KR102401922B1 - 손가락 누르기 입력 이벤트들 동안 손가락 감각들을 수정하기 위한 시스템들 - Google Patents

손가락 누르기 입력 이벤트들 동안 손가락 감각들을 수정하기 위한 시스템들 Download PDF

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Abstract

사용자는 터치 감응형 입력 표면과 같은 표면에 손가락 누르기 입력을 제공할 수 있다. 입력 표면은 전자 디바이스의 디스플레이와 중첩되는 2차원 터치 센서로부터 형성될 수 있다. 전자 디바이스 및 손가락-장착형 디바이스와 같은 연관된 디바이스는 사용자로부터의 손가락 누르기 입력을 수집하기 위한 시스템을 형성할 수 있다. 센서는 손가락-장착형 디바이스 및 디바이스 내의 사용자의 손가락이 전자 디바이스의 입력 표면에 접근할 때를 모니터링하는 데 사용될 수 있다. 입력 표면 근처의 손가락의 검출에 응답하여, 손가락-장착형 디바이스 내의 액추에이터들이 손가락을 내향으로 압착하여 손가락 상의 손가락 패드가 입력 표면을 향해 외향으로 돌출되게 하여 손가락과 입력 표면 사이의 충격을 완화시킬 수 있다. 전자 디바이스는 또한 손가락-장착형 디바이스를 밀어내기 위한 컴포넌트들의 어레이를 가질 수 있다.

Description

손가락 누르기 입력 이벤트들 동안 손가락 감각들을 수정하기 위한 시스템들
본 출원은, 그 전체가 본 명세서에 참고로 편입되는, 2018년 7월 18일자로 출원된 미국 특허 출원 제16/038,544호, 및 2017년 8월 29일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/551,725호에 대한 우선권을 주장한다.
본 출원은 일반적으로 전자 디바이스에 관한 것으로, 더 구체적으로는, 전자 디바이스용 입출력 컴포넌트에 관한 것이다.
전자 장비는 때때로 사용자 입력을 수집하기 위한 터치 감응형 컴포넌트들을 포함한다. 예를 들어, 태블릿 컴퓨터들 및 셀룰러 전화기들과 같은 디바이스들은 선택가능한 메뉴 옵션들 및 가상 키보드들을 디스플레이하는 데 사용될 수 있는 터치 감응형 디스플레이들을 포함한다. 이러한 유형의 입력 배열에 의해, 사용자의 손가락들은 디바이스에 입력을 제공하는 데 사용될 수 있다.
터치 감응형 디스플레이들의 표면들은 일반적으로 강성이다. 그 결과, 사용자의 손가락 움직임은 디스플레이 표면과의 접촉 시에 갑자기 중단될 것이다. 주의를 기울이지 않으면, 손가락 충격 이벤트들은 불쾌하고 피로하게 할 수 있다.
사용자는 터치 감응형 입력 표면 또는 다른 입력 표면에 손가락 누르기 입력을 제공할 수 있다. 입력 표면은 전자 디바이스의 디스플레이와 중첩되는 2차원 터치 센서로부터 형성될 수 있다. 전자 디바이스 및 손가락-장착형 디바이스와 같은 연관된 장비는 사용자로부터의 손가락 누르기 입력을 수집하기 위한 시스템을 형성할 수 있다.
광학 근접 센서 또는 용량성 근접 센서와 같은 센서는 손가락-장착형 디바이스 및 디바이스 내의 사용자의 손가락이 전자 디바이스의 입력 표면에 접근할 때를 모니터링하는 데 사용될 수 있다. 입력 표면을 향한 손가락의 움직임의 검출에 응답하여, 손가락-장착형 디바이스 내의 액추에이터들이 손가락을 내향으로 압착할 수 있다. 이는 손가락의 손가락 패드 부분이 입력 표면을 향해 외향으로 돌출되게 하여, 손가락과 입력 표면 사이의 충격을 완화시킨다.
전자 디바이스는 또한 입력 표면을 향한 손가락의 움직임의 검출에 응답하여 손가락-장착형 디바이스 및/또는 손가락을 밀어내는 컴포넌트들의 어레이를 가질 수 있다. 이들 컴포넌트들은 정전기, 자기 반발 또는 끌림, 초음파 출력, 및 기계적 출력을 사용하여 반발력을 생성할 수 있다. 컴포넌트들은, 일례로서, 손가락-장착형 디바이스 내의 영구 자석과 같은 컴포넌트를 자기적으로 밀어내는 입력 표면과 중첩되는 전자기기들의 어레이를 포함할 수 있다.
도 1, 도 2 및 도 3은 손가락이 종래의 전자 디바이스의 터치 감응형 표면에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지를 도시하는 도면들이다.
도 4, 도 5 및 도 6은 일 실시예에 따른, 손가락이 시스템 내의 전자 디바이스 내의 터치 감응형 입력 표면과 같은 입력 표면과 어떻게 접촉할 수 있는지를 도시하는 도면들이다.
도 7은 일 실시예에 따른, 손가락 누르기 이벤트 동안 사용자의 손가락에 의해 경험되는 힘이 어떻게 시스템 내에서 제어될 수 있는지를 도시하는 그래프이다.
도 8은 일 실시예에 따른 예시적인 시스템의 개략도이다.
도 9, 도 10 및 도 11은 일 실시예에 따른, 시스템에 대한 예시적인 손가락-장착형 디바이스들의 도면들이다.
도 12는 일 실시예에 따른, 국소 조정가능한 측면 액추에이터들을 갖는 예시적인 손가락-장착형 디바이스의 사시도이다.
도 13은 일 실시예에 따른 예시적인 손가락-장착형 디바이스의 측면도이다.
도 14는 일 실시예에 따른, 시스템 내의 선택적인 손가락-장착형 디바이스 및 연관된 전자 디바이스와 사용자의 손가락의 도면이다.
도 15는 일 실시예에 따른, 시스템 내의 전자 디바이스의 입력 표면과의 상호작용들 동안 사용자의 손가락의 측면도이다.
도 16은 일 실시예에 따른, 사용자의 손가락이 도 15의 전자 디바이스의 입력 표면을 가로질러 측방향으로 이동함에 따라 도 15의 사용자의 손가락이 어떻게 수직으로 변위될 수 있는지를 도시하는 그래프이다.
셀룰러 전화기들, 태블릿 컴퓨터들, 임베디드 시스템들, 및 다른 장비와 같은 전자 장비는 터치 감응형 입력 디바이스들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 디바이스들은 터치 감응형 디스플레이들을 포함할 수 있다. 사용자는 하나 이상의 손가락들을 사용하여 터치 감응형 디스플레이에 사용자 입력을 공급할 수 있다. 일부 상황들에서, 손가락 스와이프(swipe)들 및 다른 제스처들이 입력으로서 제공될 수 있다. 다른 상황들에서, 사용자의 손가락들은 표면에 수직인 방향으로 터치 감응형 디스플레이의 표면에 충돌할 수 있다. 이러한 유형의 손가락 누르기 입력(때때로 손가락 스트로크 입력, 키스트로크 입력, 가상 키보드 입력, 또는 가상 버튼 입력으로 지칭됨)은, 예를 들어 사용자가 가상 키보드 상에서 타이핑하고 있을 때 사용될 수 있다. 가상 키보드들은 디스플레이 상에 키 아이콘들을 디스플레이하고 각자의 터치 센서 입력을 캡처함으로써 터치 감응형 디스플레이들 상에 형성될 수 있다. 원하는 경우, 가상 키보드들과 같은 입력 표면들은 다른 구조물들(예를 들어, 테이블 탑, 차량 대시보드, 냉장고 등) 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 손가락 누르기 입력은 프로젝터를 사용하여 키 아이콘들이 투영된 입력 표면으로부터 수집될 수 있고/있거나 손가락 누르기 입력은 임의의 가시적인 키 아이콘들 없이 입력 표면으로부터 수집될 수 있다. 디스플레이들과 중첩되는 2차원 터치 센서들을 사용하여 손가락 누르기 입력이 수집되는 구성들이 때때로 본 명세서에서 예로서 기술된다.
손가락 누르기 입력을 제공할 때 피로를 줄이고 사용자의 경험을 개선하기 위해, 사용자가 전자 디바이스에 입력을 제공할 시에 사용자의 손가락들에 부과되는 힘들은 사용자의 손가락 및/또는 전자 디바이스 내의 컴포넌트들에 결합되는 컴포넌트들을 사용하여 조정될 수 있다. 일례로서, 손가락-장착형 디바이스 내의 및/또는 터치 감응형 입력 표면을 갖는 디바이스 내의 컴포넌트들은 사용자의 손가락과 입력 표면 사이의 충격을 완화시키는 것을 돕기 위해 사용될 수 있다.
조정되지 않은 손가락 충격 이벤트는 급격한 힘-변위 프로파일(force-versus-displacement profile)(예를 들어, 입력 표면을 향해 비교적 짧은 거리를 이동할 때 사용자의 손가락에 대해 급속히 상승하는 힘)에 의해 특징지어질 수 있다. 이러한 힘들을 조정함으로써, 사용자는 보다 약화된 손가락-대-입력 표면 상호작용들, 물리적 버튼 상에서의 클릭의 액션을 모방하는 손가락 감각들, 및/또는 다른 손가락 감각들을 제공받을 수 있다.
사용자의 손가락이 종래의 입력 표면과 상호작용하는 방식이 도 1, 도 2 및 도 3과 관련하여 예시된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 손가락(10)과 같은 사용자의 손가락은 손가락 뼈(12)를 포함한다. 손톱(18)은 손가락(10)의 상부 표면 상에 놓인다. 손가락(10)의 대향하는 하부 부분은 손가락 펄프(14)를 갖는다. 손가락 펄프(14)는 손가락(10)의 하부 표면 상의 뼈(12)와 손가락 패드(16) 사이에 위치된다.
도 1의 시나리오에서, 손가락(10)은 입력 표면(24)을 향해 이동하지만, 손가락 패드(16)는 입력 표면(24)과 아직 접촉하지 않는다. 그 결과, 손가락 패드(16) 상에 가해지는 힘이 없으며, 사용자는 표면(24)과의 어떠한 접촉 감각도 느끼지 않을 것이다. 사용자가 손가락(10)을 표면(24)을 향해 + Z 방향으로 이동시킴에 따라, 손가락 패드(16)는 도 2에 도시된 바와 같이 표면(24)과 접촉하게 된다. 손가락 패드(16)가 표면(24)과 접촉하자마자, + Z 방향으로의 손가락(10)의 추가적 이동은 뼈(12)와 손가락 패드(16) 사이의 손가락 펄프(14)의 압축으로 인해 - Z 방향으로 표면(16)에 대한 저항력 F를 생성할 것이다.
손가락 패드(16)가 초기에 표면(24)과 접촉할 때, 뼈(12)는 표면(24)으로부터 거리 D1에 있다. 손가락(10)이 표면(24)을 향해 + Z 방향으로 추가로 이동됨에 따라, 손가락 펌프(14)는 압축될 것이고, 측방향으로(본 예에서 좌측 및 우측으로) 연장되면서 평탄화될 것이다. 손가락 펄프(14)가 완전히 압축될 때, 손가락(10)은 표면(24)에 대해 안착될 것이고, + Z 방향으로의 손가락(10)의 추가 움직임이 방지될 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 뼈(12)는 손가락 펄프(14)가 완전히 압축되었을 때 D1 미만인 거리 D2 만큼 분리될 것이다.
이러한 방식으로 손가락(10)의 하향 움직임을 정지시키는 프로세스는 급격할 수 있다. 입력 표면에 대한 손가락 충격들의 급격함을 감소시키기 위해, 사용자의 손가락 및/또는 입력 표면(24)과 연관된 전자 디바이스에는 표면(24)과 사용자의 손가락의 충격을 완화시키는 것을 돕고/돕거나 손가락 누르기 이벤트들 동안 사용자 손가락 움직임 및 사용자 손가락 감각들을 달리 제어하는 컴포넌트들이 제공될 수 있다.
예로서, 도 4, 도 5 및 도 6의 시스템 배열을 고려한다. 이러한 배열에서, 손가락(10)은 시스템(28)에 사용자 입력을 제공하는 데 사용되고 있다. 시스템(28)은 손가락-장착형 디바이스(26A) 및 전자 디바이스(26B)를 포함한다. 전자 디바이스(26B)는 터치 스크린, 터치 패드, 또는 입력 표면(24)을 형성하는 다른 입력 디바이스(들)를 가질 수 있다. 시스템(28)의 사용자는 디바이스(26B)의 입력 표면(24)의 하나 이상의 영역들(예컨대, 디바이스(26B) 내의 터치 감응형 디스플레이 상의 터치 센서들 또는 디바이스(26B) 내의 다른 센서들과 연관된 하나 이상의 영역들)에 대해 손가락(10)을 누름으로써 손가락 누르기 입력을 공급할 수 있다. 이 예에서, 손가락 누르기 입력은 디바이스(26B)에 의해 수집된다. 원하는 경우, 시스템(28)에 대한 손가락 누르기 입력은 디바이스(26A) 내의 가속도계 또는 다른 센서(예컨대, 가속도에서의 급격한 변화들로 인한 손가락 누르기 이벤트들을 검출하는 센서, 돔 스위치, 터치 또는 힘 센서 등의 압축을 통해 손가락 누르기 이벤트들을 검출하는 센서)를 사용하여 손가락 누르기 이벤트들을 검출함으로써 수집될 수 있다.
도 4, 도 5 및 도 6의 배열에 의해, 손가락-장착형 디바이스(26A)는 손가락 누르기 이벤트들 동안 힘 F를 제어하기 위해 손가락(10)과 상호작용할 수 있다. 디바이스(26A)는 금속, 플라스틱, 유리, 세라믹, 및/또는 손가락(10)의 손가락 끝에 착용되도록 구성된 다른 재료들로부터 형성된 본체(하우징)를 가질 수 있다. 디바이스(26A)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 디바이스(26A)가 디바이스(26B)의 입력 표면(24)에 접근하고 있을 때를 결정하는 본체 내의 센서, 및 손가락(10)이 입력 표면(24)에 접근함에 따라 측면 부분들(26A')을 방향들(30)에서 내향으로 이동시키는 액추에이터들을 포함할 수 있다. 이는 손가락 펄프(14)의 측면 부분들을 좌측 및 우측으로부터 내향으로 압착하고, 손가락 펄프(14)의 나머지 부분들을 하향으로 팽창시키도록 가압한다. 그 결과, 손가락 패드(16)는 + Z 방향으로 하향으로(예컨대, 위치(16')에서 그 초기 위치로부터) 가압되어 손가락 패드(16)와 뼈(12) 사이의 거리를 연장시키고 손가락 패드(16)와 표면(24) 사이의 거리를 단축시킨다.
손가락(10) 상의 내향 압력 및 손가락 패드(16)의 연장으로 인해, 손가락 패드(16)는 손가락(10)이 압착되지 않은 경우보다 앞서 디바이스(26B)의 표면(24)과 접촉할 것이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 손가락 패드(16)는 손가락 패드(16)가 그의 원래 위치(16')에 있었던 경우보다 앞서 표면(24)과 접촉할 것이다. 따라서, 손가락(10) 상의 힘 F는 부분들(26A')이 손가락 펄프(14)를 내향으로 압착하지 않았던 경우보다 사용자의 하향 손가락 스트로크 내에서 더 앞서 생성될 수 있다. 이는 뼈(12)가 손가락 펄프(14)를 완전히 압축하기 전에(도 6) 하향(+ Z) 방향으로의 손가락(10)의 이동을 점진적으로 감소시키는 것을 돕고, 이에 의해 표면(24)과 잠재적으로 불쾌한 피로하게 하는 손가락 충격들을 감소시킨다.
도 4, 도 5 및 도 6의 예들에서, 손가락 패드(16)가 입력 표면(12)과 접촉하기 전에 손가락 펄프(14)를 압착하고 손가락 패드(16)가 손가락(10)로부터 외향으로 이동하게 함으로써 힘 F가 조작된다. 원하는 경우, 힘 F는 방향 + Z에서의 손가락(10)의 느린 이동을 돕는 디바이스(26A 및/또는 26B)에 컴포넌트들을 포함시킴으로써 제어될 수 있다. 예를 들어, 디바이스(26A 및/또는 26B)는 디바이스(26A)(및 손가락(10))와 디바이스(26B) 사이에 반발력을 생성하는 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 끌어당기는 힘들이 또한 생성될 수 있다. 밀어내는(및/또는 끌어당기는) 힘은 기계적으로, 정전기적으로, 초음파로, 자기적으로 등으로 생성될 수 있다. 디바이스들(26A, 26B) 사이의 밀어냄 및/또는 끌어당김의 양은 동적으로 조정될 수 있다. 일부 구성들에서, 힘 F의 양은 국소 피크 및 밸리를 나타내도록 변동됨으로써 버튼 클릭 감각을 생성할 수 있다.
도 7은 손가락 복원력(하향 방향 + Z로의 손가락(10)의 이동을 늦추는 상향력 F)이 입력 표면(24)을 향한 손가락 변위 Z의 함수로서 플로팅된 그래프이다. 상이한 손가락 복원력 곡선들은 상이한 시스템 배열들과 연관된다.
제1 예시적인 배열(예를 들어, 도 1, 도 2, 및 도 3)에서, 손가락-장착형 디바이스가 손가락(10) 상에 존재하지 않는다. 힘 응답 곡선(32)에 의해 특징지어지는 이러한 배열에서, 손가락 패드(16)는 뼈(12)가 그의 초기 시작점에서 거리 ZI에 있을 때 입력 표면(24)과 접촉한다. 힘 F는 매끄럽게 상승하고, 유닛 펄프(14)는 뼈(12)에 의해 표면(24)에 대해 완전히 압축된다. 이 시점에서, 뼈(12)는 Z 축을 따라 거리 ZC에 위치되고 복원력 F는 급격하게(유효하게는 무한대까지) 상승하여, 손가락(10)의 추가의 움직임을 방지한다. 손가락(10)의 움직임은 이러한 배열로 신속하게 정지되어, 사용자의 손가락은 불쾌한 감각을 경험할 것이다.
제2 예시적인 배열(예를 들어, 도 4, 도 5, 및 도 6)에서, 손가락 펄프(14)는 손가락(10)이 표면(24)에 접근함에 따라 압착된다. 손가락 펄프(14)가 압착되기 때문에, 손가락 패드(16)는 손톱(18)으로부터 멀어지는 쪽으로 표면(24)을 향해 하향으로 연장될 것이고, (예를 들어, 위치 ZI보다는 위치 ZE에서) 표면(24)과 앞서 접촉할 것이다. 손가락 패드(16)와 표면(24) 사이의 조기 접촉은 복원력 F가 손가락(10)에 인가되는 거리 및 시간을 연장시킬 것이고, 따라서 손가락(10)의 움직임을 더욱 서서히 느리게 할 것이다.
제3 예시적인 배열이 곡선(36)과 연관된다. 이러한 예시적인 배열에서, 디바이스(20A)의 영역들(26A') 내의 액추에이터들로부터의 내향력이 동적으로 변조되므로, 곡선(32)은, 완전히 압축된 손가락 펄프 위치 ZC에서 급격하게 상승하기 전에, (위치 ZE 에서) 비교적 앞선 초기 증가, (위치 ZP에서) 국소 피크, 및 (위치 ZV에서) 국소 밸리에 의해 특징지어진다. 곡선(34)에 대한 위치 ZE와 ZP 사이에서 힘 F의 급격한 증가는 위치 ZE로부터 위치 ZP로의 손가락(10)의 움직임 동안 손가락 펄프(14)의 내향 압착을 증가시킴으로써 달성될 수 있다. 곡선(34)에 대한 위치 ZP와 위치 ZV 사이에서 힘 F의 급격한 감소는 (예컨대, 부분들(26') 내의 액추에이터들을 외향으로 이동시킴으로써) 위치 ZP와 위치 ZV 사이에서 손가락 펄프(14)의 내향 압착을 감소시킴으로써 달성될 수 있다. 힘 F는 손가락(10)이 위치 ZV로부터 위치 ZC를 향해 이동함에 따라 부분들(26') 내의 액추에이터들을 사용하여 내향 압착력을 증가시킴으로써 (위치 ZV에서 국소 최소값에 도달한 후에) 다시 증가될 수 있다.
곡선(34)에 의해 도시된 유형의 힘 프로파일의 사용은 사용자 유형들로서 피로를 감소시키거나, 그렇지 않으면 손가락(10)과 같은 손가락들로 입력 표면(24)에 터치 입력을 제공하는 것을 도울 수 있다. 곡선(36)에 의해 도시된 유형의 힘 프로파일의 사용은 사용자 입력을 제공하면서 사용자에게 햅틱 피드백을 제공하는 것을 도울 수 있다. 예를 들어, 곡선(36)은 물리적 버튼을 누르고 있을 때 사용자가 경험할 수 있는 유형의 클릭감(clicking sensation)과 연관될 수 있다. 원하는 경우, 다른 힘 프로파일들이 손가락(10)에 적용될 수 있다. 도 7의 예들은 단지 예시적인 것이다.
도 8은 사용자가 하나 이상의 손가락들(10)로 사용자 입력을 공급할 수 있는 예시적인 시스템의 개략도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 시스템(28)은 전자 디바이스들(26A, 26B)을 포함할 수 있다. 일반적으로, 시스템(28)(예컨대, 디바이스들(26A 및/또는 26B))은 임의의 적합한 전자 장비를 포함할 수 있다. 예를 들어, 시스템(28)은 랩톱 컴퓨터, 임베디드 컴퓨터를 포함하는 컴퓨터 모니터, 태블릿 컴퓨터, 셀룰러 전화기, 미디어 플레이어, 또는 다른 핸드헬드 또는 휴대용 전자 디바이스, 손목 시계 디바이스, 펜던트 디바이스, 헤드폰 또는 이어피스 디바이스와 같은 더 작은 디바이스, 사용자의 머리 상에 착용된 안경 또는 다른 장비에 내장된 디바이스, 또는 다른 웨어러블 또는 소형 디바이스, 텔레비전, 임베디드 컴퓨터를 포함하지 않는 컴퓨터 디스플레이, 게이밍 디바이스, 원격 제어부, 내비게이션 디바이스, 장비가 키오스크(kiosk) 내에 장착되는 시스템과 같은 임베디드 시스템, 자동차, 비행기, 또는 다른 차량, 전자 장비용 제거가능한 외부 케이스, 스트랩, 손목 밴드 또는 머리 밴드, 디바이스를 위한 제거가능한 커버, 스트랩들을 갖거나 전자 장비 및 다른 물품들을 수용 및 운반하기 위한 다른 구조물들을 갖는 케이스 또는 가방, 목걸이 또는 아암 밴드, 지갑, 슬리브, 포켓, 또는 전자 장비 또는 다른 물품들이 삽입될 수 있는 다른 구조물, 의자, 소파, 또는 다른 좌석(예를 들어, 쿠션들 또는 다른 좌석 구조물)의 일부, 의류 또는 다른 착용가능한 물품(예컨대, 모자, 벨트, 손목 밴드, 머리밴드, 양말, 장갑, 셔츠, 바지 등)의 일부, 또는 이들 디바이스들 중 둘 이상의 기능을 구현하는 장비와 같은 하나 이상의 디바이스들을 포함할 수 있다.
때때로 본 명세서에서 일례로서 기술될 수 있는 하나의 예시적인 구성에서, 디바이스(26A)는 손가락-장착형 디바이스(예컨대, 손가락-장착형 패드, 사용자의 손가락을 파지하는 U-형상의 본체를 갖는 손가락-장착형 하우징, 다른 형상들을 갖는 손가락-장착형 디바이스 등) 및 디바이스(26B)는 셀룰러 전화기, 태블릿 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 손목시계 디바이스, 또는 디바이스 하우징 상에 장착되거나 디스플레이 내의 픽셀 어레이와 중첩되는 터치 감응형 입력 표면을 갖는 다른 디바이스이다. 일부 구성들에서, 단지 디바이스(26A) 또는 디바이스(26B)만이 손가락 힘들을 수정하는 데 사용된다. 다른 구성들에서, 디바이스들(26A, 26B) 내의 컴포넌트들은 손가락 힘들을 수정하기 위해 서로 협력하여 동작한다.
디바이스들(26A, 26B)은 제어 회로부(40A, 40B)를 포함할 수 있다. 제어 회로부(40A, 40B)는 시스템(28)의 동작을 지원하기 위한 저장 및 프로세싱 회로부를 포함할 수 있다. 저장 및 프로세싱 회로부는 비휘발성 메모리(예를 들어, 플래시 메모리, 또는 솔리드 스테이트 드라이브를 형성하도록 구성되는 다른 전기적으로 프로그래밍가능 판독 전용 메모리), 휘발성 메모리(예를 들어, 정적 또는 동적 랜덤 액세스 메모리) 등과 같은 저장소를 포함할 수 있다. 제어 회로부(40A, 40B) 내의 프로세싱 회로부는 센서들 및 다른 입력 디바이스들로부터 입력을 수집하는 데 사용될 수 있고, 출력 디바이스들을 제어하는 데 사용될 수 있다. 프로세싱 회로부는 하나 이상의 마이크로프로세서들, 마이크로제어기들, 디지털 신호 프로세서들, 기저대역 프로세서들 및 다른 무선 통신 회로들, 전력 관리 유닛들, 오디오 칩들, 주문형 집적 회로들 등에 기초할 수 있다. 디바이스들(26A, 26B) 사이의 통신들을 지원하고/하거나 시스템(28) 내의 장비와 외부 전자 장비 사이의 통신들을 지원하기 위해, 제어 회로부(40A 및/또는 40B)는 안테나들, 무선 주파수 송수신기 회로부, 및 다른 무선 통신 회로부 및/또는 유선 통신 회로부를 포함할 수 있다. 제어 회로부(40A, 40B)는, 예를 들어, 무선 로컬 영역 네트워크 링크, 근거리 통신 링크, 또는 다른 적합한 유선 또는 무선 통신 링크(예를 들어, 블루투스® 링크, 와이파이® 링크, 60 ㎓ 링크 등)를 통해 디바이스들(26A, 26B) 사이의 양방향 무선 통신들을 지원할 수 있다.
디바이스들(26A 및/또는 26B)은 센서들(44A 및/또는 44B)을 포함할 수 있다. 센서들(44A 및/또는 44B)은 힘 센서들, 용량성 터치 센서들과 같은 터치 센서들, 용량성 근접 센서들, 광학 센서들(예컨대, 광을 검출하는 주변 광 센서들 및/또는 광을 방출하고 반사된 광을 검출하는 광학 근접 센서들), 이미지 센서들, 위치, 배향 및/또는 움직임을 검출하기 위한 센서들(예컨대, 가속도계들, 자기 센서들, 예컨대, 나침반 센서들, 자이로스코프들, 이들 센서들의 일부 또는 전부를 포함하는 관성 측정 유닛들), 손가락 액션들을 검출하기 위한 근육 활동 센서들(EMG), 및/또는 다른 센서들을 포함할 수 있다. 일부 배열들에서, 디바이스들(26A 및/또는 26B)은 사용자 입력을 수집하기 위해 센서들(44A 및/또는 44B) 및/또는 다른 디바이스들을 사용할 수 있다(예를 들어, 버튼들은 버튼 누르기 입력을 수집하는 데 사용될 수 있고, 디스플레이들과 중첩되는 터치 센서들은 사용자 입력을 수집하는 데 사용될 수 있고, 터치 패드들은 터치 입력을 수집하는 데 사용될 수 있고, 마이크로폰들은 오디오 입력을 수집하는 데 사용될 수 있고, 디바이스(26A 및/또는 26B) 내의 가속도계들은 손가락이 입력 표면과 접촉할 때를 모니터링하는 데 사용될 수 있고, 그에 따라 손가락 누르기 입력을 수집하는 데 사용될 수 있는 식이다).
디바이스들(26A 및/또는 26B)은 액추에이터들(46A 및/또는 46B)과 같은 출력 디바이스들을 포함할 수 있다. 액추에이터들(46A 및/또는 46B)은 전자기 액추에이터들, 모터들, 압전 액추에이터들, 전기활성 중합체 액추에이터들, 진동기들, 선형 액추에이터들, 회전 액추에이터들, 구부릴 수 있는 부재들을 구부리는 액추에이터들을 포함할 수 있고, 디바이스들(26A 및/또는 26B) 사이의 반발력 및/또는 인력을 생성 및/또는 제어하는 출력 디바이스들(예컨대, 전극들과 같은 정전기 반발 및/또는 끌림을 생성하기 위한 컴포넌트들, 초음파 트랜스듀서들과 같은 초음파 출력을 생성하기 위한 컴포넌트들, 직류 및/또는 교류 자기장을 생성하기 위한 전자석들과 같은 자기 상호작용들을 생성하기 위한 컴포넌트들, 영구 자석들, 자기 재료들, 예를 들어 철 또는 페라이트, 및/또는 디바이스들(26A 및/또는 26B) 사이에 반발력 및/또는 인력을 생성하기 위한 다른 회로부)을 포함할 수 있다. 일부 상황들에서, 액추에이터들(46A 및/또는 46B) 또는 디바이스들(26A 및/또는 26N) 내에 힘들을 생성하기 위한 다른 디바이스들이 손가락(10)을 압착하고/하거나 달리 손가락 펄프(12)와 직접 상호작용하는 데 사용될 수 있다. 다른 상황들에서, 이들 컴포넌트들은 (예컨대, 디바이스들(26A 및/또는 26B) 내의 전자석들을 사용하여 디바이스들(26A, 26B) 사이에 동적으로 조정가능한 전자기 반발력 및/또는 인력을 생성함으로써) 서로 상호작용하기 위해 사용될 수 있다. 손가락-펄프-압착 액추에이터들이 (예를 들어, 정전기 효과들, 초음파 효과들, 자기 효과들 및/또는 다른 효과들에 기초하여) 손가락(10) 및/또는 디바이스들(26A 및/또는 26B)에 대한 반발력 및/또는 인력을 생성하는 컴포넌트들과 함께 사용되는 시스템(28)에 대한 구성들이 또한 사용될 수 있다.
도 9, 도 10 및 도 11은 예시적인 손가락-장착형 디바이스들을 도시한다. 도 9에 예시된 바와 같이, 디바이스(26A)는 반발력 및/또는 인력 등을 생성하기 위해 디바이스(46B) 내의 대응하는 컴포넌트들과 상호작용하기 위한, 손가락(10)을 압착하기 위한 액추에이터(46A)와 같은 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 도 9의 예에서, 디바이스(26A)는 사용자의 손가락의 상단 위에 끼워지는 U-형상의 하우징을 갖는다. 도 10의 예에서, 디바이스(26A)는 사용자의 손가락(10)의 끝 위에 수용되고 손가락 패드(16)를 터치하는 관형 하우징을 갖는다. 도 11은 디바이스(26A)가 손가락 패드(16)와 하우징의 하부 부분(50) 사이의 에어 갭(48)과 같은 에어 갭을 생성하도록 구성된 하우징을 어떻게 가질 수 있는지를 도시한다. 돔 스위치들, 터치 센서들, 가속도계들, 및/또는 다른 센서들 및 입력 컴포넌트들은 디바이스(26A)의 하우징의 하부 부분 상에(예컨대, 손가락 패드(16) 아래에) 그리고/또는 디바이스(26A) 내의 다른 곳에 장착될 수 있다.
원하는 경우, 디바이스(26A)의 측면들을 따른 그리고/또는 디바이스(26A)의 다른 부분들 내의 액추에이터들(46A)이 개별적으로 조정될 수 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 디바이스(26A)의 측면 부분(52)은 손가락(10)의 길이를 따라 손가락(10)의 상이한 측면 표면들에 선택적으로 힘을 인가하기 위한 다수의 개별적으로 조정가능한 플랩 액추에이터들(46A)을 가질 수 있다.
도 13은 손톱(18)을 노출된 상태로 남겨두면서 디바이스(26A)의 하우징이 손가락(10)의 끝 아래로 어떻게 랩핑할 수 있는지를 도시한다. 장갑들, 가요성 부착 구조물들(예를 들어, 와이어들, 가요성 인쇄 회로들, 천 등)에 의해 결합되는 손가락 끝-장착형 디바이스들의 세트들, 및/또는 사용자의 손가락들 또는 다른 신체 부분들 상에 또는 그에 인접하게 착용될 수 있는 다른 디바이스들이 또한 디바이스(26A)와 같은 디바이스(들)를 형성하는 데 사용될 수 있다.
원하는 경우, 디바이스들(26A 및/또는 26B)은 디바이스(26A)(및 손가락(10))와 디바이스(26B) 사이의 끌림 및/또는 반발을 생성하는 신호들을 생성할 수 있다. 도 14에 도시된 바와 같이, 디바이스(26B)는 컴포넌트들(52B)과 같은 힘-수정 컴포넌트들의 어레이를 가질 수 있고, 디바이스(26A)는 컴포넌트(52A)와 같은 하나 이상의 힘-수정 컴포넌트들을 가질 수 있다. 제어 회로부(40A)는 컴포넌트(52A)의 동작을 제어할 수 있고, 제어 회로부(40B)는 컴포넌트들(52B)의 동작을(예컨대, 제어 신호 경로들(54)을 사용하여) 제어할 수 있다. 일부 배열들에서, 제어 회로부(40A)의 동작 및 제어 회로부(40B)의 동작은 (예를 들어, 유선 또는 무선 통신들을 사용하여) 조정될 수 있다.
하나의 예시적인 구성에서, 컴포넌트들(52A, 52B)은 정전기 끌림 또는 반발을 사용하여 인력 및/또는 반발력을 생성할 수 있다. 예를 들어, 컴포넌트들(52B)은 경로들(54)을 사용하여 정전하를 공급받는 전극들을 포함할 수 있다. 손가락(10)이 입력 표면(24)에 접근함에 따라, 손가락(10)의 정전기 반발은 손가락(10)과 표면(24) 사이의 충격을 완화시키는 것을 돕기 위해 증가될 수 있다. 정전기 반발은 또한 컴포넌트들(52B)과 컴포넌트(52A) 사이에 반발을 생성하고 이에 의해 손가락(10)에 간접적으로 반발력을 인가하는 데 사용될 수 있다. 컴포넌트들(52B)의 정전기 반발(및/또는 끌림) 전극들은, 원하는 경우, 디스플레이와 중첩되는 2차원 용량성 터치 센서 어레이 내의 용량성 전극들로서 또한 기능하는 인듐 주석 산화물 전극들 또는 다른 투명 전도성 전극들일 수 있다.
다른 예시적인 구성에서, 컴포넌트들(52A 및/또는 52B)은 디바이스(26A) 및/또는 표면(24)의 초음파 사운드 및/또는 초음파 진동들을 생성하여, 손가락 패드(16)와 표면(24) 사이의 접촉감을 조정하는 초음파 트랜스듀서들이다.
일부 구성들에서, 컴포넌트들(52A 및/또는 52B)은 직류 자기장을 생성하는 전자석들(예컨대, 코일들)이다. 직류 자기장은, 예를 들어, (예컨대, 컴포넌트(52A)가 영구 자석일 때) 영구 자석을 밀어낼 수 있거나, (예컨대, 컴포넌트(52A)가 자기 재료일 때) 철과 같은 자기 재료를 끌어당길 수 있다. 교류 전자기장은 (예컨대, 컴포넌트들(52B)이 코일들 및/또는 안테나들을 포함할 때) 컴포넌트들(52B)에 의해 생성될 수 있고 (예컨대, 컴포넌트(52A)가 전도성 금속 플레이트일 때) 컴포넌트(52A)에 와전류들을 유도할 수 있다. 이러한 와전류들은 인가된 전자기장들과 상호작용할 수 있고 컴포넌트들(52B, 52A) 사이에 반발력을 생성할 수 있다.
다른 배열들은 다른 힘들(예컨대, 디바이스들(26A, 26B) 사이의 끌림 및/또는 반발의 감각들을 생성하는 액추에이터들(46A 및/또는 46B)에 의해 생성되는 햅틱 출력과 같은 기계적 힘들, 손가락 패드(16)를 연장하고 그에 의해 힘 F를 수정하는 액추에이터들(46A)로부터의 측방향 압착력들 등)에 의존할 수 있고 사용자가 손가락(10)과 같은 하나 이상의 손가락들로 키 누르기 입력을 제공할 때 손가락 감각들을 수정하는 데 사용될 수 있다.
제어 회로부(40A 및/또는 40B)는 센서들(44A 및/또는 44B)로부터의 센서 입력에 기초하여 이들 힘-생성 컴포넌트들을 조정할 수 있다. 예를 들어, 디바이스들(26A, 26B) 사이의 반발력들은 디바이스들(26A, 26B)이 서로로부터 미리 결정된 임계 거리보다 작다는 센서들(44A 및/또는 44B)(예컨대, 근접 센서 등)을 이용한 검출에 응답하여 생성될 수 있다. 디바이스(26A)가 입력 표면(24)의 주어진 거리 내에서 이동했음을 검출하는 것에 응답하여, 예를 들어, 디바이스(26B)는 전자기 반발력, 초음파 힘, 정전기력 등을 생성할 수 있고/있거나, 디바이스(26A)는 하나 이상의 액추에이터들(46A)을 사용하여 손가락(10)를 압착하여 패드(16)를 손톱(18)으로부터 멀어지게 연장할 수 있다. 디바이스(26A)(및 손가락(10))와 디바이스(26B) 사이의 근접성을 검출하는 센서는 디바이스(26A) 및/또는 디바이스(26B) 내에 위치될 수 있다. 반발력이 센서를 포함하는 디바이스와는 상이한 디바이스에 의해 생성되는 상황들에서, 반발력을 생성하기 위해 그 컴포넌트들을 사용하도록 비-센서-포함 디바이스에 시그널링하기 위해 무선 통신들이 사용될 수 있다.
손가락 감각들은 또한 손가락(10)의 측방향 이동 동안에 수정될 수 있다. 일례로서, 사용자가 손가락(10)을 방향(60)으로 측방향으로 이동시키는 한편, 컴포넌트들(52B)(예컨대, 액추에이터들(46B))이 입력 표면(24)의 표면 법선(n)에 평행한 방향들(62)로 이동하는 도 15의 시나리오를 고려한다. 손가락(10)이 방향(60)으로 이동될 때 각각의 컴포넌트들(52B)의 변위를 수직 방향(n)으로 조정함으로써, 손가락 패드(16)의 높이(H)는 도 16에 도시된 바와 같이 (예컨대, 텍스처 감각, 표면 높이 불규칙부들 등을 생성하기 위해) 조정될 수 있다 예를 들어, 사용자는 손가락(10)이 표면(24) 상의 릿지(ridge) 또는 다른 동적으로 생성된 표면 텍스처 특징부들 위로 이동하고 있다는 것을 감지할 수 있다. 원하는 경우, 디바이스(26A)는 손가락(10) 상에 착용되어, 표면(24)에 수직인 힘들 및 변위를 강화하거나 생성하고/하거나, 그렇지 않으면 디바이스(26B)에 의해 손가락(10) 상에 압인되는 측방향 및/또는 수직 힘들을 수정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 사용자의 손가락이 표면을 향해 이동됨에 따라 상기 손가락 상에 착용되도록 구성된 손가락-장착형 디바이스로서, 손가락은 손톱 및 손가락 패드를 갖는 손가락 끝을 갖고, 손가락에 결합되도록 구성된 본체, 제어 회로부, 및 손가락을 압착하고 제어 회로부로부터의 제어 신호들에 응답하여 손가락 패드가 손톱으로부터 멀리 이동하게 하도록 구성되는 본체에 결합된 액추에이터를 포함하는 손가락-장착형 디바이스가 제공된다.
다른 실시예에 따르면, 손가락-장착형 디바이스는, 표면에 대한 손가락의 근접성을 검출하도록 구성된 근접 센서를 포함하고, 액추에이터는 손가락에 대항하여 누르기 위해 내향 방향으로 그리고 대향하는 외향 방향으로 이동가능하고, 제어 회로부는, 근접 센서로부터의 신호에 응답하여 손가락을 압착하기 위해 액추에이터를 내향 방향으로 이동시키고, 액추에이터가 내향 방향으로 이동한 후에 손가락이 표면을 향해 이동함에 따라, 액추에이터를 외향 방향으로 이동시키도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 본체는 손가락 끝에 결합되어, 손가락 끝의 손톱을 덮고, 손가락 끝의 손가락 패드를 노출된 상태로 남겨두도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 표면은 전자 디바이스 내의 디스플레이와 중첩되는 터치 센서와 연관된 입력 표면을 포함하고, 근접 센서는, 광을 방출하도록 구성된 발광기, 및 광을 검출하는 광 검출기를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 표면은 전자 디바이스 내의 디스플레이와 중첩되는 터치 센서와 연관된 입력 표면을 포함하고, 근접 센서는 용량성 근접 센서를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 사용자의 손가락으로부터 사용자 손가락 누르기 입력을 수집하도록 구성된 입력 표면을 형성하는 터치 센서, 손가락을 검출하도록 구성된 센서, 센서로부터의 출력에 응답하여 제어 신호를 생성하도록 구성된 제어 회로부, 및 손가락과 상호작용하도록 구성되는 제어 신호에 응답하여 힘을 발생시키도록 구성된 컴포넌트를 포함하는 장치가 제공된다.
다른 실시예에 따르면, 힘은 입력 표면으로부터 손가락을 밀어내도록 구성된 반발력이다.
다른 실시예에 따르면, 힘은 손가락을 입력 표면을 향해 끌어당기도록 구성된 인력이다.
다른 실시예에 따르면, 힘은 정전기력 및 자기력으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 힘이고, 제어 회로부는 컴포넌트에 제어 신호를 인가함으로써 힘을 생성하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 컴포넌트는 전자석을 포함하고, 손가락은 영구 자석을 갖는 손가락-장착형 디바이스에 결합된다.
다른 실시예에 따르면, 컴포넌트는 초음파 트랜스듀서를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 장치는 입력 표면과 중첩되는 액추에이터들의 어레이를 포함하고, 제어 회로부는 손가락이 입력 표면을 가로질러 측방향으로 이동됨에 따라 입력 표면 상에 동적으로 조정가능한 표면 높이 변화들을 생성하기 위해 액추에이터들의 어레이를 사용하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 장치는 손가락에 결합된 손가락-장착형 디바이스를 포함하고, 손가락-장착형 디바이스 및 제어 회로부는 무선으로 통신하도록 구성된다.
일 실시예에 따르면, 디스플레이, 손가락으로부터의 손가락 누르기 입력을 수집하도록 구성된 터치 감응형 입력 표면을 형성하는 디스플레이와 중첩되는 2차원 터치 센서, 디스플레이와 중첩되는 전기 컴포넌트들의 어레이, 및 손가락-장착형 디바이스와 상호작용하는 힘을 생성하기 위해 전기 컴포넌트들의 어레이를 사용하도록 구성된 제어 회로부를 포함하는, 사용자의 손가락 상에 착용되는 손가락-장착형 디바이스와 동작가능한 전자 디바이스가 제공된다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 근접 센서를 포함하고, 제어 회로부는 근접 센서로부터의 출력에 응답하여 전기 컴포넌트들의 어레이를 사용하여 손가락-장착형 디바이스와 상호작용하는 힘을 조정하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 전기 컴포넌트들의 어레이는 전자석들의 어레이를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 전기 컴포넌트들의 어레이는 전극들의 어레이를 포함하고, 제어 회로부는 전극들의 어레이와 손가락-장착형 디바이스 사이에 정전기력을 생성하는 전극 신호들을 공급하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 손가락-장착형 디바이스는 금속을 포함하고, 전기 컴포넌트들의 어레이는 금속과 전기 컴포넌트들의 어레이 사이에 힘을 생성하는 금속 내에 와전류들을 유도하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 손가락-장착형 디바이스는 영구 자석을 포함하고, 전기 컴포넌트들의 어레이는 영구 자석과 상호작용하는 자기장을 생성하도록 구성된 코일들의 어레이를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 손가락은 손톱 및 손가락 패드를 갖는 손가락 끝을 갖고, 손가락-장착형 디바이스는 손가락 끝에 결합되어, 손가락 끝의 손톱을 덮고, 손가락 끝의 손가락 패드를 노출된 상태로 남겨두는 본체를 포함하고, 본체는 컴포넌트를 포함하고, 제어 회로부는 컴포넌트와 상호작용하는 힘을 생성하기 위해 전기 컴포넌트들의 어레이를 사용하도록 구성된다.
전술한 것은 단지 예시적인 것이며 설명된 실시예들에 대해 다양한 수정들이 이루어질 수 있다. 전술한 실시예들은 개별적으로 또는 임의의 조합으로 구현될 수 있다.

Claims (20)

  1. 사용자의 손가락이 표면을 향해 이동됨에 따라 상기 손가락 상에 착용되도록 구성된 손가락-장착형 디바이스로서, 상기 손가락은 손톱 및 손가락 패드를 갖는 손가락 끝을 갖고, 상기 손가락-장착형 디바이스는,
    상기 손가락에 결합되도록 구성된 본체;
    제어 회로부; 및
    상기 손가락을 압착하고 상기 제어 회로부로부터의 제어 신호들에 응답하여 상기 손가락 패드가 상기 손톱으로부터 멀리 이동하게 하도록 구성되는 상기 본체에 결합된 액추에이터를 포함하는, 손가락-장착형 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 표면에 대한 상기 손가락의 근접성을 검출하도록 구성된 근접 센서를 추가로 포함하고, 상기 액추에이터는 상기 손가락에 대항하여 누르기 위해 내향 방향으로 그리고 대향하는 외향 방향으로 이동가능하고, 상기 제어 회로부는,
    상기 근접 센서로부터의 신호에 응답하여 상기 손가락을 압착하기 위해 상기 액추에이터를 상기 내향 방향으로 이동시키고;
    상기 액추에이터가 상기 내향 방향으로 이동한 후에 상기 손가락이 상기 표면을 향해 이동함에 따라, 상기 액추에이터를 상기 외향 방향으로 이동시키도록 구성되는, 손가락-장착형 디바이스.
  3. 제2항에 있어서, 상기 본체는 상기 손가락 끝에 결합되어, 상기 손가락 끝의 상기 손톱을 덮고, 상기 손가락 끝의 상기 손가락 패드를 노출된 상태로 남겨두도록 구성되는, 손가락-장착형 디바이스.
  4. 제2항에 있어서, 상기 표면은 전자 디바이스 내의 디스플레이와 중첩되는 터치 센서와 연관된 입력 표면을 포함하고, 상기 근접 센서는,
    광을 방출하도록 구성된 발광기; 및
    상기 광을 검출하는 광 검출기를 포함하는, 손가락-장착형 디바이스.
  5. 제2항에 있어서, 상기 표면은 전자 디바이스 내의 디스플레이와 중첩되는 터치 센서와 연관된 입력 표면을 포함하고, 상기 근접 센서는 용량성 근접 센서를 포함하는, 손가락-장착형 디바이스.
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