KR20180068303A - 근접도-기반 햅틱 피드백을 위한 시스템들 및 방법들 - Google Patents

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바히드 코쉬카바
압델와합 하맘
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임머숀 코퍼레이션
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Abstract

본원에 개시되는 일 예시적인 디바이스는 터치-감지형 디바이스와의 비-접촉 상호작용을 검출하여 제1 센서 신호를 출력할 수 있는 근접도 센서를 포함한다. 디바이스는 터치-감지형 디바이스 상의 터치를 검출하여 제2 센서 신호를 출력하기 위한 터치 센서를 또한 포함한다. 개시된 디바이스는 제1 센서 신호 및 제2 센서 신호를 수신하고, 제1 센서 신호 및 제2 센서 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 햅틱 출력 신호를 생성하고, 햅틱 출력 신호를 햅틱 출력 디바이스에 전송하도록 구성되는 프로세서를 또한 포함한다. 개시된 디바이스 내의 햅틱 출력 디바이스는 이후 햅틱 효과를 출력한다.

Description

근접도-기반 햅틱 피드백을 위한 시스템들 및 방법들{SYSTEMS AND METHODS FOR PROXIMITY-BASED HAPTIC FEEDBACK}
본 개시내용은 일반적으로 사용자 인터페이스 디바이스들에 관한 것이다. 더 구체적으로, 그러나 제한에 의해서가 아니라, 이 개시내용은 근접도-기반 햅틱 피드백을 위한 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.
많은 현대의 디바이스들은 사용자에 의해 디바이스와 상호작용하기 위해 사용될 수 있는 터치-감지형 입력 디바이스를 포함한다. 그러나, 이러한 디바이스들은 동작하기에 어렵거나 혼란스러울 수 있다. 또한, 일부 경우들에서, 이러한 디바이스들은 사용자가 사용하는 동안 디바이스를 볼 수 없거나 보려고 하지 않는 상황들에서 사용될 수 있다. 이러한 디바이스들은 햅틱 피드백의 존재로부터 이점을 얻을 수 있다.
본 개시내용의 다양한 실시예들은 근접도-기반 햅틱 피드백을 위한 시스템들 및 방법들을 제공한다.
일 실시예에서, 본 개시내용의 디바이스는 터치-감지형 디바이스와의 비-접촉 상호작용을 검출하여 제1 센서 신호를 출력할 수 있는 근접도 센서를 포함할 수 있다. 디바이스는 터치를 검출하여 제2 센서 신호를 출력할 수 있는 터치 센서를 더 포함한다. 한 가지 이러한 디바이스는 제1 센서 신호 및 제2 센서 신호를 수신하고, 제1 센서 신호 및 제2 센서 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 햅틱 출력 신호를 생성하고, 이후 햅틱 효과를 출력하는 햅틱 출력 디바이스에 햅틱 출력 신호를 전송하도록 구성되는 프로세서를 또한 포함한다.
또다른 실시예에서, 본 개시내용의 방법은, 근접도 센서에 의해 터치-감지형 디바이스와의 비-접촉 상호작용을 검출하는 것 및 비-접촉 상호작용과 연관된 제1 센서 신호를 프로세서에 전송하는 것을 포함할 수 있다. 방법은 터치 센서에 의해 터치-감지형 표면 상의 터치를 검출하는 것 및 터치와 연관된 제2 센서 신호를 프로세서에 전송하는 것을 더 포함한다. 방법은, 프로세서에 의해, 제1 센서 신호 및 제2 센서 신호를 수신하는 것, 프로세서에 의해, 제1 센서 신호 및 제2 센서 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 햅틱 출력 신호를 생성하는 것, 및 프로세서에 의해, 햅틱 출력 신호를 햅틱 출력 디바이스에 전송하는 것을 더 포함할 수 있다. 방법은 햅틱 출력 신호에 응답하여 햅틱 출력 디바이스에 의해, 햅틱 효과를 출력하는 것을 더 포함할 수 있다. 또다른 실시예는 이러한 방법을 구현하기 위한 컴퓨터-판독가능한 매체를 포함한다.
이러한 예시적인 실시예들은 본 발명 대상을 제한하거나 본 발명 대상의 제한들을 정의하는 것이 아니라, 그것의 이해를 돕기 위한 예들을 제공하도록 언급된다. 예시적인 실시예는 상세한 설명에서 논의되며, 추가적인 기재가 거기서 제공된다. 다양한 실시예들에 의해 제공되는 장점들은 이 명세서를 검토함으로써 그리고/또는 청구되는 발명 대상의 하나 이상의 실시예들을 구현함으로써 추가로 이해될 수 있다.
전체의 그리고 가능한 개시내용이 명세서의 나머지에서 더 특별하게 설명된다. 명세서는 다음의 첨부도면들을 참조한다.
도 1은 일 실시예에 따른 근접도-기반 햅틱 피드백을 위한 시스템을 도시하는 블록도이다.
도 2a 및 2b는 일 실시예에 따른 듀얼 근접도 센서 및 햅틱 액추에이터 디바이스의 실시예를 도시한다.
도 3은 또다른 실시예에 따른 듀얼 근접도 센서 및 햅틱 액추에이터 디바이스의 실시예를 도시한다.
도 4는 근접도-기반 햅틱 피드백을 제공하기 위한 방법을 수행하기 위한 단계들의 플로우 차트이다.
도 5는 근접도-기반 햅틱 피드백을 제공하기 위한 또다른 방법을 수행하기 위한 단계들의 플로우 차트이다.
다양한 그리고 대안적인 예시적인 실시예들 및 첨부 도면들에 대한 참조가 이제 상세히 이루어질 것이다. 각각의 예는 제한으로서가 아니라, 설명으로써 제공된다. 수정들 및 변형들이 이루어질 수 있다는 것이 본 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 예를 들어, 일 실시예의 일부로서 예시되거나 기술되는 특징들이 또다른 실시예에서 사용되어 추가적인 실시예를 산출할 수 있다. 따라서, 이 개시내용이 첨부된 청구항들 및 이들의 등가물들의 범위 내에 드는 것으로서 수정들 및 변형들을 포함한다는 것이 의도된다.
예시적인 근접도-기반 햅틱 피드백
본 개시내용의 일 예시적인 실시예는 스마트폰 또는 스마트워치와 같은 컴퓨팅 디바이스를 포함한다. 컴퓨팅 디바이스는 센서, 메모리, 햅틱 출력 디바이스, 및 이러한 엘리먼트들 각각과 통신하는 프로세서를 포함한다.
예시적인 실시예에서, 센서는 듀얼-모드 센서를 포함할 수 있다. 이러한 센서는 터치-감지형 표면에 근접하지만 이와 접촉하지 않는 사용자의 손가락을 검출할 수 있고, 또한 사용자의 손가락이 터치-감지형 표면과 언제 접촉하는지를 검출할 수 있다. 센서는 또한 접촉 모드 또는 비-접촉 모드에서 터치-감지형 표면에 대한 손가락의 대략적 로케이션(location)을 검출할 수 있다. 한 가지 이러한 센서는 감지를 위해 커패시턴스를 이용한다.
예시적인 실시예에서, 센서는 손가락 또는 다른 오브젝트가 센서에 접근함에 따라 커패시턴스의 변화들을 검출한다. 예를 들어, 사용자의 피부는 절연체이고, 피부 뒤의 유체는 전도층이다. 사용자의 손가락이 센서에 접근함에 따라, 센서의 커패시턴스는 터치-감지형 표면 상의 특정 포인트 근처에서 변화한다. 커패시턴스의 변화는 사용자의 손가락이 표면과 접촉을 이루기 이전에 발생할 수 있다. 따라서, 센서는 사용자의 손가락 또는 다른 오브젝트들이 표면 근처에 있지만 아직 접촉하지 않을 때 이들을 검출할 수 있다.
사용자의 손가락의 존재를 검출하는 것에 응답하여, 센서는 센서 신호를 생성하여 디바이스의 프로세서에 송신한다. 센서 신호는 사용자의 손가락의 위치와 연관된 3차원 정보를 포함한다. 예를 들어, 사용자의 손가락의 위치와 연관된 정보는 터치-감지형 디바이스의 표면으로부터의 손가락의 거리 및/또는 손가락이 터치-감지형 서비스 상에 가하는 압력을 반영하는 데이터(예를 들어, 손가락 위치의 Z 컴포넌트)를 포함할 수 있다. 정보는 또한 표면에 접촉하는 손가락의 위치, 또는 손가락이 접촉하지 않는 경우, 손가락이 표면에 접촉했을 경우의 손가락의 로케이션을 반영하는 데이터(예를 들어, 손가락의 로케이션의 X 및 Y 컴포넌트들)를 또한 포함할 수 있다.
프로세서는 센서 신호를 수신하고 손가락의 위치를 결정한다. 예시적인 실시예에서, 프로세서는, 예를 들어, 터치 감지형 인터페이스 상에 디스플레이되는 사용자 인터페이스의 엘리먼트의 위치를 또한 결정할 수 있다. 2개의 정보 부분들(two pieces of information)이 주어지면, 프로세서는 이후, 사용자 인터페이스 엘리먼트와의 접촉을 이루기 위해 손가락이 어느 방향으로 움직여야 하는지를 결정할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 일단 프로세서가 손가락이 움직여야 하는 방향을 결정하면, 프로세서는 적절한 햅틱 효과를 생성하여 정보를 사용자에게 제공한다. 예를 들어, 효과의 크기 및 주파수가 사용되어 방향을 전달할 수 있다. 프로세서는 이후 햅틱 출력 신호를 햅틱 출력 디바이스에 전송할 수 있다. 햅틱 출력 디바이스는 신호를 수신하고 신호에 기초하여 햅틱 효과를 사용자에게 출력한다. 한가지 이러한 실시예에서, 용량성 센서는 또한 햅틱 출력 디바이스로서 기능한다.
예시적인 실시예가 임의의 개수의 응용예들에 대해 사용될 수 있다. 예를 들어, 사용자가 자동차를 운행하고, 예를 들어, 도로에서 자신의 눈을 떼지 않고도 라디오를 음소거시킴으로써, 라디오와 상호작용하기를 원할 수 있다. 라디오는 본원에 기술되는 예시적인 터치-감지형 인터페이스 및 센서를 포함할 수 있다. 사용자의 손가락이 표면 상에 디스플레이되는 라디오 버튼 상의 음소거 버튼에 접근함에 따라, 센서는 사용자의 손가락을 검출한다. 프로세서는 손가락이 표면 상의 어디에 접근하는지를 결정하고, 또한 음소거 버튼이 표면 상의 어디에 디스플레이되는지를 결정한다. 프로세서는 이후 버튼과 상호작용하기 위해 손가락이 어느 방향으로 이동해야 하는지를 결정한다. 프로세서는 적절한 햅틱 출력 신호를 생성하여 그것을 센서에 전송하는데, 센서는 이 실시예에서, 또한 햅틱 출력 디바이스로서 기능한다. 센서는 햅틱 신호를 사용자에게 출력하고, 사용자는 자신의 손가락이 버튼의 위치에 있는 표면에 접촉하도록 자신의 손가락을 움직일 수 있다.
이러한 예시적인 예들은 본원에 논의되는 일반적인 발명 대상을 독자에게 소개하도록 주어지며 개시된 개념들의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다. 후속하는 섹션들은, 동일한 번호들이 동일한 엘리먼트들을 나타내는 도면들에 관해 다양한 추가적인 특징들 및 예들을 기술하며, 지시적 기재들은 예시적인 예들을 기술하기 위해 사용되지만, 예시적인 예들과 마찬가지로, 본 개시내용을 제한하도록 사용되지 않아야 한다.
기회적 디스플레이들을 위한 햅틱 피드백을 위한 예시적인 시스템들
도 1은 일 실시예에 따른 햅틱 피드백 디스플레이들을 위한 시스템(100)을 도시하는 블록도이다. 도 1에 도시된 실시예에서, 시스템(100)은 컴퓨팅 디바이스(101)를 포함한다. 그러나, 도 1에 도시된 시스템(100)은 이 실시예에서 단일의 통합된 컴퓨팅 디바이스(101)를 포함한다. 다른 실시예들에서, 시스템(100)은 서로 통신하는 다수의 별도의 디바이스들을 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 컴퓨팅 디바이스(101)는 버스(106)를 통해 다른 하드웨어 엘리먼트들과 통신하는 프로세서(102)를 포함한다. 컴퓨팅 디바이스(101)는 예를 들어, 모바일 디바이스(예를 들어, 스마트폰), 태블릿, e-리더기, 스마트워치, 머리-장착형 디스플레이, 안경, 웨어러블 디바이스, 자동차 대시보드, 기기 상의 터치-감지형 스크린, 또는 임의의 다른 적절한 디바이스를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 실시예는 또한 메모리(104)를 포함한다. 메모리(104)는 RAM, ROM, EEPROM 등과 같은 임의의 적절한 유형적(및 비-일시적) 컴퓨터-판독가능한 매체를 포함할 수 있고, 컴퓨팅 디바이스(101)의 동작을 구성하는 프로그램 컴포넌트들을 내장한다. 도시된 실시예에서, 컴퓨팅 디바이스(101)는 하나 이상의 네트워크 인터페이스 디바이스들(110), 입력/출력(I/O) 인터페이스 컴포넌트들(112) 및 저장소(114)를 더 포함한다.
네트워크 인터페이스 디바이스(110)는 네트워크 접속을 용이하게 하는 임의의 컴포넌트들 중 하나 이상을 나타낼 수 있다. 예들은, 이더넷, USB, IEEE 1394와 같은 유선 인터페이스들, 및/또는 IEEE 802.11, 블루투스, 또는 셀룰러 전화 네트워크들에 액세스하기 위한 라디오 인터페이스들(예를 들어, CDMA, GSM, UMTS, 또는 다른 모바일 통신 네트워크에 액세스하기 위한 트랜시버/안테나)과 같은 무선 인터페이스들을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
I/O 컴포넌트들(112)은 하나 이상의 디스플레이들(134), 게임 제어기들, 키보드들, 마우스들, 조이스틱들, 카메라들, 버튼들, 스피커들, 마이크로폰들 및/또는 데이터를 입력 또는 출력하기 위해 사용되는 다른 하드웨어와 같은 디바이스들에 대한 유선 또는 무선 접속을 용이하게 하도록 사용될 수 있다. 저장소(114)는 컴퓨팅 디바이스(101) 내에 포함되거나 또는 프로세서(102)에 커플링되는 고체 상태, 자기, 광학, 또는 다른 저장 매체와 같은 비휘발성 저장소를 나타낸다.
컴퓨팅 디바이스(101)는 또한 터치 감지형 표면(116)을 포함하거나 또는 이와 통신한다. 터치 감지형 표면(116)은 사용자의 촉각 입력을 감지하도록 구성되는 임의의 표면을 나타낸다. 하나 이상의 터치 센서들(108)은 (예를 들어, 오브젝트가 터치 감지형 표면(116)에 접촉할 때) 터치를 검출하고 터치와 연관된 신호들을 프로세서(102)에 전송하도록 구성된다.
터치 센서(108)는 추가로 또는 대안적으로 다른 타입들의 센서들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 터치 감지형 표면(116)의 뷰를 가지는 광학 센서들이 사용되어 터치 위치를 결정할 수 있다. 또다른 예로서, 터치 센서(108)는 디스플레이의 측면에 장착되는 LED(Light Emitting Diode)(발광 다이오드) 손가락 검출기를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 터치 센서(108)는 사용자 상호작용의 다수의 양태들을 검출하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 터치 센서(108)는 사용자 상호작용의 속도, 압력 및 방향을 검출하고, 이 정보를 프로세서(102)에 전송되는 신호에 포함시킬 수 있다.
또다른 실시예에서, 센서는 반-유연성 절연체 내에 코일 형상인 전도성 나노입자들을 포함한다. 코일 형상은 나노 입자들의 더 큰 유연성, 신축성(stretchability) 및 자기-유도 특성을 허용한다. 이러한 재료들의 예들은 절연체 재료 내에 코일형 탄소 나노튜브들, 나노-금속들(구리, 은 등) 또는 전도성 폴리머들(공액 폴리머들)을 포함한다. 사용자가 이러한 센서와 비-접촉 모드로 상호작용함에 따라, 사용자의 손가락과 제조된 센서 간의 상호 인덕턴스 및/또는 커패시턴스가 달라진다.
일부 실시예들에서, 컴퓨팅 디바이스(101)는 컴퓨팅 디바이스(101)의 터치 감지형 표면(116)과 디스플레이(134)를 조합한 터치-인에이블형 디스플레이를 포함한다. 터치 감지형 표면(116)은 디스플레이(134) 외부 또는 디스플레이(134)의 컴포넌트들 위의 하나 이상의 재료층들에 대응할 수 있다. 다른 실시예들에서, 컴퓨팅 디바이스(101)는 터치 감지형 표면(116)을 포함하는데, 이는 컴퓨팅 디바이스(101)에 인터페이싱되는 시스템(11)에 포함되는 디스플레이(134) 내에 제공되는 그래픽 사용자 인터페이스에 매핑될 수 있다.
일부 실시예들에서, 컴퓨팅 디바이스(101)는 하나 이상의 근접도 센서들(132)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 센서(132)는 커패시턴스 기반 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 한 가지 이러한 실시예에서, 센서(132)는 스마트 재료를 포함한다. 다른 실시예들에서, 근접도 센서는 광학 센서를 포함할 수 있는데, 여기서 광의 산란 또는 반사는 사용자의 손가락을 검출하기 위한 기반이다. 이러한 실시예는 더 긴 검출 범위를 가질 수 있다. 이러한 센서들은, 예를 들어, 적외선, 레이저 및 다른 광원들을 포함할 수 있다. 이러한 센서들은 시스템이 사용자의 손가락을 검출할 수 있도록 사용자의 손가락이 표면에 접근할 때 광을 차단하는 포토-레지스터 기반 시스템을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 프로세서(102)는 단일 센서(132)와 통신할 수 있고, 다른 실시예들에서, 프로세서(102)는 복수의 센서들(132)과 통신할 수 있다. 센서(132)는 프로세서(102)에 센서 신호들을 전송하도록 구성된다.
도 1에 도시된 실시예에서, 시스템(100)은 프로세서(102)와 통신하는 햅틱 출력 디바이스(118)를 더 포함한다. 햅틱 출력 디바이스(118)는 햅틱 신호에 응답하여 햅틱 효과를 출력하도록 구성된다. 예를 들어, 햅틱 출력 디바이스(118)는 프로세서(102)로부터의 햅틱 신호에 응답하여 햅틱 효과를 출력할 수 있다. 일부 실시예들에서, 햅틱 출력 디바이스(118)는, 예를 들어, 진동, 짜기, 찌르기, 인지된 마찰 계수의 변화, 시뮬레이트된 텍스쳐, 타격 감각(stroking sensation), 전기 촉각 효과 표면 변형(예를 들어, 컴퓨팅 디바이스(101)와 연관된 표면의 변형), 초음파 또는 레이저-기반 효과 및/또는 고체, 액체 또는 기체의 분출을 포함하는 햅틱 효과를 출력하도록 구성된다. 또한, 일부 햅틱 효과들은 순차적으로 그리고/또는 동시에 동일한 또는 상이한 타입들의 다수의 햅틱 출력 디바이스들(118)을 사용할 수 있다. 단일 햅틱 출력 디바이스(118)가 도 1에 도시되지만, 일부 실시예들은 동일한 또는 상이한 타입의 다수의 햅틱 출력 디바이스들(118)을 사용하여 햅틱 효과들을 생성할 수 있다.
일부 실시예들에서, 햅틱 출력 디바이스(118)는 프로세서(102)와 통신하며, 컴퓨팅 디바이스(101)에 대해 내부에 있다. 다른 실시예들에서, 햅틱 출력 디바이스(118)는 컴퓨팅 디바이스(101)에 대해 외부에 있으며 컴퓨팅 디바이스(101)와 (예를 들어, 이더넷, USB, IEEE 1394와 같은 유선 인터페이스들 및/또는 IEEE 802.11, 블루투스, 또는 라디오 인터페이스들과 같은 무선 인터페이스들을 통해) 통신한다. 예를 들어, 햅틱 출력 디바이스(118)는 웨어러블 디바이스(예를 들어, 손목밴드, 팔찌, 모자, 머리띠 등)과 연관되고(예를 들어, 커플링되고) 프로세서(102)로부터 햅틱 신호들을 수신하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 햅틱 출력 디바이스(118)는 진동을 포함하는 햅틱 효과를 출력하도록 구성된다. 햅틱 출력 디바이스(118)는 예를 들어, 압전 액추에이터, 전자기 액추에이터, 예컨대, 전기 모터, 이심 질량 모터(ERM), 보이스 코일, 솔레노이드, 형상 기억 합금 또는 폴리머, 열 기반 액추에이터, 레이저, 전자-부착 액추에이터(electro-adhesion actuator), 평행판 액추에이터, 마이크로-유체 시스템, 전기-활성 폴리머, 또는 선형 공진 액추에이터(LRA) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 햅틱 출력 디바이스(118)는 햅틱 출력 디바이스(118)와 연관된 표면의 인지된 표면 마찰 계수를 변조시키는 햅틱 효과를 출력하도록 구성된다. 일 실시예에서, 햅틱 출력 디바이스(118)는 초음파 액추에이터를 포함한다. 초음파 액추에이터는 초음파 주파수, 예를 들어, 20 kHz에서 진동하여, 햅틱 출력 디바이스(118)와 연관된 표면의 인지된 마찰 계수를 증가시키거나 감소시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 초음파 액추에이터는 압전 재료를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 햅틱 출력 디바이스(118)는, 정전기 인력을 사용하여, 예를 들어, 정전기 액추에이터의 사용에 의해, 햅틱 효과를 출력한다. 햅틱 효과는 시뮬레이트된 텍스쳐, 시뮬레이트된 진동, 타격 감각, 또는 컴퓨팅 디바이스(101)와 연관된 표면(예를 들어, 터치 감지형 표면(116)) 상의 마찰 계수의 인지된 변화를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 정전기 액추에이터는 전도층 및 절연층을 포함할 수 있다. 전도층은 임의의 반도체 또는 다른 전도성 재료, 예컨대, 구리, 알루미늄, 금 또는 은일 수 있다. 절연층은 유리, 플라스틱, 폴리머, 또는 임의의 다른 절연 재료일 수 있다. 또한, 프로세서(102)는 전기 신호, 예를 들어, AC 신호를 전도층에 인가함으로써 정전기 액추에이터를 동작시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 고전압 증폭기는 AC 신호를 생성할 수 있다. 전기 신호는 터치 감지형 표면(116) 근처의 또는 터치 감지형 표면(116)에 터치하는 오브젝트(예를 들어, 사용자의 손가락 또는 다른 신체 부분, 또는 스타일러스)와 전도층 간의 용량성 커플링을 생성할 수 있다. 오브젝트와 전도층 간의 끌림의 레벨들을 변화시키는 것은 사용자에 의해 인지되는 햅틱 효과를 변화시킬 수 있다.
일부 실시예들에서, 햅틱 출력 디바이스(118)는 변형 햅틱 효과를 출력하도록 구성되는 변형 디바이스를 포함한다. 변형 햅틱 효과는 컴퓨팅 디바이스(101)와 연관된 표면의 일부분들을 높이는 것 또는 낮추는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 변형 햅틱 효과는 터치 감지형 표면(116)의 일부분들을 높이는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 변형 햅틱 효과는 컴퓨팅 디바이스(101)와 연관된 표면을 구부리는 것, 접는 것, 마는 것, 꼬는 것, 짜는 것, 휘는 것, 그것의 형상을 변화시키는 것, 또는 다른 방식으로 변형시키는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 변형 햅틱 효과는 컴퓨팅 디바이스(101) 또는 컴퓨팅 디바이스(101)와 연관된 표면(예를 들어, 터치 감지형 표면(116)) 상에 힘을 가하여, 그것을 구부리거나, 접거나, 말거나, 꼬거나, 짜거나, 휘거나, 형상을 변화시키거나, 또는 다른 방식으로 변형하도록 할 수 있다.
일부 실시예들에서, 햅틱 출력 디바이스(118)는 변형 햅틱 효과를 출력하도록(예를 들어, 컴퓨팅 디바이스(101)와 연관된 표면을 구부리거나 변형시키도록) 구성되는 유체를 포함한다. 예를 들어, 유체는 스마트 겔을 포함할 수 있다. 스마트 겔은 자극 또는 자극들(예를 들어, 전기장, 자기장, 온도, 자외선 광, 흔들기, 또는 pH 변화)에 응답하여 변화하는 기계적 또는 구조적 특징들을 가지는 유체를 포함한다. 예를 들어, 자극에 응답하여, 스마트 겔은 강성, 부피, 투명도, 및/또는 색을 변화시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 강성은 변형에 대한, 컴퓨팅 디바이스(101)와 연관된 표면(예를 들어, 터치 감지형 표면(116))의 저항을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 와이어들이 스마트 겔에 내장되거나 이와 커플링될 수 있다. 전류가 와이어들을 통해 흐름에 따라, 열이 방출되어 스마트 겔이 팽창하거나 수축하도록 하는데, 이는 컴퓨팅 디바이스(101) 또는 컴퓨팅 디바이스(101)와 연관된 표면이 변형하도록 할 수 있다.
또다른 예로서, 유체는 유변(rheological)(예를 들어, 자기-유변 또는 전기-유변) 유체를 포함할 수 있다. 유변 유체는 유체(예를 들어, 기름 또는 물) 내에 떠 있는 금속 입자들(예를 들어, 철 입자들)을 포함한다. 전기장 또는 자기장에 응답하여, 유체 내의 분자들의 순서가 재정렬되어, 유체의 전체 댐핑(damping) 및/또는 점성을 변화시킬 수 있다. 이는 컴퓨팅 디바이스(101) 또는 컴퓨팅 디바이스(101)와 연관된 표면이 변형하도록 할 수 있다.
변형-기반 햅틱 효과를 이용하는 다른 실시예들에서, 햅틱 출력 디바이스(118)는 기계적 변형 디바이스를 포함한다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 햅틱 출력 디바이스(118)는 변형 컴포넌트를 회전시키는 암(arm)에 커플링되는 액추에이터를 포함할 수 있다. 변형 컴포넌트는, 예를 들어, 타원, 스타버스트(starburst), 또는 주름 형상을 포함할 수 있다. 변형 컴포넌트는 일부 회전각들에서 컴퓨팅 디바이스(101)와 연관된 표면을 이동시키도록 구성될 수 있지만, 다른 회전 각들에서는 그렇지 않을 수 있다. 액추에이터는 압전 액추에이터, 회전/선형 액추에이터, 솔레노이드, 전기활성 폴리머 액추에이터, 매크로 섬유 복합(MFC) 액추에이터, 형상 기억 합금(SMA) 액추에이터, 및/또는 다른 액추에이터를 포함할 수 있다. 액추에이터가 변형 컴포넌트를 회전시킴에 따라, 변형 컴포넌트는 표면을 움직여 그것이 변형하도록 할 수 있다. 이러한 실시예에서, 변형 컴포넌트는 표면이 평탄한 위치에서 시작할 수 있다. 프로세서(102)로부터 신호를 수신하는 것에 응답하여, 액추에이터는 변형 컴포넌트를 회전시킬 수 있다. 변형 컴포넌트의 회전은 표면의 하나 이상의 부분들이 높아지거나 낮아지도록 할 수 있다. 변형 컴포넌트는, 일부 실시예들에서, 프로세서(102)가 변형 컴포넌트를 그것의 원래 위치로 다시 회전시키도록 액추에이터에 시그널링할 때까지 이러한 회전된 상태로 유지할 수 있다.
또한, 다른 기법들 또는 방법들이 사용되어 컴퓨팅 디바이스(101)와 연관된 표면을 변형시킬 수 있다. 예를 들어, 햅틱 출력 디바이스(118)는 표면 재구성가능한 햅틱 기판(예를 들어, 섬유, 나노튜브, 전기활성 폴리머들, 압전 엘리먼트들, 형상 기억 합금들 또는 폴리머들 또는 스마트 겔들을 포함하지만 이에 제한되지 않음)으로부터의 접촉에 기초하여 그것의 표면을 변형시키도록 또는 그것의 텍스쳐를 변화시키도록 구성되는 플렉시블 표면층을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 햅틱 출력 디바이스(118)는, 예를 들어, 변형 메커니즘(예를 들어, 와이어들에 커플링된 모터), 공기 또는 유체 포켓들, 재료들의 국부적 변형, 공진 기계식 엘리먼트들, 압전 재료들, 마이크로-전기기계 시스템("MEMS") 엘리먼트들 또는 펌프들, 열 유체 포켓들, 가변 다공성 멤브레인들, 또는 층류 변조를 이용하여 변형된다.
도 1에 도시된 실시예에서, 근접도 센서(132) 및 터치 센서(108)가 별도의 엘리먼트들로서 도시되지만, 일부 실시예들에서, 이들은 컴퓨팅 디바이스(101)에 대한 단일 컴포넌트로 조합될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 터치 센서(108)는 터치-감지형 표면과의 접촉 및 비-접촉 상호작용 모두를 감지하기 위한 듀얼 근접도 및 터치 센서를 포함한다. 또다른 실시예에서, 터치-센서(108), 근접도 센서(132), 및 햅틱 출력 디바이스(118)는 디바이스와의 접촉 및 비-접촉 상호작용들을 검출하고, 접촉 및 비-접촉 상호작용들 동안 사용자에게 햅틱 효과들을 제공할 수 있는 단일 컴포넌트 내에서 조합된다.
메모리(104), 모듈들(124, 126, 및 128)은 일부 실시예들에서 햅틱 피드백을 제공하기 위해 디바이스가 어떻게 구성될 수 있는지를 보여주도록 도시된다. 이 예에서, 검출 모듈(124)은 터치 센서(108)를 통해 터치 감지형 표면(116)을 모니터링하여 터치의 위치를 결정하도록 프로세서(102)를 구성한다. 예를 들어, 검출 모듈(124)은 사용자의 손가락과 같은 오브젝트의 존재 또는 부재를 추적하고, 오브젝트가 존재하는 경우, 시간에 따라 오브젝트의 로케이션, 경로, 속도, 가속도, 압력 및/또는 다른 특성들 중 하나 이상을 추적하기 위해 터치 센서(108)를 샘플링할 수 있다.
일부 실시예들에서, 햅틱 효과 결정 모듈(126)은 데이터를 분석하여 생성할 햅틱 효과를 결정하는 프로그램 컴포넌트를 나타낸다. 햅틱 효과 결정 모듈(126)은 하나 이상의 알고리즘들 또는 룩업 테이블들을 사용하여 출력할 하나 이상의 햅틱 효과들을 선택하는 코드를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 햅틱 효과 결정 모듈(126)은 햅틱 효과를 결정하기 위해 프로세서(102)에 의해 사용가능한 하나 이상의 알고리즘들 또는 룩업 테이블들을 포함한다.
특히, 일부 실시예들에서, 햅틱 효과 결정 모듈(126)은 터치 센서(108) 및/또는 근접도 센서(132)로부터 수신되는 센서 신호들에 적어도 부분적으로 기초하여 햅틱 효과를 결정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(102)는 근접도 센서(132)로부터 센서 신호들을 수신하고, 사용자의 손가락이 터치 감지형 표면(116) 근처에 있음을 결정할 수 있다. 햅틱 효과 결정 모듈(126)은 이후 근접도 센서로부터의 센서 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 햅틱 효과를 결정할 수 있다. 예를 들어, 한 가지 이러한 실시예에서, 햅틱 효과 결정 모듈(126)은 컴퓨팅 디바이스(101)와 연관된 사용자에게 출력되는 제1 햅틱 효과를 결정하여 사용자가 손가락이 터치-감지형 표면(116)에 접근함에 따라 손가락을 특정 방향으로 움직여야 한다는 것을 사용자에게 표시할 수 있다.
일부 실시예들에서, 컴퓨팅 디바이스(101)는 컴퓨팅 디바이스(101)의 터치-감지형 표면(116)에 대한 근접도 및 로케이션과 연관된 다양한 출력 효과들을 제공하기 위한 하나 이상의 햅틱 출력 디바이스들(118)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 햅틱 효과 결정 모듈(126)은, 터치 감지형 표면(116)에 근접한 손가락의 로케이션에 기초하여 또는 터치 감지형 표면(116) 상의 터치에 기초하여, 출력할 햅틱 효과를 결정하는 코드, 및 효과를 시뮬레이트하기 위해 제공할 하나 이상의 햅틱 효과들을 선택하는 코드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상이한 햅틱 효과들은 디스플레이(134) 상의 가상 오브젝트(예를 들어, 가상 버튼, 다이얼, 또는 레버)의 존재를 시뮬레이트하기 위해 터치의 로케이션에 기초하여 선택될 수 있다.
일부 실시예들에서, 햅틱 효과 결정 모듈(126)은 이벤트에 기초하여 햅틱 효과를 결정하는 코드를 포함한다. 이벤트는, 본원에서 사용되는 바와 같이, 컴퓨팅 디바이스(101)의 동작 동안 발생하는 임의의 상호작용, 동작, 충돌 또는 다른 이벤트이고, 이는 연관된 햅틱 효과를 잠재적으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 이벤트는 사용자 입력(예를 들어, 버튼 누르기, 조이스틱 조작, 또는 터치 감지형 표면(116)과의 다른 방식으로의 상호작용), 시스템 상태(예를 들어, 낮은 배터리, 낮은 메모리, 또는 시스템 통지, 예컨대, 메시지, 인입 전화 호출, 통지 또는 업데이트를 수신하는 시스템에 기초하여 생성되는 통지), 데이터 송신, 데이터 수신, 또는 프로그램 이벤트(예를 들어, 프로그램이 게임인 경우, 프로그램 이벤트는 폭발, 총쏘기, 충돌, 게임 캐릭터들 간의 상호작용들, 새로운 레벨로의 진보, 또는 울퉁불퉁한 지형 위의 운전)를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 햅틱 효과 생성 모듈(128)은 프로세서(102)가 햅틱 신호들을 생성하여 햅틱 출력 디바이스(118)에 전송하여 선택된 햅틱 효과를 생성하게 하는 프로그래밍을 나타낸다. 일부 예들에서, 햅틱 효과 생성 모듈(128)은 햅틱 출력 디바이스(118)가 햅틱 효과 결정 모듈(126)에 의해 결정되는 햅틱 효과를 생성하게 한다. 예를 들어, 햅틱 효과 생성 모듈(128)은 햅틱 출력 디바이스(118)에 송신할 저장된 파형들 또는 코맨드들에 액세스하여 선택된 햅틱 효과를 생성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 햅틱 효과 생성 모듈(128)은 햅틱 신호를 결정하기 위한 알고리즘들을 포함할 수 있다. 햅틱 효과 생성 모듈(128)은 햅틱 효과를 위한 타겟 좌표들(예를 들어, 햅틱 효과를 출력할 컴퓨팅 디바이스(101) 상의, 예컨대, 터치 감지형 표면(116) 상의 로케이션에 대한 좌표들)을 결정하기 위한 알고리즘을 포함할 수 있다.
예시적인 듀얼 근접도 및 압력 센서 실시예
도 2a 및 2b는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 듀얼 근접도 및 압력 센서의 도면들이다. 도시된 도면들에서, 비-접촉 용량성 및 접촉 압력 기반 센서는 스마트 재료 햅틱 액추에이터(202) 내에 통합된다. 이러한 센서/액추에이터 조합은 본원에서 통합 센서라 지칭될 수 있다.
도 2a에 도시된 실시예에서, 사용자의 손(200) 및, 특히, 사용자의 손가락이 액추에이터(202)의 표면에 접근한다. 액추에이터(202)는 3개 층들을 포함한다. 제1 층은 얇은 절연체(204)이다.
도 2a 및 2b에 도시된 실시예에서, 제2 층(204)은 PVDF, 압전, 또는 유전성 탄성중합체와 같은, 전기-활성 폴리머(EAP)이다. 그 층의 한 측면 상에 균일한 전극 패턴이 도포된다. 한 측면 상에 패턴을 도포하는 것은 로케이션 햅틱 활성화를 생성하도록 한다. 다른 실시예들에서, EAP의 양 측면들에는 이러한 전극들의 어레이가 도포될 수 있다. 그러나, 도시된 실시예에서, 전기-활성 폴리머의 다른 측면 상에 전극들의 네트워크 어레이가 도포된다. 따라서, 예시된 바와 같이, 제2 층(206)은 한 측면이 균일한 전극 패턴을 가지고 다른 측면이 네트워크 패턴을 가지는 전기-활성 폴리머를 포함한다.
제3 층(208)은 전극들의 네트워크 어레이가 도포된 제2 층(206)의 표면 아래에 배치되는 탄성중합체(예를 들어, 고무)층이다. 마지막으로, 전극들의 네트워크 어레이들은 제2 층(206)의 반대인 제3 층(208)의 측면 상에 배치되어 센서를 완성한다. 소프트 재료는 전극들이 패턴으로 분산되는 커패시턴스에 대한 절연체로서 행동한다. 그러한 방식으로, 전극이 사용되어 스마트 재료 액추에이터를 활성화시킬 수 있다.
이러한 실시예는 접촉 및 비-접촉 모드를 제공한다. 비-접촉 모드에서, 사용자 손가락(200)은 또다른 커패시턴스를 시스템에 (직렬로) 추가하고, 따라서 센서/액추에이터는 전체 커패시턴스의 변화에 기초하여 손가락을 인지할 수 있다.
이러한 실시예에서, 사용자는 또한 도 2b에 도시된 바와 같이 누를 수 있고(접촉 모드), 따라서 절연체 재료(208)(탄성중합체 층)를 압박할 수 있고 따라서 커패시턴스가 변화하며, 센서는 압력 레벨을 측정할 수 있다(압력이 클수록, 절연체 재료의 두께가 더 낮다).
도 2에 관해 기술된 실시예들에 대한 다양한 수정들 및 대안들이 가능하다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 동일한 타입의 재료는 액추에이터 및 센서로서의 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 탄성중합체(예를 들어, 고무)는 센서 및 액추에이터 모두로서 작용할 수 있다. EAP는, 예를 들어, 유전성 탄성중합체(DEA), PVDF 또는 압전 응답을 보이는 임의의 다른 재료, 또는 전기변형 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, EAP는 센서 및 액추에이터 모두로서 작용할 수 있다. 일부 이러한 실시예들에서, 예컨대 디스플레이와 함께 사용될 때, 다양한 층들은 디스플레이가 센서/액추에이터를 통해 보일 수 있도록 투명하게 구성된다.
도시된 실시예에서의 최상부 층(202)은, 사용자가 표면에 접촉할 때 디바이스의 사용자가 잠재적으로 충격받는 것을 회피하기 위한 절연체이다. 다른 실시예들에서, 최상부 층이 제거될 수 있지만, 사용자와 접촉하는 제2 층(206)의 전극은 이후 접지된다.
도 2a 및 2b에 도시된 듀얼 근접도 센서 및 햅틱 액추에이터는 다양한 햅틱 효과들을 제공하도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 액추에이터(202)는 정전기 마찰 감각을 제공하도록 사용될 수 있다. 도 2a 및 2b에 도시된 듀얼 근접도 센서 및 햅틱 액추에이터가 3개 층들을 포함하는 단일 디바이스로서 예시되지만, 센서/액추에이터는 임의의 개수의 방식들로 구성될 수 있다. 예를 들어, 디바이스(200)는 예컨대, 16개의 디바이스들(202)을 4 x 4 그리드의 센서/액추에이터 디바이스들(202)로서 배열함으로써, 표면을 형성하도록 배열되는 도 2a 및 2b에 예시된 복수의 디바이스들(202)로서 구현될 수 있다.
도 3은 실시예에 따른 듀얼 근접도 센서 및 햅틱 액추에이터 디바이스의 일 실시예를 도시한다. 도 3에 도시된 실시예에서, 최하부층(208)의 하나의 표면이 도시된다. 도시된 실시예에서, 전극들은 7개의 열들(302) 및 4개의 행들(304)을 포함하는 네트워크 어레이로서 구성된다. 다른 실시예들은 임의의 적절한 방식으로 배열되는 임의의 적절한 개수의 전극들을 포함할 수 있다.
햅틱 피드백을 제공하기 위한 예시적인 방법들
도 4는 일 실시예에 따라 기회적 디스플레이들에 햅틱 피드백을 제공하기 위한 방법(400)을 수행하기 위한 단계들의 플로우 차트이다. 일부 실시예들에서, 도 4에 도시된 단계들은 프로세서, 예를 들어, 범용 컴퓨터, 모바일 디바이스 또는 서버 내의 프로세서에 의해 실행가능한 프로그램 코드에서 구현될 수 있다. 일부 실시예들에서, 이러한 단계들은 프로세서들의 그룹에 의해 구현될 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 4에 도시된 하나 이상의 단계들은 생략되거나 상이한 순서로 수행될 수 있다. 유사하게, 일부 실시예들에서, 도 4에 도시되지 않은 추가적인 단계들이 또한 수행될 수 있다. 하기의 단계들은 도 1에 도시된 디바이스들에 관해 전술된 컴포넌트들에 관해 기술된다.
방법(400)은, 컴퓨팅 디바이스(101)의 근접도 센서(132)가 터치 감지형 표면(116)에 근접한 사용자의 손가락을 검출할 때 단계(402)에서 시작한다. 예를 들어, 근접도 센서(132)는 사용자의 손가락이 센서에 접근함에 따라 커패시턴스의 변화를 감지하는 커패시턴스 센서일 수 있다. 근접도 센서(132)는 다음으로 근접도 센서 신호를 프로세서(102)에 전송한다.
방법은, 근접도 센서가 근접도 센서 신호를 프로세서(102)에 전송하는 단계(404)에서, 그리고 이후 프로세서(102)가 근접도 센서 신호를 수신할 때 단계(406)에서 계속한다. 방법(400)은 프로세서(102)가 근접도 센서 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 햅틱 효과를 결정할 때 단계(408)에서 계속한다. 예를 들어, 프로세서(102)는 터치 감지형 표면(116) 상에 디스플레이되는 사용자 인터페이스 엘리먼트와의 사용자의 상호작용들을 지시하도록 구성될 수 있다. 따라서, 프로세서(102)는 사용자가 적절한 방향으로 자신의 손가락을 움직이게 할 햅틱 효과를 결정한다. 일부 실시예들에서, 햅틱 효과는 하나 이상의 햅틱 효과들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 햅틱 효과는 사용자 인터페이스 엘리먼트에 대한 방향에 기초하는 햅틱 효과 및 사용자의 손가락으로부터 제어까지의 거리에 기초하는 햅틱 효과, 예를 들어, 터치 감지형 표면의 최상부쪽으로의 더 먼 거리 및 방향에 대응하는 더 큰 크기 및 주파수를 포함할 수 있다.
방법은, 프로세서(102)가 햅틱 출력 디바이스(118)에 햅틱 효과와 연관된 햅틱 신호를 전송할 때 단계(410)에서 계속한다. 일부 실시예들에서, 프로세서(102)는 햅틱 출력 디바이스(118)에 하나 이상의 햅틱 신호들을 전송할 수 있다. 일부 실시예들에서, 햅틱 효과 생성 모듈(128)은 프로세서(102)가 햅틱 신호를 생성하여 햅틱 출력 디바이스(118)에 전송하게 한다.
방법(400)은, 햅틱 출력 디바이스(118)가 햅틱 효과를 출력할 때 단계(412)에서 계속된다. 일부 실시예들에서, 햅틱 효과는 진동, 표면 변형, 짜기, 찌르기, 및/또는 고체, 액체, 기체 또는 플라즈마의 분출을 포함한다. 다른 실시예들에서, 햅틱 효과는 디바이스의 마찰 계수에 대한 변화를 포함할 수 있다. 또다른 실시예에서, 햅틱 효과는 진동을 포함할 수 있다.
도 5는 근접도-기반 햅틱 피드백을 제공하기 위한 또다른 방법을 수행하기 위한 단계들의 플로우 차트이다. 도 4에 예시된 방법과 마찬가지로, 일부 실시예들에서, 도 5에서의 단계들은 프로세서, 예를 들어, 범용 컴퓨터, 모바일 디바이스, 또는 서버 내의 프로세서에 의해 실행가능한 프로그램 코드에서 구현될 수 있다. 일부 실시예들에서, 이러한 단계들은 프로세서들의 그룹에 의해 구현될 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 5에 도시된 하나 이상의 단계들은 생략되거나 상이한 순서로 수행될 수 있다. 유사하게, 일부 실시예들에서, 도 5에 도시되지 않은 추가적인 단계들이 또한 수행될 수 있다. 하기의 단계들은 도 1에 도시된 디바이스들에 관해 전술된 컴포넌트들에 관해 기술된다.
방법(500)은, 컴퓨팅 디바이스(101)의 터치 센서(108)가 터치 감지형 표면(116)에 접촉하는 사용자의 손가락을 검출할 때 단계(502)에서 시작한다. 예를 들어, 터치 센서(108)는 사용자의 손가락이 센서(108)에 터치함에 따라 커패시턴스의 변화를 감지하는 커패시턴스 센서일 수 있다. 터치 센서(108)는 근접도 센서(132)와 그리고/또는 햅틱 출력 디바이스(118)와 통합될 수 있다. 터치 센서(108)는 다음으로 터치 센서 신호를 프로세서(102)에 전송한다.
방법은, 터치 센서(108)가 신호를 생성하여 신호를 프로세서(102)에 전송하는, 단계(504)에서 계속한다. 단계(506)에서, 프로세서(102)는 터치 센서 신호를 수신한다. 방법(500)은, 프로세서(102)가 터치 센서 신호에 그리고 근접도 센서에 적어도 부분적으로 기초하여 햅틱 효과를 결정할 때 단계(508)에서 계속된다. 예를 들어, 프로세서(102)는 터치 감지형 표면(116) 상에 디스플레이되는 사용자 인터페이스 엘리먼트에 대한 특별한 제어와 연관된 특별한 햅틱 효과를 출력하도록 구성될 수 있다. 이러한 햅틱 효과는 추가로, 근접도 센서 신호에 기초하여 수정되거나 또는 또다른 햅틱 효과와 조합될 수 있다. 일부 실시예들에서, 햅틱 효과는 하나 이상의 햅틱 효과들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 햅틱 효과는 가상 버튼에 대한 "누르기"를 확인하도록 의도되는 햅틱 효과를 포함할 수 있다.
방법은, 프로세서(102)가 햅틱 효과와 연관된 햅틱 신호를 햅틱 출력 디바이스(118)에 전송할 때 단계(510)에서 계속한다. 일부 실시예들에서, 프로세서(102)는 하나 이상의 햅틱 신호들을 햅틱 출력 디바이스(118)에 전송할 수 있다. 일부 실시예들에서, 햅틱 효과 생성 모듈(128)은 프로세서(102)가 햅틱 신호를 생성하여 햅틱 출력 디바이스(118)에 전송하도록 한다.
방법(500)은, 햅틱 출력 디바이스(118)가 디스플레이 디바이스(136)의 가용성 및 로케이션에 기초하여 햅틱 효과를 출력할 때 단계(512)에서 계속한다. 일부 실시예들에서, 햅틱 효과는 진동, 표면 변형, 짜기, 찌르기, 및/또는 고체, 액체, 기체 또는 플라즈마의 분출을 포함한다. 다른 실시예들에서, 햅틱 효과는 디바이스의 마찰 계수에 대한 변화를 포함할 수 있다. 또다른 실시예에서, 햅틱 효과는 진동을 포함할 수 있다.
근접도-기반 햅틱 피드백의 장점들
본 개시내용의 실시예들은 다양한 구현예들에서 장점들을 제공한다. 예를 들어, 전술된 바와 같이, 사용자가 사용자 인터페이스와 상호작용하는 동시에 차량 밖에 집중하기를 유지하기를 원할 수 있는 자동차 또는 임의의 차량 또는 장비에서 사용자 인터페이스와 함께 구현되는 실시예는 운용자가 도로 또는 엘리먼트 밖의 임의의 것에 집중하게 하는 동시에 사용자 인터페이스와 상호작용한다는 이점을 제공한다. 예를 들어, 중장비 운용자는 장비 실행을 계속 지켜보는 한편 동시에 차량 상의 사용자 인터페이스와 상호작용할 수 있다. 본 개시내용의 실시예들은 또한 소형 스크린 디바이스들에서도 유리할 수 있다. 예를 들어, 근접도-기반 햅틱 피드백을 포함하는 시계는 사용자가 소형 스크린 상의 제어들을 더 정확하게 선택할 수 있도록 한다.
다른 실시예들은 전화기들과 같은 모바일 디바이스들에서 구현될 때 유리할 수 있다. 이러한 구현은 사용자가 스크린을 보지 않고도 사용자 인터페이스를 탐색하도록 할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 사용자의 손에 전화기를 쥐고 달리고 있는 경우, 사용자는 스크린을 보지 않고도 사용자 인터페이스를 탐색할 수 있다. 또다른 유사한 실시예는 게임 제어기를 포함한다. 이러한 실시예를 통해, 사용자는, 게임 제어기 상의 사용자 인터페이스 디스플레이를 널리(extensively) 볼 필요 없이, 스크린에 집중하는 한편 동시에 사용자 인터페이스와 상호작용할 수 있다.
일반적 고려사항들
위에서 논의된 방법들, 시스템들 및 디바이스들은 예들이다. 다양한 구성들은 생략되고, 치환되거나, 또는 적절한 경우, 다양한 절차들 또는 컴포넌트들을 더할 수 있다. 예를 들어, 대안적인 구성들에서, 방법들은 기술된 것과는 상이한 순서로 수행될 수 있고, 그리고/또는 다양한 스테이지들이 추가되고, 생략되고, 그리고/또는 조합될 수 있다. 또한, 특정 구성들에 대해 기술되는 특징들은 다양한 다른 구성들에서 조합될 수 있다. 구성들의 상이한 양태들 및 엘리먼트들이 유사한 방식으로 조합될 수 있다. 또한, 기술은 진화하고, 따라서 엘리먼트들 중 다수가 예들이며, 개시내용 또는 청구항들의 범위를 제한하지 않는다.
특정 상세항목들이 (구현예들을 포함하는) 예시적인 구성들의 철저한 이해를 제공하도록 기재에 주어진다. 그러나, 구성들은 이러한 특정 상세항목들 없이도 구현될 수 있다. 예를 들어, 널리-알려진 회로들, 프로세스들, 알고리즘들, 구조들, 및 기법들은 구성들을 모호하게 하는 것을 회피하기 위해 불필요한 상세항목 없이 도시되었다. 이 기재는 단지 예시적인 구성들을 제공하며, 청구항들의 범위, 응용가능성, 또는 구성들을 제한하지 않는다. 오히려, 구성들의 이전 기재는, 기술된 기법들을 구현하게 할 수 있는 기재를 본 기술분야의 통상의 기술자에게 제공할 것이다. 개시내용의 사상 또는 범위로부터 벗어나지 않고 엘리먼트들의 기능 및 배열에서 다양한 변화들이 이루어질 수 있다.
또한, 구성들은 흐름도 또는 블록도로서 도시되는 프로세스로서 기술될 수 있다. 각각이 순차적 프로세스로서 동작들을 기술하지만, 동작들 중 다수는 병렬로 또는 동시에 수행될 수 있다. 추가로, 동작들의 순서가 재배열될 수 있다. 프로세스는 도면에 포함되지 않은 추가적인 단계들을 가질 수 있다. 또한, 방법들의 예들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 미들웨어, 마이크로코드, 하드웨어 기술 언어들, 또는 이들의 임의의 조합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어, 펌웨어, 미들웨어, 또는 마이크로코드에서 구현될 때, 필요한 작업들을 수행하기 위한 프로그램 코드 또는 코드 세그먼트들은 저장 매체와 같은 비-일시적 컴퓨터-판독가능한 매체에 저장될 수 있다. 프로세서들은 기술된 작업들을 수행할 수 있다.
몇몇 예시적인 구성들을 기술하였지만, 다양한 수정들, 대안적 구성들, 및 등가물들이 개시내용의 사상으로부터 벗어나지 않고 사용될 수 있다. 예를 들어, 위의 엘리먼트들은 더 큰 시스템의 컴포넌트들일 수 있고, 여기서 다른 규정들이 발명의 응용예보다 우선할 수 있거나 또는 그렇지 않은 경우 발명의 응용예를 수정할 수 있다. 또한, 다수의 단계들이, 위의 엘리먼트들이 고려되기 이전에, 고려되는 동안, 또는 고려된 이후 착수될 수 있다. 따라서, 위의 기재는 청구항들의 범위를 제한하지 않는다.
본원에서 "~하도록 적응되는" 또는 "~하도록 구성되는"의 사용은 추가적인 작업들 또는 단계들을 수행하도록 적응되거나 구성되는 디바이스들을 배제하지 않는 개방적이고 내포적인 언어로서 의도된다. 추가로, "~에 기초하는"의 사용은, 하나 이상의 인용된 조건들 또는 값들"에 기초하는" 프로세스, 단계, 계산 또는 다른 동작이, 실제로, 인용된 것들을 넘어 추가적인 조건들 또는 값들에 기초할 수 있다는 점에서, 개방적이고 내포적인 것으로 의도된다. 본원에 포함되는 소제목들, 목록들, 및 넘버링들은 단지 설명의 용이함을 위한 것이며, 제한적인 것으로 의도되지 않는다.
본 발명 대상의 양태들에 따른 실시예들은 디지털 전자 회로에서, 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어에서, 또는 이전항목의 조합들에서 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 컴퓨터는 프로세서 또는 프로세서들을 포함할 수 있다. 프로세서는 프로세서에 커플링되는 랜덤 액세스 메모리(RAM)와 같은, 컴퓨터-판독가능한 매체를 포함하거나 이에 대한 액세스를 가진다. 프로세서는 메모리에 저장된 컴퓨터-실행가능한 프로그램을 실행하는데, 예컨대, 센서 샘플링 루틴, 선택 루틴, 및 전술된 방법을 수행하기 위한 다른 루틴들을 포함하는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램들을 실행한다.
이러한 프로세서들은 마이크로프로세서, 디지털 신호 프로세서(DSP), 응용-특정적 집적 회로(ASIC), 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이(FPGA)들, 및 상태 머신들을 포함할 수 있다. 이러한 프로세서들은 PLC들, 프로그래밍가능한 인터럽트 제어기(PIC)들, 프로그래밍가능한 논리 디바이스(PLD)들, 프로그래밍가능한 판독-전용 메모리(PROM)들, 전기적 프로그래밍가능한 판독-전용 메모리(EPROM 또는 EEPROM)들과 같은 프로그래밍가능한 전자 디바이스들, 또는 다른 유사한 디바이스들을 더 포함할 수 있다.
이러한 프로세서들은, 프로세서에 의해 실행될 때, 프로세서에 의해 수행되거나 보조되는 것으로서 프로세서가 본원에 기술된 단계들을 수행하게 할 수 있는, 명령들을 저장할 수 있는 매체, 예를 들어, 유형적 컴퓨터-판독가능한 매체를 포함하거나, 또는 이와 통신할 수 있다. 컴퓨터-판독가능한 매체의 실시예들은, 컴퓨터-판독가능한 명령들을 가지는, 웹 서버 내의 프로세서와 같은, 프로세서를 제공할 수 있는 모든 전자, 광학, 자기 또는 다른 저장 디바이스들을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 매체의 다른 예들은, 플로피 디스크, CD-ROM, 자기 디스크, 메모리 칩, ROM, RAM, ASIC, 구성된 프로세서, 모든 광학 매체, 모든 자기 테이프 또는 다른 자기 매체, 또는 컴퓨터 프로세서가 판독할 수 있는 임의의 다른 매체를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 또한, 다양한 다른 디바이스들은, 라우터, 개인 또는 공중 네트워크, 또는 다른 전송 디바이스와 같은, 컴퓨터-판독가능한 매체를 포함할 수 있다. 기술된 프로세서, 및 프로세싱은 하나 이상의 구조들 내에 있을 수 있고, 하나 이상의 구조들을 통해 분산될 수 있다. 프로세서는 본원에 기술된 방법들(또는 방법들의 일부들) 중 하나 이상을 수행하기 위한 코드를 포함할 수 있다.
본 발명 대상이 그것의 특정 실시예들에 관해 상세히 기술되지 않지만, 본 기술분야의 통상의 기술자가, 이전내용의 이해를 획득할 시에, 이러한 실시예들에 대한 변형들, 실시예들의 변형들, 및 실시예들에 대한 등가물들을 용이하게 생성할 수 있다는 것이 인지될 것이다. 따라서, 본 개시내용이 제한보다는 예시의 목적으로 제시되며, 본 기술분야의 통상의 기술자에 대해 자명할 바와 같이, 본 발명 대상에 대한 이러한 수정들, 변형들 및/또는 추가들의 포함을 배제하지 않는다는 것이 이해되어야 한다.

Claims (19)

  1. 디바이스로서,
    터치-감지형 디바이스와의 비-접촉 상호작용을 검출하여 제1 센서 신호를 출력할 수 있는 근접도 센서;
    상기 터치-감지형 입력 디바이스와의 터치를 검출하여 제2 센서 신호를 출력할 수 있는 터치 센서;
    햅틱 출력 신호를 수신하고, 상기 햅틱 출력 신호에 응답하여 햅틱 효과를 출력하도록 구성되는 햅틱 출력 디바이스; 및
    상기 제1 센서 신호 및 상기 제2 센서 신호를 수신하고;
    상기 제1 센서 신호 및 상기 제2 센서 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 햅틱 출력 신호를 생성하고;
    상기 햅틱 출력 디바이스에 상기 햅틱 출력 신호를 전송하도록
    구성되는 프로세서
    를 포함하는 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 근접도 센서는 상기 터치-감지형 입력 디바이스 내에 통합되는 디바이스.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 근접도 센서는 용량성 센서 또는 광학 센서 중 하나를 포함하는 디바이스.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 햅틱 출력 신호는 특정 위치에서 상기 터치-감지형 디바이스에 접촉하도록 사용자에게 지시하도록 설계되는 디바이스.
  5. 제1항에 있어서,
    통합된 센서는 상기 근접도 센서 및 상기 터치 센서를 포함하는 디바이스.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 통합된 센서는 상기 햅틱 출력 디바이스를 더 포함하는 디바이스.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 통합된 센서는 전기-활성 폴리머를 포함하는 디바이스.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 전기-활성 폴리머는 균일한 전극 패턴층이 부착된 제1 측면 및 네트워크 전극 패턴층이 부착된 제2 측면을 포함하는 디바이스.
  9. 제8항에 있어서,
    네트워크 패턴 전극층이 부착된 제1 측면 및 상기 전기-활성 폴리머의 제2 측면에 인접하게 구성되는 제2 측면을 가지는 탄성중합체 층을 더 포함하는 디바이스.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전기 활성 폴리머의 제1 측면에 인접한 절연체 층을 더 포함하는 디바이스.
  11. 제3항에 있어서,
    상기 광학 센서는 레이저, 적외선 방출기, 또는 포토-레지스터 중 하나를 포함하는 디바이스.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 햅틱 출력 디바이스는 정전기 마찰 액추에이터를 포함하는 디바이스.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 햅틱 출력 디바이스는 공기 분출 액추에이터를 포함하는 디바이스.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 터치 센서는 압력을 검출할 수 있고, 상기 햅틱 출력 신호는 상기 검출된 압력에 적어도 부분적으로 기초하는 디바이스.
  15. 방법으로서,
    근접도 센서에 의해, 터치-감지형 디바이스와의 비-접촉 상호작용을 검출하는 단계;
    터치 센서에 의해, 상기 터치-감지형 입력 디바이스 상의 터치를 검출하는 단계;
    상기 비-접촉 상호작용과 연관된 제1 센서 신호를 프로세서에 전송하는 단계;
    상기 터치와 연관된 제2 센서 신호를 프로세서에 전송하는 단계;
    상기 프로세서에 의해 상기 제1 센서 신호 및 상기 제2 센서 신호를 수신하는 단계;
    상기 프로세서에 의해, 상기 제1 센서 신호 및 상기 제2 센서 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 햅틱 출력 신호를 생성하는 단계;
    상기 프로세서에 의해, 상기 햅틱 출력 신호를 햅틱 출력 디바이스에 전송하는 단계; 및
    상기 햅틱 출력 디바이스에 의해, 상기 햅틱 출력 신호에 응답하여 햅틱 효과를 출력하는 단계
    를 포함하는 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 햅틱 출력 신호는 특정 위치에서 상기 터치-감지형 디바이스에 접촉하도록 사용자에게 지시하도록 설계되는 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    햅틱 효과를 출력하는 것은, 정전기 마찰 액추에이터에 의해, 정전기 마찰 햅틱 효과를 출력하는 것을 포함하는 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    햅틱 효과를 출력하는 것은, 공기 분출 액추에이터에 의해, 공기 분출 햅틱 효과를 출력하는 것을 포함하는 방법.
  19. 실행가능한 프로그램 코드를 이용하여 인코딩되는 컴퓨터-판독가능한 비-일시적 기록 매체로서,
    근접도 센서에 의해, 터치-감지형 디바이스와의 비-접촉 상호작용을 검출하기 위한 프로그램 코드;
    터치 센서에 의해, 상기 터치-감지형 입력 디바이스 상의 터치를 검출하기 위한 프로그램 코드;
    상기 비-접촉 상호작용과 연관된 제1 센서 신호를 프로세서에 전송하기 위한 프로그램 코드;
    상기 터치와 연관된 제2 센서 신호를 프로세서에 전송하기 위한 프로그램 코드;
    상기 프로세서에 의해, 상기 제1 센서 신호 및 상기 제2 센서 신호를 수신하기 위한 프로그램 코드;
    상기 프로세서에 의해, 상기 제1 센서 신호 및 상기 제2 센서 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 햅틱 출력 신호를 생성하기 위한 프로그램 코드; 및
    상기 햅틱 출력 신호를 햅틱 출력 디바이스에 전송하기 위한 프로그램 코드
    를 포함하는 컴퓨터-판독가능한 비-일시적 기록 매체.
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