特許 7038874 圧電トランスデューサの高分解能検知

(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】

(24)【登録日】2022-03-10

(45)【発行日】2022-03-18

(54)【発明の名称】圧電トランスデューサの高分解能検知

(51)【国際特許分類】

   G01L 1/16 20060101AFI20220311BHJP

【ＦＩ】

G01L1/16 G

【請求項の数】 20

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2021065840

(22)【出願日】2021-04-08

(65)【公開番号】P2021189167

(43)【公開日】2021-12-13

【審査請求日】2022-01-13

(31)【優先権主張番号】15/929,890

(32)【優先日】2020-05-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】519338245

【氏名又は名称】ボレアス テクノロジーズ インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000855

【氏名又は名称】特許業務法人浅村特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】シモン シャプット

【審査官】岡田 卓弥

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１７－５３７５７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】欧州特許出願公開第２２９９５９６（ＥＰ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１６／１７５９８６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０３０６４８１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｌ １／００－ １／２６

Ｇ０１Ｌ ５／００－ ５／２８

Ｈ０１Ｌ４１／００－４１／１１３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の寄生伝導経路を有する第１のスイッチを含む圧電ドライバ回路を有する圧電トランスデューサを動作させる方法であって、
第１の圧電トランスデューサに印加された第１の力によって生成された第１の検知電圧を繰り返し検知するステップと、
前記第１の検知電圧が前記第１の寄生伝導経路の第１のトリガ・レベルに近づくたびに、前記第１の検知電圧を放電し、それによって複数の第１の電圧セグメントを生成するステップと、
前記複数の第１のセグメント電圧から前記第１の圧電トランスデューサの両端の第１の合計検知電圧を判定するステップと
を含む、方法。

【請求項2】

前記第１のトリガ・レベルに基づいて、前記第１の検知電圧を第１の閾値電圧と比較するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記判定するステップが、
前記第１の検知電圧が前記第１の閾値電圧に達するたびに、前記複数の第１の電圧セグメントのうちの１つのデジタル表現を生成するステップと、
前記第１の検知電圧が前記第１の閾値電圧に達するたびに、各デジタル表現で第１の累積和を更新するステップと、
前記第１の累積和から、前記第１の圧電トランスデューサの両端の前記第１の合計検知電圧を判定するステップと
を含む、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記判定するステップが、
前記第１の検知電圧が検知されるたびに、各第１の検知電圧の中間デジタル表現を生成するステップと、
前記第１の累積和及び前記中間デジタル表現から、前記第１の圧電トランスデューサの両端の前記第１の合計検知電圧を判定するステップと
をさらに含む、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

前記圧電ドライバ回路の前記第１のスイッチが、前記第１の寄生伝導経路を含むドライバ回路スイッチを備え、前記方法が、前記第１の圧電トランスデューサに対する力又は変位の応答を生成するために前記第１の圧電トランスデューサに駆動電圧を送るステップを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記第１の検知電圧が検知されるたびに、各第１の検知電圧の中間デジタル表現を生成するステップをさらに含み、
前記駆動電圧を送る前記ステップが、前記第１の合計検知電圧に前記中間デジタル表現を加えた和が所定の作動レベルよりも大きいときに前記駆動電圧を送るステップを含む、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記圧電ドライバ回路が、第２の寄生伝導経路を有する第２のスイッチを含み、
前記方法が、
前記第２の寄生経路の第２のトリガ・レベルに基づいて、前記第１の検知電圧を第２の閾値電圧と比較するステップと、
前記第１の検知電圧が前記第２の閾値電圧に達するたびに、前記第１の検知電圧を放電し、それによって複数の第２の電圧セグメントを生成するステップと、
前記複数の第２のセグメント電圧から、前記第１の圧電トランスデューサの両端の第２の合計検知電圧を判定するステップと
をさらに含む、請求項５に記載の方法。

【請求項8】

前記圧電ドライバ回路がまた、第２の圧電トランスデューサの両端に駆動電圧を選択的に送るように構成され、
前記ドライバ回路が前記第２の圧電トランスデューサの両端に前記駆動電圧を送っている間に、前記第１の圧電トランスデューサの両端の前記第１の合計検知電圧を判定するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項9】

第２の圧電トランスデューサに印加された第２の力によって生成された第２の検知電圧を検知するステップと、
前記第２の圧電トランスデューサの第２の寄生経路の第２のトリガ・レベルに基づいて、前記第２の検知電圧を第２の閾値電圧と比較するステップと、
前記第２の検知電圧が前記第２の閾値電圧に達するたびに、前記第２の検知電圧を放電し、それによって複数の第２の電圧セグメントを生成するステップと、
前記複数の第２の電圧セグメントから、前記第２の圧電トランスデューサの両端の第２の合計検知電圧を判定するステップと
をさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項10】

前記第１の検知電圧が第１の検知スイッチからの第３の寄生伝導経路の第３のトリガ・レベルに近づくたびに、前記第１の検知スイッチで前記第１の検知電圧を放電し、複数の第１のセグメント電圧を生成するステップと、
前記第２の検知電圧が第２の検知スイッチからの第４の寄生伝導経路の第４のトリガ・レベルに近づくたびに、前記第２の検知スイッチで前記第２の検知電圧を放電し、複数の第２のセグメント電圧を生成するステップと
をさらに含む、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記圧電ドライバ回路が前記第１の圧電トランスデューサに駆動電圧を送っている間に、前記第２の圧電トランスデューサの両端の前記第２の合計検知電圧を判定することをさらに含む、請求項９に記載の方法。

【請求項12】

入力電圧を提供する電圧源に結合するように構成され、第１の圧電トランスデューサの両端に駆動電圧を送るように構成されている、前記第１の圧電トランスデューサを動作させるための装置であって、
前記第１の圧電トランスデューサに接続されるように構成されている、第１の寄生伝導経路を含む第１のドライバ回路スイッチを備えるドライバ回路であって、前記入力電圧を受け取り、前記第１の圧電トランスデューサに対する力又は変位の応答を生成するために前記駆動電圧を送るように構成されている、ドライバ回路と、
前記第１の圧電トランスデューサに印加された第１の力によって生成された第１の検知電圧を検知するように構成され、第１の検知スイッチを含む検知回路と、
前記第１のドライバ・スイッチ及び前記第１の検知スイッチを制御して、前記第１の検知電圧が前記第１の寄生伝導経路の第１のトリガ・レベルに近づくたびに、前記第１の検知電圧を放電し、複数の第１のセグメント電圧を生成するように構成され、前記複数の第１のセグメント電圧から前記第１の圧電トランスデューサの両端の第１の合計検知電圧を判定するように構成されている、コントローラと
を備える、装置。

【請求項13】

前記コントローラがまた、前記第１のトリガ・レベルに基づいて、前記第１の検知電圧を第１の閾値電圧と比較するように構成されている、請求項１２に記載の装置。

【請求項14】

前記コントローラがまた、
前記第１の検知電圧が前記第１の閾値電圧に達するたびに、前記複数の第１の電圧セグメントのうちの１つのデジタル表現を生成し、
前記第１の検知電圧が前記第１の閾値電圧に達するたびに、各デジタル表現で第１の累積和を更新し、
前記第１の累積和から、前記第１の圧電トランスデューサの両端の前記第１の合計検知電圧を判定する
ように構成されている、請求項１３に記載の装置。

【請求項15】

前記コントローラがまた、
前記第１の検知電圧が検知されるたびに、各第１の検知電圧の中間デジタル表現を生成し、
前記第１の累積和及び前記中間デジタル表現から、前記第１の圧電トランスデューサの両端の前記第１の合計検知電圧を判定する
ように構成されている、請求項１４に記載の装置。

【請求項16】

前記コントローラがまた、
前記第１の検知電圧が検知されるたびに、各第１の検知電圧の中間デジタル表現を生成し、
前記第１の累積和を含む前記第１の合計検知電圧に前記中間デジタル表現を加えた和が所定の作動レベルよりも大きいときに前記駆動電圧を送る
ように構成されている、請求項１４に記載の装置。

【請求項17】

前記ドライバ回路が、第２の寄生伝導経路を有する第２のドライバ・スイッチを含み、
前記コントローラがさらに、
前記第２の寄生経路の第２のトリガ・レベルに基づいて、前記第１の検知電圧を第２の閾値電圧と比較し、
前記第１の検知電圧が前記第２の閾値電圧に達するたびに、前記第１の検知電圧を放電し、それによって複数の第２の電圧セグメントを生成し、
前記複数の第２のセグメント電圧から、前記第１の圧電トランスデューサの両端の第２の合計検知電圧を判定する
ように構成されている、請求項１２に記載の装置。

【請求項18】

前記ドライバ回路が、前記駆動電圧を第２の圧電トランスデューサに送るように構成されている、第２の寄生伝導経路を有する第２のドライバ回路スイッチをさらに備え、
前記検知回路がまた、前記第２の圧電トランスデューサに印加された第２の力によって生成された第２の検知電圧を検知するように構成され、
前記検知回路が、前記第２の検知電圧が前記第２の寄生伝導経路の第２のトリガ・レベルに近づくたびに、前記第２の検知電圧を放電し、複数の第２のセグメント電圧を生成するように構成されている第２の検知スイッチを含み、
前記コントローラがまた、前記複数の第２のセグメント電圧から前記第２の圧電トランスデューサの両端の第２の合計検知電圧を判定するように構成されている、請求項１２に記載の装置。

【請求項19】

前記コントローラがまた、
前記第１の検知スイッチを制御して、前記第１の検知電圧が前記第１の検知スイッチからの第３の寄生伝導経路の第３のトリガ・レベルに近づくたびに、前記第１の検知電圧を放電し、前記複数の第１のセグメント電圧を生成し、
前記第２の検知スイッチを制御して、前記第２の検知電圧が前記第２の検知スイッチからの第４の寄生伝導経路の第４のトリガ・レベルに近づくたびに、前記第２の検知電圧を放電し、前記複数の第２のセグメント電圧を生成する
ように構成されている、請求項１８に記載の装置。

【請求項20】

前記コントローラがまた、前記ドライバ回路が前記第２の圧電トランスデューサに前記駆動電圧を送っている間に、前記複数の第１のセグメント電圧から前記第１の圧電トランスデューサの両端の前記第１の検知電圧を判定するように構成されている、請求項１９に記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧電トランスデューサ用又は電気活性トランスデューサ用のドライバ回路に関し、詳細には、圧電トランスデューサ用の高分解能検知を備えたドライバ回路に関する。

【背景技術】

【0002】

圧電効果を使用する従来の触覚フィードバック・システムでは、ドライバ回路が、高電圧信号を圧電トランスデューサに印加し、印加された高電圧信号に応答して、圧電トランスデューサが、ユーザに触覚を与えるのに十分な機械的運動を生成する。さらに、ユーザによって圧電トランスデューサに力が印加されると、検知回路が検知電圧信号を生成し、これにより、圧電トランスデューサがスイッチとして機能できるようになる。

【0003】

ドライバ回路と検知回路が同じ回路である場合、電力デバイスの相互接続から生じる複数の寄生効果に起因して、検知の正確さに対する制限が多く存在する。これらの制限は、多くの印加に対する検知の実行可能性を制限する可能性がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】欧州特許第３，０６５，０２９号明細書

【文献】米国特許第１０，１９９，５５５号明細書

【文献】米国特許出願第１６／１３６，３４７号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の目的は、圧電トランスデューサなどの任意の電気活性トランスデューサに高分解能検知ドライバ回路を提供することによって、従来技術の欠点を克服することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

したがって、本発明は、第１の寄生伝導経路を有する第１のスイッチを含む圧電ドライバ回路を有する圧電トランスデューサを動作させる方法に関し、方法は、
第１の圧電トランスデューサに印加された第１の力によって生成された第１の検知電圧を繰り返し検知するステップと、
第１の検知電圧が第１の寄生伝導経路の第１のトリガ・レベルに近づくたびに第１の検知電圧を放電し、それによって複数の第１の電圧セグメントを生成するステップと、
複数の第１のセグメント電圧から第１の圧電トランスデューサの両端の第１の合計検知電圧を判定するステップと
を含む。

【0007】

本発明の別の態様は、入力電圧を提供する電圧源に結合するように構成され、第１の圧電トランスデューサの両端に駆動電圧を送るように構成された、第１の圧電トランスデューサを動作させるための装置に関し、装置は、
第１の圧電トランスデューサに接続されるように構成された、第１の寄生伝導経路を含む第１のドライバ回路スイッチを備えるドライバ回路であって、入力電圧を受け取り、第１の圧電トランスデューサに対する力又は変位の応答を生成するために駆動電圧を送るように構成された、ドライバ回路と、
第１の圧電トランスデューサに印加された第１の力によって生成された第１の検知電圧を検知するように構成され、第１の検知スイッチを含む検知回路と、
第１のドライバ・スイッチ及び第１の検知スイッチを制御して、第１の検知電圧が第１の寄生伝導経路の第１のトリガ・レベルに近づくたびに第１の検知電圧を放電し、複数の第１のセグメント電圧を生成するように構成され、複数の第１のセグメント電圧から第１の圧電トランスデューサの両端の第１の合計検知電圧を判定するように構成された、コントローラと
を備える。

【0008】

本発明について、その好ましい実施例を示す添付図面を参照してより詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示の一実施例による圧電トランスデューサ・システムの概略図である。

【図2A】本開示の一実施例による圧電トランスデューサ・ドライバ回路の概略図である。

【図2B】本開示の一実施例による圧電トランスデューサ・ドライバ回路の概略図である。

【図3】本発明の一実施例による圧電トランスデューサ・システムの概略図である。

【図4】図３の圧電トランスデューサ・システムの、検知／駆動アルゴリズムを実行しない場合の出力電圧対時間のグラフである。

【図5】図１又は図３の圧電トランスデューサ・システムの、検知／駆動アルゴリズムを動作中の出力電圧対時間のグラフである。

【図6】圧電トランスデューサを制御するためのアルゴリズムの流れ図である。

【図7】本開示の別の実施例によるマルチチャネル圧電トランスデューサ・システムの概略図である。

【図8】従来のマルチチャネル圧電トランスデューサ・システムの場合の、圧電検知電圧の電圧対時間のグラフである。

【図9】図７のマルチチャネル圧電トランスデューサ・システムの場合の、圧電検知電圧の電圧対時間のグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本教示を、様々な実施例及び実例と共に説明しているが、本教示をそのような実施例に限定することを意図するものではない。それとは逆に、本発明は、当業者によって理解されるような様々な代替物及び均等物を包含する。

【0011】

図１は、駆動用、例えば、触覚フィードバック用のアクチュエータと、力検知用、例えばスイッチ又はレベル制御用のアクチュエータとの両方として、圧電トランスデューサＰ_１、又は電気活性高分子トランスデューサなどの何らかの他の形態のトランスデューサを使用することができる、圧電トランスデューサ・システム１を示す。典型的には、回路は、圧電トランスデューサＰ_１を駆動するか、又は圧電トランスデューサＰ_１に印加された力を検知するように設計される。同じシステム内で両方の機能を組み合わせる場合、及び／又は、複数の圧電トランスデューサを同時に動作させる場合、システムのドライバ・セクションの出力デバイス（トランジスタ）によって作成される寄生経路から問題が生じる。特許文献１（京セラ）に開示されているシステムなどの従来のシステムは、異なるモード間で切り替えて寄生経路を分離するために、駆動ユニット及び検知ユニットに加えて４つ又は５つのスイッチを必要とする。

【0012】

圧電トランスデューサ・システム１は、入力段３と、ドライバ段４と、増幅器バイアス／スイッチ制御５と、圧電トランスデューサＰ_１又は何らかの他の電気活性トランスデューサを含む出力段６とを備える圧電トランスデューサ回路２を含む。圧電トランスデューサ回路２は、処理すべき電力が高いため、単一のチップで、又はディスクリート部品を使用して実装されてもよい。入力段３は、典型的には２０Ｖから２００Ｖの間の高電圧電圧源Ｖ_ＨＶを含むか、又はそれに接続されてもよく、それにより、ドライバ段４は、例えば、圧電トランスデューサＰ_１の両端の、出力ノード１３での出力電圧Ｖ_ｏｕｔ、及び出力段６への出力電圧Ｖ_ｏｕｔとして、所望のドライバ電圧Ｖ_ＤＲを、Ｖ_ＨＶと、高電圧源Ｖ_ＨＶと同じ大きさ又は降下させた大きさのＶ_ｒｅｆとの間、例えば、典型的には２０Ｖから８０Ｖの間の値で、駆動するだけでよい。

【0013】

代替として、入力段３は、典型的には２Ｖから１０Ｖの間、好ましくは３．６Ｖから５Ｖの、バッテリなどの低電圧源Ｖ_ＩＮを含むか、又はそれに接続されてもよく、それにより、ドライバ段４は、入力電圧Ｖ_ｉｎをより高いピーク、例えば３０Ｖ～６０ＶのＡＣドライバ電圧Ｖ_ＤＲに変換するための、電力変換器回路１８も含む。電力変換器回路１８は、複数のスイッチ、例えば、電力変換トランジスタ、並びに入力電圧Ｖ_ｉｎを所望のドライバ電圧Ｖ_ＤＲに増幅するためのインダクタ及びコンデンサなどの他の電気構成要素を備えてもよい。

【0014】

ドライバ段４は、１つ又は複数のドライバ段スイッチ、例えば、駆動電圧Ｖ_ＤＲを出力段６に選択的に送るために出力電圧Ｖ_ｏｕｔとして必要とされる駆動電圧Ｖ_ＤＲで出力ノード１３をバイアスするように構成された、第１のドライバ・トランジスタＱ_ＤＲ１及び第２のドライバ・トランジスタＱ_ＤＲ２を含んでもよい。圧電トランスデューサＰ_１の両端の出力ノード１３と基準ノード２０との間に延在する第２の駆動トランジスタＱ_ＤＲ２はまた、ドライバ段４が圧電トランスデューサＰ_１を作動させた後、出力ノード１３を例えば元の０Ｖまで放電して、通常の検知を続行できるように構成されてもよい。

【0015】

増幅器バイアス／スイッチ制御５は、ドライバ段スイッチＱ_ＤＲ、例えば、第１のスイッチＱ_ＤＲ１及び第２のスイッチＱ_ＤＲ２、並びに必要に応じて電力変換器スイッチのバイアスを制御するコントローラ５０を備えてもよい。所望のシステム仕様を実現するように増幅器バイアス／スイッチ制御５を設計するには、多くの方法がある。コントローラ５０はまた、例えばユーザによって圧電トランスデューサＰ_１に外力が印加されたかどうかを判定するために、例えば出力ノード１３からの出力電圧Ｖ_ｏｕｔを継続的に検知してもよい。具体的には、コントローラ５０は、外力、及び出力電圧Ｖ_ｏｕｔとして測定された圧電トランスデューサＰ_１からの結果として生じる検知電圧Ｖ_Ｓｅｎｓが、作動レベルを超えるかどうかを判定し、その結果、コントローラ５０は、ドライバ段４を作動させて、圧電トランスデューサＰ_１にドライバ電圧Ｖ_ＤＲを送り、触覚応答、例えば、振動、並進、及び／又はノイズを生成する。出力電圧Ｖ_ｏｕｔは、出力ノード１３と基準電圧Ｖ_ｒｅｆとの間で測定された電圧であり、この電圧は、圧電トランスデューサ・システム１の現在の活動に応じて、検知電圧Ｖ_Ｓｅｎｓ及び／又はドライバ電圧Ｖ_ＤＲを含み得る。コントローラ５０はまた、外界、例えば、スマート・ウォッチ、スマート・フォン、又はタブレットなどの、圧電トランスデューサ・システム１を組み込んだホスト電子デバイスからの外部命令信号に応答して、ドライバ段４を作動させて、圧電トランスデューサＰ_１にドライバ電圧Ｖ_ＤＲを送り、触覚応答を生成してもよい。

【0016】

出力段６には、例えば１つ又は複数の圧電トランスデューサＰ_１などの負荷１５と並列に、圧電トランスデューサ回路２の出力、例えば駆動電圧信号Ｖ_ＤＲをフィルタリングするように構成されたパッシブ・フィルタ８が設けられてもよい。パッシブ・フィルタ８は任意選択であるが、システム１の高レベルの挙動を変更することなく使用することができる。パッシブ・フィルタ８は、負荷１５に到達する前に、駆動電圧信号Ｖ_ＤＲの高周波成分を除去するために、ドライバ段４と負荷１５との間に挿入されてもよい。パッシブ・フィルタ８は、特に、ドライバ段４がＤ級増幅器トポロジを使用する場合に有用である。

【0017】

基準電圧Ｖ_ｒｅｆは、負荷１５、例えば、圧電トランスデューサＰ_１の電圧基準を表す。基準電圧Ｖ_ｒｅｆは、接地又はシステム内の任意の他の都合の良い電圧、例えば、Ｖ_ｉｎとすることができる。

【0018】

増幅器バイアス／スイッチ制御５内に、又は増幅器バイアス／スイッチ制御５とは別に、高電圧保護回路９が含まれてもよく、高電圧保護回路９は、出力ノード１３からの出力電圧Ｖ_ｏｕｔ、すなわち、負荷１５からの検知電圧信号Ｖ_Ｓｅｎｓ、及び／又はドライバ段４からのドライバ電圧Ｖ_ＤＲを、１つ又は複数のアナログ・デジタル変換器ＡＤＣ１７にとって適切な、例えば、安全な電圧レベルに適合させるか又はブロックする、電子アーキテクチャを備える。１つ又は複数のＡＤＣ１７は、出力電圧Ｖ_ｏｕｔ、すなわち、検知電圧信号Ｖ_Ｓｅｎｓ及び／又は駆動電圧信号Ｖ_ＤＲを、デジタル表現に変換し、検知電圧信号Ｖ_Ｓｅｎｓ及び／又は駆動電圧信号Ｖ_ＤＲの大きさの対応するデジタル値を、増幅器バイアス／スイッチ制御５内のコントローラ５０に伝達する。

【0019】

検知／駆動アルゴリズム１０は、圧電トランスデューサ・システム１の一部として、又は別個のメモリ記憶デバイスとして、コンピュータ・ハードウェア又は非一時的メモリに記憶されたコンピュータ・ソフトウェアの形態とすることができ、検知／駆動アルゴリズム１０により、様々な印加中に、検知電圧信号Ｖ_Ｓｅｎｓが、圧電トランスデューサＰ_１に直接接続された任意のドライバ・トランジスタＱ_ＤＲ、例えば、第１のスイッチＱ_ＤＲ１又は第２のスイッチＱ_ＤＲ２のいずれかの寄生伝導経路をトリガする、例えばボディ・ダイオードを、順方向にバイアスする場合でも、増幅器バイアス／スイッチ制御５、具体的にはコントローラ５０が、負荷、例えば、圧電トランスデューサＰ_１の両端の検知電圧Ｖ_Ｓｅｎｓを正確に検知することが可能になる。例えば、圧電トランスデューサＰ_１の作動後の圧電トランスデューサＰ_１への力の除去中、負の電圧、例えば－２Ｖの電圧が生成される可能性があり、これにより、ドライバ・トランジスタＱ_ＤＲのうちの少なくとも１つ、例えば第２のスイッチＱ_ＤＲ２で寄生リークが生じ、特に、力及び結果として生じる検知電圧Ｖ_Ｓｅｎｓが作動レベルを超える程度に大きい場合、コントローラ５０が圧電トランスデューサＰ_１に印加された力を正確に判定することができなくなる。

【0020】

したがって、出力ノード１３からの出力電圧Ｖ_ｏｕｔ、すなわち検知電圧Ｖ_Ｓｅｎｓを繰り返しゼロにして、実際の検知電圧Ｖ_Ｓｅｎｓを判定するために使用される電圧セグメントの編集を可能にするために、検知スイッチＱ_Ｓが設けられてもよい。例えば、検知スイッチ、例えば検知トランジスタＱ_Ｓは、コントローラ５０に接続された制御端子、例えばゲートと共に、圧電トランスデューサＰ_１、例えば出力ノード１３と、基準電圧、例えばＶ_ｒｅｆ、Ｖ_ｉｎ、又は接地との間に接続されてもよく、以下に詳細に開示するように、必要に応じて、圧電トランスデューサＰ_１の両端の検知電圧Ｖ_Ｓｅｎｓをゼロにする、すなわち、基準電圧Ｖ_ｒｅｆまで放電することを可能にする。第２のドライバ・スイッチＱ_ＤＲ、又は圧電トランスデューサ・システム１にすでに設けられている何らかの他の適切なスイッチ、例えばトランジスタを、検知スイッチＱ_Ｓとして使用することもできる。

【0021】

通信インターフェース１９は、システム１が、１つ若しくは複数の圧電トランスデューサＰ_１を駆動することに関連する信号、及び／又は、１つ若しくは複数の圧電トランスデューサＰ_１への力の印加を検知することに関連する信号を、外界、例えばスマート・ウォッチ、スマート・フォン、又はタブレットなどの、圧電トランスデューサ・システム１を組み込んだホスト電子デバイスとの間で送受信することを可能にする。圧電トランスデューサＰ_１の作動が、任意の形態のユーザ入力、例えばオン／オフ、音量アップ、音量ダウン、入力などの指示を、ホスト・デバイスに提供してもよい。

【0022】

図２Ａ及び図２Ｂは、圧電トランスデューサ回路２の２つの実施例を示す。ドライバ段４は、異なる増幅器アーキテクチャ、例えば、Ａ級、ＡＢ級、Ｄ級などに基づき得るが、アーキテクチャ及び構成要素の観点から、負荷１５、例えば、１つ又は複数の電気活性又は圧電トランスデューサＰ_１は、出力ノード１３と、ユニポーラ出力のための基準電圧ノードＶ_ｒｅｆ又はノード２０との間に接続されている（図２Ａ）。バイポーラ出力、例えば、図２Ｂの場合、負荷１５の各端部は、異なる出力ノード１３＋及び１３－に接続されている。すべての場合において、出力ノード１３＋及び１３－での出力電圧Ｖ_ｏｕｔ、例えば、ドライバ電圧Ｖ_ＤＲ及び／又は検知電圧Ｖ_Ｓｅｎｓが、１つ又は複数のスイッチ、例えば、トランジスタＱ_ＤＲ１＋、Ｑ_ＤＲ１－、Ｑ_ＤＲ２＋、及びＱ_ＤＲ２－によって最小限に制御されて、負荷１５の両端の、高電圧電源Ｖ_ＨＶ若しくはＶ_ｉｎ（又は電流源）と基準電圧Ｖ_ｒｅｆ、例えば基準ノード２０との間で電流が流れることを可能にしてもよい。

【0023】

図３には１つの例外が示されており、図３は、参照により本明細書に組み込まれる、２０１９年２月５日にＳｉｍｏｎ Ｃｈａｐｕｔの名で発行された特許文献２に記載されている２トランジスタ・アーキテクチャを示している。２トランジスタ・ドライバ段４により、電流を第２のスイッチＱ_２を介して負荷１５でシンク及びソースすることが可能になる。すべての図において、寄生経路を明示的に示すために、第１のスイッチＱ_１及び第２のスイッチＱ_２のボディ・ダイオードは、ダイオード記号によって示されている。すべてのトランジスタについて、導電端子から導電端子への電圧、例えばドレイン・ソース電圧（Ｖ_ＤＳ）が、例えば負荷１５に接続された第２のスイッチＱ_２のボディ・ダイオードのリーク又はターンオン電圧を超えて十分に負になると、電流は、ボディ・ダイオードを介して、第１の導電端子、例えばソースから、第２の導電端子、例えばドレインまで流れ始める。電流がダイオードに流れ始めるリーク電圧は、典型的には、使用される厳密なデバイス及び半導体技術に応じて、０．２Ｖから０．７Ｖの間とすることができる。説明を簡単にするためにＮ型ＭＯＳトランジスタを使用するものと仮定しているが、当業者には、他のトランジスタ、例えばＰ型デバイスでも同様の状況が発生することが理解されよう。

【0024】

圧電トランスデューサ・システム１は、入力段３と、ドライバ段４と、増幅器バイアス／スイッチ制御５と、出力段６とを備える圧電トランスデューサ回路２を含む。圧電トランスデューサ・システム１は、処理すべき電力が高いため、単一のチップで、又はディスクリート部品を使用して実装されてもよい。入力段３は、典型的には６Ｖから２０Ｖの間、好ましくは９Ｖから１６Ｖの入力電圧Ｖ_ｉｎを伴う、バッテリなどの電圧源Ｖ_ＩＮに接続されてもよい。ドライバ段４は、クリーンな正弦波形を生成する順方向ブースト／逆方向バック変換器を含む電力変換器回路１８を備えてもよい。ドライバ段４の電力変換器回路１８は、電圧源Ｖ_ＩＮに接続されたインダクタＬ_１、及び、インダクタＬ_１と接地との間に接続された第１のロー・サイド・スイッチＱ_１と、インダクタＬ_１と出力段６との間に接続された第２のドライバ・スイッチＱ_２とから構成されるドライバ段スイッチ、例えば、ドライバ・トランジスタＱ_ＤＲを含んでもよい。第１のスイッチＱ_１内のトランジスタの制御端子、例えばゲートは、増幅器バイアス／スイッチ制御５内の第１のゲート・ドライバ１１に接続されてもよく、第２のスイッチＱ_２内のトランジスタの制御端子、例えばゲートは、増幅器バイアス／スイッチ制御５内の第２のゲート・ドライバ１２に接続されてもよい。第１のゲート・ドライバ１１と第２のゲート・ドライバ１２は共に、コントローラ５０に接続されてもよく、コントローラ５０は、第１のゲート・ドライバ１１及び第２のゲート・ドライバ１２に制御信号を送信して、第１のスイッチＱ_１及び第２のスイッチＱ_２の動作をそれぞれ制御する。

【0025】

前述の実施例が正弦波形に使用されることが説明されているが、当業者には、本明細書に記載の実施例が、任意の複雑なアナログ波形、例えば、正方形、三角形、ＡＭ変調、ＦＭ変調の波形で動作することができ、正弦波形での動作に限定されないことが理解されよう。

【0026】

入力段３は、低電圧源Ｖ_ＩＮと接地との間に接続されたフィルタ・コンデンサ（Ｃ_ＶＩＮ）、及び低電圧源Ｖ_ＩＮと単一インダクタＬ_１との間に接続された検知抵抗器（Ｒ_Ｓ）を含んでもよい。単一インダクタＬ_１は、検知抵抗器Ｒ_Ｓとドライバ段４のスイッチング・ノードＳＷとの間に接続されてもよい。増幅器バイアス／スイッチ制御５に含まれ得る電流センサ７は、電流、並びに／又は、インダクタＬ_１及びドライバ段４に入る電圧を測定するために、検知抵抗器Ｒ_Ｓの両側及びコントローラ５０に接続されてもよい。電流センサ７は、動作中のすべての可能なスイッチング条件、例えば、境界伝導モード、不連続伝導モード、及び連続伝導モードにおいて、双方向電流検知を提供する。電流フィードバック・センサ７は、スイッチング・ノードＳＷでのスイッチング損失が高くなることを回避するために、第１のスイッチＱ_１及び第２のスイッチＱ_２が適時に、確実にオン／オフに切り替わるようにする。

【0027】

第２のスイッチＱ_２は、スイッチング・ノードＳＷに接続されてスイッチング・ノード電圧Ｖ_ｓｗを基準とする第１の導電端子、例えばソースと、負荷１５に接続された第２の導電端子、例えばドレインと、コントローラ５０に接続された第３の制御端子、例えばゲートとを含む、Ｎ型トランジスタとすることができる。
制御端子を適切に制御するために、増幅器バイアス／スイッチ制御５に含まれ得るレベル・シフト・ブロック１４は、接地を基準とするコントローラ５０からの制御信号を、フローティング・スイッチング・ノードＳＷでのスイッチング・ノード電圧Ｖ_ｓｗを基準とする信号に変換する。第１の実施例では、レベル・シフト・ブロック１４は、デジタル制御信号振幅を、デジタル論理レベルから第２のスイッチＱ_２に適したより高い振幅へのスケーリング、例えば１．８Ｖから５Ｖへのスケーリングを可能にする。

【0028】

レベル・シフト・ブロック１４は、駆動電圧信号Ｖ_ＤＲの基準電圧Ｖ_ｒｅｆ、すなわち基準ノード２０を、接地から任意のフローティング・ノード、この場合はスイッチング・ノードＳＷに変更することができる。図３は、第１のスイッチＱ_１及び第２のスイッチＱ_２用のＮ型トランジスタを示しているが、代替の実施例では、レベル・シフト・ブロックの同様の要件で、異なる型のスイッチ、例えばＰ型トランジスタが使用されてもよい。Ｐ型スイッチ・トランジスタの場合、レベル・シフト・ブロック１４は、フローティング・ブートストラップ電源（図示せず）を使用して、レベル・シフト・ブロック１４の出力に所望のレベルを提供することができる。

【0029】

差動駆動電圧信号（Ｖ_ＤＲ－Ｖ_ＩＮ）が非常にクリーンであることが望ましいが、出力電圧Ｖ_ｏｕｔ、例えば、出力ノード１３での駆動電圧信号Ｖ_ＤＲ又は検知電圧Ｖ_Ｓｅｎｓは必ずしも接地を基準とする必要はない。高電圧保護回路９は、差増幅器１６を含んでもよく、差増幅器１６は、基準電圧Ｖ_ＩＮと、出力ノード１３での出力電圧Ｖ_ｏｕｔ、すなわち駆動電圧Ｖ_ＤＲ及び／又は検知電圧Ｖ_Ｓｅｎｓとの間の差動駆動電圧を継続的に測定し、その差分をシングルエンド信号に変換し、シングルエンド信号はアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）１７に供給され、アナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）１７は、出力電圧Ｖ_ｏｕｔ、すなわち駆動電圧信号Ｖ_ＤＲ及び／又は検知電圧Ｖ_Ｓｅｎｓのデジタル表現をコントローラ５０に提供する。

【0030】

通信インターフェース１９は、シリアル・ペリフェラル・インターフェース（ＳＰＩ）を備えてもよく、ＳＰＩは、外部マイクロコントローラ（又は他のデバイス、例えば、コンピュータ）が、特定の実装に使用される基準波形及び内部設定などの情報を、コントローラ５０を介して圧電トランスデューサ回路２との間で送受信することを可能にする、通信プロトコルを実装する。ＳＰＩは、コントローラ５０とインターフェースするために実装され得るいくつかのデジタル通信プロトコルのうちの一実例であることに留意されたい。通信インターフェースの他の実例には、Ｉ２Ｃ、ＴＤＭ、及びＩ２Ｓが含まれるが、これらに限定されない。

【0031】

インダクタＬ_１は、１０μＨのインダクタとすることができる。インダクタＬ_１の値は、（１）目標の歪みを実現すること、例えば、インダクタンスが低いほど、スイッチング周波数が高くなり、歪み／ＴＨＤ＋Ｎが減少する、及び／又は（２）スイッチング周波数を最小化すること、例えば、一般にスイッチング周波数が低いほど消費電力が少なくなる、を目的として選択されてもよい。

【0032】

混合スイッチを用いた実施例が使用され得るが、第１のスイッチＱ_１及び第２のスイッチＱ_２は、同じタイプとすることができ、これは、集積回路（ＩＣ）実装のための最も実用的な選択であり得る。第１のスイッチＱ_１及び第２のスイッチＱ_２は、他の可能なスイッチの中でも、例えば、ＧａＮ、ＰＭＯＳを備えてもよい。

【0033】

出力段６は、ＧＮＤの代わりに入力電圧Ｖ_ｉｎを基準としてもよい。出力段６は、フィルタ８、例えばコンデンサＣ_ＨＶ、及び負荷１５、例えば圧電トランスデューサＰ_１のうちの１つ又は複数を含んでもよい。したがって、Ｐ_１の両端で０Ｖの差分を得るために、駆動電圧Ｖ_ＤＲと入力電圧Ｖ_ｉｎを等しくすることができる。負荷１５の両端の駆動電圧Ｖ_ＤＲを入力電圧Ｖ_ｉｎよりも高くすることは、ドライバ段４の電力変換器回路１８によって実現されてもよい。

【0034】

図３に示す圧電トランスデューサ・システム１では、電力変換回路１８の変換比、例えば電圧増幅は、例えば、３．６～５Ｖ_ＤＣの入力電圧Ｖ_ｉｎからの、５０から１２０Ｖ_ＡＣの駆動電圧Ｖ_ＤＲの場合、１０倍より大きくてもよく、好ましくは１０倍から２０倍の間であってもよい。最初に、コントローラ５０は、第１のスイッチＱ_１をオンにし、基準ノード２０、例えば接地に接続されているインダクタＬ_１における電流は、直線的に上昇する。コントローラ５０が第１のスイッチＱ_１をオフにすると、スイッチング・ノードＳＷにおける電圧Ｖ_ＳＷは、駆動電圧Ｖ_ＤＲを所望の出力電圧Ｖ_ｏｕｔ値まで高め、電流がインダクタＬ_１から第２のダイオードＱ_２を通って流れて、出力電圧Ｖ_ｏｕｔを増大させる。ここで、スイッチング・ノードＳＷを負荷１５に接続する第２のスイッチＱ_２のボディ・ダイオードがオンになる可能性があるか、又は第２のスイッチＱ_２がオンになる可能性があり、負荷１５、例えばピエゾＰ_１を充電する。インダクタのＬ_１電流が０に達すると、第２のスイッチＱ_２がオフになり、スイッチング・ノード電圧Ｖ_ＳＷが０Ｖに戻る。コントローラ５０は、第１のスイッチＱ_１と第２のスイッチＱ_２の状態を交互に切り替えて、負荷１５から送出又は抽出されるエネルギーの量を制御する。ドライバ段４の電力変換器回路１８では、ブースト変換器の電圧利得は、ほとんどの場合、２より大きいので、スイッチング・ノード電圧Ｖ_ＳＷは、０Ｖより少し低くなる可能性があり、第１のスイッチＱ_１のボディ・ダイオードをオンにする。その結果、第１のスイッチＱ_１は、ゼロ電圧スイッチング条件（ＺＶＳ：ｚｅｒｏ ｖｏｌｔａｇｅ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）下で再びオンになり、それによりスイッチング・ノードＳＷの寄生容量に関連するスイッチング損失が減少する。

【0035】

第２のスイッチＱ_２がオフになると、第１のスイッチＱ_１は、ＺＶＳ条件でオンになる。この場合、第１のスイッチＱ_１は、インダクタＬ_１がスイッチ・ノード電圧Ｖ_ＳＷを駆動電圧Ｖ_ＤＲまで充電するのに十分なエネルギーを累積するまで、オンのままでいる。第１のスイッチＱ_１がオフになると、スイッチ・ノード電圧Ｖ_ＳＷが駆動電圧Ｖ_ＤＲまで進み、第２のスイッチＱ_２がＺＶＳ条件でオンになり、それによりスイッチング損失が減少する。

【0036】

圧電トランスデューサ・システム１の問題は、圧電トランスデューサＰ_１の両端の負の電圧を正確に検知できないことであり、これは、駆動スイッチＱ_ＤＲのうちの少なくとも１つ、例えば、第２のスイッチＱ_２の、寄生伝導経路、例えば、ボディ・ダイオードの、リーク又はターンオン電圧Ｖ_ｔｏ、例えば、－０．３Ｖによって制限される。圧電トランスデューサＰ_１の両端の検知電圧Ｖ_Ｓｅｎｓによって、Ｖ_Ｓｅｎｓ－Ｖ_ｓｗが、駆動スイッチＱ_ＤＲ、例えば第２のスイッチＱ_２におけるボディ・ダイオードのリークによって設定されたターンオン電圧Ｖ_ｔｏよりも小さくなると、圧電トランスデューサＰ_１によって生成された他のすべての電荷が、電圧の変化を制限するボディ・ダイオード伝導によって置き換えられるので、コントローラ５０によって読み取られる出力電圧Ｖ_ｏｕｔは、ほぼそのターンオン電圧Ｖ_ｔｏに制限される。

【0037】

図４を参照すると、最初にピエゾＰ_１に力を印加すると、ピエゾＰ_１の両端の検知電圧Ｖ_Ｓｅｎｓ、及び検知電圧Ｖ_Ｓｅｎｓに続いてコントローラ５０によって読み取られる出力電圧Ｖ_ｏｕｔが徐々に増加する、例えば正になる、すなわち、ゼロから最大電圧、例えば２．０Ｖまで増加する結果となる。検知電圧Ｖ_Ｓｅｎｓが作動レベル、例えば１．８Ｖに達すると、圧電トランスデューサＰ_１に駆動電圧Ｖ_ＤＲが強制的に印加され、触覚フィードバック・イベントを生成して、出力電圧Ｖ_ｏｕｔを、駆動電圧Ｖ_ＤＲによって、例えば５０Ｖ以上に増加させる。触覚イベントは、Ｐ_１の両端の電圧を０Ｖに設定することによって終了する。しかしながら、ピエゾＰ_１の力又は圧力を解放すると、今度は、検知電圧Ｖ_Ｓｅｎｓ及び出力電圧Ｖ_ｏｕｔが徐々に減少し、駆動スイッチＱ_ＤＲのうちの１つ、例えば第２のスイッチＱ_２の、ボディ・ダイオードの、ターンオン電圧Ｖ_ｔｏ、例えば－０．３Ｖよりも低い負の電圧になる可能性がある。残念なことに、より低い電圧、すなわち、より大きい負の電圧では、ピエゾＰ_１の両端の検知電圧Ｖ_Ｓｅｎｓは、第２のスイッチＱ_２におけるボディ・ダイオードのリーク又はターンオン電圧Ｖ_ｔｏによって設定された上限よりも低くなり、ピエゾＰ_１によって生成された他のすべての電荷が、測定された出力電圧Ｖ_ｏｕｔの変化を制限するボディ・ダイオード伝導によって置き換えられるので、コントローラ５０によって読み取られる出力電圧Ｖ_ｏｕｔは、その上限電圧に制限される。

【0038】

図５は、検知スイッチ、例えば、検知トランジスタＱ_Ｓを追加した基本アーキテクチャに関連する触覚システムの典型的な使用事例を示しており、この検知スイッチは、検知／駆動アルゴリズム１０がコントローラ５０によって実行されることを可能にするために、既存のドライバ段スイッチ、例えばＱ_ＤＲ２（図１）、追加された検知スイッチＱ_Ｓ（図１）、又は第３のスイッチ、例えばトランジスタＱ_３（図３）の形態をとることができる。負荷１５、例えば、圧電トランスデューサＰ_１の両端の検知電圧信号Ｖ_Ｓｅｎｓは通常、ユーザが圧電トランスデューサＰ_１に力を印加すると、検知電圧Ｖ_Ｓｅｎｓが、触覚効果を開始するように設定された作動レベルに達するまで、正の方向に増加する。作動レベルに達すると、異なるドライバ段スイッチＱ_ＤＲ、例えば、第１のスイッチＱ_１及び第２のスイッチＱ_２が、コントローラ５０によってバイアスされて、圧電トランスデューサＰ_１上に高電圧駆動電圧信号Ｖ_ＤＲを生成する。圧電トランスデューサＰ_１は、駆動電圧信号Ｖ_ＤＲを、圧電トランスデューサＰ_１を介してユーザによって感知される変位又は力に変換する。圧電トランスデューサＰ_１での検知電圧信号Ｖ_Ｓｅｎｓは、ドライバ段スイッチのうちの少なくとも１つ、例えばＱ_２を使用して、触覚効果の終了時に０に戻される。次いで、ユーザが圧電トランスデューサＰ_１から力を除去すると、圧電トランスデューサＰ_１の両端の検知電圧信号Ｖ_Ｓｅｎｓは負になる。したがって、コントローラ５０によって検知／駆動アルゴリズム１０を使用して、合計検知電圧Ｖ_{ＳｅｎｓＴ}の正確な表現、例えばデジタル値を得ることができ、合計検知電圧Ｖ_{ＳｅｎｓＴ}は、出力電圧信号Ｖ_ｏｕｔ、例えば１ｋＳ／ｓ～１０ｋＳ／ｓで継続的に検知される検知電圧Ｖ_Ｓｅｎｓのセグメントからつなぎ合わされ、各サンプルで現在の中間デジタル表現（ｉｎｔｅｒｉｍ ｄｉｇｉｔａｌ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ）を提供し、次いで、出力電圧、すなわち検知電圧Ｖ_Ｓｅｎｓが、例えば２～４ｍｓごとに、寄生伝導経路のターンオン電圧に近づくときは常に、検知スイッチＱ_Ｓによって繰り返し放電されて、放電ごとに完全なセグメントのデジタル表現を提供する。図５には示していないが、検知電圧信号Ｖ_Ｓｅｎｓ又はＶ_{ＳｅｎｓＴ}が、作動レベル、例えば、－１．８Ｖ未満、又は作動レベル値の大きさ（絶対値）を上回る大きさ（絶対値）に達すると、次の触覚効果がトリガされ得る。

【0039】

第３のスイッチＱ_３を備える検知スイッチ、例えば、検知トランジスタＱ_Ｓは、コントローラ５０に接続された制御端子、例えば、ゲートを有し、圧電トランスデューサＰ_１と、基準電圧、例えば、Ｖ_ｒｅｆ、Ｖ_ｉｎ、又は、接地との間に接続されてもよく、圧電トランスデューサＰ_１の両端の出力電圧Ｖ_ｏｕｔ、例えば、検知電圧Ｖ_Ｓｅｎｓを、必要に応じてゼロにすること、すなわち、基準電圧まで放電することを可能にする。したがって、出力電圧Ｖ_ｏｕｔが、寄生伝導経路のトリガ・レベル、例えば、第２のスイッチＱ_２のボディ・ダイオードのターンオン電圧（－０．３Ｖ）に近づくたびに、第３のスイッチＱ_３は、コントローラ５０によって作動されて、出力電圧Ｖ_ｏｕｔ、例えば、圧電トランスデューサＰ_１の両端の検知電圧Ｖ_Ｓｅｎｓをゼロにすることができる。その結果、Ｖ_Ｓｅｎｓに基づく出力電圧Ｖ_ｏｕｔが、負のターンオン電圧よりも高い（又は、正のターンオン電圧よりも低い）レベルで、閾値電圧Ｖ_ｔｈ、例えば、－０．２５Ｖに達するたびに、全電圧セグメントが生成され、コントローラ５０によってデジタル値に変換され、累積検知電圧値Ｖ_ａｃｃに加算され、次いで、検知スイッチＱ_Ｓの作動によって放電される。例えば、閾値電圧（０．２５Ｖ）とほぼ同じ大きさであるが、通常はサンプル・レートに応じて大きくなる複数の電圧セグメントが順次生成され、次いで、放電される。コントローラ５０によって実行される検知／駆動アルゴリズム１０は、複数の電圧セグメントからの圧電トランスデューサＰ_１の両端の検知電圧Ｖ_Ｓｅｎｓを判定する、例えば、その検知電圧Ｖ_Ｓｅｎｓの再構築（デジタル）を提供することができ、正確さが必須である場合は、合計累積検知電圧Ｖ_{ＳｅｎｓＴ}を表すデジタル値を形成する、現在の検知電圧Ｖ_Ｓｅｎｓからの中間デジタル表現を提供することができる。例えば、コントローラ５０によって実行される検知／駆動アルゴリズムは、出力電圧Ｖ_ｏｕｔの異なる電圧セグメント（図５を参照）を（デジタルで）集計するか、又は、出力電圧Ｖ_ｏｕｔが０から閾値電圧Ｖ_ｔｈの間を動く回数をデジタルで集計し、これにより、圧電トランスデューサＰ_１の両端の負の電圧に対してはるかに優れた検知性能を提供することができる。したがって、コントローラ５０は、ユーザがいつ圧電トランスデューサＰ_１を完全に解放したかを判定すること、並びに／又は、例えば、作動レベルの大きさを上回る、圧電トランスデューサＰ_１に対する二次的な力の印加をリセット及び判定するために、より正確な最小の負の電圧を設定することが可能であり得る。図３のアーキテクチャでは、検知／駆動アルゴリズム１０を実装可能にするために、検知スイッチＱ_Ｓ、例えば、第３のスイッチＱ_３を追加する必要があるが、いくつかのアーキテクチャでは、方法を実装するために、余分な構成要素、例えば、スイッチの追加を必要としない場合があり、既存の構成要素、例えば、スイッチを利用して制御アルゴリズムを変更することで十分である場合がある。

【0040】

図６を参照すると、コントローラ５０は、以下の方法で検知／駆動アルゴリズム１０を実行することができる。通常の動作中、コントローラ５０は、検知ステップ１０１を含む検知ループを実行しており、ヒューマン・マシン・インターフェースにおけるアプリケーションの場合、好ましくは毎秒１０００サンプルから毎秒１００００サンプル（１ｋＳ／ｓから１０ｋＳ／ｓ）の間の典型的なレートで、現在の検知電圧Ｖ_Ｓｅｎｓの中間デジタル表現を生成する。検知ループに入る前、第１の圧電トランスデューサＰ_１は、一方の側、例えばＶ_ｉｎで基準電圧Ｖ_ｒｅｆに接続され、ドライバ段スイッチＱ_ＤＲ及び検知スイッチＱ_Ｓがオフに切り替えられて高インピーダンス・ノード１３を作成し、コントローラ５０が、検知電圧Ｖ_Ｓｅｎｓのみから構成される出力電圧Ｖ_ｏｕｔを継続的に判定すること、すなわち圧電トランスデューサＰ_１への力の印加を検知することを可能にする。ステップ１０１において、Ｐ_１の両端の検知電圧Ｖ_Ｓｅｎｓ、（Ｖ_ｏｕｔ－Ｖ_ｒｅｆ）が検知される。累積電圧Ｖ_ａｃｃの値は、最初に０Ｖに設定され、コントローラ５０は、前述のサンプル・レートで、例えば０．１から１ｍｓごとに、検知電圧Ｖ_Ｓｅｎｓの中間デジタル表現を検知及び受信する。

【0041】

判定ステップ１０２において、コントローラ５０は、例えば、検知電圧Ｖ_Ｓｅｎｓが閾値電圧Ｖ_ｔｈを超えているかどうか、又は閾値電圧Ｖ_ｔｈと寄生経路のうちの一部又はすべてのターンオン電圧Ｖ_ｔｏとの間にあるかどうかを判定することによって、圧電トランスデューサＰ_１の両端の電圧が回路内の寄生経路のいずれかのトリガ・レベルに近づいているかどうかを判定する。図５に示すように、ピエゾＰ_１の両端の検知電圧Ｖ_Ｓｅｎｓが十分に負になったとき、図３の実装には単一の寄生経路が存在した。しかしながら、図１及び図８は、ピエゾＰ_１の両端の検知電圧Ｖ_Ｓｅｎｓの上限及び下限が寄生経路をトリガし得る場合を示す。その結果、判定ステップ１０２は、ピエゾＰ_１の両端の現在の検知電圧Ｖ_Ｓｅｎｓによって寄生経路がトリガされるかどうかを検証する。判定は単一の条件を示しているが、実際の適用では複数の条件がテストされてもよい。いずれの条件も真でない場合、すなわち、ピエゾＰ_１の両端の検知電圧Ｖ_Ｓｅｎｓが寄生経路をトリガしそうにない場合、アルゴリズム１０は、合計ステップ１０３に進み、合計検知電圧Ｖ_{ＳｅｎｓＴ}は、累積電圧Ｖ_ａｃｃの現在の値（以下で説明する累積ステップ１０５の結果、又は以前に寄生経路がトリガされていない場合は０Ｖ）に、現在のサンプル、すなわち中間デジタル表現に従ったピエゾＰ_１の両端の現在の測定された検知電圧Ｖ_Ｓｅｎｓを加えた和に等しくなる。次いで、検知ループは、比較ステップ１０４に進み、検知電圧Ｖ_Ｓｅｎｓ又は合計累積検知電圧Ｖ_{ＳｅｎｓＴ}の値が、１つ又は複数の任意の作動レベルと比較される。比較ステップ１０４の結果に応じて、アルゴリズム１０は、合計累積検知電圧Ｖ_ＳｅｎＴが作動レベルに達するまで検知ループを継続し得るか、又は、アルゴリズム１０は、検知ループを終了して、以下で説明するように、ドライバ・ステップ１０７においてドライバ段４及びピエゾＰ_１を駆動する。

【0042】

アルゴリズム１０が検知ループを循環している間、判定ステップ１０２において、条件のうちの１つ、すなわち寄生経路のトリガが真になり得る。条件が真になると、アルゴリズム１０は累積ステップ１０５に進む。累積電圧Ｖ_ａｃｃの値は、現在のサンプル（現在の中間デジタル表現）に基づいてピエゾＰ_１の両端で測定された現在の検知電圧Ｖ_Ｓｅｎｓ（又は、Ｖ_ｏｕｔ－Ｖ_ｒｅｆ）と、以前に放電された検知電圧Ｖ_Ｓｅｎｓの数（電圧セグメントのデジタル表現）に基づいた累積電圧Ｖ_ａｃｃの現在の値との和に対するＶ_ａｃｃとして更新されることになる。アルゴリズム１０が検知ループに入るとき、累積電圧Ｖ_ａｃｃの値は常に０であり、その値は、累積ステップ１０５を通過するたびに更新され、その結果コントローラ５０は、図５及び図９に示すように、圧電トランスデューサＰ_１によって生成された合計累積検知電圧Ｖ_{ＳｅｎｓＴ}を判定することができる。累積ステップ１０５は、合計累積検知電圧Ｖ_{ＳｅｎｓＴ}が新しい累積電圧Ｖ_ａｃｃに等しくなる特殊な事例である。次いで、放電ステップ１０６において、検知スイッチ（例えば、Ｑ_ＤＲ又はＱ_Ｓ）を使用して、ピエゾＰ_１の両端の電圧を０Ｖまで放電する。検知スイッチＱ_Ｓは、実装可能なフィルタを用いて適切な放電を確実にするのに十分な時間だけオンになる。比較ステップ１０４において、各サンプルの後、累積電圧Ｖ_ａｃｃ＋現在の検知電圧Ｖ_Ｓｅｎｓすなわちその中間デジタル表現であり得る、合計累積検知電圧Ｖ_{ＳｅｎｓＴ}が、作動レベルよりも大きい、すなわちピエゾＰ_１への力の印加が十分に大きいとコントローラ５０が検知するか、又は、判定ステップ１０２でホスト・デバイスから外部プロンプトが送信されると、コントローラ５０はドライバ・ステップ１０７に切り替わる。

【0043】

ドライバ・ステップ１０７において、コントローラ５０は、適切にバイアスされたドライバ段スイッチＱ_ＤＲ及び検知スイッチＱ_Ｓによって駆動電圧Ｖ_ＤＲを作動させ、ピエゾＰ_１への力の印加又は他の何らかの他の通知に応答して触覚応答を生成する。駆動ステップ１０７中、ドライバ段スイッチＱ_ＤＲ、例えば、第１のスイッチＱ_１及び第２のスイッチＱ_２、並びに検知スイッチングＱ_ｓ、第３のスイッチＱ_３は、コントローラ５０によって適切にバイアスされて、第１の圧電トランスデューサＰ_１を駆動し、例えば、ピエゾＰ_１への力の印加など、デバイスからの何らかの形態の通知で、又は外部通知、例えば電話呼出しに応答して、ユーザへの触覚応答を生成する。繰り返しステップ１０８を参照すると、触覚効果の終了時、検知／駆動アルゴリズム１０は、例えばホスト・デバイスからの外部プロンプトが別の触覚応答を要求する場合に駆動ステップ１０７を繰り返してもよく、又は検知ループに戻り、ユーザ又はデバイス入力を待ってもよい。ステップ１０１での検知ループに戻る前に、コントローラ５０は、最初に検知スイッチＱ_Ｓ及び又はドライバ段スイッチＱ_ＤＲをオンにして、ピエゾＰ_１の両端の出力電圧Ｖ_ｏｕｔを、例えば０Ｖまで放電し（ステップ１０９）、次いで、リセット・ステップ１１０において、ドライバ段スイッチＱ_ＤＲ及び検知スイッチＱ_Ｓをオフにすることによって、第１のリセット・ステップ１０９及び／又は第２のリセット・ステップ１１０を実行して、ピエゾＰ_１によって生成された電荷を累積（又はドレイン）し、出力ノード１３（Ｖ_ｏｕｔ）と基準電圧Ｖ_ｒｅｆ、例えばＶ_ＩＮとの間の電圧を変化させてもよく、その結果、コントローラ５０は、第１のピエゾＰ_１の両端の検知電圧信号Ｖ_Ｓｅｎｓを示す出力電圧Ｖ_ｏｕｔを正確に受け取る。

【0044】

寄生リークを回避するために、コントローラ５０は、スイッチ、例えばピエゾＰ_１に接続されたトランジスタ、例えばドライバ段スイッチＱ_ＤＲごとに、出力電圧Ｖ_ｏｕｔがいつ閾値電圧Ｖ_ｔｈとターンオン電圧Ｖ_ｔｏとの間にあるかを判定してもよい。例えば、負の電圧の場合、コントローラ５０は、出力電圧Ｖ_ｏｕｔがいつ閾値電圧Ｖ_ｔｈよりも小さくなるかを判定してもよい。正の電圧の場合、コントローラ５０は、出力電圧Ｖ_ｏｕｔがいつ閾値電圧Ｖ_ｔｈよりも大きくなるかを判定してもよい。代替として、コントローラ５０は、出力電圧の大きさ（又は絶対値）｜Ｖ_ｏｕｔ－Ｖ_ｒｅｆ｜がいつ閾値電圧の大きさ（又は絶対値）｜Ｖ_ｔｈ｜よりも大きくなるかを判定してもよい。図３を参照すると、閾値電圧Ｖ_ｔｈ（例えば、－０．２５Ｖ）は、第２のスイッチＱ_２のターンオン電圧Ｖ_ｔｏ（例えば、－０．３Ｖ）よりも大きい電圧に対応する。

【0045】

図１を参照すると、判定ステップ１０２は、すべての駆動スイッチＱ_ＤＲ又はそれらのうちの少なくともいくつか、例えば、ピエゾＰ_１に直接接続された駆動スイッチ（Ｑ_ＤＲ１、Ｑ_ＤＲ２、Ｑ_２）又は最小の大きさ若しくは最大の値のターンオン電圧Ｖ_ｔｈを有する駆動スイッチＱ_ＤＲについて適切な閾値電圧Ｖ_ｔｈ及びターンオン電圧Ｖ_ｔｏを用いて適用されてもよい。より一般的には、判定ステップ１０２は、出力電圧Ｖ_ｏｕｔ値が、圧電トランスデューサ回路２内の既存の寄生経路をトリガする値に近づくかどうかを問う。圧電トランスデューサ回路２の寄生経路の数は、変化する可能性がある。図１の実施例では、２つの経路、例えばＱ_ＤＲ１及びＱ_ＤＲ２があり、図２Ｂの実施例では、４つの寄生経路、例えばＱ_ＤＲ１＋、Ｑ_ＤＲ１－、Ｑ_ＤＲ２＋、及びＱ_ＤＲ２－があり、図３の実施例では、１つの寄生経路、例えばＱ_２がある。

【0046】

少なくとも１つのテスト対象の寄生経路について、判定ステップ１０２に対する回答が、はい、である場合、累積ステップ１０５において、コントローラ５０によって、以前の累積電圧Ｖ_{ａｃｃ（ｉ－１）}に現在の電圧セグメント、すなわち（Ｖ_ｏｕｔ－Ｖ_ｒｅｆ）_ｉを加えた和として、累積電圧Ｖ_ａｃｃが計算され、各電圧セグメントは、閾値電圧Ｖ_ｔｈの大きさとほぼ等しいかわずかに大きくなる可能性がある。各電圧セグメントはデジタル表現に変換され、そのデジタル表現は、コントローラ５０によって集計される。この状況で再構築された合計電圧Ｖ_{ＳｅｎｓＴ}は、電圧セグメントのデジタル表現に現在の電圧セグメントのデジタル表現、Ｖ_Ｓｅｎｓ又は（Ｖ_ｏｕｔ－Ｖ_ｒｅｆ）を加えた和に等しくなる可能性がある。

【0047】

検知電圧Ｖ_Ｓｅｎｓ、（Ｖ_ｏｕｔ－Ｖ_ｒｅｆ）が、判定ステップ１０２において寄生状態に達し、累積ステップ１０５が実行されるたびに、コントローラ５０によって、放電ステップ１０６が実行されてもよく、その放電ステップ１０６中、コントローラ５０は、検知スイッチＱ_Ｓ、例えば第２のドライバ・スイッチＱ_ＤＲ２又は第３のスイッチＱ_３のうちの少なくとも１つをオンにし、それを通して出力電圧Ｖ_ｏｕｔ－Ｖ_ｒｅｆをゼロにする、例えば０Ｖまで放電する。次いで、検知／駆動アルゴリズム１０は、典型的には数ミリ秒にわたって発生する第１のピエゾＰ_１への力の変化よりも速い繰り返し速度で、判定ステップ１０２を繰り返すように進む。したがって、デジタル・システムでは、検知ループを繰り返し、１００μｓから１ｍｓごとに、新しい中間デジタル表現及び新しい合計検知電圧Ｖ_{ＳｅｎｓＴ}と共に新しいサンプリングされた検知電圧Ｖ_Ｓｅｎｓを取得して、ヒューマン・マシン・インターフェースにおいて優れた検知性能を得ることができる。

【0048】

例えば最小の大きさ若しくは最大の値のターンオン電圧Ｖ_ｔｏを有する、すべての寄生経路、又は少なくとも１つ若しくは複数のテスト対象の寄生経路について、判定ステップ１０２に対する回答が、いいえ、である場合、判定ステップ１０３中、コントローラ５０によって、累積電圧Ｖ_ａｃｃと検知電圧Ｖ_Ｓｅｎｓの現在の電圧セグメント、すなわち（Ｖ_ｏｕｔ－Ｖ_ｒｅｆ）との和として、再構築された又は合計の累積検知電圧Ｖ_{ＳｅｎｓＴ}が計算される。ドライバ段４に寄生経路が存在しない場合、合計累積検知電圧Ｖ_{ＳｅｎｓＴ}の値は、出力ノード１３の出力電圧Ｖ_ｏｕｔにある電圧を表す。

【0049】

検知／駆動アルゴリズム１０の特定の実例は、合計累積検知電圧Ｖ_{ＳｅｎｓＴ}が作動レベルよりも大きいと判定ステップ１０４が判定するか、又はホスト・デバイスが外部プロンプトを送信するまで、ピエゾＰ_１が、力の印加を引き続き検知し、その結果として、コントローラ５０が、ステップ１０７でドライバ段４を作動させ、例えばドライバ段スイッチＱ_１及びＱ_２をバイアスして、ドライバ電圧Ｖ_ＤＲを生成し、ドライバ電圧Ｖ_ＤＲをピエゾＰ_１に送る、という検知ループを含んでもよい。ピエゾＰ_１への電圧波形の印加が終了すると、例えば、周波数２００Ｈｚ、振幅５０Ｖの正弦波形の１サイクル後、次いで、システムは検知ループに戻る。ステップ１０９で、ドライバ段スイッチＱ_ＤＲ又は検知スイッチＱ_Ｓのうちの１つは、ピエゾＰ_１を例えば０Ｖまで放電するのに十分な時間だけオンとすることができ、次いで、ステップ１１０として、ドライバ段スイッチＱ_ＤＲ、例えば第１のスイッチＱ_１及び第２のスイッチＱ_２がオフにされて、ピエゾＰ_１によって生成された電荷を累積できるようにし、それにより、出力電圧Ｖ_ｏｕｔと基準電圧Ｖ_ｒｅｆとの間の電圧を、ピエゾＰ_１への力の印加と共に増加及び／又は減少させることができる。

【0050】

例えば、力の解放中、又は２回目の連続した力の印加中に、元の力の印加が続くとき、コントローラ５０は、ステップ１０２において、検知電圧Ｖ_Ｓｅｎｓを表す出力電圧Ｖ_ｏｕｔ、すなわち出力電圧Ｖ_ｏｕｔから基準電圧Ｖ_ｒｅｆを引いたものが、寄生リーク条件に近づいているかどうかを判定する。言い換えると、コントローラ５０は、出力電圧Ｖ_ｏｕｔがドライバ段スイッチＱ_ＤＲのうちの少なくとも１つ、例えば第２のスイッチＱ_２の、リーク電圧Ｖ_ｔｏよりも低い所定の閾値電圧Ｖ_ｔｈよりも大きいかどうかを判定することによって、出力電圧Ｖ_ｏｕｔがドライバ段スイッチＱ_ＤＲのうちの１つ、例えば第２のスイッチＱ_２におけるボディ・ダイオードのリーク又はターンオン電圧Ｖ_ｔｏを克服するのに十分な大きさの負の電圧であるかどうかを判定する。検知電圧Ｖ_Ｓｅｎｓ、したがって出力電圧Ｖ_ｏｕｔが閾値電圧Ｖ_ｔｈ、例えば－０．５Ｖに達した場合、（ステップ１０５）コントローラ５０は、ステップ１０５において、０からほぼ閾値電圧Ｖ_ｔｈの間、典型的には閾値電圧Ｖ_ｔｈのすぐ上の出力電圧Ｖ_ｏｕｔの電圧セグメントを、累積電圧Ｖ_ａｃｃに加算する。検知スイッチＱ_Ｓ、例えば第３のスイッチＱ_３は、第１のピエゾＰ_１を０Ｖまで放電するのに十分な長さの時間だけコントローラ５０によってオンにされる（ステップ１０６）。累積プロセスは、典型的には数ミリ秒にわたって発生する第１のピエゾＰ_１への力の変化よりも速い速度で、例えば毎秒１０００サンプル（１ｋＳ／ｓ）から毎秒１００００サンプル（１０ｋＳ／ｓ）ごとに、繰り返されてもよい（ステップ１０５）。各サンプル中、閾値電圧Ｖ_ｔｈが満たされない場合、コントローラ５０によって合計検知電圧Ｖ_{ＳｅｎｓＴ}が計算されてもよく（ステップ１０３）、合計検知電圧Ｖ_{ＳｅｎｓＴ}は、累積電圧Ｖ_ａｃｃに現在の基準電圧セグメント値Ｖ_Ｓｅｎｓを加えたもの、すなわちＶ_ｏｕｔから基準電圧Ｖ_ｒｅｆを引いたものであり、（接地の場合）０である場合がある。

【0051】

図７を参照すると、単一のドライバ回路を利用して、それぞれが複数の圧電トランスデューサ、例えば図示の実施例におけるＰ_１及びＰ_２を備える複数の負荷１５を、独立して駆動することができる。圧電トランスデューサ・システム２１は、入力段３と、電力変換器回路を含み得るドライバ段４と、増幅器バイアス／スイッチ制御５と、出力段６とを備える圧電トランスデューサ回路２を含む。圧電トランスデューサ・システム２１は、処理すべき電力が高いため、単一のチップで、又はディスクリート部品を使用して実装されてもよい。入力段３は、典型的には２Ｖから１０Ｖの間、好ましくは３．６Ｖから５Ｖの入力電圧Ｖ_ｉｎを生成する、バッテリなどの電圧源に接続されてもよい。前述のように、ドライバ段４は、前述のようにクリーンな正弦波形を生成する順方向ブースト／逆方向バック変換器とすることができる。変換器段４は、電圧源Ｖ_ＩＮに接続されたインダクタＬ_１、及び、１つ又は複数のドライバ段スイッチＱ_ＤＲ、例えば、インダクタＬ_１と接地との間に接続された第１のロー・サイド・スイッチＱ_１と、インダクタＬ_１と出力段６との間に接続された第２のスイッチＱ_２とを含んでもよい。第１のスイッチＱ_１内のトランジスタの制御端子、例えばゲートは、第１のゲート・ドライバ１１に接続されてもよく、第２のスイッチＱ_２内のトランジスタの制御端子、例えばゲートは、第２のゲート・ドライバ１２に接続されてもよい。前述のように、第１のゲート・ドライバ１１と第２のゲート・ドライバ１２は共に、コントローラ５０に接続されてもよく、コントローラ５０は、第１のゲート・ドライバ１１及び第２のゲート・ドライバ１２に制御信号を送信して、ドライバ又は電力変換器スイッチＱ_ＤＲ、例えば、第１のスイッチＱ_１及び第２のスイッチＱ_２の動作をそれぞれ制御する。

【0052】

入力段３は、低電圧源Ｖ_ＩＮと高電圧波形Ｖ_ＨＶの間に接続されたフィルタ・コンデンサ（Ｃ_ＨＶ）、及び低電圧源Ｖ_ＩＮと単一インダクタＬ_１の間に接続された検知抵抗器（Ｒ_Ｓ）を含んでもよい。単一インダクタＬ_１は、検知抵抗器Ｒ_Ｓとドライバ段４の電力変換器回路のスイッチング・ノードＳＷとの間に接続されてもよい。上記のように、電流センサ７は、電流、並びに／又は、インダクタＬ_１及びドライバ段４の電力変換器回路に入る電圧を測定するために、検知抵抗器Ｒ_Ｓの両側及びコントローラ５０に接続されてもよい。

【0053】

１つ又は複数のドライバ段スイッチＱ_ＤＲは、第１のピエゾＰ_１の充電／放電を独立して制御するためにコントローラ５０によって作動され得る、第２のスイッチＱ_２と第１のピエゾＰ_１との間に接続された第４の（又は、第１のピエゾ選択）スイッチＱ_４と、第１の圧電トランスデューサＰ_１及び第２の圧電トランスデューサＰ_２の充電／放電をそれぞれ、その触覚駆動中に独立して制御するためにコントローラ５０によって作動され得る、第２のスイッチＱ_２と第２のピエゾＰ_２との間に接続された第５の（又は、第２のピエゾ選択）スイッチＱ_５とを含んでもよい。参照により本明細書に組み込まれる、２０１８年９月２０日にＢｏｒｅａｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．の名で出願された特許文献３に開示されているゼロ電力ウェイクアップ検知メカニズムＺＰＳ_１及びＺＰＳ_２を設けて、圧電トランスデューサ・システム２１、具体的には第１の圧電トランスデューサＰ_１又は第２の圧電トランスデューサＰ_２を、第１の圧電トランスデューサＰ_１又は第２の圧電トランスデューサＰ_２に印加された力と、第１の圧電トランスデューサＰ_１又は第２の圧電トランスデューサＰ_２から受信された、結果として生じる電圧信号とに基づいてウェイクアップすることができる。

【0054】

第１の圧電トランスデューサＰ_１及び／又は第２の圧電トランスデューサＰ_２によってそれぞれ生成される検知電圧Ｖ_{Ｓｅｎｓ１}又は検知電圧Ｖ_{Ｓｅｎｓ２}は、しばしば、ドライバ段スイッチＱ_ＤＲ又は検知スイッチＱ_Ｓのボディ・ダイオードのターンオン電圧レベルを超える可能性がある。ドライバ段スイッチＱ_ＤＲ、例えば、第４のスイッチＱ_４及び第５のスイッチＱ_５、並びに／又は検知スイッチＱ_３及び検知スイッチＱ_６を介した寄生経路のため、力の変化が発生すると、圧電トランスデューサＰ_１及び圧電トランスデューサＰ_２のそれぞれの両端間に電圧差が生じる。検知電圧Ｖ_{Ｓｅｎｓ１}若しくはＶ_{Ｓｅｎｓ２}を表す出力電圧Ｖ_ｏｕｔ１又はＶ_ｏｕｔ２が、ドライバ段スイッチＱ_ＤＲ若しくは検知スイッチＱ_Ｓのうちの１つ又は複数の寄生ダイオードのリーク又はターンオン電圧を上回ると、ドライバ段スイッチＱ_ＤＲ及び／又は検知スイッチＱ_Ｓのダイオードに電流が流れ始め、これは、コントローラ５０が圧電トランスデューサＰ_１又はＰ_２からの検知電圧Ｖ_{Ｓｅｎｓ１}若しくはＶ_{Ｓｅｎｓ２}に基づいて、それらに印加される力の変化を測定するために利用可能な出力電圧信号Ｖ_ｏｕｔを制限することになる。例えば、出力電圧（又は、検知電圧Ｖ_{Ｓｅｎｓ１}若しくはＶ_{Ｓｅｎｓ２}）が、
例えば、ドライバ段スイッチＱ_４及びＱ_５の場合、（Ｖ_ｏｕｔ１若しくはＶ_ｏｕｔ２）－Ｖ_ＨＶ＞Ｖ_ｔｏ（～０．３Ｖ）、又は
例えば、検知スイッチＱ_３及びＱ_６の場合、（Ｖ_ｏｕｔ１若しくはＶ_ｏｕｔ２）－Ｖ_ｒｅｆ＜Ｖ_ｔｏ（～－０．３Ｖ）
のときは常に、寄生経路のトリガとなる可能性がある。これが発生し得る状況は数多くあり、例えば、第１の圧電トランスデューサＰ_１が０．３Ｖより高い第１の検知電圧信号Ｖ_{Ｓｅｎｓ１}を生成する力の印加を検知している間、ドライバ段４は、第２の圧電トランスデューサＰ_２の両端で０Ｖを駆動している可能性があり、これが、ドライバ段スイッチＱ_４内の寄生経路をトリガする。

【0055】

図８は、図７の単純な事例を使用した問題を示す。第１の圧電トランスデューサＰ_１への力の変化が、駆動スイッチＱ_ＤＲのうちの１つ、例えばＱ_４又はＱ_５にある、２つの寄生ダイオードのうちの一方をトリガするのに十分な大きさの振幅を有する、圧電トランスデューサＰ_１の両端の第１の検知電圧Ｖ_{Ｓｅｎｓ１}を生成すると、第１の圧電トランスデューサＰ_１の両端の第１の検知電圧Ｖ_{Ｓｅｎｓ１}に基づく第１の出力電圧Ｖ_ｏｕｔ１は、第１の圧電トランスデューサＰ_１に印加された力に比例するのではなく、駆動スイッチＱ_ＤＲのうちの１つのターンオン電圧Ｖ_ｔｏの近くで飽和する。簡単に言えば、駆動スイッチＱ_ＤＲのうちの１つの寄生ダイオードが、第１の検知電圧Ｖ_{Ｓｅｎｓ１}に基づく第１の出力電圧Ｖ_ｏｕｔ１を飽和させると、第１の圧電トランスデューサＰ_１は、同じ方向の力のさらなる変化に影響を受けない。

【0056】

例えば、図８を参照すると、従来のマルチピエゾ・システムの場合、第１の圧電トランスデューサＰ_１に最初の力を印加している間、ＯＵＴ_１とＶ_ｒｅｆとの間の第１のピエゾＰ_１に正の検知電圧Ｖ_{Ｓｅｎｓ１}が発生する。ドライバ段４が信号を駆動しないと仮定すると、図５に示すように、力の印加に応じて検知電圧Ｖ_{Ｓｅｎｓ１}が正常に発生する。しかしながら、第２の圧電トランスデューサＰ_２に第２の駆動電圧信号Ｖ_ＤＲ２が同時に印加される場合、第１の圧電トランスデューサＰ_１上の第１の検知電圧信号Ｖ_{Ｓｅｎｓ１}は、駆動スイッチＱ_ＤＲのうちの１つ又は複数、例えばＱ_４のボディ・ダイオードを原因として、第２の圧電トランスデューサＰ_２の、例えば高電圧ノードＶ_ＨＶにおける、第２の駆動電圧Ｖ_ＤＲ２に基づく様々な電圧で飽和する。したがって、このマルチチャネル・アーキテクチャでは、駆動電圧、例えば、Ｖ_ＤＲ１又はＶ_ＤＲ２が、高電圧ノードＶ_ＨＶを介して第１の圧電トランスデューサＰ_１又は第２の圧電トランスデューサＰ_２のいずれかに送信されているとき、第１の圧電トランスデューサＰ_１又は第２の圧電トランスデューサＰ_２に印加された力を正確に読み取ることは不可能である。

【0057】

検知スイッチＱ_Ｓは、コントローラ５０に接続された制御端子、例えばゲートを有し、第１の圧電トランスデューサＰ_１と基準電圧Ｖ_ｒｅｆとの間に接続され得る、第３のスイッチＱ_３と、コントローラ５０に接続されたゲートを有し、第２の圧電トランスデューサＰ_２と基準電圧Ｖ_ｒｅｆとの間に接続され得る、第６のスイッチＱ_６とを備えてもよく、第６のスイッチＱ_６は、図３の第３のスイッチＱ_３と同様の機能を提供してもよく、すなわち、コントローラ５０が、すべての状況において、第１の圧電トランスデューサＰ_１及び第２の圧電トランスデューサＰ_２の放電を互いに独立して制御できるようにしてもよい。したがって、第１の出力電圧Ｖ_ｏｕｔ１又は第２の出力電圧Ｖ_ｏｕｔ２が、ドライバ段スイッチＱ_ＤＲ又は検知スイッチＱ_Ｓ、例えばＱ_４、Ｑ_５、Ｑ_３、又はＱ_６のボディ・ダイオードのターンオン電圧、例えば０．３Ｖに近づくたびに、すなわち、出力電圧Ｖ_ｏｕｔ１又はＶ_ｏｕｔ２が、駆動スイッチＱ_ＤＲ及び／又は検知スイッチＱ_Ｓ、例えばＱ_４、Ｑ_５、Ｑ_３、若しくはＱ_６のうちの１つ又は複数のボディ・ダイオードのターンオン電圧Ｖ_ｔｏよりも低い閾値電圧Ｖ_ｔｈ１又はＶ_ｔｈ２、例えば、＋／－０．２５Ｖに達するたびに、第３のスイッチＱ_３及び第６のスイッチＱ_６が、コントローラ５０によって作動されて、第１の圧電トランスデューサＰ_１の両端の第１の検知電圧Ｖ_{Ｓｅｎｓ１}又は第２の圧電トランスデューサＰ_２の両端の第２の検知電圧Ｖ_{Ｓｅｎｓ２}にそれぞれ基づいて、第１の出力電圧Ｖ_ｏｕｔ１又は第２の出力電圧Ｖ_ｏｕｔ２をゼロにしてもよい。各ドライバ段スイッチ、例えばＱ_４及びＱ_５に対して、異なる第１の閾値電圧Ｖ_ｔｈ１が設定されてもよく、各検知スイッチＱ_３及びＱ_６に対して、異なる第２の閾値電圧Ｖ_ｔｈ２が設定されてもよく、又は、ピエゾ選択スイッチの一部若しくは全部、及び検知スイッチの一部若しくは全部に対して、単一の閾値電圧Ｖ_ｔｈ１が設定されてもよい。

【0058】

典型的には、別のアクションが発生している間、例えば第２のピエゾＰ_２を駆動している間に、第１のピエゾＰ_１で検知するとき、又は第１又は第２のピエゾＰ_１で検知を継続するとき、ドライバ段スイッチＱ_４に対しては、寄生トリガを引き起こすノードＶ_ＨＶの第２のドライバ電圧Ｖ_ＤＲ２に基づいて、第１の（上の）閾値電圧Ｖ_ｔｏ１（約０．２Ｖから０．４Ｖ）が設定され、検知スイッチＱ_３に対しては、寄生トリガを引き起こす検知電圧Ｖ_{Ｓｅｎｓ２}に基づく出力電圧Ｖ_ｏｕｔに基づいて、第２の（下の）閾値電圧Ｖ_ｔｏ２（－０．２Ｖから－０．４Ｖ）が設定される。第２のピエゾＰ_２についても同様であり、すなわち、スイッチＱ_４及びＱ_５の場合、（Ｖ_ｏｕｔ）－Ｖ_ＨＶ＞Ｖ_ｔｏ１（～０．３Ｖ）、又はスイッチＱ_３及びＱ_６の場合、（Ｖ_ｏｕｔ）－Ｖ_ｒｅｆ＜Ｖ_ｔｏ２（～－０．３Ｖ）である。

【0059】

コントローラ５０によって実行されるアルゴリズム１０は、０から適切な閾値電圧Ｖ_ｔｈ１又はＶ_ｔｈ２の間で動く、すなわち、対応する駆動スイッチＱ_ＤＲ又は対応する検知スイッチＱ_Ｓ、例えば、Ｑ_４、Ｑ_５、Ｑ_３、若しくはＱ_６のうちの１つ又は複数のボディ・ダイオードのターンオン電圧Ｖ_ｔｏよりも低い出力電圧Ｖ_ｏｕｔの、異なるセグメントを集計することによって、第１の圧電トランスデューサＰ_１及び／又は第２の圧電トランスデューサＰ_２の両端の実際の累積検知電圧Ｖ_{ＳｅｎｓＴ１}又はＶ_{ＳｅｎｓＴ２}をデジタルで再構築することができ、これにより、第１の圧電トランスデューサＰ_１の両端の電圧Ｖ_{Ｓｅｎｓ１}、及び第２の圧電トランスデューサＰ_２の両端の電圧Ｖ_{Ｓｅｎｓ２}を検知するためのはるかに優れた検知性能を提供することができ、これは典型的には、第１の圧電トランスデューサＰ_１及び第２の圧電トランスデューサＰ_２の、タッチ・インターフェースでの解放、又は、同時の若しくは同時発生的な駆動及び／若しくは検知に対応する。

【0060】

すべてのチャネル、例えば第１の圧電トランスデューサＰ_１及び第２の圧電トランスデューサＰ_２で、独立した正確な検知を可能にするために、他のチャネルの駆動活動とは無関係に、スイッチＱ_３及びＱ_６のゼロ化又は検知が作動されてもよい。したがって、第１のピエゾＰ_１に力が印加され、第２の圧電トランスデューサＰ_２に駆動信号Ｖ_ＤＲ２が印加される場合（図８の左側を参照）、第１のピエゾＰ_１の第１の検知電圧Ｖ_{Ｓｅｎｓ１}に基づく出力電圧信号Ｖ_ｏｕｔ１が、第４のスイッチＱ_４又は第３のスイッチＱ_３のボディ・ダイオードがそれぞれ電流を流し始める、リーク又はターンオン電圧Ｖ_ｔｏ１又はＶ_ｔｏ２、例えば＋／－０．３Ｖに近い（未満の）閾値電圧Ｖ_ｔｏ１又はＶ_ｔｏ２のいずれか、例えば＋／－０．２５Ｖに達すると、第３のスイッチＱ_３を使用して、第１の圧電トランスデューサＰ_１を放電する。図１及び図２を参照して上述したように、コントローラ５０は、０Ｖから対応する閾値電圧Ｖ_ｔｈ１及びＶ_ｔｈ２、例えば負の閾値電圧及び正の閾値電圧の間の小さいセグメントから、第１の圧電トランスデューサＰ_１の第１の合計累積検知電圧信号Ｖ_{ＳｅｎｓＴ１}をデジタルで判定して、第１の圧電トランスデューサＰ_１からの実際の検知電圧信号Ｖ_{ＳｅｎｓＴ１}の正確な表現を提供することができる。

【0061】

図９は、図６で説明した方法の結果を示す。コントローラ５０は、検知モードにあるとき、第１の圧電トランスデューサＰ_１及び第２の圧電トランスデューサＰ_２の両端の、検知電圧Ｖ_{Ｓｅｎｓ１}及びＶ_{Ｓｅｎｓ２}、すなわち出力電圧Ｖ_ｏｕｔ１及びＶ_ｏｕｔ２をそれぞれ、アナログ実装の場合は継続的に、又はデジタル実装の場合は測定信号と比較して速い速度で監視する。ヒューマン・マシン・インターフェースの場合、力の変化は、典型的には数ミリ秒にわたって発生し、したがって、検知電圧信号Ｖ_{Ｓｅｎｓ１}及びＶ_{Ｓｅｎｓ２}の良好な表現を得るには、１ｋＳ／ｓから１０ｋＳ／ｓの間のサンプル・レートで十分である。

【0062】

図９の左側を参照すると、第２の圧電トランスデューサＰ_２がコントローラ５０によって能動的に駆動され、同時に第１の圧電トランスデューサＰ_１に力が印加され、それにより、第１の圧電トランスデューサＰ_１での検知電圧信号Ｖ_{Ｓｅｎｓ１}が、駆動スイッチＱ_ＤＲ又は検知スイッチＱ_Ｓ、例えば、第３のスイッチＱ_３又は第４のスイッチＱ_４における寄生ダイオードのうちの１つのターンオン電圧又はリーク電圧に近づくと、第３のスイッチＱ_３がオンになり、第１の圧電トランスデューサＰ_１の第１の検知電圧Ｖ_{Ｓｅｎｓ１}に対応する第１の出力電圧Ｖ_ｏｕｔを、Ｖ_ｒｅｆ、例えばＶＤＤまで、放電する。第３のスイッチＱ_３がオンである時間の長さは、第１の圧電トランスデューサＰ_１の静電容量、第３のスイッチＱ_３の伝導チャネル抵抗Ｒ_ｄｓｏｎ、及びフィルタ８の存在などのいくつかの要因に依存する。第３のスイッチＱ_３は、第１の圧電トランスデューサＰ_１を閾値電圧から０Ｖまで実質的に放電するのに十分な時間だけオンであるべきである。例示的な実施例では、時間は、１００μＳから１ｍｓの間とすることができる。第３のスイッチＱ_３をオンにする直前に、第１の出力電圧Ｖ_ｏｕｔ１が測定され、コントローラ５０内の、又はコントローラ５０に接続された累積器に、現在の検知電圧Ｖ_Ｓｅｎｓとして加算されて、各基準電圧セグメントを累積器電圧Ｖ_ａｃｃに加算する。累積器により、コントローラ５０は、電力変換器段のスイッチ、例えばトランジスタ内に寄生経路が存在しない場合に、圧電トランスデューサＰ_１又はＰ_２に現れたであろう、実際の第１の検知電圧Ｖ_{Ｓｅｎｓ１}及び第２の検知電圧Ｖ_{Ｓｅｎｓ２}を追跡することが可能になる。

【0063】

同じ状況の場合、すなわち、第２の圧電トランスデューサＰ_２に駆動電圧信号Ｖ_ＤＲ２が印加されている間、第１の圧電トランスデューサＰ_１から力が解放されると、図４及び図５を参照して上で詳述した問題と同じ問題が生じる。

【0064】

したがって、第１の出力電圧Ｖ_ｏｕｔ１が、例えば第４のスイッチＱ_４のボディ・ダイオードのターンオン電圧Ｖ_ｔｏ１、例えば０．３Ｖ、及び／又は第３のスイッチＱ_３のターンオン電圧Ｖ_ｔｏ２に近づくたびに、すなわち、第１の出力電圧Ｖ_ｏｕｔ１が、ターンオン電圧Ｖ_ｔｏよりも小さい閾値電圧Ｖ_ｔｈ１及び／又はＶ_ｔｈ２、例えば＋／－０．２５Ｖに達するたびに、第３のスイッチＱ_３は、コントローラ５０によって作動されて、第１の圧電トランスデューサＰ_１の両端で測定された第１の検知電圧Ｖ_{Ｓｅｎｓ１}又は第１の出力電圧Ｖ_ｏｕｔ１をゼロにすることができる。コントローラ５０によって実行されるアルゴリズム１０は、０から対応する閾値電圧Ｖ_ｔｏ１又はＶ_ｔｏ２のすぐ上の間で動く、すなわち、第３のスイッチＱ_３及び第４のスイッチＱ_４のボディ・ダイオードのターンオン電圧よりも低い検知電圧Ｖ_Ｓｅｎｓを表す出力電圧Ｖ_ｏｕｔ１の異なるセグメントから（図８の右側を参照）、現在の検知電圧Ｖ_Ｓｅｎｓ、すなわち、その中間デジタル表現、及び累積電圧Ｖ_ａｃｃを集計することによって、第１の圧電トランスデューサＰ_１の両端の実際の合計検知電圧Ｖ_{ＳｅｎｓＴ１}をデジタルで再構築することができ、これにより、第１の圧電トランスデューサＰ_１の両端の負の電圧に対してはるかに優れた検知性能を提供することができる。

【0065】

電圧マルチプレクサ４０は、検知スイッチＱ_Ｓ、例えば、第３のスイッチＱ_３及び第６のスイッチＱ_６と、コントローラ５０との間に接続されてもよい。電圧マルチプレクサ４０は、２つの機能、すなわち、１）異なるチャネル、例えば、第１の圧電トランスデューサＰ_１及び第２の圧電トランスデューサＰ_２から、小さい入力範囲、例えば、１００ｕＶから１００ｍＶ／ビット用に最適化された増幅器４１への出力電圧信号、例えば、Ｖ_ｏｕｔ１及びＶ_ｏｕｔ２を多重化し、これにより、複数の圧電トランスデューサ、例えば、Ｐ_１からＰ_ｎからの、出力電圧、例えば、Ｖ_ｏｕｔ１からＶ_ｏｕｔｎの非常に正確な読取りを提供し、高感度を可能にする機能、及び２）複数の圧電トランスデューサＰ_１からＰ_ｎが駆動されるとき、それら複数の圧電トランスデューサにおいて、例えば５０Ｖの高電圧アクチュエータ信号から、低電圧電子機器を同様に保護するための高電圧入力デバイスを提供する機能を提供してもよい。

【0066】

図１０を参照すると、電圧マルチプレクサ４０は、各圧電トランスデューサ、例えばＰ_０からＰ_ｎからの、複数の入力を備えてもよい。各入力は、高電圧スイッチＱ_０ＨからＱ_ｎＨ、及び低電圧スイッチＱ_０ＬからＱ_ｎＬに接続される。それぞれのレベル・シフタＳ_０からＳ_ｎは、高電圧スイッチＱ_０ＨからＱ_ｎＨ及び低電圧スイッチＱ_０ＬからＱ_ｎＬのゲートと、コントローラ５０との間に接続され、ピエゾＰ_０からＰ_ｎのうちの１つの検知電圧が測定されているときに、高電圧スイッチＱ_０ＨからＱ_ｎＨ及び低電圧スイッチＱ_０ＬからＱ_ｎＬのうちのそれぞれ１つを作動させる。高電圧スイッチは、低電圧回路を損傷する可能性のある任意の信号、典型的には、使用するデバイスに応じて１．８Ｖから５Ｖの範囲を超える信号から、低電圧回路を保護する。

【0067】

電圧（正及び負）を閾値電圧Ｖ_ｔｈ未満に制限する方法であり、閾値電圧Ｖ_ｔｈの地点で、圧電トランスデューサに接続されたスイッチ、例えばトランジスタ、例えば、駆動スイッチ（トランジスタ）Ｑ_ＤＲ、又は、第３のスイッチＱ_３、第４のスイッチＱ_４、第５のスイッチＱ_５、及び第６のスイッチＱ_６などの検知スイッチＱ_Ｓの、ボディ・ダイオードに電流がリークしし始める。検知スイッチ、例えば、第３のスイッチＱ_３及び第６のスイッチＱ_６を使用することにより、ＩＣのドライバ機能用に同じ電力トランジスタを共有しながら、複数の圧電トランスデューサからの検知電圧、例えばＶ_{Ｓｅｎｓ１}からＶ_{Ｓｅｎｓｎ}を正確に独立して読み取ることが可能になる。コントローラ５０のデジタル・アルゴリズム１０により、寄生経路が存在しないかのように、第１のピエゾＰ_１及び／又は第２のピエゾＰ_２からの検知電圧信号、例えばＶ_{Ｓｅｎｓ１}及びＶ_{Ｓｅｎｓ２}をデジタルで再構築することが可能になる。その再構築された信号に基づいて、圧電トランスデューサ・システム１を使用して、複数の圧電トランスデューサをセンサとして正確に使用し、それらに対して触覚波形を出すことができる。

【0068】

コントローラ５０で提供される検知アルゴリズムは、以下の特徴を示す。１）圧電トランスデューサＰ_１及びＰ_２に対する圧力の増加及び減少の正確な検知を提供する、２）マルチチャネル・アーキテクチャと互換性がある、３）検知チャネルごとに、単一のトランジスタ、例えばＱ_３又はＱ_６しか必要としない場合がある、４）あるチャネル、例えばピエゾＰ_１で触覚応答を駆動しながら、別のチャネル、例えばピエゾＰ_２で力の印加を検知することを可能にする、５）複数のピエゾ・トランスデューサ間の正と負の電圧を検知する能力、６）複数のトランスデューサを検知する際のクロストーク又は結合効果を回避する、７）高電圧ノードでの低電圧信号の直接検知により、高感度が可能になる、８）方法をシステムに存在する実際の寄生経路に適合させるように構成可能な「リセット」閾値、９）駆動用よりも検知用の余分な構成要素を必要としない場合がある。

【0069】

圧電トランスデューサ回路２を制御するためのコントローラ５０、例えば、デジタル・コントローラは、コンピュータとすることができる。コントローラ５０は、プロセッサ、記憶デバイス、上記の機能を定義するソフトウェアが記憶されたメモリ、入出力（Ｉ／Ｏ）デバイス（又は、周辺機器）、及びローカル・バス、又はコントローラ５０内の通信を可能にするローカル・インターフェースを含んでもよい。ローカル・インターフェースは、例えば、当技術分野で知られているように、１つ若しくは複数のバス、又は、他の有線接続若しくは無線接続とすることができるが、これらに限定されない。ローカル・インターフェースは、簡単にするために省略されているが、通信を可能にするために、コントローラ、バッファ（キャッシュ）、ドライバ、リピータ、レシーバなどの追加の要素を含んでもよい。さらに、ローカル・インターフェースは、前述の構成要素間の適切な通信を可能にするために、アドレス、制御、及び／又はデータ接続を含んでもよい。

【0070】

プロセッサは、特にメモリに記憶されたソフトウェアを実行するためのハードウェア・デバイスとすることができる。プロセッサは、任意のカスタム・メイド又は市販のシングル・コア又はマルチ・コア・プロセッサ、中央処理装置（ＣＰＵ）、本発明のコントローラ５０に関連するいくつかのプロセッサのうちの補助プロセッサ、例えばマイクロチップ又はチップ・セットの形態の、半導体ベースのマイクロプロセッサ、マクロプロセッサ、又は一般にソフトウェア命令を実行するための任意のデバイスとすることができる。

【0071】

メモリには、揮発性メモリ要素、例えば、ランダム・アクセス・メモリ（ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＳＤＲＡＭなどのＲＡＭ）、及び不揮発性メモリ要素、例えば、ＲＯＭ、ハード・ドライブ、テープ、ＣＤＲＯＭなどのうちのいずれか１つ又はそれらの組合せが含まれ得る。さらに、メモリは、電子的、磁気的、光学的、及び／又は他のタイプの記憶媒体を組み込んでもよい。メモリは、様々な構成要素が互いに離れた場所に配置されるが、プロセッサによってアクセスすることができる、分散型アーキテクチャを有してもよい。

【0072】

ソフトウェアは、本発明に従って、コントローラ５０によって実行される機能を定義してもよい。メモリ内のソフトウェアは、１つ又は複数の別個のプログラムを含んでもよく、各プログラムは、以下に説明するように、コントローラ５０の論理機能を実装するための実行可能命令の順序付けされたリストを含む。メモリは、オペレーティング・システム（Ｏ／Ｓ）を含んでもよい。オペレーティング・システムは、本質的に、コントローラ５０内のプログラムの実行を制御し、スケジューリング、入出力制御、ファイル及びデータ管理、メモリ管理、並びに通信制御及び関連サービスを提供する。

【0073】

Ｉ／Ｏデバイスには、例えば、キーボード、マウス、スキャナ、マイクロフォンなどを含むがこれらに限定されない入力デバイスが含まれ得る。さらに、Ｉ／Ｏデバイスには、例えば、プリンタ、ディスプレイなどを含むがこれらに限定されない出力デバイスも含まれ得る。最後に、Ｉ／Ｏデバイスにはさらに、例えば、変調器／復調器（別のデバイス、システム、又はネットワークにアクセスするためのモデム）、無線周波数（ＲＦ）若しくは他のトランシーバ、電話インターフェース、ブリッジ、ルータ、又は他のデバイスを含むがこれらに限定されない、入力及び出力の両方を介して通信するデバイスが含まれ得る。

【0074】

コントローラ５０が動作しているとき、プロセッサは、上記で説明したように、メモリ内に記憶されたソフトウェアを実行し、メモリとの間でデータを通信し、ソフトウェアに従ってコントローラの動作を全体として制御するように構成されてもよい。

【0075】

コントローラ５０の機能が動作しているとき、プロセッサは、メモリ内に記憶されたソフトウェアを実行し、メモリとの間でデータを通信し、ソフトウェアに従ってコントローラの動作を全体として制御するように構成されてもよい。オペレーティング・システムは、プロセッサによって読み取られるか、場合によってはプロセッサ内にバッファリングされ、その後、実行されてもよい。

【0076】

コントローラ５０がソフトウェアで実装される場合、コントローラ５０を実装するための命令は、任意のコンピュータ関連のデバイス、システム、若しくは方法によって、又はそれらと関連して使用するために、任意のコンピュータ可読媒体に記憶され得ることに留意されたい。いくつかの実施例では、このようなコンピュータ可読媒体は、メモリ若しくは記憶デバイスのいずれか又は両方に対応してもよい。本文書の文脈において、コンピュータ可読媒体は、コンピュータ関連のデバイス、システム、若しくは方法によって、又はそれらと関連して使用するために、コンピュータ・プログラムを含むか、又は記憶できる、電子的、磁気的、光学的、若しくは他の物理的なデバイス又は手段である。システムを実装するための命令は、プロセッサ又は他のそのような命令実行システム、装置、又はデバイスによって、又はそれらと関連して使用するために、任意のコンピュータ可読媒体で具現化されてもよい。プロセッサを実例として言及しているが、いくつかの実施例では、このような命令実行システム、装置、又はデバイスは、命令実行システム、装置、又はデバイスから命令をフェッチし、命令を実行することができる、任意のコンピュータ・ベースのシステム、プロセッサを含むシステム、又は他のシステムであり得る。本文書の文脈において、「コンピュータ可読媒体」は、プロセッサ又は他のこのような命令実行システム、装置、又はデバイスによって、又はそれらと関連して使用するために、プログラムを記憶、通信、伝播、又は転送することができる任意の手段であり得る。

【0077】

このようなコンピュータ可読媒体は、例えば、電子、磁気、光学、電磁気、赤外線、又は半導体システム、装置、デバイス、又は伝播媒体であり得るが、これらに限定されない。コンピュータ可読媒体のより具体的な例、すなわち非網羅的なリストには、以下のもの、すなわち、１本又は複数のワイヤを有する電気接続（電子）、ポータブル・コンピュータ・ディスケット（磁気）、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）（電子）、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）（電子）、消去可能プログラマブル読取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、又はフラッシュ・メモリ）（電子）、光ファイバ（光学）、及びポータブル・コンパクト・ディスク読取り専用メモリ（ＣＤＲＯＭ）（光学）が含まれる。プログラムは、例えば、紙又は他の媒体の光学走査を介して電子的に捕捉され、次いで必要に応じて適切な方法でコンパイル、解釈、或いは処理され、次いでコンピュータ・メモリに記憶され得るので、コンピュータ可読媒体は、プログラムが印刷される紙又は別の適切な媒体でさえあり得ることに留意されたい。

【0078】

コントローラ５０がハードウェアで実装される代替の実施例では、コントローラ５０は、それぞれが当技術分野でよく知られている以下の技術、すなわち、データ信号に関する論理関数を実装するための論理ゲートを有するディスクリート論理回路、適切な組合せ論理ゲートを有する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）などのいずれか又は組合せで実装されてもよい。

【0079】

本発明の１つ又は複数の実施例の前述の説明は、例示及び説明の目的で提示されている。前述の説明は、網羅的であること、又は本発明を開示された正確な形態に限定するものではない。上記の教示を考慮して、多くの修正及び変形が可能である。本発明の範囲は、この詳細な説明によってではなく、本明細書に添付された特許請求の範囲によって限定されるものである。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】