KR101647429B1 - 복수의 공진 주파수에서 햅틱 피드백을 제공하는 방법 및 시스템 - Google Patents

복수의 공진 주파수에서 햅틱 피드백을 제공하는 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

복수의 공진 주파수에서 햅틱 피드백을 제공하는 방법 및 시스템이 개시된다. 예를 들면, 일 개시되는 장치는 기저부 및 복수의 돌출부를 구비하는 공진기를 포함하되, 복수의 돌출부 중 제1 돌출부는 제1 공진 주파수를 갖고 복수의 돌출부 중 제2 돌출부는 제2 공진 주파수를 가지며, 상기 장치는 공진기에 연결되고 제1 공진 주파수 및 제2 공진 주파수에서 햅틱 피드백 효과를 출력하도록 동작할 수 있는 압전 액추에이터를 더 포함한다.

Description

복수의 공진 주파수에서 햅틱 피드백을 제공하는 방법 및 시스템{SYSTEMS AND METHODS FOR PROVIDING HAPTIC FEEDBACK AT MULTIPLE RESONANCE FREQUENCIES}
본 발명은 햅틱 피드백(haptic feedback)에 관한 것으로, 특히 복수의 공진 주파수(resonance frequencies)에서 햅틱 피드백을 제공하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
공진 주파수에서 진동하는 햅틱 피드백 시스템은 향상된 햅틱 피드백 효과 및/또는 더 효율적인 전력 사용을 포함한 여러 장점을 제공할 수 있다. 기존의 햅틱 피드백 시스템은 복수의 공진 주파수에서 동작하기 위해 서로 다른 공진 주파수에서 각각 진동을 출력하는 복수의 액추에이터(actuators)를 사용할 수 있다. 하지만, 복수의 액추에이터를 사용하는 경우, 다른 햅틱 피드백 시스템들에 비해 무게가 더 나가고 전력이 더 소모되며 가격이 더 비싸질 수 있다. 따라서, 복수의 공진 주파수에서 햅틱 피드백을 제공하는 방법 및 시스템이 필요하다.
본 발명의 실시예들은 복수의 공진 주파수에서 햅틱 피드백을 제공하는 방법 및 시스템을 제공한다. 예를 들면, 일 실시예에서, 복수의 공진 주파수에서 햅틱 피드백을 제공하는 장치는 기저부(base)와 복수의 돌출부(projections)를 포함하는 공진기를 포함하되, 상기 복수의 돌출부 중 제1 돌출부는 제1 공진 주파수를 갖고 상기 복수의 돌출부 중 제2 돌출부는 상기 제1 공진 주파수와 상이한 제2 공진 주파수를 가지며, 상기 장치는 상기 공진기에 연결되고(coupled) 상기 제1 공진 주파수 및 상기 제2 공진 주파수에서 햅틱 효과를 출력하도록 동작할 수 있는 압전 액추에이터(piezoelectric actuator)를 더 포함한다.
또 다른 실시예는 입력 신호를 수신하는 단계, 상기 입력 신호에 적어도 부분적으로 기초한 햅틱 피드백 효과를 결정하는 단계, 적어도 하나의 돌출부의 공진 주파수에 적어도 부분적으로 기초한 햅틱 피드백 효과를 출력하기 위해 공진기의 복수의 돌출부 중 상기 적어도 하나의 돌출부를 선택하는 단계 및 공진기에 연결된 압전 액추에이터로 하여금 상기 공진 주파수에서 햅틱 피드백 효과를 내도록 구성된 햅틱 신호를 생성하는 단계를 포함하고, 복수의 공진 주파수에서 햅틱 피드백을 제공하는 컴퓨터로 구현되는 방법(computer-implemented method)을 포함한다. 본 발명의 또 다른 실시예는 이렇게 컴퓨터로 구현되는 방법을 실행하기 위한 프로그램 코드(program code)를 갖는 컴퓨터 판독 가능 매체(computer-readable medium)를 포함한다.
이러한 예시적인 실시예들은 본 발명을 한정하거나 또는 정의하기 위해 제시되는 것은 아니며, 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시로서 제시된다. 예시적인 실시예들 및 본 발명에 대한 더 자세한 서술이 아래의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용 부분에 제공된다. 본 발명의 다양한 실시예들에 의해 제공되는 장점들이 본 명세서를 통해 더 잘 이해될 수 있다.
본 발명의 이러한 및 그 밖의 특징들 및 장점들은 첨부되는 도면들을 참조하여 다음의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용 부분의 서술을 정독하는 경우 더 잘 이해될 수 있다:
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 복수의 공진 주파수에서 햅틱 피드백을 제공하는 장치의 투시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 복수의 공진 주파수에서 햅틱 피드백을 제공하는 장치의 투시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 복수의 공진 주파수에서 햅틱 피드백을 제공하는 장치의 투시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 복수의 공진 주파수에서 햅틱 피드백을 제공하는 장치의 측면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 복수의 공진 주파수에서 햅틱 피드백을 제공하는 장치의 평면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 복수의 공진 주파수에서 햅틱 피드백을 제공하는 장치의 평면도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 복수의 공진 주파수에서 햅틱 피드백을 제공하는 장치의 투시도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 복수의 공진 주파수에서 햅틱 피드백을 제공하는 시스템의 블록도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 복수의 공진 주파수에서 햅틱 피드백을 제공하는 시스템을 도시하는 도면.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 복수의 공진 주파수에서 햅틱 피드백을 제공하는 시스템을 도시하는 도면.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 복수의 공진 주파수에서 햅틱 피드백을 제공하는 방법의 흐름도.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 복수의 공진 주파수에서 햅틱 피드백을 제공하는 방법의 흐름도.
본 특허출원은 "Systems and Methods for Providing Haptic Feedback at Multiple Resonance Frequencies"라는 제목으로 2009년 10월 16일에 출원된 미국 특허출원 제12/580,375호를 기초로 파리조약에 따른 우선권을 주장하며, 여기에 그 전체가 참조로서 병합된다.
본 발명의 실시예들은 복수의 공진 주파수에서 햅틱 피드백을 제공하는 방법 및 시스템을 제공한다.
예시적인 복수의 공진 주파수 소자
본 발명의 일 예시적인 실시예는 이동 단말기(mobile phone)과 같은 이동식 소자(mobile device)를 포함한다. 예시적인 실시예에서, 메시징 소자(messaging device)는 기존에 Immersion Corporation의 VibeTonzR 바이브로택틸(vibrotactile) 피드백 시스템으로 알려진 Immersion Corporation의 TouchSenseR 300 바이브로택틸 피드백 시스템이 장착된 삼성 SGH-i710 이동식 컴퓨터(mobile computer)를 포함한다. 그 밖의 메시징 소자들 및 햅틱 피드백 시스템들이 사용될 수 있다.
이동식 소자는 터치 스크린 디스플레이(touch-screen display), 로컬 메모리(local memory) 및 이러한 구성요소들(elements) 각각과 통신하는 프로세서(processor)를 포함한다. 예시적인 이동식 소자는 공진기 및 그 공진기에 연결되고 프로세서와 통신하는 압전 액추에이터를 또한 포함한다. 압전 액추에이터는 프로세서로부터 신호를 수신하고 공진기를 사용하여 햅틱 효과를 출력하도록 구성된다.
예시적인 소자에서, 공진기는 끝이 여러 갈래인(multi-pronged) 금속판(metal plate) 또는 금속시트(metal sheet)이다. 공진기는 기저부 및 2개의 돌출부 - 제1 돌출부 및 제2 돌출부를 포함한다. 돌출부들 각각은 외팔보(cantilevered beam)로서 기저부로부터 연장된다. 그리고, 각각의 돌출부는 형상(shape), 길이(length), 폭(width), 두께(thickness), 표면(surface), 물질 조성(material composition), 또는 물질 코팅(material coating)과 같은 적어도 하나의 물리적 특성을 포함한다. 각각의 돌출부의 공진 주파수는 그 돌출부의 물리적 특성 또는 물리적 특성들에 따라 달라진다. 예를 들면, 제2 돌출부와 관련된 제2 물리적 특성과 상이한 제1 물리적 특성을 갖는 제1 돌출부는 상이한 공진 주파수를 가질 수 있다. 예를 들어, 만일 제1 돌출부가 제2 돌출부와 다른 길이를 갖는다면, 2개의 돌출부는 아마도 또한 서로 다른 공진 주파수를 가질 것이다.
예시적인 소자에서, 압전 액추에이터는 공진기의 기저부에 연결되고 돌출부들 각각의 공진 주파수에서 햅틱 피드백 효과를 내도록 구성된다. 예를 들면, 특정한 돌출부의 공진 주파수에서 압전 액추에이터가 진동하도록 전류가 인가될 수 있다.
압전 액추에이터는 프로세서와 통신하는데, 이 프로세서는 햅틱 신호를 생성하고 그 햅틱 신호를 압전 액추에이터에 전송한다. 햅틱 신호를 통해 압전 액추에이터는 공진기를 진동시킴으로써 햅틱 피드백 효과를 낸다. 예시적인 소자에서, 공진기의 특정한 부분은 이동식 소자의 하우징(housing) 또는 디스플레이(display)와 접촉(contact)한다. 압전 액추에이터가 진동함에 따라, 적어도 하나의 돌출부의 자유단(free end)이 위아래로 굽거나(bends) 또는 휘어(flexes), 하우징 또는 디스플레이를 진동하게 한다. 그 밖의 실시예들에서, 본 장치는 이동식 소자의 버튼(button)과 같은 다른 부분들에 햅틱 피드백 효과를 제공할 수 있다.
압전 액추에이터가 디스플레이와 통신하는 돌출부의 공진 주파수에서 진동하는 경우, 디스플레이는 향상된 햅틱 피드백 효과를 출력한다. 돌출부들 중 하나의 돌출부의 공진 주파수에서 동작하는 동안, 압전 액추에이터는 돌출부에 특정한 변위(displacement)를 발생시키기 위한 전력을 덜 필요로 하므로 그 효과는 향상된다. 따라서, 동일한 전력이 인가되는 경우, 그 효과는 증폭 또는 향상된다. 각각의 돌출부는 서로 다른 공진 주파수를 가질 수 있기 때문에, 본 장치는 각각의 서로 다른 공진 주파수에 대응하는 복수의 향상된 햅틱 효과를 내도록 구성될 수 있다.
이러한 예시는 여기에 서술되는 본 발명의 일반적인 사항들을 소개하기 위해 제시된다. 본 발명은 이러한 예시에 한정되지 않는다. 다음에서 복수의 공진 주파수에서 햅틱 피드백을 제공하는 방법 및 시스템에 대한 다양한 추가적인 실시예들 및 예시들이 서술된다.
햅틱 효과를 위한 복수의 공진 주파수 소자들에 대한 예시적인 시스템들
여기에 제시되는 본 발명의 실시예들은 복수의 공진 주파수에서 햅틱 피드백을 제공하는 방법 및 시스템을 제공한다. 햅틱 피드백 효과가 발생하는 주파수는 햅틱 피드백 효과의 특성, 인식 및 차별성에서 중요한 역할을 한다. 서로 다른 주파수에서 진동함으로써, 액추에이터는 서로 다르게 느껴지거나 또는 서로 다르게 인식되는 다양한 햅틱 피드백 효과를 제공할 수 있다. 액추에이터가 그와 연결된 공진기의 공진 주파수에서 진동하는 경우, 햅틱 피드백 효과는 더 적은 전력 소모로 더 강해질 수 {예를 들어, 더 큰 진폭(amplitude)을 가질 수} 있다. 따라서, 복수의 공진 주파수에서 햅틱 피드백을 제공하는 방법 및 시스템을 사용함으로써, 햅틱 피드백 소자는 다양하고 향상된 피드백 효과를 제공할 수 있다.
예시적인 공진기들
도면들을 통해 동일한 참조 번호는 동일한 또는 대응하는 구성요소들을 나타내며, 이하 도면들을 참조하면, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 복수의 공진 주파수에서 햅틱 피드백을 제공하는 장치의 투시도이다. 도 1에서 도시되는 바와 같이, 장치(100)는 공진기(102) 및 공진기(102)의 표면에 연결된 압전 액추에이터(108)를 포함한다.
공진기(102)는 기저부(104) 및 기저부(104)에 연결되거나 또는 기저부로부터 연장되는 복수의 돌출부(106a, 106b, 106c)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 기저부(104) 및 돌출부들(106)은 싱글 모놀리식 공진기(single monolithic resonator; 102)를 구성한다. 그 밖의 실시예들에서, 돌출부들(106)은 기저부(104)에 부착된(affixed) 분리된 구조물들일 수 있다. 기저부(104) 및/또는 복수의 돌출부(106a, 106b, 106c) 중 하나 이상이 햅틱 피드백 효과를 내도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 복수의 돌출부(106a, 106b, 106c) 중 하나 이상은 햅틱 피드백 소자(도 1에서 도시되지 않음)의 하우징과 통신할 수 있다. 돌출부들(106a, 106b, 106c) 중 하나 이상이 진동하는 경우, 햅틱 피드백 소자의 하우징은 진동과 같은 햅틱 피드백 효과를 출력할 수 있다. 그 밖의 변형들로서, 기저부(104) 및/또는 복수의 돌출부(106a, 106b, 106c) 중 하나 이상이 햅틱 피드백 소자의 키패드(keypad), 터치패드(touchpad), 디스플레이 및/또는 기타 부분들과 통신하여 햅틱 피드백 효과를 출력한다.
공진기(102)는 알루미늄판(aluminum plate) 또는 스틸판(steel plate)과 같은, 강성(rigid) 또는 반강성(semi-rigid) 금속판을 포함할 수 있다. 또한, 공진기(102)는 연성(flexible) 또는 반연성(semi-flexible) 플라스틱과 같은 다른 물질들을 포함할 수 있다. 일 변형으로, 공진기(102)는 하나 이상의 물질로 코팅된(coated) 기판(substrate)을 포함한다. 예를 들면, 공진기(102)는 실리콘 폴리머(silicon polymer)로 적층된(laminated) 구리 기판을 포함할 수 있다. 공진기(102)는 액추에이터(108)에 의해 진동하거나 또는 휘어질 수 있는 물질로 구성될 수 있다. 공진기(102)의 형상 및/또는 물질 조성은 다양한 햅틱 피드백 소자에 효과적으로 통합(integrate)되도록 선택될 수 있다.
장치(100)는 공진기(102)에 연결되고 햅틱 피드백 효과를 내도록 구성된 압전 액추에이터(108)를 또한 포함한다. 압전 액추에이터(108)는 실리콘, 에폭시 수지(epoxy resin)와 같은 폴리머 매트릭스(polymer matrix) 또는 소정의 다른 수단들을 통해 기저부에 연결될 수 있다. 즉, 압전 액추에이터는 스크류(screws)와 같은 기계적 수단들을 통해 기저부(104)에 연결될 수 있다. 압전 액추에이터는 기저부(104)에 결합되고 휘어서 공진기(102) 전체를 통해 진동을 형성하도록 구성될 수 있다.
소정의 실시예들에서(도 1에서 도시되지 않음), 압전 액추에이터는 연성 결합 소재(flexible bonding material) 내에 내장될(embedded) 수 있다. 연성 결합 소재는 특정한 강도(stiffness) 및 감쇠비(damping ratio)를 가질 수 있고, 또한 추가적인 자유도(degree of freedom)의 운동(movement)을 가능하게 할 수 있다. 이러한 실시예에서, 시스템은 추가적인 자유도, 강도 및 감쇠비를 통해 추가적인 공진 주파수들에서 동작할 수 있다. 소정의 실시예들에서, 본 발명은 이러한 추가적인 공진 주파수들을 사용하여 추가적인 햅틱 효과들을 낼 수 있다.
도 1에서, 압전 액추에이터(108)는 공진기(102)의 기저부(104)의 제1 표면에 연결되도록 도시된다. 또 다른 변형으로, 압전 액추에이터(108)는 공진기(102)의 기저부(104)의 제2 표면에 연결된다. 사용자에 대한 공진기(102)의 방향에 따라 표면들은 상부면, 하부면, 전면, 후면 또는 또 다른 구성일 수 있다. 즉, 제1 압전 액추에이터는 기저부(104)의 제1 표면에 연결될 수 있고, 제2 압전 액추에이터는 기저부(104)의 제2 표면에 연결될 수 있다. 다른 변형들로서, 복수의 압전 액추에이터(108)가 기저부(104)의 상부면 및/또는 하부면에 연결될 수 있다.
압전 액추에이터(108)는 프로세서(도 1에서 도시되지 않음)와 통신할 수 있다. 프로세서는 햅틱 피드백 효과를 결정하고 공진기(102)의 복수의 돌출부(106a, 106b, 106c) 중 적어도 하나의 돌출부의 공진 주파수를 결정하도록 구성될 수 있다. 또한, 프로세서는 압전 액추에이터(108)로 보내지는 햅틱 신호를 생성하도록 구성될 수 있고, 그 햅틱 신호는 압전 액추에이터(108)로 하여금 돌출부(106a, 106b, 106c)의 공진 주파수에서 햅틱 피드백 효과를 내게 하도록 구성된다.
압전 액추에이터(108)는 복수의 돌출부(106a, 106b, 106c)의 복수의 공진 주파수 각각에서 햅틱 피드백 효과를 내도록 구성될 수 있다. 돌출부들(106a, 106b, 106c) 중 하나 이상은 햅틱 피드백 소자(도 1에서 도시되지 않음)와 통신할 수 있다. 돌출부들(106a, 106b, 106c)은 압전 액추에이터(108)의 운동에 반응하여 위 아래로 휘어짐으로써 햅틱 피드백 소자에서 햅틱 피드백 효과를 낼 수 있다.
공진기(102)는 제1 돌출부(106a), 제2 돌출부(106b) 및 제3 돌출부(106c)를 갖는다. 도 1에서 도시되는 바와 같이, 각각의 돌출부(106a, 106b, 106c)는 기저부(104)에 부착되고, 기저부(104)로부터 연장된다. 일 변형에서, 돌출부들은 기저부(104)와 다른 물질을 포함하고, 에폭시 수지와 같은 연결 수단들을 통해 기저부(104)에 부속된다. 각각의 돌출부(106a, 106b, 106c)는 그 돌출부의 적어도 하나의 물리적 특성에 적어도 부분적으로 기초한 공진 주파수를 포함한다. 물리적 특성은 길이, 폭, 두께, 표면, 조성, 코팅 및/또는 형상을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 돌출부(106a)는 제1 길이 및 제1 폭을 갖는 평평한 직사각형이다. 본 제1 돌출부(106a)의 제1 공진 주파수는 제1 길이 및 제1 폭에 적어도 부분적으로 기초한다.
각각의 돌출부(106a, 106b, 106c)는 적어도 하나의 물리적 특성을 갖는다. 제1 돌출부(106a)는 제1 길이 및 제1 폭을 갖고, 제2 돌출부(106b)는 제2 길이 및 제2 폭을 가지며, 제3 돌출부(106c)는 제3 길이 및 제3 폭을 갖는다. 도 1에서 도시되는 바와 같이, 각각의 돌출부(106a, 106b, 106c)는 적어도 하나의 서로 다른 물리적 특성을 포함한다: 제1 돌출부(106a)의 제1 길이는 제2 돌출부(106b)의 제2 길이보다 길고, 제2 돌출부(106b)의 제2 길이는 제3 돌출부(106c)의 제3 길이보다 길다. 제1 돌출부(106a), 제2 돌출부(106b) 및 제3 돌출부(106c)는 적어도 하나의 서로 다른 물리적 특성을 포함하므로, 각각의 돌출부(106a, 106b, 106c)는 서로 다른 공진 주파수를 갖는다. 제1 돌출부(106a)의 공진 주파수는 제2 돌출부(106b)의 공진 주파수와 다른데, 왜냐하면 적어도 부분적으로, 제1 길이가 제2 길이와 다르기 때문이다. 제2 돌출부(106b)의 공진 주파수는 제3 돌출부(106c)의 공진 주파수와 다르며, 왜냐하면 적어도 부분적으로, 제2 길이가 제3 길이와 다르기 때문이다.
돌출부들(106a, 106b, 106c)이 서로 다른 공진 주파수를 갖기 때문에, 돌출부들 각각은 자신의 공진 주파수에서 진동하는 경우 서로 다른 햅틱 피드백 효과를 낼 수 있다. 예를 들면, 낮은 공진 주파수를 갖는 돌출부는 그 자신의 공진 주파수에서 동작하는 경우 낮은 우르릉 소리(low rumble)를 낼 수 있다. 높은 공진 주파수를 갖는 돌출부는 그 자신의 공진 주파수에서 동작하는 경우 많은 작은 진동들을 발생시킬 수 있다.
일 실시예에서, 임의의 돌출부의 공진 주파수는 하나 이상의 다른 돌출부의 공진 주파수의 배수(multiple)일 수 있다. 예를 들면, 제1 돌출부(106a)는 100Hz의 공진 주파수를 가질 수 있고, 제2 돌출부(106b)는 200Hz의 공진 주파수를 가질 수 있고, 제3 돌출부(106c)는 400Hz의 공진 주파수를 가질 수 있다. 이러한 예시에서, 공진기(102)가 100Hz에서 진동하는 경우, 제1 돌출부는 자신의 공진 주파수에서 진동한다. 공진기(102)가 200Hz에서 진동하는 경우, 제1 돌출부 및 제2 돌출부 모두 각각의 돌출부의 공진 주파수에서 진동한다. 그리고, 공진기(102)가 400Hz에서 진동하는 경우, 각각의 돌출부는 그 자신의 공진 주파수에서 진동한다. 이러한 장치는, 예를 들어 낮은 우르릉 소리 햅틱 피드백 효과를 높은 진동의 햅틱 피드백 효과와 결합하는 소정의 실시예들에서 햅틱 효과가 겹겹이 쌓이거나(layer) 배가되도록(multiply) 구성될 수 있다.
그 밖의 실시예들에서, 제1 돌출부의 공진 주파수는 임의의 다른 돌출부의 공진 주파수의 정수배(integer multiple)가 아닐 수 있다. 예를 들면, 임의의 장치는 29Hz의 제1 공진 주파수를 갖는 제1 돌출부, 37Hz의 제2 공진 주파수를 갖는 제2 돌출부 및 53Hz의 제3 공진 주파수를 갖는 제3 돌출부를 포함할 수 있다. 각각의 돌출부가 임의의 다른 돌출부들의 공진 주파수의 소수(prime number)이거나 및/또는 배수(multiple)가 아닌 공진 주파수를 갖는 경우, 한 번에 하나의 돌출부만 그 자신의 공진 주파수에서 진동할 수 있다. 이러한 장치는, 예를 들어 한 번에 특정한 형태의 햅틱 피드백 효과를 극대화하기 위해 특정한 피드백 효과들을 분리하도록 구성될 수 있다.
돌출부들(106a, 106b, 106c)은 평평하고 규칙적인 표면(flat, regular surface) 및 균일한 두께(uniform thickness)를 갖는 직사각형들로 도시된다. 그 밖의 실시예들에서, 돌출부들은 서로 다른 길이, 폭, 두께, 형상, 표면 특성 및/또는 기타 물리적 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 일 변형에서, 공진기는 제1 타원형 형상의(oval-shaped) 돌출부, 제2 원형 형상의(circle-shaped) 돌출부 및 제3 정사각형 형상의(square-shaped) 돌출부를 포함할 수 있다. 또 다른 변형에서, 제2 돌출부는 복수의 돌기들(bumps) 및/또는 이랑들(ridges)을 포함하는 표면, 즉 표면에 홀(hole)이 정의될 수 있는 반면, 제1 돌출부는 평평하고 매끈한 표면(smooth, flat surface)을 가질 수 있다. 돌출부의 물리적 특성들은 돌출부의 공진 주파수에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 2개의 돌출부의 길이, 조성, 기타 물리적 특성이 변화함에 따라, 돌출부들 각각의 공진 주파수도 변화한다.
소정의 실시예들에서, 공진기(102)는 균일한 물질을 포함하는데 - 즉, 기저부(104) 및 돌출부들(106a, 106b, 106c)은 동일한 물질을 포함한다. 또 다른 변형에서, 기저부(104) 및 돌출부들(106a, 106b, 106c)은 서로 다른 물질을 포함한다. 예를 들면, 돌출부들(106a, 106b, 106c)은 금속 물질(metallic substance)을 포함하는 반면 기저부(104)는 플라스틱 물질(plastic substance)을 포함할 수 있다. 또 다른 변형에서, 각각의 돌출부는 서로 다른 물질로 코팅될 수 있다. 다양한 물질을 통해 다양한 공진 주파수를 얻을 수 있다. 예를 들면, 제1 돌출부는 에폭시 수지(epoxy resin)로 코팅되고 제1 두께를 가질 수 있다. 제2 돌출부는 실리콘과 같은 폴리머 매트릭스로 코팅되고 제1 두께와 상이한 제2 두께를 가질 수 있다. 그리고, 제3 돌출부는 코팅되지 않고 제1 두께 및 제2 두께와 상이한 제3 두께를 가질 수 있다.
제1 돌출부(106a)의 제1 길이, 제2 돌출부(106b)의 제2 길이 및 제3 돌출부(106c)의 제3 길이가 도 1에서 서로 다른 길이로 도시됨에도 불구하고, 그 밖의 실시예들에서, 공진기(102)의 돌출부들 중 2개 이상은 동일한 길이를 포함할 수 있다. 장치(100)의 공진기(102)는 3개의 돌출부(106a, 106b, 106c)를 포함한다. 그 밖의 실시예들에서, 공진기는 2개, 3개 또는 그 이상의 돌출부를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 복수의 공진 주파수에서 햅틱 피드백을 제공하는 장치의 투시도이다. 도 2에서 도시되는 대로, 장치(200)는 공진기(202) 및 압전 액추에이터(208)를 포함한다.
도 2에서 도시되는 바와 같이, 공진기(202)는 기저부(204) 및 복수의 돌출부(206a, 206b, 206c)를 포함한다. 각각의 돌출부(206a, 206b, 206c)는 적어도 하나의 물리적 특성을 갖는다. 제1 돌출부(206a)는 제1 폭을 포함한다. 제2 돌출부(206b)는 제2 폭을 포함한다. 제3 돌출부(206c)는 제3 폭을 포함한다. 도 2에서 도시되는 바와 같이, 복수의 돌출부(206a, 206b, 206c) 각각은 다른 돌출부들의 물리적 특성과 상이한 적어도 하나의 물리적 특성을 포함한다. 도 2에서, 제1 돌출부(206a)의 제1 폭은 제2 돌출부(206b)의 제2 폭보다 더 넓다. 제2 돌출부(206b)의 제2 폭은 제3 돌출부(206c)의 제3 폭보다 더 넓다. 각각의 돌출부(206a, 206b, 206c)의 서로 다른 폭에 적어도 부분적으로 기초하여, 각각의 돌출부(206a, 206b, 206c)는 서로 다른 공진 주파수를 갖는다.
장치(200)는 햅틱 피드백 효과를 내도록 구성된 압전 액추에이터(208)를 또한 포함한다. 압전 액추에이터(208)는 공진기(202)의 기저부(204)의 제1 표면에 연결된다. 도 2에서 도시되지는 않으나, 하나 이상의 압전 액추에이터가 기저부(204)의 제2 표면에 연결될 수 있다. 압전 액추에이터(208)는 복수의 돌출부(206a, 206b, 206c)의 복수의 공진 주파수 각각에서 햅틱 피드백 효과를 내도록 구성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 복수의 공진 주파수에서 햅틱 피드백을 제공하는 장치의 투시도이다. 도 3에서 도시되는 바와 같이, 장치(300)는 공진기(302) 및 압전 액추에이터(308)를 포함한다. 공진기(302)는 기저부(304), 제1 돌출부(306a), 제2 돌출부(306b), 제3 돌출부(306c), 제4 돌출부(306d) 및 제5 돌출부(306e)를 포함한다.
공진기(302)는 대칭적인 구성(symmetric configuration)으로 도시된다. 제1 돌출부(306a)의 길이, 폭 및 형상과 같은 제1 돌출부(306a)의 물리적 특성들은 제5 돌출부(306e)의 물리적 특성들과 동일하다. 게다가, 제2 돌출부(306b)의 길이, 폭 및 형상과 같은 제2 돌출부(306b)의 물리적 특성들은 제4 돌출부(306d)의 물리적 특성들과 동일하다. 대칭적 공진기(302)는 설계 및/또는 제조하기가 더 쉬울 수 있다. 소정의 변형들에서, 대칭적 공진기(302)는 비대칭적 공진기에 비해 더욱 균형있는 햅틱 피드백 효과를 햅틱 피드백 소자에 제공할 수 있다.
제1 돌출부(306a)는 제1 길이 및 제1 폭을 갖는다; 제2 돌출부(306b)는 제2 길이 및 제2 폭을 갖는다; 제3 돌출부(306c)는 제3 길이 및 제3 폭을 갖는다; 제4 돌출부(306d)는 제4 길이 및 제4 폭을 갖는다; 그리고 제5 돌출부(306e)는 제5 길이 및 제5 폭을 갖는다. 도 3에서 도시되는 바와 같이, 각각의 돌출부(306a, 306b, 306c, 306d, 306e)는 동일한 폭을 갖는다. 즉, 제1 폭, 제2 폭, 제3 폭, 제4 폭 및 제5 폭은 동일하다. 하지만, 각각의 돌출부(306a, 306b, 306c, 306d, 306e)의 모든 물리적 특성들이 동일하지 않기 때문에, 돌출부들(306a, 306b, 306c, 306d, 306e)의 공진 주파수들이 모두 같지는 않다.
제1 돌출부(306a)의 제1 길이가 제5 돌출부(306e)의 제5 길이와 동일하므로, 제1 돌출부(306a)의 공진 주파수는, 두 돌출부의 다른 모든 물리적 특성들이 동일하다고 가정하면, 제5 돌출부(306e)의 공진 주파수와 동일하다. 마찬가지로, 제2 돌출부(306b)의 제2 길이가 제4 돌출부(306d)의 제4 길이와 동일하므로, 제2 돌출부(306b)의 공진 주파수는 제4 돌출부(306d)의 공진 주파수와 동일하다. 반면에, 제3 돌출부(306c)의 제3 길이는 제1 길이, 제2 길이, 제4 길이 또는 제5 길이와 동일하지 않으므로, 제3 돌출부(306c)의 공진 주파수는 다른 돌출부들(306a, 306b, 306d, 306e)의 공진 주파수와 동일하지 않다.
장치(300)는 공진기(302)의 기저부(304)의 상부면에 연결된 압전 액추에이터(308)를 또한 포함한다. 일 실시예에서, 복수의 액추에이터는 기저부(304)의 반대면(opposing surface)에 연결된다. 압전 액추에이터(308)는 햅틱 피드백 효과를 내도록 구성된다. 예를 들어, 압전 액추에이터(308)는 제2 돌출부(306b) 및 제4 돌출부(306d)의 공진 주파수에서 공진기(302)를 진동하게 할 수 있다. 제2 돌출부(306b) 및 제4 돌출부(306d)를 포함하는 장치는 향상된 햅틱 피드백 효과를 낼 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 복수의 공진 주파수에서 햅틱 피드백을 제공하는 장치의 측면도이다. 도 4에서 도시되는 바와 같이, 장치(400)는 공진기(402), 상부 압전 액추에이터(408a) 및 하부 압전 액추에이터(408b)를 포함한다. 공진기(402)는 기저부(404), 제1 돌출부(406a), 제2 돌출부(406b) 및 제3 돌출부(406c)를 포함한다.
제1 돌출부(406a)는 제1 길이 및 제1 두께를 갖는다; 제2 돌출부(406b)는 제2 길이 및 제2 두께를 갖는다; 그리고 제3 돌출부(406c)는 제3 길이 및 제3 두께를 갖는다. 도 4에서 도시되는 바와 같이, 각각의 돌출부(406a, 406b, 406c)는 동일한 두께를 포함하는데, 예를 들어 제1 두께, 제2 두께 및 제3 두께는 동일하다. 하지만, 각각의 돌출부(406a, 406b, 406c)는 서로 다른 길이를 포함하기 때문에, 각각의 돌출부(406a, 406b, 406c)는 서로 다른 공진 주파수를 포함한다. 제1 돌출부(406a)의 공진 주파수는 제1 길이 및 제2 길이 간의 차이에 적어도 부분적으로 기초하여 제2 돌출부(406b)의 공진 주파수와 상이하다. 제2 돌출부(406b)의 공진 주파수는 제2 길이 및 제3 길이 간의 차이에 적어도 부분적으로 기초하여 제3 돌출부의 공진 주파수와 상이하다.
장치(400)는 공진기(402)의 기저부(404)의 상부면에 연결된 제1 압전 액추에이터(408a) 및 공진기(402)의 기저부(404)의 하부면에 연결된 제2 압전 액추에이터(408b)를 또한 포함한다. 제1 압전 액추에이터(408a) 및 제2 압전 액추에이터(408b) 모두 햅틱 피드백 효과를 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 압전 액추에이터들(408a, 408b)은 하나 이상의 돌출부(406a, 406b, 406c)가 위아래로 굽어지거나 휘어지게 할 수 있다. 압전 액추에이터들(408a, 408b)이 돌출부들(406a, 406b, 406c) 중 적어도 하나의 돌출부의 공진 주파수에서 진동하는 경우, 장치(400)는 향상된 햅틱 피드백 효과를 낼 수 있다. 소정의 실시예들에서, 압전 액추에이터들(408a, 408b)은 연성 결합 소재(flexible bonding material) 내에 내장될 수 있다. 소정의 실시예들에서, 연성 결합 소재는 압전 액추에이터 및 기저부 사이의 인터페이스(interface)로 기능할 수 있다. 연성 결합 소재는 특정한 강도 및 감쇠비를 가질 수 있고, 또한 추가적인 자유도의 운동을 가능하게 할 수 있다. 이러한 실시예에서, 추가적인 자유도, 강도 및 감쇠비를 통해 시스템은 추가적인 공진 주파수들에서 동작할 수 있다. 소정의 실시예들에서, 본 발명은 이러한 추가적인 공진 주파수들을 이용하여 추가적인 햅틱 효과들을 낼 수 있다. 소정의 실시예들에서, 연성 결합 소재는 에폭시와 같은 폴리머 매트릭스를 포함할 수 있다.
소정의 구성들에서, 다중 공진 주파수용의 제1 장치는 다중 공진 주파수용의 제2 장치와 상보적인 배치(complimentary arrangement)로 배치될 수 있다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 복수의 공진 주파수에서 햅틱 피드백을 제공하는 장치의 평면도이다. 도 5에서 도시되는 바와 같이, 장치(500)는 제1 압전 액추에이터(508)를 구비한 제1 공진기(502) 및 제2 압전 액추에이터(558)를 구비한 제2 공진기(552)를 포함한다. 공진기(502)는 기저부(504) 및 5개의 돌출부(506a, 506b, 506c, 506d, 506e)를 포함한다. 공진기(552)는 또한 기저부(554) 및 5개의 돌출부(556a, 556b, 556c, 556d, 556e)를 포함한다.
공진기(502)는 공진기(552)와 상보적인 구성으로 도시된다. 복수의 공진기(502, 552)를 사용함으로써, 햅틱 피드백 효과는 향상될 수 있다. 일 구성에서, 2개 이상의 돌출부가, 특정한 버튼, 특정한 디스플레이 영역(region of a display), 특정한 하우징 부분(section of a housing)과 같은 소자의 특정한 부품(component)에 햅틱 피드백 효과를 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 5에서 도시되는 바와 같이, 돌출부(506a) 및 돌출부(556a)는 하우징의 제1 키(key)와 통신할 수 있다. 돌출부(506a) 및 돌출부(556a) 모두 제1 키에 햅틱 피드백 효과를 제공하도록 구성될 수 있다. 더 긴 돌출부(506a)는 높은 공진 주파수를 가질 수 있고, 제1 키에 높은 주파수의 진동을 제공하도록 구성될 수 있다. 더 짧은 돌출부(556b)는 낮은 공진 주파수를 가질 수 있고, 제1 키에 낮은 주파수의 진동을 제공하도록 구성될 수 있다. 돌출부(506b) 및 돌출부(556b)는 하우징의 제2 키와 통신할 수 있다. 소정의 실시예들에서(도 5에서 도시되지 않음), 돌출부들은 하우징의 키들과 직접적으로 기계적인 접촉(mechanical contact)을 하지 않을 수 있다. 이러한 실시예에서, 공진 주파수는 키 및 돌출부 사이의 공기를 통해 전달될 수 있다.
소정의 실시예들에서, 압전 액추에이터(558)은 연성 결합 소재 내에 내장될 수 있다. 연성 결합 소재는 특정한 강도 및 감쇠비를 가질 수 있고, 또한 추가적인 자유도의 운동을 가능하게 한다. 이러한 실시예에서, 추가적인 자유도, 강도 및 감쇠비를 통해 시스템은 추가적인 공진 주파수들에서 동작할 수 있다. 소정의 실시예들에서, 본 발명은 이러한 추가적인 공진 주파수들을 사용하여 추가적인 햅틱 효과들을 낼 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 복수의 공진 주파수에서 햅틱 피드백 효과를 제공하는 장치의 평면도이다. 도 6에서 도시되는 바와 같이, 장치(600)는 압전 액추에이터(608)를 구비한 공진기(602) 및 햅틱 피드백 표면(haptic feedback surface; 610)을 포함한다. 공진기(602)는 기저부(604), 제1 돌출부(606a), 제2 돌출부(606b), 제3 돌출부(606c) 및 제4 돌출부(606d)를 포함한다.
도 6에서 도시되는 바와 같이, 제1 돌출부(606a)는 제1 길이 및 제1 폭을 갖는다; 제2 돌출부(606b)는 제2 길이 및 제2 폭을 갖는다; 제3 돌출부(606c)는 제3 길이 및 제3 폭을 갖고, 제4 돌출부(606d)는 제4 길이 및 제4 폭을 갖는다. 도 6에서 도시되는 각각의 돌출부(606a, 606b, 606c, 606d)는 동일한 폭을 갖는다. 하지만, 각각의 돌출부(606a, 606b, 606c, 606d)는 서로 다른 길이를 가지므로, 각각의 돌출부(606a, 606b, 606c, 606d)는 서로 다른 공진 주파수를 갖는다. 다른 일 실시예에서, 각각의 돌출부(606a, 606b, 606c, 606d)는 동일한 길이를 가질 수 있으나, 서로 다른 강도로 인해 서로 다른 공진 주파수를 포함할 수 있다.
돌출부들(606a, 606b, 606c, 606d)은 각각 햅틱 피드백 표면(610)과 통신할 수 있다. 도 6에서 도시되는 바와 같이, 햅틱 피드백 표면은 돌출부들(606a, 606b, 606c, 606d) 각각의 아래에 위치한다. 햅틱 피드백 표면(610)은 햅틱 피드백 효과를 제공하도록 구성된 터치 스크린 디스플레이, 키패드, 키보드(keyboard), 풋패드(foot pad) 또는 기타 표면을 포함할 수 있다. 압전 액추에이터(608)가 하나 이상의 돌출부(606a, 606b, 606c, 606d)를 진동하게 하는 경우, 햅틱 피드백 표면(610)은 햅틱 피드백 효과를 사용자에게 제공할 수 있다. 예를 들어, 압전 액추에이터(608)는 제3 돌출부(606c)로 하여금 그 자신의 공진 주파수에서 진동 또는 공진하게 할 수 있다. 제3 돌출부(606c)가 진동하는 경우, 이를 통해 햅틱 피드백 표면(610)은 진동과 같은 햅틱 효과를 출력할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 복수의 공진 주파수에서 햅틱 피드백을 제공하는 장치의 투시도이다. 도 7에서 도시되는 바와 같이, 장치(700)는 공진기(702), 제1 압전 액추에이터(708a) 및 제2 압전 액추에이터(708b)를 포함한다. 공진기(702)는 기저부(704) 및 어레이(array)로 배열된 9개의 돌출부(706a, 706b, 706c, 706d, 706e, 706f, 706g, 706h, 706i)를 포함한다.
각각의 돌출부(706)는 적어도 하나의 물리적 특성을 포함한다. 도 7에서 도시되는 바와 같이, 각각의 돌출부(706)는 서로 다른 스프링 값(spring value)으로 기저부(704)에 부속되거나(attached) 또는 부착된다(affixed). 예를 들면, 제1 돌출부(706a) 및 기저부(704) 사이의 연결(connection)에서의 스프링 값은 제2 돌출부(706b) 및 기저부(704) 사이의 연결에서의 스프링 값보다 더 클 수 있고, 제3 돌출부(706c) 및 기저부(704) 사이의 연결에서의 스프링 값보다도 클 수 있다. 각각의 돌출부(706)가 서로 다른 스프링 값으로 기저부(704)에 부속되어 있으므로, 각각의 돌출부(706)는 서로 다른 공진 주파수를 가질 수 있다. 또 다른 실시예에서, 각각의 돌출부(706)의 스프링 값은 동일하나, 각각의 돌출부(706)는 서로 다른 두께를 포함한다.
압전 액추에이터들(708)은 돌출부들(706) 중 하나의 돌출부의 공진 주파수에서 기저부(704)를 동작시킬 수 있다. 예를 들면, 압전 액추에이터들(708)은 제5 돌출부(706e)의 공진 주파수에서 기저부(704)를 동작시킬 수 있다. 제5 돌출부(706e)의 공진 주파수에서 기저부(704)를 동작시킴으로써, 제5 돌출부(706e)는 목표한 햅틱 피드백 효과를 낼 수 있다. 일 변형으로, 각각의 돌출부(706)는 터치 스크린 디스플레이와 통신한다. 압전 액추에이터들(708)이 돌출부들 중 하나의 돌출부의 공진 주파수에서 동작하는 경우, 해당 돌출부는 디스플레이 상에서 기저부(704) 상의 자신의 위치에 대응하는 국부적인(localized) 햅틱 피드백 효과를 낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 복수의 공진 주파수에서 햅틱 피드백을 제공하는 시스템의 블록도이다. 시스템(800)은 이동 단말기, 이동식 컴퓨터, PDA(Personal Digital Assistant), 휴대용 미디어 플레이어(portable media player) 또는 휴대용 게임 장치(portable gaming device)와 같은 햅틱 피드백 소자(802)를 포함한다. 햅틱 피드백 소자(802)는 네트워크 인터페이스(network interface; 812), 센서(sensor; 814), 디스플레이(820) 및 키패드(822)와 통신하는 프로세서(810)를 포함한다. 프로세서(810)는 공진기(818)에 연결된 압전 액추에이터(816)와 또한 통신한다. 압전 액추에이터(816) 및 공진기(818)는 디스플레이(820) 및/또는 키패드(822)에 햅틱 피드백 효과를 제공할 수 있다.
프로세서(810)는 네트워크 인터페이스(812)와 통신한다. 네트워크 인터페이스(812)는 적외선(infrared), 라디오(radio), 와이파이(Wi-Fi) 또는 셀룰러(cellular) 네트워크 통신과 같은 하나 이상의 이동 통신 방법을 포함할 수 있다. 그 밖의 변형들로, 네트워크 인터페이스(812)는 이더넷(Ethernet)과 같은 유선 네트워크 인터페이스를 포함할 수 있다. 햅틱 피드백 소자(802)는 셀룰러 폰 네트워크 및/또는 인터넷과 같은 네트워크 상의 그 밖의 소자들(도시되지 않음)과 메시지를 교환하도록 구성될 수 있다. 소자들 간에 교환되는 메시지들은 음성 메시지(voice messages), 문자 메시지(text messages), 데이터 메시지(data messages) 또는 기타 형태의 메시지들을 포함할 수 있다.
프로세서(810)는 또한 하나 이상의 센서(814)와 통신할 수 있다. 센서(814)는 위치 센서(location sensor), 회전 속도 센서(rotational velocity sensor), 이미지 센서(image sensor), 압력 센서(pressure sensor) 또는 기타 형태의 센서를 포함할 수 있다. 예를 들면, 센서(814)는 가속도계(accelerometer), 자이로스코프(gyroscope), GPS 센서, (예를 들어, 터치 스크린, 터치 패드와 같은) 터치 입력 장치(touch-sensitive input device) 또는 기타 형태의 센서를 포함할 수 있다. 하나 이상의 센서(814)는, 예를 들어 가속도(acceleration), 경사(inclination), 관성(inertia) 또는 위치(location)의 변화를 검출하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 햅틱 피드백 소자(802)는 햅틱 피드백 소자(802)의 가속도를 측정하도록 구성된 가속도계를 포함할 수 있다. 또 다른 예시로서, 햅틱 피드백 소자(802)는 위치 센서, 회전 속도 센서, 이미지 센서, 압력 센서 또는 기타 형태의 센서를 포함할 수 있다. 하나 이상의 센서(814)는 센서 신호를 프로세서(810)에 보내도록 구성될 수 있다.
프로세서(810)는 디스플레이(820) 및 키패드(822)와 통신한다. 디스플레이는 터치 스크린과 같은 터치 입력 장치를 포함할 수 있다. 액추에이터(816) 및 공진기(818)는 디스플레이(820) 및/또는 키패드(822)에 햅틱 피드백 효과를 제공하도록 구성될 수 있다. 그 밖의 실시예들에서, 액추에이터(816) 및 공진기(818)는 터치 패드(도 8에서 도시되지 않음) 및/또는 활성화되지 않는 영역(off-activating area, 도 8에서 도시되지 않음)과 같은 햅틱 피드백 소자(802)의 기타 부분들에 햅틱 피드백 효과를 제공할 수 있다.
프로세서는 센서(814)로부터 수신된 센서 신호, 디스플레이(820)로부터 수신된 디스플레이 신호 및/또는 키패드(822)로부터 수신된 입력 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 햅틱 피드백 효과를 결정할 수 있다. 일 예시로서, 프로세서는 디스플레이(820)에 도시되는 게임을 생성할 수 있다. 게임에서 가상의 물체가 파괴되는 경우, 키패드(822) 또는 터치 스크린 디스플레이(820)로부터 수신되는 소정의 입력을 통해, 프로세서는 묵직한 우르릉 소리(heavy rumble)와 같은 폭발을 흉내 내는 햅틱 피드백 효과를 결정할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 복수의 공진 주파수에서 햅틱 피드백을 제공하는 시스템을 도시하는 도면이다. 도 9의 시스템(900)은 이동 단말기를 포함한다. 이동 단말기는 본체(body; 902), 디스플레이(904) 및 키패드(906)를 포함한다. 이동 단말기는 압전 액추에이터(도 9에서 도시되지 않음)와 통신하는 프로세서(도 9에서 도시되지 않음)를 또한 포함한다. 압전 액추에이터는 키패드(906)와 통신하는 공진기(도 9에서 도시되지 않음)에 연결된다.
공진기는 여기의 다양한 실시예들에서 서술된 바와 같이, 각각의 돌출부가 서로 다른 공진 주파수를 갖는 복수의 돌출부를 포함할 수 있다. 압전 액추에이터 및 공진기는 키패드(906) 상에 햅틱 피드백 효과를 낼 수 있도록 구성될 수 있다. 압전 액추에이터가 공진기의 복수의 돌출부 중 적어도 하나의 돌출부의 공진 주파수에서 공진기를 작동시키는 경우, 적어도 하나의 돌출부는 적은 전력 소모 및 증가된 강도로 굽거나 휨과 같은 향상된 햅틱 피드백 효과를 낼 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 복수의 공진 주파수에서 햅틱 피드백을 제공하는 시스템을 도시하는 도면이다. 도 10의 시스템(1000)은 이동 단말기를 포함한다. 이동 단말기는 본체(1002), 터치 스크린 디스플레이(1004) 및 키패드(1006)를 포함한다. 이동 단말기는 압전 액추에이터(도 10에서 도시되지 않음)와 통신하는 프로세서(도 10에서 도시되지 않음)를 또한 포함한다. 압전 액추에이터는 터치 스크린 디스플레이(1004)와 통신하는 공진기(도 10에서 도시되지 않음)에 연결된다.
압전 액추에이터 및 공진기는 터치 스크린 디스플레이(1004) 상에 햅틱 피드백 효과를 내도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 복수의 돌출부 중 적어도 하나의 돌출부의 공진 주파수에서 압전 액추에이터가 공진기 및 복수의 돌출부를 작동시키는 경우, 상기 적어도 하나의 돌출부는 적은 전력 소모 및 증가된 강도로 굽거나 휨과 같은 향상된 햅틱 피드백 효과를 낼 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 복수의 공진 주파수에서 햅틱 피드백을 제공하는 방법의 흐름도이다. 시스템(1100)의 구성요소들은 도 8에서 도시된 시스템을 참조하여 서술된다. 다양한 다른 구현들도 가능하다. 방법(1100)은 프로세서(810)가 입력 신호를 수신하는 단계부터 시작된다(1102). 프로세서(810)는 터치 스크린 디스플레이(820), 키패드(822), 센서(814) 또는 소정의 다른 소스(source)로부터 입력 신호를 수신할 수 있다. 일 예시에서, 사용자는 햅틱 피드백 소자(802) 상에서 비디오 게임을 하고 있다. 게임을 하는 동안, 사용자는 키패드(822) 상의 버튼을 활성화하고, 프로세서(820)는 버튼 활성화와 관련되어 키패드(822)로부터 입력 신호를 수신한다.
다음, 프로세서(810)는 그 입력 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 햅틱 피드백 효과를 결정한다(1104). 일 실시예에서, 키패드(822)로부터 수신되는 입력 신호는 디스플레이(820) 상의 상호작용(interaction)과 관련될 수 있다. 프로세서(810)는 디스플레이(820) 상의 상호작용인 것처럼 느끼게 하는 햅틱 피드백 효과를 결정할 수 있다. 일 실시예에서, 프로세서(810)는 로컬 메모리에 저장되어 있는 햅틱 피드백 효과들의 라이브러리(library)로부터 햅틱 피드백 효과를 선택할 수 있다.
다음, 프로세서(810)는 적어도 하나의 돌출부의 공진 주파수에 적어도 부분적으로 기초한 햅틱 피드백 효과를 출력하기 위해 공진기의 복수의 돌출부 중 상기 적어도 하나의 돌출부를 선택한다(1106). 공진기(818)는 각각의 돌출부가 서로 다른 공진 주파수를 갖는 복수의 돌출부를 포함할 수 있다. 프로세서(810)는 햅틱 피드백 효과를 출력하기에 가장 적합한 돌출부를 결정함으로써 햅틱 효과를 출력하기 위한 돌출부를 선택할 수 있다. 예를 들면, 돌출부들의 공진 주파수들은 룩업 테이블(lookup table) 또는 기타 데이터 저장소에 저장될 수 있는데, 프로세서(810)는 여기서 각각의 돌출부와 관련된 공진 주파수를 검색한다. 예를 들면, 프로세서(810)가 낮고, 큰 우르릉(deep rumble) 소리와 같은 햅틱 피드백 효과를 결정하는 경우, 프로세서(810)는 공진기(818)의 복수의 돌출부 중 가장 낮은 공진 주파수를 갖는 돌출부를 선택할 수 있다. 또 다른 예시로서, 프로세서(810)가 가볍고, 빠르게 두드리는(fast tapping) 효과와 같은 햅틱 피드백 효과를 결정하는 경우, 프로세서(810)는 공진기(818)의 복수의 돌출부 중 가장 높은 공진 주파수를 갖는 돌출부를 선택할 수 있다.
마지막으로, 프로세서(810)는 압전 액추에이터(816)로 하여금 공진 주파수에서 햅틱 피드백 효과를 내게 하도록 구성된 햅틱 신호를 생성한다(1108). 햅틱 신호를 수신한 후, 압전 액추에이터(816)는 햅틱 신호와 관련된 주파수에서 진동할 수 있다. 돌출부들 중 하나의 돌출부의 공진 주파수에서 햅틱 피드백 효과를 냄으로써, 그 돌출부의 진동 또는 구부러짐은, 공진 주파수가 아닌 경우보다 더 강하고 더 효율적일 수 있다. 따라서, 돌출부의 공진 주파수에서의 햅틱 피드백 효과는 공진 주파수가 아닌 주파수에서의 햅틱 피드백 효과보다 전력을 덜 소모하고 및/또는 증폭을 크게 할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 복수의 공진 주파수에서 햅틱 피드백을 제공하는 방법의 흐름도이다. 본 방법(1200)은 그 적어도 2개의 돌출부가 서로 다른 공진 주파수를 갖는 복수의 돌출부 및 기저부를 포함하는 공진기를 제공하는 단계에서 시작된다(1202). 공진기는 대칭적 또는 비대칭적 구성을 포함할 수 있다. 대칭적 구성에서, 공진기의 제1 반(half)은 공진기의 제2 반과 대칭일 수 있다. 대칭적 구성의 일 예시에서, 공진기는 2개의 돌출부를 포함한다: 제1 돌출부는 제1 돌출부의 반대편 제2 돌출부와 동일한 크기 및 형상을 가질 수 있다. 비대칭적 구성에서, 제1 돌출부는 제1 돌출부의 반대편 제2 돌출부와 상이한 크기 및/또는 형상을 가질 수 있다.
다음, 본 방법(1200)은 압전 액추에이터를 공진기에 연결하는 단계를 포함한다(1204). 압전 액추에이터는 에폭시 수지, 기계적 수단들 또는 소정의 다른 방법을 통해 공진기에 연결될 수 있다. 하나 이상의 압전 액추에이터는 공진기의 상부면에 연결될 수 있고, 하나 이상의 압전 액추에이터가 공진기의 하부면에 연결될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 디지털 전자 회로(digital electronic circuitry)와 결합되어 또는 컴퓨터 하드웨어(computer hardware), 펌웨어(firmware), 소프트웨어(software)에서 또는 이들의 결합으로 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 이동 단말기와 같은 컴퓨터는 하나의 프로세서 또는 복수의 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서는 프로세서에 연결된 RAM(Random Access Memory)과 같은 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함한다. 메시징을 위해 하나 이상의 컴퓨터 프로그램을 실행시키는 것과 같이 프로세서는 메모리에 저장된, 컴퓨터 실행 가능 프로그램 명령어들을 실행한다. 이러한 프로세서들은 마이크로프로세서(microprocessor), DSP(Digital Signal Processor), ASIC(Application-Specific Integrated Circuit), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays) 및 스테이트 장치들(state machines)을 포함할 수 있다. 이러한 프로세서들은 PLCs, PICs(Programmable Interrupt Controllers), PLDs(Programmable Logic Devices), PROMs(Programmable Read-Only Memories), EPROMs(Electronically Programmable Read-Only Memories) 또는 EEPROMs 또는 기타 유사한 소자들과 같이 컴퓨터 프로그램 가능 전자 소자들을 더 포함할 수 있다.
이러한 프로세서들은, 예를 들면 명령어들을 저장할 수 있는 컴퓨터 판독 가능 매체와 같은 매체를 포함하거나 또는 이러한 매체와 통신할 수 있는데, 이러한 명령어들이 프로세서에 의해 실행되는 경우, 이를 통해 프로세서는 여기에 서술된 단계들을 수행하거나 도움으로써 실행하게 된다. 컴퓨터 판독 가능 매체의 실시예들은, 웹 서버의 프로세서와 같은 프로세서에 컴퓨터 판독 가능 명령어들을 제공할 수 있는 전기적, 광학적, 자기적, 기타 저장 또는 전송 소자를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 매체에 대한 다른 예시들은 플로피 디스크(floppy disk), CD-ROM, 자기 디스크(magnetic disk), 메모리 칩(memory chip), ROM, RAM, ASIC, 구성된 프로세서(configured processor), 모든 광학 매체, 모든 자기 테이프(magnetic tape), 기타 자기 매체, 컴퓨터 프로세서가 판독할 수 있는 임의의 기타 매체를 포함하나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 라우터(router), 사적인(private) 또는 공공(public) 네트워크 또는 기타 전송 소자와 같은 다양한 다른 소자들이 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함할 수 있다. 서술된 프로세서 및 프로세싱(processing)은 하나 이상의 구조물 내에서도 가능하고 하나 이상의 구조물들을 통해 분산될 수도 있다. 프로세서는 여기에 서술된 하나 이상의 방법(또는 방법의 일부분)을 수행하기 위한 코드를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예들을 포함한 실시예들에 대해 앞서 언급된 서술은 예시 및 설명의 목적으로만 제시되었을 뿐, 모든 실시예에 대해 빠짐없이 서술했다거나, 본 발명을 개시된 형태들로 한정하려는 의도는 아니다. 수많은 변형과 조정이 본 발명의 사상 및 범위 내에서 당업자에게 자명할 것이다.

Claims (20)

  1. 기저부(base) 및 복수의 돌출부(projections)를 포함하는 공진기(resonator) - 상기 복수의 돌출부 중 제1 돌출부는 제1 공진 주파수(resonance frequency)를 갖고, 상기 복수의 돌출부 중 제2 돌출부는 상기 제1 공진 주파수와 상이한 제2 공진 주파수를 가짐 - ; 및
    상기 공진기에 연결되고(coupled) 상기 제1 공진 주파수 및 상기 제2 공진 주파수에서 햅틱 피드백(haptic feedback) 효과를 출력하도록 동작할 수 있는 압전 액추에이터(piezoelectric actuator)를 포함하고,
    상기 압전 액추에이터는, 프로세서(processor)로부터 햅틱 신호(haptic signal)를 수신하고, 상기 햅틱 신호에 응답하여 상기 복수의 돌출부 중 적어도 하나의 공진 주파수에서 햅틱 피드백 효과를 내도록 구성되는, 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 돌출부 각각은 물리적 특성(physical property)을 포함하는, 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 물리적 특성은 형상(shape), 길이(length), 폭(width), 두께(thickness), 표면(surface), 물질 조성(material composition), 또는 물질 코팅(material coating)을 포함하는, 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 물리적 특성은 돌기(bump)를 갖거나 또는 홀(hole)이 정의된 불규칙한 표면(irregular surface)을 포함하는, 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 돌출부의 물리적 특성은 제1 물리적 특성을 포함하고, 상기 제2 돌출부는 상기 제1 물리적 특성과 상이한 제2 물리적 특성을 포함하는, 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1 물리적 특성은 제1 길이를 포함하고, 상기 제2 물리적 특성은 상기 제1 길이와 상이한 제2 길이를 포함하는, 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1 공진 주파수는 상기 제2 공진 주파수의 정수배(integer multiple)가 아닌, 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 복수의 돌출부는 상기 기저부에 연결된, 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 공진기는 제1 표면 및 제2 표면을 포함하고,
    상기 압전 액추에이터는,
    상기 제1 표면에 연결된 제1 압전 액추에이터; 및
    상기 제2 표면에 연결된 제2 압전 액추에이터
    를 포함하는, 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 압전 액추에이터는 에폭시 수지(epoxy resin)를 통해 상기 공진기에 연결되는, 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 압전 액추에이터는 연성 장착부(flexible mounting)을 통해 상기 공진기에 연결되는, 장치.
  12. 삭제
  13. 제1 표면 및 제2 표면을 갖는 기저부;
    상기 기저부에 연결되고, 제1 길이 및 제1 공진 주파수를 갖는 제1 돌출부;
    상기 기저부에 연결되고, 제2 길이 및 제2 공진 주파수를 갖는 제2 돌출부 - 상기 제2 길이는 상기 제1 길이와 상이하고, 상기 제2 공진 주파수는 상기 제1 공진 주파수와 상이함 - ; 및
    상기 기저부에 연결되고, 제3 길이 및 제3 공진 주파수를 갖는 제3 돌출부 - 상기 제3 길이는 상기 제2 길이 및 상기 제1 길이와 상이하고, 상기 제3 공진 주파수는 상기 제2 공진 주파수 및 상기 제1 공진 주파수와 상이함 -
    를 포함하는 공진기;
    상기 제1 표면에 연결된 제1 압전 액추에이터; 및
    상기 제2 표면에 연결된 제2 압전 액추에이터를 포함하고,
    상기 제1 압전 액추에이터 및 상기 제2 압전 액추에이터는 프로세서로부터 하나 이상의 햅틱 신호를 수신하고, 상기 제1 공진 주파수, 상기 제2 공진 주파수 및 상기 제3 공진 주파수 중 하나 이상에서 햅틱 피드백 효과를 내도록 구성되는, 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 프로세서와 통신하는 입력 소자(input device)를 더 포함하는 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 장치는 이동 단말기(mobile phone), 이동식 컴퓨터(mobile computer), PDA(Personal Digital Assistant), 휴대용 미디어 플레이어(portable media player) 또는 휴대용 게임 장치(portable gaming device) 중 하나를 포함하는, 장치.
  16. 입력 신호를 수신하는 단계;
    상기 입력 신호에 적어도 부분적으로 기초한 햅틱 피드백 효과를 결정하는 단계;
    적어도 하나의 돌출부의 공진 주파수에 적어도 부분적으로 기초한 상기 햅틱 피드백 효과를 출력하기 위해 공진기의 복수의 돌출부 중 상기 적어도 하나의 돌출부를 선택하는 단계;
    상기 공진기에 연결된 압전 액추에이터로 하여금 상기 공진 주파수에서 햅틱 피드백 효과를 내게 하도록 구성된 햅틱 신호를 생성하는 단계;
    상기 햅틱 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 햅틱 피드백 효과를 내는 단계를 포함하는 방법.
  17. 삭제
  18. 제16항에 있어서, 상기 공진기의 복수의 돌출부 중 상기 적어도 하나의 돌출부를 선택하는 단계는 출력될 상기 햅틱 피드백 효과에 적어도 부분적으로 기초하여 돌출부를 선택하는 단계를 포함하는, 방법.
  19. 프로세서에 의해 실행 가능한 프로그램 코드(processor-executable program code)가 인코딩되어 있는 컴퓨터 판독 가능 기록 매체(computer-readable recording medium)로서, 상기 프로그램 코드는,
    입력 신호를 수신하기 위한 프로그램 코드;
    상기 입력 신호에 적어도 부분적으로 기초한 햅틱 피드백 효과를 결정하기 위한 프로그램 코드;
    적어도 하나의 돌출부의 공진 주파수에 적어도 부분적으로 기초한 상기 햅틱 피드백 효과를 출력하기 위해 공진기의 복수의 돌출부 중 상기 적어도 하나의 돌출부를 결정하기 위한 프로그램 코드 - 상기 복수의 돌출부 중 상기 적어도 하나의 돌출부를 결정하는 것은 출력될 상기 피드백 효과에 적어도 부분적으로 기초하여 돌출부를 선택하는 것을 포함함 - ; 및
    상기 공진기에 연결된 압전 액추에이터로 하여금 상기 공진 주파수에서 햅틱 피드백 효과를 내게 하도록 구성된 햅틱 신호를 생성하기 위한 프로그램 코드를 포함하는, 컴퓨터 판독 가능 기록 매체.
  20. 삭제
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