(57)【要約】【課題】限定持続時間触覚効果を提供するシステム、デバイス、及び方法を提供すること。【解決手段】限定持続時間触覚効果を提供するシステムは、振動アクチュエーターの閉ループフィードバック制御を提供するように構成されたセンサー、制御回路、及び振動アクチュエーターを備える。センサーは、振動アクチュエーターによって誘発された運動特性を測定するように構成されている。制御回路は、センサーから運動特性情報を受信し、振動アクチュエーターの閉ループフィードバック制御を提供するように構成されている。閉ループフィードバック制御は、限定持続時間触覚効果中の振動アクチュエーター出力の精密な制御を可能にする。【選択図】図１
2019220179.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
触覚対応デバイスであって、
振動アクチュエーターと、
該触覚対応デバイスの触覚起動構成要素の加速度、速度、及び変位のうちの少なくとも１つを含む運動特性を測定し、運動特性フィードバック信号を出力するように構成されたセンサーと、
制御回路であって、
限定持続時間触覚効果を表す所望の効果信号を受信することと、
前記振動アクチュエーターを起動する制御信号を提供することと、
少なくとも１０ｋＨＺのサンプリング周波数で前記運動特性フィードバック信号をサンプリングすることと、
前記制御信号を連続的に提供している間、前記運動特性フィードバック信号及び前記所望の効果信号に従って、前記サンプリング周波数で前記制御信号の連続的調整を提供することと、
によって、２０ｍｓ未満の前記限定持続時間触覚効果を生成するように前記振動アクチュエーターを制御するよう構成されたマイクロプロセッサを含む集積回路を備える、制御回路と、
を備え、
前記制御信号の連続的調整を提供することは、前記所望の効果信号と前記運動特性フィードバック信号との間の誤差を最小にする、触覚対応デバイス。
【請求項２】
前記サンプリング周波数で前記制御信号の連続的調整を提供することは、前記所望の効果信号及び前記運動特性フィードバック信号のうちの少なくとも一方の以前の値に更に従って行われる、請求項１に記載の触覚対応デバイス。
【請求項３】
前記振動アクチュエーターは、前記デバイスの前記触覚起動構成要素に結合され、前記触覚起動構成要素を介して前記触覚対応デバイスに触覚出力を与えるように構成され、
前記センサーは、前記触覚対応デバイスの前記触覚起動構成要素に結合された加速度計を含み、
前記運動特性フィードバック信号は加速度信号である、請求項１に記載の触覚対応デバイス。
【請求項４】
前記センサーは、前記触覚起動構成要素に装着されたカメラを含み、前記運動特性フィードバック信号は、画像揺れに基づいている、請求項１に記載の触覚対応デバイス。
【請求項５】
前記触覚起動構成要素は、前記振動アクチュエーターのサブ構成要素である、請求項１に記載の触覚対応デバイス。
【請求項６】
前記サブ構成要素は、前記振動アクチュエーターの質量体であり、前記センサーは、前記質量体の変位を測定するように構成された発光ダイオード及び受光ダイオードを備える、請求項５に記載の触覚対応デバイス。
【請求項７】
前記サブ構成要素は、前記振動アクチュエーターの質量体であり、前記センサーは、前記振動アクチュエーターのばねの歪を測定するように構成された歪検出センサーである、請求項５に記載の触覚対応デバイス。
【請求項８】
前記制御信号の連続的調整を提供することは、比例微分制御に従って行われる、請求項１に記載の触覚対応デバイス。
【請求項９】
前記制御信号の連続的調整を提供することは、リード補償制御に従って行われる、請求項１に記載の触覚対応デバイス。
【請求項１０】
前記制御信号の連続的調整を提供することは、前記限定持続時間触覚効果の前記持続時間の全体よりも少ない前記限定持続時間触覚効果の一部分について行われる、請求項１に記載の触覚対応デバイス。
【請求項１１】
前記振動アクチュエーターは、リニア共振アクチュエーター、マクロファイバー複合体アクチュエーター、及び圧電セラミックアクチュエーターのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の触覚対応デバイス。
【請求項１２】
限定持続時間触覚効果を生成するように触覚対応デバイスの振動アクチュエーターを制御する方法であって、
マイクロプロセッサを含む集積回路を備える制御回路によって、２０ｍｓ未満の前記限定持続時間触覚効果を表す所望の効果信号を受信することと、
前記制御回路によって、前記振動アクチュエーターを起動する制御信号を提供することと、
センサーによって、前記触覚対応デバイスの触覚起動構成要素の加速度、速度、及び変位のうちの少なくとも１つを含む運動特性を経時的に測定することと、
前記センサーによって、前記運動特性を示す運動特性フィードバック信号を出力することと、
前記限定持続時間触覚効果を提供するように、
少なくとも１０ｋＨＺのサンプリング周波数で前記運動特性フィードバック信号をサンプリングすることと、
前記制御信号を提供している間、前記運動特性フィードバック信号及び前記所望の効果信号に従って、前記サンプリング周波数で前記制御信号の連続的調整を提供することと、
によって、前記振動アクチュエーターを制御することと、
を含み、
前記制御信号の連続的調整を提供することは、前記所望の効果信号と前記運動特性フィードバック信号との間の誤差を最小にする、方法。
【請求項１３】
前記サンプリング周波数で前記制御信号の連続的調整を提供することは、前記所望の効果信号及び前記運動特性フィードバック信号のうちの少なくとも一方の以前の値に更に従って行われる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記振動アクチュエーターを起動する前記制御信号を提供することは、前記振動アクチュエーターに結合された触覚起動構成要素を介して触覚出力を前記触覚対応デバイスに与え、
前記運動特性を測定することは、前記センサーによって前記触覚起動構成要素の加速度を測定することを含み、前記センサーは、前記触覚起動構成要素に結合された加速度計を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記運動特性を測定することは、前記センサーによって記録された画像揺れに基づいて前記運動特性を測定することを含み、前記センサーは、前記構成要素に装着されたカメラを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記触覚起動構成要素は、前記振動アクチュエーターのサブ構成要素である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記サブ構成要素は、前記振動アクチュエーターの質量体であり、前記運動特性を測定することは、前記センサーによって前記質量体の変位を測定することを含み、前記センサーは、発光ダイオード及び受光ダイオードを備える、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記サブ構成要素は、前記振動アクチュエーターの質量体であり、前記運動特性を測定することは、前記振動アクチュエーターのばねの前記歪を測定することを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記制御信号の連続的調整を提供することは、比例微分制御に従って行われる、請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
前記制御信号の連続的調整を提供することは、リード補償制御に従って行われる、請求項１２に記載の方法。
【請求項２１】
前記制御信号の連続的調整を提供することは、前記限定持続時間触覚効果の前記持続時間の全体よりも少ない前記限定持続時間触覚効果の一部分について行われる、請求項１２に記載の方法。
【請求項２２】
前記振動アクチュエーターは、リニア共振アクチュエーター、マクロファイバー複合体アクチュエーター、及び圧電セラミックアクチュエーターのうちの少なくとも１つを含む、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、限定持続時間の触覚効果を提供するシステム、デバイス及び方法に関する。特に、本発明は、明確に定められた限定持続時間の触覚効果を生成する振動アクチュエーターの閉ループフィードバック制御の技法を提供することに関する。
【背景技術】
【０００２】
振動効果を生成する触覚アクチュエーター、すなわち、偏心回転質量体、リニア共振アクチュエーター、圧電ベースアクチュエーター等の振動アクチュエーターは、従来、中程度の持続時間から長い持続時間の振動効果を提供する触覚対応デバイスに用いられている。そのような触覚効果は、ユーザーにバジング感覚又は振動感覚として現れる。バジング感覚の提供は、振動アクチュエーターを多くの回数、例えば、数十回、数百回、更には数千回発振させる励起を通じて実施することができる。そのような振動効果は、振動アクチュエーターの従来の開ループ制御技法を通じて実施される。これらの状況における限定持続時間にわたる精密なアクチュエーター制御は必要とされず、不必要なコストをデバイス製造に導入することになる。
【０００３】
幾つかの状況において、振動アクチュエーターが少数回、例えば、１０回未満の発振しか受けない、限定持続時間の触覚効果を生成することが望ましい場合がある。そのような触覚効果は、バジングではなくクリックとしてユーザーに現れることができる。これらのタイプのクリックは、例えば、タッチ画面入力に対する機械的応答の感覚及び満足感を提供するのに望ましいものとすることができる。従来、開ループ制御技法及びハードウェアは、例えば、アクチュエーターの制動を実施することによってこれらの短い持続時間のクリックを提供するように適合されている。開ループ制動を通じて鮮明なエッジを有する高品質の明確に定められた感覚を維持するには、良好なアクチュエーターの特徴付けが必要とされ得る。開ループ制御方式の特性からのアクチュエーターのずれは、急に停止するのではなく、徐々に停止する結果をもたらす可能性がある。したがって、例えば、リニア共振アクチュエーターの指定された共振周波数との不一致が、限定持続時間触覚効果の劣化をもたらす可能性がある。この問題に対する従来の解決策として、アクチュエーター出力を製造後に特徴付けることと、開ループ制御パラメーターの調整とがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本明細書において説明される発明は、触覚対応デバイスにおいて限定持続時間触覚効果を生成する改良された方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
限定持続時間の精密な触覚振動効果を生成する振動アクチュエーターの閉ループフィードバック制御に対応するシステム、デバイス、及び方法が本明細書において提供される。これまで、閉ループフィードバック制御は、従来の振動効果が精密な制御を必要としないと考えられていたので、振動アクチュエーターに適用されていなかった。従来の触覚対応デバイスは、閉ループ制御に必要な構成要素も備えておらず、そのような構成要素の導入は、そのようなデバイスのコストを不必要に増加させると考えられている。
【０００６】
本発明の実施形態は、限定持続時間振動効果を生成する閉ループ制御能力を提供するように特に構成されたセンサー、制御回路、及び振動アクチュエーターを含むことができる。実施形態は、これらの構成要素を組み込んだデバイス及びシステム、並びに、限定持続時間触覚効果を提供する閉ループ制御技法を実施する方法を更に含むことができる。
【０００７】
一実施形態では、触覚対応デバイスが提供される。触覚対応デバイスは、振動アクチュエーターと、触覚対応デバイスの構成要素の加速度、速度、及び変位のうちの少なくとも１つを含む運動特性（motion characteristic：動作特性）を測定し、運動特性フィードバック信号を出力するように構成されたセンサーとを備えることができる。触覚対応デバイスは、２０ｍｓ未満の限定持続時間触覚効果を生成するように振動アクチュエーターを制御するよう構成されたマイクロプロセッサを含む集積回路を備える制御回路を備えることができる。触覚対応デバイスの制御回路は、限定持続時間触覚効果を表す所望の効果信号を受信することによって制御を行うことができ、振動アクチュエーターを起動する制御信号を提供することができ、少なくとも１０ｋＨｚのサンプリング周波数で運動特性フィードバック信号をサンプリングすることができ、制御信号を連続的に提供している間、運動特性フィードバック信号及び所望の効果信号に従って、サンプリング周波数で制御信号を連続的に調整することができ、制御信号を連続的に調整することは、所望の効果信号と運動特性フィードバック信号との間の誤差を最小にする。
【０００８】
一実施形態では、限定持続時間触覚効果を生成するように触覚対応デバイスの振動アクチュエーターを制御する方法が提供される。方法は、マイクロプロセッサを含む集積回路を備える制御回路によって、２０ｍｓ未満の限定持続時間触覚効果を表す所望の効果信号を受信することを含むことができる。方法は、制御回路によって、振動アクチュエーターを起動する制御信号を提供することと、センサーによって、触覚対応デバイスの構成要素の加速度、速度、及び変位のうちの少なくとも１つを含む運動特性を経時的に測定することとを含むことができる。方法は、センサーによって、運動特性を示す運動特性フィードバック信号を出力することと、限定持続時間触覚効果を提供するように振動アクチュエーターを制御することとを含むことができる。方法によれば、振動アクチュエーターを制御することは、少なくとも１０ｋＨＺのサンプリング周波数で運動特性フィードバック信号をサンプリングすることと、制御信号を提供している間、運動特性フィードバック信号及び所望の効果信号に従って、サンプリング周波数で制御信号を連続的に調整することとによって行うことができ、制御信号を連続的に調整することは、所望の効果信号と運動特性フィードバック信号との間の誤差を最小にする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態による触覚対応デバイスの態様を示す概略図である。
【図２】本発明の実施形態による集積回路を介して実施される制御回路を示す概略図である。
【図３】本発明の実施形態によるプロセッサを介して実施される制御回路を示す概略図である。
【図４】本発明の実施形態による回路構成要素を介して実施される制御回路を示す概略図である。
【図５】本発明の実施形態によるフィードバックループの動作を示す図である。
【図６Ａ】限定持続時間触覚効果中の振動アクチュエーターの制御信号及び運動特性フィードバック信号を示す図である。
【図６Ｂ】限定持続時間触覚効果中の振動アクチュエーターの制御信号及び運動特性フィードバック信号を示す図である。
【図７Ａ】ｘ軸リニア共振アクチュエーターを示す図である。
【図７Ｂ】ｚ軸リニア共振アクチュエーターを示す図である。
【図８】発光ダイオードを組み込んだアクチュエーター及び配列センサーの実施形態を示す図である。
【図９】歪検出センサーを組み込んだアクチュエーター及び配列センサーの実施形態を示す図である。
【図１０】振動アクチュエーターを制御するプロセスのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の上述の特徴及び利点並びに他の特徴及び利点は、添付の図面に示されるような本発明の実施形態の以下の説明から明らかであろう。本明細書に組み込まれるとともに本明細書の一部をなす添付の図面は更に、本発明の原理を説明するとともに、当業者が本発明を実施及び使用することを可能にする役割を果たす。図面は一定縮尺ではない。
【００１１】
ここで、本発明の具体的な実施形態について図を参照して説明する。以下の詳細な説明は、本質的に例示にすぎず、本発明又は本発明の適用及び使用を制限することを意図されない。さらに、前述の技術分野、背景、簡潔な要約、又は以下の詳細な説明に提示される明示的又は暗示的などんな理論によっても制限されるという意図は存在しない。
【００１２】
本明細書において説明される実施形態は、触覚対応デバイスに関する。本明細書における実施形態に則した触覚対応デバイスは、触覚出力をユーザーに提供するようにプログラミングすることができるスマートフォン、タブレットコンピューティングデバイス、スマートウォッチ、フィットネスバンド、触覚対応ウェアラブルデバイス、眼鏡、仮想現実（ＶＲ）ヘッドセット、拡張現実（ＡＲ）ヘッドセット、及び／又は複合現実（ＭＲ）ヘッドセット、ハンドヘルドゲーミングデバイス、パーソナルコンピューター（例えば、デスクトップコンピューター、ラップトップコンピューター等）、テレビ、インタラクティブサイン（interactive signs：双方向広告）、及び／又は他のデバイスとして構成することができる。本発明の実施形態に則した触覚対応デバイスは、振動効果を触覚対応デバイスに与える１つ以上の振動アクチュエーターを有するデバイスを含む。本発明の実施形態では、触覚対応デバイスは、ユーザーがコンピューターシステムとインタラクトすることを可能にするユーザー入力要素、例えば、トリガー、ボタン、ジョイスティック、ジョイパッド、タッチ画面、タッチパッド等の制御要素も備えることができる。触覚対応デバイスは、触覚対応であるか否かを問わず、他のデバイスの能力を強化するように構成された周辺デバイスを更に備えることができる。
【００１３】
本発明の実施形態に則した触覚対応デバイスは、処理システムを備えることができる。本明細書において説明される実施形態に則した処理システムは、１つ以上のプロセッサ（本明細書では、便宜上、区別することなくプロセッサ又はプロセッサ（複数の場合もある）とも呼ばれる）、１つ以上のメモリユニット、オーディオ出力、ユーザー入力要素、単数又は複数の通信ユニット、及び／又は他の構成要素を備える。プロセッサは、本明細書において説明される方法を実行するように１つ以上のコンピュータープログラム命令によってプログラミングすることができる。本発明に則した通信ユニットは、周辺デバイスと伝送又は通信することができる有線又は無線の任意の接続デバイスを含むことができる。
【００１４】
本発明の実施形態では、触覚対応デバイスは、触覚制御信号をこの触覚対応デバイスに提供するように構成された処理システムとは別個に提供することができる。そのような触覚対応デバイスは、振動アクチュエーターと、この振動アクチュエーターを起動するのに必要とされる制御回路及び電力源とを備える。処理システムとは別個に提供される触覚対応デバイスは、例えば、中央処理システムとの通信を対象としたウェアラブルデバイスとすることができる。これらの実施形態による触覚対応デバイスは、触覚出力を提供するように構成されたリストバンド、リング、レッグバンド、フィンガーアタッチメント、手袋、眼鏡、及び他のタイプのデバイスを含むことができる。
【００１５】
本発明の実施形態は、限定持続時間の触覚効果を生成する振動アクチュエーターの閉ループフィードバック制御に関する。本発明の実施形態に則したフィードバック制御システムは、所望の効果信号によって表される意図した触覚効果と、運動特性信号によって表される出力された触覚効果との間の誤差を削減及び／又は最小にするように構成される。振動アクチュエーターによって生成されるように意図された触覚効果を表す所望の効果信号が提供される。この所望の効果信号に応答して、本明細書において説明されるようなフィードバック制御システムは、運動特性信号を出力するセンサーによって測定される触覚出力を制御する。運動特性信号は、触覚出力の誤差を最小にするためにフィードバックシステムによって用いられる。
【００１６】
本明細書において用いられるような「振動アクチュエーター」は、制御信号に応答した発振又は振動によって触覚効果を生成するように構成されたアクチュエーターを指す。本発明の実施形態に則した振動アクチュエーターは、１０Ｈｚ以上で発振又は振動することによって触覚効果を生成することが可能である。限定持続時間の触覚効果は、１００ｍｓ未満の持続時間を有する触覚効果を指す。限定持続時間触覚効果の長さは、アクチュエーターの周波数に従って変化し得る。例えば、１０Ｈｚにおけるアクチュエーターの１つの発振に１００ｍｓを要し、限定持続時間触覚効果は、１００ｍｓ以下とすることができる。対照的に、１０００Ｈｚにおいては、１つの発振に丁度１ｍｓを要し、ほぼ１５ｍｓを要する限定持続時間触覚効果は、１５個の発振を含むことができる。実施形態では、限定持続時間触覚効果は、１００ｍｓ未満、５０ｍｓ未満、３０ｍｓ未満、２５ｍｓ未満、２０ｍｓ未満、及び／又は１５ｍｓ未満の持続時間を有することができる。実施形態では、限定持続時間触覚効果は、１５ｍｓと５０ｍｓとの間の持続時間に対して５０Ｈｚと５００Ｈｚとの間で動作する振動アクチュエーターを用いることができる。限定持続時間触覚効果の持続時間の選択は、用いられているアクチュエーターのタイプ、振動アクチュエーターによって提供される力若しくは変位の量に基づいて、及び／又は、設計者が追求している効果のタイプによって行うことができる。実施形態では、限定持続時間触覚効果の持続時間は、触覚効果を生成する振動アクチュエーターの代表的な過渡時間に従って求めることができる。限定持続時間触覚効果は、振動アクチュエーターが１個〜ほぼ１５個の発振のいずれかを実行することによって生成することができる。ここで、与えられる発振の数は、振動アクチュエーターの周波数に従って選択することができる。本発明の実施形態は、限定持続時間の急激な（sharp）触覚効果を生成する振動アクチュエーターの閉ループフィードバック制御に更に関する。本明細書において用いられるような「急激な触覚効果」は、効果の完了時に突然の中断（cut-off：カットオフ）を有する触覚効果を指す。
【００１７】
実施形態では、本発明の実施形態に則した振動アクチュエーターは、１０Ｈｚと１００００Ｈｚとの間の周波数において振動効果を生成することが可能なマクロファイバー複合体アクチュエーターを含むことができる。更なる実施形態では、本発明の実施形態に則した振動アクチュエーターは、ほぼ１０Ｈｚと１００００Ｈｚとの間の周波数において振動効果を生成することが可能な圧電セラミックアクチュエーター等の圧電材料ベース振動アクチュエーターを含むことができる。更なる実施形態では、本発明の実施形態に則した振動アクチュエーターは、ほぼ５０Ｈｚと５００Ｈｚとの間の周波数において振動効果を生成することが可能なＬＲＡを含むことができる。１０Ｈｚ〜１００００Ｈｚの周波数レンジにおいて振動構成要素を通じて触覚効果を与えるように構成された他のタイプの振動アクチュエーターを本発明の実施形態とともに用いることができる。
【００１８】
ＬＲＡ等の本発明の実施形態に則した幾つかの振動アクチュエーターは、周波数入力に対する共振応答を提供するように設計され、高いＱ値又は狭帯域幅を高頻度で有する。そのようなアクチュエーターは、より高い効率を提供するために減衰を最小にするように構築される。したがって、振動アクチュエーターの共振周波数においてコマンド信号が提供されると、振動触覚応答は最大化される。無駄なエネルギーを防止するために、そのようなアクチュエーターは、摩擦及び他の減衰源を最小にするように構築される。振動アクチュエーターへの制御信号が停止されても、振動アクチュエーターは、引き続きその共振周波数において数回発振する。強い触覚効果を生成するには、停止に向けて減速する前に、減衰を伴うことなく振動アクチュエーターを数回発振させる、比例した強力な信号が必要とされる。振動アクチュエーターの従来の使用では、制御信号の停止後の数十ミリ秒の自由発振は、数百ミリ秒の振動触覚効果もバジング触覚効果も劣化させないので、これは、許容できる結果である。これに対して、数十ミリ秒の自由発振は、意図された１５ミリ秒の触覚効果を大きく歪ませることになる。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態による触覚対応デバイス１００の態様を示す概略図である。触覚対応デバイス１００は、１つ以上の振動アクチュエーター１０５、制御回路１０２、１つ以上の運動特性センサー１０７、及びハウジング１０１を備える。任意選択で、触覚対応デバイス１００は、表示画面１０６、少なくとも１つのプロセッサ１０８、少なくとも１つのメモリユニット１２０、１つ以上のユーザー入力要素１１０、１つ以上のオーディオ出力１０９、及び１つ以上の通信ユニット１１２を更に備える。
【００２０】
振動アクチュエーター１０５は、制御信号に応答して発振又は振動するように構成されたアクチュエーターを含む。振動アクチュエーター１０５は、５０Ｈｚを越える周波数で発振すると触覚効果を生成するように構成されている。振動アクチュエーター１０５は、リニア共振アクチュエーター（ＬＲＡ）及びボイスコイルアクチュエーター等のばね質量振動システムを用いて構成されたアクチュエーターを含むことができる。本発明の実施形態に則したリニア共振アクチュエーターは、ｘ軸ＬＲＡ（ｘＬＲＡ）及びｚ軸ＬＲＡ（ｚＬＲＡ）を含むことができる。これらのＬＲＡの更なる説明は、図７Ａ及び図７Ｂに関して以下で提供される。振動アクチュエーター１０５は、圧電アクチュエーターを更に含むことができる。本発明の実施形態に則した振動アクチュエーター１０５は、ほぼ１０Ｈｚと１０００Ｈｚとの間にわたる振動効果を生成するように構成されている。
【００２１】
運動特性センサー１０７は、運動を測定するように構成されたセンサー及びトランスデューサーを含む。運動特性センサー１０７は、例えば、図２〜図４のそれぞれに示すように、触覚対応デバイス１００の触覚起動構成要素１７３の運動特性を測定するように構成されている。触覚起動構成要素１７３は、その運動特性が運動特性センサーによって測定される触覚対応デバイス１００の任意の構成要素である。本発明の実施形態に則した運動特性センサー１０７は、振動アクチュエーター１０５と同じ場所に配置された運動特性センサー１０７と、振動アクチュエーター１０５と同じ場所に配置されていない運動特性センサー１０７とを含む。本明細書において用いられるような振動アクチュエーターと同じ場所に配置された運動特性センサー１０７は、アクチュエーター質量体の変位等のアクチュエーター構成要素の運動特性を測定するように構成されている。したがって、同じ場所に配置された運動特性センサー１０７の場合、触覚起動構成要素１７３は、アクチュエーター質量体等のアクチュエーターサブ構成要素である。本明細書において用いられるような振動アクチュエーター１０５と同じ場所に配置されていない運動特性センサー１０７は、振動アクチュエーター１０５が運動を誘発する振動アクチュエーター１０５の一部でない触覚起動構成要素１７３の運動特性を測定するように構成されている。実施形態では、同じ場所に配置されていない運動特性センサー１０７は、振動アクチュエーター１０５が振動結合されている触覚対応デバイス１００の触覚起動構成要素１７３に取り付けることができる。追加の実施形態では、同じ場所に配置されていない運動特性センサー１０７は、触覚対応デバイス１００から遠隔に位置し、運動特性センサー１０７が取り付けられていない触覚起動構成要素１７３の運動特性を測定することができる。
【００２２】
同じ場所に配置された運動特性センサー１０７は、アクチュエーター構成要素の運動特性を求めるように構成されたセンサーを含む。そのような運動特性は、例えば、変位、力、速度、運動量、角速度、角運動量、及び加速度等のベクトル値と、速さ、距離、及び加速度の大きさ等のスカラー値とを含むことができる。他の運動特性は、周波数、振幅、及び位相等の振動特性を含むことができる。実施形態では、上記運動特性のうちの１つ以上の直接測定を用いて、他の運動特性の値を求めることができる。例えば、加速度の直接的な測定値を用いて、速度及び／又は変位を間接的に求めることができる。幾つかの例では、システムパラメーターを、そのようにして求めることに用いるためにメモリに記憶することができる。例えば、システムの質量をパラメーターとして記憶し、加速度の測定値と組み合わせて、力を求めることを可能にすることができる。同じ場所に配置された運動特性センサー１０７の一例では、同じ場所に配置された運動特性センサー１０７は、振動アクチュエーター１０５の移動質量体の運動特性を求めるように構成されている。別の例では、同じ場所に配置された運動特性センサー１０７は、ばね質量アクチュエーターシステムに関連付けられたばねの歪を測定するように構成されている。特定の実施形態は、図８及び図９に関して以下で論述される。
【００２３】
同じ場所に配置されていない運動特性センサー１０７は、触覚対応デバイス１００の１つ以上の触覚起動構成要素１７３に直接又は間接的に振動結合されるとともに、触覚対応デバイス１００の１つ以上の触覚起動構成要素１７３の運動特性を測定するように構成されたセンサーを含む。本明細書において用いられるような２つの特徴部の間の間接的な振動結合は、それらの２つの特徴部が直接取り付けられていない場合であっても、大きな減衰も他の隔離要因もなく、それらの間で機械的力を伝達することができることを意味する。例えば、触覚対応デバイス１００のハウジング１０１に減衰特性を伴わずに取り付けられるプラットフォームに装着された運動特性センサー１０７は、ハウジング１０１に間接的に振動結合され、したがって、ハウジング１０１は、触覚起動構成要素１７３とすることができる。本明細書において用いられるような２つの特徴部の間の直接的な振動結合は、それらの２つの特徴部が、介在する構成要素を伴わずに互いに直接接続されていることを意味する。例えば、触覚対応デバイス１００のハウジング１０１にねじ留めされた又は接着剤で取り付けられた運動特性センサー１０７は、触覚起動構成要素１７３として動作するハウジング１０１に直接的に振動結合される。対照的に、触覚対応デバイス１００の２つの特徴部又は構成要素が接続されていない場合、又は、構成要素のうちの一方の振動が他方の構成要素の振動をもたらさないか又は大幅に減少させるように機械的力を消散するよう働く構造体を介して接続されている場合、それらの２つの構成要素は、振動結合されていないということができる。例えば、触覚対応デバイス１００は、表示画面１０６の振動がハウジング１０１に大きく伝達されないようにサスペンションシステムを介してハウジング１０１に装着された表示画面１０６を備えることができる。
【００２４】
一実施形態では、振動アクチュエーター１０５及び運動特性センサー１０７の双方を触覚対応デバイス１００の表示画面１０６又はハウジング１０１に直接又は間接的に振動結合することができる。したがって、運動特性センサー１０７は、運動特性センサー１０７及び振動アクチュエーター１０５が相互に結合された触覚起動構成要素１７３としての表示画面１０６又はハウジング１０１の運動特性を求めるように構成することができる。運動特性センサー１０７及び振動アクチュエーター１０５は、触覚対応デバイス１００内で互いに近接して配置することができ、及び／又は、このデバイス内で互いに離れて配置することができる。運動特性センサー１０７は、振動アクチュエーター１０５の作動に基づいて、触覚対応デバイス１００の１つ以上の触覚起動構成要素１７３の運動特性を測定するように構成されている。そのような運動特性は、例えば、変位、力、速度、運動量、角速度、角運動量、及び加速度等のベクトル値と、速さ、距離、及び加速度の大きさ等のスカラー値とを含むことができる。他の運動特性は、周波数、振幅、及び位相等の振動特性を含むことができる。実施形態では、上記運動特性のうちの１つ以上の直接的な測定値を用いて他の運動特性の値を求めることができる。例えば、加速度の直接的な測定値を用いて速度及び／又は変位を求めることができる。幾つかの例では、そのようにして求めることに、記憶されたシステムパラメーターを用いることができる。例えば、システムの質量の知識を加速度の測定値と組み合わせることによって、力を求めることを可能にすることができる。
【００２５】
同じ場所に配置されていない運動特性センサー１０７は、例えば、加速度計とすることができる。加速度計として実施される運動特性センサー１０７は、触覚対応デバイス１００の構成要素の運動特性を検出するために特に選択されたトランスデューサーとすることができ、及び／又は、他の目的で触覚対応デバイス１００内に含まれるトランスデューサーとすることができる。例えば、触覚対応デバイス１００は、傾き制御又はステップカウントを目的として加速度計を備えることが多い。そのような加速度計は、運動特性センサー１０７として運動特性情報を提供することができる。任意選択の実施形態では、加速度計として実施される運動特性センサー１０７は、振動アクチュエーター１０５が動きを生成する方位と同じ動き軸における運動を検出するように方位付けられている。
【００２６】
同じ場所に配置されていない運動特性センサー１０７は、触覚対応デバイス１００内の他のセンサーとして実施することができる。例えば、触覚対応デバイス１００のカメラを触覚起動構成要素１７３に装着することができ、このカメラを用いて、触覚起動構成要素１７３（及びこの構成要素に結合された任意の構成要素）の運動特性を、キャプチャーされた画像内の擾乱又は画像揺れに基づいて求めることができる。別の例では、触覚対応デバイス１００のジャイロスコープを運動特性センサー１０７として用いることができる。同じ場所に配置されていない運動特性センサー１０７は、Ｗｉ−Ｆｉ三角測量又はＧＰＳを用いることによってロケーションを特定するように構成されたアンテナ等のデバイス及び／又はセンサーを更に含むことができる。
【００２７】
同じ場所に配置されていない運動特性センサー１０７は、触覚対応デバイス１００から遠隔に配置され、触覚対応デバイス１００のいずれの構成要素にも結合されていないデバイス又はセンサーを更に含むことができる。例えば、遠隔に配置されたカメラ、超音波センサー、ライダー、レーダー、又は他のセンサーシステムを、運動特性を求めるための同じ場所に配置されていない運動特性センサー１０７として用いることができる。
【００２８】
触覚対応デバイス１００は、１つの運動特性センサー１０７又は１つのタイプの運動特性センサー１０７の使用に限定されるものではない。同じタイプ又は異なるタイプの複数の運動特性センサー１０７をともに用いて、増加した情報を有する運動制御信号を提供することができる。
【００２９】
本発明の一実施形態において用いられる制御回路１０２は、振動アクチュエーター１０５を制御するように構成された構成要素の集合体とすることができる。実施形態では、制御回路１０２は、触覚制御機能の提供に専用化された構成要素を含む集積回路を備えることができる。例えば、制御回路１０２は、特定用途向け集積回路（「ＡＳＩＣ」）、プログラマブルゲートアレイ（「ＰＧＡ」）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（「ＦＰＧＡ」）、システムオンチップ（「ＳｏＣ」）、又は他のタイプの集積回路を備えることができる。更なる実施形態では、制御回路１０２は、ハードウェア構成要素で全体を実施することができ、本明細書において論述される機能を実行するように構成された様々な電子機器構成要素を含むことができる。更なる実施形態では、制御回路１０２は、触覚対応デバイス１００の更なる機能を実施するように構成されたプロセッサ１０８によって少なくとも部分的に実施することができる。他の実施形態では、制御回路１０２の機能は、必要とされる計算を実行することが可能なハードウェア及びソフトウェアの任意の組み合わせによって実行することができる。
【００３０】
触覚対応デバイス１００の任意選択の構成要素は、表示画面１０６、少なくとも１つのプロセッサ１０８、少なくとも１つのメモリユニット１２０、ユーザー入力要素１１０、オーディオ出力１０９、及び１つ以上の通信ユニット１１２を更に含む。
【００３１】
触覚対応デバイス１００は、１つ以上のプロセッサ１０８及び１つ以上のメモリユニット１２０を備えることができる。プロセッサ１０８は、メモリユニット（複数の場合もある）１２０に記憶された１つ以上のコンピュータープログラム命令によってプログラミングすることができる。本明細書において説明されるようなプロセッサ１０８の機能は、メモリユニット（複数の場合もある）１２０又は別のコンピューター可読媒体若しくは有形媒体に記憶されて、プロセッサ１０８によって実行されるソフトウェアによって実施することができる。本明細書において用いられるような様々な命令は、便宜上、実際に、様々な命令がプロセッサ１０８を、動作を実行するようにプログラミングしたときに動作を実行するものとして説明される場合がある。
【００３２】
本明細書において説明される様々な命令は、メモリユニット（複数の場合もある）１２０に記憶することができる。このメモリユニットは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、及び／又はソフトウェア命令を記憶することに適した他の任意のメモリを含むことができる。メモリユニット（複数の場合もある）１２０は、プロセッサ１０８によって実行されるコンピュータープログラム命令（例えば、上述の命令）と、プロセッサ１０８によって操作することができるデータとを記憶することができる。
【００３３】
本発明の実施形態とともに用いられるユーザー入力要素１１０は、ユーザー入力を受け取ることに適した任意の要素を含むことができる。これらは、ボタン、スイッチ、ダイヤル、レバー、タッチ画面、タッチパッド等を含むことができる。ユーザー入力要素１１０は、マウス、ジョイスティック、ゲームコントローラー、キーボード等の周辺接続デバイスを更に含むことができる。ユーザー入力要素１１０は、ユーザージェスチャーを遠隔でキャプチャーするように構成されたカメラ、レーダーデバイス、ライダーデバイス、超音波デバイス、及び他のデバイスを更に含むことができる。
【００３４】
本発明の実施形態による通信ユニット１１２は、外部通信用に構成された１つ以上のデバイス又は構成要素を含むことができる。この通信ユニットは、有線形式で情報を送受信するように構成されたＵＳＢポート、ＨＤＭＩ（登録商標）ポート、Ａ／Ｖポート、光ケーブルポート、及び他の任意の構成要素又はデバイス等の有線通信ポートを含むことができる。通信ユニットは、情報を無線で受信及び／又は送信するように構成されたＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）アンテナ、ＷＩ−ＦＩ（登録商標）アンテナ、セルラーアンテナ、赤外線センサー、光センサー、及び他の任意のデバイス等の無線通信デバイスを更に含むことができる。更なる実施形態では、通信ユニット１１２は、超音波を介して情報を伝送するように構成された超音波スピーカー及び超音波マイクロフォンを含むことができる。
【００３５】
本発明の実施形態とともに用いられる表示画面１０６は、視覚出力をユーザーに提供する画面とすることができる。表示画面１０６は、タッチ画面機能（したがって、ユーザー入力要素１１０としての機能も果たす）を含むことができる。表示画面１０６は、触覚対応デバイス１００のニーズに適合した任意のサイズ、形状、又は構成のものとすることができる。触覚効果を与えるように構成されたウェアラブルデバイス等の触覚対応デバイス１００の幾つかの実施形態では、表示画面１０６が必要とされない。実施形態では、表示画面１０６は、ＶＲヘッドセット、ＡＲヘッドセット、若しくはＭＲヘッドセット、ゴーグル、及び／又は他のＶＲ/ＡＲ/ＭＲディスプレイデバイス等のヘッドマウント表示画面を含むことができる。実施形態では、表示画面１０６は、或る表面上に投影することもできるし、空中に表示するように投影することもできる。
【００３６】
オーディオ出力１０９は、オーディオ出力をユーザーに提供するように構成されたデバイスを含む。オーディオ出力１０９は、スピーカーと、オーディオ信号をスピーカー又はヘッドフォンに送るように構成されたヘッドフォンジャック等のオーディオ出力ポートとを含むことができる。
【００３７】
図２は、集積回路として実施される制御回路２０２の動作を示している。図２に示すように、制御回路２０２は、マイクロプロセッサ２０１及び増幅器２０３を備える集積回路である。制御回路２０２は、所望の効果信号２２０及び運動特性フィードバック信号２２２を受信し、コマンド信号２２１を触覚対応デバイス１００の振動アクチュエーター１０５に出力するように構成されている。
【００３８】
所望の効果信号２２０は、制御回路２０２によって受信される。所望の効果信号２２０は、所望の触覚出力を表す。所望の効果信号２２０は、経時的に測定された運動特性の所望の値を表す時変信号である。所望の効果信号２２０は、本明細書において論述される運動特性のそれぞれを含む任意の運動特性の時変信号とすることができる。例えば、所望の効果信号２２０は、経時的な加速度とすることができる。所望の効果信号２２０は、触覚対応デバイス１００の触覚起動構成要素１７３の所望の運動特性を表すことができる。実施形態では、所望の効果信号２２０は、触覚起動構成要素１７３に結合された触覚対応デバイス１００の異なる構成要素の所望の運動特性を表すことができる。所望の効果信号２２０は、触覚対応デバイス１００のプロセッサ１０８から受信することもできるし、触覚対応デバイス１００の外部の信号源から受信することができる。例えば、触覚対応デバイス１００が、触覚効果を提供するブレスレット等のウェアラブルデバイスとして実施される場合、所望の効果信号２２０は、ウェアラブルデバイスが関連付けられているより大きなシステムのプロセッサから制御回路２０２に与えることができる。実施形態では、所望の効果信号２２０は、運動特性センサー１０７と同じパラメーターを追跡することができる。なぜならば、例えば、運動特性センサー１０７が加速度計であるとき、所望の効果信号２２０は、経時的な所望の加速度を示すことができるからである。更なる実施形態では、所望の効果信号２２０は、運動特性センサー１０７と異なるパラメーターを追跡することができる。例えば、運動特性センサー１０７が加速度計であるとき、所望の効果信号２２０は、経時的な所望の速度を示すことができる。そのような実施形態では、制御回路２０２は、所望の効果信号２２０又は運動特性フィードバック信号２２２のいずれかを、それらの信号が適合した単位を有するように変換する。
【００３９】
運動特性フィードバック信号２２２は、運動特性センサー１０７から受信される。運動特性センサー１０７は、同じ場所に配置されているか又は同じ場所に配置されていないかを問わず、触覚起動構成要素１７３の少なくとも１つの運動特性を検出し、測定し、及び／又は求めて、運動特性に基づく運動特性フィードバック信号２２２を制御回路２０２に与えるように構成されている。上記で論述したように、運動特性センサー１０７は、直接測定された運動特性、例えば、加速度計によって測定された加速度に基づく運動特性フィードバック信号２２２を与えることができ、及び／又は、測定された運動特性から導出された運動特性フィードバック信号２２２、例えば、加速度計によって測定された加速度から導出された速度信号を与えることができる。
【００４０】
制御回路２０２は、所望の効果信号２２０及び運動特性フィードバック信号２２２の双方を受信し、コマンド信号２２１を振動アクチュエーター１０５に出力する。マイクロプロセッサ２０１は、所望の効果信号２２０を運動特性フィードバック信号２２２と比較して、それらの信号の間の誤差を求める。この誤差に基づいて、マイクロプロセッサ２０１は、未増幅コマンド信号２２４を生成する。この未増幅コマンド信号は、増幅器２０３によって増幅され、コマンド信号２２１が生成される。コマンド信号２２１は、振動アクチュエーター１０５に出力され、触覚出力を引き起こす。振動アクチュエーター１０５が、コマンド信号２２１によって駆動されると、振動アクチュエーター１０５の触覚出力が、運動特性センサー１０７によって測定される。実施形態では、同じ場所に配置された運動特性センサー１０７は、振動アクチュエーター１０５の構成要素の運動特性を直接測定する一方、更なる実施形態では、同じ場所に配置されていない運動特性センサー１０７は、触覚対応デバイス１００の振動アクチュエーター１０５に振動結合された触覚起動構成要素１７３の運動特性を測定する。
【００４１】
制御回路２０２は、運動特性フィードバック信号２２２を受信し、この信号を所望の効果信号２２０と比較し、未増幅コマンド信号２２４を連続的に調整し、したがって、振動アクチュエーター１０５に出力されるコマンド信号２２１を連続的に調整して、所望の効果信号２２０と運動特性フィードバック信号２２２との間の誤差を最小にする。実施形態では、制御回路２０２は、未増幅コマンド信号２２４の連続的調整のために、所望の効果信号２２０及び／又は運動特性フィードバック信号２２２の以前の値を更に使用する。
【００４２】
本明細書において用いられるような連続的調整は、制御回路２０２によって出力される信号、例えば、コマンド信号２２１が、その信号の出力中に、触覚効果又は触覚出力を生成するために継続的に調整されることを意味する。デジタルアプリケーションの場合、連続的調整は、繰り返される離散的な調整を含むことが理解される。本明細書において用いられるような連続的調整は、たとえ定期的に行われる場合であっても、将来の触覚効果のパラメーターの調整に用いられる触覚出力の測定値の使用を含まない。実施形態では、連続的調整は、アナログ回路を介して行うことができる。実施形態では、連続的調整は、１ｋＨｚを越えた周波数、５ｋＨｚを越えた周波数、１０ｋＨｚを越えた周波数、及び２０ｋＨｚを越えた周波数においてデジタル方式で行うことができる。実施形態では、運動特性フィードバック信号２２２は、連続的調整周波数以上の周波数においてサンプリングされる。「連続的調整」のこれらの定義は、本明細書において論述される全ての実施形態及びこの用語の全ての使用に適用される。制御回路２０２によって実施されるフィードバック制御ループは、図５に関してより詳細に論述される。
【００４３】
更なる実施形態では、制御回路２０２は、触覚効果の全体について動作しない。上記で論述したように、振動アクチュエーター１０５は、減衰が最小となるように構成することができ、したがって、振動アクチュエーター１０５が停止するときの意図されない効果を除去するためにアクティブ制御を必要とする場合がある。したがって、実施形態では、制御回路２０２は、開ループ制御の初期期間後に振動アクチュエーター１０５を制御するように動作する。例えば、振動アクチュエーター１０５には、触覚効果を開始するように構成された初期コマンド信号を提供することができる。この初期コマンド信号は、事前に定めておくことができ、振動アクチュエーター１０５からの触覚効果を開始する短い持続時間（１０ｍｓ未満）にわたって提供することができる。短い初期持続時間の後、制御回路２０２は、次に、上記で説明したような連続的調整を介したアクティブ制御を用いて、振動アクチュエーター１０５からのいずれの更なる触覚効果も除去することができる。したがって、制御回路２０２の閉ループ制御は、幾つかの実施形態では、限定持続時間触覚効果の持続時間の全体よりも少ない限定持続時間触覚効果の一部分に用いることができる。
【００４４】
図３は、プロセッサ１０８を介して実施される制御回路３０２を示している。図３に示すように、制御回路３０２は、プロセッサ１０８及び増幅器３０３を備える。制御回路３０２は、所望の効果信号３２０及び運動特性フィードバック信号３２２を受信し、コマンド信号３２１を触覚対応デバイス１００の振動アクチュエーター１０５に出力するように構成されている。
【００４５】
制御回路３０２のプロセッサ１０８は、触覚対応デバイス１００の様々な他の計算タスクを実行するように構成された同じプロセッサ１０８である。例えば、プロセッサ１０８は、ソフトウェアアプリケーションの実行、グラフィカル表示の生成、及び他のタスクを含む処理タスクの大部分を実行する触覚対応デバイス１００のメイン処理ユニットとすることができる。図３の実施形態では、プロセッサ１０８の処理能力の一部分が制御回路３０２に専用化される。
【００４６】
所望の効果信号３２０は、プロセッサ１０８によって生成される。上記で論述したように、プロセッサ１０８は、触覚対応デバイス１００の幾つかのタスクを実行しており、ソフトウェアアプリケーション要求に応答して所望の効果信号３２０を生成する。更なる実施形態では、プロセッサ１０８は、遠隔に配置されたデバイス又は別のプロセッサから所望の効果信号３２０を受信することができる。
【００４７】
運動特性フィードバック信号３２２は、運動特性センサー１０７からプロセッサ１０８によって受信される。プロセッサ１０８は、運動特性フィードバック信号３２２と所望の効果信号３２０とを比較して、それらの信号の間の誤差を求める。この誤差から、プロセッサ１０８は、未増幅コマンド信号３２４を生成する。この信号は、コマンド信号３２１として振動アクチュエーター１０５に出力される前に、増幅器３０３によって増幅される。振動アクチュエーター１０５は、コマンド信号３２１に応答して触覚出力を生成する。触覚出力は、運動特性センサー１０７によって測定され、測定された出力は、運動特性フィードバック信号３２２として制御回路３０２に送信される。
【００４８】
制御回路３０２は、運動特性フィードバック信号３２２を受信し、この信号を所望の効果信号３２０と比較し、振動アクチュエーター１０５に出力されるコマンド信号３２１の連続的調整を提供して、所望の効果信号３２０と運動特性フィードバック信号３２２との間の誤差を最小にする。実施形態では、制御回路３０２は、所望の効果信号３２０及び／又は運動特性フィードバック信号３２２の以前の値を連続的調整において更に用いることができる。制御回路３０２によって実施されるフィードバック制御ループは、図５に関してより詳細に論述される。
【００４９】
図４は、回路構成要素を介してハードウェアで実施される制御回路４０２を示している。図４に示すように、制御回路４０２は、比較ユニット４０４、コントローラーユニット４０１、及び増幅器ユニット４０３を少なくとも備える。
【００５０】
比較ユニット４０４は、所望の効果信号４２０及び運動特性フィードバック信号４２２を受信し、これに応答して、所望の効果信号４２０と運動特性フィードバック信号４２２との間の差を示す誤差信号４２３を出力する。比較ユニット４０４は、例えば、演算増幅器（オペアンプ）、抵抗器、ダイオード、キャパシタ、インダクタ、トランジスタ、及び他の任意の適した構成要素等の回路構成要素によって実施することができる。一実施形態では、例えば、比較ユニットは、差動増幅器回路を用いることによって実施することができる。
【００５１】
誤差信号４２３は、未増幅コマンド信号４２４を出力するコントローラーユニット４０１によって受信される。コントローラーユニット４０１は、誤差信号４２３に基づいて、未増幅コマンド信号４２４を求める。コントローラーユニット４０１は、誤差信号４２３を低減するように構成されている。コントローラーユニット４０１の実施態様は、実施される制御方式に依存する。コントローラーユニット４０１は、演算増幅器（オペアンプ）、抵抗器、ダイオード、キャパシタ、インダクタ、トランジスタ、及び他の任意の適した構成要素等の回路構成要素によって実施することができる。
【００５２】
未増幅コマンド信号４２４は、コマンド信号４２１として振動アクチュエーター１０５に出力される前に、増幅器４０３によって増幅される。増幅器４０３は、演算増幅器（オペアンプ）、抵抗器、ダイオード、キャパシタ、インダクタ、トランジスタ、及び他の任意の適した構成要素等の回路構成要素によって実施することができる。コマンド信号４２１は、振動アクチュエーター１０５によって受信され、振動アクチュエーター１０５は、触覚出力を生成することによって応答する。触覚出力は、運動特性センサー１０７によって測定され、運動特性センサー１０７は、運動特性フィードバック信号４２２を比較ユニット４０４に再び提供する。
【００５３】
したがって、制御回路４０２は、運動特性センサー１０７によって生成される運動特性フィードバック信号４２２に応答して、コマンド信号４２１の連続的調整を提供するように動作する。コマンド信号４２１に対する連続的な調整は、所望の効果信号４２０と運動特性フィードバック信号４２２との間の誤差を最小にするように行われる。実施形態では、制御回路４０２は、所望の効果信号４２０及び／又は運動特性フィードバック信号４２２の以前の値を連続的調整において更に用いることができる。制御回路４０２によって実施されるフィードバック制御ループは、図５に関してより詳細に論述される。
【００５４】
図５は、本発明の実施形態に則したフィードバックループ５００の動作を示している。フィードバックループ５００は、本明細書において論述された特定の制御回路の実施形態２０２、３０２、４０２のうちの任意のものにおける制御回路１０２によって実施される。更なる実施形態では、フィードバックループ５００は、フィードバックループ５００の機能を実行することが可能なソフトウェア、ハードウェア、及びファームウェアの任意の組み合わせによって実施することができる。フィードバックループ５００は、比較器ブロック５０１、制御ブロック５０２、システムブロック５０５、及びフィードバックブロック５０７を備える。
【００５５】
比較器ブロック５０１及び制御ブロック５０２は、制御回路２０２、３０２、４０２のうちの任意の１つと、他の適した構成要素とによって実施することができる制御回路１０２によって実施される。比較器ブロック５０１は、所望の効果信号５２０及び運動特性フィードバック信号５２２を受信する。比較器ブロック５０１は、所望の効果信号５２０と運動特性フィードバック信号５２２とを比較して、誤差信号５２４を生成する。制御ブロック５０２は、誤差信号５２４を受信してコマンド信号５２１を生成し、コマンド信号５２１は、システムブロック５０５の振動アクチュエーター１０５に提供される。
【００５６】
制御ブロック５０２は、任意の適した制御方式を実施することができる。例えば、制御ブロック５０２は、リード補償コントローラーを実施することができる。リード補償制御は、ＬＲＡを用いて実施されたとき、共振周波数におけるＬＲＡシステム内のラグに起因して有利であり得る。ＬＲＡが共振周波数において励起されると、初期周波数応答は、入力信号に対して位相ラグを示す。リード補償制御は、このラグを無効にするように作用し、所望の効果信号５２０と運動特性フィードバック信号５２２との間の誤差を削減することができる。他の例では、制御ブロック５０２は、比例コントローラー、比例微分（ＰＤ）コントローラー、比例積分微分（ＰＩＤ）コントローラー、比例積分（ＰＩ）コントローラー、リードラグ補償コントローラー、及び／又は他の任意の適切なコントローラーを実施することができる。
【００５７】
コマンド信号５２１の受信に応答して、振動アクチュエーター１０５が起動され、システムブロック５０５に出力触覚効果５２３を生成させる。システムブロック５０５は、振動アクチュエーター１０５を備え、触覚対応デバイス１００の制御される構成要素を表す。システムブロック５０５の伝達関数は、様々なシステム構成要素の構造及びロケーションに依存する。例えば、振動アクチュエーター１０５及び運動特性センサー１０７が同じ場所に配置されている場合、システムブロック５０５は、運動特性センサー１０７によって測定される振動アクチュエーター１０５の触覚起動構成要素１７３を表す。一例では、運動特性センサー１０７は、振動アクチュエーター１０５の発振する質量体の変位を測定することができる。振動アクチュエーター１０５及び運動特性センサー１０７が同じ場所に配置されていない場合、システムブロック５０５は、運動特性センサー１０７によって測定される触覚起動構成要素１７３に結合された作動されるシステムを形成する構成要素の集合体を表す。例えば、運動特性センサー１０７が、触覚起動構成要素１７３としてのデバイスハウジング１０１に結合された加速度計である場合、システムブロック５０５は、振動アクチュエーター１０５及び運動特性センサー１０７に振動結合された構造的構成要素を表す。別の例では、運動特性センサー１０７が、触覚対応デバイス１００から遠隔に配置されたカメラである場合、システムブロック５０５は、運動特性センサー１０７によって測定される振動アクチュエーター１０５に振動結合された振動する構成要素を表す。
【００５８】
出力触覚効果５２３は、フィードバックブロック５０７によって受信される。フィードバックブロック５０７は、１つ以上の運動特性センサー１０７を備え、出力触覚効果５２３から運動特性フィードバック信号５２２へのフィードバック経路を表す。
【００５９】
したがって、フィードバックループ５００は、振動アクチュエーター１０５の閉ループフィードバック制御を提供するように動作する。
【００６０】
フィードバックループ５００は、限定持続時間触覚効果、すなわち、５０ｍｓ未満の持続時間を有する効果の生成に適用されると有利である。実施形態では、限定持続時間触覚効果は、５ｍｓと５０ｍｓとの間とすることができ、振動アクチュエーター１０５の１回〜１０回の発振を用いることができる。本発明の実施形態によって生成される触覚効果の限定持続時間によって、フィードバックループ５００は、コマンド信号５２１の連続的調整を提供するように動作する。そのような連続的調整は、コマンド信号５２１が、非常に短い触覚効果中であっても、運動特性フィードバック信号５２２に基づいて何度も調整されることを意味する。実施形態では、運動特性フィードバック信号５２２は、１ｋＨｚを越えるサンプリング周波数、５ｋＨｚを越えるサンプリング周波数、１０ｋＨｚを越えるサンプリング周波数、及び／又は２０ｋＨｚを越えるサンプリング周波数でシステムブロック５０５の運動を捕捉することができる。制御ブロック５０２は、運動特性フィードバック信号５２２のサンプリング周波数と同じレートでコマンド信号５２１に対する更新を行うことができる。実施形態では、フィードバックループ５００は、アナログ回路で実施することができ、したがって、連続的調整をコマンド信号５２１に提供することができる。実施形態では、コマンド信号５２１（及び以前の実施形態に関して論述されたコマンド信号２２１、３２１、４２１）は、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を含むか、又は、振動アクチュエーター１０５に入力される前にＰＷＭ信号に変換される。したがって、コマンド信号５２１（及び以前の実施形態に関して論述されたコマンド信号２２１、３２１、４２１）の周波数は、ＰＷＭ信号の周波数の整数約数とすることができる。本発明の実施形態に則したＰＷＭ信号は、１０ｋＨｚから１ｍＨｚの範囲とすることができる。
【００６１】
上記で論述したように、本発明の実施形態に則した振動アクチュエーター１０５は、不足減衰（underdamped）システムを表す。そのような振動アクチュエーター１０５への励起信号が停止しても、振動アクチュエーター１０５は、静止する前に数サイクルの間発振し続ける。フィードバックループ５００は、急激な中断又は突然の停止を触覚効果に提供するために、振動アクチュエーター１０５のこの局面を最小にするとともに、制御された減衰をシステムに加えるように構成されている。
【００６２】
制御ループ５００は、効果が急激に中断又は終了する限定持続時間触覚効果が生成されるように制御された減衰を振動アクチュエーター１０５に提供するものと理解することができる。
【００６３】
図６Ａ及び図６Ｂは、リニア共振アクチュエーターの励起を含む限定持続時間触覚効果の間に捕捉された一例示のコマンド信号６２１及び運動特性フィードバック信号６２２をそれぞれ示している。図６Ａ及び図６Ｂに示すように、コマンド信号６２１は、２０ｍｓ未満の期間にわたる３つのフルサイクルを含む。これに対応して、この例では加速度信号である運動特性フィードバック信号６２２も、同様の期間にわたる３つのフルサイクルを含む。これらの図から、運動特性フィードバック信号６２２の振幅は、最大に達するのに、運動特性フィードバック信号が応答しているコマンド信号６２１よりも長くかかることが見て取れる。
【００６４】
図７Ａは、本発明の実施形態に則したｘ軸リニア共振アクチュエーター７０５（ｘＬＲＡ）を示している。ｘＬＲＡ７０５は、ケーシング７０１、移動質量体７０２、ばね７０３、及び駆動体７０４を備える。実施形態では、駆動体７０４は、移動質量体７０２の磁石と相互作用する磁場を誘発するように構成されたボイスコイルである。ｘＬＲＡ７０５は、移動質量体７０２が、この移動質量体が一体化されている触覚対応デバイス７００のｘ軸７１１又はｙ軸７１２に沿って運動するように構成されている。触覚対応デバイス７００のｘ軸７１１は、触覚対応デバイス７００の長さ寸法又は幅寸法に平行な軸を表す。触覚対応デバイス７００は、多くの場合、奥行き（ｚ軸７１３）寸法よりも大幅に大きな長さ寸法及び幅寸法を有するように構成される。ｘＬＲＡ７０５では、質量体７０２は、ｘＬＲＡ７０５自体の２つの最大寸法（例えば、長さ及び／又は幅）のうちの少なくとも一方と一致する方向に移動するように構成されている。この特徴によって、移動質量体７０２がそのサイズと比較して相対的に大きな距離を移動することを可能にすることができ、したがって、触覚対応デバイス７００のより大きな長さ寸法又は幅寸法を利用することを可能にすることができる。「ｘ軸」における使用が言及され、「ｘ軸」において用いられるように構成されているが、ｘＬＲＡ７０５を決定付ける構造的特徴は、ｘＬＲＡ７０５の寸法に関する質量体の移動の方向であり、ｘＬＲＡ７０５が用いられる特定の方位ではない。異なる寸法の触覚対応デバイス７００では、ｘＬＲＡ７０５は、任意の方向に方位付けすることができる。
【００６５】
図７Ｂは、本発明の実施形態に則したｚ軸リニア共振アクチュエーター７５５（ｚＬＲＡ）を示している。ｚＬＲＡ７５５は、ハウジング７５１、移動質量体７５２、ばね７５３、及び駆動体７５４を備える。実施形態では、駆動体７５４は、移動質量体７５２の磁石と相互作用する磁場を誘発するように構成されたボイスコイルである。ｚＬＲＡ７５５は、移動質量体７５２が、この移動質量体が一体化されている触覚対応デバイス７５０のｚ軸７６３に沿って運動するように構成されている。触覚対応デバイス７５５のｚ軸７６３は、触覚対応デバイス７５０の奥行き寸法に平行な軸を表す。触覚対応デバイス７５０は、多くの場合、奥行き（ｚ軸７６３）寸法よりも大幅に大きな長さ寸法（ｘ軸７６１）及び幅寸法（ｙ軸７６２）を有するように構成される。ｚＬＲＡ７５５では、質量体７５２は、ｚＬＲＡ７５５自体の最小寸法（例えば、奥行き）と一致する方向に移動するように構成される。この特徴の結果、移動質量体７５２は、そのサイズと比較して相対的に短い距離を移動し、したがって、触覚対応デバイス７５０の相対的に短い奥行き寸法内に収まる。「ｚ軸」における使用が言及され、「ｚ軸」において用いられるように構成されているが、ｚＬＲＡ７５５を決定付ける構造的特徴は、質量体の移動の相対的に短い長さであり、ｚＬＲＡ７５５が用いられる特定の方位ではない。異なる寸法の触覚対応デバイス７５０では、ｚＬＲＡ７５５は、任意の方向に方位付けすることができる。
【００６６】
図８は、同じ場所に配置された運動特性センサー６０７を備える振動アクチュエーター６０５を示している。図８に示すように、振動アクチュエーター６０５は、発光体ダイオード６０８と受信機ダイオード６０９とを備える同じ場所に配置された運動特性センサー６０７を備える。振動アクチュエーター６０５は、ケーシング６０１、ばね６０３、質量体６０４、及び駆動体６０６を更に備える。図８は、同じ場所に配置された運動特性センサー６０７の動作の原理を示すことを目的としている。図８は、振動アクチュエーター６０５の幾つかの構成要素を示すものであり、全ての構成要素を含めることも、構成要素の正確な構成を含めることも、一律の縮尺で描くことも意図したものではない。
【００６７】
振動アクチュエーター６０５は、質量体６０４をばね６０３上で発振するように駆動する駆動体６０６の作用によって動作する。ばね質量系の共振周波数において駆動されると、振動アクチュエーター６０５によって生成される振動は増強される。一実施形態では、振動アクチュエーター６０５は、リニア共振アクチュエーターであり、駆動体６０６は、質量体６０４に取り付けられた磁石（図示せず）を介して質量体６０４を駆動するように構成されたボイスコイルである。
【００６８】
同じ場所に配置された運動特性センサー６０７は、質量体６０４の位置を求めるように構成され、したがって、質量体６０４は、触覚起動構成要素としての機能を果たす。発光ダイオード６０８は、光を放出し、反射ダイオード６０９は、質量体６０４から反射された光を受信する。この反射光の性質に基づいて、同じ場所に配置された運動特性センサー６０７は、質量体６０４の少なくとも１つの性質を求める。例えば、運動特性センサー６０７は、反射光の強度に基づいて、同じ場所に配置された運動特性センサー６０７と質量体６０４との間の距離、すなわち、変位を求めることができる。別の例では、ドップラー効果に従って反射光の周波数に基づき、質量体６０４の速さ又は速度を求めることができる。したがって、同じ場所に配置された運動特性センサー６０７は、反射光の性質に基づいて、質量体６０４の運動特性を直接測定することができる。測定された運動特性を用いると、他の関連した特性を求めることができる。例えば、質量体６０４の変位の直接的な測定値を用いて、変位、速度、運動量、及び加速度等のベクトル値と、速さ、距離、及び加速度の大きさ等のスカラー値とを求めることができる。さらに、質量体６０４のロケーションを求めることができる。質量体６０４の変位の測定値を更に用いて、発振周波数、振幅、及び位相を求めることができる。
【００６９】
図８では、振動アクチュエーター６０５は、質量体６０４から反射された光を測定する単一の同じ場所に配置された運動特性センサー６０７を備える。この実施形態は、質量体６０４の運動特性を求める際の発光ダイオード６０８及び受光ダイオード６０９の使用の例示である。更なる実施形態では、２つ以上の同じ場所に配置された運動特性センサー６０７を用いることができる。更なる実施形態では、同じ場所に配置された運動特性センサー６０７の発光ダイオード６０８及び受光ダイオード６０９をケーシング６０１内で互いに遠隔に配置することができる。更なる実施形態では、振動アクチュエーター６０５は、直線的な動きではなく回転する質量体６０４を利用することができる。そのような実施形態では、同じ場所に配置された運動特性センサー６０７は、角速度及び／又は角運動量を更に測定するか又は求めることができる。
【００７０】
図９は、本発明の一実施形態による同じ場所に配置された運動特性センサー９０７を備える振動アクチュエーター９０５を示している。振動アクチュエーター９０５は、ケーシング９０１、ばね９０３、質量体９０４、及び駆動体９０６を更に備える。図９は、同じ場所に配置された運動特性センサー９０７の動作の原理を示すことを目的としている。図９は、振動アクチュエーター９０５の幾つかの構成要素を示すものであり、全ての構成要素を含めることも、構成要素の正確な構成を含めることも、一律の縮尺で描くことも意図したものではない。
【００７１】
振動アクチュエーター９０５は、質量体９０４をばね９０３上で発振するように駆動する駆動体９０６の作用によって動作する。ばね質量系の共振周波数において駆動されると、振動アクチュエーター９０５によって生成される振動は増強される。一実施形態では、振動アクチュエーター９０５は、リニア共振アクチュエーターであり、ばね９０３は、波形ばねであり、駆動体９０６は、質量体９０４に取り付けられた磁石（図示せず）を介して質量体９０４を駆動するように構成されたボイスコイルである。
【００７２】
同じ場所に配置された運動特性センサー９０７は、触覚起動構成要素１７３としての機能を果たすばね９０３の歪を測定するように構成された歪検出センサーである。ばね９０３の歪の測定値を用いると、ばね９０３の変位を求めることができ、したがって、質量体９０４の変位を求めることができ、ひいては、質量体９０４の変位、速度、運動量、及び加速度等のベクトル値と、質量体９０４の速さ、距離、及び加速度の大きさ等のスカラー値とを求めることができる。さらに、質量体９０４のロケーションを求めることができる。
【００７３】
同じ場所に配置された運動特性センサー９０７は、波形ばね、板ばね、及び他の任意のタイプの弾性部材を用いたものを含めて、ばねを備える任意のアクチュエーターにおいて用いることができる。
【００７４】
一実施形態では、同じ場所に配置された運動特性センサー９０７は、ばね９０３の伸長又は圧縮に関連した抵抗の変化に従って歪を測定するように構成されている、ばね９０３に固定された歪ゲージである。実施形態では、同じ場所に配置された運動特性センサー９０７は、他の任意のタイプの歪検出センサーを備えることができる。実施形態では、同じ場所に配置された運動特性センサー９０７は、ばね９０３自体の電気抵抗測定値に基づいてばね９０３の歪を検出するか又は求めるように構成された歪センサーとすることができる。
【００７５】
図１０は、振動アクチュエーターの閉ループフィードバック制御を提供するプロセス１０００を示すフローチャートを示している。プロセス１０００は、本明細書において論述された他の特徴部及び構成要素の任意の組み合わせとともに本明細書において論述された制御回路１０２、２０２、３０２、４０２のうちの任意のものによって実行することができる。したがって、プロセス１０００は、本明細書において論述したような任意の振動アクチュエーター１０５、６０５、７０５、７５５、９０５を用いる。プロセス１０００は、本明細書において論述したような任意の運動特性センサー１０７、６０７、９０７を含むことができる少なくとも１つのセンサーを用いる。プロセス１０００は、上記で説明したように、ハードウェア構成要素、ファームウェア構成要素、ソフトウェア構成要素、及び／又はこれらの組み合わせによって実行される。プロセス１０００によって実施される閉ループフィードバック制御は、急激な中断又は突然の停止を触覚効果に提供するために、制御されたシステムに制御された減衰を提供するものとして理解することができる。上記で論述したように、閉ループフィードバック制御は、例えば、触覚効果の終了時における過剰振動を除去するために、提供された触覚効果の一部分にのみ用いることができる。そのような実施形態は、以下で論述されるプロセス１０００に則したものである。
【００７６】
動作１００２において、プロセス１０００は、所望の効果信号を受信することを含む。この所望の効果信号は、触覚対応デバイスが生成を試みている触覚効果を表す。プロセス１０００の目標は、測定された触覚効果、すなわち、運動特性フィードバック信号によって測定された触覚効果と、所望の効果信号によって生成されるように意図された触覚効果
との間の誤差を削減することである。本明細書において論述される実施形態は、５０ｍｓ未満、３０ｍｓ未満、２０ｍｓ未満、１５ｍｓ未満、及び１０ｍｓ未満の急激な触覚効果を生成することによく適している。
【００７７】
動作１００４において、プロセス１０００は、振動アクチュエーターに限定持続時間触覚効果を提供させる制御信号を提供することを含む。この制御信号の初期値は、振動アクチュエーターの運動を開始して限定持続時間触覚効果を引き起こすように選択される。制御信号の初期値は、所望の効果信号と、少なくとも振動アクチュエーター、振動アクチュエーターが結合された構成要素、及びセンサーを備えるフィードバックシステムの既知の特性とに従って求められる。センサーからのフィードバックは、所望の効果信号と運動特性信号（すなわち、測定された触覚効果）との間の誤差を最小にするように作用するが、所望の出力を達成するのに必要なものに近い初期制御信号値を選択することは、触覚効果の初期の部分の誤差を最小にするように働く。
【００７８】
動作１００６において、プロセス１０００は、触覚対応デバイスの触覚起動構成要素の１つ以上の運動特性をセンサーによって測定することを含む。実施形態では、センサーは、本明細書において論述されたような運動特性センサーである。運動特性は、変位、速度、運動量、角速度、角運動量、及び加速度等のベクトル値と、速さ、距離、及び加速度の大きさ等のスカラー値とを含むことができる。運動特性は、触覚対応デバイスの触覚起動構成要素の動きに基づいて測定される。運動特性は、直接測定することもできるし、直接測定された値から導出することもできる。触覚起動構成要素は、振動アクチュエーターの構成要素とすることができ、及び／又は、触覚対応デバイスの別の構成要素とすることができる。運動特性センサーは、触覚起動構成要素に直接又は間接的に振動結合することもできるし、触覚起動構成要素から遠隔に配置することもできる。
【００７９】
動作１００８において、プロセス１０００は、振動アクチュエーターのフィードバック制御に用いられる運動特性を示す運動特性フィードバック信号をセンサーによって出力することを含む。
【００８０】
動作１０１０において、プロセス１０００は、限定持続時間触覚効果を生成するように振動アクチュエーターを制御することを含む。運動特性の制御は、制御回路を用いて行われる。この制御回路は、マイクロプロセッサ、触覚対応デバイスのプロセッサ、及び／又は回路構成要素を含む集積回路のうちの１つ以上を備えることができる。運動特性を制御することは、以下で説明されるような動作１０１２〜１０１４を包含するフィードバックループによって実行される。
【００８１】
動作１０１２において、プロセス１０００は、運動特性フィードバック信号をサンプリングすることを含む。センサーによって出力された運動特性フィードバック信号は、制御回路によってサンプリングされる。幾つかの実施形態では、制御回路は、アナログ方式で動作し、運動特性フィードバック信号を受信するが、この信号を離散的にサンプリングしない。生成される触覚効果の限定持続時間の性質と、急激な効果の生成には高速整定時間を有する必要があることとに起因して、フィードバック制御調整は高レートで行われなければならない。運動特性フィードバック信号は、フィードバック制御調整の高レートを可能にする十分高いレートでサンプリングされる。したがって、運動特性フィードバック信号は、１ｋＨｚ、５ｋＨｚ、１０ｋＨｚ、及び２０ｋＨｚを越えるレートでサンプリングされる。これらの中から選択される特定のサンプリングレートは、限定持続時間触覚効果の要件と、制御回路構成要素の特性及び能力とに従って決定することができる。
【００８２】
動作１０１４において、プロセス１０００は、制御信号を連続的に提供している間、運動特性フィードバック信号と所望の効果信号とに従った制御信号の連続的調整を提供することを含む。この制御信号の連続的調整は、所望の効果信号と運動特性フィードバック信号との間の誤差を最小にする。運動特性フィードバック信号は、出力触覚効果を測定したものであり、したがって、連続的調整は、振動アクチュエーターを制御して出力触覚効果を制御するように働く。フィードバックシステムは、所望の効果信号によって表される意図された触覚効果と、運動特性信号によって表される出力触覚効果との間の誤差を削減し及び／又は最小にする。実施形態では、制御信号の連続的調整は、運動特性フィードバック信号がサンプリングされるレートと等しいレートで行われる。
【００８３】
上記内容は、本明細書に説明された実施形態による、限定持続時間触覚効果を生成する振動アクチュエーターの閉ループ制御を提供する一例示のプロセス１０００の例示のフローを説明したものである。図１０に示すようなプロセスは、例示にすぎず、本明細書に開示された実施形態の範囲から逸脱しない変形形態が存在する。上記ステップを、説明した順序と異なる順序で実行することができ、追加のステップを実行することができ、及び／又はより少ないステップを実行することができる。
【００８４】
様々な実施形態の追加の論述
【００８５】
実施形態１は、触覚対応デバイスであって、
振動アクチュエーターと、
触覚対応デバイスの触覚起動構成要素の加速度、速度、及び変位のうちの少なくとも１つを含む運動特性を測定し、運動特性フィードバック信号を出力するように構成されたセンサーと、
制御回路であって、限定持続時間触覚効果を表す所望の効果信号を受信することと、振動アクチュエーターを起動する制御信号を提供することと、少なくとも１０ｋＨＺのサンプリング周波数で運動特性フィードバック信号をサンプリングすることと、制御信号を連続的に提供している間、運動特性フィードバック信号及び所望の効果信号に従って、サンプリング周波数で制御信号の連続的調整を提供することと
によって、２０ｍｓ未満の限定持続時間触覚効果を生成するように振動アクチュエーターを制御するよう構成されたマイクロプロセッサを含む集積回路を備える、制御回路と、
を備え、
制御信号の連続的調整を提供することは、所望の効果信号と運動特性フィードバック信号との間の誤差を最小にする、触覚対応デバイスである。
【００８６】
実施形態２は、実施形態１の触覚対応デバイスを含み、サンプリング周波数で制御信号の連続的調整を提供することは、所望の効果信号及び運動特性フィードバック信号のうちの少なくとも一方の以前の値に更に従って行われる。
【００８７】
実施形態３は、実施形態１又は２の触覚対応デバイスを含み、
振動アクチュエーターは、デバイスの触覚起動構成要素に結合され、触覚起動構成要素を介して触覚対応デバイスに触覚出力を与えるように構成され、
センサーは、触覚対応デバイスの触覚起動構成要素に結合された加速度計を含み、
運動特性フィードバック信号は加速度信号である。
【００８８】
実施形態４は、実施形態１〜３のいずれかの触覚対応デバイスを含み、センサーは、触覚起動構成要素に装着されたカメラを含み、運動特性フィードバック信号は、画像揺れに基づいている。
【００８９】
実施形態５は、実施形態１〜４のいずれかの触覚対応デバイスを含み、触覚起動構成要素は、振動アクチュエーターのサブ構成要素である。
【００９０】
実施形態６は、実施形態５の触覚対応デバイスを含み、サブ構成要素は、振動アクチュエーターの質量体であり、センサーは、質量体の変位を測定するように構成された発光ダイオード及び受光ダイオードを備える。
【００９１】
実施形態７は、実施形態５の触覚対応デバイスを含み、サブ構成要素は、振動アクチュエーターの質量体であり、センサーは、振動アクチュエーターのばねの歪を測定するように構成された歪検出センサーである。
【００９２】
実施形態８は、実施形態１〜７のいずれか１つの触覚対応デバイスを含み、制御信号の連続的調整を提供することは、比例微分制御に従って行われる。
【００９３】
実施形態９は、実施形態１〜７のいずれか１つの触覚対応デバイスを含み、制御信号の連続的調整を提供することは、リード補償制御に従って行われる。
【００９４】
実施形態１０は、実施形態１〜９のいずれか１つの触覚対応デバイスを含み、制御信号の連続的調整を提供することは、限定持続時間触覚効果の持続時間の全体よりも少ない限定持続時間触覚効果の一部分について行われる。
【００９５】
実施形態１１は、実施形態１〜１０のいずれか１つの触覚対応デバイスを含み、振動アクチュエーターは、リニア共振アクチュエーター、マクロファイバー複合体アクチュエーター、及び圧電セラミックアクチュエーターのうちの少なくとも１つを含む。
【００９６】
実施形態１２は、限定持続時間触覚効果を生成するように触覚対応デバイスの振動アクチュエーターを制御する方法であって、
マイクロプロセッサを含む集積回路を備える制御回路によって、２０ｍｓ未満の限定持続時間触覚効果を表す所望の効果信号を受信することと、
制御回路によって、振動アクチュエーターを起動する制御信号を提供することと、
センサーによって、触覚対応デバイスの触覚起動構成要素の加速度、速度、及び変位のうちの少なくとも１つを含む運動特性を経時的に測定することと、
センサーによって、運動特性を示す運動特性フィードバック信号を出力することと、
限定持続時間触覚効果を提供するように、少なくとも１０ｋＨＺのサンプリング周波数で運動特性フィードバック信号をサンプリングすることと、制御信号を提供している間、運動特性フィードバック信号及び所望の効果信号に従って、サンプリング周波数で制御信号の連続的調整を提供することとによって、振動アクチュエーターを制御することと、
を含み、
制御信号の連続的調整を提供することは、所望の効果信号と運動特性フィードバック信号との間の誤差を最小にする、方法である。
【００９７】
実施形態１３は、実施形態１２の方法を含み、サンプリング周波数で制御信号の連続的調整を提供することは、所望の効果信号及び運動特性フィードバック信号のうちの少なくとも一方の以前の値に更に従って行われる。
【００９８】
実施形態１４は、実施形態１２又は１３の方法を含み、
振動アクチュエーターを起動する制御信号を提供することは、振動アクチュエーターに結合された触覚起動構成要素を介して触覚出力を触覚対応デバイスに与え、
運動特性を測定することは、センサーによって触覚起動構成要素の加速度を測定することを含み、センサーは、触覚起動構成要素に結合された加速度計を含む。
【００９９】
実施形態１５は、実施形態１２〜１４のいずれか１つの方法を含み、運動特性を測定することは、センサーによって記録された画像揺れに基づいて運動特性を測定することを含み、センサーは、構成要素に装着されたカメラを含む。
【０１００】
実施形態１６は、実施形態１２〜１５のいずれか１つの方法を含み、触覚起動構成要素は、振動アクチュエーターのサブ構成要素である。
【０１０１】
実施形態１７は、実施形態１６の方法を含み、サブ構成要素は、振動アクチュエーターの質量体であり、運動特性を測定することは、センサーによって質量体の変位を測定することを含み、センサーは、発光ダイオード及び受光ダイオードを備える。
【０１０２】
実施形態１８は、実施形態１６の方法を含み、サブ構成要素は、振動アクチュエーターの質量体であり、運動特性を測定することは、振動アクチュエーターのばねの歪を測定することを含む。
【０１０３】
実施形態１９は、実施形態１２〜１８のいずれか１つの方法を含み、制御信号の連続的調整を提供することは、比例微分制御に従って行われる。
【０１０４】
実施形態２０は、実施形態１２〜１９のいずれか１つの方法を含み、制御信号の連続的調整を提供することは、リード補償制御に従って行われる。
【０１０５】
実施形態２１は、実施形態１２〜２０のいずれか１つの方法を含み、制御信号の連続的調整を提供することは、限定持続時間触覚効果の持続時間の全体よりも少ない限定持続時間触覚効果の一部分について行われる。
【０１０６】
実施形態２２は、実施形態１２〜２１のいずれか１つの方法を含み、振動アクチュエーターは、リニア共振アクチュエーター、マクロファイバー複合体アクチュエーター、及び圧電セラミックアクチュエーターのうちの少なくとも１つを含む。
【０１０７】
したがって、限定持続時間触覚効果の間に、閉ループ制御システムを用いて振動アクチュエーターの精密な制御を提供するシステム、デバイス、及び方法が提供される。本明細書における実施形態によって可能にされる精密な制御方法によって、急激な又は突然の終了を有する限定持続時間触覚効果の生成が可能になる。本発明による種々の実施形態を上述してきたが、これらの実施形態は、限定としてではなく単なる説明及び例として提示されていることを理解すべきである。形式及び細部における種々の変更は本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく本発明内で行うことができることは当業者には明らかであろう。したがって、本発明の範囲（breadth and scope）は、上述の例示的な実施形態のいずれかによって限定されるべきではなく、添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物によってのみ規定されるべきである。本明細書において論考された各実施形態、及び本明細書において引用された各引用文献の各特徴は、他の任意の実施形態の特徴と組み合わせて用いることができることも理解されるであろう。言い換えると、触覚効果をレンダリングする上記方法の態様は、本明細書において説明した他の方法と任意に組み合わせて用いることもできるし、上記方法は別々に用いることもできる。本明細書において論考された全ての特許及び刊行物はその全体が、引用することにより本明細書の一部をなす。
【０１０８】
本願は、２０１８年６月１５日に出願された米国特許出願第１６／０１０，１８６号の利益を主張し、この出願の開示は引用することによりその全体が本明細書の一部をなす。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【外国語明細書】
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