KR20190142230A - 제한된 기간의 햅틱 효과를 제공하는 시스템, 디바이스 및 방법 - Google Patents

제한된 기간의 햅틱 효과를 제공하는 시스템, 디바이스 및 방법 Download PDF

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KR20190142230A
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Abstract

제한된 기간의 햅틱 효과를 제공하는 시스템, 디바이스 및 방법이 개시된다. 제한된 기간의 햅틱 효과를 제공하는 시스템은 센서, 컨트롤 회로, 및 진동 액추에이터의 폐쇄 루프 피드백 컨트롤로 구성된 진동 액추에이터를 포함한다. 센서는 진동 액추에이터에 의해 유발된 움직임 특성을 측정하도록 구성된다. 컨트롤 회로는 센서로부터 움직임 특성 정보를 수신하고, 진동 액추에이터의 폐쇄 루프 피드백 컨트롤을 제공하도록 구성된다. 폐쇄 루프 피드백 컨트롤은 제한된 기간의 햅틱 효과 동안 진동 액추에이터 출력의 정밀한 컨트롤을 허용한다.

Description

제한된 기간의 햅틱 효과를 제공하는 시스템, 디바이스 및 방법{SYSTEMS, DEVICES AND METHODS FOR PROVIDING LIMITED DURATION HAPTIC EFFECTS}
본 발명은 제한된 기간의 햅틱 효과를 제공하는 시스템, 디바이스 및 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 제한된 기간의 잘 정의된 햅틱 효과를 생성하기 위해 진동 액추에이터의 폐쇄 루프 피드백 컨트롤 기법을 제공하는 것에 관련된다.
진동 효과를 생성하는 햅틱 액추에이터 즉, 편심 회전 질량체(eccentric rotating masses), 선형 공진 액추에이터(linear resonant actuators), 피에조 기반 액추에이터(piezo based actuators) 등과 같은 진동 액추에이터는 보통, 중간 내지 긴 기간의 진동 효과를 제공하는 햅틱 가능 디바이스(haptically enabled devices)에 사용된다. 이러한 햅틱 효과는 사용자에게 버징(buzzing) 또는 진동하는 감각을 제공한다. 버징 감각을 제공하는 것은 다수의, 예를 들어, 수십 회, 수백 회 또는 심지어 수천 회의 발진(oscillations)을 위한 진동 액추에이터의 여기(excitation)를 통해 구현될 수 있다. 이러한 진동 효과는 진동 액추에이터의 종래의 개방 루프 컨트롤 기법을 통해 구현된다. 이들 상황에서 제한된 기간에 걸친 정밀한 액추에이터 컨트롤은 요구되지 않으며, 디바이스 제조에 불필요한 비용을 유발할 것이다.
일부 상황에서, 제한된 기간의 햅틱 효과를 생성하는 것이 바람직할 수 있으며, 진동 액추에이터는 단지 수회 예를 들어, 10회 미만의 발진을 겪는다. 이러한 햅틱 효과는 사용자에게 버즈보다는 클릭으로 제공될 수 있다. 이들 타입의 클릭은 예를 들어, 터치스크린 입력에 대한 기계적인 응답의 감각 및 만족감을 제공하는데 바람직할 수 있다. 보통, 개방 루프 컨트롤 기법 및 하드웨어는 예를 들어, 액추에이터 제동을 구현함으로써 이러한 단기간의 클릭을 제공하도록 적용된다. 개방 루프 제동을 통해 급격한 엣지(sharp edge)를 갖는 고품질의 잘 정의된 감각을 유지하기 위해서는 좋은 액추에이터 특성을 요구할 수 있다. 개방 루프 컨트롤 방식의 특성으로부터 액추에이터에서의 편차는 급격하게 끝나는 것보다는 점차 약해지는 효과를 초래할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 선형 공진 액추에이터의 특정 공진 주파수로부터의 변화는 제한된 기간의 햅틱 효과를 저하시킬 수 있다. 이 문제에 대한 종래의 해결책은 액추에이터 출력의 후-제조 특성화 및 개방 루프 컨트롤 파라미터의 조정을 포함한다.
본원에 서술된 발명은 햅틱 가능 디바이스에서 제한된 기간의 햅틱 효과를 생성하는 개선된 방법을 제공하였다.
제한된 기간의 정밀한 햅틱 진동 효과를 생성하기 위해, 진동 액추에이터의 폐쇄 루프 피드백 컨트롤을 수용하는 시스템, 디바이스 및 방법이 본원에 제공된다. 이전에는, 종래의 진동 효과가 정밀한 컨트롤을 필요로 하지 않는 것으로 믿어졌기 때문에, 폐쇄 루프 피드백 컨트롤은 진동 액추에이터에 적용되지 않았다. 종래의 햅틱 가능 디바이스도 폐쇄 루프 컨트롤을 위해 필요한 구성요소를 포함하지 않았으며, 이러한 구성요소의 도입은 이러한 디바이스의 비용을 불필요하게 증가시키는 것으로 믿어진다.
본원의 실시예는 제한된 기간의 진동 효과의 생성을 위해 구체적으로 폐쇄 루프 컨트롤 능력을 제공하도록 구성된 센서, 컨트롤 회로 및 진동 액추에이터를 포함할 수 있다. 실시예는 이들 구성요소를 포함하는 디바이스 및 시스템뿐만 아니라, 제한된 기간의 햅틱 효과를 제공하기 위해 폐쇄 루프 컨트롤 기법을 구현하는 방법을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 햅틱 가능 디바이스가 제공된다. 햅틱 가능 디바이스는 진동 액추에이터, 햅틱 가능 디바이스의 구성요소의 가속도, 속도 및 변위 중 적어도 하나를 포함하는 움직임 특성을 측정하고, 움직임 특성 피드백 신호를 출력하도록 구성된 센서를 포함할 수 있다. 햅틱 가능 디바이스는 20 ms 미만의 제한된 기간의 햅틱 효과를 생성하기 위해 진동 액추에이터를 컨트롤하도록 구성된 마이크로프로세서를 포함하는 집적 회로를 포함하는 컨트롤 회로를 포함할 수 있다. 햅틱 가능 디바이스의 컨트롤 회로는 희망 효과 신호 - 희망 효과 신호는 제한된 기간의 햅틱 효과를 나타냄 -를 수신함으로써 컨트롤을 수행하고, 진동 액추에이터를 활성화하기 위해 컨트롤 신호를 제공하고, 적어도 10 kHz의 샘플링 주파수에서 움직임 특성 피드백 신호를 샘플링하며, 컨트롤 신호를 계속 제공하면서, 움직임 특성 피드백 신호 및 희망 효과 신호에 따라 샘플링 주파수에서 컨트롤 신호를 계속 조정할 수 있으며, 컨트롤 신호를 계속 조정하는 것은 희망 효과 신호와 움직임 특성 피드백 신호 사이의 오차를 최소화한다.
일 실시예에서, 제한된 기간의 햅틱 효과를 생성하기 위해 햅틱 가능 디바이스의 진동 액추에이터를 컨트롤하는 방법이 제공된다. 방법은 마이크로프로세서를 포함하는 집적 회로를 포함하는 컨트롤 회로에 의해, 희망 효과 신호를 수신하는 것 - 희망 효과 신호는 제한된 기간의 햅틱 효과를 나타내고, 제한된 기간의 햅틱 효과는 20 ms 미만임 -을 포함할 수 있다. 방법은 컨트롤 회로에 의해, 진동 액추에이터를 활성화 하기 위해 컨트롤 신호를 제공하는 것, 센서에 의해 시간에 걸쳐, 햅틱 가능 디바이스의 구성요소의 가속도, 속도 및 변위 중 적어도 하나를 포함하는 움직임 특성을 측정하는 것을 포함할 수 있다. 방법은 센서에 의해, 움직임 특성을 나타내는 움직임 특성 피드백 신호를 출력하는 것; 및 제한된 기간의 햅틱 효과를 제공하기 위해 진동 액추에이터를 컨트롤하는 것을 포함할 수 있다. 방법에 따라, 진동 액추에이터를 컨트롤하는 것은 적어도 10 kHz의 샘플링 주파수에서 움직임 특성 피드백 신호를 샘플링하고, 컨트롤 신호를 제공하는 동안 움직임 특성 피드백 신호 및 희망 효과 신호에 따라 샘플링 주파수에서 컨트롤 신호를 계속 조정함으로써 수행될 수 있으며, 컨트롤 신호를 계속 조정하는 것은 희망 효과 신호와 움직임 특성 피드백 신호 사이의 오차를 최소화한다.
발명의 상기 및 다른 특징 및 이점은 첨부 도면에 도시된 본 발명의 실시예에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 본원에 통합되어 명세서의 일부를 형성하는 첨부 도면은 발명의 원리를 설명하고 통상의 기술자가 발명을 제조하고 사용할 수 있게 한다. 도면은 축적에 맞게 도시된 것이 아니다.
도 1은 본원의 실시예에 따라 햅틱 가능 디바이스의 태양을 도시하는 개략도이다.
도 2는 본원의 실시예에 따라 집적 회로를 통해 구현된 컨트롤 회로를 도시하는 개략도이다.
도 3은 본원의 실시예에 따라 프로세서를 통해 구현된 컨트롤 회로를 도시하는 개략도이다.
도 4는 본원의 실시예에 따라 회로 구성요소를 통해 구현된 컨트롤 회로를 도시하는 개략도이다.
도 5는 본원의 실시예에 따라 피드백 루프(feedback loop)의 동작을 도시하는 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 제한된 기간의 햅틱 효과 동안 진동 액추에이터의 컨트롤 신호 및 움직임 특성 피드백 신호를 도시한다.
도 7a는 x축 선형 공진 액추에이터를 도시한다.
도 7b는 z축 선형 공진 액추에이터를 도시한다.
도 8은 발광 다이오드를 포함하는 액추에이터 및 병치된(collocated) 센서 실시예를 도시한다.
도 9는 변형 검출 센서를 포함하는 액추에이터 및 병치된 센서 실시예를 도시한다.
도 10은 진동 액추에이터를 컨트롤하는 프로세스의 흐름도를 도시한다.
본 발명의 특정 실시예가 이제 도면을 참조하여 설명된다. 다음의 상세한 설명은 본질적으로 단지 예시적인 것이며, 본 발명 또는 본 발명의 응용 및 용도를 제한하고자 하는 것은 아니다. 또한 전술한 기술 분야, 배경기술, 간단한 설명 또는 다음의 상세한 설명에 제시된 어느 표현이나 암시된 이론에 구속될 의도는 없다.
본원에 서술된 실시예는 햅틱 가능 디바이스에 관련된다. 본원의 실시예와 일치하는 햅틱 가능 디바이스는 사용자에게 햅틱 출력을 제공하도록 프로그래밍될 수 있는, 스마트폰, 태블릿 컴퓨팅 디바이스(tablet computing devices), 스마트 워치(smart watches), 피트니스 밴드(fitness bands), 햅틱 가능 웨어러블 디바이스(haptic enabled wearable devices), 안경, 가상 현실(VR), 증강 현실(AR), 및/또는 혼합형 현실(mixed reality, MR) 헤드셋, 휴대용 게임 디바이스, 개인용 컴퓨터(예를 들어, 데스크톱 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터 등), 텔레비전, 대화형 표시(interactive signs) 및/또는 다른 디바이스로 구성될 수 있다. 본원의 실시예와 일치하는 햅틱 가능 디바이스는 햅틱 가능 디바이스에 진동 효과를 전달하는 하나 이상의 진동 액추에이터를 구비하는 디바이스를 포함한다. 본원의 실시예에서, 햅틱 가능 디바이스는 사용자가 컴퓨터 시스템과 상호작용하는 것을 허용하기 위해, 사용자 입력 요소, 예를 들어, 트리거(triggers), 버튼, 조이스틱, 조이패드, 터치스크린, 터치패드 등과 같은 컨트롤 요소를 더 포함할 수 있다. 햅틱 가능 디바이스는 햅틱으로 가능해지거나 또는 그렇지 않은 다른 디바이스의 능력을 높이도록 구성되는 주변 디바이스를 더 포함할 수 있다.
본원의 실시예와 일치하는 햅틱 가능 디바이스는 처리 시스템을 포함할 수 있다. 본원에 서술된 실시예와 일치하는 처리 시스템은 하나 이상의 프로세서(또한, 편리함을 위해 본원에서 프로세서들, 프로세서(들) 또는 프로세서로 교체되어 지칭됨), 하나 이상의 메모리 유닛, 오디오 출력, 사용자 입력 요소, 통신 유닛 또는 유닛들, 및/또는 다른 구성요소를 포함할 수 있다. 프로세서는 본원에 서술된 방법을 수행하기 위해 하나 이상의 컴퓨터 프로그램 명령어에 의해 프로그래밍될 수 있다. 본 발명과 일치하는 통신 유닛은 유선 또는 무선으로 주변 디바이스와 송신 또는 통신할 수 있는 어느 연결 디바이스를 포함할 수 있다.
본원의 실시예에서, 햅틱 가능 디바이스는 햅틱 가능 디바이스에 햅틱 컨트롤 신호를 제공하도록 구성되는 처리 시스템과 분리되어 제공될 수 있다. 이러한 햅틱 가능 디바이스는 진동 액추에이터와, 진동 액추에이터를 활성화하기 위해 필요한 컨트롤 회로 및 전원을 포함한다. 처리 시스템으로부터 분리되어 제공된 햅틱 가능 디바이스는 예를 들어, 중앙 처리 시스템과 통신하도록 의도되는 웨어러블 디바이스일 수 있다. 이들 실시예에 따른 햅틱 가능 디바이스는 햅틱 출력을 제공하도록 구성되는 손목 밴드, 반지, 다리 밴드, 손가락 부착물, 장갑, 안경 및 다른 타입의 디바이스를 포함할 수 있다.
본원의 실시예는 제한된 기간의 햅틱 효과를 생성하기 위한, 진동 액추에이터의 폐쇄 루프 피드백 컨트롤에 관련된다. 본원의 실시예와 일치하는 피드백 컨트롤 시스템은 희망 효과 신호에 의해 나타난 의도된 햅틱 효과와, 움직임 특성 신호에 의해 나타난 출력 햅틱 효과 사이의 오차를 감소시키거나 및/또는 최소화하도록 구성된다. 희망 효과 신호는 진동 액추에이터에 의해 생성되도록 의도되는 햅틱 효과를 나타내기 위해 제공된다. 희망 효과 신호에 응답하여, 본원에 서술된 피드백 컨트롤 시스템은 움직임 특성 신호를 출력하는 센서에 의해 측정되는 햅틱 출력을 컨트롤한다. 움직임 특성 신호는 햅틱 출력에서의 오차를 최소화하기 위해 피드백 시스템에 의해 사용된다.
본원에서 사용되는 "진동 액추에이터"는 컨트롤 신호에 응답하여 발진 또는 진동에 의한 햅틱 효과를 생성하도록 구성되는 액추에이터를 지칭한다. 본원의 실시예와 일치하는 진동 액추에이터는 10 Hz 이상으로 발진 또는 진동함으로써 햅틱 효과를 생성할 수 있다. 제한된 기간의 햅틱 효과는 100 ms 미만의 기간을 갖는 햅틱 효과를 지칭한다. 제한된 기간의 햅틱 효과의 길이는 액추에이터의 주파수에 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 10 Hz에서 액추에이터의 일 발진은 100 ms를 필요로 하며, 제한된 기간의 햅틱 효과는 100 ms 이하일 수 있다. 대조적으로, 1,000 Hz에서, 일 발진은 단지 1ms를 필요로 하며, 제한된 기간의 햅틱 효과는 15회의 발진을 포함하는데, 대략적으로 15ms가 소요될 수 있다. 실시예에서, 제한된 기간의 햅틱 효과는 100 ms 미만, 50 ms 미만, 30 ms, 25 ms 미만, 20 ms 미만 및/또는 15 ms 미만의 기간을 가질 수 있다. 실시예에서, 제한된 기간의 햅틱 효과는 15 ms와 50 ms 사이의 기간 동안 50 Hz와 500 Hz 사이에서 동작하는 진동 액추에이터를 이용할 수 있다. 제한된 기간의 햅틱 효과 기간의 선택은 사용되는 액추에이터의 타입, 진동 액추에이터에 의해 제공되는 힘 또는 변위의 양을 기초로, 및/또는 설계자에 의해 요구된 효과의 타입에 의해 수행될 수 있다. 실시예에서, 제한된 기간의 햅틱 효과의 기간은 햅틱 효과를 생성하는 진동 액추에이터의 대표적인 과도 시간(transient time)에 따라 결정될 수 있다. 제한된 기간의 햅틱 효과는 어디에서든 1회과 대략 15회 사이의 발진을 수행하는 진동 액추에이터에 의해 생성될 수 있으며, 전달된 발진 횟수는 진동 액추에이터의 주파수에 따라 선택될 수 있다. 본원의 실시예는 또한 제한된 기간의 급격한 햅틱 효과를 생성하기 위한 진동 액추에이터의 폐쇄 루프 피드백 컨트롤에 관련된다. 본원에서 사용되는 "급격한 햅틱 효과"는 효과의 완료 시 가파른 컷-오프를 갖는 햅틱 효과에 관련된다.
실시예에서, 본원의 실시예와 일치하는 진동 액추에이터는 10 Hz와 10,000 Hz 사이의 주파수에서 진동 효과를 생성할 수 있는 매크로 섬유 복합재 액추에이터(macrofiber composite actuators)를 포함할 수 있다. 추가적인 실시예에서, 본원의 실시예와 일치하는 진동 액추에이터는 대략 10 Hz와 10,000 Hz 사이의 주파수에서 진동 효과를 생성할 수 있는 압전 세라믹 액추에이터(piezoceramic actuators)와 같은 압전 재료 기반의 진동 액추에이터를 포함할 수 있다. 추가적인 실시예에서, 본원의 실시예와 일치하는 진동 액추에이터는 대략 50 Hz와 500 Hz 사이의 주파수에서 진동 효과를 생성할 수 있는 LRA를 포함할 수 있다. 10 Hz 내지 10,000 Hz의 주파수 범위에서 진동하는 구성요소를 통해 햅틱 효과를 전달하도록 구성된 다른 타입의 진동 액추에이터가 본원의 실시예와 함께 이용될 수 있다.
LRA와 같이 본원의 실시예와 일치하는 일부 진동 액추에이터는 주파수 입력에 대한 공진 응답을 제공하고 높은 Q-계수 또는 좁은 대역폭을 빈번히 갖도록 설계된다. 이러한 액추에이터는 더욱 높은 효율을 제공하기 위해 감폭(damping)을 최소화하도록 구성된다. 따라서, 진동 액추에이터의 공진 주파수에서 명령 신호가 제공될 때, 진동 햅틱 응답은 최대화된다. 낭비되는 에너지를 방지하기 위하여, 이러한 액추에이터는 마찰 및 다른 감폭원을 최소화하도록 구성된다. 진동 액추에이터로의 컨트롤 신호가 중단되면, 진동 액추에이터는 그 공진 주파수에서 수회 발진할 것이다. 강한 햅틱 효과를 생성하는 것은 감폭 없이, 진동 액추에이터가 정지까지 느려지기 전에 수회 발진하는 것을 초래하는, 상응하는 강한 신호(commensurately powerful signal)를 필요로 한다. 진동 액추에이터의 종래의 사용에 대해, 이는 컨트롤 신호를 중단한 후, 수십 밀리초의 자유발진(free oscillations)이 수백 밀리 초의 진동 또는 버징 햅틱 효과를 저하시키지 않으므로 수용 가능한 결과이다. 대조적으로, 수십 밀리 초의 자유발진은 의도된 15밀리초의 햅틱 효과를 상당히 왜곡할 것이다.
도 1은 본원의 실시예에 따른 햅틱 가능 디바이스(100)의 태양을 도시하는 개략도이다. 햅틱 가능 디바이스(100)는 하나 이상의 진동 액추에이터(105), 컨트롤 회로(102), 하나 이상의 움직임 특성 센서(107) 및 하우징(101)을 포함한다. 경우에 따라, 햅틱 가능 디바이스(100)는 디스플레이 스크린(106), 적어도 하나의 프로세서(108), 적어도 하나의 메모리 유닛(120), 하나 이상의 사용자 입력 요소(110), 하나 이상의 오디오 출력(109) 및 하나 이상의 통신 유닛(112)을 더 포함한다.
진동 액추에이터(105)는 컨트롤 신호에 응답하여 발진 또는 진동하도록 구성된 액추에이터를 포함한다. 진동 액추에이터(105)는 50 Hz를 초과하는 주파수에서 발진할 때 햅틱 효과를 생성하도록 구성된다. 진동 액추에이터(105)는 선형 공진 액추에이터(linear resonant actuators, LRAs) 및 음성 코일 액추에이터와 같이 스프링-질량체 발진 시스템(spring-mass oscillatory system)과 함께 구성되는 액추에이터를 포함할 수 있다. 본원의 실시예와 일치하는 선형 공진 액추에이터는 x축 LRA (xLRA) 및 z축 LRA(zLRA)를 포함할 수 있으며, 이에 대한 추가적인 설명은 도 7a 및 도 7b와 함께 아래에서 제공된다. 진동 액추에이터(105)는 압전 액추에이터를 더 포함할 수 있다. 본원의 실시예와 일치하는 진동 액추에이터(105)는 대략 10 Hz와 1000 Hz 사이의 범위를 갖는 발진 효과를 생성하도록 구성된다.
움직임 특성 센서(107)는 움직임을 측정하도록 구성되는 센서 및 트랜스듀서를 포함한다. 움직임 특성 센서(107)는 예를 들어, 도 2 내지 도 4의 각각에 도시된 바와 같이, 햅틱 가능 디바이스(100)의 햅틱 활성화 구성요소(173)의 움직임 특성을 측정하도록 구성된다. 햅틱 활성화 구성요소(173)는 움직임 특성 센서에 의해 측정된 그의 움직임 특성을 갖는 햅틱 가능 디바이스(100)의 임의의 구성요소이다. 본원의 실시예와 일치하는 움직임 특성 센서(107)는 진동 액추에이터(105)와 병치된 움직임 특성 센서(107), 및 진동 액추에이터(105)와 병치되지 않은 움직임 특성 센서(107)를 포함한다. 본원에서 사용되는, 진동 액추에이터와 병치된 움직임 특성 센서(107)는 액추에이터 질량체의 변위와 같이, 액추에이터 구성요소의 움직임 특성을 측정하도록 구성된다. 따라서, 병치된 움직임 특성 센서(107)에 대해, 햅틱 활성화 구성요소(173)는 액추에이터 질량체와 같이 액추에이터 서브-구성요소이다. 본원에서 사용되는, 진동 액추에이터(105)와 병치되지 않은 움직임 특성 센서(107)는 진동 액추에이터(105)가 움직임을 유발하는 진동 액추에이터(105)의 부분이 아닌 햅틱 활성화 구성요소(173)의 움직임 특성을 측정하도록 구성된다. 실시예에서, 병치되지 않은 움직임 특성 센서(107)는 진동 액추에이터(105)가 진동 가능하게 연결된 햅틱 가능 디바이스(100)의 햅틱 활성화 구성요소(173)에 부착될 수 있다. 추가적인 실시예에서, 병치되지 않은 움직임 특성 센서(107)는 햅틱 가능 디바이스(100)로부터 떨어져서 위치되며, 움직임 특성 센서(107)가 부착되지 않는 햅틱 활성화 구성요소(173)의 움직임 특성을 측정할 수 있다.
병치된 움직임 특성 센서(107)는 액추에이터 구성요소의 움직임 특성을 결정하도록 구성되는 센서를 포함한다. 이러한 움직임 특성은 예를 들어, 변위, 힘, 속도, 운동량(momentum), 각속도, 각운동량 및 가속도와 같은 벡터 값뿐만 아니라, 속력, 거리 및 가속도의 크기와 같은 스칼라 값을 포함할 수 있다. 다른 움직임 특성은 주파수, 진폭 및 위상과 같은 발진 특성을 포함할 수 있다. 실시예에서, 위의 움직임 특성 중 하나 이상의 직접적인 측정은 다른 움직임 특성에 대한 값을 결정하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 가속도의 직접적인 측정은 속도 및/또는 변위를 간접적으로 결정하는데 사용될 수 있다. 일부 예시에서, 시스템 파라미터는 이러한 결정에 사용하기 위해 메모리에 저장될 수 있다. 예를 들어, 시스템의 질량체는 파라미터로 저장되며, 힘의 결정을 허용하기 위해 가속도의 측정과 결합될 수 있다. 병치된 움직임 특성 센서(107)의 예시에서, 병치된 움직임 특성 센서(107)는 진동 액추에이터(105)의 이동 질량체의 움직임 특성을 결정하도록 구성된다. 다른 예시에서, 병치된 움직임 특성 센서(107)는 스프링-질량체 액추에이터 시스템과 연관된 스프링의 변형을 측정하도록 구성된다. 특정 실시예가 도 8 및 도 9를 참조로 아래에서 논의된다.
병치되지 않은 움직임 특성 센서(107)는 햅틱 가능 디바이스(100)의 하나 이상의 햅틱 활성화 구성요소(173)에 직접적으로 또는 간접적으로 진동 가능하게 연결되고, 햅틱 가능 디바이스(100)의 하나 이상의 햅틱 활성화 구성요소(173)의 움직임 특성을 측정하도록 구성된 센서를 포함한다. 본원에서 사용되는 두 개의 피처 사이의 간접적인 진동 연결은 기계적인 힘이 피처가 직접적으로 부착되지 않는 곳에서도 그 사이에 상당한 감폭 또는 다른 분리 인자(isolating factors) 없이, 두 개의 피처 사이에 전달될 수 있음을 의미한다. 예를 들어, 햅틱 가능 디바이스(100)의 하우징(101)에 감폭 피처 없이 부착된 플랫폼에 장착된 움직임 특성 센서(107)는 하우징(101)에 간접적으로 진동 가능하게 연결되며, 따라서 하우징(101)은 햅틱 활성화 구성요소(173)일 수 있다. 본원에서 사용되는 두 개의 피처 사이의 직접적인 진동 연결은 두 개의 피처가 매개 구성요소(intervening components) 없이, 서로에 직접적으로 연결됨을 의미한다. 예를 들어, 햅틱 가능 디바이스(100)의 하우징(101)에 나사로 부착되거나, 또는 점착제로 부착되는 움직임 특성 센서(107)는 햅틱 활성화 구성요소(173)로 작용하는 하우징(101)에 직접적으로 진동 가능하게 연결된다. 반대로, 햅틱 가능 디바이스(100)의 두 개의 피처 또는 구성요소는, 구성요소 중 하나의 진동이 다른 구성요소의 진동을 없애거나 또는 상당히 감소된 진동을 초래하도록, 기계적인 힘을 소멸하는 것에 기여하는 구조를 통해, 두 개의 구성요소가 연결되지 않거나 또는 연결되는 경우, 진동 가능하게 연결되지 않는 것으로 지칭될 수 있다. 예를 들어, 햅틱 가능 디바이스(100)는 디스플레이 스크린(106)의 진동이 하우징(101)에 상당한 정도로 전달되지 않도록 현가 시스템을 통해 하우징(101)에 장착된 디스플레이 스크린(106)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 진동 액추에이터(105) 및 움직임 특성 센서(107) 양자는 디스플레이 스크린(106) 또는 햅틱 가능 디바이스(100)의 하우징(101)에 직접적으로 또는 간접적으로, 진동 가능하게 연결될 수 있다. 그러므로, 움직임 특성 센서(107)는 움직임 특성 센서(107) 및 진동 액추에이터(105)가 상호 연결되는 햅틱 활성화 구성요소(173)로서, 디스플레이 스크린(106) 또는 하우징(101)의 움직임 특성을 결정하도록 구성될 수 있다. 움직임 특성 센서(107) 및 진동 액추에이터(105)는 햅틱 가능 디바이스(100) 내에서 서로 가깝게 위치되거나 및/또는 디바이스 내에서 서로로부터 떨어져서 위치될 수 있다. 움직임 특성 센서(107)는 진동 액추에이터(105)의 작동을 기초로, 햅틱 가능 디바이스(100)의 하나 이상의 햅틱 활성화 구성요소(173)의 움직임 특성을 결정하도록 구성된다. 이러한 움직임 특성은 예를 들어, 변위, 힘, 속도, 운동량, 각속도, 각운동량 및 가속도와 같은 벡터 값뿐만 아니라, 속력, 거리 및 가속도의 크기와 같은 스칼라 값을 포함할 수 있다. 다른 움직임 특성은 주파수, 진폭 및 위상과 같은 발진 특성을 포함할 수 있다. 실시예에서, 위의 움직임 특성 중 하나 이상의 직접적인 측정은 다른 움직임 특성에 대한 값을 결정하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 가속도의 직접적인 측정은 속도 및/또는 변위를 결정하는데 사용될 수 있다. 일부 예시에서, 저장된 시스템 파라미터는 이러한 결정에 사용될 수 있다. 예를 들어, 가속도의 측정과 결합된 시스템의 질량체의 인식은 힘의 결정을 허용할 수 있다.
병치되지 않은 움직임 특성 센서(107)는 예를 들어, 가속도계일 수 있다. 가속도계로 구현된 움직임 특성 센서(107)는 햅틱 가능 디바이스(100) 구성요소의 움직임 특성을 검출하기 위해 특정하게 선택된 트랜스듀서일 수 있거나 및/또는 다른 목적을 위해 햅틱 가능 디바이스(100) 내에 포함된 트랜스듀서일 수 있다. 예를 들어, 햅틱 가능 디바이스(100)는 틸트(tilt) 컨트롤 또는 스텝 계수 목적을 위해 가속도계를 빈번히 포함한다. 이러한 가속도계는 움직임 특성 센서(107)로서 움직임 특성 정보를 제공할 수 있다. 선택적인 실시예에서, 가속도계로 구현된 움직임 특성 센서(107)는 진동 액추에이터(105)가 이동을 생성하도록 배향될 때 동일한 이동 축에서 움직임을 검출하도록 배향된다.
병치되지 않은 움직임 특성 센서(107)는 햅틱 가능 디바이스(100) 내에서 다른 센서로 구현될 수 있다. 예를 들어, 햅틱 가능 디바이스(100)의 카메라가 햅틱 활성화 구성요소(173)에 장착되고, 캡처된 이미지에서 외란(disturbances) 또는 이미지 흔들림(image shake)을 기초로, 햅틱 활성화 구성요소(173) (및 이에 연결된 임의의 구성요소)의 움직임 특성을 결정하는데 사용될 수 있다. 다른 예시에서, 햅틱 가능 디바이스(100)의 자이로스코프(gyroscope)가 움직임 특성 센서(107)로 이용될 수 있다. 병치되지 않은 움직임 특성 센서(107)는 안테나와 같이, Wi-Fi 삼각측량 또는 GPS의 사용을 통해 위치를 결정하도록 구성되는 디바이스 및 또는 센서를 더 포함할 수 있다.
병치되지 않은 움직임 특성 센서(107)는 햅틱 가능 디바이스(100)로부터 떨어져서 위치되고 임의의 구성요소에 연결되지 않은 디바이스 또는 센서를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 떨어져서 위치된 카메라, 초음파, 라이다(lidar), 레이더 또는 다른 센서 시스템이 움직임 특성 결정을 위해 병치되지 않은 움직임 특성 센서(107)로 사용될 수 있다.
햅틱 가능 디바이스(100)는 하나 이상의 타입의 움직임 특성 센서(107)의 사용에 제한되지 않는다. 동일하거나 상이한 타입의 다수의 움직임 특성 센서(107)가 증가된 정보를 갖는 움직임 컨트롤 신호를 제공하도록 함께 사용될 수 있다.
본원의 실시예에서 사용하기 위한 컨트롤 회로(102)는 진동 액추에이터(105)를 컨트롤하도록 구성된 구성요소의 집합일 수 있다. 실시예에서, 컨트롤 회로(102)는 햅틱 컨트롤 기능을 제공하는 전용 구성요소를 포함하는 집적 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤 회로(102)는 애플리케이션 특정 집적 회로(application specific integrated circuit, "ASIC"), 프로그래머블 게이트 어레이(programmable gate array, "PGA"), 필드 프로그래머블 게이트 어레이(field programmable gate array, "FPGA"), 시스템 온 칩(system on a chip, "SoC"), 또는 다른 타입의 집적 회로를 포함할 수 있다. 추가적인 실시예에서, 컨트롤 회로(102)는 그 전체가 하드웨어 구성요소로 구현될 수 있으며, 본원에 개시된 기능을 수행하도록 구성되는 다양한 전자 구성요소를 포함할 수 있다. 추가적인 실시예에서, 컨트롤 회로(102)는 햅틱 가능 디바이스(100)의 추가적인 기능을 구현하도록 구성되는 프로세서(108)에 의해 적어도 부분적으로 구현될 수 있다. 다른 실시예에서, 컨트롤 회로(102)의 기능은 필요한 계산을 수행할 수 있는 하드웨어 및 소프트웨어의 임의의 조합에 의해 수행될 수 있다.
햅틱 가능 디바이스(100)의 선택적인 구성요소는 디스플레이 스크린(106), 적어도 하나의 프로세서(108), 적어도 하나의 메모리 유닛(120), 사용자 입력 요소(110), 오디오 출력(109) 및 하나 이상의 통신 유닛(112)를 더 포함한다.
햅틱 가능 디바이스(100)는 하나 이상의 프로세서(108) 및 하나 이상의 메모리 유닛(120)을 포함할 수 있다. 프로세서(108)는 메모리 유닛(들)(120)에 저장된 하나 이상의 컴퓨터 프로그램 명령어에 의해 프로그래밍될 수 있다. 본원에 서술된 프로세서(108)의 기능은 메모리 유닛(들)(120) 또는 다른 컴퓨터 판독가능 또는 유형 매체에 저장되고, 프로세서(108)에 의해 실행되는 소프트웨어에 의해 구현될 수 있다. 편의상, 본원에서 사용되는 다양한 명령어는 사실 다양한 명령어가 동작을 수행하도록 프로세서(108)를 프로그래밍할 때, 동작을 수행하는 것으로 서술될 수 있다.
본원에 서술된 다양한 명령어는 소프트웨어 명령어를 저장하는데 적합한 랜덤 액세스 메모리(RAM), 읽기 전용 메모리(ROM), 플래시 메모리 및/또는 임의의 다른 메모리를 포함할 수 있는 메모리 유닛(들)(120)에 저장될 수 있다. 메모리 유닛(들)(120)은 프로세서(108)에 의해 실행될 컴퓨터 프로그램 명령어(예를 들어, 전술한 명령어)뿐만 아니라, 프로세서(108)에 의해 조작될 수 있는 데이터를 저장할 수 있다.
본원의 실시예와 함께 사용하기 위한 사용자 입력 요소(110)는 사용자 입력을 수락하는데 적합한 임의의 요소를 포함할 수 있다. 이는 버튼, 스위치, 다이얼, 레버, 터치스크린, 터치패드 등을 포함할 수 있다. 사용자 입력 요소(110)는 마우스, 조이스틱, 게임 컨트롤러, 키보드 등과 같이 주변 연결 디바이스를 더 포함할 수 있다. 사용자 입력 요소(110)는 사용자 제스처를 원격으로 캡처하도록 구성되는 카메라, 레이더 디바이스, 라이다 디바이스, 초음파 디바이스 및 다른 디바이스를 더 포함할 수 있다.
본원의 실시예에 따른 통신 유닛(112)은 외부 통신을 위해 구성되는 하나 이상의 디바이스 또는 구성요소를 포함할 수 있다. 통신 유닛은 유선 방식으로 정보를 수신하거나 전송하도록 구성되는 USB 포트, HDMI® 포트, A/V 포트, 광케이블 포트 및 임의의 다른 구성요소 또는 디바이스와 같은 유선 통신 포트를 포함할 수 있다. 통신 유닛은 무선으로 정보를 수신하거나 및/또는 송신하도록 구성되는 BLUETOOTH® 안테나, WI-FI® 안테나, 셀룰러 안테나, 적외선 센서, 광 센서 및 임의의 다른 디바이스와 같은 무선 통신 디바이스를 더 포함할 수 있다. 추가적인 실시예에서, 통신 유닛(112)은 초음파의 음파를 통해 정보를 송신하도록 구성되는 초음파 스피커 및 마이크로폰을 포함할 수 있다.
본원의 실시예와 함께 사용하기 위한 디스플레이 스크린(106)은 사용자에게 시각적인 출력을 제공하는 스크린일 수 있다. 디스플레이 스크린(106)은 터치스크린 능력을 포함할 수 있다(그러므로, 사용자 입력 요소(110)의 역할도 할 수 있다). 디스플레이 스크린(106)은 햅틱 가능 디바이스(100)의 요구에 적합한 임의의 크기, 형태 또는 배치의 것일 수 있다. 햅틱 효과를 전달하도록 구성되는 웨어러블 디바이스와 같은 햅틱 가능 디바이스(100)의 일부 실시예에서, 디스플레이 스크린(106)은 요구되지 않는다. 실시예에서, 디스플레이 스크린(106)은 VR, AR 또는 MR 헤드셋, 고글(goggles) 및/또는 다른 VR/AR/MR 디스플레이 디바이스와 같은 헤드-마운티드 디스플레이 스크린(head-mounted display screen)을 포함할 수 있다. 실시예에서, 디스플레이 스크린(106)은 표면 상에 또는 공중에서의 디스플레이를 위해 투사될 수 있다.
오디오 출력(109)은 사용자에게 오디오 출력을 제공하도록 구성된 디바이스를 포함한다. 오디오 출력(109)은 스피커뿐만 아니라, 스피커 또는 헤드폰에 오디오 신호를 전달하도록 구성된 헤드폰 잭과 같은 오디오 출력 포트를 포함할 수 있다.
도 2는 집적 회로로 구현된 컨트롤 회로(202)의 동작을 도시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 컨트롤 회로(202)는 마이크로프로세서(201) 및 증폭기(203)를 포함하는 집적 회로이다. 컨트롤 회로(202)는 희망 효과 신호(220) 및 움직임 특성 피드백 신호(222)를 수신하고, 햅틱 가능 디바이스(100)의 진동 액추에이터(105)로 명령 신호(221)를 출력하도록 구성된다.
희망 효과 신호(220)는 컨트롤 회로(202)에 의해 수신된다. 희망 효과 신호(220)는 희망 햅틱 출력을 나타낸다. 희망 효과 신호(220)는 시간에 걸쳐 측정된 움직임 특성의 희망 값을 나타내는 시간-가변 신호이다. 희망 효과 신호(220)는 본원에서 논의되는 것의 각각을 포함하는 임의의 움직임 특성의 시간 가변 신호일 수 있다. 예를 들어, 희망 효과 신호(220)는 시간에 걸친 가속도일 수 있다. 희망 효과 신호(220)는 햅틱 가능 디바이스(100)의 햅틱 활성화 구성요소(173)의 희망 움직임 특성의 대표일 수 있다. 실시예에서, 희망 효과 신호(220)는 햅틱 활성화 구성요소(173)에 연결된 햅틱 가능 디바이스(100)의 상이한 구성요소의 희망 움직임 특성을 나타낼 수 있다. 희망 효과 신호(220)는 햅틱 가능 디바이스(100)의 프로세서(108)로부터 수신되거나, 또는 햅틱 가능 디바이스(100) 외부의 소스로부터 수신될 수 있다. 예를 들어, 햅틱 가능 디바이스(100)가 햅틱 효과를 제공하는 브래슬릿(bracelet)과 같은 웨어러블 디바이스로 구현되는 경우, 희망 효과 신호(220)는 웨어러블 디바이스와 연관되는 더욱 큰 시스템의 프로세서로부터 컨트롤 회로(202)로 전달될 수 있다. 실시예에서, 희망 효과 신호(220)는 움직임 특성 센서(107)와 동일한 파라미터를 추적할 수 있고, 예를 들어, 희망 효과 신호(220)는 움직임 특성 센서(107)가 가속도계일 때 시간에 걸친 희망 가속도를 나타낼 수 있다. 추가적인 실시예에서, 희망 효과 신호(220)는 움직임 특성 센서(107)와 상이한 파라미터를 추적할 수 있다. 예를 들어, 희망 효과 신호(220)는 움직임 특성 센서(107)가 가속도계일 때, 시간에 걸친 희망 속도를 나타낼 수 있다. 이러한 실시예에서, 컨트롤 회로(202)는 호환 가능한 유닛 내에 있도록 희망 효과 신호(220) 또는 움직임 특성 피드백 신호(222)를 변환(translates)한다.
움직임 특성 피드백 신호(222)는 움직임 특성 센서(107)로부터 수신된다. 병치되거나 또는 병치되지 않은 움직임 특성 센서(107)는, 햅틱 활성화 구성요소(173)의 적어도 하나의 움직임 특성을 검출하거나, 측정하거나 및/또는 결정하고, 움직임 특성을 기초로 움직임 특성 피드백 신호(222)를 컨트롤 회로(202)에 전달하도록 구성된다. 앞서 논의된 바와 같이, 움직임 특성 센서(107)는 직접적으로 측정된 움직임 특성 - 예를 들어, 가속도계에 의해 측정된 가속도 - 를 기초로 움직임 특성 피드백 신호(222)를 전달하거나 및/또는 측정된 움직임 특성으로부터 도출된 - 예를 들어, 가속도계에 의해 측정된 가속도로부터 도출된 속도 신호, 움직임 특성 피드백 신호(222)를 전달할 수 있다.
컨트롤 회로(202)는 희망 효과 신호(220) 및 움직임 특성 피드백 신호(222) 양자를 수신하고, 명령 신호(221)를 진동 액추에이터(105)에 출력한다. 마이크로프로세서(201)는 움직임 특성 피드백 신호(222)와 희망 효과 신호(220)를 비교하여 이들 사이의 오차를 결정한다. 오차를 기초로, 마이크로프로세서(201)는 명령 신호(221)를 생성하기 위해 증폭기(203)에 의해 증폭되는, 증폭되지 않은 명령 신호(224)를 생성한다. 명령 신호(221)는 햅틱 출력을 유발하기 위해 진동 액추에이터(105)에 출력된다. 진동 액추에이터(105)가 명령 신호(221)에 의해 구동되기 때문에, 진동 액추에이터(105)의 햅틱 출력은 움직임 특성 센서(107)에 의해 측정된다. 실시예에서, 병치된 움직임 특성 센서(107)는 진동 액추에이터(105) 구성요소의 움직임 특성을 직접적으로 측정하는 한편, 추가적인 실시예에서, 병치되지 않은 움직임 특성 센서(107)는 햅틱 가능 디바이스(100)의 진동 액추에이터(105)에 진동 가능하게 연결된 햅틱 활성화 구성요소(173)의 움직임 특성을 측정한다.
컨트롤 회로(202)는, 희망 효과 신호(220)와 움직임 특성 피드백 신호(222) 사이의 오차를 최소화하도록, 움직임 특성 피드백 신호(222)를 수신하고, 이를 증폭되지 않은 명령 신호(224)와, 따라서, 진동 액추에이터(105)로 출력되는 명령 신호(221)를 계속 조정하기 위한 희망 효과 신호(220)와 비교한다. 실시예에서, 컨트롤 회로(202)는 증폭되지 않은 명령 신호(224)의 연속적인 조정을 위해 희망 효과 신호(220) 및/또는 움직임 특성 피드백 신호(222)의 이전의 값을 더 사용한다.
본원에서 사용되는 연속적인 조정은 컨트롤 회로(202)에 의해 출력되는 신호, 예를 들어, 명령 신호(221)가 햅틱 효과 또는 출력을 생성하기 위해 그 신호의 출력 동안 지속적으로 조정되는 것을 의미한다. 디지털 애플리케이션에 대해, 연속적인 조정은 반복된 개별 조정(repeated discrete adjustments)을 포함하는 것으로 이해된다. 본원에서 사용되는 연속적인 조정은, 정기적으로 수행되더라도, 차후의 햅틱 효과를 위한 파라미터의 조정에서 사용할 햅틱 출력의 측정의 사용을 포함하지 않는다. 실시예에서, 연속적인 조정은 아날로그 회로를 통해 수행될 수 있다. 실시예에서, 연속적인 조정은 1 kHz, 5kHz, 10kHz 및 20kHz를 초과하는 주파수에서 디지털 방식으로 수행될 수 있다. 실시예에서, 움직임 특성 피드백 신호(222)는 연속적인 조정 주파수와 동일하거나, 이를 초과하는 주파수로 샘플링된다. "연속적인 조정"의 이들 정의는 본원에서 논의되는 이 용어의 사용 및 모든 실시예에 적용된다. 컨트롤 회로(202)에 의해 구현되는 피드백 컨트롤 루프는 도 5를 참조로 더욱 상세히 논의된다.
추가적인 실시예에서, 컨트롤 회로(202)는 햅틱 효과의 전체에 대해 동작하지 않는다. 본원에서 논의된 진동 액추에이터(105)는 최소 감폭을 갖도록 구성될 수 있으며, 따라서 진동 액추에이터(105)가 정지할 때 의도되지 않은 효과를 제거하도록 능동 제어를 필요로 할 수 있다. 따라서, 실시예에서, 컨트롤 회로(202)는 개방 루프 컨트롤의 초기 기간 이후에, 진동 액추에이터(105)를 컨트롤하도록 동작한다. 예를 들어, 진동 액추에이터(105)는 햅틱 효과를 개시하도록 구성되는 초기 명령 신호를 제공받을 수 있다. 초기 명령 신호는 진동 액추에이터(105)로부터 햅틱 효과를 개시하기 위해, 미리 결정되고 짧은 기간(10 ms 미만)에 걸쳐 제공될 수 있다. 초기 짧은 기간 이후에, 컨트롤 회로(202)는 그 후에 진동 액추에이터(105)로부터 어느 추가적인 햅틱 효과를 제거하기 위해 상술한 바와 같이 연속적인 조정을 통해 능동 컨트롤을 이용할 수 있다. 따라서, 컨트롤 회로(202)의 폐쇄 루프 컨트롤은 일부 실시예에서, 제한된 기간의 햅틱 효과의 기간의 전체보다 짧은, 제한된 기간의 햅틱 효과의 일 부분에 대해 사용될 수 있다.
도 3은 프로세서(108)를 통해 구현되는 컨트롤 회로(302)를 도시한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 컨트롤 회로(302)는 프로세서(108) 및 증폭기(303)를 포함한다. 컨트롤 회로(302)는 희망 효과 신호(320) 및 움직임 특성 피드백 신호(322)를 수신하고, 햅틱 가능 디바이스(100)의 진동 액추에이터(105)에 명령 신호(321)를 출력하도록 구성된다.
컨트롤 회로(302)의 프로세서(108)는 햅틱 가능 디바이스(100)에 대한 다양한 다른 컴퓨팅 작업을 수행하도록 구성된 동일한 프로세서(108)이다. 예를 들어, 프로세서(108)는 소프트웨어 애플리케이션을 구동하는 것, 그래픽 디스플레이를 생성하는 것 및 다른 작업을 포함하는 대부분의 프로세싱 작업을 수행하는 햅틱 가능 디바이스(100)의 주요 프로세싱 유닛일 수 있다. 도 3의 실시예에서, 프로세서(108)의 프로세싱 전력 중 일부는 컨트롤 회로(302)에 제공된다.
희망 효과 신호(320)는 프로세서(108)에 의해 생성된다. 앞서 논의된 바와 같이, 프로세서(108)는 햅틱 가능 디바이스(100)에 대한 수개의 작업을 구동하며, 소프트웨어 애플리케이션 요청에 응답하여 희망 효과 신호(320)를 생성한다. 추가적인 실시예에서, 프로세서(108)는 원격에 위치된 디바이스로부터 또는 다른 프로세서로부터 희망 효과 신호(320)를 수신할 수 있다.
움직임 특성 피드백 신호(322)는 프로세서(108)에 의해, 움직임 특성 센서(107)로부터 수신된다. 프로세서(108)는 움직임 특성 피드백 신호(322) 및 희망 효과 신호(320)를 비교하여, 이들 사이의 오차를 결정한다. 오차로부터, 프로세서(108)는 명령 신호(321)로 진동 액추에이터(105)에 출력되기 전에, 증폭기(303)에 의해 증폭되는, 증폭되지 않은 명령 신호(324)를 생성한다. 진동 액추에이터(105)는 명령 신호(321)에 응답하여 햅틱 출력을 생성한다. 햅틱 출력은 움직임 특성 센서(107)에 의해 측정되며, 측정된 출력은 움직임 특성 피드백 신호(322)로 컨트롤 회로(302)에 전송된다.
컨트롤 회로(302)는 진동 액추에이터(105)에 출력되는 명령 신호(321)의 연속적인 조정을 제공하여, 희망 효과 신호(320)와 움직임 특성 피드백 신호(322) 사이의 오차를 최소화하기 위해, 움직임 특성 피드백 신호(322)를 수신하고 이를 희망 효과 신호(320)에 비교한다. 실시예에서, 컨트롤 회로(302)는 연속적인 조정에서 희망 효과 신호(320) 및/또는 움직임 특성 피드백 신호(322)의 이전의 값을 더 사용할 수 있다. 컨트롤 회로(302)에 의해 구현되는 피드백 컨트롤 루프는 도 5에 대해 더욱 상세히 논의된다.
도 4는 회로 구성요소를 통해 하드웨어로 구현되는 컨트롤 회로(402)를 도시한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 컨트롤 회로(402)는 적어도 비교 유닛(404), 컨트롤러 유닛(401) 및 증폭기 유닛(403)을 포함한다.
비교 유닛(404)은 희망 효과 신호(420) 및 움직임 특성 피드백 신호(422)를 수신하고, 응답하여, 희망 효과 신호(420)와 움직임 특성 피드백 신호(422) 사이의 차이를 나타내는 오차 신호(423)를 출력한다. 비교 유닛(404)은 예를 들어, 연산 증폭기(op-amps), 저항, 다이오드, 커패시터, 인덕터, 트랜지스터 및 임의의 다른 적합한 구성요소와 같은 회로 구성요소에 의해 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 예를 들어, 비교 유닛은 차동 증폭기 회로의 사용에 의해 구현될 수 있다.
오차 신호(423)는 증폭되지 않은 명령 신호(424)를 출력하는 컨트롤러 유닛(401)에 의해 수신된다. 컨트롤러 유닛(401)은 오차 신호(423)를 기초로 증폭되지 않은 명령 신호(424)를 결정한다. 컨트롤러 유닛(401)은 오차 신호(423)를 감소시키도록 구성된다. 컨트롤러 유닛(401)의 구현은 구현될 컨트롤 방식에 의존한다. 컨트롤러 유닛(401)은 연산 증폭기(op-amps), 저항, 다이오드, 커패시터, 인덕터, 트랜지스터 및 임의의 다른 적합한 구성요소와 같은 회로 구성요소에 의해 구현될 수 있다.
증폭되지 않은 명령 신호(424)는 명령 신호(421)로 진동 액추에이터(105)에 출력되기 전에 증폭기(403)에 의해 증폭된다. 증폭기(403)는 연산 증폭기(op-amps), 저항, 다이오드, 커패시터, 인덕터, 트랜지스터 및 임의의 다른 적합한 구성요소와 같은 회로 구성요소에 의해 구현될 수 있다. 명령 신호(421)는 햅틱 출력을 생성함으로써 응답하는 진동 액추에이터(105)에 의해 수신된다. 햅틱 출력은 비교 유닛(404)에 다시 움직임 특성 피드백 신호(422)를 제공하는, 움직임 특성 센서(107)에 의해 측정된다.
따라서, 컨트롤 회로(402)는 움직임 특성 센서(107)에 의해 생성된 움직임 특성 피드백 신호(422)에 응답하여, 명령 신호(421)의 연속적인 조정을 제공하도록 동작한다. 명령 신호(421)에 대한 연속적인 조정은 희망 효과 신호(420)와 움직임 특성 피드백 신호(422) 사이의 오차를 최소화하도록 수행된다. 실시예에서, 컨트롤 회로(402)는 연속적인 조정에서 희망 효과 신호(420) 및/또는 움직임 특성 피드백 신호(422)의 이전의 값을 더 사용할 수 있다. 컨트롤 회로(402)에 의해 구현되는 피드백 컨트롤 루프는 도 5에 대해 더욱 상세히 논의된다.
도 5는 본원의 실시예와 일치하는 피드백 루프(500)의 동작을 도시한다. 피드백 루프(500)는 본원에서 논의된 특정 컨트롤 회로 실시예(202, 302, 402) 중 어느 것에서 컨트롤 회로(102)에 의해 구현된다. 추가적인 실시예에서, 피드백 루프(500)는 피드백 루프(500)의 기능을 수행할 수 있는 소프트웨어, 하드웨어 및 펌웨어의 임의의 조합에 의해 구현될 수 있다. 피드백 루프(500)는 비교기 블록(501), 컨트롤 블록(502), 시스템 블록(505) 및 피드백 블록(507)을 포함한다.
비교기 블록(501) 및 컨트롤 블록(502)은 컨트롤 회로(102)에 의해 구현되며, 컨트롤 회로(202, 302, 402) 중 어느 것뿐만 아니라 다른 적합한 구성요소에 의해 구현될 수 있다. 비교기 블록(501)은 희망 효과 신호(520) 및 움직임 특성 피드백 신호(522)를 수신한다. 비교기 블록(501)은 오차 신호(524)를 생성하기 위해 희망 효과 신호(520) 및 움직임 특성 피드백 신호(522)를 비교한다. 컨트롤 블록(502)은 오차 신호(524)를 수신하고, 시스템 블록(505)의 진동 액추에이터(105)에 제공되는 명령 신호(521)를 생성한다.
컨트롤 블록(502)은 임의의 적합한 컨트롤 방식을 구현할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤 블록(502)은 리드 보상 컨트롤러(lead compensation controller)를 구현할 수 있다. 리드 보상 컨트롤은 LRA로 구현될 때, LRA 시스템에서 공진 주파수에서의 지연(lag)으로 인해 유리할 수 있다. LRA가 공진 주파수에서 여기될 때, 초기 주파수 응답은 입력 신호에 대해 위상 지연을 보인다(demonstrates). 리드 보상 컨트롤은 이 지연을 상쇄시키고 희망 효과 신호(520)와 움직임 특성 피드백 신호(522) 사이의 오차를 줄이도록 작용할 수 있다. 다른 예시에서, 컨트롤 블록(502)은 비례 컨트롤러, 비례 미분(PD, proportional derivative) 컨트롤러, 비례 적분 미분(PID, proportional integral derivative) 컨트롤러, 비례 적분(PI, proportional integral) 컨트롤러, 리드-지연 보상 컨트롤러(lead-lag compensation controller) 및/또는 임의의 다른 적합한 컨트롤러를 구현할 수 있다.
명령 신호(521)의 수신에 응답하여, 진동 액추에이터(105)가 활성화되고, 시스템 블록(505)이 출력 햅틱 효과(523)를 생성하게 한다. 시스템 블록(505)은 진동 액추에이터(105)를 포함하며, 햅틱 가능 디바이스(100)의 컨트롤된 구성요소를 나타낸다. 시스템 블록(505)의 송신 기능은 다양한 시스템 구성요소의 구조 및 장소에 의존한다. 예를 들어, 진동 액추에이터(105) 및 움직임 특성 센서(107)가 병치되는 경우, 시스템 블록(505)은 움직임 특성 센서(107)에 의해 측정되는 진동 액추에이터(105)의 햅틱 활성화 구성요소(173)를 나타낸다. 일 예시에서, 움직임 특성 센서(107)는 진동 액추에이터(105)의 발진하는 질량체의 변위를 측정할 수 있다. 진동 액추에이터(105) 및 움직임 특성 센서(107)가 병치되지 않는 경우, 시스템 블록(505)은 움직임 특성 센서(107)에 의해 측정되는 햅틱 활성화 구성요소(173)에 연결되는 활성화된 시스템을 형성하는 구성요소의 집합을 나타낸다. 예를 들어, 움직임 특성 센서(107)가 햅틱 활성화 구성요소(173)로서 디바이스 하우징(101)에 연결된 가속도계인 경우, 시스템 블록(505)은 진동 액추에이터(105) 및 움직임 특성 센서(107)에 진동 가능하게 연결된 구조적인 구성요소를 나타낸다. 다른 예시에서, 움직임 특성 센서(107)가 햅틱 가능 디바이스(100)로부터 떨어져서 위치된 카메라인 경우, 시스템 블록(505)은 움직임 특성 센서(107)에 의해 측정되는 진동 액추에이터(105)에 진동 가능하게 연결된 진동하는 구성요소를 나타낸다.
출력 햅틱 효과(523)는 피드백 블록(507)에 의해 수신된다. 피드백 블록(507)은 하나 이상의 움직임 특성 센서(107)를 포함하며, 출력 햅틱 효과(523)로부터 움직임 특성 피드백 신호(522)로의 피드백 통로를 나타낸다.
따라서, 피드백 루프(500)는 진동 액추에이터(105)의 폐쇄 루프 피드백 컨트롤을 제공하도록 동작한다.
피드백 루프(500)는 제한된 기간의 햅틱 효과, 예를 들어, 50 ms 미만의 기간을 갖는 효과의 생성에 적용될 때 유리하다. 실시예에서, 제한된 기간의 햅틱 효과는 5 ~ 50 ms 사이일 수 있고, 진동 액추에이터(105)의 1회와 10회 사이의 발진을 사용할 수 있다. 본원의 실시예에 의해 생성된 햅틱 효과의 제한된 기간에 기인하여, 피드백 루프(500)는 명령 신호(521)의 연속적인 조정을 제공하도록 동작한다. 이러한 연속적인 조정은 명령 신호(521)가 매우 짧은 햅틱 효과 동안에도 움직임 특성 피드백 신호(522)를 기초로 다수 회 조정된다는 것을 의미한다. 실시예에서, 움직임 특성 피드백 신호(522)는 1 kHz 초과, 5 kHz 초과, 10 kHz 초과 및/또는 20 kHz를 초과하는 샘플링 주파수에서 시스템 블록(505)의 움직임을 캡처할 수 있다. 컨트롤 블록(502)은 움직임 특성 피드백 신호(522)의 샘플링 주파수와 동일한 속도로 명령 신호(521)에 대한 갱신을 수행할 수 있다. 실시예에서, 피드백 루프(500)는 아날로그 회로로 구현될 수 있으며, 따라서 명령 신호(521)에 대한 연속적인 조정을 제공할 수 있다. 실시예에서, (이전의 실시예에 대해 논의된 명령 신호(221, 321, 421)뿐만 아니라) 명령 신호(521)는 펄스 폭 변조(PWM) 신호를 포함하거나, 또는 진동 액추에이터(105)로의 입력 이전에, PWM 신호로 변환된다. 따라서, (이전의 실시예에 대해 논의된 명령 신호(221, 321, 421)뿐만 아니라) 명령 신호(521)는 PWM 신호의 주파수의 정수 제수(integer divisor)일 수 있다. 본원의 실시예와 일치하는 PWM 신호는 10 kHz 내지 1 mHz의 범위일 수 있다.
앞서 논의된 바와 같이, 본원의 실시예와 일치하는 진동 액추에이터(105)는 부족감쇠된 시스템(underdamped system)을 나타낸다. 이러한 진동 액추에이터(105)로의 여기 신호가 중단될 때, 진동 액추에이터(105)는 정지(rest)하기 전에 수 사이클 동안 발진을 계속할 것이다. 피드백 루프(500)는 진동 액추에이터(105)의 이 태양을 최소화하고, 햅틱 효과에 급격한 컷오프 또는 갑작스러운 정지를 제공하기 위해, 컨트롤된 감폭을 시스템에 추가하도록 구성된다.
컨트롤 루프(500)는 효과에 대해 급격한 컷오프 또는 단부를 가지고 생성되는 제한된 기간의 햅틱 효과를 유발하기 위해, 진동 액추에이터(105)에 컨트롤된 감폭을 제공하는 것으로 이해될 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 각각 선형 공진 액추에이터의 여기를 포함하는 제한된 기간의 햅틱 효과 동안 캡처된 예시적인 명령 신호(621) 및 움직임 특성 피드백 신호(622)를 도시한다. 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 명령 신호(621)는 20 ms 미만의 기간에 걸쳐 세 개의 완전한 사이클을 포함한다. 응답하여, 이 예시에서 가속도 신호인 움직임 특성 피드백 신호(622)는 또한, 유사한 기간에 걸쳐 세 개의 완전한 사이클을 포함한다. 이들 도면으로부터, 움직임 특성 피드백 신호(622)의 진폭은 응답하는 명령 신호(621)보다 최대에 도달하는데 더욱 오래 걸린다는 것이 관찰될 수 있다.
도 7a는 본원의 실시예와 일치하는 x축 선형 공진 액추에이터(705)(xLRA)를 도시한다. xLRA(705)는 케이싱(701), 이동 질량체(702), 스프링(703) 및 드라이버(704)를 포함한다. 실시예에서, 드라이버(704)는 이동 질량체(702)의 자석과 상호작용하는 자기장을 유도하도록 구성되는 음성 코일이다. xLRA(705)는 통합되는 햅틱 가능 디바이스(700)의 x축(711) 또는 y축(712)을 따라 이동 질량체(702)가 이동하도록 구성된다. 햅틱 가능 디바이스(700)의 x축(711)은 햅틱 가능 디바이스(700)의 길이 또는 폭 치수(dimension)에 평행한 축을 나타낸다. 햅틱 가능 디바이스(700)는 깊이(z축(713)) 치수보다 상당히 긴 길이 및 폭 치수를 갖도록 빈번히 구성된다. xLRA(705)에서, 질량체(702)는 xLRA(705) 그 자신의 두 개의 최대 치수(예를 들어, 길이 및/또는 폭) 중 적어도 하나와 일치하는 방향으로 이동하도록 구성된다. 이 피처는 이동 질량체(702)가 그 크기에 비해 상대적으로 긴 거리를 이동하여, 따라서 햅틱 가능 디바이스(700)의 더욱 긴 길이 또는 폭 치수를 이용하도록 허용할 수 있다. "x축"에서의 사용을 위해 지칭되고 구성되었지만, xLRA(705)의 정의하는 구조적인 피처는 xLRA(705)의 치수에 대한 질량체의 이동 방향이며, 그것이 사용되는 특정 배향은 아니다. 상이한 치수의 햅틱 가능 디바이스(700)에서, xLRA(705)는 임의의 방향으로 배향될 수 있다.
도 7b는 본원의 실시예와 일치하는 z축 선형 공진 액추에이터(755)(zLRA)를 도시한다. zLRA(755)는 하우징(751), 이동 질량체(752), 스프링(753) 및 드라이버(754)를 포함한다. 실시예에서, 드라이버(754)는 이동 질량체(752)의 자석과 상호작용하는 자기장을 유도하도록 구성되는 음성 코일이다. zLRA(755)는 통합되는 햅틱 가능 디바이스(750)의 z축(763)을 따라 이동 질량체(752)가 이동하도록 구성된다. 햅틱 가능 디바이스(750)의 z축(763)은 햅틱 가능 디바이스(750)의 깊이 치수에 평행한 축을 나타낸다. 햅틱 가능 디바이스(750)는 깊이(z축, 763) 치수보다 상당히 더욱 긴 길이(x축, 761) 및 폭 치수(y축, 762)를 갖도록 빈번히 구성된다. zLRA(755)에서, 질량체(752)는 zLRA(755) 그 자신의 가장 짧은 치수(예를 들어, 깊이)와 일치하는 방향으로 이동하도록 구성된다. 이 피처는 이동 질량체(752)가 그 크기에 비해 상대적으로 짧은 거리를 이동하게 하고, 따라서 햅틱 가능 디바이스(750)의 상대적으로 더욱 짧은 깊이 치수 내에서 적합하게 한다. "z축"에서 사용을 위해 지칭되고 구성되었지만, zLRA(755)의 정의하는 구조적인 피처는 질량체의 상대적으로 짧은 이동 길이이며, 사용된 특정 배향은 아니다. 상이한 치수의 햅틱 가능 디바이스(750)에서, zLRA(755)는 임의의 방향으로 배향될 수 있다.
도 8은 병치된 움직임 특성 센서(607)를 포함하는 진동 액추에이터(605)를 도시한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 진동 액추에이터(605)는 방출기 다이오드(emitter diode, 608) 및 수신기 다이오드(609)를 포함하는 병치된 움직임 특성 센서(607)를 포함한다. 진동 액추에이터(605)는 케이싱(601), 스프링(603), 질량체(604) 및 드라이버(606)를 더 포함한다. 도 8은 병치된 움직임 특성 센서(607)의 동작의 원리를 도시하는 것으로 의도된다. 도 8은 진동 액추에이터(605)의 일부 구성요소를 도시하며, 모든 구성요소, 구성요소의 정확한 구성을 포함하거나 또는 축적대로 도시되도록 의도된 것은 아니다.
진동 액추에이터(605)는 스프링(603) 상에서 발진하도록 질량체(604)를 구동하는 드라이버(606)의 작용에 의해 동작한다. 스프링-질량체 시스템의 공진 주파수에서 구동될 때, 진동 액추에이터(605)에 의해 생성된 진동이 개선된다. 일 실시예에서, 진동 액추에이터(605)는 선형 공진 액추에이터이며, 드라이버(606)는 질량체(604)에 부착된 자석(미도시)을 통해 질량체(604)를 구동하도록 구성된 음성 코일이다.
병치된 움직임 특성 센서(607)는 질량체(604)의 위치를 결정하도록 구성되며, 그러므로, 질량체는 햅틱 활성화 구성요소의 역할을 한다. 방출 다이오드(608)는 광을 방출하며, 반사 다이오드(609)는 질량체(604)로부터 반사된 광을 수신한다. 반사된 광의 성질을 기초로, 병치된 움직임 특성 센서(607)는 질량체(604)의 적어도 하나의 성질을 결정한다. 예를 들어, 움직임 특성 센서(607)는 반사된 광의 강도를 기초로, 병치된 움직임 특성 센서(607)와 질량체(604) 사이의 거리 즉, 변위를 결정할 수 있다. 다른 예시에서, 질량체(604)의 속력 또는 속도는 도플러 효과에 따라 반사된 광의 주파수를 기초로 결정될 수 있다. 따라서, 병치된 움직임 특성 센서(607)는 반사된 광의 성질을 기초로 질량체(604)의 움직임 특성을 직접적으로 측정할 수 있다. 측정된 움직임 특성은 다른 관련된 특성을 결정하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 질량체(604)의 변위의 직접적인 측정은 변위, 속도, 운동량 및 각속도와 같은 벡터 값뿐만 아니라, 속력, 거리 및 가속도의 크기와 같은 스칼라 값을 결정하는데 사용될 수 있다. 또한, 질량체(604)의 위치가 결정될 수 있다. 질량체(604)의 변위 측정은 발진 주파수, 진폭 및 위상을 결정하는데 더 사용될 수 있다.
도 8에서, 진동 액추에이터(605)는 질량체(604)로부터 반사된 광을 측정하는 단일의 병치된 움직임 특성 센서(607)를 포함한다. 이 실시예는 질량체(604)의 움직임 특성을 결정하는 것에서 발광 다이오드(608) 및 수신 다이오드(609)의 사용하는 것을 예시된다. 추가적인 실시예에서, 하나보다 많은 병치된 움직임 특성 센서(607)가 사용될 수 있다. 추가적인 실시예에서, 병치된 움직임 특성 센서(607)의 발광 다이오드(608) 및 수신 다이오드(609)는 케이싱(601) 내에 서로로부터 떨어지게 위치될 수 있다. 추가적인 실시예에서, 진동 액추에이터(605)는 선형 이동보다 회전하는 질량체(604)를 이용할 수 있다. 이러한 실시예에서, 병치된 움직임 특성 센서(607)는 각속도 및/또는 각운동량을 더 측정하거나 결정할 수 있다.
도 9는 본원의 실시예에 따라 병치된 움직임 특성 센서(907)를 포함하는 진동 액추에이터(905)를 도시한다. 진동 액추에이터(905)는 케이싱(901), 스프링(903), 질량체(904) 및 드라이버(906)를 더 포함한다. 도 9는 병치된 움직임 특성 센서(907)의 동작 원리를 도시하기 위한 것으로 의도된다. 도 9는 진동 액추에이터(905)의 일부 구성요소를 도시하며, 모든 구성요소, 구성요소의 정확한 구성을 포함하거나, 축적대로 도시된 것으로 의도되는 것은 아니다.
진동 액추에이터(905)는 스프링(903) 상에서 발진하도록 질량체(904)를 구동하는 드라이버(906)의 작용에 의해 동작한다. 스프링-질량체 시스템의 공진 주파수에서 구동될 때, 진동 액추에이터(905)에 의해 생성된 진동이 개선된다. 일 실시예에서, 진동 액추에이터(905)는 선형 공진 액추에이터이고, 스프링(903)은 파형 스프링(wave spring)이며, 드라이버(906)는 질량체(904)에 부착된 자석(미도시)을 통해 질량체(904)를 구동하도록 구성된 음성 코일이다.
병치된 움직임 특성 센서(907)는 햅틱 활성화 구성요소(173)의 역할을 하는 스프링(903) 내의 변형을 측정하도록 구성되는 변형 검출 센서이다. 스프링(903)의 변형의 측정은 스프링(903)의 변위, 그러므로 질량체(904)의 변위, 따라서 질량체(904)의 변위, 속도, 운동량 및 가속도와 같은 벡터 값뿐만 아니라, 질량체(904)의 속력, 거리 및 가속도 크기와 같은 스칼라 값을 결정하는데 사용될 수 있다. 또한, 질량체(904)의 위치가 결정될 수 있다.
병치된 움직임 특성 센서(907)는 파형 스프링, 리프 스프링(leaf spring) 및 임의의 다른 타입의 탄성 부재를 이용하는 것들을 포함하는 스프링을 포함하는 임의의 액추에이터에서 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 병치된 움직임 특성 센서(907)는 스프링(903)의 연장 또는 압축에 관련된 저항에서의 변화에 따라 변형을 측정하도록 구성되는, 스프링(903)에 고정된 변형 게이지이다. 실시예에서, 병치된 움직임 특성 센서(907)는 임의의 다른 타입의 변형 검출 센서를 포함할 수 있다. 실시예에서, 병치된 움직임 특성 센서(907)는 스프링(903) 그 자체의 전기 저항 측정을 기초로 스프링(903)에서 변형을 검출하거나 결정하도록 구성되는 변형 센서일 수 있다.
도 10은 진동 액추에이터의 폐쇄 루프 피드백 컨트롤을 제공하는 프로세스(1000)의 흐름도를 도시한다. 프로세스(1000)는 본원에 개시된 다른 피처 및 구성요소의 임의의 조합과 함께 컨트롤 회로(102, 202, 302, 402) 중 어느 것에 의해 수행될 수 있다. 따라서, 프로세스(1000)는 본원에 논의된 어느 진동 액추에이터(105, 605, 705, 755, 905)를 이용한다. 프로세스(1000)는 본원에서 논의된 어느 움직임 특성 센서(107, 607, 907)를 포함할 수 있는 적어도 하나의 센서를 이용한다. 프로세스(1000)는 하드웨어, 구성요소, 펌웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소에 의해 및/또는 상술한 이들의 조합에 의해 수행될 수 있다. 프로세스(1000)에 의해 구현된 폐쇄 루프 피드백 컨트롤은 햅틱 효과에 급격한 컷오프 또는 갑작스러운 정지를 제공하기 위해 컨트롤된 시스템에 컨트롤된 감폭을 제공하는 것으로 이해될 수 있다. 본원에서 논의된 폐쇄 루프 피드백 컨트롤은 예를 들어, 햅틱 효과의 단부에서 과도한 진동을 제거하기 위해 전달된 햅틱 효과 중 일부에 대해서만 사용될 수 있다. 이러한 실시예는 아래에서 논의되는 프로세스(1000)와 일치한다.
동작(1002)에서, 프로세스(1000)는 희망 효과 신호를 수신하는 것을 포함한다. 희망 효과 신호는 햅틱 가능 디바이스가 생성하도록 시도하는 햅틱 효과를 나타낸다. 프로세스(1000)의 목표는 측정된 즉, 움직임 특성 피드백 신호에 의해 측정된 햅틱 효과와, 희망 효과 신호에 의해 생성되는 것으로 의도된 햅틱 효과 사이의 오차를 감소시키는 것이다. 본원에서 논의된 실시예는 50 ms 미만, 30 ms 미만, 20 ms 미만, 15 ms 미만 및 10 ms 미만의 급격한 햅틱 효과를 생성하는데도 매우 적합하다.
동작(1004)에서, 프로세스(1000)는 진동 액추에이터가 제한된 기간의 햅틱 효과를 전달하게 하는 컨트롤 신호를 제공하는 것을 포함한다. 컨트롤 신호의 초기 값은 진동 액추에이터의 움직임을 개시하고, 제한된 기간의 햅틱 효과를 유발하도록 선택된다. 컨트롤 신호의 초기 값은 희망 효과 신호 및 적어도 진동 액추에이터, 이에 연결된 구성요소 및 센서를 포함하는 피드백 시스템의 알려진 특성에 따라 결정된다. 센서로부터의 피드백이 희망 효과 신호와 움직임 특성 신호(즉, 측정된 햅틱 효과) 사이의 오차를 최소화하도록 작용하더라도, 희망 출력을 달성하는데 필요한 것에 근접한 초기 컨트롤 신호 값을 선택하는 것은 햅틱 효과의 초기 부분에서 오차를 줄이는데 도움을 준다.
동작(1006)에서, 프로세스(1000)는 센서에 의해, 햅틱 가능 디바이스의 햅틱 활성화 구성요소의 하나 이상의 움직임 특성을 측정하는 것을 포함한다. 실시예에서, 센서는 본원에서 논의된 움직임 특성 센서이다. 움직임 특성은 변위, 속도, 운동량, 각속도, 각운동량 및 가속도와 같은 벡터 값뿐만 아니라, 속력, 거리 및 가속도 크기와 같은 스칼라 값을 포함할 수 있다. 움직임 특성은 햅틱 가능 디바이스의 햅틱 활성화 구성요소의 이동을 기초로 측정된다. 움직임 특성은 직접적으로 측정되거나, 또는 직접적으로 측정된 값으로부터 도출될 수 있다. 햅틱 활성화 구성요소는 진동 액추에이터의 구성요소이거나 및/또는 햅틱 가능 디바이스의 다른 구성요소일 수 있다. 움직임 특성 센서는 햅틱 활성화 구성요소에 직접적으로 또는 간접적으로 진동 가능하게 연결될 수 있거나, 또는 햅틱 활성화 구성요소로부터 떨어져서 위치될 수 있다.
동작(1008)에서, 프로세스(1000)는 센서에 의해, 진동 액추에이터의 피드백 컨트롤에 사용되는 움직임 특성을 나타내는 움직임 특성 피드백 신호를 출력하는 것을 포함한다.
동작(1010)에서, 프로세스(1000)는 제한된 기간의 햅틱 효과를 생성하기 위해 진동 액추에이터를 컨트롤하는 것을 포함한다. 움직임 특성의 컨트롤은 마이크로프로세서, 햅틱 가능 디바이스의 프로세서 및/또는 회로 구성요소를 포함하는 집적 회로 중 하나 이상을 포함할 수 있는, 컨트롤 회로로 수행될 수 있다. 움직임 특성을 컨트롤하는 것은 아래에서 설명되는 바와 같이 동작(1012 내지 1014)를 포함하는 피드백 루프에 의해 수행된다.
동작(1012)에서, 프로세스(1000)는 움직임 특성 피드백 신호를 샘플링하는 것을 포함한다. 센서에 의해 출력된 움직임 특성 피드백 신호는 컨트롤 회로에 의해 샘플링된다. 일부 실시예에서, 컨트롤 회로는 아날로그로 동작하며, 움직임 특성 피드백 신호를 수신하지만 이를 분리하여 샘플링하지 않는다. 생성될 햅틱 효과의 제한된 기간 상태 및 급격한 효과의 생성을 위한 고속 확립 시간(fast settling time)을 갖기 위한 필요성에 기인하여, 피드백 컨트롤 조정은 높은 속도로 수행되어야 한다. 움직임 특성 피드백 신호는 피드백 컨트롤 조정의 높은 속도를 허용하도록 충분히 높은 속도로 샘플링된다. 따라서, 움직임 특성 피드백 신호는 1kHz, 5kHz, 10kHz 및 20kHz를 초과하는 속도로 샘플링된다. 이들 중 선택된 특정 샘플링 속도는 제한된 기간의 햅틱 효과의 요건뿐만 아니라, 컨트롤 회로 구성요소의 특성 및 능력에 따라 결정될 수 있다.
동작(1014)에서, 프로세스(1000)는 컨트롤 신호를 계속 제공하는 동안 움직임 특성 피드백 신호 및 희망 효과 신호에 따라 컨트롤 신호의 연속적인 조정을 제공하는 것을 포함한다. 컨트롤 신호의 연속적인 조정은 희망 효과 신호와 움직임 특성 피드백 신호 사이의 오차를 최소화한다. 움직임 특성 피드백 신호는 출력 햅틱 효과를 측정하며, 따라서 연속적인 조정은 출력 햅틱 효과를 컨트롤하기 위해, 진동 액추에이터를 컨트롤하도록 한다. 피드백 시스템은 희망 효과 신호에 의해 나타난 의도된 햅틱 효과와, 움직임 특성 신호에 의해 나타난 출력 햅틱 효과 사이의 오차를 감소시키거나 및/또는 최소화한다. 실시예에서, 컨트롤 신호의 연속적인 조정은 움직임 특성 피드백 신호가 샘플링되는 속도의 것과 동일한 속도로 수행된다.
상기는 본원에 서술된 실시예에 따라 제한된 기간의 햅틱 효과를 생성하기 위해, 진동 액추에이터의 폐쇄 루프 컨트롤을 제공하는 예시적인 프로세스(1000)의 도시된 흐름을 서술한다. 도 10에 도시된 프로세스는 단지 예시적인 것이며, 본원에 개시된 실시예의 범주를 벗어나지 않는 변형이 존재한다. 단계는 서술된 것과 상이한 순서로 수행될 수 있거나, 추가적인 단계가 수행될 수 있거나 및/또는 더 적은 단계가 수행될 수 있다.
다양한 실시예의 추가적인 논의
실시예 1은 햅틱 가능 디바이스이며, 햅틱 가능 디바이스는:
- 진동 액추에이터;
- 햅틱 가능 디바이스의 햅틱 활성화 구성요소의 가속도, 속도 및 변위 중 적어도 하나를 포함하는 움직임 특성을 측정하고 움직임 특성 피드백 신호를 출력하도록 구성된 센서; 및
- 희망 효과 신호를 수신하고 - 희망 효과 신호는 제한된 기간의 햅틱 효과를 나타냄 -, 진동 액추에이터를 활성화 하기 위해 컨트롤 신호를 제공하고, 적어도 10 kHz의 샘플링 주파수에서 움직임 특성 피드백을 샘플링하며, 컨트롤 신호를 계속 제공하는 동안 움직임 특성 피드백 신호 및 희망 효과 신호에 따라 샘플링 주파수에서 컨트롤 신호의 연속적인 조정을 제공함으로써, 진동 액추에이터를 컨트롤하여 20 ms 미만의 제한된 기간의 햅틱 효과를 생성하도록 구성된 마이크로프로세서를 포함하는 집적 회로를 포함하며,
컨트롤 신호의 연속적인 조정을 제공하는 것은 희망 효과 신호와 움직임 특성 피드백 신호 사이의 오차를 최소화한다.
실시예 2는 실시예 1의 햅틱 가능 디바이스를 포함하며, 샘플링 주파수에서 컨트롤 신호의 연속적인 조정을 제공하는 것은 희망 효과 신호 및 움직임 특성 피드백 신호 중 적어도 하나의 이전의 값에 따라 더 수행된다.
실시예 3은 실시예 1 또는 실시예 2의 햅틱 가능 디바이스를 포함하며,
- 진동 액추에이터는 디바이스의 햅틱 활성화 구성요소에 연결되며, 햅틱 활성화 구성요소를 통해 햅틱 가능 디바이스에 햅틱 출력을 전달하도록 구성되고,
- 센서는 햅틱 가능 디바이스의 햅틱 활성화 구성요소에 연결된 가속도계를 포함하며,
- 움직임 특성 피드백 신호는 가속도 신호이다.
실시예 4는 실시예 1 내지 실시예 3 중 어느 하나의 햅틱 가능 디바이스를 포함하며, 센서는 햅틱 활성화 구성요소에 장착된 카메라를 포함하고, 움직임 특성 피드백 신호는 이미지 흔들림을 기초로 한다.
실시예 5는 실시예 1 내지 실시예 4 중 어느 하나의 햅틱 가능 디바이스를 포함하며, 햅틱 활성화 구성요소는 진동 액추에이터의 서브-구성요소다.
실시예 6은 실시예 5의 햅틱 가능 디바이스를 포함하며, 서브-구성요소는 진동 액추에이터의 질량체이며, 센서는 질량체의 변위를 측정하도록 구성된 방출 다이오드 및 수신 다이오드를 포함한다.
실시예 7은 실시예 5의 햅틱 가능 디바이스를 포함하며, 서브-구성요소는 진동 액추에이터의 질량체이며, 센서는 진동 액추에이터의 스프링의 변형을 측정하도록 구성된 변형 검출 센서이다.
실시예 8은 실시예 1 내지 실시예 7 중 어느 하나의 햅틱 가능 디바이스를 포함하며, 컨트롤 신호의 연속적인 조정을 제공하는 것은 비례 미분(proportional derivative) 컨트롤에 따라 수행된다.
실시예 9는 실시예 1 내지 실시예 7 중 어느 하나의 햅틱 가능 디바이스를 포함하며, 컨트롤 신호의 연속적인 조정을 제공하는 것은 리드 보상(lead compensation) 컨트롤에 따라 수행된다.
실시예 10은 실시예 1 내지 실시예 9 중 어느 하나의 햅틱 가능 디바이스를 포함하며, 컨트롤 신호의 연속적인 조정을 제공하는 것은 제한된 기간의 햅틱 효과의 기간 전체 보다 짧은 제한된 기간의 햅틱 효과의 일부 동안 발생한다.
실시예 11은 실시예 1 내지 실시예 10 중 어느 하나의 햅틱 가능 디바이스를 포함하며, 진동 액추에이터는 선형 공진 액추에이터, 매크로 섬유 복합재 액추에이터 및 압전 세라믹 액추에이터 중 적어도 하나를 포함한다.
실시예 12는 제한된 기간의 햅틱 효과를 생성하기 위해 햅틱 가능 디바이스의 진동 액추에이터를 컨트롤하는 방법이며, 방법은:
- 마이크로프로세서를 포함하는 집적 회로를 포함하는 컨트롤 회로에 의해, 희망 효과 신호를 수신하는 것 - 희망 효과 신호는 제한된 기간의 햅틱 효과를 나타내고, 상기 제한된 기간의 햅틱 효과는 20 ms 미만임 -;
- 컨트롤 회로에 의해, 진동 액추에이터를 활성화 하기 위해 컨트롤 신호를 제공하는 것;
- 센서에 의해 시간에 걸쳐, 햅틱 가능 디바이스의 햅틱 활성화 구성요소의 가속도, 속도 및 변위 중 적어도 하나를 포함하는 움직임 특성을 측정하는 것;
- 센서에 의해, 상기 움직임 특성을 나타내는 움직임 특성 피드백 신호를 출력하는 것; 및
- 적어도 10 kHz의 샘플링 주파수에서 움직임 특성 피드백 신호를 샘플링하고, 컨트롤 신호를 제공하는 동안 움직임 특성 피드백 신호 및 희망 효과 신호에 따라 샘플링 주파수에서 컨트롤 신호의 연속적인 조정을 제공함으로써 - 컨트롤 신호의 연속적인 조정을 제공하는 것은 희망 효과 신호와 움직임 특성 피드백 신호 사이의 오차를 최소화함 -, 제한된 기간의 햅틱 효과를 제공하기 위해 진동 액추에이터를 컨트롤하는 것을 포함한다.
실시예 13은 실시예 12의 방법을 포함하며, 샘플링 주파수에서 컨트롤 신호의 연속적인 조정을 제공하는 것은 희망 효과 신호 및 움직임 특성 피드백 신호 중 적어도 하나의 이전의 값에 따라 더 수행된다.
실시예 14는 실시예 12 또는 실시예 13의 방법을 포함하며,
- 진동 액추에이터를 활성화하기 위해 컨트롤 신호를 제공하는 것은 진동 액추에이터에 연결된 햅틱 활성화 구성요소를 통해 상기 햅틱 가능 디바이스에 햅틱 출력을 전달하고,
- 움직임 특성을 측정하는 것은 센서에 의해 햅틱 활성화 구성요소의 가속도를 측정하는 것을 포함하며, 센서는 햅틱 활성화 구성요소에 연결된 가속도계를 포함한다.
실시예 15는 실시예 12 내지 실시예 14 중 어느 하나의 방법을 포함하며, 움직임 특성을 측정하는 것은 센서에 의해 기록된 이미지 흔들림을 기초로 움직임 특성을 측정하는 것을 포함하고, 센서는 구성요소에 장착된 카메라를 포함한다.
실시예 16은 실시예 12 내지 실시예 15 중 어느 하나의 방법을 포함하며, 햅틱 활성화 구성요소는 진동 액추에이터의 서브-구성요소이다.
실시예 17은 실시예 16의 방법을 포함하며, 서브-구성요소는 진동 액추에이터의 질량체이며, 움직임 특성을 측정하는 것은 센서에 의해 질량체의 변위를 측정하는 것을 포함하며, 센서는 방출 다이오드 및 수신 다이오드를 포함한다.
실시예 18은 실시예 16의 방법을 포함하며, 서브-구성요소는 진동 액추에이터의 질량체이며, 움직임 특성을 측정하는 것은 진동 액추에이터의 스프링의 변형을 측정하는 것을 포함한다.
실시예 19는 실시예 12 내지 실시예 18 중 어느 하나의 방법을 포함하며, 컨트롤 신호의 연속적인 조정을 제공하는 것은 비례 미분(proportional derivative) 컨트롤에 따라 수행된다.
실시예 20은 실시예 12 내지 실시예 19 중 어느 하나의 방법을 포함하며, 컨트롤 신호의 조정을 제공하는 것은 리드 보상(lead compensation) 컨트롤에 따라 수행된다.
실시예 21은 실시예 12 내지 실시예 20 중 어느 하나의 방법을 포함하며, 컨트롤 신호의 연속적인 조정을 제공하는 것은 제한된 기간의 햅틱 효과의 기간 전체 보다 짧은 제한된 기간의 햅틱 효과의 일부 동안 발생한다.
실시예 22는 실시예 12 내지 실시예 21 중 어느 하나의 방법을 포함하며, 진동 액추에이터는 선형 공진 액추에이터, 매크로 섬유 복합재 액추에이터 및 압전 세라믹 액추에이터 중 적어도 하나를 포함한다.
따라서, 제한된 기간의 햅틱 효과 동안 진동 액추에이터의 정밀한 컨트롤을 제공하기 위해 폐쇄 루프 컨트롤 시스템을 사용하는 시스템, 디바이스 및 방법이 제공된다. 본원의 실시예에 의해 가능해진 정밀 컨트롤 방법은 급격하거나 갑작스럽게 종료되는(finishes) 제한된 기간의 햅틱 효과의 생성을 허용한다. 본 발명에 따른 다양한 실시예가 위에서 서술되었지만, 이들은 제한이 아닌 예시 및 예로서만 제시되었음이 이해되어야 한다. 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않으면서 형태 및 세부사항에서의 다양한 변화가 이루어질 수 있음은 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 폭 및 범위는 상술한 예시적인 실시예 중 어느 것에 의해서도 제한되어서는 안되며, 첨부된 청구 범위 및 그 균등물에 따라서만 정의되어야 한다. 본원에서 논의된 각 실시예 및 본원에서 인용된 각 참조의 각 피처는 어느 다른 실시예의 피처와 조합하여 사용될 수 있음이 또한 이해될 것이다. 달리 말하면, 햅틱 효과를 렌더링하는 위의 방법의 태양은 본원에 서술된 다른 방법과 어느 조합으로 사용될 수 있거나, 또는 방법이 개별적으로 사용될 수 있다. 본원에서 논의된 모든 특허 및 공보는 그 전체가 본원에 참조로 포함된다.

Claims (22)

  1. 진동 액추에이터;
    햅틱 가능 디바이스(haptically enabled device)의 햅틱 활성화 구성요소의 가속도, 속도 및 변위 중 적어도 하나를 포함하는 움직임 특성을 측정하고 움직임 특성 피드백 신호를 출력하도록 구성된 센서;
    희망 효과 신호를 수신하고 - 상기 희망 효과 신호는 제한된 기간의 햅틱 효과를 나타냄 -,
    상기 진동 액추에이터를 활성화 하기 위해 컨트롤 신호를 제공하고,
    적어도 10 kHz의 샘플링 주파수에서 상기 움직임 특성 피드백 신호를 샘플링하며,
    상기 컨트롤 신호를 계속 제공하는 동안 상기 움직임 특성 피드백 신호 및 상기 희망 효과 신호에 따라 상기 샘플링 주파수에서 상기 컨트롤 신호의 연속적인 조정을 제공함으로써,
    20 ms 미만의 제한된 기간의 햅틱 효과를 생성하기 위해, 상기 진동 액추에이터를 컨트롤하도록 구성된 마이크로프로세서를 포함하는 집적 회로를 포함하는 컨트롤 회로를 포함하며,
    상기 컨트롤 신호의 연속적인 조정을 제공하는 것은 상기 희망 효과 신호와 상기 움직임 특성 피드백 신호 사이의 오차를 최소화하는 햅틱 가능 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 샘플링 주파수에서 상기 컨트롤 신호의 연속적인 조정을 제공하는 것은 상기 희망 효과 신호 및 상기 움직임 특성 피드백 신호 중 적어도 하나의 이전의 값에 따라 더 수행되는 햅틱 가능 디바이스.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 진동 액추에이터는 상기 디바이스의 상기 햅틱 활성화 구성요소에 연결되며, 상기 햅틱 활성화 구성요소를 통해 상기 햅틱 가능 디바이스에 햅틱 출력을 전달하도록 구성되고,
    상기 센서는 상기 햅틱 가능 디바이스의 상기 햅틱 활성화 구성요소에 연결된 가속도계를 포함하며,
    상기 움직임 특성 피드백 신호는 가속도 신호인 햅틱 가능 디바이스.
  4. 제1항에 있어서, 상기 센서는 햅틱 활성화 구성요소에 장착된 카메라를 포함하고, 상기 움직임 특성 피드백 신호는 이미지 흔들림(image shake)을 기초로 하는 햅틱 가능 디바이스.
  5. 제1항에 있어서, 상기 햅틱 활성화 구성요소는 상기 진동 액추에이터의 서브-구성요소인 햅틱 가능 디바이스.
  6. 제5항에 있어서, 상기 서브-구성요소는 상기 진동 액추에이터의 질량체이며, 상기 센서는 상기 질량체의 변위를 측정하도록 구성된 방출 다이오드 및 수신 다이오드를 포함하는 햅틱 가능 디바이스.
  7. 제5항에 있어서, 상기 서브-구성요소는 상기 진동 액추에이터의 질량체이며, 상기 센서는 상기 진동 액추에이터의 스프링의 변형을 측정하도록 구성된 변형 검출 센서인 햅틱 가능 디바이스.
  8. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤 신호의 연속적인 조정을 제공하는 것은 비례 미분 컨트롤(proportional derivative control)에 따라 수행되는 햅틱 가능 디바이스.
  9. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤 신호의 연속적인 조정을 제공하는 것은 리드 보상 컨트롤(lead compensation control)에 따라 수행되는 햅틱 가능 디바이스.
  10. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤 신호의 연속적인 조정을 제공하는 것은 상기 제한된 기간의 햅틱 효과의 기간 전체 보다 짧은 제한된 기간의 햅틱 효과의 일부 동안 발생하는 햅틱 가능 디바이스.
  11. 제1항에 있어서, 상기 진동 액추에이터는 선형 공진 액추에이터, 매크로 섬유 복합재 액추에이터(macrofiber composite actuator) 및 압전 세라믹 액추에이터(piezoceramic actuator) 중 적어도 하나를 포함하는 햅틱 가능 디바이스.
  12. 제한된 기간의 햅틱 효과를 생성하기 위해 햅틱 가능 디바이스의 진동 액추에이터를 컨트롤하는 방법으로서, 상기 방법은:
    마이크로프로세서를 포함하는 집적 회로를 포함하는 컨트롤 회로에 의해, 희망 효과 신호를 수신하는 것 - 상기 희망 효과 신호는 제한된 기간의 햅틱 효과를 나타내고, 상기 제한된 기간의 햅틱 효과는 20 ms 미만임 -;
    상기 컨트롤 회로에 의해, 상기 진동 액추에이터를 활성화 하기 위해 컨트롤 신호를 제공하는 것;
    센서에 의해 시간에 걸쳐, 상기 햅틱 가능 디바이스의 햅틱 활성화 구성요소의 가속도, 속도 및 변위 중 적어도 하나를 포함하는 움직임 특성을 측정하는 것;
    상기 센서에 의해, 상기 움직임 특성을 나타내는 움직임 특성 피드백 신호를 출력하는 것; 및
    적어도 10 kHz의 샘플링 주파수에서 상기 움직임 특성 피드백 신호를 샘플링하고,
    상기 컨트롤 신호를 제공하는 동안 상기 움직임 특성 피드백 신호 및 상기 희망 효과 신호에 따라 상기 샘플링 주파수에서 상기 컨트롤 신호의 연속적인 조정을 제공함으로써 - 상기 컨트롤 신호의 연속적인 조정을 제공하는 것은 상기 희망 효과 신호와 상기 움직임 특성 피드백 신호 사이의 오차를 최소화함 -,
    상기 제한된 기간의 햅틱 효과를 제공하기 위해 상기 진동 액추에이터를 컨트롤하는 것을 포함하는 햅틱 가능 디바이스의 진동 액추에이터 컨트롤 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 샘플링 주파수에서 상기 컨트롤 신호의 연속적인 조정을 제공하는 것은 상기 희망 효과 신호 및 상기 움직임 특성 피드백 신호 중 적어도 하나의 이전의 값에 따라 더 수행되는 햅틱 가능 디바이스의 진동 액추에이터 컨트롤 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 진동 액추에이터를 활성화하기 위해 상기 컨트롤 신호를 제공하는 것은 상기 진동 액추에이터에 연결된 햅틱 활성화 구성요소를 통해 상기 햅틱 가능 디바이스에 햅틱 출력을 전달하고,
    상기 움직임 특성을 측정하는 것은 상기 센서에 의해 상기 햅틱 활성화 구성요소의 가속도를 측정하는 것을 포함하며, 상기 센서는 상기 햅틱 활성화 구성요소에 연결된 가속도계를 포함하는 햅틱 가능 디바이스의 진동 액추에이터 컨트롤 방법.
  15. 제12항에 있어서, 상기 움직임 특성을 측정하는 것은 상기 센서에 의해 기록된 이미지 흔들림을 기초로 상기 움직임 특성을 측정하는 것을 포함하고, 상기 센서는 상기 구성요소에 장착된 카메라를 포함하는 햅틱 가능 디바이스의 진동 액추에이터 컨트롤 방법.
  16. 제12항에 있어서, 상기 햅틱 활성화 구성요소는 상기 진동 액추에이터의 서브-구성요소인 햅틱 가능 디바이스의 진동 액추에이터 컨트롤 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 서브-구성요소는 상기 진동 액추에이터의 질량체이며, 상기 움직임 특성을 측정하는 것은 상기 센서에 의해 상기 질량체의 변위를 측정하는 것을 포함하며, 상기 센서는 방출 다이오드(emitting diode) 및 수신 다이오드를 포함하는 햅틱 가능 디바이스의 진동 액추에이터 컨트롤 방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 서브-구성요소는 상기 진동 액추에이터의 질량체이며, 상기 움직임 특성을 측정하는 것은 상기 진동 액추에이터의 스프링의 변형을 측정하는 것을 포함하는 햅틱 가능 디바이스의 진동 액추에이터 컨트롤 방법.
  19. 제12항에 있어서, 상기 컨트롤 신호의 연속적인 조정을 제공하는 것은 비례 미분 컨트롤에 따라 수행되는 햅틱 가능 디바이스의 진동 액추에이터 컨트롤 방법.
  20. 제12항에 있어서, 상기 컨트롤 신호의 연속적인 조정을 제공하는 것은 리드 보상 컨트롤에 따라 수행되는 햅틱 가능 디바이스의 진동 액추에이터 컨트롤 방법.
  21. 제12항에 있어서, 상기 컨트롤 신호의 연속적인 조정을 제공하는 것은 상기 제한된 기간의 햅틱 효과의 기간 전체 보다 짧은 제한된 기간의 햅틱 효과의 일부 동안 발생하는 햅틱 가능 디바이스의 진동 액추에이터 컨트롤 방법.
  22. 제12항에 있어서, 상기 진동 액추에이터는 선형 공진 액추에이터, 매크로 섬유 복합재 액추에이터 및 압전 세라믹 액추에이터 중 적어도 하나를 포함하는 햅틱 가능 디바이스의 진동 액추에이터 컨트롤 방법.
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