KR100778761B1 - 유변유체를 이용한 영상의 형상정보 촉감전달장치 및 그방법 - Google Patents

유변유체를 이용한 영상의 형상정보 촉감전달장치 및 그방법 Download PDF

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Abstract

이 발명은 화면에 표현되는 다양한 영상의 형상정보를 사용자가 촉감을 통해 느낄 수 있도록 전달하는 촉감전달장치에 있어서, 내부에 수납공간을 가지며 일정간격으로 배열 설치되는 다수의 셀과, 각각의 셀의 내부에 설치되고 위쪽이 셀의 외부로 돌출되는 접촉부재와, 셀의 내부에 설치되어 접촉부재를 상방으로 미는 탄성부재와, 셀에 설치되어 접촉부재의 이동변위를 측정하는 센서와, 셀의 내부에 채워지는 자기유변유체와, 셀의 내부에 설치되어 셀의 내부에 자기장을 발생시키는 코일, 및 영상의 형상정보값과 센서가 송출하는 접촉부재의 이동변위값을 비교하여 코일에 인가되는 전류의 양을 제어하는 제어수단을 포함한다. 이 발명은 화면에 표시되는 영상의 형상정보[굴곡, 결(texture), 문자, 기호 또는 점자 등]를 사용자의 특성에 맞게 교정하여 전달하므로, 화면의 형상정보를 보다 정확하게 사용자에게 전달할 수 있다. 또한, 이 발명은 사용자에게 촉감을 전달하는 전달매개체의 구조가 간단해 소형화가 매우 용이하므로 마우스나 PDA 등과 같은 소형전자기기에 장착하여 사용할 수 있다.

Description

유변유체를 이용한 영상의 형상정보 촉감전달장치 및 그 방법{Tactile Transmission Device with Rheological Fluid and Method Thereby}
도 1은 이 발명의 한 실시예에 따른 촉감전달장치를 나타낸 사시도이고,
도 2는 도 1에 도시된 촉감전달장치를 구성하는 촉감전달 단위개체의 주요구성을 나타낸 개념도이고,
도 3은 촉감전달 단위개체의 제1 구체예에 따른 분해 사시도 및 단면도이고,
도 4는 도 3에 도시된 촉감전달 단위개체의 작동원리를 설명하는 요부 단면도이고,
도 5는 이 발명에 따른 촉감전달장치의 사용상태를 도시한 상태도이고,
도 6은 이 발명의 촉감전달장치에 의해 표현되는 다양한 예를 나타낸 개요도이고,
도 7은 도 3에 도시된 촉감전달 단위개체의 다른 작동방법을 설명하는 요부 단면도이고,
도 8은 촉감전달 단위개체의 제2 구체예에 따른 분해 사시도 및 단면도이며,
도 9는 이 발명에 따른 촉감전달장치를 휴대용 기기에 적용한 일례를 도시한 개략도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
10: 셀 20: 접촉부재
30: 탄성부재 40: 센서
50: 고정수단 100: 촉감전달장치
110, 110a, 110b: 촉감전달 단위개체
이 발명은 화면에 표시되는 영상의 형상정보를 사용자의 촉감을 통해 전달하는 장치 및 방법에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 소형전자기기에 장착이 용이하도록 소형화가 가능하고 영상의 형상정보를 정확하게 전달할 수 있는 촉감전달장치 및 그 방법에 관한 것이다.
최근 들어 화면에 표시되는 영상을 사용자에게 전달하려는 기술들이 개발되고 있다. 이러한 기술의 예로는 대한민국 특허등록 제536621호와 미국특허 제5,912,660호가 있다.
이들 종래발명은 상하로 이동 가능한 복수개의 핀으로 이루어진 촉감 전달부를 구비한다. 촉감 전달부의 핀은 화면에 표시되는 영상에 따라 각각 상하로 움직이며 사용자의 손이나 손가락을 자극한다. 따라서 종래발명들은 손가락을 자극하는 핀의 수와 배열을 조절함으로써 화면에 표시되는 영상의 형상정보[(굴곡, 결 (texture) 등]를 사용자에게 전달한다.
그러나 종래발명은 핀을 상하로 움직이기 위한 여러 가지의 기구와 장치를 구비해야 함으로 그 크기를 소형화하고 무게를 줄이는데 한계가 있다. 따라서 종래발명은 날로 소형화되는 PDA, 핸드폰 등의 휴대용 기기에 접목하는데 사실상 불가능하다.
한편, 사용자가 다수의 핀을 통해 느끼는 촉감은 손이나 손가락의 부위마다 다르다. 이는 손이나 손가락이 평면이 아니라 곡면과 굴곡이 많은 입체형태이고 부위에 따라 피부의 두께가 다르기 때문이다. 그러나 종래발명들은 이러한 점을 간과한 채 단지 핀을 이동시켜 사용자의 손 또는 손가락을 자극하기 때문에, 실제로 사용자가 촉감을 통해 느끼는 형상정보와 영상을 통해 느끼는 형상정보가 동일하지 않다. 따라서 사용자의 신체특성을 고려하여 영상의 형상정보를 전달할 수 있는 새로운 형태의 촉감전달장치가 필요한 실정이다.
이 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 소형화 및 경량화가 가능한 간단한 구조를 가지면서 화면을 통해 표현되는 영상의 형상정보를 신체부위의 특성에 맞게 보정함에 따라 사용자에게 영상의 형상정보를 보다 정확하게 전달하는 촉감전달장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이 발명은 소형전자기기에 장착이 용이하도록 소형화가 가능하고 영상의 형상정보를 정확하게 전달하는데 있다. 여기서 형상정보는 핸드폰, PDA, PMP 등의 소형기기의 화면에 형상으로 표현되는 굴곡, 결(texture), 문자, 또는 문자를 대체하는 점자 등을 포괄하는 용어이다. 따라서 이하에서는 이 모든 용어(굴곡, 결, 문자 또는 점자)를 형상정보로 표현한다.
이 발명의 한 특징에 따르면, 화면에 표현되는 다양한 영상의 형상정보를 사용자가 촉감을 통해 느낄 수 있도록 전달하는 촉감전달장치에 있어서, 내부에 수납공간을 가지며 일정간격으로 배열 설치되는 다수의 셀과, 각각의 셀의 내부에서 이탈하지 않으면서 상하이동 가능하게 설치되고 위쪽이 셀의 외부로 돌출되는 접촉부재와, 일단은 셀의 내부 일측면에 고정되고 타단은 접촉부재에 결합되어 접촉부재를 상방으로 미는 탄성부재와, 셀의 내부 일측면, 접촉부재 또는 탄성부재에 설치되어 접촉부재의 이동변위를 측정하는 센서와, 셀의 내부에 채워지는 자기유변유체와, 셀의 내부 일측면 또는 탄성부재에 설치되어 셀의 내부에 자기장을 발생시키는 코일, 및 영상의 형상정보값과 센서가 송출하는 접촉부재의 이동변위값을 비교하여 코일에 인가되는 전류의 양을 제어하는 제어수단을 포함한다.
이 발명의 다른 특징에 따르면, 화면에 표현되는 다양한 영상의 형상정보를 사용자가 촉감을 통해 느낄 수 있도록 전달하는 촉감전달장치에 있어서, 내부에 수납공간을 가지며 일정간격으로 배열 설치되는 다수의 셀과, 각각의 셀의 내부에서 이탈하지 않으면서 상하이동 가능하게 설치되고 위쪽이 셀의 외부로 돌출되는 접촉부재와, 일단은 셀의 내부 일측면에 고정되고 타단은 접촉부재에 결합되어 접촉부재를 상방으로 미는 탄성부재와, 셀의 내부 일측면, 접촉부재 또는 탄성부재에 설치되어 접촉부재의 이동변위를 측정하는 센서와, 셀의 내부에 채워지는 전기유변유체와, 셀의 내부 일측면 또는 탄성부재에 설치되어 셀의 내부에 전기장을 발생시키는 전극, 및 영상의 형상정보값과 센서가 송출하는 접촉부재의 이동변위값을 비교하여 전극에 인가되는 전류의 양을 제어하는 제어수단을 포함한다.
이 발명의 탄성부재는 일단이 셀의 내부 측벽에 결합되고 타단이 접촉부재의 아래쪽에 결합되는 외팔보로 구성할 수 있다. 또한, 이 발명의 접촉부재는 곡선형태로 휘어지게 구성할 수 있다.
이 발명의 또다른 특징에 따르면, 상기와 같이 구성된 촉감전달장치를 이용하여 화면에 표현되는 다양한 영상의 형상정보를 사용자에게 전달하는 방법으로서, (a) 화면에 표현되는 다양한 영상의 형상정보를 수신하는 단계와, (b) 센서를 통해 사용자와의 접촉에 의해 발생하는 접촉부재의 이동변위를 수신하는 단계, 및 (c) (a)단계에서 얻어진 형상의 형상정보값과 (b)단계에서 얻어진 접촉부재의 이동변위값을 비교하여 코일 또는 전극에 인가되는 전류의 양을 제어하는 단계를 포함한다.
이 발명의 또다른 특징에 따르면, 2차원 평면방향으로 배열되고 평면방향에 대하여 수직방향으로 상하 이동하는 다수의 접촉부재로 구성된 촉감 전달부를 이용하여 화면에 표현되는 다양한 영상의 형상정보를 사용자에게 전달하는 방법으로서, (a) 사용자가 신체의 일부를 촉감 전달부에 접촉했을 때 발생하는 접촉부재들의 변위값을 저장하는 단계와, (b) 화면에 표현되는 다양한 영상의 형상정보를 수신하는 단계와, (c) (b)단계에서 구해진 정보를 접촉부재의 변위값으로 산출하는 단계와, (d) (c)단계에서 구해진 접촉부재들의 변위값을 (a)단계에서 구해진 접촉부재들의 변위값을 토대로 보정하여 접촉부재들의 고정위치를 결정하는 단계, 및 (e) 사용자가 촉감 전달부에 신체의 일부를 다시 접촉했을 때 접촉부재들이 (d)단계에서 결정 된 변위값만큼만 이동하도록 접촉부재들의 정지위치를 제어하는 단계를 포함한다.
이하, 이 발명의 양호한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 이 발명의 한 실시예에 따른 촉감전달장치를 나타낸 사시도이다.
도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 촉감전달장치(100)는 상자형태의 몸체에 다수의 접촉부재(20)가 상방으로 돌출된 형태이다. 또한, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 촉감전달장치(100)는 접촉부재(20)가 설치된 다수의 촉감전달 단위개체(110)로 구성된다. 촉감전달 단위개체(110)는 촉감전달장치(100)의 너비방향으로 정렬된다. 촉감전달장치(100)는 각각의 촉감전달 단위개체(110)와 전기적으로 연결되며, 이들 촉감전달 단위개체(110)를 제어하는 제어수단(도시되지 않음)을 구비한다. 촉감전달장치(100)는 핸드폰, PDA 등과 같은 소형기기와 연결되는 커넥터(102)를 갖는다.
도 2는 도 1에 도시된 촉감전달장치를 구성하는 촉감전달 단위개체의 주요구성을 나타낸 개념도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 촉감전달 단위개체(110)는 셀(10), 접촉부재(20), 탄성부재(30), 센서(40) 및 고정수단(50)으로 구성된다.
셀(10)은 내부에 수납공간(12)과, 수납공간(12)을 덮는 덮개(14)를 갖는다. 덮개(14)에는 수납공간(12)과 소통되는 홈(16)이 형성된다. 접촉부재(20)는 셀(10)의 내부에 설치된다. 접촉부재(20)의 상부는 홈(16)을 통해 셀(10)의 외측으로 돌출되며, 하부는 탄성부재(30)를 매개로 셀(10)에 고정된다. 접촉부재(20)의 하부는 접촉부재(20)가 홈(16)을 통해 셀(10)의 외부로 완전히 이탈되지 않도록 홈(16)보다 넓게 형성하는 것이 좋다. 탄성부재(30)는 셀(10)의 내부로 이동하는 접촉부재(20)를 항상 외측으로 밀어내어 접촉부재(20)의 돌출 길이를 항상 일정하게 유지시킨다. 탄성부재(30)로는 압축 및 이완이 가능한 스프링과 같은 부재가 좋다.
센서(40)는 셀(10)에 설치되어 접촉부재(20)의 수직이동 거리를 측정하고 측정된 값을 제어수단에 송출한다. 센서(40)는 접촉부재(20)에 설치하는 것도 가능하다. 고정수단(50)은 셀(10)의 내부에 설치되며, 제어수단과 전기적으로 연결된다. 고정수단(50)은 제어수단의 신호에 따라 접촉부재(20)의 이동을 제한하는 역할을 한다.
다음에서 소개하는 촉감전달 단위개체는 탄성부재(30)와 고정수단(50)의 형태를 변경하여 촉감전달장치의 소형화가 가능하도록 구성한 것이다. 도 3은 촉감전달 단위개체의 제1 구체예에 따른 분리 사시도 및 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제1 구체예에 따른 촉감전달 단위개체(110a)는 셀(10), 접촉부재(20), 탄성부재(30a), 센서(40), 코일(52) 및 자기유변유체(54)로 구성된다.
도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 셀(10)은 수납공간(12)과 덮개(14)를 갖는다. 수납공간(12)은 셀(10)의 내부에 액체가 저장될 수 있는 반 밀폐공간을 형성하며, 덮개(14)는 수납공간(12)의 개방된 면에 결합되어 수납공간(12)에 채워진 액체가 외부로 누출되지 않게 한다. 덮개(14)에는 접촉부재(20)가 소통되는 홈(16)이 형성된다.
탄성부재(30a)는 소정의 강도와 탄성을 갖는 부재로서, 일단이 수납공간(12)의 측벽에 고정되고 타단이 자유롭게 움직임이 가능한 외팔보 형태로 셀(10)에 설치된다. 따라서 탄성부재(30a)의 타단은 외력에 의해 상하방향으로의 움직임이 자유로우며, 외력이 제거되면 탄성에 의해 상하로 왕복하여 움직이다가 최초의 위치로 복귀하는 탄성운동이 가능하다.
접촉부재(20)는 탄성력을 갖는 탄성부재(30a)의 타단에 결합되어 가해지는 외력의 크기 및 유무에 따라 홈(16)을 출입한다. 외력이 없을 경우 접촉부재(20)의 몸체 대부분은 홈(16)을 통해 셀(10)의 외부로 돌출된다. 한편, 접촉부재(20)의 상하 움직임은 탄성부재(30a)와 수납공간(12)의 결합부위를 기준으로 곡선형태를 이룬다. 따라서 도 3의 (b)의 단면도에 도시된 바와 같이, 접촉부재(20)와 홈(16)의 형태를 곡선형태로 하는 것이 접촉부재(20)와 홈(16)의 틈새공간을 줄이는데 좋다. 이렇게 함으로써 수납공간(12)에 채워지는 자기유변유체(54)의 누설을 효과적으로 방지할 수 있다.
센서(40)는 셀(10), 접촉부재(20) 또는 탄성부재(30a)에 설치되어 접촉부재(20)의 변위를 측정한다. 이 실시예의 센서(40)는 탄성부재(30a)에 설치된다. 센서(40)는 탄성부재(30a)의 휘어진 정도를 통해 접촉부재(20)의 상하 이동변위를 측정한다.
코일(52)은 수납공간(12)의 벽면 및/또는 이 실시예와 같이 탄성부재(30a)의 윗면과 아랫면에 설치된다. 코일(52)은 제어수단과 전기적으로 연결되어 제어수단에 의해 제어된다. 코일(52)은 제어수단의 제어신호에 따라 동작하여 수납공간 (12) 내부의 자기장을 변화시킨다.
도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 자기유변유체(54)는 수납공간(12)에 채워진다. 자기유변유체(54)는 수납공간(12) 내부의 자기장 변화에 따라 점성이 변화한다. 이 실시예의 자기유변유체(54)는 자기장이 없는 상태에서는 점성이 낮은 유체상태로 존재하다가 자기장이 발생하면 고체에 가까운 점성이 높은 유체로 변화한다.
상기와 같이 구성된 촉감전달 단위개체(110a)는 간단한 기구적, 전기적 구성관계를 가지므로 소형화 및 경량화가 가능하다.
다음에서는 이 실시예에 따른 촉감전달 단위개체(110a)의 작동과정을 상세히 설명한다.
도 4는 도 3에 도시된 촉감전달 단위개체의 작동원리를 설명하는 요부 단면도이고, 도 5는 이 발명에 따른 촉감전달장치의 사용상태를 도시한 상태도이고, 도 6은 이 발명의 촉감전달장치에 의해 표현되는 다양한 예를 나타낸 개요도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 외력이 가해지지 않은 상태에서는 접촉부재(20)의 대부분은 셀(10)의 바깥쪽으로 돌출되고, 자기유변유체(54)는 점성이 낮은 유체상태로 존재한다.
위와 같은 상태에서 촉감전달장치가 설치 또는 연결되는 핸드폰, PDA, PMP 등의 소형기기의 화면에 영상이 표현되고 이를 사용자에게 전달하라는 신호가 떨어지면(즉 사용자가 영상을 촉감전달장치로 전달하도록 명령신호를 입력하거나 현재 출력되는 영상프로그램의 자체적인 기능에 의해 영상신호가 전기적인 신호로 촉감 전달장치에 입력되면), 제어수단은 현재 화면에 출력되는 영상의 형상정보를 일정 값으로 변환한다.
예를 들면, 화면의 가로 및 세로 방향을 x축과 y축으로 하고, 도 5의 (a)와 같은 형상정보의 형태적 특징을 z축 값으로 하는 3차원 행렬 값으로 변환한다. 그리고 제어수단은 변환된 3차원 행렬 값을 촉감전달장치의 가로 및 세로방향으로 배열되는 다수의 촉감전달 단위개체에 대응시켜 접촉부재(20)의 변위(3차원 행렬의 z축 값에 해당)를 산출하고, 해당 영상의 형상정보를 표현할 준비가 되었음을 화면 또는 기타 출력장치를 통해 사용자에게 알려준다.
이에 사용자는 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 촉감전달장치에 손 또는 손가락을 얹는다. 그러면 접촉부재(20)는 손 또는 손가락의 압력에 의해 셀(10)의 내부로 하강하고, 센서(40)는 접촉부재(20)의 하강위치를 수시로 제어수단에 송출한다.
제어수단은 각각의 접촉부재(20)의 하강변위가 영상의 형상정보를 표현하기에 적당한 위치에 다다르면 코일(52)에 전류를 인가시켜 셀(10)의 내부에 자기장을 발생시킨다. 이에 따라 셀(10)에 채워진 자기유변유체(54)는 점차 점성이 높아져 접촉부재(20)의 움직임을 방해하고, 접촉부재(20)는 최대 하강변위(z)에 다다르기 전에 제어수단에서 설정된 위치(a)에서 정지된다.
접촉부재(20)의 정지위치(a)는 화면에 표현되는 영상의 형상정보와, 접촉부재(20)가 속하는 셀(10)의 x-y 평면(촉감전달장치의 가로 및 세로방향, 즉 평면방향)상의 위치에 따라 각각 달라진다. 따라서 사용자는 촉감전달장치의 평면방향으 로 배열되는 다수의 접촉부재(20)의 높낮이 차이에 의해 화면을 통해 표시되는 영상의 형상정보를 느끼게 된다.
위와 같이 이 발명은 접촉부재(20)의 변위 양을 센서(40)를 통해 감지해 사용자의 신체특성에 맞게 보정하는 단계를 거치므로 화면상에 표현되는 영상의 형상정보를 사용자에게 보다 정확하게 전달할 수 있다.
도 6은 이 발명의 촉감전달장치에 의해 표현되는 다양한 예를 나타낸 개요도이다. 화면상에 표현되는 형상정보는 다수의 접촉부재(20)의 높낮이 변화를 통해 정확하게 전달된다. 참고로 도 6에서 검은색은 접촉부재(20)를 통해 사용자의 손 또는 손가락에 압력이 전달되는 것을 나타내며, 빗금은 검은색보다 작은 압력이 전달됨을 나타내고, 흰색은 접촉부재(20)를 통해 사용자의 손 또는 손가락에 압력이 전달되지 않음을 나타낸다.
한편, 도 4는 촉감전달 단위개체(110a)의 작동원리를 설명하기 위해 다소 과장되게 도시한 것으로서, 실제로는 다수의 촉감전달 단위개체(110a)에 하나의 손가락이 얹어진다.
도 7은 도 3에 도시된 촉감전달 단위개체의 다른 작동방법을 설명하는 요부 단면도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 힘이 가해지지 않은 상태에서는 접촉부재(20)의 대부분은 셀(10)의 바깥쪽으로 돌출되며 자기유변유체(54)는 점성이 낮은 유체상태로 존재한다.
사용자가 초기 설정을 위해 손 또는 손가락을 촉감전달장치(100) 위에 얹으면, 촉감전달 단위개체(110a)의 셀(10)의 상부로 돌출된 접촉부재(20)가 각각 눌린 다. 센서(40)는 접촉부재(20)의 하강으로 인한 탄성부재(30a)의 휨 변형을 통해 접촉부재(20)의 변위를 인식하고, 최종적으로 하강된 접촉부재(20)의 초기 오차변위값(E)을 측정하고 이를 제어수단에 송출한다. 이 때, 각각의 접촉부재(20)의 변위는 손 또는 손가락의 부위특성과 사용자의 신체특성에 따라 다르게 나타난다.
초기 설정이 끝나면 사용자는 촉감전달장치(100) 위에 얹었던 손 또는 손가락을 제거한다. 그러면 접촉부재(20)가 탄성부재(30a)의 탄성에 의해 원래의 위치로 복귀한다.
위와 같은 상태에서 화면에 촉감전달장치(100)를 통해 전달할 영상의 형상정보가 표시되면, 제어수단은 해당 영상의 형상정보를 3차원 행렬로 변환하여 각각의 셀(10)에 설치된 접촉부재(20)의 변위값 즉 설정값(h)을 산출한다. 그리고 제어수단은 설정값(h)에 초기 오차변위값(E)을 감안하여 접촉부재(20)의 최종 변위값 즉 최종 설정값(h-E)을 결정한다.
다시 사용자가 촉감전달장치(100)에 손 또는 손가락을 얹어 접촉부재(20)를 누르면, 제어수단은 센서(40)를 통해 접촉부재(20)의 변위를 감시하다가 변위 양이 최종 설정값(h-E)에 다다르면 코일(52)에 전류를 인가시킨다. 그러면 코일(52)은 인가된 전류에 의해 자기장을 생성하고, 자기유변유체(54)는 자기장에 의해 고체에 가까운 점성이 높은 유체로 변화하여 탄성부재(30a)와 접촉부재(20)의 움직임을 고정시킨다.
위와 같이 이 발명은 접촉부재(20)의 변위 양을 센서(40)를 통해 감지해 사용자의 신체특성에 맞게 보정하는 단계를 거치므로 화면상에 표현되는 영상의 형상 정보를 보다 정확하게 전달할 수 있다.
도 8은 촉감전달 단위개체의 제2 구체예에 따른 분해 사시도 및 단면도이다. 이 실시예의 촉감전달 단위개체(110b)는 도 7의 (a), (b)에 도시된 바와 같이 제1 구체예와 유사하다. 이 실시예의 촉감전달 단위개체(110b)는 고정수단으로 전극(56)과 전기유변유체(58)를 사용한다. 전극(56)은 수납공간(12)에 설치되며 제어수단의 제어신호에 따라 전류가 인가되어 전기장을 발생시킨다. 전기유변유체(58)는 수납공간(12)에 채워진다. 전기유변유체(58)는 전기장의 유무 또는 크기에 따라 점성이 달라진다. 즉, 전기유변유체(58)는 수납공간(12) 내부에 전기장이 없으면 점성이 낮은 유체상태로 존재하고, 전기장이 발생하면 고체에 가까운 점성이 높은 유체로 변화한다.
이 실시예에 따른 촉감전달 단위개체(110b)의 작동과정은 제1 구체예와 동일 유사하므로 그 설명을 생략한다.
도 9는 이 발명에 따른 촉감전달장치를 휴대용 기기에 적용한 일례를 도시한 개략도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 이 발명의 촉감전달장치는 그 부피를 상당히 작게 구성할 수 있으므로 PDA, 휴대폰 또는 마우스 등의 소형전자기기에 장착하여 사용할 수 있다.
이 발명은 화면에 표시되는 영상의 형상정보[굴곡, 결(texture), 문자, 기호 또는 점자 등]를 사용자의 특성에 맞게 교정하여 전달하므로, 화면의 형상정보를 보다 정확하게 사용자에게 전달할 수 있다.
또한, 이 발명은 사용자에게 촉감을 전달하는 전달매개체의 구조가 간단해 소형화가 매우 용이하므로 마우스나 PDA 등과 같은 소형전자기기에 장착하여 사용할 수 있다.
이상에서 유변유체를 이용한 영상의 형상정보 촉감전달장치 및 그 방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 이 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 이 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 이 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (6)

  1. 화면에 표현되는 다양한 영상의 형상정보를 사용자가 촉감을 통해 느낄 수 있도록 전달하는 촉감전달장치에 있어서,
    내부에 수납공간을 가지며 일정간격으로 배열 설치되는 다수의 셀과,
    각각의 상기 셀의 내부에서 이탈하지 않으면서 상하이동 가능하게 설치되고 위쪽이 상기 셀의 외부로 돌출되는 접촉부재와,
    일단은 상기 셀의 내부 일측면에 고정되고 타단은 상기 접촉부재에 결합되어 상기 접촉부재를 상방으로 미는 탄성부재와,
    상기 셀의 내부 일측면, 상기 접촉부재 또는 상기 탄성부재에 설치되어 상기 접촉부재의 이동변위를 측정하는 센서와,
    상기 셀의 내부에 채워지는 자기유변유체와,
    상기 셀의 내부 일측면 또는 상기 탄성부재에 설치되어 상기 셀의 내부에 자기장을 발생시키는 코일, 및
    상기 영상의 형상정보값과 상기 센서가 송출하는 상기 접촉부재의 이동변위값을 비교하여 상기 코일에 인가되는 전류의 양을 제어하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 유변유체를 이용한 영상의 형상정보 촉감전달장치.
  2. 화면에 표현되는 다양한 영상의 형상정보를 사용자가 촉감을 통해 느낄 수 있도록 전달하는 촉감전달장치에 있어서,
    내부에 수납공간을 가지며 일정간격으로 배열 설치되는 다수의 셀과,
    각각의 상기 셀의 내부에서 이탈하지 않으면서 상하이동 가능하게 설치되고 위쪽이 상기 셀의 외부로 돌출되는 접촉부재와,
    일단은 상기 셀의 내부 일측면에 고정되고 타단은 상기 접촉부재에 결합되어 상기 접촉부재를 상방으로 미는 탄성부재와,
    상기 셀의 내부 일측면, 상기 접촉부재 또는 상기 탄성부재에 설치되어 상기 접촉부재의 이동변위를 측정하는 센서와,
    상기 셀의 내부에 채워지는 전기유변유체와,
    상기 셀의 내부 일측면 또는 상기 탄성부재에 설치되어 상기 셀의 내부에 전기장을 발생시키는 전극, 및
    상기 영상의 형상정보값과 상기 센서가 송출하는 상기 접촉부재의 이동변위값을 비교하여 상기 전극에 인가되는 전류의 양을 제어하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 유변유체를 이용한 영상의 형상정보 촉감전달장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 탄성부재는 일단이 상기 셀의 내부 측벽에 결합되고 타단이 상기 접촉부재의 아래쪽에 결합되는 외팔보인 것을 특징으로 하는 유변유체를 이용한 영상의 형상정보 촉감전달장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 접촉부재는 곡선형태로 휘어지는 것을 특징으로 하는 유변유체를 이용한 영상의 형상정보 촉감전달장치.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2의 촉감전달장치를 이용하여 화면에 표현되는 다양한 영상의 형상정보를 사용자에게 전달하는 방법으로서,
    (a) 상기 화면에 표현되는 다양한 영상의 형상정보를 수신하는 단계와,
    (b) 상기 센서를 통해 사용자와의 접촉에 의해 발생하는 상기 접촉부재의 이동변위를 수신하는 단계, 및
    (c) 상기 (a)단계에서 얻어진 형상의 형상정보값과 상기 (b)단계에서 얻어진 접촉부재의 이동변위값을 비교하여 상기 코일 또는 상기 전극에 인가되는 전류의 양을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유변유체를 이용한 영상의 형상정보 촉감전달방법.
  6. 2차원 평면방향으로 배열되고 상기 평면방향에 대하여 수직방향으로 상하 이동하는 다수의 접촉부재로 구성된 촉감 전달부를 이용하여 화면에 표현되는 다양한 영상의 형상정보를 사용자에게 전달하는 방법으로서,
    (a) 사용자가 신체의 일부를 상기 촉감 전달부에 접촉했을 때 발생하는 상기 접촉부재들의 변위값을 저장하는 단계와,
    (b) 상기 화면에 표현되는 다양한 영상의 형상정보를 수신하는 단계와,
    (c) 상기 (b)단계에서 구해진 정보를 상기 접촉부재의 변위값으로 산출하는 단계와,
    (d) 상기 (c)단계에서 구해진 상기 접촉부재들의 변위값을 상기 (a)단계에서 구해진 상기 접촉부재들의 변위값을 토대로 보정하여 상기 접촉부재들의 고정위치를 결정하는 단계, 및
    (e) 사용자가 상기 촉감 전달부에 신체의 일부를 다시 접촉했을 때 상기 접촉부재들이 상기 (d)단계에서 결정된 변위값만큼만 이동하도록 상기 접촉부재들의 정지위치를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유변유체를 이용한 영상의 형상정보 촉감전달방법.
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