KR20230091158A - 공간화된 텍스처들을 갖는 햅틱 피드백 터치 디바이스 - Google Patents

Abstract

터치 디바이스(1)를 구현하기 위한 방법으로서, 터치 디바이스(1)는: - 텍스처화 패턴(M, M₁, M₂)이 할당되는 적어도 하나의 텍스처화 영역(10')을 포함하는 패널(10) - 패널은 외부 신체에 의해 터치되도록 의도됨 -; - 초음파 진동 주파수에서 패널(10)을 진동시키도록 구성된 적어도 하나의 트랜스듀서(12) - 트랜스듀서는 활성화 신호에 의해 제어되도록 구성됨 - 를 포함하며; 이 방법은: a) 텍스처화 영역(10')을 따라 외부 신체(9)를 이동시키는 단계; b) 텍스처화 영역(10') 상에서의 외부 신체의 위치(S(t))를 결정하는 단계; c) 패널을 따른 외부 신체의 속력(V(t))을 측정하는 단계; d) 외부 신체가 텍스처화 영역을 따라 이동할 때, 트랜스듀서(12) 또는 각각의 트랜스듀서를 활성화시키기 위해 활성화 신호(Act(t))를 생성하는 단계를 포함하며; 이 방법은: 텍스처화 패턴은 기준 축에 대해 배향되고; 단계 c)는:

기준 축(R)을 고려하는 단계;

기준 축을 따라 외부 신체의 속력의 성분(V_R)을 측정하는 단계를 포함하며; 단계 d) 동안, 활성화 신호는 텍스처화 패턴 및 기준 축 상에서의 외부 신체의 속력의 성분에 의존하는 것을 특징으로 한다.

Description

공간화된 텍스처들을 갖는 햅틱 피드백 터치 디바이스

본 발명은 외부 신체, 예를 들어, 사용자의 손가락 또는 사용자가 다루는 스타일러스에 의해 터치될 수 있는 햅틱 피드백 터치 디바이스이다.

산업용 디바이스들이든 일반 대중을 위해 의도된 디바이스들이든 간에, 디바이스들을 위해 의도된 종래의 인터페이스들은 버튼 유형의 제어 요소들, 예를 들어, 푸시 버튼들, 조정 휠들 또는 슬라이더들을 빈번히 사용한다. 이러한 유형의 요소는 인터페이스에 의해 제어되는 디바이스의 작동 파라미터들을 선택 및/또는 설정하는 데 사용될 수 있다.

이러한 유형의 인터페이스에 대한 대안은 터치 스크린들, 특히 용량성 효과(capacitive-effect) 터치 스크린들의 개발과 함께 등장하였다. 이들은 대화식으로 그리고 매우 직관적으로 작동할 수 있다. 이들은 이제 일반 디바이스들, 예를 들어, 모바일 폰들 또는 자동차 대시보드들에 뿐만 아니라 보다 전문적인 산업 응용 분야들에서도 사용된다. 그렇지만, 터치 스크린은 어떠한 텍스처링(texturing)도 갖지 않는 일반적으로 평평한 표면이다.

평면 스크린(flat screen)에 사용자의 손가락을 댈 때 텍스처 느낌이 경험될 수 있게 하는 디바이스들이 개발되었다. 그러한 텍스처링의 원리들은, 예를 들어, 간행물 Biet M. et al., "Squeeze film effect for the design of an ultrasonic tactile plate", IEEE Transactions on Ultrasonic, Ferroelectrics and Frequency Control, IEEE, 2007, 54 (12), pp. 2678 - 2688에, 또는 특허 출원 EP1956466에, 그리고 또한 간행물 Vezzoli et al. “Couplage vibration ultrasonique et

lectro-vibration pour la stimulation tactile” [Ultrasonic vibration and electrovibration coupling for tactile stimulation], Electrical Engineering Symposium SGE 2014에 설명되어 있다. 후자는, 초음파 진동 효과라고 알려진 것을 사용하는 것을 포함하여, 두 가지 촉각 자극 기술을 비교한다. 이러한 문서들은 손가락으로 터치하도록 의도된 접촉 표면을 형성하는 매끄러운 플레이트를 포함하는 터치 인터페이스를 설명한다. 이 플레이트는 플레이트 아래에, 플레이트와 접촉하도록 배열된 다수의 압전 트랜스듀서들에 의해 진동된다. 트랜스듀서들과 플레이트는 램파(Lamb wave) 유형의 정재 굽힘파(standing bending wave)의 형성에 도움이 되는 공진기를 형성한다. 접촉 표면의 진동 공진 주파수가 초음파 범위, 예를 들어, 10 kHz와 200 kHz 사이에 있고, 진동의 진폭이 낮은, 전형적으로 수 미크론인 경우, 사용자의 손가락이 상기 표면을 따라 슬라이딩할 때 사용자는 접촉 표면에서 텍스처링 효과를 경험할 수 있다. 이 효과는 알려져 있으며, 통상적으로 "스퀴즈 막(squeeze film)"(또는 과압 막(overpressure film))이라는 용어로 지칭된다. 플레이트의 진동은 손가락과 플레이트 사이에 에어 쿠션(air cushion)을 생성하여, 플레이트 상에서의 손가락의 마찰을 감소시킨다. 이것은 초음파 윤활(ultrasonic lubrication)이라고도 지칭된다. 진동을 변조하는 것에 의해, 플레이트 상에서의 손가락의 마찰이 변경된다. 따라서 사용자는, 접촉 표면이 매끄럽게 유지되는 동안, 거칠기 느낌 또는 슬라이딩에 대한 특정 저항의 형태를 취하는 텍스처링 느낌을 얻을 수 있다. 이 효과는 투명하거나 불투명한 접촉 표면들에 적용되어, 햅틱 인터페이스를 형성한다. 이러한 유형의 인터페이스는 터치 스크린과 결합할 수 있다.

햅틱 피드백에 사용될 수 있는 다른 기술들이 개발되었다. 이들은 특히 사용자가 인터페이스 상에서 동작을 수행할 때 인터페이스가 진동을 생성하는 진동촉각 기술들이라고 알려진 것들을 포함한다. 예를 들어, 문서 US10445994B2는 회전 모터를 사용하여 생성되는 클릭 효과를 설명한다. 회전 모터는 전체 인터페이스에 걸쳐 전파하는 진동을 생성한다. 진동은 전형적으로 1000 Hz 미만의 낮은 주파수에서 mm 정도의 진폭으로 방출된다. 이는 이어서, 모바일 폰에 의해 방출되는 짧은 진동과 동일한 방식으로, 케이싱을 포함한 전체 인터페이스에 영향을 미치는 덜컹거림(jolt)의 형태로 경험된다. 특허 EP2461233은 낮은 주파수에서 진동될 수 있고 손가락이 버튼을 작동시킬 때 클릭 효과를 발생시키도록 구성된 평면 터치 인터페이스(flat touch interface)를 설명한다.

특허 US8405618은, 각각의 플레이트가 압전 트랜스듀서에 연결되는, 다수의 인접 플레이트들을 포함하는 햅틱 인터페이스를 설명한다. 이 특허는 터치패드 또는 스마트폰의 표면과 같은 표면을 덮기 위해 다수의 인접 플레이트들의 사용이 필요함을 나타낸다.

문서들 EP2728445 A2, EP2733575 A1 및 US2016/0328019 A1은 손가락으로 터치하도록 의도된 플레이트를 포함하는 햅틱 인터페이스들을 설명한다. 손가락이 플레이트를 따라 슬라이딩할 때, 햅틱 인터페이스는 플레이트 상에서의 손가락 마찰을 변조하기 위해 햅틱 피드백을 생성한다. 본 발명자들은 새로운 기능들을 갖는, 초음파 윤활 효과("스퀴즈 막" 효과라고 알려짐)를 생성하는 초음파 진동의 사용에 기초한, 햅틱 디바이스를 설계하였다. 이들은 특히 미리 결정된 가상 텍스처링 패턴을 고려하는 것, 및 사용자가 디바이스를 터치하는 것에 의해 텍스처링 패턴을 지각하는 기초가 되는 햅틱 피드백의 사실성(realism)을 개선시키는 것을 포함한다. 디바이스의 특정 응용 분야는 햅틱 인터페이스이다.

본 발명의 제1 주제는 터치 디바이스를 구현하기 위한 방법으로서, 상기 터치 디바이스는:

- 가상 텍스처링 패턴이 할당되는 적어도 하나의 텍스처링 영역을 포함하는 플레이트 - 상기 플레이트는 외부 신체에 의해 터치되도록 의도됨 -;

- 초음파 진동 주파수에서 상기 플레이트를 진동시키도록 구성된 적어도 하나의 트랜스듀서 - 상기 트랜스듀서는 활성화 신호에 의해 제어되도록 구성됨 - 를 포함하며;

상기 방법은:

a) 상기 텍스처링 영역을 따라 외부 신체를 이동시키는 단계;

b) 상기 텍스처링 영역 상에서의 상기 외부 신체의 위치를 결정하는 단계;

c) 상기 플레이트를 따른 상기 외부 신체의 속력을 측정하는 단계;

d) 손가락이 상기 텍스처링 영역을 따라 이동할 때, 활성화 신호가 상기 플레이트로 하여금 바람직하게는 초음파 진동에 따라 진동되게 하도록, 상기 트랜스듀서 또는 각각의 트랜스듀서를 활성화시키기 위해 상기 텍스처링 패턴에 따라 상기 활성화 신호를 생성하는 단계 - 상기 진동은 상기 플레이트와 상기 외부 신체 사이의 마찰의 변화를 발생시키고, 상기 이동하는 외부 신체는 상기 텍스처링 영역을 따른 그의 이동의 결과로서 상기 텍스처링 패턴을 느낌 - 를 포함한다.

하나의 가능성에 따르면:

- 상기 텍스처링 패턴은 기준 축에 대해 배향되고;

- 단계 c)는 상기 기준 축 상에서의 상기 외부 신체의 상기 속력의 성분을 측정하는 단계를 포함하며;

- 단계 d) 동안, 상기 활성화 신호는 상기 텍스처링 패턴 및 상기 기준 축 상에서의 상기 외부 신체의 상기 속력의 상기 성분에 의존하여;

- 손가락이 상기 텍스처링 영역을 따라 이동할 때, 상기 플레이트와 상기 외부 신체 사이의 마찰은 상기 텍스처링 영역 상에서의 상기 외부 신체의 상기 위치에 기초하여 그리고 상기 기준 축 상에서의 상기 외부 신체의 상기 속력의 상기 성분에 기초하여 변경되도록 되어 있다.

초음파 주파수에서의 상기 진동은 상기 외부 신체와 상기 플레이트 사이에 초음파 윤활 효과를 생성한다.

가상 텍스처링 패턴은, 실제 텍스처링 또는 상기 플레이트의 표면 상태와 무관하게, 디지털적으로 정의되는 텍스처링 패턴을 의미하는 것으로 이해된다.

상기 진동은 상기 텍스처링 영역을 터치하는 상기 외부 신체에 의해 경험되는 텍스처링 느낌을 발생시킨다. 상기 진동은 상기 디바이스로부터의 햅틱 피드백을 구성하여, 터치 느낌이 변경되게 한다.

초음파 진동은 주파수가 20 kHz 이상인 진동을 의미하는 것으로 이해된다. 상기 진동 주파수는 바람직하게는 200 kHz 미만이다.

단계 d)에서, 상기 활성화 신호는:

주기적 캐리어 - 상기 캐리어는, 각각의 주기에서, 일정 진폭에 걸쳐 연장됨 -;

손가락의 상기 이동 동안, 상기 텍스처링 패턴 및 상기 기준 축 상에서의 상기 외부 신체의 상기 속력 성분에 의존하는 시간적 형상에 따라 변화하는 변조 함수로부터 생성될 수 있고;

- 상기 활성화 신호의 상기 진폭이 상기 변조 함수에 의한 상기 캐리어의 변조로부터 결과되도록 되어 있다.

하나의 가능성에 따르면, 단계 d)에서, 상기 활성화 신호는 상기 텍스처링 패턴 및 상기 텍스처링 영역 상에서의 상기 외부 신체의 상기 속력에 의존한다. 상기 변조 함수의 상기 시간적 형상은 상기 텍스처링 영역에 걸친 상기 외부 신체의 상기 속력에 의존한다.

단계 d) 동안, 상기 활성화 신호는 상이한 순간들에서,

- 각각의 순간에서, 상기 변조 함수의 상기 진폭이 상기 외부 신체의 상기 위치에 의존하고;

- 2 개의 연속적인 순간 사이에서, 상기 변조 함수의 상기 시간적 형상이 상기 기준 축 상에서의 상기 외부 신체의 상기 속력 성분의 변화에 기초하여 조정되도록, 생성될 수 있다.

일 실시예에 따르면:

- 상기 외부 신체는 상기 기준 축과 각도를 형성하는 방향으로 상기 텍스처링 영역을 따라 이동하고;

- 상기 변조 성분의 상기 시간적 형상은 상기 방향과 상기 기준 축 사이의 상기 각도에 의존한다.

상기 텍스처링 패턴은 상기 기준 축에 평행한 공간 주기에 걸쳐 연장되는 주기적 패턴일 수 있다. 상기 변조 함수의 상기 시간적 형상은 그러면 시간 주기에 걸쳐 주기적이며, 상기 시간 주기의 길이는 상기 기준 축 상에서의 상기 외부 신체의 상기 속력의 상기 성분과 상기 텍스처링 패턴의 상기 공간 주기에 의존한다.

일 실시예에 따르면:

- 상기 텍스처링 패턴은 제1 기준 축 및 제2 기준 축에 대해 배향되고;

- 단계 c)는 상기 제1 기준 축에 걸쳐 제1 속력 성분을 측정하고 상기 제2 기준 축에 걸쳐 제2 속력 성분을 측정하는 단계를 포함하며;

- 단계 d)는, 상기 외부 신체의 상기 이동 동안:

제1 변조 함수에 의해 변조되는 제1 주기적 캐리어에 의해 형성되는 제1 활성화 신호를 생성하는 단계 - 상기 제1 변조 함수의 시간적 형상은 상기 제1 속력 성분에 의존함 -;

제2 변조 함수에 의해 변조되는 제2 주기적 캐리어에 의해 형성되는 제2 활성화 신호를 생성하는 단계 - 상기 제2 변조 함수의 시간적 형상은 상기 제2 속력 성분에 의존함 -;

상기 제1 활성화 신호와 상기 제2 활성화 신호를 결합하여 상기 활성화 신호를 형성하는 단계를 포함한다.

하나의 가능성에 따르면:

- 상기 텍스처링 패턴은 상기 제1 기준 축에 평행한 제1 공간 주기에 걸쳐 연장되는 주기적 패턴이고;

- 상기 제1 변조 함수는 제1 시간 주기에 걸쳐 주기적이고, 상기 제1 시간 주기의 길이는 상기 속력의 상기 제1 성분 및 상기 주기적 패턴의 상기 제1 공간 주기에 의존하며;

- 상기 텍스처링 패턴은 상기 제2 기준 축에 평행한 제2 공간 주기에 걸쳐 연장되고;

- 상기 제2 변조 함수는 제2 시간 주기에 걸쳐 주기적이고, 상기 제2 시간 주기의 길이는 상기 속력의 상기 제2 성분 및 상기 주기적 패턴의 상기 제2 공간 주기에 의존한다.

일 실시예에 따르면:

- 상기 텍스처링 패턴은 적어도 하나의 노치를 포함하고, 상기 노치는 상기 텍스처링 패턴에서의 요철(relief) 또는 오목부(hollow)에 대응하고;

- 상기 활성화 신호의 상기 변조 함수는 상기 외부 신체가 상기 노치 위를 통과할 때 노치 효과가 사용자에 의해 경험되도록 결정된다.

바람직하게는, 상기 외부 신체가 상기 노치의 양측을 통과할 때, 상기 변조 함수는 다음을 연속적으로 포함한다:

상기 외부 신체가 상기 노치에 접근할 때인 전방 단계(anterior phase);

상기 외부 신체가 상기 노치를 횡단할 때인 노치 단계(notch phase);

상기 외부 신체가 상기 노치로부터 멀어질 때인 후방 단계(posterior phase)

사용자에 의한 상기 노치의 느낌은 상기 전방, 노치 및 후방 단계들 동안 상기 변조 함수에 의존한다.

상기 변조 함수는 바람직하게는 상기 노치 단계에서 상기 변조 함수가 상기 전방 단계 및 상기 후방 단계에서보다 더 넓은 변동 범위에 걸쳐 변화하도록 되어 있다.

추가적으로 또는 대안적으로, 상기 노치 단계에서 상기 변조 함수는 그의 시간 미분의 절댓값이 상기 전방 단계 및 상기 후방 단계에서보다 더 높은 최댓값에 도달하도록 되어 있을 수 있다.

하나의 가능성에 따르면:

- 상기 노치는 상기 기준 축에 대해 배향되고;

- 상기 전방 단계, 상기 노치 단계 및 상기 후방 단계의 길이는 상기 기준 축에 대한 상기 외부 신체의 상기 속력의 상기 성분에 의존한다.

상기 텍스처링 패턴은 다수의 노치들을 가질 수 있다. 상기 변조 함수는 각각의 노치가 연관된 전방 단계, 노치 단계 및 후방 단계를 갖도록 되어 있을 수 있다. 상기 전방 단계, 상기 노치 단계 및 상기 후방 단계는 각각의 노치와 연관된 활성화 시퀀스를 형성한다.

하나의 가능성에 따르면:

- 상기 노치들은 상기 기준 축을 따라 서로 떨어져 있고;

- 2 개의 연속적인 노치와 제각기 연관된 2 개의 노치 단계 사이의 시간 간격은 상기 2 개의 노치 사이의 거리 및 상기 기준 축에 대한 상기 외부 신체의 속력에 의존한다.

실시예에 관계없이, 상기 기준 축은 선형이거나 곡선형이거나 구분적 선형(piecewise linear)일 수 있다.

일 실시예에 따르면:

- 상기 디바이스는 상기 인터페이스에 연결되는 장치를 제어하도록 의도된 터치 인터페이스이고;

- 상기 인터페이스는 상기 텍스처링 영역 상에서의 상기 외부 신체의 위치에 기초하여 상기 장치의 적어도 하나의 작동 파라미터의 값을 조정하도록 의도되며, 상기 텍스처링 영역은 상기 파라미터의 상기 값이 조정될 수 있게 하고;

- 상기 방법은 상기 텍스처링 영역 상에서의 손가락의 위치에 기초하여 상기 장치에 대한 제어 신호를 생성하는 단계를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 디바이스는 상기 외부 신체에 의해 상기 플레이트에 가해지는 압력을 측정하도록 구성된 압력 센서를 포함하며, 상기 방법은 다음 단계들을 포함한다:

- 상기 플레이트에 가해지는 압력을 측정하는 단계;

- 상기 측정된 압력을 미리 결정된 임계값과 비교하는 단계;

- 상기 가해진 압력이 상기 임계값보다 클 때 단계들 c) 및 d)를 구현하는 단계.

일 실시예에 따르면, 단계 b)는 용량성 센서(capacitive sensor)를 사용하여 구현된다.

일 실시예에 따르면, 상기 외부 신체는 손가락이다.

본 발명의 제2 주제는 외부 신체에 의해 터치되도록 의도된 플레이트를 포함하는 터치 디바이스이며, 상기 디바이스는:

- 상기 플레이트를 진동시키도록 구성된 적어도 하나의 트랜스듀서;

- 위치 신호를 생성하도록 구성된 위치 센서 - 상기 위치 신호는 상기 플레이트 상에서의 상기 외부 신체의 위치를 나타냄 -;

- 상이한 순간들에서 제각기 생성되는 위치 신호들에 기초하여 속력 신호를 결정하기 위한 계산 유닛 - 상기 속력 신호는 상기 플레이트를 따른 상기 외부 신체의 속력을 나타냄 - 을 포함하며;

상기 터치 디바이스는 상기 터치 디바이스가:

- 상기 위치 센서 및 상기 계산 유닛에 연결되고 상기 위치 센서로부터의 상기 위치 신호 및 상기 계산 유닛으로부터의 상기 속력 신호에 기초하여 본 발명의 제1 주제에 따른 방법의 단계 d)를 구현하도록 구성된 제어 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 계산 유닛은 상기 텍스처링 영역에 할당되는 상기 텍스처링 패턴을 디지털 형태로 저장한 메모리에 연결될 수 있다. 상기 메모리는 상기 텍스처링 영역에 연속적으로 할당될 수 있는 상이한 텍스처링 패턴들을 가질 수 있다.

상기 위치 센서는 용량성 센서일 수 있고 상기 플레이트의 전부 또는 일부를 통한 용량성 결합에 의해 상기 외부 신체를 검출하도록 구성된 전도성 트랙들의 네트워크를 포함할 수 있다.

상기 디바이스는 스크린을 포함할 수 있다. 상기 디바이스는:

- 상기 플레이트가 투명하고;

- 상기 플레이트가 상기 스크린과 맞닿게 배열되도록 되어 있을 수 있다.

상기 디바이스는:

- 상기 디바이스가 상기 인터페이스에 연결되는 장치를 제어하도록 의도된 터치 인터페이스이고;

- 상기 디바이스가 상기 장치의 작동 파라미터의 값을 조정하도록 의도된 텍스처링 영역을 포함하며 - 상기 텍스처링 영역은 서로 이격된 적어도 2 개의 노치를 포함함 -;

- 상기 제어 유닛이 상기 텍스처링 영역 상에서의 손가락의 위치에 기초하여 상기 파라미터의 값을 조정하도록 구성되도록 되어 있을 수 있다.

본 발명의 제3 주제는 파라미터에 의해 제어되도록 구성되며, 상기 파라미터를 선택하거나 상기 파라미터의 값을 설정하도록 구성된 터치 인터페이스 - 상기 터치 인터페이스는 본 발명의 제2 주제에 따른 디바이스임- 를 포함하는 장치이다. 상기 디바이스는 상기 장치의 작동 파라미터의 값을 조정하도록 의도된 텍스처링 영역을 포함하며, 상기 텍스처링 영역은 서로 이격된 적어도 2 개의 노치를 포함하고, 상기 제어 유닛은 상기 텍스처링 영역 상에서의 손가락의 위치에 기초하여 상기 파라미터의 값을 조정하도록 구성된다.

본 발명은 아래에 열거되는 도면들을 참조하여 이 설명의 나머지에서 제시되는 실시예의 예들에 대한 설명을 읽으면 더 잘 이해될 것이다.

도 1a 내지 도 1c는 본 발명을 구현하는 데 사용될 수 있는 터치 디바이스의 예를 도시한다.
도 1d는 도 1a 내지 도 1c를 참조하여 설명되는 터치 디바이스의 플레이트를 통한 초음파 진동의 전파를 개략적으로 나타낸다.
도 2a는 텍스처링 영역에 할당되는 가상 텍스처링 패턴의 제1 예를 도시한다.
도 2b 및 도 2c는 도 2a의 텍스처링 패턴에 따라 텍스처를 발생시키기 위해 플레이트를 진동시키는 트랜스듀서 활성화 신호를 예시한다. 활성화 신호는 캐리어 신호(도 2b)와 변조 함수(도 2c)를 포함한다.
도 3a는 도 2a의 텍스처링 패턴 및 또한 패턴 상에서의 손가락의 3 개의 이동 방향을 도시한다.
도 3b는 변조 함수의 2 개의 시간적 형상을 도시하며, 하나는 기준 축에 평행한 방향에 대한 것이고 다른 하나는 기준 축에 대해 경사진 방향에 대한 것이다.
도 4a는 텍스처링 영역에 할당되는 가상 텍스처링 패턴의 제2 예를 도시한다.
도 4b는 도 4a에 도시된 텍스처링 패턴이 느껴지게 할 수 있는 변조 함수를 도시한다.
도 5a는 텍스처링 패턴의 제3 예를 도시한다: 이 예에서, 텍스처링 패턴은 제1 기준 축과 제2 기준 축에 걸쳐 정의된다.
도 5b는 텍스처링 패턴이 비직선형 기준 축에 걸쳐 연장되는 예를 도시한다.
도 6a 및 도 6b는 터치 디바이스가 장치의 인터페이스인 구성을 예시한다.
도 7a는 텍스처링 패턴의 제4 예를 도시한다. 이 예에서, 텍스처링 패턴은 서로 이격된 노치들을 형성한다.
도 7b, 도 7c 및 도 7d는, 제각기, 변조 함수, 캐리어, 및 변조 함수에 의한 캐리어의 진폭 변조로부터 결과되는, 플레이트를 활성화시키기 위한 신호를 예시한다. 활성화 신호는 도 7a에 도시된 노치들이 느껴질 수 있게 한다.
도 7e는 도 7a에 도시된 노치들이 느껴질 수 있게 하는 다른 활성화 신호를 도시한다.
도 7f는 도 7a에 도시된 패턴과 유사한 텍스처링 패턴, 및 또한 손가락이 텍스처링 영역을 따라 이동하는 2 개의 방향을 도시한다: 하나의 방향은 기준 축에 평행하고 그에 걸쳐 텍스처링 패턴이 연장되며, 다른 방향은 기준 축에 대해 예각을 형성한다.
도 7g 및 도 7h는, 제각기, 기준 축에 대해 예각을 형성하는 방향 및 기준 축에 평행한 방향에서의 손가락의 이동에 대응하는 변조 함수를 예시한다.
도 8a는 노치가 느껴질 수 있게 하는 변조 함수를 도시한다. 도 8b는 도 8a에 예시된 변조 함수의 시간 미분이다.
도 9a 내지 도 9h는 노치가 느껴질 수 있게 하는 변조 함수에 대한 상이한 가능성들을 도시한다.
도 10과 도 11은 서로 떨어져 있는 연속적인 노치들에 대응하는 변조 함수들을 도시한다.
도 12a는 스위치에서 슬라이더의 병진을 모의하는 텍스처링 패턴의 예를 도시한다.
도 12b는 도 12a에 도시된 패턴에 적합한 변조 함수의 예이다.
도 13은 본 발명에 따른 방법의 주요 단계들을 도시한다.
도 14a와 도 14b는 동일한 텍스처링 영역에 연속적으로 할당될 수 있는 2 개의 상이한 패턴을 도시한다.

도 1a 내지 도 1d는 본 발명에 따른 터치 디바이스(1)의 예를 도시한다. 터치 디바이스는 외부 신체(9)에 의해 터치되도록 의도된 플레이트(10)를 포함한다. 본 출원에 나와 있는 예들에서, 외부 신체(9)는 손가락이며, 이는 예상되는 대부분의 출원들과 부합한다. 대안적으로, 외부 신체(9)는 스타일러스, 또는 플레이트(10)가 작동되게 할 수 있는 임의의 다른 수단일 수 있다.

디바이스(1)는 플레이트를 따라 이동하는 외부 신체를 위한 햅틱 피드백을 생성하도록 의도되어 있다. 보다 정확하게는, 플레이트를 따른 이동이 외부 신체가 텍스처링 느낌을 경험할 수 있게 하는 방식으로 디바이스가 구성된다.

플레이트(10)는 텍스처링 패턴(M)이 할당되는 텍스처링 영역(10')을 포함한다. 텍스처링 패턴(M)은 가상이다: 플레이트의 물리적 또는 물질적 구조화에 대응하지 않는다. 환언하면, 텍스처링 패턴은 텍스처링 영역에서의 플레이트의 표면 상태와 무관하게 정의된다. 플레이트는, 예를 들어, 매끄러운 반면, 텍스처링 패턴은 거칠기를 정의한다. 텍스처링 패턴(M)의 예가 도 2a에 도시되어 있다.

플레이트(10)는 강성이다. 플레이트는 외부면(outer face)(10_e)과 내부면(inner face)(10_i) 사이에 연장된다. 외부면(10_e)은 손가락(9)에 의해 액세스 가능하다. 내부면(10_i)과 외부면(10_e)은 바람직하게는 서로 평행하게 연장된다. 외부면(10_e)과 내부면(10_i) 사이의 거리는 플레이트의 두께(e)를 정의한다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 플레이트의 두께(e)는 초음파 진동에 따른 플레이트(10)의 진동을 가능하게 하는 치수를 갖는다. 플레이트(10)의 두께(e)는 바람직하게는 10 mm 미만, 또는 심지어 5 mm 미만이다. 두께(e)는 재료의 성질 및 그의 기계적 특성들(강성(rigidity), 견고성(solidity))에 기초하여 조정된다. 두께는 유리 또는 플렉시글라스(Plexiglas)와 같은 재료의 경우, 예를 들어, 1 내지 5 mm이다.

도시된 예에서, 내부면(10_i) 및 외부면(10_e)은 평평하며, 이는 제조할 가장 간단한 구성과 부합한다. 플레이트는 가로축 X에 평행하게 폭 l에 걸쳐 연장되고 세로축 Y에 평행하게 길이 L에 걸쳐 연장된다. 길이 L과 폭 l은, 예를 들어, 5 cm 내지 수십 cm, 예를 들어, 30 cm, 또는 심지어 그 이상일 수 있다. 가로축 X와 세로축 Y는 주평면(principal plane) P_XY를 정의한다. 다른 예들에서, 내부면(10_i) 및/또는 외부면(10_e)은 만곡되어 있을 수 있다. 플레이트(10)의 표면적은 바람직하게는 10 cm² 초과, 또는 심지어 50 cm²이다.

플레이트(10)는, 유리, 또는 폴리머, 또는 목재, 또는 금속, 또는 반도체, 예를 들어, 실리콘과 같은, 강성 재료로 형성된다. 플레이트(10)는 투명하거나 불투명할 수 있다. 플레이트(10)는 불투명 부분들과 투명 부분들을 포함할 수 있다.

이 예에서, 플레이트(10)는 가로축 X에 걸쳐 제1 측면 에지(10₁) 및 제2 측면 에지(10₂)에 의해 구분되고, 이들 부근에 트랜스듀서들(12)이 배열되어 있다. 부근에라는 것은 바람직하게는 플레이트(10) 위 또는 아래에서 2 cm 미만의 거리에를 의미하는 것으로 이해된다. 각각의 트랜스듀서(12)는 전기 활성화 신호에 의해 활성화될 수 있고, 활성화 신호의 결과로서, 플레이트에 수직인 방향으로 플레이트의 국부적 변형을 생성하도록 플레이트(10)에 압력을 가할 수 있다. 활성화 신호가 주기적일 때, 초음파 주파수 범위에서, 플레이트(10)의 변형은 주기적이어서, 초음파 진동(19)의 형성을 유발한다. 진동은 특히 플레이트를 통해 형성되는 굽힘파에 의해 생성될 수 있다. 굽힘파는 정재파(standing wave) 또는 진행파(progressive wave)일 수 있다. 결과적으로, 각각의 트랜스듀서에 대한 활성화 신호는 진폭 및/또는 주파수 변조될 수 있다. 바람직하게는, 플레이트는 복수의 트랜스듀서들(12)에 연결된다. 트랜스듀서들은 일반적으로 플레이트(10)의 적어도 하나의 에지 부근에, 바람직하게는 가로축 X 및/또는 가로축 Y에 대해 2 개의 대향 에지 부근에 배열된다. 플레이트(10)의 에지에 트랜스듀서들(12)을 배열하는 것은 필수 조건이 아니다: 트랜스듀서들은 다른 구성들로, 예를 들어, 열(row) 형태로, 플레이트의 중앙에, 또는 매트릭스 형태로 배열될 수 있다.

진동 주파수가 초음파라는 사실은, 플레이트의 외부면 상에서 이동하는 외부 신체(9)가 진동을 지각할 수 있는 것을 제외하고는, 진동을 지각할 수 없게 만든다.

각각의 트랜스듀서(12)는 2 개의 전극 사이에 배열되는 압전 재료, 예를 들어, AlN, ZnO 또는 PZT를 포함하는 압전 유형의 트랜스듀서일 수 있다. 예를 들어, 각각의 트랜스듀서(12)는 부품 번호 PZT 406일 수 있다. 대안적으로, 각각의 트랜스듀서는, 예를 들어, MEMS(Micro ElectroMechanical System - 전기기계 마이크로공진기) 유형 또는 전기 변형(electrostrictive) 또는 자기 변형(magnetostrictive) 유형의 전기기계 공진기일 수 있다. 트랜스듀서들(12)은 압전 재료가 바이어스 전극들 사이에 하나 이상의 얇은 층 형태로 퇴적되도록 되어 있을 수 있다.

각각의 트랜스듀서(12)는 접착제 본딩(adhesive bonding)에 의해 플레이트(10)의 내부면(10_i)에 접합(join)될 수 있다. 트랜스듀서들은 내부면(10_i)에 기계적으로 연결된다: 이들은 내부면에 직접 접합될 수 있거나, 중간 컴포넌트, 바람직하게는 강성 컴포넌트에 접합될 수 있으며, 중간 컴포넌트는 해당 트랜스듀서 또는 각각의 트랜스듀서에 의해 발생된 진동을 플레이트에 전달할 수 있게 하기 위해 내부면(10_i)에 접합된다.

중간 컴포넌트는 금속성일 수 있다. 이는, 예를 들어, 플레이트와 트랜스듀서(12)(또는 각각의 트랜스듀서(12)) 사이에 배열되고 해당 트랜스듀서(12)(또는 각각의 트랜스듀서(12))에 의해 생성되어 플레이트(10)에 전달되는 진동을 증폭하도록 설계된 증폭기를 형성하는 부분일 수 있다. 중간 컴포넌트는 플레이트의 강성을 증가시키기 위해 강성 층을 형성할 수 있다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 중간 컴포넌트는 플레이트(10)에 접합되는 스크린(11)일 수 있다. 플레이트(10)는 스크린(11)을 위한 보호 슬래브(protection slab)를 형성할 수 있다. 스크린(11)은 LCD(Liquid Crystal Display) 또는 OLED(Organic Light-Emitting Diode) 유형의 스크린일 수 있다. 중간 컴포넌트는 다층 컴포넌트일 수 있다. 이는, 예를 들어, 스크린을 포함할 수 있으며 그 아래에는 증폭기를 형성하는 부분이 배치되고, 트랜스듀서들은 증폭기에 접합된다.

일반적으로, 각각의 트랜스듀서(12)는 초음파 진동(19)을 생성하도록 구성되며, 초음파 진동(19)은 플레이트(10)에서 전파한다. 초음파 진동(19)의 주파수는 바람직하게는 10 kHz 내지 200 kHz이다. 이는 바람직하게는 초음파 스펙트럼 대역에 관련되도록 20 kHz 초과이고, 바람직하게는 150 kHz 미만이다. 초음파 진동(19)의 진폭은 일반적으로 0.1 μm 내지 50 μm이다. 도 1d는 플레이트(10)에서 전파하는 초음파 진동(19)을 개략적으로 나타내고 있다. 햅틱 피드백 인터페이스들의 분야에서 알려진 바와 같이, 플레이트의 초음파 진동은 플레이트(10)와 손가락(9) 사이에 얇은 공기막의 형성("스퀴즈 막 효과" 또는 초음파 윤활이라고 알려짐)을 유발하여, 사용자의 손가락이 외부면(10_e)을 따라 이동할 때 플레이트 상에서 텍스처링 느낌을 유발한다. 플레이트의 진동은 공기막의 두께를 변화시키고, 이는 손가락과 플레이트 사이의 윤활 효과를 증가시키거나 감소시킨다. 종래 기술에서 설명된 바와 같이, 이것은 플레이트와 손가락 사이의 마찰을 변경한다. 이것은 손가락에 의해 지각되는 터치 느낌이 변경되게 한다. 초음파 진동(19)은 부동적(stationary)일 수 있지만, 반드시 그럴 필요는 없다.

디바이스(1)는 플레이트(10) 상에서의 손가락(9)의 위치에 따라, 위치 신호라고 알려진, 신호 S(t)를 형성하는 데 사용될 수 있는 위치 센서(14)를 포함한다. 이는, 예를 들어, 용량성 센서일 수 있다. 이 예에서, 플레이트(10)는 유전체 재료로 제조되고, 위치 센서(14)는 2차원 네트워크로 배열되는 전도성 트랙들(13)에 연결된다. 전도성 트랙들(13)은 내부면(10_i)에 인접해 있다. 전도성 트랙들은 외부면(10_e) 아래에서 플레이트(10)에 평행하게 연장될 수 있다. 도시된 예에서, 전도성 트랙들은 용량성 스크린(11) 상에 형성되고 내부면(10_i)에 인접하게 배열된다. 위치 센서는 50 Hz 또는 100 Hz에 이르거나 이를 초과할 수 있는 샘플링 주파수로 손가락의 위치를 결정하는 데 사용될 수 있다.

플레이트(10)가 불투명할 때, 전도성 트랙들(13)은 통상적인 전도성 재료, 예를 들어, 금속으로 제조될 수 있다. 플레이트(10)가 투명할 때, 전도성 트랙들(13)은 바람직하게는 투명한 전도성 재료, 예를 들어, 전도성 산화물로 제조되며, 통상적인 재료는 ITO(Indium-Tin Oxide)이다. 전도성 트랙들(13)에 의해 형성되는 네트워크는 매트릭스 유형일 수 있으며, 트랙들은 직선형이고 행들 및 열들로 연장된다. 전도성 트랙들은 바이어스 전압에 따라 바이어스될 수 있다.

전도성 트랙들(13)은 플레이트(10) 상에 직접 또는 플레이트(10) 내에 형성될 수 있다.

손가락(9)이 전기 전도성이기 때문에, 하나 이상의 전도성 트랙(13) 사이의 근접성은 하나 이상의 전도성 트랙(13)과 손가락(9) 사이에서 용량성 효과를 사용하여 전하 전달이 수행되게 할 수 있다. 용량성 결합을 사용한 위치의 검출이 플레이트(10)가 전기 전도성 신체(9)(손가락 또는, 예를 들어, 금속성 전도성 스타일러스)에 의해 터치되는 것으로 가정한다는 점에 유의해야 한다.

도 1a, 도 1b 및 도 1c는 전도성 트랙들(13)이 플레이트(10) 후방에 위치하기 때문에 전도성 트랙들(13)을 파선으로 도시한다.

터치 디바이스의 다른 컴포넌트들은 도 1c에서 개략적으로 설명되어 있다. 전도성 트랙들(13)은 위치 센서(14)에 연결된다. 전도성 트랙들(13)의 2차원 배열로 인해, 위치 센서(14)는 플레이트(10)에 평행한 손가락의 접촉 지점에 대한 2차원 좌표들(x, y)을 획득하는 데 사용될 수 있다. 위치 센서(14)는 측정 순간 t에서 및 측정 순간 t 이전 또는 이후의 상이한 순간에서, 제각기, 획득되는 손가락의 위치들로부터 손가락에 대한 속력 신호 V(t)를 생성하는 데 사용될 수 있는 계산 유닛(14')에 연결된다. 속력 신호 V(t)는 측정 순간에서의 손가락의 속력을 나타낸다.

터치 디바이스(1)는 손가락(9)에 의해 플레이트(10)에 가해지는 압력을 추정하도록 구성된 압력 센서(17)를 포함할 수 있다. 압력 센서(17)는:

- 플레이트를 마주보게 배열되고 플레이트로부터 떨어진 거리를 측정하도록 구성된 거리 측정기(rangefinder) - 거리 측정기는 플레이트에 가해지는 압력의 결과로서 플레이트의 변형을 결정하도록 구성되며, 이것은 도 1c에 도시된 예와 부합함 - 일 수 있다. 이는, 예를 들어, 작동 범위가 1 내지 5 mm이고 플레이트로부터 2.5 mm 떨어져 배열되는 적외선 광학 거리 측정기일 수 있다. 그러한 거리 측정기는 통상적으로 "반사형 객체 센서(reflective object sensor)"라고 지칭된다. 예를 들어, 센서 부품 번호 QRE 1113은 그러한 응용 분야에 적합하다.

- 또는 플레이트에 가해지는 압력의 결과로서의 플레이트의 변형의 결과로서 변형되도록 설계된 스트레인 게이지(strain gauge);

- 또는 플레이트와 접촉하게 배열되고 플레이트에 가해지는 압력의 결과로서의 플레이트의 이동을 검출하도록 구성된 동력계(dynamometer);

- 또는 플레이트의 진동의 변화 - 이 변화는 플레이트에 가해지는 압력으로부터 결과됨 - 를 측정하도록 구성된 트랜스듀서. 트랜스듀서는 특허 출원 EP3566115에서 설명된 바와 같이 가해지는 압력을 측정하는 데 사용될 수 있다.

압력 센서(17)의 존재는 선택적이다.

디바이스(1)는 위치 센서(14) 및 계산 유닛(14')에 연결되는 제어 유닛(15)을 포함한다. 제어 유닛(15)은 마이크로컨트롤러 또는 마이크로프로세서를 포함한다. 제어 유닛(15)은 아래에서 설명되는 액션들을 수행하도록 셋업되거나 프로그래밍된다. 제어 유닛(15)은 텍스처링 영역(10')에 할당되는 적어도 하나의 디지털 텍스처링 패턴(M)을 저장한 메모리(16)에 연결된다. 가상 텍스처링 패턴은, 텍스처링 영역의 표면 상태(거칠기 또는 임의의 요철의 존재)와 무관하게, 디지털 형태로 생성되며, 따라서 가상 패턴이라고 한다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 다수의 텍스처링 패턴들이, 상이한 순간들에서, 동일한 텍스처링 영역에 할당될 수 있다. 이 경우에, 텍스처링 패턴들의 라이브러리는 메모리(16)에 저장되어 있다.

제어 유닛(15)은 속력 V(t)에 기초하여, 상이한 순간들 t에서, 활성화 신호 Act(t)를 적어도 하나의 트랜스듀서(12), 바람직하게는 각각의 트랜스듀서(12)에게 송신하도록 구성된다. 원하는 목적은 손가락이 텍스처링 영역(10')을 따라 이동할 때, 사용자에게 송신되는, 디바이스(1)로부터의 햅틱 피드백을 획득하는 것이다. 활성화 신호에 기초하여, 각각의 활성화된 트랜스듀서는, 도 1d에 도시된 바와 같이, 플레이트(10)를 통해 형성되고 사용자의 손가락(9)에 도달하는 초음파 진동(19)을 생성할 수 있다. 초음파 진동은 이상에서 설명된 원리들에 기초하여, 텍스처링 영역에 할당되는 패턴에 대응하는, 텍스처링 느낌을 사용자가 경험하게 한다. 따라서, 활성화 신호가 없을 때, 텍스처링 영역은 텍스처링되지 않은 것으로서 경험될 수 있는 반면, 활성화 신호는 텍스처링 영역과 접촉하게 이동하고 있는 손가락이 텍스처링 패턴(M)에 의해 정의되는 텍스처링을 지각하게 한다.

도 2a는 그러한 가상 텍스처링 패턴(M)의 예이다. 도 2a에 도시된 텍스처링은 실제가 아니다. 이는 활성화 신호의 결과로서 텍스처링 영역(10')을 따라 이동하는 손가락(9)이 지각하는 것과 부합한다. 손가락(9)이 텍스처링 패턴을 느낄 수 있도록, 활성화 신호 Act(t)는 "캐리어" 신호 w라고 알려진 진폭 변조된 주기적 신호에 의해 형성된다. 도 2b는 캐리어 신호를 도시한다: 이는 주기적 신호이고, 주기는 초음파 주파수, 즉 20 kHz 내지 200 kHz에 대응한다. 이 예에서, 캐리어는 사인파(sinusoidal)이다. 도 2c는 다음과 같도록 활성화 신호 Act(t)를 형성하기 위해 캐리어의 진폭 변조를 가능하게 하는 삼각 변조 함수 A를 도시한다:

캐리어 변조 동안, 변조 함수 A는 가상 패턴(M)에 기초하여 정의되는 미리 결정된 시간적 형상을 취한다. 시간적 형상은 텍스처링 영역 상에서의 손가락의 이동 동안 시간에 따른 변조 함수의 전개(evolution)를 의미하는 것으로 이해된다. 손가락은 이동 시간 동안 텍스처링 영역을 따라 이동한다. 시간적 형상은 이동 시간 동안의 변조 함수의 전개에 대응한다.

도 2a에 도시된 패턴(M)은 기준 축 R에 걸쳐 주기적이며, 공간 주기 dr을 갖는다. 주기적 패턴은 기본 패턴의, 공간에서의, 반복에 의해 형성된다. 공간 주기는, 기준 축에 평행하게, 기본 패턴이 반복되는 거리를 의미하는 것으로 이해된다. 기준 축 R은 패턴의 공간 주기가 반복되는 축에 대응한다. 기준 축 R은 플레이트(10)에 평행하며; 이는 이전에 정의된 가로축 X 또는 세로축 Y로 오인될 수 있다. 이는 또한 이러한 축들과 상이할 수 있다. 텍스처링 패턴(M)이 주기적일 때, 변조 함수가 또한 주기적이며, 시간 주기 dt를 갖는다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 시간 주기는 공간 주기 및 손가락의 이동 속력, 바람직하게는 손가락의 이동 방향에 의존한다. 도 2c에서, 변조 함수 A는 주기적인 삼각형의 시간적 형상을 취한다.

손가락이 텍스처링 영역(10')과 접촉할 때, 텍스처링 패턴(M)에 대응하는 활성화 신호 Act(t)가 활성화된다. 제어 유닛(15)은 위치 센서(14)에 의해 검출되는 위치 S(t)에 기초하여 그리고 메모리(16)에 저장된 텍스처링 패턴(M)에 기초하여 활성화 신호 Act(t)를 생성하도록 프로그래밍된다.

본 발명의 중요한 양상은 활성화 신호가 플레이트(10) 상에서의 손가락의 위치뿐만 아니라 그의 속력 V(t)에도 의존한다는 것이다. 보다 정확하게는, 변조 함수의 시간적 형상이 기준 축 R 상에서의 손가락의 속력 V_R(t)에 기초하여 조정된다. 도 2c의 예에서, 속력 V(t)가 높기 때문에 변조 함수의 주기 dt는 더욱 더 작다:

텍스처링 패턴(M)은 기준 축 R에 대해 배향된다. "배향된"은 텍스처링이 기준 축을 따라 가변적임을 의미하는 것으로 이해된다. 패턴이 주기적일 때, 텍스처링은 기준 축을 따라 반복된다. 활성화 신호, 보다 정확하게는 변조 함수의 시간적 형상은 기준 축 R에 대해 손가락이 따라가는 궤적의 배향에 의존한다. 제어 유닛은:

- 기준 축 R 상에서의 손가락의 속력 V의 성분 V_R을 계산하도록;

- 이와 같이 계산된 성분 V_R에 기초하여 변조 함수의 시간적 형상을 적응시키도록 구성된다.

도 3a는 도 2a에 도시된 바와 같은 텍스처링 패턴(M)을 도시한다. 패턴은 기준 축 R에 걸쳐 배향된다. 이 예에서, 패턴은 기준 축 R에 걸쳐 주기적이다. 3 개의 궤적: 기준 축 R에 평행한 궤적 D, 축 R에 대해 30°의 각도로 배향되는 궤적 D' 및 축 R에 직교하는 궤적 D"이 도시되어 있다. 이 실시예에 따르면, 활성화 신호는 축 R 상으로의 손가락의 속력의 투영 V_R을 사용하여 구성된다. 축 R 상으로의 투영은 축 R에 수직인 투영을 의미하는 것으로 이해된다. 보다 정확하게는, 변조 함수의 주기 dt는 축 R 상으로 투영되는 손가락의 속력의 값에 기초하여 변화한다. 따라서, 변조는 궤적(D, D', D")과 기준 축 R 사이의 각도에 기초하여 수행된다. 각도는 위치 센서에 의해 결정될 수 있다. 축 R 상으로 투영되는 손가락의 속력이 낮을수록, 변조 함수의 주기 dt가 더 증가한다.

각각의 순간 t에서, 활성화 신호의 진폭은 변조 함수의 진폭에 의해 정의된다: 변조 함수의 진폭은 텍스처링 영역(10') 상에서의 손가락의 위치 및 가상 패턴(M)에 의존한다. 2 개의 연속적인 순간 사이에서, 변조 함수의 시간적 형상이 텍스처링 영역(10')을 따른 손가락의 이동 속력의 가능한 변화에 기초하여 조정될 수 있다.

변조 함수 A(t)는 도 3b에 도시되어 있다:

- 손가락이 기준 축 R에 평행한 궤적 D에 걸쳐 일정한 속력으로 이동할 때: 변조 함수의 주기는 dt이다. 이것은 실선 곡선에 대응한다.

- 손가락이 궤적 D'에 걸쳐 동일한 속력으로 이동할 때: 변조 함수의 주기는 dt'이고, dt' > dt이다. 이것은 파선 곡선에 대응한다.

손가락이 궤적 D"에 걸쳐 이동할 때, 축 R 상으로의 속력의 투영은 0이다. 활성화 신호가 송신되지 않는다.

도 4a는 푸시버튼 유형의 버튼의 윤곽을 시뮬레이션하는 텍스처링 패턴을 도시한다. 도 4a는 손가락이 축 R에 걸쳐 텍스처링 영역(10')을 따라 슬라이딩할 때 느껴지는 바와 같은 버튼을 시뮬레이션하는 단면도이다. 손가락이 텍스처링 영역을 따라 이동할 때 손가락에 의해 지각되는 요철 느낌은 4 개의 순간 t_a, t_b, t_c 및 t_d에서 도 4a에 도시되어 있다. 실제로는, 손가락은, 예를 들어, 매끄러운 텍스처링 영역(10')을 따라 이동한다. 도 4a는 손가락에 의해 느껴지는 가상 텍스처링을 도시한다. 사용자에 의해 가해지는 손가락의 가압력(pressing force)이 일정한 것으로 가정된다.

도 4b는 버튼 터치의 느낌을 부여하는 활성화 신호를 획득하기 위해 사용될 수 있는 변조 함수의 시간적 형상을 도시한다. 변조 함수의 시간적 형상은 진폭이 0인 평평한 부분에 의해 분리되는 2 개의 가우시안 피크를 포함한다. 2 개의 가우시안 피크는 시간 길이 Δt만큼 분리된다. 각각의 가우시안 피크는 버튼의 에지에 대응한다.

손가락의 위치가 가상 버튼의 제1 에지에 도달할 때(순간 t_a), 변조 진폭이 증가한다. 이것은 플레이트(10) 상에서의 손가락의 마찰의 감소를 유발한다: 이것은 손가락의 짧은 가속을 결과한다. 손가락의 위치가 가상 패턴의 버튼의 상부로 향할 때(순간 t_b), 변조 진폭이 감소하여, 플레이트(10)에 대한 손가락의 마찰을 증가시킨다. 이것은 손가락이 감속하게 한다. 사용자는 버튼 상의 손가락에 의해 상승하는 액션을 지각한다. 손가락의 위치가 가상 버튼의 상부에 있는 위치에 대응할 때(순간 t_c), 변조 진폭은 일정하며, 예를 들어, 0이다(순간 t_c). 마찰이 높다. 손가락의 위치가 가상 버튼의 반대편 에지에 대응할 때(순간 t_d), 변조 진폭이 증가한다. 이것은 손가락과 플레이트(10) 사이의 마찰의 감소를 유발한다: 이것은 손가락이 짧게 가속하게 한다. 사용자는 손가락에 의해 하강을 지각한다.

사용자가 텍스처링 영역 상에 버튼의 시각적 표현을 가질 때 상승 및 하강을 지각하는 느낌이 강조될 수 있다.

시간적 형상이 도 4b에 도시되어 있는 변조 함수 A는 기준 축 R에 걸친 손가락의 이동 속력에 기초하여 변화한다. 속력이 높을수록, 가우시안 피크들 사이의 시간 길이 Δt가 더 감소한다.

도 3a 및 도 3b에 예시된 실시예에서, 텍스처링 패턴은 단일 기준 축, 이 경우에 축 R에 걸쳐 주기적이다. 따라서, 활성화 함수의 시간적 형상은 축 R에 걸친 손가락의 속력에 의존한다. 다른 실시예에서, 도 5a에 도시된 바와 같이, 텍스처링 패턴이 2 개의 축, 예를 들어, 2 개의 직교 축: 축 R₁ 및 축 R₂에 걸쳐 주기적일 수 있다. 따라서, 속력 V(t)는 다음을 포함한다:

- 제1 축, 이 경우에 축 R₁에 걸친 손가락의 이동 속력을 나타내는 제1 성분 V_R1(t); 및

- 제2 축, 이 경우에 축 R₂에 걸친 손가락의 이동 속력을 나타내는 제2 성분 V_R2(t).

활성화 신호 Act(t)는 다음의 결합(combination)을 사용하여 획득된다:

- 제1 성분 V_R1(t)에 의존하는, 제1 주기에 걸친 제1 주기적 활성화 신호 Act_R1(t);

- 제1 성분 V_R2(t)에 의존하는, 제2 주기에 걸친 제2 주기적 활성화 신호 Act_R2(t).

결합은, 예를 들어, 합 또는 곱일 수 있는 산술 연산을 의미하는 것으로 이해된다.

도 5a에서, 회색의 레벨은 손가락이 플레이트를 따라 일정한 속력으로 이동할 때 느껴지는 마찰에 대응한다.

주기적 활성화 신호들 Act_R1(t) 및 Act_R2(t)는 동일한 주기 및 동일한 진폭을 가질 수 있으며, 이는 도 5a에서 주어진 예와 부합한다. 그들은 또한 상이한 주기 또는 진폭을 가질 수 있다: 예를 들어, 텍스처링은 다른 방향에서보다 하나의 방향에서 더 두드러진다(그리고/또는 더 이격된다).

도 6a 및 도 6b에 도시된 일 실시예에 따르면, 디바이스(1)는 장치(20)에 연결되는 햅틱 터치 인터페이스이다. 장치(20)는, 비제한적인 방식으로, 통신 또는 컴퓨팅 장치, 머신, 가정용 전기 제품 또는 차량의 대시보드일 수 있다. 장치(20)의 작동은 적어도 하나의 작동 파라미터(18)에 의해 통제된다. 햅틱 인터페이스(1)는 장치(20)의 작동 파라미터(18)의 값을 설정하도록 의도되어 있다.

이를 위해, 텍스처링 영역(10')은 손가락(9)이 슬라이딩한 결과로서 파라미터(18)를 설정하도록 의도된 설정 영역을 형성한다. 텍스처링 영역(10')은 2 개의 단부 사이에서 연장되며, 단부들은 파라미터의 2 개의 상이한 값에 대응한다. 단부들은, 예를 들어, 파라미터(18)의 2 개의 극값(extreme value)에 대응할 수 있다. 도시된 예에서, 파라미터(18)의 값은 손가락이 텍스처링 영역을 따라, 2 개의 단부 사이에서, 화살표의 방향으로 슬라이딩할 때 점진적으로 증가되거나, 손가락이 반대 방향으로 슬라이딩할 때 점진적으로 감소된다. 플레이트(10)의 내부면(10_i)과 맞닿게 위치하는 스크린(11)의 부분(11')은 도 6a에 도시되어 있다. 이 예에서, 스크린(11)은 부분(11') 상에 파라미터(18)를 디스플레이하는 데 사용될 수 있으며, 상기 파라미터의 값은 손가락(9)이 텍스처링 영역(10')에 걸쳐 슬라이딩하는 것에 의해 조정된다.

다른 예들에서, 텍스처링 영역(10')은 직선이 아니다. 이는 원호 형상으로 기준 축 R에 걸쳐 연장된다. 예가 도 5b에 도시되어 있다: 기준 축 R은 파선으로 도시되어 있다. 다른 가능성들에 따르면, 기준 축은 구분적 선형인 것에 의해 일련의 직선 부분들을 포함할 수 있다. 이는 곡선 부분들 및 다른 직선 부분들을 또한 포함할 수 있다.

텍스처링 영역(10')은 단지 2 개의 값, 예를 들어, 손가락이 텍스처링 영역의 한쪽 단부에 위치할 때의 0과 손가락이 텍스처링 영역의 다른 쪽 단부에 위치할 때의 1 사이에서 파라미터의 값을 스위칭하는 데 사용될 수 있다. 이는, 예를 들어, 온/오프 스위치일 수 있다. 스위치의 예는 도 12a 및 도 12b와 관련하여 설명된다.

텍스처링 영역(10')을 따른 손가락의 슬라이딩 액션은 노치형 슬라이더(notched slider)에 의한 병진 액션 또는 종래의 비햅틱 인터페이스에서의 노치형 휠(notched wheel)의 회전과 유사하다. 설정의 사실성을 증가시키기 위해, 인터페이스(1)는 손가락(9)이 텍스처링 영역(10')을 따라 이동할 때 손가락(9)이 노치 효과를 경험할 수 있도록 구성된다. 노치 효과는 기계적 노치형 슬라이더 또는 노치형 휠을 작동시키는 데 있어서 손가락이 지각하는 기계적 노치들의 통과와 비슷한 햅틱 노치 느낌을 손가락이, 텍스처링 영역을 따라 슬라이딩할 때, 경험하는 효과를 의미하는 것으로 이해된다. 이것은 손가락이 노치형 기계적 슬라이더를 작동시키는 경우 손가락이 지각할 노치 느낌을 모의하는 것을 수반한다. 이것은 손가락의 속력의 거의 순간적인 변화를 결과한다. 손가락의 속력의 변화는 가속 또는 감속에 대응한다. 속력의 변화는 인터페이스를 따라 슬라이딩하는 손가락의 마찰의 변화에 의해 발생된다. 아래에서 상술되는 바와 같이, 마찰의 변화는 플레이트를 진동시키는 것에 의해 획득된다.

계산 유닛(14')에 의해 전송되는 속력 신호 V(t)에 기초하여, 제어 유닛(15)은 제어 신호 Com(t)를 장치(20)에게 송신할 수 있다. 예를 들어, 인터페이스(1)가 장치(20)의 작동 파라미터(18)의 값을 정의하는 데 사용될 수 있을 때, 제어 유닛(15)은 작동 파라미터(18)의 값을 장치(20)에게 전송하도록 구성된다.

본 발명자들은 사용자의 손가락(9)이 텍스처링 영역(10')을 따라 슬라이딩할 때 노치 느낌에 특히 적합한 텍스처링 패턴들의 지각을 가능하게 하는 활성화 신호들을 설계하였다.

도 7a는 손가락(9)이 텍스처링 영역(10')을 따라 이동하는 것을 도시한다. 텍스처링 영역과 연관된 패턴(M)은 서로 이격된 노치들(C)을 포함한다. 도 7a 내지 도 7d에 도시된 제1 가능성에 따르면, 변조 함수 A는 상승 삼각형(ascending-triangular)이다. 도 7b, 도 7c 및 도 7d는, 제각기, 변조 함수 A, 사인파 캐리어 w, 및, 수학식 1에 따라, 변조 함수에 의한 사인파 캐리어 진폭 변조의 결과인 활성화 신호 Act를 도시한다.

이러한 도면들 각각에서, X축은 시간(단위: 초)에 대응하고 Y축은 진폭에 대응한다.

변조 함수 A의 시간적 형상이, 각각의 노치에 대해, 다음을 포함한다는 것을 알 수 있다:

- 손가락이 노치에 접근할 때 발생하는, 전방 시간 단계(anterior time phase) dt_a;

- 손가락이 노치를 횡단할 때 발생하는, 노치 시간 단계(notch time phase) dt_c;

- 손가락이 노치로부터 멀어질 때 발생하는, 후방 시간 단계(posterior time phase) dt_p.

전방, 노치 및 후방 시간 단계들은 연속적으로 활성화된다. 이들은 노치와 연관된 활성화 시퀀스를 정의한다. 따라서, 각각의 노치에 대해, 변조 함수는 전방 단계, 노치 단계, 후방 단계의 연속물(succession)에 대응하는 활성화 시퀀스를 포함한다. 활성화 시퀀스의 길이는 전방, 노치 및 후방 단계들의 각자의 길이들의 합에 대응한다.

일반적으로, 노치에 대응하는 각각의 활성화 시퀀스는 노치 단계 동안 변조 함수의 진폭이 시퀀스의 전방 및 후방 단계들에서보다 훨씬 더 큰 변동 범위 내에서 변화하도록 되어 있다. 변조 진폭은 텍스처링 영역(10') 상에서의 손가락의 마찰을 결정한다. 노치 전후에서 마찰이 상대적으로 안정적일 때와 노치 통과 시에 마찰이 크게 변화할 때, 노치의 지각은 사실적이다. 이것은 노치를 통과할 때 손가락의 속력의 급격한 변화를 결과하여, 사용자가 노치를 지각하게 한다. 급격한 속력 변화는 감속, 가속 또는 가속/감속의 조합일 수 있다. 노치 전후의 전방 및 후방 단계들 동안, 변조 진폭의 변화는 노치 단계 동안보다 더 작다. 도 7b 및 도 7d에 도시된 바와 같이, 전방 및 후방 단계들 동안, 변조 진폭이 안정적일 수 있지만, 이것이 필요한 것은 아니다. 안정적인 변조 진폭은 노치를 통과하기 전이나 후의 텍스처링 영역에서 평평함 느낌을 생성한다.

따라서, △A(t)가 진폭 변화에 대응하는 경우, 노치 시간 시퀀스는 다음과 같도록 되어 있을 수 있다:

도 7b 및 도 7d의 예에서, 노치 단계 dt_c 동안, 플레이트의 변조 진폭이 점진적으로 증가되어, 슬라이딩의 지각이 점점 증가한다: 손가락의 속력이 증가한다. 노치 단계가 휴지(break)로 끝나게 되어, 손가락이 갑자기 느려지게 한다. 가속/감속의 조합은 노치가 지각되게 한다.

노치에 대응하는 시간 시퀀스는 바람직하게는 노치 단계 동안 변조 함수의 시간 미분 A'(t)의 절댓값이 전방 및 후방 단계들 동안보다 더 높은 최댓값을 갖도록 되어 있다. A(t)가 변조 함수에 대응하는 경우:

이것은 노치 단계 동안 변조 함수가 전방 및 후방 단계들 동안보다 더 크고/크거나 더 빠른 진폭 변화를 겪는다는 사실을 반영한다. 이것은 마찰의 더 빠르고/빠르거나 더 큰 변화를 결과하여, 노치가 손가락에 의해 지각되게 한다.

하나 이상의 노치를 형성하는 텍스처링 패턴(M)은 일반적으로, 각각의 노치가 기준 축을 따라 연장된다는 의미에서, 기준 축 R에 걸쳐 배향된다. 패턴이 할당되는 텍스처링 영역(10')은 바람직하게는 기준 축 R에 걸쳐 연장된다. 2 개의 연속적인 노치는 기준 축 R에 걸쳐 거리 dr만큼 이격된다. 결과적으로, 2 개의 연속적인 노치 사이의 시간 간격 dt는 다음과 같도록 되어 있고:

여기서 V_R은 축 R에 평행한 손가락의 속력이다. 속력이 높을수록, 시간 간격 dt가 길어진다. 전방, 노치 및 후방 단계들의 각자의 길이들이 속력 V_R에 기초하여 동일한 방식으로 변화한다는 것이 또한 이해된다.

도 7b 및 도 7d에서, 변조 함수는 상승 삼각형이다. 도 7e는 다른 구성을 예시하며, 이에 따르면 변조 함수는 하강 삼각형(descending-triangular)이다.

도 7f에 도시된 하나의 구성에 따르면, 노치들은 기준 축 R에 걸쳐 특정 공간 범위(spatial extent)를 갖는다. 손가락이 축 R - 축 R에 걸쳐 노치들이 이격되어 있음 - 에 평행하게 이동할 때, 변조 함수 A는 통과하는 2 개의 연속적인 노치 사이의 시간 차이 dt가 수학식 5와 관련하여 정의된 바와 같이 되도록 조정된다. 기준 축 R과 각도 θ를 형성하면서 손가락이 이동하는 방향 D가 도 7f에 도시되어 있다. 변조 함수는 손가락의 속력 V의, 기준 축 R에 걸친, 성분 V_R에 기초하여 조정된다. 손가락이 방향 D로 이동할 때, 2 개의 연속하는 노치 사이의 시간 간격 dt'는 다음과 같도록 되어 있다:

도 7g 및 도 7h는, 제각기, 방향 D에서의 손가락의 이동 및 기준 축 R에 걸친 손가락의 이동에 대응하는 변조 함수를 도시한다. Y축은 정규화된 진폭에 대응한다. X축은 시간 t - 단위: 초 - 에 대응한다. 시간적 형상이 기준 축에 걸친 속력에 의존한다는 것을 알 수 있다. 노치 단계 dt_c의 길이는 140 μs(도 7g)와 70 μs(도 7h) 사이에서 변화한다.

일반적으로, 보다 나은 느낌을 위해, 노치 단계 dt_c의 길이는 바람직하게는 100 ms 미만, 또는 심지어 1 ms, 500 μs 또는 250 μs이다. 보다 일반적으로, 노치 단계의 길이는 손가락의 속력 및 가상 노치의 크기에 의존한다.

도 8a 및 도 8b는, 제각기, 변조 함수 A 및 그의 시간 미분을 도시한다. 노치 단계 dt_c 동안, 진폭이 감소하고, 이어서 증가하며, 이어서 또다시 감소한다. 이것은 손가락이 느려지게 하고, 이어서 가속하게 하며, 이어서 또다시 느려지게 한다. 감속/가속/감속의 조합은 노치가 사용자에 의해 지각되게 한다. 도 8b는 도 8a에 도시된 변조 함수의 시간 미분 A'을 도시한다: 미분은 전방 및 후방 단계들 동안 0이다. 이는 노치 단계 동안 크게 변동하여, 노치가 사용자에 의해 지각되게 한다.

노치 효과를 발생시키는 상이한 시퀀스들 또는 "패턴들"이 정의될 수 있다. 도 9a 내지 도 9h는 상이한 가능성들을 예시한다. 시퀀스가 전방 단계, 노치 단계 및 후방 단계를 포함하는 연속물에 대응하여, 햅틱 노치 효과를 유발한다는 점을 상기할 것이다. 도 9a 내지 도 9h에서 주어진 예들은 상이한 시퀀스들이 가능하다는 것을 보여준다. 이것은 손가락(9)에 의한 매우 다양한 노치 느낌들이 획득되게 할 수 있다.

도 10 및 도 11은 일련의 전방 단계 - 노치 단계 - 후방 단계 시퀀스들을 포함하는 변조 함수 A를 예시하며, 각각의 시퀀스는 노치에 대응한다.

도 12a는 2 개의 위치 사이를 스위칭하는 데 사용될 수 있는 스위치의 외관을 갖는 평평한 텍스처링 영역(10')을 도시한다. 이것은, 예를 들어, 온/오프 스위치이다. 이러한 유형의 스위치는 터치 인터페이스들의 분야에서 알려져 있다. 손가락은 가상 슬라이더를 작동시켜 가상 슬라이더를 이동 영역(travel area)의 한쪽 측면 또는 다른 쪽 측면으로 병진시킨다. 여기서 가상 슬라이더는 디스크로 표현된다. 도시된 예에서, 손가락은 가상 슬라이더를 이동하기 위해 오른쪽으로부터 왼쪽으로 작용한다. 손가락의 이동 동안, 도 12b에 도시된 활성화 함수에 따라 햅틱 느낌이 생성된다. 도 12b는 변조 진폭이 스위치 상에서의 손가락의 위치에 대응하도록 도 12a에 대해 위치된다. 슬라이더가 그의 최종 위치(이동 영역의 오른쪽)에 가까워질수록, 변조 함수의 진폭이 증가하여, 슬라이딩 느낌의 증가를 유발한다. 최종 위치에 도달할 때, 슬라이딩 느낌이 최대가 된다.

본 발명의 장점은 노치의 햅틱 제시가 변조 함수에 의해 구성된다는 것이다. 이 제시는 또한 캐리어: 캐리어의 주파수 및/또는 형상에 의존할 수 있으며, 상기 캐리어는 아마도, 비제한적인 방식으로, 사인파 또는 직사각형 또는 삼각형일 수 있다.

설명된 실시예들 모두와 호환되는 하나의 가능성에 따르면, 손가락에 의해 플레이트(10)에 가해지는 압력이 미리 결정된 압력 임계값을 초과하는 경우에만 활성화 신호가 트랜스듀서들에게 송신된다. 그러한 실시예에서, 제어 유닛(15)은 압력 센서(17)에 의해 측정되는 압력을 이전에 결정된 압력 임계값과 비교할 수 있다. 비교에 기초하여, 활성화 신호가 생성되거나 생성되지 않는다. 예를 들어, 손가락에 의해 플레이트에 가해지는 압력이 미리 결정된 임계값을 넘는 경우에만 활성화 신호가 생성될 수 있다.

도 13은, 앞서 설명된 바와 같이, 터치 디바이스를 제어하기 위한 방법의 주요 단계들을 도시한다.

단계(100): 플레이트에 손가락을 대는 단계.

단계(110): 플레이트(10) 상에서의 손가락의 위치를 결정하는 단계: 위치 센서(14)는 위치 신호 S(t)를 형성한다. 이 단계 동안, 제어 유닛(15)은 손가락이 텍스처링 영역(10') 상에 위치되는지를 검사할 수 있다. 그렇지 않은 경우, 이하의 단계들이 구현되지 않는다.

단계(120): 계산 유닛(14')을 사용하여 인터페이스 상에서의 손가락의 이동 속력을 측정하는 단계이며, 계산 유닛(14')은 손가락의 속력을 나타내는 속력 신호 V(t)를 생성한다. 단계(120)는 적어도 하나의 기준 축 R에 대한 속력 V_R(t)를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

단계(130): 단계(120)로부터 결과되는 속력에 기초하여, 활성화 신호 Act(t)를 생성하는 단계. 가상 텍스처링 패턴(M)이 텍스처링 영역(10')에 할당된다. 텍스처링 패턴이 사용자의 손가락에 의해 느껴지도록, 활성화 신호가 주기적 캐리어의 진폭 변조에 의해 형성된다. 변조 함수의 시간적 형상은, 패턴(M)의 기준 축 R에서, 단계(120)로부터 결과되는 속력에 의존한다.

디바이스(1)는 장치(20)의 인터페이스일 수 있다. 가상 텍스처링 패턴(M)은 그러면 서로 이격된 노치들을 포함할 수 있다. 텍스처링 영역(10')은 텍스처링 영역 상에서의 손가락의 위치에 기초하여 장치의 파라미터를 제어하도록 구성된다. 이 구성에 따르면, 이 방법은 이하의 단계를 포함할 수 있다:

단계(140): 손가락의 위치에 기초하여, 인터페이스에 의해 제어되는 디바이스에게 전송되는 제어 신호 Com(t)를 생성하는 단계. 제어 신호는 손가락에 의해 터치되는 텍스처링 영역(10')과 연관된 작동 파라미터(18)의 값을 설정하는 데 사용될 수 있다.

이 방법은 손가락에 의해 플레이트에 가해지는 압력을 결정하고 이 압력을 압력 임계값과 비교하는 단계(125)를 포함할 수 있으며, 이에 기초하여 단계들(130 및 140)이 구현되거나 구현되지 않는다.

본 발명의 주목할 만한 장점은 텍스처링 패턴이, 텍스처링 영역(10')의 표면 상태와 무관하게, 디지털적으로 정의되는 가상 패턴이라는 것이다. 따라서 본 발명은 동일한 플레이트 상의 서로 이격된 각자의 상이한 텍스처링 영역들 상에 다수의 가상 텍스처링 패턴들을 정의하는 데 사용될 수 있다. 본 발명은 또한 다수의 가상 텍스처링 패턴들을 동일한 텍스처링 영역에 할당하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 디바이스가 인터페이스일 때, 동일한 텍스처링 영역이 상이한 파라미터들을 설정하는 데 연속적으로 사용될 수 있다. 상이한 텍스처링 패턴들을 동일한 영역에 제각기 할당하는 것에 의해 동일한 텍스처링 영역에 대한 상이한 파라미터들이 설정될 수 있다. 도 14a 및 도 14b는, 2 개의 상이한 파라미터를 설정하기 위해, 동일한 텍스처링 영역에 할당되는 2 개의 패턴(M₁ 및 M₂)을 도시한다. 이러한 2 개의 가상 패턴은 상이한 수 및 위치의 노치들을 정의한다.

본 발명이, 텍스처링 영역(10')에서의 플레이트의 표면의 실제 상태에 관계없이, 동일한 텍스처링 영역 상에 매우 다양한 텍스처링 패턴들을 정의하는 데 사용될 수 있음이 이해된다.

이 인터페이스는, 예를 들어, 차량들의 대시보드 또는 가전 제품들의 분야에서, 소비자 디바이스들을 제어하는 데 적합하다. 이 인터페이스는 사용자가 지각할 수 있는 햅틱 피드백을 제공하는 데 사용될 수 있다. 햅틱 피드백은 이동하는 기계 컴포넌트로부터의 기계적 반응을 모의한다: 이것은 인터페이스의 사용을 간단하고 사용자 친화적으로 만든다.

Claims (23)

1. 터치 디바이스(1)를 구현하기 위한 방법으로서,
   상기 터치 디바이스(1)는:
   - 가상 텍스처링 패턴(M, M₁, M₂)이 할당되는 적어도 하나의 텍스처링 영역(10')을 포함하는 플레이트(10) - 상기 플레이트는 외부 신체에 의해 터치되도록 의도됨 -;
   - 상기 외부 신체와 상기 플레이트 사이에 초음파 윤활 효과를 생성하는 초음파 진동에 따라 상기 플레이트(10)를 진동시키도록 구성된 적어도 하나의 트랜스듀서(12) - 상기 트랜스듀서는 활성화 신호에 의해 제어되도록 구성됨 - 를 포함하며;
   상기 방법은:
   a) 상기 텍스처링 영역(10')을 따라 외부 신체(9)를 이동시키는 단계;
   b) 상기 텍스처링 영역(10') 상에서의 상기 외부 신체의 위치(S(t))를 결정하는 단계;
   c) 상기 플레이트를 따른 상기 외부 신체의 속력(V(t))을 측정하는 단계;
   d) 상기 외부 신체가 상기 텍스처링 영역을 따라 이동할 때, 활성화 신호(Act(t))가 상기 플레이트로 하여금 초음파 진동에 따라 진동되게 하도록, 상기 트랜스듀서(12) 또는 각각의 트랜스듀서를 활성화시키기 위해 상기 텍스처링 패턴(M)에 따라 상기 활성화 신호를 생성하는 단계 - 상기 진동은 상기 플레이트와 상기 외부 신체(9) 사이의 마찰의 변화를 발생시키고, 상기 이동하는 외부 신체는 상기 텍스처링 영역을 따른 그의 이동의 결과로서 상기 텍스처링 패턴을 느낌 - 를 포함하며;
   상기 방법은:
   - 상기 텍스처링 패턴은 기준 축(R)에 대해 배향되고;
   - 단계 c)는 상기 외부 신체의 궤적의 방향(D)과 상기 기준 축 사이의 각도(θ)를 고려하고 상기 각도에 기초하여 상기 기준 축 상에서의 상기 외부 신체의 상기 속력의 성분(V_R)을 계산하는 단계를 포함하며;
   - 단계 d) 동안, 상기 활성화 신호는 상기 텍스처링 패턴(M) 및 상기 기준 축 상에서의 상기 외부 신체의 상기 속력의 상기 성분(V_R)에 의존하여,
   상기 외부 신체가 상기 텍스처링 영역을 따라 이동할 때, 상기 플레이트와 상기 외부 신체 사이의 마찰은 상기 텍스처링 영역 상에서의 상기 외부 신체의 상기 위치에 기초하여 그리고 상기 기준 축 상에서의 상기 외부 신체의 상기 속력의 상기 성분에 기초하여 변경되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는, 방법.
2. 제1항에 있어서, 단계 d)에서, 상기 활성화 신호는:
   

   

   주기적 캐리어(w) - 상기 캐리어는, 각각의 주기에서, 일정 진폭에 걸쳐 연장됨 -;
   

   

   상기 외부 신체의 상기 이동 동안, 상기 텍스처링 패턴(M) 및 상기 기준 축 상에서의 상기 외부 신체의 상기 속력 성분(V_R)에 의존하는 시간적 형상에 따라 변화하는 변조 함수(A)로부터 생성되어;
   - 상기 활성화 신호의 상기 진폭이 상기 변조 함수(A)에 의한 상기 캐리어(w)의 변조로부터 결과되도록 되어 있는, 방법.
3. 제2항에 있어서, 단계 d) 동안, 상기 활성화 신호는 상이한 순간들(t)에서,
   - 각각의 순간에서, 상기 변조 함수의 상기 진폭이 상기 외부 신체의 상기 위치에 의존하고;
   - 2 개의 연속적인 순간 사이에서, 상기 변조 함수의 상기 시간적 형상이 상기 기준 축 상에서의 상기 외부 신체의 상기 속력 성분(V_R)의 변화에 기초하여 조정되도록, 생성되는, 방법.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   - 상기 변조 성분(A)의 상기 시간적 형상은 상기 방향(D)과 상기 기준 축 사이의 상기 각도에 의존하는, 방법.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
   - 상기 텍스처링 패턴(M)은 상기 기준 축에 평행한 공간 주기(dr)에 걸쳐 연장되는 주기적 패턴이고;
   - 상기 변조 함수의 상기 시간적 형상은 시간 주기(dt)에 걸쳐 주기적이며, 상기 시간 주기의 길이는 상기 기준 축(R) 상에서의 상기 외부 신체의 상기 속력의 상기 성분(V_R)과 상기 텍스처링 패턴의 상기 공간 주기(dr)에 의존하는, 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   - 상기 텍스처링 패턴은 제1 기준 축(R₁) 및 제2 기준 축(R₂)에 대해 배향되고;
   - 단계 c)는 상기 제1 기준 축에 걸쳐 제1 속력 성분(V_R1)을 측정하고 상기 제2 기준 축에 걸쳐 제2 속력 성분(V_R2)을 측정하는 단계를 포함하며;
   - 단계 d)는, 상기 외부 신체의 상기 이동 동안:
   

   

   제1 변조 함수에 의해 변조되는 제1 주기적 캐리어에 의해 형성되는 제1 활성화 신호(Act1(t))를 생성하는 단계 - 상기 제1 변조 함수의 시간적 형상은 상기 제1 속력 성분(V_R1)에 의존함 -;
   

   

   제2 변조 함수에 의해 변조되는 제2 주기적 캐리어에 의해 형성되는 제2 활성화 신호(Act2(t))를 생성하는 단계 - 상기 제2 변조 함수의 시간적 형상은 상기 제2 속력 성분(V_R2)에 의존함 -;
   

   

   상기 제1 활성화 신호와 상기 제2 활성화 신호를 결합하여 상기 활성화 신호를 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
7. 제6항에 있어서,
   - 상기 텍스처링 패턴은 상기 제1 기준 축에 평행한 제1 공간 주기에 걸쳐 연장되는 주기적 패턴이고;
   - 상기 제1 변조 함수는 제1 시간 주기에 걸쳐 주기적이고, 상기 제1 시간 주기의 길이는 상기 속력의 상기 제1 성분 및 상기 주기적 패턴의 상기 제1 공간 주기에 의존하며;
   - 상기 텍스처링 패턴은 상기 제2 기준 축에 평행한 제2 공간 주기에 걸쳐 연장되고;
   - 상기 제2 변조 함수는 제2 시간 주기에 걸쳐 주기적이고, 상기 제2 시간 주기의 길이는 상기 속력의 상기 제2 성분 및 상기 주기적 패턴의 상기 제2 공간 주기에 의존하는, 방법.
8. 제2항에 있어서,
   - 상기 텍스처링 패턴은 적어도 하나의 노치(C)를 포함하고, 상기 노치는 상기 텍스처링 패턴에서의 요철 또는 오목부에 대응하고;
   - 상기 활성화 신호의 상기 변조 함수는 상기 외부 신체가 상기 노치 위를 통과할 때 노치 효과가 사용자에 의해 경험되도록 결정되는, 방법.
9. 제8항에 있어서,
   - 상기 외부 신체가 상기 노치(C)의 양측을 통과할 때, 상기 변조 함수는:
   

   

   상기 외부 신체가 상기 노치에 접근할 때인 전방 단계(dt_a);
   

   

   상기 외부 신체가 상기 노치를 횡단할 때인 노치 단계(dt_c);
   

   

   상기 외부 신체가 상기 노치로부터 멀어질 때인 후방 단계(dt_p)
   를 연속적으로 포함하며,
   - 사용자에 의한 상기 노치의 느낌은 상기 전방, 노치 및 후방 단계들 동안 상기 변조 함수에 의존하고;
   - 상기 변조 함수는 상기 노치 단계에서 상기 변조 함수가 상기 전방 단계 및 상기 후방 단계에서보다 더 넓은 변동 범위에 걸쳐 변화하도록 되어 있는, 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 노치 단계에서 상기 변조 함수는 그의 시간 미분의 절댓값(|A’(t)|)이 상기 전방 단계 및 상기 후방 단계에서보다 더 높은 최댓값에 도달하도록 되어 있는, 방법.
11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    - 상기 노치는 상기 기준 축에 대해 배향되고;
    - 상기 전방 단계, 상기 노치 단계 및 상기 후방 단계의 길이는 상기 기준 축에 대한 상기 외부 신체의 상기 속력의 상기 성분에 의존하는, 방법.
12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 텍스처링 패턴은 여러 노치들을 포함하고, 상기 변조 함수는 각각의 노치가 연관된 전방 단계, 노치 단계 및 후방 단계를 갖도록 되어 있는, 방법.
13. 제12항에 있어서,
    - 상기 노치들은 기준 축을 따라 서로 떨어져 있고;
    - 2 개의 연속적인 노치와 제각기 연관된 2 개의 노치 단계 사이의 시간 간격(dt)은 상기 2 개의 노치 사이의 거리(dr) 및 상기 기준 축에 대한 상기 외부 신체의 속력에 의존하는, 방법.
14. 제13항에 있어서, 상기 기준 축은 선형이거나 곡선형이거나 구분적 선형인, 방법.
15. 제8항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 디바이스(1)는 상기 인터페이스에 연결되는 장치(20)를 제어하도록 의도된 터치 인터페이스이고;
    - 상기 인터페이스는 상기 텍스처링 영역 상에서의 상기 외부 신체의 위치에 기초하여 상기 장치의 적어도 하나의 작동 파라미터의 값을 조정하도록 의도되며, 상기 텍스처링 영역은 상기 파라미터의 상기 값이 조정될 수 있게 하고;
    - 상기 방법은 상기 텍스처링 영역 상에서의 상기 외부 신체의 위치에 기초하여 상기 장치에 대한 제어 신호(Com(t))를 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 디바이스는 상기 외부 신체에 의해 상기 플레이트에 가해지는 압력을 측정하도록 구성된 압력 센서(17)를 포함하며, 상기 방법은:
    - 상기 플레이트에 가해지는 압력을 측정하는 단계;
    - 상기 측정된 압력을 미리 결정된 임계값과 비교하는 단계;
    - 상기 가해진 압력이 상기 임계값보다 클 때 단계들 c) 및 d)를 구현하는 단계를 포함하는, 방법.
17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 b)는 용량성 센서를 사용하여 구현되는, 방법.
18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 신체는 손가락인, 방법.
19. 터치 디바이스(1)로서,
    외부 신체(9)에 의해 터치되도록 의도된 플레이트(10)를 포함하고, 상기 플레이트는 가상 텍스처링 패턴(M, M₁, M₂)이 할당되는 적어도 하나의 텍스처링 영역(10')을 포함하고, 상기 디바이스는:
    - 상기 플레이트(10)를 진동시키도록 구성된 적어도 하나의 트랜스듀서(12);
    - 위치 신호(S(t))를 생성하도록 구성된 위치 센서(14) - 상기 위치 신호는 상기 플레이트(10) 상에서의 상기 외부 신체의 위치를 나타냄 -;
    - 상이한 순간들(t)에서 제각기 생성되는 위치 신호들에 기초하여 속력 신호(V(t))를 결정하기 위한 계산 유닛(14') - 상기 속력 신호는 상기 플레이트를 따른 상기 외부 신체의 속력을 나타냄 - 을 포함하며;
    상기 터치 디바이스는 상기 터치 디바이스가:
    - 상기 위치 센서(14) 및 상기 계산 유닛(14')에 연결되고 상기 위치 센서로부터의 상기 위치 신호 및 상기 계산 유닛으로부터의 상기 속력 신호에 기초하여 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 청구된 방법의 단계 d)를 구현하도록 구성된 제어 유닛(15)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 디바이스.
20. 제19항에 있어서, 상기 위치 센서는 용량성 센서이고 상기 플레이트의 전부 또는 일부를 통한 용량성 결합에 의해 상기 외부 신체를 검출하도록 구성된 전도성 트랙들의 네트워크를 포함하는, 디바이스.
21. 제19항 또는 제20항에 있어서, 스크린(11)을 포함하며, 상기 디바이스는:
    - 상기 플레이트가 투명하고;
    - 상기 플레이트가 상기 스크린과 맞닿게 배열되도록 되어 있는, 디바이스.
22. 제19항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 디바이스(1)가 상기 인터페이스에 연결되는 장치(20)를 제어하도록 의도된 터치 인터페이스이고;
    - 상기 디바이스가 상기 장치(20)의 작동 파라미터(18)의 값을 조정하도록 의도된 텍스처링 영역(10')을 포함하며 - 상기 텍스처링 영역(10')은 서로 이격된 적어도 2 개의 노치를 포함함 -;
    - 상기 제어 유닛이 상기 텍스처링 영역 상에서의 상기 외부 신체의 위치에 기초하여 상기 파라미터의 값을 조정하도록 구성되도록 되어 있는, 디바이스.
23. 장치(20)로서,
    상기 장치(20)는 파라미터(18)에 의해 제어되도록 구성되며, 상기 파라미터를 선택하거나 상기 파라미터의 값을 설정하도록 구성된 터치 인터페이스(1) - 상기 터치 인터페이스는 제22항에 청구된 디바이스임- 를 포함하는, 장치(20).

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