JP7117400B2 - 触感発生装置及びこれを含む応用装置 - Google Patents

Description

本発明は、触感発生装置及びこれを含む応用装置に関するもので、具体的には、回転慣性振動や衝撃振動を発生する触感発生装置及びこれを含む応用装置に関するものである。

振動を発生させる装置は、携帯電話に内蔵され、着信音の代わりに振動で着信やメッセージの到着を知らせたり、ゲーム操作装置に内蔵され、ゲームを楽しむユーザーに実体感を与え、楽しさや興味を増加させるために用いられている。また、技術の発達により、携帯電話でも通信だけでなく、マルチメディア再生と送受信、インターネット、ゲームなどを楽しむことができるようになり、ゲーム機でインターネットや動画の再生も可能になり、動画プレーヤーでも音楽、ビデオを再生して、インターネットやゲームも可能になった。それに応じて振動発生装置の活用分野はさらに拡大される傾向であり、これらの機器には、主に小型の振動モータを用いている。この場合には、振動の調整は、一般的に電圧を調整して、モータの回転数を変更させることで振動の強さを変化させている。

本発明は、一つの触感素子を用いて、ユーザーに異なる感覚を与える衝撃振動と回転慣性振動を提供する触感発生装置と応用装置を提供することを目的とする。

本発明の一実施例による触感発生装置は、固定部、回転部、磁石、およびコイルを含むことができる。上記固定部は、ストッパーを含むことができる。上記回転部は、上記固定部に対して回転し、突起を有することができる。上記磁石は、上記回転部と固定部のいずれか一側に含まれており、複数本が備えることができる。上記コイルは、上記回転部と固定部の他側に含まれ、上記磁石と作用して回転力を発生させることができる。上記回転部は、３６０度の範囲内で往復回転運動を行うことができる。上記回転部が、第１方向に回転するとき、上記回転部の上記突起が上記固定部の上記ストッパーと衝突する前に、上記回転部の回転運動を強制停止させたり、または、上記第１方向の反対方向である第２方向に回転させて回転慣性振動を発生することができる。

上記触感発生装置は、上記回転慣性振動と異なる衝撃振動を発生させることができる。上記回転慣性振動の発生時の上記回転部の回転角度は、上記衝撃振動の発生時の上記回転部の回転角度より小さくできる。

上記触感発生装置は、上記突起と上記ストッパーが衝突して上記衝撃振動を発生させることができる。

上記回転慣性振動の発生時の周波数は、上記衝撃振動の発生時の周波数と相互異なることができる。

上記回転慣性振動を発生するとき、上記回転部が回転方向を変更せずに回転している間、上記回転部を上記回転方向に回転させる動作とブレーキ動作を行うことができる。

上記回転慣性振動を発生するとき、上記回転部が、上記第１方向に回転運動を開始した後、所定の時間以上で、上記回転部の回転運動を停止させたり、または停止する前に、上記第２方向に回転させることができる。

上記磁石の磁極数がｍ個の場合、上記回転部はｍ－１個の磁極が占める回転角度内で回転し、上記回転慣性振動を発生し、ｍは３以上の自然数でありえる。

上記コイルの数は、上記磁石の磁極の数のｋ倍、ｋは自然数でありえる。

上記回転部に結合された偏心体をさらに含むことができる。

上記回転慣性振動を発生するとき、上記回転部が回転方向を変更せずに回転している間、上記回転部を第１方向に回転させる動作とブレーキ動作を行うことができる。

本発明の一実施例による触感発生装置は、固定部、回転部、磁石、およびコイルを含むことができる。上記固定部は、ストッパーを含むことができる。上記回転部は、上記固定部に対して回転し、突起を有することができる。上記磁石は、上記回転部と固定部のいずれか一側に含まれており、複数本が備えることができる。上記コイルは、上記回転部と固定部の他側に含まれ、上記磁石と作用して回転力を発生させることができる。上記回転部は、３６０度の範囲内で往復回転運動を行うことができる。上記回転部は、特定の回転角度の範囲内で回転し、相互異なる衝撃振動と回転慣性振動を混合して発生させることができる。

本発明の一実施例による応用装置は、触感素子及び上記触感素子に電流を提供する駆動回路を含むことができる。上記触感素子は、固定部、回転部、磁石、およびコイルを含むことができる。上記固定部は、ストッパーを有することができる。上記回転部は、上記固定部に対して回転し、突起を有することができる。上記磁石は、上記回転部と固定部のいずれか一側に含まれており、複数本が備えることができる。上記コイルは、上記回転部と固定部の他側に含まれ、上記磁石と作用して回転力を発生させることができる。上記回転部は、３６０度の範囲内で往復回転運動を行うことができる。上記回転部が第１方向に回転するとき、上記回転部の上記突起が上記固定部の上記ストッパーと衝突する前に、上記回転部の回転運動を強制停止させたり、または、上記第１方向の反対方向である第２方向に回転させて回転慣性振動を発生することができる。

本発明の一実施例に係る触感発生装置によれば、一つの触感素子を用いて、ユーザーに異なる感覚を与える衝撃振動と回転慣性振動を提供することができる。したがって、ユーザーに、より多様で実体感のあるハプティックフィードバック（ｈａｐｔｉｃ ｆｅｅｄｂａｃｋ）を提供することができる。

また、衝撃振動と回転慣性振動の周波数及び強さを個別に制御することができる。

また、回転慣性振動を発生させるとき、回転部の回転速度、ブレーキ動作、休止期間の組み合わせで回転慣性振動のブレタイプ（ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｔｙｐｅ）を制御することができる。

本発明の一実施例による触感発生装置を示すブロック図である。 本発明の一実施例による触感素子の平面図である。 図２のＩ－Ｉ′線に沿って切断した断面図である。 触感発生装置の衝撃振動を説明するための概念図である。 触感発生装置の回転慣性振動を説明するための概念図である。 触感素子と触感素子に電流を印加する駆動回路を示す図である。 回転部の回転速度を制御するため、図６の第１及び第４トランジスタに印加される制御信号を例示的に示した図である。 回転慣性振動及び衝撃振動を交互に発生させる触感発生装置の概念図である。 本発明の他の一実施例による触感素子を示す平面図である。 本発明の他の一実施例による触感素子の断面図である。

以下、説明されるすべての実施例は、本発明の理解を助けるために例示的に示したものであり、ここで説明された実施例と違って変形され、様々な実施形態で実施することができる。また、本発明を説明するにおいて、関連した公知の機能あるいは公知の構成要素の具体的な説明が本発明の要旨を不要に曖昧にすることができていると判断される場合には、その具体的な説明は省略している。

添付された図面は、発明の理解を助けるために、実際の縮尺通り図示されたものではなく、いくつかの構成要素の寸法が誇張して図示される場合もあり、各構成要素に参照番号を記載するときは、同じ構成要素については、他の図面に表示されても、可能な限り同一の符号で表示している。

また、本発明の実施例の構成要素を説明するにあたって、第１、第２、Ａ、Ｂ、（ａ）、（ｂ）などの用語を使用することができる。これらの用語は、その構成要素を他の構成要素と区別するためのものだけで、その用語によって、該当構成要素の本質、順番や順序などが限定されるべきではない。ある構成要素が他の構成要素に「連結」、「結合」または「接続」すると記載されている場合、その構成要素は、その他の構成要素に直接連結、結合または接続することができ、また、その構成要素とそのほかの構成要素の間に、別の構成要素が「連結」、「結合」または「接続」することもできると理解されるべきである。

したがって、本明細書に記載された実施例と図面に図示された構成は、本発明の最も好ましい実施例に過ぎないだけで、本発明の技術的思想をすべて代弁することではないため、本発明の様々な変形実施例がありえる。

そして、本明細書及び請求の範囲で用いる用語や単語は通常的、または、辞書的な意味に限定されてはならず、発明者は、自分の発明を最良の方法で説明するために、用語の概念を適切に定義することができる原則に基づいて、本発明の技術的思想に合治する意味と概念に解釈されるべきである。

また、本出願で用いられる単数の表現は、文脈上明らかに他のことを意味しない限り、複数の表現を含んでいる。

図１は、本発明の一実施例による触感発生装置を示すブロック図である。

図１を参照すると、触感発生装置（１００）は、触感素子（１０）と駆動回路（２０）を含むことができる。

触感素子（１０、ｈａｐｔｉｃ ｅｌｅｍｅｎｔ）は、駆動回路（２０）から印加された電流によって振動を発生させる。

駆動回路（２０）は、駆動信号を受信し、触感素子（１０）に電流を提供する。

図２は、本発明の一実施例による触感素子の平面図であり、図３は、図２のＩ－Ｉ′線に沿って切断した断面図である。

図２および図３を参照すると、触感素子（１０）は、回転軸（１）、固定部及び固定部に対して回転する回転部を含んでいる。

回転軸（１）は、回転部の中心部に配置される。回転軸（１）は、固定部に回転可能に結合することができる。

回転部は、回転軸（１）に接続されて、回転軸（１）が回転することにより回転することができる。回転部は、回転ケース（２）、磁石（３）、および突起（４）を含むことができる。

回転ケース（２）は、内部に空間を提供する。磁石（３）は、回転ケース（２）の内周面に固定されうる。磁石（３）は、複数の磁極を有することができる。磁石（３）は、回転ケース（２）に結合することができ、本発明の実施例では、磁石（３）は、回転ケース（２）の内周面に結合されうる。磁石（３）は、回転軸（１）が回転することによって回転ケース（２）と一緒に回転することができる。

突起（４）は、回転ケース（２）または回転軸（１）に結合することができる。突起（４）は、回転軸（１）が回転することにより回転することができる。

固定部ホルダー（６）、巻線コア（７）、コイル（８）、およびストッパー（９）を含むことができる。

ホルダー（６）の中心部に回転軸（１）が配置される空間が確保されうる。ホルダー（６）の中心部内に回転軸（１）は、回転可能に固定されうる。

巻線コア（７）は、ホルダー（６）に結合することができる。巻線コア（７）には、コイル（８）が巻線されうる。巻線コア（７）は、磁性体で構成され、巻線されたコイル（８）の磁気効率を増加させることができる。ただし、これに限定されるものではなく、巻線コア（７）は、コスト削減や小型化のために非磁性体で構成されたり、省略されることができ、ホルダー（６）と一体に形成することができる。巻線コア（７）は、複数本からなることができる。

コイル（８）は、回転軸（１）の周辺に配置され、磁石（３）と向き合うように配置される。コイル（８）は、磁石（３）と離隔されて磁石（３）と一緒に電磁気力を発生させ、電磁気力によって回転部は、回転することができる。

本発明の実施例では、コイル（８）は、巻線コア（７）に巻線されて、磁気効率を向上させることができる。ただし、これに限定されるものではなく、巻線コア（７）が省略された場合には、コイル（８）は、固定部の構成に固定することができる。

コイル（８）の数が増加するほど、回転部が円滑に回転され、回転方向が容易に制御することができる。コイル（８）の数と磁石（３）の磁極の数も、特定の条件を持つとき、回転部の制御が容易である。具体的な内容は後述する。

コイル（８）が複数本提供される場合には、コイル（８）が巻線されている巻線コア（７）も複数本で提供されうる。このとき、各コイルは、互いに接続されたり区切られ、単一の同じ駆動回路（２０、図１参照）によって電流を印加されうる。ただし、これに限定されるものではなく、各コイルは、異なる駆動回路から電流を印加されうる。

ストッパー（９）は、回転部が回転するとき、突起（４）と衝突して突起（４）の回転を妨害し、衝撃を発生するように配置される。ストッパー（９）は、ホルダー（６）に結合することができる。

固定部は、ベアリング（５）をさらに含むことができる。ベアリング（５）は、ホルダー（６）の中心部に配置され、ホルダー（６）に固定されうる。ベアリング（５）の内部に穴が形成され、回転軸（１）は、ベアリング（５）の穴に挿入することができる。

本発明の一実施例による触感発生装置（１００）では、回転部が回転するとき、ストッパー（９）が突起（４）と衝突して衝撃振動を発生させるので、回転部が３６０度未満まで回転することができる。

本発明の一実施例による触感素子（１０）において、回転部に磁石（３）が含まれ、固定部にコイル（８）と巻線コア（７）が含まれているものとして説明した。ただし、これに限定されるものではなく、他の実施例では、回転部にコイルが含まれ、固定部に磁石が含まれても同じ原理で動作することができる。

図４ａ～図４ｃは、触感発生装置の衝撃振動を説明するための概念図である。

平面上で、突起（４）は、回転軸（１）を中心に点線で表示された回転経路に沿って回転し、ストッパー（９）に衝突して衝撃振動を発生させることができる。

図４ａの状態において、突起（４）を反時計回り（Ｄ１）に回転させると、図４ｂに示すように突起（４）は、ストッパー（９）の一側に衝突する。以降、突起（４）を時計回り（Ｄ２）に回転させると、図４ｃに示すように突起（４）は、ストッパー（９）の他側に衝突する。

突起（４）が、図４ｂの位置から図４ｃの位置まで１回転する周期をＴと仮定すると、突起（４）とストッパー（９）が衝突する頻度はＴの逆数となる。突起（４）が固定された回転部が、最高速度で回転する場合には、Ｔの逆数は、突起（４）が往復回転運動し、衝撃振動を発生させることができる最高周波数となる。

本発明の一実施例による触感発生装置は、衝撃振動だけでなく、回転慣性振動を表現することができる。

図５ａ～図５ｃは、触感発生装置の回転慣性振動を説明するための概念図として、図２の実施例を平面図で表したものである。

以下、図５ａ～図５ｃを参照して、触感発生装置の回転慣性振動を説明する。

回転部が時計回り／反時計回りに回転している途中、反時計回り／時計回りに回転方向を変えると、進行中の回転方向に回転し続けようとする回転慣性力と進行中の回転方向の反対方向に回転しようとするエネルギーの衝突によって振動が発生する。また、回転部の回転を強制的に停止させる場合も同様である。これらの振動を回転慣性振動として定義する。本発明の触感発生装置（１００）で発生する回転慣性振動は、回転部の回転慣性力の作用反作用の原理によって発生することができる。

回転慣性振動の大きさは、回転部が回転運動を行うときの持つ回転エネルギーが強いほど大きくなり、回転部の回転速度と重量に比例する。また、回転部が回転方向を切り替えるときや停止するときのエネルギー変化の大きさに比例する。したがって、回転部の回転速度を徐々に減速し停止したり、停止された後、回転方向を変え、回転速度を徐々に増加させる場合には、回転慣性振動を微々たるものにできる。

図５ａの突起（４）の位置を開始状態と仮定すると、図５ｂのように回転部を反時計回り（Ｄ１）に回転させる。以降、回転部の突起（４）が停止する前やストッパー（９）の一側に衝突する前に、回転部の回転を強制的に停止させたり、図５ｃのように時計回り（Ｄ２）に逆回転させて回転慣性振動を発生させることができる。

本発明の触感発生装置（１００）を通じて発生する回転慣性振動は、従来のＥＲＭ（Ｅｃｃｅｎｔｒｉｃ Ｒｏｔａｔｉｎｇ Ｍａｓｓ）で偏心された回転子が回転することによって発生する振動やＬＲＡ（Ｌｉｎｅａｒ Ｒｅｓｏｎａｎｔ Ａｃｔｕａｔｏｒ）で、弾性体に接続された錘の線形共振運動によって発生する振動と比べ、異なる振動発生の原理と効果を有する。

同様に、図５ｃに示すように時計回り（Ｄ２）に回転する回転部の突起（４）が停止する前やストッパー（９）の他側に衝突する前に、回転部の回転を強制的に停止させたり、図５ｂに示すように反時計回り（Ｄ１）に逆回転させて回転慣性振動を発生させることができる。

本発明の一実施例による触感発生装置（１００）によれば、一つの触感素子（１０）を用いて、ユーザーに異なる感覚を与える衝撃振動と回転慣性振動を提供することができる。したがって、ユーザーに、より多様で実体感のあるハプティックフィードバックを提供することができる。

触感発生装置（１００）が回転慣性振動を発生させるとき、突起（４）の回転角度は、触感発生装置（１００）が衝撃振動を発生させる際に比べ、小さい場合もありえる。

本発明の実施例では、触感発生装置（１００）が回転慣性振動を発生させるときと衝撃振動を発生させるとき、異なる周波数と周期を有することができる。回転部が最大速度で回転する場合のように、回転速度が一定であると仮定すると、触感発生装置（１００）が回転慣性振動を発生させるときの周波数は、衝撃振動を発生させるときの周波数よりも大きくなる可能性がある。また、触感発生装置（１００）が回転慣性振動を発生させるときの周期は、衝撃振動を発生させるときの周期よりも小さくなる可能性がある。さらに回転慣性振動や衝撃振動のときの周波数と周期を個別に制御することができる。

本発明の実施例では、触感発生装置（１００）の回転慣性振動の強さとタイプが調節されうる。回転慣性振動の強さは、回転部の速度、突起（４）の回転角度によって制御することができる。回転慣性振動のタイプは、回転部の往復回転周期や回転方向を変える瞬間の速度変化やエネルギーの変化によって制御することができる。以下、触感発生装置（１００）の回転慣性振動が制御される具体的な方法について記載する。

図６は、触感素子と触感素子に電流を印加する駆動回路を示す図である。図６の駆動回路（２０）は、ブリッジ回路であることを例示的に示した。

図２、図３、及び図６を参照すると、触感発生装置（１００）のコイル（８）に流れる電流は、駆動回路（２０）によって印加されうる。駆動回路（２０）は、回路基板に備えられ、回路基板は、触感素子（１０）を含むパッケージの内部または外部に備えられることができる。

触感発生装置（１００）の回転部の回転方向は、触感素子（１０）のコイル（８）に印加される電流の方向によって決定することができる。

駆動回路（２０）は、それぞれが制御信号によってオン／オフ制御される第１～第４トランジスタ（ＱＡ、ＱＢ、ＱＣ、ＱＤ）を含むことができる。第１トランジスタ（ＱＡ）及び第３トランジスタ（ＱＣ）は、直列接続され、第２トランジスタ（ＱＢ）と第４トランジスタ（ＱＤ）は、直列接続される。第１トランジスタ（ＱＡ）と第２トランジスタ（ＱＢ）が接続されたノードは、電源電圧（Ｖｄ）を受信し、第３トランジスタ（ＱＣ）及び第４トランジスタ（ＱＤ）が接続されたノードは、接地される。触感素子（１０）の一端は、第１トランジスタ（ＱＡ）及び第３トランジスタ（ＱＣ）が接続されたノードに接続され、触感素子（１０）の他端は、第２トランジスタ（ＱＢ）と第４トランジスタ（ＱＤ）が接続されたノードに接続される。

第１トランジスタ（ＱＡ）及び第４トランジスタ（ＱＤ）をオンにさせ、第２トランジスタ（ＱＢ）及び第３トランジスタ（ＱＣ）をオフにさせると、触感発生装置（１００）には、第１方向（Ａ１）に電流が流れるようになる。第２トランジスタ（ＱＢ）及び第３トランジスタ（ＱＣ）をオンにさせ、第１トランジスタ（ＱＡ）及び第４トランジスタ（ＱＤ）をオフにさせると、触感素子（１０）には、第１方向（Ａ１）の反対方向である第２方向（Ａ２）に電流が流れるようになる。第１～第４トランジスタ（ＱＡ、ＱＢ、ＱＣ、ＱＤ）をオン／オフ制御することにより、触感素子（１０）に流れる電流の方向を変更させ、回転部の回転方向を制御することができる。

触感発生装置（１００）の回転慣性振動は、回転部の回転方向を変更させるだけでなく、ブレーキ動作を通じて発生することができる。

図６を参照すると、触感発生装置（１００）に第１方向（Ａ１）または第２方向（Ａ２）に電流が流れる状態では、第３トランジスタ（ＱＣ）及び第４トランジスタ（ＱＤ）をオンにさせ、第１トランジスタ（ＱＡ）及び第２トランジスタ（ＱＢ）をオフにさせることができる。このとき、触感素子（１０）の回転部の回転を妨げる力が発生し、これはブレーキ動作でありえる。

以下、触感発生装置（１００）の回転部の回転速度を制御する方法を説明する。

図７ａ及び図７ｂは、回転部の回転速度を制御するために、図６の第１および第４トランジスタに印加される制御信号を例示的に示した図である。

本発明の一実施例では、触感発生装置（１００）のコイルに流れる電流の大きさを調節して回転部の回転速度を制御することができる。具体的には、図６のトランジスタに印加される制御信号のオン・オフ比を制御することにより、電流のオン・オフ比が制御され、電流の大きさを調節することができる。

図６において、触感素子（１０）に第１方向（Ａ１）へ電流が流れる場合を例示的に説明する。図７ａの制御信号（Ｃ１）が、第１トランジスタ（ＱＡ）及び第４トランジスタ（ＱＤ）のそれぞれの制御端に印加された場合の触感素子（１０）に流れる電流の大きは、図７ｂの制御信号（Ｃ２）が印加された場合の触感素子（１０）に流れる電流の大きさに比べ、大きくなることができる。電流の大きさの制御によって回転速度や回転エネルギーの大きさを制御することができる。

本発明の一実施例において、回転部が回転方向を変更せずに回転している間、触感素子（１０）のコイルに特定の方向に電流を提供する動作とブレーキ動作を繰り返し、回転部の回転速度を制御することができる。このとき、ブレーキ動作時、回転慣性振動が発生することがあるので、回転部の回転角度範囲内でも非常に大きい回転周波数を有することができる。

触感素子（１０）のコイルに特定の方向に電流を提供する動作を実行する場合にも、前述したように、トランジスタの制御信号のオン・オフ比を制御することができる。また、ブレーキ動作の後に、図６の第１～第４トランジスタ（ＱＡ、ＱＢ、ＱＣ、ＱＤ）のすべてをオフにさせる休止期間がさらに含まれることができる。

本発明の実施例によれば、触感発生装置（１００）の回転部の速度と方向を制御することにより、回転部の周波数と周期を制御することができ、回転慣性振動の強さを制御することができる。

本発明の一実施例によれば、触感発生装置（１００）の回転部の回転周期の間に平均速度は一定としても、回転方法によって振動のブレタイプが制御されうる。

例えば、回転部がある方向に第１速度を持って第１時間の間に回転した後、逆方向に第１速度で回転するときに発生する回転慣性振動を第１回転慣性振動として定義することができる。また、回転部がある方向に第１速度の半分である第２速度を持って第１時間の半分である第２時間の間、回転した後、第２時間の間、ブレーキ操作を実行した後、反対方向に第１速度で回転するときに発生する回転慣性振動を第２回転慣性振動として定義することができる。第１回転慣性振動と第２の回転慣性振動は、異なるブレタイプとして、ユーザーに別の感覚で感じさせることができる。第１回転慣性振動が第２回転慣性振動に比べ、より強いまたはよりシャープな印象をユーザーに伝えることができるだろう。

例示的に説明したが、本発明の実施例によれば、触感発生装置（１００）の回転部の回転速度、ブレーキ動作、休止期間のさまざまな組み合わせに基づいて回転慣性振動のブレタイプが制御されうる。これらのさまざまなブレタイプは、ユーザーにリアルであり面白い触感を提供することができる。

本発明の実施例では、回転方向を変更する時間を調節して回転角度を決定することもできる。触感発生装置（１００）が、回転慣性振動を発生する場合には、突起（４）がストッパー（９）と衝突しないように回転方向を変更する時間を調節することができる。また、回転方向を変更する時間を調節して突起（４）がストッパー（９）と衝突して衝撃振動を発生させることもできる。

図８ａ～図８ｃは、回転慣性振動及び衝撃振動を交互に発生させる触感発生装置の概念図として、図２の実施例を平面図で表したものである。

図８ａ～図８ｃを参照して、触感発生装置（１００）は、回転慣性振動や衝撃振動を交互に発生させることができる。

図８ａのように、突起（４）は、開始状態で特定の方向にストッパー（９）に比較的近く位置し、反対方向にストッパー（９）に相対的に遠く位置する。例えば、図８ａに示すように突起（４）は、時計回り（Ｄ２）に比べ、反時計回り（Ｄ１）にストッパー（９）とより近接して配置される。

図８ａと同じ開始状態では、突起（４）を含む回転部は、開始状態の位置から特定の回転範囲で往復運動を行い、衝撃振動と回転慣性振動を発生させることができる。

図８ｂを参照すると、回転部は、反時計回り（Ｄ１）に回転してストッパー（９）の一側に衝突して衝撃振動を発生させることができる。

以降、図８ｃを参照すると、突起（４）を時計回り（Ｄ２）に回転させる。回転部の突起（４）がストッパー（９）の他側に衝突する前に、回転部の回転を強制的に停止させたり、反時計回り（Ｄ１）に逆回転させて回転慣性振動を発生させることができる。この時、衝撃振動と回転慣性振動は、同じ周波数と同じ周期で振動を発生させることができる。

衝撃発生装置（１００）は、突起（４）の初期位置と特定の回転範囲を設定することにより、衝撃振動と回転慣性振動を交互に発生させることができる。これらの振動モードは、衝撃振動と回転慣性振動を単独で発生させることとは異なるハプティックフィードバックでユーザーに感じられることができる。したがって、図８ａ～図８ｃを参照して説明した触感発生装置（１００）によれば、衝撃振動や慣性振動を発生することができるだけでなく、衝撃振動や慣性振動を混合して発生することができ、様々な組み合わせから非常に豊富な触感を発生して、ユーザーがさまざまな触感を感じることができる。

図９は、本発明の他の一実施例による触感素子を示す平面図である。図９において、突起（４）とストッパー（９）は、説明の便宜のために概略的に示した。図９とは異なり、突起（４）とストッパー（９）の平面上の位置は変更されうる。

図９の触感素子（１１）は、図２及び図３を参照して説明した触感素子（１０）に比べ、磁気センサ（１９）をさらに含むことができる。磁気センサ（１９）は、ホール素子でありえる。

磁気センサ（１９）は、固定部に結合することができる。磁気センサ（１９）は、磁石（３）と離隔され、隣接するように配置することができる。平面上で磁気センサ（１９）は、ストッパー（９）と離隔されて配置することができる。

磁気センサ（１９）は、隣接する巻線コア（７）との間に配置されうる。

上記磁気センサ（１９）は、回転部の回転に伴う磁石（３）の磁極変化を感知することができる。磁気センサ（１９）は、触感発生装置（１１）が回転慣性振動を発生させるとき、回転部の突起（４）の回転角度を決定するために備えられることができる。つまり、磁気センサ（１９）によって突起（４）は、ストッパー（９）に衝突しない回転角度範囲内で回転運動を行うことができる。

磁気センサ（１９）を用いて、回転部の回転角度を制御する１つの方法を例示的に説明する。磁気センサ（１９）は、磁石（３）のＮ極に隣接すると第１信号を発生させ、Ｓ極に隣接すると第２信号を発生させることができる。第１信号はハイ（ｈｉｇｈ）信号とロー（ｌｏｗ）信号のいずれかであり、第２信号は、残りの一つでありえる。

図９のように、突起（４）が磁石（３）のＮ極と隣接して配置され、最初の磁気センサ（１９）は、磁石（３）のＮ極と隣接して配置された状態を想定する。初期状態では、磁気センサ（１９）は、第１信号を発生させる。以後、回転部を第１方向（Ｄ１）に回転させて磁気センサ（１９）が磁石（３）のＳ極と隣接すると、磁気センサ（１９）は、第２信号を発生させる。仮に、回転部が第１方向（Ｄ１）に回転し続け、再び磁気センサ（１９）が磁石（３）のＮ極と隣接すると、突起（４）は、ストッパー（９）と衝突する。したがって、突起（４）とストッパー（９）の衝突を防ぐため、磁気センサ（１９）が、第２信号を発生させると、回転部の回転方向を変更して、第２方向（Ｄ２）に回転させる。磁気センサ（１９）が初のＮ極と隣接して第１信号を発生させる。回転部が第２方向（Ｄ２）にさらに回転すると、磁気センサ（１９）は、Ｓ極と隣接して第２信号を発生させ、回転部の回転方向を変更することができる。磁石（３）の磁極数がｍ個であれば、回転慣性振動発生のために回転部には、最大ｍ－１個の極が占める回転角度内で回転することができる。このとき、ｍは３以上の自然数でありえる。つまり、この磁石（３）の磁極数がｍ個であれば、信号の変更が最大ｍ－２回あるたびに、回転部の回転方向を変更することができる。

磁石（３）の磁極は、常にＮ極とＳ極がペアで存在するので、回転慣性振動発生のために磁石（３）は、少なくとも２つの隣接した極が占める回転角度内で往復回転運動することができる。すなわち、磁極の数が６個以上の場合でも、磁石（３）は、少なくとも２つの隣接するＮ極とＳ極にわたって往復回転運動し、回転慣性振動を発生することができる。

再び図２～図６を参照して、磁石（３）の磁極の数とコイル（８）が巻線された巻線コア（７）の数の関係について説明する。

コイル（８）が巻線された巻線コア（７）は、磁石（３）の磁極数のｋ倍で提供することができる。このとき、ｋは自然数でありえる。本発明の実施例では、磁石（３）の磁極数は４つであり、コイル（８）が巻線された巻線コア（７）の数は４つであることを例示的に示した。各巻線コア（７）に巻線されたコイル（８）の極性を対向する磁石（３）の磁極と同様に、または逆に制御すれば、磁石（３）のすべての磁極を用いて、斥力または引力を発生させることができる。したがって、本発明の実施例によれば、磁石（３）と巻線コア（７）の数を制御して、回転部の迅速な回転力と強い停止力を確保することができる。

本発明の一実施例による触感発生装置（１００）によれば、突起（４）とストッパー（９）の衝突によって発生する衝撃振動だけでなく、回転慣性振動を発生させることができる。また、回転慣性振動時の周波数とタイプが制御されうる。

図１０は、本発明の他の一実施例による触感素子の断面図である。

図１０を参照して説明する触感素子（１２）は、図２及び図３を参照して説明した触感素子（１０）に比べ、偏心体（３０）をさらに含むことができる。

偏心体（３０）は、回転部に結合することができる。具体的には、偏心体（３０）は、回転ケース（２）、磁石（３）、回転軸（１）と突起（４）のうち、少なくともいずれかに結合することができる。図１０において、偏心体（３０）は、回転ケース（２）に結合したのを例として示した。

偏心体（３０）は、突起の重量を増加させる効果があり、衝撃振動と回転慣性振動が増加することができる。

本発明の触感発生装置は、様々な応用装置に適用することができる。

応用装置は、ゲーム装置、ゲーム操作装置、携帯電話、携帯通信機器、マルチメディア再生装置などを含むことができる。

応用装置は、本発明の一実施例による触感発生装置と制御部を含んでいる。制御部は、触感発生装置と信号を送受信することができる。応用装置は、触感発生装置を含み、回転慣性振動及び衝撃振動を発生させ、各振動の周波数と周期だけでなく、強度を個別に制御することができる。したがって、ユーザーの実体感を極大化することができる。

以上、添付された図面を参照して、本発明の実施例をさらに詳細に説明したが、本発明は、必ずしもこれらの実施例に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内で多様に変形実施することができる。

したがって、本発明に開示された実施例は、本発明の技術思想を限定するためのものではなく説明するためのものであり、このような実施例により、本発明の技術思想の範囲が限定されるものではない。よって、前述した実施例は、すべての面で例示的なものであり、限定的ではないと理解しなければならない。本発明の保護範囲は、次の請求の範囲によって解釈されるべきであり、その同等の範囲内にあるすべての技術思想は、本発明の権利範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

産業上利用可能性

ユーザーにさまざまなハプティックフィードバックを提供する振動発生装置の需要が高い。本発明の一実施例に係る触感発生装置によれば、一つの触感素子を利用して、ユーザーに異なる感覚を与える衝撃振動や回転慣性振動を提供することができる。したがって、ユーザーに、より多様で実体感のあるハプティックフィードバックを提供することができ、産業上の利用可能性が高い。

Claims (12)

1. ストッパーを有する固定部；
   前記固定部に対して回転し、突起を有する回転部；
   前記回転部と固定部のいずれか一側に含まれており、複数の磁極を有する磁石；及び
   前記回転部と固定部の他側に含まれ、前記磁石と作用して回転力を発生させるコイルを含み、
   前記回転部は、３６０度の範囲内で往復回転運動を行い、
   前記回転部の第１方向に回転するとき、前記回転部の前記突起が前記固定部の前記ストッパーと衝突する前に、前記回転部の回転運動を強制停止させたり、または、前記第１方向の反対方向である第２方向に回転させて回転慣性振動を発生し、
   前記磁石の磁極数がｍ個のとき、前記回転部はｍ－１個の磁極が占める回転角度内で回転して前記回転慣性振動を発生し、ｍは３以上の自然数である、触感発生装置。
2. 前記触感発生装置は、前記回転慣性振動と異なる衝撃振動を発生させ、前記回転慣性振動の発生時の前記回転部の回転角度は、前記衝撃振動の発生時の前記回転部の回転角度より小さい、請求項１に記載の触感発生装置。
3. 前記触感発生装置は、前記突起と前記ストッパーが衝突して前記衝撃振動を発生させる、請求項２に記載の触感発生装置。
4. 前記回転慣性振動の発生時の周波数は、前記衝撃振動の発生時の周波数と相互に異なる、請求項２に記載の触感発生装置。
5. 前記回転慣性振動を発生するとき、前記回転部が回転方向を変更せずに回転している間、前記回転部を前記回転方向に回転させる動作とブレーキ動作を行う、請求項１に記載の触感発生装置。
6. 前記回転慣性振動を発生するとき、前記回転部が前記第１方向に回転運動を開始した後、所定の時間以上で、前記回転部の回転運動を停止させたり、または停止する前に、前記第２方向に回転させる、請求項１に記載の触感発生装置。
7. 前記回転部に結合された偏心体をさらに含む、請求項１に記載の触感発生装置。
8. ストッパーを有する固定部；
   前記固定部に対して回転し、突起を有する回転部；
   前記回転部と固定部のいずれか一側に含まれており、複数の磁極を有する磁石；及び
   前記回転部と固定部の他側に含まれ、前記磁石と作用して回転力を発生させるコイルを含み、
   前記回転部は、３６０度の範囲内で往復回転運動を行い、
   前記回転部は、特定の回転角度の範囲内で回転し、別の衝撃振動と回転慣性振動を混合して発生させ、
   前記磁石の磁極数がｍ個のとき、前記回転部はｍ－１個の磁極が占める回転角度内で回転して前記回転慣性振動を発生し、ｍは３以上の自然数であり、
   前記回転慣性振動を発生するとき、前記回転部は、２つの隣接する磁極が占める回転角度内で往復回転運動をし、隣接するＮ極とＳ極に亘って往復回転運動する、触感発生装置。
9. 前記衝撃振動と前記回転慣性振動を交互に発生する、請求項８に記載の触感発生装置。
10. 前記回転部は、特定の方向に回転して前記衝撃振動を発生させ、前記特定の方向の反対方向に回転して前記回転慣性振動を発生させる、請求項８に記載の触感発生装置。
11. 前記衝撃振動と前記回転慣性振動は、同じ周波数で動作する、請求項８に記載の触感発生装置。
12. 触感素子；及び
    前記触感素子に電流を提供する駆動回路を含み、
    前記触感素子は、
    ストッパーを有する固定部；
    前記固定部に対して回転し、突起を有する回転部；
    前記回転部と固定部のいずれか一側に含まれており、複数の磁極を有する磁石；及び
    前記回転部と固定部の他側に含まれ、前記磁石と作用して回転力を発生させるコイルを含み、
    前記回転部は、３６０度の範囲内で往復回転運動を行い、
    前記回転部の第１方向に回転するとき、前記回転部の前記突起が前記固定部の前記ストッパーと衝突する前に、前記回転部の回転運動を強制停止させ、または、前記第１方向の反対方向である第２方向に回転させて回転慣性振動を発生し、
    前記磁石の磁極数がｍ個のとき、前記回転部はｍ－１個の磁極が占める回転角度内で回転して前記回転慣性振動を発生し、ｍは３以上の自然数である、応用装置。
    

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