JP2020009425A - 触覚効果の多レベル閉ループ制御のシステムと方法 - Google Patents

Abstract

【課題】触覚効果の多レベル閉ループ制御のシステム及び方法を提供する。【解決手段】システムは、触覚効果を出力するべく構成された触覚出力デバイスと、触覚出力デバイスの出力を感知してセンサ信号を生成するべく構成されたセンサと、センサと通信するプロセッサとを含む。プロセッサは、基準信号を受信することと、センサ信号を受信することと、基準信号及びセンサ信号に少なくとも部分的に基づいて誤差を決定することと、基準信号及び誤差に少なくとも部分的に基づいて触覚信号を生成することと、触覚信号を、触覚信号に基づいて触覚効果を出力するべく構成された触覚出力デバイスに送信することとを行うべく構成される。【選択図】図７

Description

本願は触覚効果の分野に関する。詳しくは、本願は、触覚効果の多レベル閉ループ制御に関する。

触覚効果は、一般にはデバイス及びアプリケーションにおいて、特には、携帯型の仮想及び拡張現実デバイスにおいて、並びにゲーミングのようなアプリケーションにおいて、使い勝手を向上させる。これにより、触覚の実装の幅が広がっている。触覚が多様なデバイスに実装されるにつれて、一定範囲の異なるデバイス間で、及び異なるバージョンにおいてでさえも、又は同じデバイスの生産工程でさえも、高品質かつ一貫性のある触覚効果を確保することが困難となり得る。かかる触覚効果の品質及び一貫性を確保するのに役立つ触覚効果の多レベル閉ループ制御のシステム及び方法が、必要とされている。

一実施形態において、システムが、触覚効果を出力するべく構成された触覚出力デバイスと、当該触覚出力デバイスの出力を感知してセンサ信号を生成するべく構成されたセンサと、当該センサと通信するプロセッサとを含む。プロセッサは、基準信号を受信し、センサ信号を受信し、当該基準信号及びセンサ信号に少なくとも部分的に基づいて誤差を決定し、当該基準信号及び誤差に少なくとも部分的に基づいて触覚信号を生成し、当該触覚信号を、当該触覚信号に基づいて触覚効果を出力するべく構成された触覚出力デバイスに送信するべく構成される。

他実施形態において、触覚効果の多レベル閉ループ制御の方法が、触覚出力デバイスの出力を感知するべく構成されたセンサからセンサ信号を受信することと、基準信号を受信することと、当該センサ信号及び基準信号間の誤差を決定することとを含む。方法はさらに、基準信号及び誤差に少なくとも部分的に基づいて触覚信号を生成することと、当該触覚信号を、当該触覚信号に基づいて触覚効果を出力するべく構成された触覚出力デバイスに送信することとを含む。他実施形態において、コンピュータ可読媒体が、プロセッサにより実行されると上述の方法を可能にするべく構成されたプログラムコードを含み得る。

これらの具体的な実施形態は、本主題を限定し又はその限定を画定することなく、その理解を補助する例を与えるべく言及される。具体的な実施形態が詳細な説明に説明され、そこには、さらなる記載も与えられる。様々な実施形態により提供される利点が、本明細書を精査することにより、及び／又は請求項に記載される主題の一つ以上の実施形態を実施することにより、さらに理解される。

完全かつ実施可能な開示が、本明細書の残り部分に詳細に記載される。本明細書は、以下の添付図面を参照する。

一実施形態における触覚効果の多レベル閉ループ制御の具体的なシステムを示す。 一実施形態における触覚効果の多レベル閉ループ制御の他の具体的なシステムを示す。 一実施形態における触覚効果の多レベル閉ループ制御の他の具体的なシステムを示す。 一実施形態における触覚効果の多レベル閉ループ制御の他の具体的なシステムを示す。 一実施形態における触覚効果の多レベル閉ループ制御のさらに他の具体的なシステムを示す。 一実施形態に係る方法６００を示すフローチャートである。 一実施形態に係る他の方法７００を示すフローチャートである。

ここで、様々なかつ代替の具体的な実施形態を及び添付の図面を詳細に参照する。説明を介するが、制限としてではなく、各例が与えられる。当業者にわかることだが、修正及び変形を行うことができる。例えば、一実施形態の一部として示され又は記載される特徴を、他実施形態において、なおもさらなる実施形態を得るべく使用することができる。すなわち、添付の特許請求の範囲及びその均等物の範囲内に入る修正及び変形が本開示に含まれることが意図される。

触覚効果の多レベル閉ループ制御の具体的な例のシステム

一つの具体的な実施形態において、スマートフォンのような携帯型デバイスでの携帯型アプリケーションの実行により、ユーザが様々なタスクを行うことができる。携帯型アプリケーションは、仮想ボタンのようなユーザインタフェイス要素をユーザに与えるインタフェイスを含む。ユーザが、ボタンの箇所においてスマートフォンのタッチ画面に触れると、アプリケーションは、当該ボタンに関連付けられた機能を実行する。

ユーザインタフェイスとのユーザの相互作用が、ユーザのアクションに応答する触覚効果を与えることによって改善される。例えば、ユーザが仮想ボタンを押すと、具体的な実施形態における携帯型デバイスは、当該ボタンの押圧が成功したことをユーザに知らせるべく、きびきびとしたクリック感を出力する。携帯型電話機は、触覚フィードバックを与えるべく線形共振アクチュエータ（ＬＲＡ）を利用し得る。または、携帯型デバイスは、異なるタイプの触覚出力デバイスを使用してよい。アクチュエータの差異が、触覚出力デバイスが当該使用に与えることのできるクリック感に影響し得る。さらに、異なるＬＲＡは、製造におけるばらつきに起因して、同じ信号に応答して異なる効果を出力し得る。例えば、２つのＬＲＡの仕様が同一であっても、一方のＬＲＡが、他方のＬＲＡよりも反応がよいことがある。例えば、ＬＲＡが、長いテールを有する信号を出力し得る。例えば、ＬＲＡは、効果の出力が完了した後に一定の時間周期の間「鳴る」ことがある。

こうした差異を補償するべく、具体的な実施形態は、触覚出力デバイスにより出力される効果を検出する加速度計のようなセンサを含む。プロセッサが基準信号を受信する。基準信号は、出力されるべき触覚効果を目的として触覚効果設計者が意図した信号に対応する。例えば、センサが加速度を検出している場合、基準信号は、予測される又は所望される加速度となる。プロセッサはその後、触覚出力デバイスに送信すべき触覚信号を決定する。触覚出力デバイスは、触覚信号に応答して触覚効果を出力する。センサは、触覚効果を検出し、その後、センサ信号をコンパレータに送信する。コンパレータは、その信号を基準信号と比較する。

誤差に基づいて、具体的な実施形態は、基準信号をさらに代表する効果を達成するのに基準信号をどのようにして修正すべきかを、決定することができる。例えば、具体的な実施形態は、さらに強い信号を生成するべく信号の利得を増加させることができる。代替的に、実施形態は、触覚出力デバイスに送信された信号を修正するべく、比例コントローラ又は比例積分コントローラのような異なるタイプのコントローラを使用してよい。具体的な実施形態において、触覚出力デバイスに送信された信号を修正するべく、利得を変えることとコントローラのタイプとの組み合わせが使用される。

先の例は、単なる例示であって、請求項に係る発明を多少なりとも制限する意図はない。

触覚効果の多レベル閉ループ制御の具体的なシステム

図１は、触覚効果の多レベル閉ループ制御の具体的なシステム１００を示す。特に、この例において、システム１００は、バス１０６を介して他のハードウェアとのインタフェイスをなすプロセッサ１０２を有するコンピューティングデバイス１０１を含む。デバイス１０１は、例えば、携帯型電話機若しくはパッド、仮想若しくは拡張現実ヘッドセット及びコントローラ、自動車インタフェイス、ラップトップ、又は他のデバイスを含む任意のタイプのデバイスとしてよい。ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等のような任意の適切な有体的な（かつ非一時的な）コンピュータ可読媒体を含み得るメモリ１０４により、コンピューティングデバイスの動作を設定するプログラムコンポーネントが具体化される。この例において、コンピューティングデバイス１０１はさらに、一つ以上のネットワークインタフェイスデバイス１１０、入力／出力（Ｉ／Ｏ）インタフェイスコンポーネント１１２、及び付加的ストレージ１１４を含む。

ネットワークデバイス１１０は、ネットワーク接続を容易にする任意のコンポーネントの一つ以上を代表し得る。例としては、イーサネット（登録商標）、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４のような有線インタフェイス、及び／又はＩＥＥＥ８０２．１１、ブルートゥース（登録商標）、若しくはセルラ電話ネットワークにアクセスするための無線インタフェイス（例えばＣＤＭＡ、ＧＳＭ（登録商標）、ＵＭＴＳ、又は他の移動通信ネットワークにアクセスするためのトランシーバ／アンテナ）のような無線インタフェイスを含むがこれらに限られない。

ＶＲ及びＡＲヘッドセット若しくはタッチスクリーンのような一つ以上のディスプレイ、タッチ画面ディスプレイ、キーボード、マウス、スピーカ、マイクロフォン、カメラ、及び／又はデータを入出力するべく使用される他のハードウェアのようなデバイスとの接続を容易にするべく、Ｉ／Ｏコンポーネント１１２を使用することができる。仮想又は拡張現実環境において使用される実施形態において、Ｉ／Ｏコンポーネント１１２は、ハンドヘルドＶＲコントローラを含み得る。ストレージ１１４は、デバイス１０１に含まれる磁気、光又は他のストレージ媒体のような不揮発性ストレージを代表する。

システム１００はさらに、この例においてデバイス１０１に統合されたタッチ表面１１６を含む。タッチ表面１１６は、ユーザのタッチ入力を感知するべく構成された任意表面を代表する。タッチ表面１１６は、例えば一つ以上のボタンのような、ユーザが相互作用をすることができるインタフェイス要素を表示するディスプレイを含み得る。

一つ以上のセンサ１０８は、オブジェクトがタッチ表面と接触してプロセッサ１０２により使用される適切なデータを与えるときに、タッチエリアにおけるタッチを検出するべく構成される。センサ１０８はまた、触覚出力デバイス１１８の出力を検出するべく使用することができる。任意の適切な数、タイプ又は配列のセンサを使用することができる。例えば、抵抗性及び／又は容量性のセンサをタッチ表面１１６に埋め込んで使用し、圧力のようなタッチ及び他の上方の位置を決定することができる。他例として、タッチ位置を決定するべく、タッチ表面を視野とする光センサを使用してよい。出力される触覚効果を決定するセンサ１０８はまた、加速度計、ホール効果センサ又は光センサを含み得る。

いくつかの実施形態において、センサ１０８、タッチ表面１１６及びＩ／Ｏコンポーネント１１２は、タッチ画面ディスプレイのような一つのコンポーネントに統合してよい。例えば、いくつかの実施形態において、タッチ表面１１６及びセンサ１０８は、ディスプレイ信号を受信してユーザに画像を出力するべく構成されたディスプレイの頂面に搭載されたタッチ画面を含み得る。かかる実施形態は、スタンドアロンのパッドとして使用されるもののような、又は車両のようなアプリケーションにおける、スマートフォン又はタッチパッドを含んでよい。

他実施形態において、センサ１０８は、ＬＥＤ検出器を含み得る。例えば、一実施形態において、タッチ表面１１６は、ディスプレイの側部に搭載されたＬＥＤ指検出器を含み得る。いくつかの実施形態において、プロセッサ１０２は、一つのセンサ１０８と通信し、他実施形態において、プロセッサは、複数のセンサ１０８、例えば第１タッチ画面及び第２タッチ画面と通信する。センサ１０８は、ユーザ相互作用、触覚効果、又は他のアクションを検出し、当該アクションに基づいてセンサ信号をプロセッサ１０２に送信するべく構成される。いくつかの実施形態において、センサ１０８は、ユーザ相互作用の多側面を検出するべく構成することができる。例えば、センサ１０８は、ユーザ相互作用の速度及び圧力を検出してこの情報をインタフェイス信号に組み入れることができる。同様に、センサ１０８（又は多数のセンサ１０８）が、振幅、方向、周波数又は他の特性のような、出力触覚効果の多数の特性を検出し得る。

デバイス１０１はさらに、触覚出力デバイス１１８を含む。図１に示される例において、触覚出力デバイス１１８は、プロセッサ１０２と通信し、タッチ表面１１６に結合される。図１に示される実施形態は、一つの触覚出力デバイス１１８を含む。他実施形態において、コンピューティングデバイス１０１は、複数の触覚出力デバイスを含んでよい。

一つの触覚出力デバイス１１８がここに示されるにもかかわらず、実施形態は、触覚効果を出力するべくそれと同じ又は異なるタイプの多数の触覚出力デバイスを使用することができる。例えば、触覚出力デバイス１１８は、例えば、圧電アクチュエータ、電気モータ、電磁アクチュエータ、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、偏心回転質量モータ（ＥＲＭ）若しくは線形共振アクチュエータ（ＬＲＡ）、薄型（ｌｏｗ ｐｒｏｆｉｌｅ）触覚アクチュエータ、触覚テープ、又は、静電摩擦（ＥＳＦ）アクチュエータのような、静電効果を出力するべく構成された触覚出力デバイスの一つ以上を含み得る。いくつかの実施形態において、触覚出力デバイス１１８は、複数のアクチュエータ、例えば、薄型触覚アクチュエータ、圧電アクチュエータ及びＬＲＡを含み得る。

メモリ１０４を参照すると、どのようにしてデバイスを、触覚効果を決定及び出力するように構成することができるのかを例示するべく、典型的なプログラムコンポーネント１２４、１２６及び１２８が描かれる。この例において、検出モジュール１２４により、プロセッサ１０２は、タッチ位置を決定するべくセンサ１０８を介してタッチ表面１１６をモニタリングするように構成される。例えば、モジュール１２４は、タッチの存在若しくは不在を追跡するべく、及び、タッチが存在する場合は、タッチの経時的な箇所、経路、速度、加速度、圧力、及び／又は他の特性の一つ以上を追跡するべく、センサ１０８をサンプリングすることができる。代替的に又は付加的に、検出モジュール１２４は、触覚出力デバイス１１８からの出力を検出するべく構成してよい。

触覚効果決定モジュール１２６は、出力触覚効果及び基準信号に関するデータを解析するプログラムコンポーネントを代表し、触覚出力デバイス１１８に送信すべき駆動信号を決定する。

触覚効果生成モジュール１２８は、プロセッサ１０２に触覚信号を生成させて当該触覚信号を触覚出力デバイス１１８に送信させるプログラミングを代表する。これにより、触覚出力デバイス１１８は、選択された触覚効果を生成する。例えば、生成モジュール１２８は、触覚出力デバイス１１８に送信される格納された波形又はコマンドにアクセスすることができる。他例として、触覚効果生成モジュール１２８は、所望されたタイプの触覚効果を受信し、触覚出力デバイス１１８に送信される適切な信号を生成するべく信号処理アルゴリズムを利用することができる。さらなる例として、所望された触覚効果を、触覚効果を与える表面（及び／又は他のデバイスコンポーネント）の適切な変位を生成するべく、テクスチャのための標的座標、及び一つ以上のアクチュエータに送信される適切な波形とともに示すことができる。いくつかの実施形態は、特徴を模擬するのと同時に多数の触覚出力デバイスを利用することができる。例えば、インタフェイス上のボタン間の境界を横切ることを模擬するべくテクスチャの変化を使用することができる一方、ボタンが押されたときの応答は振動触覚効果が模擬する。

図２は、一実施形態における触覚効果の多レベル閉ループ制御の他の具体的なシステムを示す。図２に示される実施形態において、基準信号２０２がシステムに与えられる。基準信号２０２は、設計者がデバイスにより出力されるように望む触覚効果を代表する。例えば、設計者は、非常にきびきびした機械的な感触の仮想ボタンを望み得る。他実施形態において、触覚効果設計者は、振動の又はサクサクした感触の触覚効果を望み得る。基準信号２０２は、設計者の望み又は設計選択肢を反映する。

基準信号は、スイッチ２０４に与えられる。スイッチ２０４は、利得１から利得ｎまでの可変利得を与える複数の増幅器２０６ａ〜ｎの一つに誤差信号を与える。初期触覚効果が出力されるまで、スイッチ２０４は、増幅器の一つ、例えば増幅器出力「利得１」２０６ａをデフォルトとし得る。基準信号２０２は、所望の触覚出力を反映するように意図される。基準信号２０２は、例えば周波数、振幅、持続時間及び波形を含む様々な特性を含む。これらの特性によりスイッチ２０４は、特定の増幅器２０６を選択することができる。例えば、適切な利得及び対応する増幅器２０６を選択するべく、所望の形状対実際の形状を使用することができる。例えば、一実施形態が、テール又は効果を短くするべく設計され得る。他実施形態が、効果の立ち上がり、又は効果の立ち上がり及びテール双方を管理するべく設計され得る。他実施形態において、利得を選択するべく基準信号２０２の周波数を使用することができる。他実施形態において、スイッチ２０４は、基準信号２０２よりもむしろ制御信号によって制御され得る。

触覚又は駆動信号を生成するべく、増幅器２０６の出力が、加算器２０８のようなコンバイナに与えられる。加算器２０８は、触覚信号を触覚出力デバイス２１０に送信する。触覚出力デバイス２０８は、例えばＬＲＡ、振動アクチュエータ、又はカンチレバー圧電アクチュエータを含む任意の種類のアクチュエータとしてよい。

触覚出力デバイス２１０の出力はその後、センサ２１２によって感知される。センサ２１２は、様々なタイプのセンサを含んでよく、複数のセンサを含んでよい。例えば、センサ２１２は、ホール効果センサ、触覚出力デバイス２１０内の動きを感知する位置センサ、加速度計、ジャイロスコープ、カメラ若しくは赤外線センサのような光センサ、又は触覚出力デバイスの出力を検出して当該出力触覚効果に対応するセンサ信号を生成するための任意の他のタイプのセンサ若しくはセンサの組み合わせを含み得る。触覚出力デバイス２１０及びセンサ２１２が別個のコンポーネントとして示されるが、これらは、いくつかの実施形態において組み合わせることができる。

センサ信号は、基準信号２０２とセンサ２１２により出力されるセンサ信号との間の誤差を決定するべく、コンパレータ２１４に与えられる。図示の実施形態において、基準信号２０２及びセンサ信号は、同じタイプの信号とする必要がある。すなわち、基準信号には、所望の触覚フィードバック効果の設計がそのままで、触覚出力デバイスから何を出力するのかが反映される。しかしながら、他実施形態において、誤差を決定するべく異なるタイプの信号が使用され得る。誤差はその後、スイッチ２０４に、及びフィードバックループコントローラ２１６に与えられる。フィードバックループコントローラ２１６は、誤差を使用して駆動信号を調節する。

フィードバックループコントローラ２１６は様々なタイプとしてよい。例えば、フィードバックループコントローラ２１６は、比例微分（ＰＤ）、比例積分微分（ＰＩＤ）、又はリードラグコントローラとしてよい。コントローラのタイプは特定のアプリケーションに基づいてよい。例えば、リードラグコントローラは、実質的な減衰を与えるので、きびきびとした効果が望まれるときに使用することができる。フィードバックループコントローラ２１６は、基準信号のタイプに基づいて選択することができる。

基準信号に基づいて、スイッチ２０４は、どれほどの利得１〜ｎを適用するべきかを決定し、その決定に基づいて増幅器２０６を選択する。他実施形態において、システムは、誤差に基づいて、又は誤差、基準信号又は他の入力の組み合わせに基づいて、増幅器を選択することができる。例えば、誤差がフィードバックループコントローラ２１６の能力から外れている場合、図２に示されるシステムは、誤差を修正するのに役立てるべく利得を使用することができる。利得はまた、基準信号の様々な特性に基づいてもよい。例えば、一実施形態において、利得は、基準信号の周波数に基づく。かかる実施形態において、４００Ｈｚの信号が増幅器２０６ａに向けられるかもしれないが、３８０Ｈｚの信号の方が、ある程度長いテールを有するので、高い利得を有する増幅器２０６ｂに送信される。増幅器２０６及びフィードバックループコントローラ２１６は、信号をコンバイナ２０８に与える。コンバイナ２０８は、その２つの信号を加えて、触覚出力デバイス２１０に与えられる触覚信号への最終的な駆動を決定する。このようにして、図２に示されるシステムは、様々なデバイスにわたって同じ基準信号を使用している間に、触覚効果の形状（例えば鋭い効果対テールのある効果）、振幅及び持続時間を制御することができる。

いくつかの実施形態において、図２に示されるコンポーネントは、チップ上に実装することができる。他実施形態において、コンポーネントは、携帯型デバイス上で、仮想若しくは拡張現実コントローラのようなユーザインタフェイスデバイス上で、又は例のようなゲーミングコンピュータ上で実行されるソフトウェアとして実装してよい。さらなる実施形態において、コンポーネントは、一つ以上のチップと、デバイス上又は多数のデバイスにわたるソフトウェアとの組み合わせとして実装してもよい。他の構成もまた実装することができる。例えば、いくつかの実施形態において、コンポーネントは、命令セットを有する汎用コアを使用するＡＳＩＣに実装することができる。ＡＳＩＣは、パラメータにより制御してよい。例えば、ＡＳＩＣは、その動作を制御する多数のパラメータを有する多数のコントローラ又は一つのコントローラを含み得る。

図３は、一実施形態における触覚効果の多レベル閉ループ制御の他の具体的なシステムを示す。図２は、図３と同様である。しかしながら、基準信号３０２は、スイッチ３０４に与えられる。スイッチ３０４は、代替的に、基準信号の特性に応じて、増幅器３０６、フィードバックループコントローラ３１６又はその双方からの入力を受け入れることができる。

図２に示されるシステムと同様に、コンバイナ３０８は、触覚信号を触覚出力デバイス３１０に与える。センサ３１２は、触覚出力デバイス３１０の出力を感知してセンサ信号をコンパレータ３１４に与える。コンパレータ３１４は、増幅器３０６及びフィードバックループコントローラ３１６に与える誤差を決定するべくセンサ信号と基準信号３０２とを比較する。

図４は、一実施形態における触覚効果の多レベル閉ループ制御の他の具体的なシステムを示す。図２及び３と同様に、図４は基準信号４０２を含む。基準信号は、スイッチ４０４に与えられる。図２に示される様々な増幅器感の切り替えよりもむしろ、スイッチ４０４は、様々なフィードバックループコントローラ４１６ａ〜ｎ間を切り替える。図示の実施形態において、フィードバックループコントローラ４１６ａをＰＤコントローラとしてよい一方、フィードバックループコントローラ４１６ｂはＰＩＤコントローラであり、フィードバックループコントローラ４１６ｃはリードラグコントローラである。一例として、ＬＲＡのような触覚出力デバイス２１０がオーバードライブ状態の場合、当該デバイスは、電源が遮断された後に何ミリ秒もの間鳴ることが多い。一実施形態において、基準信号が０に戻ると（すなわち触覚効果が予測されないと）コントローラは、アクチュエータを０へと駆動する。例えば、一つの当該実施形態において、信号を駆動するとき、ＰＤコントローラが使用されるが、基準信号が０まで下がると、スイッチ４０４は制御を、触覚出力デバイス４１６を良好に０まで駆動することができるリードラグコントローラへと切り替える。

コントローラの様々な他の組み合わせ及びタイプを利用することができる。選択されたフィードバックループコントローラ４１６からの出力が、コンバイナすなわち加算器４０８に与えられる。加算器４０８は、触覚信号を生成して触覚出力デバイス４１０に送信する。

センサ４１２は、出力を感知してセンサ信号を生成する。そのセンサ信号は、コンパレータ４１４に与えられる。コンパレータ４１４は、誤差をスイッチ４０４及び増幅器４０６に与える。増幅器４０４は、信号の利得を増加させて加算器４０８に与え、フィードバックループコントローラ４１６からの信号と組み合わせる。図４において利得が示されるが、その利得を変えるべく、付加的な増幅器を利用することができる。さらに、図２、３及び４が別々のシステムを記載するが、様々な実施形態の特徴を互いに組み合わせてよい。例えば、一つの代替実施形態は、多数の増幅器２０６、３０６、４０６、及び多数のフィードバックループコントローラ２１６、３１６、４１６から選択する能力を含み得る。

図５は、一実施形態における触覚効果の多レベル閉ループ制御の、さらに他の具体的なシステムを示す。図５に示される具体的なシステムは、図２〜４に示されるシステムと同様であるが、図５のシステムが、触覚信号の開ループ及び閉ループ双方の制御を許容する点が異なる。図５に示される実施形態において、基準信号５０２はスイッチ５０４に与えられる。スイッチ５０４は、コンバイナ５０８に直接、基準信号５０２を与えることができる。かかる実施形態は、開ループ制御と閉ループ制御とを切り替えるべく使用してよい。

例えば、一実施形態において、センサが常に利用可能とは限らず、又はセンサ５１２を連続して使用することがリソースの効率的な使用とはいえない。かかる場合、センサ５１２を、所定の割合でサンプリングすることができる。スイッチ５０４は、センサが利用可能でない間は開ループ処理を選択し、その後、センサが利用可能となるときに閉ループ処理を選択することができる。利用するべき制御タイプはまた、触覚出力デバイス５１０の特定の使用に基づいてよい。例えば、一実施形態において、触覚出力デバイス５１０は、電話機が鳴っているときに振動する。かかる場合、触覚効果設計者は、当該効果の精度について注意を払わないかもしれないので、開ループ処理が使用される。しかしながら、当該使用によりデバイスのディスプレイ上のボタンが押されたことを示すべく同じ触覚出力デバイス５１０が使用されるときは、高品質の触覚効果を確保するべく閉ループ処理を使用することができる。

これらの実施形態に示されるシステムに対し、様々な修正を利用することができる。例えば、いくつかの実施形態は、信号を平滑化するべく５０８と５１０との間に低域通過フィルタを含み得る。かかる構成は、開ループ制御と閉ループ制御との間で遷移することが、触覚信号におけるいくつかの不連続性をもたらし得るときに、特に有用となり得る。一つの当該実施形態において、低域通過フィルタは、５００Ｈｚ又は代替的に１０００Ｈｚの帯域を使用し得る。

他実施形態において、コンピューティングデバイス上のデバイスを過度に利用することなしに触覚効果の品質を確保するべく、閉ループ処理が交代的に使用される。例えば、一つの当該実施形態において、１０ミリ秒の間の閉ループ処理に引き続いて、開ループ処理を２０ミリ秒の間利用することができる。多数の触覚効果が連続して出力される他実施形態において、例えば触覚効果のテールが減衰されることを確保するべく、閉ループ処理を最後の効果のみに対して利用することができる。さらなる他実施形態において、センサ５１２及びコントローラ５１６は、一つのセンサ信号ごとに基準信号５０２の２つのサンプルが生成されるように、異なるレートで動作することができる。すなわち、スイッチ５０４は、周波数をセンサに整合させて開ループ処理と閉ループ処理との間で往復して切り替えることができる。

触覚効果の多レベル閉ループ制御の方法の具体的な例

図６は、一実施形態に係る方法６００を示すフローチャートである。図示のプロセスは、プロセッサが、触覚出力デバイス６０２の出力に対応するセンサ信号を受信するところから開始する。プロセッサはまた、基準信号６０４も受信する。図示の実施形態における基準信号は、触覚出力デバイスが正確に触覚効果をもたらした場合に生成されるセンサ信号を代表することが意図される。

プロセッサはその後、基準信号とセンサ信号６０６との間の誤差を決定する。例えば、センサ信号及び基準信号は、センサ信号が基準信号を近似するように設計され得る。すなわち、両信号間にいずれかの誤差又は差異があれば、出力される触覚効果が基準信号を正確に反映していないことを示す。

プロセッサは次に、触覚効果信号を生成して触覚出力デバイスを駆動する。触覚効果信号は、少なくとも部分的に誤差６０８に基づく。例えば、プロセッサは、決定された誤差を使用して基準信号を修正した後で、修正された駆動信号を出力することができる。

プロセッサは次に、触覚信号を触覚出力デバイス６１０に送信する。触覚出力デバイスはその後、触覚効果６１２を出力する。図６に示されるプロセス６００は、図１〜５に示されるシステム、又は触覚効果の閉ループ生成を行う他のシステムのいずれかによって行うことができる。

図７は、一実施形態に係る他の方法７００を示すフローチャートである。図示の実施形態において、プロセッサが基準信号７０２を受信する。プロセッサはまた、基準信号とセンサ信号７０４との間の誤差も受信する。センサ信号は、触覚出力デバイスの出力を感知するべく構成されたセンサにより生成される。

基準信号及び誤差に応答してプロセッサは、基準信号７０６に適用すべき利得を決定する。例えば、プロセッサは、基準信号に応じて利得を増減することができる。代替的に、プロセッサは、誤差に基づいて、又は他の何らかの制御信号に基づいて、利得を決定することができる。

プロセッサはまた、誤差及び／又は基準信号７０８に基づいて誤差に制御を適用するコントローラを決定する。例えば、プロセッサは、一つのタイプの誤差又は基準信号のためにＰＤコントローラが使用され得ること、及び異なるタイプの基準信号又は誤差のためにリードラグコントローラが使用され得ることを決定することができる。

プロセッサは次に、触覚信号７１０をもたらすべく基準信号と誤差とを組み合わせる。上述したように、プロセッサは、生成するべき触覚信号への入力をもたらすべく、使用されるコントローラの利得を変えることができる。

プロセッサはその後、触覚信号を触覚出力デバイス７１２に送信する。触覚出力デバイスはその後、触覚効果７１４を出力する。デバイスにおけるセンサが、加速及び減速又はアクチュエータの変位のような触覚効果の何らかの側面を感知し、誤差を決定するべく当該情報をコンパレータに与える。そして、プロセス７００が再び開始し得る。

ここに記載される実施形態は、触覚効果を生成する従来型システムに対して数え切れないほどの利点を与える。例えば、実施形態は、所与の基準信号に応答して、複数の触覚出力デバイス（例えばアクチュエータ）にわたって、かつ、複数のデバイスにわたって、大きなレベルの一貫性を与える。かかる一貫性は、製造公差が低くてばらつきが大きい触覚出力デバイスが利用されるときに有用となる。かかる触覚出力デバイスは、精度の高いものよりも安価であることが多い。さらに、多数のデバイスにわたって触覚効果設計者の意図の一貫性を与えるのに実施形態が役立ち得る。ここで使用されるように、一貫性は、複数のデバイスにわたって効果が正確に同じとなることを示唆するわけではなく、むしろ、そうでない場合よりも一貫性が増すということである。

さらに、実施形態は、改善された触覚効果を与え得る。例えば、所与のアクチュエータにおいて、従来型システムとよりもきびきびした効果を出力することができる。さらに、特定のデバイスに対する共振近くの信号のような、予測不可能な効果につながり得る信号に対し、一実施形態は、所望の触覚効果が出力されることを保証することができる。いくつかの実施形態において、システムを、それぞれのデバイスの特定のコンポーネントにおけるばらつきにもかかわらず適切な触覚効果を出力するように適合することができるので、触覚効果の試験が単純化されはずである。例えば、２つの異なる携帯型電話機における触覚効果アクチュエータが異なる性能特性を有し得るが、一実施形態は、双方のデバイスを試験したり又は各デバイスに対して異なる効果を実装したりする必要がないように適合することができる。

一般的な考慮事項

上述した方法、システム及びデバイスは例である。様々な構成は、適切な場合には、様々な手順又は部品を省略し、置換し、又は追加することができる。例えば、代替構成において、方法は、上述されたものとは異なる順序で行うことができ、並びに／又は、様々なステージを追加、省略、及び／若しくは結合することができる。また、所定の構成に関して記載された特徴は、様々な他構成と組み合わせることができる。当該構成の異なる側面及び要素を、同様の態様で組み合わせることができる。また、技術は進化するので、要素の多くは例であって本開示又は特許請求の範囲を制限することはない。

構成例（実装形態を含む）の完全な理解を与えるべく、本記載において特定の詳細が与えられる。しかしながら、構成は、これら特定の詳細なしに実施することもできる。例えば、当該構成が曖昧になるのを避けるべく、不要な詳細なしに周知の回路、プロセス、アルゴリズム、構造及び技法が示されてきた。本記載は、構成例のみを与え、請求項の範囲、適用性又は構成を制限することがない。むしろ、当該構成の先の記載は、当業者に対し、記載の技法を実装する実施可能な説明を与える。本開示の要旨又は範囲から逸脱することなく、要素の機能及び配列において様々な変更がなし得る。

また、構成は、フロー図又はブロック図として描かれるプロセスとして記載することができる。それぞれが順次プロセスとして動作を記載し得るにもかかわらず、当該動作の多くは並列して又は同時に行うこともできる。加えて、当該動作の順序は再配列してよい。プロセスは、図面に含まれない付加的なステップを有してよい。さらに、方法の例は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、ハードウェア記述言語、又はこれらの任意の組み合わせにより実装してよい。ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア又はマイクロコードで実施されるとき、必要なタスクを実行するためのプログラムコード又はコードセグメントは、記憶媒体のような非一時的コンピュータ可読媒体に格納することができる。プロセッサが、上記タスクを行い得る。

いくつかの構成例が記載されてきたが、本開示の要旨から逸脱することなく、様々な修正、代替構造及び均等物を使用することができる。例えば、上記要素は、大きなシステムの部品としてよく、ここで、他のルールが本発明の適用よりも優先され、そうでなければ本発明の適用を修正してよい。また、上記要素が考慮される前に、間に、又は上記要素が考慮された後に、一定数のステップを行うことができる。したがって、上記記載は、特許請求の範囲を拘束しない。

ここでの「〜するべく適合され」又は「〜するべく構成され」との使用は、付加的なタスク又はステップを行うべく適合され又は構成されたデバイスを排除しないオープンかつ包括的な言語を意味する。加えて、「〜に基づいて」の使用も、一つ以上の記載条件「に基づいて」のプロセス、ステップ、計算又は他の動作が、実際のところ、記載されたものを超える付加的な条件又は値に基づき得る点で、オープンかつ包括的な意味である。ここに含まれる見出し、リスト及び番号付けは、説明の容易のみを目的とし、制限を意味しない。

本主題の側面に係る実施形態は、デジタル電子回路に、コンピュータハードウェア、ファームウェア、ソフトウェアに、又は前述の組み合わせに実装することができる。一実施形態において、コンピュータは、一つのプロセッサ又は複数のプロセッサを含んでよい。プロセッサは、当該プロセッサに結合されたランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）のようなコンピュータ可読媒体を含み、又はこれへのアクセスを有する。プロセッサは、上述の方法を行うためのセンササンプリングルーチン、選択ルーチン、及び他のルーチンを含む一つ以上のコンピュータプログラムの実行のような、メモリに格納されたコンピュータ実行可能プログラム命令を実行する。

かかるプロセッサは、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）及び状態機械を含み得る。かかるプロセッサはさらに、例えばＰＬＣ、プログラマブル割り込みコントローラ（ＰＩＣ）、プログラマブルロジック装置（ＰＬＤ）、プログラマブルリードオンリーメモリ（ＰＲＯＭ）、電子的プログラム可能リードオンリーメモリ（ＥＰＲＯＭ又はＥＥＰＲＯＭ）又は他の同様の装置のようなプログラマブル電子装置を含み得る。

かかるプロセッサは、例えば有体コンピュータ可読媒体のような媒体を含み又はこれと通信する。媒体は、プロセッサにより実行されると、プロセッサにより実行され又は補助されるここに記載のステップを、当該プロセッサに行わせることができる命令を格納する。コンピュータ可読媒体の実施形態は、ウェブサーバにおけるプロセッサのようなプロセッサにコンピュータ可読命令を与えることができるすべての電子、光、磁気又は他の記憶装置を含むがこれらに限られない。他の例の媒体は、フロッピーディスク（登録商標）、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気ディスク、メモリチップ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＡＳＩＣ、構成プロセッサ、すべての光媒体、すべての磁気テープ若しくは他の磁気媒体、又はコンピュータプロセッサが読み取り可能な任意の他の媒体を含むがこれらに限られない。また、ルータ、プライベート若しくはパブリックネットワーク、又は他の伝送デバイスのような様々な他のデバイスは、コンピュータ可読媒体を含み得る。記載されたプロセッサ及び処理は一以上の構造にあり、及び一つ以上の構造に分散させることもできる。プロセッサは、ここに記載された方法（又は方法の部分）の一以上を実行するコードを含み得る。

本主題を特定の実施形態について詳細に述べたが、前述したことを理解すれば、当業者が、かかる実施形態の改変、変形及び均等物を容易にもたらし得ることは明かである。したがって、理解すべきことだが、本開示は、限定ではなく例示を目的として提示されており、当業者にとって容易に明らかとなる本主題のそのような修正、変形及び／又は付加を含むことを排除しない。

Claims (20)

1. 方法であって、
   触覚出力デバイスの出力を感知するべく構成されたセンサからセンサ信号を受信することと、
   基準信号を受信することと、
   前記センサ信号と前記基準信号との間の誤差を決定することと、
   前記基準信号及び前記誤差に少なくとも部分的に基づいて触覚信号を生成することと、
   前記触覚信号に基づいて触覚効果を出力するべく構成された触覚出力デバイスに前記触覚信号を送信することと
   を含む、方法。
2. 前記触覚信号を生成することは、前記基準信号に部分的に基づいて利得を修正することを含む、請求項１の方法。
3. 前記触覚信号を生成することは、前記誤差に部分的に基づいてコントローラを選択することを含む、請求項１の方法。
4. 前記コントローラは、比例微分コントローラ、比例積分微分コントローラ及びリードラグコントローラの少なくとも一つを含む、請求項３の方法。
5. 前記触覚信号を決定することはさらに、前記誤差に部分的に基づいて利得を修正することを含む、請求項３の方法。
6. 前記コントローラを選択することはさらに、前記基準信号に部分的に基づく、請求項３の方法。
7. 前記センサ及び前記触覚出力デバイスは携帯型デバイスの中に包含される、請求項１の方法。
8. 前記触覚出力デバイスは、線形共振アクチュエータ、圧電、又は偏心回転質量の一つを含む、請求項１の方法。
9. 前記センサは、加速度計、ジャイロスコープ、光センサ、ホール効果センサの少なくとも一つを含む、請求項１の方法。
10. 代替的に（ａ）前記基準信号及び前記誤差に少なくとも部分的に基づいて前記触覚信号を生成することと、（ｂ）前記誤差に部分的に基づくことなしに前記触覚信号を生成することとをさらに含む、請求項１の方法。
11. システムであって、
    触覚効果を出力するべく構成された触覚出力デバイスと、
    前記触覚出力デバイスの出力を感知してセンサ信号を生成するべく構成されたセンサと、
    前記センサと通信するプロセッサと
    を含み、
    前記プロセッサは、
    基準信号を受信することと、
    前記センサ信号を受信することと、
    前記基準信号及び前記センサ信号に少なくとも部分的に基づいて誤差を決定することと、
    前記基準信号及び前記誤差に少なくとも部分的に基づいて触覚信号を生成することと、
    前記触覚信号に基づいて触覚効果を出力するべく構成された触覚出力デバイスに前記触覚信号を送信することと
    を行うべく構成される、システム。
12. 前記プロセッサは、前記基準信号に部分的に基づいて利得を修正することにより前記触覚信号を生成するべく構成される、請求項１１のシステム。
13. 前記プロセッサは、前記誤差に部分的に基づいてコントローラを選択することにより前記触覚信号を生成するべく構成される、請求項１１のシステム。
14. 前記コントローラは、比例微分コントローラ、比例積分微分コントローラ及びリードラグコントローラの少なくとも一つを含む、請求項１３のシステム。
15. 前記プロセッサは、前記誤差に部分的に基づいて利得を修正することにより前記触覚信号を決定するべく構成される、請求項１３のシステム。
16. 前記プロセッサは、さらに前記基準信号に部分的に基づいて前記コントローラを選択するべく構成される、請求項１３のシステム。
17. 前記センサ及び前記触覚出力デバイスを包含する携帯型デバイスをさらに含む、請求項１１のシステム。
18. 前記触覚出力デバイスは、線形共振アクチュエータ、圧電、又は偏心回転質量の一つを含む、請求項１１のシステム。
19. 前記センサは、加速度計、ジャイロスコープ、光センサ、ホール効果センサの少なくとも一つを含む、請求項１１のシステム。
20. 非一時的コンピュータ可読媒体であって、
    プロセッサにより実行されると前記プロセッサに、
    触覚出力デバイスの出力を感知するべく構成されたセンサからセンサ信号を受信することと、
    基準信号を受信することと、
    前記センサ信号と前記基準信号との間の誤差を決定することと、
    前記基準信号及び前記誤差に少なくとも部分的に基づいて触覚信号を生成することと、
    前記触覚信号に基づいて触覚効果を出力するべく構成された触覚出力デバイスに前記触覚信号を送信することと
    を行うべく構成されたコンピュータコードを含む、非一時的コンピュータ可読媒体。
    

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