振動触覚ハプティック効果を発生させるための共振装置を制御するためのシステムおよび方法
【課題】共振装置を制御するためのシステムおよび方法を提供する。
【解決手段】アクチュエータを制動するための１つの方法は、アクチュエータを駆動するように構成された第１アクチュエータ信号であって、アクチュエータとほぼ共振する第１周波数を有する第１アクチュエータ信号を生成し、第１アクチュエータ信号をアクチュエータに伝送することを含む。該方法はまた、第１周波数とは約１８０度位相がずれた第２周波数を有する第２アクチュエータ信号であって、アクチュエータに対する制動力を生じるように構成された第２アクチュエータ信号を生成し、第２アクチュエータ信号をアクチュエータに伝送することをも含む。
【解決手段】アクチュエータを制動するための１つの方法は、アクチュエータを駆動するように構成された第１アクチュエータ信号であって、アクチュエータとほぼ共振する第１周波数を有する第１アクチュエータ信号を生成し、第１アクチュエータ信号をアクチュエータに伝送することを含む。該方法はまた、第１周波数とは約１８０度位相がずれた第２周波数を有する第２アクチュエータ信号であって、アクチュエータに対する制動力を生じるように構成された第２アクチュエータ信号を生成し、第２アクチュエータ信号をアクチュエータに伝送することをも含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、「共振装置を制御するシステム及び方法（Systems and Methods for Controlling a Resonant Device）」と称する２００４年１１月３０日に出願した米国特許仮出願第６０／６３１，６４９号、および「共振装置を制御するシステム及び方法（Systems and Methods for Controlling a Resonant Device）」と称する２００４年１２月８日に出願した米国特許仮出願第６０／６３４，２１２号から優先権を主張し、両方の内容全体を参照によって本書に援用する。
【０００２】
技術分野
本発明は、一般的にハプティックフィードバック装置の制御に関する。本発明はさらに詳しくは、共振装置を制御するためのシステムおよび方法に関する。
【０００３】
背景
電子装置製造者は、ユーザ向けの豊富なインタフェースを製造しようと努めている。従来の装置は、ユーザにフィードバックを提供するために視覚的および聴覚的合図を使用している。一部のインタフェース装置では、運動感覚フィードバック（例えば能動的および抵抗性フィードバック）および／または触覚フィードバック（例えば振動、質感、および熱）もユーザに提供され、より一般的には集合的に「ハプティックフィードバック」として知られる。ハプティックフィードバックは、ユーザインタフェースを増強しかつ簡素化するキューを提供することができる。特に、振動効果または振動触覚ハプティック効果は、合図を提供して、特定の事象についてユーザの注意を喚起する合図を電子装置のユーザに提供するのに、あるいはシミュレーションまたは仮想環境内でより大きい感覚的没入を生み出すために現実的なフィードバックを提供するのに、有用であり得る。
【０００４】
例えば、携帯電話機は一般的に、着信電話呼を知らせる聴覚的および視覚的合図を装備している。視覚的合図は通常、点滅灯を含む。聴覚的合図は通常、一連のトーン、合成音楽、または最近ではデジタル録音された音楽を含む。しかし、場合によっては、そのような視覚的および聴覚的合図は、携帯電話機のユーザには有用でないかもしれない。例えば映画館内のユーザは一般的に電話機の可聴リンガを無音にし、また電話機をポケットに入れ、視覚的合図を見ることはできない。そのような場合、振動触覚ハプティック効果が望ましい。
【０００５】
さらに、高度に設定可能かつ特徴的な振動触覚ハプティック効果が望ましい場合がある。例えば携帯電話機は一般的に、特定の番号からの着信電話呼を識別するために、ユーザが特定のトーンまたはメロディをユーザに割り当てることができる。ユーザは、異なる友人、職場用、および家族用に異なる着信音を持ち得る。聴覚的合図のそのような差別化により、ユーザは、着信電話呼があることだけでなく、その呼が誰から発信されたかをも即座に認識することができる。しかし、上述の通り、多くの状況において、そのような差別化は標準的な携帯電話機では不可能である。そのような電話機は一般的に、着信電話呼を知らせる１連の単純化された振動を持つだけであり、差別可能な振動触覚ハプティック効果を効率的かつ効果的に生成するための機構を持たない。
【０００６】
概要
本発明は、共振装置を制御するためのシステムおよび方法を提供する。本発明の１つの実施形態は、アクチュエータとほぼ共振する第１周波数を有する第１アクチュエータ信号を生成することを含む、アクチュエータを制動するための方法を提供する。第１アクチュエータ信号は、アクチュエータを駆動するように構成される。該方法はさらに、第１アクチュエータ信号をアクチュエータに伝送することを含む。該方法は次に、第１周波数とは約１８０度位相のずれた第２周波数を有する第２アクチュエータ信号を生成するためのステップを含む。第２アクチュエータ信号は、アクチュエータに対する制動力を生じるように構成される。該方法はさらに、第２アクチュエータ信号をアクチュエータに伝送することを含む。別の実施形態では、コンピュータ可読媒体がそのような方法を実行するためのコードを含む。
【０００７】
これらの例示的実施形態は、本発明を限定または定義するためではなく、その理解を助けるために実施例を提供するために掲げるものである。例示的実施形態について、詳細な説明の部で論じ、そこに本発明のさらなる詳細を提示する。本発明の様々な実施形態によって提示される利点は、本明細書を検討することによって、より深く理解することができる。
【０００８】
本発明のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、以下の詳細な説明を添付の図面に照らして読んだときに、よりよく理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態の共振装置を制御するためのシステムを示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態のアクチュエータを制動するための方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態の信号発生器の構成部品を示すブロック図である。
【図４】振動触覚ハプティック効果エンベロープを使用してシミュレートした低周波、および本発明の一実施形態で振動触覚ハプティック効果エンベロープより高い周波数を持つ共振アクチュエータを表わす２つのグラフを示す。
【図５】本発明の一実施形態における信号発生器の回路図である。
【図６】共振アクチュエータを駆動する信号の反転を示すグラフ、および該信号によって駆動される第１共振アクチュエータの運動と、本発明の一実施形態で制動することなく静止状態に戻ることのできる第２共振アクチュエータの運動との間の比較を示すグラフを示す。
【００１０】
詳細な説明
本発明の実施形態は、共振装置を制御するためのシステムおよび方法を提供する。
【００１１】
共振装置の例示的制御
本発明の一実施形態では、携帯電話機は振動を発生するための共振システムを有する。共振システムは共振アクチュエータを備え、アクチュエータを作動および制動するために共振システムに信号を送るプロセッサによって制御される。例えば携帯電話機が着信呼を検出すると、それは駆動信号を生成してアクチュエータをその共振周波数で駆動して振動を発生させ、それによって携帯電話機のユーザに着信呼を知らせる。次いで、振動を停止するために、携帯電話機は、共振周波数で位相が駆動信号とは約１８０度ずれた制動信号を生成して、アクチュエータを制動し、振動を停止させる。
【００１２】
アクチュエータを順に作動および制動することにより、携帯電話機は多種多様な振動触覚ハプティック効果を発生することができる。例えば着信呼は、３回の短く強い振動を高速で連続して発生することができる。携帯電話機はまた、振動触覚ハプティック効果が着信音の低周波つまり低音部と一致するように、着信音と同期した振動触覚効果を発生することもできる。振動触覚ハプティック効果は、ユーザが振動を通して着信音の低音部を感じることができるように、着信音と同調して再生することができる。
【００１３】
この実施例は、本書で論じる一般的に主題を読者に紹介するために掲げるものである。本発明はこの実施例に限定されない。以下の節では、共振装置を制御するためのシステムおよび方法の様々な実施形態について説明する。
【００１４】
共振装置の制御
本書に提示する本発明の実施形態は、アクチュエータの運動がもはや望ましくなくなると、迅速に共振アクチュエータを減速するために使用される。反転駆動信号（駆動信号とは約１８０度位相のずれた信号）をアクチュエータに印加することにより、アクチュエータは振動質量の運動に抵抗し、介在の無い場合より速く振動を停止させる。アクチュエータを能動的に制動することにより、本発明は、アクチュエータを介在無しに単に静止状態に戻させるだけである場合に可能であるよりずっと「明確」に感じる振動パターンを生成することができる。したがって、能動的制動は、知覚可能なハプティック帯域幅を顕著に増大する。
【００１５】
例えば、本発明の一実施形態における共振アクチュエータ駆動型ハンドヘルド装置の振動軌跡により増強された音楽の可聴部は、スネアドラムの連打を増強するために必要な高速パルスをよりうまく生成することができる。テンポの速いピアノソロの振動軌跡もまた、変化する強度の持続する振動というよりむしろ区別できる楽音のように感じる。幾つかのジャンルの多くの音楽的フラリッシュは、本書に記載する発明の様々な実施形態を用いて生成することのできる、高度のアクチュエータ制御を必要とする韻律で発生する。したがって、本発明の実施形態の利点は、より魅力的で心地よいハプティック効果を生成するために、アクチュエータの制動を用いて、振動するアクチュエータを迅速に停止することである。
【００１６】
今、図面を参照すると、幾つかの図を通して類似の番号は類似の要素を指している。図１は、本発明の一実施形態でアクチュエータを制動するためのシステム１００を示すブロック図である。システム１００は信号発生器１０１を備える。以下をはじめ、それらに限らず、信号発生器１０１として使用することのできる多くの種類の信号発生器がある。
【００１７】
デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換、
（ａ）高いサンプリングレートを持つもの、または
（ｂ）低いサンプリングレートおよびフィルタリング機能付きのもの、
フィルタリング機能付きパルス幅変調（「ＰＷＭ」）、
アナログ発振器、
振幅制御および反転入力／出力（「Ｉ／Ｏ」）線を持つＰＷＭ、および
調整可能な周波数を持つＰＷＭ。
【００１８】
Ｄ／Ａ変換器は、共振装置を装置の共振周波数で駆動するために使用することができる。基本駆動信号は、装置の略共振周波数の正弦波とすることができる。Ｄ／Ａ変換器の利用可能なサンプリングレートが、平滑な正弦波を確実にするのに充分高くない場合、オーディオノイズを低減するために、受動フィルタリングを使用して駆動信号を平滑化することができる。
【００１９】
一部の共振装置は、方形波信号で駆動される場合に著しいオーディオノイズを発生する。ノイズを低減するために、あまり高くない周波数成分を有する正弦波信号を使用することができる。他の共振装置はあまりオーディオノイズを発生せず、方形波信号によって駆動することができる。これらの装置の場合、駆動信号は共振方形波とすることができるので、信号発生器を簡素化することができる。
【００２０】
一部の実施形態では、帯域通過フィルタを用いて、所望の周波数の方形波の成分を抽出することが有利であるかもしれない。そのような実施形態では、方形波信号と略同一周波数の正弦波を抽出することが有利であるかもしれない。フィルタは、サンプリング周波数の問題および量子化の問題を回避するために、受動または能動部品により物理的に実現することができる。ソフトウェアでの同一正弦波信号の生成は、より高い出力分解能のみならず、より高いサンプリング周波数をも必要とする場合がある。
【００２１】
他の実施形態では、双方向ＰＷＭ信号を使用して共振装置を駆動することができる。共振装置を駆動する信号の振幅は、共振周波数で駆動しながらＰＷＭ信号の「オン」時間を制御することによって、変調することができる。必要ならば、フィルタリングを使用して、この信号の方形性を平滑化することもできる。
【００２２】
駆動信号を生成するための代替的方法は、アナログ発振器を使用するものであり、ここで発振器は略共振周波数に設定することができる。駆動信号の振幅は、利用可能なＤ／Ａ変換器および増幅器により制御することができる。
【００２３】
本発明の一実施形態では、振幅制御およびＩ／Ｏ反転線を持つＰＷＭを使用する回路を使用してＰＷＭ信号を生成し、共振アクチュエータを駆動し、信号の振幅を制御することができる。ＰＷＭ信号は共振アクチュエータの共振周波数に設定される。そのような実施形態では、振幅制御は増幅器に接続された第２ＰＷＭにより達成され、第２ＰＷＭは変調信号を生成し、変調信号のパルス幅を変化させることにより、第１および第２アクチュエータ信号の振幅を制御する。
【００２４】
上述した実施形態では、Ｉ／Ｏ反転線は、反転信号を伝送することにより、信号の反転を制御するために使用される。例えば反転信号がローのとき、ＰＷＭ信号は共振アクチュエータに渡される。反転信号がハイのとき、スイッチで共振アクチュエータのリードを逆転して、ＰＷＭ信号を効果的に反転させることができる。他の実施形態では、信号は、異なる信号源に切り替えること、または論理ゲートを用いて駆動信号を反転することをはじめ、それらに限定されず、他の方法によって反転させることができる。このようにして、共振アクチュエータを制動するために、１つの外部制御線を使用してＰＷＭ信号を適切な時間に反転させることができる。
【００２５】
一実施形態では、レベルシフトして双方向信号を生成することのできる単一のＰＷＭ信号のみを利用することができる。そのような実施形態では、振幅は部分的に、デューティサイクルを変動することによって制御される。フル振幅は、ＰＷＭ信号が共振アクチュエータの共振周波数に設定されたときに達成され、５０％デューティサイクルのＰＷＭ信号を生成する。共振アクチュエータの帯域通過性のため、５０％デューティサイクルとは異なる信号では、結果的に低振幅の振動が発生する。振動の振幅制御もまた、ＰＷＭ駆動周波数を変動することによって達成することができる。
【００２６】
上述した実施形態における振幅変調技術は、ＰＷＭ信号を共振アクチュエータに伝送する前に、帯域通過フィルタにＰＷＭ信号を通過させる必要があるかもしれない。帯域通過フィルタは個別の構成部品により作成することができ、共振装置が共振周波数と一致する駆動信号を有することを確実にするのに役立つ。駆動信号の振幅は、上述の通り、ＰＷＭの変形を通して制御することができる。
【００２７】
一実施形態では、信号発生器１０１は単数または複数のプロセッサを備えることができる（図示せず）。プロセッサは、プロセッサに結合されたランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）のようなコンピュータ可読媒体を備える。プロセッサは、振動触覚ハプティック効果を発生させるために１つまたはそれ以上のコンピュータプログラムを実行するなど、メモリに格納されたコンピュータ実行可能なプログラム命令を実行する。そのようなプロセッサは、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、および状態機械を含むことができる。そのようなプロセッサはさらに、ＰＬＣのようなプログラム可能な電子装置、プログラム可能な割込みコントローラ（ＰＩＣ）、プログラム可能な論理デバイス（ＰＬＤ）、プログラム可能な読出し専用メモリ（ＰＲＯＭ）、電子的にプログラム可能な読出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭまたはＥＥＰＲＯＭ）、または他の同様のデバイスを含む。
【００２８】
そのようなプロセッサは、プロセッサによって実行されたときに、プロセッサによって実行され、あるいはそれによって支援される通り、本書に記載するステップをプロセッサに実行させることのできる命令を格納することのできる媒体、例えばコンピュータ可読媒体を備えることができ、あるいはそれと通信することができる。コンピュータ可読媒体の実施形態は、ウェブサーバのプロセッサのようなプロセッサにコンピュータ可読命令を提供することのできる、電子的、光学的、磁気的、または他の格納装置または伝送装置を含むことができるが、それらに限定されない。媒体の他の例は、フロッピディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気ディスク、メモリチップ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＡＳＩＣ、構成プロセッサ、全ての光学媒体、全ての磁気テープ、もしくは他の磁気媒体、またはコンピュータプロセッサがそこから読み出すことのできるいずれかの他の媒体を含むが、それらに限定されない。また、様々な他の形のコンピュータ可読媒体が、ルータ、専用網もしくは公衆網、または他の伝送装置もしくはチャネルのようなコンピュータに命令を伝送または搬送することができる。記載のプロセッサおよびプロセシングは、１つまたはそれ以上の構造を取ることができ、１つまたはそれ以上の構造に分散させることができる。プロセッサは、本書に記載する１つまたはそれ以上の方法（または方法の一部分）を実行するためのコードを備えることができる。
【００２９】
依然として図１を参照して、アクチュエータを制動するためのシステム１００はさらに、共振アクチュエータ１０２を備える。一実施形態では、共振アクチュエータ１０２は、振動することのできる質量を備えることができる。質量の振動を発生させるための１つの方法は、発振を振動として感じることができるように、共振周波数で質量を発振させるものである。
【００３０】
共振周波数はシステムの発振の固有周波数である。共振システムに合成波形が印加されると、共振システムは最初に合成波形に基づいて運動するが、入力波形が停止すると、共振システムはその運動を共振周波数に安定させる傾向がある。システムの共振周波数でシステムに印加されるエネルギは結果的に、他の入力周波数より大きい振幅の共振を引き起こす。振動を発生させる際に、共振システムをその固有周波数で駆動してその利得を利用することは有利であるかもしれない。
【００３１】
振動が可能な様々なシステムは共振アクチュエータを含む。一般的な種類の共振アクチュエータは、リニア共振アクチュエータを含む。本発明の実施形態では、音声および振動の両方を生成することのできる多機能共振アクチュエータをはじめ、それに限らず、他の種類の共振アクチュエータも使用することができる。本発明の実施形態は、信号によって駆動することのできる適切なサイズの任意の種類の共振アクチュエータを使用することができる。
【００３２】
共振システムのさらなる特徴は、本書で減衰時間と呼ぶ、システムが静止状態に戻るのに要する時間である。そのような減衰時間は、振動触覚ハプティック効果を発生する共振アクチュエータの能力に対する制限要因である。振動触覚ハプティック効果を、共振システムが妨害無く減衰するより速く停止しなければならない場合、該効果は生成することができないかもしれず、あるいは共振システムの減衰時間のため、該効果をアクチュエータによって正確に発生させることができないかもしれない。本発明の実施形態を実現することにより、アクチュエータが制動力無しで減速するより速いレートで減速されるように、アクチュエータに対する制動力を発生することが可能になる。制動速度が高くなると、より短く、より明確な振動触覚ハプティック効果を発生させることが可能になる。また、効果の間でアクチュエータを制動させるのに必要な時間を非常に短くして、複数の振動触覚ハプティック効果を発生させることも可能になる。
【００３３】
信号発生器１０１は共振アクチュエータ１０２と連絡している。信号を伝送するように構成された任意の種類の通信リンクを使用することができ、それは回路；ネットワーク；８０２．１１ワイヤレスイーサネット(登録商標)、無線周波数送受信、もしくはブルートゥースを含むがそれらに限定されないワイヤレス通信リンク；システムバス；ＵＳＢ；またはファイヤワイヤを含むが、それらに限定されない。
【００３４】
信号発生器１０１は、第１および第２アクチュエータ信号を生成し、かつ第１および第２アクチュエータ信号を共振アクチュエータ１０２に伝送するように構成される。第１アクチュエータ信号は、共振アクチュエータ１０２の共振周波数と略同等の周波数を有し、アクチュエータ１０２を駆動するように構成される。第２アクチュエータ信号は、第１アクチュエータ信号のおおよその周波数および第１アクチュエータ信号とは約１８０度ずれた位相を有する。第２アクチュエータ信号は、アクチュエータ１０２に対する制動力を生じるように構成される。
【００３５】
図１に示す実施形態では、ハウジング１０３は、アクチュエータを制動するためのシステム１００と、プロセッサ１０４と、ディスプレイ１０５と、キーパッド１０６とを備える。ハウジング１０３は、例えば携帯電話機、携帯情報端末、または他の電子装置のハウジングとすることができる。図１の実施形態にはディスプレイ１０５およびキーパッド１０６が図示されているが、他の実施形態はディスプレイまたはキーパッドを含まなくてもよい。動作中に、携帯電話機１０３は振動触覚ハプティック効果を発生する必要があるかもしれない。プロセッサ１０４は信号発生器１０１にコマンドを送ることができる。一実施形態では、コマンドは振動触覚ハプティック効果エンベロープを含むことができる。他の実施形態では、コマンドは第１アクチュエータ信号を生成させるコマンドを含むことができる。さらに他の実施形態では、コマンドは第２アクチュエータ信号を生成させるコマンドを含むことができる。ここに列挙しないさらに他のコマンドを信号発生器に伝送することができる。プロセッサ１０４はディスプレイ１０５にコマンドを送ることもできる。コマンドを受け取ると、信号発生器１０１は第１および第２アクチュエータ信号を生成し、これらの信号を共振アクチュエータ１０２に伝送して振動触覚ハプティック効果を発生させることができる。
【００３６】
本発明の一実施形態では、第１アクチュエータ信号は変調振幅を含み、第２アクチュエータ信号は、信号発生器１０１が生成することのできる略最大振幅で伝送される信号を含む。第１信号の変調振幅は、共振アクチュエータの加速に対する制御を可能にする。略最大振幅の第２アクチュエータ信号を使用すると、アクチュエータに対する略最大制動力が発生する。最大振幅は、アクチュエータの最大定格電圧を使用して信号を生成することによって発生する。そのような実施形態におけるアクチュエータの減速は、第２アクチュエータ信号がアクチュエータに伝送される持続時間によって調整することができる。この実施形態は、第１アクチュエータ信号の変調振幅および第２アクチュエータ信号の持続時間を使用してアクチュエータの加速を制御し、振動触覚ハプティック効果エンベロープの輪郭に密接に追従することができるように、振動触覚ハプティック効果エンベロープに関連して有利に使用することができる。
【００３７】
前の実施形態と同様の別の実施形態では、第２アクチュエータ信号は代わりに変調振幅を持つことができ、それによりアクチュエータに対する制動力は、第２アクチュエータ信号の振幅を変動させることによって調整することができる。この実施形態は、前の実施例と同様に、第１アクチュエータ信号の変調振幅および第２アクチュエータ信号の振幅を使用してアクチュエータの加速を制御し、振動触覚ハプティック効果エンベロープの輪郭に密接に追従するように、振動触覚ハプティック効果エンベロープに関連して有利に使用することができる。振動触覚ハプティック効果エンベロープについては、以下の図４の説明でさらに詳述する。
【００３８】
一実施形態では、第１および第２アクチュエータ信号の振幅の変調は、変調器を用いることによって達成することができる。そのような変調器は、第１および第２アクチュエータ信号を受け取り、信号発生器によって生成される変調信号に少なくとも部分的に基づいて第１および第２アクチュエータ信号を変調するように構成される。
【００３９】
以上の実施例は例証であって、本発明の広さまたは範囲を限定するように意図されたものではない。実施形態は携帯電話機に限らず、携帯情報端末（ＰＤＡ）；ポータブルゲームシステムおよびコントローラを含むハンドヘルドゲーム装置；飛行シミュレータ、運転シミュレータ、医療手技シミュレータをはじめ、それらに限定されない仮想現実シミュレータ；またはリモートコントロール装置をはじめ、それらに限定されない他の装置が本発明を有利に使用することができる。さらに他の実施形態は、本発明のシステムおよび方法が組み込まれたドータボードまたはＡＳＩＣを含むことができる。
【００４０】
さらに、アクチュエータの共振周波数より低い周波数の略周期的パルス、振幅掃引（マグスイープ）、出力信号の振幅を約０から最大振幅まで略線形的に増大させ、次いで約０まで略線形的に減少させる効果、または振動触覚ハプティックフィードバックをユーザに提供することのできるいずれかの他の振動触覚ハプティック効果をはじめ、それらに限らず、多種多様の振動触覚効果を発生することのできる多くの別の実施形態がある。
【００４１】
図２は、本発明の一実施形態でアクチュエータを制動するための方法２００を示すフローチャートである。該方法をここでは、図１のシステムに関連して説明する。しかし、該方法は、図１に示す以外の様々なシステムに実現することができる。該方法２００はブロック２０１で開始され、ブロック２０６で終了する。図２に示す実施形態では、アクチュエータを制動するためのシステム１００は、第１アクチュエータ信号２０２を生成する。第１アクチュエータ信号は、アクチュエータ１０２との略共振周波数を有し、アクチュエータ１０２を駆動するように構成される。他の実施形態では、アクチュエータを制動するためのシステム１００は、プロセッサ１０４からコマンドを受け取り、効果を発生させる。一実施形態では、そのようなコマンドは単純であり、振幅のみを指定することができる。他の実施形態では、そのようなコマンドは複雑であり、振動触覚ハプティック効果エンベロープを指定し、アクチュエータを制動するためのシステム１００に、発生させる１つまたはそれ以上の振動触覚ハプティック効果の適切な振幅および持続時間を決定させることができる。触覚ハプティック効果エンベロープのより詳細な説明は、図４に関連して記載する。さらに他の実施形態では、プロセッサ１０４は、フル効果エンベロープほど複雑ではないが、単なる振幅よりは複雑であるコマンドを指定することができる。また、他の実施形態は、アクチュエータを制動するためのシステム１００によって行なわれた決定に基づいて、振動触覚ハプティック効果を発生させることができる。
【００４２】
ひとたび第１アクチュエータ信号が発生すると２０２、アクチュエータを制動するためのシステム１００は、第１アクチュエータ信号をアクチュエータ１０２に伝送する２０３。図示した実施形態では、第１アクチュエータ信号はアクチュエータ１０２に直接伝送される。他の実施形態では、信号はアクチュエータ１０２に到達する前に、他の構成部品またはシステムを通過することができる。例えば信号はフィルタを通過することができる。別の実施形態では、信号は増幅器または論理ゲートを通過することができる。さらなる実施形態では、第１アクチュエータ信号は、別の信号または複数の他の信号と合成することができる。さらなる他の実施形態は、当業者には明らかであろう。
【００４３】
図示した実施形態では、信号発生器１０１は第２アクチュエータ信号２０４をも生成する。一部の実施形態では、信号発生器１０１は、第２アクチュエータ信号を生成する前に、第１アクチュエータ信号を生成することができる。他の実施形態では、２つの信号は同時に発生することができる。さらなる実施形態では、第２アクチュエータ信号は、第１アクチュエータ信号が発生する前に発生することができる。
【００４４】
第２アクチュエータ信号は、第１アクチュエータ信号のおおよその周波数および第１アクチュエータ信号とは約１８０度ずれた位相を有する。第２アクチュエータ信号は、アクチュエータ１０２に対する制動力を生じるように構成される。一部の実施形態では、アクチュエータを制動するためのシステム１００に第２アクチュエータ信号を生成するように、別のプロセッサまたはシステムによって命令することもできる。例えばプロセッサ１０４は、第１アクチュエータ信号を生成させるコマンドを信号発生器１０１に伝送し、信号発生器１０１に第１アクチュエータ信号を生成させることができる。他の実施形態では、アクチュエータを制動するためのシステム１００は、別のプロセッサまたはシステムからコマンドを受け取ることなく、第２アクチュエータ信号を生成することができる。アクチュエータを制動するためのシステム１００が第２アクチュエータ信号を生成するように命令される実施形態では、コマンドは、例えば振幅のみを含む、非常に単純なものにすることができる。上述の実施例を続けると、プロセッサ１０４は、信号発生器１０１に第１アクチュエータ信号を生成するように命令した後、信号発生器１０１に第２アクチュエータ信号を生成するように命令して、信号発生器に第２アクチュエータ信号を生成させることができる。他の実施形態では、コマンドは、例えば効果エンベロープを含む、複雑なものにすることができる。さらに他の実施形態では、コマンドは、振幅より複雑であるが、効果エンベロープほどは複雑でないものにすることができる。
【００４５】
アクチュエータを制動するためのシステム１００がコマンドを受け取ることなく、第２アクチュエータ信号を生成する実施形態では、第２アクチュエータ信号を生成する決定は、振動触覚ハプティック効果の持続時間に少なくとも部分的に基づくことができる。他の実施形態では、決定は、振動触覚ハプティック効果の振幅に少なくとも部分的に基づくことができる。例えば一実施形態では、アクチュエータを制動するためのシステム１００は、アクチュエータ１０２によって発生する振動触覚ハプティック効果の比較的小さい振幅に基づいて最大振幅より小さい振幅を有する第２アクチュエータ信号を生成するように決定することができる。さらに他の実施形態では、決定は、効果エンベロープに少なくとも部分的に基づくことができる。例えば一実施形態では、効果エンベロープは、振動の最大振幅から振動の中間振幅への変化を指定することができる。そのような実施形態では、アクチュエータを制動するためのシステム１００は、比較的小さい振幅を有する第２アクチュエータ信号を生成して、アクチュエータに対し比較的小さい制動力を生じることができる。
【００４６】
第２アクチュエータ信号２０４を生成した後、アクチュエータを制動するためのシステム１００は第２アクチュエータ信号をアクチュエータ２０５に伝送する。図示した実施形態では、第２アクチュエータ信号はアクチュエータ１０２に直接伝送される。他の実施形態では、信号は、アクチュエータ１０２に到達する前に、他の構成部品またはシステムを通過することができる。例えば信号はフィルタを通過することができる。別の実施形態では、信号は増幅器または論理ゲートを通過することができる。さらに他の実施形態では、第２アクチュエータ信号は別の信号または複数の他の信号と合成することができる。さらなる他の実施形態は、当業者には明らかであろう。
【００４７】
図３は、本発明の一実施形態の信号発生器３００の構成部品を示すブロック図である。図３に示す信号発生器３００の実施形態は、矩形波発生器３０１と、信号反転器３０２と、フィルタ３０３と、増幅器３０４とを備える。信号発生器３０１は、アクチュエータ３０５の共振周波数に略同等の周波数を有する第１矩形波を生成するように構成される。
【００４８】
信号反転器３０２は、第１矩形波と略同一周波数、および第１矩形波とは約１８０度ずれた位相を有する第２矩形波を生成するように構成される。信号反転器３０２はさらに、使用可能または使用不能のいずれかに設定される。信号反転器３０２が使用不能状態になると、信号反転器は第２矩形波を生成せず、第１矩形波だけがフィルタ３０３に伝送される。一部の実施形態では、第１矩形波は反転されずに信号反転器３０２を通過する。他の実施形態では、第１矩形波は信号反転器３０２を迂回し、フィルタ３０３に直接伝送される。信号反転器３０２が作動すると、それは第２矩形波を生成し、第２矩形波だけがフィルタ３０３に伝送される。
【００４９】
一実施形態では、信号反転器３０２は、第１矩形波および論理状態を受け取りかつ第２矩形波を出力するように構成された排他的ＯＲゲート（「ＸＯＲゲート」）を備える。論理状態は０または１の値を持つことができる。論理状態の値はさらに、ローまたはハイと記述することもできる。一部の実施形態では、ロー値は０の値に対応し、ハイ値は１の値に対応する。他の実施形態では、ロー値は１の値に対応し、ハイ値は０の値に対応する。本実施形態では、ＸＯＲゲートは第１矩形波および論理状態を受け取る。論理状態が０である場合、ＸＯＲゲートは、第１矩形波と略同一周波数、および第１矩形波と略同一位相を有する第２矩形波を生成する。信号反転器３０２は次いで第２矩形波をフィルタ３０３に伝送する。論理状態が１である場合、ＸＯＲゲートは、第１矩形波と略同一周波数、および第１矩形波とは約１８０度ずれた位相を有する第２矩形波を生成する。信号反転器３０２は次いで第２矩形波をフィルタ３０３に伝送する。本発明の一部の実施形態は、フィルタを含まない。そのような実施形態では、信号反転器３０２は第２矩形波を増幅器３０４に伝送することができる。他のそのような実施形態では、信号反転器３０２は第２矩形波を信号発生器３００の別の構成部品に伝送することができる。
【００５０】
フィルタ３０３は信号反転器３０２と連絡しており、フィルタ３０３は、矩形波を矩形波と略同一の周波数および位相の略正弦波に変換するように構成される。フィルタ３０３は、プロセッサ、Ｄ／Ａ変換器、または電子回路をはじめ、それらに限らず、多種多様な構成部品を使用して作成することができる。
【００５１】
信号発生器３００の増幅器３０４は、少なくとも部分的にフィルタ３０３の出力に基づいて増幅信号を生成するように構成され、かつさらに共振アクチュエータ３０５を駆動するように構成される。一部の実施形態では、増幅器３０４は演算増幅器を含むことができる。さらなる実施形態では、増幅器３０４はプロセッサを含むことができる。さらに他の実施形態では、増幅器３０４は電子回路を含むことができる。当業者は、少なくとも部分的にフィルタの出力に基づいて増幅信号を生成するように構成され、かつさらにアクチュエータ３０５を駆動するように構成された、本書に記載しない実施形態に精通するようになるであろう。
【００５２】
アクチュエータを駆動するために略正弦波を生成することのできる信号発生器が容易に入手できない場合に、図３に示すような実施形態を使用すると有利であるかもしれない。略正弦波を生成することのできる信号発生器を利用できない一部の実施形態では、他の構成部品を利用して矩形波を生成することができ、次いで、例えば帯域通過フィルタを使用して、それを略正弦波に変換することができる。例えば携帯電話機は、矩形波を生成することができるが、略正弦波を生成できないかもしれない。抵抗器およびコンデンサを備えた比較的単純な帯域通過フィルタを追加することにより、矩形波を略正弦波に変換することができ、それを次に増幅器に通過させて、アクチュエータを駆動するように構成されたアクチュエータ信号を生成するか、あるいはアクチュエータに対する制動力を生成することができる。
【００５３】
本発明のさらなる実施形態は、フィルタ３０３を含まなくてもよい。例えば共振アクチュエータ３０５が矩形波を用いて駆動することができ、あるいはフィルタを通さない信号の方が共振アクチュエータ３０５を駆動するのに適している一部の実施形態では、フィルタを使用しなくてもよい。
【００５４】
図４は、本発明の一実施形態の振動触覚ハプティック効果エンベロープ（「エンベロープ」）およびエンベロープより高い周波数を持つ共振アクチュエータを使用した低周波のシミュレーションを表わす２つのグラフ４００、４０１を示す。共振装置は、システムの特性に従って狭帯域の周波数で動作するように設計される。これは、この技術をユーザの視点から実施可能にするために必要な出力応答の著しい増幅をもたらす。
【００５５】
しかし、システムを常時共振駆動することは、装置で表示することのできる振動触覚ハプティック効果のダイナミックレンジを制限する。したがって、特定のアクチュエータ共振周波数を所望の振動触覚ハプティック効果の範囲に変換するエンベロープが望ましいかもしれない。エンベロープは、所望の振動触覚ハプティック効果の周波数のみならず、それらの波形をも考慮に入れることができる。
【００５６】
一実施形態では、振動触覚ハプティック効果は、自動車のエンジンの振動をシミュレートするように構成された振動を含むことができる。エンジン速度エンベロープは、アイドル速度でエンジンをシミュレートするように、低周波低振幅エンベロープを含むことができる。エンジン速度エンベロープはさらに、高ＲＰＭで動作するエンジンをシミュレートするように、高周波高振幅エンベロープを含むことができる。エンジン速度エンベロープはさらに、エンベロープの周波数および振幅が増大する加速をシミュレートするエンベロープ、あるいはエンベロープの周波数および振幅が減少する減速をシミュレートするエンベロープをはじめ、それらに限らず、他のエンベロープを含むことができる。
【００５７】
エンベロープはアクチュエータの共振周波数を変化させない。代わりに、アクチュエータを共振駆動する信号の振幅を周期的に変動させることによって、共振周波数より低い周波数をシミュレートすることができる。さらに、アクチュエータを共振駆動する信号の最大振幅を変動させることによって、エンベロープの振幅を変動させることができる。例えばグラフ４００は、共振アクチュエータの共振周波数より低い周波数を有する略正弦波のエンベロープ４０２を示す。グラフ４０１は、アクチュエータの振動の振幅がエンベロープ４０２に追従するように変調されるときの、共振アクチュエータの振動を示す。エンベロープ４０２は変動振幅の波を表わしており、それは次いで、グラフ４０１に示すように、アクチュエータの振動の振幅を変動することによって生成される。
【００５８】
グラフ４０１は、低振幅からより高い振幅に急激に増大しかつ低振幅に戻る、アクチュエータ応答の振幅を示す。アクチュエータの運動がハプティックエンベロープに追従するように、アクチュエータの運動を発生させるために、第１および第２アクチュエータ信号を使用して、アクチュエータを駆動および制動することができる。図示した実施形態では、第１アクチュエータ信号は、少なくとも部分的に振動触覚ハプティック効果エンベロープに基づく振幅または持続時間を含み、第２アクチュエータ信号は少なくとも部分的に振動触覚ハプティック効果エンベロープに基づく振幅または持続時間を含む。第１アクチュエータ信号はアクチュエータを共振駆動し、それによりアクチュエータを加速させる。第１信号の振幅または持続時間は、アクチュエータの振動がハプティックエンベロープに追従するように、アクチュエータの加速または定常運動を制御するために使用することができる。第２アクチュエータ信号はアクチュエータを制動し、それによりアクチュエータをハプティックエンベロープに追従するように減速させる。第２信号の振幅または持続時間は、アクチュエータの振動がハプティックエンベロープに追従するように、アクチュエータの減速を制御するために使用することができる。制動信号およびアクチュエータに対するその効果のより詳細な説明は、以下で図６に関連して取り上げる。
【００５９】
図示した実施形態では、第１および第２アクチュエータ信号は順次アクチュエータに伝送され、ハプティックエンベロープに密接に追従するアクチュエータ応答を生成する。したがって、アクチュエータの共振振動の振幅を変動することにより、広範囲の振幅を有するアクチュエータの共振周波数より低い周波数を生成することができる。上述の実施例は本発明の実施例のさらなる利点を示し、それは、制動時間の減少のみならず、適切な制動信号をアクチュエータに印加することにより、エンベロープによって表わされる所望の振動触覚ハプティック効果の形状に非常に密接に追従するアクチュエータ応答を生成する能力が増大することでもある。
【００６０】
上述の通り、エンベロープは、アクチュエータによって発生する振動触覚ハプティック効果の「形状」または「感覚」を定義する関数である。エンベロープは、多種多様な振動触覚効果を記述することができる。例えば、上述の通り、１つの実施形態は、共振アクチュエータの共振周波数より低い周波数を有する略周期的信号を含むことができる。他の実施形態は、一定のおよび／または変化する振幅および／または周波数を有する振動触覚効果を記述する非周期的または任意のエンベロープを含むことができる。
【００６１】
図５は、本発明の一実施形態の信号発生器の回路図５００である。図５に示す駆動回路は、低コスト無フィルタ高効率（約１．１〜１．３ワット）の音声増幅器５１２に基づく。増幅器５１２は、実現コストを最小化するために、バッテリ電圧５１４から直接電力を供給することができる。
【００６２】
一実施形態では、駆動回路は４つの制御信号、つまりＥＮＡＢＬＥ５０５、（極性）ＩＮＶＥＲＴ５０４、ＰＷＭ＿ＦＲＥＱ５０２、およびＰＷＭ＿ＭＡＧ５０３を使用する。
【００６３】
ＥＮＡＢＬＥ５０５信号はアクティブハイである。ローの場合、音声増幅器５１２は使用不能になる。ハイ状態で、音声増幅器５１２は使用可能になる。
【００６４】
ＩＮＶＥＲＴ５０４信号は、ＰＷＭ＿ＦＲＥＱ５０２の位相を反転することによってアクチュエータを停止するために使用される。それは通常、０の論理値に設定されるが、運動を停止させる必要のある期間だけ、１の論理値に切り替えられる。それを長く１の論理値に設定したままにすると、逆位相で運動が開始される。ＩＮＶＥＲＴ５０４信号のタイミングは、アクチュエータを制動するためのシステム１００によって計算され、適用することができる。他の実施形態では、ＩＮＶＥＲＴ５０４信号のタイミングは、プロセッサによって計算され、適用することができる。
【００６５】
ＰＷＭ＿ＦＲＥＱ５０２信号は、アクチュエータの固有共振周波数に設定することができる。動作中に、ＰＷＭ＿ＦＲＥＱ５０２デューティサイクルは５０％に設定することができる。周波数は、アクチュエータの特定共振周波数に従って設定することができる。アクチュエータの共振周波数は、許容差内に収まることができる。したがって、この許容差が高すぎると、振動のレベルは装置毎に著しく異なることがあり得る。
【００６６】
ＰＷＭ＿ＭＡＧ５０３信号は、ＰＷＭ＿ＦＲＥＱ５０２より高いスイッチング周波数に設定される。２０ＫＨｚの周波数は静音動作を提供することができる。他の実施形態では、他の動作周波数を使用することができる。アクチュエータのリードに印加することのできる電圧のレベルは、ＰＷＭ＿ＭＡＧ５０３のデューティサイクルに比例して変動することができる。
【００６７】
ＸＯＲゲート５０６、５０７および２．３Ｖ ＲＭＳを必要とするアクチュエータに１．８ボルトの電源を仮定すると、電圧利得は１であり、デューティサイクルに適合される。例えば７５％のデューティサイクルは、モータの最大出力の７５％を表わす。電圧利得は、抵抗器５０８Ｃ対５０８Ａおよび抵抗器５０８Ｄ対５０８Ｂの整合する比を選択することによって調整される。他の実施形態では、利得が１を超える場合、アクチュエータの仕様を考慮して、最大デューティサイクルは１００％未満とすることができる。
【００６８】
一実施形態では、回路は固有周波数の高調波をフィルタに通さず、その結果準方形波が生じ、アクチュエータに供給されるエネルギが増大する。そのような実施形態では「振動」利得は、正弦波形であった場合から増大する。
【００６９】
ＸＯＲゲート５０６、５０７も同じ１．８Ｖ電源から電力を供給されるので、ＸＯＲゲート５０６、５０７の論理レベルは、信号発生器５０１の１．８ボルト論理レベルと両立する。ＩＮＶＥＲＴ５０４、ＰＷＭ＿ＦＲＥＱ５０２、およびＰＷＭ＿ＭＡＧ５０３信号はＸＯＲゲート５０６、５０７を直接駆動する。ＥＮＡＢＬＥ５０５信号もまた同じ１．８Ｖの論理レベルである。他の実施形態では、論理レベルは、論理ソースとの両立性を確実にするようにシフトする必要があるかもしれない。
【００７０】
ＸＯＲゲート５０６は、音声増幅器５１２ｂの＋入力用の信号を生成する。該信号は方形波であり、ＩＮＶＥＲＴ５０４を１の論理状態に設定することによって反転させることができ、あるいはＩＮＶＥＲＴ５０４を０の論理状態に設定することによって、変調することなく伝送させることができる。
【００７１】
ＸＯＲゲート５０７は、音声増幅器５１２ｃの−入力用の信号を生成する。これは約２０ｋＨｚの可変デューティサイクル矩形波である。パルスの極性は、他のＸＯＲゲート５０６の出力に対して反転される。
【００７２】
ＸＯＲゲート５０６、５０７によって形成される信号は、増幅器５１２のために高周波成分を低減するためにフィルタに通される。抵抗器５１０ａ、５１０ｂ、およびコンデンサ５１１ｂ、５１１ｃは、低域通過フィルタを形成する。コンデンサ５１５は増幅器５１２の減結合をもたらす。コンデンサ５０９は増幅器の内部回路に減結合をもたらす。
【００７３】
図示した実施形態では、信号発生器５０１は、パルス幅変調を用いて矩形波ＰＷＭ＿ＲＥＱ５０２およびＰＷＭ＿ＭＡＧ５０３を生成する。他の実施形態は、リプルカウンタ、Ｄ／Ａ変換器、発振器、ＡＤＣ、またはプロセッサをはじめ、それらに限らず、他の方法を用いて矩形波を生成することができる。ＰＷＭ＿ＦＲＥＱ５０２は、アクチュエータの固有共振周波数に設定することができる。動作中、パルス幅変調のデューティサイクルは５０％に設定することができる。ＰＷＭ＿ＭＡＧ５０３はＰＷＭ＿ＦＲＥＱ５０２より高い周波数に設定することができる。２０ＫＨｚの周波数は、静音動作を提供することができる。他の実施形態では、他の動作周波数を使用することができる。アクチュエータに印加することのできるアクチュエータ信号の振幅は、ＰＷＭ＿ＭＡＧ５０３のデューティサイクルに比例して変動することができる。図６は、共振アクチュエータを駆動する信号６０２の反転を表わすグラフ６００、および本発明の一実施形態で信号６０２によって駆動される第１共振アクチュエータ６０４の運動と、制動することなく静止状態に戻ることのできる第２共振アクチュエータ６０５の運動との間の比較を表わすグラフ６０１を示す。グラフ６００は、共振アクチュエータを駆動するように構成された信号６０２を示す。信号６０２は、アクチュエータとの略共振周波数を持つ矩形波である。時間が１秒にほぼ等しいときに、信号６０２は反転する６０３。信号６０２の反転６０３は、結果的に信号６０２の位相を約１８０度変化させる一方、反転した信号はアクチュエータの略共振周波数を維持する。
【００７４】
グラフ６０１は、２つの共振アクチュエータの運動を示す。第１アクチュエータの運動６０４は、信号６０２により第１アクチュエータを駆動することによって生成される。第２アクチュエータの運動６０５は、信号６０２と同様の信号（図示せず）によって生成されるが、第２アクチュエータを駆動する信号は反転せず、むしろそれは単に時間＝１秒のときに停止され、共振アクチュエータを静止状態に戻させる。グラフ６０１で分かるように、第１アクチュエータの運動６０４および第２アクチュエータの運動６０５は、第１アクチュエータを駆動する信号６０２が第２アクチュエータを駆動する信号と非常に類似しているグラフ６０１の時間＝１秒に至るまでの部分では、非常に類似している。
【００７５】
時間＝１秒のときに、第１アクチュエータを駆動する信号６０２は反転され６０３、第２アクチュエータを駆動する信号は停止される。グラフ６０１で分かるように、第１アクチュエータの運動６０４は、時間＝１．０５秒になる前に静止状態まで減少する。一方、第２アクチュエータの運動６０５は、時間＝１．２秒までに停止していない。したがって、第１アクチュエータを駆動する信号６０２の反転６０３は結果的に、制動力が加えられない共振アクチュエータに比較して、共振アクチュエータの制動時間をかなり短縮させる。
【００７６】
図示する信号６０２は単に、アクチュエータを駆動および制動するように構成された信号の代表的実施例にすぎない。本発明の他の実施形態は異なる信号を使用して、共振アクチュエータを駆動および制動することができる。例えば信号６０２は、反転された６０３後もその全振幅を維持し、アクチュエータを静止させるために要する持続時間だけアクチュエータに印加される。本発明の他の実施形態では、他の信号を使用することができる。例えば本発明の一実施形態では、共振アクチュエータを駆動する信号を反転させることができ、反転した信号はアクチュエータを駆動するために使用された信号より低い振幅を持つことができる。別の実施形態では、反転した信号は、アクチュエータを静止させるために必要な持続時間だけ共振アクチュエータに伝送しなくてもよい。例えば反転した信号は、共振アクチュエータの運動をハプティックエンベロープに一致させるために必要な持続時間だけ共振アクチュエータに伝送することができる。さらに別の実施形態では、反転した信号は、非反転信号より大きい振幅を持つことができる。
【００７７】
総合
本発明の好適な実施形態を含む実施形態の上記説明は、単に例証および説明のために提示したものであって、全てを完全に網羅することや、開示した厳密な形態に本発明を限定することを意図したものではない。本発明の精神および範囲から逸脱することなく、その多数の変形および応用が当業者には明瞭であろう。
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、「共振装置を制御するシステム及び方法（Systems and Methods for Controlling a Resonant Device）」と称する２００４年１１月３０日に出願した米国特許仮出願第６０／６３１，６４９号、および「共振装置を制御するシステム及び方法（Systems and Methods for Controlling a Resonant Device）」と称する２００４年１２月８日に出願した米国特許仮出願第６０／６３４，２１２号から優先権を主張し、両方の内容全体を参照によって本書に援用する。
【０００２】
技術分野
本発明は、一般的にハプティックフィードバック装置の制御に関する。本発明はさらに詳しくは、共振装置を制御するためのシステムおよび方法に関する。
【０００３】
背景
電子装置製造者は、ユーザ向けの豊富なインタフェースを製造しようと努めている。従来の装置は、ユーザにフィードバックを提供するために視覚的および聴覚的合図を使用している。一部のインタフェース装置では、運動感覚フィードバック（例えば能動的および抵抗性フィードバック）および／または触覚フィードバック（例えば振動、質感、および熱）もユーザに提供され、より一般的には集合的に「ハプティックフィードバック」として知られる。ハプティックフィードバックは、ユーザインタフェースを増強しかつ簡素化するキューを提供することができる。特に、振動効果または振動触覚ハプティック効果は、合図を提供して、特定の事象についてユーザの注意を喚起する合図を電子装置のユーザに提供するのに、あるいはシミュレーションまたは仮想環境内でより大きい感覚的没入を生み出すために現実的なフィードバックを提供するのに、有用であり得る。
【０００４】
例えば、携帯電話機は一般的に、着信電話呼を知らせる聴覚的および視覚的合図を装備している。視覚的合図は通常、点滅灯を含む。聴覚的合図は通常、一連のトーン、合成音楽、または最近ではデジタル録音された音楽を含む。しかし、場合によっては、そのような視覚的および聴覚的合図は、携帯電話機のユーザには有用でないかもしれない。例えば映画館内のユーザは一般的に電話機の可聴リンガを無音にし、また電話機をポケットに入れ、視覚的合図を見ることはできない。そのような場合、振動触覚ハプティック効果が望ましい。
【０００５】
さらに、高度に設定可能かつ特徴的な振動触覚ハプティック効果が望ましい場合がある。例えば携帯電話機は一般的に、特定の番号からの着信電話呼を識別するために、ユーザが特定のトーンまたはメロディをユーザに割り当てることができる。ユーザは、異なる友人、職場用、および家族用に異なる着信音を持ち得る。聴覚的合図のそのような差別化により、ユーザは、着信電話呼があることだけでなく、その呼が誰から発信されたかをも即座に認識することができる。しかし、上述の通り、多くの状況において、そのような差別化は標準的な携帯電話機では不可能である。そのような電話機は一般的に、着信電話呼を知らせる１連の単純化された振動を持つだけであり、差別可能な振動触覚ハプティック効果を効率的かつ効果的に生成するための機構を持たない。
【０００６】
概要
本発明は、共振装置を制御するためのシステムおよび方法を提供する。本発明の１つの実施形態は、アクチュエータとほぼ共振する第１周波数を有する第１アクチュエータ信号を生成することを含む、アクチュエータを制動するための方法を提供する。第１アクチュエータ信号は、アクチュエータを駆動するように構成される。該方法はさらに、第１アクチュエータ信号をアクチュエータに伝送することを含む。該方法は次に、第１周波数とは約１８０度位相のずれた第２周波数を有する第２アクチュエータ信号を生成するためのステップを含む。第２アクチュエータ信号は、アクチュエータに対する制動力を生じるように構成される。該方法はさらに、第２アクチュエータ信号をアクチュエータに伝送することを含む。別の実施形態では、コンピュータ可読媒体がそのような方法を実行するためのコードを含む。
【０００７】
これらの例示的実施形態は、本発明を限定または定義するためではなく、その理解を助けるために実施例を提供するために掲げるものである。例示的実施形態について、詳細な説明の部で論じ、そこに本発明のさらなる詳細を提示する。本発明の様々な実施形態によって提示される利点は、本明細書を検討することによって、より深く理解することができる。
【０００８】
本発明のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、以下の詳細な説明を添付の図面に照らして読んだときに、よりよく理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態の共振装置を制御するためのシステムを示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態のアクチュエータを制動するための方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態の信号発生器の構成部品を示すブロック図である。
【図４】振動触覚ハプティック効果エンベロープを使用してシミュレートした低周波、および本発明の一実施形態で振動触覚ハプティック効果エンベロープより高い周波数を持つ共振アクチュエータを表わす２つのグラフを示す。
【図５】本発明の一実施形態における信号発生器の回路図である。
【図６】共振アクチュエータを駆動する信号の反転を示すグラフ、および該信号によって駆動される第１共振アクチュエータの運動と、本発明の一実施形態で制動することなく静止状態に戻ることのできる第２共振アクチュエータの運動との間の比較を示すグラフを示す。
【００１０】
詳細な説明
本発明の実施形態は、共振装置を制御するためのシステムおよび方法を提供する。
【００１１】
共振装置の例示的制御
本発明の一実施形態では、携帯電話機は振動を発生するための共振システムを有する。共振システムは共振アクチュエータを備え、アクチュエータを作動および制動するために共振システムに信号を送るプロセッサによって制御される。例えば携帯電話機が着信呼を検出すると、それは駆動信号を生成してアクチュエータをその共振周波数で駆動して振動を発生させ、それによって携帯電話機のユーザに着信呼を知らせる。次いで、振動を停止するために、携帯電話機は、共振周波数で位相が駆動信号とは約１８０度ずれた制動信号を生成して、アクチュエータを制動し、振動を停止させる。
【００１２】
アクチュエータを順に作動および制動することにより、携帯電話機は多種多様な振動触覚ハプティック効果を発生することができる。例えば着信呼は、３回の短く強い振動を高速で連続して発生することができる。携帯電話機はまた、振動触覚ハプティック効果が着信音の低周波つまり低音部と一致するように、着信音と同期した振動触覚効果を発生することもできる。振動触覚ハプティック効果は、ユーザが振動を通して着信音の低音部を感じることができるように、着信音と同調して再生することができる。
【００１３】
この実施例は、本書で論じる一般的に主題を読者に紹介するために掲げるものである。本発明はこの実施例に限定されない。以下の節では、共振装置を制御するためのシステムおよび方法の様々な実施形態について説明する。
【００１４】
共振装置の制御
本書に提示する本発明の実施形態は、アクチュエータの運動がもはや望ましくなくなると、迅速に共振アクチュエータを減速するために使用される。反転駆動信号（駆動信号とは約１８０度位相のずれた信号）をアクチュエータに印加することにより、アクチュエータは振動質量の運動に抵抗し、介在の無い場合より速く振動を停止させる。アクチュエータを能動的に制動することにより、本発明は、アクチュエータを介在無しに単に静止状態に戻させるだけである場合に可能であるよりずっと「明確」に感じる振動パターンを生成することができる。したがって、能動的制動は、知覚可能なハプティック帯域幅を顕著に増大する。
【００１５】
例えば、本発明の一実施形態における共振アクチュエータ駆動型ハンドヘルド装置の振動軌跡により増強された音楽の可聴部は、スネアドラムの連打を増強するために必要な高速パルスをよりうまく生成することができる。テンポの速いピアノソロの振動軌跡もまた、変化する強度の持続する振動というよりむしろ区別できる楽音のように感じる。幾つかのジャンルの多くの音楽的フラリッシュは、本書に記載する発明の様々な実施形態を用いて生成することのできる、高度のアクチュエータ制御を必要とする韻律で発生する。したがって、本発明の実施形態の利点は、より魅力的で心地よいハプティック効果を生成するために、アクチュエータの制動を用いて、振動するアクチュエータを迅速に停止することである。
【００１６】
今、図面を参照すると、幾つかの図を通して類似の番号は類似の要素を指している。図１は、本発明の一実施形態でアクチュエータを制動するためのシステム１００を示すブロック図である。システム１００は信号発生器１０１を備える。以下をはじめ、それらに限らず、信号発生器１０１として使用することのできる多くの種類の信号発生器がある。
【００１７】
デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換、
（ａ）高いサンプリングレートを持つもの、または
（ｂ）低いサンプリングレートおよびフィルタリング機能付きのもの、
フィルタリング機能付きパルス幅変調（「ＰＷＭ」）、
アナログ発振器、
振幅制御および反転入力／出力（「Ｉ／Ｏ」）線を持つＰＷＭ、および
調整可能な周波数を持つＰＷＭ。
【００１８】
Ｄ／Ａ変換器は、共振装置を装置の共振周波数で駆動するために使用することができる。基本駆動信号は、装置の略共振周波数の正弦波とすることができる。Ｄ／Ａ変換器の利用可能なサンプリングレートが、平滑な正弦波を確実にするのに充分高くない場合、オーディオノイズを低減するために、受動フィルタリングを使用して駆動信号を平滑化することができる。
【００１９】
一部の共振装置は、方形波信号で駆動される場合に著しいオーディオノイズを発生する。ノイズを低減するために、あまり高くない周波数成分を有する正弦波信号を使用することができる。他の共振装置はあまりオーディオノイズを発生せず、方形波信号によって駆動することができる。これらの装置の場合、駆動信号は共振方形波とすることができるので、信号発生器を簡素化することができる。
【００２０】
一部の実施形態では、帯域通過フィルタを用いて、所望の周波数の方形波の成分を抽出することが有利であるかもしれない。そのような実施形態では、方形波信号と略同一周波数の正弦波を抽出することが有利であるかもしれない。フィルタは、サンプリング周波数の問題および量子化の問題を回避するために、受動または能動部品により物理的に実現することができる。ソフトウェアでの同一正弦波信号の生成は、より高い出力分解能のみならず、より高いサンプリング周波数をも必要とする場合がある。
【００２１】
他の実施形態では、双方向ＰＷＭ信号を使用して共振装置を駆動することができる。共振装置を駆動する信号の振幅は、共振周波数で駆動しながらＰＷＭ信号の「オン」時間を制御することによって、変調することができる。必要ならば、フィルタリングを使用して、この信号の方形性を平滑化することもできる。
【００２２】
駆動信号を生成するための代替的方法は、アナログ発振器を使用するものであり、ここで発振器は略共振周波数に設定することができる。駆動信号の振幅は、利用可能なＤ／Ａ変換器および増幅器により制御することができる。
【００２３】
本発明の一実施形態では、振幅制御およびＩ／Ｏ反転線を持つＰＷＭを使用する回路を使用してＰＷＭ信号を生成し、共振アクチュエータを駆動し、信号の振幅を制御することができる。ＰＷＭ信号は共振アクチュエータの共振周波数に設定される。そのような実施形態では、振幅制御は増幅器に接続された第２ＰＷＭにより達成され、第２ＰＷＭは変調信号を生成し、変調信号のパルス幅を変化させることにより、第１および第２アクチュエータ信号の振幅を制御する。
【００２４】
上述した実施形態では、Ｉ／Ｏ反転線は、反転信号を伝送することにより、信号の反転を制御するために使用される。例えば反転信号がローのとき、ＰＷＭ信号は共振アクチュエータに渡される。反転信号がハイのとき、スイッチで共振アクチュエータのリードを逆転して、ＰＷＭ信号を効果的に反転させることができる。他の実施形態では、信号は、異なる信号源に切り替えること、または論理ゲートを用いて駆動信号を反転することをはじめ、それらに限定されず、他の方法によって反転させることができる。このようにして、共振アクチュエータを制動するために、１つの外部制御線を使用してＰＷＭ信号を適切な時間に反転させることができる。
【００２５】
一実施形態では、レベルシフトして双方向信号を生成することのできる単一のＰＷＭ信号のみを利用することができる。そのような実施形態では、振幅は部分的に、デューティサイクルを変動することによって制御される。フル振幅は、ＰＷＭ信号が共振アクチュエータの共振周波数に設定されたときに達成され、５０％デューティサイクルのＰＷＭ信号を生成する。共振アクチュエータの帯域通過性のため、５０％デューティサイクルとは異なる信号では、結果的に低振幅の振動が発生する。振動の振幅制御もまた、ＰＷＭ駆動周波数を変動することによって達成することができる。
【００２６】
上述した実施形態における振幅変調技術は、ＰＷＭ信号を共振アクチュエータに伝送する前に、帯域通過フィルタにＰＷＭ信号を通過させる必要があるかもしれない。帯域通過フィルタは個別の構成部品により作成することができ、共振装置が共振周波数と一致する駆動信号を有することを確実にするのに役立つ。駆動信号の振幅は、上述の通り、ＰＷＭの変形を通して制御することができる。
【００２７】
一実施形態では、信号発生器１０１は単数または複数のプロセッサを備えることができる（図示せず）。プロセッサは、プロセッサに結合されたランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）のようなコンピュータ可読媒体を備える。プロセッサは、振動触覚ハプティック効果を発生させるために１つまたはそれ以上のコンピュータプログラムを実行するなど、メモリに格納されたコンピュータ実行可能なプログラム命令を実行する。そのようなプロセッサは、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、および状態機械を含むことができる。そのようなプロセッサはさらに、ＰＬＣのようなプログラム可能な電子装置、プログラム可能な割込みコントローラ（ＰＩＣ）、プログラム可能な論理デバイス（ＰＬＤ）、プログラム可能な読出し専用メモリ（ＰＲＯＭ）、電子的にプログラム可能な読出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭまたはＥＥＰＲＯＭ）、または他の同様のデバイスを含む。
【００２８】
そのようなプロセッサは、プロセッサによって実行されたときに、プロセッサによって実行され、あるいはそれによって支援される通り、本書に記載するステップをプロセッサに実行させることのできる命令を格納することのできる媒体、例えばコンピュータ可読媒体を備えることができ、あるいはそれと通信することができる。コンピュータ可読媒体の実施形態は、ウェブサーバのプロセッサのようなプロセッサにコンピュータ可読命令を提供することのできる、電子的、光学的、磁気的、または他の格納装置または伝送装置を含むことができるが、それらに限定されない。媒体の他の例は、フロッピディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気ディスク、メモリチップ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＡＳＩＣ、構成プロセッサ、全ての光学媒体、全ての磁気テープ、もしくは他の磁気媒体、またはコンピュータプロセッサがそこから読み出すことのできるいずれかの他の媒体を含むが、それらに限定されない。また、様々な他の形のコンピュータ可読媒体が、ルータ、専用網もしくは公衆網、または他の伝送装置もしくはチャネルのようなコンピュータに命令を伝送または搬送することができる。記載のプロセッサおよびプロセシングは、１つまたはそれ以上の構造を取ることができ、１つまたはそれ以上の構造に分散させることができる。プロセッサは、本書に記載する１つまたはそれ以上の方法（または方法の一部分）を実行するためのコードを備えることができる。
【００２９】
依然として図１を参照して、アクチュエータを制動するためのシステム１００はさらに、共振アクチュエータ１０２を備える。一実施形態では、共振アクチュエータ１０２は、振動することのできる質量を備えることができる。質量の振動を発生させるための１つの方法は、発振を振動として感じることができるように、共振周波数で質量を発振させるものである。
【００３０】
共振周波数はシステムの発振の固有周波数である。共振システムに合成波形が印加されると、共振システムは最初に合成波形に基づいて運動するが、入力波形が停止すると、共振システムはその運動を共振周波数に安定させる傾向がある。システムの共振周波数でシステムに印加されるエネルギは結果的に、他の入力周波数より大きい振幅の共振を引き起こす。振動を発生させる際に、共振システムをその固有周波数で駆動してその利得を利用することは有利であるかもしれない。
【００３１】
振動が可能な様々なシステムは共振アクチュエータを含む。一般的な種類の共振アクチュエータは、リニア共振アクチュエータを含む。本発明の実施形態では、音声および振動の両方を生成することのできる多機能共振アクチュエータをはじめ、それに限らず、他の種類の共振アクチュエータも使用することができる。本発明の実施形態は、信号によって駆動することのできる適切なサイズの任意の種類の共振アクチュエータを使用することができる。
【００３２】
共振システムのさらなる特徴は、本書で減衰時間と呼ぶ、システムが静止状態に戻るのに要する時間である。そのような減衰時間は、振動触覚ハプティック効果を発生する共振アクチュエータの能力に対する制限要因である。振動触覚ハプティック効果を、共振システムが妨害無く減衰するより速く停止しなければならない場合、該効果は生成することができないかもしれず、あるいは共振システムの減衰時間のため、該効果をアクチュエータによって正確に発生させることができないかもしれない。本発明の実施形態を実現することにより、アクチュエータが制動力無しで減速するより速いレートで減速されるように、アクチュエータに対する制動力を発生することが可能になる。制動速度が高くなると、より短く、より明確な振動触覚ハプティック効果を発生させることが可能になる。また、効果の間でアクチュエータを制動させるのに必要な時間を非常に短くして、複数の振動触覚ハプティック効果を発生させることも可能になる。
【００３３】
信号発生器１０１は共振アクチュエータ１０２と連絡している。信号を伝送するように構成された任意の種類の通信リンクを使用することができ、それは回路；ネットワーク；８０２．１１ワイヤレスイーサネット(登録商標)、無線周波数送受信、もしくはブルートゥースを含むがそれらに限定されないワイヤレス通信リンク；システムバス；ＵＳＢ；またはファイヤワイヤを含むが、それらに限定されない。
【００３４】
信号発生器１０１は、第１および第２アクチュエータ信号を生成し、かつ第１および第２アクチュエータ信号を共振アクチュエータ１０２に伝送するように構成される。第１アクチュエータ信号は、共振アクチュエータ１０２の共振周波数と略同等の周波数を有し、アクチュエータ１０２を駆動するように構成される。第２アクチュエータ信号は、第１アクチュエータ信号のおおよその周波数および第１アクチュエータ信号とは約１８０度ずれた位相を有する。第２アクチュエータ信号は、アクチュエータ１０２に対する制動力を生じるように構成される。
【００３５】
図１に示す実施形態では、ハウジング１０３は、アクチュエータを制動するためのシステム１００と、プロセッサ１０４と、ディスプレイ１０５と、キーパッド１０６とを備える。ハウジング１０３は、例えば携帯電話機、携帯情報端末、または他の電子装置のハウジングとすることができる。図１の実施形態にはディスプレイ１０５およびキーパッド１０６が図示されているが、他の実施形態はディスプレイまたはキーパッドを含まなくてもよい。動作中に、携帯電話機１０３は振動触覚ハプティック効果を発生する必要があるかもしれない。プロセッサ１０４は信号発生器１０１にコマンドを送ることができる。一実施形態では、コマンドは振動触覚ハプティック効果エンベロープを含むことができる。他の実施形態では、コマンドは第１アクチュエータ信号を生成させるコマンドを含むことができる。さらに他の実施形態では、コマンドは第２アクチュエータ信号を生成させるコマンドを含むことができる。ここに列挙しないさらに他のコマンドを信号発生器に伝送することができる。プロセッサ１０４はディスプレイ１０５にコマンドを送ることもできる。コマンドを受け取ると、信号発生器１０１は第１および第２アクチュエータ信号を生成し、これらの信号を共振アクチュエータ１０２に伝送して振動触覚ハプティック効果を発生させることができる。
【００３６】
本発明の一実施形態では、第１アクチュエータ信号は変調振幅を含み、第２アクチュエータ信号は、信号発生器１０１が生成することのできる略最大振幅で伝送される信号を含む。第１信号の変調振幅は、共振アクチュエータの加速に対する制御を可能にする。略最大振幅の第２アクチュエータ信号を使用すると、アクチュエータに対する略最大制動力が発生する。最大振幅は、アクチュエータの最大定格電圧を使用して信号を生成することによって発生する。そのような実施形態におけるアクチュエータの減速は、第２アクチュエータ信号がアクチュエータに伝送される持続時間によって調整することができる。この実施形態は、第１アクチュエータ信号の変調振幅および第２アクチュエータ信号の持続時間を使用してアクチュエータの加速を制御し、振動触覚ハプティック効果エンベロープの輪郭に密接に追従することができるように、振動触覚ハプティック効果エンベロープに関連して有利に使用することができる。
【００３７】
前の実施形態と同様の別の実施形態では、第２アクチュエータ信号は代わりに変調振幅を持つことができ、それによりアクチュエータに対する制動力は、第２アクチュエータ信号の振幅を変動させることによって調整することができる。この実施形態は、前の実施例と同様に、第１アクチュエータ信号の変調振幅および第２アクチュエータ信号の振幅を使用してアクチュエータの加速を制御し、振動触覚ハプティック効果エンベロープの輪郭に密接に追従するように、振動触覚ハプティック効果エンベロープに関連して有利に使用することができる。振動触覚ハプティック効果エンベロープについては、以下の図４の説明でさらに詳述する。
【００３８】
一実施形態では、第１および第２アクチュエータ信号の振幅の変調は、変調器を用いることによって達成することができる。そのような変調器は、第１および第２アクチュエータ信号を受け取り、信号発生器によって生成される変調信号に少なくとも部分的に基づいて第１および第２アクチュエータ信号を変調するように構成される。
【００３９】
以上の実施例は例証であって、本発明の広さまたは範囲を限定するように意図されたものではない。実施形態は携帯電話機に限らず、携帯情報端末（ＰＤＡ）；ポータブルゲームシステムおよびコントローラを含むハンドヘルドゲーム装置；飛行シミュレータ、運転シミュレータ、医療手技シミュレータをはじめ、それらに限定されない仮想現実シミュレータ；またはリモートコントロール装置をはじめ、それらに限定されない他の装置が本発明を有利に使用することができる。さらに他の実施形態は、本発明のシステムおよび方法が組み込まれたドータボードまたはＡＳＩＣを含むことができる。
【００４０】
さらに、アクチュエータの共振周波数より低い周波数の略周期的パルス、振幅掃引（マグスイープ）、出力信号の振幅を約０から最大振幅まで略線形的に増大させ、次いで約０まで略線形的に減少させる効果、または振動触覚ハプティックフィードバックをユーザに提供することのできるいずれかの他の振動触覚ハプティック効果をはじめ、それらに限らず、多種多様の振動触覚効果を発生することのできる多くの別の実施形態がある。
【００４１】
図２は、本発明の一実施形態でアクチュエータを制動するための方法２００を示すフローチャートである。該方法をここでは、図１のシステムに関連して説明する。しかし、該方法は、図１に示す以外の様々なシステムに実現することができる。該方法２００はブロック２０１で開始され、ブロック２０６で終了する。図２に示す実施形態では、アクチュエータを制動するためのシステム１００は、第１アクチュエータ信号２０２を生成する。第１アクチュエータ信号は、アクチュエータ１０２との略共振周波数を有し、アクチュエータ１０２を駆動するように構成される。他の実施形態では、アクチュエータを制動するためのシステム１００は、プロセッサ１０４からコマンドを受け取り、効果を発生させる。一実施形態では、そのようなコマンドは単純であり、振幅のみを指定することができる。他の実施形態では、そのようなコマンドは複雑であり、振動触覚ハプティック効果エンベロープを指定し、アクチュエータを制動するためのシステム１００に、発生させる１つまたはそれ以上の振動触覚ハプティック効果の適切な振幅および持続時間を決定させることができる。触覚ハプティック効果エンベロープのより詳細な説明は、図４に関連して記載する。さらに他の実施形態では、プロセッサ１０４は、フル効果エンベロープほど複雑ではないが、単なる振幅よりは複雑であるコマンドを指定することができる。また、他の実施形態は、アクチュエータを制動するためのシステム１００によって行なわれた決定に基づいて、振動触覚ハプティック効果を発生させることができる。
【００４２】
ひとたび第１アクチュエータ信号が発生すると２０２、アクチュエータを制動するためのシステム１００は、第１アクチュエータ信号をアクチュエータ１０２に伝送する２０３。図示した実施形態では、第１アクチュエータ信号はアクチュエータ１０２に直接伝送される。他の実施形態では、信号はアクチュエータ１０２に到達する前に、他の構成部品またはシステムを通過することができる。例えば信号はフィルタを通過することができる。別の実施形態では、信号は増幅器または論理ゲートを通過することができる。さらなる実施形態では、第１アクチュエータ信号は、別の信号または複数の他の信号と合成することができる。さらなる他の実施形態は、当業者には明らかであろう。
【００４３】
図示した実施形態では、信号発生器１０１は第２アクチュエータ信号２０４をも生成する。一部の実施形態では、信号発生器１０１は、第２アクチュエータ信号を生成する前に、第１アクチュエータ信号を生成することができる。他の実施形態では、２つの信号は同時に発生することができる。さらなる実施形態では、第２アクチュエータ信号は、第１アクチュエータ信号が発生する前に発生することができる。
【００４４】
第２アクチュエータ信号は、第１アクチュエータ信号のおおよその周波数および第１アクチュエータ信号とは約１８０度ずれた位相を有する。第２アクチュエータ信号は、アクチュエータ１０２に対する制動力を生じるように構成される。一部の実施形態では、アクチュエータを制動するためのシステム１００に第２アクチュエータ信号を生成するように、別のプロセッサまたはシステムによって命令することもできる。例えばプロセッサ１０４は、第１アクチュエータ信号を生成させるコマンドを信号発生器１０１に伝送し、信号発生器１０１に第１アクチュエータ信号を生成させることができる。他の実施形態では、アクチュエータを制動するためのシステム１００は、別のプロセッサまたはシステムからコマンドを受け取ることなく、第２アクチュエータ信号を生成することができる。アクチュエータを制動するためのシステム１００が第２アクチュエータ信号を生成するように命令される実施形態では、コマンドは、例えば振幅のみを含む、非常に単純なものにすることができる。上述の実施例を続けると、プロセッサ１０４は、信号発生器１０１に第１アクチュエータ信号を生成するように命令した後、信号発生器１０１に第２アクチュエータ信号を生成するように命令して、信号発生器に第２アクチュエータ信号を生成させることができる。他の実施形態では、コマンドは、例えば効果エンベロープを含む、複雑なものにすることができる。さらに他の実施形態では、コマンドは、振幅より複雑であるが、効果エンベロープほどは複雑でないものにすることができる。
【００４５】
アクチュエータを制動するためのシステム１００がコマンドを受け取ることなく、第２アクチュエータ信号を生成する実施形態では、第２アクチュエータ信号を生成する決定は、振動触覚ハプティック効果の持続時間に少なくとも部分的に基づくことができる。他の実施形態では、決定は、振動触覚ハプティック効果の振幅に少なくとも部分的に基づくことができる。例えば一実施形態では、アクチュエータを制動するためのシステム１００は、アクチュエータ１０２によって発生する振動触覚ハプティック効果の比較的小さい振幅に基づいて最大振幅より小さい振幅を有する第２アクチュエータ信号を生成するように決定することができる。さらに他の実施形態では、決定は、効果エンベロープに少なくとも部分的に基づくことができる。例えば一実施形態では、効果エンベロープは、振動の最大振幅から振動の中間振幅への変化を指定することができる。そのような実施形態では、アクチュエータを制動するためのシステム１００は、比較的小さい振幅を有する第２アクチュエータ信号を生成して、アクチュエータに対し比較的小さい制動力を生じることができる。
【００４６】
第２アクチュエータ信号２０４を生成した後、アクチュエータを制動するためのシステム１００は第２アクチュエータ信号をアクチュエータ２０５に伝送する。図示した実施形態では、第２アクチュエータ信号はアクチュエータ１０２に直接伝送される。他の実施形態では、信号は、アクチュエータ１０２に到達する前に、他の構成部品またはシステムを通過することができる。例えば信号はフィルタを通過することができる。別の実施形態では、信号は増幅器または論理ゲートを通過することができる。さらに他の実施形態では、第２アクチュエータ信号は別の信号または複数の他の信号と合成することができる。さらなる他の実施形態は、当業者には明らかであろう。
【００４７】
図３は、本発明の一実施形態の信号発生器３００の構成部品を示すブロック図である。図３に示す信号発生器３００の実施形態は、矩形波発生器３０１と、信号反転器３０２と、フィルタ３０３と、増幅器３０４とを備える。信号発生器３０１は、アクチュエータ３０５の共振周波数に略同等の周波数を有する第１矩形波を生成するように構成される。
【００４８】
信号反転器３０２は、第１矩形波と略同一周波数、および第１矩形波とは約１８０度ずれた位相を有する第２矩形波を生成するように構成される。信号反転器３０２はさらに、使用可能または使用不能のいずれかに設定される。信号反転器３０２が使用不能状態になると、信号反転器は第２矩形波を生成せず、第１矩形波だけがフィルタ３０３に伝送される。一部の実施形態では、第１矩形波は反転されずに信号反転器３０２を通過する。他の実施形態では、第１矩形波は信号反転器３０２を迂回し、フィルタ３０３に直接伝送される。信号反転器３０２が作動すると、それは第２矩形波を生成し、第２矩形波だけがフィルタ３０３に伝送される。
【００４９】
一実施形態では、信号反転器３０２は、第１矩形波および論理状態を受け取りかつ第２矩形波を出力するように構成された排他的ＯＲゲート（「ＸＯＲゲート」）を備える。論理状態は０または１の値を持つことができる。論理状態の値はさらに、ローまたはハイと記述することもできる。一部の実施形態では、ロー値は０の値に対応し、ハイ値は１の値に対応する。他の実施形態では、ロー値は１の値に対応し、ハイ値は０の値に対応する。本実施形態では、ＸＯＲゲートは第１矩形波および論理状態を受け取る。論理状態が０である場合、ＸＯＲゲートは、第１矩形波と略同一周波数、および第１矩形波と略同一位相を有する第２矩形波を生成する。信号反転器３０２は次いで第２矩形波をフィルタ３０３に伝送する。論理状態が１である場合、ＸＯＲゲートは、第１矩形波と略同一周波数、および第１矩形波とは約１８０度ずれた位相を有する第２矩形波を生成する。信号反転器３０２は次いで第２矩形波をフィルタ３０３に伝送する。本発明の一部の実施形態は、フィルタを含まない。そのような実施形態では、信号反転器３０２は第２矩形波を増幅器３０４に伝送することができる。他のそのような実施形態では、信号反転器３０２は第２矩形波を信号発生器３００の別の構成部品に伝送することができる。
【００５０】
フィルタ３０３は信号反転器３０２と連絡しており、フィルタ３０３は、矩形波を矩形波と略同一の周波数および位相の略正弦波に変換するように構成される。フィルタ３０３は、プロセッサ、Ｄ／Ａ変換器、または電子回路をはじめ、それらに限らず、多種多様な構成部品を使用して作成することができる。
【００５１】
信号発生器３００の増幅器３０４は、少なくとも部分的にフィルタ３０３の出力に基づいて増幅信号を生成するように構成され、かつさらに共振アクチュエータ３０５を駆動するように構成される。一部の実施形態では、増幅器３０４は演算増幅器を含むことができる。さらなる実施形態では、増幅器３０４はプロセッサを含むことができる。さらに他の実施形態では、増幅器３０４は電子回路を含むことができる。当業者は、少なくとも部分的にフィルタの出力に基づいて増幅信号を生成するように構成され、かつさらにアクチュエータ３０５を駆動するように構成された、本書に記載しない実施形態に精通するようになるであろう。
【００５２】
アクチュエータを駆動するために略正弦波を生成することのできる信号発生器が容易に入手できない場合に、図３に示すような実施形態を使用すると有利であるかもしれない。略正弦波を生成することのできる信号発生器を利用できない一部の実施形態では、他の構成部品を利用して矩形波を生成することができ、次いで、例えば帯域通過フィルタを使用して、それを略正弦波に変換することができる。例えば携帯電話機は、矩形波を生成することができるが、略正弦波を生成できないかもしれない。抵抗器およびコンデンサを備えた比較的単純な帯域通過フィルタを追加することにより、矩形波を略正弦波に変換することができ、それを次に増幅器に通過させて、アクチュエータを駆動するように構成されたアクチュエータ信号を生成するか、あるいはアクチュエータに対する制動力を生成することができる。
【００５３】
本発明のさらなる実施形態は、フィルタ３０３を含まなくてもよい。例えば共振アクチュエータ３０５が矩形波を用いて駆動することができ、あるいはフィルタを通さない信号の方が共振アクチュエータ３０５を駆動するのに適している一部の実施形態では、フィルタを使用しなくてもよい。
【００５４】
図４は、本発明の一実施形態の振動触覚ハプティック効果エンベロープ（「エンベロープ」）およびエンベロープより高い周波数を持つ共振アクチュエータを使用した低周波のシミュレーションを表わす２つのグラフ４００、４０１を示す。共振装置は、システムの特性に従って狭帯域の周波数で動作するように設計される。これは、この技術をユーザの視点から実施可能にするために必要な出力応答の著しい増幅をもたらす。
【００５５】
しかし、システムを常時共振駆動することは、装置で表示することのできる振動触覚ハプティック効果のダイナミックレンジを制限する。したがって、特定のアクチュエータ共振周波数を所望の振動触覚ハプティック効果の範囲に変換するエンベロープが望ましいかもしれない。エンベロープは、所望の振動触覚ハプティック効果の周波数のみならず、それらの波形をも考慮に入れることができる。
【００５６】
一実施形態では、振動触覚ハプティック効果は、自動車のエンジンの振動をシミュレートするように構成された振動を含むことができる。エンジン速度エンベロープは、アイドル速度でエンジンをシミュレートするように、低周波低振幅エンベロープを含むことができる。エンジン速度エンベロープはさらに、高ＲＰＭで動作するエンジンをシミュレートするように、高周波高振幅エンベロープを含むことができる。エンジン速度エンベロープはさらに、エンベロープの周波数および振幅が増大する加速をシミュレートするエンベロープ、あるいはエンベロープの周波数および振幅が減少する減速をシミュレートするエンベロープをはじめ、それらに限らず、他のエンベロープを含むことができる。
【００５７】
エンベロープはアクチュエータの共振周波数を変化させない。代わりに、アクチュエータを共振駆動する信号の振幅を周期的に変動させることによって、共振周波数より低い周波数をシミュレートすることができる。さらに、アクチュエータを共振駆動する信号の最大振幅を変動させることによって、エンベロープの振幅を変動させることができる。例えばグラフ４００は、共振アクチュエータの共振周波数より低い周波数を有する略正弦波のエンベロープ４０２を示す。グラフ４０１は、アクチュエータの振動の振幅がエンベロープ４０２に追従するように変調されるときの、共振アクチュエータの振動を示す。エンベロープ４０２は変動振幅の波を表わしており、それは次いで、グラフ４０１に示すように、アクチュエータの振動の振幅を変動することによって生成される。
【００５８】
グラフ４０１は、低振幅からより高い振幅に急激に増大しかつ低振幅に戻る、アクチュエータ応答の振幅を示す。アクチュエータの運動がハプティックエンベロープに追従するように、アクチュエータの運動を発生させるために、第１および第２アクチュエータ信号を使用して、アクチュエータを駆動および制動することができる。図示した実施形態では、第１アクチュエータ信号は、少なくとも部分的に振動触覚ハプティック効果エンベロープに基づく振幅または持続時間を含み、第２アクチュエータ信号は少なくとも部分的に振動触覚ハプティック効果エンベロープに基づく振幅または持続時間を含む。第１アクチュエータ信号はアクチュエータを共振駆動し、それによりアクチュエータを加速させる。第１信号の振幅または持続時間は、アクチュエータの振動がハプティックエンベロープに追従するように、アクチュエータの加速または定常運動を制御するために使用することができる。第２アクチュエータ信号はアクチュエータを制動し、それによりアクチュエータをハプティックエンベロープに追従するように減速させる。第２信号の振幅または持続時間は、アクチュエータの振動がハプティックエンベロープに追従するように、アクチュエータの減速を制御するために使用することができる。制動信号およびアクチュエータに対するその効果のより詳細な説明は、以下で図６に関連して取り上げる。
【００５９】
図示した実施形態では、第１および第２アクチュエータ信号は順次アクチュエータに伝送され、ハプティックエンベロープに密接に追従するアクチュエータ応答を生成する。したがって、アクチュエータの共振振動の振幅を変動することにより、広範囲の振幅を有するアクチュエータの共振周波数より低い周波数を生成することができる。上述の実施例は本発明の実施例のさらなる利点を示し、それは、制動時間の減少のみならず、適切な制動信号をアクチュエータに印加することにより、エンベロープによって表わされる所望の振動触覚ハプティック効果の形状に非常に密接に追従するアクチュエータ応答を生成する能力が増大することでもある。
【００６０】
上述の通り、エンベロープは、アクチュエータによって発生する振動触覚ハプティック効果の「形状」または「感覚」を定義する関数である。エンベロープは、多種多様な振動触覚効果を記述することができる。例えば、上述の通り、１つの実施形態は、共振アクチュエータの共振周波数より低い周波数を有する略周期的信号を含むことができる。他の実施形態は、一定のおよび／または変化する振幅および／または周波数を有する振動触覚効果を記述する非周期的または任意のエンベロープを含むことができる。
【００６１】
図５は、本発明の一実施形態の信号発生器の回路図５００である。図５に示す駆動回路は、低コスト無フィルタ高効率（約１．１〜１．３ワット）の音声増幅器５１２に基づく。増幅器５１２は、実現コストを最小化するために、バッテリ電圧５１４から直接電力を供給することができる。
【００６２】
一実施形態では、駆動回路は４つの制御信号、つまりＥＮＡＢＬＥ５０５、（極性）ＩＮＶＥＲＴ５０４、ＰＷＭ＿ＦＲＥＱ５０２、およびＰＷＭ＿ＭＡＧ５０３を使用する。
【００６３】
ＥＮＡＢＬＥ５０５信号はアクティブハイである。ローの場合、音声増幅器５１２は使用不能になる。ハイ状態で、音声増幅器５１２は使用可能になる。
【００６４】
ＩＮＶＥＲＴ５０４信号は、ＰＷＭ＿ＦＲＥＱ５０２の位相を反転することによってアクチュエータを停止するために使用される。それは通常、０の論理値に設定されるが、運動を停止させる必要のある期間だけ、１の論理値に切り替えられる。それを長く１の論理値に設定したままにすると、逆位相で運動が開始される。ＩＮＶＥＲＴ５０４信号のタイミングは、アクチュエータを制動するためのシステム１００によって計算され、適用することができる。他の実施形態では、ＩＮＶＥＲＴ５０４信号のタイミングは、プロセッサによって計算され、適用することができる。
【００６５】
ＰＷＭ＿ＦＲＥＱ５０２信号は、アクチュエータの固有共振周波数に設定することができる。動作中に、ＰＷＭ＿ＦＲＥＱ５０２デューティサイクルは５０％に設定することができる。周波数は、アクチュエータの特定共振周波数に従って設定することができる。アクチュエータの共振周波数は、許容差内に収まることができる。したがって、この許容差が高すぎると、振動のレベルは装置毎に著しく異なることがあり得る。
【００６６】
ＰＷＭ＿ＭＡＧ５０３信号は、ＰＷＭ＿ＦＲＥＱ５０２より高いスイッチング周波数に設定される。２０ＫＨｚの周波数は静音動作を提供することができる。他の実施形態では、他の動作周波数を使用することができる。アクチュエータのリードに印加することのできる電圧のレベルは、ＰＷＭ＿ＭＡＧ５０３のデューティサイクルに比例して変動することができる。
【００６７】
ＸＯＲゲート５０６、５０７および２．３Ｖ ＲＭＳを必要とするアクチュエータに１．８ボルトの電源を仮定すると、電圧利得は１であり、デューティサイクルに適合される。例えば７５％のデューティサイクルは、モータの最大出力の７５％を表わす。電圧利得は、抵抗器５０８Ｃ対５０８Ａおよび抵抗器５０８Ｄ対５０８Ｂの整合する比を選択することによって調整される。他の実施形態では、利得が１を超える場合、アクチュエータの仕様を考慮して、最大デューティサイクルは１００％未満とすることができる。
【００６８】
一実施形態では、回路は固有周波数の高調波をフィルタに通さず、その結果準方形波が生じ、アクチュエータに供給されるエネルギが増大する。そのような実施形態では「振動」利得は、正弦波形であった場合から増大する。
【００６９】
ＸＯＲゲート５０６、５０７も同じ１．８Ｖ電源から電力を供給されるので、ＸＯＲゲート５０６、５０７の論理レベルは、信号発生器５０１の１．８ボルト論理レベルと両立する。ＩＮＶＥＲＴ５０４、ＰＷＭ＿ＦＲＥＱ５０２、およびＰＷＭ＿ＭＡＧ５０３信号はＸＯＲゲート５０６、５０７を直接駆動する。ＥＮＡＢＬＥ５０５信号もまた同じ１．８Ｖの論理レベルである。他の実施形態では、論理レベルは、論理ソースとの両立性を確実にするようにシフトする必要があるかもしれない。
【００７０】
ＸＯＲゲート５０６は、音声増幅器５１２ｂの＋入力用の信号を生成する。該信号は方形波であり、ＩＮＶＥＲＴ５０４を１の論理状態に設定することによって反転させることができ、あるいはＩＮＶＥＲＴ５０４を０の論理状態に設定することによって、変調することなく伝送させることができる。
【００７１】
ＸＯＲゲート５０７は、音声増幅器５１２ｃの−入力用の信号を生成する。これは約２０ｋＨｚの可変デューティサイクル矩形波である。パルスの極性は、他のＸＯＲゲート５０６の出力に対して反転される。
【００７２】
ＸＯＲゲート５０６、５０７によって形成される信号は、増幅器５１２のために高周波成分を低減するためにフィルタに通される。抵抗器５１０ａ、５１０ｂ、およびコンデンサ５１１ｂ、５１１ｃは、低域通過フィルタを形成する。コンデンサ５１５は増幅器５１２の減結合をもたらす。コンデンサ５０９は増幅器の内部回路に減結合をもたらす。
【００７３】
図示した実施形態では、信号発生器５０１は、パルス幅変調を用いて矩形波ＰＷＭ＿ＲＥＱ５０２およびＰＷＭ＿ＭＡＧ５０３を生成する。他の実施形態は、リプルカウンタ、Ｄ／Ａ変換器、発振器、ＡＤＣ、またはプロセッサをはじめ、それらに限らず、他の方法を用いて矩形波を生成することができる。ＰＷＭ＿ＦＲＥＱ５０２は、アクチュエータの固有共振周波数に設定することができる。動作中、パルス幅変調のデューティサイクルは５０％に設定することができる。ＰＷＭ＿ＭＡＧ５０３はＰＷＭ＿ＦＲＥＱ５０２より高い周波数に設定することができる。２０ＫＨｚの周波数は、静音動作を提供することができる。他の実施形態では、他の動作周波数を使用することができる。アクチュエータに印加することのできるアクチュエータ信号の振幅は、ＰＷＭ＿ＭＡＧ５０３のデューティサイクルに比例して変動することができる。図６は、共振アクチュエータを駆動する信号６０２の反転を表わすグラフ６００、および本発明の一実施形態で信号６０２によって駆動される第１共振アクチュエータ６０４の運動と、制動することなく静止状態に戻ることのできる第２共振アクチュエータ６０５の運動との間の比較を表わすグラフ６０１を示す。グラフ６００は、共振アクチュエータを駆動するように構成された信号６０２を示す。信号６０２は、アクチュエータとの略共振周波数を持つ矩形波である。時間が１秒にほぼ等しいときに、信号６０２は反転する６０３。信号６０２の反転６０３は、結果的に信号６０２の位相を約１８０度変化させる一方、反転した信号はアクチュエータの略共振周波数を維持する。
【００７４】
グラフ６０１は、２つの共振アクチュエータの運動を示す。第１アクチュエータの運動６０４は、信号６０２により第１アクチュエータを駆動することによって生成される。第２アクチュエータの運動６０５は、信号６０２と同様の信号（図示せず）によって生成されるが、第２アクチュエータを駆動する信号は反転せず、むしろそれは単に時間＝１秒のときに停止され、共振アクチュエータを静止状態に戻させる。グラフ６０１で分かるように、第１アクチュエータの運動６０４および第２アクチュエータの運動６０５は、第１アクチュエータを駆動する信号６０２が第２アクチュエータを駆動する信号と非常に類似しているグラフ６０１の時間＝１秒に至るまでの部分では、非常に類似している。
【００７５】
時間＝１秒のときに、第１アクチュエータを駆動する信号６０２は反転され６０３、第２アクチュエータを駆動する信号は停止される。グラフ６０１で分かるように、第１アクチュエータの運動６０４は、時間＝１．０５秒になる前に静止状態まで減少する。一方、第２アクチュエータの運動６０５は、時間＝１．２秒までに停止していない。したがって、第１アクチュエータを駆動する信号６０２の反転６０３は結果的に、制動力が加えられない共振アクチュエータに比較して、共振アクチュエータの制動時間をかなり短縮させる。
【００７６】
図示する信号６０２は単に、アクチュエータを駆動および制動するように構成された信号の代表的実施例にすぎない。本発明の他の実施形態は異なる信号を使用して、共振アクチュエータを駆動および制動することができる。例えば信号６０２は、反転された６０３後もその全振幅を維持し、アクチュエータを静止させるために要する持続時間だけアクチュエータに印加される。本発明の他の実施形態では、他の信号を使用することができる。例えば本発明の一実施形態では、共振アクチュエータを駆動する信号を反転させることができ、反転した信号はアクチュエータを駆動するために使用された信号より低い振幅を持つことができる。別の実施形態では、反転した信号は、アクチュエータを静止させるために必要な持続時間だけ共振アクチュエータに伝送しなくてもよい。例えば反転した信号は、共振アクチュエータの運動をハプティックエンベロープに一致させるために必要な持続時間だけ共振アクチュエータに伝送することができる。さらに別の実施形態では、反転した信号は、非反転信号より大きい振幅を持つことができる。
【００７７】
総合
本発明の好適な実施形態を含む実施形態の上記説明は、単に例証および説明のために提示したものであって、全てを完全に網羅することや、開示した厳密な形態に本発明を限定することを意図したものではない。本発明の精神および範囲から逸脱することなく、その多数の変形および応用が当業者には明瞭であろう。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータを制動するための方法であって、
前記アクチュエータとの略共振周波数を有する第１アクチュエータ信号であって、前記アクチュエータを駆動するように構成された第１アクチュエータ信号を生成するステップと、
前記第１アクチュエータ信号を前記アクチュエータに伝送するステップと、
前記第１アクチュエータ信号のおおよその周波数および前記第１アクチュエータ信号とは約１８０度ずれた位相を有する第２アクチュエータ信号であって、前記アクチュエータに対する制動力を生じるように構成された第２アクチュエータ信号を生成するステップと、
前記第２アクチュエータ信号を前記アクチュエータに伝送するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記第１アクチュエータ信号が、前記アクチュエータに振動触覚ハプティック効果を発生させるように構成された、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１アクチュエータ信号を生成する前に振動触覚ハプティック効果エンベロープを生成するステップをさらに含み、前記第１アクチュエータ信号が少なくとも部分的に前記振動触覚ハプティック効果エンベロープに基づく変調振幅を含み、前記第２アクチュエータ信号が少なくとも部分的に前記振動触覚ハプティック効果エンベロープに基づく振幅を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記振動触覚ハプティック効果エンベロープが、前記第１および第２アクチュエータ信号より低い周波数を有する略周期的信号を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１アクチュエータ信号を生成する前に振動触覚ハプティック効果エンベロープを生成するステップをさらに含み、前記第１アクチュエータ信号が少なくとも部分的に前記振動触覚ハプティック効果エンベロープに基づく変調振幅を含み、前記第２アクチュエータ信号が少なくとも部分的に前記振動触覚ハプティック効果エンベロープに基づく持続時間を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第２アクチュエータ信号が最大振幅を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第１および第２アクチュエータ信号の振幅を変調するように構成された変調信号を生成するステップと、
前記第１および第２アクチュエータ信号の振幅が少なくとも部分的に前記変調信号に基づいて変化するように、前記第１および第２アクチュエータ信号を前記変調信号と合成するステップと、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第１アクチュエータ信号を生成するステップが、
前記アクチュエータとの略共振周波数を有する第１矩形波を生成するステップと、
第１矩形波に第１論理状態のデジタル信号との排他的論理和演算を行なうことによって、略同一周波数を有する第２矩形波を生成するステップと、
を含み、
前記第２アクチュエータ信号を生成するステップが、
前記デジタル信号を第２論理状態に変化させるステップと、
前記第１矩形波に第２論理状態の前記デジタル信号との排他的論理和演算を行なうことによって、前記第１アクチュエータ信号のおおよその周波数および前記第１アクチュエータ信号とは約１８０度ずれた位相を有する第３矩形波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９】
前記第１アクチュエータ信号を生成するステップが、
前記第２矩形波と略同一周波数の略正弦波を生成するように構成されたフィルタを通して前記第２矩形波を伝送するステップ
をさらに含み、
前記第２アクチュエータ信号を生成するステップが、
前記フィルタを通して前記第３矩形波を伝送するステップ
をさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１および第２アクチュエータ信号が各々略正弦波を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
アクチュエータと、
前記アクチュエータと連絡している信号発生器と、
を備えた、アクチュエータを制動するためのシステムであって、
前記信号発生器が、
前記アクチュエータとの略共振周波数を有し、前記アクチュエータを駆動するように構成された第１アクチュエータ信号を生成し、
前記第１アクチュエータ信号を前記アクチュエータに伝送し、
前記第１アクチュエータ信号のおおよその周波数および前記第１アクチュエータ信号とは約１８０度ずれた位相を有し、前記アクチュエータに対して制動力を発生するように構成された第２アクチュエータ信号を生成し、かつ
前記第２アクチュエータ信号を前記アクチュエータに伝送する、
ように構成されて成るシステム。
【請求項１２】
前記第１アクチュエータ信号が、振動触覚ハプティック効果を発生するように構成された、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記信号発生器がさらに、
振動触覚ハプティック効果エンベロープを受け取り、
少なくとも部分的に前記振動触覚ハプティック効果エンベロープに基づく変調振幅を含む前記第１アクチュエータ信号を生成し、
少なくとも部分的に前記振動触覚ハプティック効果エンベロープに基づく振幅を含む前記第２アクチュエータ信号を生成する
ように構成された、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記信号発生器がさらに、
振動触覚ハプティック効果エンベロープを受け取り、
少なくとも部分的に前記振動触覚ハプティック効果エンベロープに基づく振幅を含む前記第１アクチュエータ信号を生成し、
少なくとも部分的に前記振動触覚ハプティック効果エンベロープに基づく持続時間を含む前記第２アクチュエータ信号を生成する
ように構成された、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記振動触覚ハプティック効果エンベロープが、前記第１および第２アクチュエータ信号に関連付けられる周波数より低いエンベロープ周波数を有する略周期的信号を含む、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記アクチュエータがリニア共振アクチュエータを備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１７】
前記アクチュエータおよび前記信号発生器を収容するように構成されたハウジングをさらに備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記ハウジングが携帯電話機ハウジングを備える、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記ハウジングが携帯情報端末ハウジングを備える、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２０】
前記信号発生器がプロセッサを備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項２１】
前記信号発生器が、
前記アクチュエータの共振周波数と略同等の周波数を有する第１矩形波を生成するように構成された矩形波発生器と、
信号反転器であって、
前記第１矩形波と略同一周波数および前記第１矩形波とは約１８０度ずれた位相を有する第２矩形波を生成し、かつ
使用可能または使用不能な状態にする、
ように構成された信号反転器と、
前記アクチュエータを駆動するように構成された増幅信号を生成するように構成された増幅器と、
を備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項２２】
前記信号発生器がさらに、
前記信号発生器と連絡しているフィルタであって、矩形波を前記第１矩形波と略同一の周波数および位相の略正弦波に変換するように構成されたフィルタ
をさらに備え、
前記増幅器がさらに、少なくとも部分的に前記フィルタの出力に基づいて前記アクチュエータを駆動するように構成された増幅信号を生成するように構成された、
請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記第１信号発生器がパルス幅変調器を備える、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２４】
前記第１信号発生器がリプルカウンタを備える、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２５】
第１および第２アクチュエータ信号を受け取り、かつ
前記信号発生器によって生成された変調信号に少なくとも部分的に基づいて前記第１および第２アクチュエータ信号を変調する
ように構成された変調器をさらに備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項２６】
アクチュエータを制動するためのプログラムコードが符号化されたコンピュータ可読媒体であって、前記プログラムコードが、
前記アクチュエータの略共振周波数を有し、前記アクチュエータを駆動するように構成された第１アクチュエータ信号を生成するためのプログラムコードと、
前記第１アクチュエータ信号を前記アクチュエータに伝送するためのプログラムコードと、
前記第１アクチュエータ信号のおおよその周波数および第１アクチュエータ信号とは約１８０度ずれた位相を有し、前記アクチュエータに対する制動力を生じるように構成された第２アクチュエータ信号を生成するためのプログラムコードと、
前記第２アクチュエータ信号を前記アクチュエータに伝送するためのプログラムコードと、
を備えるコンピュータ可読媒体。
【請求項２７】
前記第１アクチュエータ信号が、前記アクチュエータに振動触覚ハプティック効果を発生させるように構成された、請求項２６に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項２８】
前記第１アクチュエータ信号を生成する前に、振動触覚ハプティック効果エンベロープを生成するためのプログラムコードをさらに含み、前記第１アクチュエータ信号が、少なくとも部分的に振動触覚ハプティック効果エンベロープに基づく振幅を含み、かつ前記第２アクチュエータ信号が少なくとも部分的に前記振動触覚ハプティック効果エンベロープに基づく振幅を含む、請求項２６に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項２９】
前記第１アクチュエータ信号を生成するためのプログラムコードが、
前記アクチュエータとの略共振周波数を有する第１矩形波を生成するためのプログラムコードと、
前記第１矩形波に第１論理状態のデジタル信号との排他的論理和を実行することにより、略同一周波数を有する第２矩形波を生成するためのプログラムコードと、
を含み、
前記第２アクチュエータ信号を生成するためのプログラムコードが、
デジタル信号を第２論理状態に変化させるためのプログラムコードと、
前記第１矩形波に第２論理状態のデジタル信号との排他的論理和を実行することにより、前記第１アクチュエータ信号のおおよその周波数および前記第１アクチュエータ信号とは約１８０度ずれた位相を有する第３矩形波を生成するためのプログラムコードと、
を含む、請求項２６に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項１】
アクチュエータを制動するための方法であって、
前記アクチュエータとの略共振周波数を有する第１アクチュエータ信号であって、前記アクチュエータを駆動するように構成された第１アクチュエータ信号を生成するステップと、
前記第１アクチュエータ信号を前記アクチュエータに伝送するステップと、
前記第１アクチュエータ信号のおおよその周波数および前記第１アクチュエータ信号とは約１８０度ずれた位相を有する第２アクチュエータ信号であって、前記アクチュエータに対する制動力を生じるように構成された第２アクチュエータ信号を生成するステップと、
前記第２アクチュエータ信号を前記アクチュエータに伝送するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記第１アクチュエータ信号が、前記アクチュエータに振動触覚ハプティック効果を発生させるように構成された、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１アクチュエータ信号を生成する前に振動触覚ハプティック効果エンベロープを生成するステップをさらに含み、前記第１アクチュエータ信号が少なくとも部分的に前記振動触覚ハプティック効果エンベロープに基づく変調振幅を含み、前記第２アクチュエータ信号が少なくとも部分的に前記振動触覚ハプティック効果エンベロープに基づく振幅を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記振動触覚ハプティック効果エンベロープが、前記第１および第２アクチュエータ信号より低い周波数を有する略周期的信号を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１アクチュエータ信号を生成する前に振動触覚ハプティック効果エンベロープを生成するステップをさらに含み、前記第１アクチュエータ信号が少なくとも部分的に前記振動触覚ハプティック効果エンベロープに基づく変調振幅を含み、前記第２アクチュエータ信号が少なくとも部分的に前記振動触覚ハプティック効果エンベロープに基づく持続時間を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第２アクチュエータ信号が最大振幅を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第１および第２アクチュエータ信号の振幅を変調するように構成された変調信号を生成するステップと、
前記第１および第２アクチュエータ信号の振幅が少なくとも部分的に前記変調信号に基づいて変化するように、前記第１および第２アクチュエータ信号を前記変調信号と合成するステップと、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第１アクチュエータ信号を生成するステップが、
前記アクチュエータとの略共振周波数を有する第１矩形波を生成するステップと、
第１矩形波に第１論理状態のデジタル信号との排他的論理和演算を行なうことによって、略同一周波数を有する第２矩形波を生成するステップと、
を含み、
前記第２アクチュエータ信号を生成するステップが、
前記デジタル信号を第２論理状態に変化させるステップと、
前記第１矩形波に第２論理状態の前記デジタル信号との排他的論理和演算を行なうことによって、前記第１アクチュエータ信号のおおよその周波数および前記第１アクチュエータ信号とは約１８０度ずれた位相を有する第３矩形波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９】
前記第１アクチュエータ信号を生成するステップが、
前記第２矩形波と略同一周波数の略正弦波を生成するように構成されたフィルタを通して前記第２矩形波を伝送するステップ
をさらに含み、
前記第２アクチュエータ信号を生成するステップが、
前記フィルタを通して前記第３矩形波を伝送するステップ
をさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１および第２アクチュエータ信号が各々略正弦波を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
アクチュエータと、
前記アクチュエータと連絡している信号発生器と、
を備えた、アクチュエータを制動するためのシステムであって、
前記信号発生器が、
前記アクチュエータとの略共振周波数を有し、前記アクチュエータを駆動するように構成された第１アクチュエータ信号を生成し、
前記第１アクチュエータ信号を前記アクチュエータに伝送し、
前記第１アクチュエータ信号のおおよその周波数および前記第１アクチュエータ信号とは約１８０度ずれた位相を有し、前記アクチュエータに対して制動力を発生するように構成された第２アクチュエータ信号を生成し、かつ
前記第２アクチュエータ信号を前記アクチュエータに伝送する、
ように構成されて成るシステム。
【請求項１２】
前記第１アクチュエータ信号が、振動触覚ハプティック効果を発生するように構成された、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記信号発生器がさらに、
振動触覚ハプティック効果エンベロープを受け取り、
少なくとも部分的に前記振動触覚ハプティック効果エンベロープに基づく変調振幅を含む前記第１アクチュエータ信号を生成し、
少なくとも部分的に前記振動触覚ハプティック効果エンベロープに基づく振幅を含む前記第２アクチュエータ信号を生成する
ように構成された、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記信号発生器がさらに、
振動触覚ハプティック効果エンベロープを受け取り、
少なくとも部分的に前記振動触覚ハプティック効果エンベロープに基づく振幅を含む前記第１アクチュエータ信号を生成し、
少なくとも部分的に前記振動触覚ハプティック効果エンベロープに基づく持続時間を含む前記第２アクチュエータ信号を生成する
ように構成された、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記振動触覚ハプティック効果エンベロープが、前記第１および第２アクチュエータ信号に関連付けられる周波数より低いエンベロープ周波数を有する略周期的信号を含む、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記アクチュエータがリニア共振アクチュエータを備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１７】
前記アクチュエータおよび前記信号発生器を収容するように構成されたハウジングをさらに備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記ハウジングが携帯電話機ハウジングを備える、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記ハウジングが携帯情報端末ハウジングを備える、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２０】
前記信号発生器がプロセッサを備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項２１】
前記信号発生器が、
前記アクチュエータの共振周波数と略同等の周波数を有する第１矩形波を生成するように構成された矩形波発生器と、
信号反転器であって、
前記第１矩形波と略同一周波数および前記第１矩形波とは約１８０度ずれた位相を有する第２矩形波を生成し、かつ
使用可能または使用不能な状態にする、
ように構成された信号反転器と、
前記アクチュエータを駆動するように構成された増幅信号を生成するように構成された増幅器と、
を備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項２２】
前記信号発生器がさらに、
前記信号発生器と連絡しているフィルタであって、矩形波を前記第１矩形波と略同一の周波数および位相の略正弦波に変換するように構成されたフィルタ
をさらに備え、
前記増幅器がさらに、少なくとも部分的に前記フィルタの出力に基づいて前記アクチュエータを駆動するように構成された増幅信号を生成するように構成された、
請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記第１信号発生器がパルス幅変調器を備える、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２４】
前記第１信号発生器がリプルカウンタを備える、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２５】
第１および第２アクチュエータ信号を受け取り、かつ
前記信号発生器によって生成された変調信号に少なくとも部分的に基づいて前記第１および第２アクチュエータ信号を変調する
ように構成された変調器をさらに備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項２６】
アクチュエータを制動するためのプログラムコードが符号化されたコンピュータ可読媒体であって、前記プログラムコードが、
前記アクチュエータの略共振周波数を有し、前記アクチュエータを駆動するように構成された第１アクチュエータ信号を生成するためのプログラムコードと、
前記第１アクチュエータ信号を前記アクチュエータに伝送するためのプログラムコードと、
前記第１アクチュエータ信号のおおよその周波数および第１アクチュエータ信号とは約１８０度ずれた位相を有し、前記アクチュエータに対する制動力を生じるように構成された第２アクチュエータ信号を生成するためのプログラムコードと、
前記第２アクチュエータ信号を前記アクチュエータに伝送するためのプログラムコードと、
を備えるコンピュータ可読媒体。
【請求項２７】
前記第１アクチュエータ信号が、前記アクチュエータに振動触覚ハプティック効果を発生させるように構成された、請求項２６に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項２８】
前記第１アクチュエータ信号を生成する前に、振動触覚ハプティック効果エンベロープを生成するためのプログラムコードをさらに含み、前記第１アクチュエータ信号が、少なくとも部分的に振動触覚ハプティック効果エンベロープに基づく振幅を含み、かつ前記第２アクチュエータ信号が少なくとも部分的に前記振動触覚ハプティック効果エンベロープに基づく振幅を含む、請求項２６に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項２９】
前記第１アクチュエータ信号を生成するためのプログラムコードが、
前記アクチュエータとの略共振周波数を有する第１矩形波を生成するためのプログラムコードと、
前記第１矩形波に第１論理状態のデジタル信号との排他的論理和を実行することにより、略同一周波数を有する第２矩形波を生成するためのプログラムコードと、
を含み、
前記第２アクチュエータ信号を生成するためのプログラムコードが、
デジタル信号を第２論理状態に変化させるためのプログラムコードと、
前記第１矩形波に第２論理状態のデジタル信号との排他的論理和を実行することにより、前記第１アクチュエータ信号のおおよその周波数および前記第１アクチュエータ信号とは約１８０度ずれた位相を有する第３矩形波を生成するためのプログラムコードと、
を含む、請求項２６に記載のコンピュータ可読媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２０２８４（Ｐ２０１２−２０２８４Ａ）
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１１−１８３８１６（Ｐ２０１１−１８３８１６）
【出願日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【分割の表示】特願２００７−５４３６２３（Ｐ２００７−５４３６２３）の分割
【原出願日】平成１７年１１月３０日（２００５．１１．３０）
【出願人】（３９９０４７１４９）イマージョン コーポレイション (57)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８３８１６（Ｐ２０１１−１８３８１６）
【出願日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【分割の表示】特願２００７−５４３６２３（Ｐ２００７−５４３６２３）の分割
【原出願日】平成１７年１１月３０日（２００５．１１．３０）
【出願人】（３９９０４７１４９）イマージョン コーポレイション (57)
【Ｆターム（参考）】
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