KR20130010865A - 진동촉각 제공 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
진동촉각 제공 방법 및 장치를 개시한다.
그래픽 객체를 표시하며, 터치 방식으로 사용자 명령을 입력 받는 터치 스크린; 상기 터치 스크린으로부터 터치 이벤트가 발생하는 경우, 상기 터치 이벤트에 대응하는 신호 속성(Signal Attribute)을 이용하여 구동 신호를 생성하는 구동 신호 생성부; 및 생성된 상기 구동 신호를 이용하여 구비된 적어도 하나의 압전 액츄에이터가 구동되도록 하여 상기 터치 스크린의 표면 상에 상기 구동 신호에 대응되는 진동촉각 패턴(Vibrotactile Pattern)을 형성시키도록 제어하는 액츄에이터 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 장치를 제공한다.
그래픽 객체를 표시하며, 터치 방식으로 사용자 명령을 입력 받는 터치 스크린; 상기 터치 스크린으로부터 터치 이벤트가 발생하는 경우, 상기 터치 이벤트에 대응하는 신호 속성(Signal Attribute)을 이용하여 구동 신호를 생성하는 구동 신호 생성부; 및 생성된 상기 구동 신호를 이용하여 구비된 적어도 하나의 압전 액츄에이터가 구동되도록 하여 상기 터치 스크린의 표면 상에 상기 구동 신호에 대응되는 진동촉각 패턴(Vibrotactile Pattern)을 형성시키도록 제어하는 액츄에이터 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 장치를 제공한다.
Description
본 실시예는 진동촉각 제공 방법 및 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 터치 스크린으로부터 발생한 터치 이벤트에 대응하는 신호 속성(Signal Attribute)을 이용하여 구비된 적어도 하나의 압전 액츄에이터(Piezoelectric Actuators)가 구동되도록 하여 터치 스크린의 표면 상에 다양한 진동촉각 패턴이 형성되도록 하는 진동촉각 제공 방법 및 장치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
휴대폰, 스마트 폰, 태블릿 등을 포함하는 최신 모바일 기기 대부분은 물리적 키보드나 버튼을 갖추는 경우가 거의 없고 대신 터치 스크린을 채용하고 있다. 이때, 휴대 기기들과 사용자의 소통력을 향상시키는 데 진동촉각 피드백(Vibrotactile Feedback)이 큰 잠재력을 가질 수 있다.
근래의 일부 휴대 기기들은 사용자들에게 진동촉각 피드백을 더 풍부하게 해주는 방향으로 진화하고 있다. 기기들은 다수 액츄에이터를 사용하고, 이들 액츄에이터에 의한 시공간적 부호화를 거친 진동 자극은 고도의 식별력과 통상 높은 직관력으로 인하여 훨씬 풍부한 정보를 전달할 수 있다. 태블릿과 스마트 폰의 경우, 일부 연구자들은 터치 패널에 국소 진동을 부가하여 클릭 상황 같은 특정 터치감을 제공할 수 있다.
이에, 앞으로 보다 다양한 진동촉각을 제공하는 방향으로 기술이 진화될 것으로 예상되므로 휴대 기기 등의 사용자에게 다양한 진동촉각을 효율적인 방법으로 제공할 수 있는 기술이 요구되고 있다.
본 실시예는, 터치 스크린으로부터 발생한 터치 이벤트에 대응하는 신호 속성을 이용하여 구비된 적어도 하나의 압전 액츄에이터가 구동되도록 하여 터치 스크린의 표면 상에 다양한 진동촉각 패턴이 형성되도록 하는 진동촉각 제공 방법 및 장치를 제공하는 데 주된 목적이 있다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 그래픽 객체를 표시하며, 터치 방식으로 사용자 명령을 입력 받는 터치 스크린; 상기 터치 스크린으로부터 터치 이벤트가 발생하는 경우, 상기 터치 이벤트에 대응하는 신호 속성(Signal Attribute)을 이용하여 구동 신호를 생성하는 구동 신호 생성부; 및 생성된 상기 구동 신호를 이용하여 구비된 적어도 하나의 압전 액츄에이터가 구동되도록 하여 상기 터치 스크린의 표면 상에 상기 구동 신호에 대응되는 진동촉각 패턴(Vibrotactile Pattern)을 형성시키도록 제어하는 액츄에이터 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 장치를 제공한다.
또한, 본 실시에의 다른 측면에 의하면, 그래픽 객체를 표시하며, 터치 방식으로 사용자 명령을 입력 받는 터치 스크린; 상기 터치 스크린을 전면에 결합하는 프레임(Frame); 상기 터치 스크린의 배면에 위치하도록 상기 프레임에 부착되어 상기 터치 스크린을 가진시키는 압전 액츄에이터(Piezoelectric Actuators); 상기 터치 스크린으로부터 터치 이벤트가 발생하는 경우, 상기 터치 이벤트에 대응하는 신호 속성(Signal Attribute)을 이용하여 구동 신호를 생성하는 구동 신호 생성부; 및 생성된 상기 구동 신호를 이용하여 적어도 하나의 상기 압전 액츄에이터가 구동되도록 하여 상기 구동 신호에 대응되는 진동촉각 패턴(Vibrotactile Pattern)을 형성시키도록 제어하는 액츄에이터 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 장치를 제공한다.
또한, 본 실시에의 다른 측면에 의하면, 진동촉각 제공 장치가 진동촉각을 제공하는 방법에 있어서, 터치 방식으로 사용자 명령을 입력 받는 입력 과정; 상기 사용자 명령에 따른 터치 이벤트가 발생하는 경우, 상기 터치 이벤트에 대응하는 신호 속성을 이용하여 구동 신호를 생성하는 생성 과정; 및 생성된 상기 구동 신호를 이용하여 적어도 하나의 상기 압전 액츄에이터가 구동되도록 하여 상기 구동 신호에 대응되는 진동촉각 패턴(Vibrotactile Pattern)을 형성시키도록 제어하는 제어 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 터치 스크린으로부터 발생한 터치 이벤트에 대응하는 신호 속성을 이용하여 구비된 적어도 하나의 압전 액츄에이터가 구동되도록 하여 터치 스크린의 표면 상에 다양한 진동촉각 패턴이 형성되도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 실시예에 의하면, 압전 액츄에이터를 제어하여 클릭, 줌인, 드래깅, 스크롤 같은 촉각 피드백을 제공하여 사용자로 하여금 깊은 조작감과 몰입감을 느낄 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 진동촉각 제공 장치를 개략적으로 나타낸 블럭 구성도,
도 2는 본 실시예에 따른 진동촉각 제공 장치의 터치 스크린 및 압전 액츄에이터를 나타낸 사시도,
도 3은 본 실시예에 따른 진동촉각 제공 방법을 설명하기 위한 순서도,
도 4는 본 실시예에 따른 XML 표현 신택스를 나타낸 예시도,
도 5a, 도 5b 및 도 5c는 본 실시예에 따른 기술자 컴포넌트 시맨틱스를 나타낸 예시도,
도 6a 및 도 6b는 본 실시예에 따른 사각파 생성, 비대칭 심각파 생성을 설명하기 위한 예시도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 진동촉각 제공 장치의 터치 스크린 및 압전 액츄에이터를 나타낸 사시도,
도 3은 본 실시예에 따른 진동촉각 제공 방법을 설명하기 위한 순서도,
도 4는 본 실시예에 따른 XML 표현 신택스를 나타낸 예시도,
도 5a, 도 5b 및 도 5c는 본 실시예에 따른 기술자 컴포넌트 시맨틱스를 나타낸 예시도,
도 6a 및 도 6b는 본 실시예에 따른 사각파 생성, 비대칭 심각파 생성을 설명하기 위한 예시도이다.
이하, 본 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 실시예에 따른 진동촉각 제공 장치를 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.
본 실시예에 따른 진동촉각 제공 장치(100)는 터치 스크린(110), 정보 처리부(120), 구동 신호 생성부(130), 저장부(132), 액츄에이터 제어부(140) 및 압전 액츄에이터(Piezoelectric Actuators)(220)를 포함한다. 본 실시예에서는 진동촉각 제공 장치(100)가 터치 스크린(110), 정보 처리부(120), 구동 신호 생성부(130), 저장부(132), 액츄에이터 제어부(140) 및 압전 액츄에이터(220)만을 포함하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 진동촉각 제공 장치(100)에 포함되는 구성 요소에 대하여 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이다.
진동촉각 제공 장치(100)가 적용될 여지가 많다고 여겨지는 분야에 대해 설명하자면, 터치 스크린(110)을 구비한 모든 종류의 단말기가 될 수 있다. 예컨대, 진동촉각 제공 장치(100)는 PDA(Personal Digital Assistant), 셀룰러폰, PCS(Personal Communication Service)폰, 핸드헬드 PC(Hand-Held PC), CDMA 폰, WCDMA 폰, LTE 폰, MP3, PMP(Portable Multimedia Player), PSP(PlayStation Portable), MBS(Mobile Broadband System)폰, 태블릿(Tablet), 차량에 탑재되는 네비게이션(Navigation) 장치뿐만 아니라 가전 제품에 해당하는 테이블 탑(Table Top), 냉장고(Refrigerator), 전자렌지(Microwave Oven), 가스렌지(Gas Range), 전기밥솥(Electric Rice Cooker), 세탁기(Washing Machine), 에이컨(Air Conditioner), TV(Television) 등과 같이 터치 스크린을 구비한 모든 종류의 단말기(장치)가 될 수 있다. 한편, 진동촉각 제공 장치(100)가 통신부를 구비한 경우, 통신부를 통해 이동통신망과 연동하여 무선 통신으로 통상적인 음성 통화 및 데이터 통신을 수행할 수 있다. 또한, 이러한, 진동촉각 제공 장치(100)는 구동중인 애플리케이션 또는 운영체제(OS: Operating System)에 따라 그래픽 객체가 터치 스크린(110)을 통해 출력되도록 한다.
터치 스크린(110)은 그래픽 객체를 표시하며, 터치 방식으로 사용자 명령을 입력 받는다. 즉, 터치 스크린(110)은 화면에 나타난 숫자, 문자, 기호 또는 아이콘(Icon)의 특정 위치에 사용자의 손 또는 전자 펜과 같은 물체가 접촉하는 경우 그 위치를 검출하여 저장된 소프트웨어에 의해 처리될 수 있도록 한 화면을 말한다. 터치 스크린(110)은 구동중인 애플리케이션 또는 OS에 따라 그래픽 객체를 출력(표시)하며, 터치 방식으로 사용자 명령을 입력받아 정보 처리부(120)의 제어에 따라 표시 데이터를 표시하거나, 진동촉각 제공 장치(100)의 동작 상태 및 다수의 정보를 아이콘, 텍스트, 숫자, 기호, 이미지 등의 그래픽 객체로 표시한다.
즉, 터치 스크린(110)은 정보 처리부(120)의 제어하에 그래픽 객체를 표시하며, 사용자의 명령을 터치 방식으로 입력 받는다. 한편, 본 실시예에 따른 터치 스크린(110)은 액츄에이터 제어부(140)의 구동 신호에 따라 압전 액츄에이터(220)에 의한 진동촉각 패턴(Vibrotactile Pattern)을 형성한다.
여기서, 터치 이벤트는 터치 스크린(110)에 대한 접촉을 감지한 이벤트 또는 터치 스크린(110)을 통한 그래픽 객체의 출력에 의한 이벤트이다. 이때, 터치 이벤트는 터치 스크린(110)에 대한 사용자의 신체 또는 펜과 같은 물질의 접촉에 의한 이벤트 및 디스플레이 장치의 내부 명령에 의한 이벤트를 포함할 수 있다. 예컨대, 터치 이벤트에는 터치 스크린(110)에 대한 사용자 손가락 또는 펜과 같은 물질에 의한 터치 입력, 또는 특정 그래픽 객체의 터치 스크린(110)을 통한 출력 등이 포함될 수 있다. 즉, 터치 이벤트가 터치 스크린(110)에 대한 사용자의 터치에 의한 것일 경우 이에 대응되는 진동 패턴은 사용자 손가락 또는 펜과 같은 물질의 접촉 위치 및 모션(Motion)에 의해 결정될 수 있으며, 터치 이벤트가 특정 그래픽 객체의 출력에 의한 이벤트일 경우 터치 이벤트에 대응되는 진동 패턴은 저장부(132)에 미리 저장될 수 있다.
한편, 터치 스크린(110)을 통해 사용자가 입력할 수 있는 터치 이벤트들을 다음과 같이 정의한다. 즉, 사용자가 터치 스크린(110)에 사용자의 손 또는 전자 펜과 같은 물체가 접촉하는 터치 이벤트가 발생할 수 있는데, 이러한 터치 이벤트는 클릭 이벤트, 드래그 이벤트, 줌 이벤트, 스크롤 이벤트, 프레스 이벤트 등을 포함한다. 각 이벤트에 대해 설명하자면 다음과 같다. 클릭 이벤트는 선택된 객체(숫자, 문자, 기호 또는 아이콘 등)를 가볍게 한번 눌렀다 띄는 동작으로서, 일반 PC에서의 마우스의 클릭과 같은 터치 입력을 말한다. 드래그 이벤트는 예컨대, 손가락 등을 이용해서 특정 객체를 선택하여 누른(터치) 상태에서 특정 위치로 이동한 후 손가락을 떼는 동작으로서, 누른 상태에서 이동된 객체는 이동 방향에 따라 지속적으로 이동한 후 떼는 동작에서 고정된다. 줌 이벤트는 적어도 두 개 이상의 위치를 터치 후 특정 방향(중심부 또는 바깥쪽)으로 이동하는 동작으로서, 줌 이벤트의 동작 방향에 따라 줌인 또는 줌아웃 처리가 수행된다. 스크롤 이벤트는 터치 후 특정 방향(상, 하, 좌, 우 또는 대각선) 중 일 방향으로 이동 후 접점이 떼어지는 동작으로서, 스크롤 이벤트의 동작 방향 및 이동 속도에 따라 특정 동작의 처리가 수행된다. 프레스 이벤트는 터치 후 접점을 지속적으로 누르고 있는 동작에 대한 이벤트를 말하며, 해제 이벤트는 터치 후 접점이 떼어지는 동작에 대한 이벤트를 말한다.
또한, 터치 스크린(110)은 단말기의 전원 사용 상태, 전파의 수신 강도, 날짜와 시간을 포함하여 진동촉각 제공 장치(100)의 동작 상태를 표시해 주며, 문자, 숫자, 이미지 등의 형태로 정보가 전달되는 경우에는 이 정보를 출력하는 화면 표시 수단 기능을 겸한다. 또한, 터치 스크린(110)은 정보 처리부(120)의 제어에 따라 저장부(132)에 저장된 다양한 프로그램을 수행하는 중에 발생하는 메시지들을 표시한다. 또한, 터치 스크린(110)은 전화번호 등의 숫자를 입력하기 위한 숫자 버튼, 문자 입력을 위한 문자 버튼과 메뉴 선택 버튼을 출력하며, 진동촉각 제공 장치(100)를 사용하는 사용자로부터 키 또는 명령을 입력 받는 키 입력 수단을 겸한다.
여기서, 터치 스크린(110)은 일반 모니터의 화면에 터치 판넬(Touch Pannel)이라는 장치를 장착하여 그 기능을 발휘하는 장치로서, 상층부의 필름이 하층부의 글라스와 맞닿은 곳을 터치 입력으로 인식하는 저항막 방식, 터치 표면에 미세한 전류가 흘러 도전체가 스크린을 터치시 전류가 흘러나가는 점을 찾아 터치 입력으로 인식하는 정전용량 방식(Capacitive Type), 스크린 표면에 좌우상하로 눈에 보이지 않는 초음파 및 적외선이 흐르게 하여 화면에 수많은 사각형 격자가 생기도록 함으로써, 사용자가 손끝이나 기타 특정 물체로 이 격자에 접촉하면 그 흐름이 방해받는 곳의 포인터를 해석하는 적외선 방식(IR Type) 및 표면 탄성파 방식(SAW Type) 등이 이용될 수 있다.
정보 처리부(120)는 터치 스크린(110)에 의해 감지되는 사용자 손가락 또는 펜과 같은 접촉 위치 및 이동 방향, 이동 속도 등의 모션을 분석하거나, 터치 스크린(110)에 의해 출력되는 그래픽 객체의 진동 패턴 정보를 분석하여 터치 이벤트를 감지한다. 이러한, 정보 처리부(120)의 터치 이벤트 감지 기능은 구동 신호 생성부(130)에 포함되어 구현될 수도 있다. 한편, 정보 처리부(120)는 진동촉각 제공 장치(100)의 전반적인 동작을 제어하는 제어 수단으로서, 터치 스크린(110)으로부터 입력되는 신호에 따른 기능을 수행한다.
구동 신호 생성부(130)는 터치 스크린(110)으로부터 터치 이벤트가 발생하는 경우, 터치 이벤트에 대응하는 신호 속성(Signal Attribute)을 이용하여 구동 신호를 생성한다.
이러한, 신호 속성은 신호의 기본 파형(baseWaveForm) 속성, 진폭(amplitude) 속성, 신호 길이(signalLength) 속성, 초기 위상 지연(phaseDelay) 속성, DC 오프셋(offset) 속성, 시작 지연 시간(startDelay) 속성, 상승 시간(risingTime) 속성, 지속 시간(highTime) 속성, 하강 시간(fallingTime) 속성, 상수 편차(constantVariation) 속성, 블록 파형(blockWaveForm) 속성, 최종 진폭값(amplitudeChangeTo) 속성, 최종 주파수값(frequencyChangeTo) 속성, 기본 파형 반복수(numOfbaseRepeats) 속성, 블록 파형 반복수(numOfblockRepeats) 속성 및 블럭 파형 간의 시간차값(intervalBetweenBlocks) 속성 중 적어도 하나 이상의 속성을 포함한다.
이러한 각각의 신호 속성에 대해 설명하자면 다음과 같다. 기본 파형 속성은 사인파(Sine Wave), 사다리꼴파, 종형(bell-type)파 세 가지 중 한 가지를 규정하는 속성을 말한다. 즉, 사인파는 사인, 코사인 형태의 파형에 대응되며, 사다리꼴파는 다른 속성들을 조합하여 삼각파, 톱니파, 사각파 등으로의 변형이 가능한 파형이고, 종형파는 가우시안파와 유사한 것으로 파형의 형태가 가우시안 곡선과 같으나, 형태만 유사할 뿐 수학적으로 묘사될 필요는 없다. 진폭 속성은 신호의 평균 위치에서 최대로 벗어난(Maximum Displacement) 수치를 규정하는 속성이다. 신호 길이 속성은 기본 파형의 시작부터 끝까지 걸리는 시간 길이를 규정하는 속성이다. 초기 위상 지연 속성은 시간축을 기준으로 기본 파형을 시프트(Shift)하는 속성이다. DC 오프셋 속성은 진폭의 DC 성분 크기를 규정하는 속성이다. 시작 지연 시간 속성은 사다리꼴파를 기본 파형으로 할 경우에만 필요한 속성으로, 파형의 시작부터 파형이 상승 또는 하강을 시작하는 구간까지의 시간 구간 길이를 규정하는 속성이다. 이하, 상승 시간 속성, 지속 시간 속성, 하강 시간 속성도 사다리꼴파를 기본 파형으로 할 경우에만 필요한 속성이다. 상승 시간 속성은 평균치에서 최대 진폭으로 상승하는데 응답하는 소요시간을 규정하는 속성이다. 지속 시간 속성은 상승을 마친 후 하강 전까지 진폭을 유지하는 시간 구간의 길이를 규정하는 속성이다. 하강 시간 속성은 최대 진폭에서 평균치로 하락하는 데 응답하는 소요시간을 규정하는 속성이다. 상수 편차 속성은 종형파를 기본 파형으로 할 경우에만 필요한 속성으로, 상승시점과 하강시점까지의 구간을 규정하는 속성이다. 블록 파형 속성은 전술한 다양한 속성을 조합한 기본 파형을 여러 차례 반복하거나 진폭과 주파수에 변화를 주어 더 복잡하고 큰 파형(다른 파형)을 만드는 속성이다. 최종 진폭값 속성은 신호의 진폭이 주어진 시간 구간에서 선형적으로 변화하여 도달하는 최종값(Final Value) 을 규정하는 속성이다. 최종 주파수값 속성은 신호의 주파수가 주어진 시간 구간에서 선형적으로 변화하여 도달하는 최종값(Final Value)을 규정하는 속성이다. 기본 파형 반복수 속성은 지정된 기본 파형이 몇 차례 반복되는지를 규정한 속성이다. 블록 파형 반복수 속성은 지정된 블록 파형이 몇 차례 반복되는지를 규정한 속성이다. 블럭 파형 간의 시간차값 속성은 블럭 파형과 후속 블럭 파형 간의 시간 간격을 규정한 속성이다.
또한, 구동 신호 생성부(130)는 정보 처리부(120)에 의해 감지된 터치 이벤트에 대응하여 요구되는 진동 패턴을 발생시키기 위하여, 구동 대상이 되는 압전 액츄에이터(220)를 선정하고, 해당 압전 액츄에이터(220)에 대한 구동 신호를 생성한다. 구동 대상이 되는 압전 액츄에이터(220)는 단일의 압전 액츄에이터(220)이거나 둘 이상의 압전 액츄에이터(220)일 수 있다. 이때, 압전 액츄에이터(220) 각각에 대한 구동 신호는 특정 터치 이벤트에 대응되는 진동 패턴과 구동 대상 압전 액츄에이터(220)의 위치 관계를 고려하여 구동 전압의 형태를 변화시키거나, 구동 신호 각각에 대한 주파수, 진폭 및 위상을 조절함으로써 압전 액츄에이터(220)가 생성하는 진동 패턴을 다양하게 만들 수 있다.
구동 신호 생성부(130)는 터치 이벤트에 대응하는 진동촉각 패턴을 결정하고, 결정된 진동촉각 패턴에 대응하는 신호 속성에 기초하여 구동 신호를 생성한다. 또한, 구동 신호 생성부(130)는 압전 액츄에이터 중 터치 이벤트에 대응하는 진동촉각 패턴을 표현하기 위한 하나 또는 두 개 이상의 압전 액츄에이터를 결정하고, 결정된 각각의 압전 액츄에이터에 대해 터치 이벤트에 대응하는 진동촉각 패턴을 표현하기 위한 신호 속성을 결정하고, 결정된 신호 속성에 기초하여 구동 신호를 생성한다.
저장부(132)는 진동촉각 제공 장치(100)를 구동하는 다수의 소프트웨어, 프로토콜 등을 저장하는 저장 수단이다. 또한, 저장부(132)는 터치 스크린(110)을 통해 출력되는 그래픽 객체 또는 손가락의 모션에 의한 사용자의 입력에 대응되어 터치 스크린(110)을 통해 출력되어야할 진동 패턴들이 데이터베이스화되어 저장된다.
액츄에이터 제어부(140)는 구동 신호 생성부(130)로부터 전달되는 구동 신호에 의해 구동 대상 압전 액츄에이터(220)를 구동한다. 즉, 액츄에이터 제어부(140)는 생성된 구동 신호를 이용하여 적어도 하나의 압전 액츄에이터가 구동되도록 하여 터치 스크린(110)의 표면 상에 구동 신호에 대응되는 진동촉각 패턴(Vibrotactile Pattern)을 형성시키도록 제어한다.
여기서, 진동촉각 패턴이란 예컨대, 구동 신호의 진폭을 변조하여 시간에 따라 터치 스크린(110)이 표면 상의 특정 위치에서 발생하는 진동의 크기를 변화시키거나, 구동 신호의 주파수를 변조하여 시간에 따라 터치 스크린의 표면 상에서 최대 변위가 발생하는 위치를 변화시키는 패턴 등의 방식으로 클릭(Click) 패턴, 드래그(Drag) 패턴, 줌(Zooming) 패턴, 스크롤(Scroll) 패턴, 진동 흐름(Vibration Flow) 패턴 중 적어도 하나 이상의 패턴을 포함한다.
이러한 각각의 진동촉각 패턴에 대해 설명하자면 다음과 같다. 클릭 패턴은 기본적으로 사인파를 이용하며, 기 설정된 단일 사인 펄스파(Single Sine Pulse Wave)의 진폭 속성, 주파수 속성에 따라 터치 스크린(110)의 접촉을 감지하여 압전 액츄에이터(220) 전부가 동일한 단일 사인 펄스파와 함께 동작되도록 하는 패턴이다. 드래그 패턴은 블록 파형 속성, 기본 파형 반복수 속성, 블록 파형 반복수 속성을 조합하여 가우시안파(Gaussian Wave)를 기본 파형으로 하여 생성하며, 설정된 각 속성의 값에 따라 터치 스크린(110)의 접촉을 감지하여 압전 액츄에이터(220) 전부가 동일한 가우시안파와 함께 동작되도록 하는 패턴이다. 줌 패턴은 블록 파형 속성, 기본 파형 반복수 속성, 블록 파형 반복수 속성의 값이 변하는 기본 파형으로한 사인파를 이용하며, 설정된 각 속성에 따라 줌인 또는 줌아웃으로 파형과 파형 사이의 시간 간격의 값이 변경하도록 하는 패턴이다. 스크롤 패턴은 비대칭 삼각파를 이용하며, 비대칭 삼각파의 경우, 진폭 속성, 시작 지연 시간 속성, 상승 시간 속성, 하강 시간 속성에 따라 압전 액츄에이터 중 적어도 두 개가 동작되도록 하는 패턴이다. 진동 흐름 패턴은 압전 액츄에이터 중 적어도 두 개가 상이한 두 신호로 동작되도록 하며, 신호의 다양한 속성의 조합에 따라 진폭과 주파수가 변경되도록 하는 패턴이다.
이러한 각각의 진동촉각 패턴에 대해 설명하자면 다음과 같다. 클릭 패턴은 기본적으로 사인파(Sine Wave)를 이용하며, 기 설정된 단일 사인 펄스파(Single Sine Pulse Wave)의 진폭 속성, 주파수 속성에 따라 터치 스크린(110)의 접촉을 감지하여 압전 액츄에이터(220) 전부가 동일한 단일 사인 펄스파와 함께 동작되도록 하는 패턴이다. 드래그 패턴은 트리그 속성에 있는 기본 파형으로 가우시안파(Gaussian Wave)를 이용하며, 기 설정된 진폭 속성과 주파수 속성 및 트리그 속성의 값에 따라 터치 스크린(110)의 접촉을 감지하여 압전 액츄에이터(220) 전부가 동일한 가우시안파와 함께 동작되도록 하는 패턴이다. 줌 패턴은 트리그 속성의 값이 변하는 기본 파형으로한 사인파를 이용하며, 기 설정된 진폭 속성, 주파수 속성 및 사이클 속성에 따라 줌인 또는 줌아웃으로 트리거 속성의 값이 변경하도록 하는 패턴이다. 스크롤 패턴은 비대칭 삼각파를 이용하며, 비대칭 삼각파의 기 설정된 진폭 속성과 주파수 속성에 따라 압전 액츄에이터 중 적어도 두 개가 동작되도록 하는 패턴이다. 진동 흐름 패턴은 압전 액츄에이터 중 적어도 두 개가 상이한 두 신호로 동작되도록 하며, 신호 듀레이션 속성, 상승시간 속성 및 하강시간 속성에 따라 진폭 속성이 변경되도록 하는 패턴이다.
압전 액츄에이터(220)는 압력이 가해졌을 때 전압을 발생하고, 전계(Electric Field)가 가해졌을 때 기계적인 변형이 일어나는 소자로서 기계적인 에너지를 전기에너지로, 전기에너지를 기계적인 에너지로 상호 변환이 가능하다. 압전 액츄에이터(220)는 터치 스크린(110)의 배면에 위치하도록 프레임(210)에 부착되어 터치 스크린(110)을 가진(진동을 부여)시킨다. 압전 액츄에이터(220)는 액츄에이터 제어부(140)에 의해 구동되어 터치 스크린(110)의 표면을 가진시킨다. 압전 액츄에이터(220)는 프레임(210)의 내측 테두리에 구비된다. 압전 액츄에이터(220)는 서로 다른 위치에 적어도 둘 이상 구비되고, 진동촉각 패턴은 서로 다른 압전 액츄에이터를 시간차를 두고 가진시킴으로써 발생된다.
도 2는 본 실시예에 따른 진동촉각 제공 장치의 터치 스크린 및 압전 액츄에이터를 나타낸 사시도이다.
도 2를 참조하여 진동촉각 제공 장치(100)의 터치 스크린(110) 및 압전 액츄에이터(220)에 대해 설명하자면 다음과 같다. 한편, 도 2에서는, 진동촉각 제공 장치(100)가 네 개의 압전 액츄에이터(220)만을 포함한 것으로 도시하고 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
프레임(210)은 소정의 두께를 가지는 대략 직사각형의 플레이트 형상으로서 터치 스크린(110)의 평면 형상과 동일한 형상으로 형성될 수 있다. 이러한, 프레임(210)은 진동촉각 제공 장치(100)의 외관을 형성하고, 터치 스크린(110)을 고정한다. 프레임(210)에는 터치 스크린(110)이 안착되는 안착홈(230)이 형성될 수 있다. 터치 스크린(110)은 프레임(210)의 안착홈(230)에 안착되어 프레임(210)의 전면에 고정된다. 프레임(210)의 네 테두리로부터 프레임(210)의 중심부 쪽으로 소정 거리 이격된 위치에는 압전 액츄에이터(220)의 일단이 부착되는 부착홈이 구비된다. 부착홈은 필요에 따라 프레임(210)의 모든 테두리에 구비되거나 일부 테두리에만 구비될 수도 있다. 후술할 압전 액츄에이터(220)가 부착홈에 부착되어 진동 시 압전 액츄에이터(220)의 진동을 원활하게하기 위하여 압전 액츄에이터(220)의 평면 형상과 부합하는 평면 형상의 진동홈이 압전 액츄에이터(220)의 하면에 형성되는 것이 바람직하다. 진동홈은 본 실시예와 같이 프레임(210)의 상면과 하면을 관통하여 형성될 수 있으나, 소정의 깊이를 가지는 홈 형상으로 형성될 수도 있다. 부착홈은 압전 액츄에이터(220)를 부착시키고자 하는 방향에 따라 진동홈의 둘레의 임의의 위치에 구비될 수 있다. 본 실시예의 경우 진동홈의 평면이 직사각형으로 형성되며, 부착홈은 진동홈의 세 테두리에 각각 구비된다. 압전 액츄에이터(220)는 각각의 부착홈에 선택적으로 부착될 수 있는데, 압전 액츄에이터(220)는 프레임(210)의 길이 방향을 따라 놓이거나 길이 방향에 수직 방향으로 놓일 수 있다.
압전 액츄에이터(220)는 일단이 프레임(210)의 부착홈에 부착되고 타단은 자유단이 됨으로써 캔틸레버(Cantilever) 방식으로 프레임(210)에 부착된다. 압전 액츄에이터(220)에 부착홈에 부착되면 압전 액츄에이터(220)는 터치 스크린(110)의 배면에 위치하게 된다. 압전 액츄에이터(220)는 프레임(210)의 부착홈에 부착된 상태에서 구동 신호에 의해 구동되어 터치 스크린(110)을 가진시킨다. 압전 액츄에이터(220)가 캔틸레버 방식으로 프레임(210)에 부착됨으로써 압전 액츄에이터(220)의 구동 시 부착홈에 부착되는 압전 액츄에이터(220)의 일단에는 변위가 발생하지 않고 자유단이 되는 압전 액츄에이터(220)의 타단에는 최대 변위가 발생한다. 즉, 압전 액츄에이터(220)의 구동 시 프레임(210)은 가진되지 않으며 오직 터치 스크린(110)만이 압전 액츄에이터(220)의 자유단에 의해 가진된다. 따라서 본 실시예에 따른 진동촉각 제공 장치(100)가 적용된 모바일 장치를 쥐고 있는 사용자의 손에는 촉각 패턴이 전달 되지 않으며, 사용자는 손가락으로 누른 터치 스크린(110)의 표면에서만 진동 패턴을 느낄 수 있다.
본 실시예에서 사용되는 압전 액츄에이터(220)는 빠른 응답시간을 갖고, 위상과 진폭, 주파수의 독립적인 제어가 가능하며, 저전압 하에서도 사용자의 감각 수용기를 자극할 수 있는 충분한 변위를 발생시킬 수 있고, 소형의 모바일 장치에 적용할 수 있을 만큼 크기가 작은 특성을 가지는 것이 바람직하다. 압전 액츄에이터(220)는, 예컨대 바이몰프(Bimorph) 타입의 압전 벤딩 액츄에이터가 사용될 수 있다. 그러나, 압전 액츄에이터(220)는 바이몰프 타입에 한정되는 것이 아니며, 캔틸레버 방식으로 프레임(210)에 부착되어 터치 스크린(110)의 표면의 가진시킬 수 있는 액츄에이터라면 다양한 방식의 액츄에이터가 적용될 수 있다.
도 3은 본 실시예에 따른 진동촉각 제공 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
진동촉각 제공 장치(100)에 구비된 터치 스크린(110)은 터치 방식으로 사용자 명령을 입력 받는다(S310). 즉, 진동촉각 제공 장치(100)는 구동중인 애플리케이션 또는 운영체제에 따라 그래픽 객체가 터치 스크린(110)을 통해 출력되도록 한다. 이때, 사용자는 진동촉각 제공 장치(100)에 구비된 터치 스크린(110)에 대한 사용자의 신체 또는 펜과 같은 물질의 접촉에 의한 사용자 명령을 입력하는 것이다.
진동촉각 제공 장치(100)에 구비된 구동 신호 생성부(130)는 터치 스크린(110)으로부터 터치 이벤트가 발생하는지의 여부를 확인한다(S320). 단계 S320의 확인 결과, 터치 스크린(110)으로부터 터치 이벤트가 발생하는 경우, 진동촉각 제공 장치(100)에 구비된 구동 신호 생성부(130)는 터치 이벤트에 대응하는 신호 속성을 이용하여 구동 신호를 생성한다(S330). 단계 S330에서 진동촉각 제공 장치(100)는 터치 이벤트에 대응하는 진동촉각 패턴을 결정하고, 결정된 진동촉각 패턴에 대응하는 신호 속성에 기초하여 구동 신호를 생성한다. 또한, 진동촉각 제공 장치(100)는 압전 액츄에이터(220) 중 터치 이벤트에 대응하는 진동촉각 패턴을 표현하기 위한 하나 또는 두 개 이상의 압전 액츄에이터를 결정하고, 결정된 각각의 압전 액츄에이터에 대해 터치 이벤트에 대응하는 진동촉각 패턴을 표현하기 위한 신호 속성을 결정하고, 결정된 신호 속성에 기초하여 구동 신호를 생성한다.
여기서, 신호 속성은 신호의 기본 파형 속성, 진폭 속성, 신호 길이 속성, 초기 위상 지연 속성, DC 오프셋 속성, 시작 지연 시간 속성, 상승 시간 속성, 지속 시간 속성, 하강 시간 속성, 상수 편차 속성, 블록 파형 속성, 최종 진폭값 속성, 최종 주파수값 속성, 기본 파형 반복수 속성, 블록 파형 반복수 속성 및 블럭 파형 간의 시간차값 속성 중 적어도 하나 이상의 속성을 포함한다. 이러한 각각의 신호 속성에 대해 설명하자면 다음과 같다. 기본 파형 속성은 사인파, 사다리꼴파, 종형파 세 가지 중 한 가지를 규정하는 속성을 말한다. 즉, 사인파는 사인, 코사인 형태의 파형에 대응되며, 사다리꼴파는 다른 속성들을 조합하여 삼각파, 톱니파, 사각파 등으로의 변형이 가능한 파형이고, 종형파는 가우시안파와 유사한 것으로 파형의 형태가 가우시안 곡선과 같으나, 형태만 유사할 뿐 수학적으로 묘사될 필요는 없다. 진폭 속성은 신호의 평균 위치에서 최대로 벗어난 수치를 규정하는 속성이다. 신호 길이 속성은 기본 파형의 시작부터 끝까지 걸리는 시간 길이를 규정하는 속성이다. 초기 위상 지연 속성은 시간축을 기준으로 기본 파형을 시프트하는 속성이다. DC 오프셋 속성은 진폭의 DC 성분 크기를 규정하는 속성이다. 시작 지연 시간 속성은 사다리꼴파를 기본 파형으로 할 경우에만 필요한 속성으로, 파형의 시작부터 파형이 상승 또는 하강을 시작하는 구간까지의 시간 구간 길이를 규정하는 속성이다. 이하, 상승 시간 속성, 지속 시간 속성, 하강 시간 속성도 사다리꼴파를 기본 파형으로 할 경우에만 필요한 속성이다. 상승 시간 속성은 평균치에서 최대 진폭으로 상승하는데 응답하는 소요시간을 규정하는 속성이다. 지속 시간 속성은 상승을 마친 후 하강 전까지 진폭을 유지하는 시간 구간의 길이를 규정하는 속성이다. 하강 시간 속성은 최대 진폭에서 평균치로 하락하는 데 응답하는 소요시간을 규정하는 속성이다. 상수 편차 속성은 종형파를 기본 파형으로 할 경우에만 필요한 속성으로, 상승시점과 하강시점까지의 구간을 규정하는 속성이다. 블록 파형 속성은 전술한 다양한 속성을 조합한 기본 파형을 여러 차례 반복하거나 진폭과 주파수에 변화를 주어 더 복잡하고 큰 파형(다른 파형)을 만드는 속성이다. 최종 진폭값 속성은 신호의 진폭이 주어진 시간 구간에서 선형적으로 변화하여 도달하는 최종값(Final Value) 을 규정하는 속성이다. 최종 주파수값 속성은 신호의 주파수가 주어진 시간 구간에서 선형적으로 변화하여 도달하는 최종값(Final Value)을 규정하는 속성이다. 기본 파형 반복수 속성은 지정된 기본 파형이 몇 차례 반복되는지를 규정한 속성이다. 블록 파형 반복수 속성은 지정된 블록 파형이 몇 차례 반복되는지를 규정한 속성이다. 블럭 파형 간의 시간차값 속성은 블럭 파형과 후속 블럭 파형 간의 시간 간격을 규정한 속성이다.
진동촉각 제공 장치(100)에 구비된 액츄에이터 제어부(140)는 생성된 구동 신호를 이용하여 적어도 하나의 압전 액츄에이터(220)가 구동되도록 하여 터치 스크린(110)의 표면 상에 구동 신호에 대응되는 진동촉각 패턴을 형성시키도록 제어한다(S340). 단계 S340에서 진동촉각 패턴이란, 구동 신호의 진폭을 변조하여 시간에 따라 터치 스크린(110)이 표면 상의 특정 위치에서 발생하는 진동의 크기를 변화시키거나, 구동 신호의 주파수를 변조하여 시간에 따라 터치 스크린의 표면 상에서 최대 변위가 발생하는 위치를 변화시키는 패턴이다.
여기서, 진동촉각 패턴은 클릭 패턴, 드래그 패턴, 줌 패턴, 스크롤 패턴, 진동 흐름 패턴 중 적어도 하나 이상의 패턴을 포함한다. 이러한 각각의 진동촉각 패턴에 대해 설명하자면 다음과 같다. 클릭 패턴은 기본적으로 사인파를 이용하며, 기 설정된 단일 사인 펄스파(Single Sine Pulse Wave)의 진폭 속성, 주파수 속성에 따라 터치 스크린(110)의 접촉을 감지하여 압전 액츄에이터(220) 전부가 동일한 단일 사인 펄스파와 함께 동작되도록 하는 패턴이다. 드래그 패턴은 블록 파형 속성, 기본 파형 반복수 속성, 블록 파형 반복수 속성을 조합하여 가우시안파(Gaussian Wave)를 기본 파형으로 하여 생성하며, 설정된 각 속성의 값에 따라 터치 스크린(110)의 접촉을 감지하여 압전 액츄에이터(220) 전부가 동일한 가우시안파와 함께 동작되도록 하는 패턴이다. 줌 패턴은 블록 파형 속성, 기본 파형 반복수 속성, 블록 파형 반복수 속성의 값이 변하는 기본 파형으로한 사인파를 이용하며, 설정된 각 속성에 따라 줌인 또는 줌아웃으로 파형과 파형 사이의 시간 간격의 값이 변경하도록 하는 패턴이다. 스크롤 패턴은 비대칭 삼각파를 이용하며, 비대칭 삼각파의 경우, 진폭 속성, 시작 지연 시간 속성, 상승 시간 속성, 하강 시간 속성에 따라 압전 액츄에이터 중 적어도 두 개가 동작되도록 하는 패턴이다. 진동 흐름 패턴은 압전 액츄에이터 중 적어도 두 개가 상이한 두 신호로 동작되도록 하며, 신호의 다양한 속성의 조합에 따라 진폭과 주파수가 변경되도록 하는 패턴이다.
도 3에서는 단계 S310 내지 단계 S340을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 3에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 단계 S310 내지 단계 S340 중 하나 이상의 단계를 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 3은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
전술한 바와 같이 도 3에 기재된 본 실시예에 따른 진동촉각 제공 방법은 프로그램으로 구현되고 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다. 본 실시예에 따른 진동촉각 제공 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록되고 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 이러한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다. 또한, 본 실시예를 구현하기 위한 기능적인(Functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다.
도 4는 본 실시예에 따른 XML 표현 신택스를 나타낸 예시도이다.
도 4에 도시된 조항은 파라미터화된 촉각 타입(Parameterized Tactile Type)의 신택스(Syntax)와 시맨틱스(Semantics)를 규정한다. 즉, 복잡한 타입(Complex Type)을 파라미터화된 촉각 패턴 타입(Parameterized Tactile Type)으로 명명하여 새롭게 규정하고, 특정 촉각 패턴을 규정하는 신규 요소 기본 파형 타입(BaseWaveForm Type)과 블록 파형 타입(BlockWaveForm Type)을 추가하였다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, MPEG-V의 인수화된 촉각 타입(Parameterized Tactile Type)에 대한 신택스에서 다양한 파라미터를 조합하여 생성 가능한 촉각 패턴에 대한 구성요소(Element)가 새롭게 정의되며, 촉각 패턴 타입의 속성으로서 진동촉각 제공 장치(100)의 압전 액츄에이터를 구동하기 위한 신호의 생성을 위한 신호 속성들, 예컨대, 신호의
기본 파형 속성, 진폭 속성, 신호 길이 속성, 초기 위상 지연 속성, DC 오프셋 속성, 시작 지연 시간 속성, 상승 시간 속성, 지속 시간 속성, 하강 시간 속성, 상수 편 속성, 블록 파형 속성, 최종 진폭값 속성, 최종 주파수값 속성, 기본 파형 반복수 속성, 블록 파형 반복 속성 및 블럭 파형 간의 시간차값 속성 중 적어도 하나 이상의 속성이 정의된다.
도 5a, 도 5b 및 도 5c는 본 실시예에 따른 기술자 컴포넌트 시맨틱스를 나타낸 예시도이다.
수정된 촉각 타입의 시맨틱스는 도 5a, 도 5b 및 도 5c와 같다. 도 4에서 설명한 신호 속성들은 진동촉각 제공 장치(100)에 저장될 수 있으며, 사용자가 특정 신체 부위(가령, 손가락)를 이용하여 진동촉각 제공 장치(100)에 부착된 터치 스크린(110)을 터치하는 등의 터치 이벤트가 발생하면, 그 터치 이벤트에 대응하는 신호 속성들을 이용하여 구동 신호를 생성하고, 생성된 구동 신호를 이용하여 진동촉각 제공 장치(100)의 압전 액츄에이터(220)를 구동하게 된다. 이러한, 터치 이벤트로는 클릭, 드래그, 줌, 스크롤, 진동 흐름 등을 포함할 수 있으며, 특정 터치 이벤트가 발생하면, 그 터치 이벤트에 대응하는 진동촉각을 표현하기 위한 신호 속성들에 의해 적어도 하나 이상의 압전 액츄에이터(220)의 구동을 위한 구동 신호를 생성하게 되는 것이다.
이하 도 6a 내지 도 6b에서는, 각 터치 이벤트에 대응하는 진동촉각을 표현하는 방법을 예시적으로 설명한다. 즉, 도 6a 내지 도 6b에서 제안한 방법을 이용하여 다양한 촉각패턴을 어떻게 생성하는지의 예들을 보여준다. 또한, 각 속성의 구체적 값은 터치 스크린(110)의 물성, 압전 액츄에이터(220)의 수 및 압전 액츄에이터(220)들의 위치에 따라 다를 수 있으므로, 경험적으로 결정될 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 본 실시예에 따른 사각파 생성, 비대칭 심각파 생성을 설명하기 위한 예시도이다.
진동촉각 제공 장치(100)에서 사용자가 가볍게 스크린을 누를 때 스크린 상의 어떤 것이 클릭되는 것과 같은 클릭 감각을 주기 위해서 특정 진동패턴을 이용한다고 가정한다. 즉, 도 6a에 도시된 바와 같이, 진동촉각 제공 장치(100)는 각변 가장자리에 하나씩 다음과 같이 네 개의 압전 액츄에이터(220)를 갖는 데, 상측(도 6a에 도시된 '①'번), 좌측(도 6a에 도시된 '②'번), 하측(도 6a에 도시된 '③'번), 또한 우측(도 6a에 도시된 '④'번)에 배치한다. 이때, 유의할 점은 모든 휴대 기기에서 동일한 느낌(진동패턴)을 주려고 해도 각각의 휴대 기기마다 적합한 촉각 패턴이 달라질 수 있다는 점이다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 진동촉각 제공 장치 110: 터치 스크린
120: 정보 처리부 130: 구동 신호 생성부
132: 저장부 140: 액츄에이터 제어부
210: 프레임 220: 압전 액츄에이터
120: 정보 처리부 130: 구동 신호 생성부
132: 저장부 140: 액츄에이터 제어부
210: 프레임 220: 압전 액츄에이터
Claims (57)
- 그래픽 객체를 표시하며, 터치 방식으로 사용자 명령을 입력 받는 터치 스크린;
상기 터치 스크린으로부터 터치 이벤트가 발생하는 경우, 상기 터치 이벤트에 대응하는 신호 속성(Signal Attribute)을 이용하여 구동 신호를 생성하는 구동 신호 생성부; 및
생성된 상기 구동 신호를 이용하여 구비된 적어도 하나의 압전 액츄에이터가 구동되도록 하여 상기 터치 스크린의 표면 상에 상기 구동 신호에 대응되는 진동촉각 패턴(Vibrotactile Pattern)을 형성시키도록 제어하는 액츄에이터 제어부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 구동 신호 생성부는,
상기 터치 이벤트에 대응하는 상기 진동촉각 패턴을 결정하고, 결정된 상기 진동촉각 패턴에 대응하는 상기 신호 속성에 기초하여 구동 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 구동 신호 생성부는,
상기 압전 액츄에이터 중 상기 터치 이벤트에 대응하는 상기 진동촉각 패턴을 표현하기 위한 하나 또는 두 개 이상의 압전 액츄에이터를 결정하고, 결정된 각각의 압전 액츄에이터에 대해 상기 터치 이벤트에 대응하는 상기 진동촉각 패턴을 표현하기 위한 상기 신호 속성을 결정하고, 결정된 상기 신호 속성에 기초하여 상기 구동 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 신호 속성은,
기본 파형(baseWaveForm) 속성, 진폭(amplitude) 속성, 신호 길이(signalLength) 속성, 초기 위상 지연(phaseDelay) 속성, DC 오프셋(offset) 속성, 시작 지연 시간(startDelay) 속성, 상승 시간(risingTime) 속성, 지속 시간(highTime) 속성, 하강 시간(fallingTime) 속성, 상수 편차(constantVariation) 속성, 블록 파형(blockWaveForm) 속성, 최종 진폭값(amplitudeChangeTo) 속성, 최종 주파수값(frequencyChangeTo) 속성, 기본 파형 반복수(numOfbaseRepeats) 속성, 블록 파형 반복수(numOfblockRepeats) 속성 및 블럭 파형 간의 시간차값(intervalBetweenBlocks) 속성 중 적어도 하나 이상의 속성을 포함하는 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 기본 파형 속성은,
사인파, 사다리꼴파, 종형(bell-type)파 세 가지 중 한 가지를 규정하는 속성인 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 진폭 속성은,
신호의 평균 위치에서 최대로 벗어난(Maximum Displacement) 수치를 규정하는 속성인 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 신호 길이 속성은,
기본 파형의 시작부터 끝까지 걸리는 시간 길이를 규정하는 속성인 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 초기 위상 지연 속성은,
시간축을 기준으로 기본 파형을 시프트(Shift)하는 속성인 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 DC 오프셋 속성은,
진폭의 DC 성분 크기를 규정하는 속성인 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 시작 지연 시간 속성은,
파형의 시작부터 파형이 상승 또는 하강을 시작하는 구간까지의 시간 구간 길이를 규정하는 속성인 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 상승 시간 속성은,
평균치에서 최대 진폭으로 상승하는데 응답하는 소요시간을 규정하는 속성인 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 지속 시간 속성은,
상승을 마친 후 하강 전까지 진폭을 유지하는 시간 구간의 길이를 규정하는 속성인 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 하강 시간 속성은,
최대 진폭에서 평균치로 하락하는 데 응답하는 소요시간을 규정하는 속성인 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 상수 편차 속성은,
상승시점과 하강시점까지의 구간을 규정하는 속성인 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 블록 파형 속성은,
상기 신호 속성을 조합한 기본 파형을 여러 차례 반복하거나 진폭과 주파수에 변화를 주어 다른 파형을 만드는 속성인 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 최종 진폭값 속성은,
신호의 진폭이 주어진 시간 구간에서 선형적으로 변화하여 도달하는 최종값(Final Value) 을 규정하는 속성인 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 최종 주파수값 속성은,
신호의 주파수가 주어진 시간 구간에서 선형적으로 변화하여 도달하는 최종값(Final Value)을 규정하는 속성인 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 기본 파형 반복수 속성은,
지정된 기본 파형이 몇 차례 반복되는지를 규정하는 속성인 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 블록 파형 반복수 속성은,
지정된 블록 파형이 몇 차례 반복되는지를 규정하는 속성인 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 블럭 파형 간의 시간차값 속성은,
블럭 파형과 후속 블럭 파형 간의 시간 간격을 규정하는 속성인 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 진동촉각 패턴은,
클릭(Click) 패턴, 드래그(Drag) 패턴, 줌(Zooming) 패턴, 스크롤(Scroll) 패턴, 진동 흐름(Vibration Flow) 패턴 중 적어도 하나 이상의 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 장치. - 제 21 항에 있어서,
상기 클릭 패턴은,
기본적으로 사인파(Sine Wave)를 이용하며, 기 설정된 단일 사인 펄스파(Single Sine Pulse Wave)의 상기 진폭 속성, 상기 주파수 속성에 따라 상기 터치 스크린의 접촉을 감지하여 상기 압전 액츄에이터 전부가 동일한 상기 단일 사인 펄스파와 함께 동작되도록 하는 패턴인 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 장치. - 제 21 항에 있어서,
상기 드래그 패턴은,
상기 블록 파형 속성, 상기 기본 파형 반복수 속성, 상기 블록 파형 반복수 속성을 조합하여 가우시안파(Gaussian Wave)를 기본파형으로 생성하며, 상기 블록 파형 속성, 상기 기본 파형 반복수 속성, 상기 블록 파형 반복수 속성의 값에 따라 상기 터치 스크린의 접촉을 감지하여 상기 압전 액츄에이터 전부가 동일한 가우시안파와 함께 동작되도록 하는 패턴인 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 장치. - 제 21 항에 있어서,
상기 줌 패턴은,
상기 블록 파형 속성, 상기 기본 파형 반복수 속성, 상기 블록 파형 반복수 속성의 값이 변하는 기본 파형으로한 사인파를 이용하며, 상기 블록 파형 속성, 상기 기본 파형 반복수 속성, 상기 블록 파형 반복수 속성에 따라 줌인 또는 줌아웃으로 파형과 파형 사이의 시간 간격의 값이 변경하도록 하는 패턴인 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 장치. - 제 21 항에 있어서,
상기 스크롤 패턴은,
비대칭 삼각파를 이용하며, 비대칭 삼각파의 경우, 상기 진폭 속성, 상기 시작 지연 시간 속성, 상기 상승 시간 속성, 상기 하강 시간 속성에 따라 상기 압전 액츄에이터 중 적어도 두 개가 동작되도록 하는 패턴인 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 장치. - 제 21 항에 있어서,
상기 진동 흐름 패턴은,
상기 압전 액츄에이터 중 적어도 두 개가 상이한 두 신호로 동작되도록 하며, 상기 신호 속성의 조합에 따라 진폭과 주파수가 변경되도록 하는 패턴인 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 진동촉각 패턴은,
상기 구동 신호의 진폭을 변조하여 시간에 따라 상기 터치 스크린이 표면 상의 특정 위치에서 발생하는 진동의 크기를 변화시키거나, 상기 구동 신호의 주파수를 변조하여 시간에 따라 상기 터치 스크린의 표면 상에서 최대 변위가 발생하는 위치를 변화시키는 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 터치 이벤트는,
상기 터치 스크린에 대한 접촉을 감지한 패턴 또는 상기 터치 스크린을 통한 상기 그래픽 객체의 출력에 의한 패턴인 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 터치 스크린을 전면에 결합하는 프레임(Frame)을 추가로 포함하되,
상기 압전 액츄에이터는 상기 프레임의 내측 테두리에 구비되는 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 압전 액츄에이터는 서로 다른 위치에 적어도 둘 이상 구비되고, 상기 진동촉각 패턴은 서로 다른 상기 압전 액츄에이터를 시간차를 두고 가진시킴으로써 발생되는 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 장치. - 그래픽 객체를 표시하며, 터치 방식으로 사용자 명령을 입력 받는 터치 스크린;
상기 터치 스크린을 전면에 결합하는 프레임(Frame);
상기 터치 스크린의 배면에 위치하도록 상기 프레임에 부착되어 상기 터치 스크린을 가진시키는 압전 액츄에이터(Piezoelectric Actuators);
상기 터치 스크린으로부터 터치 이벤트가 발생하는 경우, 상기 터치 이벤트에 대응하는 신호 속성(Signal Attribute)을 이용하여 구동 신호를 생성하는 구동 신호 생성부; 및
생성된 상기 구동 신호를 이용하여 적어도 하나의 상기 압전 액츄에이터가 구동되도록 하여 상기 터치 스크린의 표면 상에 상기 구동 신호에 대응되는 진동촉각 패턴(Vibrotactile Pattern)을 형성시키도록 제어하는 액츄에이터 제어부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 장치. - 진동촉각 제공 장치가 진동촉각을 제공하는 방법에 있어서,
터치 방식으로 사용자 명령을 입력 받는 입력 과정;
상기 사용자 명령에 따른 터치 이벤트가 발생하는 경우, 상기 터치 이벤트에 대응하는 신호 속성을 이용하여 구동 신호를 생성하는 생성 과정; 및
생성된 상기 구동 신호를 이용하여 적어도 하나의 상기 압전 액츄에이터가 구동되도록 하여 상기 구동 신호에 대응되는 진동촉각 패턴(Vibrotactile Pattern)을 형성시키도록 제어하는 제어 과정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 방법. - 제 32 항에 있어서,
상기 생성 과정은,
상기 터치 이벤트에 대응하는 상기 진동촉각 패턴을 결정하고, 결정된 상기 진동촉각 패턴에 대응하는 상기 신호 속성에 기초하여 구동 신호를 생성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 방법. - 제 32 항에 있어서,
상기 생성 과정은,
상기 압전 액츄에이터 중 상기 터치 이벤트에 대응하는 상기 진동촉각 패턴을 표현하기 위한 하나 또는 두 개 이상의 압전 액츄에이터를 결정하고, 결정된 각각의 압전 액츄에이터에 대해 상기 터치 이벤트에 대응하는 상기 진동촉각 패턴을 표현하기 위한 상기 신호 속성을 결정하고, 결정된 상기 신호 속성에 기초하여 상기 구동 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 방법. - 제 32 항에 있어서,
상기 신호 속성은,
기본 파형 속성, 진폭 속성, 신호 길이(signalLength) 속성, 초기 위상 지연(phaseDelay) 속성, DC 오프셋(offset) 속성, 시작 지연 시간(startDelay) 속성, 상승 시간(risingTime) 속성, 지속 시간(highTime) 속성, 하강 시간(fallingTime) 속성, 상수 편차(constantVariation) 속성, 블록 파형(blockWaveForm) 속성, 최종 진폭값(amplitudeChangeTo) 속성, 최종 주파수값(frequencyChangeTo) 속성, 기본 파형 반복수(numOfbaseRepeats) 속성, 블록 파형 반복수(numOfblockRepeats) 속성 및 블럭 파형 간의 시간차값(intervalBetweenBlocks) 속성 중 적어도 하나 이상의 속성을 포함하는 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 방법. - 제 35 항에 있어서,
상기 기본 파형 속성은,
사인파, 사다리꼴파, 종형(bell-type)파 세 가지 중 한 가지를 규정하는 속성인 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 방법. - 제 35 항에 있어서,
상기 진폭 속성은,
신호의 평균 위치에서 최대로 벗어난(Maximum Displacement) 수치를 규정하는 속성인 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 방법. - 제 35 항에 있어서,
상기 신호 길이 속성은,
기본 파형의 시작부터 끝까지 걸리는 시간 길이를 규정하는 속성인 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 방법. - 제 35 항에 있어서,
상기 초기 위상 지연 속성은,
시간축을 기준으로 기본 파형을 시프트(Shift)하는 속성인 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 방법. - 제 35 항에 있어서,
상기 DC 오프셋 속성은,
진폭의 DC 성분 크기를 규정하는 속성인 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 방법. - 제 35 항에 있어서,
상기 시작 지연 시간 속성은,
파형의 시작부터 파형이 상승 또는 하강을 시작하는 구간까지의 시간 구간 길이를 규정하는 속성인 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 방법. - 제 35 항에 있어서,
상기 상승 시간 속성은,
평균치에서 최대 진폭으로 상승하는데 응답하는 소요시간을 규정하는 속성인 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 방법. - 제 35 항에 있어서,
상기 지속 시간 속성은,
상승을 마친 후 하강 전까지 진폭을 유지하는 시간 구간의 길이를 규정하는 속성인 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 방법. - 제 35 항에 있어서,
상기 하강 시간 속성은,
최대 진폭에서 평균치로 하락하는 데 응답하는 소요시간을 규정하는 속성인 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 방법. - 제 35 항에 있어서,
상기 상수 편차 속성은,
상승시점과 하강시점까지의 구간을 규정하는 속성인 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 방법. - 제 35 항에 있어서,
상기 블록 파형 속성은,
상기 신호 속성을 조합한 기본 파형을 여러 차례 반복하거나 진폭과 주파수에 변화를 주어 다른 파형을 만드는 속성인 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 방법. - 제 35 항에 있어서,
상기 최종 진폭값 속성은,
신호의 진폭이 주어진 시간 구간에서 선형적으로 변화하여 도달하는 최종값(Final Value) 을 규정하는 속성인 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 방법. - 제 35 항에 있어서,
상기 최종 주파수값 속성은,
신호의 주파수가 주어진 시간 구간에서 선형적으로 변화하여 도달하는 최종값(Final Value)을 규정하는 속성인 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 방법. - 제 35 항에 있어서,
상기 기본 파형 반복수 속성은,
지정된 기본 파형이 몇 차례 반복되는지를 규정하는 속성인 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 방법. - 제 35 항에 있어서,
상기 블록 파형 반복수 속성은,
지정된 블록 파형이 몇 차례 반복되는지를 규정하는 속성인 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 방법. - 제 35 항에 있어서,
상기 블럭 파형 간의 시간차값 속성은,
블럭 파형과 후속 블럭 파형 간의 시간 간격을 규정하는 속성인 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 방법. - 제 35 항에 있어서,
상기 진동촉각 패턴은,
클릭(Click) 패턴, 드래그(Drag) 패턴, 줌(Zooming) 패턴, 스크롤(Scroll) 패턴, 진동 흐름(Vibration Flow) 패턴 중 적어도 하나 이상의 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 방법. - 제 52 항에 있어서,
상기 클릭 패턴은,
기본적으로 사인파(Sine Wave)를 이용하며, 기 설정된 단일 사인 펄스파(Single Sine Pulse Wave)의 상기 진폭 속성, 상기 주파수 속성에 따라 상기 터치 이벤트를 감지하여 상기 압전 액츄에이터 전부가 동일한 상기 단일 사인 펄스파와 함께 동작되도록 하는 패턴인 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 방법. - 제 52 항에 있어서,
상기 드래그 패턴은,
상기 블록 파형 속성, 상기 기본 파형 반복수 속성, 상기 블록 파형 반복수 속성을 조합하여 가우시안파(Gaussian Wave)를 기본파형으로 생성하며, 상기 블록 파형 속성, 상기 기본 파형 반복수 속성, 상기 블록 파형 반복수 속성의 값에 따라 상기 터치 이벤트를 감지하여 상기 압전 액츄에이터 전부가 동일한 가우시안파와 함께 동작되도록 하는 패턴인 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 방법. - 제 52 항에 있어서,
상기 줌 패턴은,
상기 블록 파형 속성, 상기 기본 파형 반복수 속성, 상기 블록 파형 반복수 속성의 값이 변하는 기본 파형으로한 사인파를 이용하며, 상기 블록 파형 속성, 상기 기본 파형 반복수 속성, 상기 블록 파형 반복수 속성에 따라 줌인 또는 줌아웃으로 파형과 파형 사이의 시간 간격의 값이 변경하도록 하는 패턴인 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 방법. - 제 52 항에 있어서,
상기 스크롤 패턴은,
비대칭 삼각파를 이용하며, 비대칭 삼각파의 경우, 상기 진폭 속성, 상기 시작 지연 시간 속성, 상기 상승 시간 속성, 상기 하강 시간 속성에 따라 상기 압전 액츄에이터 중 적어도 두 개가 동작되도록 하는 패턴인 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 방법. - 제 52 항에 있어서,
상기 진동 흐름 패턴은,
상기 압전 액츄에이터 중 적어도 두 개가 상이한 두 신호로 동작되도록 하며, 상기 신호 속성의 조합에 따라 진폭과 주파수가 변경되도록 하는 패턴인 것을 특징으로 하는 진동촉각 제공 방법.
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