KR20210153217A - 포스 센서를 포함하는 진동 발생 장치 - Google Patents

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KR20210153217A
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Abstract

진동 발생 장치가 제공된다. 본 발명의 몇몇 실시 예에 따른 진동 발생 장치는 내부 공간을 형성하는 케이스, 케이스에 제1 방향으로 적층되고, 제1 방향에 수직인 제2 방향을 축으로 요크를 둘러싸는 코일을 포함하는 고정자, 고정자의 일단과 제2 방향으로 대향하도록 배치되는 제1 영구자석 및 고정자의 타단과 제2 방향으로 대향하도록 배치되는 제2 영구자석을 포함하되, 코일, 제1 영구자석 및 제2 영구자석의 자기적 상호작용에 의해 제1 방향으로 선형 진동하는 진동자, 케이스에 연결되고 진동자를 탄성 지지하는 탄성부재 및 제1 영구자석과 제2 방향으로 이격되도록 배치되는 홀 센서를 포함하되, 홀 센서는 제1 영구자석의 변위에 따른 자기장의 세기를 센싱하고, 센싱된 값에 대응되는 전압을 출력할 수 있다.

Description

포스 센서를 포함하는 진동 발생 장치{VIBRATION GENERATING DEVICE CONTAINING FORCE SENSOR}
본 발명은 포스 센서(홀 센서)를 포함하는 진동 발생 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 진동자의 변위를 센싱하고, 센싱된 값에 따라 햅틱 발생 여부를 결정하는 진동 발생 장치에 관한 것이다.
최근 IT 기술의 발전에 따라 인간의 "시각"과 관련된 노트북 화면, 자동차에 내장되는 디스플레이 등의 크기, 해상도 등이 증가하고 있고, 인간의 "청각"과 관련된 스피커, 이어폰 등의 크기, 두께 등이 감소하고 음질은 향상되어 왔다.
또한, 인간의 "촉각" 관련 기술을 활용한 사용자와 장치간 상호작용(Interactive)에 대한 니즈가 증가하고 있다. 구체적으로, 사용자와 장치간 발전된 상호 교감을 통해 향상된 정보 전달을 얻기 위한 햅틱(Haptic) 진동 발생기에 대한 요구 역시 증가하고 있다. 예를 들어, 자동차의 내장 디스플레이에 네비게이션 안내 목적지를 터치하는 경우 정보가 정확히 입력되었다는 피드백을 햅틱으로 사용자에게 전달하거나, 노트북의 터치패드에 입력 신호를 전달하는 경우 햅틱으로 사용자에게 피드백하는 기술이 개발되어 왔다.
도 1을 참조하면, 종래 햅틱 기술에 사용되는 솔레노이드 방식은 진동을 발생시키는 방식의 한계로 인해 다양한 햅틱 효과를 구현하기 어렵다. 특히, 진동의 발생 방향이 사용자가 터치 패드에 터치하는 방향이 아닌 터치 패드에 수평 방향의 진동을 발생하여 햅틱 전달에 불리하다. 또한, 솔레노이드 방식의 진동 발생 장치는 상대적으로 두껍게 구현되어 다양한 장치에 실장되기 어렵다는 단점이 있다.
또한, 기존의 진동 발생 장치는 요크에 감긴 코일에 입력되는 전기 신호에 따라 자기장이 생성되고, 이에 기초하여 요크의 끝단에 대향하여 배치되는 자성체를 잡아당기고, 전기 신호의 입력이 중단되면 복원 탄성으로 돌아가는 단순한 구조로 되어 있으므로, 인력(引力)에 의해 당기는 힘만을 발생시키고 반대의 동작은 탄성 복원력(Elastic Restoring Force)에만 의존할 수밖에 없어 다양한 햅틱 효과를 발생시키기 힘든 한계가 존재한다.
또한, 기존의 방식처럼 사용자가 터치패드를 터치하면, 터치의 강도와 무관하게 선택한 모드가 실행됨과 동시에 사용자에게 햅틱 신호가 전달되는 경우 사용자가 디스플레이를 정확하게 보고 터치해야 하고, 이러한 경우 주행 중의 사용자가 전방이 아닌 디스플레이를 주시하게 되어 안전상의 위험성이 존재한다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 동작 특성이 향상된 선형 진동 발생 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 사용자의 터치에 대응하여 햅틱 신호를 발생시킴으로써 입력 신호에 대한 상호 교감(interactive) 효과가 향상된 선형 진동 발생 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 센싱되는 진동자의 변위에 따라 햅틱 발생을 제어함으로써 상호 교감 효과가 향상된 선형 진동 발생 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 해당 기술 분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시 예에 따른 진동 발생 장치는 내부 공간을 형성하는 케이스, 케이스에 제1 방향으로 적층되고, 제1 방향에 수직인 제2 방향을 축으로 요크를 둘러싸는 코일을 포함하는 고정자, 고정자의 일단과 제2 방향으로 대향하도록 배치되는 제1 영구자석 및 고정자의 타단과 제2 방향으로 대향하도록 배치되는 제2 영구자석을 포함하되, 코일, 제1 영구자석 및 제2 영구자석의 자기적 상호작용에 의해 제1 방향으로 선형 진동하는 진동자, 케이스에 연결되고 진동자를 탄성 지지하는 탄성부재 및 제1 영구자석과 제2 방향으로 이격되도록 배치되는 홀 센서를 포함하되, 홀 센서는 제1 영구자석의 변위에 따른 자기장의 세기를 센싱하고, 센싱된 값에 대응되는 전압을 출력할 수 있다.
몇몇 실시 예에 따라, 탄성부재의 제1 방향으로의 상부에 배치되고 외부에 노출되는 터치패드를 더 포함하되, 외부로부터 인가되는 힘에 의해 발생되는 터치패드의 제1 방향으로의 변위에 따라 제1 영구자석의 변위가 발생할 수 있다.
몇몇 실시 예에 따라, 홀 센서 및 코일과 전기적으로 연결되는 프로세서를 더 포함하되, 프로세서는, 홀 센서의 출력 전압이 기준 전압 이상인 경우와 기준 전압 미만인 경우에 코일로 인가되는 전류가 상이하도록 제어할 수 있다.
몇몇 실시 예에 따라, 프로세서는, 홀 센서의 출력 전압이 제1 기준 전압 미만인 경우, 제1 기준 전압과 제2 기준 전압 사이인 경우 및 제2 기준 전압 이상인 경우에 코일로 인가되는 전류가 모두 상이하도록 제어할 수 있다.
몇몇 실시 예에 따라, 탄성부재는 제1 영구자석의 상부에 배치되는 제1 탄성체 및 제2 영구자석의 상부에 배치되는 제2 탄성체를 포함하되, 제1 및 제2 탄성체는 서로 이격되어 배치될 수 있다.
몇몇 실시 예에 따라, 제1 및 제2 영구자석의 상단 및 탄성부재의 하단 일부와 연결되고, 진동자의 진동에 따라 제1 방향으로 선형 진동하는 지지부재를 더 포함할 수 있다.
몇몇 실시 예에 따라, 제1 영구자석은 제1 방향으로 순차적으로 적층되는 제1 하부 영구자석 및 제1 상부 영구자석을 포함하고, 제2 영구자석은 제1 방향으로 순차적으로 적층되는 제2 하부 영구자석 및 제2 상부 영구자석을 포함하되, 제1 하부 영구자석 및 제1 상부 영구자석의 서로 인접한 측면이 서로 다른 극성으로 착자된 상태이고, 제2 하부 영구자석 및 제2 상부 영구자석의 서로 인접한 측면이 서로 다른 극성으로 착자된 상태이고, 제1 하부 영구자석 및 제2 하부 영구자석의 고정자와 인접한 측면은 서로 다른 극성으로 착자된 상태이고, 제1 상부 영구자석 및 제2 상부 영구자석의 고정자와 인접한 측면은 서로 다른 극성으로 착자된 상태일 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시 예에 따른 진동 발생 장치는 내부 공간을 형성하는 케이스, 케이스에 제1 방향으로 적층되고, 제1 방향에 수직인 제2 방향을 축으로 요크를 둘러싸는 코일을 포함하는 고정자, 고정자의 일단과 제2 방향으로 대향하도록 배치되는 제1 영구자석 및 고정자의 타단과 제2 방향으로 대향하도록 배치되는 제2 영구자석을 포함하고, 코일, 제1 영구자석 및 제2 영구자석의 자기적 상호작용에 의해 제1 방향으로 선형 진동하는 진동자, 케이스에 연결되고, 진동자를 탄성 지지하는 탄성부재, 제1 영구자석과 제2 방향으로 이격되도록 배치되고, 제1 영구자석의 변위에 따른 자기장의 세기를 센싱하고, 센싱된 값에 대응되는 제1 전압을 출력하는 제1 홀 센서, 제2 영구자석과 제2 방향으로 이격되도록 배치되고, 제2 영구자석의 변위에 따른 자기장의 세기를 센싱하고, 센싱된 값에 대응되는 제2 전압을 출력하는 제2 홀 센서 및 제1 및 제2 홀 센서 및 코일과 전기적으로 연결되는 프로세서를 포함하되, 프로세서는, 제1 및 제2 전압의 평균 전압과 기정의된 기준 전압과의 비교 연산을 수행하고, 비교 연산의 결과에 기초하여 코일로 인가되는 전류가 상이하도록 제어할 수 있다.
몇몇 실시 예에 따라, 프로세서는, 평균 전압이 제1 기준 전압 미만인 경우, 제1 기준 전압과 제2 기준 전압 사이인 경우 및 제2 기준 전압 이상인 경우에 상기 코일에 인가되는 전류가 모두 상이하도록 제어할 수 있다.
몇몇 실시 예에 따라, 제1 홀 센서는 제1 영구자석의 제2 방향의 수평중심선 상에 배치되고, 제2 홀 센서는 제2 영구자석의 제2 방향의 수평중심선 상에 배치될 수 있다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 종래 솔레노이드 방식을 이용한 진동 발생 장치를 설명하기 위한 도면이다
도 2는 본 발명의 몇몇 실시 예에 따른 진동 발생 장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 몇몇 실시 예에 따른 진동 발생 장치를 설명하기 위한 분해사시도이다.
도 4a는 본 발명의 몇몇 실시 예에 따른 진동 발생 장치의 상부에서 바라본 사시도이다.
도 4b는 본 발명의 몇몇 실시 예에 따른 진동 발생 장치의 하부에서 바라본 사시도이다.
도 5는 도 2의 A-B선을 절단한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 몇몇 실시 예에 따른 진동 발생 장치를 설명하기 위한 분해사시도이다.
도 7은 본 발명의 몇몇 실시 예에 따른 진동 발생 장치의 상부에서 바라본 사시도이다.
도 8은 본 발명의 몇몇 실시 예에 따른 진동 발생 장치를 설명하기 위한 분해사시도이다.
도 9는 본 발명의 몇몇 실시 예에 따른 진동 발생 장치의 상부에서 바라본 사시도이다.
도 10은 본 발명의 몇몇 실시 예에 따른 진동 발생 장치를 설명하기 위한 분해사시도이다.
도 11은 본 발명의 몇몇 실시 예에 따른 진동 발생 장치를 설명하기 위한 분해사시도이다.
도 12는 본 발명의 몇몇 실시 예에 따른 진동 발생 장치를 설명하기 위한 분해사시도이다.
도 13은 본 발명의 몇몇 실시 예에 따른 진동 발생 장치를 설명하기 위한 분해사시도이다.
도 14a는 본 발명의 몇몇 실시 예에 따른 진동 발생 장치의 상부에서 바라본 사시도이다.
도 14b는 본 발명의 몇몇 실시 예에 따른 진동 발생 장치의 하부에서 바라본 사시도이다.
이하에서, 도 2 내지 도 14b를 참조하여 본 발명의 몇몇 실시 예에 따른 진동 발생 장치를 설명한다.
도 2는 본 발명의 몇몇 실시 예에 따른 진동 발생 장치를 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 몇몇 실시 예에 따른 진동 발생 장치를 설명하기 위한 분해사시도이다. 도 4a는 본 발명의 몇몇 실시 예에 따른 진동 발생 장치의 상부에서 바라본 사시도이고, 도 4b는 본 발명의 몇몇 실시 예에 따른 진동 발생 장치의 하부에서 바라본 사시도이다.
도 2 내지 도 4b를 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시 예에 따른 진동 발생 장치(10)는 구조물(20)과 결합되어 형성될 수 있다. 몇몇 실시 예에 따라, 구조물(20)은 차량의 구조물일 수 있고, 진동 발생 장치(10)는 차량 내부에 터치패드(100)가 구비된 장비 내에 실장될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시 예에 따른 진동 발생 장치(10)는 터치패드(100), 탄성부재(200), 지지부재(300), 복수의 영구자석(410, 420)을 포함하는 진동자(400), 코일(510)을 포함하는 고정자(500), 내부에 공간을 형성하는 케이스(600), 케이스(600)와 결합되는 기판(700) 및 기판(700)의 일부와 결합되는 센싱부(800)를 포함할 수 있다.
터치패드(100)는 차량에 실장되는 패드일 수 있다. 예를 들어, 터치패드(100)는 자동차 내부에 실장되는 네비게이션, 공기 조화 시스템(Heating Ventilation and Air Conditioning, HVAC), 운전자 보조 시스템(Advanced Driver Assistance System, ADAS) 등에 적용되는 디스플레이 또는 패드일 수 있다. 다만, 본 발명이 적용되는 실시 예는 상기의 예에 한정되지 않고 사용자가 촉각을 감지하는 햅틱 기술이 적용될 수 있는 모든 종류의 전자기기에 적용될 수 있다.
탄성부재(200)는 탄성체(210) 및 탄성체(220)를 포함할 수 있다. 탄성체(210) 및 탄성체(220) 각각은 하면의 일부가 케이스(600)에 결합되고, 탄성체(210)는 영구자석(410)의 상부에 연결되고, 탄성체(220)는 영구자석(420)의 상부에 연결될 수 있다. 탄성부재(200)는 진동자(400)를 탄성 지지하도록 구현될 수 있다.
몇몇 실시 예에 따라, 탄성체(210) 및 탄성체(220) 각각의 일단은 케이스(600)와 결합될 수 있다. 예를 들어, 탄성체(210) 및 탄성체(220) 각각의 홀이 케이스(600)의 측면 상부에 결합될 수 있다.
지지부재(300)는 영구자석(410, 420)과 탄성부재(200) 사이에 배치되어 진동자(400)를 지지하고, 진동자(400)의 진동에 따라 상하 방향으로 선형 진동하도록 구현될 수 있다.
진동자(400)는 코일(510)의 양 측면에 코일(510)과 이격되어 배치되는 복수의 영구자석(410, 420)을 포함할 수 있고, 코일(510)과의 자기적 상호작용에 따라 상하로 선형 진동하도록 구현될 수 있다. 영구자석(410)과 영구자석(420)은 고정자(500)의 서로 다른 측면과 각각 대향하도록 배치될 수 있다.
몇몇 실시 예에 따라, 영구자석(410)과 영구자석(420) 각각의 상부가 서로 다른 극성으로 착자된 상태이고, 영구자석(410)과 영구자석(420) 각각의 하부가 서로 다른 극성으로 착자된 상태일 수 있다. 예를 들어, 영구자석(410)의 상부 및 하부가 각각 N극과 S극으로 착자된 상태이고, 영구자석(420)의 상부 및 하부가 각각 S극과 N극으로 착자된 상태일 수 있다.
몇몇 실시 예에 따라, 진동자(400)는 진동자 요크(490)를 포함할 수 있다. 진동자 요크(490)는 자성체로 구현되고, 영구자석(410) 및 영구자석(420)에 의해 발생하는 자속의 통로 역할로서 구현될 수 있다.
고정자(500)는 케이스(600)에 적층 고정되어 전류를 인가받고 자기장을 생성할 수 있다. 몇몇 실시 예에 따라, 고정자(500)는 코일(510), 고정자 요크(530) 및 코일 지지부재(550)를 포함할 수 있다. 코일(510)은 영구자석(410, 420)이 배치되는 방향을 축으로 고정자 요크(530)의 외주를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 코일(510)은 기판(700)을 통해 외부로부터 전류를 인가받고, 이에 기초하여 자기장이 생성될 수 있다. 다른 실시 예에 따라, 고정자(500)는 고정자 요크(530)와 코일(510)만으로 구현될 수도 있다.
케이스(600)는 내부 공간을 형성할 수 있고, 내부 공간에 고정자(500)가 고정될 수 있다. 또한, 케이스(600)의 양 측면에 적어도 하나씩 형성되는 홀을 통해 구조물(20)과 케이스가 결합될 수 있다.
기판(700)은 케이스(600)의 하단에 고정 배치될 수 있다. 기판(700)은 코일(510)의 양끝단과 연결될 수 있고, 외부로부터 인가되는 전류가 코일(510)에 인가되도록 연결하는 단자 역할로 동작할 수 있다. 다만, 기판(700)이 케이스(600)에 결합되는 위치가 케이스(600)의 하면으로 한정되지는 않고, 코일(510)로 전류를 전달하고, 센싱부(800)의 홀 센서들(810, 820)이 진동자(400)의 측면에 배치될 수 있는 다양한 배치로 구현될 수 있다.
몇몇 실시 예에 따라, 기판(700)을 통해 외부로부터 코일(510)로 전달되는 전류에 의해 발생한 자기장과 진동자(400)의 자기적 상호작용에 의해 진동자(400), 지지부재(300) 및 탄성부재(200)가 상하 방향으로 선형 진동할 수 있고, 이에 기초하여 지지부재(300)와 결합되는 터치패드(100)로 진동이 전달되어 햅틱 효과가 발생할 수 있다. 상술한 진동자(400), 지지부재(300), 탄성부재(200) 및 터치패드(100)의 진동 동작은 순차적으로 일어나는 것이 아닌 일체로서 동작할 수 있다. 다시 말해서, 진동자(400), 지지부재(300), 탄성부재(200) 및 터치패드(100)의 선형 진동은 동시에 발생할 수 있다.
센싱부(800)는 복수의 홀 센서(810, 820)를 포함할 수 있고, 기판(700)과 연결되어 케이스(600)의 홀(650)을 통해 영구자석(410, 420)의 측면에 배치될 수 있다.
프로세서(미도시)는 기설정된 기준 전압과 홀 센서(810, 820)의 출력 전압을 비교하여 햅틱의 발생 여부를 결정할 수 있다. 몇몇 실시 예에 따라, 프로세서는 기판(700) 상에 배치될 수 있다. 다른 실시 예에 따라, 기판(700) 상에 배치되는 프로세서 및 복수의 홀 센서(810, 820)가 센싱부(800)를 구성할 수 있다. 또 다른 실시 예에 따라, 프로세서는 진동 발생 장치(10)의 외부에 배치될 수 있다.
본 발명에서 설명하는 포스 센서(Force Sensor)는 홀 센서(Hall Sensor)를 의미할 수 있고, 홀 센서란, 홀 효과(Hall Effect)를 이용한 것으로서, 캠축의 위치를 측정하는 곳에 많이 사용된다. 또한, 홀 센서는 전류가 흐르는 도체에 자기장을 걸어 주면 전류와 자기장에 수직 방향으로 전압이 발생하는 홀 효과를 이용하여 자기장의 방향과 크기를 알아내는 역할을 수행한다. 이 경우, 발생된 전압으로 인한 전류차가 발생하는 효과를 이용하는 센서이다. 이때 발생된 전압은 전류와 자장의 세기에 비례하며, 전류가 일정할 경우 자장의 세기에 비례하는 출력을 발생하지만 전압이 약하기 때문에 증폭하여 사용하는 것이 일반적이다 할 것이다.
더욱 자세히 설명하자면, 홀 효과란, 도체에 전류가 흐르는 상태에서 전류의 방향과 수직으로 자기장이 형성될 경우, 전류가 흐르는 도체 내에서 전류와 수직방향으로 전위차가 발생하는 현상을 말한다. 이러한 발생된 전위차를 센싱하거나 이를 이용하는 센서를 홀 센서로 통칭한다.
도 5는 도 2의 A-B선을 절단한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시 예에 따른 진동 발생 장치(10)는 기판(700)을 통해 외부로부터 코일(510)로 인가되는 전류에 기초하여 진동자(400), 지지부재(300) 및 적어도 일부의 탄성부재(200)를 상하 방향으로 선형 진동시킬 수 있다.
예를 들어, 코일(510)의 양 끝단에 일방향의 전류가 인가되면 영구자석(410)의 상부 및 하부 영역에 각각 N극과 S극의 자기장이 발생하고, 영구자석(420)의 상부 및 하부 영역에 각각 S극 및 N극의 자기장이 발생한다. 이 경우 영구자석(410) 및 영구자석(420)의 고정자(500)측 상측면과 고정자(500)와는 척력이 발생하고, 영구자석(410) 및 영구자석(420)의 고정자(500)측 하측면과 고정자(500)와는 인력이 발생하게 되어 진동자(400)의 적어도 일부는 상승하게 된다. 진동자(400)의 적어도 일부가 상승함에 따라 터치패드(100)에 상승 효과가 발생시킬 수 있고, 상술한 바와 같이 진동자(400), 지지부재(300), 탄성부재(200) 및 터치패드(100)의 상승 동작은 동시에 발생할 수 있다.
반대로, 코일(510)의 양 끝단에 다른 방향의 전류가 인가되면 영구자석(410)의 상부 및 하부 영역에 각각 S극 및 N극의 자기장이 발생하고, 영구자석(420)의 상부 및 하부 영역에 각각 N극 및 S극의 자기장이 발생한다. 이 경우 영구자석(410) 및 영구자석(420)의 고정자(500)측 상측면과 고정자(500)와는 인력이 발생하고, 영구자석(410) 및 영구자석(420)의 고정자(500)측 하측면과 고정자(500)와는 척력이 발생하게 되어 진동자(400)의 적어도 일부는 하강하게 된다. 진동자(400)의 적어도 일부가 하강함에 따라 터치패드(100)에 하강 효과가 발생시킬 수 있고, 상술한 바와 같이 진동자(400), 지지부재(300), 탄성부재(200) 및 터치패드(100)의 하강 동작은 동시에 발생할 수 있다.
몇몇 실시 예에 따라, 프로세서는 진동자(400)의 변위를 센싱하고, 센싱된 값에 기초하여 코일(510)로 인가되는 전류를 제어할 수 있다. 구체적으로, 홀 센서(810) 및/또는 홀 센서(820)의 출력 전압이 기준 전압 이상인 경우 또는 기준 전압 이하인 경우에 터치패드(100)에 진동이 발생하도록 제어할 수 있다.
몇몇 실시 예에 따라, 홀 센서(810) 및 홀 센서(820) 중 어느 하나의 출력 전압이 기정의된 조건을 충족시키는 경우(예를 들어, 기준 전압 이상인 경우)에 터치패드(100)에 진동이 전달되도록 코일(510)로 인가되는 전류를 제어하고, 홀 센서(810) 및 홀 센서(820)의 출력 전압이 조건을 충족시키지 못하는 경우에 진동이 발생되지 않도록 제어할 수 있다. 다른 예로서, 홀 센서(810) 및 홀 센서(820)의 출력 전압이 모두 조건을 충족시키는 경우에만 터치패드(100)에 진동이 발생되도록 코일(510)로 인가되는 전류를 제어할 수 있다.
몇몇 실시 예에 따라, 프로세서는 홀 센서(810)에서 출력되는 제1 출력 전압과 홀 센서(820)에서 출력되는 제2 출력 전압의 평균값을 이용하여 진동 발생을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제1 출력 전압과 제2 출력 전압의 평균값이 기정의된 조건을 충족시키는 경우 진동이 발생하도록 제어하고, 충족시키지 못하는 경우에 진동이 발생하지 않도록 코일(510)로 인가되는 전류를 제어할 수 있다.
몇몇 실시 예에 따라, 프로세서는 기준 전압 및 기준 시간을 이용하여 진동 발생 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 홀 센서(810)에서 출력되는 제1 출력 전압 및/또는 홀 센서(820)에서 출력되는 제2 출력 전압이 기정의된 조건을 충족시키는 상태가 기준 시간동안 지속되는 경우에 진동이 발생하도록 제어하고, 제1 및 제2 출력 전압이 조건을 충족시키지 못하거나 조건을 충족시키는 상태가 기준 시간동안 지속되지 않는 경우에는 진동이 발생하지 않도록 코일(510)로 인가되는 전류를 제어할 수 있다.
또한, 도면에는 2개의 홀 센서(810, 820)가 센싱부(800)를 구성하는 것으로 도시하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로 3개 이상의 홀 센서가 구비될 수 있고, 3개 이상의 홀 센서가 구비되는 경우에도 상술한 방법으로 진동의 발생 여부를 제어할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시 예에 따라 홀 센서(810, 820)의 출력 전압을 이용하여 센싱부(800)에서 진동 발생 여부를 제어함에 따라 더욱 향상된 상호 교감 효과를 구현할 수 있고, 사용자가 터치패드(100)를 단순히 브라우징하는 경우와 실제로 선택하는 경우의 햅틱을 다르게 설정함으로써 주행의 안정성이 향상될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시 예에 따라, 프로세서는 기설정된 복수의 기준 전압을 출력 전압과 비교하여 진동 발생 여부를 결정할 수 있다. 이하에서 제1 기준 전압 및 제2 기준 전압으로 설정되었다는 가정으로 설명하나, 3 이상의 기준 전압이 설정되어 구형될 수 있음은 물론이다.
몇몇 실시 예에 따라, 홀 센서(810)의 제1 출력 전압과 홀 센서(820)의 제2 출력 전압의 평균값과 제1 및 제2 기준 전압을 비교하여 발생되는 진동을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 출력 전압의 평균값이 제1 기준 전압 미만인 경우에 진동이 발생되지 않고, 제1 및 제2 출력 전압의 평균값이 제1 기준 전압과 제2 기준 전압 사이인 경우에 제1 강도의 진동을 발생시키고, 제1 및 제2 출력 전압의 평균값이 제2 기준 전압 이상인 경우에 제2 강도의 진동이 발생되도록 제어할 수 있다. 이 때, 제2 강도는 제1 강도보다 높은 강도일 수 있다.
복수의 기준 전압을 이용하여 진동의 강도를 조절함으로써, 사용자가 터치패드(100)를 단순히 브라우징하는 경우에는 현재 사용자의 손이 특정 아이콘에 위치한다는 정보를 제1 강도로서 사용자에게 인지시킬 수 있고, 특정 아이콘을 선택한다고 판단되는 경우에 제2 강도로서 사용자에게 선택을 알림과 동시에 선택되는 메뉴가 실행되도록 구현할 수 있다.
또한, 상술한 기준 전압 및 기준 시간으로 진동 발생을 제어하는 실시 예 등은 복수의 기준 전압으로 설정되는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.
몇몇 실시 예에 따라, 홀 센서(810) 및 홀 센서(820)는 진동자(400)의 변위가 발생하지 않은 상태에서의 영구자석(410) 및 영구자석(420)의 중심선 상에 배치될 수 있다.
도 6은 본 발명의 몇몇 실시 예에 따른 진동 발생 장치를 설명하기 위한 분해사시도이고, 도 7은 본 발명의 몇몇 실시 예에 따른 진동 발생 장치의 상부에서 바라본 사시도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시 예에 따른 진동 발생 장치(10)는 서로 연결된 탄성체를 포함하는 탄성부재(230)을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 케이스(600) 및 지지부재(300)와 결합되는 탄성부재(230)는 서로 일체화되어 구현될 수 있다.
도 8은 본 발명의 몇몇 실시 예에 따른 진동 발생 장치를 설명하기 위한 분해사시도이고, 도 9는 본 발명의 몇몇 실시 예에 따른 진동 발생 장치의 상부에서 바라본 사시도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시 예에 따른 진동 발생 장치(10)는 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한 서로 연결된 탄성부재(230) 및 돌출영역을 포함하는 탄성 및 지지부재(250)을 포함할 수 있다.
몇몇 실시 예에 따라, 탄성 및 지지부재(250)의 돌출 영역과 터치패드(100)가 서로 결합되어 터치패드(100)에 햅틱 신호, 즉 선형 진동을 전달할 수 있다.
도 10 내지 도 12는 각각 본 발명의 몇몇 실시 예에 따른 진동 발생 장치를 설명하기 위한 분해사시도이다.
도 10 내지 도 12를 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시 예에 따른 진동 발생 장치(10)의 진동자(400)는 고정자(500)의 일측면과 대향하도록 배치되는 2개의 영구자석(430, 440) 및 고정자(500)의 타측면과 대향하도록 배치되는 2개의 영구자석(450, 460)을 포함할 수 있다. 몇몇 실시 예에 따라, 영구자석(430) 및 영구자석(440)는 순차적으로 적층되고, 영구자석(450)과 영구자석(460)은 순차적으로 적층될 수 있다.
몇몇 실시 예에 따라, 영구자석(430) 및 영구자석(440)은 서로 인접한 측면이 서로 다른 극성으로 착자된 상태일 수 있다. 예를 들어, 영구자석(430)의 고정자(500)와 가까운 측면이 N극으로 자화되도록 착자된 상태이고 영구자석(440)의 고정자(500)와 가까운 측면이 S극으로 자화되도록 착자된 상태일 수 있다.
마찬가지로, 영구자석(450) 및 영구자석(460)은 서로 인접한 측면이 서로 다른 극성으로 착자된 상태일 수 있다. 예를 들어, 영구자석(450)의 고정자(500)와 가까운 측면이 S극으로 자화되도록 착자된 상태이고 영구자석(460)의 고정자(500)와 가까운 측면이 N극으로 자화되도록 착자된 상태일 수 있다.
몇몇 실시 예에 따라, 영구자석(430) 및 영구자석(450)의 고정자(500)와 인접한 측면은 서로 다른 극성으로 착자된 상태이고, 영구자석(440) 및 영구자석(460)의 고정자(500)와 인접한 측면은 서로 다른 극성으로 착자된 상태일 수 있다. 예를 들어, 영구자석(430)의 고정자(500)와 인접한 측면이 S극으로 착자된 상태이고 영구자석(450)의 고정자(500)와 인접한 측면이 N극으로 착자된 상태일 수 있다. 마찬가지로, 영구자석(440)의 고정자(500)와 인접한 측면이 N극으로 착자된 상태이고 영구자석(460)의 고정자(500)와 인접한 측면이 S극으로 착자된 상태일 수 있다.
도 10 내지 도 12에 도시된 진동 발생 장치(10)의 동작은 도 2 내지 도 9를 참조하여 상술한 동작이 동일하게 적용될 수 있다. 즉, 센싱부(800)의 홀 센서(810, 820)가 진동자(400)의 변위에 따른 출력 전압을 출력하고, 출력 전압과 기준 전압의 비교를 통해 터치패드(100)로 전달되는 진동을 제어할 수 있다.
도 13은 본 발명의 몇몇 실시 예에 따른 진동 발생 장치를 설명하기 위한 분해사시도이고, 도 14a는 본 발명의 몇몇 실시 예에 따른 진동 발생 장치의 상부에서 바라본 사시도이고, 도 14b는 본 발명의 몇몇 실시 예에 따른 진동 발생 장치의 하부에서 바라본 사시도이다.
도 13 내지 도 14b를 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시 예에 따른 진동 발생 장치(10)는 하나의 홀 센서(830)를 포함하는 센싱부(800)를 구비하도록 구현될 수 있다.
몇몇 실시 예에 따라, 센싱부(800)는 홀 센서(830)를 포함하고, 케이스(610)는 하나의 홀(650)을 구비할 수 있다. 홀 센서(830)가 영구자석(410)의 측면에 배치되어 영구자석(410)의 변위를 센싱하는 것으로 도시하였으나, 영구자석(420)의 측면에 배치되어 영구자석(420)의 변위를 센싱하여 출력 전압을 출력할 수 있음은 물론이다.
프로세서(미도시)는, 2개의 홀 센서(810, 820)을 포함하는 경우와 마찬가지로 홀 센서(830)의 출력 전압을 이용하여 터치패드(100)로 전달되는 진동을 제어할 수 있다. 즉, 출력 전압과 기준 전압을 비교하여 터치패드(100)로 진동을 전달할지 여부를 결정하여 코일(510)로 인가되는 전류를 제어할 수 있고, 2개의 기준 전압을 이용하여 터치패드(100)로 전달되는 진동의 강도를 제어할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 진동 발생 장치 20: 구조물
100: 터치패드 200: 탄성부재
300: 지지부재 400: 진동자
410, 420, 430, 440, 450, 460: 영구자석
500: 고정자 510: 코일
600, 610: 케이스 800: 센싱부
810, 820, 830: 홀 센서

Claims (10)

  1. 내부 공간을 형성하는 케이스;
    상기 케이스에 제1 방향으로 적층되고, 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향을 축으로 요크를 둘러싸는 코일을 포함하는 고정자;
    상기 고정자의 일단과 상기 제2 방향으로 대향하도록 배치되는 제1 영구자석 및 상기 고정자의 타단과 상기 제2 방향으로 대향하도록 배치되는 제2 영구자석을 포함하되, 상기 코일, 상기 제1 영구자석 및 상기 제2 영구자석의 자기적 상호작용에 의해 상기 제1 방향으로 선형 진동하는 진동자;
    상기 케이스에 연결되고, 상기 진동자를 탄성 지지하는 탄성부재; 및
    상기 제1 영구자석과 상기 제2 방향으로 이격되도록 배치되는 홀 센서를 포함하되,
    상기 홀 센서는,
    상기 제1 영구자석의 변위에 따른 자기장의 세기를 센싱하고, 상기 센싱된 값에 대응되는 전압을 출력하는 진동 발생 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탄성부재의 상기 제1 방향으로의 상부에 배치되고 외부에 노출되는 터치패드를 더 포함하되,
    외부로부터 인가되는 힘에 의해 발생되는 상기 터치패드의 상기 제1 방향으로의 변위에 따라 상기 제1 영구자석의 변위가 발생하는 진동 발생 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 홀 센서 및 상기 코일과 전기적으로 연결되는 프로세서를 더 포함하되,
    상기 프로세서는, 상기 홀 센서의 출력 전압이 기준 전압 이상인 경우와 기준 전압이 미만인 경우에 상기 코일로 인가되는 전류가 상이하도록 제어하는 진동 발생 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 홀 센서의 출력 전압이 제1 기준 전압 미만인 경우, 상기 제1 기준 전압과 제2 기준 전압 사이인 경우 및 상기 제2 기준 전압 이상인 경우에 상기 코일로 인가되는 전류가 모두 상이하도록 제어하는 진동 발생 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 탄성부재는 상기 제1 영구자석의 상부에 배치되는 제1 탄성체 및 상기 제2 영구자석의 상부에 배치되는 제2 탄성체를 포함하되,
    상기 제1 및 제2 탄성체는 서로 이격되어 배치되는 진동 발생 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 영구자석의 상단 및 상기 탄성부재의 하단 일부와 연결되고, 상기 진동자의 진동에 따라 상기 제1 방향으로 선형 진동하는 지지부재를 더 포함하는 진동 발생 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 영구자석은 상기 제1 방향으로 순차적으로 적층되는 제1 하부 영구자석 및 제1 상부 영구자석을 포함하고, 상기 제2 영구자석은 상기 제1 방향으로 순차적으로 적층되는 제2 하부 영구자석 및 제2 상부 영구자석을 포함하되,
    상기 제1 하부 영구자석 및 상기 제1 상부 영구자석의 서로 인접한 측면이 서로 다른 극성으로 착자된 상태이고, 상기 제2 하부 영구자석 및 상기 제2 상부 영구자석의 서로 인접한 측면이 서로 다른 극성으로 착자된 상태이고, 상기 제1 하부 영구자석 및 상기 제2 하부 영구자석의 상기 고정자와 인접한 측면은 서로 다른 극성으로 착자된 상태이고, 상기 제1 상부 영구자석 및 상기 제2 상부 영구자석의 상기 고정자와 인접한 측면은 서로 다른 극성으로 착자된 상태인 진동 발생 장치.
  8. 내부 공간을 형성하는 케이스;
    상기 케이스에 제1 방향으로 적층되고, 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향을 축으로 요크를 둘러싸는 코일을 포함하는 고정자;
    상기 고정자의 일단과 상기 제2 방향으로 대향하도록 배치되는 제1 영구자석 및 상기 고정자의 타단과 상기 제2 방향으로 대향하도록 배치되는 제2 영구자석을 포함하고, 상기 코일, 상기 제1 영구자석 및 상기 제2 영구자석의 자기적 상호작용에 의해 상기 제1 방향으로 선형 진동하는 진동자;
    상기 케이스에 연결되고, 상기 진동자를 탄성 지지하는 탄성부재;
    상기 제1 영구자석과 상기 제2 방향으로 이격되도록 배치되고, 상기 제1 영구자석의 변위에 따른 자기장의 세기를 센싱하고, 상기 센싱된 값에 대응되는 제1 전압을 출력하는 제1 홀 센서;
    상기 제2 영구자석과 상기 제2 방향으로 이격되도록 배치되고, 상기 제2 영구자석의 변위에 따른 자기장의 세기를 센싱하고, 상기 센싱된 값에 대응되는 제2 전압을 출력하는 제2 홀 센서; 및
    상기 제1 및 제2 홀 센서 및 상기 코일과 전기적으로 연결되는 프로세서를 포함하되,
    상기 프로세서는, 상기 제1 및 제2 전압의 평균 전압과 기정의된 기준 전압과의 비교 연산을 수행하고, 상기 비교 연산의 결과에 기초하여 상기 코일로 인가되는 전류가 상이하도록 제어하는 진동 발생 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 평균 전압이 제1 기준 전압 미만인 경우, 상기 제1 기준 전압과 제2 기준 전압 사이인 경우 및 상기 제2 기준 전압 이상인 경우에 상기 코일에 인가되는 전류가 모두 상이하도록 제어하는 진동 발생 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 홀 센서는 상기 제1 영구자석의 상기 제2 방향의 수평중심선 상에 배치되고, 상기 제2 홀 센서는 상기 제2 영구자석의 상기 제2 방향의 수평중심선 상에 배치되는 진동 발생 장치.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101621700B1 (ko) * 2015-09-01 2016-05-18 주식회사 하이소닉 햅틱 액추에이터
KR20170000678A (ko) * 2015-06-24 2017-01-03 엘지전자 주식회사 전자기기 및 전자기기를 이용한 스마트 홈 시스템, 스마트 홈 시스템의 제어방법
KR20190092851A (ko) * 2018-01-31 2019-08-08 자화전자(주) 수평형 리니어 진동발생장치
US20190385421A1 (en) * 2018-06-15 2019-12-19 Immersion Corporation Systems and Methods for Controlling Actuator Drive Signals for Improving Transient Response Characteristics
KR20200065847A (ko) * 2018-11-30 2020-06-09 (주)파트론 터치 판정 제어 장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170000678A (ko) * 2015-06-24 2017-01-03 엘지전자 주식회사 전자기기 및 전자기기를 이용한 스마트 홈 시스템, 스마트 홈 시스템의 제어방법
KR101621700B1 (ko) * 2015-09-01 2016-05-18 주식회사 하이소닉 햅틱 액추에이터
KR20190092851A (ko) * 2018-01-31 2019-08-08 자화전자(주) 수평형 리니어 진동발생장치
US20190385421A1 (en) * 2018-06-15 2019-12-19 Immersion Corporation Systems and Methods for Controlling Actuator Drive Signals for Improving Transient Response Characteristics
KR20200065847A (ko) * 2018-11-30 2020-06-09 (주)파트론 터치 판정 제어 장치

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