特許 6266365 ハプティック効果を生成するためのアクチュエータのためのオーバードライブ電圧

(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】6266365

(24)【登録日】2018年1月5日

(45)【発行日】2018年1月24日

(54)【発明の名称】ハプティック効果を生成するためのアクチュエータのためのオーバードライブ電圧

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/01 20060101AFI20180115BHJP

【ＦＩ】

   G06F3/01 560

【請求項の数】14

【外国語出願】

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-19301(P2014-19301)

(22)【出願日】2014年2月4日

(65)【公開番号】特開2014-154158(P2014-154158A)

(43)【公開日】2014年8月25日

【審査請求日】2016年11月10日

(31)【優先権主張番号】13/759,288

(32)【優先日】2013年2月5日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】500390995

【氏名又は名称】イマージョン コーポレーション

【氏名又は名称原語表記】ＩＭＭＥＲＳＩＯＮ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ

(74)【代理人】

【識別番号】100116872

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 和子

(72)【発明者】

【氏名】クルス−エルナンデス ユアン マヌエル

(72)【発明者】

【氏名】ラクロワ ロバート

【審査官】 岩橋 龍太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１０−５１９６４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２３０６９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１６８９４７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６３Ｆ ９／２４

１３／００−１３／９８

Ｂ０６Ｂ １／００−３／０４

Ｇ０６Ｆ ３／０１

３／０３

３／０４１−３／０４８９

Ｈ０２Ｋ ３３／００−３３／１８

Ｈ０４Ｍ １／００

１／２４−１／８２

９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アクチュエータを使用してハプティック効果を生成する方法であって、
標準電圧でアクチュエータについての周波数応答を受信するステップと、
前記周波数応答に基づいてオーバードライブ電圧についてのルックアップテーブルを生成するステップと、
前記ハプティック効果についてのハプティック信号を受信するステップと、
前記ハプティック効果についての１つまたは複数の周波数を抽出するステップと、
前記周波数の各々について前記ルックアップテーブルから対応するオーバードライブ電圧を決定するステップと、
前記周波数の各々について、前記対応するオーバードライブ電圧を前記アクチュエータに印加するステップと、
を含み、前記オーバードライブ電圧は前記標準電圧以上である、方法。

【請求項2】

前記ハプティック信号はパラメータ化される、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記ハプティック信号は任意信号を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記任意信号を複数の時間分に分割するステップをさらに含み、
前記１つまたは複数の周波数を抽出するステップは、各時間分について周波数領域解析を使用して周波数を抽出するステップを含む、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

前記アクチュエータは線形共振アクチュエータを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記ルックアップテーブルを生成するステップは、
前記アクチュエータの数学的モデルを導くステップと、
前記数学的モデルから逆モデルを生成するステップと、
を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

前記ルックアップテーブルを生成するステップは、
複数のオーバードライブ電圧にて前記アクチュエータの周波数応答を測定するステップを含み、前記オーバードライブ電圧は、物体と接触するハウジングからの機械的ノイズを有さず、より大きな加速度を生じる、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

プロセッサと、
前記プロセッサに接続されるアクチュエータ駆動回路と、
前記アクチュエータ駆動回路に接続されるアクチュエータであって、標準動作電圧を有する、アクチュエータと、
前記アクチュエータに対応する周波数応答ルックアップテーブルおよびハプティック効果を生成するために前記プロセッサにより実行される命令を保存する前記プロセッサに接続されるメモリと、
を含み、
前記プロセッサは、
ハプティック効果のためのハプティック信号を受信し、前記ハプティック信号についての１つまたは複数の周波数を抽出し、
前記周波数の各々について前記ルックアップテーブルから対応するオーバードライブ電圧を決定し、
前記周波数の各々について、前記対応するオーバードライブ電圧を前記アクチュエータ駆動回路を介して前記アクチュエータに印加し、前記オーバードライブ電圧は標準電圧以上である、ハプティック動作可能なシステム。

【請求項9】

前記アクチュエータはリニア共振アクチュエータを含む、請求項８に記載のシステム。

【請求項10】

前記ルックアップテーブルは前記アクチュエータの数学的モデルを導くことにより生成され、前記数学的モデルから逆モデルを生成する、請求項８に記載のシステム。

【請求項11】

前記ルックアップテーブルは、複数のオーバードライブ電圧にて前記アクチュエータの周波数応答を測定することにより生成され、前記オーバードライブ電圧は、物体と接触するハウジングからの機械的ノイズを有さず、より大きな加速度を生じる、請求項８に記載のシステム。

【請求項12】

前記ハプティック信号はパラメータ化される、請求項８に記載のシステム。

【請求項13】

前記ハプティック信号は任意信号を含む、請求項８に記載のシステム。

【請求項14】

プロセッサにより実行される場合、アクチュエータを使用して前記プロセッサにハプティック効果を生成させる、保存された命令を有するコンピュータ読み取り可能な媒体であって、前記生成させることは、請求項１〜７のいずれかに記載の１つまたは複数の方法を含む、コンピュータ読み取り可能な媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の一実施形態はアクチュエータに関する。より特には、本発明の一実施形態は、ハプティック効果を生成するために使用されるアクチュエータに関する。

【背景技術】

【0002】

電子デバイスの製造者はユーザにとって豊かなインターフェースを製造することに注力している。従来のデバイスは、ユーザにフィードバックを提供するために、視覚的及び聴覚的合図を用いている。一部のインターフェースデバイスにおいて、より一般的には総括して「ハプティック（触覚）フィードバック」又は「ハプティック（触覚的）効果」として知られる、運動感覚フィードバック（作用力及び抵抗力フィードバック等）及び／又はタクタイル（触知的）フィードバック（振動、触感、及び熱等）もまた、ユーザに提供される。ハプティックフィードバックは、ユーザインターフェースを強化及び単純化するきっかけを提供し得る。具体的に、振動効果、すなわち振動ハプティック効果は、ユーザに特定のイベントを通知するために、電子デバイスのユーザへの合図を提供するのに有用であり得るか、又はシミュレート環境もしくは仮想環境内でより大きく感覚を集中させるために、現実的なフィードバックを提供し得る。

【0003】

ハプティックフィードバックはまた、携帯電話、携帯情報端末（「ＰＤＡ」）、スマートフォン、およびポータブルゲーム機器などの「携帯用デバイス」または「 ポータブルデバイス」と称されている、携帯用電子機器に次第に組み込まれている。例えば、一部のポータブルゲームアプリケーションは、ハプティックフィードバックを提供するように構成される、より大きなスケールのゲームシステムと共に使用されるコントロールデバイス（例えばジョイスティックなど）と同じように振動できる。さらに、携帯電話およびスマートフォンなどのデバイスは振動によりユーザに様々なアラートを提供できる。例えば、携帯電話は、着信している電話を振動によりユーザにアラートできる。同様に、スマートフォンは、予定したカレンダー項目をユーザにアラートまたは「ｔｏ ｄｏ」リストの項目もしくはスケジュール表についてのリマインダーをユーザに提供できる。さらに、ハプティック効果は、ビデオゲームにおいてボールが跳ね返る感覚などの「現実の世界」の動的事象をシミュレートするために使用され得る。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0004】

一実施形態は、アクチュエータを使用してハプティック効果が生成されるシステムである。そのシステムは標準電圧でアクチュエータについての周波数応答を受信し、周波数応答に基づいてオーバードライブ電圧のためのルックアップテーブルを生成する。次いでそのシステムはハプティック効果についてのハプティック信号を受信し、ハプティック信号についての１つ以上の周波数を抽出する。次いでそのシステムは、周波数の各々についてルックアップテーブルから対応するオーバードライブ電圧を決定し、周波数の各々について、対応するオーバードライブ電圧をアクチュエータに印加する。オーバードライブ電圧は標準電圧以上である。

【図面の簡単な説明】

【0005】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係るハプティックイネーブルド（ハプティック動作可能な（ｈａｐｔｉｃａｌｌｙ−ｅｎａｂｌｅｄ））システムのブロック図である。

【図2】図２は、本発明の一実施形態に係るアクチュエータについての例示的な周波数応答を示す。

【図3】図３は、一実施形態に係る図２に示した周波数応答の例示的な逆周波数応答ルックアップテーブルを示す。

【図4】図４Ａおよび４Ｂは、周波数応答、および対応する生成されたルックアップテーブルを有するアクチュエータの別の例を示す。

【図5】図５は、本発明の一実施形態に係る多周波数を有する例示的なパラメータ化された効果を示す。

【図6】図６は、本発明の一実施形態に係る例示的な任意のハプティック効果信号を示す。

【図7A】図７Ａは、本発明の一実施形態に係る時間分により生成された例示的な任意の信号のプロットを示す。

【図7B】図７Ｂは、本発明の一実施形態に係る時間分により生成された例示的な任意の信号のプロットを示す。

【図7C】図７Ｃは、本発明の一実施形態に係る時間分により生成された例示的な任意の信号のプロットを示す。

【図7D】図７Ｄは、本発明の一実施形態に係る時間分により生成された例示的な任意の信号のプロットを示す。

【図7E】図７Ｅは、本発明の一実施形態に係る時間分により生成された例示的な任意の信号のプロットを示す。

【図7F】図７Ｆは、本発明の一実施形態に係る時間分により生成された例示的な任意の信号のプロットを示す。

【図8】図８は、本発明の一実施形態に係るアクチュエータドライブモジュールの機能性のフロー図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0006】

多くのデバイスにおいて、アクチュエータはいくつかのハプティック効果を含む振動を生成するために使用される。例えば、携帯用電子機器に頻繁に使用されるアクチュエータの１つのタイプはリニア共振アクチュエータ（「ＬＲＡ」）である。典型的に、ＬＲＡは所望の振動を生成するために双方向性信号（すなわち、交流正電圧および負電圧信号）を必要とする。さらに、典型的なＬＲＡの周波数範囲は、約３０ミリ秒の機械的時定数で約１５０Ｈｚ〜２００Ｈｚに制限される。この制限された周波数範囲は、ＬＲＡの物体（ｍａｓｓ）が、ハプティック効果の間にＬＲＡのケーシングに「衝突」し、それにより望ましくない「ノイズ」を引き起こすことを防ぐ制約に部分的に起因する。

【0007】

上記に基づいて、所望の振動により物体がアクチュエータのケーシングに接触することを防ぐ制約をさらに維持しながら、ＬＲＡなどのアクチュエータの周波数範囲を増加させ、その機械的応答時間を最小化する必要がある。

【0008】

この必要性を達成するために、本発明の一実施形態は、その動的範囲を増加させるようにアクチュエータを駆動するために製造業者の推奨された電圧（すなわち「標準」電圧）より高い電圧レベル（すなわち「オーバードライブ」電圧）を使用してアクチュエータにハプティック信号を適用する。この結果として起こるオーバードライブされた周波数応答は、オーバードライブされていない応答より大きい振幅である。オーバードライブ電圧を使用することによって、ＬＲＡなどの比較的安価なアクチュエータが、ハプティック効果を生成する場合、圧電アクチュエータなどのより高価な種類のアクチュエータと同様の速い応答時間および広い動的範囲を達成できる。

【0009】

図１は、本発明の一実施形態に係るハプティックイネーブルド（ハプティック動作可能な（ｈａｐｔｉｃａｌｌｙ−ｅｎａｂｌｅｄ））システム１１０のブロック図である。システム１１０は、ハウジング１１５内に装着されたタッチセンサ式表面１１１または他のタイプのユーザインターフェースを含み、かつ物理的ボタン／スイッチ１１３を含んでもよい。システム１１０に振動などのハプティック効果を生成するハプティックフィードバックシステムはシステム１１０内部にある。一実施形態において、ハプティック効果はタッチ表面１１１上で生成される。

【0010】

ハプティックフィードバックシステムはプロセッサ１１２を含む。メモリ１２０およびアクチュエータ駆動回路１１６はプロセッサ１１２に接続され、その駆動回路１１６はアクチュエータ１１８に連結されている。プロセッサ１１２は任意のタイプの汎用目的のプロセッサまたは制御装置であってもよく、あるいは、特定用途向け集積回路（「ＡＳＩＣ」）等、ハプティック効果を提供するように特定的に設計されたプロセッサであってもよい。プロセッサ１１２はシステム１１０全体を作動させる同じプロセッサであってもよく、または別個のプロセッサであってもよい。プロセッサ１１２は、何のハプティック効果が再生されるかを決定することができ、かつ、そうした効果が高レベルのパラメータに基づいて再生される順序を決定することができる。一般に、特定のハプティック効果を定義する高レベルのパラメータは、大きさ（強さ）、頻度（周波数）、および期間を含む。ストリーミングモーターコマンド等の低レベルパラメータもまた、特定のハプティック効果を決定するために用いられることができる。ハプティック効果は、そのハプティック効果が生成された場合にそれがこれらのパラメータの一部のバリエーションを含む場合、あるいはユーザのやり取りに基づいたこれらのパラメータのバリエーションを含む場合、動的であると想定してよい。

【0011】

プロセッサ１１２は駆動回路１１６に制御信号を出力し、この駆動回路１１６は電子構成要素および回路を備え、これらはアクチュエータ１１８に必要な電流および電圧を供給するために使用されて、所望のハプティック効果を生じさせる。システム１１０は２つ以上のアクチュエータ１１８を備えてよく、各々のアクチュエータは別個の駆動回路１１６を備えてよく、それら全ては共通のプロセッサ１１２に連結される。メモリ１２０は任意のタイプの保存デバイス、あるいはランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）または読み出し専用メモリ（「ＲＯＭ」）等のコンピュータ可読媒体であってもよい。メモリ１２０はプロセッサ１１２によって実行される命令を保存する。命令の中でも、メモリ１２０はアクチュエータドライブモジュール１２２を含んでおり、これは複数の命令であって、プロセッサ１１２によって実行される場合に、以下により詳細に開示するようにオーバードライブするアクチュエータ１１８のための駆動信号を生成する。メモリ１２０はまたプロセッサ１１２内部に位置してよく、または、内部メモリおよび外部メモリの任意の組み合わせであってもよい。

【0012】

システム１１０は、セル式電話、携帯情報端末（「ＰＤＡ」）、スマートフォン、コンピュータタブレット、ゲーム機等のハンドヘルドデバイスであってもよく、あるいはユーザインターフェースを提供し、１つ以上のアクチュエータを備えるハプティック効果システムを備える任意の他のタイプのデバイスであってもよい。ユーザインターフェースは、タッチセンサ式表面であってよく、あるいは、マウス、タッチパッド、ミニジョイスティック、スクロールホイール、トラックボール、ゲームパッド、またはゲームコントローラ等の任意の他のタイプのユーザインターフェースであってよい。２つ以上のアクチュエータを用いた実施形態において、各アクチュエータはデバイス上で広範なハプティック効果を生成するために異なる出力能力を有してもよい。各アクチュエータは、任意のタイプのハプティックアクチュエータまたはアクチュエータの信号もしくは多次元アレイであってもよい。アクチュエータ１１８は、例えば、電気モータ、電磁気アクチュエータ、音声コイル、形状記憶合金、電気活性ポリマー、ソレノイド、偏心回転体モータ（「ＥＲＭ」）、ＬＲＡ、圧電アクチュエータ、高帯域幅アクチュエータ、電気活性ポリマー（「ＥＡＰ」）アクチュエータ、静電摩擦ディスプレイ、または超音波振動発電機であってもよい。

【0013】

一実施形態において、ハプティック効果の周波数成分が、アクチュエータをオーバードライブするために識別され、抽出される。所与のハプティック効果における周波数成分の識別は、２つの一般的なカテゴリー：（１）ハプティック効果がパラメータ化される場合の周波数の識別、および（２）ハプティック効果が任意信号を含む場合の周波数の識別に分けられ得る。

【0014】

パラメータ化されたハプティック効果
ハプティック効果がパラメータ化される場合、周波数値は一般に既に知られている。図２は、本発明の一実施形態に係る、ＬＲＡ（例えば図１のアクチュエータ１１８）のための例示的な周波数応答２００を示す。周波数応答２００は質量加速度対周波数プロット２１０、２２０を含む。プロット２１０は、一実施形態に従って、アクチュエータが１２Ｖのピーク・トゥ・ピーク（ｐｅａｋ−ｔｏ−ｐｅａｋ）（「ｐｐ」）および５０パルス正弦波信号にてオーバードライブされる場合の周波数応答を示す。プロット２２０は、６Ｖのピーク・トゥ・ピークおよび５０パルス信号にて同じ例のアクチュエータのオリジナル（すなわち、オーバードライブされていない、製造業者により推奨されている電圧レベル）の応答を示す。プロット２１０は、１００Ｈｚ〜５００Ｈｚのオーバードライブされた応答が、同じ周波数範囲内のプロット２２０のオーバードライブされていない応答と比較して、アクチュエータについて、より大きな大きさの加速度を生じることを示す。したがって、本発明の実施形態に従ってオーバードライブされる場合、例のアクチュエータの動的範囲は増加する。例えば、２５０Ｈｚにて、オーバードライブされたアクチュエータの周波数応答は、オーバードライブされていないアクチュエータのほぼ２倍である。

【0015】

図３は、一実施形態に係る、図２に示した周波数応答２２０の逆周波数応答ルックアップテーブル３００の例を示す。逆周波数応答ルックアップテーブル３００は、周波数に基づいてピーク・トゥ・ピーク駆動電圧値をルックアップするために使用され得る逆周波数応答プロット３１０を含み、次いで一実施形態に従ってオーバードライブされる応答プロット２１０を決定する。ルックアップテーブル３００は、図２のプロット２２０により示されるように、アクチュエータの周波数応答から生成される。プロット３１０は、特定のアクチュエータについての駆動電圧を決定するためにルックアップテーブルとして使用され、システム間またはアクチュエータ間で変化してもよい。プロット３１０は、プラントを反転させる制御理論の様々な公知の技術を使用して生成され得る。例えば、プロット３１０は、特定のシステムまたはアクチュエータの周波数応答を反転することにより、アクチュエータの（動的）数学的モデルを導き、次いでその反転をコンピュータで計算することにより、または異なる入力信号に対してアクチュエータの応答を実験的に測定し、オーバードライブがどの周波数で必要とされるかを示すルックアップテーブルを導くためにその情報を使用することにより生成され得る。

【0016】

一実施形態において、逆周波数応答プロット３１０が決定されてもよく、オーバードライブ電圧値が、図１のアクチュエータドライブモジュール１２２に保存されている命令により読み出されてもよい。ハプティック効果信号の各周波数値に関して、次いでモジュール１２２が、ルックアップテーブルとしてプロット３１０を使用して対応するオーバードライブ電圧をルックアップできる。例えば、テーブル３００によれば、１２０Ｈｚにおいてオーバードライブ電圧は１２Ｖである。さらに、図３のアクチュエータについて２００Ｈｚの共振周波数においてまたは付近で、オーバードライブ電圧は約６Ｖであり、これは実際にアクチュエータについての望ましくない「衝突」効果を防止する。テーブル３００におけるプロット３１０により示されるように、システムにおけるノッチフィルタの使用により得られ得る共振（この実施例において２００Ｈｚ）においてまたは付近で「ノッチ」効果が存在する。さらに、アクチュエータは、全ての周波数において同じ電圧を使用してアクチュエータをオーバードライブすることとは対照的に、周期波形を用いて駆動されてもよい。一実施形態は、図３に示した周波数の関数として異なる電圧レベルにおいてオーバードライブ信号を適用する。

【0017】

１つの例の実施形態において、既知の周波数を有するパラメータ化されたオーバードライブされたハプティック効果が、ルックアップテーブル３００を各々の既知の周波数に適用することにより生成される。例えば、既知の周波数パラメータが１００Ｈｚである場合、アクチュエータドライブモジュール１２２は、駆動周波数値で調べ、１２Ｖのオーバードライブ電圧値を抽出する。別の例として、既知の周波数パラメータが２００Ｈｚである場合、アクチュエータドライブモジュール１２２は駆動周波数値で調べ、６．２Ｖのオーバードライブされた電圧値を抽出する。２４０Ｈｚより大きい既知の周波数に関して、抽出されるオーバードライブ電圧値は１２Ｖである。

【0018】

図４Ａおよび４Ｂは、周波数応答、および対応する生成されたルックアップテーブルを有するアクチュエータの別の例を示す。図４Ａにおいて、標準的な６Ｖ信号についての周波数応答はプロット４２０においてであり、オーバードライブされた１２Ｖ信号についての周波数応答はプロット４１０においてである。図４Ｂのテーブル４００は生成されたルックアップテーブルであり、逆信号プロット４５０を含む。

【0019】

図５は、本発明の一実施形態に係る、多周波数を有する例のパラメータ化された効果を示す。この例において、５００にて示すように、いくつかの重ね合わされたパラメータ化された効果がハプティック効果を構成し得る。周波数５１０は１００Ｈｚ、５００Ｈｚおよび１８０Ｈｚを含む。この例において、単一のハプティック効果において３つの周波数５１０が存在し、アクチュエータドライブモジュール１２２は全ての周波数において調べ、ルックアップテーブルに基づいてそれらの全ての中で最も小さな駆動電圧を使用する。図２および３のアクチュエータに関して、アクチュエータドライブモジュール１２２は、１８０Ｈｚに対応し、１００Ｈｚ、５００Ｈｚおよび１８０Ｈｚの３つの周波数の中でルックアップテーブル３００において最も小さな駆動電圧である７Ｖを選択する。図３により見られ得るように、１００Ｈｚまたは５００Ｈｚのいずれかが選択される場合、全ての３つの周波数にわたる駆動電圧は、アクチュエータの共振周波数付近で１４０Ｈｚから２４０Ｈｚで非常に高く（すなわち１２Ｖ）、「ノイズ」を生じ、特に共振周波数におけるアクチュエータの場合、物体が「衝突」する可能性がある。

【0020】

任意のハプティック効果
図６は、本発明の一実施形態に係る任意のハプティック効果信号の例を示す。ハプティック効果は、例えば、オーディオファイル６１０からまたは加速度ファイル６２０において得られるセンサ記録（例えば加速度計）から任意の信号を使用して生成され得る。

【0021】

一実施形態において、各々の任意信号の振動数成分は、アクチュエータドライブモジュール１２２が、アクチュエータ１１８に印加するためにオーバードライブ電圧を得ることができるように抽出される。一実施形態において、加速度ファイル６２０の周波数成分を抽出するために、時間領域信号が小さなセクションまたは時間分（例えば、１０ミリ秒または２０ミリ秒）に分けられ、次いで各小さなセクションの周波数成分が、フィルタリングまたは高速フーリエ変換（「ＦＦＴ」）などの周波数領域技術により抽出される。次に、各々の小さなセクションまたはデータチャンクに見られる優位周波数が、図３のルックアップテーブル３００を介して適切なオーバードライブ電圧を見つけるために使用され得る。次のデータチャンクが同様に処理され、新たなオーバードライブ電圧が決定されるなどである。

【0022】

図７Ａ〜７Ｆは、本発明の一実施形態に係る、時間分または「データチャンク」により分離される図６の例の任意信号加速度ファイル６２０のプロットを示す。図７Ａは、２０ミリ秒から４０ミリ秒の間で得られる加速度ファイル６２０の時間セクションが、測定可能な周波数成分７１０を有することを示す。図７Ｂは、２５０Ｈｚの周波数に対応する７２０における優位周波数を示す。この場合、アクチュエータドライブモジュール１２２は、２５０Ｈｚに対応するルックアップテーブル３００からオーバードライブ電圧を使用する。なぜなら、それは図７Ｂに示した優位周波数であるからである。

【0023】

図７Ｃは、４０ミリ秒から６０ミリ秒の間に得られた加速度ファイル６２０の時間セクションが測定可能な周波数成分７３０を有することを示す。図７Ｄは、１８７Ｈｚの周波数に対応する７４０において優位周波数を示す。この場合、アクチュエータドライブモジュール１２２は、１８７Ｈｚに対応するルックアップテーブル３００からオーバードライブ電圧を使用する。なぜなら、それは図７Ｄに示した優位周波数であるからである。

【0024】

図７Ｅは、６０ミリ秒から８０ミリ秒の間に得られた加速度ファイル６３０の時間セクションが測定可能な周波数成分７５０を有することを示す。図７Ｆは、７６０における優位周波数が１２５Ｈｚの周波数に対応することを示す。この場合、アクチュエータドライブモジュール１２２は、１２５Ｈｚに対応するルックアップテーブル３００からオーバードライブ電圧を使用する。なぜなら、それは図７Ｆに示した優位周波数であるからである。

【0025】

別の実施形態において、データチャンクに分けるというより、モジュール１２２は、見られる全ての優位（主）周波数に対応するオーバードライブ電圧の平均を決定するか、またはモジュール１２２は、任意の所与のアクチュエータ１１８のパラメータ内の優位周波数から見られる最小または最大のオーバードライブ値を使用してオーバードライブできる。

【0026】

一実施形態において、アクチュエータドライブモジュール１２２は、図３に示したような周波数応答プロットまたはルックアップテーブルを使用して適切な値を絶えず調べる。さらに、アクチュエータドライブモジュール１２２における周波数応答はシステム間で変化する。あるいは、ソフトウェア実装はノッチフィルタ（図示せず）をシステム１１０に加えることを含んでもよい。さらに、ハードウェア実装は２段階ノッチフィルタ（図示せず）を使用することを含んでもよい。ハードウェアの実施形態において、２段階ノッチフィルタが、コストの関連に応じて、２つのパッシブ段階；１つのアクティブおよび１つのパッシブ段階；または２つのアクティブ段階フィルタとして構成されてもよい。

【0027】

図８は、本発明の一実施形態に係る、アクチュエータドライブモジュール１２２の機能性のフロー図を示す。一実施形態において、図８の機能性は、メモリまたは別のコンピュータ読み取り可能媒体もしくは有形的表現媒体に保存されるソフトウェアにより実装され、プロセッサにより実行される。他の実施形態において、機能は、（例えば、特定用途向け集積回路（「ＡＳＩＣ」）、プログラマブルゲートアレイ（「ＰＧＡ」）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（「ＦＰＧＡ」）などの使用を介して）ハードウェアまたはハードウェアとソフトウェアの任意の組み合わせにより実施され得る。

【0028】

８１０において、ハプティック効果を生成するために使用されるアクチュエータについての周波数応答が受信される。周波数応答はアクチュエータ間で変化する可能性があり、典型的に、製造業者の推奨される電圧（例えば、図２のアクチュエータについて６Ｖ）にて決定される。

【0029】

８２０において、周波数応答に基づいてルックアップテーブル（例えば、図３のルックアップテーブル３００）が生成される。一実施形態において、逆プラント制御法を使用してルックアップテーブルは生成され、アクチュエータの動的応答の数学的モデルが導かれ、システムがより大きな大きさで駆動され得る逆モデルを生成するために使用される。別の実施形態において、実験的モデルが、異なるオーバードライブ電圧にてアクチュエータまたはアクチュエータを有するシステムの応答を測定することにより生成されてもよい。アクチュエータ移動物体およびハウジングの衝突に起因して機械的ノイズを有さない、より大きな加速度を生成するオーバードライブ電圧は、特定の周波数についての適切なオーバードライブ電圧としてキャプチャされる。同様のことが周波数のセット（例えば、５０Ｈｚ〜５００Ｈｚ）について行われる。オーバードライブ電圧値および対応する周波数は図３に示すようにプロットされ得、また、ルックアップテーブルとして使用され得る。

【0030】

８３０において、ハプティック効果およびハプティック信号についてのリクエストが受信される。一実施形態において、ハプティック信号はパラメータ化された周期信号または任意信号であってもよい。

【0031】

８４０において、ハプティック信号の周波数が抽出される。一実施形態において、多周波数が抽出されてもよく、異なる時間分についての異なる周波数が任意のハプティック信号について抽出されてもよい。

【0032】

８５０において、周波数値について適切なオーバードライブ電圧値がルックアップテーブルから読み出される。

【0033】

８６０において、読み出されたオーバードライブ値を使用し、それをアクチュエータに適用することによってハプティック効果が生成される。１つより多い周波数値に関して、８５０および８６０は必要に応じて反復される。

【0034】

開示されているように、実施形態は、逆信号ルックアップテーブルを生成し、ルックアップテーブルに基づいてアクチュエータに適用されるハプティック信号の電圧を変化させることによりアクチュエータをオーバードライブする。特定の周波数にて、オーバードライブ電圧は、アクチュエータの物体がアクチュエータのケーシングと接触することを防ぐために減少される。オーバードライブの結果として、アクチュエータの動的範囲が増加し、したがって、比較的強い短いパルスを有するハプティック効果が生成され得る。

【0035】

いくつかの実施形態が本明細書に具体的に例示および／または記載されている。しかしながら、開示された実施形態の修飾および変更が、上記の教示に含まれ、本発明の精神および意図する範囲から逸脱せずに添付の特許請求の範囲の範囲内であることは理解されるであろう。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図7D】

【図7E】

【図7F】

【図8】