JP5694535B2 - ハンドヘルドデバイスの力誘導 - Google Patents

Description

[0001] 本開示は、力誘導（force induction）に関し、より詳細には、ハンドヘルドデバイスにおける力誘導に関する。

[0002] 携帯情報端末およびセルラ電話のようなハンドヘルドデバイスは、今日、家電市場において一般的であり、それは、増え続けるハードウェアおよびソフトウェアの機能により可能となった豊富な機能のセットと可動性の容易さとを兼ね備える。ユーザにマルチメディア経験を提供するために、そのようなハンドヘルドデバイスは、オーディオ、ビデオ、並びに触感（tactile sensation）を伝達しうる。触感は、振動、トルク（torque）、方向性インパルス、および／または、ユーザへの接触によって認識可能なあらゆる他の力を含みうる。当技術分野において触感を生成する技術は知られているが、そのような技術は、低い重さと低い電力消費とを特に要求するハンドヘルドデバイスへの統合に必ずしも適しているわけではない。さらに、従来技術は、ユーザが認識する触感を微調整するための機能を提供しない可能性がある。

[0003] 低い重さおよび低い電力のハンドヘルドデバイスにおいて方向性インパルスのような触感を生成するために、新しく電力効率が良い技術を提供することが望まれるだろう。

[0004] 本開示の態様は、シャーシと、シャーシに結合された固定サポートと、ここで、サポートは、第１の軸を有する、第１の軸に沿ってサポートに対し動くことができる磁気素子（magnetic element）と、第１の軸を囲む少なくとも１つの導電性コイルと、電流プロファイルにしたがい少なくとも１つの導電性コイルを通して電流を生成するように構成された電流制御ブロックと、ここで、電流プロファイルは、少なくとも１つのサイクルにわたり、第１の軸に沿った一方向への磁気素子の最大加速度が、第１の軸に沿った別方向への磁気素子の最大加速度よりも大きくなるように、磁気素子を第１の軸に沿って動かすように設計される、を備える装置を提供する。

[0005] 本開示の別の態様は、シャーシと、シャーシに結合された固定サポートと、ここで、サポートは、第１の軸を有する、第１の軸に沿ってサポートに対し動くことができる磁気素子と、第１の軸を囲む少なくとも１つの導電性コイルと、再充電可能エネルギ源と、少なくとも１つの導電性コイルを通して電流を生成するように構成されたブロックと、ここで、電流制御ブロックは、少なくとも１つのコイルに存在する電流からエネルギをハーベスト（harvest）し、ハーベストされたエネルギを使用して再充電可能エネルギ源を充電するようにさらに構成される、少なくとも１つのコイルをアクティブ電流生成ブロックおよびパッシブエネルギハーベストブロックに選択的に結合するスイッチング素子と、を備える装置を提供する。

[0006] 本開示のさらに別の態様は、固定サポートを囲む少なくとも１つのコイルにおいて電流を生成することを備え、サポートは、サポートの第１の軸に沿って動くことができる磁気素子に結合され、電流は、少なくとも１つのサイクルにわたり、第１の軸に沿った一方向への磁気素子の最大加速度が第１の軸に沿った別方向への磁気素子の最大加速度よりも大きくなるように、磁気素子を第１の軸に沿って動かす、方法を提供する。

[0007] 本開示のさらに別の態様は、アクティブインターバルの間に、固定サポートを囲む少なくとも１つのコイルにおいて電流を生成することと、ここで、サポートは、サポートの第１の軸に沿って動くことができる磁気素子に結合され、電流は、磁気素子を第１の軸に沿って動かす、パッシブインターバルの間に、少なくとも１つのコイルからエネルギをハーベストし、ハーベストされたエネルギを再充電可能なエネルギ源に貯蔵する（store）こととを備える方法を提供する。

[0008] 本開示のさらに別の態様は、シャーシと、シャーシに結合された固定サポートと、ここで、サポートは、第１の軸を有する、第１の軸に沿ってサポートに対し動くことができる磁気素子と、第１の軸を囲む少なくとも１つの導電性コイルと、第１の軸に沿って方向性インパルスを生成するために、少なくとも１つのコイルにおいて電流を生成する手段とを備える装置を提供する。

[0009] 本開示のさらに別の態様は、シャーシと、シャーシに結合された固定サポートと、ここで、サポートは、第１の軸を有する、第１の軸に沿ってサポートに対し動くことができる磁気素子と、第１の軸を囲む少なくとも１つの導電性コイルと、少なくとも１つのコイルに存在する電流からエネルギをハーベストする手段と、ハーベストされたエネルギを貯蔵する手段とを備える装置を提供する。

図１は、本開示の力誘導技術を組み込んだハンドヘルドデバイスの例示的な実施形態を示す。 図１Ａは、本開示にしたがい、ハンドヘルドのパーソナルナビゲーションデバイスにおける本開示の例示的な実施形態を示す。 図２は、本開示にしたがい、力誘導技術を使用して触感的に認識可能な物理的インパルスを生成するためのメカニズムの例示的な実施形態を示す。 図３Ａは、図２のメカニズムについての例示的な電流プロファイル（current profile）を示す。 図３Ｂは、図２のメカニズムについての例示的な変位プロファイル（displacement profile）を示す。 図３Ｃは、図２のメカニズムについての例示的な速度プロファイル（velocity profile）を示す。 図４Ａは、図２のメカニズムについての別の例示的な電流プロファイルを示す。 図４Ｂは、図２のメカニズムについての別の例示的な変位プロファイルを示す。 図４Ｃは、図２のメカニズムについての別の例示的な速度プロファイルを示す。 図５は、アクティブインターバルの間、所望の電流プロファイルを交互に生成するだけでなく、パッシブインターバルの間、電流プロファイルからエネルギをハーベストすることができる電流制御ブロックおよびエネルギ源の例示的な実施形態を示す。 図６Ａは、図５に示される機能を組み込むメカニズムを動作するための方法の例示的な実施形態を示す。 図６Ｂは、図５に示される機能を組み込むメカニズムを動作するための方法の例示的な実施形態を示す。 図７は、本開示にしたがい、方向性インパルスを生成するメカニズムの別の例示的な実施形態を示す。

[0018] 添付の図に関して下に示される詳細な説明は、本発明の例示的な実施形態の説明であることが意図されており、本発明を実施できる唯一の例示的な実施形態を表していることを意図しているわけではない。本説明全体を通して使用される「例示的（exemplary）」という用語は、「例示、例証または実例として提供されること（serving as an example, instance, or illustration）」を意味しており、他の例示的な実施形態よりも好ましいとか有利であると必ずしも解釈されるべきではない。詳細な説明は、本発明の例示的な実施形態の完全な理解を提供する目的のために特定の詳細を含む。当業者には、本発明の例示的な実施形態がこれらの特定な詳細なく実施されうることは明白となるだろう。いくつかの例において、周知の構造およびデバイスは、本明細書に示される例示的な実施形態の新規性を曖昧にしないために、省略されるか、ブロック図の形で示されるかのいずれかである。

[0019] 図１は、本開示の力誘導技術を組み込んだハンドヘルドデバイス１００の例示的な実施形態を示す。図１において、ハンドヘルドデバイス１００は、モバイル電話として示される。本開示のハンドヘルドデバイスがモバイル電話である必要がなく、一般的に、例えば、携帯情報端末（ＰＤＡ）、パーソナルナビゲーションデバイス、スマートフォンなど、あらゆるタイプのハンドヘルドデバイスでありうることを、当業者は認識するだろう。そのような別の例示的な実施形態は、本開示の範囲内であることが考慮される。

[0020] 本開示にしたがって、ハンドヘルドデバイス１００は、ハンドヘルドデバイス１００のユーザ（図１には示されない）が触感的に認識可能である力インパルスを生成するように構成可能である。そのような物理的インパルスは、例えば、環境の物理的な制限、または、ユーザの身体的な障害により、他の視覚的または聴覚的なインジケーションがそれ程効果的ではない場合に有益でありうる。図１において、ハンドヘルドデバイス１００は、例えば、ハンドヘルドデバイス１００の左側に、ユーザが触感的に認識可能である１または複数の鋭い物理的インパルス１１０、すなわち「ノック（knock）」を生成しうる。同様に、ハンドヘルドデバイスは、ハンドヘルドデバイス１００の右側に同様のノック１２０を生成しうる。例示的な実施形態において、左のノック１１０は、ハンドヘルドデバイス１００のユーザに左方向をシグナリングし、右のノック１２０は、右方向をシグナリングしうる。別の例示的な実施形態において、右側、上方、下方、前方、後方、または、ハンドヘルドデバイス１００のあらゆる局所的な部分への方向性インパルスが同様に生成され、ユーザによって感じ取られうることは認識されるだろう。

[0021] 図１Ａは、本開示にしたがい、ハンドヘルドのパーソナルナビゲーションデバイス１００Ａにおける本開示の例示的な実施形態を示す。図１Ａが例示を目的としてのみ示されること、および、本開示の範囲がナビゲーションデバイスに限定されることが意図されるわけではないこと、に注意されたい。図１Ａにおいて、デバイス１００Ａは、ユーザ１０１Ａの現在位置に対してユーザ１０１Ａによって特定される目標位置を決定するパーソナルナビゲーションデバイスとして構成される。ナビゲーションデバイスによる現在位置と目標位置の決定が当技術分野において知られていること、および、それが、例えば、全地球測位システム（ＧＰＳ）からの衛星信号を利用しることは認識されるだろう。ユーザ１０１Ａを目標位置に導くために、デバイス１００Ａは、図１Ａの１２０Ａによって示されるように、デバイス１００Ａの側面に１または複数のノックまたは方向性インパルスを生成しうる。図１Ａに示される例示的な実施形態において、ノック１２０Ａは、デバイス１００Ａの左側に生成され、目標位置に近づくためにはユーザが左側に進むべきであることを示す。

[0022] 図２は、本開示にしたがい、力誘導技術を使用して触感的に認識可能な物理的インパルスを生成するためのメカニズムの例示的な実施形態２００を示す。図２において、メカニズム２００のコンポーネントが装着されうるシャーシ２０１が提供される。シャーシ２０１は、例えば、図１に示されるようなハンドヘルドデバイス１００の物理シャーシでありうる。その代わり、シャーシ２０１は、次に、ハンドヘルドデバイス１００の別のシャーシに装着されうる。

[0023] シャーシ２０１は、図２において空洞のチューブとして示されている、固定の機械的なサポート２１０に結合される。チューブ２１０は、縦座標軸（ordinate axis）２５０（本明細書では「第１の軸」とも表されうる）に沿って空洞である。北極（Ｎ）および南極（Ｓ）を有する磁気素子２２０がチューブ２１０の内側に存在しうる。例示的な実施形態において、チューブ２１０の内側は真空を含み、磁気素子２２０は、軸２５０に沿って動くように制約されうる。図２において、変数ｘは、磁気素子２２０の中心の、軸２５０に沿ったチューブ２１０の中心に対する正味の横変位を説明しうる。ここで、チューブ２１０の中心は、ｘ＝０に対応する。縦座標軸２５０が説明を目的としてのみ示されるものであって、本開示の範囲を制限することを意図するものではないことを、当業者は認識するだろう。例えば、別の例示的な実施形態において、縦座標軸の中心は、チューブ２１０上の任意の点を参照しうる。

[0024] 例示的な実施形態において、チューブ２１０の内部は、例えば、ＰＴＦＥ、すなわち「テフロン（登録商標）」などの低摩擦の材料でライニングされるか、あるいは潤滑油でライニングされうる。チューブ２１０の周りの巻線（wound）は、電気的に導電する巻線コイルの１または複数のセットであり、そのうちの３つのコイル２４０、２４１、２４２が図２において断面図で示される。第１のコイル２４０についての説明が以下に示されるが、同様の説明が、他の例示的な実施形態では、コイル２４１、２４２、および、他の番号のコイルに適用されうることは認識されるだろう。

[0025] 第１のコイル２４０は、少なくとも一回、好ましくは多くの回数、チューブ２１０の回りに巻かれる。第１のコイル２４０の第１の端（end）２４０．１および第２の端２４０．２は、電流制御ブロック２１８に結合される。電流フローが図２に示され、ここで、２４０（ａ）は、断面図のプレーン（plane）への電流フローを表し、２４０（ｂ）は、断面図のプレーンからの電流フローを表す。ブロック２１８は、第１のコイル２４０を通って流れる電流を制御する。コイル２４１および２４２は、同様に、ブロック２１８に結合された端を有し、ブロック２１８で生成される電流をサポートしうる。次に、ブロック２１８は、エネルギ源２１５に結合される。エネルギ源２１５は、電流制御ブロック２１８を経由し、コイル２４０、２４１、２４２のうちのいずれかを通して電流を生成するためにエネルギを供給しうる。特定の例示的な実施形態において、エネルギ源２１５は、例えば、図５を参照して以下にさらにさらに説明されるように、コイル２４０、２４１、２４２から生成されたエネルギを貯蔵しうる。

[0026] 図３Ａ、３Ｂ、３Ｃは、それぞれ、図２のメカニズム２００についての例示的な電流プロファイル（current profile）、変位プロファイル（displacement profile）、速度プロファイル（acceleration profile）を示す。特に、図３Ａは、時間（ｔ）に対する、コイル２４０、２４１、２４１のうちの１または複数を通る電流のプロットを示し、水平軸に沿って左から右に時間の進行を示す。電流、力、加速度が互い比例すると予想される場合、それらが、簡潔さのために、単一の垂直軸上に示されることは認識されるだろう。図３Ｂおよび３Ｃにおいて、対応する電流が図３Ａに示される通りであると想定した場合、磁気素子２２０の変位および速度がそれぞれ時間（ｔ）に対してプロットされうる。図３Ａ、３Ｂ、３Ｃは例示を目的としてのみ示されており、本開示の範囲を、示される任意の特定の電流、変位、または速度のプロファイルに制限することが意図されるわけではないことは認識されるだろう。

[0027] ｔ＝ｔ１を「初期の（initial）」時間に対応するものとして任意に固定すると、チューブ２１０の中心ｘ＝０の左に位置するｘ＝ｘ１に磁気素子２２０が初め位置付けられていることは、図３Ｂから見受けられうる。さらに、図３Ｃは、磁気素子２２０が、初め、時間ｔ＝ｔ１において負の速度で（すなわち、負のｘの方向に、または、図２を参照してチューブの左に）動くことを示す。

[0028] 図３Ａの電流プロファイルについて、時間ｔ＝ｔ１からｔ＝ｔ５では、コイル内に正の電流が存在し、それは、電流制御ブロック２１８から生成されうる。ｔ＝ｔ１とｔ＝ｔ５との間に存在する、コイルを通る正味電流がチューブ２１０内に磁場を生成し、それによって、磁気素子２２０上で力および対応する正の加速度が生成されることは認識されるだろう。結果として、磁気素子２２０の変位が図３Ｂに示されるように変化すると示される一方で、図３Ｃでは、磁気素子２２０の速度が増加することが見込まれる。特に、図３Ｂにおいて、磁気素子２２０は、ｔ＝ｔ１でのｘ＝ｘ１からｔ＝ｔ３でのｘ＝ｘ３という左端の極値に移動することが見込まれ、その結果、磁気素子２２０は方向を逆にし、ｔ＝ｔ３から開始して正のｘの方向に移動し始め、ｔ＝ｔ５まで正のｘの方向に加速し続ける。時間ｔ＝ｔ１からｔ＝ｔ５の間、磁気素子２２０は、コイル内の正の電流に応じて正のｘの方向に加速すると理解されうる。

[0029] 時間ｔ＝ｔ５からｔ＝ｔ８では、例えば、電流制御ブロック２１８によってコマンドされた通りに反対極の電流が印加される。この電流の変化は、チューブ２１０に存在する対応する磁場の変化を引き起こすだろう。それに応答して、磁気素子２２０は、図３Ｂにおいて、ｘ＝ｘ１からｔ＝ｔ７でのｘ＝ｘ７という右端の極値へと右に動き続ける一方で、図３Ｃでは、ｔ＝ｔ５からｔ＝ｔ８まで負の加速度を経験することが見込まれる。ｔ＝ｔ７において、磁気素子２２０は、方向を逆にし、負のｘの方向に印加されている継続した力によって、負のｘの方向に移動し始める。ｔ＝ｔ７からｔ＝ｔ８まで、磁気素子は、それがｔ＝ｔ８でもう一度ｘ＝ｘ１に戻るまで負のｘの方向に移動し続ける。

[0030] 示される例示的な実施形態において、ｔ＝ｔ６からｔ＝ｔ８までの負の加速度の大きさは、ｔ＝ｔ２からｔ＝ｔ４までの加速度の大きさよりも小さく、その結果、ユーザに対して、正のｘの方向に正味の方向性インパルスを感じさせる。一般的に、磁気素子の一方向の最大加速度が磁気素子の他方向の最大加速度よりも大きい場合、そのような方向性インパルスが生成されることは認識されるだろう。さらに、図３Ａにおけるｔ＝ｔ１からｔ＝ｔ８までの波形が、単一のサイクルを形成するとみなされ、望まれた場合に、方向性インパルスの周期的なシリーズを生成するために、複数のサイクルにわたって繰り返されうることは認識されるだろう。

[0031] コイル２４０、２４１、２４２のうちの１つについてしか例示的な電流プロファイルは図３Ａに示されないが、当業者は、メカニズム２００について、コイル２４０、２４１、２４２の全ての独立した電流プロファイルを同時に制御することで、複合電流プロファイルが生成されうることを認識するだろう。例えば、チューブ２１０の軸にわたって磁気素子２２０の変位プロファイルのより細かい制御を可能にするために、複数のコイルが図２Ａに示されるチューブ２１０の軸に沿って分散され、順々に独立してスイッチングされうる。別の例示的な実施形態において、図２に示される３つのコイルよりも少ない数または多くの数のコイルが容易に適応されうることがさらに認識されるだろう。そのような別の例示的な実施形態は、本開示の範囲内であることが意図される。

[0032] 図３Ａ、３Ｂ、および３Ｃから、特定の時間インターバルにわたり電流プロファイルをアクティブに制御することによって、相応して、磁気素子２２０の変位プロファイルがそのような時間インターバルにわたって制御されうることは認識されるだろう。対照的に、アクティブ電流制御によるものではない（例えば、ユーザの動き、押すこと（jostling）などによる磁気素子２２０の動き）磁気素子２２０の変位の変化は、ファラデーの誘導の法則にしたがい、１つのコイルまたは複数のコイルにおいて電流を誘導しうる。例示的な実施形態において、以下により詳細に説明されるように、そのような他の物理力による磁気素子２２０の動きによって生成される１または複数のコイル内の電流がエネルギを得るためにハーベストされうる。

[0033] 図４Ａ、４Ｂ、４Ｃは、図２のメカニズム２００についての別の例示的な電流プロファイル、変位プロファイル、速度プロファイルを示す。この場合も、図４Ａ、４Ｂ、４Ｃが例示を目的としてのみ示され、本開示の範囲を、示される任意の特定の電流プロファイルまたは変位プロファイルに制限することが意図されるわけではないことは認識されるだろう。

[0034] 図４Ａ、４Ｂ、４Ｃにおいて、時間ｔ＝Ｔ１’からｔ＝Ｔ２’には、示されるコイルを通る電流が、電流制御ブロック２１８によってアクティブに制御され、他の力により磁気素子２２０によって生成される電流はごくわずかであることが想定される。この時間インターバルは、「アクティブ（active）」インターバルとも表されうる。アクティブインターバルの間、図４Ｂに示されるような磁気素子２２０の変位プロファイルの変化は、大部分が、電流制御ブロック２１８によるアクティブな電流の生成によって引き起こされる。

[0035] 時間ｔ＝Ｔ２’からｔ＝Ｔ３’では、示されるコイルを通る電流は、電流制御ブロック２１８によってアクティブに制御されず、磁気素子２２０上の他の力が、示されるコイル電流の変化を引き起こすと想定される。この時間インターバルは、「パッシブ（passive）」インターバルとも表されうる。パッシブインターバルの間、図４Ａに示されるような磁気素子２２０の電流プロファイルは、図４Ｂに示されるように、磁気素子２２０の変位プロファイルの変化によって引き起こされる。

[0036] 例示的な実施形態において、パッシブインターバルの間のコイル電流の変化は、例えば、図５を参照してさらに説明されるような電流制御ブロック２１８内のハーベストメカニズムを用いて、エネルギを得るためにハーベストされうる。

[0037] 図５は、両方がアクティブインターバルの間に望ましい電流プロファイルを生成し、パッシブインターバルの間に電流からエネルギをハーベストすることができる電流制御ブロック２１８．１およびエネルギ源２１５．１の例示的な実施形態を示す。

[0038] 図５において、ブロック２１８．１は、コイル２４０の端２４０．１および２４０．２を、アクティブインターバルの間にアクティブ電流生成ブロック５１０に、パッシブインターバルの間にハーベスト回路５２０に選択的に結合する二重端子スイッチング素子５０１を含む。ハーベスト回路５２０が、パッシブインターバルの間に磁気素子２２０の動的エネルギから電子エネルギをハーベストし、ハーベストした電子エネルギで再充電可能なエネルギ源２１５．１を充電するように構成されうることは認識されるだろう。スイッチング素子５０１は第１のコイル２４０の端２４０．１および２４０．２しかスイッチングしないように示されているが、本開示にしたがって、スイッチング素子が、さらなるコイル２４１、２４２並びに明示的に示されていない他のコイルを容易に適応されることは認識されるだろう。

[0039] 図５のスイッチング素子５０１を表すシンボルはスイッチング素子５０１の機能を示すためにのみ使用されており、スイッチング素子のあらゆる特定の実装への本開示の範囲の制限を意味するわけではないことは認識されるだろう。当業者は、そのようなスイッチング素子が、例えば、機械的に、または、トランジスタおよび／または他の回路素子などを用いて電子的に実装されうる様々な方法が存在することを認識するだろう。そのような例示的な実施形態は、本開示の範囲内であることが意図される。

[0040] アクティブ電流生成ブロック５１０は、アクティブインターバルの間にコイル２４０に対する所望の電流プロファイルのデジタル表現５１２ａを生成するための論理制御ユニット５１２を含む。デジタル表現５１２ａは、可変電流制御ブロック５１４に結合され、それは、所望の電流のデジタル表現５１２ａをアナログ電流５１４ａに変換し、それは、その後、コイル２４０に供給される。アクティブインターバルの間、電力は、アナログ電流５１４ａでコイル２４０を駆動するために、再充電可能なエネルギ源２１５．１から、可変電流制御ブロック５１４によって制御される回路を通して取り出される。

[0041] 例示的な実施形態において、可変電流制御ブロック５１４は、例えば、短期平均値が所望の電流に対応する電流を生成するパルス幅変調回路を使用して実装されうる。別の例示的な実施形態において、可変電流制御ブロック５１４は、さらに、例えば、デジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）を含みうる。当業者は、デジタルに特定されたプロファイルにしたがってアナログ電流を生成するための複数の技術が存在し、そのような例示的な実施形態が本開示の範囲内であることが意図されることを認識するだろう。

[0042] パッシブインターバルの間、ハーベスト回路（harvesting circuit）５２０は、コイルから電気エネルギをハーベストする。図５において、充電回路は、出力電圧を生成するために、コイル２４０からの電流を整流する整流器５２２を含むように示される。例示的な実施形態において、整流器５２２は、正の電流および負の電流の両方を整流することができ、当技術分野で知られている双方向整流器でありうる。出力電圧５２２ａは、エネルギ源２１５．１を充電するために使用されうる。このように、パッシブインターバルの間、エネルギは、再充電可能なエネルギ源２１５．１に供給される。エネルギ源２１５．１は、例えば、再充電可能なバッテリ、キャパシタなど、当技術分野で知られている任意の再充電可能なエネルギ源でありうる。

[0043] 別の例示的な実施形態において、ハーベスト回路５２０が説明される機能を実行するために当業者に知られている任意の構造を用いて実装されうることは認識されるだろう。例えば、ハーベスト回路５２０は、エネルギ源２１５．１に対して出力電圧を生成するために、当技術分野で知られている電圧アップコンバータを代替的に含みうる。そのような別の例示的な実施形態は、本開示の範囲内であることが意図される。

[0044] 方向性力インパルスを生成するために、メカニズム２００以外のハンドヘルドデバイス１００のモジュールにエネルギを供給するために再充電可能なエネルギ源２１５．１も使用されうることがさらに認識されるだろう。電流制御ブロック２１８．１および再充電可能なエネルギ源２１５．１が力インパルス生成メカニズム２００で利用される例示的な実施形態において、メカニズム２００は、方向性インパルス生成およびエネルギハーベストの両方の利益を提供し、それは、ハンドヘルドデバイス１００の全体的なバッテリ寿命を有利に拡張しうる。

[0045] 図５は例示を目的としてのみ示されており、示されるブロックのあらゆる特定の実装への本開示の範囲の制限を意味するわけではないことに注意されたい。例えば、別の例示的な実施形態において、メカニズム２００は、図５に示される例示的な実施形態のエネルギハーベスト機能を組み込む必要はない。そのような別の例示的な実施形態は、本開示の範囲内であることが意図される。

[0046] 図６Ａおよび６Ｂは、本開示にしたがい、方法の例示的な実施形態を示す。

[0047] 図６Ａのブロック６１０Ａにおいて、方法６００Ａは、固定サポートを囲む少なくとも１つのコイルで電流を生成することを含む。例示的な実施形態において、サポートは、サポートの第１の軸に沿って動くことができる磁気素子に結合されうる。電流は、少なくとも１つのサイクルにわたり、第１の軸に沿った一方向への磁気素子の最大加速度が、第１の軸に沿った他方向への磁気素子の最大加速度よりも大きくなるように、磁気素子を第１の軸に沿って動かす。

[0048] ブロック６２０Ａにおいて、方法は、少なくとも１つのコイルで電流を生成していない場合に、少なくとも１つのコイルからエネルギをハーベストすることを含む。

[0049] ブロック６３０Ａにおいて、方法は、再充電可能なエネルギ源にハーベストされたエネルギを貯蔵することを含む。

[0050] 図６Ｂのブロック６１０Ｂにおいて、方法６００Ｂは、アクティブインターバルの間に、固定サポートを囲む少なくとも１つのコイルで電流を生成することを含む。例示的な実施形態において、サポートは、サポートの第１の軸に沿って動くことができる磁気素子に結合され、電流は、磁気素子を第１の軸に沿って動かす。

[0051] ブロック６２０Ｂにおいて、方法は、パッシブインターバルの間、少なくとも１つのコイルからエネルギをハーベストすること、および、ハーベストされたエネルギを再充電可能なエネルギ源に貯蔵することを含む。

[0052] 図７は、本開示にしたがい、方向性インパルスを生成するメカニズムの別の例示的な実施形態７００を示す。図７に示されるように、１または複数の補助磁石７２０、７３０がチューブ２１０の端に提供されうる。例えば、補助磁石７２０は、チューブ２１０の片方の端に物理的に固定され、補助磁石７３０は、もう片方の端に物理的に固定されうる。補助磁石７２０の極性は、それが磁気素子２２０のより近い端を反発するように選択され、補助磁石７３０の場合も同様である。例えば、補助磁石７２０の北極（Ｎ）は、磁気素子２２０の北極（Ｎ）に向けられ、磁気磁石７３０の南極（Ｓ）は、磁気素子２２０の南極（Ｓ）に向けられる。この方法では、磁気素子２２０が補助磁石７２０に近づくたび、磁石２２０と７２０との間で、初期の位置に磁気素子２２０を押し返す反発力が生成されうる。

[0053] 図７は、さらに、１または複数のバイアスバネ（biasing spring）７１０ａ、７１０ｂが提供されうることを示す。バイアスバネ７１０ａの１つの端は、磁気素子２２０に取り付けられ、別の端は、例えば、磁石７３０の１つの端など、チューブの１つの端に取り付けられる。同様に、バイアスバネ７１０ｂの１つの端は、磁気素子２２０に取り付けられ、別の端は、例えば、磁石７２０の１つの端など、チューブの別の端に取り付けられる。磁気素子２２０が動かされるたびに、それを初期の位置に引き戻すおよび押し戻すための力をバイアスバネ７１０ａ、７１０ｂが生成しうることは認識されるだろう。

[0054] 別の例示的な実施形態において、単一の磁石は、磁気素子２２０を中心に向かってバイアスするために、チューブ２１０の中心に提供されうる。例えば、環状磁石が、チューブ２１０の中心（例えば、図２におけるところのｘ＝０）の近くに巻きつけられうる。そのような別の例示的な実施形態は、本開示の範囲内であることが意図される。

[0055] 図７に説明されるように１または複数のバイアスバネおよび／または１または複数の補助磁石を提供することで、メカニズム７００は、電流制御ブロック２１８がコイル２４０、２４１、２４２で電流をより少なく生成すること、および、磁石をその初期の位置に戻すことを要求し、それによって電力消費および／または制御方法の複雑性を減らす。

[0056] 特定の例示的な実施形態において、１または複数の補助磁石は、１または複数のバイアスバネと共に用いられる必要がないこと、並びに、いずれの特徴がもう一方から独立して組み込まれうることは認識されるだろう。別の例示的な実施形態において、磁気素子２２０は、ユーザが、生成される方向性力インパルスをより明確に感じ取りうるように、磁気素子２２０の全質量（total mass）を増やすために、特に、非磁気の質量（non-magnetic mass）（示されない）を組み込みうる。例えば、そのような非磁気の質量は、ハンドヘルドデバイス１００のバッテリでありうる。別の例示的な実施形態において、１よりも多くの磁気素子２２０も組み込まれうる。そのような別の例示的な実施形態は、本開示の範囲内であることが意図される。

[0057] 本明細書および特許請求の範囲において、素子が別の素子に「接続されている（connected）」または「結合されている（coupled to）」と称される場合、それは、他の素子に直接的に接続または結合されうるか、あるいは、仲介素子が存在しうることは理解されるだろう。対照的に、素子が別の素子に「直接的に接続されている（directly connected to）」または「直接的に結合されている（directly coupled to）」と称される場合、仲介素子は存在しない。

[0058] 当業者は、情報および信号が様々な異なる技法および技術のいずれかを用いて表されることを理解するだろう。例えば、上の説明全体を通して参照されうるデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、および、チップは、電圧、電流、電磁波、磁場または磁気粒子、光場または光粒子、またはこれらのあらゆる組み合わせによって表されうる。

[0059] 当業者はさらに、本明細書に開示された例示的な実施形態と関連して説明されている様々な実例となる論理ブロック、モジュール、回路、アルゴリズムステップが、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェアまたは両方の組み合わせとして実装されることを認識するだろう。このハードウェアとソフトウェアの互換性を明確に示すために、様々な実例となるコンポーネント、ブロック、モジュール、回路、ステップが、一般的にこれらの機能性という観点で概ね上に説明されている。そのような機能性がハードウェアとして実施されるかソフトウェアとして実装されるかは、特定のアプリケーションとシステム全体に課された設計の制約とに依存する。当業者は、特定のアプリケーションごとに様々な方法で上に説明された機能性を実装することができるが、このような実装の決定は本発明の例示的な実施形態の範囲からの逸脱の原因になるとして解釈されるべきではない。

[0060] 本明細書に開示された例示的な実施形態と関連して説明される様々な実例となる論理ブロック、モジュール、回路は、汎用のプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、書替え可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）または他のプログラマブル論理デバイス、ディスクリートゲートまたはトランジスタ論理、ディスクリートハードウェアコンポーネント、あるいは、本明細書に説明された機能を実行するよう設計されたこれらの任意の組み合わせと一緒に実装または実行されうる。汎用プロセッサはマイクロプロセッサでありうるが、代替で、プロセッサは任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、またはステートマシンでありうる。プロセッサは、また、例えば、ＤＳＰとマクロプロセッサ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアに結合した１または複数のマイクロプロセッサ、その他の上記構成の組み合わせといったコンピューティングデバイスの組み合わせとしても実装されうる。

[0061] 本明細書に開示された例示的な実施形態に関して説明される方法またはアルゴリズムのステップは、直接的にハードウェアに、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールに、または、それら２つの組み合わせに組み込まれうる。ソフトウェアモジュールは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、フラッシュメモリ、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、電気的プログラマブルＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、レジスタ、ハードディスク、取外し可能ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、または、当技術分野において周知のあらゆる他の形態の記憶媒体に存在しうる。例示的な記憶媒体は、プロセッサが情報を記憶媒体から読み取り、情報を記憶媒体に書き込むことができるようにプロセッサに結合される。代替において、記憶媒体はプロセッサと一体化されうる。プロセッサおよび記憶媒体はＡＳＩＣに存在しうる。ＡＳＩＣはユーザ端末に存在しうる。代替において、プロセッサおよび記憶媒体は、個別コンポーネントとしてユーザ端末に存在しうる。

[0062] １または複数の例示的な実施形態において、説明された機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらのあらゆる組み合わせに実施されうる。ソフトウェアに実施された場合、この機能は、コンピュータ読取可能な媒体上の１または複数の命令またはコードとして記憶または送信されうる。コンピュータ読取可能な媒体は、コンピュータ記憶媒体と、ある箇所から別の箇所へのコンピュータプログラム移送を容易にする任意の媒体を含む通信媒体との両方を含む。記憶媒体はコンピュータによりアクセスされることができる任意の利用可能な媒体でありうる。それに制限されない例として、そのようなコンピュータ読取可能な媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭまたは他の光学ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置または他の磁気記憶デバイス、あるいは、コンピュータによってアクセスされることができ、命令やデータ構造形で所望のプログラムコードを搬送または記憶するために使用されうる任意の別媒体を備えうる。さらに、任意の接続は適切にコンピュータ読取可能な媒体と呼ばれる。例えば、同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、撚線対、デジタル加入者回線（ＤＳＬ）、または赤外線、無線、マイクロ波などの無線技法を使用してウェブサイト、サーバ、または他のリモートソースからソフトウェアが送信されると、この同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、撚線対、ＤＳＬ、または赤外線、無線、マイクロ波などの無線技法は媒体の定義に含まれる。ディスク（ｄｉｓｋ）とディスク（ｄｉｓｃ）は、本明細書で使用される場合、コンパクトディスク（ＣＤ）、レーザディスク、光ディスク、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、フロッピー（登録商標）ディスク、ブルーレイ（登録商標）ディスクを含む。ここで、ディスク（ｄｉｓｋ）は通常磁気作用によってデータを再生し、ディスク（ｄｉｓｃ）はレーザーで光学的にデータを再生する。上記の組み合わせもコンピュータ読取可能な媒体の範囲に含まれるべきである。

[0063]当業者が本発明を実施および使用できるように、開示された例示的な実施形態の以上の説明が提供される。これらの例示的な実施形態に対する様々な変更は当業者には容易に明らかであり、本明細書において定義された包括的な原理は、本発明の精神または範囲を逸脱することなく他の例示的な実施形態に適用可能である。このように、本発明は、本明細書に示された例示的な実施形態に制限されることを企図せず、本明細書に開示された原理および新規な特徴と合致する最も広い範囲が与えられるべきである。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[１] シャーシと、
前記シャーシに結合された固定サポートであって、前記サポートは、第１の軸を有する、サポートと、
前記第１の軸に沿って前記サポートに対し動くことができる磁気素子と、
前記第１の軸を囲む少なくとも１つの導電性コイルと、
電流プロファイルにしたがい前記少なくとも１つの導電性コイルを通して電流を生成するように構成された電流制御ブロックであって、前記電流プロファイルは、少なくとも１サイクルにわたり、前記第１の軸に沿った一方向への前記磁気素子の最大加速度が、前記第１の軸に沿った他方向への前記磁気素子の最大加速度よりも大きくなるように、前記磁気素子を前記第１の軸に沿って動かすように設計される、電流制御ブロックと、
を備える装置。
［２］ハンドヘルドデバイスをさらに備え、前記シャーシは、前記ハンドヘルドデバイスのシャーシを形成する、［１］に記載の装置。
［３］前記ハンドヘルドデバイスは、モバイル電話を備える、［２］に記載の装置。
［４］前記ハンドヘルドデバイスは、パーソナルナビゲーションデバイスを備える、［２］に記載の装置。
［５］前記電流制御ブロックは、前記磁気素子を前記第１の軸に沿って動かすために、前記複数のコイルの各々の電流プロファイルを別々に生成するように構成される、［１］に記載の装置。
［６］アクティブ電流生成ブロックを備える前記電流制御ブロックは、
前記少なくとも１つのコイルに存在することが望まれる電流の大きさおよび符号を生成するための論理制御ユニットと、
前記論理制御ユニットの出力をアナログ電流に変換するためのデジタル／アナログ変換器と
を備える、［１］に記載の装置。
［７］前記電流制御ブロックは、
前記電流プロファイルを生成するためのアクティブ電流生成ブロックと、
再充電可能なエネルギ源を充電するために、前記少なくとも１つのコイルに存在する電流からエネルギをハーベストするためのパッシブエネルギハーベストブロックと、
前記少なくとも１つのコイルを前記アクティブ電流生成ブロックおよびパッシブエネルギハーベストブロックに選択的に結合するスイッチング素子と
を備える、［１］に記載の装置。
［８］少なくとも１つのバネをさらに備え、前記少なくとも１つのバネの第１の端は前記固定サポートに固定して結合され、前記バネの第２の端は、前記磁気素子に結合される、［１］に記載の装置。
［９］前記固定サポートに沿って配置された少なくとも１つの補助磁石をさらに備え、前記少なくとも１つの補助磁石は、前記固定サポート内の前記磁気素子のより近い端を反発するように構成される、［１］に記載の装置。
［１０］前記固定サポートは、チューブを備え、前記磁気素子は、前記チューブの水平軸に沿った移動のために、前記チューブの内部に提供される、［１］に記載の装置。
［１１］シャーシと、
前記シャーシに結合された固定サポートであって、前記サポートは、第１の軸を有する、固定サポートと、
前記第１の軸に沿って前記サポートに対し動くことができる磁気素子と、
前記第１の軸を囲む少なくとも１つの導電性コイルと、
再充電可能なエネルギ源と、
前記少なくとも１つの導電性コイルを通して電流を生成するように構成された電流制御ブロックであって、前記電流制御ブロックは、前記少なくとも１つのコイルに存在する電流からエネルギをハーベストし、前記ハーベストされたエネルギを使用して前記再充電可能なエネルギ源を充電するようにさらに構成される、電流制御ブロックと、
前記少なくとも１つのコイルを前記アクティブ電流生成ブロックおよび前記パッシブエネルギハーベストブロックに選択的に結合するスイッチング素子と
を備える、装置。
［１２］前記スイッチング素子は、機械的な双投スイッチを備える、［１１］に記載の装置。
［１３］前記スイッチング素子は、少なくとも１つの電子トランジスタを備える、［１１］に記載の装置。
［１４］前記パッシブエネルギハーベストブロックは、整流器を備える、［１１］に記載の装置。
［１５］前記パッシブエネルギハーベストブロックは、電圧アップコンバータを備える、［１１］に記載の装置。
［１６］前記再充電可能なエネルギ源は、前記少なくとも１つのコイルにおいて前記電流を生成するための前記アクティブ電流生成ブロックに結合される、［１１］に記載の装置。
［１７］固定サポートを囲む少なくとも１つのコイルにおいて電流を生成することを備え、前記サポートは、前記サポートの第１の軸に沿って動くことができる磁気素子に結合され、前記電流は、少なくとも１つのサイクルにわたり、前記第１の軸に沿った一方向への前記磁気素子の最大加速度が、前記第１の軸に沿った他方向への前記磁気素子の最大加速度よりも大きくなるように、前記磁気素子を前記第１の軸に沿って動かす、方法。
［１８］前記少なくとも１つのコイルで電流を生成していない場合に前記少なくとも１つのコイルからエネルギをハーベストすることと、
前記ハーベストされたエネルギを再充電可能なエネルギ源に貯蔵することと
をさらに備える、［１７］に記載の方法。
［１９］アクティブインターバルの間、固定サポートを囲む少なくとも１つのコイルにおいて電流を生成することであって、前記サポートは、前記サポートの第１の軸に沿って動くことができる磁気素子に結合され、前記電流は、前記第１の軸に沿って前記磁気素子を動かす、生成することと、
パッシブインターバルの間、前記少なくとも１つのコイルからエネルギをハーベストすることと、
前記ハーベストされたエネルギを充電可能なエネルギ源に貯蔵することと、
を備える、方法。
［２０］前記エネルギをハーベストすることは、前記少なくとも１つのコイルの端を、出力電圧を生成するための電圧アップコンバータに結合することを備える、［１９］に記載の方法。
［２１］シャーシと、
前記シャーシに結合された固定サポートであって、前記サポートは、第１の軸を有する、固定サポートと、
前記第１の軸に沿って前記サポートに対し動くことができる磁気素子と、
前記第１の軸を囲む少なくとも１つの導電性コイルと、
前記第１の軸に沿って方向性インパルスを生成するために、前記少なくとも１つのコイルにおいて電流を生成する手段と、
を備える装置。
［２２］シャーシと、
前記シャーシに結合された固定サポートであって、前記サポートは、第１の軸を有する、固定サポート
前記第１の軸に沿って前記サポートに対し動くことができる磁気素子と、
前記第１の軸を囲む少なくとも１つの導電性コイルと、
前記少なくとも１つのコイルに存在する電流からエネルギをハーベストする手段と、
前記ハーベストされたエネルギを貯蔵する手段と
を備える装置。

Claims (22)

1. シャーシと、
   前記シャーシに結合された固定サポートであって、前記固定サポートは、第１の軸を有する、固定サポートと、
   前記第１の軸に沿って前記固定サポートに対し動くことができる磁気素子と、
   前記第１の軸を囲む少なくとも１つの導電性コイルと、
   ユーザが触感的に認識可能である方向性インパルスを生成するために、電流プロファイルにしたがい前記少なくとも１つの導電性コイルを通して電流を生成するように構成された電流制御ブロックであって、前記電流プロファイルは、少なくとも１サイクルにわたり、前記第１の軸に沿った一方向への前記磁気素子の最大加速度が、前記第１の軸に沿った他方向への前記磁気素子の最大加速度よりも大きくなるように、前記磁気素子を前記第１の軸に沿って動かすように設計される、電流制御ブロックと、
   を備える装置。
2. ハンドヘルドデバイスをさらに備え、前記シャーシは、前記ハンドヘルドデバイスのシャーシを形成する、請求項１に記載の装置。
3. 前記ハンドヘルドデバイスは、モバイル電話を備える、請求項２に記載の装置。
4. 前記ハンドヘルドデバイスは、パーソナルナビゲーションデバイスを備える、請求項２に記載の装置。
5. 前記電流制御ブロックは、前記磁気素子を前記第１の軸に沿って動かすために、前記複数の導電性コイルの各々の電流プロファイルを別々に生成するように構成される、請求項１に記載の装置。
6. アクティブ電流生成ブロックを備える前記電流制御ブロックは、
   前記少なくとも１つのコイルに存在することが望まれる電流の大きさおよび符号を生成するための論理制御ユニットと、
   前記論理制御ユニットの出力をアナログ電流に変換するためのデジタル／アナログ変換器と
   を備える、請求項１に記載の装置。
7. 前記電流制御ブロックは、
   前記電流プロファイルを生成するためのアクティブ電流生成ブロックと、
   再充電可能なエネルギ源を充電するために、前記少なくとも１つのコイルに存在する電流からエネルギをハーベストするためのパッシブエネルギハーベストブロックと、
   前記少なくとも１つのコイルを前記アクティブ電流生成ブロックおよびパッシブエネルギハーベストブロックに選択的に結合するスイッチング素子と
   を備える、請求項１に記載の装置。
8. 少なくとも１つのバネをさらに備え、前記少なくとも１つのバネの第１の端は前記固定サポートに固定して結合され、前記バネの第２の端は、前記磁気素子に結合される、請求項１に記載の装置。
9. 前記固定サポートに沿って配置された少なくとも１つの補助磁石をさらに備え、前記少なくとも１つの補助磁石は、前記固定サポート内の前記磁気素子のより近い端を反発するように構成される、請求項１に記載の装置。
10. 前記固定サポートは、チューブを備え、前記磁気素子は、前記チューブの水平軸に沿った移動のために、前記チューブの内部に提供される、請求項１に記載の装置。
11. シャーシと、
    前記シャーシに結合された固定サポートであって、前記固定サポートは、第１の軸を有する、固定サポートと、
    前記第１の軸に沿って前記固定サポートに対し動くことができる磁気素子と、
    前記第１の軸を囲む少なくとも１つの導電性コイルと、
    再充電可能なエネルギ源と、
    ユーザが触感的に認識可能である方向性インパルスを生成するために、前記少なくとも１つの導電性コイルを通して電流を生成するように構成された電流制御ブロックであって、前記電流制御ブロックは、前記少なくとも１つのコイルに存在する電流からエネルギをハーベストし、前記ハーベストされたエネルギを使用して前記再充電可能なエネルギ源を充電するようにさらに構成される、電流制御ブロックと、
    前記少なくとも１つのコイルを前記アクティブ電流生成ブロックおよび前記パッシブエネルギハーベストブロックに選択的に結合するスイッチング素子と
    を備える、装置。
12. 前記スイッチング素子は、機械的な双投スイッチを備える、請求項１１に記載の装置。
13. 前記スイッチング素子は、少なくとも１つの電子トランジスタを備える、請求項１１に記載の装置。
14. 前記パッシブエネルギハーベストブロックは、整流器を備える、請求項１１に記載の装置。
15. 前記パッシブエネルギハーベストブロックは、電圧アップコンバータを備える、請求項１１に記載の装置。
16. 前記再充電可能なエネルギ源は、前記少なくとも１つのコイルにおいて前記電流を生成するための前記アクティブ電流生成ブロックに結合される、請求項１１に記載の装置。
17. ユーザが触感的に認識可能である方向性インパルスを生成するために、固定サポートを囲む少なくとも１つのコイルにおいて電流を生成することを備え、前記固定サポートは、前記固定サポートの第１の軸に沿って動くことができる磁気素子に結合され、前記電流は、少なくとも１つのサイクルにわたり、前記第１の軸に沿った一方向への前記磁気素子の最大加速度が、前記第１の軸に沿った他方向への前記磁気素子の最大加速度よりも大きくなるように、前記磁気素子を前記第１の軸に沿って動かす、方法。
18. 前記少なくとも１つのコイルで電流を生成していない場合に前記少なくとも１つのコイルからエネルギをハーベストすることと、
    前記ハーベストされたエネルギを再充電可能なエネルギ源に貯蔵することと
    をさらに備える、請求項１７に記載の方法。
19. ユーザが触感的に認識可能である方向性インパルスを生成するために、アクティブインターバルの間、固定サポートを囲む少なくとも１つのコイルにおいて電流を生成することであって、前記固定サポートは、前記固定サポートの第１の軸に沿って動くことができる磁気素子に結合され、前記電流は、前記第１の軸に沿って前記磁気素子を動かす、生成することと、
    パッシブインターバルの間、前記少なくとも１つのコイルからエネルギをハーベストすることと、
    前記ハーベストされたエネルギを充電可能なエネルギ源に貯蔵することと、
    を備える、方法。
20. 前記エネルギをハーベストすることは、前記少なくとも１つのコイルの端を、出力電圧を生成するための電圧アップコンバータに結合することを備える、請求項１９に記載の方法。
21. シャーシと、
    前記シャーシに結合された固定サポートであって、前記固定サポートは、第１の軸を有する、固定サポートと、
    前記第１の軸に沿って前記固定サポートに対し動くことができる磁気素子と、
    前記第１の軸を囲む少なくとも１つの導電性コイルと、
    ユーザが触感的に認識可能である方向性インパルスを前記第１の軸に沿って生成するために、前記少なくとも１つの導電性コイルにおいて電流を生成する手段と、
    を備える装置。
22. シャーシと、
    前記シャーシに結合された固定サポートであって、前記固定サポートは、第１の軸を有する、固定サポートと、
    前記第１の軸に沿って前記固定サポートに対し動くことができる磁気素子と、
    前記第１の軸を囲む少なくとも１つの導電性コイルと、
    前記少なくとも１つのコイルに存在する電流からエネルギをハーベストする手段と、
    前記ハーベストされたエネルギを貯蔵する手段と
    を備える装置。

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