KR20060029249A - 질량이 적은 액추에이터를 통해 사용자에 의해 검출되는진동을 생성하기 위한 구조 - Google Patents

Abstract

물품 커버 및 질량이 적은 액추에이터를 특징으로 하는 질량이 적은 액추에이터를 통해 사용자에 의해 검출되는 진동을 생성하기 위한 구조가 제공된다. 상기 물품 커버는 탄성 조인트를 통해 결합하는 2개의 부분을 지닌다. 상기 질량이 적은 액추에이터는 상기 2개의 부분 사이에 결합하며, 작동 신호에 응답하여 서로에 대해 상기 물품 커버의 2개의 부분을 진동시킨다. 상기 탄성 조인트는 접착제 층으로부터 만들어질 수 있다. 상기 질량이 적은 액추에이터는 선형 액추에이터일 수 있다. 상기 진동 생성 구조는 이동 전화일 수 있다. 작동 모터는 대략 5-15 미크론의 간격으로 상기 물품 커버의 2개의 부분들을 운동시킨다. 상기 진동 생성 구조는 작동 모터에 전력을 공급하는 배터리를 더 포함한다. 상기 진동 생성 구조는 손목폰(wrist phone), 부적(amulet)/샹들리에(pendulum)/펜(pen)-폰들, 또는 소형 표준 전화들 또는 액세서리들을 포함할 수 있다.

Description

질량이 적은 액추에이터를 통해 사용자에 의해 검출되는 진동을 생성하기 위한 구조{Arrangement for creating user detected vibration with low mass actuator}

본 발명은 촉각을 통한 사용자 피드백(진동 기반 작동) 기능을 제공하기 위한 구조에 관한 것이며, 더 구체적으로 기술하면 이동 전화 또는 다른 소형 물품의 사용자에게 경고해 주기 위해 이동 전화 또는 다른 소형 물품을 진동시키는 것을 포함해서, 질량(mass)이 적은 액추에이터를 통해 사용자에 의해 검출되는 진동을 생성하기 위한 기법에 관한 것이다.

촉각을 통한 사용자 피드백 애플리케이션들은 널리 알려져 있다. 물품의 사용을 방지하려고 하는 애플리케이션들의 제작을 통해 여러 문제가 해결되어 왔다. 그 중 하나의 특정한 문제는 물품들 또는 액추에이터 구성부품들이 매우 작을 경우에 진동이 어떠한 방식으로 생성될 수 있을 지에 관한 문제이다. 회전 질량을 갖는 전형적인 진동 모터 구현은 소형 장치들 및 액추에이터 모터들(즉, 질량이 적고, 모멘트가 적음)이 관련될 경우에 효율적이지 않다.

진동 경고 모터와 같은 촉각용 액추에이터들은 물품 구조들, 물품 커버 및 사용자의 손 또는 다른 신체 일부를 통해 전달되는 진동을 생성하는 기계 힘들을 만들어주는 가동 질량(moving mass)을 기반으로 한다. 전기 모터는 질량을 운동시키거나 질량을 회전시키는데, 상기 질량은 운동(편심, 중심 이탈, 와블러(wabbler) 작용)되는 동안 진동을 생성하도록 역학적으로 현수(懸垂; suspension)되어 있다.

매우 작은 물품들이 제작될 경우에, 전형적으로는 기존의 모터들 및 중량이 매우 커보인다. 공지된 크기 축소 설계들은 무게 크기의 축소를 기반으로 하며, 이는 진동 효율에 영향을 주는 것이 명백하기 때문에, 그러한 특징을 을 지니는 이점을 감소시킨다. 다른 한 방식은 회전 균형추 질량(rotation counterweight mass)으로서 특정 물품으로부터 기존의 부품들을 사용하는 것이다. 이렇게 하면 아마도 작동될지 모르겠지만, 이로 인해 물품 설계, 기계적 합체 및 제조와 관련해서 중요한 문제들이 생기게 된다.

추가해서, 소형 진동 모터들이 소형 회전 질량을 사용하고 그럼으로써 적은 질량을 지닌다는 사실과 관련해서 본 발명이 해결하고자 하는 다른 문제들이 존재하지만, 종래의 선형 액추에이터들 또한 동일한 문제를 지니며, 질량이 적기 때문에, 진동 진폭이 적은 것이 전형적이어서 촉각 효과가 극소화되며, 진동 모터들이 (전형적인 바와 같이) 전화 기기에 내장될 경우에, 그 효과가 더 감소한다. 이를 고려해 볼 때, 소형 물품 구현을 위해 선행 기술에서는 양호한 기술적 해결 방안이 전혀 존재하지 않으며 실현가능한 진동 경보/촉각용 물품 특징들이 획득될 수 없다.

더욱이, 모터 질량 크기를 감소시켜 상기 효과를 감소시키고, 난해한 구현 및 제조, 부품들과 관련된 신뢰도 위험들을 제공하는 모터 중량만큼의 예컨대 배터 리와 같은 물품으로부터 기존의 질량을 사용하며, 그리고 진동 주파수를 주로 증가시키는 (무-회전) 질량을 양방향으로 진동시킨다는 것과 관련해서 다른 접근법들이 시도되어 왔다.

본 발명은 위에 언급된 당 업계의 문제에 대한 해결 방안을 제공한다.

가장 넓은 의미에서 볼 때, 본 발명은 특히 매우 작은 물품에 잘 맞는 소형이면서 질량이 적은 액추에이터를 통해 사용자에 의해 검출되는 진동을 생성하도록 하는 신규하고 특이한 방법 및 구현을 제공한다.

본 발명은 운동 질량 동작의 필요성을 해소한 신규한 물품 구조를 채용함으로써 당 업계에서 장기간에 걸쳐 어렵게 느껴 왔던 문제를 해결한다. 이는 공지된 해결 방안들에 전형적인 균형 추의 회전(또는 직선) 운동을 사용하지 않고 진동 전달 채널로서 물품의 커버를 사용한다는 사상을 기반으로 한다. 필요에 따라서는, 진동 진폭이 매우 작고(생리적 감도 한계가 1 미크론(㎛) 미만이고, 분명하게 느껴지는 지각(clear sensation)이 1 미크론(㎛) 미만이며, 강력하게 느껴지는 지각이 100 미크론(㎛) 미만이고, 물품은 서로에 대해 탄력성있게 조인트 결합하는 2개의 부품으로부터 만들어질 수 있다. 이는 작동 모터, 탄성 조인트 및 물품의 커버가 단단히 합체된 조립체를 구성하며, 그럼으로써 상당한 잔류 진동 에너지를 흡수하게 하는 구조들이 전혀 존재하지 않는다.

사실상, 가동 질량을 기반으로 하는 원리를 사용하지 않음으로써, 사용자의 인식 상태로 액추에이터들로부터 진동을 전달하는데 효과적인 물품 구조가 구현될 수 있다. 이러한 구조는 액추에이터 질량 크기(또는 중량)에 의존하지 않음으로써, 손목폰(wrist phone), 부적(amulet)/샹들리에(pendulum)/펜(pen)-폰들, 또는 궁극적으로는 소형 표준 전화들 또는 액세서리들 등과 같은 소형 물품들에 효과적으로 적용될 수 있다.

본 발명은 또한 촉각용 액추에이터 구성부품 또는 탄성 조인트가 정확히 배치되는 방법으로 제한하려고 의도되지 않은 일반적인 구조적 배치 및 진동 생성 시스템을 제공한다.

본 발명은 다음과 같이 이전의 해결 방안을 개선한다. 본 발명은 기존의 진동 모터들의 크기를 용인하지 않으면 달리 도리가 없는 매우 작은 물품들에서의 촉각/진동 특징의 사용을 허용함으로써 그리고 아마도 시판하는데, 예컨대 다정한 인간의 느낌으로 개인용 장치에 진동을 주는데 사용될 수 있음으로써 이전의 해결 방안을 개선한다.

본 발명의 범위는 1) 촉각을 통한 작동/힘 피드백 기능을 사용하는 PC/콘솔 게임 제어들을 포함하는 다른 여러 촉각적 애플리케이션을 포함하도록 의도된 것이다. 본 발명의 범위는 2) 차량 제어, 외과용 텔레매니퓰레이터(telemanipulator), 항공기 제어(제어 스틱/휠을 통한 정지 경보)와 같은 활동적인 촉각적 피드백을 사용하는 전용 애플리케이션을 포함하도록 의도된 것이다. 본 기법을 통해 다른 여러 유형의 핸드헬드 소비자 물품이 상당히 소형화된다. 3) 보석류 물품, 부적(amulet), 샹들리에(pendulum), 손목폰(wrist phone) 및 펜(pen)-폰들과 같은 매우 작은 물품이 특히 문제가 된다.

이하 비례해서 작성되지 않은 첨부도면들을 참조하면 다음과 같다.

도 1은 한 장치를 2개의 반쪽으로 분할하고 본 발명의 주제를 전체적으로 형성하는 탄성 조인트를 사용하여 2개의 반쪽을 이어주는 것에 관한 본 발명의 기본 원리를 보여주는 블록 선도로서, 선형적이며 질량이 적은 하나 이상의 액추에이터가 탄성 조인트 부근에 위치해 있을 수 있고 커버 반쪽들을 통해 진동을 생성시키는 것이 가능하다는 것을 보여주는 도면이다.

도 2는 진동의 생성을 가능하게 하는데 사용되는 구조를 보여주는 도면으로서, 내부에 도시된 선형적이며 질량이 적은 하나 이상의 액추에이터가 커버 반쪽들에 전달되는 작은 진폭의 진동을 생성할 수 있다는 것을 보여주는 도면이다.

도 3은 도 3(a), 도 3(b), 도 3(c), 도 3(d), 도 3(e) 및 도 3(f)을 한 곳에 모아 놓은 도면이며, 도 3(a), 도 3(b), 도 3(c), 도 3(d), 도 3(e) 및 도 3(f)은 2개의 반쪽 또는 부분으로 물품 또는 장치 커버를 절단 또는 분할하는 변형 방법들을 보여주는 도면들이다.

도 1 및 도 2에는 물품 또는 장치 커버(12) 및 질량이 적은 액추에이터(14)를 특징으로 하는 질량이 적은 액추에이터를 통해 사용자에 의해 검출되는 진동을 생성시키기 위한 전체적으로 참조부호(10)로 표시된 구조가 도시되어 있다. (비교를 위해, 도 1에는 전체적으로 참조부호(5)로 표시된 원피스(one-piece)형 물품이 또한 도시되어 있다.) 상기 물품 또는 장치 커버(12)는 전체적으로 참조부호(16)로 표시된 탄성 조인트(elstic joint)를 통해 결합하는 2개의 부품(12a,12b)을 지닌다. 질량이 적은 액튜에이터(14)는 상기 2개의 부품(12a,12b) 사이에 결합하며, 작동 신호에 응답하여 서로에 대해 상기 물품 또는 장치 커버(12)의 2개의 부품들(12a,12b)을 진동시킨다.

상기 작동 신호는 전화기 내측의 전자 구성부품으로부터, 또는 전화기에 의해 수신되는 원격 통신 신호 따위로부터 생성될 수 있다. 본 발명의 범위는 상기 작동 신호가 생성되는 경우로 국한하려고 의도된 것이 아니다.

상기 탄성 조인트(16)는 접착제 층으로부터 만들어질 수 있을 뿐만 아니라 다른 탄성 재료들로부터 만들어질 수 있다. 본 발명의 범위는 상기 탄성 조인트(16)가 물품 또는 장치 커버(12)의 2개의 부품(12a,12b)을 결합하는 방식, 또는 상기 탄성 조인트(16)를 형성하는데 사용되는 재료의 형태로 국한하려고 의도된 것이 아니다. 더욱이, 어떠한 탄성 조인트도 상기 물품 또는 장치 커버(12)의 2개의 부품(12a,12b)을 서로 결합하는데 사용되지 않는 실시예들이 또한 고려될 수 있다.

질량이 적은 액추에이터(14)는 당 업계에 알려져 있는 선형 액추에이터일 수 있다. 본 발명의 범위는 질량이 적은 액추에이터(14)의 형태 또는 종류에 국한하려고 의도된 것이 아니다. 더욱이, 현재 알려져 있거나 또는 앞으로 개발될 다른 형태의 액추에이터들이, 압전(pieoelectric) 기반 및 자기변형(magnetostrictive) 기반 액추에이터들을 포함하는, 본 발명의 사상 내에서 사용가능한 실시예들이 또한 고려될 수 있다.

도 3(a) - 도 3(f)에는 상기 물품 커버를 2개의 부분으로 분할하는 변형 방 법들이 도시되어 있다. 본 발명의 범위는 상기 물품 커버가 분리되는 특정 방법, 또는 상기 물품 커버가 분리되는 부분들의 개수로 국한하려고 의도된 것이 아니다. 상기 물품 커버가 도시된 바와 같이 다른 여러 형태의 방식으로 절단 또는 분리되는 실시예들이 고려될 수 있다. 다시 말하면, 상기 물품 커버(12)가 필요한 경우에는 2개보다 많은 부분으로 절단될 수 있을 뿐만 아니라, 도 3(a) - 도 3(f)에 가장 양호하게 도시되어 있는 바와 같이 특정 물품의 기계 설계가 가장 적합한 것이면 무엇이든 다른 방향(수직 방향, 수평 방향, 대각선 방향 등등)으로 절단될 수 있다.

상기 장치(10)는 또한 질량이 적은 액추에이터(14)와 아울러 전체 구조의 다른 구성요소들에 전력을 공급하는 배터리를 포함한다.

동작시, 선형 액추에이터 모터(14) 또는 그의 변형체가 도 2에서 참조부호( B)로 표시된 화살표로 도시된 방향으로 기계 진동을 생성하는데 사용된다. 상기 액추에이터(14)는 양 단부가 상기 물품 커버(12)의 2개의 부품(12a,12b)과 조인트 결합하는 방식으로 장착된다. 상기 액추에이터(14)가 작동하면, 상기 액추에이터(14)는 도시된 바와 같이 정반대 방향으로 상기 물품 커버의 2개의 부품을 밀며 그리고/또는 당긴다.

이 같은 상기 물품 커버의 부품들은 서로 동일하게 결합한 탄성 조인트(16)를 통해 (적어도) 2개의 부품으로 분리된다. 이 같은 탄성 조인트(16)는 상기 물품 커버(12)의 2개의 부품(12a,12b) 사이의 매우 작은 간격 변화를 허용함으로써 상기 액추에이터(14)가 작동하는 동안 2개의 부품(12a,12b)의 상대적 진동이 생성될 수 있게 한다. (도시되지 않은) 사용자가 상기 물품(12)을 휴대하고 있을 때, 직접적인 커버 결합 진동은 촉각을 경험할 수 있는 사람에 의해 실제로 느껴진다.

상기 탄성 조인트(16)는 접착제 층, 이색 사출 성형 조립체(two-shot injection molded assembly), 또는 기타 적합하거나 공지된 방법을 통해 만들어질 수 있다. 본 발명의 범위는 상기 탄성 조인트(16)의 임의의 특정 구현예로 제한하려고 의도된 것이 아니다.

또한, 본 발명은, 특히 현재의 기술로는 회전 질량의 부가적인 크기 축소의 간단한 방법이 가능해 보이지 않음으로써, 매우 작은 진동이 적용될 수밖에 없기 때문에 현재 진동 모터들의 체적을 용인하지 않고서는 달리 도리가 없는 소형 물품에서 기계 진동을 생성하는 특이한 기법을 제공하는데 그 목적이 있다.

제안된 발명의 본질적인 특징은 기계적으로 작동하는 부품들로서 상기 물품 커버의 부품들을 사용함으로써 소형 물품 체적 변경들이 진동을 생성하는데 사용된다는 것이다. 체적 변경은 위에 언급된 바와 같이 장치 직경을 팽창 및 수축함으로써 생기게 된다. 여기서 이해해야 할 점은 특히 소형 장치가 (샹들리에, 보석류 물품과 같이) 피부 가까이에 휴대할 경우에 사용자가 감지할 수 있으면 매우 작은 진동 진폭이라도 충분하다는 것이다. 종래에는, 전체 전화기 질량이 작용하고 그러한 물품 내부에서 진동이 생성되기 때문에 더 큰 진동이 필요하다.

그러나, 본 발명은 공지된 진동 모터들과 직접 비교될 수 없는데, 그 이유는 필요한 진동의 힘 및 진폭이 총체적으로 다른 범위로 이루어지기 때문인데, 예를 들면 3-4 밀리미터(㎜)의 직경을 갖는 회전 질량이 대략 5-15㎛의 운동 진폭을 포 함하는 본 발명에 필요한 액추에이터 간격과 비교되기 때문이다. 공지의 기술 및 본 발명 간에 내구성 또는 효율을 비교하는 것이 용이하지 않은데, 그 이유는 내구성 또는 효율이 반드시 비례할 필요가 없기 때문이다. 예를 들면, 몇몇 경우에서는, 본 발명의 5-15㎛ 운동이 심지어는 "자유 운동(free movement)"으로서 간주할 수 없다.

어떤 사람이 연주하는 동안 피아노 커버를 살짝 접촉함으로써 또는 음악이 낮은 음량으로 연주되는 동안 스피커 멤브레인을 접촉함으로써 피부 감도의 실제 실험이 수행될 수 있다. 양자 모두의 경우에, 최소 한도로 작은 진동 진폭들이 용이하게 검출될 수 있다. 최소 진폭의 사용으로 내구성 및 효율에 대한 요건이 감소한다.

인체의 피부는 250㎐에서 가장 민감하며 1-20㎛의 진폭을 갖는 진동을 검출(피부 조직에서의 파치니 층판소체(Pacinian corpuscle) 세포)할 수 있다.

따라서, 본 발명은 이하 언급되는 구성에서 예시되는 구성, 요소들의 조합, 및 부품들의 구조를 포함한다.

결과적으로 알 수 있겠지만, 위에 언급된 목적들, 및 이전의 설명으로부터 자명해진 것들이 효율적으로 달성되며, 특정한 변경들이 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고서도 위의 구성으로부터 이루어질 수 있기 때문에, 위의 설명에 포함되거나 첨부도면에 도시된 모든 사항이 제한적인 의미에서가 아니라 예시적인 것으로서 해석되게끔 의도된 것이다.

Claims (14)

1. 질량이 적은 액추에이터를 통해 사용자에 의해 검출되는 진동을 생성하기 위한 구조에 있어서,

   탄성 조인트를 통해 결합하는 2개의 부분을 지니는 물품 커버; 및

   상기 2개의 부분 사이에 결합하는 질량이 적은 액추에이터로서, 작동 신호에 응답하여 서로에 대해 상기 물품 커버의 2개의 부분을 진동시키는 질량이 적은 액추에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 생성 구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 탄성 조인트는 접착제 층으로부터 만들어지는 것을 특징으로 하는 진동 생성 구조.
3. 제1항에 있어서, 상기 질량이 적은 액추에이터는 선형 액추에이터인 것을 특징으로 하는 진동 생성 구조.
4. 제1항에 있어서, 상기 진동 생성 구조는 이동 전화인 것을 특징으로 하는 진동 생성 구조.
5. 제1항에 있어서, 작동 모터는 대략 5-15 미크론의 간격으로 상기 물품 커버의 2개의 부분들을 운동시키는 것을 특징으로 하는 진동 생성 구조.
6. 제1항에 있어서, 상기 진동 생성 구조는 작동 모터에 전력을 공급하는 배터리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 생성 구조.
7. 제1항에 있어서, 상기 진동 생성 구조는 손목폰(wrist phone), 부적(amulet)/샹들리에(pendulum)/펜(pen)-폰들, 또는 소형 표준 전화들 또는 액세서리들을 포함하는 소형 물품인 것을 특징으로 하는 진동 생성 구조.
8. 2개의 부품을 지니는 물품 커버; 및

   상기 2개의 부품 사이에 결합하는 작동 모터로서, 작동 신호에 응답하여 서로에 대해 상기 물품 커버의 2개의 부품을 운동시키는 작동 모터를 포함하는 물품.
9. 제8항에 있어서, 상기 물품의 2개의 부품은 탄성 조인트를 통해 결합하는 것을 특징으로 하는 물품.
10. 제9항에 있어서, 상기 탄성 조인트는 접착제 층으로부터 만들어지는 것을 특징으로 하는 물품.
11. 제8항에 있어서, 상기 작동 모터는 선형 모터인 것을 특징으로 하는 물품.
12. 제8항에 있어서, 상기 물품은 이동 전화인 것을 특징으로 하는 물품.
13. 제8항에 있어서, 상기 작동 모터는 대략 5-15 미크론의 간격으로 상기 물품 커버의 2개의 부품을 운동시키는 것을 특징으로 하는 물품.
14. 제8항에 있어서, 상기 물품은 상기 작동 모터에 전력을 공급하는 배터리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물품.

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