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KR20140127171A - 햅틱-인에이블링된 트리거를 갖는 게이밍 디바이스 - Google Patents

햅틱-인에이블링된 트리거를 갖는 게이밍 디바이스 Download PDF

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KR20140127171A
KR20140127171A KR1020140048138A KR20140048138A KR20140127171A KR 20140127171 A KR20140127171 A KR 20140127171A KR 1020140048138 A KR1020140048138 A KR 1020140048138A KR 20140048138 A KR20140048138 A KR 20140048138A KR 20140127171 A KR20140127171 A KR 20140127171A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
haptic effect
user input
actuator
input element
processor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Abandoned
Application number
KR1020140048138A
Other languages
English (en)
Inventor
대니 에이. 그랜트
아론 카펠루스
Original Assignee
임머숀 코퍼레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 임머숀 코퍼레이션 filed Critical 임머숀 코퍼레이션
Publication of KR20140127171A publication Critical patent/KR20140127171A/ko
Abandoned legal-status Critical Current

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Abstract

햅틱 주변장치는, 하우징, 사용자 입력 요소, 사용자 입력 요소에 연결된 위치 센서, 및 하우징의 내부에 위치하고 사용자 입력 요소에 연결된 액추에이터를 포함한다. 위치 센서는 사용자 입력 요소의 위치를 검출하고, 그 위치를 프로세서로 송신하도록 구성된다. 액추에이터는 프로세서로부터 햅틱 효과 구동 신호를 수신하고, 프로세서로부터의 햅틱 효과 구동 신호에 응답하여 힘을 출력하도록 구성된다. 힘은 운동감각 햅틱 효과로서 사용자 입력 요소로 전달된다. 햅틱 주변장치는 액추에이터에 연결되고, 액추에이터에 의해 출력된 힘을 증가시키도록 구성된 기계적 증폭 시스템을 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 증가된 힘은 운동감각 햅틱 효과로서 기계적 증폭 시스템으로부터 사용자 입력 요소로 전달된다. 사용자 입력 요소는 버튼, 조이스틱 또는 트리거일 수 있으며, 호스트 컴퓨터와 상호작용하기 위해 사용자에 의해 조작된다.

Description

햅틱-인에이블링된 트리거를 갖는 게이밍 디바이스{GAMING DEVICE HAVING A HAPTIC-ENABLED TRIGGER}
관련 출원에 대한 상호참조
본 출원은 그 전체가 순전히 참조로써 본 명세서에 통합되는 미국 가특허출원번호 제61/814,628호를 우선권 주장한다.
여기에서의 실시예는, 햅틱 효과가 사용자 입력 요소로 향하도록 사용자 입력 요소에 연결된 타겟 액추에이터를 갖는 디바이스에 관한 것이다.
비디오 게임 및 비디오 게임 시스템은 통상적인 게이머에 대한 마케팅과 이로 인한 참여로 인해 더욱 더 인기있는 것이 되었다. 통상적인 비디오 게임 디바이스 또는 컨트롤러는 사용자에게 피드백을 제공하기 위해 시각적 및 청각적 큐(cue)를 사용한다. 일부 인터페이스 디바이스에서, (능동력 및 저항력 피드백과 같은) 운동감각 피드백 및/또는 (진동, 텍스쳐 및 열과 같은) 촉각 피드백도 사용자에게 제공되며, 더욱 일반적으로 이는 총칭적으로 "햅틱 피드백" 또는 "햅틱 효과"로 알려져 있다. 햅틱 피드백은 사용자 인터페이스를 강화 및 단순화하는 큐를 제공할 수 있다. 구체적으로, 진동 효과 또는 진동촉각 햅틱 효과가 특정 이벤트에서 사용자에게 경고하기 위해 전자 디바이스의 사용자에게 큐를 제공하는 데 유용할 수 있거나, 시뮬레이팅되거나 가상의 환경 내에서 보다 큰 감각적인 몰입을 생성하기 위해 현실적인 사실적인 피드백을 제공할 수 있다.
의료 디바이스, 자동차 컨트롤, 원격 컨트롤 및 액션을 유발하기 위해 사용자가 사용자 입력 요소와 상호작용하는 다른 유사한 디바이스와 같은 다른 디바이스 또한 햅틱 피드백 또는 햅틱 효과로부터 이득을 갖는다. 한정의 방식이 아니라 예를 들어, 의료 디바이스 상의 사용자 입력 요소는, 의료 디바이스의 말단부에서 환자의 신체 내에서의 액션을 유발하기 위해서 의료 디바이스의 근접부에서 환자의 신체 외측의 사용자에 의해 조작될 수 있다. 햅틱 피드백 또는 햅틱 효과는 사용자에게 특정 이벤트를 경고하거나, 의료 디바이스의 말단부에서 환자와 의료 디바이스의 상호작용에 관하여 사용자에게 사실적인 피드백을 제공하기 위해 채용된 디바이스일 수 있다.
게이밍 및 다른 디바이스에 대한 통상적인 햅틱 피드백 시스템은 햅틱 피드백을 생성하기 위해 컨트롤러의 하우징에 부착된 하나 이상의 액추에이터를 일반적으로 포함한다. 하지만, 이러한 통상적인 햅틱 피드백 시스템은 컨트롤러의 전체 본체를 따른 햅틱 감각을 생성한다. 이러한 디바이스는 특정 액션 또는 위치에 대하여 사용자에게 타겟 또는 지향적 햅틱 감각을 제공하지 않는다.
여기에서의 실시예는 사용자 입력 요소에 운동감각 햅틱 효과를 제공하는 햅틱 피드백 시스템에 관한 것이다. 또한, 여기에서의 실시예는, 디바이스/컨트롤러 의 전체 본체를 따라 생성되는 일반 햅틱 효과와는 분간 또는 구별될 수 있는, 사용자 입력 요소에 대한 햅틱 효과를 생성하는 햅틱 피드백 시스템에 관한 것이다.
여기에서의 실시예는 하우징, 사용자 입력 요소, 사용자 입력 요소에 연결된 위치 센서, 및 하우징의 내부에 위치하고 사용자 입력 요소에 연결된 액추에이터를 포함하는 햅틱 주변장치에 관한 것이다. 위치 센서는 사용자 입력 요소의 위치를 검출하고, 그 위치를 프로세서로 송신하도록 구성된다. 액추에이터는 프로세서로부터 햅틱 효과 구동 신호를 수신하고, 프로세서로부터의 햅틱 효과 구동 신호에 응답하여 힘을 출력하도록 구성된다. 힘은 운동감각 햅틱 효과로서 사용자 입력 요소로 전달된다. 햅틱 주변장치는 액추에이터에 연결되고, 액추에이터에 의해 출력된 힘을 증가시키도록 구성된 기계적 증폭 시스템을 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 증가된 힘은 운동감각 햅틱 효과로서 기계적 증폭 시스템으로부터 사용자 입력 요소로 전달된다.
햅틱 주변장치는, 게임 컨트롤러, 태블릿, 폰, PDA(personal digital assistant), 컴퓨터, 게이밍 주변장치, 마우스, 입력 디바이스를 포함하는 착용가능 사용자 아이템, 또는 사용자 입력 요소를 포함하는 다른 디바이스일 수 있다. 햅틱 주변장치의 하우징은 사용자에 의해 보유되도록 구성된다. 사용자 입력 요소는 버튼, 조이스틱 또는 트리거일 수 있으며, 호스트 컴퓨터와 상호작용하기 위해 사용자에 의해 조작된다. 프로세서는 컨트롤러 내의 호스트 컴퓨터에 배치될 수 있다.
본 발명의 상술한 특징과 이점 및 다른 특징과 이점은 첨부 도면에서 예시된 그 실시예의 후술하는 설명으로부터 명백해질 것이다. 본 명세서의 일부를 형성하고 이에 통합되는 첨부도면은 본 발명의 원리를 설명하고 관련 기술분야의 당업자가 본 발명을 만들고 사할 수 있도록 추가적인 역할을 한다. 도면은 스케일대로 도시되지 않았다.
도 1은 컨트롤러의 실시예의 개략도.
도 2는 도 1의 컨트롤러의 다른 시야에서의 개략도.
도 3은 호스트 컴퓨터 및 디스플레이와 결합된 도 1의 컨트롤러의 블록도.
도 4는 컨트롤러의 하우징이 그 내부 컴포넌트를 도시하기 위해 제거된, 도 1의 컨트롤러의 일부의 개략도.
도 5는, 컨트롤러의 하우징이 그 내부 컴포넌트를 도시하기 위해 제거된, 다른 실시예에 따른 컨트롤러의 일부의 개략도.
도 6은 게이밍 태블릿의 실시예의 개략도.
도 7은 도 6의 게이밍 태블릿의 블록도.
도 8은 그 실시예에 따른 호스트 디바이스로부터의 햅틱 신호를 결정 및 송신하기 위한 방법을 나타내는 흐름도.
도 9는 그 실시예에 따른 컨트롤러의 사용자에게 햅틱 효과를 제공하기 위한 방법을 나타내는 흐름도.
이하, 본 발명의 특정 실시예를 도면을 참조하여 설명하며, 동일한 참조 부호는 동일하거나 기능적으로 유사한 요소를 나타낸다.
후술하는 상세한 설명은 본질적으로 단지 예시적인 것이며, 본 발명 또는 본 발명의 응용 및 용법을 한정하려는 것이 아니다. 또한, 상술한 기술분야, 배경기술, 개요 또는 후술하는 상세한 설명에 존재하는 명백하거나 함축된 어떠한 이론에 의해 한정하려는 것이 아니다. 또한, 후술하는 설명이 게이밍 디바이스 및 게이밍 디바이스에 대한 컨트롤러에 관한 것이지만, 본 기술분야의 당업자는, 이러한 설명이 사용자 입력 요소를 갖는 다른 디바이스에 동등하게 적용된다는 것을 이해할 것이다.
여기에서의 실시예는 햅틱 피드백 시스템의 햅틱 주변장치에 관한 것이며, 햅틱 주변장치는 사용자 입력 요소에 타겟 또는 지향적 운동감각 햅틱 효과를 직접 제공하기 위해 사용자 입력 요소에 연결된 타겟 액추에이터 또는 모터를 포함한다. 여기에서 사용되는, "운동감각" 햅틱 효과는, 사용자에 의해 이동되는 방향으로 (능동력 및 저항력 피드백) 사용자 입력 요소를 이동시키기 위해 사용자 입력 요소에 타겟 액추에이터가 힘을 인가하여 사용자에 의해 느껴지는 운동감각 햅틱 효과를 야기하는 효과를 포함한다. 운동감각 햅틱 효과는 관성 햅틱 효과와는 구분가능하며, 관성 햅틱 효과에서 관성 액추에이터는 사용자에 의해 간접적으로 느껴질 수 있는 힘을 출력 또는 생성하며, 즉, 타겟이 액추에이터에 의해 이동되는 것이 아니라 출력된 힘이 사용자에 의해 간접적으로 인지되거나 느껴질 수 있다. 사용자 입력 디바이스에 관성 햅틱 효과를 제공하는 하나의 햅틱 피드백 시스템이, 그 전체가 참조로써 본 명세서에 통합되는, 본 발명의 발명자들과 동일한 발명자들 중 1인에 의한, 2013년 11월 12일자 출원된 미국 특허 출원 제14/078,478호(명세서 번호 IMM465호)에 개시되어 있다. 이 시스템은 사용자 입력 요소에 멈춤(detent) 또는 진동과 같은 관성 천이 효과를 제공하기 위해 사용자 입력 요소에 부착된 관성 액추에이터에 대해 설명한다. 사용자 입력 요소의 타겟 영역으로 관성 햅틱 효과를 고립시키기 위해, 진동 고립/댐프닝(dampening) 디바이스가 관성 액추에이터와 함께 이용된다. 하지만, 그 실시예에 의해 생성되는 운동감각 햅틱 효과는, 그 이동을 유발하기 위해 액추에이터가 사용자 입력 요소를 직접 구동하거나 이를 밀고/당기기 때문에 사용자에 의해 느껴진다. 또한, 그 실시예에 개시된 사용자 입력 요소에 대해 생성된 운동감각 햅틱 효과는, 햅틱 주변장치의 전체 본체 또는 하우징을 따라 생성되는 럼블(rumble) 효과라고도 칭해지는 일반 햅틱 효과와는 분별 또는 구분가능하다. 햅틱 주변 장치는, 예를 들어 도 1 및 2에 나타낸 게이밍 시스템에 대한 휴대용 게이밍 컨트롤러(100), 도 6에 나타낸 게이밍 태블릿 컨트롤러(600), 폰, PDA(personal digital assistant), 태블릿, 컴퓨터, 게이밍 주변장치, 및 본 기술분야의 당업자에게 알려진 게이밍 시스템에 대한 다른 컨트롤러와 같은, 사용자 UI(user input) 요소를 갖는 다른 컨트롤러일 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.
컨트롤러(100)는 컴퓨터, 모바일 폰, 텔레비전 또는 다른 유사 디바이스에 접속될 수 있는 게이밍 시스템에서 일반적으로 사용될 수 있다. 도 1 및 2는 컨트롤러(100)의 상이한 사시도를 나타내며, 도 3은 호스트 컴퓨터(104) 및 디스플레이(106)를 추가로 포함하는 게이밍 시스템(101)에서 사용되는 컨트롤러(100)의 블록도를 나타낸다. 도 3의 블록도에 나타낸 바와 같이, 컨트롤러(100)는 접속(105)을 통해 호스트 컴퓨터(104)와 통신하는 로컬 프로세서(108)를 포함한다. 접속(108)은 유선 접속, 무선 접속 또는 본 기술분야의 당업자에게 알려진 다른 유형의 접속일 수 있다. 컨트롤러(100) 로컬 프로세서(108)를 포함하지 않도록 대안적으로 구성될 수 있어, 컨트롤러(100)로부터의 입력/출력 신호가 호스트 컴퓨터(104)에 의해 직접 취급 및 처리된다. 호스트 컴퓨터(104)는 디스플레이 스크린(106)에 연결된다. 실시예에서, 호스트 컴퓨터(104)는 게이밍 디바이스 콘솔이고, 디스플레이 스크린(106)은 본 기술분야에 알려진 게이밍 디바이스 콘솔에 연결되는 모니터이다. 다른 실시예에서, 본 기술분야의 당업자에게 알려진 바와 같이, 호스트 컴퓨터(104) 및 디스플레이 스크린(106)은 단일 디바이스로 결합될 수 있다.
컨트롤러(100)의 하우징(102)은 왼손잡이 사용자 또는 오른손잡이 사용자 중 어느 하나에 의해 디바이스를 움켜쥐는 2개의 손을 용이하게 수용하도록 형상화된다. 본 기술분야의 당업자는, 컨트롤러(100)가 비디오 게임 콘솔 시스템에서 현재 이용가능한 다수의 "게임 패드"에 대하여 유사한 형상 및 사이즈의 컨트롤러의 단지 예시적인 실시예라는 것과, WiiTM 리모트 또는 WiiTM U 컨트롤러, Sony® SixAxisTM 컨트롤러 또는 Sony®Wand 컨트롤러뿐만 아니라 (테니스 라켓, 골프 클럽, 야구 배트 등과 같은) 실생활 객체와 같은 형상 및 다른 형상의 컨트롤러를 포함하지만 이에 한정되지는 않는 사용자 입력 요소의 다른 구성, 형상 및 사이즈를 갖는 컨트롤러가 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
컨트롤러(100)는 조이스틱(110), 버튼(114) 및 트리거(118)를 포함하는 몇 개의 사용자 입력 요소 또는 조작부를 포함한다. 여기에서 사용되는 사용자 입력 요소는 호스트 컴퓨터(104)와 상호작용하기 위해 사용자에 의해 조작되는 트리거, 버튼, 조이스틱 등과 같은 인터페이스 디바이스를 칭한다. 도 1 및 2에서 알 수 있는 바와 같이, 그리고 본 기술분야의 당업자에게 알려진 바와 같이, 1개보다 많은 각각의 사용자 입력 요소 및 추가적인 사용자 입력 요소가 컨트롤러(100)에 포함될 수 있다. 따라서, 트리거(118)에 대한 본 설명은 예를 들어 컨트롤러(100)를 단일 트리거로 한정하는 것은 아니다. 또한, 도 3의 블록도는 단지 하나(1)의 각각의 조이스틱(110), 버튼(114) 및 트리거(118)를 나타낸다. 하지만, 본 기술분야의 당업자는, 복수의 조이스틱, 버튼 및 트리거뿐만 아니라 다른 사용자 입력 요소가 상술한 바와 같이 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 3의 블록도에서 알 수 있는 바와 같이, 컨트롤러(100)는 그 사용자 입력 요소의 각각을 직접 구동하는 타겟 액추에이터 또는 모터뿐만 아니라 사용자의 손이 일반적으로 위치되는 위치에서 하우징(102)에 연결되는 하나 이상의 일반 또는 럼블 액추에이터(122, 124)를 포함한다. 더욱 구체적으로, 조이스틱(110)은 이에 연결된 타겟 액추에이터 또는 모터(112)를 포함하고, 버튼(114)은 이에 연결된 타겟 액추에이터 또는 모터(116)를 포함하고, 트리거(118)는 이에 연결된 타겟 액추에이터 및 모터(120)를 포함한다. 복수의 타겟 액추에이터에 추가하여, 컨트롤러(100)는 그 사용자 입력 요소의 각각에 연결된 위치 센서를 포함한다. 더욱 구체적으로, 조이스틱(110)은 이에 연결된 위치 센서(111)를 포함하고, 버튼(114)은 이에 연결된 위치 센서(115)를 포함하고, 트리거(118)는 이에 연결된 위치 센서(119)를 포함한다. 로컬 프로세서(108)는 타겟 액추에이터(112, 116, 120)뿐만 아니라 조이스틱(110), 버튼(114) 및 트리거(118)의 위치 센서(111, 115, 119)에도 각각 연결된다. 여기에 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 위치 센서(111, 115, 119)로부터 수신된 신호에 응답하여, 로컬 프로세서(108)는 조이스틱(110), 버튼(114) 및 트리거(118)에 직접 지향 또는 타겟 운동감각 효과를 제공하도록 타겟 액추에이터(112, 116, 120)에 각각 지시한다. 이러한 타겟 운동감각 효과는 컨트롤러의 전체 본체를 따라 일반 액추에이터(122, 124)에 의해 생성된 일반 또는 럼블 햅틱 효과와 분별 또는 구분가능하다. 총괄적인 햅틱 효과는, 예를 들어 비디오, 오디오 및 햅틱과 같은 복수의 양식이 동시에 채용되면 사용자에게 더 큰 몰입감을 제공한다.
그 내부 컴포넌트를 도시하기 위해 하우징(102)이 제거된 컨트롤러(100)의 일부의 개략도인 도 4를 참조하여, 트리거(118), 위치 센서(119) 및 타겟 액추에이터 또는 모터(120) 사이의 구조적 관계에 대해 더욱 상세하게 설명할 것이다. 나타내지는 않았지만, 본 기술분야의 당업자라면, 트리거(118), 위치 센서(119) 및 타겟 액추에이터 또는 모터(120)가 하우징(102) 내에 위치 또는 하우징된다는 것을 이해할 것이다. 또한, 트리거(118)만이 도 4에 나타내어졌지만, 본 기술분야의 당업자는, 선택된 사용자 입력 요소에 타겟 또는 지향 햅틱 효과를 생성하기 위하여 조이스틱(110), 위치 센서(111) 및 타겟 액추에이터 또는 모터(112)뿐만 아니라 버튼(114), 위치 센서(115) 및 타겟 액추에이터 또는 모터(116)에 대해서도 유사한 구조적 관계가 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
위치 센서(119)는 트리거(118)의 위치를 검출하도록 구성되고, 위치를 로컬 프로세서(108)(도 4에는 미도시)로 송신하도록 구성된다. 도 4의 실시예에서, 트리거(118)는 이에 가해진 사용자의 힘 없이 트리거를 명목 위치로 복귀시키는, 그 내부에 하우징된 스프링 요소(117)를 포함한다. 위치 센서(119)는 힌지식으로 연결된(hinged) 제1 단부(125)와 이동가능한 제2 단부(127)를 갖는 레버 암(lever arm)(126)을 통해 트리거(118)에 연결된다. 트리거(118)는 레버 암(126)의 이동가능한 제2 단부(127)에 부착되고, 제2 위치 센서(119)는 레버 암(126)의 힌지식으로 연결된 제1 단부(125)에 부착된다. 사용자가 트리거(118)를 이동시키거나 이에 대해 가압하는 경우, 스프링 요소(117)는 트리거(118)를 가압하여 트리거 축 TA 둘레로 또는 그 주위로 회전시킨다. 레벨 암(126)의 제2 단부(127)도 트리거(118)와 함께 이동 또는 회전하고, 레벨 암(126)은 힌지식으로 연결된 제1 단부(125) 둘레로 또는 그 주위로 회전한다. 위치 센서(119)는 이동 이벤트로서 레벨 암(126) 및 트리거(118)의 회전 위치의 변화를 검출하고, 이동 이벤트를 로컬 프로세서(108)로 송신한다. 여기에서 더욱 상세하게 설명할 바와 같이, 상이한 트리거 위치 및 이동 이벤트는 타겟 액추에이터 또는 모터(120)에 의해 실시되고 있는 상이한 햅틱 효과로 귀결될 수 있다. 실시예에서, 위치 센서(119)는 포텐셔미터(potentiometer)이지만, 광학 센서, 광학 인코더, 홀-효과(hall effect) 센서, 용량성 센서 등과 같은 본 기술분야에 알려진 다른 유형의 위치 센서일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 그 다른 실시예(미도시)에서, 위치 센서(119)는 이들 사이에 연장하는 레버 암 없이 트리거(118)에 직접 연결될 수 있다.
위치 센서(119)가 레버 암(126) 및 트리거(118)의 회전 위치에서의 변화를 검출하지만, 본 기술분야의 당업자라면, 버튼(114), 조이스틱(110)에 각각 연결된 위치 센서(115, 111)가 트리거(118)에 대해 나타낸 회전 이동이 아니라 특정 사용자 입력 요소의 이동 이벤트를 검출하도록 구성될 것이라는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 버튼(114)의 위치 센서(115)는, 즉 버튼(114)이 눌러졌을 때 버튼(114)의 선형 움직임 또는 천이를 검출하도록 구성될 것이다. 조이스틱(110)의 위치 센서(111)는, 즉 조이스틱(110)이 물리적으로 전방, 후방, 좌측 또는 우측으로 이동될 때 하나 이상의 자유도 내에서 조이스틱(110)의 움직임을 검출하도록 구성될 것이다.
타겟 액추에이터 또는 모터(120)는 회전가능 샤프트(128)를 통해 트리거(118)에 연결된다. 더욱 구체적으로, 회전가능 샤프트(128)는 타겟 액추에이터(120)에 부착되어 이로부터 레벨 암(126)의 제1 단부(125)로 연장한다. 회전가능 샤프트(128)는, 샤프트(128)의 회전이 레버 암(126)의 이동을 야기하도록 레버 암(126)의 제1 단부(125)에 부착된다. 타겟 액추에이터(120)는 로컬 프로세서(108)(도 4에 미도시)로부터 햅틱 효과 구동 신호를 수신하며, 햅틱 효과 구동 신호는 위치 센서(119)에 의해 측정된 트리거(118)의 위치에 응답하여 생성되었다. 그 후, 타겟 액추에이터(120)는 로컬 프로세서(108)로부터의 햅틱 효과 구동 신호에 응답하여 햅틱 효과를 트리거(118)에 출력한다. 더욱 구체적으로, 타겟 액추에이터(120)는 회전가능 샤프트(128)를 직접 구동하거나 이의 기동 또는 회전을 야기한다. 또한, 회전가능 샤프트(128)의 회전은 레버 암(126) 및 트리거(118)의 회전 및 이동을 야기하며, 트리거(118)의 이동은 사용자에 의해 느껴진다. 따라서, 회전가능 샤프트(128)의 기동 또는 회전이 트리거(118)에 전달된다.
본 실시예에서, 타겟 액추에이터(120)는 트리거(118)를 밀고 당길 수 있는, 즉 트리거(118)를 대향 방향으로 이동시킬 수 있는 양방향 모터이다. 모터에 추가하여, 타겟 액추에이터(120)는 형상 기억 합금, 신호에 따라 변형 가능한 전기 활성 중합체, 강성도 변경 기구, 진동 촉각 액추에이터, 관성 액추에이터, 압전 액추에이터, 또는 사용자 입력 요소에 직접 운동감각 햅틱 효과를 생성하는데 적합한 다른 종류의 작동 디바이스일 수 있다. 일 실시예에서, 타겟 액추에이터(120)는 16mm Maxon 모터이지만, 해당 기술 분야에서 공지된 다른 종류의 브러시 또는 브러시리스 전기 DC 모터일 수 있다. 타겟 액추에이터(120)의 실속 토크는 트리거(118에 인가될 수 있는 힘의 최대량으로서 결정되며, 실속 토크는 잔여부로부터 타겟 액추에이터(120)의 최대 힘으로서 측정된다. 타겟 액추에이터(120)는 0.5mNm 내지 40mNm 사이의 실속 토크를 가질 수 있다. 본 실시예에서, 타겟 액추에이터(120)는 12V에서 구동될 때 34.5mNm의 실속 토크를 갖거나, 5V에서 구동될 때, 14.4mNm의 실속 토크를 갖는다. 해당 기술 분야의 당업자에게 이해되는 바와 같이, 비교적 강한 햅틱 효과를 생성할 수 있고 명확하게 느껴질 수 있는 강한 토크 또는 고 토크 모터는 일반 또는 럼블 햅틱 효과와는 구별된다. 또한, (12V에서 구동될 때 34.5mNm의 실속 토크를 갖거나, 5V에서 구동될 때, 14.4mNm의 실속 토크를 갖는 모터와 같은) 고 토크 모터는 명확하게 느껴질 수 있고, 기계적인 증폭 없이 트리거(118)에서 서로 구별되는 넓은 범위의 햅틱 효과를 생성할 수 있다. 그러나, 약한 토크 또는 저 토크 모터가 일반적으로 저렴하고 크기가 작다. 도 5를 참조하여 이하에서 보다 상세하게 설명하는 바와 같이, 강한 햅틱 효과뿐만 아니라 넓은 범위의 햅틱 효과를 생성하기 위해 저 토크 모터와 함께, 기어 시스템과 같은 기계적인 증폭이 활용될 수 있다.
사용시, 로컬 프로세서(108)는 위치 센서(119)로부터 트리거 위치 및/또는 이동 이벤트를 검출 또는 수신하고, 호스트 컴퓨터(104)로 트리거 위치 및/또는 이동 이벤트를 송신한다. 로컬 프로세서(108)는 이어서 호스트 컴퓨터(104)로부터의 고 레벨 관리 또는 스트리밍 커맨드에 기초하여 타겟 액추에이터(120)에 햅틱 효과 구동 신호를 제공한다. 예를 들어, 작동시에, 전압 크기와 지속기간이 호스트 컴퓨터(104)로부터 컨트롤러(110)에 스트리밍되고, 그 정보는 로컬 프로세서(108)를 통해 타겟 액추에이터(104)에 제공된다. 호스트 컴퓨터(104)는 타겟 액추에이터(104)에 의해 출력되는 햅틱 효과의 종류(예를 들어, 진동, 덜컥임, 멈춤, 튐 등)와 같이 로컬 프로세서(108)에 고 레벨 커맨드를 제공하여, 로컬 프로세서(108)는 출력되는 햅틱 효과의 특성(예를 들어, 크기, 주기, 지속 기간 등)에 관해서 타겟 액추에이터(120)에 지시한다. 로컬 프로세서(108)는 이에 연결된(도 3의 블록도에 도시됨) 메모리(109)로부터 햅틱 효과의 종류, 크기, 주기, 지속 기간 또는 다른 특성을 검색할 수 있다.
많은 종류의 운동감각 햅틱 효과 또는 감각은 트리거(118)로 출력될 수 있다. 보다 구체적으로, 타겟 액추에이터(120)는 그의 이동을 생성하도록 트리거(118)를 직접 구동하거나 밀고/당길 수 있다. 타겟 액추에이터(120)는 트리거(118) 상에 저항력을 출력할 수 있어서, 사용자가 트리거(118)를 내리누르는 것을 보다 어렵게 한다. 이러한 저항력은 변화 가능하고, 즉 비디오 게임에서 트리거 위치 또는 사용자 액션에 따라 변화할 수 있다. 본 실시예에서, 타겟 액추에이터(120)는 트리거(118)의 로크 아웃 모드에서 모든 사용자의 움직임을 방해하는 최대 저항력을 출력할 수 있다. 다른 예에서, 타겟 액추에이터(120)는 하나 이상의 특정 트리거 위치 또는 배치에서 제거되는 트리거(118) 상의 저항력을 출력함으로써 트리거(118)의 멈춤을 출력할 수 있다. 이와 같이, 사용자에 의해 느껴지는 멈춤은 버튼 클릭과 유사하다. 본원의 또 다른 실시예에서, 타겟 액추에이터(120)는 트리거(118)를 전후방으로 빠르게 밀고 당김으로써 트리거(118)에 진동을 출력할 수 있다.
본 실시예에서, 전술한 운동감각 햅틱 효과는, 이들이 일시적으로 짧은 지속 기간에만 있다는 것을 의미하는 순간적인 짧은 햅틱 효과이다. 예를 들어, 이러한 효과는 각각 10밀리초 내지 100밀리초 사이의 지속 기간을 가질 수 있다. 이와 같이, 타겟 액추에이터(120)는 완전 운동감각 조이스틱에서 활용되는 액추에이터에 비해 저전력이고 제한된 출력을 갖는다. 완전 운동감각 조이스틱은 조이스틱에 햅틱 효과를 제공하기 위해 연속적으로 전류를 소모한다. 그러나, 전술한 바와 같이 사용자 입력 요소에 직접 운동감각 햅틱 효과를 제공하기 위한 타겟 액추에이터를 갖는 컨트롤러는 햅틱 효과가 인가되거나 변경될 필요가 있을 때에만 전력을 소모한다. 본 실시예에 따른 사용자 입력 요소에 직접 순간적인 운동감각 햅틱 효과를 제공하는 타겟 액추에이터를 갖는 컨트롤러에 대해 다르게 설명하면, 조이스틱과 관련된 햅틱 효과를 만들기 위해 직접적으로 또는 연속적으로 전력 또는 에너지가 공급되는 완전 운동감각 조이스틱에 반해, 햅틱 효과가 인가되거나 변경될 필요성이 있을 때에만 에너지가 타겟 액추에이터(120)로부터 요구된다. 이와 같이, 본 실시예에 따라 사용자 입력 요소에 직접 순간적인 운동감각 햅틱 효과를 제공하기 위한 대상 액추에이터를 갖는 컨트롤러는 비교적 낮은 전력 요구사항을 가져서, 비용, 체적 및 전력 소모를 감소시킨다. 또한, 본 실시예에서 활용되는 액추에이터의 크기는, 운반되어야 할 피크 전력을 적게 요구함에 따라 완전 운동감각 조이스틱에서 활용되는 것에 비해 비교적 작고 저가이다.
대상 햅틱 피드백이 유용한 예시적인 응용예는 1인칭 슈터 비디오 게임 또는 레이싱 비디오 게임을 포함한다. 이러한 비디오 게임에서, 타겟 액추에이터(120)는 사용자가 슈터 비디오 게임 예에서 대상을 타격하거나, 레이싱 비디오 게임 예에서 중요한 단계(milestone) 또는 마커를 통과할 때 진동, 덜컥임 또는 튐과 같은 햅틱 효과를 출력할 수 있다. 다른 예에서, 타겟 액추에이터(120)는 레이싱 비디오 게임 예에서 다양한 위치에서의 멈춤 또는 슈터 비디오 게임 예에서 반복 발사에 대한 피드백으로서의 멈춤을 출력할 수 있다. 감촉 피드백은 그래뉼러(granular) 합성과 같은 위치 종속 햅틱 알고리즘으로 생성될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 다른 예에서, 타겟 액추에이터(120)는 탄약 없음, 사용중인 무기의 부정확한 범위 및/또는 발사 속도와 같은 비디오 게임의 상태를 나타내기 위해 사용되는 출력 햅틱 피드백일 수 있다. 다수의 무기들이 사용되는 비디오 게임에서, 이러한 상태 표시는 각각의 무기에 대해 최적의 발사 속도 및 트리거 위치/지점을 학습하도록 사용자를 돕는다. 다른 예는 타겟 액추에이터(120)가 다양한 트리거 위치 또는 배치에서 멈춤을 출력할 수 있고, 각각의 무기에 대해 프로그램 가능한 "느낌" 또는 저항을 출력할 수 있고, 피드백을 야기하는 발사를 출력할 수 있고, 인가되는 저항을 증가 또는 감소시킴으로써 브레이크 또는 스로틀 피드백을 출력할 수 있고, 촉감 피드백을 출력할 수 있고, 스프링(117), 따라서 트리거(118)의 강도를 증가 또는 감소시킬 수 있고, 관성을 모방할 수 있는 것을 포함한다.
전술한 바와 같이, 상이한 트리거 위치 및 이동 이벤트는 타겟 액추에이터(120)에 의해 인가되는 상이한 운동감각 햅틱 효과를 야기할 수 있다. 예를 들어, 트리거(118)의 제1 위치는 타겟 액추에이터(120)로 하여금 트리거(118)에 대한 제1 햅틱 효과 구동 신호를 생성하고 인가하도록 하며, 트리거(118)의 제2 위치는 타겟 액추에이터(120)로 하여금 트리거(118)에 대한 제2 햅틱 효과 구동 신호를 생성하고 인가하도록 한다. 보다 구체적으로, 위치 센서(119)에 의해 나타낸 바와 같은 트리거(118)의 위치 및 게임 액션에 따라, 로컬 프로세서(108)는 진동, 멈춤, 촉감, 덜컥임 또는 튐을 포함하는 광범위한 햅틱 효과 또는 감각 중 하나를 출력하도록 타겟 액추에이터(120)에 햅틱 효과 구동 신호를 송신할 수 있다. 또한, 햅틱 효과 또는 감각의 강도 또는 레벨은 위치 센서(119)로 나타낸 바와 같은 트리거(118)의 위치에 따라 변화할 수 있다.
운동감각 햅틱 효과는 또한 사용자 입력 요소에 따라 변화할 수 있다. 예를 들어, 일부 슈팅 게임은 개별 또는 대응하는 타겟 액추에이터를 갖는 두 개의 트리거를 포함한다. 제1 햅틱 효과 구동 신호는 제1 타겟 액추에이터에 의해 제1 트리거에 인가될 수 있고, 제2 햅틱 효과 구동 신호는 제2 타겟 액추에이터에 의해 제2 트리거에 인가될 수 있다. 예를 들어, 타이탄폴(Titanfall)과 같은, 그러나 이에 한정되지 않는 일부 비디오 게임에서, 각각의 트리거(즉, 좌측 트리거 및 우측 트리거)용의 햅틱 효과 구동 신호는 컴퓨터 제어 캐릭터 또는 대상의 좌측 및 우측손에 의해 보유되어 있는 상이한 종류의 무기에 대응한다. 다른 예에서, 각각의 트리거(즉, 좌측 트리거 및 우측 트리거)용의 햅틱 효과 구동 신호는 컴퓨터 제어 캐릭터 또는 대상의 좌측 및 우측에서 일어나는 방향성 이벤트(즉, 비디오 게임에서 캐릭터의 좌측이 무언가에 의해 부딪히거나 타격되는 것)에 대응한다.
유리하게는, 타겟 액추에이터(120)는 일반 액추에이터(122, 124)에 의해 생성되는 일반적인 또는 럼블 햅틱 피드백에 독립적으로 그리고 상보적으로 트리거(118)에 다양한 운동감각 햅틱 효과 또는 감각을 제공한다. 일반 액추에이터(122, 124)는 컨트롤러(100)의 하우징에 연결되고 일반적인 또는 럼블 햅틱 피드백을 갖는 컨트롤러(100)의 전체 하우징을 제공하도록 기능한다. 일반 액추에이터(122, 124)는, 타겟 액추에이터 또는 모터(120)와 유사한 방식으로 프로세서(108)로부터 제어 신호를 연결하고 수신하며, 로컬 프로세서(108)가 호스트 컴퓨터(104)로부터의 고 레벨 관리 또는 스트리밍 커맨드에 기초하여 일반 액추에이터(122, 124)에 햅틱 효과 제어 신호를 제공한다. 예를 들어, 작동시에, 전압 크기 및 지속 기간은 호스트 컴퓨터(104)로부터, 정보가 로컬 프로세서(108)를 통해 일반 액추에이터(122, 124)로 제공되는 컨트롤러(100)로 스트리밍된다. 호스트 컴퓨터(104)는 일반 액추에이터(122, 124)에 의해 출력되는 햅틱 효과의 종류(예를 들어, 진동, 덜컥임, 멈춤, 튐 등)와 같은 고 레벨 커맨드를 로컬 프로세서(108)에 제공할 수 있어서, 로컬 프로세서(108)는 출력되는 햅틱 효과의 특징(예를 들어, 크기, 주기, 지속 기간 등)에 대해 일반 액추에이터(122, 124)에 지령한다.
일반 액추에이터(122, 124)는 전자기 모터, 편심 질량이 모터에 의해 이동하는 편심 회전 질량(ERM) 액추에이터, 스프링에 부착된 질량이 전후방으로 구동되는 선형 공진 액추에이터(LRA), 형상 기억 합금, 신호에 따라 변형하는 전기 활성 중합체, 강성도 변경 기구, 진동 촉각 액추에이터, 관성 액추에이터, 압전 액추에이터, 또는 다른 적절한 종류의 작동 디바이스를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 액추에이터(122, 124)는 사용자에게 진동 촉각 피드백을 제공하도록 관성 액추에이터로서 실시될 수 있다. 다른 예에서, 액추에이터는, 예를 들어 하우징(202)의 강성도/댐핑을 변경하기 위한 솔레노이드, 하우징(202)의 크기를 변경하는 작은 에어백 또는 형상 변경 재료를 포함하는 운동감각 햅틱 피드백을 사용할 수 있다.
전술한 바와 같이, 낮은 실속 토크 모터가 타겟 액추에이터로서 이용되는 본 실시예에서, 사용자에 의해 느껴질 수 있는 충분한 햅틱 효과를 생성하기 위해 기어 시스템과 같은 기계적인 증폭이 활용될 수 있다. 도 5는 타겟 액추에이터 또는 모터(520)의 실속 토크와 햅틱 강도를 증가시키기 위해 컨트롤러(500)가 기어 기구(530)를 포함하는 다른 실시예를 도시한다. 모터(520) 및 기어 기구(530)에 추가하여, 컨트롤러(500)는 트리거(518), 위치 센서(519) 및 위치 센서(519)로부터 트리거의 위치와 이동 이벤트를 수신하고 햅틱 효과 구동 신호를 모터(520)로 출력하기 위한 프로세서(도 5에 미도시)를 포함한다. 도시하지는 않았지만, 해당 기술 분야의 당업자는 트리거(518), 위치 센서(519) 및 타겟 액추에이터 또는 모터(520)가 하우징 내에 위치 또는 수납된다는 것이 이해될 것이다. 도 4와 유사하게, 도 5는 컨트롤러의 내부 부품들을 도시하기 위해 제거된 하우징 내에 컨트롤러(500)의 일부를 개략적으로 도시한다.
기어 기구(530)는 적어도 그의 외주 둘레에 톱니 또는 코그(cog)(534)를 갖는 제1 회전가능 기어(532)와 그의 외주 둘레에 톱니 또는 코그(538)를 갖는 제2 회전가능 기어(536)를 포함한다. 제1 기어(532)는 모터(520)에 부착되어 연장되는 제1 회전가능 샤프트(529)를 통해 모터(520)에 연결된다. 제2 기어(536)는 제2 회전가능 샤프트(528)를 통해 트리거(518)에 부착된 레버 암(526)의 제1 단부(525)에 연결된다. 제1 기어(532)는 제2 기어(534)보다 비교적 작고, 제1 기어(532)의 톱니(534)는 제2 기어(536)의 톱니(538)와 맞물린다. 해당 기술 분야의 당업자에게 이해되는 바와 같이, 기어(532, 536)는 모터(520)로부터 생성되는 토크를 변경 또는 감소시키기 위해 기어비를 통해 기계적인 장점을 생성한다. 기어 기구(530)의 높은 기어비는 모터 실속 토크를 높게 증가시키거나 변경하도록 하고, 이는 모터(520)로부터의 전달력의 증가에 대응한다. 그러나, 높은 기어비는 또한 기어 기구(530)의 출력에서 높은 관성을 야기하며, 이는 시스템 반응 시간과 햅틱 효과의 자각을 저해할 수 있다. 따라서, 모터(520)와, 기어 기구(530)에 요구되는 대응하는 기어비를 선택할 때 비용, 크기, 원하는 실속 토크, 원하는 반응 시간 및 원하는 햅틱 효과의 강도를 포함하는 다양한 인자들이 고려되어야 한다. 본 실시예에서, 2:1 내지 28:1 사이의 기어비가 사용된다. 예를 들어, 2.1mNm의 실속 토크를 갖는 모터용으로는 9:1의 기어비가 요구된다. 도 5에는 저 실속 토크 모터의 기계적인 증폭을 위한 수단으로서 기어 기구가 도시되었지만, 풀리 시스템과 같은, 그러나 이에 한정되지 않는 기계적인 증폭의 다른 수단들도 활용 가능하다.
몇몇 실시예들이 본원에서 구체적으로 도시되고 및/또는 설명되었다. 그러나, 본 발명의 사상 및 의도되는 범주로부터 벗어남없이 전술한 교시에 의해 그리고 첨부된 청구범위의 영역 내에서 개시된 실시예들의 변경 및 변화가 포함된다는 점은 명백하다. 예를 들어, 도 1 내지 3은 비디오 게임 콘솔 시스템에서 현재 사용되는 다수의 "게임 패드"와 형상 및 크기가 유사한 핸드헬드 게이밍 컨트롤러인 햅틱 주변장치를 도시한다. 그러나, 해당 기술 분야의 당업자는, 컨트롤러가 햅틱 주변장치의 단지 예시적인 실시예이며 다른 구성, 형상 및 크기를 갖는 햅틱 주변장치가 사용될 수 있다는 것을 인지할 것이다. 예를 들어, 도 6 내지 7은, 햅틱 주변장치가 태블릿 컴퓨터(604)에서 사용될 수 있는 게이밍 태블릿 컨트롤러(600)인 다른 실시예를 도시한다. 태블릿 컴퓨터(604)는 레이저 인크(Razer Inc.)로부터 활용 가능한 것과 같은 게이밍 활동용으로 특화되어 설계될 수 있거나, 등록 상표 애플(Apple)의 등록상표 아이패드(Ipad), 등록상표 킨들 파이어(Kindle Fire), 등록상표 삼성(Samsung)의 등록상표 갤럭시 탭(Galaxy Tab)과 같이, 공지되어 있고 시장에서 입수 가능한 태블릿 컴퓨터일 수 있다.
게이밍 태블릿 컨트롤러(600)는 태블릿 컴퓨터(604)를 수용하도록 구성된 도킹부(605)와 태블릿 컴퓨터(604)에서 게임을 제어하기 위해 사용자용으로 배치된 사용자 입력 요소를 갖는 핸들(640, 642)을 포함한다. 도킹부(605)는 게이밍 컨트롤러(600)를 태블릿 컴퓨터(604)에 접속하여, 버튼 누름, 조이스틱 이동, 트리거 누름 등과 같은 핸들(640, 642) 상의 사용자에 의한 액션이 태블릿 컴퓨터(604) 상에서 플레이되는 게임의 액션을 야기하도록 한다.
핸들(640, 642)은 컨트롤러에서 통상적으로 보여지는 사용자 입력 요소를 포함한다. 사용자 입력 요소는 핸들(642)에 대해 기술될 것이다. 그러나, 해당 기술 분야의 당업자는 동일하거나 유사한 사용자 입력 요소가 핸들(640)에 사용될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 특히, 핸들(642)은 조이스틱(610), 버튼(614) 및 트리거(618)를 포함한다. 도 6에서 알 수 있고, 해당 기술 분야의 당업자에게 명백한 바와 같이, 이들 사용자 입력 요소 각각 중 하나 이상은 각각의 핸들(640, 642)에 포함될 수 있다. 또한, 핸들(642)은 일반 또는 럼블 액추에이터(122, 124)에 대해 전술한 바와 같이, 게이밍 태블릿 컨트롤러(600)에 일반 또는 럼블 햅틱 효과를 제공하기 위해 사용자의 손이 일반적으로 위치되는 위치에 부착된 일반 또는 럼블 액추에이터(624)를 포함한다.
도 7은 본 실시예에 따른 도 6의 게이밍 태블릿 컨트롤러의 블록도를 도시한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 게이밍 태블릿 컨트롤러(600)는 도킹부(605)를 통해 태블릿 컴퓨터(604)와 통신하는 로컬 프로세서(608)를 포함한다. 유선 또는 무선 접속과 같은 다른 접속이 도킹부(605) 대신에 사용될 수 있다. 이러한 실시예의 태블릿 컴퓨터(604)는 디스플레이 스크린을 포함한다. 게이밍 태블릿 컨트롤러(600)는 로컬 프로세서(608)를 포함하지 않도록 대안적으로 구성될 수 있고, 게이밍 태블릿 컨트롤러(600)로부터의 모든 입력/출력 신호는 태블릿 컴퓨터(604)에 의해 직접 취급되고 처리될 수 있다.
로컬 프로세서(608)는 조이스틱(610), 버튼(614) 및 트리거(618)에 연결되고, 조이스틱(610), 버튼(614) 및 트리거(618) 각각에 연결될 수 있는 위치 센서(611, 615, 619)에 연결된다. 도 7의 블록도는 각각의 조이스틱(610), 버튼(614) 및 트리거(618) 중 하나만을 도시한다. 그러나, 해당 기술 분야의 당업자는 다수의 조이스틱, 버튼 및 트리거뿐만 아니라 다른 사용자 입력 요소가 전술한 바와 같이 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 타겟 액추에이터 또는 모터(612, 616, 620)는 조이스틱(610), 버튼(614) 및 트리거(618)에 각각 연결된다. 타겟 액추에이터(612, 616, 620) 및 일반 액추에이터(622, 624)는 또한 태블릿 컴퓨터(604)로부터의 고 레벨 관리 또는 스트리밍 커맨드에 기초하여 액추에이터(612, 616, 620, 622, 624)에 햅틱 효과 구동 신호를 제공하는 로컬 프로세서(608)에 연결될 수 있다. 스트리밍 실시예에서, 태블릿 컴퓨터(604)에 의해 액추에이터로 정보가 제공되는 게이밍 태블릿 컨트롤러(600)에 전압 크기 및 지속기간이 스트리밍된다. 동작시에, 태블릿 컴퓨터(604)는 하나 이상의 선택된 액추에이터에 의해 출력되는 햅틱 효과의 종류(예를 들어, 진동, 덜컥임, 멈춤, 튐 등)와 같은 고 레벨 커맨드를 로컬 프로세서(608)에 제공할 수 있어서, 로컬 프로세서(608)는 출력되는 햅틱 효과의 특징(예를 들어, 크기, 주기, 지속기간 등)에 관해서 액추에이터를 지령한다. 로컬 프로세서(608)는 로컬 프로세서(608)에 연결된 메모리(609)로부터 햅틱 효과의 종류, 크기, 주기, 지속기간 또는 다른 특징을 검색할 수 있다. 햅틱 효과는 예를 들어, 비디오, 오디오 및 햅틱과 동시에 결합하는 다수의 양상으로서 게임에 몰입하는 보다 큰 감각을 사용자에게 제공한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 호스트 컴퓨터 시스템, 즉 호스트 컴퓨터(104) 또는 태블릿 컴퓨터(604)로부터의 햅틱 효과 구동 신호를 생성하기 위한 흐름도이다. 설명의 편의상, 흐름도는 호스트 컴퓨터(104)와 컨트롤러(100)를 참조하여 설명할 것이다. 일 실시예에서, 도 8의 흐름도의 기능은 호스트 컴퓨터(104)의 메모리에 저장된 소프트웨어에 의해 실행되고, 호스트 컴퓨터(104)의 프로세서 및/또는 컨트롤러(100)의 메모리(109)에 의해 실행되고, 컨트롤러(100)의 로컬 프로세서(108)에 의해 실행된다. 다른 실시예에서, 이러한 기능은 주문형 반도체(ASIC), 프로그램 가능 게이트 어레이(PGA), 현장 프로그램 가능 게이트 어레이(FPGA) 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 임의의 조합의 사용을 통해 하드웨어에 의해 행해질 수 있다.
스텝 844에서, 호스트 컴퓨터(104)는 트리거(118)의 이동 이벤트를 결정 또는 검출한다. 보다 구체적으로, 호스트 컴퓨터(104)는 트리거(118)에 부착된 위치 센서(119)에 의해 검지된 위치 신호에 기초하여 이동 이벤트가 발생하였는지를 결정한다. 예로서, 사용자는 슈팅 게임 예에서 무기를 발사하기 위해, 또는 레이싱 비디오 게임 예에서 자동차를 가속하기 위해 트리거(118)를 누르거나 하향 가압할 수 있다. 해당 기술 분야의 당업자는 트리거(118)의 이동 이벤트는 전술한 예로서 한정되지 않는다는 것을 이해할 것이다.
스텝 846에서, 호스트 컴퓨터(104)는 이러한 이동 이벤트와 연관된 햅틱 효과가 있는지 여부를 결정한다. 예를 들어, 슈팅 비디오 게임 시나리오에서, 무기의 발사는 진동, 덜컥임 또는 튐과 같은 연관된 햅틱 효과를 가질 수 있고, 반복 발사는 멈춤과 같은 연관된 햅틱 효과를 가질 수 있다. 다른 예로서, 레이싱 비디오 게임 시나리오에서, 자동차의 가속 또는 브레이킹은 촉각 변경과 같은 연관된 햅틱 효과를 가질 수 있고, 중요한 단계 또는 마커의 통과는 진동, 덜컥임, 튐 또는 멈춤과 같은 연관된 햅틱 효과를 가질 수 있다.
이동 이벤트와 연관된 햅틱 효과가 있는지 여부를 결정하기 위해, 호스트 컴퓨터(104)는 타겟 액추에이터(120)용의 햅틱 효과 신호 상에서 이동 이벤트를 매핑한다. 보다 구체적으로, 호스트 컴퓨터는 이동 이벤트와 햅틱 효과의 미리 정해진 매핑에 액세스한다. 이동 이벤트가 연관된 햅틱 효과를 갖는다고 결정하면, 햅틱 신호가 송신될 수 있다. 이동 이벤트가 연관된 햅틱 효과를 갖지 않는다고 결정하면, 햅틱 신호가 송신되지 않을 것이다.
스텝 848에서, 호스트 컴퓨터(104)는 햅틱 효과 신호에 기초하여 햅틱 효과 구동 신호를 생성하고 전송함으로써 컨트롤러(100)에 햅틱 제어 정보를 송신한다. 햅틱 효과 구동 신호의 전송은 전술한 바와 같이 유선 또는 무선 통신을 통해 행해질 수 있다.
도 8은 이동 이벤트의 검출에 기초하여 호스트 컴퓨터 시스템으로부터의 햅틱 효과 구동 신호를 생성하는 하나의 방법을 도시한다. 그러나, 본 실시예에서, 이동 이벤트의 검출은 호스트 컴퓨터 시스템으로부터의 햅틱 효과 구동 신호의 생성을 요구하지는 않는다. 달리 설명하면, 호스트 컴퓨터 시스템은 이동 이벤트의 검출없이 컨트롤러(100)에 햅틱 효과 구동 신호를 생성하여 전송할 수 있다. 예를 들어, 호스트 컴퓨터 시스템은 컴퓨터 제어 캐릭터 또는 대상에 관련된 이벤트에 기초하여 컨트롤러(100)에 햅틱 효과 구동 신호를 생성하여 송신할 수 있다(즉, 캐릭터의 손이 비디오 게임에서의 무언가에 의해 부딪히거나 타격되고, 이러한 이벤트를 식별하기 위해 사용자 입력 요소에 햅틱 효과가 출력된다.)
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 호스트 컴퓨터 시스템으로부터 햅틱 효과 정보를 수신하고 컨트롤러에 햅틱 효과를 적용하는 흐름도이다. 본 실시예에서, 도 9의 흐름도의 기능은 호스트 컴퓨터(104)의 메모리에 저장된 소프트웨어에 의해 실행되고, 호스트 컴퓨터(104)의 프로세서 및/또는 컨트롤러(100)의 메모리(109)에 의해 실행되고, 컨트롤러(100)의 로컬 프로세서(108)에 의해 실행된다. 다른 실시예에서, 이러한 기능은 주문형 반도체(ASIC), 프로그램 가능 게이트 어레이(PGA), 현장 프로그램 가능 게이트 어레이(FPGA) 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 임의의 조합의 사용을 통해 하드웨어에 의해 행해질 수 있다.
스텝 950에서, 햅틱 주변장치는 호스트 컴퓨터(104)로부터 신호를 수신한다. 신호를 수신하면, 로컬 프로세서(104)는 신호가 스텝 952에서 햅틱 신호인지 또는 다른 비햅틱 관련 신호인지 여부를 결정한다. 신호가 햅틱 신호가 아니라고 결정하면, 로컬 프로세서(108)는 사용자에게 임의의 햅틱 효과를 인가하지 않고 기능을 계속하고, 호스트 컴퓨터로부터 다른 신호를 대기한다. 신호가 햅틱 신호라고 결정하면, 로컬 프로세서(108)는 부품, 즉 하우징(102) 또는 사용자 입력 요소로 신호를 송신해야 한다고 결정하여야 한다.
스텝 954에서, 로컬 프로세서(108)는 일반 액추에이터 햅틱 신호 또는 타겟 액추에이터 햅틱 신호인지 결정해야 한다. 신호가 사용자에게 일반 또는 럼블 햅틱 효과를 제공하도록 일반 액추에이터(122, 124) 중 하나를 호출하면, 로컬 프로세서(108)는 스텝 960에서 적절한 일반 액추에이터(122, 124)에 신호를 송신할 것이고, 일반 액추에이터는 스텝 962에서 지령된 햅틱 효과를 출력할 것이다. 일반 액추에이터에 의해 출력되는 햅틱 효과는 진동의 정도를 변경하거나 다른 종류의 햅틱 효과를 포함할 수 있고 이에 한정되지 않는다. 도시예로서, 사용자가 캐릭터 또는 소정의 다른 그래픽 대상을 제어하고 가상 환경에서 충돌에 직면하면, 연관된 햅틱 효과는 진동일 것이다. 이러한 경우, 로컬 프로세서(108)는 컨트롤러(100)의 하우징(102)이 진동하여야 한다고 나타내는 신호를 수신한다. 그 결과, 로컬 프로세서(108)는 이러한 예에서는 진동인 적절한 햅틱 효과를 제공하기 위해 적절한 액추에이터(122, 124)에 신호를 송신한다.
그러나, 신호가 버튼(110), 조이스틱(114), 트리거(118) 각각에 타겟 햅틱 효과를 출력하기 위해 타겟 액추에이터(112, 116, 120) 중 하나를 호출하면, 로컬 프로세서(108)는 스텝 956에서 타겟 액추에이터로 신호를 송신할 것이고, 타겟 액추에이터는 스텝 958에서 지령된 햅틱 효과를 출력할 것이다. 타겟 액추에이터에 의해 출력되는 햅틱 효과는 진동 정도를 변화시키거나, 멈춤 정도를 변화시키거나 또는 다른 종류의 햅틱 효과를 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
실행되어 사용자에게 제공되는 햅틱 효과의 종류를 결정시에, 고 레벨 햅틱 파라미터 또는 스트리밍값이 소프트웨어 코드에서 생성되고, 이들이 처리되어 액추에이터용으로 적절한 전압 레벨이 생성되는 햅틱 엔진(미도시)에 송신된다. 이는 컨트롤러가 사용자에게 적절한 햅틱 피드백을 제공하도록 하고 액추에이터용으로 생성되는 상이한 전압 레벨을 통해 햅틱 피드백의 양과 종류를 변화시키도록 한다. 또한, 게이밍 소프트웨어와 햅틱 소프트웨어는 동일한 프로세서 내에 존재하거나 또는 다수의 프로세서에 존재할 수 있다.
본 발명에 따른 다양한 실시예가 위에서 설명하였지만, 도시 및 예로서만 제공되었으며 이에 한정되지 않는다는 점이 이해될 것이다. 해당 기술 분야의 당업자에게는 본 발명의 사상과 범주로부터 벗어남없이 형태 및 세부의 다양한 변경이 이루어질 수 있다는 점이 명백할 것이다. 예를 들어, 일반 또는 럼블 액추에이터를 갖는 컨트롤러와 함께 사용하는 것이 개시되어 있지만, 해당 기술 분야의 당업자에게는, 타겟 또는 지시 햅틱 효과를 사용자 입력 요소에 출력하기 위한 전술한 타겟 액추에이터 또는 모터는, 컨트롤러의 하우징에 햅틱 효과를 출력하기 위한 일반 또는 럼블 액추에이터를 포함하지 않는 컨트롤러에서 사용될 수 있음이 이해될 것이다. 따라서, 본 발명의 폭과 범주는 임의의 전술한 예시적인 실시예로 한정되어서는 안되며 첨부된 청구범위 및 그의 등가물에 따라서만 한정되어야 한다. 본원에서 개시된 각 실시예의 각각의 특징과, 본원에서 인용된 각 인용예는 임의의 다른 실시예의 특징들과 조합하여 사용될 수 있다. 본원에서 논의된 모든 특허 및 공개문헌은 그 전체 내용이 본원에서 참조로서 포함된다.

Claims (20)

  1. 햅틱 주변장치로서,
    하우징;
    사용자 입력 요소;
    상기 사용자 입력 요소에 연결되고, 상기 사용자 입력 요소의 위치를 검출하고, 상기 위치를 프로세서로 송신하도록 구성되는 위치 센서;
    상기 하우징의 내부에 위치하고 상기 사용자 입력 요소에 연결되고, 상기 프로세서로부터 햅틱 효과 구동 신호를 수신하고, 상기 프로세서로부터의 상기 햅틱 효과 구동 신호에 응답하여 힘을 출력하도록 구성되는 액추에이터; 및
    상기 액추에이터에 연결되고, 상기 액추에이터에 의해 출력된 힘을 증가시키도록 구성되는 기계적 증폭 시스템으로서, 증가된 힘은 운동감각 햅틱 효과로서 상기 기계적 증폭 시스템으로부터 상기 사용자 입력 요소로 전달되는 기계적 증폭 시스템을 포함하는, 햅틱 주변장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 사용자 입력 요소는 버튼, 트리거 및 조이스틱으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는, 햅틱 주변장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 햅틱 주변장치의 하우징 내에 위치되는, 햅틱 주변장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 햅틱 주변장치의 하우징으로부터 원격으로 위치되는, 햅틱 주변장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 액추에이터는 회전가능 샤프트를 통하여 상기 사용자 입력 요소에 연결되고, 상기 액추에이터는 상기 회전가능 샤프트의 회전을 통해 상기 햅틱 효과 구동 신호를 상기 사용자 입력 요소에 인가하는, 햅틱 주변장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기계적 증폭 시스템은 상기 액추에이터에 연결된 기어 시스템인, 햅틱 주변장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 액추에이터는 양방향 모터인, 햅틱 주변장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 운동감각 햅틱 효과는 멈춤(detent), 진동 또는 텍스쳐로 구성되는 그룹으로부터 선택되는, 햅틱 주변장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 위치 센서는 축 주위로 회전가능하고 레버 암(lever arm)을 통해 상기 사용자 입력 요소에 연결되는, 햅틱 주변장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 햅틱 효과 구동 신호는 상기 사용자 입력 요소의 위치에 응답하여 상기 프로세서에 의해 생성되는, 햅틱 주변장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 하우징에 연결되는 럼블(rumble) 액추에이터를 더 포함하고,
    상기 럼블 액추에이터는 상기 프로세서로부터 제2 햅틱 효과 제어 신호를 수신하고, 상기 프로세서로부터 수신된 상기 제2 햅틱 효과 제어 신호에 응답하여 제2 햅틱 효과를 상기 하우징으로 출력하도록 구성되는, 햅틱 주변장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 사용자 입력 요소의 제1 위치는 상기 액추에이터가 제1 햅틱 효과 구동 신호를 생성하고 이를 상기 사용자 입력 요소에 인가하게 하고, 상기 사용자 입력 요소의 제2 위치는 상기 액추에이터가 제2 햅틱 효과 구동 신호를 생성하고 이를 상기 사용자 입력 요소에 인가하게 하고, 상기 제1 위치는 상기 제2 위치와는 상이하고, 상기 제1 햅틱 효과 구동 신호는 상기 제2 햅틱 효과 구동 신호와는 상이한, 햅틱 주변장치.
  13. 햅틱 주변장치로서,
    하우징;
    축 주위로 회전가능한 트리거;
    힌지식으로 연결된 제1 단부 및 이동가능한 제2 단부를 갖는 레버 암으로서, 상기 트리거가 상기 레버 암의 상기 이동가능한 제2 단부에 부착되는 레버 암;
    상기 레버 암의 상기 힌지식으로 연결된 제1 단부에 부착되고, 이동 이벤트로서 상기 트리거의 회전 위치에서의 변화를 검출하도록 구성되고, 상기 이동 이벤트를 프로세서로 송신하도록 구성되는 위치 센서;
    상기 하우징 내에 위치되고, 상기 프로세서로부터 햅틱 효과 구동 신호를 수신하도록 구성되고, 상기 프로세서로부터의 상기 햅틱 효과 구동 신호에 응답하여 힘을 출력하도록 구성되는 양방향 모터; 및
    상기 양방향 모터에 부착되고, 상기 양방향 모터로부터 상기 레버 암의 상기 힌지식으로 연결된 제1 단부로 연장하는 회전가능 샤프트로서, 상기 회전가능 샤프트의 회전이 상기 레버 암 및 상기 트리거의 이동을 야기하도록 상기 레버 암의 상기 힌지식으로 연결된 제1 단부에 부착되는 회전가능 샤프트를 포함하고,
    상기 양방향 모터에 의해 출력된 힘이 운동감각 햅틱 효과로서 상기 회전가능 샤프트를 통해 상기 트리거로 전달되는, 햅틱 주변장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 양방향 모터와 상기 회전가능 샤프트 사이에 배치된 기어 시스템을 더 포함하고,
    상기 기어 시스템은 상기 양방향 모터에 의해 출력된 힘을 증가시키도록 구성되고, 증가된 힘은 운동감각 햅틱 효과로서 상기 기어 시스템으로부터 상기 트리거로 전달되는, 햅틱 주변장치.
  15. 게이밍 시스템으로서,
    호스트 컴퓨터;
    프로세서; 및
    하우징, 사용자 입력 요소, 상기 사용자 입력 요소에 연결된 위치 센서 및 기계적 증폭 시스템을 통해 상기 사용자 입력 요소에 연결된 액추에이터를 갖는 컨트롤러를 포함하고,
    상기 위치 센서는 상기 사용자 입력 요소의 위치를 검출하고, 상기 위치를 프로세서로 송신하도록 구성되고, 상기 액추에이터는 상기 프로세서로부터 햅틱 효과 구동 신호를 수신하고, 상기 프로세서로부터의 상기 햅틱 효과 구동 신호에 응답하여 힘을 출력하도록 구성되고, 상기 기계적 증폭 시스템은 상기 액추에이터에 의해 출력된 힘을 증가시키도록 구성되고, 증가된 힘은 운동감각 햅틱 효과로서 상기 기계적 증폭 시스템으로부터 상기 사용자 입력 요소로 전달되는, 게이밍 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 호스트 컴퓨터는 태블릿 컴퓨터이고, 상기 컨트롤러는 그 내부에 상기 태블릿 컴퓨터를 수용하도록 구성된 도킹 스테이션 및 핸들을 포함하고, 상기 사용자 입력 요소는 상기 핸들에 배치되는, 게이밍 시스템.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 컨트롤러에 배치되는, 게이밍 시스템.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 호스트 컴퓨터에 배치되는, 게이밍 시스템.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 사용자 입력 요소는 버튼, 트리거 및 조이스틱으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는, 게이밍 시스템.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 또한 상기 하우징에 연결되는 럼블 액추에이터를 포함하고,
    상기 럼블 액추에이터는 상기 프로세서로부터 제2 햅틱 효과 제어 신호를 수신하고, 상기 프로세서로부터 수신된 상기 제2 햅틱 효과 제어 신호에 응답하여 제2 햅틱 효과를 상기 하우징으로 출력하도록 구성되는, 게이밍 시스템.
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