JP2021529654A - アクチュエータ制御装置および方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、ハプティックフィードバックシステムに関し、特にハプティックフィードバックのためのアクチュエータを制御する装置および方法に関し、アクチュエータに駆動電圧を印加する駆動時間区間と前記アクチュエータのＢＥＭＦ（Ｂａｃｋ ＥｌｅｃｔｒｏＭｏｔｉｖｅ Ｆｏｒｃｅ）信号を検出する保護時間区間とを含む駆動信号を繰り返して生成して出力し、且つ、前記保護時間区間内で検出される前記ＢＥＭＦ信号のゼロクロスポイント検出時間によって前記駆動時間区間の長さを補正して、前記アクチュエータを駆動させるアクチュエータの共振周波数補正駆動段階と；前記アクチュエータの残留振動を除去するために、前記保護時間区間内で検出される前記ＢＥＭＦ信号のゼロクロスポイントに同期して１つ以上のブレーキ信号を出力するアクチュエータブレーキング段階と；を含むことを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、ハプティックフィードバックシステムに関し、特にハプティックフィードバックのためのアクチュエータを制御する装置および方法に関する。

ユーザーインターフェースのために様々な装置にハプティックフィードバック（ｈａｐｔｉｃ ｆｅｅｄｂａｃｋ）システムが搭載されて使用されている。例えば携帯装置のタッチスクリーン、ソフトキー（ｓｏｆｔ ｋｅｙ）、ホームボタン（ｈｏｍｅ ｂｕｔｔｏｎ）、指紋認識センサーなどにおいて振動を通じてユーザにハプティックフィードバックを提供している。最近には、自動車と家電などタッチスクリーンを含む多くの装置においても振動フィードバックシステムが搭載されている。

ハプティックフィードバックシステムにおいて振動を作り出す手段として使用されるものが、線形共振アクチュエータ（Ｌｉｎｅａｒ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ａｃｔｕａｔｏｒ：ＬＲＡ）である。線形共振アクチュエータは、共振周波数（ｆ_０）で駆動をする場合、最適なパワー効率で最大大きさの振動を得ることができる特徴がある。

線形共振アクチュエータの共振周波数は、製造公差、装着条件、温度、老化によって変わることができる。また、共振周波数から外れて駆動する場合、振動力が弱くなったり、振動が発生しないことがある。したがって、アラート（ａｌｅｒｔ）振動のような一般振動で小さい駆動電圧で最大加速度を得るためには、アクチュエータの共振周波数で駆動しなければならず、このために、製造公差、装着条件、温度、老化によって変わることができるアクチュエータの共振周波数をリアルタイムで補正する必要がある。

また、最近には、携帯装置の防水機能および画面拡張のために、物理ボタンを除去する代わりに、タッチボタンを採用する傾向にあるが、タッチボタンで物理ボタンのようなクリック感を具現するために振動フィードバックを使用することがある。このような場合、１０ｍｓ〜２０ｍｓの短い駆動時間に１Ｇ以上の加速度で振動フィードバックが発生するが、アクチュエータの駆動が止まった後、残留振動が小さいほど物理ボタンを押したようなクリック感が再現される。

一般的に、アクチュエータの残留振動を減らすために、ＢＥＭＦ（Ｂａｃｋ ＥｌｅｃｔｒｏＭｏｔｉｖｅ Ｆｏｒｃｅ）信号のゼロクロスポイントとＢＥＭＦ信号の大きさを感知して、自動でブレーキ信号を発生させて制御するが、駆動時間が非常に短かったり、ＢＥＭＦ信号の大きさが小さい場合には、アクチュエータの残留振動を減らすことができる効果的なブレーキ信号の波形を発生するのに困難がある。したがって、ハプティックフィードバックシステムにおいてアクチュエータの残留振動の大きさおよび残留振動時間を最小化できる効果的な方法が必要である。

韓国特許登録第１０−１７９９７２２号公報 韓国特許登録第１０−１７０３４７２号公報

これより、本発明は、上述した必要性によって創案された発明であって、本発明の目的は、製造公差、装着条件、温度、老化によって変わるアクチュエータの共振周波数をリアルタイム補正して、最適なパワー効率で最大大きさの振動を得ることができる線形共振アクチュエータの制御装置および制御方法を提供することにある。

ひいては、本発明の他の目的は、多様な感じの振動を発生させる駆動信号波形も、共振周波数に合うようにトラッキングできる線形共振アクチュエータの制御装置および制御方法を提供することにある。

また、本発明は、タッチボタンを操作しながらも、あたかも物理ボタン操作時のクリック感が得られるようにアクチュエータを制御できるアクチュエータの制御装置およびその方法を提供することを目的とする。

上述した技術的課題を解決するための本発明の実施例によるアクチュエータ制御方法は、共振周波数を有するアクチュエータを制御する方法であって、
前記アクチュエータに駆動電圧を印加する駆動時間区間と前記アクチュエータのＢＥＭＦ（Ｂａｃｋ ＥｌｅｃｔｒｏＭｏｔｉｖｅ Ｆｏｒｃｅ）信号を検出する保護時間区間とを含む駆動信号を繰り返して生成して出力し、且つ、前記保護時間区間内で検出される前記ＢＥＭＦ信号のゼロクロスポイント検出時間によって前記駆動時間区間の長さを補正して、前記アクチュエータを駆動させるアクチュエータの共振周波数補正駆動段階と；
前記アクチュエータの残留振動を除去するために、前記保護時間区間内で検出される前記ＢＥＭＦ信号のゼロクロスポイントに同期して１つ以上のブレーキ信号を出力するアクチュエータブレーキング段階と；を含むことを特徴とする。

ひいては、前記アクチュエータの共振周波数補正駆動段階では、
前記ＢＥＭＦ信号のゼロクロスポイント検出時間が、事前に保存された基準ゼロクロスポイント検出時間より早いと、前記駆動時間区間を短縮させ、前記基準ゼロクロスポイント検出時間より遅れていると、前記駆動時間区間を延長させることを特徴とし、
前記アクチュエータブレーキング段階では、
互いに異なる周波数と大きさを有するブレーキ信号が連続出力されることを特徴とする。

一方、本発明の他の実施例によるアクチュエータ制御装置は、共振周波数を有するアクチュエータを制御する装置であって、
前記アクチュエータ駆動によるＢＥＭＦ信号のゼロクロスポイントを検出するためのゼロクロスポイント検出部と；
前記アクチュエータを共振周波数で駆動させるための駆動信号を生成出力する共振周波数補正部と；を含み、且つ、前記共振周波数補正部は、
前記アクチュエータを駆動させるための駆動時間区間と前記アクチュエータのＢＥＭＦ信号を検出する保護時間区間とを含む駆動信号を繰り返して生成して出力し、且つ、前記保護時間区間内で検出される前記ＢＥＭＦ信号のゼロクロスポイント検出時間によって前記駆動時間区間の長さが補正された駆動信号を生成出力することを特徴とし、
前記共振周波数補正部は、
前記アクチュエータの残留振動を除去するために、前記保護時間区間内で検出される前記ＢＥＭＦ信号のゼロクロスポイントに同期して１つ以上のブレーキ信号を出力することをさらに他の特徴とする。

ひいては、前記共振周波数補正部は、
前記アクチュエータを駆動させるための駆動信号波形データおよびブレーキ信号波形データを保存するメモリと；
前記ＢＥＭＦ信号のゼロクロスポイント検出時間によって前記駆動信号波形のデータ個数を調整するデータ補正部と；
入力される内部クロックと前記データ個数調整された駆動信号波形データに対応するＰＷＭパルスを生成して、前記アクチュエータの駆動部に出力するＰＷＭ発生部と；を含むことを特徴とする。

上述した課題解決手段によれば、本発明は、初期駆動信号の波形でアクチュエータを駆動させ、且つ、駆動信号を構成する保護時間区間でＢＥＭＦ信号のゼロクロスポイント検出時間によって次のサイクルの駆動時間区間の長さを補正する方式でアクチュエータの共振周波数をトラッキングするので、製造公差、装着条件、温度、老化によって変わるアクチュエータの共振周波数をリアルタイム補正することによって、最適なパワー効率で最大大きさの振動を得ることができるという長所がある。

また、本発明は、駆動信号の波形データを保存した後、周波数を調節して使用するので、多様な波形を共振周波数で駆動して、多様な感じの振動を具現することができ、メモリに保存する駆動信号の波形データを最適化して最大加速度調整およびアクチュエータ加速度散布を最小化できる効果も得ることができる。

また、アクチュエータに最適化されたブレーキ信号の波形を実験的な方法で探してメモリに保存した後、アクチュエータ駆動完了後の区間で検出されるゼロクロスポイントに合わせて残留振動を妨害する方向にブレーキ信号を印加することによって、ホームボタンのように駆動時間が短い波形やＢＥＭＦ信号の大きさが小さい場合にも、安定的に残留振動を除去できるという利点がある。

本発明の実施例によるアクチュエータ制御装置のブロック構成の例示図である。 本発明の実施例によるアクチュエータ制御方法を説明するための流れ図である。 本発明の実施例を説明するための駆動信号波形の例示図である。 本発明の実施例を説明するための駆動信号波形の例示図である。 本発明の実施例を説明するためのブレーキ信号波形の例示図である。 本発明の実施例を説明するためのブレーキ信号波形の例示図である。 本発明の実施例を説明するためのブレーキ信号波形の例示図である。

以下、本発明の好ましい実施例を添付の図面を参照して詳細に説明することとする。本発明を説明するに際して、関連した公知機能あるいは構成のような具体的な説明が本発明の要旨を不明にすることができると判断される場合、それに関する詳細な説明は省略することとする。例えば本発明の実施例によるアクチュエータ制御装置は、ハプティックフィードバックシステムに適用可能なものであって、本発明が適用可能なデバイスは、タッチ感応面または他の類型のインターフェースを含むものと仮定することとし、アクチュエータによる振動は、タッチ面上に生成されるものと仮定することとする。

一方、下記で使用される用語のうち「駆動波形」とは、駆動信号を構成する駆動時間区間にアクチュエータに印加される波形を意味するものであって、駆動時間区間の長さが調整されるというのは、駆動波形の変更を意味するものと解すことができる。

まず、図１は、本発明の実施例によるアクチュエータ制御装置のブロック構成図を例示するものである。

図１に示されたように、ハプティックフィードバックシステムは、一例として、タッチ面に振動を生成する手段として共振周波数を有するアクチュエータを含み、後述する共振周波数補正部１００により生成される駆動信号によって前記アクチュエータを駆動させるアクチュエータ駆動部３００を含む。アクチュエータ駆動部３００は、既に公知となっているように、ゲートドライバーとＨ−ブリッジ回路を含むので、これに関する詳細な説明は省略することとする。

図１を参照すると、本発明の実施例によるアクチュエータ制御装置は、大きく、アクチュエータ駆動によるＢＥＭＦ（Ｂａｃｋ ＥｌｅｃｔｒｏＭｏｔｉｖｅ Ｆｏｒｃｅ：以下、ＢＥＭＦという）信号のゼロクロスポイント（Ｚｅｒｏ Ｃｒｏｓｓ Ｐｏｉｎｔ：以下、ＺＣＰという）を検出するためのゼロクロスポイント検出部２００と、
アクチュエータを共振周波数で駆動させるための駆動信号を生成出力する共振周波数補正部１００と、を含む。

共振周波数補正部１００は、図３に示されたように、アクチュエータを駆動させるための駆動時間ＤＲＩＶＥ＿ＴＩＭＥ区間と前記アクチュエータのＢＥＭＦ信号を検出する保護時間ＧＵＡＲＤ＿ＴＩＭＥ区間とを含む駆動信号を繰り返して生成して出力し、且つ、前記保護時間区間内で検出される前記ＢＥＭＦ信号のゼロクロスポイント（ＺＣＰ）検出時間によって前記駆動時間区間の長さが補正された駆動信号を生成出力する。

このような共振周波数補正部１００は、アクチュエータを駆動させるための駆動信号波形データ（基準となるあるいは初期駆動信号の波形と定義できる）を保存するメモリ１１０と、
アクチュエータ駆動によるＢＥＭＦ信号のゼロクロスポイント（ＺＣＰ）検出時間によって前記駆動信号波形のデータ個数を調整するデータ補正部１２０と、
入力される内部クロック（ＯＳＣ）と前記データ個数調整された駆動信号波形データに対応するＰＷＭパルスを生成して、アクチュエータの駆動部３００に出力するＰＷＭ発生部１４０と、を含むように構成することができる。

もちろん、前記メモリ１１０とデータ補正部１２０を１つのプロセッサで具現することができ、このようなプロセッサも、ハプティックフィードバックシステムが搭載されるデバイスの全般的な動作を制御するプロセッサで具現されることもできる。

ハードウェアはもちろん、ソフトウェアロジックで具現可能な共振周波数補正部１００は、駆動信号の保護時間区間で検出されるＢＥＭＦ信号のゼロクロスポイント（ＺＣＰ）検出時間が、事前に保存された基準値のゼロクロスポイント検出時間より早いと、駆動時間区間を短縮させ、前記基準値のゼロクロスポイント検出時間より遅れていると、駆動時間区間を延長させた駆動信号が生成出力されるようにする。

ひいては、共振周波数補正部１００は、アクチュエータの残留振動を除去するために、駆動信号に含まれた保護時間（ＧＵＡＲＤ ＴＩＭＥ）区間内で検出されるＢＥＭＦ信号のゼロクロスポイント（ＺＣＰ）に同期して１つ以上のブレーキ（ＢＲＡＫＥ）信号を出力するが、前記ブレーキ信号が互いに異なる周波数と大きさを有し得るようにすることができる。また、共振周波数補正部１００は、ブレーキ信号を複数で出力し、且つ、複数のブレーキ信号のうち１つのブレーキ信号の大きさをスケールダウン（ｓｃａｌｅ ｄｏｗｎ）比率によって大きさ調節して繰り返して出力することもできる。

一方、本発明の実施例によるアクチュエータ制御装置は、ゼロクロスポイント（ＺＣＰ）検出部２００の前端に位置し、微細な大きさのＢＥＭＦ信号を増幅してＺＣＰ検出部でゼロクロスポイントを検出するためのＢＥＭＦ増幅部４００をさらに含むことができる。

参考的に、ゼロクロスポイントを正確に検出するためには、ＢＥＭＦ信号とノイズ信号を区分しなければならない。このために、ＺＣＰ検出部２００の前端でノイズバンドを設定して、一定の大きさ以下のＢＥＭＦ信号は無視するようにする。すなわち、ＢＥＭＦ信号を増幅し、増幅された信号から低臨界電圧（ｌｏｗ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｖｏｌｔａｇｅ）、高臨界電圧（ｈｉｇｈ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｖｏｌｔａｇｅ）を使用する２つの比較器を構成すると、臨界バンド（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｂａｎｄ）以内の電圧はノイズとして処理される。

以下では、上述した構成を有するアクチュエータ制御装置の動作を添付の図面を参照してより詳細に説明することとする。

図２は、本発明の実施例によるアクチュエータ制御方法を説明するための流れ図を例示したものであり、図３と図４は、本発明の実施例を説明するための駆動信号波形の例示図を、図５〜図７は、本発明の実施例を説明するためのブレーキ信号波形をそれぞれ例示したものである。

本発明の実施例を説明するに先立って、本発明の技術的特徴を要約してみると、
まず、アクチュエータの基準共振周波数に合わせてアクチュエータを駆動させるための駆動信号を生成出力する。このような駆動信号の波形を生成するための駆動信号波形データは、メモリに保存され、初期駆動に用いられる。初期駆動後に、アクチュエータ駆動を一時中止（保護時間区間を意味する）し、ＢＥＭＦ信号のゼロクロスポイント（ＺＣＰ）と極性（方向情報）を検出して、動く振動子の実際共振周期と運動方向を測定する。次のサイクルの駆動時にゼロクロスポイント（ＺＣＰ）検出時点の期待値と測定値の偏差を計算して、メモリに保存された駆動信号の駆動波形を延ばしたり縮めたりする方法で駆動信号を構成する駆動波形の周波数を補正することができる。

このように駆動信号の波形を実際共振周波数と一致させ、印加電圧の極性を振動子の運動方向と同相で合わせて駆動させると、最適なパワー効率で最大の振動力を得ることができる。

上述した技術的特徴を具体化したアクチュエータ制御方法が図２に示されている。

図２を参照すると、共振周波数補正部１００は、アクチュエータ駆動命令が受信されると、メモリ１１０にあらかじめ保存されている駆動信号波形データでアクチュエータの駆動が行われるようにする（Ｓ１０段階）。このようなアクチュエータ駆動段階で振動子の運動方向が決定されることが一般的である。前記駆動信号波形データは、出力信号の大きさ情報を有し、アクチュエータ駆動部３００に出力されるＰＷＭパルスのデューティーを決定する。

参考的に、前記駆動信号は、図３に示されたように、アクチュエータに電圧を印加する駆動時間区間ＤＲＩＶＥ＿ＴＩＭＥとＢＥＭＦ信号を感知する保護時間ＧＵＡＲＤ＿ＴＩＭＥ区間とで構成される。

前記駆動時間区間ＤＲＩＶＥ＿ＴＩＭＥは、メモリ１１０にあらかじめ保存した最小駆動時間（ＭＩＮ＿ＤＲＩＶＥ＿ＴＩＭＥ：駆動信号波形データの形態で保存される）区間と、補正結果によって駆動時間が変わる補正時間ＣＯＭＰ＿ＴＩＭＥ区間とからなる。

前記補正時間ＣＯＭＰ＿ＴＩＭＥ区間の初期値であるＣＯＭＰ＿ＴＩＭＥ（０）は、基準ゼロクロスポイント（ＺＣＰ）検出時間ＺＸＤ＿ＴＩＭＥとして設定され、メモリ１１０に保存される。

保護時間ＧＵＡＲＤ＿ＴＩＭＥ区間は、さらに、ＧＮＤ＿ＴＩＭＥ、ＮＵＬＬ＿ＴＩＭＥ、ＺＸＤ＿ＲＥＡＬで構成される。前記ＧＮＤ＿ＴＩＭＥは、アクチュエータに残っている残留エネルギーを除去するために必要であり、ＮＵＬＬ＿ＴＩＭＥは、アクチュエータの出力をＨｉ−Ｚ状態で作り、センシングアンプとＺＣＰ検出部２００がＢＥＭＦ信号を感知するために待機状態にある時間である。ＺＸＤ＿ＲＥＡＬは、ＢＥＭＦ信号が実際ゼロクロスポイントに到達した時間を示す。

アクチュエータを駆動させるための駆動信号の波形が、図３に示されたような構成の時間区間を有すると、
一番目の駆動時間ＤＲＩＶＥ＿ＴＩＭＥであるＤＲＩＶＥ＿ＴＩＭＥ（０）は、アクチュエータ共振周波数の半周期から初期保護時間ＧＵＡＲＤ＿ＴＩＭＥを除いた時間である。すなわち、
ＤＲＩＶＥ＿ＴＩＭＥ（０）＝（１／ｆ_０）／２−（ＧＮＤ＿ＴＩＭＥ＋ＮＵＬＬ＿ＴＩＭＥ＋ＺＸＤ＿ＴＩＭＥ）であり、
最小、最大ＤＲＩＶＥ＿ＴＩＭＥは、下記のように定義することができる。

ＭＡＸ＿ＤＲＩＶＥ＿ＴＩＭＥ＝ＤＲＩＶＥ＿ＴＩＭＥ（０）＋ＣＯＭＰ＿ＴＩＭＥ（０）
ＭＩＮ＿ＤＲＩＶＥ＿ＴＩＭＥ＝ＤＲＩＶＥ＿ＴＩＭＥ（０）−ＣＯＭＰ＿ＴＩＭＥ（０）
ＣＯＭＰ＿ＴＩＭＥ（０）＝ＺＸＤ＿ＴＩＭＥ

一番目の駆動信号の出力後、次のサイクルの駆動信号のＤＲＩＶＥ＿ＴＩＭＥ（１）は、ＤＲＩＶＥ＿ＴＩＭＥ（０）から基準ＺＸＤ＿ＴＩＭＥと実際測定したＺＸＤ＿ＲＥＡＬの差異を補正した値に決定される。

ＤＲＩＶＥ＿ＴＩＭＥ（１）＝ＤＲＩＶＥ＿ＴＩＭＥ（０）＋［ＺＸＤ＿ＲＥＡＬ（０）−ＺＸＤ＿ＴＩＭＥ］

上記の説明を一般式で定義すると、下記の通りである。

ＤＲＩＶＥ＿ＴＩＭＥ（ｎ＋１）＝ＤＲＩＶＥ＿ＴＩＭＥ（ｎ）＋［ＺＸＤ＿ＲＥＡＬ（ｎ）−ＺＸＤ＿ＴＩＭＥ］

以上で説明した内容を参照してみたとき、アクチュエータ駆動によるＢＥＭＦ信号のゼロクロスポイント検出時間を検出して、これを基準値にあらかじめ設定されたゼロクロスポイント検出時間と比較して駆動時間ＤＲＩＶＥ＿ＴＩＭＥ（ｎ）区間の長さ（すなわち駆動波形の周波数）を補正すると、アクチュエータを共振周波数で駆動することができる。

これにより、共振周波数補正部１００を構成するデータ補正部１２０は、メモリ１１０に保存された駆動信号波形データをＰＷＭ発生部１４０に出力した後、ＺＣＰ検出部２００からゼロクロスポイントの検出を示す信号が入力されるかをチェック（Ｓ２０段階）する。

メモリ１１０に保存された前記駆動信号波形データに対応するＰＷＭパルスがアクチュエータ駆動部３００に印加されると、アクチュエータである振動子は振動することになり、アクチュエータ振動によるＢＥＭＦ信号がＢＥＭＦ増幅部４００に入力され、増幅される。

ＺＣＰ検出部２００の前端でノイズバンド設定によって一定の大きさ以下のＢＥＭＦ信号は無視され、一定の大きさ以上のＢＥＭＦ信号がＺＣＰ検出部２００に入力されることによって、データ補正部１２０は、アクチュエータ駆動が一時停止される保護時間区間でゼロクロスポイント（ＺＣＰ）検出を示す信号が入力されるかをチェックすることができる。

もし、Ｓ２０段階で、ゼロクロスポイント（ＺＣＰ）が検出された場合、データ補正部１２０は、ゼロクロスポイント（ＺＣＰ）ファースト（Ｆａｓｔ）であるかをチェック（Ｓ３０段階）する。「ゼロクロスポイントファースト」とは、ゼロクロスポイント（ＺＣＰ）が基準値にあらかじめ設定されたゼロクロスポイント検出時間ＺＸＤ＿ＴＩＭＥの以前に発生した場合と定義する。

このような定義によれば、ゼロクロスポイント（ＺＣＰ）ファースト（Ｆａｓｔ）で「ＺＸＤ＿ＲＥＡＬ＝０」であり、「ＣＯＭＰ＿ＴＩＭＥ＝−ＺＸＤ＿ＴＩＭＥ」となって、駆動信号の駆動時間区間は、ＭＩＮ＿ＤＲＩＶＥ＿ＴＩＭＥに減少して、最大共振周波数で駆動する。すなわち、データ補正部１２０は、ゼロクロスポイント（ＺＣＰ）がファースト（Ｆａｓｔ）であれば、駆動時間区間の長さを補正し、且つ、駆動時間の長さがＭＩＮ＿ＤＲＩＶＥ＿ＴＩＭＥとなるように、メモリ１１０に保存された前記駆動信号波形のデータ個数を調整（これを最小駆動波形と定義することができる）（Ｓ４０段階）する。

もし、ゼロクロスポイント（ＺＣＰ）がスロー（Ｓｌｏｗ）（Ｓ５０段階）であれば、データ補正部１２０は、駆動時間区間の長さを補正し、且つ、駆動時間の長さがＭＡＸ＿ＤＲＩＶＥ＿ＴＩＭＥとなるように、メモリ１１０に保存された前記駆動信号波形のデータ個数を調整（これを最大駆動波形と定義することができる）（Ｓ６０段階）する。

参考的に、本発明では、ゼロクロスポイント（ＺＣＰ）が２倍のＺＸＤ＿ＴＩＭＥまで発生しない場合を「ゼロクロスポイント（ＺＣＰ）スロー（Ｓｌｏｗ）」と定義することとする。すなわち、ＺＸＤ＿ＲＥＡＬ＝２^＊ＺＸＤ＿ＴＩＭＥとなり、駆動時間区間は、ＭＡＸ＿ＤＲＩＶＥ＿ＴＩＭＥに増加して、最小共振周波数で駆動する。これにより、データ補正部１２０は、上記のように、駆動時間の長さがＭＡＸ＿ＤＲＩＶＥ＿ＴＩＭＥとなるように、前記駆動信号波形のデータ個数を調整する。

一方、ゼロクロスポイント（ＺＣＰ）がファーストでもスローでもない場合、データ補正部１２０は、ゼロクロスポイント（ＺＣＰ）検出時間（ＺＸＤ＿ＲＥＡＬ−ＺＸＤ＿ＴＩＭＥを計算）によって保存された前記駆動信号波形のデータ個数を調整（Ｓ７０段階）する。

もし非正常な条件で瞬間的にアクチュエータが共振周波数領域から外れて動作する場合、あるいは、ＢＥＭＦ信号に異常が発生する場合にも、設定された最小共振周波数と最大共振周波数領域との間で振動するように制御することが好ましい。

整理すると、データ補正部１２０は、アクチュエータ駆動命令に応答してメモリ１１０に保存されている駆動信号波形を出力し、出力方向を設定する。アクチュエータ駆動終了命令が受信されると、終了し、そうでない場合、ＢＥＭＦ信号のゼロクロスポイント（ＺＣＰ）を検出する。ゼロクロスポイント（ＺＣＰ）の検出時に設定されたノイズバンドより小さい場合、同じ駆動信号波形を繰り返して出力してアクチュエータを駆動したり、そのまま終了する。もしゼロクロスポイント（ＺＣＰ）が検出されたとき、ゼロクロスポイント（ＺＣＰ）ファーストであれば、反対方向にＭＩＮ＿ＤＲＩＶＥ＿ＴＩＭＥとなるように、メモリ１１０に保存された前記駆動信号波形のデータ個数を調整し、ゼロクロスポイント（ＺＣＰ）スローであれば、反対方向にＭＡＸ＿ＤＲＩＶＥ＿ＴＩＭＥとなるように、前記駆動信号波形のデータ個数を調整する。もしＺＣＰがＺＸＤ＿ＴＩＭＥ区間内で検出された場合であれば、ＺＸＤ＿ＲＥＡＬとＺＸＤ＿ＴＩＭＥとの差を計算し、それによって、前記駆動信号波形のデータ個数を調整する。

以上の実施例によれば、本発明のアクチュエータ制御装置および制御方法は、保存された駆動信号波形でアクチュエータを初期駆動させ、且つ、駆動信号を構成する保護時間区間でＢＥＭＦ信号のゼロクロスポイント検出時間によって次のサイクルの駆動時間区間の長さを補正する方式でアクチュエータの共振周波数をトラッキングするので、製造公差、装着条件、温度、老化によって変わるアクチュエータの共振周波数をリアルタイム補正して、最適なパワー効率で最大大きさの振動を得ることができる長所がある。

一方、上述した実施例では、アクチュエータの共振周波数をトラッキングするために、駆動信号の波形、すなわち駆動時間区間の長さを補正する方法を説明したが、図４に示されたように、駆動時間区間を固定し、ゼロクロスポイント（ＺＣＰ）に同期を合わせる方式で共振周波数をトラッキングすることもできる。

この際、メモリ１１０に保存する駆動信号波形のデータＤＲＩＶＥ＿ＴＩＭＥは、下記式によって定めることができる。

ＤＲＩＶＥ＿ＴＩＭＥ＜（１／ｆ_０）／２−（ＧＮＤ＿ＴＩＭＥ＋ＮＵＬＬ＿ＴＩＭＥ＋２^＊ＺＸＤ＿ＴＩＭＥ）

一方、駆動時間区間の長さを固定し、ゼロクロスポイント（ＺＣＰ）に同期化してアクチュエータの共振周波数をトラッキングする場合、半周期スクエア（ｓｑｕａｒｅ）波形だけでなく、多様な形態と大きさを有する波形も、共振周波数に合わせてトラッキングできるという長所がある。このような場合、共振周波数で様々な感じの振動を作ることができる。

以下では、上述したアクチュエータの共振周波数補正駆動段階後にアクチュエータの残留振動を迅速に除去するためのアクチュエータブレーキング段階について付加説明することとする。

まず、データ補正部１２０は、アクチュエータ駆動停止命令が受信されると（Ｓ８０段階）、図５（一体型ブレーキング波形の例）に示されたように、駆動信号波形ＤＲＩＶＥ＿ＴＩＭＥが終了した後、アクチュエータの残留振動を除去するために、保護時間ＧＵＡＲＤ＿ＴＩＭＥ区間の間感知されるＢＥＭＦ信号のゼロクロスポイント（ＺＣＰ）に同期化してブレーキ信号波形ＢＲＡＫＥ＿ＴＩＭＥを出力（Ｓ９０段階）する。前記ブレーキ信号の波形データも、メモリ１１０に保存して利用することができ、図示のように、ブレーキ信号の波形は、アクチュエータ振動を妨害する方向の波形を有する。

言及したように、保護時間ＧＵＡＲＤ＿ＴＩＭＥ区間の間感知されるＢＥＭＦ信号のゼロクロスポイント（ＺＣＰ）に同期化してブレーキ信号の波形をアクチュエータに印加されるように制御すると、アクチュエータ振動子の動きを早く中止させることができる。

上述したアクチュエータブレーキング段階のさらに他の具現方法として、図６（半周期ブレーキング波形の例）に示されたように、メモリ１１０に互いに異なる周波数と大きさを有するブレーキ信号（ＢＲＡＫＥ０＿ＴＩＭＥ、ＢＲＡＫＥ１＿ＴＩＭＥ、‥）の波形データを保存して、ゼロクロスポイント（ＺＣＰ）に同期化させると、多様な方法でさらに速いアクチュエータフォーリングタイム（ｆａｌｌｉｎｇ ｔｉｍｅ）特性を得ることができる。

また、ブレーキ信号によりアクチュエータがさらに振動する場合を防止するために、図７（半周期自動大きさ調節ブレーキング波形の例）に示されたように、複数のブレーキ信号を出力し、且つ、前記複数のブレーキ信号のうち１つのブレーキ信号の大きさをスケールダウン（ｓｃａｌｅ ｄｏｗｎ）比率によって大きさ調節して繰り返して出力されるようにすることもできる。図７では、ＢＲＡＫＥ１＿ＴＩＭＥの大きさをスケールダウンしたものであって、スケールダウン比率は、アクチュエータのフォーリングタイム特性に合うように選択（例えば１．０、０．７５、０．５、０．２５等）することができる。

上述したような本発明の実施例によれば、本発明の実施例によるアクチュエータ制御装置および方法は、メモリ１１０に駆動信号の波形データを保存した後、周波数を調節して使用するので、多様な波形を共振周波数で駆動して多様な感じの振動を具現することができ、メモリ１１０に保存する駆動信号の波形データを最適化して最大加速度の調整およびアクチュエータ加速度の散布を最小化できる効果も得ることができる。

また、アクチュエータに最適化されたブレーキ信号の波形を実験的な方法で探してメモリ１１０に保存した後、アクチュエータ駆動完了後の区間で検出されるゼロクロスポイントに合わせて残留振動を妨害する方向にブレーキ信号を印加することによって、ホームボタンのように駆動時間が短い波形やＢＥＭＦ信号の大きさが小さい場合にも、安定的に残留振動を除去できるという利点がある。

以上は、図面に示された実施例を参考として説明されたが、これは、例示的なものに過ぎず、当該技術分野における通常の知識を有する者であれば、これから多様な変形および均等な他の実施例が可能であるという点を理解することができる。

Claims (14)

1. 共振周波数を有するアクチュエータを制御する方法において、
   前記アクチュエータに駆動電圧を印加する駆動時間区間と前記アクチュエータのＢＥＭＦ（Ｂａｃｋ ＥｌｅｃｔｒｏＭｏｔｉｖｅ Ｆｏｒｃｅ）信号を検出する保護時間区間とを含む駆動信号を繰り返して生成して出力し、且つ、前記保護時間区間内で検出される前記ＢＥＭＦ信号のゼロクロスポイント検出時間によって前記駆動時間区間の長さを補正して、前記アクチュエータを駆動させるアクチュエータの共振周波数補正駆動段階と；
   前記アクチュエータの残留振動を除去するために、前記保護時間区間内で検出される前記ＢＥＭＦ信号のゼロクロスポイントに同期して１つ以上のブレーキ信号を出力するアクチュエータブレーキング段階と；を含むことを特徴とするアクチュエータ制御方法。
2. 前記アクチュエータの共振周波数補正駆動段階では、
   前記ＢＥＭＦ信号のゼロクロスポイント検出時間が、事前に保存された基準ゼロクロスポイント検出時間より早いと、前記駆動時間区間を短縮させ、前記基準ゼロクロスポイント検出時間より遅れていると、前記駆動時間区間を延長させることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ制御方法。
3. 前記アクチュエータブレーキング段階では、
   互いに異なる周波数と大きさを有するブレーキ信号を連続出力することを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ制御方法。
4. 前記アクチュエータブレーキング段階では、
   複数のブレーキ信号を出力し、且つ、前記複数のブレーキ信号のうち１つのブレーキ信号の大きさをスケールダウン比率によって大きさ調節して繰り返して出力されるようにすることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ制御方法。
5. 前記ブレーキ信号波形と初期駆動信号の波形データおよび基準ゼロクロスポイント検出時間は、メモリに保存されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のアクチュエータ制御方法。
6. 共振周波数を有するアクチュエータを制御する方法において、
   前記アクチュエータに駆動電圧を印加する駆動時間区間と前記アクチュエータのＢＥＭＦ信号を検出する保護時間区間とを含む駆動信号を繰り返して生成して出力し、且つ、前記保護時間区間内で検出される前記ＢＥＭＦ信号のゼロクロスポイントに同期を合わせて後続する駆動時間区間の間前記アクチュエータを駆動させるアクチュエータの共振周波数補正駆動段階と；
   前記アクチュエータの残留振動を除去するために、前記保護時間区間内で検出される前記ＢＥＭＦ信号のゼロクロスポイントに同期して１つ以上のブレーキ信号を出力するアクチュエータブレーキング段階と；を含むことを特徴とするアクチュエータ制御方法。
7. 前記アクチュエータブレーキング段階では、
   互いに異なる周波数と大きさを有するブレーキ信号を連続出力することを特徴とする請求項６に記載のアクチュエータ制御方法。
8. 共振周波数を有するアクチュエータを制御するための装置において、
   前記アクチュエータ駆動によるＢＥＭＦ信号のゼロクロスポイントを検出するためのゼロクロスポイント検出部と；
   前記アクチュエータを共振周波数で駆動させるための駆動信号を生成出力する共振周波数補正部と；を含み、且つ、前記共振周波数補正部は、
   前記アクチュエータを駆動させるための駆動時間区間と前記アクチュエータのＢＥＭＦ信号を検出する保護時間区間とを含む駆動信号を繰り返して生成して出力し、且つ、前記保護時間区間内で検出される前記ＢＥＭＦ信号のゼロクロスポイント検出時間によって前記駆動時間区間の長さが補正された駆動信号を生成出力することを特徴とするアクチュエータ制御装置。
9. 前記共振周波数補正部は、
   前記アクチュエータの残留振動を除去するために、前記保護時間区間内で検出される前記ＢＥＭＦ信号のゼロクロスポイントに同期して１つ以上のブレーキ信号を出力することを特徴とする請求項８に記載のアクチュエータ制御装置。
10. 前記共振周波数補正部は、
    互いに異なる周波数と大きさを有するブレーキ信号を連続出力することを特徴とする請求項９に記載のアクチュエータ制御装置。
11. 前記共振周波数補正部は、
    前記ブレーキ信号を複数で出力し、且つ、前記複数のブレーキ信号のうち１つのブレーキ信号の大きさをスケールダウン比率によって大きさ調節して繰り返して出力することを特徴とする請求項９に記載のアクチュエータ制御装置。
12. 前記共振周波数補正部は、
    前記ＢＥＭＦ信号のゼロクロスポイント検出時間が、事前に保存された基準値のゼロクロスポイント検出時間より早いと、前記駆動時間区間を短縮させて、前記基準値のゼロクロスポイント検出時間より遅れていると、前記駆動時間区間を延長させた駆動信号を生成出力することを特徴とする請求項８〜１１のいずれかに記載のアクチュエータ制御装置。
13. 前記共振周波数補正部は、
    前記アクチュエータを駆動させるための駆動信号波形データおよびブレーキ信号波形データを保存するメモリと；
    前記ＢＥＭＦ信号のゼロクロスポイント検出時間によって前記駆動信号波形のデータ個数を調整するデータ補正部と；
    入力される内部クロックと前記データ個数調整された駆動信号波形のデータに対応するＰＷＭパルスを生成して、前記アクチュエータの駆動部に出力するＰＷＭ発生部と；を含むことを特徴とする請求項８に記載のアクチュエータ制御装置。
14. 前記ゼロクロスポイント検出部の前端に位置し、微細な大きさのＢＥＭＦ信号を増幅するためのＢＥＭＦ増幅部；をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載のアクチュエータ制御装置。
    
    

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