領域において除去される、請求項３１に記載の方法。
【請求項37】
前記ＤＣオフセットはデジタル的に除去される、請求項３１に記載の方法。
【請求項38】
前記ＢＥＭＦ信号特性は前記ＢＥＭＦ信号の振動数であり、前記振動数は、ＢＥＭＦ信号ゼロ交差に対応する参照点を捕捉するステップによって測定される、請求項３１に記載の方法。
【請求項39】
前記ＢＥＭＦ信号特性は前記ＢＥＭＦ信号の振動数であり、前記振動数は、ＢＥＭＦ信号ピーク値に対応する参照点を捕捉するステップによって測定される、請求項３１に記載の方法。
【請求項40】
前記ＢＥＭＦ信号特性は前記ＢＥＭＦ信号の振幅であり、前記振幅は、ＢＥＭＦ信号ピーク値を監視するステップによって測定される、請求項３１に記載の方法。
【請求項41】
１つのモードにおける切換え駆動信号およびもう１つのモードにおける線形駆動信号として、前記連続駆動信号を発生させるステップを更に含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項42】
当該方法は、前記ＢＥＭＦ信号を捕捉するときに線形駆動信号を発生させる、請求項４１に記載の方法。
【請求項43】
前記連続駆動信号は電流信号であり、前記捕捉された信号は電圧信号である、請求項３１に記載の方法。
【請求項44】
前記連続駆動信号は電圧信号であり、前記捕捉された信号は電流信号である、請求項３１に記載の方法。
【請求項45】
前記連続駆動信号は方形波駆動信号である、請求項３１に記載の方法。
【請求項46】
前記連続駆動信号は斜方形状駆動信号である、請求項３１に記載の方法。
【請求項47】
前記連続駆動信号は正弦波駆動信号である、請求項３１に記載の方法。
【請求項48】
前記連続駆動信号は多重レベル疑似正弦波駆動信号である、請求項３１に記載の方法。
【請求項49】
前記正弦波駆動信号は飽和される、請求項４７に記載の方法。
【請求項50】
前記正弦波駆動信号の電流変化の割合がゼロであるときに前記ＢＥＭＦ信号を捕捉する、請求項４７に記載の方法。
【請求項51】
前記正弦波駆動信号は電流信号である、請求項４７に記載の方法。
【請求項52】
前記正弦波駆動信号は電圧信号である、請求項４７に記載の方法。
【請求項53】
前記連続駆動信号を前記信号線経由で複数のアクチュエータに印加するステップを更に含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項54】
前記信号線上で前記複数のアクチュエータによって発生されたＢＥＭＦ信号の全ての合計を捕捉するステップを更に含む、請求項５３に記載の方法。
【請求項55】
出力ピンに連続駆動信号を発生させるドライバと、
モニタであって、
前記出力ピンに接続された入力と、
前記連続駆動信号からＢＥＭＦ信号を分離するＤＣキャンセル素子と、
調整信号を伝送する出力と、
を備えるモニタと、を備え、
前記ドライバは、前記調整信号に従って前記連続駆動信号の発生を調整するように構成される、触覚制御システム。
【請求項56】
前記モニタは、ＢＥＭＦ信号特性を測定し、前記ＢＥＭＦ信号特性に基づいて前記調整信号を発生させる、請求項５５に記載の触覚制御システム。
【請求項57】
前記ＢＥＭＦ信号特性は振動数である、請求項５６に記載の触覚制御システム。
【請求項58】
前記ＢＥＭＦ信号特性は振幅である、請求項５６に記載の触覚制御システム。
【請求項59】
当該触覚制御システムは集積回路である、請求項５５に記載の触覚制御システム。
【請求項60】
前記ＤＣキャンセル素子はアナログ回路を用いて実施される、請求項５５に記載の触覚制御システム。
【請求項61】
前記ＤＣキャンセル素子はデジタル的に実施される、請求項５５に記載の触覚制御システム。
【請求項62】
前記ドライバは、切換え駆動信号を発生させる切換え駆動モードと、線形駆動信号を発生させる線形駆動モードとの２つのモードにおいて作動するように構成される、請求項５５に記載の触覚制御システム。
【請求項63】
前記連続駆動信号は電流信号である、請求項５５に記載の触覚制御システム。
【請求項64】
前記連続駆動信号は電圧信号である、請求項５５に記載の触覚制御システム。
【請求項65】
所望の触覚効果に基づいて命令を生成する触覚コントローラと、
前記命令を受信し、連続駆動信号を発生させるドライバと、
前記ドライバに接続された線形共振アクチュエータであって、前記ドライバからの連続駆動信号を信号線経由で受信し、前記線形共振アクチュエータ内のマスを振動させ、それによって、前記所望の触覚効果を生む線形共振アクチュエータと、
ＢＥＭＦ信号特性を測定するために、前記信号線上に前記振動によって生成されたＢＥＭＦ信号を捕捉するモニタと、を備え、
前記ドライバは、前記測定されたＢＥＭＦ信号特性に基づいて前記連続駆動信号の発生を調整するように構成され、
前記モニタは、前記捕捉された信号から前記連続駆動信号に対応するＤＣオフセットを除去するためのＤＣキャンセラ素子を備える、
電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この出願は、２０１１年３月９日に出願された米国仮出願番号第６１／４５０，８２４号の優先権の利益を享受する。
【0002】
本発明は、触覚効果を生むことに関する。
【背景技術】
【0003】
ハプティクス（Ｈａｐｔｉｃｓ）は触覚に関連する。電子デバイスにおいて、ハプティクスは、触覚上のフィードバックをユーザに提供することに関する。ハプティクスを組み込んでいる電子デバイスには、携帯電話、ＰＤＡ、ゲーム機などが含まれる。ユーザは、例えばタッチスクリーンなどのユーザインターフェースを通して電子デバイスと相互に作用する。しかしながら、何らかのフィードバックがないと、ユーザは、ユーザの所望の機能が電子デバイスによって認識されたかどうかあるいは実行されているかどうかが分からないことが多い。そのため、電子デバイスは、ユーザに電子デバイスの実行を気付かせるために触振動覚（例えば、「疑似クリック（ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｃｌｉｃｋ）」）の形態の音声フィードバックまたは触覚フィードバックを生成することができる。換言すれば、触覚フィードバックは、電子デバイスに起こっていることをユーザに知らせる。ゲーム電子デバイスでは、例えば、ハプティクスは、ゲーム相互作用に従って感覚的刺激を提供することができる。
【0004】
触覚フィードバックは、電気機械式システムによって生み出され得る。電気システムは駆動信号を生成し、その駆動信号により機械システムが触覚効果をもたらす。例えば、ムービング・マス（ｍｏｖｉｎｇ ｍａｓｓ）を組み込んでいるアクチュエータを、触覚効果を生むために使用することができる。線形共振アクチュエータ（ＬＲＡ）は、そのようなアクチュエータの１つの例であり、そのアクチュエータにおいて、ムービング・マスはばねで荷重される。ＬＲＡを用いる最適なおよび効率的な触覚生成のために、ばねで荷重されたマスは、その機械的共振振動数で駆動されるべきであり、その共振振動数はばねで荷重されたマスの固有振動の振動数である。また、触覚効果の「量（ｖｏｌｕｍｅ）」はアクチュエータ駆動信号の振幅によって制御することができる。
【0005】
機械的共振振動数および所望の振幅で駆動信号を最適にプログラムするためにＢＥＭＦ（逆起電力）を使用することができる。ＢＥＭＦは、固定された巻き線型コイルに対する永久磁石（その永久磁石はマスを有する）の動作によってモータの電気接続に誘発される電気信号である。そのマスは固有共振振動数で振動することになるので、誘発されたＢＥＭＦ信号もまたこの共振振動数で伝搬することになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
いくつかの従来のシステムでは、別のコイルがＢＥＭＦを捕捉するために使用される。ＢＥＭＦコイルは、マスにエネルギーを与える駆動コイルの一部ではなく、マスによって生成されたＢＥＭＦを捕捉する。しかしながら、これらのシステムは、余分に指定された部分、例えばＢＥＭＦの捕捉専用のＢＥＭＦコイルなどを必要とし、これが結果的に電子デバイスの大型化をもたらす。いくつかの他の従来のシステムでは、ＢＥＭＦ信号を捕捉するために不連続駆動信号を使用する。これらのシステムの駆動信号は所定の時間に止められるので、これらの時間の間にモータに印加されている電流はない。更にまた、それらの所定の時間にＢＥＭＦが駆動信号コイルから捕捉され得る。したがって、駆動信号の印加とＢＥＭＦ信号の測定との間に一定のスイッチングがある。一定のスイッチングの結果、機械システムに印加されているエネルギーが少なくなり、触覚効果全体の質が低下する。所定の時間はまた、駆動電子装置が耐え得る振動数の範囲を制限する。
【0007】
したがって、発明者らは、外的要素を必要とせずに連続駆動信号印加を用いてＢＥＭＦ信号を捕捉できる、適応型の触覚効果の生成が当技術分野において必要であることを認識した。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するために、本発明の１実施形態では、出力ピンに連続駆動信号を発生させるドライバと、当該出力ピンに接続されたモニタであって、その出力ピン上に発生された逆起電力（ＢＥＭＦ）信号を捕捉し、ＢＥＭＦ信号属性を測定し、当該ＢＥＭＦ信号属性に基づいて当該ドライバに調整信号を伝送するためのモニタと、を備え、当該ドライバは、前記調整信号に従って前記連続駆動信号の発生を調整するように構成される、触覚制御システムを提供する。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1a】本発明の実施形態に係るスマートＬＲＡ駆動システムの簡易ブロック図である。
【図1b】本発明の実施形態に係る電気‐磁気モータの簡易図である。
【図1c】本発明の実施形態に係るモータの電気モデルの図である。
【図2】本発明の実施形態に係る触覚効果を生むための簡易プロセスフローの方法を示す図である。
【図3】本発明の実施形態に係るＢＥＭＦモニタの簡易ブロック図である。
【図4】本発明の実施形態に係るＢＥＭＦモニタの簡易回路を示す図である。
【図5】本発明の実施形態に係るＢＥＭＦモニタの簡易回路を示す図である。
【図6】本発明の実施形態に係るＢＥＭＦモニタの簡易回路を示す図である。
【図7】本発明の実施形態に係るＢＥＭＦモニタの簡易回路を示す図である。
【図8】タイミンググラフを例示する図である。
【図9a】タイミンググラフを例示する図である。
【図9b】タイミンググラフを例示する図である。
【図10】タイミンググラフを例示する図である。
【図11a】本発明の実施形態に係るデュアルモードドライバの簡易回路図である。
【図11b】本発明の実施形態に係るデュアルモードドライバの簡易回路図である。
【図11c】本発明の実施形態に係るデュアルモードドライバの簡易回路図である。
【図12】本発明の実施形態に係るデュアルモードドライバの簡易回路図である。
【図13】タイミンググラフを例示する図である。
【図14】本発明の実施形態に係るスマートＬＲＡドライバ入力システムの簡易図である。
【図15】本発明の実施形態に係る駆動信号プロファイルを例示する図である。
【図16】本発明の実施形態に係る駆動信号プロファイルを例示する図である。
【図17】本発明の実施形態に係る駆動信号プロファイルを例示する図である。
【図18】本発明の実施形態に係るスマートＬＲＡ駆動システムの簡易ブロック図である。
【図19a】本発明の別の実施形態に係るＬＲＡ駆動システムの簡易ブロック図である。
【図19b】橋絡コンデンサを有するおよび橋絡コンデンサを有さないＬＲＡ駆動システムのＡＣ伝達関数を示すグラフである。
【図19c】橋絡コンデンサを有するおよび橋絡コンデンサを有さないＬＲＡ駆動システムのＡＣ伝達関数を示すグラフである。
【図20】本発明の別の実施形態に係るＢＥＭＦ監視システムの簡易ブロック図である。
【図21】本発明の実施形態に係る方法を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
本発明の実施形態では、出力ピンに連続駆動信号を発生させるドライバを含む触覚制御システムを提供する。触覚制御システムはまた、出力ピンに接続されたモニタであって、その出力ピン上に発生された逆起電力（ＢＥＭＦ）信号を捕捉し、ＢＥＭＦ信号属性を測定し、ＢＥＭＦ信号属性に基づいてドライバに調整信号を伝送するモニタを含む。ドライバは、調整信号に従って連続駆動信号の発生を調整するように構成される。
【0011】
本発明の実施形態ではまた、触覚効果を生むための方法も提供する。その方法は、連続駆動信号を発生させることと、触覚効果を生むためにアクチュエータを振動させる連続駆動信号を信号線経由でアクチュエータに印加することと、連続駆動信号の印加の間に信号線上にアクチュエータによって発生されたＢＥＭＦ信号を捕捉することと、ＢＥＭＦ信号からＢＥＭＦ信号特性を測定することと、測定されたＢＥＭＦ信号特性に基づいて対応連続駆動信号特性を調整することと、を含んでもよい。
【0012】
本発明の実施形態では、所望の触覚効果に基づいて命令を生成する触覚コントローラと、命令を受信し、連続駆動信号を発生させるドライバとを含む電子デバイスを更に提供する。電子デバイスはまた、ドライバに接続された線形共振アクチュエータであって、信号線経由でドライバから連続駆動信号を受信し、線形共振アクチュエータ内のマスを振動させ、それによって、所望の触覚効果を生む線形共振アクチュエータを含む。モニタは、信号線上に振動によって生成されたＢＥＭＦ信号を捕捉し、ＢＥＭＦ信号特性を測定する。ドライバは、測定されたＢＥＭＦ信号特性に基づいて連続駆動信号の発生を調整するように構成される。
【0013】
発明は、連続駆動信号を印加する触覚生成用スマート線形共振アクチュエータ（ＬＲＡ）駆動機構を提供する。連続駆動信号は、所望の触覚効果を機械的に生むモータに印加される。この駆動機構はまた、連続駆動信号が印加される間にモータによって誘発されるＢＥＭＦ信号を監視することを可能にする。換言すれば、駆動信号が印加されると、同時に、ＢＥＭＦが監視される。モータの振動の共振振動数および／または振幅は、ＢＥＭＦ信号から測定されてもよい。当該測定に基づいて、連続出力駆動信号はそれに応じて調整されてもよい。
【0014】
図１ａは、本発明の実施形態に係るスマートＬＲＡ駆動システム１００の簡易ブロック図である。システム１００は、触覚コントローラ１１０、連続ＬＲＡドライバ１２０、およびＢＥＭＦモニタ１３０を含んでもよい。連続ＬＲＡドライバ１２０は、信号線経由でモータに接続されてもよい。連続ＬＲＡドライバ１２０は、モータが接続される出力ピンを含んでもよい。信号線は一対の電気線であってもよく、また、出力ピンは差動信号のための一対のピンを含んでもよい。ＢＥＭＦモニタ１３０はまた、信号線に接続されてもよい。
【0015】
触覚効果要求に従って、触覚コントローラ１１０は、連続ＬＲＡドライバ１２０に対応制御信号出力を発生させもよい。例えば、ユーザは、タッチスクリーン上のアイコンを選択してもよいし、触覚コントローラ１１０は、例えば当該ユーザの選択に対するユーザへのフィードバック刺激のためのクリック振動などの触覚効果に対応する制御信号を発生させてもよい。触覚コントローラ１１０は、複数の異なる触覚効果を与えてもよい。連続ＬＲＡドライバ１２０は、触覚コントローラ１１０から制御信号を受信してもよく、それに応じて駆動信号を発生させてもよい。駆動信号は連続的であってもよい。更に、駆動信号は±Δで変動してもよい。ここで、Δは駆動信号の振幅である。
【0016】
連続ＬＲＡドライバ１２０は、発生した駆動信号をモータに出力してもよい。ここで、駆動信号はモータを振動させることができるので触覚効果を生む。駆動信号は連続ＬＲＡドライバ１２０によって出力ピンに出力されてもよく、モータは出力ピンに接続されてもよい。
【0017】
モータは、ばねで荷重されるマスを有するコイルモータを含んでもよい。モータは永久磁石を含んでもよい。モータは、触覚効果を生むためにばねで荷重されたマスを振動させてもよい。モータはまた、動きを生むための磁気コイルを含んでもよい。さらに、モータによる振動は、モータに接続された電気信号線内に生成されるＢＥＭＦ信号を誘発し得る。ＢＥＭＦ信号の振動数は機械システムの共振振動数に対応し得るし、ＢＥＭＦ信号の振幅は機械システムの振動の大きさに対応し得る。
【0018】
図１ｂは、本発明に使用され得る電気‐磁気モータ１９０の簡易ブロック図である。モータは、コイル１９１、永久磁石１９２、ばね１９３、およびマス１９４を含んでもよい。コイル１９１は駆動信号出力に接続されてもよい。
【0019】
図１ａに戻ると、ＢＥＭＦモニタ１３０は、駆動信号をモータに印加するために使用される電気信号線からＢＥＭＦ信号を捕捉してもよい。ＢＥＭＦモニタ１３０は、連続ＬＲＡドライバ１２０が駆動信号を出力する出力ピンであって、モータが接続される出力ピンと同じ出力ピンに接続されてもよい。駆動信号は連続信号であり得るので、ＢＥＭＦモニタ１３０は駆動信号からＢＥＭＦ信号を分離してもよい。ＢＥＭＦ信号を分離した後、ＢＥＭＦモニタ１３０はＢＥＭＦ信号の振動数および／または振幅を測定してもよい。ＢＥＭＦモニタ１３０は測定値に従って調整信号をＬＲＡドライバ１２０に伝送してもよい。次いで、ＬＲＡドライバ１２０は最適な駆動信号を生成するために駆動信号の振動数および／または振幅を調整してもよい。
【0020】
いくつかの先行技術のシステムとは異なり、システム１００は駆動信号と同じ信号線上でＢＥＭＦ信号を捕捉するときに駆動信号を中断せず停止もしない。さらに、システム１００はＢＥＭＦ信号を捕捉するためのコイルまたは線を別途含まないが、駆動信号の印加と同時に駆動信号と同じ線上でＢＥＭＦ信号を捕捉する。
【0021】
触覚コントローラ１１０、連続ＬＲＡドライバ１２０、およびＢＥＭＦモニタ１３０は別の集積回路上に製造されてもよいし、または、共通の集積回路に組み合わされてもよい。例えば、連続ＬＲＡドライバ１２０およびＢＥＭＦモニタ１３０が単一の集積回路上に製造されてもよい。（複数の）集積回路が回路基板、例えばプリント回路基板（ＰＣＢ）上に配置されてもよい。
【0022】
本発明の動作を理解するために、モータの電気モデルを例示する図１ｃを考える。モータは３つの電気構成要素によって表わされ得る。抵抗性構成要素Ｒはモータにおける抵抗を表わす。誘導性構成要素Ｌはモータにおけるインダクタンスを表わす。ＢＥＭＦ構成要素はモータの動作によって発生した電気信号を表わす。したがって、モータで観測される電圧を、
【0023】
【数1】
【0024】
により特徴付けることができる。ここで、Ｒはモータにおける抵抗構成要素、ｉは電流、Ｌはモータにおけるインダクタ構成要素、
【0025】
【数2】
【0026】
は電流の変化の割合、λは磁束、
【0027】
【数3】
【0028】
はＢＥＭＦである。ＢＥＭＦは、更に、
【0029】
【数4】
【0030】
として定義することができる。ここで、ＫｇはＥＭＦ定数、ｖは速度である。
【0031】
図２は、本発明の実施形態に係る触覚効果を生むための方法２００を例示する。最初に、触覚制御信号が受信され得る（ブロック２１０）。触覚制御信号は、所望の触覚効果の特徴に関する情報を含み得る。当該特徴には、触覚効果の種類、触覚効果の持続期間などをがある。次いで、駆動信号が、触覚制御信号に従って発生され得る（ブロック２２０）。駆動信号は連続信号であってもよい。例えば、駆動信号は、パルス変調された信号であっってもよい。当該信号は連続信号である。
【0032】
発生した駆動信号はモータに出力され得る（ブロック２３０）。駆動信号は、モータを起動して動作させてもよく、その動作により駆動信号のプロファイルに従ってモータ内のマスが振動する。マスの振動は、ユーザが感じる触覚効果をもたらす。振動はまた、駆動信号をモータに印加した電気線内にＢＥＭＦ信号を誘発し得る。
【0033】
モータへの連続駆動信号印加の間、ＢＥＭＦ信号が測定され得る（ブロック２４０）。ＢＥＭＦ信号は駆動信号を印加した電気線内で捕捉され得る。駆動信号は連続的であるので駆動信号もまた電気線内のＢＥＭＦと共に捕捉されるから、ＢＥＭＦ信号を駆動信号から分離してもよい。ＢＥＭＦ信号は、通常は低振動数信号である。ＢＥＭＦ信号を分離すると、ＢＥＭＦ信号の振動数および／または振幅が測定される。ＢＥＭＦ信号の振動数は機械システムの共振振動数に対応し得るし、ＢＥＭＦ信号の振幅は機械システムの振動の大きさに対応し得る。
【0034】
駆動信号の振動数および／または振幅は調整され得る（ブロック２５０）。フィードバック手法において、駆動信号のプロファイルはＢＥＭＦ測定に従って調整されてもよい。最適なシステムでは駆動信号の振動数は機械システムの共振振動数にあることになり、その駆動信号の振幅は所望の触覚効果の大きさにあることになる。
【0035】
図３は、本発明の実施形態に係るＢＥＭＦモニタ３００の簡易ブロック図である。ＢＥＭＦモニタ３００は、接続されたアクチュエータ／モータから入力信号を受信してもよい。また、連続駆動信号が接続されたモータに印加される間に、ＢＥＭＦモニタ３００がＢＥＭＦ信号を捕捉してもよい。ＢＥＭＦモニタ３００は整流器３１０、ＤＣキャンセラ３２０、増幅器３３０、およびアナログ‐デジタル変換器（ＡＤＣ）３４０を含んでもよい。
【0036】
整流器３１０は入力信号の逆相を反転させ得る。それゆえ、整流された信号は常に正電圧であり得る。ＤＣキャンセラ３２０は整流された入力信号におけるＤＣオフセットを除去し得る。ＤＣオフセットは駆動信号に対応し得る。増幅器３３０はＢＥＭＦ信号のプロファイルを誇張するためにＢＥＭＦ信号を増幅し得る。次いで、ＡＤＣ３４０は増幅された信号をデジタル信号に変換し得る。次いで、下記でさらに詳細に説明するように、変換されたデジタル信号はＢＥＭＦ信号の振動数および／または振幅を測定するために使用され得る。
【0037】
１実施形態では、整流器３１０およびＤＣキャンセラ３２０は共に一体化されてもよい。別の実施形態では、ＤＣキャンセラ３２０が入力信号の正の半周期だけＤＣキャンセル信号を供給し得るので、整流器３１０は必要でなくともよい。
【0038】
図４は、本発明の実施形態に係るＢＥＭＦモニタ４００の回路レベルの実施態様である。ＢＥＭＦモニタ４００は、接続されたモータ／アクチュエータから入力信号を受信し得る。モータからの入力信号は正相と逆相との両方を有し得る。ＢＥＭＦモニタ４００は混合器４１０、抵抗器４２０．１および４２０．２、電流源４３０、増幅器４４０、ゲイン抵抗器４５０．１および４５０．２、ならびにＡＤＣ４６０を含んでもよい。
【0039】
混合器４１０はモータから入力信号を受信してもよいし、入力信号を整流して全ての逆相を反転させてもよい。その結果、混合器４１０は全てが正相である信号を生成し得る。混合器４１０は全てが正である信号を生成するために半周期毎にスイッチを切り替えてもよい。
【0040】
抵抗器４２０．１、４２０．２が混合器４１０の出力に接続されてもよい。抵抗器４２０．１、４２０．２はモータにおける抵抗を反映（ｍｉｒｒｏｒ）し得る。電流源４３０は入力信号におけるＤＣオフセットをキャンセルするためにＤＣキャンセル電流を生成し得る。ＤＣオフセットは、モータに振動を引き起こした駆動信号に対応し得る。電流源の出力は増幅器の入力に接続されてもよい。増幅器４４０は差動増幅器であってもよい。電流源４３０は、例えば増幅器４４０の反転入力の加算ノードに接続されてもよい。ゲイン抵抗器４５０．１、４５０．２は増幅器４４０のためのゲインを設定し得る。
【0041】
ＡＤＣ４６０は、アナログ入力信号をデジタル信号に変換することができる。次いで、当該デジタル信号は振動の共振振動数および／または振幅を測定するために処理され得る。１実施形態において、ＢＥＭＦモニタ４００はまた、ＡＤＣ４６０が着目する信号を更に狭めるために増幅器の後にローパスフィルタを含んでもよい。ローパスフィルタは、例えば、ＲＣローパスフィルタであってもよい。
【0042】
図５は、本発明の別の実施形態に係るＢＥＭＦモニタ５００の回路レベルの実施態様である。ＢＥＭＦモニタ５００は、接続されたモータ／アクチュエータから入力信号を受信し得る。モータからの入力信号は正相と逆相との両方とを有し得る。ＢＥＭＦモニタ５００は、抵抗器５１０．１および５１０．２、電流源５２０、混合器５３０、増幅器５４０、ゲイン抵抗器５５０．１および５５０．２、ならびにＡＤＣ５６０を含んでもよい。
【0043】
抵抗器５１０．１、５１０．２はＬＲＡにおける抵抗を反映し得る。電流源５２０はＤＣキャンセル電流を生成してもよい。混合器５３０は、入力信号の正の周期だけに電流源５２０から電流を印加するためのスイッチであってもよいし、あるいはスイッチの役割をしてもよい。それゆえ、ＢＥＭＦモニタ５００では、ＤＣキャンセルおよび整流動作を統合してもよい。
【0044】
混合器５３０の出力は増幅器５４０の入力に接続されてもよい。混合器５３０は、電流源５２０を増幅器５４０の異なる加算ノードに半周期毎に接続してもよい。増幅器５４０は差動増幅器であってもよい。ゲイン抵抗器５５０．１、５５０．２は増幅器５４０のためのゲインを設定し得る。
【0045】
ＡＤＣ５６０は、アナログ入力信号をデジタル信号に変換することができる。当該デジタル信号は、振動の共振振動数および／または振幅を測定するために処理され得る。１実施形態において、ＢＥＭＦモニタ５００はまた、ＡＤＣ５６０が着目する信号を更に狭めるために増幅器の後にローパスフィルタを含んでもよい。ローパスフィルタは、例えば、ＲＣローパスフィルタであってもよい。
【0046】
図６は、本発明の別の実施形態に係るＢＥＭＦモニタ６００の回路レベルの実施態様である。ＢＥＭＦモニタ６００はＤＣキャンセル源として電圧源を使用してもよい。ＢＥＭＦモニタ６００は、接続されたモータ／アクチュエータから入力信号を受信し得る。モータからの入力信号は正相と逆相との両方を有し得る。ＢＥＭＦモニタ６００は、抵抗器６１０．１および６１０．２、電圧源６２０、２組の混合器６３０．１および６３０．２、整合抵抗器６４０．１および６４０．２、増幅器６５０、ゲイン抵抗器６６０．１および６６０．２、ならびにＡＤＣ６７０を含んでもよい。
【0047】
抵抗器６１０．１、６１０．２はＬＲＡにおける抵抗を反映し得る。電圧源ＶＤＡＣ６２０はＤＣキャンセル電圧を生成し得る。例えばストリング型ＤＡＣなどのいくつかの実施態様では、電圧源はＤＣオフセットをキャンセルするために電流源より好ましいことがある。混合器６３０．１、６３０．２は、入力信号の正の周期だけにＶＤＡＣ６２０から電圧を印加するためのスイッチであってもよいし、あるいはスイッチの役割をしてもよい。そのため、ＢＥＭＦモニタ６００では、ＤＣキャンセルおよび整流動作を統合してもよい。整合抵抗器６４０．１、６４０．２は電圧源６２０の抵抗を整合させ得る。
【0048】
増幅器６５０は差動増幅器であってもよい。混合器６３０．１、６３０．２は、ＶＤＡＣ６２０を増幅器６５０の異なる加算ノードに半周期毎に接続する。ゲイン抵抗器６６０．１、６６０．２は増幅器６５０のためのゲインを設定し得る。
【0049】
ＡＤＣ６７０はアナログ入力信号をデジタル信号に変換することができる。当該デジタル信号は振動の共振振動数および／または振幅を測定するために処理され得る。１実施形態において、ＢＥＭＦモニタ６００はまた、ＡＤＣ６７０が着目する信号を更に狭めるために増幅器の後にローパスフィルタを含んでもよい。ローパスフィルタは、例えばＲＣローパスフィルタであってもよい。
【0050】
本発明の実施形態では、主にデジタル回路を用いてＢＥＭＦモニタを実装してもよい。デジタルの実施態様では、アナログ回路構成要素を減らすことができ、その結果、ＢＥＭＦモニタのサイズを縮小することができる。また、主にデジタルの実施態様は、再構成可能かつプログラム可能であり得る。図７は、本発明の実施形態に係るデジタル回路を主に用いてＢＥＭＦを監視するＢＥＭＦモニタ７００の回路レベルの実施態様である。
【0051】
ＢＥＭＦモニタ７００は、接続されたモータ／アクチュエータから入力信号を受信し得る。モータからの入力信号は正相と逆相との両方を有し得る。ＢＥＭＦモニタ７００は、抵抗器７１０．１および７１０．２、増幅器７２０、ゲイン抵抗器７３０．１および７３０．２、ＡＤＣ７４０、ならびにデジタルコントローラ７５０を含んでもよい。
【0052】
抵抗器７１０．１、７１０．２はＬＲＡにおける抵抗を反映し得る。抵抗器７１０．１、７１０．２の出力は増幅器７２０の入力に接続されてもよい。ゲイン抵抗器７３０．１、７３０．２は増幅器７２０のためのゲインを設定し得る。ＡＤＣ７４０は、アナログ信号をデジタル信号に変換することができる。当該デジタル信号は、振動の共振振動数および／または振幅を確定するために処理されることになる。ＡＤＣ７４０は、アナログ入力信号に依然としてＤＣオフセットを残したまま、広いダイナミックレンジでＢＥＭＦ構成要素を正確に測定するための高精度ＡＤＣであり得る。デジタルコントローラ７５０は、デジタル化された信号のＤＣ構成要素をデジタル的に除去し得る。
【0053】
ＢＥＭＦモニタ７００を主にデジタルで実装したものでは、ＤＣ構成要素をデジタル化信号から除去されてもよい。ＤＣ構成要素を除去した後、ＢＥＭＦ信号を切り離してもよい。この実施形態におけるＡＤＣ７４０は、入力信号の正相と逆相との両方をサンプリングし得る。したがって、実施形態における増幅器７２０は、例えば計装用増幅器などの様々な異なる構成を有してもよい。更に、下記の振動数および振幅測定技術は、アナログとデジタルの両方のＤＣ構成要素除去の実施態様に適用可能であり得る。
【0054】
図８は、駆動信号と、モータの両端に見られる電圧信号と、ＢＥＭＦ信号と、モータの変位とをシミュレーションするタイミンググラフである。第１の（上部）グラフは駆動信号を示す。駆動信号は電流信号であってもよく、駆動信号は例えば図示される方形波などの矩形波信号であってもよい。
【0055】
第２のグラフは、モータの端子間に発生された電圧信号を示す。電圧信号は、電圧レベルのＤＣ変化を生むモータの抵抗を通って流れる電流によって発生する。電圧信号はまた、過渡レベルを含むことがあり、その過渡レベルは、モータのインダクタンス素子に印加される電流信号の突然の変化によって発生し、第２のグラフ上で電圧のスパイクとして示される。電圧信号はまた、ＤＣレベルに重ねられるＢＥＭＦ信号を組み込み得る。
【0056】
第３のグラフは、ＤＣレベルおよび過渡レベルが除去されたＢＥＭＦ信号を示す。モータの機械的共振振動数で駆動しているとき、ＢＥＭＦ信号のゼロ交差は駆動信号の立ち上がりおよび立ち下りエッジに最適に対応するべきである。第４のグラフは、モータの変位（振動）を示す。最大変位はＢＥＭＦ信号のゼロ交差と駆動信号の立ち上がり／立ち下りエッジとに最適に対応するべきである。
【0057】
本発明の実施形態では、ＢＥＭＦ振動数を、ＢＥＭＦ信号のゼロ交差を判断することによって計算してもよい。図９ａは、本発明の実施形態に係るＢＥＭＦ信号のゼロ交差を測定するための方法を示すタイミンググラフである。上部のグラフは振動モータから捕捉されたＢＥＭＦ信号を示し、下部のグラフはＢＥＭＦモニタのＡＤＣへの入力電圧を示す。
【0058】
ＢＥＭＦ信号は遷移窓ｔ１において測定することができ、その遷移窓は駆動信号の電流方向の変化後に始まる。遷移窓ｔ１は、ＡＤＣ入力電圧のスパイクを含むことがあり、そのスパイクは電流変化に起因する過渡レベルを表わす。ＢＥＭＦ信号の振動数を判断するための第１の参照点は、遷移窓ｔ１の終わりで測定され得る。この時点では、過渡レベルは参照点測定を始めるために十分に減衰している。
【0059】
期間ｔ２の間、ＡＤＣはＢＥＭＦ信号をサンプリングし続けてもよいし、あるいは、共振周期の半分より少ない時間にサンプリングを一時停止してもよい。期間ｔ２の後、ＢＥＭＦ信号は第２の参照点を見つけるために再び監視され得る。第２の参照点は第１の参照点の電圧レベルに（許容範囲内で）等しい電圧である。次いで、ＢＥＭＦ信号の振動数が第１の参照点および第２の参照点を用いて導出され得る。共振周期は測定された第１の参照点と第２の参照点との間の時間経過をわずかに上回ってもよい。更に、ＢＥＭＦ測定は駆動信号出力について連続的な調整を提供するために反復的に実行されてもよい。
【0060】
遷移窓は、単一の捕捉参照値または複数の捕捉参照値と同期を取ることができ、ＡＤＣクロックによって制御される。複数の参照値は、より正確な測定を提供することができ、単一の捕捉参照と比べてより多くのリソースを使用することができる。
【0061】
１実施形態では、参照値はＢＥＭＦ信号のピーク値に対応し得る。ピーク値測定のために推定される遷移窓は、システムの予備的知識を用いて予めプログラムしてもよいし、あるいは、粗い推定であってもよい。当該粗い推定を更新および／または再構成してもよい。
【0062】
本発明の別の実施形態では、ＢＥＭＦ振動数はまた、ＢＥＭＦ信号のピーク電圧を判断することによって計算してもよい。図９ｂは、本発明の実施形態に係るピーク電圧測定を用いてＢＥＭＦ信号の振動数を判断するための方法を示すタイミンググラフである。上部のグラフは振動モータから捕捉されたＢＥＭＦ信号を示し、下部のグラフはＢＥＭＦモニタのＡＤＣへの入力電圧を示す。
【0063】
時間Ｔ０での電流方向の変化の後に、ＡＤＣは、期間Ｔ１にサンプリングを続けてもよいし、あるいは一時停止してもよく、その期間Ｔ１はおおよそ共振周期の４分の１よりも少ない。期間Ｔ１の後、ＢＥＭＦ信号は、第１の参照点を見つけるために、期間Ｔ２、サンプリング期間に監視され得る。第１の参照点は、ピーク時間Ｔｐによって指定されるＢＥＭＦ信号のピーク電圧であり得る。ここで、Ｔｐはサンプリング期間の始まりからピーク電圧の第１の参照点が測定される時までの時間である。
【0064】
次いで、ＢＥＭＦ信号の振動数が導出され得る。共振周期は、電流方向の変化（Ｔ０）とピーク時間における第１の測定された参照点（Ｔ１＋Ｔｐ）との間の期間のほぼ４倍であり得る。第１の参照点を検出した後、次いで、Ｔ１とＴｐとの合計にほぼ等しい時間Ｔ３の後に電流方向の変化分が印加される。ＢＥＭＦ測定は、駆動信号出力について連続的な調整を提供するために反復的に実行されてもよい。
【0065】
本発明の実施形態では、ＢＥＭＦ信号の大きさは、ＢＥＭＦ信号の最大振幅を監視することによって測定され得る。図１０は、本発明の実施形態に係るピーク電圧測定を用いてＢＥＭＦ信号の振幅を判断するためのタイミンググラフである。上部のグラフは振動モータから捕捉されたＢＥＭＦ信号を示し、下部のグラフはＢＥＭＦモニタのＡＤＣへの入力電圧を示す。
【0066】
ＢＥＭＦ信号の最大振幅は、通常、電流パルスの中間点で発生する。ＡＤＣクロックは、ＢＥＭＦ信号がピークに達することになるときのための窓を決定するために参照値を設定し得る。参照値に基づいて、最大振幅のための窓がＡＤＣによって設定され得る。この窓において測定されたピーク値は最大振幅に対応し得る。
【0067】
本発明の実施形態によれば、連続駆動信号を用いる触覚生成システムにデュアルモードドライバを設けてもよい。２つのモードは、線形駆動モードおよび切換え駆動モード（ｓｗｉｔｃｈｅｄ ｄｒｉｖｅ ｍｏｄｅ）であり得る。切換え駆動モードは、線形駆動モードよりも電力消費が低い可能性があるが、線形駆動モードよりも高い電気雑音を生成し得る。また、デュアルモードドライバは、ＢＥＭＦ信号を測定するときに線形駆動モードであり得る。
【0068】
図１１ａは、本発明の実施形態に係るデュアルモードドライバ１１００の簡易図である。デュアルモードドライバ１１００は、電流源１１１０、ＤＡＣ１１２０、演算増幅器１１３０、スイッチ１１４０、パルス幅変調器１１５０、スイッチ１１６０、ならびに一対の駆動トランジスタ１１７０および１１８０を含んでもよい。デュアルモードドライバ１１００はＬＲＡ／モータ１１９０に接続されてもよい。ＬＲＡ１１９０は、図１ｂを参照にして上記されたように、抵抗素子およびインダクタ素子の電気構成要素によって表わされ得る。
【0069】
演算増幅器１１３０は、どちらのモードにおいても駆動信号の大きさを制御し得る。演算増幅器１１３０は、電流源ＩＲＥＦ１１１０に従って調節された電圧を増幅し得る。駆動トランジスタは、相補型トランジスタ（一方がｐ型トランジスタであり、他方がｎ型トランジスタである）であってもよい。そのトランジスタは、トランジスタのゲートに接続された切換えモード信号に従って同時に選択的にスイッチをオン／オフする。トランジスタの出力は、電流駆動信号ＩＯＵＴを発生させるために接続され得る。ＬＲＡ１１９０は、電流駆動信号ＩＯＵＴを受信して参照電圧を生成することができる。当該参照電圧はモータ電流を調節するために使用される。
【0070】
スイッチ１１４０および１１６０は、デュアルモードドライバ１１００のモードを制御し得る。線形モードでは、スイッチ１１４０は閉じられてもよく、スイッチ１１６０は開いていてもよい。切換えモードでは、スイッチ１１４０は開いていてもよく、スイッチ１１６０は閉じられてもよい。
【0071】
図１１ｂは、本発明の実施形態に係る線形モード１１０１における図１１ａのデュアルモードドライバの簡易図である。スイッチ１１４０は、線形モードパスを提供するために閉じられてもよく、スイッチ１１６０（図示しない）は開いていてもよい。線形モード１１０１におけるデュアルモードドライバは、電流源１１１０、ＤＡＣ１１２０、演算増幅器１１３０、スイッチ１１４０、駆動トランジスタ１１７０を含んでもよい。演算増幅器１１３０は、どちらのモードにおいても駆動信号の大きさを制御し得る。演算増幅器１１３０は、電流源ＩＲＥＦ１１１０に従って調節された電圧を増幅し得る。トランジスタ１１７０の出力は電流駆動信号ＩＯＵＴを発生させ得る。ＬＲＡ１１９０は、電流駆動信号ＩＯＵＴを受信して参照電圧を生成することができる。当該参照電圧はモータ電流を調節するために使用される。更に、検知抵抗Ｒは、駆動出力を制御するためにＬＲＡ１１９０の両端電圧を検知し得る。
【0072】
図１１ｃは、本発明の実施形態に係る切換えモード１１０２における図１１ａのデュアルモードドライバの簡易図である。スイッチ１１６０は、モードパスを提供するために閉じられていてもよいし、スイッチ１１４００（図示しない）は開いていてもよい。切換えモード１１０２におけるデュアルモードドライバは、パルス幅変調器１１５０、スイッチ１１６０、ならびに一対の駆動トランジスタ１１７０および１１８０を含んでもよい。演算増幅器１１３０は、どちらのモードにおいても駆動信号の大きさを制御し得る。演算増幅器１１３０は、電流源ＩＲＥＦ１１１０に従って調節された電圧を増幅し得る。パルス幅変調器１１５０は、演算増幅器１１３０の出力を１つの入力として受信し、鋸波形を他の入力として受信する比較器を含んでもよい。パルス幅変調器１１５０は、パルス化されたモード信号を出力し得る。駆動トランジスタは、相補型トランジスタ（一方がｐ型トランジスタであり、他方がｎ型トランジスタである）であってもよい。トランジスタは、トランジスタのゲートに接続された切換えモード信号に従って同時に選択的にスイッチをオン／オフする。トランジスタの出力は、電流駆動信号ＩＯＵＴを発生させるために接続され得る。ＬＲＡ１１９０は、電流駆動信号ＩＯＵＴを受信して参照電圧を発生させることができる。当該参照電圧はモータ電流を調節するために使用される。更に、検知抵抗Ｒは、駆動出力を制御するためにＬＲＡ１１９０の両端電圧を検知し得る。
【0073】
双方向電流は、Ｈブリッジ構成に駆動トランジスタを配置することによって実現され得る。図１２は、Ｈブリッジ構成にある駆動トランジスタを備えるシステム１２００の簡易図であり、線形モード構成と切換えモード構成の両方についての電流の流れの方向を示す。実線は線形モードを表わし、点線は切換えモードを表わす。システム１２００は、第１の組の駆動トランジスタ１２１０．１、１２１０．２、第２の組の駆動トランジスタ１２２０．１、１２２０．２、第３の組の駆動トランジスタ１２３０．１、１２３０．２、および検知抵抗１２４０を含み得る。
【0074】
第１の組のトランジスタ１２１０．１、１２１０．２はｐｍｏｓ型トランジスタであり得る。第２の組のトランジスタ１２２０．１、１２２０．２はｎｏｍｏｓ型トランジスタであり得る。第３の組のトランジスタ１２３０．１、１２３０．２はｎｍｏｓ型トランジスタであり得る。
【0075】
正電流パルスの間の線形モードでは、電流はトランジスタ１２１０．１および１２３０．２を通って流れることができ、他の全てのトランジスタはオフであり得る。負電流パルスの間の線形モードでは、電流はトランジスタ１２１０．２および１２３０．１を通って流れることができ、他の全てのトランジスタはオフであり得る。電圧は検知抵抗１２４０において検知され得る。検知された電圧に従って、トランジスタのゲートにおける駆動電圧は、モータの電流を調節するために調整されてもよい。
【0076】
正電流パルスの間の切換えモードでは、電流は、周期の第１の部分の間にトランジスタ１２１０．１および１２３０．２を通って流れることができる。電流の流れは、モータにおけるインダクタ構成要素を充電し得る。
【0077】
正電流パルスの間の切換えモードでは、トランジスタ１２１０．１はオフにしてもよく、トランジスタ１２２０．１はオンにしてもよく、周期の第１の部分の間にインダクタ内に蓄えられた充電は、電流の流れ図によって示されるように電流が１２２０．１および１２３０．２を通って流れることを保つことができる。負電流パルスの間の切換えモードでは、電流は、周期の第１の部分の間にトランジスタ１２１０．２および１２３０．１を通って流れることができる。電流の流れは、モータにおけるインダクタ構成要素を流れて充電することができる。更に、負電流パルスの間の切換えモードでは、トランジスタ１２１０．２はオフにしてもよいし、トランジスタ１２２０．２はオンにしてもよく、周期の第１の部分の間にインダクタ内に蓄えられた充電は、電流の流れの図によって示されるように電流が１２２０．２および１２３０．１を通って流れることを保つことができる。電圧は、検知抵抗１２４０において検知され得る。検知された電圧に従って、トランジスタのゲートにおける駆動電圧は、モータの電流を調節するために調整され得る。例えば、ゲート電圧のデューティサイクルは検知された電圧レベルによって調整され得る。
【0078】
以上の本発明の実施形態は、電流駆動信号および電圧検知信号を示し、それらの信号からＢＥＭＦ信号が測定される。本発明の別の実施形態では、電圧駆動信号が利用されてもよく、ＢＥＭＦ信号を判断するために電流信号が監視されてもよい。ＢＥＭＦ信号特性に従って、電圧駆動信号の振動数および／または振幅が調整され得る。電圧駆動信号はモータを通って流れる電流を低減し得る。
【0079】
図１３は、駆動信号、モータにおいて検知された電流信号、ＢＥＭＦ信号、およびモータの変位をシミュレーションするタイミンググラフである。第１の（上部）グラフは駆動信号を示す。駆動信号は電圧信号であり得るし、また、駆動信号は、図示される方形波などの矩形波信号であり得る。
【0080】
第２のグラフは、モータ内に発生された電流信号を示す。ＢＥＭＦ信号は電流信号に重ねられ得る。第２のグラフでは、ＢＥＭＦは検知された電流信号の頂部の「谷（ｔｒｏｕｇｈ）」として示される。そのため、ＢＥＭＦはモータに供給された電流を低減し得る。
【0081】
第３のグラフはモータの変位（振動）を示す。第４のグラフはＤＣ電流が除去されたＢＥＭＦ信号を示す。最大変位は、ＢＥＭＦのゼロ交差と駆動信号の立ち上がり／立ち下がりエッジとに最適に対応するべきである。
【0082】
電流信号を測定するために、検知された電流がＢＥＭＦモニタにおける検知抵抗に供給され得る。図１４は、本発明の実施形態に係る電圧駆動信号を用いてモータに接続された検知抵抗１４１０の簡易ブロック図である。検知抵抗の両端電圧は、図３〜７を参照にして本明細書に記載されたような電圧入力信号と同様に処理され得る。更に、共振振動数および振動振幅を検出する同じ方法が、電流駆動／検知電圧の実施形態を参照にして本明細書に記載される電圧駆動／検知電流の実施形態に適用することができる。
【0083】
さらに、本発明の実施形態を、異なる駆動プロファイルを用いて実施してもよい。方形波は曲線下に最大面積を有するので、方形波は最も多くのエネルギーをモータに供給することができ、方形波は可聴範囲内にある高調波を含み得る。その結果、高調波は触覚効果の間に望ましくない騒音または反響音を生成し得る。そのため、効果の強さと高調波の副次的効果との間にトレードオフがあり得る。
【0084】
方形波駆動信号の１つの代案は斜方形状駆動信号であり得る。図１５は方形波駆動信号および斜方形状駆動信号を例示する。図１５（ａ）に例示するように、方形波駆動信号は最も強い駆動信号を提供し得る。しかしながら、方形波駆動信号は、望ましくない可聴範囲の高調波を生成し得る。更に、高調波におけるエネルギーは動きに変わらないので、方形波は最大エネルギー効率の駆動信号ではない。それに加えて、方形波駆動信号は完全に「方形」ではない可能性があるが、本発明の１実施形態における「矩形」でもあり得る。
【0085】
図１５（ｂ）に例示されるように、斜方形状駆動信号は同様の大きさの方形波よりも少ないエネルギーをモータに与え得るが、信号の勾配は、可聴範囲の高調波を生成し得ず殆どのエネルギーが固有共振振動数にあるという意味ではより効率的であり得る。駆動信号はまた、本発明の１実施形態における三角波信号として形作られてもよい。斜方形または他の非矩形状駆動信号の場合、電流の変化についての参照点は電流がそれの最高値に達するときの傾斜の頂部であり得る。
【0086】
本発明の別の実施形態では、正弦波駆動信号がモータを駆動するために供給されてもよい。図１６は正弦波駆動信号を例示する。正弦波駆動信号は、同様の大きさの方形波よりも少ないエネルギーをモータに与え得るが、正弦波信号はまた、可聴範囲の高調波を生成できず、エネルギーの１００％が共振振動数で印加されるので最も効率的な選択肢であり得る。あるいは、疑似正弦波を生成する多重レベルの対照的な駆動信号が、高調波性能（可聴雑音）と実施の複雑性との間のトレードオフとして提供されてもよい。
【0087】
１実施形態では、より優れたエネルギー効率をもたらすために飽和された正弦波信号を発生させてもよい。例えば、＋１および−１にピークを有する正弦波信号に代えて、＋１と−１との間で飽和され＋２および−２にピークを有する正弦波信号を発生させてもよい。そのため、飽和された正弦波信号は、可聴範囲の高調波を低減する一方、エネルギー効率をより高くすることができる。
【0088】
別の実施形態では、エネルギー損失を補償するためにより大きな大きさの正弦波信号を提供してもよい。図１７は正弦波駆動信号を例示する。大きさ１．２７＊Ａを有する正弦波駆動信号は、大きさＡを有する方形波駆動信号と共振振動数においてほぼ同じエネルギーを印加し得る一方で、より効率的である。正弦波駆動信号は大きさＡで飽和状態になり得る。
【0089】
正弦波駆動信号の使用は、ＢＥＭＦが測定され得る時間に影響を及ぼし得る。モータで見られる電圧は、
【0090】
【数5】
【0091】
として特徴付けることができる。ここで、Ｒはモータにおける抵抗構成要素、ｉは電流、Ｌはモータにおけるインダクタ構成要素、
【0092】
【数6】
【0093】
は電流の変化の割合、
【0094】
【数7】
【0095】
はＢＥＭＦである。換言すれば、モータにおける電圧は、抵抗およびインダクタ構成要素において見られる電圧と、ＢＥＭＦとの合計である。したがって、ＢＥＭＦは、
【0096】
【数8】
【0097】
として特徴付けられ得る。
【0098】
ＢＥＭＦは、インダクタ構成要素のために電流の変化の割合がゼロであるときに測定され得る。駆動電流および検知電圧のピークは、インダクタ構成要素のために電流の変化がゼロであるときに生じ得る。そのため、ＢＥＭＦはこの時間に測定され得る。したがって、ＢＥＭＦ電圧を、
【0099】
【数9】
【0100】
と簡易化することができる。
【0101】
駆動信号が共振振動数にない場合、振動数誤差は駆動信号とＢＥＭＦ信号との間で検出され得る。この状況において、駆動電流および検知電圧のピークは同時に生じ得ない。振動数誤差は測定され得るし、駆動信号は駆動電流および検知電圧の駆動ピークが同期されるまで調整され得る。
【0102】
本発明の実施形態によれば、正弦波駆動信号は電流駆動信号であってもよいし、あるいは電圧駆動信号であってもよい。また、本発明は、駆動信号特性に従ってそれぞれ生成されたＢＥＭＦを検出するためにＬＲＡの両端電圧またはＬＲＡを通る電流を検知してもよい。上記の数式が示すように、ＢＥＭＦ電圧は、検知された電圧とＬＲＡの抵抗構成要素の両端に見られる電圧との差であり得る。したがって、検出されたＢＥＭＦ電流は、検知された電流とＬＲＡの抵抗構成要素における電流との間の差であり得る。
【0103】
正弦波駆動信号の調整は２段階で実行され得る。第１に、駆動振動数が、検知された信号のピーク電流およびピーク電圧を調整することによって調整され得る。これは、モータの共振振動数において振動するモータに対応し得る。第２に、ピーク電圧／電流の振幅が、振動強度に比例するＢＥＭＦに等しいものであり得るので、駆動信号の振幅は所望の振動強度に従って調整され得る。
【0104】
調整は、ＢＥＭＦモニタ内に提供された閉ループ制御システムによって実現され得る。さまざまな種類の制御ループが、使用されてもよく、比例ループ（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ ｌｏｏｐ）制御（「Ｐ‐Ｌｏｏｐ」）、Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｖｅ Ｌｏｏｐ制御（ＰＩ‐Ｌｏｏｐ）またはフル（ｆｕｌｌ）Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｖｅ制御（ＰＤＩ‐Ｌｏｏｐ）を含む。Ｐ‐Ｌｏｏｐは、実施するのに最も単純なものであると思われ、ＰＩ‐Ｌｏｏｐよりも速く、およびＰＤＩ‐Ｌｏｏｐが含み得る不安定性を伴わずに応答する。Ｐ‐Ｌｏｏｐは、所望のＢＥＭＦ振幅（振動）と要求されたＢＥＭＦ振幅との間の差によってそれの比例ゲインを低減するように構成され得る。振動がプログラム可能な制限内にあるとき、Ｐ‐Ｌｏｏｐゲインは１に設定されてもよいし、そうでない場合は、局所的に格納された格納レジスタマップから選択された値に設定されてもよい。ゲイン値は、プログラム可能であり得るし、最大ＢＥＭＦの百分率として設定され得る。
【0105】
本発明の実施形態では、複数のＬＲＡが複数の触覚効果を生むために平行に配列されてもよい。そのため、ユーザは、デバイスの一部分で１つの種類の振動を感じ、そのデバイスの別の部分で別の種類の振動を感じ得る。図１８は、本発明の実施形態に係る複数のＬＲＡシステム１８００の簡易ブロック図である。
【0106】
システム１８００は、触覚コントローラ１８１０、連続ＬＲＡドライバ１８２０、およびＢＥＭＦモニタ１８３０を含んでもよい。連続ＬＲＡドライバ１８２０は、共通出力から信号線経由で複数のモータ／ＬＲＡ１〜ｎに接続されてもよい。信号線は複数対の電気線であってもよい。ＢＥＭＦモニタ１３０はまた、信号線に接続されてもよい。
【0107】
触覚効果要求に従って、触覚コントローラ１８１０は、連続ＬＲＡドライバ１２０に出力するための対応制御信号を発生させ得る。触覚効果要求が複数の触覚効果の要求を含んでもよい。連続ＬＲＡドライバ１８２０は、触覚コントローラ１８１０から制御信号を受信することができ、それに応じて駆動信号を発生させ得る。駆動信号は連続的であり得る。連続ＬＲＡドライバ１８２０は、発生した駆動信号を複数のモータ１〜ｎに出力することができる。当該駆動信号は、各モータを振動させることができ、そのため、所望の（複数の）触覚効果を生む。駆動信号は、連続ＬＲＡドライバ１２０によって出力ピンに出力されてもよく、モータ１〜ｎはまた出力ピンに接続されてもよい。
【0108】
各モータは、ばねで荷重されたマスを有するコイルモータを含んでもよい。モータは永久磁石を含んでもよい。モータは、触覚効果を生むためにばねで荷重されたマスを振動させ得る。モータはまた、動きを生むために磁気コイルを含んでもよい。さらに、モータによる振動は、モータに接続された電気信号線に生成されるＢＥＭＦ信号を誘発し得る。ＢＥＭＦ信号の振動数は機械システムの共振振動数に対応し得るし、ＢＥＭＦ信号の振幅は機械システムの振動の大きさに対応し得る。
【0109】
ＢＥＭＦモニタ１８３０は、駆動信号をモータに印加するために使用される電気信号線からＢＥＭＦ信号を捕捉し得る。ＢＥＭＦモニタ１８３０は、連続ＬＲＡドライバ１８２０が駆動信号を出力する出力ピンであって、モータが接続される出力ピンと同じ出力ピンに接続されてもよい。ＢＥＭＦ信号はＢＥＭＦ信号の全ての合計であり得る。駆動信号は連続信号であり得るので、ＢＥＭＦモニタ１３０は駆動信号からＢＥＭＦ信号を分離し得る。ＢＥＭＦ信号を分離した後、ＢＥＭＦモニタ１８３０はＢＥＭＦ信号の振動数および／または振幅を測定し得る。ＢＥＭＦモニタ１８３０は測定値に従って調整信号をＬＲＡドライバ１８２０に伝送し得る。次いで、ＬＲＡドライバ１８２０は最適な駆動信号を生成するために駆動信号の振動数および／または振幅を調整し得る。
【0110】
触覚コントローラ１８１０、連続ＬＲＡドライバ１８２０、およびＢＥＭＦモニタ１８３０は、別の集積回路上に製造されてもよいし、あるいは、共通の集積回路に組み合わされてもよい。例えば、連続ＬＲＡドライバ１８２０およびＢＥＭＦモニタ１８３０が単一の集積回路上に製造されてもよい。（複数の）集積回路は、回路基板、例えばプリント回路基板（ＰＣＢ）上に配置されてもよい。
【0111】
本発明の実施形態では、ＬＲＡシステムは多機能アクチュエータであってもよい。多機能アクチュエータは、上記実施形態に記載されるような振動素子と、音声生成のためのスピーカー素子とを含んでもよい。生成された音声はユーザ用多感覚的フィードバックシステムを提供するために振動生成と同期されてもよい。
【0112】
他の拡張が、干渉源が存在し得る非理想動作環境において堅牢な性能をもたらすように提供されてもよい。干渉は、いくつかの異なる源から起こり得る。例えば、電力供給上の過渡スパイクは、潜在的に出力ドライバまでつながることがあり、所望の出力駆動信号の大きさに誤差を発生させることがある。出力駆動信号の小さな変化は、誘発されたＢＥＭＦ信号に大きな変化をもたらし得る。このことは、フィードバックに大きな誤差を引き起こし得るし、ドライバの性能を著しく低減させ、不十分なおよび矛盾する触覚効果をエンドユーザにもたらす。
【0113】
別の例として、触覚システムに誘発された機械的衝撃は、例えば、システムが硬い表面の上にあるハンドセットをユーザが落とした場合に干渉を生じ得る。そのような衝撃は望まれていないＢＥＭＦ信号を誘発することがあり、その結果、その信号は、必要とされていないときにドライバにアクチュエータに釣り合いを取らせ、アクチュエータを駆動させ得る。または、触覚効果の間に誘発される同様の機械的衝撃は、歪んだＢＥＭＦ信号をもたらすことがあり、その結果、その信号は歪んだ触覚効果をもたらし得る。本発明の実施形態は、そのような干渉が存在しても堅牢なおよび矛盾のない性能を維持するための干渉除去特徴を含み得る。
【0114】
電力供給除去は様々な手法において実現され得る。第１の実施形態では、出力ドライバは、優れた電力供給除去を備えて設計され得る。種々の技術が、電力供給除去を実現するために使用されることができ、それらの多くはドライバトランジスタ内に一定のＶｇｓおよびＶｄｓを確保するので、ドライバによって生成された電流はいかなる周波数干渉からも独立する。別の技術は、ドライバ出力を減接続することであり、それは、緩衝器を用いて行われ得る。このことは、出力ドライバ帯域幅を増やすので、ドライバ制御ループは高速に電流値に反応し、その電流値を訂正することができ、それを電力供給干渉から独立させる。
【0115】
更に別の実施形態は図１９ａに例示される。この実施形態において、触覚システム１９００は前の実施形態におけるように触覚コントローラ１９１０、ＬＲＡドライバ１９２０およびＢＥＭＦモニタ１９３０を含んでもよいし、また、アクチュエータモータの端子を橋絡するコンデンサ１９４０を含んでもよい。この実施形態の追加されたコンデンサ１９４０は、電力供給除去を増やすために役立ち得る全伝達関数における極を追加し得る。コンデンサ１９４０は、個々のニーズに対する電力供給除去に合わせるために振動数分布内の所望の位置に極を配置するようアクチュエータのインピーダンスと関連して適切なサイズにされ得る。図１９ｂは、図１９ａに従って構成された例示的な駆動システムについてのＡＣ伝達関数の振動数プロットを例示する。比較のため、図１９ｃは、同じ駆動システムであるが橋絡コンデンサを有さない駆動システムについてのＡＣ伝達関数の第２のプロットを例示する。
【0116】
図２０は、電力供給除去のための別の実施形態を例示する。この実施形態において、ＢＥＭＦモニタ２０００は、整流器２０１０、ＤＣキャンセラ２０２０、増幅器２０３０、ローパスフィルタ２０４０、およびＡＤＣ２０５０を含んでもよい。この実施形態は、図３の実施形態と同様の手法で動作するが、ローパスフィルタ２０４０は、ＡＤＣ２０５０に伝搬することから過渡信号に対する保護を提供する。ローパスフィルタ２０４０の特徴は、個々の設計ニーズに適するように合わせることができる。
【0117】
図２１は、本発明の実施形態に係る触覚アクチュエータの共振振動数を計算する方法２１００を例示する。方法は、共振周期Ｔｒｅｓの初期推定値が定義されるブロック２１０２において始まり得る。推定された共振周期Ｔｒｅｓは、集積回路に入力されてもよいし、あるいは、集積回路内のレジスタに格納されてもよい。方法２１００は、駆動電流を第１の方向にアクチュエータに印加し得る（ボックス２１０４）。その後、方法２１００は、所定の期間待ち、ＢＥＭＦレベルを測定することができ、測定されたレベルを参照ＢＥＭＦ値に採用する（ボックス２１０６）。方法２１００は、その後ＢＥＭＦ値を連続的にサンプリングし、所定の時間が経過するまで最大および最小ＢＥＭＦ値を格納し得る（ボックス２１０８）。１実施形態において、所定の時間は、Ｔｒｅｓの推定値の８分の５に設定されてもよい。所定の時間が経過した後、方法２１００はＢＥＭＦ値をサンプリングし続け、参照ＢＥＭＦ値に一致するＢＥＭＦサンプル値を検出するために１／２Ｔｒｅｓの時間まで検索し得る（ボックス２１１０、２１１２）。ＢＥＭＦサンプル値が参照値に一致することが確認された場合には、ボックス２１１４で方法２１００は、ボックス２１０６における参照ＢＥＭＦ値の検出とボックス２１１０における参照ＢＥＭＦ値の再検出との間に経過する時間に基づいてアクチュエータの共振周期の半分の期間（１／２Ｔｒｅｓ）を推定し得る。ボックス２１１０における検索が、１／２Ｔｒｅｓの時間前に参照ＢＥＭＦ値に一致するＢＥＭＦ値を検出しない場合、その検索は、追加の時間に続くことができ、その後にタイムアウトする（ボックス２１１６、２１１８）。検索が成功し、ＢＥＭＦサンプル値が参照値に一致することが確認された場合、方法２１００はボックス２１１４に進み得る。そうではない場合、方法２１００はリセット状態に入り得る（ボックス２１２０）。
【0118】
ボックス２１１４では、方法２１００が、ボックス２１０６〜２１１８の間に取得された測定に基づいて１／２Ｔｒｅｓを計算した後に、方法は、ボックス２１２２に進み、ボックス２１０４において印加された電流の方向とは逆の、第２の方向に駆動電流をアクチュエータに印加し得る。駆動電流を逆にすることによって、方法２１００は、動作の第２の半周期においてアクチュエータを駆動する。方法２１００は、ボックス２１２４〜２１３６としてそれぞれ示される、第２の半周期についてのボックス２１０６〜２１１８の動作を繰り返し得る。
【0119】
特に、ボックス２１２２における駆動電流の印加後、方法２１００は、所定の時間だけ待機し、ＢＥＭＦレベルを測定することができ、測定されたレベルを参照ＢＥＭＦ値として採用する（ボックス２１２４）。方法２１００は、その後ＢＥＭＦ値を連続的にサンプリングし、所定の時間が経過するまで最大および最小ＢＥＭＦ値を格納し得る（ボックス２１２６）。再度、所定の時間は、Ｔｒｅｓの推定値の８分の５に設定されてもよい。所定の時間が経過した後、方法２１００は、ＢＥＭＦ値をサンプリングし続け、参照ＢＥＭＦ値に一致するＢＥＭＦサンプル値を検出するために１／２Ｔｒｅｓの時間まで検索し得る（ボックス２１２８、２１３０）。ＢＥＭＦサンプル値が参照値に一致することが確認された場合、方法２１００は、ボックス２１２４における参照ＢＥＭＦ値の検出とボックス２１２８における参照ＢＥＭＦ値の再検出との間に経過する時間に基づいてアクチュエータの共振周期の半分の期間（１／２Ｔｒｅｓ）を推定し得る（ボックス２１３２）。ボックス２１１０における検索が、１／２Ｔｒｅｓの時間の前に参照ＢＥＭＦ値に一致するＢＥＭＦ値を検出しない場合、検索は、追加の時間に続くことができ、その後にタイムアウトする（ボックス２１３４、２１３６）。検索が成功し、ＢＥＭＦサンプル値が参照値に一致することが確認された場合、方法２１００はボックス２１３２に進み得る。そうではない場合、方法２１００は、ボックス２１２０におけるリセット状態に入り得る。
【0120】
ボックス２１３２では、方法２１００が、ボックス２１２４〜２１３６の間に取得された測定値に基づいて１／２Ｔｒｅｓを計算した後、方法は、ボックス２１３８に進み、ボックス２１１４および２１３２で取得された計算値に基づいてＴｒｅｓの最終推定値を計算し得る。例えば、最終Ｔｒｅｓ推定値は、もしあれば、方法２１００の前の反復および新たな計算によって取得された、前のＴｒｅｓ推定値の移動平均として計算され得る。１実施形態では、最終Ｔｒｅｓ推定値は、
【0121】
【数10】
【0122】
として計算されることができる。ここで、History_weight値およびNew_sample_weight値は、システム設計者および／またはユーザによってプログラムされ得る値である。そのため、方法２１００は、新たなＴｒｅｓ推定値および前のＴｒｅｓ推定値の相対寄与を判断する際にプログラム可能な柔軟性を提供し得る。
【0123】
リセット状態において、方法２１００は、ドライバを高インピーダンス状態に置くことができ、方法２１００は、アクティブな駆動信号がない場合にはＢＥＭＦを測定してもよい。方法２１００は、対地ＢＥＭＦ信号のゼロ交差に基づいて共振周期を推定し得る。例えば、方法２１００は、所定の数（例えば、３）のゼロ交差が検出され、それらの各々がアクチュエータの共振周期の半周期に対応すべきことを確実にし得る。方法２１００は、ゼロ交差からＴｒｅｓを計算し、リセット動作を終えることができる。その後、方法２１００はボックス２０１２に進み得る。
【0124】
１実施形態において、方法２１００は、新たな計算に基づいてＴｒｅｓ推定値を変更するかどうかを判断するためにＢＥＭＦ信号の値を所定の閾値と比較してもよい。例えば、その方法は、ボックス２１０８および／または２１２６において取得された最大ＢＥＭＦ値を所定の閾値と比較し、これらの値が所定の最小値を超えない場合には方法２１００の動作を一時停止してもよい。この実施形態において方法２１００を終了することは、ＢＥＭＦ値が、新たな推定値の基準を提供するには小さすぎるときにＴｒｅｓ推定値を変更することを防ぐ。
【0125】
本明細書では、本発明のいくつかの実施形態を具体的に例示し説明した。しかしながら、本発明の改変および変形が上記の教示によって包含されることが理解されるであろう。他の実例において、周知の動作、構成要素および回路は、実施形態を不明瞭にしないように詳細に記載されていない。本明細書に開示された特定の構造上および機能上の詳細は、代表的なものであり得るし、実施形態の範囲を必ずしも限定しないことが理解され得る。
【0126】
当業者は、本発明が、種々の形態で実施され得ることと、様々な実施形態は、単独でまたは組み合わせて実施され得ることとを上記の記載から理解し得る。したがって、本発明の実施形態はそれの特定の例に関して記載されているものの、他の改変は、図面、明細書、および以下の特許請求の範囲の検討によって当業者に明らかになるため、本発明の実施形態および／または方法の真の範囲は、そのように限定されるべきではない。
【0127】
種々の実施形態は、ハードウェア要素、ソフトウェア要素、またはその両方の組み合わせを用いて実施され得る。ハードウェア要素の例は、プロセッサ、マイクロプロセッサ、回路、回路素子（例えば、トランジスタ、抵抗器、コンデンサ、インダクタなど）、集積回路、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラム可能な論理デバイス（ＰＬＤ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、論理ゲート、レジスタ、半導体デバイス、チップ、マイクロチップ、チップセットなどを含んでもよい。ソフトウェアの例は、ソフトウェア構成要素、プログラム、アプリケーション、コンピュータプログラム、アプリケーションプログラム、システムプログラム、マシンプログラム、オペレーティングシステムソフトウェア、ミドルウェア、ファームウェア、ソフトウェアモジュール、ルーチン、サブルーチン、ファンクション、方法、プロシージャ、ソフトウェアインターフェース、アプリケーションプログラムインターフェース（ＡＰＩ）、命令セット、コンピューティングコード、コンピュータコード、コードセグメント、コンピュータコードセグメント、語（ｗｏｒｄ）、値、シンボル、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。実施形態がハードウェア要素および／またはソフトウェア要素を用いて実施されるかどうかを判断することは、いくつもの要因、例えば、所望の計算速度、電力レベル、耐熱性、処理サイクル予算、入力データ率、出力データ率、メモリリソース、データバス速度および他の設計または実行制約などに従って変動し得る。
【0128】
いくつかの実施形態は、例えば、コンピュータ読み取り可能な媒体または物品を用いて実施されてもよく、その媒体または物品は、マシンによって実行される場合に、実施形態に係る方法および／または動作をマシンに実行させ得る命令または一組の命令を格納し得る。そのようなマシンは、例えば、任意適切な処理プラットフォーム、コンピューティングプラットフォーム、コンピューティングデバイス、処理デバイス、コンピューティングシステム、処理システム、コンピュータ、プロセッサ、または同様のものを含んでもよくハードウェアおよび／またはソフトウェアの任意適切な組み合わせを用いて実施されてもよい。コンピュータ読み取り可能な媒体または物品は、例えば、任意適切な種類のメモリ装置、メモリデバイス、メモリ物品、メモリ媒体、記憶装置、記憶物品、記憶媒体および／または記憶装置、例えば、メモリ、取り外し可能または取り外し不可能な媒体、消去可能または消去不可能な媒体、書き込み可能または書き換え可能な媒体、デジタルまたはアナログ媒体、ハードディスク、フロッピーディスク（登録商標）、コンパクトディスク‐読み取り専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、追記型コンパクトディスク（ＣＤ‐Ｒ）、書き換え可能なコンパクトディスク（ＣＤ‐ＲＷ）、光ディスク、磁気媒体、光磁気ディスク、取り外し可能なメモリカードまたはディスク、様々な種類のデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、テープ、カセット、あるいは同様のものを含んでもよい。命令は、任意適切な高レベル、低レベル、オブジェクト指向、ビジュアル、コンパイルされるおよび／または解釈されるプログラミング言語を用いて実施される、任意適切な種類のコード、例えば、ソースコード、コンパイルされるコード、解釈されるコード、実行可能なコード、静的コード、動的コード、暗号化されるコード、および同様のものなどを含んでもよい。
【符号の説明】
【0129】
１１０ 触覚コントローラ
１２０ 連続ＬＲＡドライバ
１３０ ＢＥＭＦモニタ
１９１ コイル
１９２ 永久磁石
１９３ ばね
１９４ マス
【図16】
【図1a】
【図1b】
【図1c】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9a】
【図9b】
【図10】
【図11a】
【図11b】
【図11c】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図17】
【図18】
【図19a】
【図19b】
【図19c】
【図20】
【図21】
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