KR20230131825A - 사용자 장치에서 햅틱 효과를 생성하기 위한 방법 및 배열체 - Google Patents
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Abstract
사용자 장치는 제 1 부분(101) 및 휴대용 본체인 제 2 부분(102)을 포함한다. 가동 부착물(103)은 사용자가 제 2 부분(102)을 손으로 잡고 제 1 부분(101)을 이동시키게 한다. 햅틱 변환기(104)는 햅틱 효과를 생성하고 제 1 하프(105) 및 제 2 하프(106)를 포함한다. 영구 자석 배열체 중에서, 제 1 영구 자석(201)은 상기 제 1 하프(105)에 있고 제 2 영구 자석(202)은 상기 제 2 하프(106)에 있다. 상기 햅틱 변환기(104)의 코일(203)은 전류의 영향하에서 햅틱 변환기(104)에 동자력을 생성한다. 제 1 하프(105)는 사용자 장치의 상기 제 1 부분(101)에 부착되고 제 2 하프(106)는 사용자 장치의 제 2 부분(102)에 부착된다.
Description
본 발명은 일반적으로, 사용자 경험의 일부로서 햅틱 효과(haptic effect)를 가지는 사용자 장치의 분야에 관한 것이다. 본 발명은 특히, 사용자 장치의 하나 이상의 표면이 사용자에게 햅틱 효과를 전달하게 하는데 사용될 수 있는 전기 작동식 변환기에 관한 것이다.
햅틱은 일반적으로, 힘, 진동 및/또는 모션을 사용하여 사용자에게 터치 경험을 생성하는 기술을 의미한다. 햅틱은 사용자 경험을 더욱 다양하게 만드는 효과로서 휴대용 사용자 장치에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 많은 비디오 게임 장치의 사용자 인터페이스의 일부로서 사용되는 휴대용 컨트롤러는 진동과 같은 햅틱 효과를 생성하는 수단을 포함할 수 있다. 교묘하게 설계된 햅틱 효과는 실제로, 훨씬 더 작은 규모에서 짧고 집중적인 탄성 변형이나 진동을 겪는 상대적으로 안정적인 구조만 있어도, 손가락 아래에 있는 버튼의 거시적 이동을 사용자가 느끼는 것으로 믿도록 인간의 감각 시스템을 속이는데 사용될 수 있다.
휴대용 사용자 장치에서 최적 적용성을 가지기 위해서, 햅틱 효과를 생성하기 위한 배열체는 크기가 작고, 낮은 에너지 소비를 가지고, 장치의 다른 구조에 부착하는 다양한 방법을 허용하고, 바람직하게 저렴한 비용으로 제작이 가능해야 한다.
최적의 방식으로 사용자 장치에서 햅틱 효과를 생성하기 위한 방법 및 배열체를 제공하는 것이 목적이다. 다른 목적은 이동 가능하게 부착되는 사용자 장치의 그러한 부분에서 햅틱 효과를 생성할 수 있게 하는 것이다.
제 1 양태에 따르면, 사용자 장치에서 햅틱 효과를 생성하기 위한 배열체가 제공된다. 배열체는 사용자 장치의 제 1 부분 및 제 2 부분이 사용자 장치의 휴대용 본체를 구성하는 사용자 장치의 제 2 부분을 포함한다. 사용자 장치의 상기 제 1 부분과 제 2 부분 사이의 가동 부착물은 사용자 장치의 사용자가 제 2 부분을 손으로 잡고 사용자 장치의 사용 동안 제 2 부분과 관련하여 제 1 부분을 이동시키게 한다. 햅틱 변환기는 상기 사용자 장치의 사용 동안 상기 사용자를 위한 햅틱 효과를 생성한다. 햅틱 변환기는 제 1 하프 및 제 2 하프뿐만 아니라, 적어도 제 1 영구 자석이 상기 제 1 하프에 위치되고 적어도 제 2 영구 자석이 상기 제 2 하프에 위치되는 영구 자석 배열체를 포함한다. 적어도 하나의 코일은 상기 햅틱 변환기에 위치되고 상기 코일을 통해서 흐르는 전류의 영향하에서 상기 햅틱 변환기에 동자력(dynamic magnetic force)을 생성한다. 상기 제 1 하프는 사용자 장치의 상기 제 1 부분에 부착되고 상기 제 2 하프는 사용자 장치의 상기 제 2 부분에 부착된다.
구체예에 따르면, 사용자 장치의 제 2 부분은 상기 전류를 상기 적어도 하나의 코일에 공급하기 위한 전류 소스를 포함한다.
구체예에 따르면, 상기 가동 부착물은 상기 사용자가 상기 제 1 부분을 트리거(trigger)로서 이용하여 제 2 부분을 잡고 있는 동일한 손의 손가락에 의해 당겨지게 하기 위한 스위블 조인트(swivel joint), 슬라이드 조인트 또는 탄성 변형 조인트이다.
구체예에 따르면, 배열체는 제 2 부분과 관련하여 제 1 부분을 이동시키기 위한 힘을 상기 제 1 부분에 가하는 사용자에 응답하여 검출 신호를 생성하도록 구성된 검출기를 포함한다. 제어 가능한 구동 회로는 제어 신호에 응답하여 상기 코일에 대한 상기 전류를 생성할 수 있다. 컨트롤러는 상기 검출기 및 상기 구동 회로에 커플링될 수 있고, 상기 컨트롤러는 상기 검출 신호의 수신에 응답하여 상기 제어 신호를 생성하도록 구성된다.
구체예에 따르면, 상기 검출기와 상기 햅틱 변환기는 상이한 요소이다.
구체예에 따르면, 상기 햅틱 변환기는 또한 상기 검출기로서 작동하도록 구성된다.
구체예에 따르면, 배열체는 상기 컨트롤러가 상기 코일에 유도된 전류를 검출하고 그러한 검출된 전류를 상기 검출 신호로서 사용할 수 있게 하기 위해서 상기 코일과 상기 컨트롤러 사이에 전기적인 커플링을 포함한다.
구체예에 따르면, 상기 제 1 부분은 해제 위치와 작동 위치 사이에서 상기 제 2 부분과 관련하여 이동 가능하다. 상기 해제 위치에서 햅틱 변환기의 제 1 및 제 2 하프는 서로 제 1 거리에 위치될 수 있다. 상기 작동 위치에서 햅틱 변환기의 상기 제 1 하프 및 제 2 하프는 서로 제 2 거리에 위치될 수 있으며, 상기 제 2 거리는 상기 제 1 거리보다 더 작다.
구체예에 따르면, 상기 가동 부착물은 상기 제 1 부분이 상기 제 2 부분에 대해서 스위블 축 주위로 회전하게 하도록 구성된 스위블 조인트이다. 햅틱 변환기의 상기 제 1 및 제 2 하프는 공통 대칭축에 대해 회전 대칭이고 상기 스위블 축과 일치하는 상기 대칭축을 가지고 배치될 수 있다.
구체예에 따르면, 제 1 영구 자석과 제 2 영구 자석은 영구 자석 배열체에서 서로 마주보는 유사한 명칭의 자극을 가지며, 상기 유사하게 명명된 자극들 사이의 자기 척력은 사용자에 의해서 유발된 임의의 의도적인 반-작용력이 없을 때 제 1 부분을 제 2 부분으로부터 떨어진 해제 위치로 밀어낸다.
제 2 양태에 따르면, 사용자 장치에서 햅틱 효과를 생성하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 햅틱 변환기의 코일을 통해서 전류를 흐르게 함으로써 함께 이동 가능하게 부착된 2 부분을 포함하는 사용자 장치를 사용하여 사용자의 검출된 미리 결정된 방식에 응답하는 단계를 포함하며, 변환기의 2 개의 하프는 사용자 장치의 상기 2 부분 중 각각의 부분에 부착된다. 상기 전류는 상기 햅틱 변환기의 영구 자석에 의해서 생성된 정자력과 함께 원하는 햅틱 효과를 생성하는 동자력을 생성한다.
구체예에 따르면, 상기 방법은 제 2 부분과 관련하여 사용자 장치의 제 1 부분의 미리 결정된 이동을 검출하는 단계, 및 상기 검출에 대한 응답으로서 상기 전류 생성하는 단계를 포함한다.
구체예에 따르면, 상기 방법은 상기 햅틱 변환기의 코일에 유도된 전류를 검출함으로써 미리 결정된 이동의 상기 검출을 수행하는 단계를 포함한다.
본 발명의 추가 이해를 제공하고 본 명세서의 일부를 구성하기 위해서 포함되는 첨부 도면은 본 발명의 구체예를 예시하고 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 것을 돕는다.
도 1은 배열체를 예시한다.
도 2는 도 1의 배열체의 가능한 세부사항을 예시한다.
도 3은 별도의 검출기의 가능한 용도를 예시한다.
도 4는 또한 검출기로서 변환기의 가능한 용도를 예시한다.
도 5는 배열체에서 부품의 가능한 위치를 예시한다.
도 6은 배열체에서 부품의 다른 가능한 위치를 예시한다.
도 7은 구체예에 따른 배열체를 예시한다.
도 1은 배열체를 예시한다.
도 2는 도 1의 배열체의 가능한 세부사항을 예시한다.
도 3은 별도의 검출기의 가능한 용도를 예시한다.
도 4는 또한 검출기로서 변환기의 가능한 용도를 예시한다.
도 5는 배열체에서 부품의 가능한 위치를 예시한다.
도 6은 배열체에서 부품의 다른 가능한 위치를 예시한다.
도 7은 구체예에 따른 배열체를 예시한다.
이러한 설명에서는 햅틱 변환기(haptic transducer)라는 용어를 사용한다. 이는 특히, 다음의 이전 특허 또는 실용신안 출원: FI20195599, FI20175942, FI20205298, FI20206132, US16/776,428, US16/138,993, US16/427,377, EP19216516.5, GB1420483.8, GB15801194.0, CN202020145485.4, FI20215082 중 임의의 것에서 음향 및/또는 햅틱 변환기로서 설명된 변환기를 의미한다. 이들은 모두 원용에 의해서 본 명세서에 포함된다.
특정 기능은 본 명세서에서 의미하고 햅틱 변환기로서 설명되는 변환기에 공통이다. 변환기는 제 1 하프와 제 2 하프로 불릴 수 있는 두 부분을 포함한다. "하프(half)"라는 용어의 사용은 변환기의 상기 부분이 서로 동일한 크기, 질량, 직경, 높이 또는 임의의 다른 치수를 가져야 함을 의미하지는 않는다. 용어는 변환기의 두 가지 주요 부분을 명확하게 지칭하기 위한 예시적인 명칭으로서만 본 명세서에서 사용된다. "제 1 변환기 부분" 및 "제 2 변환기 부분"과 같은 다른 명칭도 사용될 수 있다.
본 명세서에서 의미하는 종류의 변환기는 영구 자석의 배열체를 포함하며, 그 중 적어도 제 1 영구 자석은 제 1 하프에 위치되고 적어도 제 2 영구 자석은 제 2 하프에 위치된다. 영구 자석의 목적은 - 가능하다면, 자성 재료로 만들어진 하나 이상의 주변 커버 부분과 같이 변환기의 다른 부분과 함께 - 정자력(static magnetic force)을 생성하는 것이다. 정자력은 예를 들어, 변환기의 제 1 하프와 제 2 하프가 자기 전위 에너지(magnetic potential energy)의 국소적인 최소값에 있는 하나 이상의 균형 위치가 존재하도록 할 수 있다.
전형적으로, 변환기의 물리적 구조는 제 1 하프와 제 2 하프 중 적어도 하나가 작동 중에 다른 하프와 관련하여 이동할 수 있는 자연스러운 이동 방향이 존재하도록 하는 것이다. 변환기의 일반적인 윤곽이 본질적으로 평탄한 하단과 - 그에 평행한 - 상대적으로 평탄한 상단이 있는 박스 또는 케이스의 윤곽이면, 하단은 일반적으로 제 1 하프에 의해 한정될 수 있고 상단은 일반적으로 제 2 하프에 의해 한정될 수 있다. 그러한 경우에, 하단과 상단을 통해 본질적으로 수직으로 진행하는 대칭 축의 방향은 자연스러운 이동 방향이라고 말할 수 있다. 그러면 자연스러운 이동 방향을 따라서 하나 이상의 지점이 위에서 지칭된 균형 위치가 된다.
본 명세서에서 의미하는 햅틱 변환기에 공통적인 다른 특징은 변환기에 하나 이상의 코일을 제공하는 것이다. 적어도 하나의 그러한 코일은 상기 코일을 통한 전류의 영향 하에서 햅틱 변환기에서 동자력을 생성하도록 구성된다. 영구 자석의 배열체를 구성하는 영구 자석과 관련하여 뿐만 아니라 변환기의 제 1 및 제 2 하프와 관련하여 코일을 배치하기 위한 다양한 옵션이 존재한다. 그러한 각각의 옵션은 그의 자체 장점과 단점을 가질 수 있지만, 이 설명의 목적을 위해서 - 영구 자석 배열체의 정확한 구성과 같이 - 코일의 위치는 거의 중요하지 않다.
변환기에 의해 생성된 햅틱 효과는 원하는 파형의 전류를 코일(들)에 공급한 결과이다. 이러한 방식으로 생성된 동자력과 영구 자석 배열체에 내재된 정자력의 조합된 영향하에서, 변환기의 제 1 하프와 제 2 하프 사이에서 상대 이동이 발생한다. 변환기를 수용하는 장치의 다른 부분에 대한 변환기의 제 1 하프와 제 2 하프의 부착은 이러한 상대 이동을 더 전달하므로, 결국 사용자는 그들의 감각을 사용하여 상기 상대 이동의 결과를 느낄 것이다. 사용자는 제 1 및 제 2 하프 중 적어도 하나가 부착되는 사용자 장치의 이들 부분 중 적어도 하나를 터치함으로써 직접적으로, 또는 하나 이상의 추가 부분이 이들 사이에 있도록 간접적으로 상대 이동의 상기 결과를 감지할 수 있다.
도 1은 사용자 장치에서 햅틱 효과를 생성하기 위한 배열체를 개략적으로 예시한다. 배열체는 사용자 장치의 제 1 부분(101) 및 제 2 부분(102)을 포함한다. 이들 중, 제 2 부분(102)은 사용자 장치의 휴대용 본체를 구성한다. 이는 인간 사용자가 한 손 또는 두 손으로 잡고 유지할 수 있는 크기 및 형상을 제 2 부분(102)이 가진다는 것을 의미한다. 전형적으로, 필수적인 것은 아니지만, 제 1 부분(101)은 사용자 장치의 제 2 부분(102)보다 더 작다.
도 1에 도시된 배열체는 사용자 장치의 제 1 및 제 2 부분(101, 102) 사이에, 본 명세서에서는 가동 조인트라고 부르는 가동 부착물(103)을 포함한다. 가동 부착물(103)의 목적은 사용자 장치의 사용자가 제 2 부분(102)을 손으로 잡고 사용자 장치를 사용하는 동안 제 2 부분(102)에 대해 제 1 부분(101)을 이동하게 하는 것이다. 예시적인 비-제한적 예로서, 사용자 장치가 비디오 게임을 하기 위해서 사용자가 이용하는 게임 컨트롤러라고 상상할 수 있다. 그러한 경우에 제 2 부분(102)은 게임 컨트롤러의 휴대용 본체일 수 있는 반면에, 제 1 부분(101)은 트리거(trigger), 조이스틱(joystick), 노브(knob), 또는 사용자가 하나 이상의 손가락을 사용함으로써 조작할 수 있는 유사한 사용자 인터페이스 특징부일 수 있다.
배열체는 사용자 장치의 상기 사용 중에 사용자를 위한 햅틱 효과를 생성하기 위한 햅틱 변환기(104)를 포함한다. 햅틱 변환기(104)는 제 1 하프(105) 및 제 2 하프(106)를 포함하며, 또한 도 1에 도시되지 않았지만 이미 전술한 바와 같은 영구자석의 배열체를 햅틱 변환기에 포함한다. 적어도 제 1 영구 자석은 제 1 하프(105)에 위치되고 적어도 제 2 영구 자석은 제 2 하프(106)에 위치된다. 또한 상기 코일을 통해 흐르는 전류의 영향 하에서 햅틱 변환기(104)에 동자력을 생성하도록 구성되는 적어도 하나의 코일이 햅틱 변환기(104)에 포함(및 위치)된다.
햅틱 변환기(105)의 제 1 하프(105)는 사용자 장치의 제 1 부분(101)에 부착되고, 제 2 하프(106)는 사용자 장치의 제 2 하프(102)에 부착된다. 따라서, 사용자 장치의 제 1 및 제 2 부분(101, 102) 사이에 가동 부착물을 취하면, 햅틱 변환기(104)의 제 1 하프(105)는 사용자 장치의 제 1 부분(101)과 와 함께 이동하고 햅틱 변환기(104)의 제 2 하프(106)는 사용자 장치의 제 2 부분(102)과 함께 이동한다.
한편으로 제 1 부분(101)에 대한 제 1 하프(105)의 부착 및 다른 한편으로 제 2 부분(102)에 대한 제 2 하프(106)의 부착은 사용자가 햅틱 변환기(104)에 의해서 생성된 햅틱 효과를 제 1 및 제 2 부분(101 및 102) 중 하나 - 또는 둘 모두 - 에서 느낄 수 있음을 의미한다. 위의 예시적인 예와 일치하게, 사용자 장치가 게임 컨트롤러이고 제 1 부분(101)이 트리거이면, 사용자는 예를 들어, 진동 효과 및/또는 트리거를 당기는 동안 이동하는 느낌을 속이는 감각 시스템을 느낄 수 있다.
도 2는 구체예에 따른 배열체의 보다 상세한 특정 부분의 개략도이다. 사용자 장치의 제 1 및 제 2 부분(101 및 102)의 일부로서 햅틱 변환기의 제 1 및 제 2 하프(105 및 106)가 도시된다. 제 1 영구 자석(201) 및 제 2 영구 자석(202)은 각각 햅틱 변환기의 각각의 하프에 위치되며, 둘 모두 상대적으로 평탄한 슬래브(slab) 또는 필(pill)의 일반적인 윤곽을 가진다. 영구 자석의 극성은 해칭(hatching)으로 개략적으로 예시된다. 이러한 구체예에서, 제 1 및 제 2 영구 자석의 유사한 명칭의 자극은 영구 자석의 배열체에서 서로 마주한다. 이는 결과적인 정자력의 한 부분이 햅틱 변환기의 제 1 하프(105)를 제 2 하프(106)로부터 멀리 밀어내려는 척력이라는 자연스러운 결과를 가진다.
위에서 언급되고 원용에 의해 본 명세서에 포함되는 많은 특허 출원으로부터 공지된 바와 같이, 햅틱 변환기의 커버 부분과 같은 다른 구조는 균형잡힌 자기 인력을 생성하도록 자기장을 지향시킬 수 있다. 상기 척력 및 상기 인력 모두의 크기가 거리에 의존하기 때문에, 이들은 함께 이동 방향으로의 순 자력이 0인 하나 이상의 균형 위치를 야기할 수 있다. 그러나 위에서 언급된 척력은 복귀 스프링의 추가 또는 교체로 활용될 수도 있다. 그러한 구체예에서, 영구 자석의 유사하게 명명된 자극들 사이의 자기 척력은 사용자에 의해 유발된 임의의 의도적인 반-작용력이 없을 때, 제 1 부분을 제 2 부분으로부터 떨어진 해제 위치로 밀어낸다. 그러한 기능은 사용자 장치의 제 1 부분(101)이 스프링, 조이스틱, 노브 또는 사용자가 능동적으로 작동하지 않을 때 항상 해제 위치로 복귀해야 하는 다른 특징부인 경우에 특히 유용할 수 있다.
도 2의 구체예에서, 코일(203)은 제 2 영구 자석(202)을 둘러싸는 비교적 평탄한 링 형상을 가진다. 영구 자석과 관련하여 많은 다른 위치와 마찬가지로 코일에 대해서 많은 다른 형상이 가능하다. 비-제한적 예로서, 코일은 하나 이상의 영구 자석의 상단 또는 하부에 적층될 수 있거나, 코일은 링-형상 영구 자석 또는 링-형상 여러 영구 자석 세트의 중앙에 있는 개구에 위치될 수 있다.
도 2의 구체예에 도시된 다른 특징은 사용자 장치의 제 2 부분(102)에 전류 소스(204)를 제공하는 것이다. 제 2 부분(102)은 사용자 장치의 휴대용 본체를 구성하고 전형적으로 제 1 부분(101)보다 크기가 더 크기 때문에, 제 2 부분에 전류 소스(204)를 배치하는 것은 제 1 부분(101)에서 노력하는 것보다 사용자 장치에서 구조적 설계에 더 많은 자유를 제공할 수 있다. 제 2 부분(102)과 그러한 더 큰 장치 사이에 전원 코드가 존재하는 경우와 같이, 제 2 부분(102)이 더 큰 장치에 추가로 연결되는 경우에, 전류 소스(204)는 전류의 실제 소스가 더 멀리 떨어져 있더라도 전류가 제 2 부분(102)을 통과하는 경로로서 개념적으로 간주될 수 있다. 설계의 단순함을 위해서, 전류 소스(204)를 수용하는 사용자 장치의 부분에 부착되는 햅틱 변환기의 하프에 위치된 코일(203)을 가지는 것이 유리하다. 그러나 이는 다양한 커넥터 수단이 사용되어 배열체의 상이한 부분에서도 코일에 전력을 공급하는데 이용될 수 있기 때문에, 필수 요건이 아니다.
사용자 장치의 제 1 및 제 2 부분(101, 102) 사이의 가동 부착물(103)의 정확한 특성은 매우 중요하지는 않다. 이는 예를 들어, 스위블 조인트, 슬라이드 조인트 또는 탄성 변형 조인트일 수 있다. 위에서 이미 언급한 바와 같이, 그러한 가동 부착물을 제공하는 하나의 가능한 이유는 사용자가 제 2 부분(102)을 유지하는 동일한 손의 손가락에 의해서 당겨지는 트리거로서 제 1 부분(101)을 이용할 수 있게 하기 위한 것일 수 있다.
도 3은 배열체의 몇몇 가능한 추가 부분들 사이의 연결 예를 도시한다. 도 3의 구체예에서, 배열체는 사용자가 제 2 부분(102)에 대해 제 1 부분(101)을 이동시키는 힘을 제 1 부분(101)에 가하여 것에 응답하여 검출 신호를 생성하도록 구성되는 검출기(301)를 포함한다. 또한 배열체에, 여기서는 제 2 부분(102)에 포함되는 것은 제어 신호에 응답하여 코일에 전류를 생성하기 위한 제어 가능한 구동 회로(302)이다. 컨트롤러(303)는 상기 검출기(301) 및 상기 구동 회로(302)에 커플링된다. 컨트롤러(303)는 상기 검출 신호의 수신에 응답하여 상기 제어 신호를 생성하도록 구성된다.
도 3의 구체예는 예를 들어, 마이크로프로세서 또는 마이크로컨트롤러일 수 있는 컨트롤러(303)가 사용자 장치를 사용자가 작동하는 방식을 참조하여 정확한 방식으로 사용자에 대한 햅틱 피드백의 생성 시간을 맞출 수 있는 장점을 포함한다. 트리거 예를 다시 참조하면, 검출기(301)는 사용자가 트리거를 당기는 시기, 거리 및/또는 속도에 대해 컨트롤러(303)에 알릴 수 있다. 컨트롤러(303)는 그런 다음 트리거의 그러한 작동으로부터 초래되어야 하는 적절한 햅틱 피드백만을 사용자가 느끼게 하는 그러한 전류를 생성하도록 구동기에게 명령할 수 있다.
검출기(301) 및 햅틱 변환기는 도 3에서 분리되어 제시된 바와 같이, 사용자 장치의 상이한 요소일 수 있다. 도 4는 햅틱 변환기(104)가 또한 검출기로서 작동하도록 구성되는 다른 대안을 예시한다. 그러한 구체예는 예를 들어, 트리거를 당기는 것과 같은 사용자 장치의 제 1 및 제 2 부분의 상대 이동이 햅틱 변환기(104)의 제 1 및 제 2 하프의 대응하는 상대 이동을 야기한다는 사실을 예를 들어 이용할 수 있다. 이는 결국, 코일에 대한 영구 자석 배열체의 영구 자석 중 적어도 하나의 상대 이동을 의미하며, 이는 코일에서 검출 가능한 크기 및 방향의 전류를 유도할 수 있다. 컨트롤러가 코일에 유도된 전류를 검출할 수 있도록 코일과 컨트롤러 사이에 전기적인 커플링이 있을 수 있다. 컨트롤러(303)가 그러한 전류를 검출하기 위한 적합한 수단을 가지면, 위에서 언급된 검출 신호로서 이를 이용할 수 있다.
도 5는 제 1 부분(101)이 해제 위치(도 5의 좌측에 도시됨)와 작동 위치(우측에 도시됨) 사이에서 제 2 부분(102)에 대해 이동할 수 있는 가능한 구체예의 큰 부류의 예를 도시한다. 해제 위치에서 햅틱 변환기의 제 1 및 제 2 하프(105 및 106)는 서로 제 1 거리에 위치된다. 작동 위치에서 햅틱 변환기의 제 1 및 제 2 하프(105 및 106)는 서로 제 2 거리에 위치된다. 이들 중, 제 2 거리는 제 2 거리보다 더 작다. 여기서 아이디어는 이동 가능한 제 1 부분(101)을 작동시키지 않을 때보다 작동시킬 때 사용자에게 햅틱 피드백을 제공해야 할 가능성이 더 높기 때문에, 햅틱 변환기의 실제 작동 위치(즉, 햅틱 효과의 효과적인 생성을 용이하게 하는 제 1 및 제 2 하프의 상대 위치)가 제 1 부분(101)의 작동 위치에서 일어나야 한다는 것이다.
도 5의 구체예에서, 제 2 부분(102)에 대한 제 1 부분(101)의 이동은 축(501) 주위의 스위블 이동(swiveling movement)이다. 그러나 동일한 원리는 예를 들어, 제 1 부분이 한 쌍의 가이드 또는 레일을 따라 미끄러지는 선형 이동에 쉽게 적용될 수 있다. 상대 이동의 특성은 어떠한 면에서도 제한되지 않는다.
도 6은 가동 부착물이 또다시 스위블 조인트인 다른 구체예를 예시한다. 이는 제 1 부분(101)이 제 2 부분에 대해 스위블 축(601) 주위를 회전하게 하도록 구성된다. 제 2 부분은 도 6에 도시되지 않았지만, 예를 들어, 제 1 부분(101)의 둥근 샤프트(602)를 제 2 부분의 대응하는 둥근 구멍 또는 슬롯과 맞물리게 함으로써 스위블 조인트가 어떻게 구현될 수 있는지 쉽게 이해된다.
도 6의 구체예에서 햅틱 변환기의 제 1 및 제 2 하프(105, 106)는 공통 대칭축(603)을 중심으로 회전 대칭이다. 본 명세서에서 "회전 대칭(rotationally symmetric)"이라는 용어는 넓은 의미로 사용되므로, 변환기의 코일을 외부 전류 소스에 링크하는 입력 및 출력 와이어의 위치처럼, 실제 작동에 중요하지 않은 세부 사항은 고려되지 않았다. 햅틱 변환기의 제 1 및 제 2 하프(105 및 106)는 스위블 축(601)과 일치하는 그들의 대칭축(603)에 배치된다. 이는 햅틱 변환기의 작동에 영향을 미치는 기하학적 요소가 작동 중에 전혀 변경되지 않는다는 장점을 수반한다. 따라서 사용자가 제 1 부분(101)을 조작했는지 여부 및 조작했다면 어느 정도인지에 관계없이 모든 종류의 햅틱 효과가 생성될 수 있다.
도 7은 사용자 장치의 제 1 부분이 제 1 하위 부분(701) 및 제 2 하위 부분(702)을 포함하는 구체예를 예시한다. 전술한 바와 같이, 햅틱 변환기(104)는 제 1 하프 및 제 2 하프를 포함한다. 전술한 다른 구체예와의 차이로서, 햅틱 변환기(104)의 제 1 하프는 제 1 부분의 제 1 하위 부분(701)에 부착되고 제 2 하프는 제 1 부분의 제 2 하위 부분(702)에 부착된다.
제 1 및 제 2 하위 부분(701, 702)은 서스펜션 수단(703)을 통해서 서로 커플링된다. 구체예에 따르면, 서스펜션(suspension) 수단(703)은 햅틱 변환기(104)에 의해서 생성된 햅틱 효과의 영향하에서 제 1 하위 부분(701)을 제 2 하위 부분(702)에 대해 이동시키기 위한 탄성 서스펜션 수단을 구성한다. 다른 가능성은 서스펜션 수단(703)이 햅틱 변환기(104)에 의해서 생성된 햅틱 효과의 영향하에서 제 1 하위 부분(701)이 탄성 변형을 겪게 하기 위한 강성 서스펜션 수단을 구성한다는 것이다. 따라서 본 명세서에서 "탄성" 및 "강성"이라는 용어는 상대적인 정의로 사용된다. 그들의 의미는 생성된 햅틱 효과가 제 2 하위 부분(702)과 관련하여 전체 제 1 하위 부분(701)을 주로 이동시키는 것을 수반하는지 또는 그들이 주로(적어도) 탄성 변형하는 제 1 하위 부분(701)을 수반하는 지의 여부를 검토하여 해석해야 한다.
서스펜션 수단(703)은 스프링 및/또는 단단한 엘라스토머 재료 조각과 같은 형태 및/또는 재료에 의해서 탄성이 있는 요소를 수반할 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 이들은 접착제, 스크류, 리벳, 용접 이음매 등과 같은 강성 부착 수단을 수반할 수 있다. 몇몇 구체예에서 이들은 예를 들어, 스위블 조인트 또는 슬라이딩 조인트와 같은 조인트 수단을 포함할 수 있다. 일 구체예에서, 서스펜션 수단은 햅틱 변환기로부터 일 방향으로 위치된 조인트 및 다른 방향으로 위치된 스프링 또는 다른 탄성 부재를 수반하여, 햅틱 변환기에 의해 야기된 제 1 하위 부분의 이동은 탄성 부재에 의해 한정된 이완된 위치로 되돌아가는 경향이 있는 동안 상기 조인트에 대해 이동하는 성질을 가진다.
도 7의 구체예에서 햅틱 변환기(104)의 두 하프 사이의 자기 척력을 스프링력으로 이용하는 것이 가능하다. 환언하면, 햅틱 변환기(104)의 제 1 하프에 있는 제 1 영구 자석과 제 2 하프에 있는 제 2 영구 자석은 영구 자석 배열체에서 서로 마주보는 유사한 명칭의 자극을 가질 수 있다. 상기 유사하게 명명된 자극들 사이의 자기 척력은 사용자에 의해서 유발된 임의의 의도적인 반작용력이 없을 때 제 1 하위 부분(701)을 제 2 하위 부분(702)으로부터 떨어진 해제 위치로 밀어낸다.
제 1 부분(101)이 사용자 장치의 제 2 부분(102)에 비해 상대적으로 작다고 가정되기 때문에, 도 7의 구체예에서도 전류 소스(204)는 제 2 부분의 일부이다. 전류 소스(204)에서 생성된 전류가 햅틱 변환기(104)의 코일로 흐르게 하기 위한 연결부(704)가 존재한다. 연결부(704)는 제 2 부분에 대한 제 1 부분의 이동을 방해하지 않도록 유리하게 구축된다. 도 7은 샤프트(602)가 그의 일부분인 스위블 조인트를 통해 연결부(704)가 통과하는 방법을 개략적으로 도시한다. 슬라이딩 커넥터 링 또는 다른 공지된 수단이 그러한 해결책에 사용될 수 있다. 예를 들어, 제 1 부분과 제 2 부분 사이, 바람직하게 적절하게 은폐된 위치에서 통과하는 전도체 와이어의 느슨하게 부착된 섹션을 사용함으로써 다른 방법이 가능하다.
그 예가 도 7에 개략적으로 도시된 한 부류의 구체예는 사용자 장치에서 햅틱 효과를 생성하기 위한 배열체가 사용자 장치의 제 1 부분 및 사용자 장치의 제 2 부분을 포함하도록 일반적으로 설명될 수 있으며, 여기서 제 2 부분은 사용자 장치의 휴대용 본체를 구성한다. 사용자 장치의 사용자가 제 2 부분을 손으로 잡고 사용자 장치를 사용하는 동안 제 2 부분에 대해서 제 1 부분을 이동시킬 수 있도록 사용자 장치의 상기 제 1 부분과 제 2 부분 사이에 가동 부착물이 제공된다. 이전에 설명된 다른 구체예에 따라서, 배열체에 포함된 햅틱 변환기의 목적은 사용자 장치의 상기 사용 중에 상기 사용자를 위한 햅틱 효과를 생성하는 것이다. 이러한 특정 부류의 구체예에서, 상기 제 1 부분은 제 1 하위 부분 및 제 2 하위 부분을 포함하고, 상기 햅틱 변환기는 제 1 하프 및 제 2 하프를 포함한다. 이들 중, 상기 제 1 하프는 제 1 부분의 상기 제 1 하위 부분에 부착되고 상기 제 2 하프는 제 1 부분의 상기 제 2 하위 부분에 부착된다.
상기 부류의 구체예의 하나의 하위 부류는 상기 햅틱 변환기에 의해서 생성된 햅틱 효과의 영향하에서 제 1 하위 부분이 제 2 하위 부분과 관련하여 이동시키기 위한 탄성 서스펜션 수단을 통해서 서로 커플링된 상기 제 1 하위 부분과 상기 제 2 하위 부분을 가질 수 있다.
상기 부류의 구체예의 다른 하위 부류는 상기 햅틱 변환기에 의해서 생성된 햅틱 효과의 영향하에서 제 1 하위 부분이 탄성 변형을 겪게 하기 위한 강성 서스펜션 수단을 통해서 서로 커플링된 상기 제 1 하위 부분과 상기 제 2 하위 부분을 가질 수 있다.
기술의 발전에 함께 본 발명의 기본 사상이 다양한 방식으로 구현될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 본 발명 및 그의 구체예는 전술한 예에 제한되지 않는 대신에, 청구범위의 범주 내에서 변할 수 있다.
Claims (13)
- - 사용자 장치의 제 1 부분,
- 사용자 장치의 휴대용 본체를 구성하는, 사용자 장치의 제 2 부분,
- 사용자 장치의 사용자가 제 2 부분을 손으로 잡고 사용자 장치의 사용 동안 제 2 부분과 관련하여 제 1 부분을 이동시키기 위한, 사용자 장치의 상기 제 1 부분과 제 2 부분 사이의 가동 부착물, 및
- 상기 사용자 장치의 사용 동안 상기 사용자를 위한 햅틱 효과를 생성하기 위한 햅틱 변환기를 포함하는, 사용자 장치에서 햅틱 효과를 생성하기 위한 배열체에 있어서,
상기 햅틱 변환기는:
- 제 1 하프(half) 및 제 2 하프,
- 적어도 제 1 영구 자석이 상기 제 1 하프에 위치되고 적어도 제 2 영구 자석이 상기 제 2 하프에 위치되는 영구 자석 배열체, 및
- 상기 햅틱 변환기에 위치되고 코일을 통해서 흐르는 전류의 영향하에서 상기 햅틱 변환기에 동자력을 생성하도록 구성된 적어도 하나의 코일을 포함하며,
상기 제 1 하프는 사용자 장치의 상기 제 1 부분에 부착되고 상기 제 2 하프는 사용자 장치의 상기 제 2 부분에 부착되는 것을 특징으로 하는,
사용자 장치에서 햅틱 효과를 생성하기 위한 배열체. - 제 1 항에 있어서,
사용자 장치의 제 2 부분은 상기 전류를 상기 적어도 하나의 코일에 공급하기 위한 전류 소스를 포함하는 것을 특징으로 하는,
사용자 장치에서 햅틱 효과를 생성하기 위한 배열체. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 가동 부착물은 상기 사용자가 상기 제 1 부분을 트리거로서 이용하여 제 2 부분을 잡고 있는 동일한 손의 손가락에 의해 당겨지게 하기 위한 스위블 조인트, 슬라이드 조인트 또는 탄성 변형 조인트인 것을 특징으로 하는,
사용자 장치에서 햅틱 효과를 생성하기 위한 배열체. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
- 제 2 부분과 관련하여 제 1 부분을 이동시키기 위한 힘을 상기 제 1 부분에 가하는 사용자에 응답하여 검출 신호를 생성하도록 구성된 검출기,
- 제어 신호에 응답하여 상기 코일에 상기 전류를 생성하기 위한 제어 가능한 구동 회로, 및
- 상기 검출기 및 상기 구동 회로에 커플링되고, 상기 검출 신호의 수신에 응답하여 상기 제어 신호를 생성하도록 구성된 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는,
사용자 장치에서 햅틱 효과를 생성하기 위한 배열체. - 제 4 항에 있어서,
상기 검출기와 상기 햅틱 변환기는 상이한 요소인 것을 특징으로 하는,
사용자 장치에서 햅틱 효과를 생성하기 위한 배열체. - 제 4 항에 있어서,
상기 햅틱 변환기는 또한 상기 검출기로서 작동하도록 구성되는 것을 특징으로 하는,
사용자 장치에서 햅틱 효과를 생성하기 위한 배열체. - 제 6 항에 있어서,
상기 컨트롤러가 상기 코일에 유도된 전류를 검출하고 그러한 검출된 전류를 상기 검출 신호로서 사용할 수 있게 하기 위해서 상기 코일과 상기 컨트롤러 사이에 전기적인 커플링을 포함하는 것을 특징으로 하는,
사용자 장치에서 햅틱 효과를 생성하기 위한 배열체. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
- 상기 제 1 부분은 해제 위치와 작동 위치 사이에서 상기 제 2 부분과 관련하여 이동 가능하며,
- 상기 해제 위치에서 햅틱 변환기의 제 1 및 제 2 하프는 서로 제 1 거리에 위치되며,
- 상기 작동 위치에서 햅틱 변환기의 상기 제 1 하프 및 제 2 하프는 서로 제 2 거리에 위치되며, 상기 제 2 거리는 상기 제 1 거리보다 더 작은 것을 특징으로 하는,
사용자 장치에서 햅틱 효과를 생성하기 위한 배열체. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
- 상기 가동 부착물은 상기 제 1 부분이 상기 제 2 부분에 대해서 스위블 축 주위로 회전하게 하도록 구성된 스위블 조인트이며,
- 햅틱 변환기의 상기 제 1 및 제 2 하프는 공통 대칭축에 대해 회전 대칭(rotationally symmetric)이고 상기 스위블 축과 일치하는 상기 대칭축을 가지고 배치되는 것을 특징으로 하는,
사용자 장치에서 햅틱 효과를 생성하기 위한 배열체. - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
- 제 1 영구 자석과 제 2 영구 자석은 영구 자석 배열체에서 서로 마주보는 같은 명칭의 자극을 가지며,
- 상기 같은 명칭의 자극들 사이의 자기 척력은 사용자에 의해서 유발된 임의의 의도적인 반-작용력이 없을 때 제 1 부분을 제 2 부분으로부터 떨어진 해제 위치로 밀어내는 것을 특징으로 하는,
사용자 장치에서 햅틱 효과를 생성하기 위한 배열체. - 사용자 장치에서 햅틱 효과를 생성하는 방법에 있어서,
- 햅틱 변환기의 코일을 통해서 전류를 흐르게 함으로써 이동 가능하게 함께 부착된 두 부분을 포함하는 사용자 장치를 사용하는 사용자의 검출된 미리 결정된 방식에 응답하는 단계를 포함하며, 햅틱 변환기의 2 개의 하프는 사용자 장치의 상기 두 부분 중 각각의 부분에 부착되어 상기 전류가 상기 햅틱 변환기의 영구 자석에 의해서 생성된 정자력과 함께 원하는 햅틱 효과를 생성하는 동자력을 생성하는 것을 특징으로 하는,
사용자 장치에서 햅틱 효과를 생성하는 방법. - 제 11 항에 있어서,
- 사용자 장치의 제 2 부분과 관련하여 사용자 장치의 제 1 부분의 미리 결정된 이동을 검출하는 단계, 및
- 상기 검출에 대한 응답으로서 상기 전류를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
사용자 장치에서 햅틱 효과를 생성하는 방법. - 제 12 항에 있어서,
- 상기 햅틱 변환기의 상기 코일에 유도된 전류를 검출함으로써 미리 결정된 이동의 상기 검출을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
사용자 장치에서 햅틱 효과를 생성하는 방법.
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