KR100639066B1 - 열전달이 가능한 컴퓨터용 마우스 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 컴퓨터용 마우스 시스템에 관한 것으로서, 컴퓨터 화면상의 영상에 대한 질감을 사용자가 느낄 수 있도록, 촉감 전달부(220)의 다수 개의 핀(224)들로 사용자의 손을 자극하는 마우스부(210)가 구비되고, 마우스부(210)의 일측에 영상의 온도에 관한 열감을 사용자의 손에 전달하는 열감 전달부(100)가 설치된다. 그리고, 본 발명의 열감 전달부(100)는 영상의 온도 제어신호에 따라 열을 방출하거나 흡열하는 열전소자(110)와, 열전소자(110)의 어느 일면에 접하면서 열전소자(110)로부터 열이 전달되는 덮개(120) 및, 열전소자(110)의 타면에 접하면서 열전소자(110)에서 방출되는 열을 흡열하는 냉각기(130)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이로 인해, 본 발명의 열전달이 가능한 컴퓨터용 마우스 시스템(200)은 종래기술과 같이 화면상에 표시되는 가상물체의 거칠기와 표면성질을 촉감 전달부(220)의 다수 개의 핀(224)들로 표현 전달할 뿐만 아니라, 가상물체에 대한 뜨겁거나 차가운 느낌도 열감 전달부(100)에 의해 사용자의 손가락에 전달할 수 있는 효과가 있다.

Description

열전달이 가능한 컴퓨터용 마우스 시스템{Thermal Feedback Mouse Interface System}
도 1은 종래기술에 따른 사용자의 손에 힘반력을 전달하는 마우스 인터페이스 장치의 개략도이고,
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 컴퓨터의 모니터상에 구현되는 가상물체의 열감을 사용자가 느낄 수 있도록 구현된 열전달이 가능한 컴퓨터용 마우스 시스템을 나타낸 개략도이고,
도 3a 및 도 3b는 도 2에 도시된 컴퓨터용 마우스 시스템에서 가상물체의 열감을 전달하는 열감 전달부를 각각 나타낸 분해 사시도 및 결합 사시도이며,
도 4는 도 3b에 도시된 열감 전달부에서 사용자의 손가락에 접촉하여 열감이 전달되는 덮개의 사시도들이며,
도 5는 도 3b에 도시된 열감 전달부가 촉감 전달부에 결합된 것을 나타낸 사시도이며,
도 6은 도 2에 도시된 마우스 시스템의 사용 상태도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
100 : 열감 전달부 110 : 열전소자
120 : 덮개 130 : 냉각기
210 : 마우스부 220 : 촉감 전달부
230 : 반력부
본 발명은 컴퓨터 사용자가 가상물체의 성질을 느낄 수 있도록 구현된 컴퓨터용 마우스 시스템(Mouse Interface system)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 컴퓨터 화면에 표현되는 물체의 질감 뿐만 아니라 그 냉온감도 전달될 수 있는 열전달이 가능한 컴퓨터용 마우스 시스템에 관한 것이다.
사용자는 컴퓨터에 의해 형성된 가상현실의 게임 또는 시뮬레이션 실험 등에서 가상물체를 체험하게 되는데, 이런 컴퓨터와 사용자간의 상호교류용으로 사용되는 인터페이스장치에는 마우스, 조이스틱(Joystick), 조향휠, 테이블렛 등이 있다. 이런 인터페이스장치는 컴퓨터의 화면상에 제어신호 또는 명령을 지시하거나 가상물체를 사용자가 직접 육체적으로 느끼도록 한다. 따라서, 인터페이스장치에는 가상물체를 사용자가 느끼도록, 사용자에게 친숙한 컴퓨터용 마우스 시스템이 필요한 실정이다.
도 1은 종래기술에 따른 사용자의 손에 힘반력을 전달하는 마우스 인터페이스 장치의 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래기술의 마우스 인터페이스 장치에는 미국특허 제6,191,774호에 기술된 '힘반력을 전달하는 마우스 인터페이스 장치(Mouse Interface for Providing Force Feedback)가 있다. 상기 미국특허에 기술된 마우스 인터페이스 장치는 호스트 컴퓨터에 연결되어, 사용자가 컴퓨터의 화면상에 표현되는 가상물체의 감촉을 느끼도록 반력 변환부(30)가 링크부(20)를 구동시킴으로써, 마우스부(10)를 쥐고 있는 사용자의 손에 반력을 전달한다.
하지만, 상기 종래기술의 마우스 인터페이스 장치는 마우스부(10)에 전달되는 기계적인 반력으로 사용자에게 가상물체의 간접적인 접촉만을 느끼게 할뿐, 가상물체의 크기, 무게, 형상, 굳기와 같은 다양한 기계적 성질과 그 냉온감이 전달되지 않는 단점이 있다.
또한, 종래기술의 미국특허 제5,912,660호 및 미국특허 제6,278,441호에도 컴퓨터상에 구현되는 가상물체의 촉감을 사용자가 느끼도록 구성된 마우스 인터페이스 장치가 각각 기술되어 있으나, 이 또한 핀형상으로 반력이 전달될 뿐이며, 역감(가상물체를 스쳐 지나는 촉감)을 구현하는데 한계가 있고, 냉온감의 표현이 불가능한 단점이 있다.
또한, 본 출원인이 기 특허출원한 제2003-73554호에는 사용자의 손가락에 가상물체의 촉감과 역감이 전달되는 컴퓨터용 마우스 시스템이 개발되었지만, 사용자의 손가락에 가상물체의 냉온감 또는 열감까지 전달할 수는 없었다.
본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제공된 것으로서, 가상물체에 대한 압력분포, 진동, 스치는 촉감이 사용자의 손가락에 전달되도록 촉감 전달부를 구비하면서도, 열감 전달부에 의해 가상물체의 냉온 감도 사용자의 손가락에 전달할 수 있는 컴퓨터용 마우스 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 컴퓨터용 마우스 시스템은 컴퓨터 화면상의 영상에 대한 질감을 사용자가 느낄 수 있도록, 촉감 전달부의 다수 개의 핀들로 사용자의 손을 자극하는 마우스부가 구비되고, 상기 마우스부의 일측에 상기 영상의 온도에 관한 열감을 사용자의 손에 전달하는 열감 전달부가 설치된다. 그리고, 본 발명의 열감 전달부는 상기 영상의 온도 제어신호에 따라 열을 방출하거나 흡열하는 열전소자와, 상기 열전소자의 어느 일면에 접하면서 상기 열전소자로부터 열이 전달되는 덮개 및, 상기 열전소자의 타면에 접하면서 상기 열전소자에서 방출되는 열을 흡열하는 냉각기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
아래에서는 본 발명에 따른 열전달이 가능한 컴퓨터용 마우스 시스템의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조하면서 상세히 설명하겠다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 컴퓨터의 모니터상에 구현되는 가상물체의 열감을 사용자가 느낄 수 있도록 구현된 열전달이 가능한 컴퓨터용 마우스 시스템을 나타낸 개략도이고, 도 3a 및 도 3b는 도 2에 도시된 컴퓨터용 마우스 시스템에서 가상물체의 재질감과 열감을 전달하는 열감 전달부를 각각 나타낸 분해 사시도 및 결합 사시도이며, 도 4는 도 3b에 도시된 열감 전달부에서 사용자의 손가락에 접촉하여 열감이 전달되는 덮개의 사시도들이며, 도 5는 도 3b에 도시된 열감 전달부가 촉감 전달부에 결합된 것을 나타낸 사시도이다.
도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 컴퓨터용 마우스 시스템(200)은 마우스부(210)의 촉감 전달부(220)에서 다수의 핀(224)들이 유기적으로 작동되어, 사용자의 손가락에 촉감과 역감 등을 전달할 뿐만 아니라, 열감 전달부(100)에 의해서 컴퓨터 화면상의 가상물체에 대한 냉온감까지도 사용자의 손가락에 전달한다.
열감 전달부(100)는 열전소자(110), 덮개(120), 냉각기(130), 온도센서(140)로 구성된다. 먼저, 열감 전달부(100)의 열전소자(110)는 일종의 열펌프(heat pump) 장치로서 외부의 전원 공급장치로부터 전류가 어느 일방향으로 공급되면, 어느 일면에서 열을 흡수하고, 그 타면에서 열을 방출하도록 제작된다. 즉, 열전소자(110)는 그 일면이 냉각면인 경우에 그 타면이 발열면이 되고, 전류의 방향이 역전되면 냉각면과 발열면이 상호 전환된다. 또한, 본 발명의 열감 전달부(100)는 도면에서 단 하나만을 도시하였지만, 필요에 따라 하나 이상의 열전소자(110)들을 배열할 수도 있다. 이렇게 열감 전달부(100)에 다수 개의 열전소자(110)가 배열된 경우에는 일정한 면적 내에서 온도분포가 다르게 나타낼 수 있다.
덮개(120)는 그 일면에 손가락이 접촉하게 되고, 그 타측면에 열전소자(110)와 촉감 전달부(220)의 핀(224)들이 각각 위치하게 된다. 본 발명의 열감 전달부(100)는 덮개(120)의 타측면에 부착되는 열전소자(110)로부터 덮개(120)측으로 열전달이 이루어진다. 따라서, 덮개(120)는 사용자가 보다 정확하고 신속하게 냉온감을 느낄 수 있도록, 열전소자(110)가 접하는 부위 및 그 주위가 가능한 얇게 형성된다. 그리고, 덮개(120)는 열감 전달부(100)의 고정을 위해서 마우스부(210)에 결합되는데, 이를 위해선 타측면의 각 모서리 부위(123)가 일정 두께이상으로 돌출되고, 그 내측에 체결홈(125)도 형성된다. 또한, 덮개(120)는 그 내부를 관통하는 핀홈(121)에 촉감 전달부(220)의 핀(224)들이 각각 대응되게 끼워지는데, 이런 핀홈(121)이 위치하는 부위도 핀(224)들의 직선운동을 안내하기 위해서 일정 두께이상으로 형성된다.
냉각기(130)는 열전소자(110)의 발열면이 덮개(120) 방향이 아닌 열감 전달부(100)의 내부인 경우에 열전소자(110)에서 방출된 열을 흡열하기 위해 설치된다. 이를 위해 본 발명의 냉각기(130)는 냉각수 통로인 입출구(131)와, 열전소자(110)와 면접하면서 냉각수를 그 내부에 수용하는 몸체(133)로 구성된다. 그리고, 본 발명의 냉각기(130)에는 냉각능력을 가진 어떤 종류도 사용 가능하지만, 본 발명에서는 일 예로 냉각능력이 우수한 수냉식 냉각기(130)가 채택되고, 필요에 따라 공냉식 냉각기가 채택될 수도 있다.
온도센서(140)는 덮개(120)의 어느 한 지점에 부착되어, 사용자의 손가락에 접하는 덮개(120)의 온도를 감지한다. 이는 제어부에서 계산된 입력치에 따라 열전소자(110)가 작동되지만, 주위 조건(일예, 덮개의 열전도도 또는 비열차이 등)에 따라서 계산된 입력치와 달리 실제 덮개(120)의 온도가 다르기 때문에, 본 발명은 온도센서(140)에서 사용자가 느끼는 실제 덮개(120)의 온도를 측정하여 다음단계의 열전소자(110) 온도제어에 사용하기 위해서다.
그리고, 열감 전달부(100)는 도 5에 도시된 바와 같이 덮개(120)의 핀홈(121)에 촉감 전달부(220)의 핀(224)이 끼워지는데, 이때 다수 개의 핀(224)들의 끝이 하나의 가상 평면을 형성한다. 그리고, 촉감 전달부(220)는 다수 개의 핀(224)들이 각각 대응하는 구동기(222)의 일단에 일 방향으로 수직되게 각각 고정되고, 구동기(222)의 타단이 단차진 고정쇠(221)에 결합된다.
이와 같은 구성으로 본 발명은 촉감 전달부(220)에서 압전소자의 일종인 구동기(222)가 인가되는 전류의 크기에 따라 일방향으로 휘어짐으로써, 다수 개의 핀(224)들이 각각 유기적으로 선형운동하여 사용자의 손가락을 자극한다.
그리고, 본 발명의 마우스 시스템(200)은 도 2에 도시된 바와 같이 열감 전달기능과 촉감 전달기능을 수행하는 본체인 마우스부(210)와, 4절 링크구조(213)에 의해서 마우스부(210)에 반력을 전달하는 본체인 반력부(230)로 구분된다.
이를 위해 마우스부(210)에는 열감 전달부(100), 촉감 전달부(220), 기능버튼(211)이 구비되고, 반력부(230)에는 모터(233)의 회전속도와 회전각도를 조절하는 2개의 엔코더(231)와, 2개의 모터(233)가 구비된다.
아래에서는 본 발명의 컴퓨터용 마우스 시스템(200)의 동작관계에 대해서 도 6을 참조하면서 설명하겠다.
사용자는 엄지 또는 약지 손가락을 본 발명의 덮개(120)에 접촉하고, 마우스부(210)의 윗면에 설치된 기능버튼(211)에 검지 및 중지를 접촉하면서, 몸체인 마우스부(210)를 손으로 감싸쥔다.
사용자가 마우스부(210)를 움켜잡고서 마우스부(210)를 움직이게 되면, 화면상에 표시되는 커서의 위치가 달라진다. 이때, 커서가 질감 및 형상을 갖는 영상부분 즉, 가상물체를 지나게 되면, 이를 제어부가 감지하고서 가상물체에 대한 질 감 정보를 전기적 신호로 변환하고, 제어부에서 변환된 입력정보를 열감 전달부(100), 촉감 전달부(220), 엔코더(231)에 각각 송출한다.
그러면, 본 발명의 마우스 시스템(200)은 촉감 전달부(220)의 핀(224)들이 영상의 질감 특성에 맞게 유기적으로 돌출되며, 링크구조(213)의 관절 운동에 따라 마우스부(210)에 반력이 전달된다. 따라서, 사용자는 마우스부(210)를 움켜잡고 있는 손을 통해 현재 커서가 위치하고 있는 영상부분의 재질감을 전달받으며, 열감 전달부(100)의 덮개(120)에 접촉하는 손가락을 통해서 영상부분의 냉온감도 전달받는다.
그리고, 본 발명의 마우스 시스템(200)은 열감 전달부(100) 및 촉감 전달부(220)가 사용자의 엄지 또는 약지 손가락에 접촉하도록 마우스부(210)의 일측에 형성된다고 설명했지만, 경우에 따라 사용자의 검지 또는 중지 손가락에 접촉하도록 기능버튼(240)과 중첩되게 설치될 수도 있다.
앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 마우스 시스템은 종래기술과 같이 화면상에 표시되는 가상물체의 거칠기와 표면성질을 촉감 전달부의 다수 개의 핀들로 표현 전달할 뿐만 아니라, 가상물체에 대한 뜨겁고 차가운 느낌도 열감 전달부에 의해 사용자의 손가락에 전달할 수 있는 장점이 있다.
이상에서 본 발명의 열전달이 가능한 컴퓨터용 마우스 시스템에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (7)

  1. 컴퓨터 화면상의 영상에 대한 질감을 사용자가 느낄 수 있도록, 촉감 전달부의 다수 개의 핀들로 사용자의 손을 자극하는 마우스부가 구비되는 컴퓨터용 마우스 시스템에 있어서,
    상기 마우스부의 일측에 설치되어, 상기 영상의 온도에 관한 열감을 사용자의 손에 전달하는 열감 전달부를 구비하고,
    상기 열감 전달부는 상기 영상의 온도 제어신호에 따라 열을 방출하거나 흡열하는 열전소자와, 상기 열전소자의 어느 일면에 접하면서 상기 열전소자로부터 열이 전달되는 덮개 및, 상기 열전소자의 타면에 접하면서 상기 열전소자에서 방출되는 열을 흡열하는 냉각기를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전달이 가능한 컴퓨터용 마우스 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 열감 전달부에는 상기 덮개에 접촉하는 상기 열전소자가 하나 이상으로 배열 설치되는 것을 특징으로 하는 열전달이 가능한 컴퓨터용 마우스 시스템.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 열감 전달부는 상기 마우스부의 기능버튼과 중첩되게 설치되는 것을 특징으로 하는 열전달이 가능한 컴퓨터용 마우스 시스템.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 열감 전달부의 덮개에는 상기 촉감 전달부의 핀들이 각각 대응되게 끼워지는 핀홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 열전달이 가능한 컴퓨터용 마우스 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 덮개에는 온도센서가 부착되는 것을 특징으로 열전달이 가능한 컴퓨터용 마우스 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 냉각기는 냉각수를 이용한 수냉식인 것을 특징으로 하는 컴퓨터용 마우스 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 냉각기는 공기를 이용한 공냉식인 것을 특징으로 하는 컴퓨터용 마우스 시스템.
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