KR20200010029A - 햅틱 컨트롤러용 트리거 버튼 - Google Patents

햅틱 컨트롤러용 트리거 버튼 Download PDF

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시몬 포레스트
에이. 대니 그랜트
토마스 보드히-리드
티. 닐 올리엔
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임머숀 코퍼레이션
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Abstract

본 발명은, 하우징, 햅틱 효과 신호를 수신하기 위한 통신 인터페이스, 햅틱 효과 신호에 기초하여 햅틱 효과를 생성하기 위한 햅틱 액추에이터, 및 트리거를 포함하는 컨트롤러를 제공한다. 햅틱 액추에이터는 하우징에 기계적으로 결합되고 통신 인터페이스에 전기적으로 결합된다. 트리거는 하우징 및 햅틱 액추에이터에 기계적으로 결합되고, 근위 단부에 있는 회전 커플링, 면, 및 원위 단부에 있는 단부 이펙터를 포함한다. 면은 햅틱 효과의 생성 중에 손가락의 제1 표면과 접촉이 유지되도록 구성되고, 단부 이펙터는 햅틱 효과의 생성 중에 손가락의 제2 표면과 접촉이 유지되도록 구성된다. 본 발명은 단일 방향보다는 양방향으로 손가락에 햅틱 효과를 효과적으로 제공한다.

Description

햅틱 컨트롤러용 트리거 버튼{TRIGGER BUTTON FOR HAPTIC CONTROLLER}
본 발명은 컴퓨터 기반 디바이스용 입력/출력 디바이스에 관한 것이다. 더욱 특히, 본 발명은 햅틱 컨트롤러에 관한 것이다.
퍼스널 컴퓨터, 홈 비디오 게임 콘솔, 핸드헬드 비디오 게임 콘솔 등과 같은 전자 게이밍 디바이스는 사용자에게 피드백을 제공하기 위해 전형적으로 시각 및 청각 신호(visual and auditory cue)를 사용한다. 일부 전자 디바이스에서는, 촉감 피드백(tactile feedback) 및/또는 운동감각 피드백(kinesthetic feedback)이 사용자에게 제공될 수 있다. 촉감 피드백은 "촉감 햅틱 피드백" 또는 "촉감 햅틱 효과"로 알려져 있고, 예를 들어 진동, 질감, 온도 변동 등을 포함할 수 있다. 운동감각 피드백은 "운동감각 햅틱 피드백" 또는 "운동감각 햅틱 효과"로 알려져 있고, 예를 들어 활동 및 저항력 피드백(active and resistive force feedback)을 포함할 수 있다. 일반적으로, 촉감 및 운동감각 피드백은 "햅틱 피드백" 또는 "햅틱 효과"로 통칭된다. 햅틱 효과는, 특정 이벤트에 단순한 경고를 보강하는 것으로부터, 예를 들어 게이밍 환경과 같은 증강 환경, 모의 환경 또는 가상 환경 내에서 사용자에 대해 더 감각적인 몰입을 창출하는 것까지, 전자 디바이스와의 사용자의 상호작용을 향상시키는 신호(cue)를 제공한다.
알려진 게임 컨트롤러는 사용자의 손가락이 놓이거나 닿는 트리거를 진동시킴으로써 사용자에게 햅틱 효과를 제공할 수 있다. 그러나, 햅틱 효과는, 예를 들어 트리거가 사용자의 손가락을 향하여 이동하고 있을 때와 같은, 트리거가 일 방향으로 이동하고 있을 때에만 사용자의 손가락에 의해 느껴진다. 햅틱 효과는, 예를 들어 트리거가 사용자의 손가락으로부터 멀어지게 이동하고 있을 때와 같은, 트리거가 반대 방향으로 이동하고 있을 때에는 사용자의 손가락에 의해 느껴지지 않으며, 그 이유는 이 움직임으로 인해 트리거가 짧은 시간 동안 사용자의 손가락과의 접촉을 상실하게 하기 때문이다. 즉, 트리거와 사용자의 손가락 간의 접촉 상실은 사용자가 일 방향으로 햅틱 효과를 느끼도록 한다.
본 발명의 실시예는 유리하게는, 하우징, 햅틱 효과 신호를 수신하기 위한 통신 인터페이스, 햅틱 효과 신호에 기초하여 햅틱 효과를 생성하기 위한 햅틱 액추에이터, 및 트리거를 포함하는 컨트롤러를 제공한다. 햅틱 액추에이터는 하우징에 기계적으로 결합되고 통신 인터페이스에 전기적으로 결합된다. 트리거는 하우징 및 햅틱 액추에이터에 기계적으로 결합되고, 근위 단부(proximal end)에 있는 회전 커플링(rotational coupling), 면(face), 및 원위 단부(distal end)에 있는 단부 이펙터(end effector)를 포함한다. 면은 햅틱 효과의 생성 중에 손가락의 제1 표면과 접촉이 유지되도록 구성되고, 단부 이펙터는 햅틱 효과의 생성 중에 손가락의 제2 표면과 접촉이 유지되도록 구성된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 시스템의 블록도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 컨트롤러를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 컨트롤러용 트리거의 단면도를 도시한다.
도 4a는 제1 위치에서의 도 3에 도시된 트리거의 단면도를 도시한다.
도 4b는 제2 위치에서의 도 3에 도시된 트리거의 단면도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 도 3에 도시된 트리거의 단면도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 트리거의 단면도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 트리거의 단면도를 도시한다.
이하, 본 발명의 실시예는 도면을 참조하여 설명될 것이고, 여기서 도면 전체에 걸쳐서 유사한 참조 번호는 유사한 부분을 지칭한다.
본 발명의 실시예는 유리하게는, 하우징, 햅틱 효과 신호를 수신하기 위한 통신 인터페이스, 햅틱 효과 신호에 기초하여 햅틱 효과를 생성하기 위한 햅틱 액추에이터, 및 트리거를 포함하는 컨트롤러를 제공한다. 햅틱 액추에이터는 하우징에 기계적으로 결합되고 통신 인터페이스에 전기적으로 결합된다. 트리거는 하우징 및 햅틱 액추에이터에 기계적으로 결합되고, 근위 단부에 있는 회전 커플링, 면, 및 원위 단부에 있는 단부 이펙터를 포함한다. 면은 햅틱 효과의 생성 중에 손가락의 제1 표면과 접촉이 유지되도록 구성되고, 단부 이펙터는 햅틱 효과의 생성 중에 손가락의 제2 표면과 접촉이 유지되도록 구성된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 시스템(10)의 블록도를 도시한다.
시스템(10)은 컴퓨터(100), 디스플레이(160), 및 입력/출력 디바이스(170)를 포함한다. 컴퓨터(100)는 퍼스널 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 게임 콘솔 등일 수 있다. 디스플레이(160)는 액정 디스플레이(LCD) 모니터, LCD 텔레비전 등일 수 있다. 입력/출력 디바이스(170)는 게임 컨트롤러, 데이터 글러브(data glove) 등일 수 있다.
컴퓨터(100)는 버스(110), 하나 이상의 프로세서(120), 통신 인터페이스(130), 메모리(140) 및 디스플레이 인터페이스(150)를 포함한다. 통신 인터페이스(130)는 입력/출력 디바이스(170)에 결합되고, 디스플레이 인터페이스(150)는 디스플레이(160)에 결합된다. 일반적으로, 버스(110)는 프로세서(120), 통신 인터페이스(130), 메모리(140) 및 디스플레이 인터페이스(150)뿐만 아니라, 도 1에 도시되지 않은 다른 구성요소 간에 데이터를 전송하는 통신 시스템이다.
프로세서(120)는 컴퓨터(100)에 대한 연산 및 컨트롤 기능을 수행하기 위한 하나 이상의 범용 또는 애플리케이션 특정(application-specific) 마이크로프로세서를 포함한다. 프로세서(120)는, 마이크로-프로세싱 디바이스와 같은 단일 집적 회로, 또는 프로세서(120)의 기능을 달성하기 위해 협업하는 다수의 집적 회로 디바이스 및/또는 회로 기판을 포함할 수 있다. 또한, 프로세서(120)는, 메모리(140) 내에 저장된 운영체제(141), 햅틱 효과 모듈(142), 애플리케이션(143) 등과 같은 컴퓨터 프로그램을 실행할 수 있다. 애플리케이션(143)은 하나 이상의 비디오 게임, 가상 현실 애플리케이션 등을 포함할 수 있다.
통신 인터페이스(130)는 입력/출력 디바이스(170)로부터 데이터를 송신 및/또는 수신하도록 구성된다. 통신 인터페이스(130)는, 프로세서(120)로부터 입력/출력 디바이스(170)로 전송될 데이터를 인코딩하고, 프로세서(120)에 대해 입력/출력 디바이스(170)로부터 수신된 데이터를 디코딩함으로써 프로세서(120)와 입력/출력 디바이스(170) 간의 연결을 가능하게 한다. 데이터는 유선 연결 또는 무선 연결을 통해 전송될 수 있다.
예를 들어, 통신 인터페이스(130)는 무선 연결을 제공하도록 구성되는 무선 인터페이스 카드를 포함할 수 있다. 적외선, 라디오, 블루투스, Wi-Fi 등을 포함한 다양한 무선 통신 기술이 사용될 수 있다. 대안적으로, 통신 인터페이스(130)는 범용 직렬 버스(USB) 연결 등과 같은 유선 연결을 제공하도록 구성될 수 있다.
메모리(140)는 프로세서(120)에 의한 실행을 위한 정보 및 명령어를 저장한다. 메모리(140)는 데이터를 검색, 제시, 수정, 및 저장하기 위한 다양한 구성요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(140)는, 프로세서(120)에 의해 실행된 때에 기능을 제공하는 소프트웨어 모듈을 저장할 수 있다. 모듈은 컴퓨터(100)에 대한 운영체제 기능을 제공하는 운영체제(141)를 포함할 수 있다. 모듈은 또한 입력/출력 디바이스(170)에서 느껴지는 햅틱 효과를 생성하는 햅틱 효과 모듈(142)을 포함할 수 있다. 특정의 실시예에서, 햅틱 효과 모듈(142)은 복수의 모듈을 포함할 수 있고, 각 모듈은 입력/출력 디바이스(170)에서 느껴지는 햅틱 효과를 생성하기 위한 특정 개별 기능을 제공한다. 모듈은 또한 입력/출력 디바이스(170)와 같은 주변 디바이스에 대한 제어 기능을 제공하도록 구성된 주변 장치 펌웨어와 같은, 부가 기능을 제공하는 하나 이상의 애플리케이션(143)을 포함할 수 있다.
일반적으로, 메모리(140)는 프로세서(120)에 의해 액세스될 수 있는 다양한 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 메모리(140)는 휘발성 및 비휘발성 매체, 비착탈식 매체 및/또는 착탈식 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(140)는 임의 접근 메모리(RAM, random access memory), 다이내믹 RAM(DRAM), 스테이틱 RAM(SRAM), 판독 전용 메모리(ROM, read only memory), 플래시 메모리, 캐시 메모리, 및/또는 임의의 다른 유형의 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
입력/출력 디바이스(170)는, 컴퓨터(100)에 입력을 제공하고 사용자에게 햅틱 피드백을 제공하도록 구성된 주변 디바이스이다. 상기한 바와 같이, 입력/출력 디바이스(170)는 무선 연결 또는 유선 연결을 사용하여 컴퓨터(100)에 동작 가능하게 연결될 수 있다. 입력/출력 디바이스(170)는 또한 무선 연결 또는 유선 연결을 사용하여 컴퓨터(100)와 통신하도록 구성된 로컬 프로세서를 포함할 수 있다.
입력/출력 디바이스(170)는 사용자에 의해 상호작용할 수 있고 컴퓨터(100)에 입력을 제공할 수 있는 하나 이상의 디지털 버튼, 하나 이상의 아날로그 버튼, 하나 이상의 범퍼, 하나 이상의 방향성 패드(directional pad), 하나 이상의 아날로그 또는 디지털 스틱, 하나 이상의 구동 휠, 및/또는 하나 이상의 사용자 입력 요소를 포함할 수 있다. 이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 입력/출력 디바이스(170)는 또한 사용자로부터 컴퓨터(100)에 입력을 제공하는 하나 이상의 아날로그 또는 디지털 트리거 버튼("트리거")을 포함한다.
일반적으로, 입력/출력 디바이스(170)는 하나 이상의 햅틱 액추에이터를 포함한다. 입력/출력 디바이스(170)의 로컬 프로세서, 또는 입력/출력 디바이스(170)가 로컬 프로세서를 포함하지 않는 실시예에서의 프로세서(120)는 햅틱 효과와 관련된 햅틱 신호를 입력/출력 디바이스(170)의 적어도 하나의 햅틱 액추에이터에 송신할 수 있다. 이어서, 햅틱 액추에이터는 햅틱 신호에 응답하여 진동촉각(vibrotactile) 햅틱 효과, 운동감각 햅틱 효과, 또는 변형 햅틱 효과와 같은 햅틱 효과를 출력한다. 햅틱 효과는, 예를 들어 입력/출력 디바이스(170)의 트리거, 디지털 버튼, 아날로그 버튼, 범퍼, 방향성 패드, 아날로그 또는 디지털 스틱, 구동 휠 등과 같은 사용자 입력 요소에서 느껴질 수 있다. 보다 구체적으로, 입력/출력 디바이스(170)는 입력/출력 디바이스(170)의 적어도 하나의 트리거에, 예를 들어 양방향의 미는/당기는 힘(push/pull force) 또는 진동과 같은 햅틱 효과를 제공하도록 구성된 햅틱 액추에이터를 포함한다. 추가적으로, 햅틱 효과는 입력/출력 디바이스(170)의 외부 표면에서 느껴질 수 있다.
햅틱 액추에이터는, 예를 들어 전기 모터, 전자기 액추에이터, 보이스 코일, 형상 기억 합금, 전기 활성 폴리머(electro-active polymer), 솔레노이드, 편심 회전 질량 모터(ERM, eccentric rotating mass motor), 고조파 ERM 모터(HERM, harmonic ERM motor), 선형 액추에이터, 선형 공진 액추에이터(LRA, linear resonant actuator), 압전 액추에이터, 고 대역폭 액추에이터, 전기 활성 폴리머(EAP, electroactive polymer) 액추에이터, 정전 마찰 디스플레이, 초음파 진동 발생기 등일 수 있다. 일부 예시에서, 햅틱 액추에이터는 액추에이터 구동 회로를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 햅틱 액추에이터 설계는 축을 따라 생성된 햅틱 효과와 같은 방향성 관성 햅틱 효과(directional inertial haptic effect)를 창출하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 2 세트의 자석이 자성 구성요소를 2개의 독립적인 방향을 따라 이동시키도록 다수의 자성 구성요소가 겔 속에 부유될 수 있다.
입력/출력 디바이스(170)는 하나 이상의 스피커를 더 포함할 수 있다. 입력/출력 디바이스(170)의 로컬 프로세서, 또는 입력/출력 디바이스(170)가 로컬 프로세서를 포함하지 않는 실시예에서의 프로세서(120)는 입력/출력 디바이스(170)의 적어도 하나의 스피커에 오디오 신호를 송신할 수 있고, 이어서 스피커가 오디오 효과를 출력한다. 스피커는, 예를 들어 다이내믹 라우드스피커(loudspeaker), 일렉트로다이내믹 라우드스피커, 압전 라우드스피커, 자기 변형식(magnetostrictive) 라우드스피커, 정전 라우드스피커, 리본 및 평면 자기 라우드스피커, 굴곡파(bending wave) 라우드스피커, 평판 라우드스피커, 헤일 에어 모션 트랜스듀서(heil air motion transducer), 플라즈마 아크 스피커(plasma arc speaker), 및 디지털 라우드스피커일 수 있다.
입력/출력 디바이스(170)는 하나 이상의 센서를 더 포함할 수 있다. 센서는 에너지의 형태, 또는 사운드, 움직임, 가속도, 생체 신호, 거리, 흐름, 힘/압력/변형/굴곡, 습도, 선형 위치, 배향/경사, 라디오 주파수, 회전 위치, 회전 속도, 스위치의 조작, 온도, 진동, 가시광 강도와 같은, 그러나 이에 한정되지 않는 다른 물리적 특성을 검출하도록 구성될 수 있다. 센서는 또한 검출된 에너지 또는 다른 물리적 특성을 전기 신호, 또는 가상 센서 정보를 나타내는 임의의 신호로 변환하도록 구성될 수 있고, 입력/출력 디바이스(170)는 변환된 신호를 입력/출력 디바이스(170)의 로컬 프로세서, 또는 입력/출력 디바이스(170)가 로컬 프로세서를 포함하지 않는 실시예에서의 프로세서(120)에 전송할 수 있다.
많은 실시예에서, 입력/출력 디바이스(170)는, 예를 들어 게임 컨트롤러와 같은 컨트롤러이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 컨트롤러(172)를 도시한다.
컨트롤러(172)는, 하우징(173), 통신 인터페이스(174), 및 하나 이상의 트리거(175), 햅틱 액추에이터(명확성을 위해 도시하지 않음), 조이스틱, 버튼, 터치패드, 발광 다이오드(LED), LCD 디스플레이 등을 포함한 다양한 구성요소를 포함할 수 있다.
하우징(173)은 컨트롤러(172)의 사용자 파지(gripping)를 용이하게 수용하도록 형성된다.
통신 인터페이스(174)는, 예를 들어 USB 케이블 포트와 같은 유선 연결을 컴퓨터(100)에 제공할 수 있다. 대안적으로, 통신 인터페이스(174)는, 예를 들어 블루투스와 같은 무선 연결을 컴퓨터(100)에 제공할 수 있다. 적절한 인터페이스 카드, 전자 보드, 구성요소 등이 또한 제공된다. 컨트롤러(172)에 대한 전력은 유선 연결을 통해, 또는 대안적으로 충전식 배터리, 전용 전원 코드 등을 통해 제공될 수 있다. 통신 인터페이스(174)는 컴퓨터(100)로부터 햅틱 효과 신호를 수신하고, 전기 커플링을 통해 햅틱 효과 신호를 햅틱 액추에이터에 전송하며, 햅틱 액추에이터는 햅틱 효과 신호에 기초하여 햅틱 효과를 생성한다. 컨트롤러(172)가 내부 마이크로프로세서를 포함할 때, 통신 인터페이스(174)는 햅틱 신호를 마이크로프로세서에 전송하고, 마이크로프로세서는 햅틱 효과 신호를 햅틱 액추에이터에 전송하기 전에 햅틱 신호를 처리할 수 있다.
일반적으로, 트리거(175)는 하우징(173)에 기계적으로 결합된다. 특정 실시예에서, 트리거(175)는 선형 트리거, 즉 선형 모션으로 전방 및 후방으로 이동하는 트리거일 수 있는 한편, 다른 실시예에서, 트리거(175)는 회전 트리거, 즉 회전축 주위로 회전하는 트리거이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 컨트롤러(172)용 트리거(175)의 단면도를 도시한다.
이 실시예에서, 트리거(175)는 상부(근위) 단부에 있는 회전 커플링(179), 면(176) 및 하부(원위) 단부로부터 연장되는 단부 이펙터(177)를 포함한다. 회전 커플링(179)은 트리거(175)를 하우징(173)에 연결하고, 트리거(175)가 도 3에 도시된 Z-축과 같은 축 주위로 회전하는 것을 가능하게 한다. 회전 커플링(179)은 힌지, 만곡부(flexure) 등일 수 있다. 면(176)의 부분(182)은 햅틱 효과의 생성 중에 손가락의 표면과 접촉이 유지되도록 구성된다. 단부 이펙터(177)의 부분(184)은 마찬가지로 햅틱 효과의 생성 중에 손가락의 다른 표면과 접촉이 유지되도록 구성된다. 이들 접촉 유지는 도 4 및 도 5에 도시된 실시예에 더 상세히 도시되어 있다.
특정 실시예에서, 단부 이펙터(177)는 손가락이 통과하는 단부 이펙터(177)와 면(176) 사이의 갭(180)을 정의하는 에지(178)를 갖는, 면(176)과 대향하는 아치형 표면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 갭(180)은 X-Z 평면에 배치된다. 손가락은 트리거(175)와 접촉이 유지되어서 갭(180)을 통해 Y 방향으로 이동되거나, 또는 손가락은 트리거(175)와 접촉이 유지되어서 Z 방향으로 이동된다. 일반적으로, 갭(180)은 손가락 주위에 약간의 낙낙함(play)을 제공할 수 있다. 갭(180)의 치수는 손가락의 직경보다 크거나 작을 수 있다. 대안적으로, 갭(180)의 치수는 0일 수 있고, 단부 이펙터(177) 및 대향 면(176)은 손가락이 놓이는 환상 공간(annular space)을 정의한다. 일 예에서, 에지(178)는 대향 면(176)과 접촉하지만, 이것에 부착되지 않는다. 다른 예에서, 에지(178)는 대향 면(176)에 부착된다. 또 다른 예에서, 단부 이펙터(177) 및 대향 면(176)은 단일의 고리 형상 구성요소로서 형성될 수 있다.
햅틱 액추에이터(명확성을 위해 도시되지 않음)는 하우징(173)에 장착되고, 트리거(175)에 기계적으로 결합되며, 통신 인터페이스(174)에 전기적으로 결합된다. 특정 실시예에서, 햅틱 액추에이터는 회전 커플링(179)을 통해 Z축을 따라 트리거(175)에 토크를 인가함으로써 햅틱 효과를 생성하여, X-Y 평면에서 트리거(175)의 움직임을 초래한다. 이 실시예에서, 면(176)의 부분(182) 및 단부 이펙터(177)의 부분(184)은 X-Y 평면에 수직이다. 다른 실시예에서, 부분(182) 및 부분(184)은 X-Y 평면에 수직하지 않을 수 있고, 트리거(175)의 결과적인 움직임은 다른 평면에 있을 수 있다.
일 실시예에서, 토크는 트리거(175)에 부착되는(예를 들어, 핀 고정되는 등) 선형 액추에이터에 의해 트리거(175)에 인가되어 부착 지점과 회전 커플링(179)의 회전축 사이에 모멘트 아암(moment arm)이 생성될 수 있다. 선형 액추에이터의 주기적인 움직임은 트리거(175) 상에 토크를 생성시키고, 이는 X-Y 평면에서 트리거(175)의 주기적인 움직임을 초래한다. 이러한 주기적인 움직임은 손가락의 2개의 상이한 표면에 햅틱 효과를 전달한다. 다른 실시예에서, 토크는 회전 커플링(179)에 부착되는 모터에 의해 트리거(175)에 인가될 수 있다. 모터의 주기적인 회전은 트리거(175) 상에 토크를 생성시키고, 이는 X-Y 평면에서 트리거(175)의 주기적인 움직임을 초래한다. 이러한 주기적인 움직임은 손가락의 2개의 상이한 표면에 햅틱 효과를 전달한다. 하우징(173)에 슬라이딩 가능하게 결합되는 선형 트리거의 경우, 선형 액추에이터는 선형 트리거에 주기적인 힘을 인가할 수 있고, 이는 선형 트리거의 주기적인 움직임을 초래하여 햅틱 효과를 손가락의 2개의 상이한 표면에 전달할 수 있다. 일반적으로, 면(176)은 직사각형 형상을 갖고, 면(176)의 폭은 도 2에 도시된 바와 같이 면(176)의 높이 미만이다. 다른 실시예에서, 면(176)의 폭은 면(176)의 높이와 거의 동일하고, 선형 트리거는 하우징(173) 상의 그립 버튼 또는 측면 버튼으로서 기능할 수 있다. 이들 실시예에서, 면(176)은 정사각형, 원형, 삼각형, 십자형 등의 형상을 가질 수 있다. 다른 유형의 햅틱 액추에이터 및 부착 메커니즘이 또한 본 발명에 의해 고려된다.
힘이 사용자의 손가락에 의해 인가되지 않을 때에 트리거(175)를 공칭 위치로 복귀시키기 위해 스프링(명확성을 위해 도시되지 않음)이 트리거(175)에 결합될 수 있다. 대안적으로, 햅틱 액추에이터는 힘이 사용자의 손가락에 의해 인가되지 않을 때에 트리거(175)를 공칭 위치로 복귀시킬 수 있거나, 또는 힘이 사용자의 손가락에 의해 인가되지 않을 때에 트리거(175)를 공칭 위치로 복귀시키는 데 스프링이 필요하지 않을 수 있다. 위치 센서(명확성을 위해 도시되지 않음)가 하우징(173)에 장착되고, 트리거(175)의 위치를 검출하도록 구성된다. 대안적으로, 위치 센서는 햅틱 액추에이터 내부에 통합될 수 있다.
단부 이펙터(177)가 없는 종래 컨트롤러에 대한 햅틱 효과의 생성 중, 트리거는 반복적으로 컨트롤러로부터 멀어지게 이동하고 컨트롤러를 향하여 뒤로 이동한다. 트리거가 컨트롤러로부터 멀어지게 이동하고 있는 동안에는, 트리거가 손가락을 밀고 있고 이 부분의 햅틱 효과가 사용자에게 전달된다. 그러나, 트리거가 컨트롤러를 향하여 뒤로 이동하고 있는 동안에는, 손가락이 "떠 있고(float)", 즉 손가락이 트리거와 접촉하지 않고, 이 부분의 햅틱 효과가 사용자에게 전달되지 않는다. 이에 따라, 사용자가 햅틱 효과의 "당김(pull)" 부분을 느낄 수 없기 때문에 이 컨트롤러의 햅틱 효과는 불완전하다. 일 예에서, 사용자가 게임 중에 총(gun)을 발사하기 위해 종래 컨트롤러의 트리거를 당길 때, 사용자는 트리거가 사용자의 손가락을 밀 때에 햅틱 효과를 느낄 수 있다. 대조적으로, 사용자가 총을 발사하기 위해 트리거를 당기지 않을 때, 사용자는 트리거가 사용자의 손가락으로부터 멀어지게 이동하고 있을 때에 햅틱 효과를 느낄 수 없다.
매우 대조적으로, 컨트롤러(172)는 유리하게는, (면(176)을 통해) 사용자의 손가락을 밀뿐만 아니라, (단부 이펙터(177)를 통해) 사용자의 손가락을 당김으로써, 사용자가 양방향에서의 모든 햅틱 피드백을 느끼는 것을 가능하게 하는 햅틱 효과를 제공한다.
도 4a는 제1 위치에서의 도 3에 도시된 트리거(175)의 단면도를 도시하는 한편, 도 4b는 제2 위치에서의 도 3에 도시된 트리거(175)의 단면도를 도시한다.
도 4a에서, 면(176)의 부분(182)은 햅틱 효과의 생성 중, 및 특히 트리거(175)의 움직임이 양의 X 방향과 같은, 하우징(173)으로부터 멀어지는 제1 방향을 따를 때에 손가락(190)의 표면(192)과 접촉이 유지된다. 이 실시예에서는, 단부 이펙터(177)의 부분(184)과 손가락(190) 사이에 갭(186)이 존재한다.
마찬가지로, 도 4b에서, 단부 이펙터(177)의 부분(184)은 햅틱 효과의 생성 중, 및 트리거(175)의 움직임이 음의 X 방향과 같은, 하우징(173)을 향하여 이동하고 제1 방향에 반대인 제2 방향을 따를 때에 손가락(190)의 표면(194)과 접촉이 유지된다. 이 실시예에서는, 면(176)의 부분(182)과 손가락(190) 사이에 갭(188)이 존재한다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 실시예에서는, 햅틱 효과의 생성 중에, 면(176)의 부분(182)이 손가락(190)의 표면(192)과 주기적으로 접촉되고, 단부 이펙터(177)의 부분(184)이 손가락(190)의 표면(194)과 주기적으로 접촉된다. 다시 말해, 트리거(175)가 햅틱 효과의 생성 중에 앞뒤로 이동함에 따라, 면(176)의 부분(182) 및 단부 이펙터(177)의 부분(184)이 손가락(190)과 교대로 접촉된다. 이 접촉이 유지되는 기간은 햅틱 효과 신호의 주파수에 기초한다.
전술한 바와 같이, 손가락(190)은 갭(186) 또는 갭(188)을 두지 않고 면(176)과 단부 이펙터(177) 사이의 공간 내에 끼워 맞춰질 수 있다. 이 경우, 면(176)의 부분(182)은 손가락(190)의 표면(192)과 연속적으로 접촉이 유지되고, 단부 이펙터(177)의 부분(184)은 손가락(190)의 표면(194)과 연속적으로 접촉이 유지된다. 유리하게는, 본 발명의 다양한 실시예는 햅틱 효과의 생성 중에 손가락(190)과 연속적으로 접촉이 유지되는 조정 가능한 트리거를 제공한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 도 3에 도시된 트리거(175)의 단면도를 도시한다. 갭(186) 및 갭(188)을 제거하기 위해, 삽입 부재(187)는 면(176) 및 단부 이펙터(177)에 부착될 수 있다. 삽입 부재(187)는 경질 또는 연질 플라스틱 또는 고무 등으로부터 제조될 수 있다. 삽입 부재(187)는 상이한 손가락 크기를 수용하기 위해 상이한 두께로 제공될 수 있다. 삽입 부재(187)는 접착제, 후크 앤드 루프 패스너(hook and loop fastener), 간섭 또는 프레스 끼워맞춤(interference or press fit) 등을 사용하여 트리거(175)에 부착될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 트리거(275)의 단면도를 도시한다. 트리거(275)는 갭(186) 및 갭(188)을 제거하기 위해 면(276) 및 조정 가능한 단부 이펙터(277)를 포함한다. 이 실시예에서, 트리거(275)는, 조정 가능한 단부 이펙터(277)가 다른 위치로 회전한 다음에 제자리에 록킹되는 것을 가능하게 하는 회전 커플링(279)을 포함하고, 이것에 의해 갭(180)의 폭을 증가 또는 감소시켜 상이한 손가락 크기를 수용한다. 또 다른 실시예에서, 트리거(275)는 상이한 손가락 크기를 수용하기 위해 회전 커플링(279)보다는 가요성 또는 변형 가능한 단부 이펙터(277)를 포함한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 트리거(375)의 단면도를 도시한다. 트리거(375)는 갭(186) 및 갭(188)을 제거하기 위해 단부 이펙터(377) 및 면(376)을 포함한다. 이 실시예에서, 면(376)은 상이한 손가락 크기를 수용하기 위해 갭(186) 및 갭(188)을 제거하는 조정 가능한 부분(385)을 포함한다. 이 실시예에서, 조정 가능한 부분(385)은 손가락(190)의 표면(192)과 연속적으로 접촉이 유지되고, 단부 이펙터(377)는 손가락(190)의 표면(194)과 연속적으로 접촉이 유지된다.
일 실시예에서, 단부 이펙터는 손가락(190)을 트리거(175)에 결합시키는, 트리거(175)에 부착된 탄성 또는 비탄성 밴드 또는 스트랩이다. 다른 실시예에서, 단부 이펙터는 트리거(175)의 원위 단부로부터 돌출하지 않는다. 대신에, 단부 이펙터는 적어도 면(176)의 원위 단부에 적용되고 손가락(190)을 트리거(175)에 결합시키는, 접착제와 같은 점착성 물질(sticky substance)이다. 다른 실시예에서, 단부 이펙터는 면(176)에 내장되는 자석이다. 자석은 면(176)의 표면으로부터 오목하게 되거나, 동일 높이로 되거나 또는 돌출될 수 있다. 반대 극성을 갖고 손가락(190)에 착용되는 자성 글러브 또는 손가락 글러브, 고리 등이 손가락(190)을 트리거(175)에 결합시킨다. 다른 실시예에서, 단부 이펙터는, 적어도 면(176)의 원위 단부에 적용되는 후크-앤드-루프 패스너이고, 후크-앤드-루프 패스너를 또한 포함하는 글러브 또는 손가락 글러브를 사용하여 손가락(190)을 트리거(175)에 결합시킨다.
본 발명의 많은 특징 및 이점은 상세한 설명으로부터 명백하며, 따라서 첨부된 청구범위는 본 발명의 진정한 사상 및 범위 내에 속하는 본 발명의 이러한 모든 특징 및 이점을 포함하는 것으로 의도하고 있다. 또한, 많은 변경 및 변형이 당업자에게 용이하게 발생할 것이므로, 도시되고 설명된 정확한 구성 및 작용으로 본 발명을 한정하는 것은 바람직하지 않으며, 따라서 모든 적절한 변경 및 균등물은 본 발명의 범위 내에 속하는 것도 있을 수 있다.

Claims (23)

  1. 컨트롤러로서,
    하우징;
    햅틱 효과 신호를 수신하기 위한 통신 인터페이스;
    상기 햅틱 효과 신호에 기초하여 햅틱 효과를 생성하기 위해, 상기 하우징에 기계적으로 결합되고 상기 통신 인터페이스에 전기적으로 결합되는, 햅틱 액추에이터; 및
    상기 하우징 및 상기 햅틱 액추에이터에 기계적으로 결합되며, 근위 단부(proximal end), 면(face), 및 원위 단부(distal end)에 있는 단부 이펙터(end effector)를 포함하는 트리거 - 상기 면은 상기 햅틱 효과의 생성 중에 손가락의 제1 표면과 접촉이 유지되도록 구성되며, 상기 단부 이펙터는 상기 햅틱 효과의 생성 중에 상기 손가락의 제2 표면과 접촉이 유지되도록 구성됨 - ;를 포함하는, 컨트롤러.
  2. 제1항에 있어서, 상기 트리거의 상기 근위 단부는 힌지를 사용하는 상기 하우징에 회전 가능하게(rotationally) 결합되는, 컨트롤러.
  3. 제1항에 있어서, 상기 단부 이펙터는 상기 단부 이펙터와 상기 면 사이의 갭을 정의하는 에지를 갖는, 상기 면과 대향하는 아치형 표면인, 컨트롤러.
  4. 제3항에 있어서, 상기 면은 상기 햅틱 효과가 제1 방향으로 상기 트리거의 움직임을 생성하고 있을 때에 상기 손가락의 상기 제1 표면과 접촉이 유지되고, 상기 단부 이펙터는 상기 햅틱 효과가 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 상기 트리거의 움직임을 생성하고 있을 때에 상기 손가락의 상기 제2 표면과 접촉이 유지되는, 컨트롤러.
  5. 제4항에 있어서, 상기 햅틱 효과의 생성 중에, 상기 면은 상기 손가락의 상기 제1 표면과 주기적으로 접촉이 유지되고, 상기 단부 이펙터는 상기 손가락의 상기 제2 표면과 주기적으로 접촉이 유지되는, 컨트롤러.
  6. 제4항에 있어서, 상기 햅틱 효과의 생성 중에, 상기 면은 상기 손가락의 상기 제1 표면과 연속적으로 접촉이 유지되고, 상기 단부 이펙터는 상기 손가락의 상기 제2 표면과 연속적으로 접촉이 유지되는, 컨트롤러.
  7. 제6항에 있어서, 상기 면 및 상기 단부 이펙터에 착탈식으로 결합되고, 상기 손가락의 상기 제1 표면 및 상기 손가락의 상기 제2 표면과 연속적으로 접촉이 유지되도록 구성된 삽입 부재를 더 포함하는, 컨트롤러.
  8. 제6항에 있어서, 상기 단부 이펙터는 상기 면에 회전 가능하게 결합되고, 상기 갭의 폭을 조정하도록 구성되는, 컨트롤러.
  9. 제6항에 있어서, 상기 면은 상기 손가락의 상기 제1 표면과 연속적으로 접촉이 유지되도록 구성된 조정 가능한 부분을 포함하는, 컨트롤러.
  10. 제1항에 있어서, 상기 단부 이펙터는 상기 손가락의 적어도 상기 제2 표면과 연속적으로 접촉이 유지되도록 구성된 밴드 또는 스트랩인, 컨트롤러.
  11. 제1항에 있어서, 상기 단부 이펙터는 자석인, 컨트롤러.
  12. 제1항에 있어서, 상기 단부 이펙터는 후크-앤드-루프 패스너(hook-and-loop fastener)인, 컨트롤러.
  13. 제1항에 있어서, 상기 단부 이펙터는 상기 면과 접촉하는 에지를 갖는, 상기 면과 대향하는 아치형 표면인, 컨트롤러.
  14. 제3항에 있어서, 상기 단부 이펙터는 상기 손가락의 적어도 상기 제2 표면과 동형으로 되는 가요성 재료로부터 제조되는, 컨트롤러.
  15. 제1항에 있어서, 상기 햅틱 액추에이터는 선형 햅틱 액추에이터이고, 상기 트리거는 상기 하우징에 슬라이딩 가능하게 결합되는 선형 트리거인, 컨트롤러.
  16. 제15항에 있어서, 상기 선형 트리거는 버튼으로서 기능하는, 컨트롤러.
  17. 햅틱 컨트롤러용 트리거로서,
    근위 단부;
    햅틱 효과의 생성 중에 손가락의 제1 표면과 접촉이 유지되도록 구성된 면(face); 및
    원위 단부에 배치되고, 상기 햅틱 효과의 생성 중에 상기 손가락의 제2 표면과 접촉이 유지되도록 구성된 단부 이펙터;를 포함하고, 상기 단부 이펙터는,
    상기 면과 대향하는 아치형 표면, 및
    상기 단부 이펙터와 상기 면 사이의 갭을 정의하는 에지를 포함하며,
    상기 면은 상기 햅틱 효과가 제1 방향으로 상기 트리거의 움직임을 생성하고 있을 때에 상기 손가락의 상기 제1 표면과 접촉이 유지되고, 상기 단부 이펙터는 상기 햅틱 효과가 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 상기 트리거의 움직임을 생성하고 있을 때에 상기 손가락의 상기 제2 표면과 접촉이 유지되는, 트리거.
  18. 제17항에 있어서, 상기 트리거의 상기 근위 단부는 힌지를 사용하는 상기 햅틱 컨트롤러에 회전 가능하게 결합되는, 트리거.
  19. 제17항에 있어서, 상기 트리거는 상기 햅틱 컨트롤러에 슬라이딩 가능하게 결합되는 선형 트리거인, 트리거.
  20. 제17항에 있어서, 상기 면 및 상기 단부 이펙터에 착탈식으로 결합되고, 상기 손가락의 상기 제1 표면 및 상기 손가락의 상기 제2 표면과 연속적으로 접촉이 유지되도록 구성된 삽입 부재를 더 포함하는, 트리거.
  21. 제17항에 있어서, 상기 단부 이펙터는 상기 면에 회전 가능하게 결합되고, 상기 갭의 폭을 조정하도록 구성되는, 트리거.
  22. 제17항에 있어서, 상기 면은 상기 손가락의 상기 제1 표면과 연속적으로 접촉이 유지되도록 구성된 조정 가능한 부분을 포함하는, 트리거.
  23. 제17항에 있어서, 상기 단부 이펙터는 상기 손가락의 적어도 상기 제2 표면과 동형으로 되는 가요성 재료로부터 제조되는, 트리거.
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