KR20140077125A - 증가된 lra 대역폭을 구비한 햅틱 시스템 - Google Patents

Abstract

LRA로부터 비-공진(off-resonant)인 목적 주파수를 포함하는 햅틱 효과에 대한 햅틱 효과 신호를 수신하는 단계를 포함하는 공진 주파수를 갖는 선형 공진 액추에이터("LRA")에 햅틱 효과를 생성하는 방법이다. 방법은 목적 주파수에서 제1 사인파를 생성하는 단계 및 공진 주파수 또는 그 근처에서 제2 사인파를 생성하는 단계를 더 포함한다. 방법은 제1 사인파 및 제2 사인파를 합성하여 구동 신호를 생성하는 단계를 더 포함한다.

Description

증가된 LRA 대역폭을 구비한 햅틱 시스템{HAPTIC SYSTEM WITH INCREASED LRA BANDWIDTH}

본 출원은 2012년 12월 13일에 출원된 미국 가출원 제61/736,912호 및 2013년 3월 15일에 출원된 미국 가출원 제61/790,190호에 대해 우선권을 주장한다. 양 가출원의 내용은 본 명세서에 참조로서 원용된다.

일 실시예는 일반적으로 햅틱 효과를 생성하는 시스템에 대한 것이고, 구체적으로는 선형 공진 액추에이터를 사용하는 햅틱 효과를 생성하는 시스템에 대한 것이다.

이동 전화, 스마트폰, 카메라 폰, 카메라, 개인 디지털 보조단말기("PDA") 등과 같은 휴대용/이동 전자 장치는, 통상적으로 장치에 대해 발생하는 특정 이벤트를 사용자에게 경고하기 위한 출력 메커니즘을 포함한다. 예컨대, 휴대 전화는 보통 전화 통화가 걸려오는 이벤트를 사용자에게 청각적으로 통지하기 위한 스피커를 포함한다. 가청 신호는 특정 벨소리, 짤막한 음악, 음향 효과 등을 포함할 수 있다. 또한, 휴대 전화는 전화가 걸려오는 것을 사용자에게 시각적으로 알리기 위해 사용될 수 있는 디스플레이 스크린을 포함할 수 있다.

어떤 모바일 장치에서, 운동감각성 피드백(활성력 및 저항력 피드백 등) 및/또는 촉각 피드백(진동, 질감, 및 열 등)이 또한 사용자에게 제공되고, 이는 더 일반적으로는 총괄적으로 "햅틱 피드백" 또는 "햅틱 효과"로서 알려져 있다. 햅틱 피드백은 사용자 인터페이스를 개선하고 단순화하는 큐(cue)들을 제공할 수 있다. 특히, 진동 효과, 또는 진동촉각 햅틱 효과는 특정 이벤트에 대해 사용자에게 경고하기 위해, 또는 실제적인 피드백을 제공하여 시뮬레이션 또는 가상 환경 내에서 더 큰 감각적 몰입(immersion)을 생성하기 위해, 전자 장치의 사용자에게 큐를 제공하는 데 있어 유용할 수 있다. 진동 효과를 생성하기 위해, 많은 장치들은 일부 유형의 액추에이터/모터 또는 햅틱 출력 장치를 활용한다. 이러한 목적을 위해 사용되는 공지된 액추에이터는 선형 공진 액추에이터를 포함한다 .

일 실시예는 공진 주파수를 갖는 선형 공진 액추에이터("LRA")에 햅틱 효과를 생성하는 방법이다. 방법은 LRA로부터 비-공진(off-resonant)인 목적 주파수를 포함하는 햅틱 효과에 대한 햅틱 효과 신호를 수신하는 단계를 포함한다. 방법은 목적 주파수에서 제1 사인파를 생성하는 단계 및 공진 주파수 또는 그 근처에서 제2 사인파를 생성하는 단계를 더 포함한다. 방법은 제1 사인파 및 제2 사인파를 합성하여 구동 신호를 생성하는 단계를 더 포함한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱적으로 사용가능한 시스템의 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱 효과의 주파수 파라미터의 처리를 도시.
도 3은 일 실시예에 따른 반송파를 사용한 복합 파형을 도시.
도 4는 일 실시예에 따른 스케일링된 산물을 사용한 복합 파형을 도시.
도 5a 내지 5d는 일 실시예 에 따른 스케일링된 산물의 다양한 파형을 도시.
도 6은 일 실시예에 따른 LRA를 사용하여 햅틱 효과를 생성할 때의, 도 1의 시스템의 기능에 대한 흐름도.
도 7은 주로 공진 주파수에서 햅틱 효과를 생성하는 LRA의 예시 그래프, 및 본 발명의 실시예에 따른 증가된 범위/대역폭을 구비한 햅틱 효과를 생성하는 LRA의 그래프를 도시.

일 실시예는 선형 공진 액추에이터 ("LRA")를 사용하여 햅틱 효과를 생성하는 시스템이다. 실시예들은 비-공진 주파수에서 LRA를 구동하기 위해 다수의 신호를 합성하여 LRA의 대역폭을 증가시킨다.

한 유형의 LRA는 가동 구조체(movable mass), 영구 자석, 보이스 코일 및 스프링을 사용하여 진동을 생성할 수 있다. 보이스 코일은 영구 자석과 상호작용하는 자기장을 생성하고, 그것이 부착된 스프링을 압축 또는 신장하도록 움직이게 한다. 구동 신호는 전류의 방향을 바꾸고(즉, 교류("AC") 신호) 자기장을 생성하여 영구 자석을 스프링 앞뒤로 진동시킬 필요가 있다. 이동 구조체(moving mass)는 자석에 부착되고, 그 구조체가 앞뒤로 움직이면서 진동을 발생시킨다. 다른 유형의 LRA는 부착된 구조체를 구비한 2 이상의 압전 세라믹층을 포함할 수 있어서, 압전이 휘는 경우, 구조체가 선형/진동 방식으로 움직인다. 진동 신호로 구동되는 진동 모터를 포함하는 다른 유형의 LRA들이 또한 본 명세서에 개시된 실시예들과 함께 사용될 수 있다.

AC 구동 신호는 주파수 및 진폭을 가질 수 있다. 진폭이 높을수록 주어진 주파수에 대한 진동 출력이 더 크다. 그러나, 구동 신호의 주파수는 중요한 요소일 수 있다. LRA는 공진 주파수를 갖는데, 생성되는 진동을 최대화하기 위해서는, 입력 신호가 그 공진 주파수에서 작동해야 한다. 입력 신호 주파수가 공진 주파수로부터 너무 멀리 떨어지는 경우 진동 성능이 크게 떨어진다. 따라서, 햅틱 효과를 생성하는 경우 대부분의 햅틱 장치는 LRA의 공진 주파수에서 구동 신호를 인가한다. 햅틱 효과를 생성하기 위해 사용되는 대부분의 LRA들은 150 내지 200 Hz 범위 내에서 공진 주파수를 가진다.

LRA들을 사용하는 공지된 햅틱 시스템과는 대조적으로, 본 발명의 실시예들에 의해 생성된 햅틱 효과의 유형은, 효과적이기 위해, 공진 주파수 바깥의 범위인, LRA의 증가된 범위/대역폭을 필요로 한다. 구체적으로, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱적으로 사용가능한 시스템(10)의 블록도이다. 시스템(10)은 터치 감지 표면(11) 또는 하우징(15) 내에 장착된 다른 유형의 사용자 인터페이스를 포함한다. 시스템(10)은 무선(예컨대, 블루투스) 또는 유선 통신 링크를 사용하여 나머지 시스템(10)과 통신하는 펜/스타일러스(13)를 더 포함한다.

시스템(10) 내부에는 스타일러스(13) 뿐만 아니라 선택적으로 터치 표면(11) 또는 하우징(15)과 같은 시스템(10)의 다른 영역에 선택적으로 진동(30, 31)을 생성하는 햅틱 피드백 시스템이 있다. 햅틱 피드백 시스템은 프로세서 또는 컨트롤러(12)를 포함한다. 메모리(20) 및 액추에이터 구동 회로(16)가 프로세서(12)에 연결되고, 이는 LRA(18)에 연결된다. 프로세서(12)는 임의의 유형의 범용 프로세서일 수 있거나, 주문형 집적 회로("ASIC")과 같은, 햅틱 효과를 제공하기 위해 구체적으로 설계된 프로세서일 수 있다. 프로세서(12)는 전체 시스템(10)을 운영하는 동일한 프로세서일 수 있거나, 별도의 프로세서일 수 있다. 프로세서(12)는 어떤 햅틱 효과가 재생될 것인지 및 고 레벨 파라미터에 부분적으로 기초하여 효과가 재생되는 순서를 결정할 수 있다. 일반적으로, 구체적인 햅틱 효과를 정의하는 고 레벨 파라미터는 진폭, 주파수 및 지속시간을 포함한다. 스트리밍 모터 커맨드(streaming motor command)와 같은 저 레벨 파라미터도 또한 구체적인 햅틱 효과를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 햅틱 효과가 생성될 때의 이들 파라미터의 일부 변형 또는 사용자의 상호 작용에 기초한 이들 파라미터의 변형을 포함하는 경우 햅틱 효과는 "동적"으로 간주될 수 있다.

프로세서(12)는 액추에이터 구동 회로(16)에 제어 신호를 출력하는데, 액추에이터 구동 회로는 목적하는 햅틱 효과를 일으키기 위해 요구되는 전기 전류 및 전압(즉, "모터 신호")을 LRA(18)에 공급하는 데 사용되는 전자 부품 및 회로를 포함한다. 시스템(10)은 하나 초과의 LRA(18), 또는 다른 유형의 액추에이터를 포함할 수 있고, 각각의 액추에이터는 별도의 구동 회로(16)를 포함할 수 있으며, 모두 일반 프로세서(12)에 연결되어 있다.

메모리 장치(20)는 임의 접근 메모리("RAM") 또는 판독 전용 메모리("ROM")와 같은 임의의 유형의 저장 장치 또는 컴퓨터 판독가능 매체일 수 있다. 메모리(20)는 프로세서(12)에 의해 실행되는 명령어를 저장한다. 명령어 중에는, 이하에 더 상세히 개시한 바와 같이, 프로세서(12)에 의해 실행될 때, LRA(18)의 출력 대역폭을 증가시키는 LRA(18)에 대한 구동 신호를 생성하는 명령어인, 햅틱 효과 모듈(22)을 메모리(20)는 포함한다. 메모리(20)는 또한 프로세서(12)의 내부에 위치할 수 있거나, 내부 및 외부 메모리의 임의의 조합일 수 있다.

터치 표면(11)은 터치를 인식하고, 또한 표면상의 터치에 대한 위치 및 크기를 인식할 수 있다. 터치에 대응하는 데이터가 프로세서(12) 또는 시스템(10) 내의 다른 프로세서로 전송되고, 프로세서(12)는 터치를 해석하여 그에 대한 응답으로 햅틱 효과 신호를 생성할 수 있다. 터치 표면(11)은 정전 용량 감지, 저항성 감지, 표면 탄성파 감지, 압력 감지, 광 감지 등을 포함하는 임의의 감지 기술을 사용하여 터치를 감지할 수 있다. 터치 표면(11)은 멀티 터치 접촉을 감지할 수 있고 동시에 발생하는 다수의 터치를 구별하는 것이 가능할 수 있다. 터치 표면(11)은 키, 다이얼 등과 같이 사용자가 상호작용하기 위한 이미지를 생성하고 디스플레이하는 터치스크린일 수 있거나, 최소한의 이미지만 있거나 이미지가 없는 터치 패드일 수 있다.

시스템(10)은, 휴대 전화, 개인 디지털 보조단말기("PDA"), 스마트폰, 컴퓨터 태블릿/패드, 게임 콘솔 등과 같은 휴대용 장치일 수 있거나, 하나 이상의 LRA들을 포함하는 햅틱 효과 시스템을 포함하는 임의의 다른 유형의 장치일 수 있다. 시스템(10)은 또한 햅틱 효과를 생성하는 하나 이상의 LRA들을 포함하는 웨어러블 장치(wearable device)(예컨대, 팔찌, 완장, 장갑, 재킷, 조끼, 안경, 신발, 벨트 등)일 수 있다. 사용자 인터페이스는 터치 감지 표면일 수 있거나, 마우스, 터치 패드, 미니-조이스틱, 스크롤 휠, 트랙볼, 게임 패드 또는 게임 컨트롤러 등과 같은 임의의 다른 유형의 사용자 인터페이스일 수 있다.

일 실시예에서, LRA(18) 및 구동 회로(16)는 스타일러스(13) 내에 위치하고, 스타일러스(13)에 직접적으로 햅틱 효과를 생성한다. 본 실시예에서, 햅틱 효과 시스템의 나머지 요소들은 하우징(15) 내에 위치되고, 스타일러스(13)와 통신한다. 전술한 바와 같이, 비-공진 설계될 매우 다양한 햅틱 효과를 생성할 필요가 있기 때문에 시스템(10)은 LRA(18)가 표준 LRA들보다 넓은 주파수 응답 범위를 가질 것을 필요로 한다. 예컨대, 일 실시예는 스크린(11)에 "그리기" 위해 사용자가 사용할 때의 감촉을 시뮬레이션하기 위해 스타일러스(13)에 햅틱 효과를 생성한다. LRA(18)에 의해 더 생성된 햅틱 효과는 스타일러스(13)로 하여금 여러 비-공진 햅틱 신호들을 사용하여 펜 또는 연필을 시뮬레이션하게끔 할 수 있다(즉, 스타일러스(13)는 LRA(18)에 의해 어떤 햅틱 효과가 생성되는지에 따라, 연필 또는 볼펜과 같은 느낌을 사용자가 느낄 수 있게 한다). 이러한 유형의 햅틱 효과들은 진동의 주파수 및 강도에 있어서 독립적인 변형을 더 필요로 할 수 있다.

LRA를 사용하는 공지된 햅틱 효과 시스템(예컨대, 임머숀 사의 "터치센스 3000(Touchsense 3000)")은 통상적으로 펄스-폭 변조("PWM") 신호(즉, 그 펄스 폭이 변조된 구형 펄스 파)를 사용하여 햅틱 구동 신호를 통신하기 위해 제어기를 사용한다. 이러한 공지의 시스템은 그 주파수가 일반적으로 액추에이터의 공진 주파수(통상적으로 175 Hz)에 해당하는 AC 구동 신호를 필요로 한다. 대조적으로, 일 실시예는 LRA의 대역폭을 증가시키기 위해 LRA의 주파수 및 강도에 대한 독립적인 제어를 허용한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱 효과의 주파수 파라미터의 처리를 도시한다. 도 2의 예에서, 햅틱 효과는 임머숀 사의 "TS5000 플레이어(TS5000 Player)"에 의해 궁극적으로 렌더링 또는 재생되고 그 주파수 특성들에 기초하여 여러 방식으로 해석될 것이다.

특히, 입력 효과(202)와 같은 저주파수(예컨대, 20 Hz 미만)에 대해, 주파수 및 파형은 인벨롭(envelope)으로서 해석될 것이다. 예컨대, 효과가 사인파인 경우, 효과의 강도는 사인파의 형태에 따라 상승 및 하강할 것이다. 출력 효과(208)는 LRA의 공진 주파수에 있을 것이고 입력 효과(202)에 의해 변조될 것이다. 액추에이터 기능에 따라, 일 실시예에서 목적 주파수가 20 Hz 주위 또는 미만인 경우에만 이 펄스 효과가 나타날 수 있다. 이 펄스 범위에 대한 정확한 주파수는 LRA의 공진 주파수 및 상승 시간(또는 액추에이터가 공칭 가속(nominal acceleration)에 도달하기까지 걸리는 시간)에 따라 달라진다.

입력 효과(210)와 같은 고주파수(예컨대, 150 Hz 초과)에 대해, 주파수 파라미터는 서비스 공급자 인터페이스("SPI")(213) 또는 다른 인터페이스 유닛을 통해 전달될 것이다. 일 실시예에서 SPI(213)은 스타일러스(13)에 (블루투스 또는 다른 매체를 통해) 주파수 및 강도 값을 보내는 역할을 담당하고, 인벨롭과 매치되도록 효과 강도를 스케일링한다. 이 기술은 LRA의 공진 주파수 부근의 주파수 범위(예컨대, 대략 150-250 Hz)에 대해 유효하다.

전술한 "저" 및 "고"주파수 햅틱 효과와는 대조적으로, "중간 범위" 주파수 햅틱 효과(예컨대, 20-150 Hz)에 대하여, 실시예들은 상기 모드들 사이를 전이한다. 주파수 범위는 사용되는 액추에이터에 따라 달라지고 LRA에 대한 통상적인 또는 일반적인 중간 주파수 범위보다 더 낮을 수 있다. 예컨대, 중간 범위의 하단부는 2 Hz 이하일 수 있고 중간 범위의 상단부는 200 Hz 이상일 수 있다. 실시예들은 증가된 LRA 대역폭 햅틱 효과를 생성하기 위해 고 및 저주파수 사이의 전이에 대해 아래의 기술 중 하나 이상을 구현한다.

전이 포인트

일 실시예에서, 임계 범위(즉, "중간 범위" 주파수, 예컨대, 20-150 Hz) 내의 단일 포인트가 선택된다. 그 포인트 밑의 임의의 목적 주파수가 공진 주파수에서의 신호를 목적 주파수에서의 사인파와 인벨롭핑(enveloping)함으로써 렌더링된다. 이 점 위의 임의의 목적 주파수는 직접 액추에이터를 구동하기 위해 사용된다. 그러나, 한 구동 모드에서 다른 것으로의 전이가 급격할 수 있고, 진동의 강도가 전이 포인트 근처에서 매우 약할 수 있다. 공명 신호의 파장과 상승 시간+하강 시간 사이의 차이가 클 수록, 단일 전이 포인트가 덜 효과적으로 된다.

전이 포인트는, LRA(18)에 장착된 것과 같은, 장치에 장착된 가속도계를 사용하여 가속을 측정함으로써 알고리즘적으로 결정할 수 있다. 테스트를 위한 구동 신호가 임계 범위에 걸쳐, 저에서 고로 주파수가 변화하는(주파수 스윕(sweep)) 사인파를 곱한 장치의 공진 주파수에서의 사인파 또는 구형파로 구성되어 있다. 가속이 인벨롭 파와 함께 상승 및 하강할 것이고 각 구간 동안의 피크 가속은 인벨롭 주파수가 증가함에 따라 감소한다. 또한, 사인파 주파수 스윕(공진 성분 없이)이 수행되어, 주파수가 장치의 공진 주파수에 도달할 때까지 증가하는 동안에 일반적으로 강도가 증가하는 제2 가속 궤적을 생성한다. 강도를 최적화하기 위한 최상의 전이 포인트는 이 두 가속 궤적의 그래프가 교차하는 곳이다.

다른 실시예에서, 전이 포인트는 이들 두 주파수 스윕을 느끼는 사용자에 의해 수동으로 결정될 수 있다. 개인적 취향 또는 기타 요인에 기초하여 더 낮거나 더 높은 전이 포인트를 갖는 것이 바람직할 수 있다.

디자인 선택

다른 실시예들에서, 전이 포인트는 디자인-시간 결정일 수 있어서, 햅틱 효과 디자이너(예컨대, 임머숀 사의 "햅틱 스튜디오(Haptic Studio)"를 사용하는)가 어떤 모드를 효과를 위해 사용할 것인지 선택할 수 있다. 실시예들은, 추가적인 이산 값을 포함하는 기존 파라미터를 확장하거나 기존 파라미터를 재구성 또는 재정의하여, 효과의 정의에 대해 추가적인 파라미터를 제공함으로써 이 결정을 구현할 수 있다.

반송파

또 다른 실시예는 공진 주파수에 추가된 반송파로서 햅틱 효과의 목적 주파수를 사용한다. 전이 영역의 강도를 유지하면서 사용 가능한 주파수 범위를 증가시키기 위하여, 두 복합 파형을 사용할 수 있다. 도 3은 일 실시예에 따른 반송파를 사용한 복합 파형(300)을 도시한다. 고주파수 파동은 또한 구형파일 수 있지만, 도 3의 파형(300)은 두 사인파의 합이다. 파형(300)은 아래와 같이 정의된다.

y = V_desired[Asin(2πf_desiredt)+Bsin(2πf_resonantt)]

위 식에서 A + B = 1이고, V_desired는 액추에이터의 목적 구동 전압, f_resonant는 f_desired의 정수배이며, f_desired는 파형의 페이징(phasing)을 피하기 위해 LRA의 진정한 공진 주파수에 최대한 근접해 있다. 일 실시예는 그 결과가 진정한 공진 주파수에 최대한 근접하도록 목적 주파수 f_desired에 정수를 곱함으로써 f_resonant를 결정한다. 예컨대, 활성 공진 구파수가 175 Hz이고 목적 주파수가 55 Hz이면, 요소 3을 통해 f_resonant값으로서 165 Hz를 얻을 것이다. 요소 4는 220 Hz 값을 얻게 할 것이다. 165 Hz가 진정한 공진 주파수에 더 근접해서, 그것이 사용될 것이다.

스케일링된 산물( Scaled Product )

다른 실시예에서, 사인-인벨롭된 펄스 및 직접-구동 모드 사이의 매끄러운 전이에 대해, 인벨롭된 신호가 공진에서의 또는 공진 근처에서의 사인파에 추가되어 아래와 같이 양 구동 신호의 합성물을 산출할 수 있다.

y = V_desired[Asin(2πf_desiredt)sin(2πf_resonantt)+Bsin(2πf_desiredt)]

위 식에서 A + B = 1이고, A 및 B는 인벨롭된 공진 신호가 범위의 하단부에서 우세하도록 전이 범위에서 역비례하여 스케일링되고, 직접-구동 신호는 범위의 상단부 근처에서 우세하다. V_desired는 액추에이터의 목적 구동 전압이고, f_resonant는 f_desired의 배수이며, f_desired는 파형의 페이징(phasing)을 피하기 위해 액추에이터의 진정한 공진 주파수에 최대한 근접해 있다. 도 4는 실시예에 따른 스케일링된 산물을 사용한 복합 파형(400)을 도시한다.

도 5a-5d는 일 실시예에 따른 스케일링된 산물의 다양한 파형을 도시한다. 도 5a는 공진 주파수 파형(501) 및 일 실시예에 따라 곱해질 느린 인벨롭된 파형(502)을 도시한다. 도 5b는 일 실시예에 따른 도 5a의 스케일링된 인벨롭 파형(503)을 도시한다. 도 5c는 일 실시예에 따른 스케일링된 직접 구동 파형(504)을 도시한다. 도 5d는 일 실시예에 따라 도 5b의 스케일링된 인벨롭 파형(503)에 도 5c의 스케일링된 직접 구동 파형(504)을 추가하여 형성된 스케일링된 합성 파형(505)을 도시한다.

전술한 모든 실시예들에서, LRA 비-공진을 구동하는 것은 햅틱 효과의 강도를 감소시키는 결과를 가져올 것이다. 따라서, 일부 실시예들은 평탄한 응답 곡선(즉, 구동 주파수 대 가속도계에 의해 측정된 가속의 그래프)을 달성하기 위해 비-공진 구동 신호를 증폭시킨다. 실시예들은 다른 공지의 방법에 더하여, 다음 중 하나 이상을 사용하여 신호를 증폭시킬 수 있다.

1. 독립적으로 신호에 기여하는 각각의 사인파에 이득(gain)을 적용하는 단계;

2. 본 주파수에 기초하여 스케일 요소를 계산된 합성파에 곱하는 단계; 및

3. 미리 정의된 스케일 요소를 계산된 합성파에 곱하고, 하나 이상의 필터(예컨대, 노치, 하이-패스, 로우-패스 등)을 인가하여 공진 주파수에서의 강도를 감쇠시키는 단계.

도 6은 일 실시예에 따라 LRA를 사용하여 햅틱 효과를 생성할 때의, 도 1의 시스템(10)의 기능에 대한 흐름도이다. 일 실시예에서, 도 6의 흐름도의 기능은 메모리 또는 다른 컴퓨터 판독가능 또는 유형 매체에 저장된 소프트웨어에 의해 구현되고, 프로세서에 의해 실행된다. 다른 실시예들에서, 기능은 하드웨어에 의해(주문형 집적 회로("ASIC"), 프로그램 가능 게이트 어레이("PGA"), 필드 프로그랜 가능 게이트 어레이("FPGA") 등의 사용을 통해), 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 임의의 조합에 의해 수행될 수 있다.

단계(602)에서, 햅틱 효과 신호가 수신된다. 햅틱 효과 신호는 햅틱 효과를 생성할 LRA의 비-공진 주파수(즉, LRA의 공진 주파수가 아님)인 주파수(즉, 목적 주파수 또는 "f_desired")를 가지고 있다.

단계(604)에서, 목적 주파수에서의 사인파가 생성 된다.

단계(606)에서, LRA의 공진 주파수에서의 또는 근처에서의 사인파가 생성된다. 일 실시예에서, 사인파 주파수는 비-공진 주파수의 정수배이지만 최대한 공진 주파수("f_resonant")에 근접한 주파수이다.

단계(608)에서, 단계(604 및 606)로부터의 사인파가 합성되고 LRA의 최대 정격 구동 전압을 곱하여 최종 햅틱 효과 신호를 생성한다. 일 실시예에서, 사인파는 아래와 같이 합성된다.

y = V_desired[Asin(2πf_desiredt)+Bsin(2πf_resonantt)]

다른 실시예에서, 사인파는 아래와 같이 합성된다.

y = V_desired[Asin(2πf_desiredt)sin(2πf_resonantt)+Bsin(2πf_desiredt)]

계산은 0과 1 사이이므로, 이 결과 스칼라는 LRA가 처리할 수 있는 최대 구동 전압에 곱해질 것이다. 일 실시예에서, 계산은 0 내지 1의 부동 소수점 보다는 -127 내지 127 범위의 정수 연산을 사용한다.

개시된 바와 같이, 실시예들은 비-공진 주파수 성분을 포함하는 햅틱 효과를 생성한다. 햅틱 효과를 생성함에 있어, 햅틱 효과를 생성하는 LRA의 대역폭이 확장되어 햅틱 효과를 렌더링할 수 있게 된다. 도 7은 주로 공진 주파수에서 햅틱 효과를 생성하는 LRA의 예시 그래프(702), 및 본 발명의 실시예에 따른 증가된 범위/대역폭을 구비한 햅틱 효과를 생성하는 LRA의 그래프(704)를 도시한다.

여러 실시예들이 본 명세서에 구체적으로 도시되고/도시되거나 설명된다. 그러나, 개시된 실시예들의 수정 및 변형이 상기의 교시에 의해 본 발명의 의도된 범위 및 사상으로부터 벗어나지 않으면서 첨부된 청구항들의 범위 내에 망라된다는 것이 이해될 것이다. 예컨대, 일부 실시예들이 LRA를 사용한다고 해도, 햅틱 효과를 생성하는 경우에 비-공진 주파수에서 급격한 하강 성능을 경험하는 액추에이터 장치를 구비하는 어떤 시스템도 본 발명의 실시예들을 사용할 수 있다.

Claims (11)

1. 공진 주파수를 갖는 선형 공진 액추에이터(LRA) 상에 햅틱 효과(haptic effect)를 생성하는 방법으로서,
   상기 햅틱 효과에 대한 햅틱 효과 신호를 수신 - 상기 햅틱 효과는 상기 LRA로부터 비-공진(off-resonant)인 목적 주파수를 포함함 - 하는 단계;
   상기 목적 주파수에서 제1 사인파를 생성하는 단계;
   상기 공진 주파수에서 또는 그 근처에서 제2 사인파를 생성하는 단계; 및
   상기 제1 사인파와 상기 제2 사인파를 합성하여 구동 신호를 생성하는 단계를 포함하는, 햅틱 효과 생성 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 사인파와 상기 제2 사인파를 합성하는 단계는,
   y = V_desired[Asin(2πf_desiredt)+Bsin(2πf_resonantt)]
   를 포함하고,
   위 식에서 f_resonant는 상기 공진 주파수, f_desired는 상기 목적 주파수, V_desired는 상기 LRA의 최대 정격 구동 근사 전압이고, A + B = 1인, 햅틱 효과 생성 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1 사인파와 상기 제2 사인파를 합성하는 단계는,
   y = V_desired[Asin(2πf_desiredt)sin(2πf_resonantt)+Bsin(2πf_desiredt)]
   를 포함하고,
   위 식에서 f_resonant는 상기 공진 주파수, f_desired는 상기 목적 주파수, V_desired는 상기 LRA의 최대 정격 구동 근사 전압이고, A + B = 1인, 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 공진 주파수에서 또는 그 근처에서 제2 사인파를 생성하는 단계는, 상기 비-공진 주파수의 정수배이고 상기 공진 주파수와 최대한 근접한 사인파 주파수를 결정하는 단계를 포함하는, 햅틱 효과 생성 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 합성된 제1 사인파와 제2 사인파에 목적 구동 주파수를 곱하는 단계를 더 포함하는, 햅틱 효과 생성 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 구동 신호를 증폭시키는(boosting) 단계를 더 포함하는, 햅틱 효과 생성 방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 LRA는 이동 구조체(moving mass)를 포함하는, 햅틱 효과 생성 방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 LRA는 스타일러스(stylus)와 연결되는, 햅틱 효과 생성 방법.
9. 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서로 하여금, 공진 주파수를 갖는 선형 공진 액추에이터(LRA) 상에 햅틱 효과를 생성하도록 하는 저장된 명령어를 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체로서,
   상기 햅틱 효과의 생성은 제1항 내지 제8항 중 적어도 한 항에 기재된 방법을 포함하는, 컴퓨터 판독가능 매체.
10. 햅틱 효과 시스템으로서,
    공진 주파수를 갖는 선형 공진 액추에이터(LRA);
    상기 LRA에 연결된 액추에이터 구동 회로;
    상기 액추에이터 구동 회로에 연결된 제어기 - 상기 제어기는 햅틱 효과에 대한 햅틱 효과 신호를 수신하고, 상기 햅틱 효과는 상기 LRA로부터 비-공진인 목적 주파수를 포함함 - 를 포함하고,
    상기 제어기는 제1항 내지 제8항 중 적어도 한 항에 기재된 방법을 실행하도록 적응된, 햅틱 효과 시스템.
11. 제10항에 있어서, 상기 LRA 및 상기 액추에이터 구동 회로는 스타일러스와 연결되고, 상기 제어기와 무선으로 연결되는, 햅틱 효과 시스템.
    

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