KR20050084375A - 촉각 인터페이스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 평판(10)의 표면(10a)이 제어 방식으로 변경될 수 있게 하는 요소(25)의 배열을 포함하는 평판(10) 형태의 촉각 인터페이스를 포함한 장치에 관한 것으로, 평판(10)은 형상 기억 재료(A)로 제조되고 각 요소(25)는 평판(10) 및 블레이와 모놀리식으로 고형화된 아암(13)에 의해 평판(10)과 고형화된 블레이드(23)의 배열로 구성되고, 블레이드의 자유도의 리세스(14)는 블레이드(23)의 주위에 존재하고, 블레이드(23)는 제1 온도에서 제1 위치를 및 제2 온도에서 제2 위치를 가진다.

Description

촉각 인터페이스{INTERFACE TACTILE}

본 발명은 촉각 정보를 사용자에게 전달하기 위한 장치 분야에 관한 것이다. 특히, 제어 방식으로 변경될 표면을 갖는 평판에 의해 형성된 촉각 인터페이스를 포함한 장치에 관한 것으로, 상기 평판은 표면의 변경을 위한 요소 배열을 포함한다.

이러한 평판은 자동차 분야 또는, 예컨대 이동 전화 또는 컴퓨터 마우스와 같은 통신 대상물 또는 맹인용 대상 분야에서 정보를 통신하기 위한 터치 평판 또는 촉각 인터페이스에 특히 채용된다.

또한, 발명은 예컨대 질감의 감각을 재생하기 위한 가상 현실 분야에 관한 것이다.

미국특허 제6 159 013호는 맹인을 위한 이동식 광학 센서를 기술한다. 이 경우 장치는 로드에 의해 구성되는 평판의 표면 요소 변경이 이동가능한 구멍에 끼워진 터치 평판을 포함한다. 로드의 위치는 전자기식으로 제어된다.

디스플레이될 촉각 자료를 수신하기 위한 어드레스 제어 수단(address control means)과 관련된 어드레스 회로는 로드의 위치의 제어 코일에서 전류의 순환을 결정한다.

그 위치에 따르면, 로드는 터치 평판의 터치면에서 드러나거나 드러나지 않는다. 각 로드의 제어는 평판 상에서의 패턴의 형성을 허용한다.

열 액튜에이터, 특히 추진기로서 와이어만을 이용하는 형상 기억 합금(SMA)에 기초한 촉각 인터페이스가 또한 존재한다. 와이어에 의해 추진되는 부품의 이동은 경미하다. 특히 레버 아암 및 복귀 스프링을 사용하여 이동 부품의 이동을 증폭하기 위해 다양한 해결책이 제안되었다. 그러나, 터치 평판의 해상도를 증가시키는, 즉 평판의 단위 표면당 변경 요소수를 증가시키는 것이 바람직함에 따라, 평판과 요소의 조립체는 매우 복잡해지고 시스템은 부피가 커진다.

형상 기억 합금(SMA)은 그 자체가 공지된 바이다. 기계 작업중에 합금에 제공된 열에너지를 변환시킬 수 있는 합금이 존재한다. 따라서, 합금은 6 내지 8%의 단위로 다시 변형될 수 있고 가열될 때 상대적으로 상당한 작용력을 생성한다. 또한, SMA는 비용이 통상 저렴하고 가열 작동의 물리적인 이행이 간단하게 수행될 수 있다. SMA로 제조된 부분이 제1 온도에서 제2 온도를 통과할 때, 그 기계적인 형상은 변화하여 제1 형상에서 제2 형상이 된다. 이원(two-way) 효과가 또한 달성될 수 있다. 이 목적으로, 재료는 제1 형상으로 주어진다. 재료가 이 제1 형상에서 가열된 후에, 냉각된다; 재료는 그 제1 형상을 보유한다. 그런 후, 제2 형상에서 처리하는 열적 사이클을 경험한다. 이 열적 사이클 후에, 재료 처리는 고온 상태에서 제1 형상을 가지고 저온 상태에서 제2 형상을 가진다.

도1은 촉각 인터페이스를 형성하고 평판의 표면의 변경 요소의 배열을 포함한 평판을 도시한다.

도2는 A 부분의 평면도 및 B 부분에서 A 부분의 선 BB에 따른 단면도로 평판의 변경 요소중 하나의 제1 실시예를 도시한다.

도3은 발명의 제2 실시예의 평면도를 도시한다.

도4는 발명의 제2 실시예의 변경 실시예에 따른 평판의 횡단면도를 도시한다.

도5는 A 부분 내지 F를 포함한다.

A 부분은 발명의 제3 실시예에 따른 평판의 횡단면도를 도시한다.

B 부분은 평판의 변경 실시예중 하나의 제3 실시예의 제1 부평판의 평면도를 도시한다.

C 부분은 평판의 변경 요소중 하나의 제3 실시예의 제2 부평판의 아래에서 바라본 도면을 도시한다.

D 부분은 제1 및 제2 부평판이 조립된 상태로, 평판의 변경 요소중 하나의 제3 실시예의 평면도를 도시한다.

E 부분 내지 F 부분은 제1 및 제2 부평판의 형태 형상의 B 부분 및 C 부분의 선 EE 및 FF에 따른 각각의 단면을 도시한다.

도6은 레이저 조사의 이동이 병진 테이블에 의해 달성되는 레이저에 의한 제어 수단을 포함하는 본 발명에 따른 촉각 인터페이스를 포함한 장치의 실시예의 확대도를 도시한다.

도7은 레이저 방출기에 의해 방출된 조사를 수용하기 위한 미러축의 회전에 의해 레이저 조사의 이동이 달성되는, 레이저에 의한 제어 수단을 포함하는 본 발명에 따른 촉각 인터페이스를 포함한 장치의 다른 실시예의 확대 사시도를 도시한다.

도8은 레이저 방출기가 평판의 촉각 변경 요소 개수와 동일한, 레이저에 의한 제어 수단을 포함하는 본 발명의 따른 촉각 인터페이스를 포함한 장치의 실시예의 확대 사시도를 도시한다.

도9는 촉각 감각의 변경 요소가 열 전도성 재료의 표면에 의해 제조된 실시예의 개략 도면을 도시한다.

본 발명의 목적은 평판에 의해 형성된 촉각 인터페이스를 포함한 장치이다. 평판은 제어 방식으로 변경될 수 있는 표면을 가진다. 이러한 목적을 위해, 평판은 제조가 간편하고 소형인 표면의 변경 요소의 이동 부품의 세트를 포함한다. 본 발명의 목적은 마찬가지로 큰 변경 해상도를 갖는 촉각 인터페이스를 포함한 장치이다. 평판에 관련해서는, 이는 평탄 형상을 갖는 평판만을 나타낼 필요는 없다. 이는 기하학적인 면에서, 예컨대 원통형 표면일 수 있다. 또한, 미세 전자 부품에서 사용된 기술에 의해 기판 상에 적층된 하나 이상의 층일 수 있다.

본 발명에 따르면, 이들 목적은 촉각 인터페이스를 포함한 장치에서, 평판이 형상 기억 재료로 제조되고, 또는 이러한 재료로 제조된 적어도 하나의 부평판을 포함한다는 사실에 의해 달성된다. 또한, 평판의 변경 요소의 이동 부품의 배열은 블레이드와 평판과 모놀리식으로(monolithically) 고형화되는 하나 이상의 아암에 의해 평판과 모놀리식으로 고형화된 하나 이상의 블레이드(들)의 배열로 이루어지고, 블레이드(들)를 해제하는 하나 이상의 리세스는 블레이드의 주연부의 일부 상에 존재하고, 블레이드는 제1 온도에서 제1 위치를 가지고 제2 온도에서 제2 위치를 가진다. 장치는 표면 요소 변경의 제어 수단을 포함한다.

제1 형상에서 제2 형상이 되기 위해서, 국소 가열을 블레이드, 또는 바람직하게는 평판의 후방 상에서 블레이드의 연결 아암에 인가하기 충분하다. 블레이드의 제2 위치에서 제1 위치로 복귀하기 위해서, 냉각하기에 충분하다. 또한, 예컨대 펠티에 셀(Pelletier cell)에 의해 능동적으로 냉각될 수 있다.

평판이 형상 기억 재료로 제조되는 제1 유리한 실시예에 따르면, 제1 형상으로의 복귀는 평판이 이원 효과를 허용하는 열처리를 경험한다는 사실에 의해 달성된다. 이 경우에, 평판으로부터의 일부의 제1 가열은 제1 형상에서 제2 형상으로의 이 일부의 형상의 변화를 유발한다. 이 동일한 부분의 냉각은 제1 형상으로의 복귀를 유발한다. 이 제1 실시예는 평판 상에서 제조된 패턴의 휴지 시간의 제어를 허용한다.

평판이 형상 기억 재료로 제조되는 제2 실시예에 따르면, 블레이드는 몇몇 아암에 의해 평판에 부착된다. 하나 (또는 몇몇의) 제1 아암은 가열에 의해 회복되는 기억 형상을 가지고, 하나 (또는 몇몇의) 제2 아암은 국소 열처리를 경험하지 않는다. 블레이드의 제1 형상으로의 복귀는 블레이드를 그 초기 위치로 복귀시키기 위해 제1 아암 상에 탄성 복귀력을 가한다는 사실에 의해 보장되거나 가속화된다.

제1 형상으로의 복귀가 탄성 수단에 의해 달성되는 이 제2 실시예의 변경예에 따르면, 평판은 단일 평판만을 형성하도록, 예컨대 용접 또는 접합에 의해 조립된 2개의 부평판으로 형성된다. 제1 부평판은 형상 기억 재료(A)로 제조된다. 제2 부평판은 탄성 재료(B)로 제조된다. 재료(A)로 제조된 제1 부평판의 가열된 부분은 재료(B)의 탄성 변형을 유발하는 재료의 변형에 의해 이 부분의 변형을 유발할 것이다. 재료(A)의 자연 또는 활성 냉각의 특징으로 인해, 재료(A)가 덜 경질인 경우에, 탄성 효과에 의한 재료(B)의 그 초기 형상으로의 복귀는 재료(A 및 B)의 제1 형상으로의 복귀를 유발한다.

평판이 형상 기억 재료(A)로 제조된 제3 실시예에 따르면, 평판은 하나의 단일 평판을 형성하도록, 예컨대 서로 용접 또는 접합된 2개의 부평판의 형상으로, 동일하거나 또는 서로 상이한 형상 기억 재료(A), 재료(A) 및 재료(C)로 제조되는 2개의 부평판으로 이루어진다. 재료(A)로 제조된 부평판의 일부는 저온 상태에서 제1 형상을, 그리고 고온 상태에서 제2 형상을 가진다. 재료(C)로 제조된 부평판의 대응 부분은 저온 상태에서 제1 형상을 갖고 고온일 때 제2 형상을 가진다. 재료(C)로 제조된 대응 부분의 고온 상태에서의 제2 형상은 이러한 형상에서 부평판이 그 제1 형상을 되찾는 것이다. 이 작업은 다음과 같다.

재료(A)로 제조된 부평판의 일부는, 예컨대 가열에 의해 변형되고 그 기억된 형상을 되찾는다. 재료(A)로 제조된 부분의 변형은 재료(C)로 제조된 부평판의 대응 부분의 기계적인 변형을 유발한다. 이 단계에서, 합금(C)이 가열된다면, 합금(C)은 2개의 합금 세트가 그 초기 형상을 되찾도록 그 기억된 형상을 되찾는다.

이 제3 실시예에 있어서, 재료(A 및 C)의 2개의 층은 열절연층에 의해 상호 부착되는 것이 바람직하다. 따라서, 재료(A 및 C)의 층은 독립적으로 가열될 수 있다. 이 제3 실시예는 제2 형상과 같이 평판 상에 형성된 패턴의 휴지 시간의 제어를 허용한다.

실시예에 있어서, 촉각 감각의 변경 요소의 변형 수단의 제어 수단은 각각으로부터의 그 조사가 촉각 감각의 변경 요소의 하나 이상의 변형 수단의 변형을 이루는 데에 이용되는 하나 이상의 레이저 방출기를 포함한다.

제어 수단은, 종래 기술에서와 같이, 촉각 자료의 디스플레이를 달성하도록 작동하는 데에 필수적인 촉각 감각의 변경 요소를 임의의 주어진 예에서 디스플레이될 촉각 자료의 함수로 선택하기 위한 제어 회로를 추가로 포함하고 조사가 레이저 방출기에서 이들 선택된 요소로 향하게 한다. 종래의 기술에 있어서, 이들 제어 수단은 어드레스 회로와, 작용되어야 할 요소의 어드레스를 지정하는 어드레스 회로를 직접 제어하는 어드레스 회로의 제어 회로를 포함한다.

제어 수단의 이 동일한 형상은 각각이 레이저 방출기와 일대일 대응하는 변형 요소만큼 많은 레이저 방출기가 존재하는 경우에 대해 본 발명에서 발견될 수 있다.

통상, 하나 이상의 레이저 방출기가 존재하고, 레이저 방출기중 적어도 하나는 다수의 변형 요소에 작용한다. 모든 변형 요소에 대해 단일 레이저 방출기가 존재하는 경우에, 조사의 이동 수단에 작용하는 제어 수단은 디스플레이될 촉각 자료를 고려하여 작용되어야 할 변형 요소에 조사를 연속적으로 인가하도록 이 레이저 방출기에 의해 출력된다. 그 중 일부가 다수의 변형 요소에 작용하는 다수의 레이저 방출기가 존재하는 경우에, 제어 회로는 2단계, 변형 요소가 촉각 자료의 투사된 디스플레이의 형성에 필수적인 상태로, 조사의 분배 수단에 의해, 일대일 대응하는, 레이저 방출기의 조사의 방출을 제어하는 어드레스 회로의 형태로, 디스플레이를 생성하는 데에 그 조사가 사용될, 레이저의 제1 선택 단계와 디스플레이될 촉각 자료를 고려하여 작용될 이 레이저 방출기와 대응하여 변형 요소에 조사를 연속적으로 인가하기 위해 투사된 디스플레이를 위해 그 조사가 이용되는 각 레이저에 의해 방출된 조사를 이동시키기 위한 이동 수단 상에 작용하는 제2 단계로 존재한다.

제어 수단의 이 태양은 조사의 이동의 제어 및 주어진 디스플레이에 유용한 조사의 선택에 대해서는 당업자에게 명백하며 본 설명에서 추가로 다뤄지지 않을 것이다.

촉각 감각의 변형 요소가 제공되는 만큼 다수의 레이저가 존재할 수 있다. 이 경우 각각의 조사는 촉각 감각의 변경 요소를 가열하거나 가열하지 않는다. 이 방식으로, 레이저로부터의 조사는 촉각 감각의 변경 요소와 일대일 대응하여 배치된다.

발명의 양호한 실시예에 있어서, 촉각 감각의 요소의 제어 수단은 촉각 감각의 복수의 변경 요소를 제어하는 레이저 방출기와 1 이상의 자유도를 갖는 조사를 이동시킬 수 있는 수단을 포함한다.

이 경우에, 촉각 감각은 레이저 동력, 레이저가 결합되는 변형 수단의 개수, 휴지 위치에서 작업 위치로 되는데 필요한 적용 시간, 및 1 이상의 자유도를 갖는 조사를 이동시키기 위한 수단에 의해 가능해지는 이동 속도의 함수인 주파수에서 갱신될 것이다.

조사가 자유도를 가지고 이동가능해지고 촉각 감각의 변경 요소가 가로 및 세로로 행렬 단위에 의해 구성되는 경우에, 예컨대 라인의 촉각 감각의 변경 요소의 변형 수단에 공통인 레이저로부터의 조사는, 예컨대 변경될 라인의 촉각 감각의 변경 요소 각각을 향해 연속적으로 향할 수 있다. 이 제어는 이 라인에 할당된 레이저의 제1 병진 수단 또는 레이저로부터 조사를 수신하는 회전이 제어된 반사기에 의해 달성될 수 있으며, 상기 반사기의 조사는 변형을 필요로 하는 라인의 변형 수단에 보내도록 수용된 조사의 회전을 제어한다.

조사가 2 자유도로 이동가능해지는 경우에, 제1 실시예에서 이들 2 자유도는 동시에 회전이 제어되는 반사기와 레이저의 병진 수단에 의해 구성된다. 바람직하게는, 이 경우에 반사기의 회전축은 병진 벡터와 평행하다. 이 경우에, 병진 또는 회전 수단은 디스플레이 장치의 변경 요소의 최소한의 부분에 조사를 전달하도록 반사기의 병진 또는 회전 수단의 병진 운동을 각각 제어한다.

2 자유도에 따라 조사의 변위를 갖는 하나 이상의 레이저를 포함한 실시예의 제2 변경예에 있어서, 2 자유도는 제2 병진 수단이 제1 병진 수단에 추가된다는 사실 또는 반사기가 2개의 비평행 축에 따라 회전이 이동가능해지는 사실에 의해 달성된다.

병진 운동의 경우에, 그 다른 단부가 레이저로부터의 조사를 수용하는 광학 섬유의 일단부를, 예컨대 이중축 병진 평판에 의해 이동하는 것은 충분할 수 있다. 반사기에 도달하는 입사 조사가 레이저로부터의 조사를 수용하는 광학 섬유로부터 유래할 수 있는 반사기의 회전의 경우에도 동일하게 적용된다.

양호한 실시예에 있어서, 형상 기억은 평판의 연속체에서 블레이드의 연결 아암 또는 아암들에만 관련되고, 아암은 소정의 온도를 초과해서는 제1 형상을 이 온도 미만에서는 제2 형상을 가진다. 따라서, 접촉 감각의 변경 요소는 하나의 블레이드 및 그 연결 아암 또는 아암들에 의해 각각 구성된다. 블레이드는 아암에 기계적으로 연결된 이동 기관이다. 레이저에 의해 출력된 조사는 아암 또는 아암들을 가열하여 작용한다.

이에 따라, 본 발명에 따른 장치는 전기 접촉없이 열 조작을 가능하게 하고, 이는 어드레스 지정의 복잡성을 감소시켜서 제조를 용이하게 한다.

발명의 다른 장점 및 특징은 예시적인 실시예의 다음 설명에서 명백해질 것이다.

발명의 실시예는 동일한 도면부호가 동일한 기능을 가지며 동일한 요소에 사용되는 첨부 도면을 참조하여 이제 기술될 것이다.

도1은 평판(10)의 표면(10a)의 변경 요소(25) 배열을 포함한 상부 표면(10a)을 갖는 평판(10)을 도시한다. 각 요소(25)는 평판(10a)의 표면의 전체를 부품, 예컨대 사각 형상으로 도시하였다. 이러한 요소의 예는 다음에서 구체화될 것이다. 도1에 있어서, 이들 요소(25)는 가로 및 세로의 행렬 형상에 따라 배열된 것으로 도시된다. 이 장치는 필수적이지 않다. 평판(10)은 형상 기억 재료로 제조된 적어도 하나의 부평판을 포함한 평판이다. 이 평판은 모두 실선으로 도시된다. 각각이 서로에 대해 고형화된 부평판과 2개의 부평판을 형성하는, 예컨대 층(12) 및 층(11)을 평판(10)이 포함할 수 있다는 것을 아래의 요소(25)의 기술에서 알 수 있을 것이다. 도1에서, 부평판(11, 12)은 점선으로 분리되어 기하학적으로 도시된다. 한개의 집적 평판과 2개의 부평판을 갖는 2개의 실시예에 있어서, 평판(10)은 연속체의 형상이다.

평판(10)의 변경 요소(25)의 실시예는 도2 내지 도4와 함께 이제 기술될 것이다.

도2는 A 부분과 B 부분을 포함한다. A 부분은 평판(10)의 표면(10a)의 변경 요소(25)의 평면도를 도시한다. B 부분은 A 부분의 선 BB에 따른 이 동일한 요소의 횡단면을 도시한다. 요소(25)는 2원 방식으로 이루어지도록 처리를 경험한 형상 기억 재료로 제조된 평판(10)의 사각 형상인 부품이다. 블레이드(23)는 리세스(14)를 블레이드(23) 주위에 형성하는 평판을 절결하여 얻어된다. 이 리세스(14)는 블레이드(23)를 평판(10)의 연속체에 연결하는 아암(13)으로의 블레이드(23)의 연결 부품을 제외하고 블레이드의 전체 주연부 상에 존재한다. 아암은 B 부분에서 실선으로 도시된 바와 같이 평판(10)의 평면과 평행한 방향을 형성한다. 도면부호 21로 개략적으로 도시된 아암의 일부의 온도가 소정의 온도를 초과하여 상승할 때, B 부분에서 점선으로 도시된 제2 형상 기억 형상을 취한다. 이 제2 형상에 있어서, 블레이드(23)가 상승하도록 평판(10)의 평면과 비제로 각도를 형성한다. 아암(13)이 냉각되면, 제1 기억 형상으로 복귀하여 블레이드(23)는 평판(10)의 평면에 다시 있게 된다. 도2에 도시된 형상에서, 단일 아암(13)이 존재한다. 본래, 다수의 아암(13), 예컨대 도2에 도시된 아암(13)의 종방향 리세스에 의해 달성된 2개의 아암이 존재할 수 있으며, 이 리세스는 블레이드(23)에서 평판(10)의 연속체로 이어진다. 동일물은 아암(13)이 만곡에 의해 형상을 변경하는 도2에 도시되고 기술된 실시예에 적용된다. 아암(13)은 비틀림에 의해 그 형상을 또한 변경시킬 수 있다. 이 경우에, 블레이드(23)는 축(BB)에 대한 회전에 의해 이동가능하다. 본래, 아암(13)은 블레이드에 2 자유도만큼 이동을 부여하는 비틀림과 만곡에 의해 형상을 또한 변경시킬 수 있다. 이 경우에 및 아암(13)이 가열되는 장소에 따르면, 블레이드(23)를 위한 3개의 위치; 단일 만곡에 상응한 제1 위치; 단일 비틀림에 상응한 제2 위치; 및 동일한 시간에 아암의 만곡 및 비틀림에 상응한 제3 위치가 달성될 수 있다.

형상 기억 재료는 니켈-티타늄 또는 구리 합금 형상 기억 재료, 예컨대 CuZnAl 또는 CuAlNi 또는 CuAlBe일 것이다.

도2에 도시된 요소의 형상은 발명이 2개의 부속층 또는 부평판(11, 12)으로 이루어진 평판(10)으로 제조될 때 또한 적용가능하다. 이 경우에, 부분(21)의 가열은 B 부분에서 도시된 바와 같이 아암(13)의 변형을 유발하여, 상기 설명된 바와 같이, 아암의 굴곡 및/또는 비틀림과 블레이드의 상승을 유발한다. B 부분에 있어서, 이 제2 대안예는 그 평면 한계가 점선으로 도시된 2개의 부평판(11, 12)에 의해 단면으로 도시된 요소(25)가 형성된다는 사실에 의해 도시된다.

도3에 도시된 실시예에 있어서, 평판(10)을 구성하는 형상 기억 재료는 일원(one-way) 재료이다. 블레이드(23)는 제1 및 제2 아암(13, 15)에 의해 평판의 연속체에 연결된다. 도3에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 제1 아암은 제1 저온 형상과 제2 고온 형상을 가진다. 하나 이상의 제2 아암(15)은 제1 아암(13)이 그 저온 형상에서 그 기억 형상이 될 때 탄성 변형을 경험한다. 이 탄성 변형으로 인해, 복귀력이 생성되어 냉각시에 블레이드(23)를 그 제1 형상으로 복귀하는 데에 기여한다.

이 제1 실시예의 변경예에 따르면, 평판(10)의 요소(25)는 도2에 관해 전술된 형상을 평면으로 가진다. 이 변경예에 있어서, 평판은 도4에 도시된 바와 같이 단일 평판을 형성하도록, 예컨대 용접 또는 접합에 의해 상호 조립된 2개의 부평판(16, 17)으로 형성된다. 제1 부평판(16)은 형상 기억 재료(A)로 제조된다. 제2 부평판은 탄성 재료(B)로 제조된다. 재료(B)는, 예컨대 스프링 스틸 또는 구리 베릴륨 합금 또는 미세 전자공학에서 사용되는 규소와 같은 경질 금속일 수 있다. 이 형상에 있어서, 도2에 도시된 형상을 평면도로 갖는 아암(13)과 블레이드(23)는 상호 중첩된 2개의 부평판(16, 17)으로 형성된 평판의 나머지와 유사하다. 아암(13)은 2개의 중첩 부분(13a, 13b)을 각각 포함한다. 재료(A)로 제조된 제1 부평판의 아암(13)의 상부 부분(13a)의, 예컨대, 일부(21)가 가열될 때, 재료(A)의 변형에 의해 이 일부의 변형을 유발하여, 재료(B)로 제조된 아암(13)의 부분(13b)의 탄성 변형을 유발한다. 재료(A)의 자연 및 활성 냉각으로 인해, 재료(A)가 덜 경질인 경우에, 탄성 효과에 의한 재료(B)의 그 초기 형상으로의 복귀는 재료(A 및 B)가 제1 형상으로 복귀하게 한다.

이에 따라, 본 실시예 및 그 변경예에 있어서, 평판(10)의 표면(10a)의 변경 요소(25)는, 이들이 속하는, 한편으로는 평판(10)에 및 다른 한편으로는 변경 요소(25)에 기계적으로 연결된 탄성 요소(15, 13b)를 병합한 형상 기억 재료를 포함하고, 이들 탄성 요소는 제2 형상에서 제1 형상으로 그 형상을 취하도록 평판(10)의 표면의 변경 요소(25) 상에 복귀력을 가한다.

도5의 A 부분에 도시된 제3 실시예에 따라, 평판(10)은 단일 평판(10)만을 형성하도록, 예컨대 용접 또는 접합에 의해 상호 조립된 2개의 부평판(16, 19)에 의해 형성된다. 본 실시예의 양호한 형상에 있어서, 2개의 부평판(16, 19)은 하나가 열 전도성 재료로 제조된 중간층(18)의 하부면의 상부면에 접착되고 다른 하나는 그 하부면에 접착된다. 제1 부평판(16)은 형상 기억 재료(A)로 제조된다. 부평판(19)은 제1 기억 형상과 상이한 기억 형상을 갖는 제2 형상 기억 재료(C)로 제조된다. 변경 요소(25)의 예시적인 실시예는 도5의 B 부분에서 평면으로 도시된다. 이 도면에서, 상부 부평판(16)으로 제조된 요소(25)의 부분(25a) 만이 식별가능하다. 첫번째(14)는 그 측부중 3개에서 블레이드(23a)를 둘러싸는 U 형상을 가지고 두번째(14a)는 U자 개방 부분의 측부에 대체로 배치된 원형 형상을 갖는 2개의 리세스(14)에 의해 부평판(16)에서 블레이드(23a)가 얻어진다. 원형 형상의 리세스(14a)는 2개의 아암(13a)이 블레이드(23a)를 평판의 연속체의 나머지와 접합시키도록 U자의 2개의 평행 아암이 떨어진 거리보다 작은 직경을 가진다.

도5는 요소(25)의 아래에서 바라본 도면을 도시한다. 이 도면에서, 부평판(19)으로 제조된 요소(25)의 부분(25c) 만이 식별가능하다. 블레이드(23c)는 블레이드(23c)를 평판의 연속체의 나머지에 접합시키는 중심 아암(13c)을 제외하고는 블레이드(23c) 주위의 리세스(14)에 의해 얻어진다. 도5의 B 부분 및 C 부분에 있어서, 2개의 음영부(a 및 c)는 형상을 변경시키도록 가열이 적용되는 것으로 각각 도시된다.

가열은 임의의 공지된 수단에 의해 적용될 수 있다. 가열될 영역을 주사하는 레이저 비임에 의한 조사에 의해 또한 적용될 수 있다.

부분(25a, 25c)의 조립체는 도5의 D 부분에서 평면으로 도시된다. 이 도면에 있어서, 부평판(16)에 형성된 평판(10)의 표면(10a)의 변경 요소(25)의 부속 부분(25a)은 다른 부평판(19)의 부속 부분(25c)의 아암을 이 경우에 형성하는 전체 부속 부분(13c) 위에 존재하는 오목부(14a)를 가진다. 이 장치는 단일 주사 레이저가 상부 부속 부분(16)의 도5의 B 부분에 도시된 변형 부분, 또는 대안으로 하부 평판(19)의 변형 부분(13c)을 가열하는 데에 사용될 수 있다는 면에서 유리하다.

이 작동을 다음과 같다.

예컨대, 재료(A)로 제조된 부평판(16)의 부분(a)은 가열에 의해 변형되고 그 기억 형상을 재취득한다. 이 형상은 도5의 E 부분에서 횡단면으로 도시된다. 이 변형으로 인해, 블레이드(23)는 상승하고 더 이상 평판(10)의 평면과 동일평면 상에 있지 않다. 재료(A)로 제조된 부분의 변형은 재료(C)로 제조된 부평판(19)의 상응 부분의 기계적인 변형을 유발한다. 이 단계에서, 합금(C)이 가열된다면, 아암(13c)의 수준에서, 합금(C)은 그 기억 형상을 재취득한다. 이 기억 형상은 도5의 F 부분에 도시된다. 이 경우에, 이는 2개의 합금(A 및 C)의 세트가 그 초기 형상을 재취득하도록 평판(10)의 평면으로 다시 돌아간 평탄 형상이다.

도6은 제어 수단(40)이 레이저 수단(42)을 포함한 본 발명에 따른 평판(10)의 형상으로 촉각 인터페이스를 포함한 장치의 제1 실시예의 확대 사시도를 도시한다.

디스플레이 장치(1)는 도1에 대해 상기 기술된 바와 같이 터치 평판(10)을 포함한다. 또한, 터치 평판은 이 경우에 연속체 형상으로 열 전도성 재료로 제조된 평판일 수 있다. 이 경우에, 촉각 감각의 변경 요소가 물리적으로 구별될 수 없지만, 요소는 모두 동일하게 존재한다. 요소는 표면 상의 조사 레이저의 위치에 의해, 예컨대 픽셀수의 형태로 각각의 경우에서 결정된다. 여기에서 픽셀 크기는 이들 요소의 한계의 임의의 가시적인 구별이 가능하지 않는, 예컨대 터치 표면(10a)에 대향되게 놓인 평판의 표면에 인가된 조사 레이저에 의해 가열된 최소 표면의 크기에 의해 결정된다. 따라서, 촉각 감각의 변경은 고온 픽셀과 저온 픽셀 사이의 온도차로 이루어진다.

장치(1)는 어떠한 경우에도 터치 평판(10)의 표면(10a) 전체의 수준에서 결정된 촉각 감각을 생성하도록 촉각 감각의 변경 요소(25)의 변형 수단(21)을 선택적으로 어드레스 지정하기 위한 제어 수단(40)도 포함한다.

발명의 본 실시예와 함께, 촉각 감각의 변경 요소(25)의 제어 수단(40)은 각각으로부터의 조사가 촉각 감각의 하나 이상의 변경 요소(25)로부터의 변형을 형성하는 데에 사용되는 하나 이상의 레이저 방출기(42)를 포함한다. 도6에 있어서, 단일 레이저(42)가 도시된다. 도시된 예에서, 레이저(42)로부터의 조사는 각각의 촉각 감각의 변경 요소(25)로 이동될 수 있다. 이를 위해, 레이저 방출기(42)는 하나 또는 다른 형태로 이 제1 축을 따른 제1 병진 수단 및 병진축이 설치된 테이블 또는 자체가 공지된 이 제2 축을 따른 제2 병진 수단이 장착된 2축의 테이블일 수 있는 병진 테이블(43) 상에 장착된다. 그 자체가 또한 공지된 이 방식으로, 테이블(43)은 레이저 방출기를 이동시키고 이에 따라 디스플레이될 촉각 자료를 수신하는 제어 회로(41)에 의해 선택된 변환 수단(21) 하에서 연속적인 그 조사의 적용 지점을 이동시키기 위한, 도시되지 않은, 모터 수단이 장착된다. 회로(41)는 한편으로 병진 테이블(43)의 모터 수단을 제어하고, 다른 한편으로는, 방출기(42)로부터 방출되지 않은 방출 예컨대 레이저 방출기(42) 및 편광기를 광학 직렬로 갖는 광학 시리즈의 포켈 셀(Pockel cell)에 대한 작용에 의한 방출을 제어한다. 자체가 이미 공지된 모든 이들 요소는 본원에서 도시되지 않는다. 유사하게는, 예컨대 렌즈 형태의 조사 초점 집중 수단은 도시되지 않는다.

레이저 방출기(42)가 이동되는 것은 의무적이지 않다. 도6에 도시된 바와 같이, 그 다른 단부가 레이저 방출기(42)로부터 조사를 수용하는 광학 섬유(44)의 단부(45)를 이동시키기에 충분할 수 있다.

따라서, 도6에 도시된 예에서, 촉각 감각의 변경 요소(25)의 제어 수단(40)은 레이저 방출기(42)에서 멀리 떨어진 제어 회로(41), 테이블(43) 및 선택적으로 광학 섬유(44)를 포함한다. 이 작업은 다음과 같다.

형성될 각 촉각 화상에 대해, 조사 레이저는 화상을 형성하도록 작업 위치로 변형되어야 할 촉각 감각의 변경 요소(25)를 향해 테이블(43)에 의해 연속적으로 이동된다. 변형은 요소의 변형을 유발하기에 충분한 촉각 감각의 각 변경 요소에 대해 정지 시간을 갖는 단일 통과에서 달성될 수 있다. 변형은 촉각 감각의 각 변경 요소(25)에 대한 총 연속 정지 시간이 요소의 변형을 유발하기에 충분한 상태로 다수의 연속 통과에도 달성될 수 있다. 이전 화상에 이은 다음 화상은 촉각 감각의 변경 요소(25)의 휴지 위치로의 복귀에 필요한 시간후에 동일한 방식으로 적용된다.

도7은 제어 수단(40)이 레이저 수단(42)을 포함하는 본 발명에 따른 평판의 형태로 촉각 인터페이스를 포함하는 장치의 제2 실시예의 확대 사시도를 도시한다. 도6을 참고하면, 병진 테이블(43)은 2개의 수직축에 따라 이동가능한 이동 미러(47)로 배치된다. 레이저 방출기(42)는 여기서 도시되지 않은 광학 섬유에 의해 직접 조사를 이동 미러(47)로 방출한다. 디스플레이될 촉각 자료를 수신하는 제어 회로(41)는 위치 변경 수단(48, 49)에 의해 미러(47)의 회전으로 위치를 제어한다. 이러한 반사기의 회전 수단은 그 자체가 공지된 바이다.

동작은 조사 이동이 미러(47)에 의해 제어된 회전에 의해 생성된 이 경우인 도6에서 도시된 예에서와 동일하다.

도8은 제어 수단(40)이 레이저 수단(42)을 포함하는 본 발명에 따른 평판(10)의 형태로 촉각 인터페이스를 포함하는 장치의 제3 실시예의 확대 사시도를 도시한다. 이 제3 모드에 있어서, 레이저 방출기(42)는 터치 평판(10)의 촉각 변경 요소(25)의 개수와 그 수가 동일하다.

이 제3 실시예에 있어서, 제어 수단(40)은 집합적인 제조 기술, 특히 바람직하게 미세 전자공학의 이용에 의해 달성되는 단일체층(30)을 포함한다. 이 층은 촉각 감각의 변경 요소(25)의 개수와 동일한 레이저(42) 개수를 포함한다. 레이저 방출기(42)로부터의 조사는 단일 요소(25)에 일대일로 인가될 수 있다. 제어 회로(41)는 이 경우에 현재 화상의 형성을 위해 방출되어야 할 방출기(42)를 위한 단일 어드레스 회로이다. 본 실시예는 어드레스 지정되어야 할 요소(25)의 개수가 많다면 복잡해질 수 있는 어드레스 회로를 필요로 하지만, 층(30) 뿐만아니라 터치 평판(10) 및 어드레스 회로(4)에 대해 전술된 바와 같이 집합적인 제조 기술에 따라 제조될 수 있는 장점을 가진다.

Claims (16)

1. 제어 방식으로 변경될 수 있는 표면(10a)을 갖는 평판(10)에 의해 형성된 촉각 인터페이스를 포함하고 표면(10a)의 변경 요소의 제어 수단을 또한 포함하는 장치로, 상기 평판은 표면(10a)의 변경을 위한 요소(25) 배열을 포함하는 장치이며,

   상기 평판(10)은 형상 기억 재료(A)로 제조되거나 형상 기억 재료(A)로 제조된 적어도 하나의 부평판을 포함하고, 평판(10)의 표면(10a)의 변경 요소(25)의 배열은 상기 평판(10)과 모놀리식으로 고형화된 하나 이상의 아암(13)에 의해 평판(10)과 모놀리식으로 고형화된 하나 이상의 블레이드(23)의 배열로 구성되고, 블레이드를 해제하기 위한 하나 이상의 리세스(14)는 블레이드(23)의 주연부의 일부에 나타나고, 상기 블레이드(23)는 제1 온도에서 제1 위치를 그리고 제2 온도에서 제2 위치를 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 평판(10)을 구성하는 상기 형상 기억 재료는 제1 고온 형상과 제2 저온 형상을 가지는 이원 재료인 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 평판(10)의 표면(10a)의 변경 요소(25)는 한편으로는 평판(10)에 기계적으로 연결되고 다른 한편으로는 탄성 요소(15, 13b)가 속하는 평판의 표면의 변경 요소(25)에 기계적으로 연결되는 탄성 요소(15, 13b)를 합체하여, 제2 형상에서 제1 형상으로 다시 되돌리도록 평판(10)의 표면의 변경 요소(25) 상에 복귀력을 가하는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제1항에 있어서, 주요 공통 표면에 의해 다른 것과 고형화되는 2개의 부평판(15, 17; 16, 19)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 부평판(16)중 하나는 형상 기억 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 2개의 부평판(16, 19)은 형상 기억 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 부평판(16)중 하나에 형성된 평판(10)의 표면(10a)의 변경 요소(25)의 부속 부분(25a)은 다른 부평판(19)의 전체 부속 부분(25c)의 일부(13c) 위에 존재하는 리세스부(14a)를 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제5항 또는 제7항에 있어서, 열 전도성 재료로 제조된 층(18)은 형상 기억 재료로 제조된 2개의 부평판(16, 39) 사이에 개재되는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 촉각 감각의 변경 요소(25)의 변형의 제어 수단(40)은 각각으로부터의 조사가 촉각 감각의 하나 이상의 변경 요소(25)의 변형을 생성하도록 이용되는 하나 이상의 레이저 방출기(42)를 포함하고, 조사는 가열 아암(13)에 의해 작동하는 레이저 방출기(42)에 의해 방출되고, 아암(13)의 변형은 블레이드가 제1 위치에서 제2 위치로 되게 하는 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 촉각 감각의 변경 요소(25)의 제어 수단(40)은, 레이저(42)로부터의 조사가 촉각 감각의 변경 요소(25)와 일대일로 대응한 상태로, 촉각 감각의 변경 요소(25)만큼 많은 레이저 방출기(42)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
11. 제9항에 있어서, 상기 촉각 감각의 변경 요소의 제어 수단(40)은 촉각 감각의 복수의 변경 요소(25)를 제어하는 레이저 방출기(42)와 1 이상의 자유도로 조사를 이동시키기 위한 수단(43, 44, 47)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 조사가 상기 광학 섬유의 상기 출구로부터 유래한 촉각 감각의 하나 이상의 변경 요소(25)의 변형을 생성하는 데에 사용된 상태로, 상기 레이저 방출기(42)에 의해 출력된 조사를 수용하는 입구 단부(46)와 레이저 조사를 위한 출구 단부(45)를 갖는 광학 섬유(44)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
13. 제11항에 있어서, 병진 평판(43)을 포함하고, 상기 레이저 방출기는 이 평판(43)에 의해 이동되는 것을 특징으로 하는 장치.
14. 제11항에 있어서, 병진 평판(43)을 포함하고, 상기 광학 섬유(44)의 출구 단부(45)는 이 평판(43)에 의해 이동되는 것을 특징으로 하는 장치.
15. 제11항에 있어서, 회전이 제어되는 반사기(47)를 포함하고, 이 반사기는 레이저 방출기(42)에서 유래한 조사를 수용하는 것을 특징으로 하는 장치.
16. 제12항에 있어서, 회전이 제어되는 반사기(47)를 포함하고, 이 반사기는 광학 섬유(44)를 경유하여 레이저 방출기(42)에서 유래한 조사를 수용하는 것을 특징으로 하는 장치.