KR20210070938A - 전자기 트랜스듀서의 코일 임피던스를 추정하기 위한 방법들 및 시스템들 - Google Patents
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Abstract
방법은 전자기 부하의 조건에 기초하여, 전자기 부하의 임피던스를 측정하기 위한 복수의 임피던스 측정 기법들로부터 선택된 측정 기법을 선택하는 단계 및 전자기 부하의 임피던스의 추정치를 생성하기 위해 선택된 측정 기법을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
Description
관련된 출원
본 발명은 2019년 12월 5일에 출원된 미국 가 특허 출원 일련 번호 제 62/944,090 호에 대한 우선권을 주장하며, 이는 전체적으로 본 명세서에 참조로 포함된다.
개시 분야
본 발명은 일반적으로 전자기 트랜스듀서, 특히 햅틱 트랜스듀서의 코일 임피던스를 추정하는 것에 관한 것이다.
진동-햅틱 트랜스듀서들 예를 들면, 선형 공진 액추에이터들(LRAs)은 사용자에게 진동 피드백을 생성하기 위해 모바일 폰들과 같은 휴대용 장치들에서 널리 사용된다. 다양한 형태들의 진동-햅틱 피드백은 사용자의 피부에 상이한 촉감들을 생성하고, 최신 장치들에 대한 인간-기계 상호작용들에서 점점 더 많은 역할들을 할 수 있다.
LRA는 매스-스프링 전기-기계 진동 시스템으로서 모델링될 수 있다. 적절하게 설계되거나 제어된 구동 신호들로 구동될 때, LRA는 특정의 원하는 형태들의 진동들을 생성할 수 있다. 예를 들면, 사용자의 손가락에 대한 날카롭고 선명한-절단 진동 패턴은 기계적인 버튼 클릭을 모방한 감각을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 선명한-절단 진동은 그후 기계식 버튼들을 대체하기 위해 가상 스위치로서 사용될 수 있다.
도 1은 장치(100)의 진동-햅틱 시스템의 일례를 도시한다. 장치(100)는 증폭기(102)에 인가된 신호를 제어하도록 구성된 제어기(101)를 포함할 수 있다. 그 후, 증폭기(102)는 신호에 기초하여 햅틱 트랜스듀서(103)를 구동할 수 있다. 제어기(101)는 신호를 출력하기 위해 트리거(trigger)에 의해 트리거링될 수 있다. 트리거는 예를 들면, 화면의 압력 또는 힘 센서 또는 장치(100)의 가상 버튼을 포함할 수 있다.
다양한 형태들의 진동-햅틱 피드백 중에서, 지속된 지속기간의 톤 진동들은 인입 호출들 또는 메시지들, 긴급 경보들, 및 타이머 경고들 등과 같은 미리 정의된 특정 이벤트들을 장치의 사용자에게 통보하는데 중요한 역할을 할 수 있다. 톤 진동 통보들을 효율적으로 생성하기 위해, 그 공진 주파수로 햅틱 액추에이터를 동작시키는 것이 바람직할 수 있다.
햅틱 트랜스듀서의 공진 주파수 f0 는 대략적으로 다음으로서 추정될 수 있다:
여기서 C는 스프링 시스템의 순응도(compliance)이고, M은 등가 이동 질량이며, 이는 햅틱 트랜스듀서의 실제 이동 부분 및 햅틱 트랜스듀서를 수용하는 휴대용 장치의 질량 양쪽 모두에 기초하여 결정될 수 있다.
개별적인 햅틱 트랜스듀서들의 샘플-대-샘플 변동들, 모바일 장치 어셈블리 변동들, 노화로 인한 시간적 구성요소 변경들, 및 사용자가 장치를 쥐는 다양한 상이한 세기들과 같은 사용 조건들로 인해, 햅틱 트랜스듀서의 진동 공진은 수시로 달라질 수 있다.
도 2a는 매스-스프링 시스템(201)을 포함하는 선형 시스템으로서 모델링된 선형 공진 액추에이터(LRA)의 일례를 도시한다. LRA들은 예를 들면, 인가된 전압 레벨들, 동작 온도, 및 동작의 주파수에 따라 상이하게 거동할 수 있는 비-선형 구성요소들이다. 그러나, 이들 구성요소들은 특정 조건들 내에서 선형 구성요소들로서 모델링될 수 있다.
도 2b는 LRA의 매스-스프링 시스템(201)의 전기적 등가 모델을 포함하는 선형 시스템으로서 모델링된 LRA의 일례를 도시한다. 이 예에서 LRA는 전기 및 기계 요소들을 갖는 3차 시스템으로서 모델링된다. 특히, Re와 Le는 각각 코일-자석 시스템의 DC 저항 및 코일 인덕턴스이고; Bl은 코일의 자기력 인자이다. 구동 증폭기는 출력 임피던스(Ro)와 함께 전압 파형(V(t))을 출력한다. 단자 전압(VT(t))은 햅틱 트랜스듀서의 단자들에 걸쳐 감지될 수 있다. 매스-스프링 시스템(201)은 속도(u(t))로 이동한다.
LRA와 같은 전자기 부하는 코일 임피던스(Zcoil)와 기계적 임피던스(Zmech)의 합으로서 보여진 바와 같이 그것의 임피던스(ZLRA)에 의해 특징지워질 수 있다.
코일 임피던스(Zcoil)는 결과적으로, 인덕턴스(Le)와 직렬인 직류(DC) 저항(Re)을 포함할 수 있다.
기계적 임피던스(Zmech)는 햅틱 트랜스듀서의 매스-스프링 시스템의 기계적 마찰을 나타내는 전기 저항을 표현하는 공진에서의 저항(RRES), 햅틱 트랜스듀서의 매스-스프링 시스템의 등가 이동 질량(M)을 나타내는 전기 커패시턴스를 표현하는 커패시턴스(CMES), 및 햅틱 트랜스듀서의 매스-스프링 시스템의 순응도(C)를 나타내는 인덕턴스(LCES)를 포함하는 3개의 파라미터에 의해 정의될 수 있다. 전체 기계적 임피던스의 전기적 등가는 RRES, CMES, LCES의 병렬 연결이다. 이 병렬 연결의 라플라스 변환은 다음에 의해 설명된다:
햅틱 트랜스듀서의 공진 주파수(f0)는 다음으로서 표현될 수 있다:
LRA의 품질 인자(Q)는 다음으로서 표현될 수 있다:
방정식 (6)을 참조하면, 표현이 저항들(Re 및 RRES)의 병렬 연결을 설명하는 서브표현(즉, 
)을 포함함이 직관적이지 않게 나타날 수 있으며, 도 2b에서 이들 저항들은 직렬 연결로 표시된다. 그러나, 이러한 것은 구동 전압(Ve)이 진동하고 있지만 그 다음, 갑자기 턴 오프되고 제로가 되는 경우일 수 있다. 도 2b에 도시된 전압 증폭기는 낮은 소스 임피던스, 이상적으로는 제로 소스 임피던스를 갖는 것으로 고려될 수 있다. 이들 조건들 하에서, 구동 전압(Ve)이 제로가 될 때, 전압 증폭기는 회로로부터 효과적으로 사라진다. 그 지점에서, 저항(RRES)의 최하단 단자와 같이 도 2b에서 저항(Re)의 최상단 단자가 접지되고, 따라서 저항들(Re 및 RRES)은 실제로 방정식 (6)에서 반영된 바와 같이 병렬로 연결된다.
LRA들 또는 마이크로스피커들과 같은 전자기 트랜스듀서들은 느린 응답 시간들을 가질 수 있다. 도 3은 LRA에 대한 일 예시적인 구동 신호, LRA를 통한 전류, 및 LRA의 역 기전력(역 EMF)을 묘사하는, LRA의 일 예시적인 응답의 그래프이며, 이러한 역 EMF는 트랜스듀서의 이동 요소(예로서, 코일 또는 자석)의 속도에 비례할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, LRA에 에너지가 전달됨에 따라 역 EMF의 어택 시간(attack time)이 느려질 수 있으며, 역 EMF의 일부 "링잉(ringing)"은 LRA에 저장된 기계적 에너지가 방전됨에 따라 구동 신호가 종료된 후에 발생할 수 있다. 햅틱 LRA의 맥락에서, 이러한 거동 특성은 "바삭바삭한(crisp)" 촉각 반응 대신에 "걸쭉한(mushy)" 느낌의 클릭 또는 펄스를 야기할 수 있다. 따라서, LRA가 대신에 도 4에 도시된 것과 유사한 응답을 갖는 것이 바람직할 수 있는데, 여기서 구동 신호가 종료된 후에 최소 링잉이 존재하고, 이는 햅틱 맥락에서 더 "바삭바삭한" 촉각 응답을 제공할 수 있다. 그에 따라, 그 처리된 구동 신호가 트랜스듀서에 인가될 때, 트랜스듀서의 속도 또는 역 EMF가 도 4의 속도 또는 역 EMF에 더 근접하도록 처리를 구동 신호에 적용하는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 교시들에 따르면, 전자기 트랜스듀서의 코일 저항을 추정하는 것과 연관된 단점들 및 문제점들이 감소되거나 제거될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 방법은 전자기 부하의 조건에 기초하여, 전자기 부하의 임피던스를 측정하기 위한 복수의 임피던스 측정 기법들로부터 선택된 측정 기법을 선택하는 단계 및 전자기 부하의 임피던스의 추정치를 생성하기 위해 선택된 측정 기법을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 이들 및 다른 실시예들에 따르면, 전자기 부하의 임피던스를 추정하기 위한 시스템은 전자기 부하의 조건에 기초하여, 전자기 부하의 임피던스를 측정하기 위한 복수의 임피던스 측정 기법들로부터 선택된 측정 기법을 선택하고 전자기 부하의 임피던스의 추정치를 생성하기 위해 선택된 측정 기법을 수행하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 이들 및 다른 실시예들에 따르면, 호스트 장치는 전자기 부하 및
서브시스템을 포함하고, 상기 서브시스템은 상기 전자기 부하에 결합되고, 상기 전자기 부하의 조건에 기초하여, 상기 전자기 부하의 임피던스를 측정하기 위한 복수의 임피던스 측정 기법들로부터 선택된 측정 기법을 선택하고, 상기 전자기 부하의 임피던스의 추정치를 생성하기 위해 상기 선택된 측정 기법을 수행하도록 구성된다.
본 발명의 기술적 장점들은 본 명세서에 포함된 도면들, 설명 및 청구항들로부터 당업자에게 용이하게 명백할 수 있다. 실시예들의 목적들 및 장점들은 적어도, 청구항들에서 특히 지적된 요소들, 피쳐(feature)들, 및 그 조합들에 의해 실현되고 성취될 것이다.
상기 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명 둘 모두가 예들이고, 설명하기 위한 것이며 본 발명에서 제시된 청구항들을 제한하는 것이 아님을 이해해야 한다.
본 실시예들 및 그들의 장점들의 더 완전한 이해는 첨부된 도면들과 결부하여 취해진 다음의 설명을 참조함으로써 획득될 수 있고, 여기서 유사한 도면 부호들은 유사한 피쳐들을 나타내며, 여기서:
도 1은 당업계에 알려진 바와 같이, 장치의 진동-햅틱 시스템의 일례를 도시한 도면.
도 2a 및 도 2b는 각각 당업계에 알려진 바와 같이, 선형 시스템으로서 모델링된 선형 공진 액추에이터(LRA)의 일례를 도시한 도면들.
도 3은 당업계에 알려진 바와 같이, 전자기 부하의 예시적인 파형들의 그래프를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른, 전자기 부하의 바람직한 예시적인 파형들의 그래프를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른, 일 예시적인 모바일 장치의 선택된 구성요소들의 블록도.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른, 일 예시적인 통합된 햅틱 시스템의 선택된 구성요소들의 블록도.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른, 트랜스듀서 역학을 개선하기 위한 일 예시적인 시스템을 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른, 선형 시스템으로서 모델링되고 음의 저항을 포함하는 선형 공진 액추에이터(LRA)의 일례를 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른, 햅틱 상태 기계의 예시적인 동작에 대한 흐름도.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른, 코일 임피던스 추정을 위해 열 모델을 사용할 때의 햅틱 상태 기계의 예시적인 동작에 대한 흐름도.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른, 코일 임피던스 추정을 위해 배경 교정을 사용할 때의 햅틱 상태 기계의 예시적인 동작에 대한 흐름도.
도 12a 및 도 12b(본 명세서에서 "도 12"로서 함께 언급될 수 있음)는 본 발명에 따른, 햅틱 상태 기계가 이용할 수 있는 가능한 음성 코일 임피던스 추정 접근법들을 요약하는 표를 도시한 도면들.
도 1은 당업계에 알려진 바와 같이, 장치의 진동-햅틱 시스템의 일례를 도시한 도면.
도 2a 및 도 2b는 각각 당업계에 알려진 바와 같이, 선형 시스템으로서 모델링된 선형 공진 액추에이터(LRA)의 일례를 도시한 도면들.
도 3은 당업계에 알려진 바와 같이, 전자기 부하의 예시적인 파형들의 그래프를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른, 전자기 부하의 바람직한 예시적인 파형들의 그래프를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른, 일 예시적인 모바일 장치의 선택된 구성요소들의 블록도.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른, 일 예시적인 통합된 햅틱 시스템의 선택된 구성요소들의 블록도.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른, 트랜스듀서 역학을 개선하기 위한 일 예시적인 시스템을 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른, 선형 시스템으로서 모델링되고 음의 저항을 포함하는 선형 공진 액추에이터(LRA)의 일례를 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른, 햅틱 상태 기계의 예시적인 동작에 대한 흐름도.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른, 코일 임피던스 추정을 위해 열 모델을 사용할 때의 햅틱 상태 기계의 예시적인 동작에 대한 흐름도.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른, 코일 임피던스 추정을 위해 배경 교정을 사용할 때의 햅틱 상태 기계의 예시적인 동작에 대한 흐름도.
도 12a 및 도 12b(본 명세서에서 "도 12"로서 함께 언급될 수 있음)는 본 발명에 따른, 햅틱 상태 기계가 이용할 수 있는 가능한 음성 코일 임피던스 추정 접근법들을 요약하는 표를 도시한 도면들.
이하의 설명은 본 발명에 따른 예시적인 실시예들을 제시한다. 또 다른 예시적인 실시예들 및 구현들은 당업자들에게 명백할 것이다. 게다가, 당업자들은 다양한 등가의 기법들이 하기에 논의된 실시예를 대신하여, 또는 그와 결부하여 적용될 수 있음을 인식할 것이며, 모든 이러한 등가물들은 본 발명에 의해 포함되는 것으로서 간주되어야 한다.
다양한 전자 장치들 또는 스마트 장치들은 트랜스듀서들, 스피커들, 및 음향 출력 트랜스듀서들 예를 들면, 적합한 전기 구동 신호를 음압파 또는 기계적 진동과 같은 음향 출력으로 변환하기 위한 임의의 트랜스듀서를 가질 수 있다. 예를 들면, 많은 전자 장치들은 사운드 생성을 위한 예를 들면, 오디오 콘텐트의 재생, 음성 통신들을 위한 및/또는 청취가능한 통보들을 제공하기 위한 하나 이상의 스피커들 또는 확성기들을 포함할 수 있다.
이러한 스피커들 또는 확성기들은 가요성 다이어프램 예를 들면, 종래의 확성기 원뿔에 기계적으로 결합되거나, 장치의 표면 예를 들면, 모바일 장치의 유리 스크린에 기계적으로 결합되는 전자기 액추에이터 예를 들면, 음성 코일 모터를 포함할 수 있다. 일부 전자 장치들은 또한, 초음파들을 생성할 수 있는 예를 들면, 근접성 검출 유형 애플리케이션들 및/또는 기계 대 기계 통신에 사용하기 위한 음향 출력 트랜스듀서들을 포함할 수 있다.
많은 전자 장치들은 부가적으로 또는 대안적으로, 사용자에 대한 통보들 또는 햅틱 제어 피드백을 위한 진동들을 생성하는 것에 맞춰진 더 특수화된 음향 출력 트랜스듀서들 예를 들면, 햅틱 트랜스듀서들을 포함할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 전자 장치는 액세서리 장치의 대응하는 연결기와 탈착가능한 결합 연결을 하기 위한 연결기 예로서, 소켓을 가질 수 있고, 트랜스듀서를 구동하기 위해, 연결될 때 액세서리 장치의, 상기 언급된 유형들 중 하나 이상의 연결기에 구동 신호를 제공하도록 배열될 수 있다. 이러한 전자 장치는 따라서, 호스트 장치의 트랜스듀서 또는 적합한 구동 신호로 연결된 액세서리를 구동하기 위한 구동 회로를 포함할 것이다. 음향 또는 햅틱 트랜스듀서들에 대해, 구동 신호는 일반적으로, 아날로그 시변 전압 신호 예를 들면, 시변 파형일 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른, 일 예시적인 호스트 장치(502)의 선택된 구성요소들의 블록도를 도시한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 호스트 장치(502)는 인클로저(enclosure)(501), 제어기(503), 메모리(504), 힘 센서(505), 마이크로폰(506), 선형 공진 액추에이터(507), 무선 송신기/수신기(508), 스피커(510), 및 통합된 햅틱 시스템(512)을 포함할 수 있다.
인클로저(501)는 호스트 장치(502)의 다양한 구성요소들을 수용하기 위한 임의의 적합한 하우징, 케이싱, 또는 다른 인클로저를 포함할 수 있다. 인클로저(501)는 플라스틱, 금속, 및/또는 임의의 다른 적합한 재료들로 구성될 수 있다. 게다가, 인클로저(501)는 호스트 장치(502)가 호스트 장치(502)의 사용자의 사람에게 용이하게 운반되도록 적응될 수 있다(예로서, 크기가 조정되고 형태가 잡힘). 그에 따라, 호스트 장치(502)는 스마트 폰, 태블릿 컴퓨팅 장치, 핸드헬드 컴퓨팅 장치, 개인 휴대용 정보 단말기, 노트북 컴퓨터, 비디오 게임 제어기, 또는 호스트 장치(502)의 사용자의 사람에게 용이하게 운반될 수 있는 임의의 다른 장치를 포함할 수 있지만 그것들에 제한되지 않는다.
제어기(503)는 인클로저(501) 내에 수용될 수 있으며 프로그램 명령들을 해석하고/거나 실행하고/거나 데이터를 처리하도록 구성된 임의의 시스템, 장치, 또는 장비를 포함할 수 있으며, 제한 없이 마이크로프로세서, 마이크로제어기, 디지털 신호 프로세서(DSP), 주문형 반도체(application specific integrated circuit; ASIC), 또는 프로그램 명령들을 해석하고/거나 실행하고/거나 데이터를 처리하도록 구성된 임의의 다른 디지털 또는 아날로그 회로를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어기(503)는 메모리(504) 및/또는 제어기(503)에 액세스가능한 다른 컴퓨터 판독가능한 매체들에 저장된 프로그램 명령들을 해석하고/거나 실행하고/거나 데이터를 처리한다.
메모리(504)는 인클로저(501) 내에 수용될 수 있고, 제어기(503)에 통신가능하게 결합될 수 있고, 일정 기간 동안 프로그램 명령들 및/또는 데이터를 유지하도록 구성된 임의의 시스템, 장치, 또는 장비(예로서, 컴퓨터 판독가능한 매체들)를 포함할 수 있다. 메모리(504)는 랜덤 액세스 메모리(RAM), 전기 소거가능한 프로그래밍가능한 판독 전용 메모리(EEPROM), 개인용 컴퓨터 메모리 카드 국제 협회(PCMCIA) 카드, 플래시 메모리, 자기 저장장치, 광학 자기 저장장치, 또는 임의의 적합한 선택 및/또는 호스트 장치(502)에 대한 전력이 턴 오프된 후에 데이터를 유지하는 휘발성 또는 비 휘발성 메모리의 어레이를 포함할 수 있다.
마이크로폰(506)은 인클로저(501) 내에 적어도 부분적으로 수용될 수 있고, 제어기(503)에 통신가능하게 결합될 수 있고, 마이크로폰(506)에서 입사하는 사운드를 제어기(503)에 의해 처리될 수 있는 전기 신호로 변환하도록 구성된 임의의 시스템, 장치, 또는 장비를 포함할 수 있으며, 이러한 사운드는 다이어프램 또는 멤브레인에서 수신된 음파 진동들에 기초하여 달라지는 전기 용량을 갖는 멤브레인 또는 다이어프램을 사용하여 전기 신호로 변환된다. 마이크로폰(506)은 정전기 마이크로폰, 콘덴서 마이크로폰, 일렉트릿 마이크로폰, 마이크로전자기계 시스템들(MEMs) 마이크로폰, 또는 임의의 다른 적합한 용량성 마이크로폰을 포함할 수 있다.
무선 송신기/수신기(508)는 인클로저(501) 내에 수용될 수 있고, 제어기(503)에 통신가능하게 결합될 수 있고, 안테나의 도움으로 무선 주파수 신호들을 생성하고 송신할 뿐만 아니라, 무선 주파수 신호들을 수신하고 이러한 수신된 신호들에 의해 전달된 정보를 제어기(503)에 의해 사용가능한 형태로 변환하도록 구성된 임의의 시스템, 장치, 또는 장비를 포함할 수 있다. 무선 송신기/수신기(508)는 제한 없이, 셀룰러 통신들(예로서, 2G, 3G, 4G, LTE, 등), 단거리 무선 통신들(예로서, 블루투스), 상업용 무선 신호들, 텔레비전 신호들, 위성 라디오 신호들(예로서, GPS), 무선 충실도, 등을 포함하는 다양한 유형들의 무선 주파수 신호들을 송신하고/거나 수신하도록 구성될 수 있다.
스피커(510)는 인클로저(501) 내에 적어도 부분적으로 수용될 수 있거나 인클로저(501) 외부에 있을 수 있고, 제어기(503)에 통신가능하게 결합될 수 있고, 전기 오디오 신호 입력에 응답하여 사운드를 생성하도록 구성된 임의의 시스템, 장치, 또는 장비를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 스피커는 원통형 자기 갭을 통해 축방향으로 이동하도록 음성 코일을 제한하는 가요성 서스펜션을 통해 단단한 프레임에 기계적으로 결합된 경량 다이어프램을 이용하는 동적 확성기를 포함할 수 있다. 음성 코일에 전기 신호가 인가될 때, 음성 코일의 전류에 의해 자기장이 생성되어, 그것을 가변 전자석으로 만든다. 코일 및 구동기의 자기 시스템이 상호작용하여, 코일(따라서, 부착된 원뿔)로 하여금 앞뒤로 움직이게 하는 기계적 힘을 생성하고, 그에 의해 증폭기로부터 나오는 인가된 전기 신호의 제어 하에 사운드를 재생한다.
힘 센서(505)는 인클로저(501) 내에 수용될 수 있고, 힘, 압력, 또는 접촉(예로서, 인간 손가락과의 상호작용)를 감지하고 전기 또는 전자 신호를 이러한 힘, 압력, 또는 접촉에 응답하여 생성하기 위한 임의의 적합한 시스템, 장치, 또는 장비를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 이러한 전기 또는 전자 신호는 힘 센서에 가해진 힘, 압력, 또는 접촉의 크기의 함수일 수 있다. 이들 및 다른 실시예들에서, 이러한 전자 또는 전기 신호는 햅틱 피드백이 주어지는 입력 신호와 연관된 범용 입력/출력 신호(GPIO)를 포함할 수 있다. 힘 센서(505)는 제한 없이, 용량성 변위 센서, 유도성 힘 센서(예로서, 저항성 유도성 용량성 센서), 변형 게이지, 압전기력 센서, 힘 감지 저항기, 압전기력 센서, 박막 힘 센서, 또는 양자 터널링 복합 기반 힘 센서를 포함할 수 있다. 본 발명에서 명확성 및 설명의 목적들을 위해, 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "힘"은 힘 뿐만 아니라, 압력 및 접촉과 같지만, 그들에 제한되지 않는 힘을 나타내거나 힘에 유사한 물리적 양들을 언급할 수 있다.
선형 공진 액추에이터(507)는 인클로저(501) 내에 수용될 수 있으며, 단일 축에 걸쳐 진동하는 기계적 힘을 생성하기 위한 임의의 적합한 시스템, 장치, 또는 장비를 포함할 수 있다. 예를 들면, 일부 실시예들에서, 선형 공진 액추에이터(507)는 스프링에 연결된 이동 질량에 대해 눌려진 음성 코일을 구동하기 위해 교류 전압에 의존할 수 있다. 음성 코일이 스프링의 공진 주파수로 구동될 때, 선형 공진 액추에이터(507)는 지각가능한 힘으로 진동할 수 있다. 따라서, 선형 공진 액추에이터(507)는 특정 주파수 범위 내의 햅틱 애플리케이션들에 유용할 수 있다. 명확성 및 설명의 목적들을 위해, 본 발명은 선형 공진 액추에이터(507)의 사용과 관련하여 설명되지만, 임의의 다른 유형 또는 유형들의 진동 액추에이터들(예로서, 편심 회전 질량 액추에이터들)이 선형 공진 액추에이터(507) 대신에 또는 그것에 더하여 사용될 수 있음이 이해된다. 게다가, 다수의 축들에 걸쳐 진동하는 기계적 힘을 생성하도록 배열된 액추에이터들이 선형 공진 액추에이터(507) 대신에 또는 그에 더하여 사용될 수 있음이 또한 이해된다. 본 발명의 어딘가에서 설명된 바와 같이, 선형 공진 액추에이터(507)는 통합된 햅틱 시스템(512)으로부터 수신된 신호에 기초하여, 기계적 버튼 교체 및 용량성 센서 피드백 중 적어도 하나를 위해 호스트 장치(502)의 사용자에게 햅틱 피드백을 렌더링할 수 있다.
통합된 햅틱 시스템(512)은 인클로저(501) 내에 수용될 수 있고, 힘 센서(505) 및 선형 공진 액추에이터(507)에 통신가능하게 결합될 수 있으며, 호스트 장치(502)에 가해진 힘(예로서, 인간 손가락에 의해 호스트 장치(502)의 가상 버튼에 적용된 힘)을 나타내는 힘 센서(505)로부터 신호를 수신하고 호스트 장치(502)에 적용된 힘에 응답하여 선형 공진 액추에이터(507)를 구동하기 위한 전자 신호를 생성하도록 구성된 임의의 시스템, 장치, 또는 장비를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따른 일 예시적인 통합된 햅틱 시스템의 상세는 도 6에 묘사된다.
특정 예시적인 구성요소들이 호스트 장치(502)(예로서, 제어기(503), 메모리(504), 힘 센서(506), 마이크로폰(506), 무선 송신기/수신기(508), 스피커(들)(510))에 통합된 것으로서 도 5에서 상기 묘사될지라도, 본 발명에 따른 호스트 장치(502)는 상기 구체적으로 열거되지 않은 하나 이상의 구성요소들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 5가 특정 사용자 인터페이스 구성요소를 묘사할지라도, 호스트 장치(502)는 도 5에 도시된 것들에 더하여 하나 이상의 다른 사용자 인터페이스 구성요소들(키패드, 접촉 스크린, 및 디스플레이를 포함하지만 그들로 제한되지 않음)을 포함할 수 있고, 따라서 사용자가 호스트 장치(502) 및 그 연관된 구성요소들과 상호작용하고/거나 달리 조작하는 것을 허용한다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른, 일 예시적인 통합된 햅틱 시스템(512A)의 선택된 구성요소들의 블록도를 도시한다. 일부 실시예들에서, 통합된 햅틱 시스템(512A)은 도 5의 통합된 햅틱 시스템(512)을 구현하기 위해 사용될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 통합된 햅틱 시스템(512A)은 디지털 신호 프로세서(DSP)(602), 메모리(604), 및 증폭기(606)를 포함할 수 있다.
DSP(602)는 프로그램 명령들을 해석하고/거나 실행하고/거나 데이터를 처리하도록 구성된 임의의 시스템, 장치, 또는 장비를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, DSP(602)는 메모리(604) 및/또는 DSP(602)에 액세스가능한 다른 컴퓨터 판독가능한 매체들에 저장된 프로그램 명령들을 해석하고/거나 실행하고/거나 데이터를 처리할 수 있다.
메모리(604)는 DSP(602)에 통신가능하게 결합될 수 있고, 일정 기간 동안 프로그램 명령들 및/또는 데이터를 유지하도록 구성된 임의의 시스템, 장치, 또는 장비(예로서, 컴퓨터 판독가능한 매체들)를 포함할 수 있다. 메모리(604)는 랜덤 액세스 메모리(RAM), 전기 소거가능한 프로그래밍가능한 판독 전용 메모리(EEPROM), 개인용 컴퓨터 메모리 카드 국제 협회(PCMCIA) 카드, 플래시 메모리, 자기 저장장치, 광학 자기 저장장치, 또는 임의의 적합한 선택 및/또는 호스트 장치(502)에 대한 전력이 턴 오프된 후에 데이터를 유지하는 휘발성 또는 비 휘발성 메모리의 어레이를 포함할 수 있다.
증폭기(606)는 DSP(602)에 전기적으로 결합될 수 있고 출력 신호(VOUT)를 생성하기 위해 입력 신호(VIN)(예로서, 시변 전압 또는 전류)의 전력을 증가시키도록 구성된 임의의 적합한 전자 시스템, 장치, 또는 장비를 포함할 수 있다. 예를 들면, 증폭기(606)는 신호의 진폭을 증가시키기 위해 전원(명시적으로 도시되지 않음)으로부터의 전력을 사용할 수 있다. 증폭기(606)는 제한 없이, 클래스-D 증폭기를 포함하는, 임의의 적합한 증폭기 클래스를 포함할 수 있다.
동작 시에, 메모리(604)는 하나 이상의 햅틱 재생 파형들을 저장할 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 햅틱 재생 파형들의 각각은 시간의 함수로서 선형 공진 액추에이터(예로서, 선형 공진 액추에이터(507))의 원하는 가속도로서 햅틱 응답(a(t))을 정의할 수 있다. DSP(602)는 힘 센서(505)에 가해진 힘을 나타내는 힘 신호(VSENSE)를 수신하도록 구성될 수 있다. 감지된 힘을 나타내는 힘 신호(VSENSE)의 수신에 응답하여 또는 이러한 수신과 독립적으로, DSP(602)는 메모리(604)로부터 햅틱 재생 파형을 검색하고 처리된 햅틱 재생 신호(VIN)를 결정하기 위해 이러한 햅틱 재생 파형을 처리할 수 있다. 증폭기(606)가 클래스-D 증폭기인 실시예들에서, 처리된 햅틱 재생 신호(VIN)는 펄스 폭 변조 신호를 포함할 수 있다. 감지된 힘을 나타내는 힘 신호(VSENSE)의 수신에 응답하여, DSP(602)는 처리된 햅틱 재생 신호(VIN)로 하여금 증폭기(606)로 출력되게 할 수 있고, 증폭기(606)는 선형 공진 액추에이터(507)를 구동하기 위한 햅틱 출력 신호(VOUT)를 생성하기 위해 처리된 햅틱 재생 신호(VIN)를 증폭할 수 있다.
일부 실시예들에서, 통합된 햅틱 시스템(512A)은 단일 집적 회로에 형성될 수 있으며, 따라서 햅틱 피드백 제어에 대한 기존 접근법들보다 낮은 레이턴시(latency)를 가능하게 한다. 단일 모놀리식 집적 회로의 일부로서 통합된 햅틱 시스템(512A)을 제공함으로써, 통합된 햅틱 시스템(512A)의 다양한 인터페이스들과 시스템 구성요소들 사이의 레이턴시들이 감소되거나 제거될 수 있다.
도 3에 도시된 문제점은 선형 공진 액추에이터(507)의 공진 주파수(f0)에서 임피던스의 급격한 피크를 갖는 고 품질 인자(q)를 갖는 선형 공진 액추에이터(507)로부터 발생할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른, 전자기 부하(701)의 역학을 개선하기 위한 일 예시적인 시스템(700)을 도시한다. 일부 실시예들에서, 시스템(700)은 시스템(700) 및 전자기 부하(701)를 포함하는 호스트 장치(예로서, 호스트 장치(502))에 통합될 수 있다.
동작 시에, 호스트 장치의 시스템(700)의 햅틱 파형 생성기(722)는 햅틱 파형 신호 또는 오디오 신호를 포함하는 원시 트랜스듀서 구동 신호(x'(t))를 생성할 수 있다(파일럿 톤 생성기(718)에 의해 생성된 파일럿 톤이 없는 경우). 일부 실시예들에서, 원시 트랜스듀서 구동 신호(x'(t))는 햅틱 파형 생성기(722) 또는 햅틱 파형 생성기(722)에 액세스가능한 메모리(예로서, 메모리(604))에 의해 저장된 저장된 햅틱 파형들 및/또는 동적으로 생성된 햅틱 파형들에 기초하여 생성될 수 있다.
원시 트랜스듀서 구동 신호(x'(t))는 하기에 더 상세하게 설명된 바와 같이, 전자기 부하(701)의 코일 임피던스의 일부 또는 전부를 효과적으로 소거하기 위해 트랜스듀서 구동 신호(x(t))를 생성하도록 원시 트랜스듀서 구동 신호(x'(t))를 곱셈기(725)의 정정 항과 조합할 수 있는 조합기(726)에 의해 수신될 수 있다. 또한 하기에 설명된 바와 같이, 전자기 부하(701)의 코일 저항을 효과적으로 감소시킴으로써, 시스템(700)은 또한, 전자기 부하(701)의 유효 품질 인자(q)를 감소시킬 수 있으며, 이는 결과적으로, 어택 시간을 감소시키고 원시 트랜스듀서 구동 신호가 종료된 후에 발생하는 링잉을 최소화할 수 있다. 도 7이 조합기(726)에 의해 적용되는 가상의 음의 저항을 묘사할지라도, 일부 실시예들에서 음의 임피던스 필터는 전자기 부하(701)의 코일 임피던스를 효과적으로 감소시키는 동일하거나 유사한 효과를 성취하기 위해 트랜스듀서 구동 신호(x(t))를 생성하기 위해 원시 트랜스듀서 구동 신호(x'(t))에 적용될 수 있다. 이러한 음의 임피던스 필터의 일례는 2020년 3월 12일에 출원되고, 발명의 명칭이 "트랜스듀서 역학을 개선하기 위한 방법들 및 시스템들(Methods and Systems for Improving Transducer Dynamics)"인 미국 특허 출원 일련 번호 제 16/816,790 호에서 설명되며, 이는 전체적으로 본 명세서에 참조로써 통합된다.
트랜스듀서 구동 신호(x(t))는 결과적으로, 전자기 부하(701)를 구동하기 위한 구동 신호(V(t))를 생성하기 위해 증폭기(706)에 의해 증폭될 수 있다. 구동 신호(V(t))에 응답하여, 전자기 부하(701)의 감지된 단자 전압(VT(t))은 제 1 아날로그 디지털 변환기(ADC)(703)에 의해 디지털 표현으로 변환될 수 있다. 유사하게, 감지된 전류(I(t))는 제 2 ADC(704)에 의해 디지털 표현으로 변환될 수 있다. 전류(I(t))는 전자기 부하(701)의 단자에 결합된 저항(Rs)을 갖는 션트 저항기(702)에 걸쳐 감지될 수 있다. 단자 전압(VT(t))은 단자 전압 감지 블록(707) 예를 들면, 볼트 미터에 의해 감지될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 시스템(700)은 임피던스 추정기(714)를 포함할 수 있다. 임피던스 추정기(714)는 감지된 단자 전압(VT(t)), 감지된 전류(I(t)), 및/또는 전자기 부하(701)의 임의의 다른 측정된 파라미터들에 기초하여, 전자기 부하(701)의 전기적 및/또는 기계적 임피던스들의 하나 이상의 구성요소들을 추정하고, 하나 이상의 제어 신호들을 생성하도록 구성된 임의의 적합한 시스템, 장치, 또는 장비를 포함할 수 있다. 예를 들면, 임피던스 추정기(714)에 의해 생성된 하나의 제어 신호는 전자기 부하(701)의 DC 코일 임피던스(Re)의 추정치에 기초하여 생성된 음의 임피던스(Re_neg)를 포함할 수 있다. 또 다른 예로서, 임피던스 추정기(714)는 또한, 전압 오프셋(VOFFSET) 및 전류 오프셋(IOFFSET)을 생성할 수 있고, 이는 임피던스 추정기(714)에 의해 존재하고 감지될 수 있는 임의의 측정 오프셋들을 소거하기 위해 조합기들(710 및 712) 각각에 의해 감지된 단자 전압(VT(t)) 및 감지된 전류(I(t)) 각각으로부터 감산될 수 있다. 또 다른 예로서, 그리고 하기에 더 상세히 설명된 바와 같이, 임피던스 추정기(714)는 햅틱 상태 기계(716)로의 전달을 위해 하나 이상의 제어 신호들을 생성할 수 있다.
또한, 도 7에는 감지된 단자 전압(VT(t)) 및 감지된 전류(I(t))의 오프셋 소거 버전들을 필터링하는 2개의 대역통과 필터들(BPF)(730 및 732)이 각각 도시된다. 대역통과 필터들(730 및 732)은 임피던스 추정기(714)에 진입하는 것으로부터 구동 신호(V(t))의 햅틱 재생 콘텐트를 필터링할 수 있고, 따라서 DC 코일 임피던스(Re)의 정확한 추정치로부터 가능하게 그것을 멀리 바이어싱한다. 예를 들면, 어떠한 햅틱 재생도 존재하지 않는 상황들에서, 이들 대역통과 필터들(730 및 732)의 사용을 우회하는 것이 일부 상황들에서, 바람직할 수 있다. 이러한 순간은 초기 상태(904)에서 도 9를 참조하여 하기에 설명된 바와 같이, 햅틱 파형의 재생 직전에 낮은 레이턴시 초기 Re 추정이 행해져야 할 때 발생할 수 있다. 대역통과 필터들(730 및 732)이 임피던스 추정기(714)에 대한 입력 신호들에 레이턴시를 부가할 수 있기 때문에, 대역통과 필터들(730 및 732)을 우회하는 것이 바람직할 수 있다.
전자기 부하(701)의 전기적 및/또는 기계적 임피던스들의 하나 이상의 구성요소들을 추정하고 음의 코일 임피던스 값(Re_neg)을 생성하기 위한 접근법들의 예들은 제한 없이, 2020년 3월 12일에 출원되고 발명의 명칭이 "트랜스듀서 역학을 개선하기 위한 방법들 및 시스템들(Methods and Systems for Improving Transducer Dynamics)"인 미국 특허 출원 일련 번호 제 16/816,790 호; 2020년 3월 12일에 출원되고 발명의 명칭이 "트랜스듀서 파라미터들을 추정하기 위한 방법들 및 시스템들(Methods and Systems for Estimating Transducer Parameters)"인 미국 특허 출원 일련 번호 제 16/816,833 호; 2020년 4월 7일에 출원되고 발명의 명칭이 "열 보호 및 저항 추정을 위한 트랜스듀서의 열 모델(Thermal Model of Transducer for Thermal Protection and Resistance Estimation)"인 미국 특허 출원 일련 번호 제 16/842,482 호; 및 2019년 3월 29일에 출원되고 발명의 명칭이 "구동기 회로(Driver Circuitry)"인 미국 특허 출원 일련 번호 제 16/369,556 호에서 설명되고, 그들 모두는 전체적으로 본 명세서에서 참조로써 통합된다.
상기 언급되고 하기에 더 상세하게 설명된 바와 같이, 시스템(700)은 트랜스듀서 구동 신호(x(t))를 생성하기 위해 음의 저항 정정 항을 원시 트랜스듀서 구동 신호(x'(t))에 적용함으로써 전자기 부하(701)의 코일 임피던스를 효과적으로 감소시킬 수 있고, 이는 트랜스듀서의 유효 품질 인자(q)를 감소시킬 수 있으며, 이는 결과적으로 어택 시간을 감소시키고 원시 트랜스듀서 구동 신호가 종료된 후에 발생하는 링잉을 최소화할 수 있다. 트랜스듀서의 품질 인자(q)는 다음으로서 표현될 수 있다:
방정식 (7)에서, DC 저항(Re)이 증가함에 따라, 분자 항(RRES*Re)은 분모 항(RRES+Re)보다 빠르게 증가한다. 따라서, 품질 인자(q)는 일반적으로, DC 저항(Re)이 증가함에 따라 증가한다. 그에 따라, 단방향 시스템(700)은 품질 인자(q)를 감소시킬 수 있고, 상기 품질 인자는 DC 저항(Re)을 효과적으로 감소시키는 것이다. 일부 실시예들에서, 시스템(700)은 전자기 부하(701)에서 임계 감쇠가 발생하는 지점까지 유효 DC 저항(Re)을 이상적으로 감소시킬 수 있다.
잠시 도 8로 돌아오면, 도 8은 본 발명의 실시예들에 따른, 전기적 구성요소들(802) 및 기계적 구성요소들(804)의 전기적 모델을 포함하고 전자기 부하(701)와 직렬로 삽입된 음의 임피던스(Re_neg)를 갖는 음의 저항 저항기(806)를 포함하는 선형 시스템으로서 모델링된 전자기 부하(701)의 일례를 도시한다. 음의 임피던스(Re_neg)의 부가는 품질 인자(q)가 DC 저항(Re)으로부터 효과적으로 감산되기 때문에 품질 인자를 낮출 수 있고, 그에 의해 전체 DC 전기 임피던스를 감소시킨다.
실제로, 음의 저항기들은 존재하지 않는다. 대신에, 시스템(700)은 전자기 부하(701)의 수학적 모델과 직렬인 음의 임피던스(Re_neg)의 수학적 모델을 포함하는, 도 8에 도시된 회로와 실질적으로 유사하게 거동하도록 구성될 수 있다. 동작 시에, 시스템(700)은 (예로서, 조합기(726)의 출력부에서) 실제 음의 임피던스(Re_neg)를 갖는 물리적 저항기를 전자기 부하(701)와 직렬로 배치하는 것이 가능했으면, 도 8에 도시된 바와 같이 음의 임피던스(Re_neg)와 DC 저항(Re)의 연결 지점에서 발생할 전압(Vm)을 실제로 계산할 수 있다. 계산된 전압(Vm)은 그 다음, 전자기 부하(701)를 구동시키기 위해 사용될 수 있다.
본질적으로, 시스템(700)은 전자기 부하(701)에 대한 센서리스(sensorless) 속도 제어 피드백 루프를 구현할 수 있다. 피드백 루프는 전자기 부하(701)의 파라미터들의 동적 추정치를 사용하고 전자기 부하(701)의 대부분의 전기적 및 기계적 임피던스를 소거하기 위해 피드백(예로서, 음의 임피던스(Re_neg))을 생성할 수 있다. DC 코일 저항(Re)의 경우, 그것의 추정치는 시스템(700)의 피드백 루프가 안정성을 성취하고 원하는 음의 임피던스 효과를 성취하기 위해 매우 정확해야 한다(예로서, <1%의 오류). 전자기 부하(701)의 전기적 및 기계적 임피던스는 그것에 적용된 자극(예로서, 구동 신호(V(t))의 진폭 및 주파수), 주변 온도 조건들, 및/또는 다른 인자들에 응답하여 변경될 수 있다.
다시 도 7로 돌아오면, 시스템(700)은 또한, 파일럿 톤 생성기(718)를 포함할 수 있다. 파일럿 톤 생성기(718)는 햅틱 상태 기계(716)로부터 수신된 하나 이상의 제어 신호들에 응답하여, 전자기 부하(701)의 공진 주파수보다 상당히 낮거나 큰 파일럿 톤을 생성하도록 구성된 임의의 시스템, 장치, 또는 장비를 포함할 수 있다. 그에 따라, 파일럿 톤 생성기(718)는 전자기 부하에서 지각가능한 햅틱 효과들을 거의 또는 전혀 생성하지 않으면서, 전자기 부하(701)의 전기적 파라미터들에 영향을 미칠 수 있는 주파수들 및 진폭들로 신호들을 구동할 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 파일럿 톤 발생기(718)의 출력은 조합기(724)에 의해 햅틱 파형 생성기(722)의 출력과 조합될 수 있다.
햅틱 상태 기계(716)는 햅틱 트리거 이벤트들, 제어 신호들, 및/또는 시스템(700)의 다른 구성요소들로부터 수신된 다른 정보에 응답하여, 파일럿 톤 생성기(718)의 파일럿 톤 생성을 시퀀싱하기 위해 이러한 다른 구성요소들의 동작, 햅틱 파형 생성기(722)에 의해 생성된 햅틱 파형들, 및 전자기 부하(701)의 코일 저항을 정확하고 효율적으로(시간 레이턴시의 관점에서) 추정하기 위해 임피던스 추정기의 동작을 제어하도록 시스템(700)의 다른 구성요소들에 대한 제어 신호들을 생성하도록 구성된 임의의 시스템, 장치, 또는 장비를 포함할 수 있다.
햅틱 상태 기계(716)의 기능을 더 양호하게 이해하기 위해, 시스템(700) 및 전자기 부하(701)에 대한 다양한 가능한 조건들을 고려하는 것이 예시적일 수 있다. 예를 들면, 전자기 부하(701)에 대한 가능한 조건들은 다음을 포함할 수 있다:
햅틱 파형 생성기(722)에 의해 생성된 햅틱 재생 파형에 대한 가능한 조건들은 다음을 포함할 수 있다:
파일럿 톤 생성기(718)에 의해 생성된 파일럿 톤들에 대한 가능한 조건들은 다음을 포함할 수 있다:
모든 경우들에, 파일럿 톤들은 사용자가 촉각 지각 또는 청각 지각을 통해, 파일럿 톤들의 존재를 지각할 수 없을 정도로 충분히 낮은 진폭들일 수 있다.
햅틱 상태 기계(716)의 기능을 더 양호하게 이해하기 위해, 시스템(700) 및 전자기 부하(701)의 다양한 개체들을 추정하기 위한 다양한 가능한 접근법들을 고려하는 것이 또한 예시적일 수 있다. 예를 들면, 전자기 부하(701)의 DC 코일 저항(Re) 및 코일 인덕턴스(Le)를 결정하기 위한 가능한 추정 접근법들은:
또 다른 예로서, 전압 오프셋(VOFFSET) 및 전류 오프셋(IOFFSET)를 결정하기 위한 가능한 추정 접근법들은 다음을 포함할 수 있다:
또 다른 예로서, 전자기 부하(701)에 의해 보여진 바와 같이 전압과 전류 사이의 관계를 결정하기 위해 열 모델이 사용될 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른, 코일 임피던스 추정을 위해 열 모델을 사용하지 않는 햅틱 상태 기계(716)의 예시적인 동작에 대한 흐름도를 도시한다. 시스템(700)의 전원을 켤 때, 햅틱 상태 기계(716)는 슬립 상태(902)에서 시작할 수 있다. 햅틱 상태 기계(716)는 햅틱 재생 이벤트에 대한 요청(예로서, 햅틱 트리거)이 수신될 때까지 슬립 상태(902)에 남아있을 수 있으며, 이 지점에서 햅틱 상태 기계(716)는 초기 상태(904)로 진행할 수 있다.
초기 상태(904)에서, 햅틱 상태 기계(716)는 임피던스 추정기(714)가 감지된 단자 전압(VT(t)) 및 감지된 전류(I(t))의 샘플들을 수집하는 동안 파일럿 톤 생성기(718)로 하여금 전자기 부하(701)의 공진 주파수보다 상당히 높은 파일럿 톤을 정수의 주기들 동안 재생하게 할 수 있다. 정수의 주기들의 종료 후에, 임피던스 추정기(714)는 다가오는 햅틱 재생 이벤트 동안 적용할 전압 오프셋(VOFFSET) 및 전류 오프셋(IOFFSET)을 추정할 수 있고, 또한 전자기 부하(701)의 공진 주파수를 초과하는 주파수들에 대한 DC 코일 저항(Re)을 추정할 수 있다. 일단 임피던스 추정기(714)가 전압 오프셋(VOFFSET), 전류 오프셋(IOFFSET), 및 DC 코일 저항(Re)에 대한 추정들을 완료했으면, 햅틱 상태 기계(716)는 재생 시작 상태(906)로 진행할 수 있다.
재생 시작 상태(906) 동안, 햅틱 상태 기계(716)는 햅틱 파형 생성기(722)로 하여금 슬립 상태(902) 동안 수신된 햅틱 트리거에 응답하여 햅틱 재생 파형을 재생하게 할 수 있고, 또한 파일럿 톤 생성기(718)로 하여금 햅틱 재생 파형과 동시에 전자기 부하(701)의 공진 주파수보다 상당히 낮은 파일럿 톤을 재생하게 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 햅틱 상태 기계(716)는 파일럿 톤 생성기(718)로 하여금 햅틱 재생 파형과 동시에 전자기 부하(701)의 공진 주파수보다 상당히 높은 파일럿 톤을 재생하게 할 수 있다. 또한 재생 시작 상태(906) 동안, 햅틱 상태 기계(716)는 임피던스 추정기(714)로 하여금 감지된 단자 전압(VT(t)) 및 감지된 전류(I(t))의 샘플들을 수집하게 할 수 있으며, 이제 전압 오프셋(VOFFSET) 및 전류 오프셋(IOFFSET) 각각에 의해 보상되고, 전자기 부하(701)의 공진 주파수 미만의 주파수들에 대한 DC 코일 저항(Re)을 추정하게 할 수 있다. 햅틱 상태 기계(716)가 파일럿 톤 생성기(718)로 하여금 재생 시작 상태(906) 동안 햅틱 재생 파형과 동시에 전자기 부하(701)의 공진 주파수보다 상당히 높은 파일럿 톤을 재생하게 하는 실시예들에서, 임피던스 추정기(714)는 또한, 전자기 부하(701)의 공진 주파수 미만의 주파수들에 대한 DC 코일 저항(Re)을 추정하고/거나 코일 인덕턴스(Le)를 추정할 수 있다. 전자기 부하(701)의 공진 주파수 미만의 주파수들에 대한 DC 코일 저항(Re)의 제1 추정이 행해지면 그리고 행해질 때, 햅틱 상태 기계(716)는 재생 추적 상태(908)로 진행할 수 있다. 반면에, 햅틱 재생 이벤트를 종료시키기 위한 요청이 행해지면 그리고 행해질 때(예로서, 햅틱 트리거에 응답하여 햅틱 파형 생성기(722)에 의해 생성된 햅틱 재생 파형의 끝에서), 햅틱 상태 기계(716)는 음소거 상태(910)로 진행할 수 있다.
특정 예들로서, 전자기 부하(701)의 공진 주파수는 햅틱 애플리케이션들에서 150Hz일 수 있다. 이러한 공진 주파수보다 상당히 낮은 파일럿 톤은 10Hz와 40Hz 사이의 톤일 수 있다. 이러한 공진 주파수보다 상당히 높은 파일럿 톤은 500Hz와 2.5KHz 사이의 톤일 수 있다. 인간 귀가 2KHz 범위의 톤들에 가장 민감할 수 있기 때문에, 이러한 주파수 주위의 톤은 지각가능한 음향 반응을 야기할 수 있다. 이 가능성을 완화하기 위해, 공진 주파수보다 상당히 높은 파일럿 톤은 임의의 잔류 오디오 과도가 햅틱 재생 자체의 시작에 의해 마스킹되도록 매우 낮은 신호 크기들(예로서, 100mV)로 설정되고 햅틱 트리거와 햅틱 파형의 재생 사이에 매우 짧은 지속기간(예로서, 5 밀리초) 동안 재생될 수 있다.
전자기 부하(701)가 공진 주파수를 초과하는 파일럿 톤의 영역에서 청취가능한 응답을 갖지 않는 경우, 다수의 이유들로 인해, 트랜스듀서 구동 신호(x(t))와 함께 공진 주파수 미만의 파일럿 톤 및 공진 주파수를 초과하는 파일럿 둘 모두를 동시에 재생하는 것이 유리할 수 있다. 더 높은 주파수 파일럿은 더 낮은 주파수 파일럿이 DC 코일 저항(Re)에 대한 추정치를 제공할 수 있을 때와 비교하여 더 일찍 DC 코일 저항(Re)에 대한 추정을 가능하게 할 수 있다. 그 경우, 시스템(700)은 DC 코일 저항(Re)에 대한 변화들을 더 빨리 추적하는 것을 시작할 수 있다. 더 낮은 주파수 파일럿이 더 높은 주파수 파일럿이 아닌 더 낮은 주파수 파일럿으로 DC 코일 저항(Re)의 더 정확한 추정치가 성취되는 시간에 도달함에 따라, 임피던스 추정기(714)는 그에 따라 그것의 출력된 음의 임피던스(Re_neg)를 스위칭할 수 있다. 추정치의 길이와 정확도 사이에 트레이드오프(tradeoff)가 존재할 수 있다 - 고 주파수 파일럿은 합리적으로 정확한 추정을 더 빨리 가능하게 할 수 있지만, 더 낮은 주파수 파일럿은 DC 코일 저항(Re)에 대한 변화들의 더 장기 추적을 위해 더 정확한 추정을 가능하게 한다. DC 코일 저항(Re)의 추정의 정확도(예로서, 상기 설명한 바와 같이, 피드백 루프 안정성을 위해 1% 미만의 오류가 요구될 수 있음)가 피드백 제어 루프가 안정되고 값을 제공하는데 중요할 수 있기 때문에, 2개의 파일럿 톤들을 함께 재생하는 것은 이로울 수 있다. 마지막으로, 더 낮은 주파수 파일럿 추정치의 추정은 더 낮은 주파수 파일럿이 더 정확한 추정을 가능하게 할 수 있기 때문에, 더 높은 주파수 파일럿에 교정 기준 값을 제공할 수 있다. DC 코일 저항(Re)이 전자기 부하(701)의 자석에서 와전류 손실들로 인해 주파수에 따라 증가할 수 있고, 따라서 고 주파수 파일럿 톤을 사용한 코일 임피던스 추정치가 피드백 제어 루프를 위해 필요한 실제 DC 코일 저항(Re)보다 높을 수 있음이 알려진다. 고 및 저 주파수 파일럿들로부터 2개의 추정치들을 동시에 갖는 것은 고 주파수 파일럿 톤에 기초한 추정치로부터 바이어싱되지 않은 DC 코일 저항(Re)을 추론하기 위해 고 주파수 파일럿 톤으로부터의 추정치가 저 주파수 파일럿 톤으로부터의 추정치와 매칭하도록 교정되는 것을 허용할 수 있다. 전자기 부하(701)의 구성에 의존하여, 저 주파수 파일럿 톤과 고 주파수 파일럿 톤의 추정치들 사이의 차는 무시가능할 수 있거나 몇 퍼센트에 달할 수 있다.
재생 추적 상태(908) 동안, 햅틱 상태 기계(716)는 파일럿 톤 생성기(718)로 하여금 재생 시작 상태(906) 동안 생성된 파일럿 톤(들)을 계속 재생하게 할 수 있고, 임피던스 추정기(714)로 하여금 전압 오프셋(VOFFSET) 및 전류 오프셋(IOFFSET) 각각에 의해 보상된 바와 같이 감지된 단자 전압(VT(t)) 및 감지된 전류(I(t))의 샘플들을 계속 수집하게 하며, 전자기 부하(701)의 공진 주파수 미만의 주파수들에 대한 DC 코일 저항(Re)을 계속 추정하게 할 수 있다. 햅틱 상태 기계(716)가 파일럿 톤 생성기(718)로 하여금 재생 시작 상태(906)(및 재생 추적 상태(908)) 동안 햅틱 재생 파형과 동시에 전자기 부하(701)의 공진 주파수보다 상당히 높은 파일럿 톤을 재생하게 하는 실시예들에서, 임피던스 추정기(714)는 또한, 전자기 부하(701)의 공진 주파수 미만의 주파수들에 대한 DC 코일 저항(Re)을 계속 추정하고/거나 코일 인덕턴스(Le)를 계속 추정할 수 있다. 햅틱 재생 이벤트를 종료시키기 위한 요청이 행해지면 그리고 행해질 때(예로서, 햅틱 트리거에 응답하여 햅틱 파형 생성기(722)에 의해 생성된 햅틱 재생 파형의 끝에서), 햅틱 상태 기계(716)는 음소거 상태(910)로 진행할 수 있다.
음소거 상태(910)에서, 햅틱 상태 기계(716)는 햅틱 파형 생성기(722)로 하여금 햅틱 재생 파형의 재생을 중단하게 하고, 파일럿 톤 생성기(718)로 하여금 그것이 생성하고 있는 임의의 파일럿 톤(들)의 크기(들)를 감소(또는 강압)시키게 하며, 임피던스 추정기(714)로 하여금 감지된 단자 전압(VT(t)) 및 감지된 전류(I(t))의 샘플들의 수집 및 임피던스 추정치들의 생성을 중단하게 할 수 있다. 이 감소 기능은 단순히 파일럿 톤을 강압시키는 것이 인간-지각가능한 가속 응답을 트리거링하는 광대역 과도를 야기할 수 있기 때문에 중요할 수 있고, 감소 기능은 이러한 과도 아티팩트를 감소시키거나 제거할 수 있다. 음소거 상태(910) 동안, 햅틱 상태 기계(716)는 임피던스 추정기(714)로 하여금 햅틱 재생 이벤트 동안 모든 최종 추정된 임피던스 값들 및 임의의 다른 추정된 값들을 저장하게 할 수 있다(예로서, 임피던스 추정기(714)에 액세스가능한 메모리에). 파일럿 톤 생성기(718)가 파일럿 톤(들)을 음소거한 후에, 햅틱 상태 기계(716)는 다시 슬립 상태(902)로 진행할 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른, 임피던스 추정을 위해 열 모델을 사용할 때의 햅틱 상태 기계의 예시적인 동작에 대한 흐름도를 도시한다.
시스템(700)의 전원을 켤 때, 햅틱 상태 기계(716)는 슬립 상태(1002)에서 시작할 수 있다. 햅틱 상태 기계(716)는 햅틱 재생 이벤트에 대한 요청(예로서, 햅틱 트리거)이 수신될 때까지 슬립 상태(1002)로 유지될 수 있으며, 이 지점에서 햅틱 상태 기계(716)는 초기 상태(1004)로 진행할 수 있다. 초기 상태(1004)에서, 햅틱 상태 기계(716)는 햅틱 파형 생성기(722)로 하여금 미리 결정된 시간 기간 동안 제로 파형을 재생하게 할 수 있으며, 그 동안 임피던스 추정기(714)는 감지된 단말 전압(VT(t)) 및 감지된 전류(I(t))의 샘플들을 수집할 수 있다. 미리 결정된 시간 기간의 종료 후에, 임피던스 추정기(714)는 다가오는 햅틱 재생 이벤트 동안 적용할 전압 오프셋(VOFFSET) 및 전류 오프셋(IOFFSET)을 추정할 수 있다. 또한, 초기 상태(1004) 동안, 햅틱 상태 기계(716)는 이전 햅틱 재생 이벤트의 추정된 DC 코일 저항(Re), 주변 온도, 및 이전 햅틱 재생 이벤트 이후의 경과된 시간에 기초하여 DC 코일 저항(Re)의 초기 값을 추정하기 위해, 임피던스 추정기(714)로 하여금 열 모델을 사용하게 할 수 있다(예로서, 상기 참조된, 2020년 4월 7일에 출원되고 발명의 명칭이 "열 보호 및 저항 추정을 위한 트랜스듀서의 열 모델(Thermal Model of Transducer for Thermal Protection and Resistance Estimation)"인 미국 특허 출원 일련 번호 제 16/842,482 호에서 설명된 바와 같이). 일단 임피던스 추정기(714)가 전압 오프셋(VOFFSET), 전류 오프셋(IOFFSET), 및 DC 코일 저항(Re)에 대한 추정들을 완료하면, 햅틱 상태 기계(716)는 재생 시작 상태(1006)로 진행할 수 있다.
재생 시작 상태(1006) 동안, 햅틱 상태 기계(716)는 햅틱 파형 생성기(722)로 하여금 슬립 상태(1002) 동안 수신된 햅틱 트리거에 응답하여 햅틱 재생 파형을 재생하게 할 수 있고, 또한 파일럿 톤 생성기(718)로 하여금 햅틱 재생 파형과 동시에 전자기 부하(701)의 주파수보다 상당히 낮은 파일럿 톤을 재생하게 할 수 있다. 또한, 재생 시작 상태(1006) 동안, 햅틱 상태 기계(716)는 임피던스 추정기(714)로 하여금 감지된 단자 전압(VT(t)) 및 감지된 전류(I(t))의 샘플들을 수집하게 할 수 있고, 이제 전압 오프셋(VOFFSET) 및 전류 오프셋(IOFFSET) 각각에 의해 보상되며, 전자기 부하(701)의 공진 주파수 미만의 주파수들에 대한 DC 코일 저항(Re)을 추정하게 할 수 있다. 게다가, 재생 시작 상태(1006)에서, 임피던스 추정기(714)는 그것의 열 모델을 업데이트할 수 있다. 전자기 부하(701)의 공진 주파수 미만의 주파수들에 대한 DC 코일 저항(Re)의 제1 추정이 행해지면 그리고 행해질 때, 햅틱 상태 기계(716)는 재생 추적 상태(1008)로 진행할 수 있다. 반면에, 햅틱 재생 이벤트를 종료시키기 위한 요청이 행해지면 그리고 행해질 때(예로서, 햅틱 트리거에 응답하여 햅틱 파형 생성기(722)에 의해 생성된 햅틱 재생 파형의 끝에서), 햅틱 상태 기계(716)는 음소거 상태(1010)로 진행할 수 있다.
재생 추적 상태(1008) 동안, 햅틱 상태 기계(716)는 파일럿 톤 생성기(718)로 하여금 재생 시작 상태(1006) 동안 생성된 파일럿 톤을 계속 재생하게 할 수 있고, 임피던스 추정기(714)로 하여금 전압 오프셋(VOFFSET) 및 전류 오프셋(IOFFSET) 각각에 의해 보상된 바와 같이 감지된 단자 전압(VT(t)) 및 감지된 전류(I(t))의 샘플들을 계속 수집하게 하고, 전자기 부하(701)의 공진 주파수 미만의 주파수들에 대한 DC 코일 저항(Re)을 계속 추정하며, 임피던스 추정기(714)의 열 모델을 계속 업데이트하게 할 수 있다. 햅틱 재생 이벤트를 종료시키기 위한 요청이 행해지면 그리고 행해질 때(예로서, 햅틱 트리거에 응답하여 햅틱 파형 생성기(722)에 의해 생성된 햅틱 재생 파형의 끝에서), 햅틱 상태 기계(716)는 음소거 상태(1010)로 진행할 수 있다.
음소거 상태(1010)에서, 햅틱 상태 기계(716)는 햅틱 파형 생성기(722)로 하여금 햅틱 재생 파형의 재생을 중단하게 하고, 파일럿 톤 생성기(718)로 하여금 그것이 생성하고 있는 임의의 파일럿 톤의 크기를 감소(또는 강압)시키게 하며, 임피던스 추정기(714)로 하여금 감지된 단자 전압(VT(t)) 및 감지된 전류(I(t))의 샘플들의 수집, 임피던스 추정치들의 생성, 및 열 모델의 업데이팅을 중단하게 할 수 있다. 음소거 상태(1010) 동안, 햅틱 상태 기계(716)는 임피던스 추정기(714)로 하여금 햅틱 재생 이벤트 동안 모든 최종 추정된 임피던스 값들 및 임의의 다른 추정된 값들을 저장하게 할 수 있다(예로서, 임피던스 추정기(714)에 액세스가능한 메모리에). 게다가, 음소거 상태(1010)에서, 햅틱 상태 기계(716)는 임피던스 추정기(714)로 하여금 타이머를 재설정하게 할 수 있다. 타이머가 재설정된 후에, 햅틱 상태 기계(716)는 다시 슬립 상태(1002)로 진행할 수 있다. 특히, 슬립 상태(1002) 동안, 타이머는 햅틱 상태 기계(716)가 다시 초기 상태(1004)로 진입할 때 타이머가 DC 코일 저항을 추정하기 위해 사용될 수 있도록(예로서, 열 모델을 통해) 계속 실행될 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른, 코일 임피던스 추정을 위해 배경 교정 모드에서 사용될 때 햅틱 상태 기계(716)의 예시적인 동작에 대한 흐름도를 도시한다. 이전 햅틱 이벤트 이후 상당한 시간이 지난 경우, 햅틱 상태 기계(716)는 슬립 상태(1102)에서 시작할 수 있다. 슬립 상태(1102)로의 진입 시에, 카운터가 활성화될 수 있고 일부 양의 미리 결정된 값, 예를 들면 60초에 대응하는 값으로 재설정될 수 있다. 카운트다운은 그 다음 예를 들면, 초 당 1회 시작될 수 있고(카운트 다운 타이머(1103)), 이러한 시간 기간 동안 어떠한 햅틱 이벤트들도 요청되지 않으면 제로를 향해 진행한다. 햅틱 이벤트가 타이머의 만료 전에 우연히 발생하면, 햅틱 상태 기계(716)는 도 9 또는 도 10 중 어느 하나에 따라 진행할 수 있다. 그러나, 햅틱 이벤트가 카운터의 만료 전에 발생하지 않으면, 햅틱 상태 기계(716)는 초기 상태(1104)로 진행할 수 있다.
초기 상태(1104)에서, 햅틱 상태 기계(716)는 임피던스 추정기(714)가 감지된 단자 전압(VT(t)) 및 감지된 전류(I(t))의 샘플들을 수집하는 동안 파일럿 톤 생성기(718)로 하여금 파일럿 톤의 하나의 완전한 주기 동안 전자기 부하(701)의 공진 주파수보다 상당히 낮은 파일럿 톤을 재생하게 할 수 있다. 파일럿 톤의 종료 후에, 임피던스 추정기(714)는 그것이 발생한 다음에, 다음 햅틱 재생 이벤트 동안 적용할 전압 오프셋(VOFFSET) 및 전류 오프셋(IOFFSET)을 추정하고, 또한 전자기 부하(701)의 공진 주파수 미만의 주파수들에 대한 DC 코일 저항(Re)을 추정할 수 있다. 일단 임피던스 추정기(714)가 전압 오프셋(VOFFSET), 전류 오프셋(IOFFSET), 및 DC 코일 저항(Re)에 대한 추정들을 완료했으면, 햅틱 상태 기계(716)는 음소거 상태(1110)로 진행할 수 있다.
음소거 상태(1110)에서, 햅틱 상태 기계(716)는 파일럿 톤 생성기(718)로 하여금 그것이 생성하고 있는 파일럿 톤의 크기를 감소(또는 강압)시키게 하고, 임피던스 추정기(714)로 하여금 감지된 단자 전압(VT(t)) 및 감지된 전류(I(t))의 샘플들의 수집, 및 임피던스 추정치들의 생성을 중단하게 할 수 있다. 음소거 상태(1110) 동안, 햅틱 상태 기계(716)는 임피던스 추정기(714)로 하여금 햅틱 재생 이벤트 동안 모든 최종 추정된 임피던스 값들 및 임의의 다른 추정된 값들을 저장하게 할 수 있다(예로서, 임피던스 추정기(714)에 액세스가능한 메모리에). 햅틱 상태 기계(716)는 다시 슬립 상태(1102)로 진행할 수 있다. 특히, 슬립 상태(1102) 동안, 카운트다운 타이머가 재설정될 수 있다.
도 12는 코일 임피던스를 추정하기 위한 상이한 예시적인 방법들의 요약을 제공하고, 상기 방법들의 전부는 도 9, 도 10, 및 도 11에 그것의 다양한 모드들로 도시된 햅틱 상태 기계(716)에 의해 관리될 수 있다. 예를 들면, 도 12에서 강조된 것은 햅틱 파형의 재생 이전에 DC 코일 저항(Re)의 초기 추정치를 성취하기 위해 사용된 3가지 상이한 방법들이다. 이들 3가지 방법들은 각각, 햅틱 상태 기계(716)가 동작하는 모드에 대한 기초를 형성할 수 있으며, 여기서 도 9, 도 10, 및 도 11은 각각 모드를 표현한다. 가능한 한 햅틱 이벤트 요청에 가까운 시간에 그리고 햅틱 이벤트에 대한 요청과 햅틱 효과 사이의 인간-지각가능한 지연 없이 DC 코일 저항(Re)의 초기 추정치를 산출하는 것이 바람직할 수 있다. 햅틱 이벤트는 예를 들면, 가상 버튼이 실제로 눌려졌다는 것을 장치에 의해 사용자에게 다시 확인(예로서, 짧은 클릭 또는 진동)함으로써 가상 버튼 누름에 응답할 수 있다. 지각가능한 지연 없이 DC 코일 저항(Re)의 초기 추정치를 성취하기 위한 접근법들은 도 12의 표의 처음 3개의 행에 제시된다. 이 3가지 접근법들 중 2가지("열 모델" 및 "배경 교정")에서, DC 코일 저항(Re)의 초기 추정치는 최근의 지난 추정치에 기초할 수 있다. 하나의 접근법("고 주파수 파일럿")에서, DC 코일 저항(Re)의 초기 추정치는 햅틱 이벤트에 대한 요청이 행해진 후에 형성될 수 있지만, 고 주파수 파일럿 접근법은 Re를 매우 빠르게 추정할 수 있어서(예로서, 5 밀리초 미만 후에) 이벤트 요청과 지각된 효과 자체 사이에 인간-지각가능한 지연이 거의 또는 전혀 없게 한다. DC 코일 저항(Re)의 낮은 레이턴시 추정치를 성취하는 것은 가상 버튼과의 사용자 상호작용과 이러한 사용자 상하작용을 실제로 검출하는 가상 버튼을 호스팅하는 장치 사이에 그들 자체의 레이턴시를 갖는 힘 감지 가상 버튼들을 이용할 수 있는 장치들에서 점점 더 중요해질 수 있다. 이 사용자 상호작용 검출의 레이턴시는 전형적으로, 도 12에 요약된 3가지 접근법들 중 하나를 사용하여, DC 코일 저항(Re)의 초기 추정치의 레이턴시보다 상당히 길다. 이 이유로 인해, 만족스러운 사용자 경험을 위해 DC 코일 저항(Re)의 초기 추정치가 사용자가 가상 버튼과 상호작용하는 것과 이러한 사용자 상호작용의 확인 시에 햅틱 효과를 수신하는 것 사이에 인간-지각가능한 지연을 부가하지 않기 위해 가능한 한 낮은 레이턴시와 같은 것이어야 함이 중요할 수 있다.
또한, 도 12에서 강조된 것은 햅틱 파형들의 재생 동안 DC 코일 저항(Re)을 추적하기 위한 3가지 상이한 접근법들이다. 이들 3가지 접근법들은 도 12의 표의 마지막 3개의 행들에 도시된다. 이들 접근법들에서, 전자기 부하(701)를 여기하기 위해 일부 종류의 자극(예로서, 고 주파수 파일럿 또는 저 주파수 파일럿 또는 충분히 광대역인 경우 햅틱 파형 그 자체)이 사용될 수 있어서 DC 코일 임피던스(Re) 및 가능한 코일 인덕턴스(Le)를 정확하게 추정하기 위해 최소 제곱과 같은 추정 기법이 감지된 단자 전압(VT(t))과 감지된 전류(I(t)) 사이의 관계를 지속적으로 추정할 수 있게 한다.
DC 코일 임피던스(Re)의 초기 추정치 및 DC 코일 임피던스(Re)의 지속적으로 업데이트된 추정치를 성취하기 위해 도 12에 제시된 접근법들 중 어느 것이 사용될 수 있는지는 전자기 부하(701)의 응답, 특히 그것의 음향 응답에 의존할 수 있다. 햅틱 제품 개발 동안 접근법의 선택에 관한 결정이 행해질 수 있다.
상기 내용이 선형 전자기 부하에 대한 적용을 논의할지라도, 개시된 것들과 유사하거나 동일한 시스템들 및 방법들이 다른 선형 또는 비-선형 시스템들에 적용될 수 있음이 이해된다.
게다가, 상기 내용이 LRA의 모델을 구현하기 위해 음의 저항 필터의 사용을 고려할지라도, 일부 실시예들에서, LRA에 대한 수학적 등가물이 모델 대신에 사용될 수 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 2개 이상의 소자들이 서로 "결합된" 것으로서 언급될 때, 이러한 용어는 이러한 2개 이상의 소자들이 적용가능하다면, 개입 소자들을 갖거나 이들 없이 간접적으로 또는 직접적으로 연결되든 아니든 전자 통신 또는 기계 통신 중임을 나타낸다.
본 발명은 당업자가 이해할 본 명세서의 예시적인 실시예들에 대한 모든 변경들, 대체들, 변형들, 개조들, 및 수정들을 포함한다. 유사하게, 적절한 경우, 첨부된 청구항들은 당업자가 이해할 본 명세서의 예시적인 실시예들에 대한 모든 변경들, 대체들, 변형들, 개조들, 및 수정들을 포함한다. 게다가, 첨부된 청구항들에서, 특정한 기능을 수행하도록 적응되거나, 배열되거나, 수행할 수 있거나, 구성되거나, 수행하는 것이 가능하게 되거나, 동작가능하거나, 동작하는 장치 또는 시스템 또는 장치 또는 시스템의 구성요소에 대한 언급은, 그 장치, 시스템, 또는 구성요소가 그렇게 적응되거나, 배열되거나, 할 수 있거나, 구성되거나, 가능하게 되거나, 동작가능하거나, 동작하는 한, 그것 또는 그 특정한 기능이 활성화되거나, 턴 온되거나, 잠금해제되든 아니든 그 장치, 시스템, 또는 구성요소를 포함한다. 그에 따라, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 본 명세서에서 설명된 시스템들, 장치들, 및 방법들에 대해 수정들, 부가들, 또는 생략들이 행해질 수 있다. 예를 들면, 시스템들 및 장치들의 구성요소들은 통합되거나 분리될 수 있다. 게다가, 본 명세서에 개시된 시스템들 및 장치들의 동작들은 더 많거나, 더 적거나, 다른 구성요소들에 의해 수행될 수 있고 설명된 방법들은 더 많거나, 더 적거나, 또는 다른 단계들을 포함할 수 있다. 부가적으로, 단계들은 임의의 적합한 순서로 수행될 수 있다. 이 문서에서 사용된 바와 같이, "각각"은 세트의 각각의 멤버 또는 세트의 하위세트의 각각의 멤버를 언급한다.
예시적인 실시예들이 도면들에 도시되고 하기에 설명될지라도, 본 발명의 원리들은 현재 알려지든 그렇지 않든, 임의의 수의 기법들을 사용하여 구현될 수 있다. 본 발명은 도면들에 도시되고 상기 설명된 예시적인 구현들 및 기법들로 결코 제한되지 않아야 한다.
다르게 구체적으로 언급하지 않는 한, 도면들에 묘사된 항목들은 반드시 일정한 비율로 그려지지 않는다.
본 명세서에 인용된 모든 예들 및 조건부 언어는 본 분야를 발전시키기 위해 본 발명자에 의해 기여된 개념들 및 본 발명을 판독자가 이해하는데 도움이 되는 교육학적 목적들을 위해 의도되며, 이러한 구체적으로 인용된 예들 및 조건들로 제한되지 않는 것으로서 해석된다. 본 발명의 실시예들이 상세하게 설명되었을지라도, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경들, 대체들, 및 개조들이 그에 대해 행해질 수 있음을 이해해야 한다.
특정 장점들이 상기 열거되었을지라도, 다양한 실시예들은 열거된 장점들의 어느 것도 포함할 수 없거나, 그들의 일부, 또는 전부를 포함할 수 있다. 부가적으로, 다른 기술적 장점들은 상기 도면들 및 설명을 검토한 후에 당업자에게 용이하게 명백해질 수 있다.
특허청 및 본 출원에 대해 발행된 임의의 특허의 임의의 판독자들이 여기에 첨부된 청구항들을 해석하는데 도움을 주기 위해, 출원인들은 그들이 단어 "~를 위한 수단" 또는 "~를 위한 단계"가 특정한 청구항에서 명시적으로 사용되지 않는 한 35 U.S.C. § 112(f)를 호출하도록 첨부된 청구항들 또는 청구항 요소들 중 임의의 것을 의도하지 않음에 유의하기를 원한다.
Claims (43)
- 방법에 있어서,
전자기 부하의 조건에 기초하여, 상기 전자기 부하의 임피던스를 측정하기 위한 복수의 임피던스 측정 기법들로부터 선택된 측정 기법을 선택하는 단계; 및
상기 전자기 부하의 임피던스의 추정치를 생성하기 위해 상기 선택된 측정 기법을 수행하는 단계를 포함하는, 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 전자기 부하의 조건에 대한 변경들에 기초하여 상기 복수의 임피던스 측정 기법들 중에서 상기 선택된 측정 기법의 선택을 순환시키는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 임피던스 측정 기법들 중 하나는 파일럿 구동 톤을 상기 전자기 부하에 적용하는 단계를 포함하고, 상기 파일럿 구동 톤은 상기 전자기 부하의 공진 주파수보다 상당히 높은 주파수를 갖는, 방법. - 제 3 항에 있어서,
상기 전자기 부하에 대한 인간-지각가능한 효과의 재생 이전에 상기 전자기 부하의 임피던스의 추정치가 이용가능하도록, 인간-지각가능한 효과의 재생 이전에 상기 파일럿 구동 톤을 상기 전자기 부하에 적용하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제 4 항에 있어서,
상기 인간-지각가능한 효과의 재생을 위한 트리거링 이벤트 후에 상기 파일럿 구동 톤을 상기 전자기 부하에 적용하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제 3 항에 있어서,
상기 파일럿 구동 톤의 재생의 종료 시에 상기 파일럿 구동 톤을 제로로 램핑(ramping)하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 임피던스 측정 기법들 중 하나는 상기 전자기 부하의 열 모델 및 상기 전자기 부하의 임피던스의 이전 추정 이후의 경과된 시간을 포함하는, 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 열 모델은 상기 전자기 부하에 대한 인간-지각가능한 효과의 재생 이전에 상기 임피던스의 새로운 추정치를 형성하기 위해 상기 이전 추정 이후의 상기 경과된 시간을 활용하는, 방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 전자기 부하에 대한 인간-지각가능한 효과의 재생 이전에 및 상기 전자기 부하에 대한 상기 인간-지각가능한 효과의 재생을 위한 트리거링 이벤트 후에 상기 전자기 부하의 임피던스를 추정하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 임피던스 측정 기법들 중 하나는 미리 결정된 시간 기간 동안 상기 전자기 부하에 대한 인간-지각가능한 효과의 재생이 없는 경우 상기 전자기 부하의 임피던스의 주기적 배경 교정을 포함하는, 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 전자기 부하에 대한 상기 인간-지각가능한 효과의 재생을 위한 트리거링 이벤트에 앞서 상기 전자기 부하의 임피던스의 가장 최근의 주기적 배경 교정 추정으로부터 상기 전자기 부하의 임피던스의 추정치를 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 임피던스 측정 기법들 중 하나는 파일럿 구동 톤을 상기 전자기 부하에 적용하는 단계를 포함하고, 상기 파일럿 구동 톤은 상기 전자기 부하의 공진 주파수보다 상당히 낮은 주파수를 갖는, 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 파일럿 구동 톤의 정수의 주기들을 적용하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제 12 항에 있어서,
제 2 파일럿 구동 톤을 상기 전자기 부하에 적용하는 단계를 더 포함하고, 상기 제 2 파일럿 구동 톤은 상기 전자기 부하의 공진 주파수보다 상당히 높은 주파수를 갖는, 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 파일럿 구동 톤으로부터 형성된 상기 전자기 부하의 임피던스의 추정치가 이용가능할 시기 이전에, 상기 전자기 부하의 임피던스의 변화들을 추적하기 위해 상기 제 2 파일럿 구동 톤으로부터 형성된 상기 전자기 부하의 임피던스의 추정치를 사용하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 전자기 부하에 대한 인간-지각가능한 효과의 재생과 동시에 상기 파일럿 구동 톤을 상기 전자기 부하에 적용하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제 16 항에 있어서,
상기 파일럿 구동 톤을 적용하고 상기 전자기 부하에 대한 상기 인간-지각가능한 효과의 재생의 지속기간에 걸쳐 지속적으로 상기 전자기 부하의 임피던스의 추정치를 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 파일럿 구동 톤의 재생의 종료 시에 상기 파일럿 구동 톤을 제로로 램핑하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 전자기 부하는 햅틱 트랜스듀서를 포함하는, 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 임피던스 측정 기법들 중 하나는 상기 전자기 부하에 대한 재생 신호가 부가적인 테스트 자극의 필요성 없이 상기 임피던스의 추정치를 얻기 위해 적합한 양의 광대역 콘텐트를 포함한다고 결정하는 단계를 포함하는, 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 전자기 부하의 임피던스의 추정치를 생성하기 위해 상기 선택된 측정 기법을 수행하는 단계와 동시에 상기 전자기 부하와 연관된 전압 및 전류를 감지하기 위해 센서 오프셋들을 추정하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 전자기 부하의 임피던스를 추정하기 위한 시스템에 있어서,
상기 전자기 부하의 조건에 기초하여, 상기 전자기 부하의 임피던스를 측정하기 위한 복수의 임피던스 측정 기법들로부터 선택된 측정 기법을 선택하는 것; 및
상기 전자기 부하의 임피던스의 추정치를 생성하기 위해 상기 선택된 측정 기법을 수행하는 것을 포함하는, 전자기 부하의 임피던스를 추정하기 위한 시스템. - 제 22 항에 있어서,
상기 시스템은 상기 전자기 부하의 조건에 대한 변경들에 기초하여 상기 복수의 임피던스 측정 기법들 중에서 상기 선택된 측정 기법의 선택을 순환시키도록 더 구성되는, 전자기 부하의 임피던스를 추정하기 위한 시스템. - 제 22 항에 있어서,
상기 복수의 임피던스 측정 기법들 중 하나는 파일럿 구동 톤을 상기 전자기 부하에 적용하는 것을 포함하고, 상기 파일럿 구동 톤은 상기 전자기 부하의 공진 주파수보다 상당히 높은 주파수를 갖는, 전자기 부하의 임피던스를 추정하기 위한 시스템. - 제 24 항에 있어서,
상기 시스템은 상기 전자기 부하에 대한 인간-지각가능한 효과의 재생 이전에 상기 전자기 부하의 임피던스의 추정치가 이용가능하도록, 인간-지각가능한 효과의 재생 이전에 상기 파일럿 구동 톤을 상기 전자기 부하에 적용하도록 더 구성되는, 전자기 부하의 임피던스를 추정하기 위한 시스템. - 제 25 항에 있어서,
상기 시스템은 상기 인간-지각가능한 효과의 재생을 위한 트리거링 이벤트 후에 상기 파일럿 구동 톤을 상기 전자기 부하에 적용하도록 더 구성되는, 전자기 부하의 임피던스를 추정하기 위한 시스템. - 제 24 항에 있어서,
상기 시스템은 상기 파일럿 구동 톤의 재생의 종료 시에 상기 파일럿 구동 톤을 제로로 램핑하도록 더 구성되는, 전자기 부하의 임피던스를 추정하기 위한 시스템. - 제 22 항에 있어서,
상기 복수의 임피던스 측정 기법들 중 하나는 상기 전자기 부하의 열 모델 및 상기 전자기 부하의 임피던스의 이전 추정 이후의 경과된 시간을 포함하는, 전자기 부하의 임피던스를 추정하기 위한 시스템. - 제 28 항에 있어서,
상기 열 모델은 상기 전자기 부하에 대한 인간-지각가능한 효과의 재생 이전에 상기 임피던스의 새로운 추정치를 형성하기 위해 상기 이전 추정 이후의 상기 경과된 시간을 활용하는, 전자기 부하의 임피던스를 추정하기 위한 시스템. - 제 29 항에 있어서,
상기 시스템은 상기 전자기 부하에 대한 인간-지각가능한 효과의 재생 이전에 및 상기 전자기 부하에 대한 상기 인간-지각가능한 효과의 재생을 위한 트리거링 이벤트 후에 상기 전자기 부하의 임피던스를 추정하도록 더 구성되는, 전자기 부하의 임피던스를 추정하기 위한 시스템. - 제 22 항에 있어서,
상기 복수의 임피던스 측정 기법들 중 하나는 미리 결정된 시간 기간 동안 상기 전자기 부하에 대한 인간-지각가능한 효과의 재생이 없는 경우 상기 전자기 부하의 임피던스의 주기적 배경 교정을 포함하는, 전자기 부하의 임피던스를 추정하기 위한 시스템. - 제 31 항에 있어서,
상기 시스템은 상기 전자기 부하에 대한 상기 인간-지각가능한 효과의 재생을 위한 트리거링 이벤트에 앞서 상기 전자기 부하의 임피던스의 가장 최근의 주기적 배경 교정 추정으로부터 상기 전자기 부하의 임피던스의 추정치를 결정하도록 더 구성되는, 전자기 부하의 임피던스를 추정하기 위한 시스템. - 제 22 항에 있어서,
상기 복수의 임피던스 측정 기법들 중 하나는 파일럿 구동 톤을 상기 전자기 부하에 적용하는 것을 포함하고, 상기 파일럿 구동 톤은 상기 전자기 부하의 공진 주파수보다 상당히 낮은 주파수를 갖는, 전자기 부하의 임피던스를 추정하기 위한 시스템. - 제 33 항에 있어서,
상기 시스템은 상기 파일럿 구동 톤의 정수의 주기들을 적용하도록 더 구성되는, 전자기 부하의 임피던스를 추정하기 위한 시스템. - 제 33 항에 있어서,
상기 시스템은 제 2 파일럿 구동 톤을 상기 전자기 부하에 적용하도록 더 구성되고, 상기 제 2 파일럿 구동 톤은 상기 전자기 부하의 공진 주파수보다 상당히 높은 주파수를 갖는, 전자기 부하의 임피던스를 추정하기 위한 시스템. - 제 35 항에 있어서,
상기 시스템은 상기 파일럿 구동 톤으로부터 형성된 상기 전자기 부하의 임피던스의 추정치가 이용가능할 시기 이전에, 상기 전자기 부하의 임피던스의 변화들을 추적하기 위해 상기 제 2 파일럿 구동 톤으로부터 형성된 상기 전자기 부하의 임피던스의 추정치를 사용하도록 더 구성되는, 전자기 부하의 임피던스를 추정하기 위한 시스템. - 제 33 항에 있어서,
상기 시스템은 상기 전자기 부하에 대한 인간-지각가능한 효과의 재생과 동시에 상기 파일럿 구동 톤을 상기 전자기 부하에 적용하도록 더 구성되는, 전자기 부하의 임피던스를 추정하기 위한 시스템. - 제 37 항에 있어서,
상기 시스템은 상기 파일럿 구동 톤을 적용하고 상기 전자기 부하에 대한 상기 인간-지각가능한 효과의 재생의 지속기간에 걸쳐 지속적으로 상기 전자기 부하의 임피던스의 추정치를 결정하도록 더 구성되는, 전자기 부하의 임피던스를 추정하기 위한 시스템. - 제 33 항에 있어서,
상기 시스템은 상기 파일럿 구동 톤의 재생의 종료 시에 상기 파일럿 구동 톤을 제로로 램핑하도록 더 구성되는, 전자기 부하의 임피던스를 추정하기 위한 시스템. - 제 22 항에 있어서,
상기 전자기 부하는 햅틱 트랜스듀서를 포함하는, 전자기 부하의 임피던스를 추정하기 위한 시스템. - 제 22 항에 있어서,
상기 복수의 임피던스 측정 기법들 중 하나는 상기 전자기 부하에 대한 재생 신호가 부가적인 테스트 자극의 필요성 없이 상기 임피던스의 추정치를 얻기 위해 적합한 양의 광대역 콘텐트를 포함한다고 결정하는 것을 포함하는, 전자기 부하의 임피던스를 추정하기 위한 시스템. - 제 22 항에 있어서,
상기 시스템은 상기 전자기 부하의 임피던스의 추정치를 생성하기 위해 상기 선택된 측정 기법을 수행하는 것과 동시에 상기 전자기 부하와 연관된 전압 및 전류를 감지하기 위해 센서 오프셋들을 추정하도록 더 구성되는, 전자기 부하의 임피던스를 추정하기 위한 시스템. - 호스트 장치에 있어서,
전자기 부하; 및
서브시스템을 포함하고, 상기 서브시스템은 상기 전자기 부하에 결합되고:
상기 전자기 부하의 조건에 기초하여, 상기 전자기 부하의 임피던스를 측정하기 위한 복수의 임피던스 측정 기법들로부터 선택된 측정 기법을 선택하고;
상기 전자기 부하의 임피던스의 추정치를 생성하기 위해 상기 선택된 측정 기법을 수행하도록 구성되는, 호스트 장치.
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