(57)【要約】      （修正有）【課題】ハプティック出力デバイスを駆動する方法において、アクチュエータによって生じるハプティック効果の強さを、広い周波数の範囲に亘って均一にできる方法を提供する。【解決手段】ハプティック出力デバイスを駆動する方法であって、ハプティックドライバは、アクチュエータの駆動信号を受信し３１０、アクチュエータの共振周波数を識別し３２０、周波数の範囲内のハプティック駆動信号を減衰する３３０。当該範囲は、識別された共振周波数に基づく。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハプティック出力デバイスを駆動する方法であって、
前記ハプティック出力デバイスを駆動するように構成されるハプティック駆動信号を受信するステップと、
前記ハプティック出力デバイスの共振周波数範囲を識別するステップと、
識別された前記共振周波数範囲に対応する周波数で前記ハプティック駆動信号を減衰するステップと、
を備える方法。
【請求項２】
前記ハプティック駆動信号は、前記ハプティック出力デバイスによって生じたハプティック効果の強度を均等にするように減衰される、請求項１に記載のハプティック出力デバイスを駆動する方法。
【請求項３】
前記共振周波数範囲は、前記ハプティック出力デバイスの動作をモニタリングすることによって自動的に決定される、請求項１に記載のハプティック出力デバイスを駆動する方法。
【請求項４】
前記共振周波数範囲は、前記ハプティック出力デバイスによって供給される、又はルックアップテーブルを用いることによって決定される、請求項１に記載のハプティック出力デバイスを駆動する方法。
【請求項５】
前記共振周波数範囲は、逆ＥＭＦを用いて自動的に決定される、請求項３に記載のハプティック出力デバイスを駆動する方法。
【請求項６】
前記ハプティック駆動信号は、ノッチフィルタを用いて減衰される、請求項１に記載のハプティック出力デバイスを駆動する方法。
【請求項７】
前記ハプティック出力デバイスは、高解像度ハプティック出力デバイスである、請求項１に記載のハプティック出力デバイスを駆動する方法。
【請求項８】
前記ハプティック駆動信号は、前記ハプティック出力デバイスの機械エネルギー状態を低減するように更に減衰される、請求項１に記載のハプティック出力デバイスを駆動する方法。
【請求項９】
プロセッサと、
前記プロセッサによる実行のための１以上のプログラムを格納するメモリと、
を備える装置であって、前記１以上のプログラムは、
ハプティック出力デバイスを駆動するように構成されるハプティック駆動信号を受信することと、
前記ハプティック出力デバイスの共振周波数範囲を識別することと、
識別された前記共振周波数範囲に対応する周波数で前記ハプティック駆動信号を減衰することと、
のための命令を含む、装置。
【請求項１０】
前記ハプティック駆動信号は、前記ハプティック出力デバイスによって生じたハプティック効果の強度を均等にするように減衰される、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記共振周波数範囲は、前記ハプティック出力デバイスの動作をモニタリングすることによって自動的に決定される、請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
前記共振周波数範囲は、前記ハプティック出力デバイスによって供給される、又はルックアップテーブルを用いることによって決定される、請求項９に記載の装置。
【請求項１３】
前記共振周波数範囲は、逆ＥＭＦを用いて自動的に決定される、請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
前記ハプティック駆動信号は、ノッチフィルタを用いて減衰される、請求項９に記載の装置。
【請求項１５】
前記ハプティック出力デバイスは、高解像度ハプティック出力デバイスである、請求項９に記載の装置。
【請求項１６】
プロセッサによって実行されるように構成される１以上のプログラムを格納する非一時的コンピュータ可読記憶媒体であって、前記１以上のプログラムは、
ハプティック出力デバイスを駆動するように構成されるハプティック駆動信号を受信することと、
前記ハプティック出力デバイスの共振周波数範囲を識別することと、
識別された前記共振周波数範囲に対応する周波数で前記ハプティック駆動信号を減衰することと、
のための命令を含む、非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項１７】
前記ハプティック駆動信号は、前記ハプティック出力デバイスによって生じたハプティック効果の強度を均等にするように減衰される、請求項１６に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項１８】
前記共振周波数範囲は、前記ハプティック出力デバイスの動作をモニタリングすることによって自動的に決定される、請求項１６に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項１９】
前記共振周波数範囲は、前記ハプティック出力デバイスによって供給される、又はルックアップテーブルを用いることによって決定される、請求項１６に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項２０】
前記共振周波数範囲は、逆ＥＭＦを用いて自動的に決定される、請求項１８に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権出願
本願は、２０１５年８月２１日に出願された米国仮特許出願第６２／２０８，４３０号の利益を主張し、その全体において参照によって本明細書に援用される。
【０００２】
本発明の実施形態は、概して、電子デバイスに関し、より具体的には、ハプティック効果を生じる電子デバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
電子デバイス製造者は、ユーザにとってリッチなインターフェースを作り出すために努力している。従来のデバイスは、ユーザにフィードバックを提供するための視覚的及び聴覚的合図を使用する。一部のインターフェースデバイスでは、運動感覚フィードバック（アクティブかつ抵抗フォースフィードバック等）及び／又は触覚フィードバック（振動、質感、熱等）もまた、ユーザに提供され、より一般的には「ハプティックフィードバック」又は「ハプティック効果」と総称される。ハプティックフィードバックは、ユーザインターフェースを促進及び簡素にする合図を提供する。具体的には、振動効果又は振動触覚ハプティック効果は、ユーザに特定のイベントを知らせるために電子デバイスのユーザに合図を提供する際に便利である、又はシミュレートされた又は仮想環境内により大きな感覚没入を形成するためにリアルなフィードバックを提供する
【０００４】
スマートフォン及びタブレット等のような近年の高解像度モバイルデバイスの発達により、ユーザは、今や、ハンドヘルドデバイス上で、従来は映画館、テレビジョン又はホームシアターシステムでしか観られなかった高解像度音声及び動画を視聴することができる。ハプティック可能なモバイルデバイスにより、音声及び動画コンテンツコンポーネントに加えてハプティックコンテンツコンポーネントがある場合、コンテンツの閲覧が十分に促進され、かつ閲覧者がそれを好むことを経験が示している。しかし、高解像度音声／動画に適合するために、対応する高解像度又は高帯域ハプティック効果も生成されるべきである。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の実施形態は、関連する技術で実質的に改善するハプティック効果を生じるように構成される電子デバイスに対して向けられる。
【０００６】
実施形態の特徴及び利点は、以下の詳細な説明に記載され、又は詳細な説明から明らかとなり、又は本発明の実施から習得されうる。
【０００７】
一つの実施例では、システム及び方法は、前記ハプティック出力デバイスを駆動するように構成されるハプティック駆動信号を受信することと、前記ハプティック出力デバイスの共振周波数範囲を識別することと、識別された前記共振周波数範囲に対応する前記ハプティック駆動信号を減衰することと、を含む、ハプティックデバイスを駆動するための命令を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
添付の図面と併せて参照される以下の好適な実施形態の詳細な説明から、更なる実施形態、詳細、利点、及び変形が明らかになるだろう。
【０００９】
【図１】図１は、本発明の一例の実施形態に係るハプティック可能システム／デバイスのブロック図である。
【図２】図２Ａ−２Ｄは、本発明の一例の実施形態に係るアクチュエータの周波数応答を示す。
【図３】図３は、本発明の一例の実施形態に係る、アクチュエータの駆動信号及び加速度応答を減衰する方法を示す。
【図４】図４は、本発明の一例の実施形態に係るハプティックデータ信号を操作するためのハプティックドライバを示す。
【図５】図５は、本発明の別の例の実施形態に係るハプティックデータ信号を操作するためのハプティックドライバを示す。
【図６】図６は、本発明の別の例の実施形態に係るハプティックデータ信号を操作するためのハプティックドライバを示す。
【図７】図７は、本発明の別の例の実施形態に係るハプティックデータ信号を操作するためのハプティックドライバを示す。
【図８】図８は、本発明の更に別の例の実施形態に係るハプティックデータ信号を操作するためのハプティックドライバを示す。
【図９】図９は、本発明の一例の実施形態に係るノッチフィルタの効果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、添付の図面により例を示した実施形態を詳しく参照する。以下の詳細な説明においては、本発明の完全な理解を提供するために多数の具体的詳細が記載される。しかし、当業者には、これらの具体的詳細がなくても本発明が実施されうることが明らかであろう。その他の場合には、実施形態の態様が不必要に不明瞭にならないよう、周知の方法、手順、構成要素、及び回路は詳述していない。類似の参照番号は、可能な限り類似の要素に用いられる。
【００１１】
例示的な実施形態は、概して、改善されたハプティックドライバに対して向けられ、特に、改善された高解像度ｈｉｇｈ  ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ（「ＨＤ」）ハプティックドライバに対して向けられる。各種実施形態の各々では、ハプティックドライバは、アクチュエータの駆動信号を減衰するように構成される。特に、本明細書に記載されるハプティックドライバは、アクチュエータの共振周波数を決定又は識別するように構成され、周波数の範囲内のハプティック駆動信号を減衰するように構成される。周波数の範囲は、共振周波数に対応する。その結果、アクチュエータによって生成されたハプティック効果の強度は、より広い周波数範囲に亘ってより均一になる。
【００１２】
図１は、本発明の一例の実施形態に係るハプティック可能システム／デバイス１０のブロック図である。システム１０は、ハウジング１５内に搭載されるタッチ検知表面１１又は他の種類のユーザインターフェースを含み、メカニカルキー／ボタン１３を含んでもよい。
【００１３】
システム１０の内部は、システム１０でハプティック効果を生成するハプティックフィードバックシステムであり、プロセッサ又はコントローラ１２を含む。プロセッサ１２に結合されるのは、メモリ２０、及びアクチュエータと結合されるハプティック駆動回路１６である。プロセッサ１２は、任意の種類の汎用プロセッサであり得る、若しくは、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）のような、触覚効果を提供するために特別に設計されたプロセッサであってもよい。プロセッサ１２は、システム１０全体を操作する同一のプロセッサでも、又は別々のプロセッサでもあってもよい。プロセッサ１２は、どの触覚効果を再生するか、及び効果が再生される順序を、高レベルのパラメータに基づいて決定しうる。一般的に、特定の触覚効果を定義する高レベルのパラメータとしては、大きさ、周波数、及び期間が含まれる。特定の触覚効果を決定するために、ストリーミングモータコマンドのような低レベルのパラメータも使用可能である。ハプティック効果が生成される際にこれらのパラメータのいくつかの変化が含まれる場合、若しくはユーザーのインタラクションに基づいたこれらのパラメータの１つの変化が含まれる場合、ハプティック効果は「動的」であると見なされうる。一実施形態では、ハプティックフィードバックシステムは、振動３０，３１又はシステム１０での他の種類のハプティック効果を生成する。
【００１４】
プロセッサ１２は、アクチュエータ１８に必要な電流と電圧（すなわち「モータ信号」）とを供給して所望のハプティック効果を起こすために用いられる電子部品及び電気回路を含むアクチュエータ駆動回路１６へと制御信号を出力する。システム１０は、１以上のアクチュエータ１８を含んでもよく、各々のアクチュエータは、いずれも共通のプロセッサ１２に結合される別々の駆動回路１６を含みうる。
【００１５】
ハプティック駆動回路１６は、アクチュエータ１６の共振周波数（例えば、＋／−２０Ｈｚ、３０Ｈｚ、４０Ｈｚ等）で、及びその周辺でハプティック駆動信号を減衰するように構成される。共振周波数の近傍の周波数の範囲を減衰することによって、ハプティック強度は、広い周波数帯域に亘ってより均一になる。特定の実施形態では、ハプティック駆動回路１６は、様々な信号処理段階を含んでもよく、各段階は、ハプティック駆動信号に適用される信号処理段階のサブセットを定義する。
【００１６】
非一時的なメモリ２０は、プロセッサ１２によってアクセスされる様々なコンピュータ可読メディアを含んでもよい。各種実施形態では、メモリ２０及び本明細書に記載される他のメモリデバイスは、揮発性及び不揮発性媒体、リムーバブル及び非リムーバブル媒体を含んでもよい。例えば、メモリ２０は、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）、ダイナミックＲＡＭ（「ＲＡＭ」）、スタティックＲＡＭ（「ＳＲＡＭ」）、リードオンリーメモリ（「ＲＯＭ」）、フラッシュメモリ、キャッシュメモリ、及び／又は他の種類の非一時的コンピュータ可読媒体の組み合わせを含んでもよい。メモリ２０は、プロセッサ１２によって実行される命令を格納する。命令のうち、メモリ２０は、オーディオハプティックシミュレーションモジュール２２を含み、これは、プロセッサ１２によって実行されたときに、以下により詳細に開示されるように、スピーカ２８及びアクチュエータ１８を用いて高帯域ハプティック効果を生成する命令である。メモリ２０は、プロセッサ１２の内部も配置される、又は内部及び外部メモリの組み合わせであってもよい。
【００１７】
システム１０は、携帯電話、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、スマートフォン、コンピュータタブレット、ゲームコンソール等の任意の種類のハンドヘルド／モバイルデバイス、又は１以上のアクチュエータを含むハプティック効果を含む他の種類のデバイスであってもよい。システム１０は、リストバンド、ヘッドバンド、眼鏡、リング、レッグバンド、衣服と一体化したアレイ等のようなウェアラブルデバイス、又は、ユーザが身体に身に着ける又はユーザによって保持される、家具又は乗り物のステアリングホイールを含むハプティック可能である他の種類のデバイスであってもよい。更に、システム１０の要素又は機能の一部は、リモート配置される、又はシステム１０の残りの要素と通信する別のデバイスによって実施されてもよい。
【００１８】
アクチュエータ１８は、ハプティック効果を生成しうる任意の種類のアクチュエータ又はハプティック出力デバイスであってもよい。一般に、アクチュエータは、駆動信号に応じて、ハプティック出力デバイスが、振動触覚ハプティック効果、静電摩擦ハプティック効果、温度変化、及び／又は変形ハプティック等のようなハプティック効果を出力するように構成されるハプティック出力デバイスの一例である。用語アクチュエータは、発明の詳細な説明を通じて用いられるが、本発明の実施形態は、様々なハプティック出力デバイスに明示的に適用されてもよい。アクチュエータ１８は、例えば、電気モータ、電磁モータ、ボイスコイル、形状記憶合金、電気活性ポリマー、ソレノイド、偏心回転質量（ＥＲＭ）ハーモニックＥＲＭモータ（ＨＥＲＭ）、リニア共振アクチュエータ（ＬＲＡ）、ソレノイドアクチュエータ（ＳＲＡ）、圧電アクチュエータ、マクロファイバ混合（ｍａｃｒｏ  ｆｉｂｅｒ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ、ＭＦＣ）アクチュエータ、広帯域アクチュエータ、電気活性ポリマー（ｅｌｅｃｔｒｏａｃｔｉｖｅ  ｐｏｌｙｍｅｒ、ＥＡＰ）アクチュエータ、静電摩擦ディスプレイ、超音波振動発生器又は同様のものであってもよい。一部の例では、アクチュエータ自体がハプティック駆動回路を含んでもよい。
【００１９】
アクチュエータ１８に加えて又はアクチュエータ１８に代えて、システム１０は、静電摩擦（ＥＳＦ）や超音波表面摩擦（ＵＳＦ）を用いるデバイス、超音波触覚変換器で音響放射圧を誘導するデバイス、ハプティック基板とフレキシブル又は変形可能表面、若しくは形状変形デバイスを用い、ユーザの身体に取り付けられ得るデバイス、空気ジェットを利用したエアパフ等の投射型ハプティック出力を提供するデバイス、等のような、非機械又は非振動装置であってもよい他の種類のハプティック出力デバイス（図示せず）を含んでもよい。
【００２０】
通常、アクチュエータは、単一周波数での振動ハプティック効果を生成する標準解像度（ｓｔａｎｄａｒｄ  ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ（「ＳＤ」））として特徴づけられてもよい。ＳＤアクチュエータの例は、ＥＲＭ及びＬＲＡを含む。ＳＤアクチュエータと比べて、圧電アクチュエータ又はＥＡＰアクチュエータのようなＨＤ又は高解像度アクチュエータは、複数の周波数での高帯域／解像度ハプティック効果を生成することを可能にする。ＨＤアクチュエータは、可変振幅を有し、かつ過渡駆動信号への高速応答を有する広帯域触覚効果を生じるためにそれらの性能によって特徴付けられる。
【００２１】
アクチュエータ、特にＨＤアクチュエータは、それらの共振周波数で非常に応答性がよい。例えば、ＨＤアクチュエータは、それらの共振周波数で非常に高いハプティック強度を提供する。このようなアクチュエータは、定格電圧で駆動されたとき、大きな力の量を生じる。その結果、アクチュエータは、それらのホストデバイスの内部に当ってもよい。例えば、アクチュエータは、ハウジング内に配置されるエンドストップに当ってもよく、その結果、大きくかつ不快なノイズが生じられる。負荷又は質量（例えば、圧電アクチュエータ）を運ぶように構成される一部のアクチュエータタイプについて、より大きな力は、より大きなノイズを生じる。
【００２２】
この課題を解決するための一つの方法は、その定格電圧を下回るアクチュエータを駆動することである。このアプローチの大きな欠点は、アクチュエータが全ての周波数で低い加速を生じるので、ハプティック体験が減少することである。また、同様の定格電圧間での高い度合いの変動が存在する。その結果、同様の定格電圧は、しばしば、一定でないハプティック応答を生じる。当該変動は、異なるアクチュエータ製造者間で特に大きいが、単一の製造者によって生産されたアクチュエータ間でも大きい。既知の解決手段は、ハプティック駆動信号強度を、データを送信する前にソフトウェアアルゴリズムを適用する等で外部的にシミュレート及び変更しようと試みている。しかし、このような技術は、過度に複雑であり、一定なハプティック応答を生じない。対照的に、本発明の実施形態は、ハプティックドライバ（例えば、ハプティックドライバ回路１６）の集積回路レベルでの内部的な解決手段に関する。
【００２３】
図２Ａ−２Ｄの各々は、本発明の一例の実施形態に係るアクチュエータの周波数応答を示す。上述されたように、実施形態は、アクチュエータの周波数応答を改善する。本明細書に記載されるハプティックドライバを用い、ハプティック駆動信号は、アクチュエータの共振周波数及びその周辺で減衰される。したがって、アクチュエータは、より広い周波数帯域に亘って、より均等な加速度で駆動される。すなわち、アクチュエータの得られるハプティック強度は、より広い周波数帯域に亘ってより均一である。また、ハプティック駆動信号を共振周波数及びその周辺で減衰することによって、例示的な実施形態は、アクチュエータの機械エネルギーをより迅速に低減し、より忠実性の高いハプティック効果が提供される。その結果、実施形態は、改善されたハプティック体験を提供する。
【００２４】
参照のために、図２Ａは、ハプティック駆動信号Ｖ０が一定であるとき（つまり、減衰されない）、アクチュエータの周波数応答を示す。図２Ａに示されるように、ハプティック駆動信号Ｖ０は、アクチュエータに加えられる一定の入力電圧である。この例では、アクチュエータの加速度は、中間範囲の周波数帯域内に配置される共振周波数でピークとなる。対照的に、図２Ｂに示されるように、ハプティック駆動信号Ｖ０は、ハプティック出力デバイスの共振周波数及びその周辺で又は共振周波数範囲で減衰される。その結果、図２Ｂのアクチュエータの加速度も帯域減衰される。別の例では、図２Ｃに示されるように、ハプティック駆動信号は、Ｖ１にブーストされ（つまり、Ｖ１＞Ｖ０）、ハプティック駆動信号Ｖ１は、帯域減衰される。信号ブーストは、内部的に、又は供給又は駆動電圧設定を増大させることによって実現されてもよい。ブーストされるが、図２のアクチュエータの加速度は、また、共振周波数及びその周辺で減衰される。
【００２５】
図２Ｂ及び２Ｃの各々は、アクチュエータの共振周波数及びその周辺で駆動信号を減衰するためのノッチフィルタの使用を示す。その結果、アクチュエータの加速度は、また、共振周波数で抑制される。ノッチフィルタの帯域幅及び減衰（例えば、深さ）の両方は、調整可能（例えば、プログラム可能）であり、異なる製造者から出ている様々なアクチュエータ及び他のハプティック出力デバイスが用いられてもよい。例えば、減衰の深さは、駆動電圧の３０％から７０％の間で変化してもよい。また、減衰ノッチの幅が変化してもよい。例えば、駆動信号は、共振周波数の＋／−２０Ｈｚ、３０Ｈｚ、４０Ｈｚ等以内で減衰されてもよい。これは、より様々なアクチュエータ及び他のハプティック出力デバイスの使用を更に可能にする。図２Ｄは、単一グラフ内の図２Ａ−２Ｃの周波数応答を示す。
【００２６】
ノッチフィルタの使用が図２Ｂ−２Ｃに関連して説明されるが、実施形態はそのように限定されない。各種実施形態では、周波数帯域及び減衰係数についてのプログラム可能なパラメータを有するバンドパスフィルタ設計が用いられてもよい。他の構成では、共振周波数は、自動的に検出されてもよく、減衰係数は、所定の又はプログラム可能な可変パラメータに基づいて適用されてもよい。例えば、プログラム可能な可変パラメータは、所定の値又はプログラム可能な制御された周波数帯域に基づいてもよい。更に別の構成では、減衰曲線は、手動で入力される又は自動較正若しくはプログラミング処理を通じて入力されるアクチュエータの特性曲線に基づいてもよい。
【００２７】
図３は、本発明の一例の実施形態に係る、アクチュエータの駆動信号及び加速度応答を減衰する機能３００を示す。一部の例では、図３のフロー図の機能は、メモリ又は他のコンピュータ可読又は有形メディアに格納されたソフトウェアによって実装され、プロセッサによって実行される。他の例では、この機能はハードウェア（例えば、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）、プログラム可能ゲートアレイ（ＰＧＡ）、フィールドプログラム可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）等を用いる）又はハードウェアとソフトウェアとの任意の組み合わせによって行われてもよい。
【００２８】
初めに、機能３００は、３１０において、アクチュエータを駆動するように構成される１以上のハプティック駆動信号を受信する。次に、３２０において、機能３００は、アクチュエータの共振周波数又は共振周波数範囲を決定又は識別する。共振周波数は、様々な技術を用いて決定されてもよい。例えば、共振周波数は、アクチュエータの動作をモニタリングすることによって自動的に決定されてもよい。それに代えて、共振周波数は、アクチュエータによって供給される、又はルックアップテーブルを用いることによって決定されてもよい。更に別の例では、共振周波数は、１以上の逆起電力（ｂａｃｋ  ｅｌｅｃｔｒｏｍｏｔｉｖｅ  ｆｏｒｃｅ（「ｂａｃｋ−ＥＭＦ」））アルゴリズムを用いて決定されてもよい。最後に、受信されたハプティック駆動信号は、３３０において、検出された共振周波数に対応する周波数で減衰される。１以上のフィルタは、共振周波数でハプティック駆動信号を減衰するように適用されてもよい。一部の例では、ハプティック駆動信号電圧もブーストされてもよい。
【００２９】
本発明の実施形態は、ハプティックドライバ、特にＨＤハプティックドライバ（例えば、図１のハプティック駆動回路１６）に向けられる。ハプティックドライバは、図４−８の各々に関連して説明されるように様々な構成で実装されてもよい。様々な構成の各々は、異なる製造者から出ているハプティックアクチュエータの均一又は均一に近い制御を提供する。また、各構成は、より広い周波数範囲に亘って、より一定のハプティック体験を表現する。
【００３０】
図４は、本発明の一例の実施形態に係るハプティックデータ信号を操作するためのハプティックドライバ４００を示す。図４に示される例示的な実装では、ハプティックデータ信号４１０は、アルゴリズムにより、アクチュエータに適用されるときのハプティックデータ信号４１０をアナログ形式に変換する前の、デジタル形式で変更される。
【００３１】
図４に示されるように、デジタルハプティックデータ信号４１０は、メモリ４２０（例えば、ファースト−イン−ファースト−アウトメモリ、以下「ＦＩＦＯ」）へ供給され、ハプティック制御データ４１５は、コンフィグレーションコントローラ４３０へ供給される。メモリ４２０は、デジタルハプティックデータ信号４１０を信号変形器４４０へ供給する。コンフィグレーションコントローラ４３０により供給されるハプティック制御データ４１５を用いて、信号変形器４４０は、対応するアナログ信号への変換前に、デジタルハプティックデータ信号４１０を変形する。信号変形器４４０は、１以上の処理アルゴリズムを適用してもよい。このようなアルゴリズムは、後続の段階の前に、デジタルハプティックデータ信号４１０に適用されてもよい。各種実施形態では、ハプティック制御データ４１５は、デジタルハプティックデータ信号４１０の駆動電圧及び減衰パラメータを変更するために用いられる共振周波数データ、共振周波数帯域データ、及び減衰データを含んでもよい。
【００３２】
次の段階では、デジタルハプティックデータ信号４１０は、デジタル−アナログコンバータ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｔｏ  ａｎａｌｏｇ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ（「ＤＡＣ」））４５０へ供給される。コンフィグレーションコントローラ４３０によってハプティック制御データ４１５を供給され、ＤＡＣ４５０は、デジタルハプティックデータ信号をアナログハプティックデータ信号４１０’へ変換する。ここで、ハプティック制御データ４１５は、デジタル−アナログ変換段階中に、デジタルハプティックデータ信号４１０の駆動電圧及び減衰パラメータを更に調整するために用いられてもよい。
【００３３】
続いて、パワーステージ４６０において、アナログハプティックデータ信号４１０’は受信され、その電圧レベルは、後続段階の入力パラメータに応じて変更されてもよい。例えば、パワーステージ４６０は、１以上の出力フィルタを用いてアナログハプティックデータ信号４１０’の電圧レベルを調整するように構成されてもよい。
【００３４】
図５は、本発明の別の例の実施形態に係るハプティックデータ信号を操作するためのハプティックドライバ５００を示す。図５に示される例示的な実装では、ハプティックデータ信号５１０は、信号コンディション処理が生じる前に、アナログ形式に変換される。
【００３５】
図５に示されるように、デジタルハプティックデータ信号５１０は、メモリ５２０（例えば、ＦＩＦＯメモリ）に供給され、ハプティック制御データ５１５は、コンフィグレーションコントローラ５３０へ供給される。メモリ５２０は、デジタルハプティックデータ信号５１０をＤＡＣ５４０へ供給する。コンフィグレーションコントローラ５３０によりハプティック制御データ５１５を供給され、ＤＡＣ５４０は、デジタルハプティックデータ信号をアナログハプティックデータ信号５１０’へ変換する。ハプティック制御データ５１５は、デジタル−アナログ変換段階中に、デジタルハプティックデータ信号５１０の駆動電圧及び減衰パラメータを変更するために用いられる共振周波数データ、共振帯域データ、及び減衰データを含んでもよい。
【００３６】
次の段階では、アナログハプティックデータ信号５１０’は、信号コンディショナ５５０に供給される。コンフィグレーションコントローラ５３０により供給されるハプティック制御データ５１５を用いて、信号コンディショナ５５０は、ハプティック制御データ５１５を使用して１以上のアナログフィルタリングアルゴリズムを用いてアナログハプティックデータ信号５１０’を変更してもよい。例えば、ＲＣフィルタのような様々なアナログフィルタが用いられてもよい。より複雑なフィルタは、設計に応じて半導体デバイスに実装されてもよい。一部の例では、信号コンディショナ５５０は、後続の段階において配置されるアクチュエータを製造するために用いられるシリコンの特性を促進するために更に適用されてもよい。各種実施形態では、ハプティック制御データ５１５は、アナログハプティックデータ信号５１０’の駆動電圧及び減衰パラメータを変更するために用いられてもよい。
【００３７】
続いて、パワーステージ５６０において、アナログハプティックデータ信号５１０’は、受信され、その電圧レベルは、後続の段階の入力パラメータに応じて変更されてもよい。例えば、パワーステージ５６０は、１以上の出力フィルタを用いてアナログハプティックデータ信号５１０’の電圧レベルを調整するように構成されてもよい。
【００３８】
図６は、本発明の別の例の実施形態に係るハプティックデータ信号を操作するためのハプティックドライバ６００を示す。図６に示される例示的な実装では、ハプティックデータ信号６１０は、信号コンディション処理が生じる前にアナログ形式に変換される。
【００３９】
図６に示されるように、デジタルハプティックデータ信号６１０は、メモリ６２０（例えば、ＦＩＦＯメモリ）へ供給され、ハプティック制御データ６１５は、コンフィグレーションコントローラ６３０へ供給される。メモリ６２０は、デジタルハプティックデータ信号６１０をＤＡＣ６４０へ供給する。ＤＡＣ６４０は、デジタルハプティックデータ信号をアナログハプティックデータ信号６１０’へ変換する。
【００４０】
この例の実施形態では、ハプティック制御データ６１５は、共振検出器６４５へ供給される。共振検出器６４５を用いて、ハプティックドライバ６００は、ダウンステージアクチュエータの共振周波数を明示的に決定してもよい。例えば、共振検出器６４５は、アクチュエータの共振周波数をスキャン及び／又は自動的に決定するように構成されてもよい。一部の例では、共振周波数帯域及び対応する減衰が調整されてもよい。別の例では、共振検出器６４５は、力又は加えられる圧力を測定するために、検出機構（例えば、ハプティックデバイスに配置される）を用いて共振周波数での変化を検出するように構成されてもよい。更に別の例では、アクチュエータ自体が、その共振周波数を供給してもよい。更に別の例では、逆ＥＭＦは、アクチュエータの共振周波数を決定するために用いられてもよい。アクチュエータの１以上の特性を決定するために逆ＥＭＦを用いることは、例えば、米国特許第７，８４３，２７７号に記載され、これは、参照によって本明細書に援用される。ハプティック制御データ６１５は、共振検出器６４５へ供給されてもよい。共振検出器６４５は、ハプティック制御データ６１５及びコンフィグレーションコントローラ６３０によって供給されるコンフィグレーションパラメータを用いるために適合された自動共振検出器であってもよい。個々のアクチュエータに対する共振検出の時間を低減するために、コンフィグレーションパラメータ（例えば、データシートからの共振周波数）は、開始点として提供されてもよい。逆ＥＭＦ利得のような追加コンフィグレーションパラメータは、誤検出を防ぐために提供されてもよい。
【００４１】
次の段階では、アナログハプティックデータ信号６１０’、共振検出信号６４６及びハプティック制御データ６１５は、信号コンディショナ６５０へ供給される。これらの入力を用いて、信号コンディショナ６５０は、アナログハプティックデータ信号６１０’を変更してもよい。各種実施形態では、ハプティック制御データ６１５は、デジタルハプティックデータ信号６１０’の駆動電圧及び減衰パラメータを変更するために用いられる共振周波数データ、共振帯域幅データ、及び減衰データを含んでもよい。
【００４２】
続いて、パワーステージ６６０において、アナログハプティックデータ信号６１０’は受信され、その電圧レベルは、後続の段階の入力パラメータに応じて変更されてもよい。例えば、パワーステージ６６０は、１以上の出力フィルタを用いてアナログハプティックデータ信号６１０’の電圧レベルを調整するように構成されてもよい。
【００４３】
図７は、本発明の別の例の実施形態に係るハプティックデータ信号を操作するためのハプティックドライバ７００を示す。図７に示される例の実装では、ハプティックデータ信号７１０は、更なる信号コンディション処理が生じる前にアナログ形式に変換される。
【００４４】
図７に示されるように、デジタルハプティックデータ信号７１０は、メモリ７２０（例えば、ＦＩＦＯメモリ）へ供給され、ハプティック制御データ７１５は、コンフィグレーションコントローラ７３０へ供給される。メモリ７２０は、デジタルハプティックデータ信号７１０をＤＡＣ７４０へ供給する。コンフィグレーションコントローラ７３０によりハプティック制御データ７１５を供給され、ＤＡＣ７５０は、デジタルハプティックデータ信号７１０をアナログハプティックデータ信号７１０’へ変換する。ハプティック制御データ７１５は、デジタル−アナログ変換段階中に、デジタルハプティックデータ信号７１０の駆動電圧及び減衰パラメータを変更するために用いられる共振周波数データ、共振帯域データ、及び減衰データを含んでもよい。
【００４５】
次の段階では、アナログハプティックデータ信号７１０’は、信号コンディショナ７５０へ供給される。この実施形態では、信号コンディショナ７５０は、ルックアップテーブル（図示せず）を用いる。ルックアップテーブルは、ユーザによって供給される又は事前にプログラムされてもよい。例えば、ルックアップテーブルは、様々な製造者によって製造された複数のアクチュエータに対する周波数応答特性を格納する。ルックアップテーブル及びコンフィグレーションコントローラ７３０によって供給されるハプティック制御データ７１５を用いて、信号コンディショナ７５０は、アナログハプティックデータ信号７１０’を変更してもよい。各種実施形態では、ハプティック制御データ７１５は、アナログハプティックデータ信号７１０’の駆動及び減衰パラメータを変更するために用いられてもよい。
【００４６】
続いて、パワーステージ７６０において、アナログハプティックデータ信号７１０’は受信され、その電圧レベルは、後続の段階の入力パラメータに応じて変更されてもよい。例えば、パワーステージ７６０は、１以上の出力フィルタを用いてアナログハプティックデータ信号７１０’の電圧レベルを調整するように構成されてもよい。
【００４７】
図８は、本発明の更に別の例の実施形態に係るハプティックデータ信号を操作するためのハプティックドライバ８００を示す。図８に示される例示的な実装では、ハプティックドライバ８００は、信号変更及び信号コンディショニングを用いてハプティックデータ信号８１０を処理する。
【００４８】
図８に示されるように、デジタルハプティックデータ信号８１０は、メモリ８２０（例えば、ＦＩＦＯメモリ）へ供給され、ハプティック制御データ８１５は、コンフィグレーションコントローラ８３０へ供給される。メモリ８２０は、デジタルハプティックデータ信号８１０をＤＡＣ８４０へ供給する。コンフィグレーションコントローラ８３０により供給されるハプティック制御データ８１５を用いて、信号変更器８４０は、対応するアナログハプティックデータ信号８１０’へ変換前に、デジタルハプティックデータ信号８１０を変更してもよい。信号変更器８４０は、１以上の処理アルゴリズムを適用してもよい。このようなアルゴリズムは、後続の段階の前にデジタルハプティックデータ信号８１０に適用されてもよい。各種実施形態では、ハプティック制御データ８１５は、デジタルハプティックデータ信号８１０の駆動電圧及び減衰パラメータを変更するために用いられる共振周波数データ、共振帯域幅データ、及び減衰データを含んでもよい。
【００４９】
続いて、デジタルハプティックデータ信号８１０は、ＤＡＣ８４０へ供給される。コンフィグレーションコントローラ８３０によりハプティック制御データ８１５を供給され、ＤＡＣ８５０は、デジタルハプティックデータ信号８１０をアナログハプティックデータ信号８１０’へ変換する。ハプティック制御データ７１５は、デジタル−アナログ変換段階中に、デジタルハプティックデータ信号７１０の駆動電圧及び減衰パラメータを変更するために用いられる。
【００５０】
次の段階では、アナログハプティックデータ信号８１０’は、信号コンディショナ８６０へ供給される。アナログハプティックデータ信号８１０’及びハプティック制御データ８１５を用いて、信号コンディショナ８６０は、アナログハプティックデータ信号８１０’を変更してもよい。上述されたように、信号コンディショナは、プログラムされたパラメータ、共振検出機構、ルックアップテーブル等に基づいて信号コンディショニングを適用してもよい。
【００５１】
最後に、パワーステージ８７０において、アナログハプティックデータ信号８１０’は受信され、その電圧レベルは、後続の段階の入力パラメータに応じて変更されてもよい。例えば、パワーステージ８７０は、１以上の出力フィルタを用いてアナログハプティックデータ信号８１０’の電圧レベルを調整するように構成されてもよい。
【００５２】
図９は、本発明の一例の実施形態に係るノッチフィルタの効果を示す。図９に示されるように、ハプティック駆動信号９１０は、２０−４５０Ｈｚ範囲内の可変周波数信号として定義される。ノッチフィルタ（図示せず）の適用により、ハプティック駆動信号９１０がノッチフィルタ周波数に到達すると、その信号強度は、得られるハプティック駆動信号９２０によって示されるように減衰される。フィルタ利得のような様々なフィルタ特性は、ノッチフィルタにより生じる減衰の程度を決定する。
【００５３】
上述されたように、本発明の実施形態は、より広い周波数帯域に亘って、ハプティック体験の非常に大きな改善及び均一性を提供する。また、ハプティックアクチュエータの周波数応答全体が改善される。本明細書に記載されるＨＤのハプティックドライバは、異なる製造者によって製造されたハプティックアクチュエータの均一な制御を提供し、より広い周波数帯域に対して使用可能にするためにアクチュエータのハプティック応答を改善することによって、より広い周波数範囲に亘って一定のハプティック体験を表現することを助け、均一／一定の体験を提供する。
【００５４】
いくつかの実施形態が具体的に示され、及び／又は説明された。しかし、開示された実施形態の修正及び変更が、上記の教示、及び本発明の趣旨及び意図される範囲から逸脱しないで添付の特許請求の範囲の範囲内に及ぼされることが理解されるであろう。本明細書に記載される実施形態は、多くの取り得る実施の一部のみである。ブロックのいくつかは、シリコン／ＩＣ使用を最適化するために組み合わせられうることが留意されるべきである。更に、実施形態は、様々なアクチュエータタイプ及び他のハプティック出力デバイスに明示的に適用されてもよい。
【図１】
2020161156.tif 000003
【図２】
2020161156.tif 000004
【図３】
2020161156.tif 000005
【図４】
2020161156.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年6月26日(2020.6.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハプティック出力デバイスを駆動する方法であって、
前記ハプティック出力デバイスを駆動するように構成されるハプティック駆動信号を受信するステップと、
前記ハプティック出力デバイスの共振周波数範囲を識別するステップと、
識別された前記共振周波数範囲に対応する周波数で前記ハプティック駆動信号を、所定の又はプログラム可能な可変パラメータに基づく減衰係数に従って減衰するステップと、
を備える方法。
【請求項２】
前記ハプティック駆動信号は、前記ハプティック出力デバイスによって生じたハプティック効果の強度を均等にするように減衰される、請求項１に記載のハプティック出力デバイスを駆動する方法。
【請求項３】
前記共振周波数範囲は、前記ハプティック出力デバイスの動作をモニタリングすることによって自動的に決定される、請求項１に記載のハプティック出力デバイスを駆動する方法。
【請求項４】
前記共振周波数範囲は、前記ハプティック出力デバイスによって供給される、又はルックアップテーブルを用いることによって決定される、請求項１に記載のハプティック出力デバイスを駆動する方法。
【請求項５】
前記共振周波数範囲は、逆ＥＭＦを用いて自動的に決定される、請求項３に記載のハプティック出力デバイスを駆動する方法。
【請求項６】
前記ハプティック駆動信号は、ノッチフィルタを用いて減衰される、請求項１に記載のハプティック出力デバイスを駆動する方法。
【請求項７】
前記ハプティック出力デバイスは、高解像度ハプティック出力デバイスである、請求項１に記載のハプティック出力デバイスを駆動する方法。
【請求項８】
前記ハプティック駆動信号は、前記ハプティック出力デバイスの機械エネルギー状態を低減するように更に減衰される、請求項１に記載のハプティック出力デバイスを駆動する方法。
【請求項９】
プロセッサと、
前記プロセッサによる実行のための１以上のプログラムを格納するメモリと、
を備える装置であって、前記１以上のプログラムは、
ハプティック出力デバイスを駆動するように構成されるハプティック駆動信号を受信することと、
前記ハプティック出力デバイスの共振周波数範囲を識別することと、
識別された前記共振周波数範囲に対応する周波数で前記ハプティック駆動信号を、所定の又はプログラム可能な可変パラメータに基づく減衰係数に従って減衰することと、
のための命令を含む、装置。
【請求項１０】
前記ハプティック駆動信号は、前記ハプティック出力デバイスによって生じたハプティック効果の強度を均等にするように減衰される、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記共振周波数範囲は、前記ハプティック出力デバイスによって供給される、又はルックアップテーブルを用いることによって決定される、請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
前記共振周波数範囲は、逆ＥＭＦを用いて自動的に決定される、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記ハプティック駆動信号は、ノッチフィルタを用いて減衰される、請求項９に記載の装置。
【請求項１４】
前記ハプティック出力デバイスは、高解像度ハプティック出力デバイスである、請求項９に記載の装置。
【請求項１５】
プロセッサにより実行されるように構成される１以上のプログラムを格納する非一時的コンピュータ可読記憶媒体であって、前記１以上のプログラムは、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法を実行するための命令を含む。
【請求項１６】
ハプティック出力デバイスを駆動する方法であって、
前記ハプティック出力デバイスを駆動するように構成されるハプティック駆動信号を受信するステップと、
前記ハプティック出力デバイスの共振周波数範囲を識別するステップと、
前記共振周波数範囲に対応する周波数で前記ハプティック駆動信号を、前記ハプティック出力デバイスの特性曲線に従って減衰するステップと、
を備える方法。
【請求項１７】
前記ハプティック駆動信号は、前記ハプティック出力デバイスによって生じたハプティック効果の強度を均等にするように減衰される、請求項１６に記載のハプティック出力デバイスを駆動する方法。
【請求項１８】
前記ハプティック駆動信号は、前記ハプティック出力デバイスの機械エネルギー状態を低減するように更に減衰される、請求項１６に記載のハプティック出力デバイスを駆動する方法。
【請求項１９】
前記ハプティック出力デバイスは、電気活性ポリマー又は圧電アクチュエータから選択される高解像度ハプティック出力デバイスである、請求項１６に記載のハプティック出力デバイスを駆動する方法。
【請求項２０】
前記特性曲線は、前記ハプティック出力デバイスの周波数応答を定義する、請求項１６に記載のハプティック出力デバイスを駆動する方法。
【外国語明細書】
2020161156000001.pdf