KR20180008303A - 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스에서의 엔드 스톱 감소 해결 방법 및 장치 - Google Patents

햅틱 지원 컨트롤러 디바이스에서의 엔드 스톱 감소 해결 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20180008303A
KR20180008303A KR1020170088276A KR20170088276A KR20180008303A KR 20180008303 A KR20180008303 A KR 20180008303A KR 1020170088276 A KR1020170088276 A KR 1020170088276A KR 20170088276 A KR20170088276 A KR 20170088276A KR 20180008303 A KR20180008303 A KR 20180008303A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
user input
input element
haptic
end stop
stop position
Prior art date
Application number
KR1020170088276A
Other languages
English (en)
Inventor
대니 에이. 그랜트
윌리엄 에스. 린
시몬 포레스트
스테판 디. 랭크
네일 티. 올리엔
Original Assignee
임머숀 코퍼레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 임머숀 코퍼레이션 filed Critical 임머숀 코퍼레이션
Publication of KR20180008303A publication Critical patent/KR20180008303A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/016—Input arrangements with force or tactile feedback as computer generated output to the user
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63F—CARD, BOARD, OR ROULETTE GAMES; INDOOR GAMES USING SMALL MOVING PLAYING BODIES; VIDEO GAMES; GAMES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • A63F13/00—Video games, i.e. games using an electronically generated display having two or more dimensions
    • A63F13/20—Input arrangements for video game devices
    • A63F13/24—Constructional details thereof, e.g. game controllers with detachable joystick handles
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63F—CARD, BOARD, OR ROULETTE GAMES; INDOOR GAMES USING SMALL MOVING PLAYING BODIES; VIDEO GAMES; GAMES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • A63F13/00—Video games, i.e. games using an electronically generated display having two or more dimensions
    • A63F13/25—Output arrangements for video game devices
    • A63F13/28—Output arrangements for video game devices responding to control signals received from the game device for affecting ambient conditions, e.g. for vibrating players' seats, activating scent dispensers or affecting temperature or light
    • A63F13/285—Generating tactile feedback signals via the game input device, e.g. force feedback
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G9/00—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously
    • G05G9/02—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only
    • G05G9/04—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously
    • G05G9/047—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously the controlling member being movable by hand about orthogonal axes, e.g. joysticks
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/02—Input arrangements using manually operated switches, e.g. using keyboards or dials
    • G06F3/0202—Constructional details or processes of manufacture of the input device
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0338—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of limited linear or angular displacement of an operating part of the device from a neutral position, e.g. isotonic or isometric joysticks
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63F—CARD, BOARD, OR ROULETTE GAMES; INDOOR GAMES USING SMALL MOVING PLAYING BODIES; VIDEO GAMES; GAMES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • A63F2300/00—Features of games using an electronically generated display having two or more dimensions, e.g. on a television screen, showing representations related to the game
    • A63F2300/10—Features of games using an electronically generated display having two or more dimensions, e.g. on a television screen, showing representations related to the game characterized by input arrangements for converting player-generated signals into game device control signals
    • A63F2300/1037—Features of games using an electronically generated display having two or more dimensions, e.g. on a television screen, showing representations related to the game characterized by input arrangements for converting player-generated signals into game device control signals being specially adapted for converting control signals received from the game device into a haptic signal, e.g. using force feedback
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63F—CARD, BOARD, OR ROULETTE GAMES; INDOOR GAMES USING SMALL MOVING PLAYING BODIES; VIDEO GAMES; GAMES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • A63F2300/00—Features of games using an electronically generated display having two or more dimensions, e.g. on a television screen, showing representations related to the game
    • A63F2300/80—Features of games using an electronically generated display having two or more dimensions, e.g. on a television screen, showing representations related to the game specially adapted for executing a specific type of game
    • A63F2300/8082—Virtual reality
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G9/00—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously
    • G05G9/02—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only
    • G05G9/04—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously
    • G05G9/047—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously the controlling member being movable by hand about orthogonal axes, e.g. joysticks
    • G05G2009/04766—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously the controlling member being movable by hand about orthogonal axes, e.g. joysticks providing feel, e.g. indexing means, means to create counterforce
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/01—Indexing scheme relating to G06F3/01
    • G06F2203/013—Force feedback applied to a game

Abstract

컨트롤러 본체, 사용자 입력 요소, 햅틱 액추에이터, 및 전달 컴포넌트를 포함하는 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스가 제시된다. 사용자 입력 요소는 제1 위치로부터 엔드 스톱 위치까지 연장되는 움직임 범위를 갖는다. 햅틱 액추에이터는 힘 또는 토크를 출력하도록 구성된다. 전달 컴포넌트는 햅틱 액추에이터에 그리고 사용자 입력 요소에 연결된 아암을 포함한다. 아암은 사용자 입력 요소가 제1 위치에 있을 때는 제1 증배 인자에 따라 햅틱 엑츄에이터로부터의 힘 또는 토크를 사용자 입력 요소에 전달하고 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 있을 때는 제2 증배 인자에 따라 햅틱 엑츄에이터로부터의 힘 또는 토크를 사용자 입력 요소에 전달하도록 구성된다. 제2 증배 인자는 제1 증배 인자보다 더 높다.

Description

햅틱 지원 컨트롤러 디바이스에서의 엔드 스톱 감소 해결 방법 및 장치{METHODS AND APPARATUSES FOR ENDSTOP DIMINISHMENT SOLUTIONS IN HAPTICALLY-ENABLED CONTROLLER DEVICES}
관련 출원들의 상호 참조
이 출원은 2016년 7월 15일에 출원된 미국 가출원 제62/363,003호 - 참고로 그 전체가 본원에 포함됨 - 를 우선권 주장한다.
본 발명은 사용자 인터페이스, 게임, 소비자 전자제품, 그리고 가상 현실 및 증강 현실 적용분야들에서 적용된다.
비디오 게임들 및 비디오 게임 시스템들은 캐주얼 게이머(casual gamer)들에 대한 마케팅과 그에 따른 캐주얼 게이머들의 참여로 인해 더욱 더 인기를 끌게 되었다. 컨트롤러 디바이스들(예컨대, 비디오 게임 디바이스들 또는 컨트롤러들)은 사용자에게 피드백을 제공하기 위해 시각적 및 청각적 큐(visual and auditory cue)들을 사용할 수 있다. 일부 인터페이스 디바이스들에서는, 보다 일반적으로 통칭하여 "햅틱 피드백" 또는 "햅틱 효과들"이라고 알려져 있는, 운동감각 피드백(kinesthetic feedback)(작용력(active force) 및 저항력(resistive force) 피드백 등) 및/또는 촉각 피드백(진동, 텍스처, 및 열 등)이 또한 사용자에게 제공된다. 햅틱 피드백은 사용자 인터페이스를 향상시키고 단순화시키는 큐들을 제공할 수 있다. 구체적으로는, 진동 효과들 또는 진동촉각 햅틱 효과들은, 사용자에게 특정 이벤트들을 경고하기 위해 또는 시뮬레이트된 또는 가상 환경 내에서 실감나는 피드백을 제공하여 보다 큰 감각적 몰입감(sensory immersion)을 생성하기 위해, 전자 디바이스들의 사용자들에게 큐들을 제공하는 데 유용할 수 있다.
의료 디바이스들, 자동차 제어장치(automotive control)들, 원격 제어장치(remote control)들, 및 사용자가 동작을 야기하기 위해 사용자 입력 요소들과 상호 작용하는 다른 유사한 디바이스들과 같은, 다른 디바이스들도 햅틱 피드백 또는 햅틱 효과들로부터 이득을 본다. 제한이 아닌 예로서, 의료 디바이스의 원위 단부(distal end)에 있는 환자의 신체 내에 동작을 야기하기 위해 의료 디바이스의 근위 부분(proximal portion)에 있는 환자의 신체 외부에서 사용자에 의해 의료 디바이스들 상의 사용자 입력 요소들이 조작될 수 있다. 특정 이벤트들을 사용자에게 경고하기 위해, 또는 의료 디바이스의 원위 단부에 있는 환자와 의료 디바이스 간의 상호 작용에 관해 사용자에게 실감나는 피드백을 제공하기 위해 디바이스들에서 햅틱 피드백 또는 햅틱 효과들이 사용될 수 있다.
햅틱 피드백 시스템은 사용자 입력 요소에 운동감각 햅틱 효과(kinesthetic haptic effect)를 제공할 수 있다. 운동감각 햅틱 효과는 컨트롤러 디바이스의 본체 전체를 따라 생성된 일반적인 햅틱 효과들과 구분가능하거나 구별가능할 수 있다.
이하의 상세한 설명은 사실상 예시적인 것에 불과하고, 본 발명 또는 본 발명의 적용 및 사용을 제한하려는 것으로 의도되어 있지 않다. 게다가, 이전의 기술 분야, 배경 기술, 발명의 내용 또는 이하의 상세한 설명에 제시되는 임의의 명시된 또는 암시된 이론에 의해 구속되는 것으로 의도되어 있지 않다.
본원에서의 실시예들의 일 양태는 컨트롤러 본체(controller body), 사용자 입력 요소, 햅틱 액추에이터(haptic actuator), 및 전달 컴포넌트(transmission component)를 포함하는 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스(haptically-enabled controller device)에 관한 것이다. 사용자 입력 요소는 컨트롤러 본체에 부착되고, 제1 위치로부터 엔드 스톱 위치(end stop position)까지 연장되는, 컨트롤러 본체에 대해 상대적인 움직임 범위를 갖는다. 햅틱 액추에이터는 컨트롤러 본체 내에 위치되고, 힘 또는 토크를 출력하도록 구성된다. 전달 컴포넌트는 햅틱 액추에이터에 그리고 사용자 입력 요소에 연결된다. 전달 컴포넌트는 사용자 입력 요소가 제1 위치에 있을 때는 제1 증배 인자(multiplication factor)에 따라 햅틱 엑츄에이터로부터의 힘 또는 토크를 사용자 입력 요소에 전달하고 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 있을 때는 제2 증배 인자에 따라 햅틱 엑츄에이터로부터의 힘 또는 토크를 사용자 입력 요소에 전달하도록 구성되고, 여기서 제2 증배 인자는 제1 증배 인자보다 더 높다.
일 실시예에서, 전달 컴포넌트는 제1 아암을 포함하고, 사용자 입력 요소는, 사용자 입력 요소가 그의 움직임 범위의 제1 위치에 있을 때보다 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 있을 때 제1 아암의 길이방향 축과 제2 아암의 길이방향 축이 더 많이 정렬되도록, 제1 아암에 연결되어 있는 제2 아암을 갖는다.
일 실시예에서, 제1 아암은 제1 아암이 햅틱 액추에이터에 부착되는 피벗 지점(pivot point)을 포함하고, 여기서 제1 아암은 제2 아암의 연결 요소를 통해 제2 아암에 추가로 연결되며, 여기서 제2 아암과 제1 아암은 사용자 입력 요소가 제1 위치로부터 엔드 스톱 위치까지 이동할 때 피벗 지점으로부터 연결 요소까지의 길이가 감소하도록 하는 방식으로 연결된다.
일 실시예에서, 사용자 입력 요소는, 예를 들어, 제1 위치로부터 엔드 스톱 위치까지 컨트롤러 본체에 대해 상대적으로 회전가능한/이동가능한(translatable) 트리거(trigger), 버튼, 썸스틱(thumbstick), 조이스틱이다.
일 실시예에서, 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스는 트리거와 엔드 스톱 위치 사이에 연장되는 스프링을 추가로 포함하고, 여기서 제1 위치는 스프링의 평형 위치(equilibrium position)에 대응한다.
일 실시예에서, 제1 아암은 그의 길이방향 축을 따라 연장되는 슬롯을 가지며, 여기서 제2 아암의 연결 요소는 슬롯을 통해 삽입된 핀(pin)이고, 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치 쪽으로 회전할 때 슬롯 내에서 피벗 지점 쪽으로 슬라이딩하도록 구성된다.
일 실시예에서, 햅틱 액추에이터는 힘 또는 토크를 출력하도록 구성된 모터이고, 여기서 힘 또는 토크는 제1 아암을 제1 방향으로 회전시키고 사용자 입력 요소를 제2 반대 방향으로 회전시키도록 구성된다.
본원에서의 실시예들의 일 양태는 컨트롤러 본체, 사용자 입력 요소 어셈블리, 및 햅틱 액추에이터를 포함하는 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스에 관한 것이다. 일 실시예에서, 사용자 입력 요소 어셈블리는 사용자 입력 요소 어셈블리의 하우징이 컨트롤러 본체에 대해 상대적으로 이동가능하게 할 수 있는 탄성 변형가능 요소(elastically deformable element)를 통해 컨트롤러 본체 내에 배치되거나 그에 부착된 하우징을 갖는다. 사용자 입력 요소 어셈블리는 사용자 입력 요소 어셈블리의 하우징에 부착된 사용자 입력 요소를 갖는다. 사용자 입력 요소는 제1 위치로부터 엔드 스톱 위치까지 연장되는, 하우징에 대해 상대적인 움직임 범위를 갖는다. 햅틱 액추에이터는 사용자 입력 요소 어셈블리에 대해 힘 또는 토크를 출력하도록 구성되고, 여기서 탄성 변형가능 요소는 힘 또는 토크로 하여금 사용자 입력 요소 어셈블리의 하우징을 컨트롤러 본체에 대해 상대적으로 이동시키게 한다.
일 실시예에서, 탄성 변형가능 요소는 스프링 서스펜션(spring suspension)이거나 그를 형성한다.
일 실시예에서, 사용자 입력 요소 어셈블리는 사용자 입력 요소와 하우징 사이에 위치된 제1 스프링 - 제1 스프링은 진동을 감쇠(dampen)시키도록 구성됨 - 을 포함하고, 여기서 사용자 입력 요소 어셈블리의 하우징을 컨트롤러 본체에 부착시키는 스프링 서스펜션은 제1 스프링보다 강성이 더 높은(stiffer) 제2 스프링을 포함한다.
일 실시예에서, 스프링 서스펜션은 제1 축을 따라 연장되는 스프링을 포함하고, 햅틱 액추에이터는 사용자 입력 요소 어셈블리를 제1 축에 수직인 제2 축을 따라 이동시키도록 구성된다.
일 실시예에서, 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스는 햅틱 액추에이터를 사용자 입력 요소에 연결시키는 전달 컴포넌트를 추가로 포함하고, 전달 컴포넌트는 사용자 입력 요소 어셈블리의 이동 동안 사용자 입력 요소를 엔드 스톱 위치까지 당기도록 구성된다.
일 실시예에서, 사용자 입력 요소는 제1 컴포넌트 및 제1 컴포넌트에 연결되고 그에 대해 상대적으로 이동가능한 제2 컴포넌트를 포함하고, 여기서 햅틱 액추에이터는 제2 컴포넌트를 제1 컴포넌트에 대해 상대적으로 작동시키도록 구성된다.
일 실시예에서, 제1 컴포넌트는 사용자 입력 요소의 외부 컴포넌트이고, 여기서 제2 컴포넌트는 외부 컴포넌트에 의해 부분적으로 둘러싸인 사용자 입력 요소의 내부 컴포넌트이며, 내부 컴포넌트는 전달 컴포넌트에 의해 햅틱 액추에이터에 연결된다.
일 실시예에서, 내부 컴포넌트는 다른 스프링 서스펜션에 의해 외부 컴포넌트에 연결된다.
일 실시예에서, 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스는 사용자 입력 요소에서의 사용자 인가 에너지(user-applied energy)를 위치 에너지로 변환하고 위치 에너지를 저장하도록 구성된 위치 에너지 축적기 장치(potential energy accumulator apparatus)를 추가로 포함한다. 위치 에너지 축적기 장치는 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 있을 때 햅틱 효과를 생성하기 위해 위치 에너지를 사용자 입력 요소에 대한 운동 에너지로 변환하도록 추가로 구성된다.
일 실시예에서, 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스는 햅틱 제어 유닛(haptic control unit)을 추가로 포함하고, 여기서 위치 에너지 축적기 장치는 햅틱 제어 유닛으로부터의 햅틱 제어 신호에 응답하여 위치 에너지를 운동 에너지로 변환하도록 구성된다. 햅틱 제어 유닛은 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 있다는 결정에 응답하여 햅틱 제어 신호를 출력하도록 구성되고, 여기서 위치 에너지 축적기 장치는 래칫(ratchet), 스프링, 플라이휠, 유압 장치 또는 사용자 입력 요소에서의 사용자 인가 에너지를 위치 에너지로 변환하도록 구성된 임의의 다른 에너지 축적기 디바이스/메커니즘 중 적어도 하나를 포함한다.
일 실시예에서, 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스는 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치까지 이동될 때 사용자 입력 요소와 맞물리도록(engage) 그리고 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치 쪽으로 더 이동될 때 변형하도록 구성된 멈춤쇠(detent)를 추가로 포함한다. 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치 쪽으로 이동됨에 따라, 기계식 멈춤쇠(mechanical detent)는 엔드 스톱 위치 쪽으로의 사용자 입력 요소의 이동에 대항하는 저항력(resistance force)을 변화시키도록 구성된다.
본원에서의 실시예들의 일 양태는 컨트롤러 본체, 사용자 입력 요소, 및 햅틱 액추에이터를 포함하는 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스에 관한 것이다. 사용자 입력 요소는 핀을 통해 컨트롤러 본체에 부착되고, 제1 위치와 엔드 스톱 위치 사이에서 그의 길이방향 축을 중심으로 회전가능하다. 햅틱 액추에이터는 사용자 입력 요소에 대해 힘 또는 토크를 출력하도록 구성된다. 핀은, 사용자 입력 요소가 햅틱 엑츄에이터에 의해 작동되는 중이고 엔드 스톱 위치에 있을 때, 사용자 입력 요소를 제1 배향을 따라 이동시키도록, 그리고, 사용자 입력 요소가 햅틱 액추에이터에 의해 작동되는 중이고 엔드 스톱 위치로부터 떨어져 있을 때, 사용자 입력 요소를 제2 배향을 따라 이동시키도록 구성되고, 여기서 제1 배향은 제2 배향과 상이하다.
일 실시예에서, 핀은 사용자 입력 요소에 또는 컨트롤러 본체에 고정된 추종체(follower object)와 맞물리는 그루브(groove)를 형성하고, 여기서 그루브는, 사용자 입력 요소가 햅틱 엑츄에이터에 의해 작동되는 중이고 엔드 스톱 위치에 있을 때, 사용자 입력 요소를 제1 배향을 따라 이동시키고, 사용자 입력 요소가 햅틱 액추에이터에 의해 작동되는 중이고 엔드 스톱 위치로부터 떨어져 있을 때, 사용자 입력 요소를 제2 배향을 따라 이동시키며, 여기서 제1 배향은 길이방향 축을 따르고, 제2 배향은 길이방향 축에 수직이다.
일 실시예에서, 그루브는 핀의 길이방향 축에 완전히 수직인 반경방향 그루브인 제1 부분을 가지며, 핀의 길이방향 축과 부분적으로 평행한 제2 부분을 갖는다.
일 실시예에서, 추종체는 그루브 내에 끼워지는 볼을 포함한다.
일 실시예에서, 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 있을 때, 햅틱 엑츄에이터에 의해 출력된 힘 또는 토크는 적어도 핀의 길이방향 축에 평행한 성분을 갖는다.
일 실시예에서, 사용자 입력 요소는 트리거, 버튼, 썸스틱, 또는 조이스틱이다.
본원에서의 실시예들의 일 양태는 컨트롤러 본체, 제어 요소, 및 스프링을 포함하는 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스에 관한 것이다. 제어 요소는 제1 위치로부터 엔드 스톱 위치까지 연장되는 움직임 범위를 갖는다. 스프링은 컨트롤러 본체 내에 배치되고, 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치 쪽으로 이동됨에 따라, 엔드 스톱 위치로부터 멀어지는 쪽으로 사용자 입력 요소에 힘을 가하도록 구성된다. 스프링은 적어도, 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치 쪽으로 이동될 때 스프링에 의해 엔드 스톱 위치로부터 멀어지는 쪽으로 가해지는 힘을 비선형적 비율(nonlinear rate)로 증가시키는, 비선형 스프링 컴포넌트를 갖는다.
일 실시예에서, 비선형 스프링 컴포넌트는, 컨트롤러 본체에 연결되고 엔드 스톱 위치 쪽으로의 방향으로 피치가 감소하는 권선들을 갖는, 코일 스프링(coiled spring)을 포함한다.
일 실시예에서, 비선형 스프링 컴포넌트는 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치 쪽으로 이동되어 빔 형상 스프링(beam-shaped spring)과 맞물릴 때 구부러지도록 구성된 빔 형상 스프링을 포함하고, 여기서 컨트롤러 본체는 빔 형상 스프링의 피벗 지점을 빔 형상 스프링의 선단(tip)에 보다 가깝게 이동시키기 위해 빔 형상 스프링이 구부러질 때 빔 형상 스프링 상의 상이한 지점들과 맞물리도록 구성되는 장벽 구조물(barrier structure)을 추가로 포함한다.
일 실시예에서, 장벽 구조물은 일련의 계단(step)들로서 형성되고, 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치 쪽으로 이동됨에 따라 빔 형상 스프링이 구부러질 때 각자의 계단들의 에지들에서 빔 형상 스프링과 맞물리도록 구성된다.
일 실시예에서, 비선형 스프링 컴포넌트는 밀봉된 실린더 - 그 안에 유체를 가짐 - 를 포함하고, 여기서 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치 쪽으로 이동될 때, 이동은 유체를 압축시킨다.
일 실시예에서, 비선형 스프링 컴포넌트는 고무 재료를 포함한다.
본원에서의 실시예들의 일 양태는 컨트롤러 본체, 사용자 입력 요소, 햅틱 액추에이터, 가동 질량체(moveable mass), 스위칭 디바이스, 및 햅틱 제어 유닛을 포함하는 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스에 관한 것이다. 사용자 입력 요소는 컨트롤러 본체에 부착되고, 제1 위치로부터 엔드 스톱 위치까지 연장되는, 컨트롤러 본체에 대해 상대적인 움직임 범위를 갖는다. 가동 질량체가 햅틱 액추에이터에 의해 작동될 때 가동 질량체는 진동촉각 햅틱 효과를 출력하도록 구성된다. 스위칭 디바이스는 햅틱 액추에이터를 사용자 입력 요소 및 가동 질량체 중 하나와 스위칭가능하게 맞물리게 하도록 구성된다. 햅틱 제어 유닛은 햅틱 액추에이터와 신호 통신하고, 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 있는지를 결정하도록 구성된다. 제어 유닛은, 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 있다는 결정에 응답하여, 햅틱 액추에이터에 의해 출력된 힘 또는 토크가 진동촉각 햅틱 효과를 발생시키기 위해 가동 질량체를 작동시키도록, 스위칭 디바이스로 하여금 햅틱 액추에이터를 가동 질량체와 맞물리게 하고 햅틱 액추에이터를 사용자 입력 요소로부터 분리(disengage)시키게 하도록 추가로 구성된다.
일 실시예에서, 햅틱 액추에이터는 모터이고, 여기서 가동 질량체는 편심 회전 질량체(eccentric rotating mass, ERM)이다.
일 실시예에서, 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스는, 사용자 입력 요소에 연결되고 전달 컴포넌트가 받은 임의의 힘 또는 토크를 사용자 입력 요소에 전달하도록 구성된, 전달 컴포넌트를 추가로 포함한다. 스위칭 디바이스는 햅틱 엑츄에이터에 의해 출력된 힘 또는 토크를 받고, 햅틱 제어 유닛으로부터의 햅틱 제어 신호에 응답하여, 전달 컴포넌트가 햅틱 엑츄에이터에 의해 출력된 힘 또는 토크를 받지 않도록 전달 컴포넌트와 분리되도록 그리고 ERM이 햅틱 엑츄에이터에 의해 출력된 힘 또는 토크를 받도록 ERM과 맞물리도록 구성되는 하나 이상의 클러치들을 포함한다.
본원에서의 실시예들의 일 양태는 컨트롤러 본체, 사용자 입력 요소, 햅틱 액추에이터, 및 햅틱 제어 유닛을 포함하는 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스에 관한 것이다. 사용자 입력 요소는 컨트롤러 본체에 부착되고, 제1 위치로부터 엔드 스톱 위치까지 연장되는, 컨트롤러 본체에 대해 상대적인 움직임 범위를 갖는다. 햅틱 액추에이터는 컨트롤러 본체 내에 위치되고, 힘 또는 토크를 출력하도록 구성된다. 햅틱 제어 유닛은 햅틱 액추에이터와 신호 통신하고, 제1 햅틱 효과가 햅틱 액추에이터에 의해 출력되어야 한다고 결정하도록, 그리고 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 있는지와 제1 햅틱 효과가 엔드 스톱 위치 쪽으로 사용자 입력 요소에 힘을 가하는지를 결정하도록 구성된다. 햅틱 제어 유닛은, 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 있고 제1 햅틱 효과가 엔드 스톱 위치 쪽으로 사용자 입력 요소에 힘을 가한다는 결정에 응답하여, 엔드 스톱 위치로부터 멀어지는 쪽으로 사용자 입력 요소에 힘을 가하는 제2 햅틱 효과를 선택하고 햅틱 액추에이터로 하여금 제2 햅틱 효과를 출력하게 하도록 추가로 구성된다. 햅틱 제어 유닛은, 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 있지 않다는 또는 제1 햅틱 효과가 엔드 스톱 위치 쪽으로 사용자 입력 요소에 힘을 가하지 않는다는 결정에 응답하여, 햅틱 액추에이터로 하여금 제1 햅틱 효과를 출력하게 하도록 추가로 구성된다.
일 실시예에서, 제1 햅틱 효과는 당기기-스타일(pull-style) 햅틱 효과이고, 제2 햅틱 효과는 밀기-스타일(push-style) 햅틱 효과이다.
본원에서의 실시예들의 일 양태는 컨트롤러 본체, 사용자 입력 요소, 햅틱 액추에이터, 및 기계식 멈춤쇠를 포함하는 햅틱 지원 컨트롤러(haptically-enabled controller)에 관한 것이다. 사용자 입력 요소는 제1 위치로부터 엔드 스톱 위치까지 연장되는, 컨트롤러 본체에 대해 상대적인 움직임 범위를 갖는다. 햅틱 액추에이터는 사용자 입력 요소에 대해 힘 또는 토크를 출력하도록 구성된다. 기계식 멈춤쇠는 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 또는 그 근방에 있는 위치로 이동될 때 사용자 입력 요소와 맞물리도록 구성된다.
일 실시예에서, 기계식 멈춤쇠는 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치까지 이동되기 전에 사용자 입력 요소와 맞물리도록 구성되고, 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치 쪽으로 더 이동되면 변형되도록 구성된다.
일 실시예에서, 기계식 멈춤쇠는 컨트롤러 본체의 표면 상에 위치된 스냅 버튼(snap button)을 포함한다.
본 발명의 실시예들의 특징들, 목적들, 및 장점들은 첨부 도면들이 참조되는 이하의 상세한 설명을 읽는 것에 의해 본 기술분야의 통상의 기술자에게 명백하게 될 것이다.
본 발명의 전술한 특징들 및 장점들 그리고 다른 특징들 및 장점들이 첨부 도면들에 예시된 바와 같은 본 발명의 실시예들에 대한 이하의 설명으로부터 명백할 것이다. 본원에 포함되어 명세서의 일부를 형성하는 첨부 도면들은 또한 본 발명의 원리들을 설명하고 본 기술분야의 통상의 기술자가 본 발명을 제조 및 사용할 수 있게 하는 역할을 한다. 도면들이 축척대로 되어 있지 않다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른, 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스의 블록도.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 주변기기 게임 콘솔 컨트롤러인 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스의 사시도.
도 2a 및 도 2b는, 각각, 본 발명의 일 실시예에 따른, 사용자 입력 요소 어셈블리의 사시도 및 측면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 사용자 입력 요소 어셈블리의 개략 평면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 사용자 입력 요소 어셈블리의 개략 측면도.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른, 사용자 입력 요소의 다양한 위치들을 나타낸 도면.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 실시예들에 따른, 전달 컴포넌트 및 사용자 입력 요소의 다양한 뷰들을 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 사용자 입력 요소의 위치의 함수로서 예시적인 증배 인자 값들의 그래프를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른, 스위칭 디바이스를 갖는 사용자 입력 요소 어셈블리의 개략 상면도.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 일 실시예에 따른, 탄성 변형가능 요소를 통해 컨트롤러 본체에 부착된 사용자 입력 요소 어셈블리의 측면도.
도 10a는 본 발명의 일 실시예에 따른, 멈춤쇠 메커니즘을 나타낸 도면.
도 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 멈춤쇠 메커니즘의 힘 및 변위 곡선을 나타낸 도면.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른, 서로 상대적으로 이동가능한 다수의 컴포넌트들 또는 부분들을 갖는 사용자 입력 요소의 측면도.
도 12, 도 12a 및 도 12b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 사용자 입력 요소의 횡방향 변위를 야기하는 힌지 구조물을 나타낸 도면.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른, 힌지 구조물의 각위치(angular position)와 횡방향 변위 사이의 관계의 예시적인 값들을 나타낸 그래프.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른, 위치 에너지 축적기 장치를 갖는 사용자 입력 요소 어셈블리를 나타낸 도면.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른, 햅틱 제어 유닛에 의해 수행되는 방법의 예시적인 단계들을 나타낸 도면.
도 16a 및 도 16b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 사용자 입력 요소와 맞물리는 비선형 스프링들을 나타낸 도면.
이하의 상세한 설명은 사실상 예시적인 것에 불과하고, 본 발명 또는 본 발명의 적용 및 사용을 제한하려는 것으로 의도되어 있지 않다. 게다가, 이전의 기술 분야, 배경 기술, 발명의 내용 또는 이하의 상세한 설명에 제시되는 임의의 명시된 또는 암시된 이론에 의해 구속되는 것으로 의도되어 있지 않다. 본 발명의 특정 실시예들이 이제부터 도면들을 참조하여 기술되며, 도면들에서 동일한 참조 번호들은 동일하거나 기능적으로 유사한 요소들을 나타낸다.
본 발명의 실시예들은 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스(예컨대, Immersion의 Touchsense® Force 설계를 사용하는 게임 콘솔 컨트롤러)에서의 사용자 입력 요소(예컨대, 트리거)에 햅틱 효과를 제공하는 것에 관한 것이다. 본 발명의 실시예들은 보다 구체적으로는 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 도달할 때 일어날 수 있는 햅틱 감소(haptic diminishment)에 대항하는 것에 관한 것이다. 예를 들어, 사용자 입력 요소(예컨대, 트리거)가, 사용자 입력 요소가 당기기 또는 누름의 방향으로 더 이동하는 것을 방해하는 컨트롤러 디바이스의 컴포넌트와 같은, 엔드 스톱 구조물과 접촉하도록 완전히 당겨지거나 눌려질 때, 엔드 스톱 위치에 도달될 수 있다. 보다 일반적으로 말하면, 엔드 스톱 구조물은 사용자 입력 요소가 하나 이상의 방향들로 더 이동하는 것을 제한할 수 있다. 예를 들어, 엔드 스톱 구조물은 사용자 입력 요소가 컨트롤러 디바이스의 본체에 대해 상대적으로 안쪽으로 더 이동하지 못하게 제약할 수 있다. 이 제약은, 예컨대, 사용자 입력 요소를 컨트롤러 디바이스의 본체에 대해 상대적으로 안쪽 방향으로 당기도록 설계된 운동감각 햅틱 효과를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들은 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 있을 때 사용자 입력 요소에서 일어날 수 있는 햅틱 감소를 보상하기 위한 다양한 해결책들을 제공한다. 이러한 실시예들은 기계적 구조물들을 통해, 햅틱 제어 유닛을 통해, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 이러한 해결책들의 실시예들은 하기의 것들을 포함할 수 있다:
Figure pat00001
힘 또는 토크를 전달하는 전달 컴포넌트의 기하학적 형태를 변경하는 것 - 변경은 다른 위치에서보다 엔드 스톱 위치에서 더 많은 토크 또는 힘이 전달되게 함 -;
Figure pat00002
사용자 입력 요소 어셈블리를 컨트롤러 본체에 부착시키는 탄성 변형가능 요소(예컨대, 스프링 서스펜션) - 탄성 변형가능 요소는 사용자 입력 요소 어셈블리를 컨트롤러 본체에 대해 상대적으로 이동시키는 것을 용이하게 함 -;
Figure pat00003
사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 있는지에 기초하여 어느 유형의 햅틱 효과를 출력할지를 선택하는 햅틱 제어 유닛 - 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 있으면, 제어 유닛은 입력 요소를 엔드 스톱 위치 쪽으로 당기지 않는 햅틱 효과를 선택할 수 있음 -;
Figure pat00004
엔드 스톱 위치에서 햅틱 효과를 증대(boost)시키기 위해 축적된 사용자 입력 에너지를 제어된 방식으로 방출할 수 있는 위치 에너지 축적기 장치를 제공하는 것;
Figure pat00005
서로 연결된 적어도 2개의 컴포넌트들 또는 부분들을 갖는 사용자 입력 요소를 제공하는 것 - 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 있을 때 컴포넌트들 중 하나의 컴포넌트가 다른 컴포넌트에 대해 상대적으로 이동가능함 -;
Figure pat00006
사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치 쪽으로 이동할 때 사용자 입력 요소와 맞물리는 비선형 스프링 또는 멈춤쇠를 사용하는 것;
Figure pat00007
사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 있을 때, 사용자 입력 요소로부터 편심 회전 질량체로와 같이, 액추에이터에 의해 출력된 힘 또는 토크를 받는 디바이스를 스위칭하는 것;
Figure pat00008
햅틱 효과를 발생시키기 위해 상이한 액추에이터로 스위칭하는 것;
Figure pat00009
엔드 스톱 설계에 강성이 더 높은 스프링(stiffer spring)을 포함시키는 것; 및
Figure pat00010
사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 있을 때 사용자 입력 요소의 이동 방향을 스위칭하는 것.
일 실시예에서, 엔드 스톱 감소 해결책들이, 예컨대, 타깃형(targeted) 또는 방향성(directed) 운동감각 햅틱 효과인 햅틱 효과에 적용될 수 있다. 운동감각 햅틱 효과는 액추에이터(예컨대, 모터)가, 사용자 입력 요소를 그의 자유도(degree of freedom)(들)에 따른 방향으로 이동시키기 위해, 사용자 입력 요소에 힘 또는 토크를 가하는 효과를 포함할 수 있다. 그렇지만, 사용자 입력 요소가 사용자에 의해 엔드 스톱 위치에 맞닿게 유지되면, 사용자 입력 요소가 그의 자유도(들)를 따라(예컨대, 안쪽 방향으로) 이동할 수 있는 능력이 제한될 수 있고, 이는 사용자 입력 요소에서 발생된 운동감각 햅틱 효과를 감소시킬 수 있다. 본 발명의 실시예들은 따라서 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치 또는 다른 엔드 트래블(end travel) 위치에 있을 때 사용자 입력 요소 또는 사용자 입력 요소 어셈블리(예컨대, 트리거 또는 트리거 어셈블리)를 목표로 한 햅틱 효과의 가능한 감소를 보상하는 것에 관한 것이다.
일 실시예에서, 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스는, 예컨대, 게임 콘솔 컨트롤러 또는 다른 주변기기 컨트롤러 디바이스, 게임 태블릿, 전화기, PDA(personal digital assistant), 태블릿, 랩톱 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다. 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스는 제1 위치(예컨대, 제1 각도 또는 제1 횡방향 위치)로부터 엔드 스톱 위치 (예컨대, 엔드 스톱 각도 또는 엔드 스톱 횡방향 위치)까지 연장되는 움직임 범위를 갖는 사용자 입력 요소를 포함할 수 있다. 사용자 입력 요소는 제1 위치와 엔드 스톱 위치 사이에서 이동가능(예컨대, 회전가능 또는 병진이동가능(translatable))할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 위치는 사용자 입력 요소가 어떤 사용자 상호작용도 수신하지 않을 때의 사용자 입력 요소의 위치에 대응할 수 있다. 편향 컴포넌트(biasing component)(예컨대, 스프링)는, 예를 들어, 사용자 입력 요소가 어떤 사용자 상호작용도 수신하고 있지 않을 때 사용자 입력 요소를 제1 위치로 복귀시킬 수 있다. 일 실시예에서, 엔드 스톱 위치는, 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 구조물과 맞닿게 접촉하도록, 사용자 입력 요소가 완전히 눌러지거나 당겨졌을 때의 사용자 입력 요소의 위치에 대응할 수 있다. 일 실시예에서, 다양한 물리적 제약들(예컨대, 엔드 스톱 구조물)은 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치를 넘어 이동하지 못하게 그리고 제1 위치를 넘어 이동하지 못하게 할 수 있다. 사용자 입력 요소는 그의 움직임 범위 내에서의 사용자 입력 요소의 위치에 기초하여 제어 신호를 출력하도록 구성될 수 있다. 사용자 입력 요소의 예들은 트리거, 버튼, 및 디지털 스틱(예컨대, 조이스틱 또는 썸스틱)을 포함한다.
도 1a는 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스(100)의 예시적인 블록도를 나타낸 것이다. 컨트롤러 디바이스(100)는, 일 실시예에서, 컴퓨터, 휴대폰, 텔레비전, 또는 다른 유사한 디바이스에 연결될 수 있는 게임 시스템에서 또는 임의의 다른 적용분야에서 사용될 수 있다. 컨트롤러 디바이스(100)는 컨트롤러 본체(102)를 포함할 수 있다. 디바이스(100)는 사용자 입력 요소들(110, 114, 117)(예컨대, 디지털 스틱, 버튼, 트리거)과, 럼블 액추에이터(rumble actuator)들(122, 124) 및/또는 타깃형 액추에이터(targeted actuator)들(104, 184, 185)과 같은 햅틱 액추에이터들을 포함할 수 있다. 타깃형 액추에이터들(104, 184, 185)은 사용자 입력 요소 어셈블리(예컨대, 108a, 108b, 108c)에 배치될 수 있고, 햅틱 효과의 타깃을 사용자 입력 요소 어셈블리 내의 사용자 입력 요소(예컨대, 117, 110, 또는 114)로 설정할 수 있다. 컨트롤러 디바이스(100)는 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스(100) 상에서 또는 그 내에서 발생되는 햅틱 효과들을 제어하도록 구성된 햅틱 제어 유닛(10)(예컨대, 로컬 프로세서)을 추가로 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 컨트롤러 디바이스(100)는 핸드헬드 컨트롤러 디바이스일 수 있고, 여기서 컨트롤러 디바이스(100)의 컨트롤러 본체(102)는, 왼손잡이 사용자 또는 오른손잡이 사용자 중 어느 하나에 의해, 디바이스를 파지하는 두 손을 쉽게 수용하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러 디바이스(100)는 도 1b에 예시된 주변기기 게임 콘솔 컨트롤러(100A)인 핸드헬드 컨트롤러 디바이스일 수 있다. 도 1b의 실시예에서, 사용자 입력 요소(117)는 트리거일 수 있고, 사용자 입력 요소(114)는 버튼일 수 있으며, 사용자 입력 요소(110)는 조이스틱일 수 있다. 본 기술분야의 통상의 기술자라면 컨트롤러 디바이스(100A)가　비디오 게임 콘솔 시스템들에 대해 현재 이용가능한 많은 "게임패드들"과 유사한 형상 및 크기의 컨트롤러 디바이스의 예시적인 실시예에 불과하다는 것과, Wii™ 리모콘 또는 Wii™ U 컨트롤러, Sony® SixAxis™ 컨트롤러 또는 Sony® Wand 컨트롤러와 같은 컨트롤러 디바이스들은 물론, (테니스 라켓, 골프 클럽, 야구 방망이 등과 같은) 실생활 물건들 및 다른 형상들로서 형성된 컨트롤러 디바이스들(이들로 제한되지 않음)을 비롯한, 사용자 입력 요소들, 형상들 및 크기들의 다른 구성들을 갖는 컨트롤러들이 사용될 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 사용자 입력 요소는 사용자에 의해 이동가능하다(예컨대, 사용자가 사용자 입력 요소를 누르거나 꽉 쥘 수 있다). 일 실시예에서, 햅틱 액추에이터가 작동되지 않을 때 사용자 입력 요소는 자유롭게 이동한다. 게다가, 사용자 입력 요소의 위치는 가역적(reversible)일 수 있다. 예를 들어, 사용자가 사용자 입력 요소를 누르거나, 꽉 쥐거나, 다른 방식으로 이동시킨 후에, 사용자 입력 요소는 사용자 입력 요소가 사용자에 의해 눌러지거나, 꽉 쥐어지거나, 다른 방식으로 이동되기 전에 가졌던 위치(예컨대, 기본 위치(default position))로 복귀할 수 있을 것이다. 이 가역성(reversibility)은, 예컨대, 사용자 입력 요소를 기본 위치(예컨대, 평형 위치)로 복귀시킬 수 있는 편향 스프링(biasing spring)에 의해 구현될 수 있다.
일 실시예에서, 컨트롤러 디바이스(100)는 유선 또는 무선 연결을 통해 호스트 컴퓨터와 통신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러 디바이스(100)는, 전화기/텔레비전/콘솔/컴퓨터에서의 가상 현실(VR) 게임 또는 증강 현실(AR) 게임 또는 임의의 게임들과 같은, 애플리케이션을 실행하는 호스트 컴퓨터 내의 프로세서(20)와 통신하도록 구성된 통신 디바이스(182)를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 타깃형 액추에이터들(104, 184, 및 185)은 각자의 사용자 입력 요소들(117(예컨대, 트리거), 110(예컨대, 조이스틱), 및 114(예컨대, 버튼))에, 예컨대, 운동감각 햅틱 피드백을 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 타깃형 액추에이터들 각각은 각자의 사용자 입력 요소 어셈블리(108a, 108b, 108c)에 위치된 모터일 수 있다. 사용자 입력 요소 어셈블리(예컨대, 108a, 108b, 108c)는 컨트롤러 본체의 나머지로부터 기계적으로 격리되어 있는 어셈블리일 수 있다. 일 실시예에서, 컨트롤러 디바이스(100)는, 예컨대, 럼블 햅틱 효과를 제공하는 럼블 액추에이터들(122, 124)을 추가로 포함할 수 있다. 이 햅틱 액추에이터들(122, 124, 104, 184, 185)은 액추에이터들을 제어하는 햅틱 제어 유닛(10)(예컨대, 프로세서)과 통신할 수 있다. 사용자 입력 요소들(110, 114, 117)은 게임 또는 다른 애플리케이션을 제어하기 위한 제어 신호(예컨대, 애플리케이션 제어 신호)를 출력하는 데 사용될 수 있다. 제어 신호는 사용자 입력 요소(110, 114, 또는 117)의 위치를 나타내고 그에 기초할 수 있다. 예를 들어, 신호는 사용자 입력 요소(110, 114 또는 117)의 위치에 비례할 수 있거나, 사용자 입력 요소(110, 114, 또는 117)의 위치가 정의된 문턱값을 넘어 이동했는지를 나타낼 수 있다. 사용자 입력 요소(117, 110, 또는 114)의 위치는 위치 센서(109, 186, 또는 188)를 사용하여 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 컨트롤러 디바이스(100)는, 호스트 컴퓨터 내의 프로세서와 같은, 애플리케이션(예컨대, AR/VR 애플리케이션)을 실행하는 프로세서(20)에 제어 신호를 전달하는 데 사용될 수 있는, 통신 디바이스(182)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스(100)는, 센서들(예컨대, 186, 188) 중 일부, 사용자 입력 요소들(예컨대, 110, 114) 중 일부, 타깃형 액추에이터들(예컨대, 184, 185) 중 일부, 통신 디바이스(182), 및/또는 럼블 액추에이터들(122, 124)과 같은, 도 1a에 예시된 다양한 요소들을 생략할 수 있다.
일 실시예에서, 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스(100)는 VR 애플리케이션에 의해 제공되는 가상 현실(VR) 공간에 대한, 그리고/또는 AR 애플리케이션에 의해 제공되는 증강 현실(AR) 공간에 대한 햅틱 효과를 제공하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러 디바이스(100)는 물리적 공간에서의 물리적 객체들이 가상 공간에서의 가상 객체들과 동시에 디스플레이되는 증강 현실 환경을 제공하는 AR 디바이스일 수 있다. 이 예에서, AR 디바이스(예컨대, 게임패드)는 가상 객체들로 증강된 물리적 객체들을 포함하는 뷰에 하나 이상의 가상 객체들을 디스플레이하는 일체형 디스플레이를 가질 수 있다. 가상 객체들은 물리적 객체들 상에 배치된 특정 코드들(예컨대, QR 코드들)을 인식하는 것에 또는 이미지 인식을 수행하는 서버로 이미지들을 전송하는 것에 의하는 것과 같은, 이미지 인식을 사용하여 특정의 알려진 물리적 객체들을 인식하는 것에 기초할 수 있다. 일 실시예에서, 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스(100)는 AR 애플리케이션을 실행하는 프로세서와 통신하는 주변 디바이스일 수 있고, 디스플레이를 가질 수 있거나 디스플레이를 갖지 않을 수 있다. 컨트롤러 디바이스와 통신하는 프로세서는 가상 객체들로 증강된 물리적 객체들의 뷰를 디스플레이하는 디스플레이와 통합될 수 있거나, 이러한 디스플레이로부터 분리되어 있을 수 있다. 예를 들어, 디스플레이는 헤드 마운티드 디스플레이(head-mounted display), 태블릿 컴퓨터, 또는 차량 대시보드 디스플레이일 수 있고, 프로세서는 그 디스플레이들 내에 통합될 수 있거나 그 디스플레이들과 통신하는 별개의 컴퓨터의 일부일 수 있다. 상기 예들에서, 컨트롤러 디바이스(100)는 AR 애플리케이션에 제어 신호들을 제공하는 데 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스(100)는 VR 디바이스일 수 있다. VR 디바이스는 VR 디바이스의 사용자가 가상 세계 환경에서 아바타로서 표현되는 가상 세계 환경을 제공할 수 있고, 사용자는 가상 세계 환경 내에서 아바타의 움직임을 제어할 수 있다. VR 디바이스는, 예컨대, 헤드 마운티드 디스플레이와 같은 웨어러블 디바이스일 수 있다. 일 실시예에서, 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스(100)는 VR 애플리케이션을 실행하는 프로세서와 통신하는 주변 디바이스일 수 있다. 컨트롤러 디바이스와 통신하는 프로세서는 VR 환경을 제공하는 디스플레이와 통합될 수 있거나, 이러한 디스플레이로부터 분리되어 있을 수 있다. 예를 들어, 디스플레이는 헤드 마운티드 디스플레이(예컨대, Oculus Rift® VR 헤드셋)일 수 있고, 프로세서는 그 디스플레이들 내에 통합될 수 있거나 그 디스플레이들과 통신하는 별개의 컴퓨터의 일부일 수 있다. 상기 예들에서, 컨트롤러 디바이스는 제어 신호들을 VR 애플리케이션에 제공하는 데 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스(100)는, 애플리케이션(예컨대, VR 또는 AR 애플리케이션)에 대한 제어 신호들을 출력할 수 있는 하나 이상의 사용자 입력 요소들을 갖는 헤드 마운티드 디스플레이, 손목 장착형 디바이스(wrist-mounted device), 또는 다른 웨어러블 디바이스와 같은, 웨어러블 디바이스일 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 사용자 입력 요소 어셈블리(208), 그리고 보다 구체적으로는 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스의 컨트롤러 본체(예컨대, 디바이스(100)의 컨트롤러 본체(102)) 내에 위치되거나 그에 다른 방식으로 부착되는 트리거 어셈블리를 나타낸 것이다. 사용자 입력 요소 어셈블리(208)는 하우징(208a)을 가지며 사용자 입력 요소(217)(예컨대, 트리거)에서 햅틱 효과(예컨대, 방향성 또는 운동감각 햅틱 효과)를 발생시키도록 구성된다. 하우징(208a)은, 사용자 입력 요소(217)의 움직임을 제한하는 장벽을 형성하고 사용자 입력 요소(217)의 움직임 범위를 부분적으로 정의하는, 엔드 스톱 구조물을 가질 수 있다. 예를 들어, 엔드 스톱 구조물은, 예컨대, 베이스(base) 및 베이스 주위에 감겨 있는 스프링을 포함할 수 있다. 스프링은 사용자 입력 요소(217)에 연결될 수 있거나 그렇지 않을 수 있고, 사용자 상호작용 또는 사용자 입력 요소(217)에 가해지는 다른 힘이 없을 때 사용자 입력 요소(217)를 제1 위치(예컨대, 평형 위치 또는 공칭 위치)로 편향시키도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 사용자 입력 요소 어셈블리(208)의 하우징(208a)은 사용자 입력 요소 어셈블리(208)의 컴포넌트들이 장착되는 지지 기판 또는 플랫폼일 수 있다. 지지 기판 또는 플랫폼은 사용자 입력 요소 어셈블리(208)를 둘러싸는 다른 하우징을 형성할 수 있는 컨트롤러 본체(예컨대, 102) 내에 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 사용자 입력 요소(217)는 레버 아암(lever arm)(217a) 및 힌지형 단부(hinged end)(217b)를 가질 수 있다. 힌지형 단부(217b)는 사용자 입력 요소(217)가 사용자 입력 요소 어셈블리(208)의 하우징(208a)에 부착되는 피벗 지점을 형성할 수 있다. 사용자 입력 요소(217)는, 제1 위치와 엔드 스톱 위치 사이에 있는 움직임 범위 내에서, 힌지형 단부(217b)에서 피벗 지점을 중심으로 회전하도록 구성될 수 있다. 엔드 스톱 위치들은 이하에서 보다 상세히 논의된다.
일 실시예에서, 사용자 입력 요소 어셈블리(208)는 힘 또는 토크를 출력하도록 구성되는, 모터(204a) 및 기어박스(204b)의 조합과 같은, 햅틱 액추에이터를 추가로 포함한다. 사용자 입력 요소 어셈블리(208)는 사용자 입력 요소(217)에 힘 또는 토크를 전달하도록 구성되는 전달 컴포넌트(202)를 추가로 포함한다. 예시된 실시예에서, 전달 컴포넌트(202)는 전달 컴포넌트(202)가 회전하기 위한 피벗 지점을 형성하는 힌지형 제1 단부(221)를 갖는 레버 아암일 수 있다. 전달 컴포넌트(202)는 이동가능 제2 단부(222)를 추가로 가질 수 있다. 사용자 입력 요소(217)는 전달 컴포넌트(202)의 레버 아암의 이동가능 제2 단부(222)에 부착될 수 있는 반면, 위치 센서(209)는 전달 컴포넌트(202)의 레버 아암의 힌지형 제1 단부(221)에 부착된다. 위치 센서(209)는 전달 컴포넌트(202)의 레버 아암의 회전 위치의 변화 및/또는 사용자 입력 요소(217)의 회전 위치의 변화를 검출할 수 있다. 위치 센서(209)는 전위차계, 광학 센서, 광학 인코더, 홀 효과 센서, 용량성 센서, 다른 유형의 위치 센서, 또는 이들의 임의의 조합을 통해 구현될 수 있다. 전달 컴포넌트(202)는 사용자 입력 요소(217)가 엔드 스톱 위치로부터 제1 위치까지 이동할 수 있게 하지만, 사용자 입력 요소(217)가 제1 위치를 넘어 이동하지 못하게 제약할 수 있다. 일 실시예에서, 전달 컴포넌트(202)는 마찰 구동 메커니즘(friction drive mechanism)에 의존할 수 있다.
일 실시예에서, 전달 컴포넌트(202)는 다양한 증배 인자들에 따라 햅틱 액추에이터(204a, 204b)에 의해 출력된 힘 또는 토크를 사용자 입력 요소(217)에 전달할 수 있다. 증배된 힘 또는 토크가 사용자 입력 요소(217)의 레버 아암(217a)에 전달될 수 있다. 레버 아암(217a)의 이동(예컨대, 회전)이 사용자 입력 요소(217)의 나머지에서 동일한 양의 이동(예컨대, 동일한 정도의 회전)을 야기하도록, 레버 아암(217a)이 사용자 입력 요소(217)의 나머지에 대해 고정될 수 있다.
도 2b는, 햅틱 액추에이터(204a, 204b)에 의해 출력된 토크인, 토크 TA를 사용자 입력 요소(217)의 레버 아암(217a)에 전달하는 전달 컴포넌트(202)를 나타내고 있다. 사용자 입력 요소(217)에 전달되는 그에 따른 토크는 TT로 표시될 수 있다. 토크 TA가 햅틱 액추에이터에 의해 출력된 예시된 반시계방향 회전에 대응할 때, 사용자 입력 요소(217)에서 당기기-스타일 햅틱 효과가 느껴질 수 있다. 즉, 토크 TA가 사용자 입력 요소(217)에 전달될 수 있고, 사용자 입력 요소(217)는 사용자 입력 요소(217)를 시계 방향으로 회전시키는 토크 TT를 받을 수 있다. 이러한 토크 TT로 인한 햅틱 효과는 당기기-스타일 햅틱 효과라고 지칭될 수 있는데, 그 이유는 토크 TT가 사용자 입력 요소(217)를 사용자 입력 요소 어셈블리(208)의 나머지 쪽으로 당기기 때문이다. 일 실시예에서, 이 토크 TT는 사용자 입력 요소(217)를 엔드 스톱 위치 쪽으로 당기는 힘을 야기할 수 있다. 일 실시예에서, 토크 TA가 시계방향 회전에 대응할 때, 사용자 입력 요소(217)는 사용자 입력 요소(217)를 반시계 방향으로 회전시키는 토크 TT를 받을 수 있다. 이 회전에 대응하는 햅틱 효과는 밀기-스타일 햅틱 효과라고 지칭될 수 있는데, 그 이유는 토크 TT가 사용자 입력 요소(217)를 사용자 입력 요소 어셈블리(208)의 나머지로부터 멀어지는 쪽으로 밀 수 있기 때문이다. 일 실시예에서, 이 토크 TT는 사용자 입력 요소(217)를 엔드 스톱 위치로부터 멀어지는 쪽으로 미는 힘을 야기할 수 있다.
도 3 및 도 4는 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스(300)의 컨트롤러 본체(301) 내의 사용자 입력 요소 어셈블리(308), 그리고 보다 상세하게는 트리거 어셈블리의 다른 실시예의 개략도들을 나타낸 것이다. 도 3은 사용자 입력 요소 어셈블리(308)의 개략 평면도를 나타낸 것인 반면, 도 4는 개략 측면도를 나타낸 것이다. 사용자 입력 요소 어셈블리(308)는 하우징(308a) 및 회전축(306)을 따라 샤프트(307)를 회전시킬 수 있는 힘 또는 토크를 출력할 수 있는 햅틱 액추에이터(304)를 포함한다. 일 실시예에서, 컨트롤러 본체(301)는 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스(300)의 컴포넌트들을 포함하기 위한 제1 하우징인 하우징(예컨대, 플라스틱 쉘(plastic shell))으로 형성될 수 있다. 이 실시예에서, 사용자 입력 요소 어셈블리(308)의 하우징(308a)은 사용자 입력 요소 어셈블리(308)의 컴포넌트들을 포함하기 위한 제2 하우징일 수 있다. 게다가, 이 실시예에서, 제2 하우징은 제1 하우징 내에 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 사용자 입력 요소 어셈블리(308)는, 사용자 입력 요소(317)의 힌지형 단부(317b)(도 4를 참조)와 같은, 컨트롤러 본체(301)에 (직접 또는 간접적으로) 부착되는 사용자 입력 요소(317)(예컨대, 트리거)를 추가로 포함한다. 힌지형 단부(317b)는 피벗 지점 - 이를 중심으로 사용자 입력 요소(317)가 사용자에 의해 회전될 수 있음 - 을 형성할 수 있다. 즉, 사용자 입력 요소(317)는 힌지형 단부(317b)를 중심으로 그리고 컨트롤러 본체(301) 및/또는 사용자 입력 요소(308)에 대해 상대적으로, 제1 위치로부터 엔드 스톱 위치까지 연장되는 움직임 범위 내에서, 회전가능할 수 있다. 사용자 입력 요소(317)는 그의 움직임 범위 내에서의 그의 위치를 나타내는 신호를 출력하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 사용자 입력 요소(317)는 레버 아암(317a)을 가질 수 있다(도 4를 참조). 액추에이터(304)에 의해 출력된 토크는 전달 컴포넌트(302)에 의해 사용자 입력 요소(317)에 전달될 수 있다. 보다 구체적으로는, 토크가 전달 컴포넌트(302)에 의해 사용자 입력 요소(317)의 레버 아암(317a)에 전달될 수 있다(도 4 참조). 위치 센서(309)는, 예컨대, 사용자 입력 요소(317)의 회전 양 또는 회전 정도를 계산하는 데 사용될 수 있는, 전달 컴포넌트(302)의 회전 각도를 측정할 수 있다. 이 예시된 실시예에서, 제어 유닛(310)(예컨대, 프로세서)은 햅틱 액추에이터(304) 및 센서(309)와 신호 통신할 수 있고, 예컨대, 출력되는 힘 또는 토크의 방향 및/또는 양을 제어하기 위해 햅틱 제어 신호들을 햅틱 액추에이터(304)에 전달하도록 구성될 수 있다.
앞서 논의된 바와 같이, 사용자 입력 요소는 제1 위치로부터 엔드 스톱 위치까지의 움직임 범위를 가질 수 있다. 사용자 입력 요소는, 어떤 경우에, 더 이동하지 못하게 하는 그 위치들에 있는 엔드 스톱 구조물 또는 다른 장벽으로 인해, 이 움직임 범위 밖으로 이동할 수 없을 것이다. 도 5a는 사용자 입력 요소(317)가 그의 움직임 범위 내에서 제1 위치에 있는 것을 나타내고 있다. 이 위치는, 예컨대, 사용자 입력 요소 어셈블리의 베이스를 기준으로 정의되는 각도 θ(예컨대, 37o)의 값에 의해 정의될 수 있다. 일부 실시예들에서, 사용자 힘이 사용자 입력 요소(317)에 가해지지 않을 때 사용자 입력 요소(317)가 이 위치에 도달하도록, 사용자 입력 요소(317)가 (예컨대, 스프링에 의해) 이 위치로 편향될 수 있다. 이와 같이, 어떤 경우에, 제1 위치는 사용자 입력 요소(317)의 평형 위치(공칭 위치 또는 정지 위치(resting position)라고도 지칭될 수 있음)일 수 있다.
도 5b는, 사용자 입력 요소(317)가 사용자 입력 요소 어셈블리의 베이스에서 엔드 스톱 구조물(402)과 접촉한 상황에 대응하는, 사용자 입력 요소(317)가 엔드 스톱 위치에 있는 것을 나타내고 있다. 이것은, 예컨대, 사용자 입력 요소 어셈블리의 베이스를 기준으로 정의되는 값(예컨대, 0o)에 의해 정의될 수 있다.
도 5c에 도시된 바와 같이, 엔드 스톱 위치가 각도 θ의 다른 값들에 있을 수 있다. 도면에서, 엔드 스톱 구조물은 앞서 언급된 편향 스프링을 포함할 수 있다. 엔드 스톱 위치는 편향 스프링이 사용자 입력 요소(317)에 의해 완전히 압축된 위치일 수 있고, 사용자 입력 요소(317)가 스프링에 대항하여 더 이동하지 못하게 한다.
전달 컴포넌트의 기하학적 형태를 변경하는 것에 관한 실시예들:
엔드 스톱 위치에서의 햅틱 감소를 보상하기 위한 일부 실시예들은 사용자 입력 요소가 엔드 아암 위치에 있을 때 보다 많은 토크가 사용자 입력 요소에 전달되도록 하기 위해 레버 아암 또는 다른 전달 컴포넌트의 기하학적 형태를 변경하는 것을 포함할 수 있다. 이하에서 더 상세히 논의하는 바와 같이, 사용자 입력 요소와 전달 컴포넌트는 전달 컴포넌트의 레버 아암이 사용자 입력 요소가 제1 위치에 있을 때는 제1 증배 인자에 따라 힘 또는 토크를 전달하고, 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 있을 때는 제2 증배 인자에 따라 힘 또는 토크를 전달하도록 구성되는 방식으로 연결될 수 있고, 여기서 제2 증배 인자는 제1 증배 인자보다 더 높다.
보다 구체적으로는, 일 실시예에서, 전달 컴포넌트는 레버 아암 메커니즘을 포함할 수 있다. 레버 아암 메커니즘은 기어박스의 출력 샤프트에 연결되는 레버 아암을 포함할 수 있다. 레버 아암은 증배 인자에 따라 기어박스의 토크 출력을 증배시키고, 증배된 토크를 사용자 입력 요소(예컨대, 트리거)에 인가할 수 있다. 사용자 입력 요소가 그의 움직임 범위 내의 제1 위치(예컨대, 제1 단부)로부터 엔드 스톱 위치(예컨대, 제2 단부)로 이동할 때, 레버 아암 메커니즘은 전달 컴포넌트의 레버 아암과 사용자 입력 요소 사이의 기하학적 형태를 변화시킬 수 있다. 가변적인 기하학적 형태는 사용자 입력 요소의 움직임 범위에 걸쳐 비선형 힘을 생성할 수 있다. 보다 구체적으로는, 가변적인 기하학적 형태는 사용자 입력 요소가 그의 움직임 범위의 제1 단부로부터 제2 단부로 이동할 때 증배 인자를 변화시킬 수 있다. 사용자 입력 요소의 움직임 범위의 제1 단부에서, 증배 인자는, 예컨대, 약 0.5일 수 있다. 그의 움직임 범위의 제1 단부로부터 제2 단부까지의 경로의 3/4에서, 증배 인자는, 예컨대, 약 1.6일 수 있다. 움직임 범위의 제2 단부에서, 증배 인자는, 예컨대, 1.25일 수 있다. 레버 아암 메커니즘의 기하학적 형태의 이 수정은, 사용자 입력 요소(예컨대, 트리거)가, 트리거가 완전히 눌러진 위치와 같은, 그의 엔드 트래블 위치에 있는 동안 기어박스 토크의 보다 높은 증배 인자를 달성할 수 있다. 일 실시예에서, 사용자 입력 요소에 대한 토크 또는 힘은 사용자 입력 요소의 위치의 함수로서 비선형적으로 변할 수 있다. 일 실시예에서, 사용자 입력 요소에 대한 토크 또는 힘은 사용자 입력 요소의 위치의 함수로서 선형적으로 변할 수 있다.
도 6a 내지 도 6d는 사용자 입력 요소의 이동 동안 전달 컴포넌트와 사용자 입력 요소 사이의 기하학적 형태가 변하는 실시예들을 나타낸 것이다. 보다 구체적으로는, 도 6a 및 도 6b는 사용자 입력 요소 어셈블리(308)가 컨트롤러 본체(301) 내에 위치되어 있는 것을 나타낸다. 사용자 입력 요소 어셈블리(308)는 하우징(308a) 및, (도 6a에 예시된 바와 같은) 제1 위치로부터 (도 6b에 예시된 바와 같은) 엔드 스톱 위치까지의 컨트롤러 본체(301) 및/또는 사용자 입력 요소 어셈블리(308)에 대한 움직임 범위를 갖는, 사용자 입력 요소(317)를 포함할 수 있다. 도 6a 및 도 6b에 추가로 도시된 바와 같이, 전달 컴포넌트(302)는 햅틱 액추에이터(304)에 의해 출력된 토크 또는 힘을 사용자 입력 요소(317)에 전달할 수 있다. 예시된 실시예에서, 사용자 입력 요소(317)는 연결 요소(514)에 의해, 레버 아암을 또한 포함할 수 있는, 전달 컴포넌트(302)에 연결되는 레버 아암(317a)을 포함할 수 있다. 액추에이터(304)로부터의 토크 또는 힘은 연결 요소(514)를 통해 사용자 입력 요소(317)에 전달될 수 있다.
도 6a 및 도 6b의 구성에서, 전달 컴포넌트(302)는 사용자 입력 요소가 그의 움직임 범위 내의 다른 위치에 있을 때보다 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 있을 때 더 큰 증배 인자에 따라 액추에이터(304)에 의해 출력된 토크 또는 힘을 사용자 입력 요소(317)에 전달하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 전달 컴포넌트(302)(예컨대, 레버 아암)와 사용자 입력 요소(317)의 레버 아암(317a) 사이의 기하학적 형태는 사용자 입력 요소(317)가 엔드 스톱 위치에 보다 가깝게 이동함에 따라 힘 또는 토크의 전달의 증배 인자를 증가시키도록 구성될 수 있다. 사용자 입력 요소(317)는, 사용자 입력 요소 어셈블리(308)의 베이스를 기준으로 사용자 입력 요소(317)의 아암(317a)의 길이방향 축(518) 사이의 각도인, θ의 값을 감소시킴으로써 엔드 스톱 위치에 보다 가깝게 이동할 수 있다. 보다 구체적인 실시예에서, 전달 컴포넌트(302)는 레버 아암일 수 있고, 이 레버 아암과 사용자 입력 요소(317)의 레버 아암(317a) 사이의 기하학적 형태가, θ가 감소할 때 (전달 컴포넌트(302)의 레버 아암의 길이방향 축(520)과 사용자 입력 요소 어셈블리(308)의 베이스 사이의 각도를 나타내는) Ω의 값도 감소하도록, 변할 수 있다. 환언하면, 사용자 입력 요소(317)가 엔드 스톱 위치에 보다 가깝게 이동함에 따라, 도 6b에 도시된 바와 같이, 사용자 입력 요소의 레버 아암(317a)의 길이방향 축(518)과 전달 컴포넌트(302)의 레버 아암의 길이방향 축(520)이 보다 많이 정렬될 수 있다. 도 6b에 도시된 이 증가된 정렬의 결과로서, 전달 컴포넌트(302)가 레버 아암(317a)에 실질적으로 수직인 방향으로 레버 아암(317a)을 밀거나 당길 수 있고, 이는 레버 아암(317a)에 그리고 따라서 사용자 입력 요소(317)에 가해지는 토크의 양을 최대화할 수 있다.
일 실시예에서, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 전달 컴포넌트(302)의 레버 아암은 레버 아암의 힌지형 단부(516)에서 햅틱 액추에이터(304)에 연결될 수 있다. 힌지형 단부(516)는 피벗 지점 - 이를 중심으로 전달 컴포넌트(302)의 레버 아암이 회전함 - 을 형성할 수 있다. 일 실시예에서, 사용자 입력 요소(317)가 엔드 스톱 위치 쪽으로 이동할 때 힌지형 단부(516)에 있는 피벗 지점과 연결 요소(514) 사이의 길이가 감소할 수 있다. 일 실시예에서, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 이것은 슬롯(512)을 갖는 전달 컴포넌트(302)(예컨대, 레버 아암)로 인한 것이고, 연결 요소(514)는 슬롯(512)을 통해 삽입되는 핀을 형성할 수 있고, 사용자 입력 요소(317)가 그의 엔드 스톱 위치 쪽으로 회전될 때, 슬롯(512) 내에서 슬라이딩가능할 수 있다. 즉, 사용자 입력 요소(317)의 회전은 연결 요소(514)를 전달 컴포넌트(302)에 있는 슬롯(512) 내에서 슬라이딩시킬 수 있다. 사용자 입력 요소(317)가 도 6b에 도시된 엔드 스톱 위치 쪽으로 회전될 때, 연결 요소(514)는 슬롯 (512) 내에서 전달 컴포넌트(302)의 힌지형 단부(516)에 있는 전달 컴포넌트(302)의 피벗 지점에 보다 가깝게 슬라이딩하고, 따라서 피벗 지점으로부터 연결 요소(514)까지의 길이를 단축시킨다.
도 6c 및 도 6d는 또한 사용자 입력 요소(217) 및 전달 컴포넌트(202)에 대한 핀 및 슬롯 구성을 나타낸 것이다. 보다 구체적으로는, 도 6c에 예시된 바와 같이, 사용자 입력 요소(217)는 사용자 입력 요소(217)의 힌지형 단부(217b)를 통해 사용자 입력 요소 어셈블리(208)의 하우징(208a)(도 2a를 참조)에 부착될 수 있다. 힌지형 단부(217b)는 피벗 지점 - 이를 중심으로 사용자 입력 요소(217)가 제1 위치로부터 엔드 스톱 위치까지 회전됨 - 을 형성할 수 있다. 사용자 입력 요소(217)의 레버 아암(217a)은 전달 컴포넌트(202)에 있는 슬롯(212)을 통해 전달 컴포넌트(202)에 연결될 수 있다. 슬롯(212)은 전달 컴포넌트(202)의 길이방향 축(220)을 따라 연장될 수 있다. 사용자 입력 요소(217)의 레버 아암(217a)은 레버 아암(217a)의 단부에 형성되는 핀(213) 또는 다른 연결 요소를 통해 전달 컴포넌트(202)에 연결될 수 있으며, 여기서 핀(213)은 연결 지점을 형성하기 위해 슬롯(212)을 통해 삽입된다. 핀 및 슬롯 구성은 핀(213)이 슬롯(212) 내에서 슬라이딩가능하게 한다.
도 6c는 사용자 입력 요소(217)가, 트리거가 눌러져 있지 않은 구성일 수 있는, 열린 구성(open configuration)으로 있는 트리거인 일 실시예를 추가로 예시하고 있다. 열린 구성에서, 핀(213)으로부터 힌지형 단부(221)에 있는 피벗 지점까지의 길이는 최댓값을 가질 수 있다. 게다가 열린 구성에서, 레버 아암(217a)의 길이방향 축(218)과 전달 컴포넌트(202)의 길이방향 축이 정렬되지 않을 수 있다. 일 실시예에서, 열린 구성은 도 2a에 도시된 길이방향 축(218)과 사용자 입력 요소 어셈블리(208)의 베이스 사이의 각도 θ가 실질적으로 45도의 값을 갖는 것과, 길이방향 축(218)과 사용자 입력 요소 어셈블리(208)의 베이스 사이의 각도 Ω가 30도 내지 45도의 값을 갖는 것에 대응할 수 있다.
도 6d는 사용자 입력 요소(217)가, 트리거가 완전히 눌러져 있는 구성일 수 있는, 닫힌 구성으로 있는 트리거인 일 실시예를 추가로 예시하고 있다. 닫힌 구성에서, 핀(213)으로부터 힌지형 단부(221)에 있는 피벗 지점까지의 길이는 최솟값을 갖거나, 최솟값에 가까울 수 있다. 게다가 닫힌 구성에서, 레버 아암(217a)의 길이방향 축(218)과 전달 컴포넌트(202)의 길이방향 축(220)이 실질적으로 정렬되지 않을 수 있다. 일 실시예에서, 닫힌 구성은 각도 θ가 실질적으로 0도의 값을 갖는 것과 각도 Ω가 0도 내지 -15도의 값을 갖는 것에 대응할 수 있다.
도 6a 내지 도 6d에서, 토크가 도 2b에서 이전에 도시된 바와 같은 TT/TA로서 표현되는 증배 인자에 따라 액추에이터로부터 사용자 입력 요소에 전달될 수 있다. 도 7은 증배 인자가 사용자 입력 요소(217/317)의 위치 θ의 함수로서 어떻게 변하는지의 예시적인 관계를 나타낸 것이다. 도 7에 예시된 실시예에서, 증배 인자는 θ가 엔드 스톱 위치에 있을 때 최댓값에 가까울 수 있고(즉, θ = 0o에서 1.64의 인자), 예를 들어 θ = 15o에서의 1.4의 인자와 같은, 다른 위치들에서의 증배 인자보다 더 크다. 일 실시예에서, 사용자 입력 요소가 열린 위치에 있을 때, 증배 인자는 0.5 미만이고, 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 있을 때, 증배 인자는 1 초과이다.
사용자 입력 요소로부터 ERM 장치로의 토크의 결합을 스위칭하는 것에 관한 실시예들:
엔드 스톱 위치에서 햅틱 감소를 보상하기 위한 일부 실시예들은, 엔드 스톱 위치(엔드 트래블 위치라고도 지칭됨)에서, 토크를 사용자 입력 요소에 전달하는 것으로부터 토크를, 편심 회전 질량체 또는 LRA와 같은, 다른 햅틱 액추에이터 메커니즘에 전달하는 것으로 스위칭할 수 있는 메커니즘을 제공한다. 편심 회전 질량체는 덜 제약된 위치에 있을 수 있고 엔드 스톱 위치에서 사용자 입력 요소보다 더 큰 이동 자유도를 가질 수 있다. 이 메커니즘은 따라서 사용자 입력 요소의 이동과 편심 회전 질량체(ERM)의 이동 간에 스위칭할 수 있다. 일 실시예에서, ERM은 컨트롤러 본체 전체를 여기시킬 수 있다. 대안적으로, 사용자 입력 요소 어셈블리가 서스펜션 상에 장착되거나 컨트롤러 본체의 나머지로부터 다른 방식으로 격리되면, 사용자 입력 요소는, 트리거 버튼 또는 다른 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치까지 완전히 눌러질 때, 사용자 입력 요소 어셈블리만을 여기시킬 수 있다. 사용자 입력 요소와 ERM 간에 스위칭하기 위해, 액추에이터의 출력에 위치된 스위칭 디바이스는 사용자 입력 요소를 액추에이터로부터 분리시키고 ERM을 액추에이터에 맞물리게 할 수 있다. 일 실시예에서, 스위칭 디바이스는, 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 있을 때 스위칭을 트리거할 수 있는, 제어 유닛의 제어 하에서 스위칭을 수행할 수 있다. 일 실시예에서, 제어 유닛은 위치 센서(예컨대, 각도 센서)를 사용하여 사용자 입력 요소의 위치를 결정할 수 있다. 일 실시예에서, 스위칭 디바이스가 액추에이터를 ERM 장치와 맞물리게 하면, 제어 유닛은 사용자 입력 요소의 이동 또는 다른 운동 효과(kinetic effect)를 흉내내는 진동 패턴을 액추에이터에 전달하도록 구성될 수 있다. 이러한 구현에서, 액추에이터는 사용자 입력 요소의 이동을 흉내내는 진동 패턴으로 ERM을 회전시킬 수 있다. 그에 따른 햅틱 효과는, 컨트롤러 본체에 트리거 메커니즘을 부착하기 위해 선택된 구성에 따라, 컨트롤러 본체 전체 또는 트리거 버튼만의 진동으로 될 것이다.
보다 일반적으로 말하자면, 일부 실시예들은 컨트롤러 본체, 컨트롤러 본체에 부착된 사용자 입력 요소, 햅틱 액추에이터, 가동 질량체, 스위칭 디바이스, 및 햅틱 제어 유닛을 포함하는 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스에 관한 것이다. 사용자 입력 요소는 제1 위치로부터 엔드 스톱 위치까지 연장되는, 컨트롤러 본체에 대해 상대적인 움직임 범위를 갖는다. 가동 질량체가 햅틱 액추에이터에 의해 작동될 때 가동 질량체는 진동촉각 햅틱 효과를 출력하도록 구성된다. 스위칭 디바이스는 햅틱 액추에이터를 사용자 입력 요소 및 가동 질량체 중 하나와 스위칭가능하게 맞물리도록 구성된다. 햅틱 제어 유닛은 햅틱 액추에이터와 신호 통신하고, 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 있는지를 결정하도록 구성된다. 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 있다는 결정에 응답하여, 제어 유닛은, 햅틱 액추에이터에 의해 출력된 힘 또는 토크가 진동촉각 햅틱 효과를 발생시키기 위해 가동 질량체를 작동시키도록, 스위칭 디바이스로 하여금 햅틱 액추에이터를 가동 질량체와 맞물리게 하고 햅틱 액추에이터를 사용자 입력 요소로부터 분리시키게 할 수 있다.
도 8은 사용자 입력 요소 어셈블리(808) 내에 스위칭 디바이스(824)를 갖는 컨트롤러(800)를 나타낸 것이다. 일 실시예에서, 스위칭 디바이스(824)는 햅틱 액추에이터(804)와 토크 또는 힘을 사용자 입력 요소(817)에 전달하는 전달 컴포넌트(802) 사이에 그리고 햅틱 액추에이터(804)와 편심 회전 질량체(ERM)(822) 사이에 위치될 수 있다. 스위칭 디바이스(824)는, 힘 또는 토크가 전달 컴포넌트(802) 및 사용자 입력 요소(817)에 전달되지 못하게 하기 위해, 전달 컴포넌트 (802)를 햅틱 액추에이터(804)에 의해 출력된 힘 또는 토크로부터 결합 해제(uncouple)시킬 수 있다. 일 실시예에서, 전달 컴포넌트(802)는 회전가능 샤프트(807)를 통해 토크 또는 힘을 받을 수 있고, 스위칭 디바이스(824)는 선택적으로 샤프트(807)를 액추에이터(804)에 결합시키거나 샤프트(807)를 액추에이터(804)로부터 결합 해제시키도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 스위칭 디바이스(824)는 액추에이터(804)로부터의 그 힘 또는 토크를 ERM(822)에 연결되는 샤프트(827)에 결합시키도록 구성될 수 있다. 그 결과, 액추에이터(804)로부터의 힘 또는 토크가 ERM(822)에 전달될 수 있다.
일 실시예에서, ERM(822)은 햅틱 액추에이터(804)의 힘 또는 토크에 결합되거나 그로부터 결합 해제될 수 있는 플라이휠을 포함하는 장치의 일부일 수 있다. 일 실시예에서, 스위칭 디바이스(824)는, 사용자 입력 요소(817)가 엔드 스톱 위치에 있다는 결정에 응답하여 제어 신호를 출력할 수 있는, 햅틱 제어 유닛(810)으로부터의 제어 신호에 응답하여 스위칭을 수행할 수 있다.
일 예에서, 스위칭 디바이스(824)는 전달 컴포넌트(802)가 출력 힘 또는 토크를 받지 않도록 전달 컴포넌트(802)에 이르는 샤프트(807)와 분리되도록 그리고 ERM(822)이 출력 힘 또는 토크를 받도록 ERM(822)에 이르는 샤프트(827)와 맞물리도록 구성되는 하나 이상의 클러치들을 갖는다.
탄성 변형가능 요소(예컨대, 스프링 서스펜션)를 통해 사용자 입력 요소 어셈블리를 컨트롤러 본체에 장착하는 것에 관련된 실시예들:
햅틱 감소를 보상하기 위한 일부 실시예들은 사용자 입력 요소가 사용자 입력 요소 어셈블리에 대해 완전히 눌러져 있을 때 사용자 입력 요소 어셈블리가 하나의 유닛으로서 이동할 수 있도록 탄성 변형가능 요소 또는 베이스(예컨대, 스프링 서스펜션) 상에 놓여 있는 사용자 입력 요소 어셈블리(예컨대, 트리거 어셈블리) 전체를 제공하는 것을 포함한다. 탄성 변형가능 요소는 사용자 입력 요소 어셈블리를 햅틱 지원 컨트롤러의 컨트롤러 본체에 부착시킬 수 있다. 컨트롤러 본체는 파지가능 구조물을 갖는 본체일 수 있고 핸드헬드 컨트롤러의 컴포넌트들을 수용할 수 있다. 컨트롤러 본체 및 하나 이상의 사용자 입력 요소 어셈블리들은 핸드헬드 컨트롤러 전체 또는 실질적으로 그 전체를 구성할 수 있다.
변형가능 요소가 탄성적으로 변형될 수 있는 것은, 2개의 구조물들이 서로 부착될 때, 사용자 입력 요소 어셈블리가 컨트롤러 본체에 대해 상대적으로 이동할 수 있게 한다. 일 실시예에서, 사용자 입력 요소 어셈블리는 사용자 입력 요소는 물론 센서 및 액추에이터를 담고 있는 캐리지(carriage)를 포함한다. 사용자가 사용자 입력 요소의 움직임 범위의 제1 단부에서 사용자 입력 요소(예컨대, 트리거)를 누를 때, 사용자 입력 요소는 상당한 이동 자유도를 가질 수 있고, 사용자로부터의 힘이 탄성 변형가능 요소(예컨대, 스프링 서스펜션)에 거의 전달되지 않으며, 탄성 변형가능 요소는 이동이 거의 없을 수 있다. 사용자 입력 요소가, (사용자 입력 요소가 잠금되어 있을 수 있는) 그의 움직임 범위의 제2 반대쪽 단부에 있는, 엔드 스톱 위치에 도달할 때, 사용자 입력 요소를 포함하는 캐리지는 변형가능 요소를 통해(예컨대, 스프링 서스펜션을 통해) 컨트롤러 본체의 나머지에 대해 상대적으로 여전히 이동할 수 있다.
도 9a 내지 도 9c는 탄성 변형가능 요소로서의 서스펜션 기반 시스템의 일 실시예를 나타낸 것이다. 도 9a는, 사용자 입력 요소 어셈블리(908)를 추가로 포함할 수 있는, 컨트롤러 본체(901)를 갖는 핸드헬드 컨트롤러 디바이스(900)를 예시하고 있다. 사용자 입력 요소 어셈블리(908) 자체는, 스프링들(932, 934)을 포함하는, 스프링 서스펜션인 탄성 변형가능 요소를 통해 컨트롤러 본체(901)의 나머지에 부착되는 하우징(908a)을 가질 수 있다. 하우징(908a)은 힘 또는 토크를 출력하는 햅틱 액추에이터(904)(예컨대, 모터)를 추가로 수용할 수 있다. 어셈블리(908)는, 사용자 입력 요소(917)의 힌지형 단부(917b)에 형성된 피벗 지점을 통해 어셈블리(908)에 대해 상대적으로 회전가능할 수 있는, 사용자 입력 요소(917)를 포함할 수 있다. 전달 컴포넌트(902)(예컨대, 레버 아암)는 액추에이터(904)를 사용자 입력 요소(917)에 연결시킬 수 있고, 레버 아암(917a)을 통하는 등에 의해, 힘 또는 토크를 사용자 입력 요소(917)에 전달하는 데 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 전달 컴포넌트(902)는 사용자 입력 요소 어셈블리(908)의 이동 동안 사용자 입력 요소(917)를 엔드 스톱 위치까지 당기도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 레버 아암(917a)은 사용자 입력 요소(917)의 컴포넌트일 수 있다. 일 실시예에서, 사용자 입력 요소 어셈블리(908)는 하나 이상의 진동 필터 스프링들(936)을 추가로 포함할 수 있다(도 9b 및 도 9c). 일 실시예에서, 사용자 입력 요소는 이러한 진동 필터 스프링을 갖지 않을 수 있다(도 9a). 일 실시예에서, 사용자 입력 요소는 사용자 입력 요소를 그의 움직임 범위 내의 제1 위치로 편향시키는, 도 2a에 도시된 것과 같은, 편향 스프링을 추가로 가질 수 있다. 진동 필터 스프링(936) 및 편향 스프링은 스프링 서스펜션의 스프링들(932, 934)과 상이하고, 사용자 입력 요소 어셈블리(908)를 컨트롤러 본체(901)에 부착시키는 스프링 서스펜션의 일부를 형성하지 않는다.
스프링 서스펜션은 사용자 입력 요소 어셈블리(908)가 컨트롤러 본체(901)의 나머지에 대해 상대적으로 이동가능하게 할 수 있다. 이 이동은 사용자 입력 요소(917)가 엔드 스톱 위치에 도달했을 때에도 일어날 수 있다. 이 엔드 스톱 위치는, 예를 들어, 사용자 입력 요소(917)가, 엔드 스톱 위치로서 기능할 수 있는, 사용자 입력 요소 어셈블리(908)의 하우징(908a)과 접촉하는 위치로 회전되었을 때(도 9a), 또는 사용자 입력 요소(917)가 스프링(936)을 완전히 압축하는 위치로 회전되었을 때(도 9b), 일어날 수 있다. 이 엔드 스톱 위치에서, 토크가 햅틱 액추에이터(904)에 의해 출력되고 전달 컴포넌트(902)에 의해 사용자 입력 요소(917)의 레버 아암(917a)에 전달될 때, 사용자 입력 요소(917)는 사용자 입력 요소 어셈블리(908)에 대해 상대적으로 더 이동할 수 없을 것이다. 그렇지만, 도 9c에 예시된 바와 같이, 사용자 입력 요소 어셈블리(908) 전체는 햅틱 효과를 발생시키기 위해 컨트롤러 본체(901)의 나머지에 대해 상대적으로 여전히 이동될 수 있다. 스프링들(932, 934)은 제1 축(예컨대, 수직축)을 따라 연장될 수 있고, 햅틱 액추에이터는 사용자 입력 요소 어셈블리(908)를 제1 축에 수직인 제2 축(예컨대, 수평축)을 따라 이동시키도록 구성될 수 있다.
핸드헬드 컨트롤러(900)가 진동 필터 스프링(936)을 포함하는 일 실시예에서, 스프링 서스펜션에 사용되는 스프링들(932, 934)은 어셈블리(908) 내의 진동 필터 스프링(936)보다 강성이 더 높을 수 있다. 스프링들(932, 934)은, 어떤 경우에, 사용자 입력 요소(917)가 엔드 스톱 위치까지 회전될 때에도 핸드헬드 컨트롤러(900)의 보통의 사용 동안 예상되는 미리 결정된 레벨의 사용자 인가 힘(user-applied force)이 하나 이상의 스프링들(932, 934)을 완전히 압축시키지 않도록 하는 레벨의 강성(stiffness)을 가질 수 있다. 사용자 입력 요소(917)의 통상적인 사용 동안 스프링들(932, 934)이 완전히 압축된 상태로 되지 않게 하는 것은 스프링들(932, 934)이 사용자 입력 요소 어셈블리(917)가 컨트롤러 본체(901)의 나머지에 대해 상대적으로 이동할 수 있게 하기에 충분히 유연하도록 할 수 있다.
기계식 또는 프로그래밍가능 멈춤쇠를 제공하는 것에 관련된 실시예들:
햅틱 감소를 해결하기 위한 일부 실시예들은 기계식 또는 프로그래밍가능 멈춤쇠를 사용하는 것을 포함한다. 사용자가 엔드 스톱 위치 또는 그 근방에 있음을 사용자에게 알려주기 위해, 기계식 멈춤쇠가 엔드 스톱 구조물에 또는 그 근방에 삽입될 수 있다. 이것은 사용자들이 트리거 또는 다른 사용자 입력 요소의 이동(travel)의 끝에 있다는 큐들을 사용자들에게 제공한다. 이 큐들은 사용자가 엔드 스톱 위치에 도달했고 트리거(또는 다른 사용자 입력 요소)를 더 세게 눌러서는 안된다는 것을 알려줄 것이다. 일 실시예에서, 기계식 멈춤쇠는 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 접근할 때 사용자에게 멈춤쇠 스타일 효과(detent style effect)를 제공하는 물리적 스냅 버튼을 포함할 수 있다.
도 10a는 기계식 멈춤쇠를 갖는 햅틱 감소 방지 해결책의 일 실시예를 나타낸 것이다. 이 도면은, 컨트롤러 본체(1001)의 일체형 부분인 사용자 입력 요소 어셈블리(1008)를 포함할 수 있는, 컨트롤러 본체(1001)를 갖는 핸드헬드 컨트롤러 디바이스(1000)를 나타내고 있다. 컨트롤러 디바이스(1000)는 사용자 입력 요소(1017)의 힌지형 단부(1017b)에 형성된 피벗 지점을 통해 어셈블리(1008)에 대해 상대적으로 회전가능한 사용자 입력 요소(1017)를 추가로 포함할 수 있다. 컨트롤러 디바이스(1000)는 햅틱 액추에이터(1004), 진동 필터 스프링(1036), 및 전달 컴포넌트(1002)를 추가로 포함할 수 있다. 전달 컴포넌트(1002)는, 사용자 입력 요소(1017)의 일부인 것으로 간주될 수 있는, 레버 아암(1017a)에 토크 또는 힘을 전달할 수 있다. 핸드헬드 컨트롤러 디바이스(1000)는 사용자 입력 요소(1017)가 엔드 스톱 위치에 또는 그 근방에(예컨대, 엔드 스톱 위치에 또는 그 이전에) 있는 위치로 이동될 때 사용자 입력 요소(1017)와 맞물리도록 구성되는 기계식 멈춤쇠(1042)를 추가로 포함한다. 일 실시예에서, 도 10a에 예시된 위치는 진동 필터 스프링(1036)이 완전히 압축된 경우의 엔드 스톱 위치일 수 있다.
일 실시예에서, 멈춤쇠(1042)는 사용자 입력 요소(1017)가 엔드 스톱 위치 쪽으로 더 당겨지지 않게 저항하도록 구성된 스냅 버튼 또는 다른 디바이스일 수 있다. 도 10b에 예시된 바와 같이, 사용자 입력 요소(1017)가 엔드 스톱 위치 쪽으로 당겨지고 스냅 버튼을 꾸준히 변형시킴에 따라 이 저항력이 꾸준히 증가할 수 있다. 도 10b에서 스냅 위치라고 지칭되는, 변형에서의 특정 지점에서, 스냅 버튼이 안쪽으로 스냅할 수 있고, 그 결과 저항력이 급격히 감소할 수 있다. 일 실시예에서, 기계식 멈춤쇠(1042)는 맞물림 위치와 스냅 위치 사이에서 사용자 입력 요소(예컨대, 트리거)를 당겨져 있는 채로 유지하라고 사용자에게 촉구할 수 있다.
도 10a가 사용자 입력 요소 어셈블리(1008)가 컨트롤러 본체(1001)와 일체로 되어 있는 일 실시예를 예시하고 있지만, 다른 실시예에서, 사용자 입력 요소 어셈블리(1008)가 그 대신에, 도 9a 내지 도 9c에 도시된 것과 유사하게, 스프링 서스펜션 또는 다른 탄성 변형가능 요소를 통해 컨트롤러 본체(1001) 상에 장착될 수 있다. 또한, 도 10a가 진동 필터 스프링(1036)을 포함하는 컨트롤러 디바이스(1000)를 예시하고 있지만, 다른 실시예에서, 컨트롤러 디바이스(1000)가 진동 필터 스프링을 갖지 않을 수 있다.
일 실시예에서, 기계식 멈춤쇠는 프로그래밍가능 멈춤쇠와 조합되거나 프로그래밍가능 멈춤쇠로 대체될 수 있다. 프로그래밍가능 멈춤쇠는, 예를 들어, 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 또는 그 근방에 있을 때 햅틱 효과를 제공하는 것을 포함할 수 있다. 햅틱 효과는 사용자 입력 요소를 작동시키기 위해 사용되는 것과 동일한 액추에이터(예컨대, 액추에이터(1004))에 의해, 또는 럼블 햅틱 효과를 발생시키는 본체 액추에이터(body actuator)와 같은, 상이한 액추에이터에 의해 발생될 수 있다. 프로그래밍가능 멈춤쇠는 따라서 또한 사용자가 사용자 입력 요소를 엔드 스톱 위치까지 또는 그에 가깝게 당겼을 때 사용자에게 큐를 제공할 수 있다.
서로 상대적으로 이동가능한 적어도 2개의 연결된 컴포넌트들을 갖는 사용자 입력 요소에 관련된 실시예들:
햅틱 감소를 보상하기 위한 일부 실시예들은 서로 상대적으로 이동가능한 적어도 2개의 연결된 컴포넌트들을 갖는 사용자 입력 요소를 제공하는 것을 포함한다. 이 컴포넌트들은 중간 컴포넌트(middle component) 및 주 컴포넌트(main component)를 포함할 수 있고, 여기서 중간 컴포넌트는, 사용자 입력 요소 전체가 엔드 스톱 위치에 있을 때에도, 주 컴포넌트에 대해 상대적으로 안쪽으로 그리고 바깥쪽으로(예컨대, 1 mm만큼) 이동할 수 있다. 이것은 사용자 입력 요소의 가운데가, 예컨대, 사용자의 손가락을 미는 것에 의해 햅틱 효과를 출력할 수 있는 해머 유사 효과(hammer-like effect)(예컨대, 물체가 사용자의 손가락을 때리는 효과)를 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 주 컴포넌트가 중간 컴포넌트를 적어도 부분적으로 둘러싸도록, 중간 컴포넌트는 주 컴포넌트의 오목부(recess)에 위치될 수 있다. 이러한 구성에서, 중간 컴포넌트는 내부 컴포넌트(inner component)라고 지칭될 수 있고, 주 컴포넌트는 외부 컴포넌트(outer component)라고 지칭될 수 있다. 일 실시예에서, 외부 컴포넌트는 사용자에 의해 감지될 수 있고, 물리적 엔드 스톱 구조물에 또는 사용자 입력 요소의 이동(travel)을 제어하는 스프링이 완전히 압축된 위치에 있는 엔드 스톱 위치를 가질 수 있다. 내부 컴포넌트는 스프링 서스펜션 또는 다른 형태의 서스펜션(예컨대, 내부 컴포넌트의 상단 부분(top piece)을 외부 컴포넌트에 연결시키는 고무 몰딩(rubber molding)으로 형성된 서스펜션)에 의해 외부 컴포넌트에 연결될 수 있고, 기계적 연결부를 통해 액추에이터로부터의 토크 또는 힘을 받을 수 있다. 이 실시예들에서, 사용자는 내부 컴포넌트 및 외부 컴포넌트 둘 다를 엔드 스톱 위치 쪽으로 당길 수 있다. 사용자 입력 요소의 외부 컴포넌트가 엔드 스톱 위치까지 당겨졌을 때, 전 범위의 햅틱 효과들을 내부 컴포넌트에 전달하는 햅틱 액추에이터의 능력이 영향을 받지 않거나 매우 제한된 정도로 영향을 받을 수 있다. 일 실시예에서, 서로 상대적으로 이동가능한 2개의 연결된 컴포넌트들을 갖는 사용자 입력 요소의 특징부는 도 9a 내지 도 9c의 스프링 서스펜션 특징부와 조합될 수 있거나, 그 스프링 서스펜션 특징부없이 구현될 수 있다.
도 11은 서로 상대적으로 이동가능한 2개 이상의 컴포넌트들(부분들 또는 세그먼트들이라고도 지칭됨)을 갖는 사용자 입력 요소의 일 실시예를 나타낸 것이다. 보다 구체적으로는, 도 11은 사용자 입력 요소 어셈블리(1108)를 포함하는 컨트롤러 본체(1101)를 갖는 핸드헬드 컨트롤러 디바이스(1100)를 예시하고 있다. 사용자 입력 요소 어셈블리(1108)는 스프링들(1132, 1134)을 포함하는 스프링 서스펜션을 통해 컨트롤러 본체(1101)의 나머지에 부착된다. 어셈블리(1108)는 사용자 입력 요소(1117)의 힌지형 단부(1117f)에 형성된 피벗 지점을 통해 어셈블리(1108)에 대해 상대적으로 회전가능한 사용자 입력 요소(1117)를 추가로 포함한다. 사용자 입력 요소(1117)는 컴포넌트들(1117a 내지 1117e)을 포함한다. 이 컴포넌트들은 레버 아암(1117a), 외부 컴포넌트(1117b), 레버 아암(1117a)에 연결된 내부 컴포넌트(1117c), 및 스프링들(1117d, 1117e)을 포함할 수 있다. 레버 아암(1117a)은 햅틱 액추에이터(1104)로부터의 토크 또는 힘을 사용자 입력 요소(1117)의 내부 컴포넌트(1117c)에 전달하는 전달 컴포넌트(1102)에 연결될 수 있다. 내부 컴포넌트(1117c)는 외부 컴포넌트(1117b)의 오목부 내에 배치될 수 있고, 외부 컴포넌트(1117b) 내에 부분적으로 수용될 수 있다. 내부 컴포넌트(1117c)의 일부는 사용자의 손가락에 노출될 수 있다. 스프링들(1117d, 1117e)은 내부 컴포넌트(1117c)와 외부 컴포넌트(1117b)를 연결시키는 스프링 서스펜션을 형성할 수 있고, 내부 컴포넌트 (1117c)가 외부 컴포넌트(1117b)에 대해 상대적으로 이동가능하게 할 수 있다.
일 실시예에서, 도 11에 예시된 바와 같이, 외부 컴포넌트(1117b)는 제1 위치로부터 엔드 스톱 위치까지의 움직임 범위를 가질 수 있다. 도 11에 예시된 바와 같이, 진동 필터 스프링(1136)이 완전히 압축될 때 엔드 스톱 위치에 도달될 수 있다. 내부 컴포넌트(1117c)는 레버 아암(1117a)을 통해 전달 컴포넌트(1102)에 연결될 수 있다. 외부 컴포넌트(1117b)가 엔드 스톱 위치에 있을 때, 전달 컴포넌트(1102)는 레버 아암(1117a)을 통해 내부 컴포넌트(1117c)에 토크 또는 힘을 전달하도록 여전히 구성될 수 있다. 토크 또는 힘을 받을 때, 내부 컴포넌트(1117c)는 햅틱 효과를 생성하기 위해 내부 컴포넌트(1117b)에 대해 상대적으로 여전히 이동가능할 수 있다. 예를 들어, 전달된 힘은, 사용자의 손가락에 해머 유사 효과를 부여하기 위해, 내부 컴포넌트(1117c)를, 외부 컴포넌트(1117b)에 대해 상대적으로, 바깥쪽으로 밀 수 있다.
사용자 입력 요소에 횡방향 움직임을 생성하는 것에 관한 실시예들:
엔드 스톱 위치에서의 햅틱 감소를 보상하기 위한 일부 실시예들은 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 도달할 때 상이한 움직임 축을 따라 이동하도록 사용자 입력 요소(예컨대, 트리거)를 스위칭하는 것을 포함한다. 예를 들어, 사용자 입력 요소가 이 실시예들에서, 제1 위치와 엔드 스톱 위치 사이에서, 전후 움직임 축(forward-backward axis of motion)을 따라 그의 움직임 범위 내에서 이동하면, 이 실시예들은, 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 또는 그 근방에 있을 때, 사용자 입력 요소로 하여금 좌우 축(left-right axis)을 따라 이동하는 것으로 스위칭하게 할 수 있다.
일 실시예에서, 핸드헬드 컨트롤러 디바이스는, 사용자가 사용자 입력 요소를 엔드 스톱 위치까지 이동시킬 때, 사용자 입력 요소 또는 사용자 입력 요소 어셈블리의 움직임이 움직임 축들을 변경할 수 있게 하는 기계적 구조물을 포함할 수 있다. 달리 말하면, 이 구조물은 사용자 입력 요소가 햅틱 액추에이터에 의해 작동될 때 사용자 입력 요소로 하여금 그의 움직임 배향을 변경하게 할 수 있고, 여기서 배향은 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 있는지 엔드 스톱 위치로부터 떨어져 있는지에 의존할 수 있다. 일 실시예에서, 사용자 입력 요소는 제1 이동 축(axis of travel)을 따라 당겨지거나 밀릴 수 있다. 예를 들어, 사용자 입력 요소가 회전축을 중심으로 회전가능한 트리거인 경우, 트리거는 회전축에 수직인 제1 움직임 축을 따라 일반적으로 전후로 이동할 수 있을 것이다. 트리거 또는 다른 사용자 입력 요소가, 완전히 닫힌 상태에 대응하는 위치와 같은, 엔드 스톱 위치에 도달하거나 근접할 때, 트리거 어셈블리의 움직임의 방향이 제1 축에 수직인 제2 움직임 축을 따라 정렬되도록 변할 수 있다. 일 실시예에서, 제2 축은 회전축일 수 있다. 즉, 트리거가 엔드 스톱 위치까지 회전되면 트리거는 더 이상 회전축을 중심으로 전후로 회전하지 않을 수 있고, 그 대신에 회전축을 따라 좌우로 이동할 수 있다. 이러한 방식으로, 액추에이터가 사용자가 사용자 입력 요소를 엔드 스톱까지 회전시키기 위해 가하고 있는 닫힘력(closing force)에 직접 대항하지 않기 때문에 햅틱 효과가 사용자에 의해 더 잘 지각될 수 있다.
일 실시예에서, 기계적 구조물은 사용자 입력 요소에 대한 캠(cam)으로서 기능하는 핀/채널 조합을 갖는 특수 힌지를 포함할 수 있다. 사용자 입력 요소(예컨대, 트리거)가 눌러질 때, 핀은 채널을 따라간다. 예를 들어, 도 12, 도 12a, 및 도 12b는, 햅틱 액추에이터(1202)에 의해 작동될 수 있는 사용자 입력 요소(1217)를 갖는, 사용자 입력 요소 어셈블리(1208)를 갖는 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스(1200)를 나타낸 것이다. 사용자 입력 요소(1217)는, 예컨대, 사용자 입력 요소(1217)가 힌지(1245)의 핀(1244)의 길이방향 축(1247)을 중심으로 회전할 수 있게 하는 힌지(1245)를 형성하는 트리거이다. 힌지(1245)는, 길이방향 축(1247)을 중심으로 회전하기만 할 수 있고, 어떤 경우에, 길이방향 축(1247)을 따라 축방향으로(예컨대, 횡방향으로) 이동할 수 있도록, 장벽들(1252a 내지 1252d)에 의해 제약되는 핀(1244)에 의해 형성될 수 있다. 핀(1244)은 사용자 입력 요소(1217)와 함께 회전할 수 있거나, (예컨대, 사용자 입력 요소(1217)가, 핀(1244)을 둘러싸고 정지된 핀(1244)에 대해 상대적으로 회전하는, 슬리브를 갖는 경우) 사용자 입력 요소(1217)가 핀(1244)에 대해 상대적으로 회전될 때, 정지된 채로 있을 수 있다. 핀(1244)은 사용자 입력 요소(1217)가 햅틱 액추에이터(1202)에 의해 작동되는 중이고 엔드 스톱 위치에 있을 때 사용자 입력 요소(1217)가 제1 방향을 따라(예컨대, 길이방향 축(1247)인 제1 축을 따라) 이동하게 하고, 사용자 입력 요소(1217)가 엔드 스톱 위치로부터 떨어져(예컨대, 사용자 입력 요소의 움직임 범위 내의 제1 위치에 또는 그 근방에) 있을 때 사용자 입력 요소(1217)가 제1 배향과 상이한 제2 배향을 따라(예컨대, 길이방향 축에 수직인 제2 축을 따라) 이동하게 하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 핀(1244)은 사용자 입력 요소(1217)에 또는 사용자 입력 요소 어셈블리(1208)의 다른 부분에(또는, 보다 일반적으로, 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스의 다른 부분에) 고정된 추종체(1246)(예컨대, 볼)와 맞물리는 그루브(1248)를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 핀(1244)에 대해 상대적인 추종체(1246)의 이동이 또한 핀(1244)에 대해 상대적으로(예컨대, 장벽들(1252a, 1252b)로부터 멀어지는 쪽으로) 사용자 입력 요소(1217)를 당기도록(예컨대, 끌도록), 추종체(1246)가 사용자 입력 요소(1217)에 직접 부착될 수 있다. 이 실시예에서, 핀(1244)은 사용자 입력 요소 어셈블리(1208)의 나머지에 대해 정지된 채로 있는데, 그 이유는 추종체(1246)가 사용자 입력 요소(1217)에 부착되어 있기 때문이다. 일 실시예에서, 도 12a에 예시된 바와 같이, 추종체(1246)가 사용자 입력 요소 어셈블리(1208)의 하우징에 직접 부착될 수 있다. 이 실시예에서, 핀(1244)이 회전될 때, 핀(1244)이 사용자 입력 요소 어셈블리(1208)에 대해 횡방향으로도 이동될 수 있다. 게다가, 사용자 입력 요소(1217)는 이 실시예에서 핀(1244)에 고정될 수 있고, 따라서 횡방향으로도(예컨대, 장벽들(1252a, 1252b)로부터 멀어지는 방향으로) 이동할 수 있다.
엔드 스톱 위치(또는 다른 엔드 트래블 위치) 근방의 특정 각도에서, 사용자 입력 요소가 완전히 눌러질 때, 채널 경로는 그의 배향을 반경방향 그루브로부터 축방향 그루브로 변화시킨다. 핀이 고정되어 있다는 것을 고려하면, 채널을 갖는 부분(예컨대, 트리거)은, 핀이 채널 경로에서 반경방향 이동으로부터 축방향 이동으로의 전환에 이르게 될 때, 축을 중심으로 회전하면서 축방향으로 이동해야 할 것이다. 이 상황에서, 트리거는 그의 힌지 축을 중심으로 회전하는 것을 멈추고 힌지 축을 따라 이동하기 시작할 수 있어, 회전축에 평행한 좌우 이동을 효과적으로 제공할 수 있다. 도 12b에 예시된 바와 같이, 그루브(1248)는 핀의 길이방향 축(1247)에 실질적으로 또는 완전히 수직인 제1 부분(1248a)을 포함할 수 있다. 그루브(1248)는 핀(1244)의 길이방향 축(1247)과 완전히 또는 적어도 부분적으로 평행한 제2 부분(1248b)을 추가로 포함할 수 있다.
앞서 논의된 바와 같이, 추종체(1246)는 그루브(1248)에 의해 제공되는 캠 표면을 따라가는 캠 팔로워(cam follower)로서 기능할 수 있다. 사용자 입력 요소(1217)가 제1 위치로부터 회전할 때, 추종체(1246)는 처음에 그루브(1248)의 제1 부분(1248a)에 있을 수 있다. 이 제1 부분(1248)에서, 사용자 입력 요소(1217)의 회전은 길이방향 축(1247)을 따라 추종 컴포넌트(follower component)(1246)의 횡방향 변위를 야기하지 않을 수 있다.
사용자 입력 요소(1217)가 엔드 스톱 위치 쪽으로 더 회전할 때, 추종체(1246)는 그루브의 제2 부분(1248b)에 진입할 수 있다. 이것은 사용자 입력 요소(1217)가 엔드 스톱 위치까지 회전했을 때 일어날 수 있거나, 엔드 스톱 위치에 도달하기 전에 일어날 수 있다. 그루브의 제2 부분(1248b)은 핀의 길이방향 축(1247)과 적어도 부분적으로 정렬되거나 평행할 수 있다. 이것은 사용자 입력 요소(1217)에 대한 축 방향에서의(길이방향 축(1247)을 따른) 자유도 또는 이동 정도(degree of travel)를 제공할 수 있다. 제2 부분(1248b)은 또한 추종 컴포넌트(1246) 및 사용자 입력 요소(1217)를 축 방향으로 이동시키는 캠 표면으로서 기능할 수 있다.
횡방향 변위의 일 예가 도 13에서의 그래프에 제공된다. 그래프에서, 각위치의 보다 작은 값은 엔드 스톱 위치에 보다 가까운 위치에 대응할 수 있다. 그래프는 제1 세그먼트(1348a) 및 제2 세그먼트(1348b)를 포함한다. 제1 세그먼트(1348a)는 추종 컴포넌트(1246)가 그루브의 제1 부분(1248a)에 있고 횡방향 변위가 생성되지 않은 때에 대응한다. 제2 세그먼트(1348b)는 추종체(1246)가 그루브의 제2 부분(1248b)에 진입할 때 - 이 시점에서 사용자 입력 요소는 사용자 입력 요소와의 힌지(1245)를 형성하는 핀(1244)의 길이방향 축(1247)을 따라 횡방향으로 변위됨 - 에 대응한다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들은 컨트롤러 본체, 핀을 통해 컨트롤러 본체에 부착된 사용자 입력 요소, 및 햅틱 액추에이터(예컨대, 1202)를 포함하는 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스(1200)에 관한 것이다. 사용자 입력 요소(1217)는 핀(1244)의 길이방향 축(1247)을 중심으로 회전가능할 수 있다. 햅틱 액추에이터는 사용자 입력 요소(1217)에 대해 힘 또는 토크를 출력하도록 구성될 수 있다. 핀(1244)은 사용자 입력 요소(1208)에 또는 컨트롤러 본체에 고정된 추종체/추종 컴포넌트(1246)와 맞물리는 그루브(1248)를 형성할 수 있다. 사용자 입력 요소가 핀의 길이방향 축을 중심으로 회전할 때, 그루브 및 추종체/추종 컴포넌트(1246)는 사용자 입력 요소로 하여금 또한 핀(1244)의 길이방향 축(1247)을 따라 이동하게 한다. 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 도달했을 때, 그루브는 햅틱 엑츄에이터로부터의 힘 또는 토크로 하여금 사용자 입력 요소를 핀의 길이방향 축을 따른 방향으로 이동시키게 한다. 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 있을 때, 햅틱 엑츄에이터(1202)에 의해 출력된 힘 또는 토크는 적어도, 사용자 입력 요소를 축 방향으로 슬라이딩시키는, 핀의 길이방향 축에 평행한 성분을 갖는다.
위치 에너지 축적기 장치에 관련된 실시예들:
햅틱 감소를 보상하기 위한 일부 실시예들은, 사용자 인가 에너지를 저장할 수 있고, 그 후에 필요할 때 저장된 에너지가 방출될 수 있는 래칫 유사 스프링 메커니즘 또는 유압 메커니즘과 같은, 위치 에너지 축적기 장치들(예컨대, 기계식 에너지 축적기 장치)를 사용하는 것을 포함한다. 위치 에너지 축적기 장치는 커패시터처럼 기능할 수 있고, 사용자 입력 요소(예컨대, 트리거)를 누르는 동안 사용자 손가락에 의해 인가된 에너지의 여분을 저장할 수 있다. 일부 실시예들에서, 에너지 축적기는, 방출을 요구할 수 있는 햅틱 효과 기술 파일(haptic effect description file)에 기초할 수 있는, 햅틱 제어 유닛으로부터의 특수 신호를 사용하여 제어된 방식으로 저장된 에너지를 방출할 수 있다. 어떤 상황들에서, 에너지 축적기는, 방출될 수 있는 에너지가 더 이상 없을 때까지, 저장된 에너지를 자동으로 방출할 수 있다. 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 도달했을 때, 햅틱 액추에이터에 의해 힘 또는 토크 증대가 요구될 때, 다른 조건이 발생할 때, 또는 이들의 임의의 조합으로 에너지가 방출될 수 있다. 축적기에 의해 방출된 에너지는, 사용자 입력 요소(예컨대, 트리거)가 엔드 스톱 위치에서 완전히 눌러졌을 때 사용자 손가락에 인가되는 힘을 증대시키기 위해, 햅틱 액추에이터에 의해 지향될 수 있을 것이다. 그 증대는 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에서 완전히 눌러졌을 때 사용자에 의해 사용자 입력 요소에 인가된 높은 힘을 극복할 수 있다. 기계식 에너지 축적기 장치는 사용자 입력 요소가 눌러지고 사용자에 의해 인가된 힘이 햅틱 액추에이터(예컨대, 모터)에 의해 제공된 힘보다 더 높을 때 에너지를 축적할 수 있다. 본 발명의 실시예에 사용하기에 적당한 축적기의 예들은 스프링을 압축함으로써 위치 에너지를 저장하는 래칫 유사 스프링 메커니즘, 고속으로 회전하는 회전 질량체에 위치 에너지를 저장하는 플라이휠 또는 (예컨대, 스프링처럼 기능하는 멤브레인을 미는 비압축성 유체를 사용하는) 압력의 형태로 위치 에너지를 저장하는 유압 축적기를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 위치 에너지 축적기 장치가 도 14에 예시되어있다. 위치 에너지 축적기 장치(1452)(예컨대, 래칫, 스프링, 또는 유압 장치)는, 사용자 입력 요소(1417)에 인가된, 사용자 인가 에너지를 저장된 위치 에너지로 변환하도록 구성될 수 있다. 장치(1452)는 사용자 입력 요소(1417)가 엔드 스톱 위치에 있을 때 햅틱 효과를 생성하기 위해 저장된 위치 에너지를 나중에 방출할 수 있다. 장치(1452)는, 일 실시예에서, 햅틱 제어 유닛(1410)으로부터의 제어 신호에 응답하여 그의 저장된 에너지를 방출할 수 있다. 햅틱 제어 유닛(1410)은 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 있다는 결정에 응답하여 제어 신호를 출력할 수 있다. 위치 에너지 축적기 장치(1452)는, 도 9a 내지 도 9c의 스프링 서스펜션과 같은, 다른 실시예들의 특징부들과 조합하여 또는 독립형 특징부로서 사용될 수 있다.
모든 햅틱 효과들을 비-당기기-스타일 햅틱 효과(Non-Pull-Style Haptic Effect)들에 매핑하는 것에 관련된 실시예들
햅틱 감소를 보상하기 위한 다른 실시예들은 모든 효과들을 엔드 스톱 구조물 쪽으로의 방향으로 힘을 가하는 것을 포함하지 않는 햅틱 효과들에 맵핑하는 것을 포함한다. 예를 들어, 효과들이, 사용자 입력 요소를 닫힌 위치 쪽으로 더 당기거나 다른 방식으로 그에 힘을 가하는 것보다 또는 사용자 입력 요소를 엔드 스톱 구조물에 맞닿게 밀거나 다른 방식으로 그에 힘을 가하는 것보다, 사용자 입력 요소를 바깥쪽으로 밀거나 다른 방식으로 그에 힘을 가하는 햅틱 효과들에 매핑될 수 있다. 사용자 입력 요소(예컨대, 트리거)가 엔드 스톱 구조물에 맞닿게 완전히 눌러질 때, 사용자 입력 요소는 물리적으로 컨트롤러 디바이스의 본체 내로 더 이동할 수 없을 것이다. 사용자 입력 요소를 안쪽으로 당기게 지향되는(또는, 보다 일반적으로는, 엔드 스톱 위치에 맞닿게 사용자 입력 요소에 힘을 가하게 지향되는) 햅틱 효과들은 이 시점에서 도움이 되지 못하는데, 그 이유는 트리거가 이미 완전히 눌러져 있기 때문이다. 이 상황에서, 밀기-스타일 햅틱 효과들(또는, 보다 일반적으로는, 엔드 스톱 위치에 맞닿게 사용자 입력 요소에 힘을 가하게 지향되지 않은 햅틱 효과들)이 여전히 효과적일 수 있는데, 그 이유는 트리거가 사용자 인가 힘에 대항하여 밀어낼 수 있기 때문이다. 예를 들어, 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치(예컨대, 완전히 닫힌 상태)에 있다고 검출될 때, 사용자 입력 요소에서 발생될 당기기-스타일 햅틱 효과가 밀기 스타일 햅틱 효과들을 생성하도록 매핑되거나 다른 방식으로 변환될 수 있다. 햅틱 효과가 이미 밀기 스타일인 경우, 햅틱 효과가 정상적으로 재생된다. 햅틱 효과 또는 햅틱 효과의 일부분이 당기기 스타일인 경우, 햅틱 제어 유닛 내의 햅틱 엔진은 햅틱 효과(또는 당기기를 포함하는 특정 부분)를 밀기 스타일 햅틱 효과에 매핑하거나 다른 방식으로 변환할 수 있다.
일 실시예에서, 햅틱 지원 컨트롤러의 햅틱 제어 유닛은, 당기기-스타일 햅틱 효과와 같은, 제1 햅틱 효과가 엔드 스톱 위치 쪽으로 사용자 입력 요소에 힘을 가한다는 결정에 응답하여, 제1 햅틱 효과의 선택을, 밀기-스타일 햅틱 효과와 같은, 제2 햅틱 효과로 변경하기 위해, 프로세스(1500)(도 15를 참조)를 수행할 수 있다. 보다 구체적으로는, 도 15는 프로세스(1500)에 대한 단계들을 예시하는 흐름도를 제공한다. 일 실시예에서, 프로세스(1500)는 햅틱 제어 유닛이 제1 햅틱 효과가 햅틱 액추에이터에 의해 출력되어야 하는 것으로 결정하는 단계(1502)를 포함한다. 이 결정은 햅틱 트리거링 이벤트(예컨대, 게임 애플리케이션에서의 이벤트)에 응답하여 또는 애플리케이션으로부터의 햅틱 출력 명령에 응답하여 이루어진 것일 수 있다. 햅틱 액추에이터는 햅틱 지원 컨트롤러의 컨트롤러 본체 내에 위치될 수 있고, 힘 또는 토크를 출력하도록 구성될 수 있다. 햅틱 제어 유닛은 햅틱 액추에이터와 신호 통신할 수 있고, 구동 신호를, 예컨대, 액추에이터 또는 펄스 폭 변조(PWM) 구동기로 송신함으로써 액추에이터를 활성화시킬 수 있다.
단계(1504)에서, 햅틱 제어 유닛은 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 있는지와, 제1 햅틱 효과가 엔드 스톱 위치 쪽으로 사용자 입력 요소에 힘을 가하는지를 결정할 수 있다.
단계(1506)에서, 사용자 입력 요소가 상기 엔드 스톱 위치에 있고 제1 햅틱 효과가 엔드 스톱 위치 쪽으로 사용자 입력 요소에 힘을 가한다는 결정에 응답하여, 햅틱 제어 유닛은 엔드 스톱 위치로부터 멀어지는 쪽으로 사용자 입력 요소에 힘을 가하는 제2 햅틱 효과를 선택할 수 있다. 일 실시예에서, 저장 디바이스는 제1 햅틱 효과에 매핑되는(예컨대, 데이터 구조에서 그에 링크되는) 하나 이상의 햅틱 효과들을 저장할 수 있고, 햅틱 제어 유닛은 단계(1506)에서 제1 햅틱 효과에 매핑되는 하나 이상의 햅틱 효과들 중 하나를 선택함으로써 제2 햅틱 효과를 선택할 수 있다. 단계(1508)에서, 제어 유닛은 햅틱 액추에이터로 하여금 제1 햅틱 효과 대신에 제2 햅틱 효과를 출력하게 한다.
단계(1510)에서, 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 있지 않거나 제1 햅틱 효과가 엔드 스톱 위치 쪽으로 사용자 입력 요소에 힘을 가하지 않는다는 결정에 응답하여, 햅틱 제어 유닛은 햅틱 액추에이터로 하여금 제1 햅틱 효과를 출력하게 한다.
일 실시예에서, 본원에서의 일 실시예의 햅틱 제어 유닛이 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 있다고 결정할 때, 햅틱 제어 유닛은 사용자 입력 요소에서 출력되는 임의의 햅틱 효과가 밀기-스타일 햅틱 효과 또는 엔드 스톱 위치로부터 멀어지는 쪽으로 사용자 입력 요소에 힘을 가하는 임의의 다른 햅틱 효과로 되도록 할 수 있거나, 도 8 및 도 14와 관련하여 앞서 논의된 기법들 중 하나를 이용할 수 있다. 예를 들어, 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 있고 햅틱 트리거링 이벤트(즉, 햅틱 효과를 트리거하는 이벤트)가 일어날 때, 햅틱 제어 유닛은 i) 당기기-스타일 햅틱 효과가 아닌 햅틱 효과를 선택하고(예컨대, 밀기-스타일 햅틱 효과를 선택하고) 선택된 햅틱 효과가 사용자 입력 요소에서 발생되게 하는 것; ii) 사용자 입력 요소를 액추에이터로부터 분리시키고, 액추에이터를 ERM과 맞물리게 하기 위해 스위칭 디바이스를 사용하는 것(도 8을 참조) 등에 의해, 햅틱 효과가 사용자 입력 요소 대신에 ERM에서 출력되게 하는 것; 및 iii) 사용자 입력 요소에서 햅틱 효과를 발생시키거나 사용자 입력 요소에서 이미 출력되는 중인 햅틱 효과를 증대시키기 위해, 위치 에너지 축적기 장치로 하여금 저장된 에너지를 방출하게 하는 것(도 14를 참조) 중 적어도 하나를 수행할 수 있다.
비선형 스프링의 사용에 관련된 실시예들
햅틱 감소를 보상하기 위한 다른 실시예들은 비선형 스프링을 사용하는 것을 포함한다. 비선형 스프링은 스프링이 압축됨에 따라 기울기가 상승하는 비율로 힘을 가할 수 있다. 비선형 스프링은, 예컨대, 코일 스프링, 빔 형상 스프링, 또는 밀봉 공기 실린더(sealed air cylinder)를 통해 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 비선형 스프링은 제2 스프링(예컨대, 선형 스프링)과 함께 사용될 수 있다. 제2 스프링은, 예를 들어, 사용자 입력 요소 및 사용자 입력 요소 어셈블리에 부착될 수 있고, 사용자 입력 요소를 평형 위치로 편향시키도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 비선형 스프링은 사용자 입력 요소가 그의 움직임 범위 내의 특정 위치에 도달할 때까지 맞물리지 않은(unengaged) 채로 있을 수 있다.
일 실시예에서, 비선형 스프링은 스프링 권선들의 피치가 변하는 코일 스프링을 통해 구현될 수 있다. 스프링의 시작 부분에서, 스프링은 높은 피치(예컨대, 와이어의 다음의 연속적인 감기가 스프링에 의해 형성된 실린더보다 2mm 더 아래에 있도록, 회전당 2mm)로 감겨질 것이다. 권선들이 계속됨에 따라, 피치가 감소될 수 있다. 일 예로서, 피치는 몇 번의 감기(turn) 후에 회전당 1mm로 감소될 수 있다. 이것은 이 나중의 부분이 맞물릴 때 강성이 더 높은 스프링을 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 비선형 스프링은 밀봉 공기 실린더(또는, 블래더(bladder)와 같은, 다른 형상의 밀봉된 디바이스) 또는 고무 재료를 통해 구현될 수 있다. 이러한 경우에, 이동이 계속됨에 따라 사용자가 압력을 증가시킬 수 있도록, 실린더가 맞물릴 때, 압력 증가가 처음에는 작다. 밀봉 공기 실린더에서 압력이 계속 증가함에 따라, 실린더 내의 유체를 계속 압축하는 것이 보다 어려워질 수 있다. 실린더가 사용자 입력 요소에 부착될 수 있기 때문에, 사용자 입력 요소를 엔드 스톱 위치 쪽으로 이동시키는 것이 또한 점점 어려워질 수 있다. 어떤 경우에, 사용자가 아무리 애써서 당기더라도, 사용자 입력 요소가 "정지된" 위치에 결코 도달할 수 없다. 어떤 경우에, 압력 증가가 엔드 스톱 위치에 도달하지 못하게 할 수 있다.
일 실시예에서, 연질 고무 재료가 비선형 스프링을 형성하는 데 사용될 수 있다. 고무 재료가 엔드 스톱 위치 쪽으로 압축 또는 신장될 때, 고무 재료는 비선형 방식으로 증가하는 힘을 반대 방향으로 가할 수 있다. 이것은 사용자 입력 요소가 낮은 힘으로 보조 스프링과 상호작용할 수 있게 하지만, 사용자가 사용자 입력 요소를 얼마나 멀리 이동시킬 수 있는지를 제한할 수 있고, 따라서 사용자 입력 요소가 탄성 상호작용 영역에 남아 있도록 보장하는 데 도움을 준다.
도 16a는 제1 스프링(1662)(예컨대, 균일한 피치를 갖는 선형 스프링) 및 비선형 스프링(1664)을 갖는 사용자 입력 요소 어셈블리(1600)의 일 실시예를 나타낸 것이다. 제1 스프링(1662)은, 예를 들어, 사용자 입력 요소(1617)를 평형 위치까지 이동시키는 편향 스프링일 수 있다. 앞서 논의된 바와 같이, 제2 스프링(1664)은 불균일한 피치를 갖는 코일 스프링일 수 있거나, 밀봉된 실린더일 수 있거나, 고무 재료일 수 있거나, 이들의 임의의 조합일 수 있다.
일 실시예에서, 비선형 스프링은 다중 클램프 빔(multi-clamped beam)을 통해 구현될 수 있다. 이러한 경우에, 빔은 초기 길이에서 클램핑되어, 빔에 그의 단면 및 그의 길이에 의해 정의되는 초기 강성을 부여한다. 빔이 구부러질 때, 빔은 스프링 후방에 있는 성형된 장벽(shaped barrier)과 맞물릴 수 있다. 이 성형된 장벽은 스프링의 길이를 사실상 감소시킬 수 있다(예컨대, 빔의 피벗 지점을 빔의 선단에 점점 더 가깝게 이동시킴). 이러한 길이의 감소는 빔을 구부리기 더 어렵게 만들 수 있다. 스프링의 길이를 사실상 감소시키는 성형된 장벽은, 예를 들어, 일련의 단차들을 갖도록, 또는 원만한 곡면 형상을 갖도록 형성될 수 있으며, 이는 강성을 원만하게 점차로 증가시킬 수 있다.
다중 클램프 빔 스프링이 도 16b에 예시되어 있다. 이 비선형 스프링은 빔 형상 스프링(1667) 및 성형된 장벽(1668)을 포함할 수 있다. 사용자 입력 요소(1617)가 빔 형상 스프링(1667)과 맞물릴 때, 사용자 입력 요소(1617)는 빔 형상 스프링(1667)을 구부리고 빔 형상 스프링(1667)이 성형된 장벽(1668) 상의 지점들과 접촉하게 할 수 있다. 이것은 사실상 빔 형상 스프링(1667)의 피벗 지점을 그의 선단에 보다 가깝게 이동시킬 수 있고, 이는 빔 형상 스프링의 강성을 증가시킬 수 있다.
부가의 실시예들
일 실시예에서, 사용자 입력 요소 어셈블리는 엔드 스톱 설계에 강성이 더 높은 스프링들을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 있을 때 사용자 입력 요소는 사용자 입력 요소 어셈블리 내의 햅틱 액추에이터와 상이한 액추에이터(예컨대, 본체 액추에이터)로 하여금 햅틱 효과를 출력하게 할 수 있다.
따라서, 예를 들어, 사용자가 게임을 플레이하는 중이고 게임에서 기관총을 발사하기 위해 게임 컨트롤러 트리거를 완전히 누른 채로 있을 때, 상기 실시예들 중 하나 이상은, 발사가 이루어질 때 사용자가 각각의 발사를 느낄 수 있게 하기 위해, 햅틱 효과의 감소를 허용하지 않거나 제한된 감소만을 허용할 수 있다.
실시예들의 요약:
본원에서의 실시예들의 일 양태는 제1 위치로부터 엔드 스톱 위치까지 연장되는 움직임 범위를 가지며, 움직임 범위 내에서의 사용자 입력 요소의 위치에 기초하여 제어 신호를 출력하도록 구성된 사용자 입력 요소; 힘 또는 토크를 출력하도록 구성된 햅틱 액추에이터; 사용자 입력 요소가 움직임 범위 내의 다른 위치에 있을 때보다 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 있을 때 더 큰 증배 인자에 따라 힘 또는 토크를 사용자 입력 요소에 전달하도록 구성된 전달 컴포넌트를 포함하는 컨트롤러 디바이스에 관한 것이다.
어떤 경우에, 햅틱 액추에이터는 모터이고, 전달 컴포넌트는 모터에 의해 출력된 토크 또는 힘을 사용자 입력 요소에 전달하도록 구성된 레버 아암을 포함한다. 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 보다 가깝게 이동함에 따라, 레버 아암과 사용자 입력 요소는 증배 인자를 증가시키는 방식으로 연결된다.
어떤 경우에, 레버 아암과 사용자 입력 요소는, 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 보다 가깝게 이동함에 따라 레버 아암 상의 피벗 지점으로부터 사용자 입력 요소에 연결되는 레버 아암 상의 연결 지점까지의 길이가 변하는 방식으로, 연결된다.
어떤 경우에, 레버 아암은 레버 아암의 길이방향 축을 따라 연장되는 슬롯을 가지며, 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치 쪽으로 이동함에 따라 피벗 지점으로부터 연결 지점까지의 길이가 변하도록, 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치 쪽으로 이동함에 따라 연결 지점이 피벗 지점에 보다 가깝게 이동한다.
어떤 경우에, 컨트롤러 요소는 전달 컴포넌트의 레버 아암에 연결된 제2 레버 아암을 포함한다. 레버 아암의 회전은 제2 레버 아암 및 컨트롤러 요소의 나머지의 회전을 야기하고, 레버 아암의 길이방향 축과 제2 레버 아암의 길이방향 축은 제1 위치에서보다 엔드 스톱 위치에서 더 많이 정렬된다.
어떤 경우에, 레버 아암은, 사용자 입력 요소가 제1 위치에 있을 때는 0.5의 증배 인자에 따라, 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 있을 때는 1 초과의 증배 인자에 따라, 모터에 의해 출력된 토크 또는 힘을 전달하도록 구성된다.
어떤 경우에, 컨트롤러 디바이스는 사용자 입력 요소 옆에 위치된 엔드 스톱 구조물을 추가로 포함하고, 엔드 스톱 위치는 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 구조물과 접촉하는 위치이다.
어떤 경우에, 사용자 입력 요소는 트리거, 썸스틱, 조이스틱, 또는 푸시 버튼이다.
본원에서의 실시예들의 일 양태는 제1 위치로부터 엔드 스톱 위치까지 연장되는 움직임 범위를 가지며, 움직임 범위 내에서의 사용자 입력 요소의 위치에 기초하여 제어 신호를 출력하도록 구성된 사용자 입력 요소; 힘 또는 토크를 출력하도록 구성된 햅틱 액추에이터; 힘 또는 토크를 사용자 입력 요소에 전달하도록 구성된 전달 컴포넌트; 및 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 있는지를 결정하고, 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 있다는 결정에 응답하여, 당기기-스타일 햅틱 효과가 아닌 햅틱 효과를 선택하고, 햅틱 액추에이터 및 전달 컴포넌트로 하여금 사용자 입력 요소에서 선택된 햅틱 효과를 발생시키게 하도록 구성된 햅틱 제어 유닛을 포함하는 컨트롤러 디바이스에 관한 것이다.
어떤 경우에, 햅틱 제어 유닛은, 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 있다는 결정에 응답하여, 햅틱 액추에이터로 하여금 사용자 입력 요소에 미는 힘을 가하게 하는 밀기-스타일 햅틱 효과를 선택하도록 구성된다.
어떤 경우에, 사용자 입력 요소 및 전달 컴포넌트는 편심 회전 질량체(ERM) 장치를 추가로 포함하는 사용자 입력 요소 어셈블리의 일부이다. 컨트롤러 디바이스는 햅틱 엑츄에이터와 전달 컴포넌트 사이에, 그리고 햅틱 엑츄에이터와 ERM 장치 사이에 위치된 스위칭 디바이스를 추가로 포함하고, 햅틱 제어 유닛은, 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 있다는 결정에 응답하여, 스위칭 디바이스로 하여금 햅틱 엑츄에이터를 전달 컴포넌트로부터 결합 해제시켜 이들 사이의 힘 또는 토크 출력을 중단시키고, 햅틱 엑츄에이터를 ERM 장치에 결합시켜 이들 사이에 힘 또는 토크 출력을 제공하게 하도록 구성된다.
어떤 경우에, 스위칭 디바이스는 햅틱 엑츄에이터에 의해 출력된 힘 또는 토크를 받고, 햅틱 제어 유닛으로부터의 제어 신호에 응답하여, 전달 컴포넌트가 햅틱 엑츄에이터에 의해 출력된 힘 또는 토크를 받지 않도록 전달 컴포넌트와 분리되도록 그리고 ERM 장치가 햅틱 엑츄에이터에 의해 출력된 힘 또는 토크를 받도록 ERM 장치와 맞물리도록 구성되는 하나 이상의 클러치들을 포함한다.
어떤 경우에, 스위칭 디바이스는 사용자 입력 요소 상에서의 사용자 인가 에너지를 위치 에너지로 변환하고 위치 에너지를 저장하도록 그리고 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 있을 때 햅틱 효과를 생성하기 위해 저장된 위치 에너지를 방출하도록 구성된 위치 에너지 축적기 장치를 추가로 포함한다.
어떤 경우에, 위치 에너지 축적기 장치는 햅틱 제어 유닛으로부터의 제어 신호에 응답하여 그의 저장된 에너지를 방출하도록 구성된다. 햅틱 제어 유닛은 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 있다는 결정에 응답하여 제어 신호를 출력하도록 구성된다.
어떤 경우에, 위치 에너지 축적기 장치는 i) 사용자 입력 요소에서의 사용자 인가 에너지를 위치 에너지로 변환하도록 구성된 래칫 장치, 및 ii) 사용자 입력 요소에서의 사용자 인가 에너지를 위치 에너지로 변환하도록 구성된 유압 장치, 및 iii) 사용자 입력 요소에서의 사용자 인가 에너지를 위치 에너지로 변환하도록 구성된 플라이휠 장치 중 적어도 하나를 포함한다.
어떤 경우에, 위치 에너지 축적기 장치는 커패시터(예컨대, 슈퍼 커패시터(super-capacitor))와 같은 전기 에너지 축적기 장치일 수 있다. 어떤 경우에, 위치 에너지 축적기 장치는 배터리와 같은 화학 에너지 축적기 장치일 수 있다.
본원에서의 실시예들의 일 양태는 하우징 및 하우징에 대해 상대적으로 이동가능한 사용자 입력 요소를 갖는 사용자 입력 요소 어셈블리 - 사용자 입력 요소는 제1 위치로부터 엔드 스톱 위치까지 연장되는 움직임 범위를 가지며, 움직임 범위 내에서의 사용자 입력 요소의 위치에 기초하여 제어 신호를 출력하도록 구성됨 -; 사용자 입력 요소 어셈블리가 컨트롤러 본체에 대해 상대적으로 이동가능하도록 탄성 변형가능 요소(예컨대, 스프링 서스펜션)를 통해 사용자 입력 요소 어셈블리에 부착되는 컨트롤러 본체; 힘 또는 토크를 출력하도록 구성된 햅틱 액추에이터; 및 힘 또는 토크를 사용자 입력 요소에 전달하도록 구성된 전달 컴포넌트를 포함하는 컨트롤러 디바이스에 관한 것이다.
어떤 경우에, 탄성 변형가능 요소는 사용자 입력 요소를 엔드 스톱 위치까지 이동시키는 사용자 인가 힘이 하나 이상의 스프링들을 완전히 압축하지 않도록 하는 레벨의 강성을 갖는 하나 이상의 스프링들을 포함하는 스프링 서스펜션이다.
어떤 경우에, 사용자 입력 요소 어셈블리는 사용자 입력 요소와 하우징 사이에 위치되고 진동을 감쇠시키도록 구성된 제1 스프링을 포함하고, 사용자 입력 요소 어셈블리를 컨트롤러 본체에 부착시키는 스프링 서스펜션은 각각이 제1 스프링보다 강성이 더 높은 하나 이상의 제2 스프링들을 포함한다.
본원에서의 실시예들의 일 양태는 제1 위치로부터 엔드 스톱 위치까지 연장되는 움직임 범위를 가지며, 움직임 범위 내에서의 사용자 입력 요소의 위치에 기초하여 제어 신호를 출력하도록 구성된 사용자 입력 요소; 힘 또는 토크를 출력하도록 구성된 햅틱 액추에이터; 힘 또는 토크를 사용자 입력 요소에 전달하도록 구성된 전달 컴포넌트; 엔드 스톱 위치에서 또는 그 근방에서 사용자 입력 요소와 맞물리도록 구성된 기계식 멈춤쇠를 포함하는 컨트롤러 디바이스에 관한 것이다.
어떤 경우에, 기계식 멈춤쇠는 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 도달하기 전에 사용자 입력 요소와 맞물리도록 구성되며, 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치 쪽으로 이동함에 따라 변형되도록 구성된다.
어떤 경우에, 기계식 멈춤쇠는 사용자 입력 요소에 연결된 하우징의 표면 상에 위치된 스냅 버튼을 포함한다.
본원에서의 실시예들의 일 양태는 제1 위치로부터 엔드 스톱 위치까지 연장되는 움직임 범위를 가지며, 그의 움직임 범위 내에서의 사용자 입력 요소의 위치에 기초하여 제어 신호를 출력하도록 구성된 사용자 입력 요소; 힘 또는 토크를 출력하도록 구성된 햅틱 액추에이터; 힘 또는 토크를 사용자 입력 요소에 전달하도록 구성된 전달 컴포넌트; 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 또는 그 근방에 있는지를 결정하고, 그 결정에 응답하여, 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 또는 그 근방에 있다는 것을 사용자에게 알려주기 위해 햅틱 액추에이터 및 전달 컴포넌트로 하여금 사용자 입력 요소 상에서 햅틱 효과를 출력하게 하도록 구성된 제어 유닛을 포함하는 컨트롤러 디바이스에 관한 것이다.
본원에서의 실시예들의 일 양태는 하우징, 및 핀을 통해 하우징에 부착되고, 핀의 길이방향 축을 중심으로 회전가능한 사용자 입력 요소를 갖는 사용자 입력 요소 어셈블리; 힘 또는 토크를 출력하도록 구성된 햅틱 액추에이터; 및 힘 또는 토크를 사용자 입력 요소에 전달하도록 구성된 전달 컴포넌트를 포함하는 컨트롤러 디바이스에 관한 것이다. 핀은 사용자 입력 요소에 또는 사용자 입력 요소 어셈블리의 하우징에 고정된 컴포넌트와 맞물리는 그루브를 형성한다. 사용자 입력 요소가 핀의 길이방향 축을 중심으로 회전할 때, 그루브는 사용자 입력 요소로 하여금 또한 핀의 길이방향 축을 따라 이동하게 한다. 햅틱 엑츄에이터 및 전달 컴포넌트는, 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 도달했을 때, 사용자 입력 요소로 하여금 핀의 길이방향 축을 따른 방향으로 이동하게 하는 힘 또는 토크를 가하도록 구성된다.
어떤 경우에, 그루브는 핀의 길이방향 축에 완전히 수직인 반경방향 그루브인 제1 부분을 가지며, 핀의 길이방향 축과 부분적으로 평행한 제2 부분을 갖는다.
본원에서의 실시예들의 일 양태는 하우징 및 하우징에 대해 상대적으로 이동가능한 사용자 입력 요소를 갖는 사용자 입력 요소 어셈블리; 힘 또는 토크를 출력하도록 구성된 햅틱 액추에이터; 및 힘 또는 토크를 사용자 입력 요소에 전달하도록 구성된 전달 컴포넌트를 포함하는 컨트롤러 디바이스에 관한 것이다. 사용자 입력 요소는 제1 컴포넌트 및 제1 컴포넌트에 대해 상대적으로 이동가능한 제2 컴포넌트를 포함한다. 사용자 입력 요소의 제1 컴포넌트는 제1 위치로부터 엔드 스톱 위치까지 연장되는 움직임 범위를 갖는다. 전달 컴포넌트는 햅틱 액추에이터에 의해 출력된 힘 또는 토크를 제1 컴포넌트에 대해 상대적으로 이동가능한 사용자 입력 요소의 제2 컴포넌트에 전달하도록 구성된다.
어떤 경우에, 제1 컴포넌트는 사용자 입력 요소의 외부 컴포넌트이고, 제2 컴포넌트는 외부 컴포넌트에 의해 부분적으로 둘러싸인 내부 컴포넌트이다.
어떤 경우에, 내부 컴포넌트는 스프링 서스펜션에 의해 외부 컴포넌트에 연결된다.
본 실시예들의 일 양태는, 엔드 스톱 위치까지 연장되는 움직임 범위를 가지며, 움직임 범위 내에서의 사용자 입력 요소의 위치에 기초하여 제어 신호를 출력하도록 구성된 사용자 입력 요소; 사용자 입력 요소가 배치되는 하우징; 사용자 입력 요소 및 하우징에 부착된 제1 스프링; 그리고 사용자 입력 요소 및 하우징에 부착된 제2 스프링 - 제2 스프링은, 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치 쪽으로 이동할 때, 사용자 입력 요소의 이동과 반대인 방향으로 비선형적 비율로 증가하는 힘을 가하도록 구성된 비선형 스프링임 - 을 포함하는 사용자 입력 요소 어셈블리를 포함하는, 컨트롤러 디바이스에 관한 것이다.
어떤 경우에, 제1 스프링은 선형 스프링이다.
어떤 경우에, 제2 스프링은 엔드 스톱 위치 쪽으로의 방향으로 피치가 감소하는 권선들을 갖는 코일 스프링을 포함한다.
어떤 경우에, 제2 스프링은, 사용자 입력 요소와 맞물리도록 그리고 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치 쪽으로 이동함에 따라 구부러지도록 구성된, 빔 형상 스프링을 포함한다. 사용자 입력 요소 어셈블리는 빔 형상 스프링의 피벗 지점을 빔 형상 스프링의 선단에 보다 가깝게 이동시키기 위해 스프링이 구부러질 때 빔 형상 스프링 상의 상이한 지점들과 맞물리는 장벽을 추가로 포함한다.
어떤 경우에, 제2 비선형 스프링은 밀봉된 실린더 - 그 안에 유체를 가짐 - 를 포함한다. 엔드 스톱 위치 쪽으로 사용자 입력 요소를 이동시키는 것은 유체를 압축시킨다.
어떤 경우에, 제2 비선형 스프링은 고무 재료를 포함한다.
본원에서의 실시예들의 일 양태는 i) 제1 위치로부터 엔드 스톱 위치까지 연장되는 움직임 범위를 갖는 사용자 입력 요소를 포함하는 사용자 입력 요소 어셈블리, ii) 햅틱 액추에이터, iii) 햅틱 액추에이터로부터의 출력 힘 또는 토크를 사용자 입력 요소에 전달하는 전달 컴포넌트, 및 iv) 햅틱 액추에이터와 통신하는 햅틱 제어 유닛을 포함하는 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스에서 햅틱 효과들을 향상시키는 방법에 관한 것이다. 본 방법은 컨트롤러 디바이스의 햅틱 제어 유닛이 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 있는지를 결정하는 단계; 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 위치에 있다고 결정한 것에 응답하여, 햅틱 제어 유닛이: i) 당기기-스타일 햅틱 효과가 아닌 햅틱 효과를 선택하고 선택된 햅틱 효과가 사용자 입력 요소에서 발생되게 하는 단계; ii) 스위칭 디바이스로 하여금 전달 컴포넌트를 햅틱 액추에이터로부터 결합 해제시키게 하고 사용자 입력 요소 어셈블리 내의 ERM 장치에서 햅틱 효과가 발생되도록 사용자 입력 요소 어셈블리 내의 ERM 장치를 햅틱 액추에이터에 결합시키게 하는 단계; iii) 위치 에너지 축적기 장치로 하여금 사용자 입력 요소에서의 햅틱 효과를 증대시키기 위해 저장된 에너지를 방출하게 하는 단계 중 하나를 수행하는 단계를 포함한다.
어떤 경우에, 선택된 햅틱 효과는 밀기-스타일 햅틱 효과이다.
어떤 경우에, 스위칭 디바이스는 하나 이상의 클러치들을 포함한다.
어떤 경우에, 위치 에너지 축적기 장치는 래칫 제약형 스프링(ratchet-constrained spring), 유압 메커니즘, 플라이휠, 캐패시터, 또는 배터리를 포함한다.
본원에서의 실시예들의 일 양태는 제1 각도로부터 엔드 스톱 각도까지 연장되는 움직임 범위를 가지며, 움직임 범위 내에서의 사용자 입력 요소(예컨대, 트리거)의 위치에 기초하여 제어 신호를 출력하도록 구성된 트리거; 모터 및 기어박스를 가지며, 힘 또는 토크를 출력하도록 구성된 액추에이터 어셈블리; 및 사용자 입력 요소가 움직임 범위 내의 다른 각도에 있을 때보다 사용자 입력 요소가 엔드 스톱 각도에 있을 때 더 큰 증배 인자에 따라 힘 또는 토크를 사용자 입력 요소에 전달하도록 구성된 레버 아암을 포함하는 컨트롤러 디바이스에 관한 것이다.
본원에서의 실시예들의 일 양태는, 사용자 입력 요소에 의해 출력된 제어 신호를 콘솔/컴퓨터/텔레비전/전화기/태블릿 등에서 가상 현실(VR), 증강 현실(AR) 애플리케이션 또는 표준의 게임을 실행하는 프로세서에 전달하도록 구성된 통신 디바이스를 추가로 포함하는, 이상의 실시예들 중 하나에 따른 컨트롤러 디바이스에 관한 것이다.
본원에서의 실시예들의 일 양태는, 컨트롤러 디바이스가 웨어러블 디바이스의 일부인, 이상의 실시예들 중 하나에 따른 컨트롤러 디바이스에 관한 것이다.
다양한 실시예들이 앞서 기술되었지만, 이들이 제한으로서가 아니라 단지 본 발명의 예시들 및 예들로서 제시되어 있다는 것을 잘 알 것이다. 관련 기술분야의 통상의 기술자에게는 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 그 내에서 형태 및 상세의 다양한 변경들이 행해질 수 있다는 것이 명백할 것이다. 이와 같이, 본 발명의 폭 및 범주가 앞서 기술된 예시적인 실시예들 중 어느 것에 의해서도 제한되어서는 안되고, 첨부된 청구항들 및 그들의 등가물들에 따라서만 한정되어야 한다. 본원에서 논의된 각각의 실시예의 각각의 특징 및 본원에서 인용된 각각의 참고문헌의 각각의 특징이 임의의 다른 실시예의 특징들과 조합하여 사용될 수 있다는 것이 또한 이해될 것이다.

Claims (29)

  1. 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스(haptically-enabled controller device)로서,
    컨트롤러 본체(controller body);
    상기 컨트롤러 본체에 부착되고, 제1 위치로부터 엔드 스톱 위치(end stop position)까지 연장되는, 상기 컨트롤러 본체에 대해 상대적인 움직임 범위를 갖는 사용자 입력 요소;
    상기 컨트롤러 본체 내에 위치되고, 힘 또는 토크를 출력하도록 구성된 햅틱 액추에이터; 및
    상기 햅틱 액추에이터에 그리고 상기 사용자 입력 요소에 연결된 전달 컴포넌트(transmission component)를 포함하고,
    상기 전달 컴포넌트는 상기 사용자 입력 요소가 상기 제1 위치에 있을 때는 제1 증배 인자(multiplication factor)에 따라 상기 햅틱 엑츄에이터로부터의 상기 힘 또는 토크를 상기 사용자 입력 요소에 전달하고 상기 사용자 입력 요소가 상기 엔드 스톱 위치에 있을 때는 제2 증배 인자에 따라 상기 햅틱 엑츄에이터로부터의 상기 힘 또는 토크를 상기 사용자 입력 요소에 전달하도록 구성되고, 상기 제2 증배 인자는 상기 제1 증배 인자보다 더 높은, 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 사용자 입력 요소와 상기 엔드 스톱 위치 사이에 연장되는 스프링을 추가로 포함하고, 상기 제1 위치는, 상기 스프링이 상기 사용자 입력 요소를 상기 제1 위치로 편향시키게 구성되도록, 상기 스프링의 평형 위치에 대응하는, 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스.
  3. 제2항에 있어서, 상기 전달 컴포넌트는 상기 햅틱 액추에이터에 그리고 상기 사용자 입력 요소에 연결되는 제1 아암을 갖고, 상기 사용자 입력 요소는, 상기 사용자 입력 요소가 그의 움직임 범위의 상기 제1 위치에 있을 때보다 상기 사용자 입력 요소가 상기 엔드 스톱 위치에 있을 때 상기 제1 아암의 길이방향 축과 제2 아암의 길이방향 축이 더 많이 정렬되도록, 상기 제1 아암에 연결되어 있는 상기 제2 아암을 가지는, 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 아암은 상기 제1 아암이 상기 햅틱 액추에이터에 부착되는 피벗 지점(pivot point)을 포함하고, 상기 제1 아암은 상기 제2 아암의 연결 요소를 통해 상기 제2 아암에 추가로 연결되며, 상기 제2 아암과 상기 제1 아암은 상기 사용자 입력 요소가 상기 제1 위치로부터 상기 엔드 스톱 위치까지 이동할 때 상기 피벗 지점으로부터 상기 연결 요소까지의 길이가 감소하도록 하는 방식으로 연결되는, 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스.
  5. 제4항에 있어서, 상기 사용자 입력 요소는 상기 제1 위치로부터 상기 엔드 스톱 위치까지 상기 컨트롤러 본체에 대해 상대적으로 회전가능한 또는 이동가능한(translatable), 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스.
  6. 제5항에 있어서, 상기 사용자 입력 요소는 트리거, 버튼, 조이스틱, 또는 썸스틱(thumbstick)인, 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스.
  7. 제5항에 있어서, 상기 제1 아암은 그의 길이방향 축을 따라 연장되는 슬롯을 가지며, 상기 제2 아암의 상기 연결 요소는 상기 슬롯을 통해 삽입된 핀(pin)이고, 상기 사용자 입력 요소가 상기 엔드 스톱 위치 쪽으로 회전할 때 상기 슬롯 내에서 상기 피벗 지점 쪽으로 슬라이딩하도록 구성되는, 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스.
  8. 제7항에 있어서, 상기 햅틱 액추에이터는 상기 힘 또는 토크를 출력하도록 구성된 모터이고, 상기 힘 또는 토크는 상기 제1 아암을 제1 방향으로 회전시키고 상기 사용자 입력 요소를 제2 반대 방향으로 회전시키도록 구성되는, 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스.
  9. 제1항에 있어서, 가동 질량체(moveable mass), 스위칭 디바이스, 및 햅틱 제어 유닛을 추가로 포함하고,
    상기 가동 질량체가 상기 햅틱 액추에이터에 의해 작동될 때 상기 가동 질량체는 진동촉각 햅틱 효과(vibrotactile haptic effect)를 출력하도록 구성되며,
    상기 스위칭 디바이스는 상기 햅틱 액추에이터를 상기 사용자 입력 요소 및 상기 가동 질량체 중 하나와 스위칭가능하게 맞물리게 하도록 구성되고,
    상기 햅틱 제어 유닛은 상기 햅틱 액추에이터와 신호 통신하고, 상기 사용자 입력 요소가 상기 엔드 스톱 위치에 있는지를 결정하며, 상기 사용자 입력 요소가 상기 엔드 스톱 위치에 있다는 결정에 응답하여, 상기 햅틱 액추에이터에 의해 출력된 힘 또는 토크가 상기 진동촉각 햅틱 효과를 발생시키기 위해 상기 가동 질량체를 작동시키도록, 상기 스위칭 디바이스로 하여금 상기 햅틱 액추에이터를 상기 가동 질량체와 맞물리게 하고 상기 햅틱 액추에이터를 상기 사용자 입력 요소로부터 분리(disengage)시키게 하도록 구성되는, 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스.
  10. 제1항에 있어서, 햅틱 제어 유닛을 추가로 포함하고, 상기 햅틱 제어 유닛은,
    제1 햅틱 효과가 상기 햅틱 액추에이터에 의해 출력되어야 한다고 결정하고,
    상기 사용자 입력 요소가 상기 엔드 스톱 위치에 있는지와 상기 제1 햅틱 효과가 상기 엔드 스톱 위치 쪽으로 상기 사용자 입력 요소에 힘을 가하는지를 결정하며,
    상기 사용자 입력 요소가 상기 엔드 스톱 위치에 있고 상기 제1 햅틱 효과가 상기 엔드 스톱 위치 쪽으로 상기 사용자 입력 요소에 힘을 가한다는 결정에 응답하여, 상기 엔드 스톱 위치로부터 멀어지는 쪽으로 상기 사용자 입력 요소에 힘을 가하는 제2 햅틱 효과를 선택하고 상기 햅틱 액추에이터로 하여금 상기 제1 햅틱 효과 대신에 상기 제2 햅틱 효과를 출력하게 하도록 구성된, 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스.
  11. 제1항에 있어서,
    하우징 - 상기 하우징 내에 상기 사용자 입력 요소가 배치됨 -; 및
    상기 사용자 입력 요소와 상기 하우징에 부착된 스프링 - 상기 스프링은, 상기 사용자 입력 요소가 상기 엔드 스톱 위치 쪽으로 이동할 때, 상기 사용자 입력 요소의 상기 이동과 반대인 방향으로 비선형적 비율(nonlinear rate)로 증가하는 힘을 가하도록 구성된 비선형 스프링임 - 을 추가로 포함하는, 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스.
  12. 제1항에 있어서, 상기 사용자 입력 요소는 제1 컴포넌트 및 상기 제1 컴포넌트에 연결되고 그에 대해 상대적으로 이동가능한 제2 컴포넌트를 포함하고, 상기 햅틱 액추에이터는 상기 제2 컴포넌트를 상기 제1 컴포넌트에 대해 상대적으로 작동시키도록 구성되며, 상기 제1 컴포넌트는 상기 사용자 입력 요소의 외부 컴포넌트이고, 상기 제2 컴포넌트는 상기 외부 컴포넌트에 의해 부분적으로 둘러싸인 상기 사용자 입력 요소의 내부 컴포넌트이며, 상기 내부 컴포넌트는 상기 전달 컴포넌트에 의해 상기 햅틱 액추에이터에 연결되는, 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스.
  13. 제1항에 있어서, 상기 사용자 입력 요소는, 사용자 입력 요소 어셈블리의 하우징이 상기 컨트롤러 본체에 대해 상대적으로 이동가능하도록, 스프링 서스펜션(spring suspension)을 통해 상기 컨트롤러 본체 내에 배치되거나 그에 부착된 상기 하우징을 갖는 상기 사용자 입력 요소 어셈블리의 일부이고, 상기 스프링 서스펜션은 상기 햅틱 액추에이터로부터의 상기 힘 또는 토크로 하여금 상기 사용자 입력 요소 어셈블리의 상기 하우징을 상기 컨트롤러 본체에 대해 상대적으로 이동시키게 하는, 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스.
  14. 제1항에 있어서, 상기 사용자 입력 요소는 핀을 통해 상기 컨트롤러 본체에 부착되고, 상기 제1 위치와 상기 엔드 스톱 위치 사이에서 그의 길이방향 축을 중심으로 회전가능하며, 상기 핀은, 상기 사용자 입력 요소가 상기 햅틱 엑츄에이터에 의해 작동되는 중이고 상기 엔드 스톱 위치에 있을 때, 상기 사용자 입력 요소를 제1 배향을 따라 이동시키고, 상기 사용자 입력 요소가 상기 햅틱 액추에이터에 의해 작동되는 중이고 상기 엔드 스톱 위치로부터 떨어져 있을 때, 상기 사용자 입력 요소를 제2 배향을 따라 이동시키도록 구성되며, 상기 제1 배향은 상기 제2 배향에 수직인, 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스.
  15. 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스로서,
    컨트롤러 본체;
    사용자 입력 요소 어셈블리의 하우징이 상기 컨트롤러 본체에 대해 상대적으로 이동가능하게 할 수 있는 탄성 변형가능 요소(elastically deformable element)를 통해 상기 컨트롤러 본체 내에 배치되거나 그에 부착된 상기 하우징을 갖는 상기 사용자 입력 요소 어셈블리 - 상기 사용자 입력 요소 어셈블리는 상기 사용자 입력 요소 어셈블리의 상기 하우징에 부착된 사용자 입력 요소를 갖고, 상기 사용자 입력 요소는 제1 위치로부터 엔드 스톱 위치까지 연장되는, 상기 하우징에 대해 상대적인 움직임 범위를 가짐 -; 및
    상기 사용자 입력 요소 어셈블리에 대해 힘 또는 토크를 출력하도록 구성된 햅틱 액추에이터 - 상기 탄성 변형가능 요소는 상기 힘 또는 토크로 하여금 상기 사용자 입력 요소 어셈블리의 상기 하우징을 상기 컨트롤러 본체에 대해 상대적으로 이동시키게 함 - 를 포함하는, 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스.
  16. 제15항에 있어서, 상기 탄성 변형가능 요소는 스프링 서스펜션인, 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스.
  17. 제16항에 있어서, 상기 사용자 입력 요소와 상기 엔드 스톱 위치 사이에 연장되고 상기 사용자 입력 요소를 상기 제1 위치로 편향시키도록 구성된 스프링이거나, 상기 사용자 입력 요소와 상기 하우징 사이에 위치되고 진동을 감쇠시키도록 구성된 스프링인, 제1 스프링을 추가로 포함하고, 상기 제1 스프링은 상기 사용자 입력 요소를 상기 사용자 입력 요소 어셈블리의 상기 하우징에 상기 컨트롤러 본체에 부착시키는 상기 스프링 서스펜션의 일부가 아니며,
    상기 사용자 입력 요소 어셈블리의 상기 하우징을 상기 컨트롤러 본체에 부착시키는 상기 스프링 서스펜션은 상기 제1 스프링보다 강성이 더 높은(stiffer) 제2 스프링을 포함하는, 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스.
  18. 제16항에 있어서, 상기 스프링 서스펜션은 제1 축을 따라 연장되는 스프링을 포함하고, 상기 햅틱 액추에이터는 상기 사용자 입력 요소 어셈블리를 상기 제1 축과 상이한 배향을 갖는 제2 축을 따라 이동시키도록 구성되는, 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제2 축은 상기 제1 축에 수직인, 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스.
  20. 제16항에 있어서, 상기 사용자 입력 요소는 제1 컴포넌트 및 상기 제1 컴포넌트에 연결되고 그에 대해 상대적으로 이동가능한 제2 컴포넌트를 포함하고, 상기 햅틱 액추에이터는 상기 제2 컴포넌트를 상기 제1 컴포넌트에 대해 상대적으로 작동시키도록 구성되는, 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스.
  21. 제20항에 있어서, 상기 제1 컴포넌트는 상기 사용자 입력 요소의 외부 컴포넌트이고, 상기 제2 컴포넌트는 상기 외부 컴포넌트에 의해 부분적으로 둘러싸인 상기 사용자 입력 요소의 내부 컴포넌트이며, 상기 내부 컴포넌트는 전달 컴포넌트에 의해 상기 햅틱 액추에이터에 연결되고, 상기 내부 컴포넌트는 다른 스프링 서스펜션에 의해 상기 외부 컴포넌트에 연결되는, 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스.
  22. 제16항에 있어서, 햅틱 제어 유닛 및 상기 사용자 입력 요소에서의 사용자 인가 에너지(user-applied energy)를 위치 에너지로 변환하고 상기 위치 에너지를 저장하도록 구성된 위치 에너지 축적기 장치(potential energy accumulator apparatus)를 추가로 포함하고, 상기 위치 에너지 축적기 장치는 상기 사용자 입력 요소가 상기 엔드 스톱 위치에 있을 때 햅틱 효과를 생성하기 위해 상기 위치 에너지를 상기 사용자 입력 요소에 대한 운동 에너지로 변환하도록 추가로 구성되며, 상기 위치 에너지 축적기 장치는 상기 햅틱 제어 유닛으로부터의 햅틱 제어 신호에 응답하여 상기 위치 에너지를 운동 에너지로 변환하도록 구성되고, 상기 햅틱 제어 유닛은 상기 사용자 입력 요소가 상기 엔드 스톱 위치에 있다는 결정에 응답하여 상기 햅틱 제어 신호를 출력하도록 구성되며, 상기 위치 에너지 축적기 장치는 상기 사용자 입력 요소에서의 사용자 인가 에너지를 위치 에너지로 변환하도록 구성된 배터리, 래칫(ratchet), 스프링, 플라이휠, 유압 장치, 및 커패시터 중 적어도 하나를 포함하는, 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스.
  23. 제16항에 있어서, 상기 사용자 입력 요소가 상기 엔드 스톱 위치까지 이동될 때 상기 사용자 입력 요소와 맞물리도록(engage) 그리고 상기 사용자 입력 요소가 상기 엔드 스톱 위치 쪽으로 더 이동될 때 변형하도록 구성된 기계식 멈춤쇠(mechanical detent)를 추가로 포함하고, 상기 사용자 입력 요소가 상기 엔드 스톱 위치 쪽으로 이동됨에 따라, 상기 기계식 멈춤쇠는 상기 엔드 스톱 위치 쪽으로의 상기 사용자 입력 요소의 이동에 대항하는 저항력(resistance force)을 변화시키도록 구성되는, 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스.
  24. 제16항에 있어서, 상기 사용자 입력 요소는 핀을 통해 상기 사용자 입력 요소 어셈블리의 상기 하우징에 부착되고, 상기 제1 위치와 상기 엔드 스톱 위치 사이에서 그의 길이방향 축을 중심으로 회전가능하며, 상기 핀은, 상기 사용자 입력 요소가 상기 햅틱 엑츄에이터에 의해 작동되는 중이고 상기 엔드 스톱 위치에 있을 때, 상기 사용자 입력 요소를 제1 배향을 따라 이동시키도록, 그리고, 상기 사용자 입력 요소가 상기 햅틱 액추에이터에 의해 작동되는 중이고 상기 엔드 스톱 위치로부터 떨어져 있을 때, 상기 사용자 입력 요소를 제2 배향을 따라 이동시키도록 구성되고, 상기 제1 배향은 상기 제2 배향에 수직인, 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스.
  25. 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스로서,
    컨트롤러 본체;
    핀을 통해 상기 컨트롤러 본체에 부착되고, 제1 위치와 엔드 스톱 위치 사이에서 그의 길이방향 축을 중심으로 회전가능한 사용자 입력 요소; 및
    상기 사용자 입력 요소에 대해 힘 또는 토크를 출력하도록 구성된 햅틱 액추에이터를 포함하고,
    상기 핀은, 상기 사용자 입력 요소가 상기 햅틱 엑츄에이터에 의해 작동되는 중이고 상기 엔드 스톱 위치에 있을 때, 상기 사용자 입력 요소를 제1 배향을 따라 이동시키도록, 그리고, 상기 사용자 입력 요소가 상기 햅틱 액추에이터에 의해 작동되는 중이고 상기 엔드 스톱 위치로부터 떨어져 있을 때, 상기 사용자 입력 요소를 제2 배향을 따라 이동시키도록 구성되고, 상기 제1 배향은 상기 제2 배향과 상이한, 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스.
  26. 제25항에 있어서, 상기 핀은 상기 사용자 입력 요소에 또는 상기 컨트롤러 본체에 고정된 추종체(follower object)와 맞물리는 그루브를 형성하고, 상기 그루브는, 상기 사용자 입력 요소가 상기 햅틱 엑츄에이터에 의해 작동되는 중이고 상기 엔드 스톱 위치에 있을 때, 상기 사용자 입력 요소를 상기 제1 배향을 따라 이동시키고, 상기 사용자 입력 요소가 상기 햅틱 액추에이터에 의해 작동되는 중이고 상기 엔드 스톱 위치로부터 떨어져 있을 때, 상기 사용자 입력 요소를 상기 제2 배향을 따라 이동시키며, 상기 제1 배향은 상기 길이방향 축을 따르고, 상기 제2 배향은 상기 길이방향 축에 수직인, 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스.
  27. 제26항에 있어서, 상기 그루브는 상기 핀의 상기 길이방향 축에 완전히 수직인 반경방향 그루브인 제1 부분을 갖고, 상기 핀의 상기 길이방향 축과 부분적으로 평행한 제2 부분을 가지며, 상기 추종체는 상기 그루브 내에 끼워지는 볼을 포함하는, 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스.
  28. 제27항에 있어서, 상기 사용자 입력 요소가 상기 엔드 스톱 위치에 있을 때, 상기 햅틱 엑츄에이터에 의해 출력된 상기 힘 또는 토크는 적어도 상기 핀의 상기 길이방향 축에 평행한 성분을 갖는, 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스.
  29. 제28항에 있어서, 상기 사용자 입력 요소는 트리거, 버튼, 조이스틱, 또는 썸스틱인, 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스.
KR1020170088276A 2016-07-15 2017-07-12 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스에서의 엔드 스톱 감소 해결 방법 및 장치 KR20180008303A (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662363003P 2016-07-15 2016-07-15
US62/363,003 2016-07-15
US15/623,987 2017-06-15
US15/623,987 US10509472B2 (en) 2016-07-15 2017-06-15 Methods and apparatuses for endstop diminishment solutions in haptically-enabled controller devices

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180008303A true KR20180008303A (ko) 2018-01-24

Family

ID=59362957

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170088276A KR20180008303A (ko) 2016-07-15 2017-07-12 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스에서의 엔드 스톱 감소 해결 방법 및 장치

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10509472B2 (ko)
EP (1) EP3270265A3 (ko)
JP (1) JP2018010639A (ko)
KR (1) KR20180008303A (ko)
CN (1) CN107621873A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102416539B1 (ko) * 2021-11-11 2022-07-05 이병찬 입력장치

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017150128A1 (ja) 2016-03-04 2017-09-08 株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント 制御装置及び制御プログラム
US10881953B2 (en) 2016-07-21 2021-01-05 Sony Interactive Entertainment Inc. Operating device and control system
EP3851175A1 (en) * 2016-07-26 2021-07-21 Sony Interactive Entertainment Inc. Operating device and method for controlling the same
KR102171538B1 (ko) 2016-07-26 2020-10-29 주식회사 소니 인터랙티브 엔터테인먼트 정보 처리 시스템, 조작 장치, 및 조작 장치 제어 방법
WO2019064518A1 (ja) 2017-09-29 2019-04-04 株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント 操作デバイス、及びその制御装置
US11511185B2 (en) 2017-10-27 2022-11-29 Sony Interactive Entertainment Inc. Operation device
CN111566601A (zh) * 2018-01-19 2020-08-21 索尼互动娱乐股份有限公司 操纵输入设备
JP7035090B2 (ja) * 2018-01-19 2022-03-14 株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント 操作入力装置及びプログラム
EP3553756A1 (de) * 2018-04-09 2019-10-16 Primetals Technologies Austria GmbH Alarmvorrichtung und verfahren zum auslösen eines vibrationsalarms
US11150731B2 (en) * 2018-09-28 2021-10-19 Apple Inc. Multi-modal haptic feedback for an electronic device using a single haptic actuator
JP7291214B2 (ja) * 2019-05-23 2023-06-14 株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント 操作入力装置及びボタン駆動ユニット
CN112206506A (zh) * 2019-07-11 2021-01-12 深圳市百思度科技有限公司 一种扳机键及游戏手柄
CN113209607B (zh) * 2021-06-04 2022-08-16 歌尔科技有限公司 反馈力装置、游戏手柄及系统
US11936269B2 (en) 2021-09-22 2024-03-19 Apple Inc. Haptic engine based on angular resonant actuator with pivot axis and mass center that differ
CN217794461U (zh) 2022-03-02 2022-11-15 瑞声开泰声学科技(上海)有限公司 力反馈装置
CN217794462U (zh) 2022-03-02 2022-11-15 瑞声开泰声学科技(上海)有限公司 力反馈装置
WO2023244624A1 (en) * 2022-06-13 2023-12-21 Meta Platforms Technologies, Llc Force feedback trigger

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3791221B2 (ja) 1999-01-21 2006-06-28 株式会社ソニー・コンピュータエンタテインメント 抵抗力発生装置及びそれを備えた操作装置
US20130014761A1 (en) * 2010-03-22 2013-01-17 Art Healthcare Ltd. Endotracheal tube having one or more blocking elements, blocking elements, and a method of using blocking elements
CN103620928A (zh) * 2011-03-17 2014-03-05 联合活跃驱动公司 多个同步振动致动器的非对称总体振动波形
US8894491B2 (en) 2011-12-09 2014-11-25 Microsoft Corporation Multi-stage variable resistance trigger
US9393493B2 (en) 2013-11-12 2016-07-19 Immersion Corporation Gaming device with haptic effect isolated to user input elements
CN104007821A (zh) * 2014-05-30 2014-08-27 北京航空航天大学 力反馈设备变阻尼控制装置及其控制方法
US9715279B2 (en) * 2014-06-09 2017-07-25 Immersion Corporation Haptic devices and methods for providing haptic effects via audio tracks
US9174134B1 (en) 2014-11-12 2015-11-03 Immersion Corporation Peripheral device with haptic diminishment prevention component

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102416539B1 (ko) * 2021-11-11 2022-07-05 이병찬 입력장치
WO2023085687A1 (ko) * 2021-11-11 2023-05-19 주식회사 아이넥스 입력장치

Also Published As

Publication number Publication date
US20180018020A1 (en) 2018-01-18
US10509472B2 (en) 2019-12-17
EP3270265A3 (en) 2018-02-14
JP2018010639A (ja) 2018-01-18
EP3270265A2 (en) 2018-01-17
CN107621873A (zh) 2018-01-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20180008303A (ko) 햅틱 지원 컨트롤러 디바이스에서의 엔드 스톱 감소 해결 방법 및 장치
US11241617B2 (en) Smart trigger-stops for videogame controllers
JP6469963B2 (ja) 触覚対応トリガーを有するゲーミング装置
EP3630317B1 (en) Input device with sector geared feedback trigger
KR101709835B1 (ko) 햅틱 감소 방지 컴포넌트를 구비하는 주변 디바이스
AU734986B2 (en) Force feedback interface having isotonic and isometric functionality
US7821498B2 (en) Interface for controlling a graphical image
JP7199446B2 (ja) 抵抗ベースの触覚デバイス
EP3438794A1 (en) Single actuator haptic effects
US20190201784A1 (en) Controller with haptic feedback
TWI790629B (zh) 具有可伸縮控制桿之視訊遊戲控制器
CN112041786B (zh) 基于阻力的触觉设备