KR20100062624A - 햅틱 피드백 제공장치 및 이를 이용한 햅틱 피드백 제공 방법 - Google Patents

햅틱 피드백 제공장치 및 이를 이용한 햅틱 피드백 제공 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 솔레노이드를 이용하여 사용자의 접촉에 따른 햅틱 피드백이 제공되는 솔레노이드가 구비된 햅틱 피드백 제공장치 및 이를 이용한 햅틱 피드백 제공 방법에 관한 것이다. 이를 달성하기 위한 수단으로, 상부패널과 하부패널로 구성된 패널부; 상부패널 또는 하부패널의 일측에 구비되는 제 1자력발생수단; 및 제 1자력발생수단과 마주하도록 상부패널 또는 하부패널의 일측에 구비되는 제 2자력발생수단;을 포함하여 형성되어 패널부에 가해지는 압력에 의해 제 1자력발생수단 또는 제 2자력발생수단 중 적어도 하나에 자기력을 발생시켜 햅틱 피드백을 제공하는 것이 특징이다. 발명에 의하면 사용자에게 사용자의 접촉에 따른 햅틱 피드백을 효과적으로 전달할 수 있다. 또한 구조가 간단하여 장치를 구성하기 쉽고, 소형 전자기기에 구비되어 사용될 수 있다. 또한 휴대폰, PDA, 네비게이션, PMP, 전자사전, 스마트 폰 또는 MP3 등에 적용할 수 있어 효과적이다.
햅틱, 솔레노이드, 자석, 터치패널, 피드백 제공

Description

햅틱 피드백 제공장치 및 이를 이용한 햅틱 피드백 제공 방법{Haptic feedback providing apparatus and haptic feedback providing method thereof}
본 발명은 햅틱 피드백 제공장치 및 이를 이용한 햅틱 피드백 제공 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 솔레노이드를 이용하여 사용자의 접촉에 따른 햅틱 피드백이 제공되는 햅틱 피드백 제공장치 및 이를 이용한 햅틱 피드백 제공 방법에 관한 것이다.
햅틱 피드백(Haptic Feedback)이란 물체를 만질 때, 사람의 핑커팁(손가락 끝 또는 스타일러스 펜)으로 느낄 수 있는 촉각적 감각으로서, 피부가 물체 표면에 닿아서 느끼는 촉감 피드백(Tactile Feedback)과 관절과 근육의 움직임이 방해될 때 느껴지는 근감각 힘 피드백(Kinesthetic Force Feedback)을 포괄하는 개념이다.
햅틱을 이용한 햅틱 장치는 윈도우 화면의 버튼 표시 등과 같은 가상의 물체를 사람이 만졌을 때, 실제의 버튼과 같은 실제의 물체를 만지는 것과 같은 응답성으로 버튼을 누를 때 손가락으로 전달되는 진동, 촉감과 동작음 등의 동적 특성을 재생할 수 있는 것이 가장 이상적이라 할 수 있다.
이러한 햅틱 피드백을 제공하기 위해 터치패널 하단 또는 모바일 디바이스의 하우징 안쪽에 햅틱 피드백 제공용 액추에이터를 내장하여 왔다. 하지만, 작은 크기의 모바일 디바이스에 액추에이터를 넣는 것이 공간적으로 제약이 많은 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 MEMS 기술 등을 활용하여 터치패널 안에 햅틱 피드백 제고용 액추에이터를 내장하는 것에 대한 연구가 진행 중이다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하고자 하는 것으로, 본 발명의 목적은 사용자의 접촉에 따라 솔레노이드에서 햅틱 피드백이 발생되어 사용자에게 접촉에 따라 빠른 응답성으로 생성된 햅틱 피드백의 제공이 가능한 햅틱 피드백 제공장치 및 이를 이용한 햅틱 피드백 제공 방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로,
상부패널과 하부패널로 구성된 패널부; 상부패널 또는 하부패널의 일측에 구비되는 제 1자력발생수단; 및 제 1자력발생수단과 마주하도록 상부패널 또는 하부패널의 일측에 구비되는 제 2자력발생수단;을 포함하여 형성되어 패널부에 가해지는 압력에 의해 제 1자력발생수단 또는 제 2자력발생수단 중 적어도 하나에 자기력을 발생시켜 햅틱 피드백을 제공하는 것이 특징이다.
또한 상부패널과 하부패널 사이에 구비되어 상부패널과 하부패널 사이에 소정의 공간이 형성되면서 서로 접착되도록 하는 접착부;가 더 구비된 것이 특징이다.
또한 상부패널과 하부패널의 마주보는 일면에 각각 서로 마주하도록 설치되어 외부의 압력에 의해 전기 신호가 발생되는 전극부;가 더 포함된 것이 특징이다.
또한 제 1자력발생수단은 영구자석인 것이 특징이다.
또한 제 2자력발생수단은 솔레노이드인 것이 특징이다.
또한 상부패널과 하부패널은 인듐 틴 옥사이드 또는 인듐 징크 옥사이드인 것이 특징이다.
또한 접착부는 내부에 공간이 형성되도록 패널부의 둘레에 형성된 것이 특징이다.
또한 접착부는 폴리머, 폼 테이프 또는 양면 테이프로 형성된 것이 특징이다.
또한 전극부는 반구 형태로 형성된 것이 특징이다.
또한 전극부는 상부패널 및 하부패널의 마주보는 일면에 등간격으로 이격되어 격자 형태로 복수 개가 설치되는 것이 특징이다.
또한 제 1, 2자력발생수단은 패널부에 복수 개가 설치되는 것이 특징이다.
또한 복수 개의 제 1, 2자력발생수단은 패널부의 일측 테두리에 설치되는 것이 특징이다.
또한 상부패널은 상면에 디스플레이 패널이 설치되는 것이 특징이다.
또한 햅틱 피드백 제공장치는 휴대폰, PDA, PMP, MP3, 네비게이션, 전자사전 또는 스마트 폰 중 적어도 하나인 전자기기에 구비되는 것이 특징이다.
사용자의 접촉에 의해 패널부가 변형되는 단계; 패널부의 변형에 의해 제 1자력발생수단 또는 제 2자력발생수단 중 적어도 하나에서 자력이 발생되는 단계; 및 제 1자력발생수단 또는 제 2자력발생수단 중 어느 하나에서 발생된 자력에 의해 햅틱 피드백이 생성되고 패널부로 전달되어 사용자에게 제공되는 단계;로 이루어진 것이 특징이다.
또한 자력 발생 단계는, 패널부가 변형되면서 패널부에 설치된 전극부에서 전기 신호가 발생되는 단계; 발생된 전기 신호가 제어부로 전송되는 단계; 제어부에서 전기 신호를 제공받아 제 1자력발생수단 또는 제 2자력발생수단 중 어느 하나에서 자력이 발생되는 단계; 및 발생된 자력에 의해 제 1자력발생수단 또는 제 2자력발생수단 중 어느 하나가 진동되며 햅틱 피드백을 생성하는 단계;로 이루어진 것이 특징이다.
또한 햅틱 피드백 생성 단계에서 햅틱 피드백의 강도는 사용자가 패널부에 접촉하여 가하는 압력의 크기에 비례하여 생성되는 것이 특징이다.
또한 햅틱 피드백 생성 단계에서 햅틱 피드백은 사용자의 접촉된 위치와 가장 근접한 위치에 구비된 제 1자력발생수단 또는 제 2자력발생수단이 진동되어 발생되는 것이 특징이다.
본 발명에 의하면 사용자에게 빠른 응답성과 다양한 햅틱 피드백을 전달하기 위한 장치에 구비되어 사용자의 접촉에 따른 햅틱 피드백을 효과적으로 전달할 수 있다.
또한 구조가 간단하여 장치를 구성하기 쉽고, 소형 전자기기에 구비되어 사용될 수 있다.
또한 휴대폰, PDA, 네비게이션, PMP, 전자사전, 스마트폰 또는 MP3 등과 같은 휴대용 전자기기에 적용할 수 있어 효과적이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 사용한다.
또한 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명에서의 햅틱 피드백이란 사용자의 접촉에 의해 반응되어 사용자에게 진동의 피드백을 제공하는 것을 말한다.
(제 1실시예)
도 1은 본 발명에 따른 햅틱 피드백 제공장치의 제 1실시예의 분해 사시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 햅틱 피드백 제공장치(100)는 패널부(112)와 제 1, 2자력발생수단(150, 160)으로 구성된다. 패널부(110)는 상부패널(112)과 하부패널(114)로 구성된다.
패널부(110)의 내부에는 복수 개의 제 1, 2자력발생수단(150, 160)이 구비된다. 패널부(110)는 일반적으로 인듐 틴 옥사이드(ITO : Indium Tin Oxide) 또는 인듐 징크 옥사이드(IZO : Indium Zinc Oxide)로 구성된다.
복수 개의 제 1, 2자력발생수단(150, 160)은 상부패널(112) 또는 하부패널(114)에 마주보도록 각각 설치되어 외부에서 패널부(110)에 가해지는 압력에 의해 자력이 발생되어 햅틱 피드백이 발생된다. 본 발명에서는 제 1자력발생수 단(150)으로 영구자석이 사용되고, 제 2자력발생수단(160)으로 솔레노이드가 사용된다. 본 실시예에서는 상부패널(112)의 양측에 두 개의 제 1자력발생수단(150)이 구비되도록 구성되었으나, 제 1자력발생수단(150)의 형태 및 갯수는 한정되지 않는다. 제 1자력발생수단(150)의 위치 또한 상부패널(112)의 하면에 구비되어 자력을 발생시킬 수 있도록 구비되면 무방하나 바람직하게는 상부패널(112)의 일측 테두리에 제 2자력발생수단(160)와 마주하도록 설치되는 것이 바람직하다. 또한 제 2자력발생수단(160)은 하부패널(114)의 하면 일측 테두리에 복수 개가 설치된다.
(제 2실시예)
도 2는 본 발명에 따른 햅틱 피드백 제공장치의 제 2실시예의 분해 사시도이고, 도 3는 도 2에 도시된 햅틱 피드백 제공장치가 결합된 상태에서의 A-A 단면도이다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 햅틱 피드백 제공장치는 패널부(110)의 내부에는 접착부(130)와 전극부(140) 및 자석부(150)가 포함되어 형성된다. 몸체부(120)는 하부패널(114)의 하부에 설치되는 전자기기의 몸체 부분을 명칭한다.
상부패널(112)의 하면에는 제 1자력발생수단(150)이 설치되고, 하부패널(114)의 상면에는 제 2자력발생수단(160)이 설치된다.
접착부(130)는 상부패널(112)과 하부패널(114) 사이에 소정의 공간이 형성되면서 서로 접착될 수 있도록 구비되는 바, 바람직하게는 내부에 소정의 공간이 형성될 수 있도록 상부패널(112)과 하부패널(114)의 둘레를 접착할 수 있는 형태로 형성된다. 이러한 접착부(130)는 폴리머, 폼 테이프 또는 양면 테이프로 형성되고, 상부패널(112)과 하부패널(114)을 접착시킬 수 있는 재질을 사용하면 된다.
전극부(140)는 반구형태로 형성되어 상부패널(112)과 하부패널(114)의 하면과 상면에 서로 마주볼 수 있도록 복수 개가 각각 설치된다. 외부에서 손가락 또는 터치펜을 이용하여 패널부(110)를 눌렀을 때, 상부패널(112)과 하부패널(114)에 각각 설치된 전극부(140) 간의 거리가 좁혀지면서 전극부(140)에서 전기 신호가 발생된다. 발생된 전기 신호는 복수 개의 솔레노이드인 제 2자력발생수단(160)을 진동시키는 역할을 한다. 햅틱 피드백 제공장치(200)에 구비된 복수 개의 전극부(140)는 상부패널(112)과 하부패널(114)에 각각 등간격으로 이격되어 격자 형태로 형성되어 외부에서 패널부(110)의 어떤 위치를 접촉해도 전극부(140)에서 전기 신호가 발생될 수 있도록 한다.
제어부(미도시)는 전극부(140)에서 발생된 전기 신호를 입력받아 제 1자력발생수단(150) 또는 제 2자력발생수단(160)에서 햅틱 피드백이 발생되도록 제어한다.
하부패널(114)의 하면에는 LCD와 같은 디스플레이 패널(170)이 설치되어 화면이 표시된다.
즉, 디스플레이 패널(170)이 구비된 패널부(110)를 외부에서 눌러 압력을 가하면, 패널부(110)에 구성된 전극부(140)에서 전기 신호가 발생된다. 발생된 전기 신호가 복수 개의 제 2자력발생수단(160)으로 전달되면서 제 2자력발생수단(160)에서는 자력이 발생된다. 제 2자력발생수단(160)은 발생된 자력에 의해 마주보는 영구자석인 제 1자력발생수단(150)와 인력 또는 척력이 번갈아 작용하면서 진동하게 된다. 즉, 제 2자력발생수단(160)은 패널부(110)에 접촉되도록 설치되어 있기 때문 에 제 2자력발생수단(160)의 진동이 패널부(110)로 전달되어 사용자에게 햅틱 피드백이 제공된다.
(제 3실시예)
도 4는 본 발명에 따른 햅틱 피드백 제공장치의 제 3실시예의 단면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 햅틱 피드백 제공장치(300)는 패널부(110)의 내부에는 접착부(130)와 전극부(140) 및 자석부(150)가 포함되어 형성된다. 이때 상부패널(112)의 하면에 제 2자력발생수단(160)이 설치되고 하부패널(114)의 상면에 제 1자력발생수단(150)이 설치된다.
이하에서는 제 2실시예에 따라 구성된 햅틱 피드백 제공장치를 이용하여 사용자에게 햅틱 피드백을 제공하는 방법에 대하여 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 햅틱 피드백 제공장치를 이용하여 사용자에게 햅틱 피드백을 제공하는 방법을 나타낸 흐름도이다. 이때 햅틱 피드백 제공장치(200)는 제 2실시예와 같이 구성된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 사람이 손가락 또는 터치펜을 이용하여 햅틱 피드백 제공장치(200)에서 디스플레이 패널(170)의 화면에 해당하는 부분을 터치한다. 이때 손가락 또는 터치펜의 누르는 힘에 의해 패널부(110)가 변형되게 된다.(S100)
패널부(110)가 눌려 변형되면 하부패널(114)에 설치된 제 2자력발생수단(160)에 전류가 인가된다. 이때 제 2자력발생수단(160)에서는 자력이 발생된 다.(S200)
제 2자력발생수단(160)에서 발생된 자력에 의해 제 1자력발생수단(150) 사이에서 인력 또는 척력이 번갈아 작용하면서 진동하여 햅틱 피드백이 생성된다. 생성된 햅틱 피드백은 하부패널(114)에서 상부패널(112)로 전달되어 사용자의 손가락 또는 터치펜으로 전달되어 사용자에게 햅틱 피드백을 제공되게 된다.(S300)
자력이 발생될 때 제 2자력발생수단(160)에 전류를 인가하지 않고, 패널부(110)에 전극부(140)를 구비하여 전기 신호를 발생시킨다. 즉, 패널부(110)가 눌려 변형되면서 상부패널(112)과 하부패널(114)에 각각 설치된 전극부(140)에서 전기 신호가 발생되게 된다.(S210)
발생된 전기 신호는 제어부로 전송된다.(S220)
제 2자력발생수단(160)에서는 패널부(110)가 눌려 발생된 전기 신호를 제공받아 자력이 발생된다.(S230)
자력이 발생된 제 2자력발생수단(160)은 패널부(110)에 제 2자력발생수단(160)과 마주보도록 설치된 제 1자력발생수단(150)과의 사이에서 인력 또는 척력이 번갈아 작용하면서 진동하여 햅틱 피드백이 생성된다.(S240)
이때 햅틱 피드백의 강도는 사용자가 패널부(110)에 접촉하여 가하는 압력의 크기에 따라 변화된다. 즉, 사용자가 패널부(110)를 큰 압력으로 누르면 전극부(140)에서 발생되는 전기 신호도 압력에 비례하여 발생된다. 또한 사용자가 패널부(110)에 접촉된 위치와 가장 근접한 위치에 구비된 제 2자력발생수단(160)가 진동되어 햅틱 피드백이 발생된다. 진동된 제 2자력발생수단(160)는 하부패널(114)과 접촉되기 때문에 제 2자력발생수단(160)의 진동은 패널부(110)의 하부패널(114)에서 상부패널(112)로 전달된다.
이러한 햅틱 피드백 제공장치(100)는 휴대폰, PDA, PMP, MP3, 네비게이션, 전자사전 또는 스마트 폰과 같이 사용자가 손가락이나 터치펜을 이용하여 접촉하는 전자기기에는 모두 적용하여 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 햅틱 피드백 제공장치의 제 1실시예의 분해 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 햅틱 피드백 제공장치의 제 2실시예의 분해 사시도.
도 3는 도 2에 도시된 햅틱 피드백 제공장치가 결합된 상태에서의 A-A 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 햅틱 피드백 제공장치의 제 3실시예의 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 햅틱 피드백 제공장치를 이용하여 사용자에게 햅틱 피드백을 제공하는 방법을 나타낸 흐름도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100, 200, 300 : 햅틱 피드백 제공장치
110 : 패널부
112 : 상부패널
114 : 하부패널
120 : 몸체부
130 : 접착부
140 : 전극부
150 : 제 1자력발생수단
160 : 제 2자력발생수단
170 : 디스플레이 패널

Claims (18)

  1. 상부패널(112)과 하부패널(114)로 구성된 패널부(110);
    상기 상부패널(112) 또는 상기 하부패널(114)의 일측에 구비되는 제 1자력발생수단(150); 및
    상기 제 1자력발생수단(150)과 마주하도록 상기 상부패널(112) 또는 상기 하부패널(114)의 일측에 구비되는 제 2자력발생수단(160);을 포함하여 형성되어 상기 패널부(110)에 가해지는 압력에 의해 상기 제 1자력발생수단(150) 또는 상기 제 2자력발생수단(160) 중 적어도 하나에 자기력을 발생시켜 햅틱 피드백을 제공하는 것을 특징으로 하는 햅틱 피드백 제공장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 상부패널(112)과 상기 하부패널(114) 사이에 구비되어 상기 상부패널(112)과 상기 하부패널(114) 사이에 소정의 공간이 형성되면서 서로 접착되도록 하는 접착부(130);가 더 구비된 것을 특징으로 하는 햅틱 피드백 제공장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 상부패널(112)과 상기 하부패널(114)의 마주보는 일면에 각각 서로 마주하도록 설치되어 외부의 압력에 의해 전기 신호가 발생되는 전극부(140);가 더 포함된 것을 특징으로 하는 햅틱 피드백 제공장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1자력발생수단(150)은 영구자석인 것을 특징으로 하는 햅틱 피드백 제공장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2자력발생수단(160)은 솔레노이드인 것을 특징으로 하는 햅틱 피드백 제공장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 상부패널(112)과 상기 하부패널(114)은 인듐 틴 옥사이드 또는 인듐 징크 옥사이드인 것을 특징으로 하는 햅틱 피드백 제공장치.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 접착부(130)는 내부에 공간이 형성되도록 상기 패널부(110)의 둘레에 형성된 것을 특징으로 하는 햅틱 피드백 제공장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 접착부(130)는 폴리머, 폼 테이프 또는 양면 테이프로 형성된 것을 특징으로 하는 햅틱 피드백 제공장치.
  9. 제 3항에 있어서,
    상기 전극부(140)는 반구 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 햅틱 피드백 제공장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 전극부(140)는 상기 상부패널(112) 및 상기 하부패널(114)의 마주보는 일면에 등간격으로 이격되어 격자 형태로 복수 개가 설치되는 것을 특징으로 하는 햅틱 피드백 제공장치.
  11. 제 5항에 있어서,
    상기 제 1, 2자력발생수단(150, 160)은 상기 패널부(110)에 복수 개가 설치되는 것을 특징으로 하는 햅틱 피드백 제공장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 복수 개의 상기 제 1, 2자력발생수단(150, 160)은 상기 패널부(110)의 일측 테두리에 설치되는 것을 특징으로 하는 햅틱 피드백 제공장치.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 하부패널(114)은 하면에 디스플레이 패널(170)이 설치되는 것을 특징으 로 하는 햅틱 피드백 제공장치.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 햅틱 피드백 제공장치는 휴대폰, PDA, PMP, MP3, 네비게이션, 전자사전 또는 스마트 폰 중 적어도 하나인 전자기기에 구비되는 것을 특징으로 하는 햅틱 피드백 제공장치.
  15. 사용자의 접촉에 의해 패널부(110)가 변형되는 단계(S100);
    상기 패널부(110)의 변형에 의해 제 1자력발생수단(150) 또는 제 2자력발생수단(160) 중 적어도 하나에서 자력이 발생되는 단계(S200); 및
    상기 제 1자력발생수단(150) 또는 상기 제 2자력발생수단(160) 중 어느 하나에서 발생된 자력에 의해 햅틱 피드백이 생성되고 상기 패널부(110)로 전달되어 사용자에게 제공되는 단계(S300);로 이루어진 것을 특징으로 하는 햅틱 피드백 제공장치를 이용한 햅틱 피드백 제공 방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 자력 발생 단계(S200)는,
    상기 패널부(110)가 변형되면서 상기 패널부(110)에 설치된 전극부(140)에서 전기 신호가 발생되는 단계(S210);
    상기 발생된 전기 신호가 제어부로 전송되는 단계(S220);
    상기 제어부에서 상기 전기 신호를 제공받아 상기 제 1자력발생수단(150) 또는 상기 제 2자력발생수단(160) 중 어느 하나에서 자력이 발생되는 단계(S230); 및
    상기 발생된 자력에 의해 상기 제 1자력발생수단(150) 또는 상기 제 2자력발생수단(160) 중 어느 하나가 진동되며 햅틱 피드백을 생성하는 단계(S240);로 이루어진 것을 특징으로 하는 햅틱 피드백 제공장치를 이용한 햅틱 피드백 제공 방법.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 햅틱 피드백 생성 단계(S300)에서 상기 햅틱 피드백의 강도는 사용자가 상기 패널부(110)에 접촉하여 가하는 압력의 크기에 비례하여 생성되는 것을 특징으로 하는 햅틱 피드백 제공장치를 이용한 햅틱 피드백 제공 방법.
  18. 제 15항에 있어서,
    상기 햅틱 피드백 생성 단계(S300)에서 상기 햅틱 피드백은 사용자의 접촉된 위치와 가장 근접한 위치에 구비된 상기 제 1자력발생수단(150) 또는 상기 제 2자력발생수단(160)이 진동되어 발생되는 것을 특징으로 하는 햅틱 피드백 제공장치를 이용한 햅틱 피드백 제공 방법.
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