KR20130024420A

KR20130024420A - 햅틱 피드백 생성방법 및 햅틱 피드백 생성장치

Info

Publication number: KR20130024420A
Application number: KR1020110087867A
Authority: KR
Inventors: 조영준; 황경훈; 정문채; 김선욱
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2011-08-31
Filing date: 2011-08-31
Publication date: 2013-03-08

Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 햅틱 피드백 생성장치는 햅틱 피드백(haptic feedback)을 발생시키도록 구동하는 액추에이터(actuator), 액추에이터의 구동에 의한 구동 변화량을 감지하는 센서(sensor), 액추에이터를 구동하는 제1 구동신호, 구동 변화량을 이용하여 햅틱 피드백을 제어하는 제2 구동신호를 생성하는 구동 드라이버(driver)를 포함한다.

Description

햅틱 피드백 생성방법 및 햅틱 피드백 생성장치 {METHOD AND APPARATUS FOR GENERATING HAPTIC FEEDBACK}

본 발명은 햅틱 피드백(haptic feedback)을 생성하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 센서로부터 감지된 신호에 기초하여 햅틱 피드백을 생성하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

컴퓨터 기반의 시스템이 발전함에 따라, 인간과 기계간 인터페이스의 용이성은 중요해지고 있다. 인간과 기계간 인터페이스는 누구에게나 직관적이고, 쉽게 사용될 수 있어야 한다. 인터페이스 장치 중 터치 스크린 또는 터치 패드는 가장 직관적이고 쉽게 사용이 가능하다.

터치 스크린은 촉각 센싱이 가능한 판넬과 디스플레이 장치로 이루어진다. 일반적으로, 터치 스크린은 외부에서 스크린을 직접 접촉함으로써 터치 스크린내 포인터의 위치와 기능을 조작할 수 있다. 한편, 터치스크린에 햅틱 피드백을 제공하기 위해 햅틱 피드백 생성장치의 개발이 활발히 이루어지고 있다. 여기서 햅틱(haptic)이란 물체를 만질 때, 사람의 손가락 끝으로 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.

특히, 진동 효과들, 또는 진동 촉각 햅틱 효과들은 사용자에게 특정 이벤트들을 경보하거나, 시뮬레이션된 또는 가상 환경 내에서 더 큰 감각적 몰입도(sensory immersion)를 생성하기 위한 현실적인 피드백(realistic feedback)을 제공하는데 유용할 수 있다.

최근 모바일 기기에 터치 스크린 또는 터치 패드를 탑재함으로써, 버튼 클릭감 및 시각적인 정보의 전달과 함께 몰입감을 제공하기 위한 햅틱 피드백을 제시하고 있다. 모바일 기기의 햅틱 피드백을 발생하기 위해, 진동 모터, 선형 공진 모터(LRA, linear resonant actuator), 피에조 액추에이터(Piezo actuator) 등의 햅틱 액추에이터를 이용한다. 그러나, 액추에이터를 구동하면, 관성 등에 의해 잔진동(residual vibration)이 생기게 되고, 잔진동은 버튼 클릭감이나 다양한 햅틱 패턴을 생성하는데 가장 큰 장애 요소이다. 또한, 잔진동은 외부환경, 즉, 모바일 기기 또는 액추에이터의 열 발생, 외부에서 가하는 힘 또는 움직임에 따라 발생횟수 및 진동의 크기가 증가한다. 따라서, 이러한 잔진동을 줄이기 위한 햅틱 피드백 생성장치가 요구된다.

본 발명은 햅틱 피드백을 효과적으로 생성하기 위해, 잔진동을 줄이는 햅틱 피드백 생성장치 및 햅틱 피드백 생성방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이때, 드라이버는 제1 구동신호에 의한 액추에이터의 구동에 따른 잔진동(residual vibration)을 감소시키는 제2 구동신호를 생성하여 구동 드라이버에 인가할 수 있다.

그리고, 드라이버는 구동변화량로부터 양변위 되먹임(positive position feedback)을 통해 제2 구동신호를 생성할 수 있다.

또한, 드라이버는 기설정된 햅틱 피드백을 발생시키도록 액추에이터를 구동하는 제1 구동신호를 생성할 수 있다.

한편, 드라이버는 제1 구동신호의 주파수 변경에 의한 액추에이터의 구동 변화량이 일정하도록 액추에이터를 제어하는 제2 구동신호를 생성할 수 있다.

다음으로, 액추에이터는 전동모터, 초음파 모터, 피에조 액추에이터(Piezo actuator) 또는 선형 공진 액추에이터(LRA, linear resonant actuator)를 포함할 수 있다.

센서는 햅틱 피드백 생성장치의 위치, 속도, 가속도 또는 전자기력를 측정할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 햅틱 피드백 생성방법은 액추에이터(actuator)를 구동하는 제1 구동신호를 생성하는 단계, 액추에이터는 햅틱 피드백(haptic feedback)을 발생시킴, 제1 구동신호에 따라 액추에이터를 구동하여 햅틱 피드백이 발생하는 단계, 액추에이터의 구동에 의한 구동 변화량을 감지하는 단계 및 구동 변화량을 이용하여 햅틱 피드백을 제어하는 액추에이터의 제2 구동신호를 생성하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 햅틱 피드백 생성장치 및 햅틱 피드백 생성방법은 사용자의 몰입이 용이하도록 햅틱 피드백의 잔진동을 줄이는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 햅틱 인터페이스 또는 햅틱 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 햅틱 피드백 생성장치를 포함하는 모바일 기기의 블록도이다.
도 3는 본 발명의 실시 예에 따른 햅틱 피드백 생성장치의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 햅틱 피드백 생성장치를 사용하지 않은 경우의 구동신호와 구동 변화량의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 5은 본 발명의 실시 예에 따른 햅틱 피드백 생성장치를 사용한 경우의 구동신호와 구동 변화량의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 햅틱 피드백 생성방법의 순서도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명한다. 이하에서 설명하는 실시 예는 본원 발명의 기술적 사상을 설명하기 위한 예시로써 제공되는 것이며, 본 발명의 기술적 범위는 이하의 실시 예들에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 햅틱 인터페이스 또는 햅틱 시스템의 개념도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 햅틱 인터페이스의 햅틱 피드백 생성장치(10)는 사용자가 조작할 수 있는 터치 스크린(20)과 연결된다. 일례로, 터치 스크린(20)은 이미지를 표시하지 않는 경우에는 단순히 터치 패드의 역할을 수행하거나, 또는, 투명하게 구성되고, 화면을 표시하는 디스플레이 패널(30)과 결합하여 이미지를 표시하는 기능을 수행한다.

디스플레이 패널(30)은 브라운관(CRT, cathode ray tube), 액정 디스플레이(LCD, liquid crystal display), 플라즈마 디스플레이, 평면판표시장치(flat panel display) 또는 플렉시블 디스플레이(flexible display)일 수 있다.

사용자는 손이나 펜으로 터치 스크린(20)의 어느 한 곳을 접촉하여 접촉한 화면의 위치에 따라 사용자가 선택한 사항이 무엇인지를 파악하고 이에 대응하는 명령을 컴퓨터로 처리하도록 하여, 자신이 원하는 정보를 얻을 수 있다.

한편, 사용자가 터치 스크린(20)을 접촉하면, 햅틱 피드백 생성장치(10)는 사용자에게 햅틱 피드백을 제공할 수 있다. 햅틱 피드백은 터치 스크린(20) 표면 또는 사용자가 조작하려는 장치의 진동, 촉감, 열의 형태로 사용자에게 제공되며, 사용자는 터치 스크린(20)을 통한 인터페이스를 용이하게 할 수 있다.

또한, 햅틱 인터페이스는 모바일 기기에 탑재될 수 있다. 햅틱 인터페이스를 탑재가능한 모바일 기기로서, 노트북 컴퓨터(Laptop Computer), PMP(Portable Multimedia Player), PDA(Personal Digital Assistants), 셀룰러 전화(cellular Phone), 태블릿 컴퓨터(Tablet PC), MP3플레이어 또는 전자사전을 예로 들 수 있다. 사용자들은 예컨대 모바일 기기를 회전시키거나 흔드는 제스처를 통해서도 햅틱 피드백을 제공받을 수 있다. 햅틱 피드백 생성장치(10)를 포함하는 모바일 기기에 대해서는 도 2를 참조하여 이하 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 햅틱 피드백 생성장치(10)를 포함하는 모바일 기기(100)의 블록도이다.

상기 모바일 기기(100)는 무선 통신부(110), A/V(Audio/Video) 입력부(120), 사용자 입력부(130), 센싱부(140), 출력부(150), 메모리(160), 인터페이스부(170), 제어부(180) 및 전원 공급부(190) 등을 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 모바일 기기가 구현될 수도 있다.

이하, 상기 구성요소들에 대해 차례로 살펴본다.

무선 통신부(110)는 모바일 기기(100)와 무선 통신 시스템 사이 또는 모바일 기기(100)와 모바일 기기(100)가 위치한 네트워크 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신부(110)는 방송 수신 모듈(111), 이동통신 모듈(112), 무선 인터넷 모듈(113), 근거리 통신 모듈(114) 및 위치정보 모듈(115) 등을 포함할 수 있다.

방송 수신 모듈(111)은 방송 채널을 통하여 외부의 방송 관리 서버로부터 방송 신호 및/또는 방송 관련된 정보를 수신한다.

상기 방송 채널은 위성 채널, 지상파 채널을 포함할 수 있다. 상기 방송 관리 서버는, 방송 신호 및/또는 방송 관련 정보를 생성하여 송신하는 서버 또는 기 생성된 방송 신호 및/또는 방송 관련 정보를 제공받아 단말기에 송신하는 서버를 의미할 수 있다. 상기 방송 신호는, TV 방송 신호, 라디오 방송 신호, 데이터 방송 신호를 포함할 뿐만 아니라, TV 방송 신호 또는 라디오 방송 신호에 데이터 방송 신호가 결합한 형태의 방송 신호도 포함할 수 있다.

상기 방송 관련 정보는, 방송 채널, 방송 프로그램 또는 방송 서비스 제공자에 관련한 정보를 의미할 수 있다. 상기 방송 관련 정보는, 이동통신망을 통하여도 제공될 수 있다. 이러한 경우에는 상기 이동통신 모듈(112)에 의해 수신될 수 있다.

상기 방송 관련 정보는 다양한 형태로 존재할 수 있다. 예를 들어, DMB(Digital Multimedia Broadcasting)의 EPG(Electronic Program Guide) 또는 DVB-H(Digital Video Broadcast-Handheld)의 ESG(Electronic Service Guide) 등의 형태로 존재할 수 있다.

상기 방송 수신 모듈(111)은, 예를 들어, DMB-T(Digital Multimedia Broadcasting-Terrestrial), DMB-S(Digital Multimedia Broadcasting-Satellite), MediaFLO(Media Forward Link Only), DVB-H(Digital Video Broadcast-Handheld), ISDB-T(Integrated Services Digital Broadcast-Terrestrial) 등의 디지털 방송 시스템을 이용하여 디지털 방송 신호를 수신할 수 있다. 물론, 상기 방송 수신 모듈(111)은, 상술한 디지털 방송 시스템뿐만 아니라 다른 방송 시스템에 적합하도록 구성될 수도 있다.

방송 수신 모듈(111)을 통해 수신된 방송 신호 및/또는 방송 관련 정보는 메모리(160)에 저장될 수 있다.

이동통신 모듈(112)은, 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다. 상기 무선 신호는, 음성 호 신호, 화상 통화 호 신호 또는 문자/멀티미디어 메시지 송수신에 따른 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다.

무선 인터넷 모듈(113)은 무선 인터넷 접속을 위한 모듈을 말하는 것으로, 모바일 기기(100)에 내장되거나 외장될 수 있다. 무선 인터넷 기술로는 WLAN(Wireless LAN)(Wi-Fi), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 등이 이용될 수 있다.

근거리 통신 모듈(114)은 근거리 통신을 위한 모듈을 말한다. 근거리 통신(short range communication) 기술로 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), 지그비(ZigBee) 등이 이용될 수 있다.

위치정보 모듈(115)은 모바일 기기의 위치를 획득하기 위한 모듈로서, 그의 대표적인 예로는 GPS(Global Position System) 모듈이 있다.

도 2를 참조하면, A/V(Audio/Video) 입력부(120)는 오디오 신호 또는 비디오 신호 입력을 위한 것으로, 이에는 카메라(121)와 마이크(122) 등이 포함될 수 있다. 카메라(121)는 화상 통화모드 또는 촬영 모드에서 이미지 센서(14)에 의해 얻어지는 정지영상 또는 동영상 등의 화상 프레임을 처리한다. 처리된 화상 프레임은 디스플레이부(151)에 표시될 수 있다.

카메라(121)에서 처리된 화상 프레임은 메모리(160)에 저장되거나 무선 통신부(110)를 통하여 외부로 전송될 수 있다. 카메라(121)는 사용 환경에 따라 2개 이상이 구비될 수도 있다.

마이크(122)는 통화모드 또는 녹음모드, 음성인식 모드 등에서 마이크로폰(Microphone)에 의해 외부의 음향 신호를 입력받아 전기적인 음성 데이터로 처리한다. 처리된 음성 데이터는 통화 모드인 경우 이동통신 모듈(112)을 통하여 이동통신 기지국으로 송신 가능한 형태로 변환되어 출력될 수 있다. 마이크(122)에는 외부의 음향 신호를 입력받는 과정에서 발생되는 잡음(noise)을 제거하기 위한 다양한 잡음 제거 알고리즘이 구현될 수 있다.

사용자 입력부(130)는 사용자가 단말기의 동작 제어를 위한 입력 데이터를 발생시킨다. 사용자 입력부(130)는 키 패드(key pad) 돔 스위치 (dome switch), 터치 패드(정압/정전), 조그 휠, 조그 스위치 등으로 구성될 수 있다.

센싱부(140)는 모바일 기기(100)의 개폐 상태, 모바일 기기(100)의 위치, 사용자 접촉 유무, 모바일 기기의 방위, 모바일 기기의 가속/감속 등과 같이 모바일 기기(100)의 현 상태를 감지하여 모바일 기기(100)의 동작을 제어하기 위한 센싱 신호를 발생시킨다. 예를 들어 모바일 기기(100)가 슬라이드 폰 형태인 경우 슬라이드 폰의 개폐 여부를 센싱할 수 있다. 또한, 전원 공급부(190)의 전원 공급 여부, 인터페이스부(170)의 외부 기기 결합 여부 등을 센싱할 수도 있다. 한편, 상기 센싱부(140)는 근접 센서(141)를 포함할 수 있다.

출력부(150)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 이에는 디스플레이부(151), 음향 출력 모듈(152), 알람부(153), 및 햅틱 피드백 생성장치(10) 등이 포함될 수 있다.

디스플레이부(151)는 모바일 기기(100)에서 처리되는 정보를 표시(출력)한다. 예를 들어, 모바일 기기가 통화 모드인 경우 통화와 관련된 UI(User Interface) 또는 GUI(Graphic User Interface)를 표시한다. 모바일 기기(100)가 화상 통화 모드 또는 촬영 모드인 경우에는 촬영 또는/및 수신된 영상 또는 UI, GUI를 표시한다.

디스플레이부(151)는 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

이들 중 일부 디스플레이는 그를 통해 외부를 볼 수 있도록 투명형 또는 광투과형으로 구성될 수 있다. 이는 투명 디스플레이라 호칭될 수 있는데, 상기 투명 디스플레이의 대표적인 예로는 TOLED(Transparant OLED) 등이 있다. 디스플레이부(151)의 후방 구조 또한 광 투과형 구조로 구성될 수 있다. 이러한 구조에 의하여, 사용자는 단말기 바디의 디스플레이부(151)가 차지하는 영역을 통해 단말기 바디의 후방에 위치한 사물을 볼 수 있다.

모바일 기기(100)의 구현 형태에 따라 디스플레이부(151)이 2개 이상 존재할 수 있다. 예를 들어, 모바일 기기(100)에는 복수의 디스플레이부들이 하나의 면에 이격되거나 일체로 배치될 수 있고, 또한 서로 다른 면에 각각 배치될 수도 있다.

디스플레이부(151)와 터치 동작을 감지하는 센서(이하, '터치 센서'라 함)가 상호 레이어 구조를 이루는 경우(이하, '터치 스크린(20)'이라 함)에, 디스플레이부(151)는 출력 장치 이외에 입력 장치로도 사용될 수 있다. 터치 센서는, 예를 들어, 터치 필름, 터치 시트, 터치 패드 등의 형태를 가질 수 있다.

터치 센서는 디스플레이부(151)의 특정 부위에 가해진 압력 또는 디스플레이부(151)의 특정 부위에 발생하는 정전 용량 등의 변화를 전기적인 입력신호로 변환하도록 구성될 수 있다. 터치 센서는 터치 되는 위치 및 면적뿐만 아니라, 터치 시의 압력까지도 검출할 수 있도록 구성될 수 있다.

터치 센서에 대한 터치 입력이 있는 경우, 그에 대응하는 신호(들)는 터치 제어기로 보내진다. 터치 제어기는 그 신호(들)를 처리한 다음 대응하는 데이터를 제어부(180)로 전송한다. 이로써, 제어부(180)는 디스플레이부(151)의 어느 영역이 터치 되었는지 여부 등을 알 수 있게 된다.

상기 터치스크린에 의해 감싸지는 모바일 기기의 내부 영역 또는 상기 터치 스크린(20)의 근처에 근접 센서(141)가 배치될 수 있다. 상기 근접 센서(14)는 소정의 검출면에 접근하는 물체, 혹은 근방에 존재하는 물체의 유무를 전자계의 힘 또는 적외선을 이용하여 기계적 접촉이 없이 검출하는 센서를 말한다.

상기 근접 센서의 예로는 투과형 광전 센서, 직접 반사형 광전 센서, 미러 반사형 광전 센서, 고주파 발진형 근접 센서, 정전용량형 근접 센서, 자기형 근접 센서, 적외선 근접 센서 등이 있다. 상기 터치스크린이 정전식인 경우에는 상기 포인터의 근접에 따른 전계의 변화로 상기 포인터의 근접을 검출하도록 구성된다. 이 경우 상기 터치 스크린(20)(터치 센서)은 근접 센서로 분류될 수도 있다.

이하에서는 설명의 편의를 위해, 상기 터치스크린 상에 포인터가 접촉되지 않으면서 근접되어 상기 포인터가 상기 터치스크린 상에 위치함이 인식되도록 하는 행위를 "근접 터치(proximity touch)"라고 칭하고, 상기 터치스크린 상에 포인터가 실제로 접촉되는 행위를 "접촉 터치(contact touch)"라고 칭한다. 상기 터치스크린 상에서 포인터로 근접 터치가 되는 위치라 함은, 상기 포인터가 근접 터치될 때 상기 포인터가 상기 터치스크린에 대해 수직으로 대응되는 위치를 의미한다.

상기 근접센서는, 근접 터치와, 근접 터치 패턴(예를 들어, 근접 터치 거리, 근접 터치 방향, 근접 터치 속도, 근접 터치 시간, 근접 터치 위치, 근접 터치 이동 상태 등)을 감지한다. 상기 감지된 근접 터치 동작 및 근접 터치 패턴에 상응하는 정보는 터치 스크린(20)상에 출력될 수 있다.

음향 출력 모듈(152)은 호신호 수신, 통화모드 또는 녹음 모드, 음성인식 모드, 방송수신 모드 등에서 무선 통신부(110)로부터 수신되거나 메모리(160)에 저장된 오디오 데이터를 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(152)은 모바일 기기(100)에서 수행되는 기능(예를 들어, 호신호 수신음, 메시지 수신음 등)과 관련된 음향 신호를 출력하기도 한다. 이러한 음향 출력 모듈(152)에는 리시버(receiver), 스피커(speaker), 버저(buzzer) 등이 포함될 수 있다.

알람부(153)는 모바일 기기(100)의 이벤트 발생을 알리기 위한 신호를 출력한다. 모바일 기기에서 발생 되는 이벤트의 예로는 호신호 수신, 메시지 수신, 키 신호 입력, 터치 입력 등이 있다. 알람부(153)는 비디오 신호나 오디오 신호 이외에 다른 형태, 예를 들어 진동으로 이벤트 발생을 알리기 위한 신호를 출력할 수도 있다. 상기 비디오 신호나 오디오 신호는 디스플레이부(151)나 음성 출력 모듈(152)을 통해서도 출력될 수 있다.

햅틱 피드백 생성장치(10)는 사용자가 느낄 수 있는 다양한 촉각 효과를 발생시킨다. 햅틱 피드백 생성장치(10)가 발생시키는 촉각 효과의 대표적인 예로는 진동이 있다. 햅틱 피드백 생성장치(10)가 발생하는 진동의 세기와 패턴 등은 제어가능하다. 예를 들어, 서로 다른 진동을 합성하여 출력하거나 순차적으로 출력할 수도 있다.

햅틱 피드백 생성장치(10)는, 진동 외에도, 접촉 피부면에 대해 수직 운동하는 핀 배열, 분사구나 흡입구를 통한 공기의 분사력이나 흡입력, 피부 표면에 대한 스침, 전극(eletrode)의 접촉, 정전기력 등의 자극에 의한 효과와, 흡열이나 발열 가능한 소자를 이용한 냉온감 재현에 의한 효과 등 다양한 촉각 효과를 발생시킬 수 있다.

햅틱 피드백 생성장치(10)는 직접적인 접촉을 통해 촉각 효과의 전달할 수 있을 뿐만 아니라, 사용자가 손가락이나 팔 등의 근 감각을 통해 촉각 효과를 느낄 수 있도록 구현할 수도 있다. 햅틱 피드백 생성장치(10)는 휴대 단말기(100)의 구성 태양에 따라 2개 이상이 구비될 수 있다.

메모리(160)는 제어부(180)의 동작을 위한 프로그램을 저장할 수 있고, 입/출력되는 데이터들(예를 들어, 폰북, 메시지, 정지영상, 동영상 등)을 임시 저장할 수도 있다. 상기 메모리(160)는 상기 터치스크린 상의 터치 입력시 출력되는 다양한 패턴의 진동 및 음향에 관한 데이터를 저장할 수 있다.

메모리(160)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 모바일 기기(100)는 인터넷(internet)상에서 상기 메모리(160)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)와 관련되어 동작할 수도 있다.

인터페이스부(170)는 모바일 기기(100)에 연결되는 모든 외부기기와의 통로 역할을 한다. 인터페이스부(170)는 외부 기기로부터 데이터를 전송받거나, 전원을 공급받아 모바일 기기(100) 내부의 각 구성 요소에 전달하거나, 모바일 기기(100) 내부의 데이터가 외부 기기로 전송되도록 한다. 예를 들어, 유/무선 헤드셋 포트, 외부 충전기 포트, 유/무선 데이터 포트, 메모리 카드(memory card) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트, 오디오 I/O(Input/Output) 포트, 비디오 I/O 포트, 이어폰 포트 등이 인터페이스부(170)에 포함될 수 있다.

식별 모듈은 모바일 기기(100)의 사용 권한을 인증하기 위한 각종 정보를 저장한 칩으로서, 사용자 인증 모듈(User Identify Module, UIM), 가입자 인증 모듈(Subscriber Identify Module, SIM), 범용 사용자 인증 모듈(Universal Subscriber Identity Module, USIM) 등을 포함할 수 있다. 식별 모듈이 구비된 장치(이하 '식별 장치')는, 스마트 카드(smart card) 형식으로 제작될 수 있다. 따라서 식별 장치는 포트를 통하여 단말기(100)와 연결될 수 있다.

상기 인터페이스부(170)는 이동단말기(100)가 외부 크래들(cradle)과 연결될 때 상기 크래들로부터의 전원이 상기 이동단말기(100)에 공급되는 통로가 되거나, 사용자에 의해 상기 크래들에서 입력되는 각종 명령 신호가 상기 이동단말기로 전달되는 통로가 될 수 있다. 상기 크래들로부터 입력되는 각종 명령 신호 또는 상기 전원은 상기 이동단말기가 상기 크래들에 정확히 장착되었음을 인지하기 위한 신호로 동작될 수도 있다.

제어부(controller, 180)는 통상적으로 모바일 기기의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어 음성 통화, 데이터 통신, 화상 통화 등을 위한 관련된 제어 및 처리를 수행한다. 제어부(180)는 멀티 미디어 재생을 위한 멀티미디어 모듈(181)을 구비할 수도 있다. 멀티미디어 모듈(181)은 제어부(180) 내에 구현될 수도 있고, 제어부(180)와 별도로 구현될 수도 있다.

상기 제어부(180)는 상기 터치스크린 상에서 행해지는 필기 입력 또는 그림 그리기 입력을 각각 문자 및 이미지로 인식할 수 있는 패턴 인식 처리를 행할 수 있다.

전원 공급부(190)는 제어부(180)의 제어에 의해 외부의 전원, 내부의 전원을 인가받아 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급한다.

여기에 설명되는 다양한 실시예는 예를 들어, 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합된 것을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 읽을 수 있는 기록매체 내에서 구현될 수 있다.

하드웨어적인 구현에 의하면, 여기에 설명되는 실시예는 ASICs (application specific integrated circuits), DSPs (digital signal processors), DSPDs (digital signal processing devices), PLDs (programmable logic devices), FPGAs (field programmable gate arrays, 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적인 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다. 일부의 경우에 그러한 실시예들이 제어부(180)에 의해 구현될 수 있다.

소프트웨어적인 구현에 의하면, 절차나 기능과 같은 실시예들은 적어도 하나의 기능 또는 작동을 수행하게 하는 별개의 소프트웨어 모듈과 함께 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 적절한 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 어플리케이션에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리(160)에 저장되고, 제어부(180)에 의해 실행될 수 있다.

상기와 같은 모바일 기기(100)에 포함될 수 있는 햅틱 피드백 생성장치(10)에 대하여, 이하, 도 3을 참조하여 설명한다.

도 3는 본 발명의 실시 예에 따른 햅틱 피드백 생성장치(10)의 블록도이다. 다만, 도 3에 도시된 햅틱 피드백 생성장치(10)는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것으로 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 햅틱 피드백 생성장치(10)의 각 구성요소들은 각각 하드웨어 또는 소프트웨어로 구성될 수 있으며, 다수의 구성요소가 서로 통합되어 구성되거나, 하나의 구성요소가 기능적으로 분리되어 구성될 수도 있다. 이하에서는 도시된 햅틱 피드백 생성장치(10)의 각 구성요소들을 그 기능을 중심으로 설명한다.

도시한 바와 같이, 햅틱 피드백 장치(10)는 액추에이터(12), 센서(14) 및 구동 드라이버(16)를 포함한다. 먼저, 액추에이터(12)는 햅틱 피드백을 발생하도록 구동한다. 액추에이터(12)는 전동모터, 초음파 모터, 피에조 액추에이터(Piezo actuator) 또는 선형 공진 액추에이터(LRA, linear resonant actuator)일 수 있다. 일례로, 액추에이터(12)는 진동을 통해 사용자에게 햅틱 피드백을 제공한다. 액추에이터(12)는 구동 드라이버(16)로부터 구동신호가 인가되어, 구동신호에 따라 구동한다. 일례로, 구동신호의 주파수가 액추에이터(12)의 공진 주파수 대역인 경우, 진동의 세기가 커진다.

센서(14)는 액추에이터(12)의 구동에 의한 구동 변화량을 감지한다. 센서(14)는 위치검출센서, 속도검출센서, 가속도센서, 자이로(gyro) 센서 또는 전자기력검출 센서일 수 있다. 여기서, 구동 변화량은 일례로, 액추에이터(12)에 구동신호가 인가된 경우에 액추에이터(12)의 진동에 따라 측정된 가속도 파형을 의미하며, 구체적으로 구동 드라이버(16)에서 느린 공진주파수를 액추에이터(12)에 인가하였을 때에는 무거운 느낌의 진동이 발생되며, 상대적으로 빠른 공진주파수를 액추에이터(12)에 인가하였을 때에는 가벼운 느낌의 진동이 발생된다.

그리고, 센서(14)는 감지한 구동 변화량을 구동 드라이버(16)로 출력한다.

구동 드라이버(16)는 액추에이터(12)를 구동하는 구동신호를 생성하여 인가한다. 구동 드라이버(16)는 사용자의 접촉에 따른 햅틱 피드백을 생성하도록 제1 구동신호를 액추에이터(12)에 인가하거나, 센서(14)에서 감지한 구동 변화량을 통해 액추에이터(12)를 제어하는 제2 구동신호를 액추에이터(12)에 인가할 수 있다. 그리고, 구동 드라이버(16)는 단일 칩 프로세서(one-chip processor)로 구성되거나, 애플리케이션(application)으로 구성될 수 있다.

구동 드라이버(16)는 기설정된 햅틱 피드백을 발생하도록 제1 구동신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 화면을 한 번 접촉한 경우, 한 번의 진동으로 햅틱 피드백을 제공하거나, 사용자가 화면을 연속적으로 접촉하는 경우, 연속한 진동으로 햅틱 피드백을 제공한다.

한편, 구동 드라이버(16)는 제1 구동신호의 주파수 변경에 의한 액추에이터(12)의 구동 변화량이 일정하도록 액추에이터(12)를 제어하는 제2 구동신호를 생성할 수 있다. 일례로, 제1 구동신호의 주파수가 액추에이터(12)의 공진 주파수 대역이 아닌 경우, 액추에이터(12)의 진동의 세기가 감소할 수 있다. 이때, 센서(14)는 액추에이터(12)의 진동의 세기를 감지하여 구동 드라이버(16)에 출력하고, 구동 드라이버(16)는 진동의 세기를 증가시키도록 하는 제2 구동신호를 액추에이터(12)에 인가할 수 있다. 이를 통해, 구동 드라이버(16)는 제1 구동신호의 주파수가 변경되는 경우에도 진동의 세기가 일정하도록 액추에이터(12)를 구동할 수 있다.

그리고, 구동 드라이버(16)는 구동 변화량로부터 양변위 되먹임(positive position feedback)을 통해 상기 제2 구동신호를 생성할 수 있다. 이때의 제2 구동신호는 양변위 되먹임으로 액추에이터(12)의 잔진동을 제거할 수 있는 신호이며, 양변위 되먹임을 위한 수학식은 아래와 같다.

는 구동 변화량,

는 구동 변화량의 감쇠비,

는 구동 변화량의 고유 진동수,

은 보상기의 이동량,

는 보상기의 감쇠비,

는 보상기의 고유 진동수,

는 되먹임의 이득을 의미한다.

따라서, 구동 드라이버(16)는 센서(14)로부터 액추에이터(12)의 잔진동을 파악하여, 양변위 되먹임을 통해 잔진동이 감소하도록 제2 구동신호를 생성할 수 있다. 이하, 도 4 및 도 5를 참고하여, 제2 구동신호와 이에 따른 햅틱 피드백 생성장치(10)의 구동 변화량에 대해 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 햅틱 피드백 생성장치(10)를 사용하지 않은 경우의 구동신호와 구동 변화량의 관계를 나타낸 그래프이고, 도 5은 본 발명의 실시 예에 따른 햅틱 피드백 생성장치(10)를 사용한 경우의 구동신호와 구동 변화량의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 4에서 도시한 바와 같이, 구동신호가 액추에이터(12)에 t1부터 t2까지 인가되면, 액추에이터(12)는 진동한다. 그리고, t2부터 구동신호가 인가되지 않으면, 액추에이터(12)에는 관성 등에 의해 잔진동이 발생한다. 잔진동은 버튼 클릭감이나 다양한 햅틱 패턴을 생성하는 데 가장 큰 장애 요소이다. 햅틱 피드백 생성장치(10)는 잔 진동의 지속시간, 즉, t2부터 t3까지의 시간을 단축시켜 사용자에게 정밀한 햅틱 피드백을 제공할 수 있다. 따라서, 햅틱 피드백 생성장치(10)는 제2 구동신호를 인가하여 잔진동을 감소시킬 수 있으며 이에 대해서는 이하, 도 5를 참고하여 설명한다.

도 5에 도시한 바와 같이, 구동 드라이버(16)가 제1 구동신호를 액추에이터(12)로 t1부터 t2까지 인가하면, 액추에이터(12)는 햅틱 피드백을 생성하기 위해 진동한다. 그리고, 센서(14)는 구동 변화량, 예를 들어, 가속도를 감지하여 이를 구동 드라이버(16)에 출력한다. 구동 드라이버(16)는 양변위 되먹임을 통해 제2 구동신호를 생성하여 액추에이터(12)에 출력할 수 있다. t3부터 t4까지의 제2 구동신호가 액추에이터(12)에 인가되면, 액추에이터(12)는 잔진동을 제거하도록 구동할 수 있다. 따라서, 잔진동의 지속시간, t2부터 t5까지의 시간이 도 4에서의 t2부터 t3까지의 시간보다 더 줄어든다. 즉, 잔진동의 지속시간이 줄어들게 되어, 햅틱 피드백 생성장치(10)는 정밀한 햅틱 피드백을 사용자에게 제공할 수 있다.

또한, 센서(14)는 구동 변화량을 전시간 감지(full-time sensing)할 수 있으므로, 잔진동에 대해 실시간으로 대응할 수 있다. 이때, 구동 드라이버(16)는 센서(14)로부터 실시간으로 감지된 구동 변화량을 기초로 제2 구동신호를 실시간으로 생성하므로, 구동변화량의 주파수, 크기에 따라 용이하게 잔진동을 감소시킬 수 있다.

이상 설명한 본 발명의 실시예에 따른 햅틱 피드백 생성장치(10)의 각 구성요소들은 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 각 구성요소가 서로 통합되거나 추가적으로 분리된 구성요소로 이루어질 수 있다. 또한, 각 구성요소들은 전술한 기능을 수행하는 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들이 결합된 형태로 구성될 수 있으며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.

이하, 도 6에서는 상기와 같이 구성되는 햅틱 피드백 생성장치(10)의 동작에 대하여 상세하게 설명한다. 전술한 본 발명의 실시 예에 따른 햅틱 피드백 생성장치(10)에 의해 본 발명의 실시 예에 따른 햅틱 피드백 생성방법이 제공되는 것에 대하여 상세하게 설명한다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 햅틱 피드백 생성방법의 순서도이다. 도시한 바와 같이, 먼저 구동 드라이버(16)는 제1 구동신호를 생성(S10)한다. 구동 드라이버(16)는 사용자의 접촉 등에 따라서, 사용자에게 햅틱 피드백을 제공하기 위하여 제1 구동신호를 생성할 수 있다. 이때, 구동 드라이버(16)는 기설정된 햅틱 피드백을 발생하도록 제1 구동신호를 생성할 수 있다.

다음으로, 구동 드라이버(16)는 제1 구동신호를 액추에이터(12)에 인가하고, 액추에이터(12)는 햅틱 피드백을 생성(S20)한다. 햅틱 피드백은 진동 외에도, 접촉 피부면에 대해 수직 운동하는 핀 배열, 분사구나 흡입구를 통한 공기의 분사력이나 흡입력, 피부 표면에 대한 스침, 전극(eletrode)의 접촉, 정전기력 등의 자극에 의한 효과와, 흡열이나 발열 가능한 소자를 이용한 냉온감 재현에 의한 효과 등 다양한 촉각 효과를 포함한다.

센서(14)는 액추에이터(12)의 진동 등에 의한 구동 변화량을 감지(S30)한다. 구동 변화량으로는 액추에이터(12)의 진동 가속도, 진동 속도, 위치 또는 전자기력을 포함한다.

다음으로, 감지된 구동 변화량을 기초로, 구동 변화량을 증가시키는 제2 구동신호, 또는 액추에이터(12)의 잔진동을 감소시키는 제2 구동신호를 생성(S40)한다. 잔진동을 감소시키는 경우, 구동 드라이버(16)는 양변위 되먹임을 통해 제2 구동신호를 생성할 수 있다. 구동 드라이버(16)에서 생성된 제2 구동신호를 통해, 액추에이터(12)의 잔진동이 감소하게 된다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 햅틱 피드백 제어방법은 햅틱 피드백의 잔진동을 줄여 사용자의 몰입이 용이하도록 하는 효과를 갖는다.

상기에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims

액추에이터(actuator)를 구동하는 제1 구동신호를 생성하는 단계; 상기 액추에이터는 햅틱 피드백(haptic feedback)을 발생시킴,
상기 제1 구동신호에 따라 상기 액추에이터를 구동하여 햅틱 피드백이 발생하는 단계;
상기 액추에이터의 구동에 의한 구동 변화량을 감지하는 단계; 및
상기 구동 변화량을 이용하여 상기 햅틱 피드백을 제어하는 상기 액추에이터의 제2 구동신호를 생성하는 단계
를 포함하는 햅틱 피드백 생성방법.
제1 항에 있어서,
상기 제2 구동신호는,
상기 제1 구동신호에 의한 상기 액추에이터의 구동에 따른 잔진동(residual vibration)을 감소시키는 햅틱 피드백 생성방법.
제2 항에 있어서,
상기 제2 구동신호생성단계는
상기 구동변화량로부터 양변위 되먹임(positive position feedback)을 통해 상기 제2 구동신호를 생성하는 햅틱 피드백 생성방법.
제1 항에 있어서,
햅틱 피드백을 생성하는 단계는,
기설정된 햅틱 피드백을 발생하도록 상기 제1 구동신호를 생성하는 단계를 더 포함하는 햅틱 피드백 생성방법.
제1 항에 있어서,
상기 제2 구동신호는,
상기 제1 구동신호의 주파수 변경에 의한 상기 액추에이터의 구동 변화량이 일정하도록 상기 액추에이터를 제어하는 햅틱 피드백 생성방법.
제1 항에 있어서,
상기 액추에이터는,
전동모터, 초음파 모터, 피에조 액추에이터(Piezo actuator) 또는 선형 공진 액추에이터(LRA, linear resonant actuator)를 포함하는 햅틱 피드백 생성방법.
제1 항에 있어서,
상기 구동 변화량은,
위치, 속도, 가속도 또는 전자기력을 포함하는 햅틱 피드백 생성방법.
햅틱 피드백(haptic feedback)을 발생시키도록 구동하는 액추에이터(actuator);
상기 액추에이터의 구동에 의한 구동 변화량을 감지하는 센서(sensor);
상기 액추에이터를 구동하는 제1 구동신호, 상기 구동 변화량을 이용하여 상기 햅틱 피드백을 제어하는 제2 구동신호를 생성하는 구동 드라이버(driver)
를 포함하는 햅틱 피드백 생성장치.
제8 항에 있어서,
상기 드라이버는,
상기 제1 구동신호에 의한 상기 액추에이터의 구동에 따른 잔진동(residual vibration)을 감소시키는 제2 구동신호를 생성하여 상기 구동 드라이버에 인가하는 햅틱 피드백 생성장치.
제9 항에 있어서,
상기 드라이버는,
상기 구동변화량로부터 양변위 되먹임(positive position feedback)을 통해 상기 제2 구동신호를 생성하는 햅틱 피드백 생성장치.
제8 항에 있어서,
상기 드라이버는,
기설정된 햅틱 피드백을 발생시키도록 상기 액추에이터를 구동하는 제1 구동신호를 생성하는 햅틱 피드백 생성장치.
제8 항에 있어서,
상기 드라이버는,
상기 제1 구동신호의 주파수 변경에 의한 상기 액추에이터의 구동 변화량이 일정하도록 상기 액추에이터를 제어하는 상기 제2 구동신호를 생성하는 햅틱 피드백 생성장치.
제8 항에 있어서,
상기 액추에이터는,
전동모터, 초음파 모터, 피에조 액추에이터(Piezo actuator) 또는 선형 공진 액추에이터(LRA, linear resonant actuator)를 포함하는 햅틱 피드백 생성장치.
제8 항에 있어서,
상기 구동 변화량은,
위치, 속도, 가속도 또는 전자기력을 포함하는 햅틱 피드백 생성장치.