(57)【要約】      （修正有）【課題】触覚アクチュエータと、運動センサと、制御回路と、を有する触覚操作可能デバイスを提供する。【解決手段】制御回路は、触覚効果のための所望の動きに基づいて、および触覚アクチュエータの過渡的挙動を表すモデルに基づいて、触覚アクチュエータの駆動信号を決定する。制御回路は、触覚アクチュエータに適用されている駆動信号に基づいて触覚アクチュエータによって出力される動きをさらに測定する。制御回路は、測定された動きと所望の動きとの差を示す運動誤差を決定し、運動誤差に基づいて駆動信号を調整して、調整された駆動信号を生成する。調整された駆動信号は触覚アクチュエータに適用され、触覚効果を生成する。【選択図】図５−２
2020077415.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
触覚操作可能デバイスであって、
触覚アクチュエータと、
運動センサと、
制御回路であって
前記触覚操作可能デバイスに格納された情報によって定義される、触覚効果のための所望の動きに基づいて、および前記触覚アクチュエータの過渡的挙動を表すモデルに基づいて、前記触覚アクチュエータの駆動信号を決定し、
前記駆動信号を前記触覚アクチュエータに適用し、
前記触覚アクチュエータに適用されている前記駆動信号に基づいて前記触覚アクチュエータによって出力される動きを、前記運動センサを介して測定し、前記触覚アクチュエータの測定された動きを決定し、
前記触覚アクチュエータによって出力された前記測定された動きと前記所望の動きとの差を示す運動誤差を決定し、
前記運動誤差に基づいて前記駆動信号を調整し、調整された駆動信号を生成し、および、
前記調整された駆動信号を前記触覚アクチュエータに適用し、前記触覚効果を生成する
ように構成された制御回路と
を備える触覚操作可能デバイス。
【請求項２】
前記触覚操作可能デバイスは、前記触覚アクチュエータが埋め込まれた剛性構成要素を有する電話である、請求項１に記載の触覚操作可能デバイス。
【請求項３】
前記触覚操作可能デバイスは、サスペンションを介して取り付け面に懸架されるタッチパッドまたはタッチスクリーンを含み、
前記触覚アクチュエータは、前記タッチパッドまたはタッチスクリーンに取り付けられ、
前記モデルは、前記タッチパッドまたはタッチスクリーンへの前記触覚アクチュエータの取り付けを考慮する、請求項１に記載の触覚操作可能デバイス。
【請求項４】
前記所望の動きは、前記触覚効果のための所望の加速度であり、
前記所望の動きを定義する前記情報は、時間依存加速度波形である、請求項１に記載の触覚操作可能デバイス。
【請求項５】
前記運動センサは、加速度センサであり、
前記測定された動きは、前記触覚アクチュエータによって出力されている加速度であり、
前記運動誤差は、前記所望の加速度と前記触覚アクチュエータによって出力されている前記加速度との差を示す加速度誤差である、請求項４に記載の触覚操作可能デバイス。
【請求項６】
前記モデルは、駆動信号と、前記触覚アクチュエータが前記駆動信号に応答して生成すると予測される結果として生じる加速度との関係を表す、請求項５に記載の触覚操作可能デバイス。
【請求項７】
前記モデルは、逆伝達関数への入力としての前記所望の加速度に基づいて、逆伝達関数の出力として前記駆動信号を関連付ける逆伝達関数を定義する、請求項６に記載の触覚操作可能デバイス。
【請求項８】
前記制御回路は、前記加速度誤差に基づいて前記駆動信号を調整するように構成される、請求項５に記載の触覚操作可能デバイス。
【請求項９】
前記制御回路は、前記触覚操作可能デバイスの仮想ボタンがクリックされていることを検出し、前記触覚操作可能デバイスの前記仮想ボタンがクリックされているとの検出に応答して前記触覚効果を生成するように前記触覚アクチュエータを制御するように構成される、請求項１に記載の触覚操作可能デバイス。
【請求項１０】
命令を格納する非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記命令は、触覚操作可能デバイスの制御回路によって実行されると、前記制御回路に、
前記触覚操作可能デバイスに格納された情報によって定義される、触覚効果のための所望の動きに基づいて、および前記触覚アクチュエータの過渡的挙動を表すモデルに基づいて、前記触覚操作可能デバイスの前記触覚アクチュエータの駆動信号を決定し、
前記駆動信号を前記触覚アクチュエータに適用し、
前記触覚アクチュエータの測定された動きを決定するために、前記触覚アクチュエータに適用されている前記駆動信号に基づいて前記触覚アクチュエータによって出力される動きを、前記触覚操作可能デバイスの運動センサを介して測定し、
前記触覚アクチュエータによって出力された前記測定された動きと前記所望の動きとの差を示す運動誤差を決定し、
前記運動誤差に基づいて前記駆動信号を調整し、調整された駆動信号を生成し、および、
前記触覚効果を生成するために前記調整された駆動信号を前記触覚アクチュエータに適用する
ことを行わせる、非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１１】
触覚アクチュエータと、
運動センサと、
制御回路であって、
前記触覚アクチュエータによって生成される触覚効果のための所望の動きを表す触覚パラメータのパラメータ値を受け取り、
前記パラメータ値に基づいて駆動信号の駆動部分を生成し、
前記駆動信号の前記駆動部分を前記触覚アクチュエータに適用し、
前記触覚アクチュエータによって出力された動きを、前記運動センサを介して測定し、前記触覚アクチュエータの測定された動きを決定し、
前記駆動部分が生成された後、閉ループ制御を使用して前記測定された動きを定義された特性に向かって変化させることによって、前記測定された動きに基づいて前記駆動信号の制動部分を生成する
ように構成された制御回路と
を備える触覚操作可能デバイス。
【請求項１２】
前記触覚パラメータは、加速度パラメータであり、
前記触覚パラメータによって表される前記所望の動きは、前記触覚効果のための所望の加速度である、請求項１１に記載の触覚操作可能デバイス。
【請求項１３】
前記運動センサは、加速度センサであり、
前記測定された動きは、前記触覚アクチュエータの測定された加速度であり、
前記制御回路は、閉ループ制御を使用して、前記測定された加速度をゼロに変化させることによって、前記制動部分を生成するように構成される、請求項１２に記載の触覚操作可能デバイス。
【請求項１４】
前記触覚パラメータは、（ｉ）前記所望の加速度におけるピークの総数、（ｉｉ）前記所望の加速度の最大ピークツーピーク振幅、または（ｉｉｉ）前記所望の加速度の周波数成分の少なくとも１つを定める、請求項１２に記載の触覚操作可能デバイス。
【請求項１５】
前記駆動部分は、方形波であり、
前記制御回路は、前記所望の加速度のピーク総数と同じピーク総数を有するか、前記所望の加速度の前記最大ピークツーピーク振幅に基づくピークツーピーク振幅を有するか、前記所望の加速度の前記周波数成分と実質的に同じ周波数成分を有する前記方形波を生成するように構成される、請求項１４に記載の触覚操作可能デバイス。
【請求項１６】
前記触覚アクチュエータは、リニア共振アクチュエータ（ＬＲＡ）である、請求項１３に記載の触覚操作可能デバイス。
【請求項１７】
触覚効果システムによって触覚効果を生成する方法であって、
前記触覚効果システムの触覚アクチュエータによって生成される触覚効果のための所望の動きを表す触覚パラメータのパラメータ値を受信すること、
前記パラメータ値に基づいて波形を生成すること、
前記波形に基づいて触覚駆動信号の第１の部分を生成すること、
前記触覚駆動信号の前記第１の部分に基づく前記アクチュエータの動きを測定すること、および
前記アクチュエータの測定された動きおよび前記所望の動きに基づいて前記触覚駆動信号の第２の部分を生成すること
を含む方法。
【請求項１８】
前記触覚駆動信号の前記第１の部分は、加速を提供し、
前記触覚駆動信号の前記第２の部分は、制動を提供する、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記触覚パラメータは、所望の加速度のピークの数、前記所望の加速度の周波数成分、または前記所望の加速度の最大ピークツーピーク振幅を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記アクチュエータは剛体に埋め込まれ、または前記アクチュエータは前記触覚効果システムのタッチパッドまたはタッチスクリーンに取り付けられ、
前記タッチパッドまたはタッチスクリーンは、サスペンションを介して取り付け面に懸架される、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
［0001］  本出願は、２０１８年１１月９日に出願され、「開ループ制御および閉ループ制御により触覚アクチュエータを制御する方法」と題された米国仮特許出願第６２／７５８，４３５号に付与された優先権を主張する。この仮特許出願の内容全体は参照により本明細書に完全な形で組み込まれる。
【０００２】
［0002］  本発明は、触覚アクチュエータを制御するためのデバイスおよび方法に向けられ、モバイルコンピューティング、仮想現実または拡張現実デバイス、ゲーム、ウェアラブル機器、または他の任意のユーザインターフェースデバイスに適用される。
【背景技術】
【０００３】
［0003］  電子ユーザインターフェースシステムがより一般的になるにつれて、人間がこれらのシステムと対話するためのインターフェースの品質がますます重要になっている。触覚フィードバック、またはより一般的に触覚効果は、ユーザにキューを提供すること、特定のイベントのアラートを提供すること、および現実的なフィードバックを提供して仮想環境に感覚をより深く没入させることによって、インターフェースの品質を向上させることができる。触覚効果の例には、運動感覚触覚効果（アクティブおよび抵抗力フィードバックなど）、振動触知触覚効果、および静電摩擦触覚効果が含まれる。触覚効果は、駆動信号を生成し、駆動信号を触覚アクチュエータに適用することにより生成され得る。
【発明の概要】
【０００４】
［0004］  本明細書の実施形態の一態様は、ハイブリッド制御形態を使用して触覚効果を生成するように構成された触覚操作可能デバイスに関する。触覚操作可能デバイスは、触覚アクチュエータ、運動センサ、および制御回路を備える。制御回路は、触覚効果の所望の動きに基づいて、および触覚アクチュエータの過渡的挙動を表すモデルに基づいて、触覚アクチュエータの駆動信号を決定するように構成され、所望の動きは、触覚操作可能デバイスに格納された情報によって定義される。制御回路はまた、駆動信号を触覚アクチュエータに適用するように構成される。制御回路はさらに、触覚アクチュエータの測定された動きを決定するために、駆動信号が触覚アクチュエータに適用されていることに基づいて（例えば適用されているときに）触覚アクチュエータによって出力される（例えば、出力されている）動きを、運動センサを介して測定するように構成される。制御回路はまた、触覚アクチュエータによって出力された（例えば出力されている）測定された動きと所望の動きとの差を示す運動誤差を決定するように構成される。さらに、制御回路は、運動誤差に基づいて駆動信号を調整し、それにより調整された駆動信号（例えば、これは（ｉ）触覚アクチュエータのモデル、および（ｉｉ）運動誤差を補正する調整の両方に基づく）を生成するように構成される。さらに、制御回路は、調整された駆動信号を触覚アクチュエータに適用し、触覚アクチュエータを制御し、触覚効果を生成するように構成される。
【０００５】
［0005］  本明細書の実施形態の一態様は、触覚アクチュエータと、運動センサと、触覚アクチュエータによって生成される触覚効果の所望の動きを表す触覚パラメータのパラメータ値を受信するように構成された制御回路と、を備える触覚操作可能デバイスに関する。制御回路は、パラメータ値に基づいて駆動信号の駆動部分を生成するようにさらに構成される。制御回路は、駆動信号の駆動部分を触覚アクチュエータに適用するようにさらに構成される。制御回路はまた、触覚アクチュエータの測定された動きを決定するために、触覚アクチュエータによって出力された（例えば、出力されている）動きを、運動センサを介して測定するように構成される。加えて、制御回路は、例えば閉ループ制御を使用して測定された動きを定義された特性に向かって移動（例えば収束）させることによって、測定された動きに基づいて駆動信号の制動部分を（例えば、駆動部分が生成された後）生成するように構成される。他の多くの態様が提供される。
【０００６】
［0006］  本明細書の実施形態の特徴、目的、および利点は、添付の図面を参照する以下の詳細な説明を読むことにより当業者に明らかになるであろう。
【０００７】
［0007］  本発明の前述および他の特徴および利点は、添付の図面に示される本明細書の実施形態の以下の説明から明らかになるであろう。本明細書に組み込まれ、明細書の一部を形成する添付の図面は、本発明の原理を説明し、当業者が本発明を作製および使用できるようにするのにさらに役立つ。図面は一定の縮尺で描かれているわけではない。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】［0008］本明細書の一態様による、触覚効果を生成するために触覚アクチュエータを制御するための触覚操作可能デバイスを示すブロック図を提供する。
【図２Ａ】［0009］本明細書の一態様による、触覚アクチュエータのモデルを有し、触覚効果のための所望の動きを定義する情報を有する非一時的なコンピュータ可読媒体のブロック図を提供する。
【図２Ｂ】［0010］本明細書の一態様による、触覚アクチュエータのモデルと、触覚効果のために触覚アクチュエータによって出力される動きの所望のパラメータ値とを有する非一時的なコンピュータ可読媒体のブロック図を提供する。
【図３Ａ】［0011］本明細書の一態様による、触覚操作可能デバイス内の触覚アクチュエータの配置を示す。
【図３Ｂ】［0011］本明細書の一態様による、触覚操作可能デバイス内の触覚アクチュエータの配置を示す。
【図４Ａ】［0012］本明細書の一態様による、触覚操作可能デバイス内の触覚アクチュエータの配置を示す。
【図４Ｂ】［0012］本明細書の一態様による、触覚操作可能デバイス内の触覚アクチュエータの配置を示す。
【図４Ｃ】［0012］本明細書の一態様による、触覚操作可能デバイス内の触覚アクチュエータの配置を示す。
【図４Ｄ】［0012］本明細書の一態様による、触覚操作可能デバイス内の触覚アクチュエータの配置を示す。
【図４Ｅ】［0012］本明細書の一態様による、触覚操作可能デバイス内の触覚アクチュエータの配置を示す。
【図５Ａ】［0013］触覚効果を生成するための開ループ制御のみの使用を示す。
【図５Ｂ】［0014］本明細書の一態様による、触覚効果を生成するための開ループ制御と閉ループ制御を組み合わせたハイブリッド制御形態の使用を示す。
【図５Ｃ】［0015］本明細書の一態様による、触覚効果を生成するために触覚アクチュエータを制御するための例示的な方法を示す流れ図を提供する。
【図６Ａ】［0016］本明細書の一態様による、触覚効果の基準加速度と、触覚アクチュエータによって出力された測定加速度との比較を示す。
【図６Ｂ】［0016］本明細書の一態様による、触覚効果の基準加速度と、触覚アクチュエータによって出力された測定加速度との比較を示す。
【図７Ａ】［0017］本明細書の一態様による、触覚効果の基準加速度と、触覚アクチュエータによって出力された測定加速度との比較を示す。
【図７Ｂ】［0017］本明細書の一態様による、触覚効果の基準加速度と、触覚アクチュエータによって出力された測定加速度との比較を示す。
【図８Ａ】［0018］本明細書の一態様による、触覚効果の基準加速度と、触覚アクチュエータによって出力された測定加速度との比較を示す。
【図８Ｂ】［0018］本明細書の一態様による、触覚効果の基準加速度と、触覚アクチュエータによって出力された測定加速度との比較を示す。
【図８Ｃ】［0018］本明細書の一態様による、触覚効果の基準加速度と、触覚アクチュエータによって出力された測定加速度との比較を示す。
【図８Ｄ】［0018］本明細書の一態様による、触覚効果の基準加速度と、触覚アクチュエータによって出力された測定加速度との比較を示す。
【図８Ｅ】［0019］本明細書の一態様による、触覚アクチュエータが異なる周波数で達成するように評価される最大ピークツーピーク加速度間の関係を示す。
【図９Ａ】［0020］本明細書の一態様による、駆動信号の駆動部分を生成するための開ループ制御と駆動信号の制動部分を生成するための閉ループ制御とを組み合わせるハイブリッド制御形態を示す。
【図９Ｂ】［0021］本明細書の一態様による、触覚効果を生成するために触覚アクチュエータを制御するための例示的な方法を示す流れ図を提供する。
【図９Ｃ】［0022］本明細書の一態様による、図９Ａおよび９Ｂに示されたハイブリッド制御形態に基づいて生成された駆動信号を示す。
【図１０】［0023］本明細書の一態様による、異なる制御技術を使用して触覚アクチュエータによって出力されたそれぞれの加速度を示す。
【図１１】［0024］本明細書の一態様による、ハイブリッド制御形態を使用して異なる触覚アクチュエータによって生成されたそれぞれの加速度を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［0025］  以下の詳細な説明は本質的に単なる例示であり、本発明または本発明の用途および使用を限定することを意図するものではない。さらに、前述の技術分野、背景、概要、または以下の詳細な説明で提示された、示されたまたは暗示された理論に拘束される意図はない。
【００１０】
［0026］  本明細書の実施形態は、リニア共振アクチュエータ（ＬＲＡ）またはリニアモータなどの触覚アクチュエータを制御して、触覚アクチュエータに、触覚効果の所望の動き（例えば、所望の加速度）と厳密に一致するまたは同一の動き（例えば、加速度）を出力させる、または、触覚パラメータの所望のパラメータ値（例えば、加速度パラメータ）を有する動きを出力させるためのデバイスおよび方法に関する。これらの実施形態におけるデバイスおよび方法は、例えば、以下でより詳細に説明するように、開ループ制御と閉ループ制御とを組み合わせたハイブリッドコントローラ機能により、触覚アクチュエータを制御し得る。このハイブリッドコントローラ機能は、閉ループ制御を備えたフィードフォワード、またはハイブリッド制御形態と呼ばれることもある。場合によっては、以下でより詳細に説明するように、ハイブリッド制御形態は、追跡機能および／または複製機能を実行するために使用され得る。
【００１１】
［0027］  一実施形態では、追跡機能は、触覚アクチュエータを制御して、時間の関数として触覚効果の所望の動きを表す波形に厳密に一致する動きを出力することを含む。一例では、所望の動きは、触覚効果のための所望の加速度であり得、波形は、時間の関数として所望の加速度の値を表し得る。換言すると、そのような波形は関数ａｄｅｓｉｒｅｄ（ｔ）を表し得る。態様において、ハイブリッド制御形態を使用して、触覚アクチュエータを制御し、所望の加速度を表す波形ａｄｅｓｉｒｅｄ（ｔ）に厳密に一致する方法で経時的に加速度を出力し得る（これは関数ａ（ｔ）で表され得る）。本明細書の実施形態では、所望の動きは本明細書では基準の動きと呼ばれることもあり、所望の加速度は基準加速度とも呼ばれることもある。
【００１２】
［0028］  一実施形態では、複製機能は、触覚アクチュエータを制御して、触覚パラメータの所望のパラメータ値に従う動きを出力することを含む。追跡機能に関して上述した波形に加えてまたはその代わりに、触覚アクチュエータによって出力された動きを制御するために、所望のパラメータ値を使用してもよい。場合によっては、触覚パラメータは、触覚効果のための所望の加速度の特性を表す加速度パラメータであり得る。例えば、所望の加速度は時間変化する加速度ａｄｅｓｉｒｅｄ（ｔ）であり得、触覚パラメータは触覚効果の持続時間全体にわたる所望の加速度ａｄｅｓｉｒｅｄ（ｔ）のピークの数（例えば３つのピーク）、所望の加速度の周波数成分、および／または所望の加速度の最大ピークツーピーク度であり得る。
【００１３】
［0029］  一実施形態では、複製機能は、駆動部分と制動部分を有する駆動信号で触覚アクチュエータを制御すること、および種々の方法で駆動部分と制動部分を生成することをさらに含み得る。より具体的には、駆動部分は開ループ方式で生成され得る一方、制動部分は閉ループ方式で生成され得る。開ループ制御は、上記の触覚パラメータのパラメータ値を駆動信号に、または駆動信号のパラメータ値に変換するように構成された所定の関数（例えば、伝達関数）に基づいて駆動部分を生成し得る。例えば、駆動部分が方形波である場合、開ループ制御は、ピークツーピーク加速度、ピークの数、周波数成分、および／または触覚パラメータによって特定された何らかの他のパラメータ値を有する方形波を生成し得る。この実施形態では、閉ループ制御は、所望の特性に向かって触覚アクチュエータの動きを駆動しようと試みるために制動部分を生成し得る。例えば、閉ループ制御は、触覚アクチュエータによって出力される加速度をゼロに向けて駆動するために制動部分を生成し得る。
【００１４】
［0030］  上述のように、触覚アクチュエータは、触覚効果の所望の動き（例えば、所望の加速度）に厳密に一致する動き（例えば、加速度）を出力するように、または触覚パラメータの所望のパラメータ値に厳密に一致するパラメータ値を有する動きを出力するように制御され得る。一実施形態では、触覚アクチュエータの制御は、触覚アクチュエータによって出力された変位、触覚アクチュエータによって出力された速度、触覚アクチュエータによって出力された加速度、触覚アクチュエータによって出力された力、または触覚アクチュエータによって出力された動きの何らかの他の態様を測定し得る運動センサを介して行われた測定に基づき得る。状況によっては、触覚アクチュエータによって出力された変位または速度の測定に基づいて触覚アクチュエータを制御することがより簡単かもしれないが、加速度センサ（加速度計と呼ばれこともある）の一般的により優れた精度、より低いコスト、および／または高い信頼性のため、触覚アクチュエータによって出力された加速度の測定に基づいて触覚アクチュエータを制御することが依然としてより有利であり得る。
【００１５】
［0031］  同じく上述したように、本明細書の実施形態の一態様は、開ループ制御および閉ループ制御を使用するハイブリッド制御形態に関する。このハイブリッド制御形態は、例えば、触覚アクチュエータを制御して、所望の加速度を表す波形を追跡する加速度を出力するために使用され得る。一実施形態では、開ループ制御は、触覚アクチュエータのモデルに依存してもよく、モデルは触覚アクチュエータの過渡的な挙動を表し得る。例えば、モデルは、触覚アクチュエータの電気的特性（例えば、電気インダクタンス、電気抵抗）および／または機械的特性（例えば、質量、慣性モーメント、減衰）に近似し得る。場合によっては、モデルは、動きを駆動信号に関連付ける、またはより具体的には加速度を駆動信号（例えば、電圧信号または電流信号）に関連付ける逆伝達関数を含み得る。例えば、逆伝達関数は、逆伝達関数への入力であり得る所望の加速度（例えば、ａｄｅｓｉｒｅｄ（ｔ））を、逆伝達関数の出力であり得る駆動信号（例えば、ｄ（ｔ））に変換するように構成され得る。開ループ制御は、例えば、特定の触覚アクチュエータのモデルの逆伝達関数に依存して、その触覚アクチュエータによって出力される所望の加速度に基づいて駆動信号を生成し得る。
【００１６】
［0032］  場合によっては、開ループ制御のみへの依存は、モデルの制限のために、触覚アクチュエータの堅牢な制御を提供するのに十分ではない場合がある。例えば、触覚アクチュエータのコストを低く抑えるために、触覚アクチュエータは極端に厳しい公差で製造されていない場合がある。触覚アクチュエータのバッチが製造される場合、バッチ内のすべての触覚アクチュエータまたは評価された触覚アクチュエータと同じタイプの触覚アクチュエータであるすべての触覚アクチュエータに名目上適用されるモデルを決定するために、少数の触覚アクチュエータのみが評価されている場合がある。しかしながら、製造公差が緩和されているため、触覚アクチュエータのバッチ内の特定の触覚アクチュエータはモデルから逸脱する可能性があり、触覚アクチュエータは相互に異なる場合がある。したがって、パラメータ値、逆伝達関数、またはモデルの他の態様は、バッチ内の特定の触覚アクチュエータの実際の動作（たとえば、過渡的な動作）の不完全な近似のみを提供する場合がある。さらに、触覚アクチュエータは非最小位相（ＮＭＰ）システムである可能性があるため、開ループ制御の使用だけではさらに不十分な場合がある。ＮＭＰシステムは正のゼロまたは正の極を示す場合があり、開ループ制御のみではシステムの制御が困難になる場合がある。
【００１７】
［0033］  場合によっては、閉ループ制御のみへの依存は、同じく、触覚アクチュエータの堅牢な制御を提供するのに十分ではない場合がある。それというのも、閉ループ制御は触覚アクチュエータの動きを十分に素早く所望の動きに向かって収束させない可能性があるからである。例えば、仮想ボタンのクリックをシミュレートするために触覚効果が生成されている場合、触覚効果の合計持続期間はかなり短くなる可能性がある。そのような状況では、触覚アクチュエータは、触覚効果が終了しようとするかなり前に、触覚効果のための所望の動きに向かって素早く収束し始める動きを出力する必要がある場合がある。このような状況では、閉ループ制御だけでは、触覚アクチュエータによって出力される動きを、触覚効果のための所望の動きに十分素早く一致させることができないことがある。したがって、本明細書の実施形態の一態様は、開ループ制御と閉ループ制御の両方を使用して触覚効果を生成するハイブリッド制御形態に依存している。
【００１８】
［0034］  一実施形態では、ハイブリッド制御形態は、触覚アクチュエータの過渡的挙動を表すモデルに基づくなどして、開ループ制御を使用して駆動信号（例えば、その１つまたは複数の部分）を生成し、駆動信号が触覚アクチュエータに適用されているときに閉ループ制御に基づいて駆動信号（例えば、その１つまたは複数の部分）を調整することを含み得る。一実施形態では、ハイブリッド制御形態は、駆動信号の駆動部分と駆動信号の制動部分を異なる方法で生成することを含み得る。例えば、ハイブリッド制御形態は、開ループ方式で最初に動作して、方形波、正弦波、または他の何らかの駆動部分である駆動部分を生成し得る。方形波が終了するか、まもなく終了するとき、触覚アクチュエータのハイブリッド制御形態は、方形波を生成するための開ループ制御の使用から、閉ループ制御の使用に切り替わって、触覚アクチュエータの慣性による残留加速度などの残留運動を制動または停止し得る。残留運動は振動テールと呼ばれることもあり、振動テールを低減または排除するために制動が使用されてもよい。開ループ制御から閉ループ制御への切り替えにより、駆動部分を触覚アクチュエータの動きの生成に向けて改善および／または最適化することが可能になり、制動部分を触覚アクチュエータの動きの停止に向けて改善および／または最適化することが可能になる。より具体的には、触覚アクチュエータの動きを生成することに向けて改善および／または最適化された単一の関数（例えば、伝達関数）または他のアルゴリズム（制御技術とも呼ばれる）は、触覚アクチュエータのための動き（例えば、加速度）を素早く立ち上げる駆動信号の生成に焦点を合わせ得るが、この単一の関数は、長い振動テールまたは最適以下の制動をもたらす可能性がある。一方、単一の関数または他のアルゴリズムを調整して制動を改善および／または最適化し、振動テールを低減しようとする試みは、触覚アクチュエータの動きを過度にゆっくりと立ち上げる駆動信号を発生する可能性がある。開ループ制御と閉ループ制御の切り替えは、触覚アクチュエータの動きをすばやく立ち上げ、次いで、制動を実行する必要がある場合、別のアルゴリズム（またはより一般的には異なる技術）に切り替えるなどして（ここでこのアルゴリズムは制動のために改善および／または最適化されている）、触覚アクチュエータの駆動を最適化する関数または他のアルゴリズムを採用することによって、この問題に対処し得る。結果として、最初のアルゴリズムは、触覚アクチュエータの駆動と触覚アクチュエータの制動のバランスをとることを試みる必要がもはやなくなり、触覚アクチュエータの駆動の改善および／または最適化に集中することができる。一例では、最初のアルゴリズムは開ループ制御を使用して方形波を生成することができ、この方形波は、触覚アクチュエータによる動きをすばやく生成するために改善および／または最適化することができる。それというのも、方形波は、触覚アクチュエータに、大きなピークツーピーク加速度を出力させることができ、また加速度がゼロから上昇するのに必要な立ち上がり時間を短縮および／または最小化させることができるからである。方形波はＬＲＡ（低い減衰を有し得る）など触覚アクチュエータ内で長い振動テールを引き起こす可能性があるが、別のアルゴリズムが閉ループ制御を採用して、そのような残留運動の加速度をゼロに収束させ得る、またはより一般的には触覚アクチュエータを制動し得る。
【００１９】
［0035］  図１は、ハイブリッド制御形態を使用して触覚アクチュエータ１２０で触覚効果を生成するように構成された触覚操作可能デバイス１００を示す。触覚操作可能デバイスは、例えば、携帯電話、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、車両ユーザインターフェースデバイス、ウェアラブルデバイス（例えば時計）、または任意の他の触覚操作可能デバイスであり得る。触覚操作可能デバイス１００は、触覚アクチュエータ１２０、触覚アクチュエータ１２０を制御するように構成された制御回路１１０、運動センサ１３０、および非一時的なコンピュータ可読媒体１４０を含み得る。
【００２０】
［0036］  一実施形態では、触覚アクチュエータ１２０は、リニア共振アクチュエータ（ＬＲＡ）、リニアモータ、偏心回転質量（ＥＲＭ）アクチュエータ、ソレノイド共振アクチュエータ（ＳＲＡ）、圧電アクチュエータ、電気活性ポリマー（ＥＡＰ）アクチュエータ、または任意の他の種類の触覚アクチュエータであり得る。一実施形態では、触覚操作可能デバイス１００は、触覚操作可能デバイス１００の他の構成要素を含むハウジングを有してもよく、触覚アクチュエータ１２０は、ハウジングに取り付けられても、ハウジングの一部内に埋め込まれてもよい。一実施形態では、触覚操作可能デバイス１００はディスプレイデバイスを有してもよく、触覚アクチュエータ１２０はディスプレイデバイスに取り付けられても、ディスプレイデバイス内に埋め込まれてもよい。場合によっては、触覚操作可能デバイス１００は剛性構成要素を有してもよく、触覚アクチュエータ１２０は剛性構成要素に埋め込まれてもよい。場合によっては、触覚操作可能デバイス１２０は、サスペンションを介して取り付け面に吊り下げられたタッチパッドまたはタッチスクリーンを含み、触覚アクチュエータはタッチパッドまたはタッチスクリーンに取り付けられる。
【００２１】
［0037］  一実施形態では、制御回路１１０は、触覚アクチュエータ１２０を駆動するための駆動信号を生成するように構成され得る。いくつかの例では、制御回路１１０は、駆動信号を生成するように構成された増幅器、またはより一般的には駆動回路を含み得る。一実施形態では、制御回路１２０は、１つまたは複数のプロセッサまたはプロセッサコア、プログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）またはプログラマブルロジック回路（ＰＬＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、マイクロコントローラ、または任意の他の制御回路を含み得る。制御回路１２０がプロセッサを含む場合、プロセッサは、携帯電話または他のエンドユーザデバイス上の汎用プロセッサなどの汎用プロセッサであってもよく、または触覚効果の生成専用のプロセッサであってもよい。一実施形態では、制御回路１１０は、運動センサ１３０からのデータに基づいて触覚アクチュエータ１２０を制御するように構成され得る。
【００２２】
［0038］  一実施形態において、運動センサ１３０は、触覚アクチュエータ１２０によって出力される変位、速度、加速度、または運動の他の何らかの特性を測定または検知するように構成され得る。一例では、運動センサ１３０は、触覚アクチュエータ１２０によって出力された変位を感知するように構成された位置センサ（例えば、ポテンショメータ）であり得る。一例では、運動センサ１３０は、触覚アクチュエータ１２０によって出力される加速度を感知するように構成された加速度センサ１３０（加速度計とも呼ばれる）であり得る。例えば、運動センサ１３０は、バネ質量ベースの加速度センサ、圧電ベースの加速度計センサ、微細加工された微小電気機械（ＭＥＭＳ）加速度センサ、または任意の他のタイプの加速度センサであり得る、またはそれらを含み得る。一実施形態では、運動センサ１３０が加速度センサである場合、触覚操作可能デバイス１００は、加速度センサを置換または増強する第２のセンサを含み得る。例えば、第２のセンサは、位置センサ（例えば、感知コイル）、電流センサ、ゼロ交差センサ、または任意の他のセンサであり得る。
【００２３】
［0039］  一実施形態では、非一時的なコンピュータ可読媒体１４０は、制御回路１１０によって実行可能な命令を格納することができ、および／または触覚アクチュエータのモデルまたは触覚パラメータのパラメータ値を格納することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体１４０は、例えば、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、テープドライブ、または他の任意のストレージデバイスを含み得る。
【００２４】
［0040］  一実施形態では、触覚効果の所望の動きは、触覚操作可能デバイス１００に格納された情報、またはより具体的には非一時的なコンピュータ可読媒体１４０に格納された情報によって定義されてもよい。例えば、情報は、時間の関数として所望の動きを表す基準プロファイルであり得る。図２Ａは、基準プロファイルが基準加速度プロファイル１４３である例を示す。基準加速度プロファイルは、ａｄｅｓｉｒｅｄ（ｔ）と呼ばれることもある時間依存加速度波形を含むか表すことができる。
【００２５】
［0041］  図２Ａの例では、非一時的コンピュータ可読媒体１４０は、触覚アクチュエータ１２０のモデル１４１、ならびにアクチュエータ制御モジュール１４９、および別のモジュール１４２（例えば、ゲームアプリケーション）をさらに格納する。一実施形態では、モデル１４１は、触覚アクチュエータ１２０の過渡的挙動を近似する、または別の方法で表すことができる。過渡的挙動は、触覚アクチュエータ１２０の電気的特性および／または機械的特性を伴い得る。場合によっては、モデル１４１は、触覚アクチュエータ１２０の製造業者によって、または触覚アクチュエータ１２０を組み込んだラップトップまたはラップトップタッチパッドなどのデバイスの製造業者によって決定されている可能性がある。モデル１４１は、製造業者によって直接触覚アクチュエータ１２０または非一時的コンピュータ可読媒体１４０に格納されてもよく、またはインターネットを介したダウンロード向けに利用可能にされていてもよい。
【００２６】
［0042］  一実施形態では、モデル１４１は、触覚アクチュエータの機械的特性または電気的特性を表すパラメータのそれぞれのパラメータ値を含み得る。例えば、パラメータは、触覚アクチュエータ１２０の電気インダクタンス、電気抵抗、質量または慣性モーメント、および減衰係数であり得る。場合によっては、モデル１４１は、ばねまたは電磁コイルなどの触覚アクチュエータ１２０の構成要素、および／または触覚アクチュエータの構造を表し得る。場合によっては、モデル１４１は、触覚アクチュエータ１２０の構成要素または特性の単純化された表現であり得る。例えば、モデルは、触覚アクチュエータのインダクタンスまたは慣性の影響が無視できると想定し得、これはモデル１４１が触覚効果のインダクタンスまたは慣性によって引き起こされる可能性がある２次または高次の効果を無視し、触覚アクチュエータ１２０の他の構成要素または特性によって引き起こされる可能性がある１次効果のみを表すことを可能にし得る。
【００２７】
［0043］  上述のように、モデル１４１は、触覚アクチュエータ１２０の過渡的挙動を表すことができ、これは、過渡的特性または過渡的動力学と呼ばれる場合もある。そのような例では、モデル１４１は、触覚アクチュエータ１２０の過渡的モデルと呼ばれる場合がある。特定の触覚アクチュエータの過渡的挙動は、例えば、触覚アクチュエータが駆動信号にどれだけ速く応答するかを表す場合がある。場合によっては、そのような過渡的挙動は、入力に対する（例えば、駆動信号に対する）触覚アクチュエータの反応を緩衝する触覚アクチュエータの１つまたは複数の慣性特性によって表すことができる。慣性特性は、触覚アクチュエータの電気的過渡的特性、および／または触覚アクチュエータの機械的または電気機械的過渡的特性を含むか、またはそれらに基づいてもよい。電気的過渡的特性は、例えば、触覚アクチュエータが電流を引き始めるか、電圧駆動信号または他の入力に応じて引かれる電流の量を変化させ始めるのにかかる時間を表し得る。より具体的には、一例では、電気的過渡的特性は、電圧入力信号の開始と触覚アクチュエータへの電流の流れとの間のタイムラグを生じる電気インダクタンスを表し得る。機械的または電気機械的過渡的特性は、例えば、触覚アクチュエータに引き込まれる電流から生成される力またはトルクなど、触覚アクチュエータ内で生成される力またはトルクに応答して、触覚アクチュエータが動きまたは動きの変化を出力するのにかかる時間を表し得る。例えば、機械的または電気機械的過渡的特性は、電流によって生じる力またはトルクの開始と触覚アクチュエータによる動きの出力との間にラグを生じる慣性モーメントを表し得る。一実施形態では、モデル１４１は、過渡的挙動に加えて、またはその代わりに、触覚アクチュエータ１２１の定常状態挙動を表す情報をさらに含み得る。
【００２８】
［0044］  一実施形態では、モデルは、Ｔ−１＝ｄ（ｔ）／ａｄｅｓｉｒｅｄ（ｔ）またはＴ−１＝ｄ（ｓ）／ａｄｅｓｉｒｅｄ（ｓ）を表す関数など、逆伝達関数Ｔ−１を含むことができる。式中、ｄ（ｔ）は時間領域の駆動信号であり、ａｄｅｓｉｒｅｄ（ｔ）は時間領域の所望の加速度であり、ｄ（ｓ）はラプラス領域の駆動信号であり、ａｄｅｓｉｒｅｄ（ｓ）はラプラス領域の望ましい加速度である。モデルが逆伝達関数を含む場合、逆モデルと呼ばれることもある。触覚アクチュエータのモデルは、「触覚アクチュエータの特性に基づいたアクチュエータ制御の方法」と題された米国仮特許出願第６２／６２２，６４８号、および「アクチュータモデルに基づいてアクチュエータ制御を実行するための方法およびデバイス」と題された米国特許出願第１６／２５０，４９４号により詳細に記載されている。それらの全内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【００２９】
［0045］  一実施形態では、モデル１４１は、触覚アクチュエータ１２０のみの挙動を表すことができ、または触覚アクチュエータ１２０が埋め込まれる構造、または触覚アクチュエータ１２０が取り付けられる構造を考慮することもできる。例えば、触覚操作可能デバイス１００がタッチパッドを含み、触覚アクチュエータ１２０がタッチパッドに取り付けられ、タッチパッドが弾性サスペンションを介して取り付け面に取り付けられている場合、モデル１４１は、触覚アクチュエータ１２０の挙動におけるタッチパッドおよび弾性サスペンションの効果を考慮してもよい。そのような場合、モデル１４１は、タッチパッドまたは他の構造にすでに取り付けられている触覚アクチュエータ１２０の後に決定されていてもよく、ラップトップまたはその他の触覚操作可能デバイスの製造業者によって決定されていてもよい。
【００３０】
［0046］  図２Ａに示すように、非一時的コンピュータ可読媒体１４０は、アクチュエータ制御モジュール１４９および少なくとも１つの他のモジュール１４２をさらに格納することができる。一実施形態では、他のモジュール１４２は、ゲームアプリケーション、テキストメッセージアプリケーション、または触覚操作可能デバイス１００で実行できる何らかの他のアプリケーションであり得る。一実施形態では、モジュール１４２は、クリックされるか、別の方法でタッチされる、触覚操作可能デバイス１００上の仮想ボタンなど、触覚効果をトリガーするイベントに遭遇するように構成されてもよい。仮想ボタンは、例えば、触覚操作可能デバイス１００のディスプレイデバイス（含まれている場合）に表示されているボタンの画像であってもよい。そのような例では、モジュール１４２は、ボタンクリックをシミュレートする触覚効果を生成するようにアクチュエータ制御モジュール１４９に要求することができる。一実施形態では、モジュール１４２は、触覚効果のための所望の動き（例えば、所望の加速度）を指定してもよい。例えば、所望の動きは、基準加速度プロファイル１４３によって定義される、より具体的には、基準加速度プロファイル１４３によって表される時変加速度波形（時間依存加速度波形とも呼ばれる）によって定義される所望の加速度であり得る。
【００３１】
［0047］  いくつかの場合において、基準加速度プロファイル１４３の加速度波形は、より早い時点で実験的に決定され、その後、非一時的コンピュータ可読媒体１４０に直接格納されるか、または（例えば、インターネット経由で）非一時的コンピュータ可読媒体１４０にダウンロードするために利用可能にされ得る。例えば、機械的ボタンがユーザによってクリックされるか、別の方法で作動されるとき、加速度波形は、機械的ボタンの加速度を測定することにより、機械的ボタンから実験的に導き出されたかもしれない。測定された加速度の値は記録されてもよく、例えば機械ボタンがクリックされたときの振動または他の動きを反映してもよい。記録された値は、加速度波形を形成し、これは最終的には、基準加速度プロファイル１４３の一部として非一時的コンピュータ可読媒体１４０に格納され得る。触覚操作可能デバイス１００の仮想ボタンがユーザによってクリックされると、例えば、アクチュエータ制御モジュール１４９は、触覚アクチュエータ１２０を使用して、ハイブリッド制御形態によって提供される追跡機能の一部として、クリックされている機械的ボタンの感覚をシミュレートする努力の中で、加速度波形を再現することを試みてもよく、これは加速度波形の追跡と呼ばれる場合もある。
【００３２】
［0048］  上述のように、ハイブリッド制御形態は、一実施形態において、触覚アクチュエータ（例えば、１２０）が触覚パラメータの所望のパラメータ値に従う動きを出力するように制御される複製機能を提供し得る。複製機能に使用される触覚パラメータは、追跡機能の基準加速度プロファイル１４３を増強または置換してもよい。図２Ｂは、複製機能に使用される様々な触覚パラメータのパラメータ値１４４の実施形態を示している。図２Ａと同様に、図２Ｂの非一時的コンピュータ可読媒体１４０は、触覚アクチュエータ１２０のモデル１４１を含み、アクチュエータモジュール１４９および他のモジュール１４２を含む。図２Ｂに示されるように、非一時的コンピュータ可読媒体１４０は、１つまたは複数の触覚パラメータのパラメータ値１４４をさらに格納する。場合によっては、特定の触覚パラメータは、例えば、触覚アクチュエータ（たとえば、１２０）が触覚効果の持続時間にわたって触覚効果のためにどれだけの動きを出力するかを示す変数（例えば、速度または加速度）のピークの数を識別し得る。場合によっては、特定の触覚パラメータは、触覚アクチュエータが触覚効果のために出力する動きの振幅、またはその動きの周波数成分を識別し得る。一実施形態では、パラメータ値１４４は、特定の触覚効果に分割されるか、別の方法で関連付けられてもよい。例えば、図２Ｂは、触覚効果１とラベル付けされた第１の特定の触覚効果に関連付けられたパラメータ値１４４の一部と、触覚効果２とラベル付けされた第２の特定の触覚効果に関連付けられたパラメータ値１４４の一部とを示す。より詳細には、触覚効果１は３つの触覚パラメータのそれぞれのパラメータ値を含む。これらの触覚パラメータは、触覚効果のために触覚アクチュエータによって出力される加速度のピークの総数（例えば、３つのピーク）、加速度の振幅（例えば、１ｇｐｐの最大ピークツーピーク加速度）、および加速度の周波数成分（例えば、１５０Ｈｚを含む周波数成分）を示す。同様に、触覚効果２には、２つの触覚パラメータのそれぞれのパラメータ値が含まれる。これらの触覚パラメータは同じく、触覚効果のために触覚アクチュエータによって出力される加速度のピークの総数（例えば、２つのピーク）、および加速度の振幅（例えば、１．５ｇｐｐ）を示す。
【００３３】
［0049］  一実施形態では、図２Ｂのモジュール１４２は、アクチュエータ制御モジュール１４９が、触覚効果１または触覚効果２として格納されたそれぞれのパラメータ値を有する触覚効果を生成することを要求し得る。アクチュエータ制御モジュール１４９は、触覚効果１または触覚効果２に関連するパラメータ値を取得し得る。場合によっては、アクチュエータ制御モジュール１４９は、パラメータ値に基づいて駆動信号の駆動部分を生成し、触覚アクチュエータ１２０に駆動部分を適用することができる。駆動部分は、触覚アクチュエータ１２０のモデル１４１に基づいてさらに生成することができ、またはモデル１４１を使用することなく生成することができる。場合によっては、アクチュエータ制御モジュール１４９は、駆動部分が触覚アクチュエータに適用された後に制動部分を生成する場合がある。
【００３４】
［0050］  一実施形態では、図１の触覚操作可能デバイス１００は、携帯電話、ラップトップ、または任意の他のユーザインターフェースデバイスであり得る。図３Ａは、例えば、上述のハイブリッド制御形態を使用して触覚効果を生成するように構成された携帯電話２００を示している。携帯電話２００は、触覚操作可能デバイス１００の実施形態であり得る。図３Ａに示されるように、携帯電話２００は、タッチスクリーン２５２と、プラスチックシェルまたは金属シェルなどのシェル２５４とによって形成されたハウジング２５０を含む。一実施形態では、携帯電話２００は、回路基板２６０または他の基板をさらに含むことができ、回路基板２６０または他の基板に埋め込まれる触覚アクチュエータ２２０を含むことができる。そのような構成では、触覚アクチュエータ２２０が振動または他の動きを出力すると、振動は、回路基板２６０および／または携帯電話２００のハウジング２５０に伝達され得る。回路基板２６０はさらに、弾力性が低い剛性構成要素であり得る。回路基板２６０の剛性は、触覚アクチュエータ２２０から回路基板２６０および携帯電話２００のハウジング２５０への振動の伝達を促進し得る。図３Ｂは、図３Ａの触覚アクチュエータ２２０が１ｃｍ×２．５ｃｍの寸法を有する触覚アクチュエータ２２０Ａである例を示す。触覚アクチュエータ２２０Ａは、例えば、１００ｇ立方体に埋め込まれたＮｉｄｅｃ（登録商標）Ｓｐｒｉｎｔｅｒ  Ｇａｍｍａ（登録商標）モータであってもよい。一実施形態では、触覚アクチュエータ２２０Ａは剛体を形成することができ、（サスペンションから生じ得る追加の共振周波数を生成しないように）サスペンションなしで携帯電話に埋め込むことができる。
【００３５】
［0051］  図４Ａは、触覚操作可能デバイス１００の一実施形態であるユーザインターフェースデバイス３００を示す。ユーザインターフェースデバイス３００は、例えばラップトップまたは車載ユーザインターフェースデバイス（例えばセンターコンソールデバイス）であってもよい。ユーザインターフェースデバイス３００は、タッチスクリーンまたはタッチパッド３５２および取付け部品３５４を組み込む。取付け部品３５４は、例えば、ラップトップのハウジングの一部、または車両の車体の一部である取付けブロックの一部であり得る。場合によっては、タッチスクリーンまたはタッチパッド３５２は、取付け部品３５４の取付け面３５４ａの上に懸架されてもよい。場合によっては、タッチパッド３５２は、サスペンション部品３５６、３５８を介して懸架されてもよく、サスペンション部品３５６、３５８は、例えば、スプリングサスペンションなどの弾性サスペンションを形成し得る。一実施形態では、触覚アクチュエータ３２０が、タッチスクリーンまたはタッチパッド３５２の背面に機械的または化学的に取り付けられてもよい。図４Ｂは、触覚アクチュエータ３２０がＮｉｄｅｃ（登録商標）ＨＴ?６２２０モータ３２０Ａである例を示している。
【００３６】
［0052］  図４Ｃ〜４Ｅは、触覚アクチュエータ３２０とタッチスクリーンまたはタッチパッド３５２とを互いに接続することができる様々な方法を示している。図４Ｃに示されるように、触覚アクチュエータ３２０は、接着剤の層３７１のみを介してタッチパッド３５２に取り付けることができる。しかしながら、そのような接続は、特に触覚アクチュエータ３２０が十分な量の加速度または他の動きの測定値を生成できる実施形態では、比較的緩い場合がある。この緩い接続により、触覚アクチュエータ３２０が加速または他の動きを出力しているときに、触覚アクチュエータ３２０がタッチスクリーンまたはタッチパッド３５２に対してがたつくことが許容され得、これは望ましくない可聴ノイズを発生し得る。
【００３７】
［0053］  図４Ｄおよび４Ｅは、触覚アクチュエータ３２０とタッチスクリーンまたはタッチパッド３５２との間により強力な接続（例えば、より固い接続）を提供するように、ひいては可聴ノイズを低減または除去するように、触覚アクチュエータ３２０をタッチスクリーンまたはタッチパッド３５２にクランプするために１つまたは複数の機械的留め具が同じく使用され得る実施形態を示す。より具体的には、図４Ｄは、クランププレート３７５および１つまたは複数の機械的留め具３７３ａ、３７３ｂ（例えば、ネジ）を介して、触覚アクチュエータ３２０がタッチスクリーンまたはタッチパッド３５２に対してクランプされる実施形態を示す。触覚アクチュエータ３２０は、接着剤の第１の層３７１ａを介してタッチスクリーンまたはタッチパッド３５２にさらに接続され、接着剤の第２の層３７１ｂを介してクランププレート３７５に接続されてもよい。機械的留め具３７３ａ、３７３ｂからのクランプは、触覚アクチュエータ３２０が動きを出力しているとき、タッチパッド３５２に対する触覚アクチュエータ３２０のがたつきおよび回転を著しく低減し得る。結果として、クランプは、望ましくない可聴ノイズを大幅に低減し、触覚アクチュエータ３２０からタッチパッド３５２への振動または他の動きの伝達を改善し得る。
【００３８】
［0054］  図４Ｄの実施形態と同様に、図４Ｅは、タッチパッド３５２の一実施形態であるタッチパッド３５２Ａへの触覚アクチュエータ３２０の取り付けを示している。図４Ｅの実施形態は、クランププレート３７５の一実施形態であり得るクランププレート３７５Ａをさらに含む。タッチパッド３５２Ａは、触覚アクチュエータ３２０を受け入れるか、または実質的にその周囲にフィットするように成形され得る。例えば、タッチパッド３５２Ａは、触覚アクチュエータ３２０を受け入れるように成形された空洞を有し得る。タッチパッド３５２Ａのそのような構成は、タッチパッド３５２Ａの表面に垂直な軸などの１つの軸のみに沿って触覚アクチュエータ３２０の動きを集中させることができる。この構成は、タッチパッド３５２Ａの表面に平行な軸に沿った触覚アクチュエータのがたつきまたは他の動きを低減または排除し得る。
【００３９】
［0055］  上述のように、本明細書の実施形態の一態様は、開ループ制御と閉ループ制御とを組み合わせたハイブリッド制御形態の使用に関する。図５Ａは、開ループ制御のみを使用して触覚アクチュエータ、より具体的にはリニア共振アクチュエータ（ＬＲＡ）（これは図５Ａではプラントと呼ばれる）を駆動する表現を示している。図５Ａの開ループ制御は、加速度の制御に基づいており、逆モデルへの入力であり得る所望の加速度（基準加速度とも呼ばれる）に基づいて電圧信号または他の駆動信号を出力する逆モデルの使用を含み得る。逆モデルは、上述の逆伝達関数Ｔ−１を含む触覚アクチュエータ（例えば、触覚アクチュエータ１２０）のモデルであり得る。図５Ａは、逆モデルの出力（駆動信号を出力する）とＬＲＡとの間に配置された制限構成要素をさらに示している。制限構成要素は、大きすぎる駆動信号の信号値（例えば、電圧値または電流値）がＬＲＡに適用されないように構成することができる。定義された最大信号値（例えば、定義された最大電圧値または定義された最大電流値）よりも大きさが大きい場合、信号値は高すぎる可能性がある。場合によっては、定義された最大電圧値または定義された最大電流値は、定義された定格最大電圧値または定義された定格最大電流値であってもよい。一実施形態では、定義された定格最大電圧値または定義された定格最大電流値は、過熱することなくＬＲＡまたは他の触覚アクチュエータを持続可能に動作させることができる最大値であり得る。
【００４０】
［0056］  同じく上述したように、ハイブリッド制御形態を使用することにより、開ループのみを使用したより堅牢なアクチュエータ制御が提供され得る。ハイブリッド制御形態は、例えば、図１の制御回路１１０によって提供され得る。図５Ｂは、プラントと呼ばれる触覚アクチュエータ（例えば、触覚アクチュエータ１２０）が開ループ制御と閉ループ制御の組み合わせで制御されるハイブリッド制御形態の表現を示している。開ループ制御は、図５Ａに関して上述したように、逆モデルと基準加速度から電圧信号を生成することを依然含み得る。一実施形態では、電圧信号は、リアルタイムで計算されるのではなく、事前に計算されて格納されてもよい（例えば、非一時的コンピュータ可読媒体１４０に）。格納された電圧信号は、特定の基準加速度に関連付けられてもよく、基準加速度に基づく触覚効果が望まれるときに後で取得されてもよい。
【００４１】
［0057］  図５Ｂの閉ループ制御は、加速度センサ（例えば、加速度センサ１３０）からのフィードバックに基づいて電圧信号を調整することを伴い得る。より具体的には、加速度センサは、プラントによって出力されている加速度を測定することができ、その加速度は測定加速度と呼ばれることもある。閉ループ制御は、基準加速度（例えば、所望の加速度）と測定加速度との差に等しい加速度誤差を計算してもよい。より具体的には、時間の特定のインスタンスの加速度誤差は、時間のそのインスタンスの基準加速度の値と時間のそのインスタンスの測定加速度の値との差に等しい値を有し得る。閉ループ制御は、例えば、加速度誤差に基づいて電圧信号を調整し、ＬＲＡに適用される調整された信号を生成してもよい。一実施形態では、調整は、例えば、比例、比例微分（ＰＤ）、または比例積分微分（ＰＩＤ）制御に基づいてもよい。一実施形態では、閉ループ制御に基づいて逆モデルを更新することができる。例えば、逆モデルは、逆モデルが再び基準加速度の電圧信号を生成するために使用される場合、逆モデルが調整された駆動信号を出力するように、更新されてもよい。
【００４２】
［0058］  図５Ｃは、触覚操作可能デバイス１００の触覚アクチュエータ１２０によって触覚効果を生成するための例示的な方法５００を示す流れ図を提供する。方法５００は、例えば、制御回路１１０によって実行され得る。一実施形態では、方法はステップ５０２で開始し、ここで制御回路１１０は、触覚効果の所望の動き（例えば、所望の速度または所望の加速度）に基づいて、および触覚アクチュエータの過渡的挙動を表すモデルに基づいて、触覚アクチュエータの駆動信号を決定する。ステップ５０２は開ループ制御を使用して実行することができ、ここで駆動信号は、所望の動きと、所望の動きを駆動信号に変換することができる定義された既存の関数とに基づいて生成され、定義された関数は触覚アクチュエータ１２０のモデルに基づき得る。
【００４３】
［0059］  一実施形態では、所望の動きは、触覚操作可能デバイス１００の非一時的コンピュータ可読媒体１４０に格納された情報など、触覚操作可能デバイスに格納された情報によって定義されてもよい。所望の動きは、図２Ａの基準加速度プロファイル１４３など、触覚効果の基準プロファイルと呼ばれる場合がある。場合によっては、所望の動きは時間の関数であり得、時間依存関数と呼ばれる場合もある時間依存波形によって定義され得る。例えば、触覚効果のための所望の動きが所望の加速を伴う場合、触覚操作可能デバイス１００上の情報は、ａｄｅｓｉｒｅｄ（ｔ）と呼ばれる場合もある時間依存加速度波形であり得る。一実施形態では、時間依存波形を表す情報は、非一時的コンピュータ可読媒体１４０に格納された複数のサンプル値であり得る。そのような実施形態では、各サンプル値は触覚効果の持続時間の一部（例えば、１０ｍｓ部分）を示し得る。
【００４４】
［0060］  一実施形態では、モデルは、図２Ａのモデル１４１と同一または同様であってもよい。モデルは、例えば、上述のように、触覚アクチュエータ１２０の電気的過渡的挙動および／または触覚アクチュエータ１２０の機械的または電気機械的過渡的挙動を表し得る。一実施形態では、モデルは、駆動信号（例えば、電圧信号ｖ（ｔ））と、触覚アクチュエータ１２０が駆動信号に応答して生成すると予測される結果として生じる動き（例えば、加速度ａ（ｔ））との間の関係を表す。場合によっては、モデルは逆伝達関数を定義し得、逆伝達関数は、逆伝達関数への入力としての所望の動き（例えば、ａｄｅｓｉｒｅｄ（ｔ））に基づいて、逆伝達関数の出力として駆動信号（例えば、ｖ（ｔ））を関連付ける。一例として、ステップ５０２のモデルは、逆伝達関数Ｔ−１＝ｄ（ｔ）／ａｄｅｓｉｒｅｄ（ｔ）またはＴ−１＝ｄ（ｓ）／ａｄｅｓｉｒｅｄ（ｓ）を含み得る。そのような例では、ステップ５０２は、ａｄｅｓｉｒｅｄ（ｔ）など、所望の動きを表す関数を逆伝達関数に入力して、電圧信号または他の駆動信号を生成することを含み得る。
【００４５】
［0061］  ステップ５０３において、制御回路１１０は、駆動信号を触覚アクチュエータ１２０に適用する。一実施形態において、ステップ５０３は、増幅回路またはバッファ回路を伴い得る。例えば、制御回路１１０は、駆動信号の信号値であるサンプル値を出力し得る。サンプル値は、サンプル値に一致する電圧値または電流値を触覚アクチュエータ１２０に出力するように構成され得る増幅回路に出力されてもよい。
【００４６】
［0062］  ステップ５０４において、制御回路１１０は、図２Ａの運動センサ１３０を介して、触覚アクチュエータ１２０によって出力された（例えば出力されている）動きを測定し、ここで動きは駆動信号に基づいている。場合によっては、制御回路１１０は、駆動信号が触覚アクチュエータ１２０に適用されているときの動きを測定する。ステップは、触覚アクチュエータの測定された動きを決定する。一実施形態では、動きは経時的に測定されてもよく、測定された動きは、時間の異なるインスタンスのサンプリングされたその動きの値を含む波形であってもよい。例えば、運動センサは加速度センサであってもよく、ステップ５０４で測定された動きは、触覚アクチュエータ１２０によって経時的に出力された加速度であってもよい。そのような測定された加速度は、時間の異なるインスタンスのサンプリングされた加速度の値を含み得る波形ａ（ｔ）であり得る。
【００４７】
［0063］  ステップ５０６において、制御回路１１０は、触覚アクチュエータ１２０によって出力されている測定された動きと所望の動きとの差を示す運動誤差を決定する。例えば、運動誤差は、所望の加速度と触覚アクチュエータにより出力されている加速度との差を示す加速度誤差であり得る。時間ｔ１の特定のインスタンスでステップ５０６が実行される場合、加速度誤差は、ａｄｅｓｉｒｅｄ（ｔ＝ｔ１）マイナスａ（ｔ＝ｔ１）として決定され得る。
【００４８】
［0064］  ステップ５０８において、制御回路１１０は、調整された駆動信号を生成するために、運動誤差（例えば、加速度誤差）に基づいて駆動信号を調整する。したがって、調整された駆動信号は、（ｉ）触覚アクチュエータのモデル、および（ｉｉ）運動誤差を補正する調整の両方に基づき得る。駆動信号の調整は、触覚アクチュエータ１２０によって現在出力されている動きに基づいているため、より具体的には現在の運動誤差に基づいているため、ステップ５０８は閉ループ制御の態様を含み得る。さらに、駆動信号は、接触アクチュエータ１２０の過渡的挙動を表すモデルに基づいてステップ５０２で最初に生成されたため、ステップ５０８の調整された駆動信号は、触覚アクチュエータ１２０のモデルと、運動誤差を補正する調整との両方に基づいている。
【００４９】
［0065］  一実施形態では、制御回路１１０は、比例閉ループ制御を提供するように、加速度誤差の割合に基づいて駆動信号を調整するように構成される。例えば、ステップ５０８が時間ｔ１のインスタンスで実行される場合、ステップ５０８の調整は、ｋ１＊ｅ（ｔ１）に基づいてもよい。式中、ｅ（ｔ）＝［ａｄｅｓｉｒｅｄ（ｔ＝ｔ１）?ａ（ｔ＝ｔ１）］であり、式中、ｋ１は定数である。一実施形態では、制御回路１１０は、加速度誤差の時間依存微分に基づいて駆動信号を調整するように構成される。例えば、調整は、ｋ２＊ｄｅ（ｔ１）／ｄｔに基づいてもよく、式中、ｋ２は別の定数である。一実施形態では、制御回路１１０は、加速度誤差の時間依存積分に基づいて駆動信号を調整するように構成される。例えば、調整は
【数１】
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に基づいてもよい。式中、ｋ３は別の定数である。一実施形態では、比例微分（ＰＤ）制御または比例積分微分（ＰＩＤ）制御を提供するように、さまざまな調整を組み合わせることができる。一実施形態では、ステップ５０２で決定された駆動信号に調整を追加または適用することができる。例えば、ステップ５０８が時間ｔ１で実行される場合、調整はｃ（ｔ１）と呼ぶことができ、駆動信号を調整することは、ｄ（ｔ１）＋ｃ（ｔ１）を計算することを含むことができ、式中、ｄ（ｔ）はステップ５０２で決定された駆動信号である。
【００５０】
［0066］  ステップ５１０において、制御回路１１０は、調整された駆動信号を触覚アクチュエータ１２０に適用して、触覚効果を生成する。調整された駆動信号は、開ループ制御と閉ループ制御の両方を使用して生成される。それというのも、初期駆動信号を生成するためにステップ５０２で開ループ制御が使用され、初期駆動信号に調整を行うためにステップ５０８で閉ループ制御が使用されるからである。閉ループ制御は、触覚アクチュエータ１２０が所望の動きに一致する動きを出力するのを支援し得る一方、開ループ制御は、（その過渡的挙動を表すモデルに基づいて生成されることによる）触覚アクチュエータ１２０の過渡的挙動に既に調整された初期駆動信号を提供することにより、そのマッチングプロセスの速度と精度を促進し得る。そのような初期駆動信号は、所望の動きに向かって収束する動きをもたらすために、より少ない調整で済む場合があり、したがって、より速い調整をもたらす場合がある。一実施形態では、ステップ５０２および５０３は、接触効果の初期駆動信号を生成および適用するために、各触覚効果に対して一度だけ実行され得る一方、ステップ５０４から５１０は、経時的に駆動信号の調整を行うように、時間の異なるインスタンスにわたって複数回実行され得る。より具体的には、ステップ５０４から５１０は、多くのサイクルまたは反復にわたって実行することができ、ｉ番目のサイクルまたはｉ番目の反復は、時間または時間ｔｉの異なるそれぞれのインスタンスに対応する。
【００５１】
［0067］  一実施形態では、ステップ５０２から５１０は、仮想ボタンのクリックに応答して実行され得る。そのような実施形態では、触覚操作可能デバイス１００は、その表面に仮想ボタンを表す領域を有することができる。制御回路１１０は、触覚操作可能デバイス１００の仮想ボタンがクリックされているか、または他の方法で作動されていることを検出するように構成されてもよい。そのようなクリックの検出に応答して、制御回路１１０は、ステップ５０２から５１０を実行して触覚アクチュエータ１２０を制御し、仮想ボタンに対応する触覚効果を生成することができる。
【００５２】
［0068］  図６Ａは、測定加速度を示し、これは、ａｍｅａｓｕｒｅｄ（ｔ）または単にａ（ｔ）と呼ばれることもあり、開ループ制御のみで生成される。測定加速度は、基準加速度と、触覚アクチュエータが開ループ制御のみで達成できる加速度との差を示すために、基準加速度（ａｄｅｓｉｒｅｄ（ｔ）と呼ばれることもある）にさらに重畳される。図６Ａに示すように、ａｍｅａｓｕｒｅｄ（ｔ）は、ａｄｅｓｉｒｅｄ（ｔ）の加速度値と異なる加速度値を有する部分を有する。図６Ｂは、開ループ制御と閉ループ制御のハイブリッド形式で生成された測定加速度ａｍｅａｓｕｒｅｄ（ｔ）を示している。図６Ｂにおいて、開ループ制御と閉ループ制御の組み合わせは、ａｍｅａｓｕｒｅｄ（ｔ）によるａｄｅｓｉｒｅｄ（ｔ）の追跡を容易にする調整を提供し得る。その結果、図６Ｂのハイブリッド制御形態から生成された測定加速度ａｍｅａｓｕｒｅｄ（ｔ）は、開ループ形式の制御のみが使用されている図６Ａに示された実践と比較して、基準加速度ａｄｅｓｉｒｅｄ（ｔ）をより厳密に追跡する。
【００５３】
［0069］  図７Ａは、上述のハイブリッド制御形態で生成された調整された駆動信号を示している。この図は、触覚効果の基準加速度と、触覚効果の触覚アクチュエータ（例えば、１２０）によって出力された測定加速度とをさらに示している。図７Ａの例では、触覚効果は、鈍い（ｂｕｚｚｙ）ボタンクリックの感覚をシミュレートするように意図され得る。さらに、基準加速度と基準加速度の両方が約１４ｇｐｐの最大ピークツーピーク振幅（ピークツーピーク振幅とも呼ばれる）を有し得、調整された駆動信号が約２４Ｖｐｐの最大ピークツーピーク振幅を有し得る。
【００５４】
［0070］  図７Ｂは、上述のハイブリッド制御形態で生成された調整された駆動信号の別の例を示している。この例では、調整された駆動信号は、鋭いボタンクリックをシミュレートするように意図された触覚効果を生成し得る。触覚効果は、約３ｇｐｐの振幅を有する基準加速度を有し得る。さらに、図７Ｂの調整された駆動信号は、約１２Ｖｐｐの最大振幅を有し得る。
【００５５】
［0071］  上記の図は、ハイブリッド制御形態で生成された調整された駆動信号が、触覚アクチュエータに、所望の加速度または他の基準加速度に密接に一致する加速度を出力させる状況を示している。しかしながら、場合によっては、触覚アクチュエータのハードウェア制限のために、基準加速度は、触覚アクチュエータが一致することができないピークツーピーク値を有する場合がある。例えば、図８Ａは、基準加速度が約３ｇｐｐの最大ピークツーピーク値を有する状況を示している。触覚アクチュエータを駆動して基準加速度に一致させるには、大きさが定義された定格最大電圧値を超える（例えば、７Ｖを超える）調整された駆動信号が必要になる場合がある。しかしながら、電圧値が高すぎる駆動信号は、触覚アクチュエータを損傷したり、触覚アクチュエータが出力する加速度の測定に問題を引き起こしたりする可能性がある。したがって、図８Ｂに示すように、調整された駆動信号は、−７Ｖ〜７Ｖの間の範囲に制限される可能性がある。しかしながら、そのような調整された駆動信号は、触覚効果のための基準加速度を不十分に追跡する測定加速度をもたらす可能性がある。そのため、図８Ａおよび８Ｂは、駆動信号電圧が特定の最大ピークツーピーク振幅に制限される場合、ハイブリッド形式の追跡が特に有用または最適であり得ることを実証している。最大ピークツーピーク振幅は、より一般的に実現可能性エンベロープと呼ばれる場合があり、これは、触覚アクチュエータに損傷を与えることなく触覚アクチュエータが追跡できる運動特性（例えば、加速特性）の範囲を定義する。例えば、実現可能性エンベロープは、特定の触覚アクチュエータが、例えば２ｇｐｐ未満の最大ピークツーピーク振幅を有する基準加速度を実現可能に追跡できること、およびより高い最大ピークツーピーク振幅を有する基準加速度は触覚アクチュエータによる追跡が比較的不十分になり得ることを示し得る。図８Ｃは、追跡されている基準加速度が実現可能性エンベロープ内に入る最大ピークツーピーク振幅（例えば、１．２ｇｐｐ）を有するインスタンスを示している。そのようなインスタンスでは、触覚アクチュエータは、基準加速度に比較的近いマッチングを達成する加速度を出力し得る。一方、図８Ｄは、追跡されている基準加速度が実現可能エンベロープ外にある最大ピークツーピーク振幅（例えば、３ｇｐｐ）を有するインスタンスを示している。そのようなインスタンスでは、触覚アクチュエータは、基準加速度に対する追跡が比較的不十分な加速度の出力に制限される場合がある。図８Ｅは、触覚アクチュエータ（例えば、触覚アクチュエータ１２０）が達成するように評価される最大ピークツーピーク振幅と加速度の周波数成分との間の例示的な関係をさらに示す。この関係の例は、周波数の変化（例えば、増加）に応じて、触覚アクチュエータの実現可能性エンベロープが（より小さい範囲の加速度振幅に対応するために）縮小する可能性があることを示している。一実施形態では、制御回路１１０は、所望の動きの周波数成分に基づいて所望の動きの振幅の閾値を決定するように構成されてもよい。振幅が閾値を超える場合、制御回路１１０は、所望の動きを表す波形を、閾値を超えないレベルにスケーリングするなどして、所望の動きをスケーリングするように構成されてもよい。例えば、図８Ｅは、２５０Ｈｚの周波数に対して約０．７５ｇｐｐの最大ピークツーピーク振幅を達成するように触覚アクチュエータが評価される例を提供する。そのような例では、制御回路は、その周波数成分に２５０Ｈｚを含む所望の加速度に対して０．７５ｇｐｐの閾値を設定するように構成されてもよい。所望の加速度が閾値を超える振幅を有する場合、制御回路１１０は、閾値以下の振幅を有するように所望の加速度をスケーリングするように構成され得る。別の実施形態では、制御回路１１０は、所望の動きが上述の閾値を超える振幅を有する場合にのみ、方法５００に示される追跡機能を実行することを決定してもよく、振幅パラメータのパラメータ値が上記の閾値を超えない場合のみ、（方法９００に関して）以下に示される複製機能を実行するように構成されてもよい。
【００５６】
［0072］  上述のように、本明細書の実施形態の一態様は複製機能を提供することに関し、ここで、触覚アクチュエータが、図２Ｂのパラメータ値１４４の１つなど、触覚パラメータのパラメータ値を複製する加速度（または他の動き）を出力する。例えば、触覚パラメータは、触覚アクチュエータによって出力された加速度のピークの総数、触覚アクチュエータによって出力された加速度の最大ピークツーピーク振幅、または触覚アクチュエータによって出力された加速度の周波数成分であり得る。図９Ａは、パラメータ値を駆動信号に変換する定義された関数に基づいて、開ループ方式で駆動信号の駆動部分を生成し、閉ループ方式で制動部分を生成するように構成されたハイブリッド制御形態を示す。一実施形態では、駆動信号の駆動部分は方形波であってもよく、図９Ａに示されるように、方形波発生器９１２で生成されてもよい。場合によっては、方形波発生器は、制御回路１１０によって実装されてもよい。一実施形態において、制動部分は、触覚アクチュエータによって出力されている加速度を測定し、加速度をゼロに向かって収束させる駆動信号を生成し得る制動制御装置９１４によって生成されてもよい。一実施形態では、制動制御装置９１４は、制御回路（例えば、１１０）によって実装されてもよい。図９Ａに示されるように、制御回路は、方形波発生器９１２として働くことと制動制御装置９１４として働くこととの間で切り替わるように構成され得る。
【００５７】
［0073］  図９Ｂは、触覚アクチュエータを制御して触覚効果を生成するための駆動信号を生成する方法９００を示している。方法９００は、例えば、制御回路１１０によって実行されてもよい。一実施形態では、方法９００は、ステップ９０２で始まり、ここで制御回路１１０は、触覚操作可能デバイスの触覚アクチュエータによって触覚効果が生成されるように、所望の動き（例えば、所望の加速度）を表す触覚パラメータのパラメータ値を受信する。一実施形態では、触覚パラメータは加速度パラメータであってもよく、触覚パラメータによって表わされる所望の動きは、触覚効果のための所望の加速度である。例えば、触覚パラメータは、例えば、触覚効果のための所望の加速度ａｄｅｓｉｒｅｄ（ｔ）のピークの総数、所望の加速度の最大ピークツーピーク振幅、または所望の加速度の周波数成分であり得る。一実施形態では、パラメータ値は、非一時的コンピュータ可読媒体１４０などの記憶装置から受信することができる。方法９００は、触覚パラメータのパラメータ値のみを受信することを含み得、または複数のそれぞれの触覚パラメータの複数のパラメータ値を受信することを含み得る。
【００５８】
［0074］  ステップ９０４において、制御回路１１０は、パラメータ値に基づいて駆動信号の駆動部分を生成する。一実施形態では、駆動部分は、触覚パラメータのパラメータ値に基づいて生成される方形波であってもよい。例えば、触覚パラメータが触覚効果のための所望の加速度のピークの総数を示す場合、方形波発生器はその同じ数のピークを有する方形波を生成し得る。方形波がｖｏと−ｖｏを交互に繰り返す場合、各ピークは、方形波がｖｏの値または−ｖｏの値を有する連続部分を指す場合がある。一実施形態では、触覚パラメータが所望の加速度の周波数成分を示す場合、方形波発生器は、所望の加速度の周波数成分を有する方形波を生成し得る。場合によっては、触覚パラメータが所望の加速度の最大ピークツーピーク振幅を示す場合、方形波発生器は、所望の加速度の最大ピークツーピーク振幅に基づくピークツーピーク振幅Ｖｐｐを持つ方形波を生成し得る。一実施形態では、生成される方形波は、所望の加速度の持続時間に等しい持続時間を有し得る。
【００５９】
［0075］  ステップ９０６において、制御回路１１０は、駆動信号の駆動部分を触覚アクチュエータに適用する。場合によっては、ステップ９０６はステップ５０３と同様であってもよい。例えば、ステップ９０６は、制御回路１１０が駆動部分の値を増幅回路またはバッファ回路に出力し、それが触覚アクチュエータに適切な電圧値または電流値を生成することを含んでもよい。
【００６０】
［0076］  ステップ９０８において、制御回路１１０は、触覚操作可能デバイス１００の運動センサ１３０を介して、触覚アクチュエータによって出力された（例えば、出力されている）動きを測定し、それにより測定加速度を決定する。一実施形態では、測定された動きは、時間の異なるインスタンスに対応する複数の値を含むことができ、時変波形を形成することができる。値は、加速度または速度などの動きを測定する変数に属し得る。例えば、値は、時間とともに変化する加速度波形を形成する加速度値であってもよい。一実施形態では、ステップ９０８は、図５Ｃのステップ５０４と同様であってもよい。
【００６１】
［0077］  ステップ９１０において、制御回路は、駆動部分が生成された後、閉ループ制御を使用して、測定された動きを、測定された動きに望ましい特性であり得る定義された特性に収束させることにより、測定された動きに基づいて駆動信号の制動部分を生成する。例えば、測定された動きが測定加速度を指す場合、定義された特性は、ゼロに向かって移動する（例えば収束する）測定加速度を指す場合がある。一実施形態では、閉ループ制御は、測定加速度の時間依存微分、および／または加速度の時間依存積分に基づいている。別の実施形態では、ステップ９０８および９１０は省略されてもよく、制動部分は衝撃力学に基づいて生成されてもよい。
【００６２】
［0078］  一実施形態では、制御回路は、図９Ｃに示されるギャップＴｓｗｉｔｃｈに基づいて、駆動部分の生成と制動部分の生成とを切り替えることができる。駆動部分は、例えば、場合によっては所望の加速度の持続時間に等しい場合があるＴｓｑｕａｒｅの持続時間を有する方形波であってもよい。駆動部分の生成が時間ｔ＝０で開始する場合、駆動部分を生成するための終了時間はｔ＝Ｔｓｑｕａｒｅであり得る。このような例では、制動部分の生成への切り替えは、Ｔｓｑｕａｒｅ−Ｔｓｗｉｔｃｈで発生し得る。すなわち、制動制御装置機能は、駆動部分（例えば、方形波）の終了前に起動されてもよい。制動制御装置を早期に起動させる量は、Ｔｓｗｉｔｃｈに等しい場合がある。一実施形態では、Ｔｓｗｉｔｃｈは、所望の加速度のピークの数および所望の加速度の所望の周波数成分に基づいてもよい。例えば、Ｔｓｗｉｔｃｈはｆ１／ｆ２に等しくてもよく、ｆ１はピークの数の関数であり、ｆ２は周波数成分の関数である。
【００６３】
［0079］  一実施形態では、制動部分の生成は、比例積分微分（ＰＩＤ）制御、比例積分（ＰＩ）制御、比例微分（ＰＤ）制御、または調整されたゲインを伴う積分（Ｉ）制御に基づいてもよい。例えば、時間ｔｉにおける制動制御装置は、時間ｔｉにおける加速度を乗じた第１の定数ｋ１、時間ｔｉにおける加速度の導関数を乗じた第２の定数ｋ２に基づいて、および／または制動部分の開始から時間ｔｉまでの加速度の積分値を乗じた第３の定数ｋ３に基づいて駆動信号を調整するように構成されてもよい。
【００６４】
［0080］  一実施形態では、制動部分の生成は、衝撃力学から導出されるインパルス信号に基づいてもよい。衝撃力学は、振動質量に衝撃を加えて振動質量を停止させる最適な時間と力を決定し得る。場合によっては、インパルス信号は、触覚アクチュエータによって出力される速度、および触覚アクチュエータのモデルの抵抗と質量に基づいてもよい。一実施形態では、インパルス信号は迅速に上昇し、その後、触覚アクチュエータのモデルで特定された抵抗およびインダクタンスに基づく指数関数的速度で減衰し得る。
【００６５】
［0081］  一実施形態では、方法９００に使用される触覚アクチュエータはＬＲＡであってもよく、これは複製機能を実行するのに十分に適している可能性がある。より具体的には、ＬＲＡは立ち上がり時間が短く、これは特定のパラメータ値の複製を容易にする可能性がある。一実施形態では、ＬＲＡは、追跡機能を実行するよりも複製機能を実行するのにより適している可能性がある。したがって、一実施形態では、方法５００の追跡機能は、ＬＲＡではない触覚アクチュエータを使用し得る（例えば、ＥＲＭアクチュエータを使用する）。
【００６６】
［0082］  図１０は、触覚アクチュエータによって出力された測定加速度の波形１３０１、１３０３、１３０５を示している。波形１３０１は、駆動部分（例えば、方形波）が生成されて触覚アクチュエータに適用され、制動部分が生成されず、触覚アクチュエータに加えられない状況で触覚アクチュエータによって出力される加速度を表す。そのような状況では、加速度は、触覚アクチュエータまたは触覚アクチュエータ内の構成要素の慣性に起因する振動テールを有し、慣性は触覚アクチュエータに残留運動を出力させる。波形１３０３は、駆動部分が加速度の振動テールを減少させようと修正され、触覚アクチュエータの制動部分を特に生成するために個別のアルゴリズムは使用されない状況において触覚アクチュエータによって出力される加速度を表す。そのような状況では、駆動部分は、触覚アクチュエータを素早くおよび／または強く駆動することと、あまりにも多くの残留運動を生成することを避けることとのバランスを取る必要があり得る。したがって、これらの２つの目標のバランスをとるために、この状況での駆動部分は、触覚アクチュエータの駆動という点でパフォーマンスを犠牲にし、および／または残留運動を回避するという点でパフォーマンスを犠牲にし得る。例えば、駆動部分は、触覚アクチュエータを強力かつ迅速に駆動することに関して十分なパフォーマンスを保持するために、残留運動を回避するという点でパフォーマンスを犠牲にするように設計されてもよい。波形１３０３は、そのようなインスタンスから生じる加速度を示し、結果として生じる加速度は、触覚アクチュエータからの残留運動から生じる振動テールを依然として示す。上述のように、本明細書の実施形態の一態様は、第１のアルゴリズムを使用して駆動信号の駆動部分を生成することと、第２のアルゴリズムを使用して駆動信号の別個の制動部分を特に生成することとの間の切り替えに関する。これにより、触覚アクチュエータを迅速におよび／または強く駆動するように駆動部分を改善および／または最適化することが可能になり、触覚アクチュエータを迅速に制動するように制動部分を改善および／または最適化することが可能になる。波形１３０５は、そのような方法で触覚アクチュエータを駆動および制動することから生じる加速度を示している。この図では、制動部分は、特に触覚アクチュエータからの加速度をゼロに向かって移動させる（たとえば収束させる）ように改善および／または最適化することができ、この目標と触覚アクチュエータを駆動するという目標のバランスを取る必要はない。したがって、結果として生じる加速度は、波形１３０５によって示されるように、実質的に振動テールを持たない可能性がある。
【００６７】
［0083］  上述のように、本明細書の実施形態の一態様は、触覚アクチュエータに互いのばらつきを生じさせる可能性がある緩和された製造公差に対する補正に関する。図１１は、相互にばらつきを有し得る異なる触覚アクチュエータにより生成されたそれぞれの加速度を示し、それぞれの加速度は、（追跡機能または複製機能を実行するために）上記のハイブリッド制御形態で生成される。図１１に示されるように、ハイブリッド制御形態は、異なる触覚アクチュエータ間のばらつきを克服し、異なる触覚アクチュエータに実質的に均一な加速を達成させ得る。したがって、ハイブリッド制御形態は、触覚アクチュエータのより効果的で予測可能な制御を提供し得る。
【００６８】
［0084］  様々な実施形態の追加の考察
【００６９】
［0085］  実施形態１は、触覚アクチュエータと；運動センサと；制御回路とを備える触覚操作可能デバイスに関する。前記制御回路は、前記触覚操作可能デバイスに格納された情報によって定義される、触覚効果の所望の動きに基づいて、および前記触覚アクチュエータの過渡的挙動を表すモデルに基づいて、前記触覚アクチュエータの駆動信号を決定し；前記駆動信号を前記触覚アクチュエータに適用し；前記触覚アクチュエータによって出力される、前記駆動信号に基づく動きを、前記運動センサを介して測定し、それにより前記触覚アクチュエータの測定された動きを決定し（前記動きは、例えば駆動信号が前記触覚アクチュエータに適用されているときに測定され得る）；前記触覚アクチュエータによって出力された前記測定された動きと前記所望の動きとの差を示す運動誤差を決定し；
前記運動誤差に基づいて前記駆動信号を調整し、それにより、（ｉ）前記触覚アクチュエータの前記モデル、および（ｉｉ）前記運動誤差を補正する調整の両方に基づく調整された駆動信号を生成し；および、前記調整された駆動信号を前記触覚アクチュエータに適用し、前記触覚アクチュエータを制御して前記触覚効果を生成するように構成される。
【００７０】
［0086］  実施形態２は、実施形態１の触覚操作可能デバイスを含み、前記触覚操作可能デバイスは、前記触覚アクチュエータが埋め込まれた剛性構成要素を有する電話である。
【００７１】
［0087］  実施形態３は、実施形態１または２の触覚操作可能デバイスを含み、前記触覚操作可能デバイスは、サスペンションを介して取り付け面に懸架されるタッチパッドまたはタッチスクリーンを含み、前記触覚アクチュエータは、前記タッチパッドまたはタッチスクリーンに取り付けられ、前記モデルは、前記タッチパッドまたはタッチスクリーンへの前記触覚アクチュエータの取り付けを説明する。
【００７２】
［0088］  実施形態４は、実施形態１〜３のいずれか１つの触覚操作可能デバイスを含み、前記所望の動きが前記触覚効果のための所望の加速度であり、前記所望の動きを定義する前記情報が時間依存加速度波形である。
【００７３】
［0089］  実施形態５は、実施形態４の触覚操作可能デバイスを含み、前記運動センサは加速度センサであり、測定される前記動きは前記触覚アクチュエータによって出力されている加速度であり、前記運動誤差は前記所望の加速度と前記触覚アクチュエータによって出力されている前記加速度との差を示す加速度誤差である。
【００７４】
［0090］  実施形態６は、実施形態５の触覚操作可能デバイスを含み、前記モデルは、駆動信号と、前記触覚アクチュエータが前記駆動信号に応答して生成すると予測される結果として生じる加速度との関係を表す。
【００７５】
［0091］  実施形態７は、実施形態６の触覚操作可能デバイスを含み、前記モデルは、逆伝達関数への入力としての前記所望の加速度に基づいて、逆伝達関数の出力として前記駆動信号を関連付ける逆伝達関数を定義する。
【００７６】
［0092］  実施形態８は、実施形態５〜７のいずれか１つの触覚操作可能デバイスを含み、前記制御回路は、前記加速誤差の割合に基づいて前記駆動信号を調整するように構成される。
【００７７】
［0093］  実施形態９は、実施形態５〜８のいずれか１つの触覚操作可能デバイスを含み、前記制御回路は、前記加速度誤差の時間依存微分に基づいて前記駆動信号を調整するように構成される。
【００７８】
［0094］  実施形態１０は、実施形態５〜９のいずれか１つの触覚操作可能デバイスを含み、前記制御回路は、前記加速度誤差の時間依存積分に基づいて前記駆動信号を調整するように構成される。
【００７９】
［0095］  実施形態１１は、実施形態１〜１０のいずれか１つの触覚操作可能デバイスを含み、前記制御回路は、前記触覚操作可能デバイスの仮想ボタンがクリックされていることを検出し、前記触覚操作可能デバイスの前記仮想ボタンがクリックされているとの検出に応答して前記触覚効果を生成するように前記触覚アクチュエータを制御するように構成される。
【００８０】
［0096］  実施形態１２は、触覚アクチュエータと；運動センサと；制御回路とを備える触覚操作可能デバイスに関する。前記制御回路は、前記触覚アクチュエータによって生成される触覚効果のための所望の動きを表す触覚パラメータのパラメータ値を受け取り；前記パラメータ値に基づいて駆動信号の駆動部分を生成し；前記駆動信号の前記駆動部分を前記触覚アクチュエータに適用し；前記触覚アクチュエータの測定された動きを決定するように、前記触覚アクチュエータによって出力された動きを、前記運動センサを介して測定し；前記駆動部分が生成された後、閉ループ制御を使用して前記測定された動きを定義された特性に向かって収束させることによって、前記測定された動きに基づいて前記駆動信号の制動部分を生成するように構成される。
【００８１】
［0097］  実施形態１３は、実施形態１２の触覚操作可能デバイスを含み、前記触覚パラメータは加速度パラメータであり、前記触覚パラメータによって表される前記所望の動きは、前記触覚効果のための所望の加速度である。
【００８２】
［0098］  実施形態１４は、実施形態１３の触覚操作可能デバイスを含み、前記運動センサは加速度センサであり、前記測定された動きは前記触覚アクチュエータの測定された加速度であり、前記制御回路は、閉ループ制御を使用して、前記測定された加速度をゼロに収束させることによって、前記制動部分を生成するように構成される。
【００８３】
［0099］  実施形態１５は、実施形態１４の触覚操作可能デバイスを含み、前記閉ループ制御は、前記測定された加速度の時間依存微分に基づいている。
【００８４】
［0100］  実施形態１６は、実施形態１４または１５のいずれか１つの触覚操作可能デバイスを含み、前記閉ループ制御は、前記測定された加速度の時間依存積分に基づいている。
【００８５】
［0101］  実施形態１７は、実施形態１３〜１６のいずれか１つの触覚操作可能デバイスを含み、前記触覚パラメータは、（ｉ）前記所望の加速度におけるピークの総数、（ｉｉ）前記所望の加速度の最大ピークツーピーク振幅、または（ｉｉｉ）前記所望の加速度の周波数成分の少なくとも１つを定める。
【００８６】
［0102］  実施形態１８は、実施形態１７の触覚操作可能デバイスを含み、前記駆動部分は方形波であり、前記制御回路は、前記所望の加速度のピーク総数と同じピーク総数を有するか、前記所望の加速度の前記最大ピークツーピーク振幅に基づくピークツーピーク振幅を有するか、前記所望の加速度の前記周波数成分と実質的に同じ周波数成分を有する前記方形波を生成するように構成される。
【００８７】
［0103］  実施形態１９は、実施形態１２〜１８のいずれか１つの触覚操作可能デバイスを含み、前記触覚アクチュエータはリニア共振アクチュエータ（ＬＲＡ）である。
【００８８】
［0104］  態様において、触覚効果システムによって触覚効果を生成する方法が提供される。この方法は、触覚効果システムの触覚アクチュエータによって生成される触覚効果のための所望の動きを表す触覚パラメータのパラメータ値を受信すること、前記パラメータ値に基づいて波形を生成すること、前記波形に基づいて触覚駆動信号の第１の部分を生成すること、前記触覚駆動信号の前記第１の部分に基づく前記アクチュエータの動きを測定すること、および前記アクチュエータの測定された動きおよび前記所望の動きに基づいて前記触覚駆動信号の第２の部分を生成することを含む。態様において、前記触覚駆動信号の前記第１の部分は加速を提供し、前記触覚駆動信号の前記第２の部分は制動を提供する。態様において、前記触覚パラメータは、所望の加速度のピークの数、前記所望の加速度の周波数成分、または前記所望の加速度の最大ピークツーピーク振幅を含む。態様において、前記アクチュエータは剛体に埋め込まれ、または前記アクチュエータは前記触覚効果システムのタッチパッドまたはタッチスクリーンに取り付けられ、前記タッチパッドまたはタッチスクリーンはサスペンションを介して取り付け面に懸架される。
【００８９】
［0105］  様々な実施形態を上で記載してきたが、それらは本発明の例示および例としてのみ提示されており、限定として提示されていないことを理解されたい。当業者には、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態および詳細の様々な変更を行うことができることは明らかであろう。したがって、本発明の幅および範囲は、上記の例示的な実施形態のいずれによっても制限されるべきではなく、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物に従ってのみ定義されるべきである。また、本明細書で考察した各実施形態の各特徴、および本明細書で引用した各参考文献の各特徴は、任意の他の実施形態の特徴と組み合わせて使用できることも理解されよう。本明細書で考察されるすべての特許および刊行物は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図５−１】
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【図５−２】
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【図６】
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【図７】
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【図８−１】
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【図８−２】
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【図８−３】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０】
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【図１１】
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【外国語明細書】
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