KR20090081941A - 열팽창하는 작동유체에 의해 돌출하는 출력핀을 구비하는점자 출력 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 점자 출력 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 작동 유체의 열팽창으로 인해 돌출하는 출력핀을 이용하여 점자를 정확하게 인식할 수 있는 점자 출력 모듈 및 이를 구비하는 점자 출력 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 점자 출력 모듈은 열팽창하는 작동 유체를 이용하여 점자의 도트에 해당하는 출력핀을 개구로 돌출시킴으로써, 점자를 용이하게 인식할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 점자 출력 모듈은 점자의 각 도트별로 독립된 열팽창부를 구비하고 있으며 각 열팽창부를 단열 수단을 통해 서로 분리시킴으로써, 인접한 열팽창부로 열이 전달되는 것을 방지하여 정확한 점자 출력이 가능하다.

점자, 점자 출력,

Description

열팽창하는 작동유체에 의해 돌출하는 출력핀을 구비하는 점자 출력 모듈{Braille module comprising ouput-pin extruded by thermal expanding fluid}

본 발명은 점자 출력 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 작동 유체의 열팽창으로 인해 돌출하는 출력핀을 이용하여 점자를 정확하게 인식할 수 있는 점자 출력 모듈 및 이를 구비하는 점자 출력 장치에 관한 것이다.

컴퓨터, 이동통신 단말기, PDA, PMP 등의 각종 전자 및 휴대 전자 장치의 보급도가 증대되고 있다. 이러한 전자 장치들의 사용은 디지털 정보에의 접근 여부를 결정함으로써 다른 형태의 디지털 디바이드(digital divide)를 야기하고 있는데, 기존의 통상적인 전자 장치들은 신체적인 어려움을 수반하지 않은 비장애인을 기준으로 설계되기 때문에, 장애인들의 접근성이 어려웠다.

이에 따라, 장애인들의 사용을 가능하게 하는 각종 장치들이 개발되고 있는데, 그 중에서도 시각 장애인들에게 정보를 촉각으로써 제공하기 위한 다양한 점자 출력 장치가 개발 상용화되고 있다.

보급화된 점자 출력 장치로는 점자 표시 방식이 프랑스의 브레일(Braille)에 의해 고안된 이후, 1969년에 상용화된 Optacon을 시작으로 최근 (주)힘스 코리아 사(社)의 '브레일 한소네'에 이르기까지 다양한 제품이 상용화되었다.

이러한 종래 기술에 따른 점자 출력 장치는, 사용되는 액츄에이터의 유형에 따라 다양한 방식이 사용되는데, 그 중 대표적인 방식으로는 솔레노이드 방식, 압전체 방식, 고분자 유전체 방식 등이 있다. 솔레노이드 방식은 코일에 입력되는 전기적 신호에 따라 자기장이 발생하고 코일 내에 배치되는 플런져가 힘을 받아 이동함으로써 점자를 출력하는 방식이다. 압전체 방식은 압전체에 인가되는 전기적 신호에 따라 길이가 변하고 변화된 길이의 압전체에 의해 직접적으로 점자를 인식하는 방식이다. 그리고, 고분자 유전체는 실리콘이나 우레탄과 같이 유전율이 높은 고분자 재료의 양면에 전극을 입히고 전압을 가하여 상호간에 발생되는 인력에 의해 고분자 유전체를 두께 방향으로 압축하고 면적 방향으로 팽창시키는 원리를 이용하는 방식이다.

하지만, 솔레노이드 방식은 점자 출력 요소로서의 솔레노이드를 소형 집적화시키는데 어려움이 수반되고, 압전체 방식은 길이가 긴 압전체에 길이 변화를 일으키기 위하여 양단에 인가되는 전위차의 크기가 상당하여 제어하기 어렵다는 문제점이 있다. 그리고, 고분자 유전체 방식은 원하는 소정의 고분자 재료의 부피 변화를 일으키기 위해서는 약 1~2㎸ 정도의 고압 전원을 공급해야 한다는 어려움이 수반되었다. 즉, 점자 출력 장치의 구동부 및/또는 구동부를 제어할 제어기를 소형화시키고 우수한 응답성을 수반하는 점자 출력 장치를 제공하기 어렵다는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 목적은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 소형으로 저렴하게 제작하여 휴대가 용이하며 우수한 응답성을 가지는 점자 출력 모듈 및 이를 구비하는 점자 출력 장치를 제공하는 것이다.

전술한 본 발명의 일면에 따른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 점자 출력 모듈은 상단에 배치되고 다수의 개구가 구비된 하우징과 하단에 배치되는 베이스를 포함하는 하우징부와, 다수의 개구와 각각 동심을 이루는 다수의 가이드 관통구를 구비하는 가이드부와, 다수의 가이드 관통구에 각각 삽입되어 있는 출력핀 및 개구의 하부에 각각 배치되어 있으며 열팽창시 상기 출력핀을 상기 개구 방향으로 돌출시키는 작동 유체를 구비하는 다수의 열팽창부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 일면에 따른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 점자 출력 장치는 상단에 배치되고 다수의 개구가 구비된 하우징과 하단에 배치되는 베이스를 포함하는 하우징부와, 다수의 개구와 각각 동심을 이루는 다수의 가이드 관통구를 구비하는 가이드부와, 다수의 가이드 관통구에 각각 삽입되어 있는 출력핀과, 개구의 하부에 각각 배치되어 있으며 열팽창시 출력핀을 개구 방향으로 돌출시키는 작동 유체를 구비하는 다수의 열팽창부를 포함하는 출력 모듈 및 출력 모듈의 개구로 출력핀을 돌출시켜 소정의 점자를 형성하도록 상기 다수의 열팽창부에 구비 된 작동 유체의 열팽창을 제어하는 제어 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

위에서 언급한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 점자 출력 모듈과 점자 출력 장치는 아래와 같은 효과를 가진다.

첫째, 본 발명에 따른 점자 출력 모듈은 열팽창하는 작동 유체를 이용하여 점자의 도트에 해당하는 출력핀을 개구로 돌출시킴으로써, 점자를 용이하게 인식할 수 있다.

둘째, 본 발명에 따른 점자 출력 모듈은 점자의 각 도트별로 독립된 열팽창부를 구비하고 있으며 각 열팽창부를 단열 수단을 통해 서로 분리시킴으로써, 인접한 열팽창부로 열이 전달되는 것을 방지하여 정확한 점자 출력이 가능하다.

셋째, 본 발명에 따른 점자 출력 장치는 출력하고자 하는 문자가 입력되는 입력부와 입력된 문자를 점자로 변환하는 변환부를 구비함으로써, 다양한 디지털 기기로부터 입력되는 문자를 용이하게 점자로 변환하여 출력할 수 있다.

이하 첨부한 도면을 참고로, 본 발명에 따른 점자 출력 모듈 및 이를 구비하는 점자 출력 장치에 대해 보다 구체적으로 살펴본다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 점자 출력 장치의 작동 예를 설명하는 도면이다.

도 1을 참고로 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 점자 출력 장치는 점자 출력 모듈(10)과 제어 모듈(20)로 구성되어 있다. PDA, 핸드폰, 노트북 등과 같은 문자 출력 장치(30)와 제어 모듈(20)은 케이블 단자(40)로 접속되어 있다. 제어 모듈(20)는 케이블 단자(40)를 통해 문자 출력 장치(30)로부터 출력하고자 하는 문자의 시퀀스를 입력받는다. 바람직하게, 케이블 단자는 USB 케이블 단자인 것을 특징으로 한다.

점자로 출력하고자 하는 문자의 시퀀스를 입력받은 제어 모듈(20)은 문자 시퀀스를 차례로 점자로 변환하고, 변환한 점자를 출력하기 위한 제어 명령을 점자 출력 모듈(10)로 출력한다. 점자 출력 모듈(10)은 M×N 행렬의, 적어도 하나 이상의 개구(1)를 구비하고 있다. 점자 출력 모듈(10)의 개구(1)로 점자를 표현하기 위한 출력핀이 돌출된다. 제어 모듈(20)로부터 입력된 제어 명령에 따라 개구(1)로 돌출되는 출력핀을 이용하여 소정의 점자가 표현된다. 바람직하게, 점자 출력 모듈(10)은 3×2 행렬의 개구(1)를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명이 적용되는 분야에 따라 제어 모듈(20)은 점자 출력 모듈(10)에 통합되어 제작될 수 있으며, 이는 본 발명의 범위에 속한다.

도 2를 참고로, 점자 출력 모듈을 통해 출력되는 점자의 일 예를 살펴보도록 한다. 점자 출력 모듈(10)은 3×2 행렬의 개구를 구비하고 있다. 점자 출력 모듈(10)에 구비되어 있는 개구를 상단 좌측부터 차례로 A₁ 내지 A₆라 한다. 점자가 3×2 행렬의 도트로 구성되어 있다고 가정하면, 상단 2개의 도트, 중간 좌측 도트 및 하단 우측의 도트로 구성된 점자를 출력하기 위하여 출력 모듈(10)은 A₁, A₂, A₃, A₆의 개구로 출력핀을 돌출시켜 점자를 출력한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 점자 출력 모듈(10)의 분해 사시도를 도시하고 있다.

도 3을 참고로 살펴보면, 점자 출력 모듈(10)은 상단부터 차례로 다수의 개구(111)를 구비하는 하우징(110), 하우징(110)에 구비되어 있는 다수의 개구(111)와 각각 동심을 이루는 다수의 가이드 관통구(121)를 구비하는 가이드부(120), 다수의 가이드 관통구(121)에 각각 삽입되어 있는 출력핀(130), 출력핀(130)의 하부에 각각 배치되어 있으며 열팽창하는 작동 유체를 구비하는 다수의 열팽창부(140), 열팽창부(140)를 감싸고 있는 단열부(150) 및 하단에 배치되는 베이스(160)를 포함하고 있다.

출력핀(130)은 가이드 관통구(121)에 삽입되어 개구(111)로 돌출되는 핀(131)과 핀(131)을 지지하는, 원통 또는 사각기둥 형상의 핀 지지대(133)로 구성되어 있다. 출력핀(130)의 하부에 배치되어 있는 열팽창부(140)의 작동 유체가 열팽창하여 부피가 증가하는 경우, 출력핀(130)의 핀(131)은 가이드 관통부(121)를 따라 상승하여 개구(111)로 돌출된다. 다수의 열팽창부(140) 중 점자를 구성하는 도트에 해당하는 열팽창부의 작동 유체로 열을 가함으로써, 점자의 도트에 해당하는 핀(131)들이 개구로 돌출되어 점자를 출력한다.

다수의 열팽창부(140)는 각각 단열부(150)에 감싸져 배치된다. 단열부(150)는 열팽창부(140)의 작동 유체를 열팽창시키기 위하여 작동 유체로 가해지는 열이 외부로 방출되는 것을 방지한다. 따라서 단열부(150)는 다수의 열팽창부 중 하나의 열팽창부에서 발생한 열이 인접한 열팽창부로 전달되는 것을 차단한다.

도 4는 본 발명에 따른 열팽창부의 분해 사시도를 도시하고 있다.

도 4를 참고로 살펴보면, 본 발명에 따른 열팽창부는 상단부터 탄성막(141), 마이크로 히터(143), 작동 유체(145) 및 작동 유체(145)를 내부에 저장하기 위한 공간을 구비하는 저장 챔버(147)로 구성되어 있다. 탄성막(141)은 작동 유체(145)를 저장하고 있으며 마이크로 히터(143)가 배치되어 있는 저장 챔버(147)의 상면에 접착된다.

마이크로 히터(143)로 전원을 인가하는 경우, 마이크로 히터(143)는 저항 발열하며 발생한 열을 작동 유체(145)로 제공한다. 마이크로 히터(143)에서 제공받은 열에 의해 작동 유체의 온도가 제1 임계 온도를 초과하는 경우, 작동 유체(145)는 열팽창하기 시작한다. 작동 유체(145)가 열팽창하여 부피가 증가함으로써, 작동 유체(145)는 탄성막(141)이 접착되어 있는 저장 챔버(147)의 상면으로 돌출된다. 작동 유체(145)로 열이 가해지는 경우, 제1 임계 시간 이내에 탄성막(141)을 돌출시키기 위하여, 즉 빠른 응답성을 갖도록 하기 위하여 탄성막(141)의 두께(D)는 작동 유체(145)의 열팽창을 이겨낼 수 있는 탄성력을 가지는 범위에서 최대한 얇아야 한다.

본 발명이 적용되는 분야에 따라 열팽창부는 MEMS 공정을 이용하여 소형으로 제작될 수 있으며 이는 본 발명의 범위에 속한다.

도 5는 점자 출력 모듈의 동작 예를 설명하기 위한 단면도를 도시하고 있다.

도 5(a)는 열팽창부(140a, 140b, 140c)의 작동 유체로 열이 가해지지 않은 상태를 도시하고 있다. 열팽창부(140a, 140b, 140c)의 마이크로 히터로 전원이 인 가되지 않는 경우, 열팽창부(140a, 140b, 140c)의 작동 유체로 열이 가해지지 않는다. 작동 유체로 열이 가해지지 않는 경우, 열팽창부(140a, 140b, 140c)의 작동 유체는 열팽창하지 않으며 열팽창부(140a, 140b, 140c)의 상면에 배치되어 있는 출력핀(130a, 130b, 130c)은 하우징(110)의 개구로 돌출되지 않는다.

도 5(b)는 열팽창부(140a, 140c)의 작동 유체로 열이 가해진 상태와 열팽창부(140b)의 작동 유체로 열이 가해지지 않은 상태를 도시하고 있다. 열팽창부(140a, 140c)의 마이크로 히터로 전원이 인가되어 열팽창부(140a, 140c)의 마이크로 히터는 저항 발열한다. 마이크로 히터에서 발생한 열은 열팽창부(140a, 140c)의 작동 유체로 전달되며 작동 유체는 전달된 열에 의해 열팽창하여 탄성막을 개구 방향으로 돌출시킨다. 따라서 열팽창부(140a, 140c)의 상면에 배치되어 있는 출력핀(130a, 130c)는 하우징(110)의 개구로 돌출된다.

한편, 열팽창부(140b)의 마이크로 히터로 전원이 인가되지 않기 때문에 열팽창부(140b)의 작동 유체로 열이 가해지지 않는다. 열팽창부(140b)의 작동 유체로 열이 가해지지 않는 경우, 열팽창부(140b)의 작동 유체는 열팽창하지 않으며 열팽창부(140b)의 상면에 배치되어 있는 출력핀(130b)은 하우징(110)의 개구로 돌출되지 않는다.

도 6은 점자 출력 모듈을 이용하여 점자를 인식하는 모습의 일 예를 도시하고 있다.

도 6을 참고로 살펴보면, 점자를 판독하기 위하여 사용자가 점자 출력 모듈(10)의 개구를 모두 덮도록 손가락(200)의 밑면을 점자 출력 모듈(10)에 갖다 놓 는다. 사용자의 손가락(200)의 밑면 피부와 점자 출력 모듈(10)의 개구를 통해 돌출한 출력핀이 서로 접촉하게 된다. 사용자는 점자 출력 모듈(10)의 개구로 돌출한 출력핀을 손가락(200)의 촉각으로 감지하여 점자를 판독하게 된다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 모듈(20)의 기능 블록도를 도시하고 있다.

도 7을 참고로 살펴보면, 입력 포트(300)를 통해 문자가 입력되는 경우, 변환부(310)는 입력된 문자를 점자로 변환한다. 입력 포트(300)를 통해 제어 모듈(20)은 PDA, 핸드폰, 노트북 등과 같은 각종 전자 및 휴대 전자 장치와 접속되며, 입력 포트(300)를 통해 각종 전자 및 휴대 전자 장치로부터 문자를 입력받는다. 바람직하게, 입력 포트(300)는 USB 포트인 것을 특징으로 한다. 저장부(320)에는 문자와 각 문자에 상응하는 점자들이 저장되어 있으며, 변환부(310)는 저장된 점자와 입력된 문자를 비교하여 입력된 문자를 점자로 변환한다.

점자 판단부(330)는 변환된 점자를 점자 출력 모듈에 출력하기 위하여 점자를 구성하는 도트의 위치를 판단한다. 예를 들어, 점자가 3×2 행렬로 구성되어 있으며 출력하고자 하는 점자가 상단 좌측/우측, 중간 좌측 및 하단 우측의 도트로 이루어졌다면, 점자 판단부(330)는 출력하고자 하는 점자가 상단 좌측/우측, 중간 좌측 및 하단 좌측의 도트로 구성되었음을 판단한다. 히터 제어부(340)는 판단된 도트에 상응하는 위치의 개구로 출력핀을 돌출시키기 위해, 열팽창부의 마이크로 히터로 인가되는 전원을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하여 점자 출력 모듈(10)로 출력한다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 점자 출력 장치의 작동 예를 설명하는 도면이다.

도 2는 점자 출력 장치를 통해 출력되는 점자의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 점자 출력 모듈(10)의 분해 사시도를 도시하고 있다.

도 4는 본 발명에 따른 열팽창부의 분해 사시도를 도시하고 있다.

도 5는 점자 출력 모듈의 동작 예를 설명하기 위한 단면도를 도시하고 있다.

도 6은 점자 출력 모듈을 이용하여 점자를 인식하는 모습의 일 예를 도시하고 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 모듈(20)의 기능 블록도를 도시하고 있다.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>

10: 점자 출력 모듈 20: 제어 모듈

30: 문자 출력 장치 110: 하우징

120: 가이드부 130: 출력핀

140: 열팽창부 150: 열차단부

160: 베이스부 300: 입력 포트

310: 변환부 320: 저장부

330: 점자 판단부 340: 히터 제어부

Claims (7)

1. 상단에 배치되고 다수의 개구가 구비된 하우징과 하단에 배치되는 베이스를 포함하는 하우징부;

   상기 다수의 개구와 각각 동심을 이루는 다수의 가이드 관통구를 구비하는 가이드부;

   상기 다수의 가이드 관통구에 각각 삽입되어 있는 출력핀; 및

   상기 출력핀의 하부에 각각 배치되어 있으며 열팽창시 상기 출력핀을 상기 개구 방향으로 돌출시키는 작동 유체를 구비하는 다수의 열팽창부를 포함하는 것을 특징으로 하는 점자 출력 모듈.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 열팽창부는

   열팽창하는 작동 유체;

   상기 작동 유체로 열을 가하는 마이크로 히터;

   상기 작동 유체와 마이크로 히터를 내부에 저장하기 위한 공간을 구비하는 저장 챔버; 및

   상기 저장 챔버의 상면에 접착되어 있으며, 상기 작동 유체의 열팽창시 상기 개구 방향으로 돌출되는 탄성막을 포함하는 것을 특징으로 하는 점자 출력 모듈.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 점자 출력 모듈은

   상기 열팽창부에서 발생한 열이 인접한 열팽창부로 전달되지 않도록 열을 차단하는 단열부를 더 구비하는 점자 출력 모듈.
4. 상단에 배치되고 다수의 개구가 구비된 하우징과 하단에 배치되는 베이스를 포함하는 하우징부와, 상기 다수의 개구와 각각 동심을 이루는 다수의 가이드 관통구를 구비하는 가이드부와, 상기 다수의 가이드 관통구에 각각 삽입되어 있는 출력핀과, 상기 개구의 하부에 각각 배치되어 있으며 열팽창시 상기 출력핀을 상기 개구 방향으로 돌출시키는 작동 유체를 구비하는 다수의 열팽창부를 포함하는 출력 모듈; 및

   상기 출력 모듈의 개구로 출력핀을 돌출시켜 소정의 점자를 형성하도록 상기 다수의 열팽창부에 구비된 작동 유체의 열팽창을 제어하는 제어 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 점자 출력 장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 제어 모듈은

   출력하고자 하는 점자를 구성하는 각 도트의 위치를 판단하는 점자 판단부; 및

   상기 판단한 각 도트의 위치에 해당하는 열팽창부의 작동 유체로 열을 가하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 점자 출력 장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 제어 모듈은

   출력하고자 하는 문자가 입력되는 입력 포트; 및

   상기 입력된 문자를 점자로 변환하고 상기 변환한 점자를 상기 점자 판단부로 출력하는 변환부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 점자 출력 장치
7. 제 6 항에 있어서, 상기 입력 포트는

   USB 입력 포트인 것을 특징으로 하는 점자 출력 장치.

Images