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特表2024-529236混合モード電気機械的アクチュエータ駆動を管理する方法及びシステム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-08-06
(54)【発明の名称】混合モード電気機械的アクチュエータ駆動を管理する方法及びシステム
(51)【国際特許分類】
B06B 1/04 20060101AFI20240730BHJP
【ＦＩ】
B06B1/04 A
B06B1/04 S
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023577412
(86)(22)【出願日】2022-06-13
(85)【翻訳文提出日】2024-02-07
(86)【国際出願番号】 US2022033230
(87)【国際公開番号】W WO2022271475
(87)【国際公開日】2022-12-29
(31)【優先権主張番号】63/213,612
(32)【優先日】2021-06-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】17/572,769
(32)【優先日】2022-01-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】517401657
【氏名又は名称】シーラス ロジック インターナショナル セミコンダクター リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110000855
【氏名又は名称】弁理士法人浅村特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ヘンドリクス、ジョン ディー．
(72)【発明者】
【氏名】マルシェ、エマニュエル エイ．
(72)【発明者】
【氏名】ジョセフ、ニコラス
(72)【発明者】
【氏名】トラン、ブライアント
(72)【発明者】
【氏名】ヤンコ、マルコ エイ．
(72)【発明者】
【氏名】プリークス、ノエル
【テーマコード（参考）】
5D107
【Ｆターム（参考）】
5D107BB08
5D107CC09
5D107CD01
5D107CD06
5D107CD10
5D107DE03
(57)【要約】
本開示の実施例によれば、トランスデューサ駆動システムによって、電磁アクチュエータに再生波形を駆動する方法は、負のインピーダンスを含む閉ループ電圧駆動システムを形成するように、閉ループにおいて電磁アクチュエータが再生波形により駆動される第１のモードにおいてトランスデューサ駆動システムを動作させることと、開ループにおいて電気機械的アクチュエータが再生波形により駆動される第２のモードにおいてトランスデューサ駆動システムを動作させることと、第１のモードと第２のモードとの間で動作するようにトランスデューサ駆動システムを移行させるためのモード・スイッチを動作させることと、を含み得る。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
トランスデューサ駆動システムによって、電磁アクチュエータに再生波形を駆動する方法であって、閉ループにおいて前記電磁アクチュエータが前記再生波形により駆動される第１のモードにおいて前記トランスデューサ駆動システムを動作させ、負のインピーダンスを含む閉ループ電圧駆動システムを形成することと、
開ループにおいて電気機械的アクチュエータが前記再生波形により駆動される第２のモードにおいて前記トランスデューサ駆動システムを動作させることと、
前記第１のモードと前記第２のモードとの間で動作するように前記トランスデューサ駆動システムを移行させるためのモード・スイッチを動作させることと、
を含む、方法。
【請求項2】
前記閉ループ電圧駆動システムは、前記再生波形に加えられたフィードバック補正信号を利用する、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記電磁アクチュエータは、触覚アクチュエータを含み、前記再生波形信号は、前記第１のモード及び前記第２のモードのうちの１つ又は複数の間に離散的触覚イベントを再生する、請求項２に記載の方法。
【請求項4】
前記トランスデューサ駆動システムによって、前記第１のモードにおいて動作するとき、前記再生波形として単一の触覚イベントの第１の部分を駆動することと、前記トランスデューサ駆動システムによって、前記第２のモードにおいて動作するとき、前記再生波形として単一の触覚イベントの第２の部分を駆動することと、
を更に含む、請求項２又は３に記載の方法。
【請求項5】
前記モード・スイッチによって、前記第１のモードと前記第２のモードとの間で移行するとき、第１のレベルから第２のレベルに前記フィードバック補正信号をランプすることを更に含む、請求項４に記載の方法。
【請求項6】
前記単一の触覚イベントに関連する前記再生波形は、その全体が前記第２のモードで再生され、次いで、ブレーキ時間を最小化するために、前記単一の触覚イベントの終わりに前記第１のモードに切り替わり、前記方法は、前記モード・スイッチによって、前記第１のモードと前記第２のモードとの間の前記移行を制御することを更に含む、請求項５に記載の方法。
【請求項7】
前記単一の触覚イベントと関連する前記再生波形は、その３つのフェーズ、すなわち、オンセット・フェーズ、定常状態フェーズ、及びブレーキング・フェーズの各々を再生し、前記方法は、前記モード・スイッチにより、前記３つのフェーズのフェーズ境界において前記第１のモードと前記第２のモードとの間の移行を制御することを更に含む、請求項５に記載の方法。
【請求項8】
前記モード・スイッチによって、前記第１のモードと前記第２のモードとの間で移行するとき、１つのレベルから別のレベルに前記再生波形をランプすることを更に含む、請求項５から７までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項9】
前記再生波形のレベルは、前記フィードバック補正信号の関数であり、前記電気機械的アクチュエータに対して駆動される前記再生波形の前記レベルは、前記フィードバック補正信号のいずれのレベルについても定常状態で一定に維持される、請求項８に記載の方法。
【請求項10】
前記第１のモードの間、前記電気機械的アクチュエータに駆動される前記再生信号のクリッピングを回避するよう、前記モード・スイッチによって、前記再生波形の短いオンセット部分の間、前記フィードバック補正信号レベルをランプ・ダウンすることと、
前記再生波形の定常状態の部分の間に所望の信号レベルが達成されるように、前記再生波形の前記短いオンセット部分の後、前記フィードバック補正信号レベルをランプ・アップすることと、
を更に含む、請求項２から９までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項11】
前記モード・スイッチがランプする前記フィードバック補正信号レベルの最小レベルは、前記再生波形のレベル及びクリッピングが発生しない前記再生波形の最大レベルの関数である、請求項１０に記載の方法。
【請求項12】
前記モード・スイッチがランプする前記フィードバック補正信号の最小レベルは、前記再生波形のレベル及び望ましくない電気機械的アクチュエータ効果がユーザによって知覚される前記再生波形の最大レベルの関数である、請求項１０に記載の方法。
【請求項13】
前記再生波形に、前記フィードバック補正信号のレベルを制御するためのパイロット信号を注入することを更に含む、請求項２から１２までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項14】
前記第１のモードと前記第２のモードとの間で移行するとき、前記モード・スイッチによって、前記パイロット信号レベルを１つのレベルから別のレベルにランプすることを更に含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項15】
前記パイロット信号レベルは、前記電気機械的アクチュエータに対して駆動される前記パイロット信号レベルが、前記フィードバック補正信号のいずれのレベルに対しても定常状態において一定に維持されるように、前記フィードバック補正信号のレベルの関数である、請求項１４に記載の方法。
【請求項16】
前記第２のモードの間、前記パイロット信号を無効にすることを更に含む、請求項１４又は１５に記載の方法。
【請求項17】
前記電気機械的アクチュエータのインピーダンスの推定に基づいて、前記フィードバック補正信号を調整することを更に含む、請求項１３から１６までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項18】
電磁アクチュエータに再生波形を駆動するトランスデューサ駆動システムであって、前記再生波形を生成するための出力と、
閉ループにおいて前記電磁アクチュエータが前記再生波形により駆動される第１のモードにおいて前記トランスデューサ駆動システムを動作させ、負のインピーダンスを含む閉ループ電圧駆動システムを形成し、
開ループにおいて電気機械的アクチュエータが前記再生波形により駆動される第２のモードにおいて前記トランスデューサ駆動システムを動作させ、
前記第１のモードと前記第２のモードとの間で動作するように前記トランスデューサ駆動システムを移行させるためのモード・スイッチを動作させる、
ように構成された制御サブシステムと、
を備えた、トランスデューサ駆動システム。
【請求項19】
前記閉ループ電圧駆動システムは、前記再生波形に加えられたフィードバック補正信号を利用する、請求項１８に記載のトランスデューサ駆動システム。
【請求項20】
前記電磁アクチュエータは、触覚アクチュエータを含み、前記再生波形信号は、前記第１のモード及び前記第２のモードのうちの１つ又は複数の間に離散的触覚イベントを再生する、請求項１９に記載のトランスデューサ駆動システム。
【請求項21】
前記第１のモードにおいて動作するとき、前記再生波形として単一の触覚イベントの第１の部分を駆動し、前記第２のモードにおいて動作するとき、前記再生波形として単一の触覚イベントの第２の部分を駆動する、
ように更に構成される、請求項１９又は２０に記載のトランスデューサ駆動システム。
【請求項22】
前記モード・スイッチは、前記第１のモードと前記第２のモードとの間で移行するとき、第１のレベルから第２のレベルに前記フィードバック補正信号をランプするように更に構成される、請求項２１に記載のトランスデューサ駆動システム。
【請求項23】
前記単一の触覚イベントと関連する前記再生波形は、その全体が前記第２のモードで再生され、次いで、ブレーキ時間を最小化するため、前記単一の触覚イベントの終わりに前記第１のモードに切り替わり、前記モード・スイッチは、前記第１のモードと前記第２のモードとの間の前記移行を制御するように更に構成される、請求項２２に記載のトランスデューサ駆動システム。
【請求項24】
前記単一の触覚イベントと関連する前記再生波形は、その３つのフェーズ、すなわち、オンセット・フェーズ、定常状態フェーズ、及びブレーキング・フェーズの各々を再生し、前記モード・スイッチは、前記３つのフェーズのフェーズ境界において前記第１のモードと前記第２のモードとの間の移行を制御するように更に構成される、請求項２２に記載のトランスデューサ駆動システム。
【請求項25】
前記モード・スイッチは、前記第１のモードと前記第２のモードとの間で移行するとき、１つのレベルから別のレベルに前記再生波形をランプするように更に構成される、請求項２２から２４までのいずれか一項に記載のトランスデューサ駆動システム。
【請求項26】
前記再生波形のレベルは、前記フィードバック補正信号の関数であり、前記電気機械的アクチュエータに対して駆動される前記再生波形の前記レベルは、前記フィードバック補正信号のいずれのレベルについても定常状態で一定に維持されるように、請求項２５に記載のトランスデューサ駆動システム。
【請求項27】
前記モード・スイッチは、前記第１のモードの間、前記電気機械的アクチュエータに駆動される前記再生信号のクリッピングを回避するよう、前記再生波形の短いオンセット部分の間、前記フィードバック補正信号レベルをランプ・ダウンし、
前記再生波形の定常状態の部分の間に所望の信号レベルが達成されるように、前記再生波形の前記短いオンセット部分の後、前記フィードバック補正信号レベルをランプ・アップする、
ように更に構成される、請求項１９から２６までのいずれか一項に記載のトランスデューサ駆動システム。
【請求項28】
前記モード・スイッチがランプする前記フィードバック補正信号レベルの最小レベルは、前記再生波形のレベル及びクリッピングが発生しない前記再生波形の最大レベルの関数である、請求項２７に記載のトランスデューサ駆動システム。
【請求項29】
前記モード・スイッチがランプする前記フィードバック補正信号の最小レベルは、前記再生波形のレベル及び望ましくない電気機械的アクチュエータ効果がユーザによって知覚される前記再生波形の最大レベルの関数である、請求項２７に記載のトランスデューサ駆動システム。
【請求項30】
前記再生波形に、前記フィードバック補正信号のレベルを制御するためのパイロット信号を注入するように構成されたパイロット・トーン・ジェネレータを更に備えた、請求項１９から２９までのいずれか一項に記載のトランスデューサ駆動システム。
【請求項31】
前記モード・スイッチは、前記第１のモードと前記第２のモードとの間で移行するとき、前記パイロット信号レベルを１つのレベルから別のレベルにランプするように更に構成される、請求項３０に記載のトランスデューサ駆動システム。
【請求項32】
前記パイロット信号レベルは、前記電気機械的アクチュエータに対して駆動される前記パイロット信号レベルが、前記フィードバック補正信号のいずれのレベルに対しても定常状態において一定に維持されるように、前記フィードバック補正信号のレベルの関数である、請求項３１に記載のトランスデューサ駆動システム。
【請求項33】
前記第２のモードの間、前記パイロット・トーン・ジェネレータが前記パイロット信号を生成することを無効にすることを更に含む、請求項３１又は３２に記載のトランスデューサ駆動システム。
【請求項34】
前記電気機械的アクチュエータのインピーダンスの推定に基づいて、前記フィードバック補正信号を調整するように更に構成される、請求項３０から３３までのいずれか一項に記載のトランスデューサ駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０２１年６月２２日に出願された米国仮特許出願第６３／２１３，６１２号に対する優先権を主張する。
【0002】
本開示は、Ｓｔａｈｌらへの「Ｄｒｉｖｅｒ Ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ」と題し、Ｃｉｒｒｕｓ Ｌｏｇｉｃ，Ｉｎｃ．に譲渡された米国特許第１０，８２８，６７２（以下、「Ｓｔａｈｌ特許」と称される）、Ｔａｉｐａｌｅへの「Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒ Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｎａｇｉｎｇ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ Ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ」と題する米国特許出願第２０２１／０１７５８６９号明細書（以下、「Ｔａｉｐａｌｅ特許出願」と称される）、及びＭａｒｃｈａｉｓらへの「Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒ Ｅｓｔｉｍａｔｉｎｇ Ｃｏｉｌ Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｏｆ ａｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ」と題する米国特許出願第２０２１／０１７４７７７号明細書（以下、「Ｍａｒｃｈａｉｓ特許出願」と称される）を相互参照する。Ｓｔａｈｌ特許、Ｔａｉｐａｌｅ特許出願、及びＭａｒｃｈａｉｓ特許出願は全て、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【0003】
本開示は概して、開ループ動作モード及び閉ループ動作モードの両方において触覚振動負荷を駆動するための増幅器の使用、およびそれらの２つの動作モードの間で切り替えるときに増幅器に送信される信号の管理とに関する。
【背景技術】
【0004】
振動－触覚トランスデューサ、例えば、線形共振アクチュエータ（ＬＲＡ：ｌｉｎｅａｒ ｒｅｓｏｎａｎｔ ａｃｔｕａｔｏｒ）などの電気機械的アクチュエータは、ユーザへの振動的フィードバックを生成するために、携帯電話などのポータブル・デバイスにおいて広く使用される。様々な形式の振動－触覚フィードバックは、ユーザの皮膚に様々な触感を生じさせ、最新のデバイスにおける人間と機械の相互作用においてますます重要な役割を果たし得る。
【0005】
ＬＲＡは、質量－バネ・電気－機械・振動システムとしてモデル化され得る。適切に設計又は制御された駆動信号により駆動されると、ＬＲＡは、或る所望の形式の振動を生成し得る。例えば、ユーザの指に対する鮮明且つ明確な振動パターンを使用して、機械的なボタン・クリックを模倣した感覚を生じさせ得る。この明確な振動は、機械的ボタンに代わる仮想スイッチとして使用され得る。
【0006】
図１は、デバイス１００における振動－触覚システムの例を示す。デバイス１００は、増幅器１０２に印加される信号を制御するように構成されたコントローラ１０１を含み得る。増幅器１０２は次いで、信号に基づいて触覚トランスデューサ１０３を駆動し得る。コントローラ１０１は、トリガによってトリガされて信号を出力し得る。トリガは、例えば、デバイス１００のスクリーン又は仮想ボタン上の圧力センサ又は力センサを含み得る。
【0007】
様々な形式の振動－触覚フィードバックの中で、長期間続く持続時間の音の振動は、着信又はメッセージ、緊急アラート、及びタイマ警告など、特定の予め定義されたイベントをデバイスのユーザに通知する重要な役割を果たし得る。音の振動通知を効率的に生成するために、触覚アクチュエータをその共振周波数で動作させることが望ましい場合がある。
【0008】
触覚トランスデューサの共振周波数ｆ０は、
として近似的に推定され得る。Ｃは、バネ・システムのコンプライアンスであり、Ｍは、等価移動質量であり、等価移動質量は、触覚トランスデューサにおける実際の可動部分及び触覚トランスデューサを保持するポータブル・デバイスの質量の両方に基づいて決定され得る。
【数1】
として近似的に推定され得る。Ｃは、バネ・システムのコンプライアンスであり、Ｍは、等価移動質量であり、等価移動質量は、触覚トランスデューサにおける実際の可動部分及び触覚トランスデューサを保持するポータブル・デバイスの質量の両方に基づいて決定され得る。
【0009】
個々の触覚トランスデューサにおけるサンプルごとのばらつき、モバイル・デバイス・アセンブリのばらつき、経年劣化による構成要素の一時的な変化、自己発熱による構成要素の変化、及びユーザがデバイスを握る様々な強さなどの使用状況に起因して、触覚トランスデューサの振動共振は、時間ごとに変化する可能性がある。
【0010】
図２Ａは、質量－バネ・システム２０１を含む線形システムとしてモデル化された線形共振アクチュエータ（ＬＲＡ）の例を示す。ＬＲＡは、印加される電圧レベル、動作温度、及び動作周波数に応じて異なる動作をする可能性がある非線形構成要素である。しかしながら、それらの構成要素は、特定の条件内では線形構成要素としてモデル化され得る。
【0011】
図２Ｂは、ＬＲＡの質量－バネ・システム２０１の電気的等価モデルを含む、線形システムとしてモデル化されたＬＲＡの例を示す。この例では、ＬＲＡは、電気及び機械的要素を有する第３次システムとしてモデル化される。特に、Ｒｅ及びＬｅは、それぞれ、コイル－磁気システムのＤＣ抵抗及びコイル・インダクタンスであり、Ｂｌは、コイルの磁力係数である。駆動増幅器は、出力インピーダンスＲｏを有する電圧波形Ｖ（ｔ）を出力する。端子電圧ＶＴ（ｔ）は、触覚トランスデューサの端子間で検知され得る。質量－バネ・システム２０１は、速度ｕ（ｔ）で移動し、速度ｕ（ｔ）は、逆起電力ＶＢＥＭＦに比例し得る。
【0012】
ＬＲＡなどの電磁負荷は、コイル・インピーダンスＺｃｏｉｌ及び機械的インピーダンスＺｍｅｃｈの合計：
ＺＬＲＡ＝Ｚｃｏｉｌ＋Ｚｍｅｃｈ （２）
として見られるインピーダンスＺＬＲＡによって特徴付けられ得る。
ＺＬＲＡ＝Ｚｃｏｉｌ＋Ｚｍｅｃｈ （２）
として見られるインピーダンスＺＬＲＡによって特徴付けられ得る。
【0013】
コイル・インピーダンスＺｃｏｉｌは、インダクタンスＬｅと直列の直流（ＤＣ：ｄｉｒｅｃｔ ｃｕｒｒｅｎｔ）抵抗Ｒｅ：
Ｚｃｏｉｌ＝Ｒｅ＋ｓ＊Ｌｅ （３）
を含み得る。
Ｚｃｏｉｌ＝Ｒｅ＋ｓ＊Ｌｅ （３）
を含み得る。
【0014】
機械的インピーダンスＺｍｅｃｈは、触覚トランスデューサの質量－バネ・システムの機械的摩擦を表す電気抵抗を表す共振抵抗ＲＲＥＳと、触覚トランスデューサの質量－バネ・システムの等価移動質量Ｍを表す電気容量を表すキャパシタンスＣＭＥＳと、触覚トランスデューサの質量－バネ・システムのコンプライアンスＣを表すインダクタンスＬＣＥＳと、を含む３つのパラメーによって定義され得る。全機械的インピーダンスの電気的等価物は、ＲＲＥＳ、ＣＭＥＳ、ＬＣＥＳの並列接続である。この並列接続のラプラス変換は、
によって記述される。
【数2】
によって記述される。
【0015】
触覚トランスデューサの共振周波数ｆ０は、
として表すことができる。
【数3】
として表すことができる。
【0016】
ＬＲＡの品質係数Ｑは、
として表すことができる。
【数4】
として表すことができる。
【0017】
式（６）を参照すると、この式には抵抗器Ｒｅ及びＲＲＥＳの並列接続を記述する部分式（すなわち、
）が含まれると共に、図２Ｂでは、それらの抵抗器は、直列接続で示される、ということが直感的に理解できないかもしれません。しかしながら、それは、駆動電圧Ｖｅが発振しているが、その後、突然にターンオフし、ゼロになるケースであり得る。図２Ｂに示される電圧増幅器は、低いソースインピーダンス、理想的にはゼロのソースインピーダンスを有すると考えられ得る。これらの条件の下、駆動電圧Ｖｅがゼロになると、電圧増幅器は、回路から実質的に消える。その時点で、図２Ｂにおける抵抗器Ｒｅ最上部の端子は、抵抗器ＲＲＥＳの最下部の端子と同様に接地され、そのため、式（６）に反映されているように、抵抗器ＲｅとＲｅｓは実際に並列に接続される。
【数5】
）が含まれると共に、図２Ｂでは、それらの抵抗器は、直列接続で示される、ということが直感的に理解できないかもしれません。しかしながら、それは、駆動電圧Ｖｅが発振しているが、その後、突然にターンオフし、ゼロになるケースであり得る。図２Ｂに示される電圧増幅器は、低いソースインピーダンス、理想的にはゼロのソースインピーダンスを有すると考えられ得る。これらの条件の下、駆動電圧Ｖｅがゼロになると、電圧増幅器は、回路から実質的に消える。その時点で、図２Ｂにおける抵抗器Ｒｅ最上部の端子は、抵抗器ＲＲＥＳの最下部の端子と同様に接地され、そのため、式（６）に反映されているように、抵抗器ＲｅとＲｅｓは実際に並列に接続される。
【0018】
ＬＲＡ又はマイクロスピーカなどの電磁トランスデューサは、応答時間が遅い場合があり得る。図３は、ＬＲＡの駆動信号例、ＬＲＡを流れる電流、及びＬＲＡの逆起電力（逆ＥＭＦ：ｂａｃｋ ｅｌｅｃｔｒｏｍｏｔｉｖｅ ｆｏｒｃｅ）を記述する、ＬＲＡの応答例のグラフであり、そのような逆ＥＭＦは、トランスデューサの可動要素（例えば、コイル又は磁石）の速度に比例し得る。図３に示されるように、逆ＥＭＦのアタック時間は、エネルギーがＬＲＡに伝達されるにつれて低速になり、ＬＲＡに蓄積された機械的エネルギーが放電されるにつれて駆動信号の終了後に、逆ＥＭＦの一部の「リンギング」が発生する場合がある。触覚ＬＲＡのコンテキストでは、そのような動作特性により、「鮮明な」触知応答ではなく、「どろどろした」クリック感又はパルス感が生じる可能性がある。よって、ＬＲＡが、図４に示される応答と類似の応答を代わりに有することが望ましい場合があり、その応答では、駆動信号が終了した後にリンギングが最小限に抑えられ、触覚コンテキストにおいてより「鮮明な」触知応答を提供し得る、したがって、処理された駆動信号がトランスデューサに印加されるとき、トランスデューサの速度又は逆ＥＭＦが図４のそれにより近づくように、駆動信号に処理を適用することが望ましい場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0019】
【特許文献1】米国特許第１０，８２８，６７２
【特許文献2】米国特許出願第２０２１／０１７５８６９号明細書
【特許文献3】米国特許出願第２０２１／０１７４７７７号明細書
【特許文献4】米国特許出願第２０２０／０３０６７９６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0020】
本開示の教示によれば、電気機械的負荷に結合されときの増幅器の駆動モードを開ループモードと負インピーダンスの閉ループモードとの間で適切に切り替えることに関連する欠点及び問題を低減又は除去することができる。
【課題を解決するための手段】
【0021】
本開示の実施例によれば、トランスデューサ駆動システムによって、電磁アクチュエータに再生波形を駆動する方法は、閉ループにおいて電磁アクチュエータが再生波形により駆動される第１のモードにおいてトランスデューサ駆動システムを動作させ、負のインピーダンスを含む閉ループ電圧駆動システムを形成することと、開ループにおいて電気機械的アクチュエータが再生波形により駆動される第２のモードにおいてトランスデューサ駆動システムを動作させることと、第１のモードと第２のモードとの間で動作するようにトランスデューサ駆動システムを移行させるためのモード・スイッチを動作させることと、を含み得る。
【0022】
本開示のそれらの実施例及び他の実施例によれば、電磁アクチュエータに再生波形を駆動するトランスデューサ駆動システムは、再生波形を生成するための出力と、閉ループにおいて電磁アクチュエータが再生波形により駆動される第１のモードにおいてトランスデューサ駆動システムを動作させ、負のインピーダンスを含む閉ループ電圧駆動システムを形成し、開ループにおいて電気機械的アクチュエータが再生波形により駆動される第２のモードにおいてトランスデューサ駆動システムを動作させ、第１のモードと第２のモードとの間で動作するようにトランスデューサ駆動システムを移行させるためのモード・スイッチを動作させる、ように構成された制御サブシステムと、を含み得る。
【0023】
本開示の技術的な利点は、本明細書に含まれる図面、説明、及び請求項から当業者にとって容易に明らかになり得る。実施例の目的及び利点は、少なくとも請求項において特に指摘される要素、特徴、及び組み合わせによって実現及び達成される。
【0024】
先述の全体的な説明及び以下の詳細な説明の両方は、例および例示的であり、本開示に示される請求項を限定しないことが理解されよう。
【0025】
本実施例及びその利点は、添付図面と併せて以下の説明を参照することによってより完全に理解され得、添付図面では、同様の参照符号は、同様の特徴を示す。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】本分野において既知である、デバイスにおける振動－触覚システムの例を示す図である。
【図2A】本分野において既知である、線形システムとしてモデル化された線形共振アクチュエータ（ＬＲＡ）の例を示す図である。
【図2B】本分野において既知である、線形システムとしてモデル化された線形共振アクチュエータ（ＬＲＡ）の例を示す図である。
【図3】本分野において既知である、電磁負荷の例示的な波形のグラフを示す図である。
【図4】本開示の実施例に係る、電磁負荷の望ましい例示的な波形のグラフを示す図である。
【図5】本開示の実施例に係る、例示的なモバイル・デバイスの選択された構成要素のブロック図を示す図である。
【図6】本開示の実施例に係る、例示的な一体型触覚システムの選択された構成要素のブロック図を示す図である。
【図7】本開示の実施例に係る、開ループと負のインピーダンスの閉ループとの間で動作モードを切り替える際に、トランスデューサ力学を改善するための例示的なトランスデューサ駆動システムを示す図である。
【図9】本開示の実施例に係る、触覚イベントに対する触覚用語に相関する異なる波形の部分区画を示す、図７の例示的なトランスデューサ駆動システムの例示的な電圧駆動信号及び例示的な検知された端子電圧のグラフを示す図である。
【図10】本開示の実施例に係る、図７の例示的なトランスデューサ駆動システムの負のインピーダンスのフィードバック補正のレベルの変更に関連する問題を示す、例示的な加速度対時間プロットのグラフを示す図である。
【図11】本開示の実施例に係る、図７の例示的なトランスデューサ駆動システムについての、未処理トランスデューサ駆動信号と検知された端子電圧ＶＴ（ｔ）との間の伝達関数の例示的なプロットのグラフを示す図である。
【図12】本開示の実施例に係る、線形システムとしてモデル化され、負のレジスタンスを含む線形共振アクチュエータ（ＬＲＡ）の実例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0027】
以下の説明は、本開示に係る例示的な実施例を示す。更なる例示的な実施例及び実装態様が当業者にとって明らかであろう。更に、当業者であれば、以下に説明する実施形態の代わりに、またはそれに関連して、様々な等価な技術を適用することができ、そのような等価物はすべて本開示に包含されるものとみなすべきであることを認識するであろう。
【0028】
様々な電子デバイス又はスマート・デバイスは、トランスデューサ、スピーカ、及び音響出力トランスデューサ、例えば、適切な電気駆動信号を音波圧力波又は機械振動などの音響出力に変換するための任意のトランスデューサを有し得る。例えば、多くの電子デバイスは、例えば、オーディオ・コンテンツの再生、音声通信及び／又は可聴通知の提供などの音声生成のための１つ又は複数のスピーカ又はラウドスピーカを含み得る。
【0029】
そのようなスピーカ又はラウドスピーカは、電磁アクチュエータ、例えば、音声コイル・モータを含み得、音声コイル・モータは、伸縮自在なダイヤフラム、例えば、従来のラウドスピーカ・コーンに機械的に結合されるか、又はデバイスの表面、例えば、モバイル・デバイスのガラス・スクリーンに機械的に結合される。一部の電子デバイスも、例えば、近接検出タイプ用途における使用及び／又はマシン・ツー・マシン通信のための超音波を生成する能力を有する音響出力トランスデューサを含み得る。
【0030】
多くの電子デバイスは加えて又は代わりに、触覚制御フィードバック又はユーザへの通知のための振動を生成するように適合された、より特殊な音響出力トランスデューサ、例えば、触覚トランスデューサを含み得る。加えて又は代わりに、電子デバイスは、アクセサリ装置の対応するコネクタと着脱可能な嵌合接続を行うためのコネクタ、例えば、ソケットを有し得、接続されるときにアクセサリ装置の、上述したタイプの１つ又は複数のトランスデューサを駆動するよう、コネクタに駆動信号を提供するように構成され得る。よって、そのような電子デバイスは、適切な駆動信号によりホスト・デバイス又は接続されたアクセサリのトランスデューサを駆動するための駆動回路を含む。音響トランスデューサ又は触覚トランスデューサの場合、駆動信号は一般に、アナログの時間変化する電圧信号、例えば、時間変化する波形である。
【0031】
図５は、本開示の実施例に係る、例示的なホスト・デバイス５０２の選択された構成要素のブロック図を示す。図５に示されるように、ホスト・デバイス５０２は、エンクロージャ５０１、コントローラ５０３、メモリ５０４、力センサ５０５、マイクロフォン５０６、線形共振アクチュエータ５０７、無線送信機／受信機５０８、スピーカ５１０、及び一体型触覚システム５１２を含み得る。
【0032】
エンクロージャ５０１は、ホスト・デバイス５０２の様々な構成要素を収容するための任意の適切な筐体、ケーシング、又は他のエンクロージャを含み得る。エンクロージャ５０１は、プラスチック、金属、及び／又は任意の他の適切な材料から構築され得る。加えて、エンクロージャ５０１は、ホスト・デバイス５０２がホスト・デバイス５０２のユーザの人により容易に持ち運べるように（例えば、サイズ及び形状が）適合され得る。したがって、ホスト・デバイス５０２は、スマートフォン、タブレット・コンピューティング・デバイス、ハンドヘルド・コンピューティング・デバイス、携帯情報端末、ノートブック・コンピュータ、ビデオ・ゲーム・コントローラ、又はホスト・デバイス５０２のユーザの人により容易に持ち運べるいずれかの他のデバイスを含み得るが、それらに限定されない。
【0033】
コントローラ５０３は、エンクロージャ５０１内に収容され得、プログラム命令を解釈及び／若しくは実行し、並びに／又はデータを処理するように構成されたいずれかのシステム、デバイス、又は装置を含み得、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ：ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：ａｐｐｌｉｋａｔｉｏｎ ｓｐｅｓｈｉｆｗｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）、或いはプログラム命令を解釈及び／若しくは実行し、並びに／又はデータを処理するように構成されたいずれかの他のデジタル又はアナログ回路を含み得るが、それらに限定されない。いくつかの実施例では、コントローラ５０３は、プログラム命令を解釈及び／若しくは実行し、並びに／又はメモリ５０４及び／若しくはコントローラ５０３にアクセス可能な他のコンピュータ可読媒体に記憶されたデータを処理する。
【0034】
メモリ５０４は、エンクロージャ５０１内に収容され得、コントローラ５０３に通信可能に結合され得、プログラム命令及び／又はデータを一定期間保持するように構成された任意のシステム、デバイス、又は装置（例えば、コンピュータ可読媒体）を含み得る。メモリ５０４は、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ：ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）、電気的消去可能プログラマブル・リードオンリ・メモリ（ＥＥＰＲＯＭ：ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ ｅｒａｓａｂｌｅ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｒｅａｄ－ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）、パーソナル・コンピュータ・メモリ・カード・インターナショナル・アソシエーション（ＰＣＭＣＩＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｍｅｍｏｒｙ Ｃａｒｄ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）カード、フラッシュ・メモリ、磁気記憶装置、光学磁気記憶装置、又は揮発性メモリ若しくはホスト・デバイス５０２への電源がオフされた後もデータを保持する不揮発性メモリの任意の適切な選択及び／若しくはアレイを含み得る。
【0035】
マイクロフォン５０６は、エンクロージャ５０１内に少なくとも部分的に収容され得、コントローラ５０３に通信可能に結合され得、マイクロフォン５０６に入射する音をコントローラ５０３によって処理され得る電気信号に変換するように構成されたいずれかのシステム、デバイス、又は装置を含み得、そのような音は、ダイヤフラム又は膜で受けとった音波振動に基づいて変化する電気キャパシタンスを有するダイヤフラム又は膜を使用して、電気信号に変換される。マイクロフォン５０６は、静電マイクロフォン、コンデンサ・マイクロフォン、エレクトレット・マイクロフォン、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ：ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ）マイクロフォン、又はいずれかの他の適切な容量性マイクロフォンを含み得る。
【0036】
無線送信機／受信機５０８は、エンクロージャ５０１内に収容され得、コントローラ５０３に通信可能に結合され得、アンテナを利用して、無線－周波数信号を生成及び送信すると共に、無線－周波数信号を受信し、そのような受信された信号によって運ばれる情報をコントローラ５０３が使用可能な形式に変換するように構成された任意のシステム、デバイス、又は装置を含み得る。無線送信機／受信機５０８は、セルラ通信（例えば、２Ｇ、３Ｇ、４Ｇ、ＬＴＥなど）、短距離無線通信（例えば、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標））、商業的無線信号、テレビ信号、サテライト無線信号（例えば、ＧＰＳ）、Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｆｉｄｅｌｉｔｙなどを含む、様々なタイプの無線－周波数信号を送信及び／又は受信するように構成され得るが、それらに限定されない。
【0037】
スピーカ５１０は、エンクロージャ５０１内に少なくとも部分的に収容され得、エンクロージャ５０１の外側にあり得、コントローラ５０３に通信可能に結合され得、電気オーディオ信号入力に応答して音を生成するように構成されたいずれかのシステム、デバイス、又は装置を含み得る。いくつかの実施例では、スピーカは、動的ラウドスピーカを含み得、動的ラウドスピーカは、円筒磁気ギャップを通って軸方向に動くように音声コイルを拘束する伸縮自在なサスペンションを介して剛体フレームに機械的に結合された軽量ダイヤフラムを採用する。電気信号が音声コイルに印加されると、音声コイル内の電流によって磁界が生じ、可変電磁石となる。コイル及びドライバの磁気システムが相互作用し、機械的な力を生成してコイル（よって、取り付けられたコーン）を前後に動かし、それによって、増幅器から印加された電気信号の制御の下で音を再生する。
【0038】
力センサ５０５は、エンクロージャ５０１内に収容され得、力、圧力、又は接触（例えば、人間の指との相互作用）を検知し、そのような力、圧力、又は接触に応答して電気信号又は電子信号を生成するための任意の適切なシステム、デバイス、又は装置を含み得る。いくつかの実施例では、そのような電気信号又は電子信号は、力センサに印加された力、圧力、又は接触の大きさの関数であり得る。それらの実施例及び他の実施例では、そのような電子信号又は電気信号は、触覚フィードバックが与えられる入力信号と関連付けられた汎用入力／出力信号（ＧＰＩＯ：ｇｅｎｅｒａｌ ｐｕｒｐｏｓｅ ｉｎｐｕｔ／ｏｕｔｐｕｔ ｓｉｇｎａｌ）を含み得る。力センサ５０５は、容量性変位センサ、誘導力センサ（例えば、抵抗性－誘導－容量性センサ）、歪みゲージ、圧電力センサ、力検知レジスタ、圧電力センサ、薄膜力センサ、又は量子トンネリング・コンポジット・ベース力センサを含み得るが、それらに限定されない。本開示における明確化及び説明の目的のために、本明細書で使用される用語「力」は、力だけでなく、力を示す物理量、または力に類似する物理量、例えば圧力および接触などを指し得るが、それらに限定されない。
【0039】
線形共振アクチュエータ５０７は、エンクロージャ５０１内に収容され得、単一の軸を横切る機械振動力を生成するための任意の適切なシステム、デバイス、又は装置を含み得る。例えば、いくつかの実施例では、線形共振アクチュエータ５０７は、交流電圧に依存して、バネに接続された可動質量体に押し付けられた音声コイルを駆動し得る。音声コイルがバネの共振周波数で駆動されると、線形共振アクチュエータ５０７は、知覚可能な力で振動し得る。よって、線形共振アクチュエータ５０７は、特定の周波数範囲内の触覚用途において有益であり得る。明確化及び説明の目的のために、本開示は、線形共振アクチュエータ５０７の使用に関連して説明されるが、線形共振アクチュエータ５０７の代わりに又は加えて、他の任意のタイプの振動アクチュエータ（例えば、偏心回転質量アクチュエータ）を使用し得ることを理解されよう。加えて、線形共振アクチュエータ５０７の代わりに又は加えて、複数の軸にわたって振動機械力を生成するように構成 されたアクチュエータを使用し得ることも理解されよう。本開示において他に説明されるように、線形共振アクチュエータ５０７は、一体型触覚システム５１２から受信した信号に基づいて、機械的ボタンの交換及び容量性センサ・フィードバックのうちの少なくとも１つについて、ホストデバイス５０２のユーザに触覚フィードバックを提供し得る。
【0040】
一体型触覚システム５１２は、エンクロージャ５０１内に収容され得、力センサ５０５及び線形共振アクチュエータ５０７に通信可能に結合され得、ホスト・デバイス５０２に印加された力（例えば、ホスト・デバイス５０２の仮想ボタンに人間の指によって印加された力）を示す信号を力センサ５０５から受信し、ホスト・デバイス５０２に印加された力に応答して、線形共振アクチュエータ５０７を駆動するための電子信号を生成するように構成された任意のシステム、デバイス、又は装置を含み得る。本開示の実施例に係る例示的な一体型触覚システムの詳細は、図６に表される。
【0041】
図５では、特定の例示的な構成要素がホスト・デバイス５０２に一体化されるものとして示されているが（例えば、コントローラ５０３、メモリ５０４、力センサ５０５、マイクロフォン５０６、無線送信機／受信機５０８、スピーカ（複数可）５１０）、本開示に係るホスト・デバイス５０２は、上に特に列挙されていない１つ又は複数の構成要素を含み得る。例えば、図５は、或るユーザ・インタフェース構成要素を表すが、ホスト・デバイス５０２は、図５に表されるものに加えて１つ又は複数の他のユーザ・インタフェース構成要素（キーパッド、タッチスクリーン、及びディスプレイを含むが、それらに限定されない）を含み得、よって、ユーザが、ホスト・デバイス５０２及びその関連する構成要素と相互作用し、及び／又は他の方法で操作することを可能にする。
【0042】
図６は、本開示の実施例に係る、例示的な一体型触覚システム５１２Ａの選択された構成要素のブロック図を示す。いくつかの実施例では、一体型触覚システム５１２Ａは、図５の一体型触覚システム５１２を実装するために使用され得る。図６に示されるように、一体型触覚システム５１２Ａは、デジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）６０２、メモリ６０４、及び増幅器６０６を含み得る。
【0043】
ＤＳＰ６０２は、プログラム命令を解釈及び／若しくは実行し、並びに／又はデータを処理するように構成された任意のシステム、デバイス、又は装置を含み得る。いくつかの実施例では、ＤＳＰ６０２は、プログラム命令を解釈及び／若しくは実行し得、メモリ６０４及び／若しくはＤＳＰ６０２にアクセス可能な他のコンピュータ可読媒体に記憶されたデータを処理し得る。
【0044】
メモリ６０４は、ＤＳＰ６０２に通信可能に結合され得、プログラム命令及び／又はデータを一定期間保持するように構成された任意のシステム、デバイス、又は装置（例えば、コンピュータ可読媒体）を含み得る。メモリ６０４は、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、電気的消去可能プログラマブル・リードオンリ・メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、パーソナル・コンピュータ・メモリ・カード・インターナショナル・アソシエーション（ＰＣＭＣＩＡ）カード、フラッシュ・メモリ、磁気記憶装置、光学磁気記憶装置、又は揮発性メモリ若しくはホスト・デバイス５０２への電源がオフされた後もデータを保持する不揮発性メモリのいずれかの適切な選択及び／若しくは配列を含み得る。
【0045】
増幅器６０６は、ＤＳＰ６０２に電気的に結合され得、入力信号ＶＩＮの電力（例えば、時間可変電圧又は電流）を増大させて出力信号ＶＯＵＴを生成するように構成された任意の適切な電子システム、デバイス、又は装置を含み得る。例えば、増幅器６０６は、電力供給装置（明示的には示されない）からの電力を使用し、信号の振幅を増大させ得る。増幅器６０６は、クラス－Ｄ増幅器を含むが、それに限定されない、任意の適切な増幅器クラスを含み得る。
【0046】
動作中、メモリ６０４は、１つ又は複数の触覚再生波形を記憶し得る。いくつかの実施例では、１つ又は複数の触覚再生波形の各々は、時間の関数としての線形共振アクチュエータ（例えば、線形共振アクチュエータ５０７）の所望の加速度として触覚応答ａ（ｔ）を定義し得る。ＤＳＰ６０２は、力センサ５０５に印加された力を示す力信号ＶＳＥＮＳＥを受信するように構成され得る。検知された力を示す力信号ＶＳＥＮＳＥの受信に応答して、又はそのような受信とは独立して、ＤＳＰ６０２は、メモリ６０４から触覚再生波形を取得し、そのような触覚再生波形を処理して処理済み触覚再生信号ＶＩＮを決定し得る。増幅器６０６がクラスＤ増幅器である実施例では、処理された触覚再生信号ＶＩＮは、パルス－幅変調信号を含み得る。検知された力を示す力信号ＶＳＥＮＳＥの受信に応答して、ＤＳＰ６０２は、処理された触覚再生信号ＶＩＮを増幅器６０６に出力させ得、増幅器６０６は、処理された触覚再生信号ＶＩＮを増幅して線形共振アクチュエータ５０７を駆動するための触覚出力信号ＶＯＵＴを生成し得る。
【0047】
いくつかの実施例では、一体型触覚システム５１２Ａは、単一の集積回路上に形成され得、よって、触覚フィードバック制御に対する既存のアプローチよりも低い待ち時間が可能になる。単一のモノシリック集積回路の一部として一体型触覚システム５１２Ａを提供することによって、様々なインタフェースと一体型触覚システム５１２Ａのシステム構成要素との間の待ち時間を低減又は除去し得る。
【0048】
図３に例示される問題は、線形共振アクチュエータ５０７の共振周波数ｆ０におけるインピーダンス／レジスタンスの鋭いピークを伴う、高品質係数ｑを有する線形共振アクチュエータ５０７に起因する可能性がある。
【0049】
図７は、本開示の実施例に係る、電磁負荷７０１のダイナミクスを改善する例示的なトランスデューサ駆動システム７００を示す。いくつかの実施例では、システム７００は、システム７００及び電磁負荷７０１を含むホスト・デバイス（例えば、ホスト・デバイス５０２）に一体とされ得る。
【0050】
動作中、ホスト・デバイスのシステム７００の触覚波形ジェネレータ７２２は、触覚再生波形Ｖｒｅｆ（ｔ）を生成し得、触覚再生波形Ｖｒｅｆ（ｔ）は、パイロット・トーン・ジェネレータ７１８によって生成されたパイロット・トーンが存在しない場合、触覚波形信号又はオーディオ信号を含む未処理トランスデューサ駆動信号ｘ’（ｔ）と同等であり得る。いくつかの実施例では、未処理トランスデューサ駆動信号ｘ’（ｔ）は、記憶された触覚波形及び／又は触覚波形ジェネレータ７２２によって記憶され若しくは触覚波形ジェネレータ７２２によりアクセス可能なメモリ（例えば、メモリ６０４）に記憶された動的に生成された触覚波形に基づいて生成され得る。
【0051】
未処理トランスデューサ駆動信号ｘ’（ｔ）は、コンバイナ７２６によって受信され得、コンバイナ７２６は、以下でより詳細に説明されるように、電磁負荷７０１のコイル・インピーダンス／レジスタンスの一部又は全てを効果的にキャンセルするために、未処理トランスデューサ駆動信号ｘ’（ｔ）を乗算器７１５からの補正項と結合してトランスデューサ駆動信号ｘ（ｔ）を生成し得る。また、以下で説明されるように、電磁負荷７０１のコイル・インピーダンス／レジスタンスを効果的に低減させることによって、システム７００は、電磁負荷７０１の実効品質係数ｑを低減させ得、それにより、アタック時間を減少させ得、未処理トランスデューサ駆動信号が終了した後に発生するリンギングを最小化し得る。図７は、コンバイナ７２６によって印加される仮想的な負のインピーダンス／レジスタンスを示すが、いくつかの実施例では、負のインピーダンス／レジスタンス・フィルタが未処理トランスデューサ駆動信号ｘ’（ｔ）に適用されてトランスデューサ駆動信号ｘ（ｔ）を生成し、電磁負荷７０１のコイル・インピーダンス／レジスタンスを効果的に低減するのと同一又は類似の効果を達成し得る。そのような負のインピーダンス／レジスタンス・フィルタの例は、Ｌｉｎｄｅｍａｎｎらの、Ｃｉｒｒｕｓ Ｌｏｇｉｃ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｌｔｄ．に譲渡され、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる、「Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒ Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ Ｄｙｎａｍｉｃｓ」と題する米国特許出願第２０２０／０３０６７９６号明細書（以下、「Ｌｉｎｄｅｍａｎｎ特許出願」と称される）に記載されている。
【0052】
トランスデューサ駆動信号ｘ（ｔ）は次に、増幅器７０６によって増幅され、電磁負荷７０１を駆動するための駆動信号Ｖ（ｔ）を生成し得る。駆動信号Ｖ（ｔ）に応答して、電磁負荷７０１の検知された端子電圧ＶＴ（ｔ）は、第１のアナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）７０３によってデジタル表現に変換され得る。同様に、検知された電流Ｉ（ｔ）は、第２のＡＤＣ７０４によってデジタル表現に変換され得る。電流Ｉ（ｔ）は、電磁負荷７０１の端子に結合されたレジスタンスＲｓを有するシャント・レジスタ７０２の両端で検知され得る。端子電圧ＶＴ（ｔ）は、端子電圧検知ブロック７０７、例えば、電圧計によって検知され得る。
【0053】
図７に示されるように、システム７００は、インピーダンス推定器７１４を含み得る。インピーダンス推定器７１４は、検知された端子電圧ＶＴ（ｔ）、検知された電流Ｉ（ｔ）、及び／又は電磁負荷７０１の任意の他の測定されたパラメータに基づいて、電磁負荷７０１の電気的及び／又は機械的インピーダンス／レジスタンスの１つ又は複数の構成要素を推定し、１つ又は複数の制御信号を生成するように構成された任意の適切なシステム、デバイス、又は装置を含み得る。例えば、インピーダンス推定器７１４によって生成される１つの制御信号は、電磁負荷７０１の直流（ＤＣ）コイル・インピーダンス／レジスタンスＲｅの推定に基づいて生成される負のインピーダンス／レジスタンスＲｅ＿ｎｅｇを含み得る。別の例として、インピーダンス推定器７１４はまた、電圧オフセットＶＯＦＦＳＥＴ及び電流オフセットＩＯＦＦＳＥＴを生成し得、電圧オフセットＶＯＦＦＳＥＴ及び電流オフセットＩＯＦＦＳＥＴは、それぞれ、コンバイナ７１０及び７１２によって、検知された端子電圧ＶＴ（ｔ）及び検知された電流Ｉ（ｔ）から差し引かれ、インピーダンス推定器７１４によって検出され、存在する可能性のある測定オフセットをキャンセルし得る。更なる例として、以下で更に詳細に説明されるように、インピーダンス推定器７１４は、触覚状態機械７１６への通信のための１つ又は複数の制御信号を生成し得る。いくつかの実施例では、触覚状態機械７１６は、Ｍａｒｃｈａｉｓ特許出願において説明されるのと同一又は類似の方式で動作し得る。
【0054】
また、図７には、検知された端子電圧ＶＴ（ｔ）及び検知された電流Ｉ（ｔ）のオフセット－キャンセルされたバージョンをフィルタする、２つの帯域通過フィルタ（ＢＰＦ：ｂａｎｄｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ）７３０及び７３２が示される。帯域通過フィルタ７３０及び７３２は、インピーダンス推定器７１４に入力される駆動信号Ｖ（ｔ）の触覚再生コンテンツをフィルタリングして取り除き、よって、場合によっては、ＤＣコイル・インピーダンス／レジスタンスＲｅの正確な推定値から遠ざける可能性がある。
【0055】
図７に示されるように、モード・スイッチ７４０は、触覚状態機械７１６から、再生波形のどの特定の部分が触覚波形ジェネレータ７２２によって現在出力されているかに関する状態表示と共に、再生波形の信号レベルの表示、及び再生波形の動作モードに関する情報－それが開ループ動作モード（例えば、負のインピーダンス／レジスタンスが適用されていない）又は閉ループ動作モード（例えば、負のインピーダンス／レジスタンスが適用されている）であるかどうかに関する情報を受信し得る。以下で更に詳細に説明されるように、上記入力に基づいて、モード・スイッチ７４０は、３つの信号レベル、（ｉ）再生波形のレベル（乗算器７５０によって適用されるスカラ値ＲＥＦ＿ＬＥＶＥＬを介した）；インピーダンス／レジスタンス推定を支援するために使用されるパイロット信号のレベル（乗算器７６０によって適用されるスカラ値ＰＩＬＯＴ＿ＬＥＶＥＬを介した）；及び負のインピーダンス／レジスタンス・フィードバック補正信号のレベル（乗算器７１５によって適用されるスカラ値ＡＴＴＥＮを介した）を制御し得る。
【0056】
図８は、本開示の実施例に係る、スカラ値ＡＴＴＥＮの値に基づく、図７の例示的なトランスデューサ駆動システム７００の動作モードの例示的な分類のテーブルを示す。ＡＴＴＥＮの値がゼロである場合、例示的なトランスデューサ駆動システム７００にはフィードバック補正が存在し得ず、よって、乗算器７２５によって生成された負のインピーダンス／レジスタンスは、再生波形に影響を与える限りにおいて、例示的なトランスデューサ駆動システム７００には実質的に存在しない。このケースでは、トランスデューサ駆動システム７００は、「開ループ」として分類され得る。その一方で、スカラＡＴＴＥＮの値が一である場合、例示的なトランスデューサ駆動システム７００は、Ｓｔａｈｌ特許、Ｔａｉｐａｌｅ特許出願、Ｍａｒｃｈａｉｓ特許出願、及びＬｉｎｄｅｍａｎｎ特許出願等の先に参照により組み込まれた先行文献、それらに限定されないが、に記載された負のインピーダンス／レジスタンス・システムとして動作し得る。このケースでは、トランスデューサ駆動システム７００は、「閉ループ」として分類され得る。スカラＡＴＴＥＮの値が、それらに限定されないが、ゼロと一との間の任意の値をとる場合、ただしゼロと一は含まない、例示的なトランスデューサ駆動システム７００は、「部分的閉ループ」として分類され得る。通常、部分的閉ループ・システムは、閉ループと開ループの間の移行や、閉ループシステムが十分な電圧駆動を提供するにはレベルが大きすぎる触覚再生波形の開始時、あるいは、触覚再生波形の突然の終了時に、そのレベルが大きすぎて閉ループシステムが十分な電圧駆動を提供できない場合、などの状況下で短時間利用されるが、これに限定されない。
【0057】
図９は、本開示の実施例に係る、触覚イベントに対する触覚用語に相関する異なる波形の区画を示す、例えば、図７の例示的なトランスデューサ駆動システムの、例示的な未処理トランスデューサ駆動信号ｘ’（ｔ）及び例示的な検知された端子電圧ＶＴ（ｔ）のグラフを示す。用語は、触覚再生波形の部分を分類するために提供され得る。波形の開始は、オンセットとして知られ得る。閉ループ・システムの場合、電気機械的負荷７０１の移動質量をより迅速に動かさせるために、閉ループ・システムがより強い未処理トランスデューサ駆動信号ｘ’（ｔ）を提供し得るため、波形の開始はオーバドライブとしても知られ得る。しかしながら、オンセットは、開ループ・システム及び閉ループ・システムの両方に等しく適用され得る用語である。触覚再生波形の突然の終了は、ブレーキ又はブレーキングとして知られ得る。電気機械的負荷７０１は、システムの減衰定数に応じて、ブレーキの後に経時的に減衰するリングを有し得る。多くの場合、触覚製品製造業者は、電磁負荷７０１のリンギングが迅速に減衰することを望む。ブレーキングという用語は、減衰を素早く行わせるために何らかの追加構成要素が存在することを意味している。そのような追加の構成要素は、負のインピーダンス／レジスタンス閉ループ・システム（例えば、参照によって組み込まれる参考文献に開示されるシステム）を構成する要素であり得るが、そのようなブレーキングは純粋な開ループ・システムには利用できない場合がある。それにも関わらず、ブレーキングという用語は、突然の終了と、移動質量のリンギングが完全に減衰するまでのその後の短い時間を含む、再生波形の部分を指すために使用される。触覚再生波形のそれらのオンセット部分とブレーキ部分との間では、触覚再生波形は、図９に示されるような定常状態にあると考えられ得る。
【0058】
図８に示された例示的なトランスデューサ駆動システム７００の動作モードの例示的な分類、及び図９に示された触覚再生波形の部分の例示的な分類を更に示すために、例を示す。触覚再生波形の1サイクルまたはせいぜい数サイクルで構成される非常に短い触覚イベントである「クリック」など、いくつかの再生波形については、触覚再生波形自体のオンセットおよび定常状態部分を開ループモード（ＡＴＴＥＮ＝０）で再生することが望ましい場合がある。触覚再生波形のオンセット及び定常状態部分を開ループ・モードで再生する理由は、触覚イベントの設計者が、波形自体の間にある程度短時間で予測不可能な負のインピーダンス／レジスタンス・フィードバック補正項を持つ波形を設計することを望まない可能性があるためである。すなわち、クリック・イベントの後のリンギング減衰時間を最小化するために、設計者は、トランスデューサ駆動システム700を開ループモードから負インピーダンス／抵抗クローズドループモード（ＡＴＴＥＮ＝１）に切り替えることを望み得る。そのような場合、フィードバック補正信号の完全オフ（ＡＴＴＥＮ＝０）から完全オン（ＡＴＴＥＮ＝１）への移行は、ステップ関数を介して、又は、場合によっては、１つのレベルから次のレベルへの非常に短いランプを介して達成され得る。そうすることで、クリックは設計どおりに「再生」され、開ループ駆動アンプが許容するよりも早く終了する可能性がある。開ループモードから閉ループモードへのこの切り替えは、電磁負荷７０１を備える装置のユーザにユーザによる何らかの入力（テキスト メッセージの作成中に特定のアルファベット文字をクリックするなどの例)が認識されたことを示す効果的な触覚フィードバックとして機能する「鮮明な」触覚効果（例えば、電気機械的負荷７０１が線形共振アクチュエータの場合）を提供しうる。
【0059】
別の実例として、電磁負荷７０１を備えるデバイスにおける触覚イベントの設計者は、長い「バズ」イベントが完全に負のインピーダンス／レジスタンス閉ループ動作モード（ＡＴＴＥＮ＝１）内で動作することを望む場合がある。このような長い「バズ」を望む理由は、閉ループ・モードでは、このようなイベントのオンセット時間とブレーキ時間が最小化される可能性があり、ユーザにとってより心地よい触覚効果が得られるからであり、更に、バズの定常状態のエンベロープレベル（通常、電磁負荷７０１の共振時に再生される）は、ユニット間のばらつきや温度変化にわたって、より一貫して目標レベルに保たれる可能性がある。長いバズ・イベントの間に、電磁負荷７０１を含むデバイスの仮想ボタンを押す可能背のあるユーザからの突然の入力があった場合、ユーザ入力とクリック触覚効果との間にあまり待ち時間がないように、クリック触覚効果によってその突然の入力の承認を受けることであり、ＡＴＴＥＮの値を素早く下げ、ＡＴＴＥＮ＝０で開ループのクリック効果を再生し、次いで、ＡＴＴＥＮを1に上げて一度再生したクリックに歯切れよくブレーキをかけ、再び戻って長いバズの持続時間を終了させることで、長いバズを中断させることが望ましいかもしれない。それらの移行の各々では、ＡＴＴＥＮのレベルが管理されるべきである。
【0060】
ユーザへの最もシームレスな触覚経験を提供するために、再生波形自体のレベルも、パイロット信号（制御ループを閉じるために使用されるインピーダンス／レジスタンス推定に必要）と共に管理される必要があり得る。
【0061】
図１０は、本開示の実施例に係る、例えば、トランスデューサ駆動システム７００の負のインピーダンスのフィードバック補正のレベルを（例えば、ＡＴＴＥＮの値を介して）変更することに関連する問題を示す、電磁負荷７０１の移動質量に対する例示的な加速度対時間プロットのグラフを示す。特に、図１０は、オンセット及びブレーキ／ブレーキングの間に費やされた時間が変化するだけでなく、定常状態中の駆動波形のレベルも変化する、開ループ・モードと閉ループ・モードの切り替えに関連する可能性のある特定の問題を示す。何らかの理由で、開ループと閉ループの出力駆動を切り替える動機があり、製品設計者が（少なくとも）定常状態でレベル的に一定の触覚効果を維持したいと望む場合、製品の設計者は、図１０に示すレベル差の大きな変動を何らかの方法で補正しなければならない。
【0062】
図１１は、本開示の実施例に係る、例えば、トランスデューサ駆動システム７００の制御信号ＡＴＴＥＮの様々なレベルにおける、未処理トランスデューサ駆動信号ｘ’（ｔ）と検知された端子電圧ＶＴ（ｔ）（電磁負荷７０１の逆ＥＭＦを表し得る）との間の伝達関数の例示的なプロットのグラフを示す。図１１は、適用される負のインピーダンス／レジスタンス・フィードバック補正のレベルの関数として伝達関数ＶＴ（ｔ）／ｘ’（ｔ）が変化することを明らかにすることによって、図１０を参照して上記した問題がなぜ存在し得るかを示す。特に、負のインピーダンス／レジスタンス・フィードバック補正の量が乗算器７１５によりＡＴＴＥＮスカラによって調整されるとき、感度と称され得る、未処理トランスデューサ駆動信号ｘ’（ｔ）に対する検知された端子電圧ＶＴ（ｔ）の比率は、ＡＴＴＥＮの増加の関数として単調に増大する。
【0063】
図１２に簡単に目を向けると、図１２は、本開示の実施形態に従って、電気部品１２０２および機械部品１２０４の電気モデルを含み、電磁負荷７０１と直列に挿入された負のインピーダンスＲｅ＿ｎｅｇを有する負のレジスタンス・レジスタ１２０６を含む線形システムとしてモデル化された電磁負荷７０１の例を示している。負のインピーダンスＲｅ＿ｎｅｇが加わると、直流レジスタンスＲｅが効果的に減算され、全体的な直流電気インピーダンスが低下するため、品質係数qが低下する可能性がある。
【0064】
実際に、負のレジスタは存在しない。代わりに、例示的なトランスデューサ駆動システム７００は、電磁負荷７０１の数学的モデルと直列の負のインピーダンスＲｅ＿ｎｅｇの数学的モデルを含む、図１２に示される回路と実質的に同様に動作するように構成され得る。動作中、例示的なトランスデューサ駆動システム７００（例えば、コンバイナ７２６の出力において）は、もし、実際に、負のインピーダンスＲｅ＿ｎｅｇを持つ物理レジスタを電磁負荷７０１と直列に配置することが可能であった場合、実質的に、図１２に示されるように、負のインピーダンスＲｅ＿ｎｅｇ及びＤＣレジスタンスＲｅの分岐において発生する電圧Ｖｍを計算し得る。計算された電圧Ｖｍは次いで、電磁負荷７０１を駆動するために使用され得る。
【0065】
本質的に、例示的なトランスデューサ駆動システム７００は、電磁負荷７０１に対するセンサレス速度制御フィードバック・ループを実装し得る。フィードバック・ループは、電磁負荷７０１のパラメータの動的推定を使用し、フィードバック（例えば、負のインピーダンスＲｅ＿ｎｅｇ）を生成して、電磁負荷７０１の電気的インピーダンス及び機械的インピーダンスのほとんどをキャンセルすることができる。ＤＣコイル・レジスタンスＲｅの場合、例示的なトランスデューサ駆動システム７００のフィードバック・ループが安定性を達成し、所望の負のインピーダンス効果を達成するために、その推定は、非常に正確であるべきである（例えば、１％未満の誤差）。電磁負荷７０１の電気的インピーダンス及び機械的インピーダンスは、それに加えられる刺激（例えば、駆動信号Ｖ（ｔ）の振幅及び周波数）、周囲温度条件、並びに／又は他の因子に応答して変化し得る。
【0066】
【0067】
機械的共振において、Ｚｍｅｃｈ＝ｒｅｓ及び｜Ｚｌｅ｜＜＜Ｒｅ＿ｎｅｇであり、よって、共振Ｈ０における感度は、
によって与えられ得る。
【数7】
によって与えられ得る。
【0068】
したがって、制御信号ＡＴＴＥＮを介して負のインピーダンス／レジスタンス・フィードバック補正のレベルを変更する問題を補償するために触覚再生波形に適用されるスケーリング係数ＲＥＦ＿ＬＥＶＥＬは、
によって与えられ得る。
【数8】
によって与えられ得る。
【0069】
よって、スケーリング係数ＲＥＦ＿ＬＥＶＥＬは、制御信号ＡＴＴＥＮの関数として出力駆動信号を補償又は正規化する（特に、定常状態で触覚再生波形が駆動される周波数であることが多い共振時において）ために使用され得る補償項であり得る。
【0070】
図１３は、本開示の実施例に係る、補償の利点を示す例示的なトランスデューサ駆動システム７００の例示的な波形を示す。特に、図１３の左側は、スケーリング係数ＲＥＦ＿ＬＥＶＥＬによる正規化なしの感度ＶＴ（ｔ）／ｘ’（ｔ）及び検知された電流Ｉ（ｔ）を表し、図１３の右側は、スケーリング係数ＲＥＦ＿ＬＥＶＥＬによる正規化による感度ＶＴ（ｔ）／ｘ’（ｔ）及び検知された電流Ｉ（ｔ）を表す。
【0071】
図１４は、本開示の実施例に係る、例示的なトランスデューサ駆動システム７００に適用されるスケーリング係数ＲＥＦ＿ＬＥＶＥＬの補償を伴う電磁負荷７０１の移動質量の例示的な加速度対時間プロットのグラフを示す。図１０と比較すると、図１４は、触覚再生波形の定常状態部分に、スケーリング係数ＲＥＦ＿ＬＥＶＥＬの補償を適用した結果、制御信号ＡＴＴＥＮの関数としての加速度の変動が最小化されることを示している。しかしながら、図１４は、そのような補償があっても、ＡＴＴＥＮの値に応じ、リンギングがオンセット時に発生し、ブレーキング時にリンギングが発生し得ることを示す。
【0072】
図１５は、本開示の実施例に係る、閉ループ動作モード中に非常に大きな再生波形を駆動することに関連する問題を示す、例示的なトランスデューサ駆動システム７００に関連する例示的な波形のグラフを示す。特に、図１５は、負のフィードバック・システムが閉ループ動作モード（例えば、ＡＴＴＥＮ＝１）で完全に使用される間に、非常に大きな未処理トランスデューサ駆動信号ｘ’（ｔ）を駆動するときに発生し得る問題をしめしている。既存のアプローチでは、オンセット及びブレーキ／ブレーキングにおいて、負のインピーダンス／レジスタンス閉ループ・システムは、電磁負荷７０１の質量をオンセット時に迅速に移動させ、ブレーキング時に迅速に停止させるために、未処理トランスデューサ駆動信号ｘ’（ｔ）を大幅に増幅する。実際に、この特徴は、触覚振動製品で閉ループ・システムを使用する動機付けの一部である。しかしながら、特に強い再生波形がそのような閉ループ・システムに送信されると、結果として増幅器に送信される信号のオンセット部分とブレーキング部分が、増幅器が駆動し得る電圧レベルを超える可能性がある。そのような場合、検知された端子電圧ＶＴ（ｔ）が電圧ＣＬＩＰ＿ＬＥＶＥＬでクリップすることによって示されるように、信号クリッピングが発生し得る。クリッピングは、長期的には電磁負荷にダメージを与え、短期的には望ましくない触覚体験をもたらす可能性があるため、触覚振動システムでは一般的に望ましくない。波形の定常状態部分では、クリッピングの問題が発生しない可能性がある（閉ループ システムに関連する増幅ゲインは、クリッピングなしで定常状態のレベルを最大化する再生波形のレベルを選択する際に、触覚再生波形の設計者によって理解されている可能性があるため）。
【0073】
定常状態での閉ループ レベルと、オンセットおよびブレーキング時の「一部の」閉ループの利点とのバランスをとる１つの方法は、特に再生波形のオンセット部分とブレーキング部分でＡＴＴＥＮレベルを動的に調整することである。
【0074】
図１６は、本開示の実施例に係る、クリッピングの防止と閉ループの定常状態性能の維持との間でバランスをとる制御信号ＡＴＴＥＮの管理を示す、例示的なトランスデューサ駆動システム７００の波形例のグラフを示す。特に、閉ループ システムが大きなゲインを提供するオンセット時に、クリッピングを防止するためにＡＴＴＥＮ値が一時的に減少することがある。ＬＥＶＥＬ＿１として指定されたレベルまでの減少量は、未処理トランスデューサ駆動信号ｘ’（ｔ）の振幅及び増幅器７０６がクリッピングする電圧レベルの関数であり得る。ＡＴＴＥＮがオンセット時に減少する速度は、ＬＥＶＥＬ＿１と再生波形の周波数の関数であり得る（例えば、共振周波数は典型的な駆動周波数であり、アンプの出力がどの程度でクリッピングに達するかを示している）。図１６にｄｕｒａｔｉｏｎ＿ｏｎｓｅｔとして例示される、ＡＴＴＥＮがＬＥＶＥＬ＿１に留まり得る時間量は、未処理トランスデューサ駆動信号ｘ’（ｔ）の周波数の関数であり得る。最後に、ＡＴＴＥＮの短時間の減少をオンセット時に提供することができるのと同様に、ブレーキング時に別の短時間の減少を提供することも望ましい場合がある。そのような場合、ｄｕｒａｔｉｏｎ＿ｂｒａｋｅとして図１６に示されるＡＴＴＥＮがＬＥＶＥＬ＿１に留まり得る時間量は、未処理トランスデューサ駆動信号ｘ’（ｔ）の周波数の関数であり得る。
【0075】
以上は線形電磁負荷への適用について説明したが、開示したものと同様または同一のシステムおよび方法を他の線形または非線形システムに適用できることを理解されたい。
【0076】
更に、上記では、ＬＲＡのモデルを実装するための負のインピーダンス／レジスタンス・フィルタの使用を考慮するが、いくつかの実施例では、モデルの代わりにＬＲＡと数学的に等価な物が使用され得る。
【0077】
本明細書で使用されるように、２つ以上の要素が相互に「結合される（ｃｏｕｐｌｅｄ）」と言及される場合、そのような用語は、間接的に接続されているか直接接続されているか、介在する要素があるかないかにかかわらず、かかる2つ以上の要素が、場合に応じて、電子的通信または機械的通信を行っていることを示す。
【0078】
本開示は、当業者であれば理解できるであろう、本明細書における例示的な実施形態に対するすべての変更、置換、変形、改変、および修正を包含する。同様に、適切な場合、添付の特許請求の範囲は、本明細書における例示的な実施形態に対する、当業者であれば理解できるすべての変更、置換、変形、改変、および修正を包含する。さらに、添付の特許請求の範囲において、装置もしくはシステム、または装置もしくはシステムの構成要素が、特定の機能を実行するように適合されている、配置されている、可能である、構成されている、可能である、操作可能である、または操作可能である、という言及は、その装置、システム、または構成要素がそのように適合、配置、可能、構成、有効、操作可能、または動作可能である限り、その装置、システム、または構成要素、またはその特定の機能が起動されているか、オンになっているか、またはロック解除されているかどうかにかかわらず、その装置、システム、または構成要素を包含する。したがって、本開示の範囲から逸脱することなく、本明細書に記載のシステム、装置、および方法に修正、追加、または省略を加えることができる。例えば、システムおよび装置の構成要素は、一体化されていても分離されていてもよい。さらに、本明細書に開示されるシステムおよび装置の動作は、より多くの、より少ない、または他の構成要素によって実行されてもよく、記載される方法は、より多くの、より少ない、または他のステップを含んでもよい。さらに、ステップは、任意の適切な順序で実行されてもよい。本明細書で使用される場合、「各」は、セットの各メンバーまたはセットのサブセットの各メンバーを指す。
【0079】
例示的な実施形態が図に図示され、以下に説明されるが、本開示の原理は、現在知られているか否かにかかわらず、任意の数の技術を用いて実施され得る。本開示は、決して、図面に図示され、上述された例示的な実施形態および技法に限定されるべきではない。
【0080】
特に断りのない限り、図面に描かれた物品は必ずしも縮尺通りに描かれていない。
【0081】
本明細書で援用されるすべての実施例および条件文言は、読者が本開示および本技術をさらに発展させるために本発明者が貢献した概念を理解するのを助けるための教育的な目的のために意図されたものであり、そのような具体的に援用された実施例および条件に限定されないものと解釈される。本開示の実施形態を詳細に説明したが、本開示の精神および範囲から逸脱することなく、様々な変更、置換、および改変がなされ得ることが理解されるべきである。
【0082】
以上、特定の利点を列挙したが、種々の実施形態は、列挙した利点の一部、皆無、または全部を含み得る。さらに、他の技術的利点は、前述の図および説明を検討した後、当業者には容易に明らかになるであろう。
【0083】
特許庁および本出願に基づき発行された特許の読者が添付のクレームを解釈する際の助けとなるよう、出願人は、特定のクレームにおいて「means for」または「step for」という言葉が明示的に使用されていない限り、添付のクレームまたはクレーム要素のいずれもが35 U.S.C. § 112(f)を援用することを意図していないことに留意されたい。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【手続補正書】
【提出日】2024-02-15
【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】
トランスデューサ駆動システムによって、電磁アクチュエータに再生波形を駆動する方法であって、閉ループにおいて前記電磁アクチュエータが前記再生波形により駆動される第１のモードにおいて前記トランスデューサ駆動システムを動作させ、負のインピーダンスを含む閉ループ電圧駆動システムを形成することと、
開ループにおいて電気機械的アクチュエータが前記再生波形により駆動される第２のモードにおいて前記トランスデューサ駆動システムを動作させることと、
前記第１のモードと前記第２のモードとの間で動作するように前記トランスデューサ駆動システムを移行させるためのモード・スイッチを動作させることと、
を含む、方法。
【請求項2】
前記閉ループ電圧駆動システムは、前記再生波形に加えられたフィードバック補正信号を利用する、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記電磁アクチュエータは、触覚アクチュエータを含み、前記再生波形信号は、前記第１のモード及び前記第２のモードのうちの１つ又は複数の間に離散的触覚イベントを再生する、請求項２に記載の方法。
【請求項4】
前記トランスデューサ駆動システムによって、前記第１のモードにおいて動作するとき、前記再生波形として単一の触覚イベントの第１の部分を駆動することと、前記トランスデューサ駆動システムによって、前記第２のモードにおいて動作するとき、前記再生波形として単一の触覚イベントの第２の部分を駆動することと、
を更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項5】
前記モード・スイッチによって、前記第１のモードと前記第２のモードとの間で移行するとき、第１のレベルから第２のレベルに前記フィードバック補正信号をランプすることを更に含む、請求項４に記載の方法。
【請求項6】
前記単一の触覚イベントに関連する前記再生波形は、その全体が前記第２のモードで再生され、次いで、ブレーキ時間を最小化するために、前記単一の触覚イベントの終わりに前記第１のモードに切り替わり、前記方法は、前記モード・スイッチによって、前記第１のモードと前記第２のモードとの間の前記移行を制御することを更に含む、請求項５に記載の方法。
【請求項7】
前記単一の触覚イベントと関連する前記再生波形は、その３つのフェーズ、すなわち、オンセット・フェーズ、定常状態フェーズ、及びブレーキング・フェーズの各々を再生し、前記方法は、前記モード・スイッチにより、前記３つのフェーズのフェーズ境界において前記第１のモードと前記第２のモードとの間の移行を制御することを更に含む、請求項５に記載の方法。
【請求項8】
前記モード・スイッチによって、前記第１のモードと前記第２のモードとの間で移行するとき、１つのレベルから別のレベルに前記再生波形をランプすることを更に含む、請求項５に記載の方法。
【請求項9】
前記再生波形のレベルは、前記フィードバック補正信号の関数であり、前記電気機械的アクチュエータに対して駆動される前記再生波形の前記レベルは、前記フィードバック補正信号のいずれのレベルについても定常状態で一定に維持される、請求項８に記載の方法。
【請求項10】
前記第１のモードの間、前記電気機械的アクチュエータに駆動される前記再生信号のクリッピングを回避するよう、前記モード・スイッチによって、前記再生波形の短いオンセット部分の間、前記フィードバック補正信号レベルをランプ・ダウンすることと、
前記再生波形の定常状態の部分の間に所望の信号レベルが達成されるように、前記再生波形の前記短いオンセット部分の後、前記フィードバック補正信号レベルをランプ・アップすることと、
を更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項11】
前記モード・スイッチがランプする前記フィードバック補正信号レベルの最小レベルは、前記再生波形のレベル及びクリッピングが発生しない前記再生波形の最大レベルの関数である、請求項１０に記載の方法。
【請求項12】
前記モード・スイッチがランプする前記フィードバック補正信号の最小レベルは、前記再生波形のレベル及び望ましくない電気機械的アクチュエータ効果がユーザによって知覚される前記再生波形の最大レベルの関数である、請求項１０に記載の方法。
【請求項13】
前記再生波形に、前記フィードバック補正信号のレベルを制御するためのパイロット信号を注入することを更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項14】
前記第１のモードと前記第２のモードとの間で移行するとき、前記モード・スイッチによって、前記パイロット信号レベルを１つのレベルから別のレベルにランプすることを更に含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項15】
前記パイロット信号レベルは、前記電気機械的アクチュエータに対して駆動される前記パイロット信号レベルが、前記フィードバック補正信号のいずれのレベルに対しても定常状態において一定に維持されるように、前記フィードバック補正信号のレベルの関数である、請求項１４に記載の方法。
【請求項16】
前記第２のモードの間、前記パイロット信号を無効にすることを更に含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項17】
前記電気機械的アクチュエータのインピーダンスの推定に基づいて、前記フィードバック補正信号を調整することを更に含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項18】
電磁アクチュエータに再生波形を駆動するトランスデューサ駆動システムであって、前記再生波形を生成するための出力と、
閉ループにおいて前記電磁アクチュエータが前記再生波形により駆動される第１のモードにおいて前記トランスデューサ駆動システムを動作させ、負のインピーダンスを含む閉ループ電圧駆動システムを形成し、
開ループにおいて電気機械的アクチュエータが前記再生波形により駆動される第２のモードにおいて前記トランスデューサ駆動システムを動作させ、
前記第１のモードと前記第２のモードとの間で動作するように前記トランスデューサ駆動システムを移行させるためのモード・スイッチを動作させる、
ように構成された制御サブシステムと、
を備えた、トランスデューサ駆動システム。
【請求項19】
前記閉ループ電圧駆動システムは、前記再生波形に加えられたフィードバック補正信号を利用する、請求項１８に記載のトランスデューサ駆動システム。
【請求項20】
前記電磁アクチュエータは、触覚アクチュエータを含み、前記再生波形信号は、前記第１のモード及び前記第２のモードのうちの１つ又は複数の間に離散的触覚イベントを再生する、請求項１９に記載のトランスデューサ駆動システム。
【請求項21】
前記第１のモードにおいて動作するとき、前記再生波形として単一の触覚イベントの第１の部分を駆動し、前記第２のモードにおいて動作するとき、前記再生波形として単一の触覚イベントの第２の部分を駆動する、
ように更に構成される、請求項１９に記載のトランスデューサ駆動システム。
【請求項22】
前記モード・スイッチは、前記第１のモードと前記第２のモードとの間で移行するとき、第１のレベルから第２のレベルに前記フィードバック補正信号をランプするように更に構成される、請求項２１に記載のトランスデューサ駆動システム。
【請求項23】
前記単一の触覚イベントと関連する前記再生波形は、その全体が前記第２のモードで再生され、次いで、ブレーキ時間を最小化するため、前記単一の触覚イベントの終わりに前記第１のモードに切り替わり、前記モード・スイッチは、前記第１のモードと前記第２のモードとの間の前記移行を制御するように更に構成される、請求項２２に記載のトランスデューサ駆動システム。
【請求項24】
前記単一の触覚イベントと関連する前記再生波形は、その３つのフェーズ、すなわち、オンセット・フェーズ、定常状態フェーズ、及びブレーキング・フェーズの各々を再生し、前記モード・スイッチは、前記３つのフェーズのフェーズ境界において前記第１のモードと前記第２のモードとの間の移行を制御するように更に構成される、請求項２２に記載のトランスデューサ駆動システム。
【請求項25】
前記モード・スイッチは、前記第１のモードと前記第２のモードとの間で移行するとき、１つのレベルから別のレベルに前記再生波形をランプするように更に構成される、請求項２２に記載のトランスデューサ駆動システム。
【請求項26】
前記再生波形のレベルは、前記フィードバック補正信号の関数であり、前記電気機械的アクチュエータに対して駆動される前記再生波形の前記レベルは、前記フィードバック補正信号のいずれのレベルについても定常状態で一定に維持されるように、請求項２５に記載のトランスデューサ駆動システム。
【請求項27】
前記モード・スイッチは、前記第１のモードの間、前記電気機械的アクチュエータに駆動される前記再生信号のクリッピングを回避するよう、前記再生波形の短いオンセット部分の間、前記フィードバック補正信号レベルをランプ・ダウンし、
前記再生波形の定常状態の部分の間に所望の信号レベルが達成されるように、前記再生波形の前記短いオンセット部分の後、前記フィードバック補正信号レベルをランプ・アップする、
ように更に構成される、請求項１９に記載のトランスデューサ駆動システム。
【請求項28】
前記モード・スイッチがランプする前記フィードバック補正信号レベルの最小レベルは、前記再生波形のレベル及びクリッピングが発生しない前記再生波形の最大レベルの関数である、請求項２７に記載のトランスデューサ駆動システム。
【請求項29】
前記モード・スイッチがランプする前記フィードバック補正信号の最小レベルは、前記再生波形のレベル及び望ましくない電気機械的アクチュエータ効果がユーザによって知覚される前記再生波形の最大レベルの関数である、請求項２７に記載のトランスデューサ駆動システム。
【請求項30】
前記再生波形に、前記フィードバック補正信号のレベルを制御するためのパイロット信号を注入するように構成されたパイロット・トーン・ジェネレータを更に備えた、請求項１９に記載のトランスデューサ駆動システム。
【請求項31】
前記モード・スイッチは、前記第１のモードと前記第２のモードとの間で移行するとき、前記パイロット信号レベルを１つのレベルから別のレベルにランプするように更に構成される、請求項３０に記載のトランスデューサ駆動システム。
【請求項32】
前記パイロット信号レベルは、前記電気機械的アクチュエータに対して駆動される前記パイロット信号レベルが、前記フィードバック補正信号のいずれのレベルに対しても定常状態において一定に維持されるように、前記フィードバック補正信号のレベルの関数である、請求項３１に記載のトランスデューサ駆動システム。
【請求項33】
前記第２のモードの間、前記パイロット・トーン・ジェネレータが前記パイロット信号を生成することを無効にすることを更に含む、請求項３１に記載のトランスデューサ駆動システム。
【請求項34】
前記電気機械的アクチュエータのインピーダンスの推定に基づいて、前記フィードバック補正信号を調整するように更に構成される、請求項３０に記載のトランスデューサ駆動システム。
【国際調査報告】