KR20200066211A - 가변 곡률 상호작용 디바이스들 - Google Patents

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에르난데스 후안 마누엘 크루스
바히드 코쉬카바
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임머숀 코퍼레이션
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Abstract

가변 곡률 상호작용 디바이스가 제공된다. 가변 곡률 상호작용 디바이스는 패널 및 하나 이상의 액추에이터들을 포함한다. 하나 이상의 액추에이터들은 패널에 벤딩력을 제공하여 패널의 곡률을 수정함으로써 햅틱 효과를 제공하도록 구성된다. 곡률 수정들에 의해 제공된 햅틱 효과들은 패널에서의 강성 변화들, 진동 햅틱 효과들, 및 운동감각적 효과들을 포함한다. 가변 곡률 상호작용 디바이스들은 액추에이터들을 포함하여 하나 이상의 치수들을 따라 곡률을 수정하여 햅틱 효과들을 제공할 수도 있다. 가변 곡률 상호작용 디바이스들은 또한 사용자 입력들을 수신하도록 구성될 수도 있다.

Description

가변 곡률 상호작용 디바이스들{VARIABLE CURVATURE INTERACTIVE DEVICES}
본 발명은 곡률 조정을 통해 사용자 입력을 수신하고 출력 햅틱 효과를 제공하도록 구성된 상호작용 (interactive) 디바이스들에 관한 것이다. 특히, 발명의 실시형태들은 사용자 상호작용을 위해 구성된 디바이스 또는 기판의 곡률을 변경하거나 조절하기 위해 액추에이터들을 채용하는 상호작용의 방법들 및 상호작용 디바이스들에 관련된다.
몰입형 현실 시스템을 포함하는 컴퓨터 시스템은 점점 더, 시각적, 청각적, 햅틱 및 운동감각적 출력들을 포함하는 다중의 양상들을 통해 사용자에게 출력을 제시한다. 이러한 컴퓨터 시스템은 또한 전형적인 마우스 및 게임 제어기를 넘어 확장하는 비통상적인 양상들을 통해 사용자 입력을 허용할 수도 있다. 컴퓨터 시스템들이 진화함에 따라, 이들과 상호작용하기 위한 방법들 및 디바이스들도 또한 진화할 수도 있다.
본 명세서에 설명된 발명들은 사용자 입력들이 수신되고 햅틱 출력들이 상호작용 디바이스의 곡률 수정들에 기초하여 제공되는 사용자 상호작용성을 위한 방법들 및 디바이스들을 제공한다.
일 실시형태에서, 가변 곡률 상호작용 디바이스가 제공된다. 가변 곡률 상호작용 디바이스는 길이 치수 (dimension) 및 폭 치수를 갖는 패널을 포함하고, 길이 축 및 폭 축은 기판의 평면을 정의한다. 가변 곡률 상호작용 디바이스는 패널 상에 배치된 액추에이터; 및 액추에이터에 활성화 신호를 제공하도록 구성된 회로를 더 포함하고, 액추에이터는 활성화될 때 폭 치수의 방향으로 기판에 벤딩력 (bending force) 을 제공하도록 구성된다. 액추에이터는 벤딩력이 폭 치수의 방향으로 패널에서 곡률을 유도하도록 구성되고, 패널의 곡률은 길이 치수의 방향으로 패널의 강성 (stiffness) 증가를 야기한다.
다른 실시형태에서, 가변 곡률 상호작용 디바이스의 곡률을 수정하는 방법이 제공된다. 방법은 길이 치수 및 폭 치수를 갖는 패널 상에 배치된 액추에이터에 활성화 신호를 제공하는 단계를 포함하고, 길이 치수 및 폭 치수는 패널의 평면을 정의하는, 상기 활성화 신호를 제공하는 단계; 활성화 신호에 응답하여 액추에이터에 의해 폭 치수의 방향으로 패널에 벤딩력을 제공하는 단계; 벤딩력에 의해 폭 치수의 방향으로 패널에서 곡률을 유도하는 단계; 및 곡률에 기초하여 길이 치수의 방향으로 패널의 강성을 증가시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 전술한 및 다른 특징들 및 이점들은 첨부 도면들에 예시된 바와 같은 본원의 실시형태들의 다음의 설명으로부터 명백해질 것이다. 본 명세서에 통합되고 명세서의 일부를 형성하는 첨부 도면들은 추가로, 본 발명의 원리들을 설명하도록 그리고 당업자로 하여금 본 발명을 제조 및 이용할 수 있도록 한다. 도면들이 일정 비율인 것은 아니다.
도 1 은 달라지거나 변경될 수도 있는 곡률을 갖는 가변 곡률 상호작용 디바이스의 강성을 수정하기 위한 시스템을 도시한다.
도 2 는 가변 곡률 상호작용 디바이스의 곡률을 수정하기 위한 시스템의 개략적인 도시이다.
도 3a 내지 도 3c 는 가변 곡률 상호작용 디바이스의 곡률을 수정하기 위한 시스템의 동작을 도시한다.
도 4a 및 4b 는 곡률에 의해 유도된 빔의 벤딩 강성의 증가를 도시한다.
도 5 는 사용자 상호작용 입력/출력 디바이스로서 가변 곡률 상호작용 디바이스의 사용을 도시한다.
도 6 은 다축 강성 수정을 위해 구성된 가변 곡률 상호작용 디바이스를 도시한다.
도 7 은 실시형태들에 따른 가변 곡률 상호작용 디바이스를 통합하는 사용자 디바이스들 도시한다.
도 8 은 몰입형 현실 시스템에 통합된 가변 곡률 상호작용 디바이스를 도시한다.
도 9 는 상호작용 디바이스의 곡률을 수정하기 위한 프로세스를 도시한다.
이제, 본 발명의 구체적인 실시형태들이 첨부 도면들을 참조하여 상세히 설명된다. 다음의 상세한 설명은 사실상 단지 예시적일 뿐이며, 본 발명 또는 본 발명의 애플리케이션 및 이용들을 제한하도록 의도되지 않는다. 추가로, 선행하는 기술분야, 배경, 간단한 개요 또는 다음의 상세한 설명에서 제시된 임의의 표현된 또는 암시된 이론에 의해 속박되도록 하려는 의도는 없다.
본 명세서에 설명된 구조들은 얇은 폼 팩터를 유지하면서 햅틱 효과들을 제공하도록 구성된다. 곡률을 적용하여 구조들을 수정하면 본 명세서에 설명된 구조들의 기계적 특성등, 예를 들어 강성을 변경한다. 따라서 평탄한 구조는 현저히 증가된 강성을 나타낼 수 있다. 스마트 재료 액추에이터들 및/또는 매크로섬유 (macrofiber) 복합재 액추에이터들을 사용하여 곡률이 적용될 수도 있다. 사용자는 디스플레이의 강성을 조정하기 위해 액추에이터들의 작동을 통해 저항될 수도 있는 벤딩 입력들을 통해 이들 구조들과 상호작용할 수 있다. 구조들은 디스플레이들 또는 다른 출력 디바이스들에 커플링될 수도 있고, 추가로 진동성 및 운동감각적 햅틱 피드백을 제공하도록 곡률을 조정할 수도 있다.
본 발명의 실시형태들은 가변 곡률 상호작용 디바이스의 조작 및 피드백을 통해 사용자 상호작용성을 제공하기 위해 구성된 디바이스들을 포함한다. 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 가변 곡률 상호작용 디바이스들은 사용자로부터 입력을 수신하고 사용자에게 출력을 제공하도록 구성된 상호작용 디바이스들이다. 본 명세서에 설명된 가변 곡률 상호작용 디바이스들의 실시형태들은 액추에이터들에 의해 유도된 곡률 수정들에 의해 햅틱 효과들을 제공하도록 구성된다. 곡률 수정들에 의해 유도된 햅틱 효과들은 상호작용 디바이스의 강성, 진동 햅틱 효과들 및 운동감각적 햅틱 효과들에 대한 수정들을 포함한다. 가변 곡률 상호작용 디바이스들은 또한 사용자로부터 입력들을 수신할 수도 있다. 이러한 사용자로부터 수신된 입력은 벤딩 또는 트위스팅을 포함하는 가변 곡률 상호작용 디바이스의 사용자 조작의 형태로 수신될 수도 있다. 가변 곡률 상호작용 디바이스의 강성의 수정 또는 변동은 사용자가 상호작용 디바이스를 조작하여 입력을 생성하거나 사용자가 단순히 사용 동안 상호작용 디바이스를 핸들링함에 따라 사용자의 손에서 상호작용 디바이스가 느끼는 방식을 변경한다. 가변 곡률 상호작용 디바이스는 독립형 상호작용 디바이스로서 작동할 수도 있고 및/또는 모바일 폰, 태블릿 및/또는 게이밍 제어기와 같은 다른 전자기기에 통합될 수도 있다. 가변 곡률 상호작용 디바이스는 몰입형 현실 시스템을 포함하는, 임의의 타입의 컴퓨터 시스템과의 상호작용을 제공하도록 동작할 수도 있다.
본 발명의 실시형태들은 오디오, 시각적, 햅틱 및 운동감각적 효과들을 포함하는 멀티-모달 사용자 출력들을 갖는 몰입형 현실 인터페이스들로 사용될 수도 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 몰입형 현실은 사용자에게 변경된 현실 뷰잉을 제공하는 시각적 디스플레이 시스템을 기술한다. 몰입형 현실 환경은 가상 현실 환경, 증강 현실 환경, 혼합 현실 환경 및 병합 현실 환경 뿐만 아니라 다른 유사한 시각적 환경을 포함한다. 몰입형 현실 환경은 실제 뷰잉 경험을 모방하는 시각적 디스플레이 환경을 제공하고 사용자의 움직임이 디스플레이를 결정하는 파노라마 이미징을 포함하도록 설계된다. 사용자가 머리 또는 몸을 돌릴 때, 사용자에게 디스플레이되는 이미지는 사용자가 몰입형 현실 환경 내에 있었던 것처럼 조정된다. 몰입형 현실 환경은 현실감을 개선하기 위해 입체 또는 다른 3 차원 이미징 기술을 종종 포함한다. 몰입형 현실 환경은 서로 상호작용할 수도 또는 상호작용하지 않을 수도 있는 현실 및 가상 오브젝트들의 임의의 혼합을 포함할 수도 있다.
도 1 은 가변 곡률 상호작용 디바이스 (102) 와의 사용자 상호작용을 용이하게 하도록 구성된 시스템 (100) 을 도시한다. 시스템 (100) 은 적어도 제어기 (101) 및 가변 곡률 상호작용 디바이스 (102) 를 포함한다. 가변 곡률 상호작용 디바이스 (102) 는 패널 (110), 하나 이상의 액추에이터들 (120), 하나 이상의 센서들 (130) 및 하나 이상의 회로들 (140) 을 포함한다. 실시형태들에서, 가변 곡률 상호작용 디바이스 (102) 는 하기에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 상술한 것보다 더 적거나 부가적인 컴포넌트들을 포함할 수도 있다.
패널 (110) 은 실질적으로 평탄하고, 폭 치수 (172) 및 길이 치수 (171) 보다 현저히 적은 깊이 치수 (170) 를 갖는다. 폭 치수 (172), 길이 치수 (171) 및 깊이 치수 (170) 는 서로 직교한다. 패널 (110) 은 직사각형, 정사각형, 타원형, 타원, 사다리꼴 또는 본 명세서에 설명된 사용들에 적절한 임의의 다른 형상일 수도 있다. 실시형태들에서, 패널 (110) 은 일반적으로 둥근 코너들을 갖는 직사각형이다. 패널 (110) 은 하나 이상의 재료들로 구성된다. 패널 (110) 은 알루미늄, 강철, 탄소 섬유, 플라스틱 또는 임의의 다른 적절한 재료와 같은 단일 재료로 구성될 수도 있다. 추가 실시형태들에서, 패널 (110) 은 다중 재료들로 구성될 수도 있다. 다중 재료들로 구성될 때, 패널 (110) 은 각각의 재료가 실질적으로 패널 (110) 의 전체 길이 및 폭에 걸쳐 연장하는 층상 구조를 가질 수도 있고 및/또는 다중 재료들이 불균일한 구조를 가질 수도 있는데, 여기에서는 다중 재료들이 패널 (110) 의 길이 및 폭의 다양한 부분들에 걸쳐 연장한다. 예를 들어, 불균일한 구조는 하나의 재료로 만들어진 베이스 패널을 포함하고 다른 재료의 립들이 그것에 걸쳐 연장한다. 다른 예에서, 불균일한 구조는 하나의 재료로 만들어진 베이스 패널을 포함하고 다른 재료의 보더가 그것을 둘러싼다. 패널 (110) 은 강성과 같은 재료 특성들에서 등방성이되도록 구성될 수도 있거나, 하나 이상의 치수들을 따라 하나 이상의 재료 특성들에서 이방성이도록 구성될 수도 있다. 패널 (110) 은 그 원래의 형상으로 되돌아감으로써, 실질적으로 탄성적으로 벤딩 변형들에 반응하도록 구성된다.
하나 이상의 액추에이터들 (120) 이 패널 (110) 상에 배치된다. 액추에이터 (120) 는 접착제, 나사 또는 스테이플과 같은 기계적 부착, 용접, 본딩 및/또는 임의의 다른 방법을 포함하는 임의의 적합한 방식으로 패널 (110) 에 부착될 수도 있다. 액추에이터들 (120) 은 패널 (110) 에 직접 부착되거나 패널 (110) 에 간접적으로 부착될 수도 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 액추에이터들 (120) 의 패널 (110) 에 대한 직접 부착은 부착에 필요한 것들을 제외하고 액추에이터 (120) 와 패널 (110) 사이에 개재 재료들, 오브젝트들 또는 엘리먼트들을 포함하지 않는 부착을 지칭한다. 예를 들어, 용접 또는 접착제를 통해 패널 (110) 에 본딩된 액추에이터 (120) 는 패널 (110) 에 직접 부착된다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 액추에이터들 (120) 의 패널 (110) 에 대한 간접 부착은 패널에 대한 액추에이터의 부착을 용이하게 하는데 필요하지 않은 액추에이터 (120) 와 패널 (110) 사이의 개재 재료들, 오브젝트들 또는 엘리먼트들을 포함하는 부착을 지칭한다. 예를 들어, 액추에이터 (120) 와 패널 (110) 사이의 장착 받침대에 의해 양단에서 패널 (110) 로부터 상승되는 액추에이터 (120) 는 패널 (110) 에 간접적으로 부착된다.
액추에이터 (120) 는 매크로섬유 복합재 (MFC) 액추에이터, 전기활성 폴리머 액추에이터와 같은 스마트 재료 액추에이터, 및/또는 활성화될 때 패널 (110) 벤딩을 강제하도록 구성된 형상 메모리 재료 액추에이터일 수도 있다. 액추에이터 (120) 는 수신된 활성화 제어 신호에 의존하여, 수축, 팽창 또는 양자 모두를 위해 구성된다. 액추에이터 (120) 의 팽창 또는 수축은 액추에이터 (120) 가 부착되는 패널 (110) 상에 벤딩력을 제공한다. 벤딩력은 패널 (110) 의 곡률에서의 변화를 야기한다. 패널 (110) 의 곡률 변화는 액추에이터 (120) 의 동작에 따라 사용자에게 햅틱 효과를 제공하며, 이는 도 3 과 관련하여 하기에서 더 상세히 논의된다.
하나 이상의 센서들 (130) 은 패널 (110) 상에 배치된다. 하나 이상의 센서들 (130) 은 패널 (110) 의 특성들을 검출, 결정 또는 그렇지 않으면 감지하도록 구성된다. 센서들 (130) 은 패널 (110) 의 스트레인 (strain), 힘, 변위 및/또는 곡률을 결정하도록 구성될 수도 있다. 이러한 실시형태에서, 센서들 (130) 은 스트레인 게이지, 압전 센서 및 임의의 다른 적절한 센서를 포함할 수도 있다. 센서들 (130) 은 패널 (110) 의 가속도 또는 다른 모션 특징들을 결정하도록 구성될 수도 있다. 이러한 실시형태에서, 센서들 (130) 은 가속도계 또는 다른 적절한 모션 검출 센서를 포함할 수도 있다.
하나 이상의 회로들 (140) 은 패널 (110) 상에 배치된다. 회로들 (140) 은 액추에이터들 (120) 및/또는 센서들 (130) 을 서로 및/또는 제어기 (101) 에 전기적으로 커플링하도록 구성되며, 이들은 패널 (110) 상에 배치되거나 패널 (110) 로부터 원격으로 배치될 수도 있다. 회로들 (140) 은 액추에이터들 (120), 센서들 (130) 및 제어기 (101), 즉 커플링된 컴포넌트들을 유선 또는 무선 방식으로 전기적으로 커플링하도록 구성된다. 회로 (140) 는 따라서 커플링된 컴포넌트들 사이에서 신호들의 전달을 용이하게 하는데 적합한 와이어들 및 회로 컴포넌트들을 포함할 수도 있다. 회로 컴포넌트들은 저항기, 커패시터, 인덕터, 연산 증폭기, 트랜지스터, 변압기 및 커플링된 컴포넌트들 사이에서 신호를 전송하는데 필요할 수도 있는 다른 컴포넌트들을 포함할 수도 있다. 추가 실시형태들에서, 회로 (140) 는 커플링된 컴포넌트들 사이에서 신호들의 전달을 용이하게 하는데 적합한 와이어들, 회로 컴포넌트들, 및 안테나들을 포함할 수도 있다.
시스템 (100) 의 제어기 (101) 는 도 2 와 관련하여 하기에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 하나 이상의 프로세서들 (210) 및 하나 이상의 비일시적 컴퓨터 메모리 유닛 (205) 을 포함한다. 제어기 (101) 는 가변 곡률 상호작용 디바이스 (102) 의 액추에이터들 (120) 및 센서들 (130) 에 유선 또는 무선 방식으로 전기적으로 커플링된다. 제어기 (101) 는 회로 (140) 를 통해 액추에이터들 (120) 로 송신되거나 또는 다른게는 전송되는 활성화 제어 신호를 통해 액추에이터 (120) 의 활성화를 제어하도록 구성된다. 제어기 (101) 는 센서들 (130) 로부터의 입력을 수신하도록 구성되고, 센서들로부터의 입력은 패널 (110) 의 검출, 측정 또는 그렇지 않으면 감지된 특성들에 관한 정보를 포함한다. 일부 실시형태들에서, 제어기 (101) 는 또한 액추에이터들 (120) 로부터 입력을 수신하도록 구성된다.
도 2 는 상호작용 디바이스의 동적 강성 수정을 위한 시스템의 개략적인 도시이다. 시스템 (100) 은 패널 (110), 하나 이상의 액추에이터들 (120), 하나 이상의 센서들 (130) 및 회로 (140) 를 포함하는 가변 곡률 상호작용 디바이스 (102) 를 포함한다. 시스템 (100) 은 하나 이상의 프로세서들 (210) 및 하나 이상의 컴퓨터 메모리 유닛들 (205) 을 포함하는 제어기 (101) 를 더 포함한다. 회로 (140) 는 제어기 (101) 를 액추에이터들 (120) 및 센서들 (130) 에 유선 또는 무선 방식으로 전기적으로 커플링하도록 구성된다. 위에 논의된 바와 같이, 시스템 (100) 은 도 1 에 도시된 구조 및 구성에 제한되지 않는다. 특히, 부가 또는 더 적은 액추에이터 (120) 및/또는 센서들 (130) 이 채용될 수도 있고, 상이한 치수들 또는 형상의 패널 (110) 이 채용될 수도 있다.
제어기 (101) 는 (예를 들어, 하나 이상의 서버 블레이드들, 프로세서들 등을 갖는) 서버, 개인용 컴퓨터 (예를 들어, 데스크탑 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터 등), 스마트 폰, 태블릿 컴퓨팅 디바이스, 게이밍 콘솔, VR 헤드셋, 및/또는 햅틱 효과를 수신 및 인코딩하도록 프로그램될 수 있는 다른 디바이스로서 구성될 수도 있다.
프로세서(들)(210) 은 메모리 유닛(들)(205) 에 저장된 하나 이상의 컴퓨터 프로그램 명령에 의해 프로그램된다. 하나 이상의 프로세서들 (210) 및 하나 이상의 메모리 유닛들 (205) 은 본 명세서에서 간단히 "프로세서 (210)” 및 "메모리 유닛 (205)” 으로 각각 지칭될 수도 있다. 본 명세서에 설명된 바와 같이, 프로세서 (210) 의 기능성은 프로세서 (210) 에 의해 실행되고 메모리 유닛 (205) 또는 다른 컴퓨터 판독가능 또는 유형 매체에 저장된 소프트웨어에 의해 구현된다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 편의를 위해, 다양한 명령들은, 사실상 다양한 명령들이 동작을 수행하도록 프로세서들 (210) 을 프로그램할 때, 동작을 수행하는 것으로 설명될 수도 있다. 다른 실시형태들에서, 프로세서의 기능성은 (예를 들어, 주문형 집적 회로 ("ASIC"), 프로그램가능 게이트 어레이 ("PGA"), 필드 프로그램가능 게이트 어레이 ("FPGA”) 등을 통해) 하드웨어, 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 조합에 의해 수행될 수도 있다.
본 명세서에 설명된 다양한 명령들은 메모리 유닛 (205) 에 저장될 수도 있으며, 이는 RAM (random access memory), ROM (read only memory), 플래시 메모리 및/또는 소프트웨어 명령을 저장하기에 적합한 임의의 다른 메모리를 포함할 수도 있다. 메모리 유닛 (205) 은 프로세서 (210) 에 의해 조작될 수도 있는 데이터뿐만 아니라 프로세서 (210) 에 의해 실행될 컴퓨터 프로그램 명령들 (예를 들어, 위에 언급된 명령들) 을 저장한다.
프로세서 (210) 는 가변 곡률 상호작용 디바이스 (102) 및/또는 가변 곡률 상호작용 디바이스 (102) 의 하나 이상의 액추에이터들 (120) 에 활성화 제어 신호를 송신 또는 전송하도록 구성된다. 활성화 제어 신호는 하기에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 액추에이터들 (120) 의 활성화를 야기하도록 구성된다. 활성화 제어 신호는 하기에서 더 설명되는 바와 같이, 패널 (110) 에 대한 특정 햅틱 효과를 달성하기 위해 프로세서 (210) 에 의해 생성된다. 활성화 제어 신호는 복수의 액추에이터들 (120) 의 각각에 개별적으로 전송된 다중 신호들 또는 복수의 액추에이터들 (120) 모두에 집합적으로 라우팅되는 단일 신호를 포함할 수도 있다. 추가 실시형태들에서, 프로세서 (210) 는 상이한 활성화 제어 신호들을 복수의 액추에이터들 (120) 각각에 전송할 수도 있다.
활성화 제어 신호는 가변 곡률 상호작용 디바이스 (102) 의 사용자가 상호작용하고 있는 소프트웨어 애플리케이션의 파라미터들에 따라 프로세서 (210) 에 의해 생성된다. 본 발명의 실시형태들에 따른 가변 곡률 상호작용 디바이스들 (102) 은 가변 곡률 상호작용 디바이스의 곡률 변화를 통해 사용자에게 햅틱 효과들을 제공하도록 구성된다. 이러한 햅틱 효과들은 예를 들어, 하기에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 가변 곡률 상호작용 디바이스 (102) 의 벤딩에 대한 저항, 진동 효과들 및/또는 운동감각적 움직임을 포함한다. 햅틱 효과들은 게임 또는 생산성 애플리케이션과 같은 소프트웨어 애플리케이션과 상호작용하기 위해 가변 곡률 상호작용 디바이스 (102) 를 채용하는 사용자의 경험을 강화하기 위해 제공된다. 프로세서 (210) 는 사용자가 상호작용하고 있는 소프트웨어 애플리케이션들을 실행하는 컴퓨터 시스템과 상호작용한다. 일부 실시형태들에서, 프로세서 (210) 는 사용자가 상호작용하고 있는 소프트웨어 애플리케이션들을 실행하는 컴퓨터 시스템의 양태일 수도 있다. 프로세서 (210) 는 사용자가 상호작용하고 있는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션들의 프로세싱에 기초하여 활성화 제어 신호들을 생성한다.
실시형태들에서, 프로세서 (210) 는 가변 곡률 상호작용 디바이스 (102) 의 센서들 (130) 및/또는 액추에이터들 (120) 로부터 사용자 입력 신호들을 수신하도록 구성될 수도 있다. 이러한 사용자 입력 신호들은 특정 실시형태들에서, 가변 곡률 상호작용 디바이스 (102) 를 통해 햅틱 효과들을 제공하기 위해 활성화 제어 신호들을 생성하기 위한 소프트웨어 애플리케이션 파라미터들에 부가하여 또는 이들 대신에 사용될 수도 있다. 실시형태들에서, 프로세서 (210) 는 또한 센서들 (130) 및/또는 액추에이터들 (120) 에 의해 제공된 데이터 또는 정보에 적어도 부분적으로 응답하여 활성화 제어 신호를 생성하도록 구성된다. 센서들 (130) 은 본 명세서에서 논의된 가변 곡률 상호작용 디바이스 (102) 의 임의의 실시형태에 선택적으로 포함될 수도 있다. 센서들 (130) 및/또는 액추에이터들 (120) 의 출력은 가변 곡률 상호작용 디바이스 (102) 를 제어하기 위한 폐쇄 루프 제어 시스템과 같은 제어 시스템에서 피드백으로서 프로세서 (210) 에 송신되고 이에 의해 사용될 수도 있다. 다른 실시형태들에서, 가변 곡률 상호작용 디바이스 (102) 와 별도로 제공되거나 원격으로 위치된 센서들 (130) 은 액추에이터들 (120) 의 제어를 용이하게 하기 위해 정보를 프로세서 (210) 로 송신하도록 구성될 수도 있다.
도 3a 내지 도 3c 는 본 발명의 실시형태들에 따른 가변 곡률 상호작용 디바이스를 도시한다. 도 3a 는 패널 (110), 하나 이상의 액추에이터들 (120), 하나 이상의 센서들 (331, 332) 및 회로 (140) 를 포함하는 가변 곡률 상호작용 디바이스 (102) 를 도시한다. 가변 곡률 상호작용 디바이스 (102) 는 상호작용 디바이스의 동적 강성 수정을 위한 시스템 (100) 을 형성하기 위해 프로세서 (210) 및 메모리 유닛 (205) 을 포함하는 제어기 (101) 에 접속된다. 도 3a 는 또한 가변 곡률 상호작용 디바이스 (102) 의 길이 축 (301), 폭 축 (302) 및 깊이 축 (303) 을 도시한다. 패널 (110) 은 길이 축 (301) 과 일치하는 길이 치수 (171), 폭 축 (302) 과 일치하는 폭 치수 (172) 및 깊이 축 (303) 과 일치하는 깊이 치수 (170) 를 갖는다. 길이 치수 (171) 및 폭 치수 (172) 는 패널 (110) 의 평면을 정의한다. 액추에이터들 (120) 은 패널 상에 배치되고 활성화될 때 폭 치수 (172) 의 방향으로 기판에 벤딩력을 제공하도록 구성된다. 도 3a 는 패널 (110) 에 벤딩력을 가하기 위해 액추에이터들 (120) 이 활성화되지 않은, 평탄하고 벤딩되지 않은 상태에서의 가변 곡률 상호작용 디바이스 (102) 를 도시한다.
도 3b 는 패널 (110) 에 벤딩력을 가하기 위해 액추에이터들 (120) 이 활성화되는, 벤딩된 또는 만곡된 상태에서의 가변 곡률 상호작용 디바이스 (102) 를 도시한다. 회로 (140) 는 활성화 제어 신호를 액추에이터들 (120) 에 공급하여 그들의 활성화를 야기한다. 액추에이터들 (120) 의 활성화는 액추에이터들 (120) 로 하여금 패널 (110) 의 폭 치수 (172) 의 방향으로 패널 (110) 에 벤딩력을 제공하게 한다. 벤딩력은 폭 치수 (172) 의 방향으로 패널 (110) 에서 곡률을 유도하고, 유도된 곡률은 햅틱 효과가 사용자에게 출력되게 한다.
실시형태들에서, 패널 (110) 의 곡률에 의해 사용자에게 출력되는 햅틱 효과는 패널 (110) 의 벤딩에 대한 저항 또는 강성의 증가이다. 폭 치수 (172) 의 방향에서의 곡률은 패널 (110) 의 강성에서의 증가 및 이에 따른 길이 치수 (171) 의 방향으로의 벤딩에 대한 저항 증가를 야기한다. 가변 곡률 상호작용 디바이스 (10) 를 벤딩함으로써 디바이스 (102) 와 상호작용하는 사용자는 이들이 상호작용하고 있는 소프트웨어 애플리케이션으로부터의 피드백으로서 저항의 증가를 느낀다. 햅틱 효과들은 또한 패널 (110) 의 곡률의 감소에 의해 야기될 수도 있어서 패널 (110) 의 강성의 감소를 초래한다. 따라서, 제어기 (101) 의 활성화 제어 신호는 패널 (110) 의 곡률을 수정할 수도 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 곡률을 수정하는 것은 곡률을 유도는 것, 곡률을 증가시키는 것, 또는 곡률을 감소시키는 것을 지칭한다.
폭 치수 (172) 에서 패널 (110) 의 곡률을 증가시키면 패널 (110) 의 면적 관성 모멘트 (area moment of inertia) 또는 면적의 제 2 모멘트의 증가를 야기한다. 패널 (110) 과 같은 빔의 벤딩 강성은 면적 관성 모멘트 및 재료 강성 (Youngs modulus) 의 함수이다. 면적 관성 모멘트의 증가는 벤딩 강성의 증가를 초래한다. 일반적으로, 빔의 단면적의 더 많은 부분이 빔의 중심선으로부터 멀리 위치되는 경우 빔의 면적 관성 모멘트는 더 커진다. 면적 관성 모멘트에 대한 방정식들은 빔의 단면 형상에 의존하여 상이하지만, 일반적으로 관성 면적 모멘트의 총 값들은 빔 단면의 높이의 네제곱에 따라 스케일링된다. 도 3c 는 각각 도 3a 및 3b 에 나타낸 화살표 A1 및 A2 의 방향으로, 평탄하고 만곡된 상태의 패널 (110) 의 단부도를 제공한다. 평탄한 상태에서, 패널 (110) 의 면적 관성 모멘트는, 패널 (110) 에 의해 형성된 가상 빔의 유효 깊이 (310) 가 패널 (110) 의 깊이와 동일하기 때문에, 상대적으로 작다. 만곡된 상태에서, 패널의 면적 관성 모멘트는, 단면적의 부분들이 만곡된 패널 (110) 에 의해 형성된 가상 빔의 중심선으로부터 더 멀리 확장하고, 이는 가상 빔의 유효 깊이 (311) 의 증가를 야기하기 때문에, 상대적으로 크다.
패널 (110) 과 같은 빔에서 증가된 곡률의 효과는 도 4a 및 도 4b 에 도시된다. 도 4a 는 단부에 힘이 가해지는 캔틸레버 빔 (cantilevered beam) 으로서 배열된 패널 (110) 을 도시한다. 도 4a 에서, 패널 (110) 의 유효 깊이 (411) 는 패널의 깊이 치수 (170) 의 길이와 동일하다. 힘으로 인해, 패널 (110) 의 단부의 변위는 D1 이다. 도 4b 는 곡률의 증가 후 캔틸레버 빔으로서 배열된 패널 (110) 을 도시한다. 도 4b 에서, 패널 (110) 의 유효 깊이 (412) 는 패널의 깊이 치수 (170) 의 길이보다 수배 더 크다. 만곡된 패널 (110) 의 단부에 가해진 동일한 힘은 D2 의 변위를 유도한다. 곡면 패널 (110) 에서 유도된 변위 (D2) 는 평탄한 패널 (110) 에서 유도된 변위 (D1) 보다 작다. 따라서, 빔의 벤딩 강성은 유도된 곡률에 의해 증가된다.
도 3a 내지 도 3c 를 참조하면, 가변 곡률 상호작용 디바이스 (102) 의 센서들 (130) 은 길이 치수 센서 (331) 및 폭 치수 센서 (332) 를 포함할 수도 있다. 길이 치수 센서 (331) 는 길이 치수 (171) 의 방향으로 패널 (110) 의 곡률을 결정하도록 구성되고 폭 치수 센서 (332) 는 폭 치수 (172) 의 방향으로 패널 (110) 의 곡률을 결정하도록 구성된다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 폭 치수 곡률은 폭 치수 (172) 의 방향으로의 곡률이며, 패널 (110) 이 길이 치수 (171) 와 평행한 중심선 (C1) 주위에서 만곡되는 구성을 지칭한다. 유사하게, 길이 치수 곡률은 길이 치수 (171) 의 방향으로의 곡률이며, 패널 (110) 이 폭 치수 (172) 와 평행한 중심선 (C2) 주위에서 만곡되는 구성을 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 중심선은 패널 (110) 을 통해 퍼져 있는 가상 선을 지칭하며 그 주위에서 패널 (110) 이 만곡된다. 중심선이 패널 (110) 의 중간을 통해 퍼질 필요는 없으며, 패널 (110) 은 패널 (110) 의 중간으로부터 중심선 오프셋 주위에서 만곡될 수도 있다. 예를 들어, 도 3b 는 폭 치수 (172) 의 방향으로 곡률을 도시한다. 도 3b 및 도 3c 는 각각 주목할만한 곡률을 갖는 패널을 도시한다. 본 명세서의 실시형태와 부합하는 곡률은 또한 현저히 작아서, 관찰에 대해 거의 인식되지 않을 수도 있다.
동작에 있어서, 제어기 (101) 는 액추에이터들 (102) 에 활성화 제어 신호를 공급하여 액추에이터들이 패널 (110) 의 곡률을 변경하기 위해 패널 (110) 에 벤딩력을 제공하게 한다. 제어기 (101) 는 특정 햅틱 효과들을 출력으로서 제공하기 위해 다양한 방식들로 활성화 제어 신호를 조정하도록 구성된다.
일 실시형태에서, 제어기 (101) 는 패널 (110) 의 강성 또는 벤딩에 대한 저항을 변화시키는 햅틱 효과를 제공하도록 구성된다. 이러한 햅틱 효과를 달성하기 위해, 제어기 (110) 는 활성화 제어 신호를 변경하여 패널 (110) 의 곡률을 연속적으로 조정하도록 구성된다. 본 발명의 실시형태들에 따라, 패널 (110) 에서 일정한 곡률을 유도하는 활성화 제어 신호를 전송하는 대신에, 제어기 (101) 는 활성화 제어 신호를 변경하여 패널 (110) 의 곡률에서 연속적인 조정을 제공하며, 따라서 패널 (110) 의 강성의 동적 또는 연속적인 조정을 야기한다. 제어기 (101) 는 가변 곡률 상호작용 디바이스 (102) 의 사용자가 상호작용하고 있는 소프트웨어 애플리케이션에 따라 이러한 동적 조정들을 행하도록 구성될 수도 있다.
일 실시형태에서, 제어기 (101) 는 패널 (110) 의 일정한 강성을 제공하는 햅틱 효과를 출력하도록 구성된다. 이러한 햅틱 효과를 달성하기 위해, 제어기 (110) 는 폭 치수 센서 (332) 로부터 수신된 폭 치수 곡률 입력에 따라 활성화 신호를 조정하도록 구성된다. 제어기 (101) 는 폭 치수 센서 (332) 로부터 입력된 폭 치수 곡률을 수신하도록 구성된다. 폭 치수 곡률 입력은 패널 (110) 의 폭 치수 곡률의 레벨을 표시하는 폭 치수 센서 (332) 에 의해 결정된 데이터를 포함한다. 이러한 데이터는 예를 들어, 스트레인 게이지 또는 다른 센서 타입에 의해 결정될 수도 있다. 폭 치수 곡률 입력에 응답하여, 제어기 (101) 는 패널 (110) 의 원하는 곡률 그리고 그에 따라 원하는 강성을 유지하도록 활성화 제어 신호를 조정한다. 실시형태들에서, 활성화 제어 신호의 조정들은 폐쇄 루프 피드백 제어 방법들에 기초하여 이루어질 수도 있다.
실시형태들에서, 제어기 (101) 는 패널 (110) 의 벤딩에 기초하여 사용자 입력들을 수신하도록 구성된다. 이러한 입력들을 수신하기 위해, 제어기 (101) 는 길이 치수 센서 (331) 로부터 길이 치수 곡률 입력을 수신하고 길이 치수 곡률 입력을 사용자 입력으로서 소프트웨어 애플리케이션에 제공하도록 구성된다. 길이 치수 곡률 입력은 패널 (110) 의 길이 치수 곡률의 레벨을 표시하는 길이 치수 센서 (331) 에 의해 결정된 데이터를 포함한다. 이러한 데이터는 예를 들어, 스트레인 게이지 또는 다른 센서 타입에 의해 결정될 수도 있다. 길이 치수 곡률 입력에 응답하여, 제어기 (101) 는 길이 치수 곡률 입력에 기초하여 사용자 입력을 생성하고 사용자가 상호작용하는 소프트웨어 애플리케이션에 사용자 입력을 송신 또는 전송할 수도 있다.
제어기 (101) 는 소프트 애플리케이션에 대한 사용자 입력으로 폭 치수 센서 (332) 로부터 입력된 폭 치수 곡률을 수신하도록 구성된다. 제어기 (101) 는 또한 활성화 제어 신호에 기초한 예상 곡률을 측정된 폭 치수 곡률 입력과 비교하여 폭 치수 곡률의 어떤 비율이 사용자 입력에 기인한 것이고 어떤 비율이 액추에이터들 (120) 의 벤딩력에 의해 야기된 곡률로 인한 것인지를 결정하도록 구성될 수도 있다.
추가 실시형태들에서, 제어기 (101) 는 패널 (110) 의 운동감각적 움직임의 형태로 햅틱 효과의 출력을 야기하도록 구성된다. 이러한 출력들을 야기하기 위해, 제어기 (101) 는 액추에이터들 (120) 에 활성화 제어 신호를 제공하여, 벤딩하거나 벤딩하지 않는, 패널 (110) 의 곡률에서의 급격한 변화를 야기하도록 구성된다. 이러한 급격한 곡률 변경은 가변 곡률 상호작용 디바이스 (102) 의 저킹 (jerking) 또는 트위칭 (twitching) 움직임으로서 사용자에 의해 느껴질 수도 있다. 활성화 제어 신호의 크기는 가변 곡률 상호작용 디바이스 (102) 에서 유도된 운동감각적 움직임의 속도를 조정하도록 변경될 수도 있다.
추가 실시형태들에서, 제어기 (101) 는 진동 햅틱 효과의 형태로 햅틱 효과의 출력을 야기하도록 구성된다. 진동 햅틱 효과를 달성하기 위해, 제어기 (101) 는 발진 활성화 제어 신호를 통해 액추에이터들 (120) 의 활성화를 야기하도록 구성된다. 액추에이터들 (120) 에 공급된 발진 활성화 제어 신호는 액추에이터들이 발진 활성화 제어 신호의 주파수와 일치하는 주파수로 패널 (110) 을 진동시킨다. 발진 활성화 제어 신호가 제공되면, 패널 (110) 은 동일한 방향으로 곡률을 증가시키는 것과 감소시키는 것 사이에서 변경할 수도 있거나, 일 방향으로의 곡률과 반대 방향으로의 곡률 사이에서 변경할 수도 있다. 유도된 진동들의 크기 및 주파수는 활성화 제어 신호의 크기 및 주파수의 변동에 의해 달라질 수도 있다. 실시형태들에서, 다중 주파수들을 갖는 활성화 제어 신호가 제어기 (101) 에 의해 액추에이터들 (120) 에 제공될 수도 있고, 따라서 패널 (110) 에서 고정세 진동 햅틱 효과를 생성한다.
실시형태들에서, 제어기 (101) 는 강성, 진동 및 운동감각적 효과들을 동시에 포함하여, 상술한 햅틱 효과들의 임의의 조합을 제공하기 위해 활성화 제어 신호로 액추에이터들 (120) 을 활성화시키도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 액추에이터들 (120) 은 가변 곡률 상호작용 디바이스 (102) 의 벤딩이 그 강성을 증가시키게 하기 위해 제 1 활성화 제어 신호에 의해 활성화될 수도 있다. 부가 활성화 제어 신호는 제 1 활성화 제어 신호와 결합되거나 그 상에 오버레이되어 액추에이터들 (120) 이 벤딩력에 부가하여 진동 효과 또는 운동감각적 효과를 제공하게 할 수도 있다. 효과들의 임의의 조합이 액추에이터들 (120) 에 의해 제공될 수도 있다.
도 5 는 사용자 상호작용 입력/출력 디바이스로서 가변 곡률 상호작용 디바이스 (102) 의 사용을 도시한다. 위에 논의된 바와 같이, 제어기 (101) 는 수정된 강성 효과들, 진동 햅틱 효과들 및 운동감각적 움직임 효과들의 형태로 사용자에게 햅틱 효과들을 제공하기 위해 폭 치수 곡률을 조정하도록 액추에이터 (120) 를 선택적으로 활성화시킨다. 가변 곡률 상호작용 디바이스 (102) 를 한 손 또는 두 손으로 유지하는 사용자는, 화살표 (401) 로 표시된 바와 같이, 중심선 (C2) 주위에 길이 치수 곡률을 야기하기 위해 패널 (110) 에 벤딩력 또는 압력을 가한다. 벤딩 압력을 가하는 사용자에 의해 야기되는, 중심선 (C2) 주위의 패널 (110) 의 곡률은 길이 치수 센서 (331) 에 의해 측정되고 제어기 (101) 에 의해 사용자 입력으로서 해석된다. 사용자는 소프트웨어 애플리케이션에 대한 입력으로서 화살표 (401) 의 어느 방향으로도 벤딩 압력을 가할 수도 있다. 추가 실시형태들에서, 폭 치수 센서 (332) 로부터 제어기 (101) 로의 폭 치수 곡률 입력들은 또한 사용자 입력들로서 해석될 수도 있다. 따라서, 사용자는 임의의 방식으로 가변 곡률 상호작용 디바이스 (102) 를 트위스팅 및/또는 벤딩할 수도 있고, 길이 치수 센서 (331) 및 폭 치수 센서 (332) 로부터의 길이 치수 곡률 입력들 및 폭 치수 곡률 입력들의 조합은 각각 사용자 입력의 범위를 제공한다.
도 6 은 다차원 곡률 수정을 위해 구성된 가변 곡률 상호작용 디바이스 (502) 의 곡률을 수정하기 위해 구성된 시스템 (500) 을 도시한다. 시스템 (500) 및 가변 곡률 상호작용 디바이스 (502) 는 2 이상의 치수들에서 곡률 수정을 위해 구성된다. 시스템 (500) 및 가변 곡률 상호작용 디바이스 (502), 그리고 이들의 컴포넌트 부분들은 시스템 (100) 및 가변 곡률 상호작용 디바이스 (102) 와 관련하여 위에서 설명된 모든 기능성을 포함한다. 시스템 (500) 및 가변 곡률 상호작용 디바이스 (502) 는 하나 보다 많은 치수를 따라 가변 곡률 상호작용 디바이스 (502) 의 강성을 수정하기 위한 컴포넌트들 및 능력들을 더 포함한다. 따라서, 단일 치수를 따라 벤딩력을 제공하도록 구성된 곡률 상호작용 디바이스 (102) 의 액추에이터들 (120) 에 부가하여, 가변 곡률 상호작용 디바이스 (502) 는 하기에 논의되는 바와 같이, 다중 치수들을 따라 벤딩력들을 제공하도록 구성된다.
시스템 (500) 은 적어도 제어기 (501) 및 가변 곡률 상호작용 디바이스 (502) 를 포함한다. 가변 곡률 상호작용 디바이스 (502) 는 깊이 치수 (570), 길이 치수 (571) 및 폭 치수 (572) 를 갖는 패널 (510) 을 포함한다. 깊이 치수 (570), 길이 치수 (571) 및 폭 치수 (572) 는 깊이 축 (553), 길이 축 (551) 및 폭 축 (552) 으로의 방향에서 각각 대응한다. 패널은 하나 이상의 길이 치수 액추에이터들 (521), 하나 이상의 폭 치수 액추에이터들 (522), 하나 이상의 폭 치수 센서들 (531), 하나 이상의 길이 치수 센서들 (532) 및 하나 이상의 회로들 (540) 을 더 포함한다. 실시형태들에서, 가변 곡률 상호작용 디바이스 (502) 는 하기에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 상술한 것보다 더 적거나 부가적인 컴포넌트들을 포함할 수도 있다. 패널 (510) 은 패널 (110) 과 유사하게 구성되며 본 명세서에 설명된 바와 같이 패널 (110) 의 모든 기능성을 포함한다.
가변 곡률 상호작용 디바이스 (502) 는 하나 이상의 길이 치수 액추에이터들 (521) 및 하나 이상의 폭 치수 액추에이터들 (522) 을 포함한다. 길이 치수 액추에이터들 (521) 은 길이 치수 (551) 를 따라 배열되고 폭 치수 액추에이터들 (522) 은 폭 치수 (552) 를 따라 배열된다. 따라서, 길이 치수 액추에이터들 (521) 및 폭 치수 액추에이터들 (522) 은 서로 수직으로 배치된다. 제어 신호에 의해 활성화될 때, 폭 치수 액추에이터들 (522) 은 패널 (510) 의 폭 치수 (172) 를 따라 폭 치수 벤딩력을 야기한다. 폭 치수 (172) 를 따르는 벤딩력은 패널 (510) 이 길이 치수 (171) 에 평행한 중심선 (C1) 주위의 폭 치수 (172) 에서 만곡하게 한다. 폭 치수 (172) 를 따르는 곡률의 증가는 길이 치수 (171) 에서 강성의 증가를 야기한다. 활성화 제어 신호에 의해 활성화될 때, 길이 치수 액추에이터들 (521) 은 패널 (510) 의 길이 치수 (171) 를 따라 길이 치수 벤딩력을 야기한다. 길이 치수 (171) 에 따른 벤딩력은 패널이 폭 치수 (172) 에 평행한 중심선 (C2) 주위의 길이 치수 (171) 에서 만곡하게 한다. 길이 치수 (171) 를 따르는 곡률의 증가는 폭 치수 (172) 에서 강성의 증가를 야기한다. 따라서, 제어기 (501) 는 폭 치수 (172) 및 길이 치수 (171) 에서 패널 (510) 의 곡률을 수정하기 위해 활성화 제어 신호를 전송한다.
서로 수직인 벤딩력을 제공하기 위한 길이 치수 액추에이터들 (521) 및 폭 치수 액추에이터들 (522) 의 배열은 단지 예일 뿐이다. 추가 실시형태들에서, 가변 곡률 상호작용 디바이스에는 상이한 치수들을 따라 벤딩력을 제공하도록 배열된 다중 액추에이터들이 제공될 수도 있다. 예를 들어, 가변 곡률 상호작용 디바이스는 폭 치수에 45 도 각도로 벤딩력을 제공하도록 배열된 액추에이터들의 일 세트 및 그 제 1 세트에 수직으로 벤딩력을 제공하도록 배열된 액추에이터들의 다른 세트를 포함할 수도 있다. 추가 실시형태들에서, 다중 액추에이터들은 서로 직교하지 않은 치수들을 따라 벤딩력을 제공하도록 배열될 수도 있다.
적어도 하나의 프로세서 (550) 및 적어도 하나의 컴퓨터 메모리 유닛 (552) 을 포함하는 제어기 (501) 는 위에 논의된 바와 같이 제어기 (101) 와 유사하게 구성된다. 제어기 (501), 프로세서 (550) 및 메모리 유닛 (552) 은 각각 제어기 (101), 프로세서 (210) 및 메모리 유닛 (205) 의 모든 기능성을 포함한다. 또한, 제어기 (501), 그리고 이에 따라 프로세서 (550) 및 메모리 유닛 (552) 은 하나 이상의 길이 치수 액추에이터들 (521) 및 하나 이상의 폭 치수 액추에이터들 (522) 양자 모두에 활성화 제어 신호를 제공하도록 구성된다. 2 이상의 축을 따라 배열된 액추에이터들을 포함하는 추가 실시형태들에서, 제어기 (501) 는 이러한 액추에이터들을 제어하기 위해 적절한 활성화 제어 신호들을 제공하도록 구성된다. 제어기 (501) 에 의해 패널 (510) 에 제공된 활성화 제어 신호들은 다중 치수들을 따른 벤딩에 대한 수정된 강성 또는 저항, 진동 햅틱 효과들 및 다중 치수들에 따른 운동감각적 햅틱 효과들과 같은 햅틱 효과들을 제공하는 곡률 수정들을 야기한다.
도 7 은 실시형태들에 따른 가변 곡률 상호작용 디바이스를 통합하는 사용자 디바이스들 도시한다. 도 7 은 적어도 디스플레이 스크린 (601), 하우징 (603) 및 가변 곡률 상호작용 디바이스 (602) 를 포함하는 사용자 디스플레이 디바이스 (600) 를 도시한다. 가변 곡률 상호작용 디바이스 (602) 는 가변 곡률 상호작용 디바이스 (102, 502) 와 관련하여 본 명세서에 설명된 것과 동일한 컴포넌트들 및 기능성 모두일 수도 있거나 이들 모두를 포함할 수도 있다. 사용자 디스플레이 디바이스 (600) 는 스마트폰, 태블릿, 패블릿, 랩탑 컴퓨터, 텔레비전, 게이밍 제어기, 및/또는 디스플레이 스크린 (601) 을 포함하는 임의의 다른 타입의 사용자 디바이스로서 구성될 수도 있다. 디스플레이 스크린 (601) 은 사용자에게 시각적 디스플레이를 제공하도록 구성된다. 사용자 디스플레이 디바이스 (600) 는 가변 곡률 상호작용 디바이스 (602) 와 함께 사용하도록 특별히 설계된 가요성 스크린들을 갖는 디바이스들을 더 포함할 수도 있다. 사용자 디스플레이 디바이스 (600) 는 사용자 디바이스로서 동작하는데 필요한 부가 컴포넌트들 및 메모리 유닛 (612) 및 프로세서 (611) 를 포함하는 제어기 (610) 를 더 포함한다. 제어기 (610) 는 제어기들 (101, 501) 의 동일한 컴포넌트들 및 기능성 모두일 수도 있거나 이들 모두를 포함할 수도 있다. 사용자 디스플레이 디바이스 (600) 는 소프트웨어 애플리케이션들을 실행하고, 멀티미디어 파일들을 디스플레이 및 출력하고, 통신 태스크들을 수행하며, 이러한 디바이스들의 전형적인 다른 모든 태스크들을 수행하도록 구성된다.
실시형태들에서, 디스플레이 스크린 (601) 및 하우징 (602) 은 사용자가 벤딩 압력을 가할 때 플렉스 또는 벤딩하도록 구성된 가용성이다. 디스플레이 스크린 (601) 은 터치 또는 감압 디스플레이 스크린일 수도 있고, 하우징 (602) 은 하나 이상의 사용자 입력 버튼들, 패드들, 센서들 등을 포함 할 수도 있다. 사용자 디스플레이 디바이스 (600) 의 가변 곡률 상호작용 디바이스 (602) 는 곡률 수정들을 통해 사용자 디스플레이 디바이스 (600) 에 햅틱 효과들을 제공한다. 가요성 디스플레이 스크린 (601) 및 가요성 하우징 (602) 은 사용자 디스플레이 디바이스 (600) 가 벤딩하도록 허락한다. 가변 곡률 상호작용 디바이스 (602) 는, 가변 곡률 상호작용 디바이스 (102) 와 관련하여 위에 논의된 바와 같이, 활성화 제어 신호를 통해 활성화될 때, 사용자 디스플레이 디바이스 (600) 의 곡률을 수정하여 강성 수정들, 진동 햅틱 효과들, 및 운동감각적 움직임 효과들과 같은 햅틱 효과들을 제공한다. 추가 실시형태들에서, 위에 논의된 바와 같이, 가변 곡률 상호작용 디바이스 (602) 는 벤딩 입력들의 형태로 사용자로부터 입력들을 수신하도록 작용할 수도 있다.
예를 들어, 사용자 디스플레이 디바이스 (600) 는 사용자 디스플레이 디바이스 (600) 의 동작과 관련하여 사용자에게 햅틱 효과들을 제공하기 위해 그의 곡률을 변경하도록 구성될 수도 있다. 사용자는 또한 가변 곡률 상호작용 디바이스 (602) 의 강성의 수정들에 의해 반작용 또는 저항될 수도 있는 벤딩 액션을 통해 입력을 제공할 수도 있다. 벤딩 액션 입력들은 벤딩의 방향, 가해진 벤딩력의 크기, 및 힘 적용의 속도에 의해 정량화될 수 있다. 이러한 입력들은 소프트웨어 애플리케이션에 의해, 예를 들어 리스트를 스크롤하고, 볼륨 레벨을 조정하고, 비디오를 통해 스크러빙하는데 사용될 수도 있으며, 여기서 리스트, 레벨 또는 비디오에서의 속도 또는 로케이션은 벤딩력의 크기에 기초하여 조정될 수도 있다. 다른 실시형태들에서, 신속하거나 급격한 벤딩 움직임은 버튼 누름 또는 클릭으로서 해석될 수도 있다. 사용자 디스플레이 디바이스 (600) 와 함께 채용된 가변 곡률 상호작용 디바이스 (602) 는 가변 곡률 상호작용 디바이스 (102) 와 같은 단일 치수에서의 수정가능한 강성 및/또는 가변 곡률 상호작용 디바이스 (502) 와 같은 다중 치수의 수정가능한 강성을 가질 수도 있다. 사용자 디스플레이 디바이스 (600) 와 함께 채용된 가변 곡률 상호작용 디바이스 (602) 는 가변 곡률 상호작용 디바이스의 패널 상에 위치된 다양한 센서들에 의해 구현되는 바와 같이, 임의의 치수를 따라 벤딩 액션을 수신하도록 구성될 수도 있다.
벤딩 액션 입력들의 사용은 사용자가 입력을 제공하기 위해 그의 손을 재위치시킬 필요가 없기 때문에 유리할 수도 있다. 사용자 디스플레이 디바이스 (600) 의 사용을 위한 공통 위치는 사용자의 손이 디바이스의 디스플레이 측면 상의 엄지 손가락 및 디바이스 뒤에서 컬링하는 손가락들로 디바이스의 어느 측 상에 배치될 것을 요구한다. 이 위치는 사용자에게 가시적일 수 있는 최대량의 스크린 실제 에스테이트 (estate) 를 허용한다. 이러한 위치에서, 전형적인 터치스크린에 대한 입력들은 사용자의 엄지 손가락의 모션의 범위에 따라 제한될 수도 있고 스크린 상의 손가락 또는 엄지 손가락을 사용하기 위해 하나의 손가락을 움직이는 것은 사용자의 뷰를 모호하게 하도록 서빙한다. 벤딩 액션 입력들의 부가는 사용자 디스플레이 디바이스 (600) 상에서 동작 상태에 있는 임의의 타입의 소프트웨어 애플리케이션과 상호작용하기 위한 광범위한 상호작용 가능성 및 역학을 사용자에게 허용한다.
가변 곡률 상호작용 디바이스 (102) 및 가변 곡률 상호작용 디바이스 (502) 의 모든 이전에 설명된 피처들은 사용자 디스플레이 디바이스 (600) 의 콘텍스트 에서 채용될 수도 있다. 사용자 디스플레이 디바이스 (600) 의 추가 실시형태들에서, 하우징 (601) 은 본질적으로 선택적 및/또는 최소이다. 즉, 사용자 디스플레이 디바이스 (600) 는 최소의 부가적인 구조 엘리먼트들 만으로 가변 곡률 상호작용 디바이스 (102, 502) 에 본딩되거나 그렇지 않으면 부착된 디스플레이 (601) 를 포함할 수도 있다.
사용자 디스플레이 디바이스 (600) 내의 배치는 본 명세서에 설명된 가변 곡률 상호작용 디바이스의 예시의 사용을 나타낸다. 본 명세서에 설명된 가변 곡률 상호작용 디바이스들은 이러한 사용자 디스플레이 디바이스들에 제한되지 않으며, 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 임의의 적절한 추가 실시형태에서 상호작용 사용자 디바이스로서 또는 그의 일부로서 채용될 수도 있다. 일 실시형태에서, 가변 곡률 상호작용 디바이스는 커프 또는 팔찌의 일부일 수도 있으며, 여기서 가변 곡률 상호작용 디바이스는 사용자에게 힘 피드백의 진동을 제공할 수도 있다. 사용자는 팔찌의 강성이 예를 들어, 이메일의 양, 또는 수신된 메시지에 비례하는 연관된 디지털 디바이스에서 정보에 액세스하기 위해 팔찌와 상호작용할 수도 있다. 팔찌는 또한, 팔찌가 시각적 디스플레이를 가질 때 정보를 입력하는데 사용될 수도 있다. 예컨대, 팔찌의 측면들을 벤딩하는 것에 의한, 팔찌의 물리적 조작은 팔찌의 시각적 디사플레이와의 상호작용을 허용할 수도 있다. 예를 들어, 시각적 디스플레이에서 커서가 활성화될 수 있고 리스트가 조작될 수 있다. 유사하게, 가변 곡률 상호작용 디바이스들은 예를 들어, 셔츠 또는 재킷과 같은 착용 디바이스의 일부일 수도 있다. 가변 곡률 상호작용 디바이스는 슬리브 내에 또는 지퍼 근방에 내장될 수도 있고, 사용자는 가변 곡률 상호작용 디바이스와 상호 작용하고, 셀폰의 스마트 워치와 같은, 가변 곡률 상호작용 디바이스의 형상 또는 강성에 대한 변화들을 통해, 접속형 디바이스로부터 송신된 정보를 수신할 수도 있다.
도 8 은 가변 곡률 상호작용 디바이스 (702), 제어기 (701) 및 몰입형 현실 디스플레이 디바이스 (703) 를 통합하는 몰입형 현실 시스템 (700) 을 도시한다. 가변 곡률 상호작용 디바이스 (702) 는 가변 곡률 상호작용 디바이스들 (102, 502, 602) 의 피처들 및 기능성 모두를 포함한다. 가변 곡률 상호작용 디바이스 (702) 는 선택적으로 터치 감응 표면 (704) 을 더 포함한다. 프로세서 (711) 및 메모리 유닛 (712) 을 포함하는 제어기 (701) 는, 제어기들 (101, 501, 601) 과 관련하여 설명된 기능성 및 몰입형 현실 시스템 (700) 내에서 동작하는데 필요한 바와 같은 부가 피처들 및 기능성을 모두 포함한다. 몰입형 현실 디스플레이 디바이스 (703) 는 사용자에게 몰입형 현실 디스플레이를 제공하도록 구성된 디스플레이 디바이스이다. 몰입형 현실 디스플레이 디바이스 (703) 는 헤드 장착 디스플레이, 고글, 안경, 콘택트 렌즈, 헬멧, 프로젝션 디바이스 및/또는 사용자의 망막에 이미지를 프로젝트하도록 구성된 디바이스일 수도 있다.
디스플레이 스크린은 선택적이지만 가변 곡률 상호작용 디바이스 (702) 에서는 필요하지 않은데, 이는 몰입형 현실 디스플레이 디바이스 (703) 가 몰입형 현실 시스템 (700) 에 대한 모든 디스플레이 요건들을 제공할 수도 있기 때문이다. 몰입형 현실 시스템 (700) 의 증강 또는 혼합 현실 버전에서, 몰입형 현실 디스플레이 디바이스 (703) 는 사용자가 현실 세계의 양태들을 계속 뷰잉할 수 있도록 할 수도 있다. 그러한 실시형태들에서, 가변 곡률 상호작용 디바이스 (702) 에 디스플레이 스크린을 포함하는 것이 유리할 수도 있다. 사용자가 현실 세계의 임의의 양태들을 볼 수 없도록 하는 몰입형 현실 시스템 (700) 의 완전 몰입형 실시형태들에서, 가변 곡률 상호작용 디바이스 (702) 상의 디스플레이 스크린이 여전히 구현되어, 예를 들어 몰입형 현실 디스플레이 디바이스 (703) 가 착용되지 않은 경우 시스템 (700) 의 제어를 용이하게 할 수도 있고 및/또는 몰입형 현실 시스템 (700) 의 몰입 환경과 직접 상호작용할 수 없는 근처 사람들과의 상호작용을 제공할 수도 있다.
실시형태들에서, 몰입형 현실 디스플레이 시스템 (700) 은 사용자 입력을 검출, 식별 또는 그렇지 않으면 감지하기 위한 부가 센서들을 포함한다. 센서들은 가변 곡률 상호작용 디바이스 (702) 의 위치, 로케이션 및/또는 움직임 (즉, 변위, 진동, 가속 등) 을 검출하도록 구성될 수도 있다. 센서들은 또한 가변 곡률 상호작용 디바이스 (702) 에 대한 사용자 손 또는 피겨 (figures) 의 모션, 위치, 로케이션 및/또는 움직임을 검출 또는 식별하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 가변 곡률 상호작용 디바이스 (702) 의 움직임 양태들을 검출하도록 구성된 센서들은 가변 곡률 상호작용 디바이스 (702) 상에 장착된 가속도계들 또는 다른 센서들을 포함할 수도 있고, 또한 비접촉 기반 모션 센서들, 예컨대 카메라, 레이저 또는 가변 곡률 상호작용 디바이스 (102) 의 특성들을 원격으로 검출할 수 있는 다른 센서들을 포함할 수도 있다. 다른 센서들은 사용자의 손가락 또는 손의 움직임을 검출하도록 구성된 디바이스를 포함할 수도 있다. 이러한 센서들은 예를 들어 웨어러블 디바이스들에 통합될 수도 있으며, 비접촉 센서들, 예컨대 카메라, 레이저 등을 또한 포함할 수도 있다.
센서에 의해 결정된 정보는 몰입형 현실 시스템 (700) 및 몰입형 현실 시스템 (700) 에 의해 제공된 임의의 몰입형 현실 애플리케이션들 또는 동작들에 대한 입력으로서 사용될 수도 있다. 일 실시형태에서, 몰입형 현실 디스플레이 디바이스 (703) 는 사용자가 가변 곡률 상호작용 디바이스 (702) 상의 가상 디스플레이를 보게하는 증강 또는 완전 몰입형 디스플레이를 사용자에게 제공한다. 사용자는 예를 들어 드로잉, 클릭, 기입 등에 의해 가변 곡률 상호작용 디바이스 (702) 상의 가상 디스플레이와 상호작용할 수도 있고, 사용자의 움직임은 몰입형 현실 시스템 (700) 에 대한 입력으로서 센서들에 의해 검출될 수도 있다. 따라서, 이러한 실시형태에서, 가변 곡률 상호작용 디바이스 (702) 에 터치 스크린 또는 디스플레이가 결여되더라도, 사용자는 양자 모두를 포함하는 것처럼 여전히 상호작용할 수도 있다.
도 9 는 햅틱 효과들을 제공하기 위해 가변 곡률 상호작용 디바이스의 곡률을 수정하는 곡률 수정 프로세스 (800) 를 도시하는 플로우 다이어그램이다. 프로세스 (800) 는 가변 곡률 상호작용 디바이스 패널이 하우징에 인케이스되거나 인클로징되는 것들을 포함한 가변 상호작용 디바이스들, 및 프로세스의 다양한 동작들을 위해 필요할 수도 있을 때, 피처들의 임의의 조합을 사용한 본 명세서에 기재된 연관된 컴포넌트들 중 임의의 것을 통해 수행될 수도 있다. 프로세스 (800) 에 의해 사용된 가변 곡률 상호작용 디바이스들은 가변 곡률 상호작용 디바이스들 (102, 502, 602, 702) 를 포함한, 본 명세서에 설명된 실시형태들에 따른 임의의 가변 곡률 상호작용 디바이스를 포함할 수도 있다. 곡률 수정 프로세스 (800) 는 임의의 순서로, 설명된 동작들의 더 많거나 더 적은 수로 수행될 수도 있다.
동작 (802) 에서, 곡률 수정 프로세스 (800) 는 활성화 제어 신호를 가변 곡률 상호작용 디바이스에 송신하는 것을 포함한다. 가변 곡률 상호작용 디바이스와 연관된 프로세서 또는 프로세서들은 적절한 회로를 통해 하나 이상의 활성화 제어 신호들을 생성하고 가변 곡률 상호작용 디바이스에 송신한다. 활성화 제어 신호는 프로세서에 의해 전송되고 가변 곡률 상호작용 디바이스의 각각의 액추에이터에 의해 개별적으로 수신된 다중 활성화 제어 신호들을 포함할 수도 있고 및/또는 프로세서에 의해 전송되고 가변 곡률 상호작용 디바이스의 개별 액추에이터들에 라우팅되는 단일 활성화 제어 신호일 수도 있다. 프로세서에 의해 생성된 활성화 제어 신호 또는 신호들은 특정 효과가, 예를 들어 가변 곡률 상호작용 디바이스의 강성을 수정하게 하고, 진동 햅틱 효과를 출력하게 하며, 및/또는 운동감각적 움직임 효과를 제공하게 하도록 생성된다. 활성화 제어 신호들은 또한 강성 수정들 및 진동을 유도하는 것과 같은, 다중 효과들의 조합을 제공하도록 구성될 수도 있다.
동작 (804) 에서, 곡률 수정 프로세스 (800) 는 하나 이상의 액추에이터들에 의해 가변 곡률 상호작용 디바이스 패널에 벤딩력을 가하거나 증가시키는 것을 포함한다. 액추에이터들은 활성화 제어 신호에 응답하여 벤딩력을 생성하거나 적용한다. 벤딩력은 액추에이터의 타입에 따라 적용될 수도 있다. 예를 들어, MFC 액추에이터들과 같은 활성화 제어 신호에 응답하여 팽창 또는 수축하도록 구성된 액추에이터들은 팽창 및/또는 수축에 의해 가변 곡률 상호작용 디바이스 패널에 벤딩력을 부여할 수도 있다. 전기활성 중합체 액추에이터들과 같은 다른 타입의 액추에이터들은 활성화 제어 신호에 응답하여 만곡 또는 벤딩하도록 구성되고, 따라서 벤딩 또는 만곡을 통해 벤딩력을 부여할 수도 있다. 가변 곡률 상호작용 디바이스에 가해진 벤딩력의 양은 활성화 제어 신호의 크기 또는 다른 특성들에 따라 달라질 수도 있다.
액추에이터들에 의해 유도된 가변 곡률 상호작용 디바이스 패널의 곡률에서의 변화는 강성 수정들, 진동 햅틱 효과들 및/또는 운동감각적 움직임 효과들의 형태로, 햅틱 효과들의 출력을 야기한다. 액추에이터들은 가변 곡률 상호작용 디바이스 패널의 임의의 치수 방향으로 벤딩력을 가하고, 액추에이터 배열에 의존하여, 임의의 치수의 방향으로 가변 곡률 상호작용 디바이스 패널의 곡률을 변경하도록 구성될 수도 있다.
동작 (806) 에서, 곡률 수정 프로세스 (800) 는 선택적으로 가변 곡률 상호작용 디바이스 패널 상에 배치된 하나 이상의 센서들에 의해 가변 곡률 상호작용 디바이스 패널의 곡률을 결정하는 것을 포함한다. 예를 들어, 벤드 센서들, 스트레인 게이지들 등을 포함한 센서들이 가변 곡률 상호작용 디바이스 패널 상에 배치되고 패널의 곡률을 결정하도록 구성된다. 하나 이상의 센서들에 의해 결정된 바와 같은 패널 곡률은 해석, 분석 및 제어를 위해 회로를 통해 프로세서로 송신되거나 그렇지 않으면 전송될 수도 있다.
동작 (808) 에서, 곡률 프로세스 (800) 는 선택적으로 하나 이상의 센서들에 의해 결정된 바와 같이 패널의 곡률에 따라 활성화 제어 신호를 조정하는 것을 포함한다. 하나 이상의 센서들로부터 패널 곡률 정보를 수신할 수도 있는 프로세서는 활성화 제어 신호를 조정하기 위해 패널 곡률 정보를 사용하도록 구성된다. 따라서, 프로세서는 원하는 곡률 및/또는 원하는 강성을 달성하기 위해 결정된 곡률에 따라 패널의 활성화 제어 신호를 연속적으로 조정할 수 있다. 이러한 피처는 액추에이터 효능 및/또는 패널 강성이 시간에 걸쳐 변화할 수도 있기 때문에 중요할 수도 있다. 따라서, 시간에 걸쳐, 상이한 활성화 전압이 가변 곡률 상호작용 디바이스 패널에서 동일한 곡률 또는 강성을 달성하는데 필요할 수도 있다. 다른 실시형태들에서, 외부 오브젝트들, 예컨대 사용자의 손 또는 바디, 가변 곡률 상호작용 디바이스 패널이 안착하는 표면들, 및/또는 가변 곡률 상호작용 디바이스 패널이 배치되는 하우징들 또는 케이스들과 가변 곡률 상호작용 디바이스의 상호작용들로 인해 곡률 수정이 필요할 수도 있다. 예를 들어, 가요성 사용자 디바이스에 통합된 가변 곡률 상호작용 디바이스 패널은 가요성 사용자 디바이스 외부의 가변 곡률 상호작용 디바이스와 상이하게 거동할 수도 있다. 그러한 가요성 사용자 디바이스가 보호 케이스 등의 내부에 배치되는 경우, 가변 곡률 상호작용 디바이스 패널은 여전히 상이하게 거동할 수도 있다. 따라서, 프로세서는 피드백 루프에서 가변 곡률 상호작용 디바이스의 패널의 곡률을 제어하기 위해 센서 결정 곡률 정보에 따라 활성화 제어 신호를 활성으로 조정하도록 구성된다.
일부 실시형태들에서, 프로세서는 패널 강성과 패널 곡률 사이의 상관에 따라 개방 루프 방식으로 제어 신호를 조정할 수도 있다. 제어기의 메모리 유닛은 패널 강성과 패널 곡률 사이의 상관 정보를 포함하는 룩업 테이블 또는 다른 데이터 스토어를 저장할 수도 있다. 따라서, 폐쇄 루프 제어 없이도, 제어기는 특정 강성을 유도하기 위해 적절한 양의 곡률을 제공하도록 정확하게 기능할 수도 있다.
동작 (810) 에서, 곡률 수정 프로세스 (800) 는 선택적으로 하나 이상의 센서들에 의해 제공된 패널 곡률 정보에 따라 사용자 입력을 검출하는 것을 포함한다. 위에 논의된 바와 같이, 하나 이상의 센서들은 패널의 임의의 치수 방향을 따라 가변 곡률 상호작용 디바이스의 패널 곡률 정보를 결정하도록 구성된다. 사용자에 의해 부여된 패널의 벤딩은 하나 이상의 센서들에 의해 검출되고 프로세서로 송신되거나 그렇지 않으면 전달될 수도 있다. 프로세서는 이러한 패널 곡률 정보를 사용자 입력으로서 해석하도록 구성된다. 일부 실시형태들에서, 프로세서는 하나 이상의 액추에이터들에 의해 야기된 패널 곡률 및 사용자 입력에 의해 야기된 패널 곡률을 표시하는 패널 곡률 정보를 구별하도록 구성된다. 이러한 구별은, 예를 들어 제어기에 의해 공급된 활성화 제어 신호에 따라 예상된 패널 곡률을 하나 이상의 센서들에 의해 검출된 패널 곡률과 비교함으로써 수행될 수도 있다.
상기는 가변 곡률 상호작용 디바이스의 강성을 수정하는 예시의 프로세스 (800) 의 예시적인 플로우를 설명한다. 도 9 에 도시된 바와 같은 프로세스는 단지 예시일 뿐이며, 본 명세서에 개시된 실시형태들의 범위를 벗어나지 않으면서 변형들이 존재한다. 단계들은 설명된 것과 상이한 순서로 수행될 수도 있고, 부가 단계들이 수행될 수도 있으며, 및/또는 더 적은 단계들이 수행될 수도 있다.
다양한 실시형태들의 부가적인 논의
실시형태 1 은 길이 치수 및 폭 치수를 갖는 패널로서, 길이 치수 및 폭 치수는 패널의 평면을 정의하는 상기 패널, 패널 상에 배치된 액추에이터로서, 활성화될 때 폭 치수의 방향으로 패널에 벤딩력을 제공하도록 구성된, 상기 액추에이터, 및 액추에이터에 활성화 신호를 제공하도록 구성된 회로를 포함하는, 가변 곡률 상호작용 디바이스이다.
액추에이터는 벤딩력이 폭 치수로 패널에서 곡률을 유도하도록 구성되고, 패널의 곡률은 길이 치수의 방향으로 패널의 강성 증가를 야기한다.
실시형태 2 는 폭 치수 곡률을 결정하도록 구성된 폭 치수 센서를 더 포함하는, 실시형태 1 의 가변 곡률 상호작용 디바이스이다.
실시형태 3 은 길이 치수 곡률을 결정하도록 구성된 길이 치수 센서를 더 포함하는, 실시형태 1 또는 2 의 가변 곡률 상호작용 디바이스이다.
실시형태 4 는 회로를 통해 액추에이터에 활성화 신호를 제공하도록 구성된 프로세서를 더 포함하는 실시형태 1 내지 3 중 어느 것의 가변 곡률 상호작용 디바이스이며, 여기서 프로세서는 또한 소프트웨어 애플리케이션에 따라 상기 패널의 강성을 증가시키도록 구성된다.
실시형태 5 는 회로를 통해 액추에이터에 활성화 신호를 제공하도록 구성된 프로세서를 더 포함하는 실시형태 1 내지 4 중 어느 것의 가변 곡률 상호작용 디바이스이며, 여기서 프로세서는 또한 폭 치수 센서로부터 폭 치수 곡률 입력을 수신하고 이 폭 치수 곡률 입력을 사용하여 활성화 신호를 제어하도록 구성된다.
실시형태 6 은 회로를 통해 액추에이터에 활성화 신호를 제공하도록 구성된 프로세서를 더 포함하는 실시형태 1 내지 5 중 어느 것의 가변 곡률 상호작용 디바이스이며, 여기서 프로세서는 또한 길이 치수 센서로부터 길이 치수 곡률 입력을 수신하고; 그리고 이 길이 치수 곡률 입력을 소프트웨어 애플리케이션에 입력으로서 제공하도록 구성된다.
실시형태 7 은 실시형태들 1 내지 6 중 어느 것의 가변 곡률 상호작용 디바이스이며, 여기서 가변 곡률 상호작용 디바이스는 몰입형 현실 입력 디바이스로서 기능하도록 구성된다.
실시형태 8 은 실시형태들 1 내지 7 중 어느 것의 가변 곡률 상호작용 디바이스이며, 여기서 액추에이터는 폭 치수 액추에이터이고 벤딩력은 폭 치수 벤딩력이며, 가변 곡률 상호작용 디바이스는, 패널 상에 배치된 길이 치수 액추에이터를 더 포함하고, 길이 치수 액추에이터는 활성화될 때 길이 치수의 방향으로 패널에 길이 치수 벤딩력을 제공하도록 구성되고, 길이 치수 액추에이터는 길이 치수 벤딩력이 길이 치수로 패널에서 길이 치수 곡률을 유도하도록 구성되고, 패널의 길이 치수 곡률은 폭 치수의 방향으로 패널의 강성을 증가시키는 역할을 한다.
실시형태 9 는 실시형태들 1 내지 8 중 어느 것의 가변 곡률 상호작용 디바이스이며, 여기서 액추에이터는 MFC 액추에이터 및 스마트 메모리 액추에이터 중 적어도 하나를 포함한다.
실시형태 10 은 실시형태들 1 내지 9 중 어느 것의 가변 곡률 상호작용 디바이스이며, 액추에이터는 또한, 활성화 신호에 응답하여 진동 햅틱 효과를 제공하도록 구성된다.
실시형태 11 은 디스플레이 스크린을 더 포함하는, 실시형태들 1 내지 10 중 어느 것의 가변 곡률 상호작용 디바이스이다.
실시형태 12 는, 길이 치수 및 폭 치수를 갖는 패널 상에 배치된 액추에이터에 활성화 신호를 제공하는 단계로서, 길이 치수 및 폭 치수는 패널의 평면을 정의하는, 상기 활성화 신호를 제공하는 단계; 활성화 신호에 응답하여 액추에이터에 의해 폭 치수의 방향으로 패널에 벤딩력을 제공하는 단계; 벤딩력에 의해 폭 치수의 방향으로 패널에서 곡률을 유도하는 단계; 및 곡률에 기초하여 길이 치수의 방향으로 패널의 강성을 증가시키는 단계를 포함하는, 가변 곡률 상호작용 디바이스의 곡률을 수정하는 방법이다.
실시형태 13 은, 폭 치수 센서로 폭 치수의 방향으로 폭 치수 곡률을 결정하는 단계, 및 폭 치수 곡률에 따라 활성화 신호를 조정하는 단계를 더 포함하는, 실시형태 12 의 방법이다.
실시형태 14 는, 길이 치수 센서로 길이 치수의 방향에서 길이 치수 곡률을 결정하는 단계, 및 길이 치수 곡률에 따라 활성화 신호를 조정하는 단계를 더 포함하는, 실시형태 12 또는 13 의 방법이다.
실시형태 15 는, 프로세서에 의해 그리고 소프트웨어 애플리케이션에 따라 패널의 강성을 증가시키는 단계를 더 포함하는, 실시형태들 12 내지 14 중 어느 것의 방법이다.
실시형태 16 은, 몰입형 현실 시스템에 대한 입력으로서 사용자로부터 벤딩 입력을 수신하는 단계를 더 포함하는, 실시형태들 12 내지 15 중 어느 것의 방법이다.
실시형태 17 은 실시형태들 12 내지 16 중 어느 것의 방법이며, 여기서 액추에이터는 폭 치수 액추에이터이고 벤딩력은 폭 치수 벤딩력이며, 방법은, 길이 치수 액추에이터로 길이 치수의 방향에서 패널에 길이 치수 벤딩력을 제공하는 단계; 길이 치수 벤딩력에 의해, 길이 치수의 방향으로 패널에서 길이 치수 곡률을 유도하는 단계; 및 길이 치수 곡률에 응답하여, 폭 치수의 방향으로 패널의 강성을 증가시키는 단계를 더 포함한다.
실시형태 18 은 실시형태들 12 내지 17 중 어느 것의 방법이며, 여기서 액추에이터는 MFC 액추에이터 및 스마트 메모리 액추에이터 중 적어도 하나를 포함한다.
실시형태 19 는 액추에이터로 진동 햅틱 효과를 제공하는 단계를 더 포함하는, 실시형태들 12 내지 18 중 어느 것의 방법이다.
실시형태 20 은 디스플레이 스크린을 통해 시각적 디스플레이를 제공하는 단계를 더 포함하는, 실시형태들 12 내지 19 중 어느 것의 방법이다.
이와 같이, 상호작용 디바이스의 곡률을 수정하기 위한 시스템들, 디바이스들 및 방법들이 제공된다. 본 발명에 따른 다양한 실시형태들이 위에 설명되었지만, 이들은 제한이 아닌 예시 및 예에 의해서만 제시되었다는 것을 이해해야 한다. 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않으면서 형태 및 상세에 있어서의 다양한 변경들이 본 명세서에서 행해질 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 폭넓음 및 범위는 상기 설명된 예시적인 실시형태들 중 임의의 실시형태에 의해 제한되지 않아야 하며, 오직 첨부된 청구항들 및 그 균등물들에 따라서만 정의되어야 한다. 본 명세서에서 논의된 각각의 실시형태의, 및 본 명세서에서 인용된 각각의 레퍼런스의 각각의 특징은 임의의 다른 실시형태의 특징들과 조합하여 사용될 수 있음이 또한 이해될 것이다. 곡률 수정을 생성하고 햅틱 효과를 생성하는 위의 방법들의 양태들은 본 명세서에 설명된 다른 방법들과 임의의 조합으로 사용될 수도 있고, 또는 그 방법들은 별도로 사용될 수도 있다.

Claims (20)

  1. 가변 곡률 상호작용 디바이스로서,
    길이 치수 및 폭 치수를 갖는 패널;
    상기 패널 상에 배치된 액추에이터로서, 활성화될 때 상기 폭 치수의 방향으로 상기 패널에 벤딩력을 제공하도록 구성된, 상기 액추에이터; 및
    상기 액추에이터에 활성화 신호를 제공하도록 구성된 회로를 포함하고,
    상기 액추에이터는 상기 벤딩력이 상기 폭 치수로 상기 패널에서 곡률을 유도하도록 구성되고, 상기 패널의 곡률은 상기 길이 치수의 방향으로 상기 패널의 강성의 증가를 야기하는, 가변 곡률 상호작용 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    폭 치수 곡률을 결정하도록 구성된 폭 치수 센서를 더 포함하는, 가변 곡률 상호작용 디바이스.
  3. 제 1 항에 있어서,
    길이 치수 곡률을 결정하도록 구성된 길이 치수 센서를 더 포함하는, 가변 곡률 상호작용 디바이스.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 회로를 통해 상기 액추에이터에 상기 활성화 신호를 제공하도록 구성된 프로세서를 더 포함하고, 상기 프로세서는 또한 소프트웨어 애플리케이션에 따라 상기 패널의 강성을 증가시키도록 구성되는, 가변 곡률 상호작용 디바이스.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 회로를 통해 상기 액추에이터에 상기 활성화 신호를 제공하도록 구성된 프로세서를 더 포함하고, 상기 프로세서는 또한,
    상기 폭 치수 센서로부터 폭 치수 곡률 입력을 수신하고; 그리고
    상기 활성화 신호를 조정하기 위해 상기 폭 치수 곡률 입력을 사용하도록 구성되는, 가변 곡률 상호작용 디바이스.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 회로를 통해 상기 액추에이터에 활성화 신호를 제공하도록 구성된 프로세서를 더 포함하고, 상기 프로세서는 또한,
    상기 길이 치수 센서로부터 길이 치수 곡률 입력을 수신하고; 그리고
    소프트웨어 애플리케이션에 입력으로서 상기 길이 치수 곡률 입력을 제공하도록 구성되는, 가변 곡률 상호작용 디바이스.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 가변 곡률 상호작용 디바이스는 몰입형 현실 입력 디바이스로서 기능하도록 구성되는, 가변 곡률 상호작용 디바이스.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 액추에이터는 폭 치수 액추에이터이고 상기 벤딩력은 폭 치수 벤딩력이며, 상기 가변 곡률 상호작용 디바이스는,
    상기 패널 상에 배치된 길이 치수 액추에이터를 더 포함하고, 상기 길이 치수 액추에이터는 활성화될 때 상기 길이 치수의 방향으로 상기 패널에 길이 치수 벤딩력을 제공하도록 구성되고,
    상기 길이 치수 액추에이터는 상기 길이 치수 벤딩력이 상기 길이 치수로 상기 패널에서 길이 치수 곡률을 유도하도록 구성되고, 상기 패널의 길이 치수 곡률은 상기 폭 치수의 방향으로 상기 패널의 강성을 증가시키는 역할을 하는, 가변 곡률 상호작용 디바이스.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 액추에이터는 MFC 액추에이터 및 스마트 메모리 액추에이터 중 적어도 하나를 포함하는, 가변 곡률 상호작용 디바이스.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 액추에이터는 또한, 상기 활성화 신호에 응답하여 진동 햅틱 효과를 제공하도록 구성되는, 가변 곡률 상호작용 디바이스.
  11. 제 1 항에 있어서,
    디스플레이 스크린을 더 포함하는, 가변 곡률 상호작용 디바이스.
  12. 액추에이터 및 패널을 갖는 가변 곡률 상호작용 디바이스의 곡률을 수정하는 방법으로서,
    상기 패널 상에 배치된 상기 액추에이터에 활성화 신호를 제공하는 단계로서, 상기 패널은 길이 치수 및 폭 치수를 갖는, 상기 활성화 신호를 제공하는 단계;
    상기 활성화 신호에 응답하여 상기 액추에이터에 의해, 상기 폭 치수의 방향으로 상기 패널에 벤딩력을 제공하는 단계;
    상기 벤딩력에 의해, 상기 폭 치수로 상기 패널의 곡률을 유도하는 단계; 및
    상기 패널의 곡률에 기초하여, 상기 길이 치수의 방향으로 상기 패널의 강성을 증가시키는 단계를 포함하는, 가변 곡률 상호작용 디바이스의 곡률을 수정하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    폭 치수 센서로 상기 폭 치수의 방향에서 폭 치수 곡률을 결정하는 단계; 및
    상기 폭 치수 곡률에 따라 상기 활성화 신호를 조정하는 단계를 더 포함하는, 가변 곡률 상호작용 디바이스의 곡률을 수정하는 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    길이 치수 센서로 상기 길이 치수의 방향에서 길이 치수 곡률을 결정하는 단계; 및
    상기 길이 치수 곡률에 따라 상기 활성화 신호를 조정하는 단계를 더 포함하는, 가변 곡률 상호작용 디바이스의 곡률을 수정하는 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    프로세서에 의해 그리고 소프트웨어 애플리케이션에 따라 상기 패널의 강성을 증가시키는 단계를 더 포함하는, 가변 곡률 상호작용 디바이스의 곡률을 수정하는 방법.
  16. 제 12 항에 있어서,
    몰입형 현실 시스템에 대한 입력으로서 사용자로부터 벤딩 입력을 수신하는 단계를 더 포함하는, 가변 곡률 상호작용 디바이스의 곡률을 수정하는 방법.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 액추에이터는 폭 치수 액추에이터이고 상기 벤딩력은 폭 치수 벤딩력이며, 상기 방법은,
    길이 치수 액추에이터로 상기 길이 치수의 방향에서 상기 패널에 길이 치수 벤딩력을 제공하는 단계;
    상기 길이 치수 벤딩력에 의해, 상기 길이 치수의 방향으로 상기 패널에서 길이 치수 곡률을 유도하는 단계; 및
    상기 길이 치수 곡률에 응답하여, 상기 폭 치수의 방향으로 상기 패널의 강성을 증가시키는 단계를 더 포함하는, 가변 곡률 상호작용 디바이스의 곡률을 수정하는 방법.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 액추에이터는 MFC 액추에이터 및 스마트 메모리 액추에이터 중 적어도 하나를 포함하는, 가변 곡률 상호작용 디바이스의 곡률을 수정하는 방법.
  19. 제 12 항에 있어서,
    상기 액추에이터로 진동 햅틱 효과를 제공하는 단계를 더 포함하는, 가변 곡률 상호작용 디바이스의 곡률을 수정하는 방법.
  20. 제 12 항에 있어서,
    디스플레이 스크린을 통해 시각적 디스플레이를 제공하는 단계를 더 포함하는, 가변 곡률 상호작용 디바이스의 곡률을 수정하는 방법.
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