KR20100107996A - 터치면을 구비한 펜형 촉감 제시 장치와 그를 이용한 촉감 인터페이스 시스템 - Google Patents

터치면을 구비한 펜형 촉감 제시 장치와 그를 이용한 촉감 인터페이스 시스템 Download PDF

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이경노
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Abstract

본 발명은 터치면을 구비한 펜형 촉감 제시 장치와 그를 이용한 촉감 인터페이스 시스템에 관한 것으로, 상기 터치면을 구비한 펜형 촉감 제시 장치는 터치스크린과 접촉되기 쉽도록 일단이 좁아지는 헤드부와 일측에 형성된 하나의 개구를 가지는 본체 케이스와, 상기 본체 케이스에 수용되고 터치스크린의 가압 위치에서의 촉감 정보를 수신하는 통신부와, 상기 본체 케이스에 수용되고 상기 통신부로부터 수신한 촉감 정보에 따른 패턴과 크기의 구동신호를 생성하여 출력하는 촉감 제어부와, 상기 본체 케이스의 개구를 통하여 외부로 노출되어 있는 터치면을 진동시켜 접촉한 사용자의 손에 촉감을 제시하는 촉감 제시부와, 그리고 상기 본체 케이스에 수용되고 상기 촉감 제어부에서 입력되는 구동신호에 따라 상기 촉감 제시부에 구비된 터치면을 진동시키는 구동부를 포함하여 구성된다.
촉감, 펜, 터치스크린, 터치면, 휴대폰

Description

터치면을 구비한 펜형 촉감 제시 장치와 그를 이용한 촉감 인터페이스 시스템{Pen type tactile representive device having touch face and tactile interface system using thereof}
본 발명은 터치면을 구비한 펜형 촉감 제시 장치와 그를 이용한 촉감 인터페이스 시스템에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 펜 형태로 이루어져 있으며 상기 펜 형태의 본체 케이스의 일면에 터치면이 노출되어 있으며, 상기 펜 형태의 본체 케이스의 헤드부가 터치스크린에 접촉하는 접촉 위치에 따라 또는 터치스크린 상에 표시된 물체에 따라 상이한 고주파 진동으로 상기 터치면을 진동시켜 해당 위치 또는 해당 물체의 촉감을 상기 터치면을 파지한 사용자의 손에 느낄 수 있도록 하는 터치면을 구비한 펜형 촉감 제시 장치와 그를 이용한 촉감 인터페이스 시스템에 관한 것이다.
터치스크린은 스타일리스 펜(stylus pen)이나 사용자의 손으로 특정 영역을 가압하면, 그 터치스크린이 장착된 전자기기에 그 가압된 위치에 해당하는 입력신호를 전달할 수 있는 일종의 입력장치이다.
그러나, 터치스크린의 경우 사용자가 터치스크린의 특정 영역을 가압할 때, 사용자에게 전해지는 피드백이 없어 사용자는 터치스크린에 올바르게 입력이 이루어졌는지에 대해 알 수 없는 어려움이 있었다.
최근에는 이에 대응하기 위해 터치스크린이 장착되는 전자기기에 진동모터 등을 구비하여 사용자가 터치스크린을 조작하면, 진동모터가 동작하여 전자기기 전체를 진동시키는 장치가 개발되었다.
그러나, 이 또한 사용자는 직접 가압한 영역에 대한 피드백인지는 알 수 없어, 터치스크린의 조작감이 떨어지고, 터치스크린의 크기가 점점 커짐에 따라 그 전체를 진동시키기 위한 진동 모터 등의 구동부의 파워 역시 더욱 커져야만 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 사용자의 터치스크린의 조작에 대해 촉감의 형태를 가지는 피드백을 제공할 수 있는 터치면을 구비한 펜형 촉감 제시 장치와 그를 이용한 촉감 인터페이스 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 터치면을 구비한 펜형 촉감 제시 장치는, 터치스크린과 접촉되기 쉽도록 일단이 좁아지는 헤드부와 일측에 형성된 하나의 개구를 가지는 본체 케이스와, 상기 본체 케이스에 수용되고 터치스크린의 가압 위치에서의 촉감 정보를 수신하는 통신부와, 상기 본체 케이스에 수용되고 상기 통신부로부터 수신한 촉감 정보에 따른 패턴과 크기의 구동신호를 생성하여 출력하는 촉감 제어부와, 상기 본체 케이스의 개구를 통하여 외부로 노출되어 있는 터치면을 진동시켜 접촉한 사용자의 손에 촉감을 제시하는 촉감 제시부와, 그리고 상기 본체 케이스에 수용되고 상기 촉감 제어부에서 입력되는 구동신호에 따라 상기 촉감 제시부에 구비된 터치면을 진동시키는 구동부를 포함하여 이루어진다.
또한, 본 발명에 따른 터치면을 구비한 펜형 촉감 제시 장치는 상기 장치에 전원을 공급하기 위한 전원공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 터치면을 구비한 펜형 촉감 제시 장치에 있어 상기 구동신호의 동작 주파수는 1kHz 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 터치면을 구비한 펜형 촉감 제시 장치에 있어 상기 구동신호의 동작 주파수는 가청 주파수 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 터치면을 구비한 펜형 촉감 제시 장치의 구동부는 단일 구동기로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 터치면을 구비한 펜형 촉감 제시 장치에 있어 상기 단일 구동기는 압전소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 터치면을 구비한 펜형 촉감 제시 장치의 상기 촉감 제시부는, 상기 터치면의 한 측면에 연결된 다수의 발광소자를 구비한 발광부 및 상기 발광부에 대향하는 상기 터치면의 또 다른 측면에 연결된 다수의 수광소자를 구비한 수광부를 포함하며, 상기 터치면은 상기 촉감 제어부에서 전송된 촉감을 제시하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 터치면을 구비한 펜형 촉감 제시 장치의 촉감 제시부는, 상기 터치면에 연결된 다수의 힘센서를 포함하며, 상기 터치면은 상기 촉감 제어부에서 전송된 촉감을 제시하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 터치면을 구비한 펜형 촉감 제시 장치를 이용한 촉감 인터페이스 시스템은, 터치스크린을 구비하여 터치 스크린에 접촉이 있는 경우에 접촉 부위의 접촉 좌표를 검출하고 검출된 접촉 좌표에 해당하는 촉감 정보를 전송하는 전자기기와, 그리고 상기 터치스크린과 접촉되기 쉽도록 일단이 좁아지는 헤 드부와 일측에 형성된 하나의 개구를 가지고 있는 본체 케이스를 구비하고 있고, 상기 본체 케이스에 수용되며 본체 케이스의 개구를 통해 외부로 노출된 터치면을 구비하며, 상기 터치스크린 상에 상기 본체 케이스의 헤드부가 접촉한 상태에서 상기 전자기기에서 전송된 상기 터치스크린의 접촉 부위의 촉감 정보에 따라 해당되는 촉감이 사용자의 손에 제시되도록 상기 터치면을 진동시키는 터치면을 구비한 펜형 촉감 제시 장치를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 터치면을 구비한 펜형 촉감 제시 장치를 이용한 촉감 인터페이스 시스템에 있어, 상기 전자기기는 상기 터치스크린에 표시되는 영상의 촉감 정보를 저장하고 있는 메모리와, 상기 터치스크린에서 접촉 좌표를 입력받아 해당 접촉 좌표에 표시되는 촉감 정보를 메모리에서 읽어와서 출력하는 표시 제어부와, 그리고 상기 표시 제어부의 출력을 외부로 전송하는 제1 통신부를 포함하며, 상기 터치스크린은 상기 촉감 제시 장치의 헤드부가 표면에 접촉하는 경우에 접촉 좌표를 검출하여 출력하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 터치스크린의 일부는 가상의 촉감제시영역으로 구획되며, 상기 표시 제어부는 상기 터치스크린의 접촉 위치가 상기 촉감제시영역 내인지 여부에 따라 상기 촉감 제시 장치가 상이한 주파수로 상기 터치면을 진동시키도록 촉감 정보를 출력하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 터치면을 구비한 펜형 촉감 제시 장치를 이용한 촉감 인터페이스 시스템에 있어, 상기 터치면을 구비한 펜형 촉감 제시 장치는 상기 본체 케이스에 수용되고 터치스크린의 가압 위치에서의 촉감 정보를 상기 터치스크린 을 구비한 전자기기로부터 수신하는 제2 통신부와, 상기 본체 케이스에 수용되고 상기 제2 통신부로부터 수신한 촉감 정보에 따른 패턴과 크기의 구동신호를 생성하여 출력하는 촉감 제어부와, 상기 본체 케이스의 개구를 통하여 외부로 노출되어 있는 터치면을 진동시켜 접촉한 사용자의 손에 촉감을 제시하는 촉감 제시부와, 그리고 상기 본체 케이스에 수용되고 상기 촉감 제어부에서 입력되는 구동신호에 따라 상기 촉감 제시부에 구비된 터치면을 진동시키는 구동부를 포함하며, 상기 촉감 제시부는 상기 본체 케이스에 수용되어 있고, 상기 촉감 제시부에 구비된 터치면의 일단이 상기 구동부의 일단과 결합되어 있으며, 상기 터치스크린 상에 상기 본체 케이스의 헤드부가 접촉한 상태에서 상기 구동부에 의해 상기 터치면이 진동하고 그에 따라 상기 터치면을 파지한 사용자의 손에 촉감을 제시하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 펜 형태의 본체 케이스에 수용된 구동부를 통하여 구동부의 일측에 결합된 본체 케이스의 개구를 통하여 외부로 노출된 터치면을 촉감 제어부로부터 전송된 촉감 정보에 따라 상이한 고주파 진동으로 진동시켜 사용자가 접촉하는 부분의 촉감이 변화하는 조작감을 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 대형 터치스크린의 조작에 대해 촉감의 형태를 가지는 피드백을 제공하기 위해 상기 대형 터치스크린 전 체가 아닌 상기 대형 터치스크린에 접촉되는 펜 형태의 본체 케이스 외부에 노출된 터치면만을 진동시킴으로써 이를 구동하는 구동부의 크기가 감소되어 저전력, 저소음, 빠른 응답 및 소형화가 가능해지는 효과가 있다.
본 발명의 특징, 이점이 이하의 도면과 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
이하, 본 발명에 따른 터치면을 구비한 펜형 촉감 제시 장치와 이를 이용한 촉감 인터페이스 시스템의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치면을 구비한 펜형 촉감 제시 장치를 이용한 촉감 인터페이스 시스템(1000)을 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치면을 구비한 펜형 촉감 제시 장치를 이용한 촉감 인터페이스 시스템(1000)의 블록 구성도이다. 그리고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치면을 구비한 펜형 촉감 제시 장치(200)의 측 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치면을 구비한 펜형 촉감 제시 장치를 이용한 촉감 인터페이스 시스템(1000)은 터치스크린(110)을 구비하여 촉감 제시 장치(200)의 헤드부가 터치스크린(110)에 접촉되는 경우에 접촉 부위의 좌표를 검출하고 검출된 좌표에 해당하는 촉감 정보를 촉감 제시 장 치(200)로 전송하는 전자기기(100)와, 전자기기(100)에서 전송된 터치스크린(110)의 접촉 부위의 촉감 정보에 따라 해당되는 촉감이 발생되도록 구비된 터치면(251)을 상이한 고주파 진동으로 진동시켜 구동하는 터치면을 구비한 펜형 촉감 제시 장치(200)를 구비하고 있다.
여기에서, 터치스크린(110)이 구비된 전자기기(100)는 예를 들어 휴대전화, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), MP3(MPEG Audio Layer-3) 플레이어 등과 같은 휴대용 전자기기, 네비게이션, 모니터, ATM(Auto Teller Machine), 게임기, Kiosk 등과 같은 전자기기일 수 있다.
그리고, 이와 같은 전자기기(100)의 구성은 도 1과 2를 참조하면 터치면을 구비한 펜형 촉감 제시 장치(200)의 접촉 부위의 좌표를 검출하여 출력하는 터치스크린(110), 터치스크린(110)의 일면에 결합되는 영상 표시 패널(130), 영상 표시 패널(130)에 표시되는 화면 속의 버튼, 아이콘, 물체 등에 대한 표면 촉감 정보를 저장하고 있는 메모리(170), 터치스크린(110)과 촉감 제시 장치(200)의 접촉 부위의 좌표를 입력받은 좌표에 해당하는 부위의 촉감 정보를 메모리(170)에서 읽어와서 출력하는 표시 제어부(150), 표시 제어부(150)에서 출력되는 촉감 정보를 터치면을 구비한 펜형 촉감 제시 장치(200)에 전송하기 위한 통신부(190)를 구비하고 있다.
이와 같은 구성에서, 터치스크린(110)은 촉감 제시 장치(200) 등의 외부 물체와의 접촉시에 접촉에 따른 접촉 좌표 정보를 출력하는 것으로, 다양한 방식으로 구성되어 있다. 예를 들어 터치스크린(110)은 접촉식 정전용량방식, 압력식 저항막 방식, 초음파 방식, 적외선 광센서식 중 어느 하나로 구성될 수 있다.
그리고, 영상 표시 패널(130)은 예를 들어 LCD패널과 같이 영상을 표시할 수 있는 부분으로, 전자기기(100)의 출력부로서의 기능을 수행할 수 있다.
영상 표시 패널(130)은 표시 제어부(150)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 표시 제어부(150)에 의해 전자기기(100)의 동작 상태에 따른 다양한 형태의 영상을 표시할 수 있다. 영상 표시 패널(130)은, 예를 들어, 버튼, 아이콘, 스크롤바 등과 같이 사용자의 메뉴선택의 대상이 되는 대상물을 표시할 수 있다.
한편, 메모리(170)는 영상 표시 패널(130)을 통하여 표시되는 화면상의 버튼이나, 아이콘, 스크롤바 등과 같은 대상 물체의 촉감 정보를 저장하고 있다.
그리고, 표시 제어부(150)는 영상 표시 패널(130)에 원하는 영상이 표시되도록 제어하고, 터치스크린(110)에서 촉감 제시 장치(200)가 접촉한 접촉 부위의 접촉 좌표 정보가 입력되면 해당 접촉 좌표에 버튼이나, 아이콘이나, 스크롤바 등의 대상물체가 있는지를 판정하여 해당 대상물체가 있으며 해당 대상물체의 촉감 정보를 메모리(170)에서 읽어와서 통신부(190)를 통하여 촉감 제시 장치(200)로 전송한다.
그리고, 통신부(190)는 표시 제어부(150)에서 입력된 촉감 정보를 촉감 제시 장치(200)의 통신부(220)로 전송하는 것으로, 유선 또는 무선을 통하여 전송하며 무선 통신으로는 블루투스 등의 근거리 통신방식이 사용될 수 있으나, TCP/IP, UDP, RF 등의 기타 무선통신 모듈로 대체되어 실시 가능하다.
그리고, 터치면을 구비한 펜형 촉감 제시 장치(200)는 도 1 내지 도 3을 참 조하면, 터치스크린(110)과 접촉되기 쉽도록 일단이 좁아지는 헤드부와 일측에 형성된 하나의 개구를 가지는 통상의 본체 케이스(210)와, 본체 케이스(210)에 수용되고 전자기기(100)의 터치스크린(110)과 본체 케이스(210)의 일부(예를 들면, 헤드부)가 접촉하는 부위의 촉감 정보를 수신하는, 다시 말해 전자기기(100)의 통신부(190)에서 전달되는 촉감 정보를 수신하는 통신부(220), 본체 케이스(210)에 수용되고 통신부(220)로부터 수신한 촉감 정보에 따른 패턴과 크기의 구동신호를 생성하여 출력하는 촉감 제어부(230), 본체 케이스(210)의 개구를 통하여 외부로 노출되어 있는 터치면(251)을 진동시켜 접촉한 사용자의 손에 촉감을 제시하는 촉감제시부(250), 본체 케이스(210)에 수용되고 촉감 제어부(230)에서 입력되는 구동신호에 따라 상기 촉감 제시부(250)에 구비된 터치면(251)을 진동시키는 구동부(240)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 상기 각 부에 전원을 공급하기 위한 전원공급부(260)를 포함할 수 있다.
여기에서, 통신부(220)는 전자기기(100)의 통신부(190)로부터 촉감 정보를 전송받는 것으로, 유선 또는 무선을 통하여 전자기기(100)의 통신부(190)와 통신을 수행하며 무선 통신으로는 블루투스 등의 근거리 통신방식이 사용될 수 있으나, TCP/IP, UDP, RF 등의 기타 무선통신 모듈로 대체되어 실시 가능하다.
그리고, 촉감 제어부(230)는 전자기기(100)의 표시 제어부(150)에서 전송된 촉감 정보에 따른 패턴이나 크기를 결정하여 그에 따른 구동신호를 생성하여 구동부(240)로 출력한다.
구동부(240)는 촉감 제어부(230)에서 전송된 촉감 정보에 따라 촉감 제시 부(250)에 구비된 터치면(251)의 표면의 촉감이 변화되도록 상이한 고주파 진동으로 상기 터치면(251)을 진동시킬 수 있다.
여기서, 상기 구동부(240)는 단일 구동기로서 바(bar) 형태로 형성되어 있으며, 이러한 단일 구동기의 일측과 터치면(251)의 일측이 서로 결합되어 있다. 이러한 단일 구동기는, 예를 들면, 압전 소자가 사용될 수 있으며, 상기 압전 소자는 분극 방향에 따라 다양한 형태의 고주파 진동을 구현할 수 있다.
다음으로, 촉감 제시부(250)는 상기 본체 케이스(210)에 수용되어 있으며, 상기 촉감 제시부(250)의 터치면(251)은 상기 본체 케이스(210)의 개구를 통해 외부로 노출되어 있고 상기 터치면(251)의 일단이 상기 구동부(240)의 일단과 결합되어 있으며, 상기 터치스크린 상에 상기 본체 케이스(210)의 헤드부가 접촉한 상태에서 상기 구동부(240)에 의해 상기 터치면(251)이 진동하고 그에 따라 상기 터치면(251)을 파지한 사용자의 손에 촉감을 제시한다.
이러한 상기 촉감 제시부(250)의 터치면(251)은 일반적인 터치스크린일 수도 있고, 광센서 또는 힘센서 또는 그 조합으로 구성된 터치면(251)일 수도 있다.
보다 자세하게 도 4a를 참조하면, 상기 촉감 제시부(250)는 상기 터치면(251)의 한 측면에 연결된 다수의 발광소자를 구비한 발광부(253) 및 상기 발광부에 대향하는 상기 터치면(251)의 또 다른 측면에 연결된 다수의 수광소자를 구비한 수광부(255)를 포함하여 구성되며, 상기 터치면(251)은 촉감 제어부(230)로부터 전송된 촉감을 제시한다. 그리고, 도 4b를 참조하면, 상기 촉감 제시부(250)는 상기 터치면(251)에 연결된 다수의 힘센서(257)를 포함하여 구성되며, 상기 터치 면(251)은 촉감 제어부(230)로부터 전송된 촉감을 제시한다.
따라서, 도 4a와 4b에 도시된 바와 같은 광센서와 힘센서를 사용한 터치면(251)은 사용자가 손가락 등을 사용하여 상기 터치면(251)에 접촉하거나 가압할 때 접촉 부위에 따라 불이 켜지게 하거나, 접촉 부위 또는 가압 부위에 따라 상이한 입력신호가 발생되게 할 수 있다.
다시 말해, 상기 촉감 제시부(250)는 이러한 터치면(251)을 통하여 촉감 제어부(230)로부터 전송된 촉감을 제시할 뿐만 아니라, 상술한 바와 같은 광센서 또는 힘센서를 구비한 터치면(251)을 통해 스크롤 및 버튼입력 등과 같은 입력기능을 수행할 수 있다.
이와 같은 구성을 갖는 터치면을 구비한 펜형 촉감 제시 장치(200)와 그를 이용한 촉감 인터페이스 시스템(1000)의 동작을 살펴보면 아래와 같다.
사용자가 촉감 제시 장치(200)의 헤드부를 전자기기(100)의 터치스크린(110)에 접촉시키면, 터치스크린(110)은 촉감 제시 장치(200)의 헤드부가 접촉한 위치에 해당하는 좌표를 검출하여 표시 제어부(150)로 전송한다.
그러면, 표시 제어부(150)는 촉감 제시 장치(200)가 지시하고 있는 좌표를 터치스크린(110)에서 입력받아 촉감 제시 장치(200)가 접촉한 터치스크린(110)의 해당 좌표에 아이콘 또는 스크롤바 등의 대상 물체가 있는지를 판단한다.
표시 제어부(150)는 판단 결과, 대상 물체가 있으면 대상 물체에 해당하는 촉감을 메모리(170)에서 읽어와서 통신부(190)를 통하여 촉감 제시 장치(200)의 통신부(220)로 전송한다.
이처럼 메모리(170)에 대상 물체의 촉감 정보를 저장해두면 표시 제어부(150)가 메모리(170)를 참조하여 용이하게 촉감 정보를 생성하여 촉감 제시 장치(200)로 전송할 수 있다.
한편, 촉감 제시 장치(200)의 통신부(220)는 전자기기(100)의 통신부(190)로부터 전송되는 촉감 정보를 전송받아 촉감 제어부(230)로 전송한다.
그러면, 촉감 제어부(230)는 전송받은 촉감 정보에 해당하는 패턴과 크기를 갖는 구동신호를 생성하여 구동부(240)에 제공한다.
구동부(240)는 촉감 제어부(230)에서 입력되는 패턴과 크기에 따라 구비된 압전소자를 통해 고주파 진동을 발생하여 대응되는 주파수를 터치면(251)에 전달하여 상기 터치면(251)을 진동시킨다. 그러면, 촉감 제시 장치(200)의 본체 케이스(210)의 일면 형성된 개구를 통해 노출된 촉감 제시부(250)의 터치면(251)을 파지하고 있는 사용자의 손에 촉감이 전달된다.
이처럼, 촉감 제어부(230)는 전자기기(100)로부터 사용자의 가압 위치에 대한 촉감 정보를 수신하고, 그 촉감 정보에 따라 구동부(240)가 터치면(251)을 상이한 주파수로 진동시키도록 구동부(240)를 제어할 수 있다.
즉, 촉감 제어부(230)는 사용자가 터치스크린부(110)를 가압하는 가압 위치가 변화하는 경우, 그에 따라 구동부(240)의 동작 주파수를 달리하여, 터치스크린(110)의 표면의 촉감이 계속적으로 변화하고 있는 것과 같은 조작감을 사용자에게 제공할 수 있다.
도 5와 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 촉감 인터페이스 시스템(1000)의 동작원리를 나타낸 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 사용자가 터치스크린(110)의 표면에 접촉하여 그 표면 위를 이동하는 경우, 터치스크린(110)이 손가락의 이동하는 속도(Vm) 보다 느린 속도(Vv)로 진동한다면, 사용자는 터치스크린(110)의 표면의 질감에 따른 촉감과 함께 손가락의 이동 방향과 반대 방향의 마찰력(F)을 느낄 수 있다.
그러나, 도 6에 도시된 바와 같이, 터치스크린(110)이 사용자의 손가락이 이동하는 속도(Vm')보다 터치스크린(110)이 더 빠른 속도(Vv')로 진동하는 경우, 사용자는 손가락이 이동하는 방향과 동일한 방향의 마찰력(F')을 느낄 수 있다. 다시 말해, 터치스크린(110)의 표면의 마찰력이 감소한 것과 같은 촉감을 느낄 수 있다.
한편, 사람의 피부에는 여러 수용기들이 존재하며, 각각의 수용기들은 주파수 범위에 따라 서로 다른 정보를 뇌로 전달할 수 있다. 그 가운데 진동을 수용하는 파시니 소체(Pacinian corpuscule)는 10 ~ 500 Hz범위에서 진동을 감지할 수 있다.
따라서, 500 Hz이상으로 터치스크린(110)을 진동시킨다면, 사용자에게 진동이 아닌 터치스크린(110)의 표면의 마찰력의 감소로 인한 촉감이 변화된 것으로 인식될 수 있는 정보를 사용자에게 제공할 수 있다.
사용자에 따라 진동으로 인식할 수 있는 범위의 주파수는 조금씩 상이할 수 있고, 예를 들어 1kHz이상의 주파수로 터치스크린(110)이 진동하는 경우 대부분의 사용자가 터치면(251)의 표면의 촉감이 변화된 것으로 인식할 수 있다.
또한, 가청주파수인 20kHz이상에서 터치스크린(110)이 진동한다면 진동으로 인한 소음을 사용자가 인식할 수 없어, 사용자는 터치스크린(110)의 표면의 촉감이 변화된 정보만을 인식할 수 있다.
이와 같은 동작원리는 터치스크린(110)에 터치면(251)을 구비한 펜형 촉감 제시 장치(200)가 접촉하는 경우에 터치스크린(110)을 진동시키지 않고 촉감 제시 장치(200)의 터치면(251)을 진동시키는 경우에도 동일하게 촉감 제시 장치(200)를 파지하고 있는 사용자가 촉감을 느끼도록 할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자기기(100)로 휴대전화(400)가 사용된 경우의 제1 동작을 나타낸 평면도이다. 휴대전화(400)는 사용자의 조작에 의해 정보를 입력받고, 영상 표시 패널(130)을 통해 휴대전화(400)의 동작을 출력하며, 촉감 제시 장치(200)는 터치면(251)의 진동에 의해 촉감이 변화하는 조작감을 제공할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 영상 표시 패널(130)을 통해 복수의 아이콘(410)이 표시될 수 있다. 복수의 아이콘(410)은 격자 형태를 가지며, 영상 표시 패널(130)에 표시될 수 있으며, 이때 표시 제어부(150)는 터치스크린(110)의 일부를 가상의 촉감제시영역(420)으로 구획할 수 있다.
촉감제시영역(420)은 터치스크린(110)의 일부를 구획하여 형성되는 영역으로, 사용자에게 촉감제시영역 내에서 터치스크린(110)의 표면의 촉감을 터치스크린(110)의 표면 가운데 촉감제시영역(420) 외의 영역의 촉감과 다르게 전달할 수 있는 영역을 말할 수 있다.
촉감제시영역(420)은 영상 표시 패널(130) 상에 표시되는 아이콘(410) 또는 스크롤바(415)와 같이 사용자의 조작에 의해 정보를 입력받기 위해 표시되는 영상의 형태에 따라 다른 형태로 설정될 수 있다.
예를 들어, 영상 표시 패널(130) 상에 아이콘(410)이 표시되면, 촉감제시영역(420)은 아이콘(410)이 표시되는 영역과 그 외의 영역을 구분하기 위해, 아이콘(410)의 위치 및 형상과 같이 터치스크린 상에 설정될 수 있으며, 그와 반대로 터치스크린(110) 가운데 아이콘(410)이 표시되는 영역을 제외한 부분에 설정될 수 있다.
즉, 촉감제시영역(420)은 복수의 아이콘(410) 사이에 형성될 수 있다. 이때, 표시 제어부(150)는, 가압 위치가 촉감제시영역(420) 외에 있는 경우, 촉감 제시 장치(200)의 촉감 제어부(230)에 촉감 정보를 제공하지 않는다.
그러나, 터치스크린(110)의 가압 위치가 촉감제시영역(420) 내에 있는 경우, 표시 제어부(150)는, 구동부(240)가 500Hz이상으로 터치면(251)을 진동시킬 수 있도록, 촉감 제어부(230)에 촉감정보를 제공한다.
따라서, 사용자의 촉감 제시 장치(200)가 복수의 아이콘(410)을 드래그하면, 사용자는 복수의 아이콘(410) 사이에서는 아이콘(410)이 형성된 부분과 상이한 촉감을 느끼게 되어, 터치스크린(110)의 표면이 촉감이 상이한 가상의 영역으로 구획된 것과 같은 느낌을 받을 수 있다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자기기로 휴대전화(400)가 사용된 경우의 제2 동작을 나타낸 평면도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 영상 표시 패널(130)은 휴대전화(400)에 저장된 사진을 표시할 수 있으며, 그 일측에는 사진을 선택할 수 있는 복수의 아이콘(410)을 길이 방향으로 표시할 수 있다.
복수의 아이콘(410) 사이에는 촉감제시영역(420)으로 구획될 수 있으며, 터치스크린(110)의 가압 위치가 촉감제시영역(420) 내에 있는 경우, 표시 제어부(150)는 촉감 제시 장치(200)의 촉감 제어부(230)에 촉감 정보를 제공하여 촉감 제어부(230)가 구동부(240)에 구동 신호를 인가하여, 터치면(251)이 500Hz이상으로 진동하여 사용자가 터치스크린(110)의 표면의 촉감이 변화된 것과 같은 조작감을 제공할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자기기(100)로 휴대전화(400)가 사용된 경우의 제3 동작을 나타낸 평면도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 영상 표시 패널(130)에는 복수의 아이콘(410)이 표시될 수 있으며, 촉감제시영역(420)은 아이콘(410)의 가장자리를 따라 환형의 형태로 터치스크린(110)의 일부를 구획할 수 있다.
터치스크린(110)의 가압 위치가 촉감제시영역(420) 내에 있는 경우, 터치면(250)은 500Hz이상으로 진동하여, 사용자는 아이콘(410)의 가장자리의 경계 부분의 촉감이 상이하게 인식할 수 있으며, 이로 인해 사용자는 시각적으로 아이콘(410)을 인식할 수 있을 뿐만 아니라 촉감으로 아이콘(410)을 인식할 수 있게 된다.
도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자기기(100)로 휴대전화(400)가 사용된 경우의 제4 동작을 나타낸 도면이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 영상 표시 패널(130)에는 가로로 연장된 형태의 복수의 아이콘(410)이 세로 방향으로 표시될 수 있다. 이때, 촉감제시영역(420)은 복수의 아이콘(410)이 인접하고 있는 부분에, 아이콘(410)이 가로로 연장된 방향으로 형성될 수 있다.
따라서, 사용자는 터치스크린(110)의 표면을 상하로 드래그하면, 아이콘(410)이 표시되는 영역과, 아이콘(410) 사이의 영역에서 상이한 촉감을 느낄 수 있어, 영상 표시 패널(130)에 표시되는 영상과 일체감을 가지는 조작감을 제공받을 수 있게 된다.
도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자기기(100)로 휴대전화(400)가 사용된 경우의 제5 동작을 나타낸 도면이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 휴대전화(400)에 저장된 음원 파일을 재생하는 경우, 영상 표시 패널(130)에는 볼륨을 조절할 수 있는 스크롤바(415)가 가로로 표시될 수 있다.
이때, 촉감제시영역(420)은 스크롤바(415)가 연장되는 길이 방향으로 불연속적으로 형성될 수 있다. 각각의 촉감제시영역(420)은 스크롤바(415)를 따라 서로 이격되며 배치되어, 터치스크린(110)의 일부를 구획할 수 있다.
따라서, 사용자가 볼륨을 조절하기 위해 스크롤바(415)를 드래그하면, 사용자의 터치면(251)을 구비한 펜형 촉감 제시 장치(200)가 스크롤바(415)를 따라가는 동안 상기 터치면(251)을 통해 상이한 촉감을 느낄 수 있어, 촉감이 변화하는 조작감을 느낄 수 있게 된다.
도 12는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자기기(100)로 휴대전화(400)가 사용된 경우의 제6 동작을 나타낸 도면이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 휴대전화(400)에 저장된 음원파일을 저장할 때, 환형의 형태를 가지는 스크롤바(415)가 영상 표시 패널(130)에 표시될 수 있다.
이때, 상술한 바와 같이, 촉감제시영역(420)은 스크롤바(415)가 표시되는 터치스크린(110) 상에 스크롤바(415)가 연장되는 원형의 방향을 따라 불연속적으로 형성되어, 사용자의 터치면(251)을 구비한 펜형 촉감 제시 장치(200)가 환형의 스크롤바(415)를 따라 이동하는 동안 상기 터치면(251)을 통해 상이한 촉감을 느끼게 되어, 사용자는 촉감이 변화하는 조작감을 느낄 수 있게 된다.
도 13은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자기기(100)로 휴대전화(400)가 사용되는 경우의 제7 동작을 나타낸 도면이다. 도 13에 도시된 바와 같이, 휴대전화(400)의 게임기능을 실행하여, 피아노 건반이 영상 표시 패널(130)을 통해 표시될 수 있다. 건반은 사용자의 조작에 의해 정보를 입력받을 수 있는 아이콘(410)일 수 있으며, 촉감제시영역(420)은 피아노 건반의 사이에 형성될 수 있다.
따라서, 사용자는 건반 사이의 터치스크린(110)을 터치하는 동안 상이한 촉감을 느낄 수 있으며, 터치스크린(110)의 표면의 촉감이 변화되는 조작감을 느낄 수 있다.
도 14는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자기기(100)로 대형스크린(500)이 사용되는 경우의 제1 동작을 나타낸 평면도이다. 도 14에 도시된 바와 같이, 대형스크린(500)의 표면에서 터치면(251)을 구비한 펜형 촉감 제시 장치(200)를 이용하여 아이콘이나 물체의 드래그 앤 드랍 할 때 촉감 제시 장치의 이동에 따라 상기 터치면(251)을 통해 촉감이 변화되는 조작감을 느낄 수 있다. 이는 상기 대형스크린(500) 상에서 스크롤바를 스크롤하거나 그림 그리기 등의 작업을 수행할 때도 마 찬가지로 대형스크린(500)의 표면의 촉감이 변화되는 조작감을 느낄 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치면을 구비한 펜형 촉감 제시 장치를 이용한 촉감인터페이스 시스템(1000)을 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치면을 구비한 펜형 촉감 제시 장치를 이용한 촉감 인터페이스 시스템(1000)의 블록 구성도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치면을 구비한 촉감 제시 장치(200)의 측 단면도.
도 4a와 4b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치면을 구비한 촉감 제시 장치(200)의 촉감 제시부(250)의 일례를 나타내는 도면.
도 5와 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치면을 구비한 촉감 제시 장치를 이용한 촉감 인터페이스 시스템(1000)의 동작원리를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자기기(100)로 휴대전화(400)가 사용된 경우의 제1 동작을 나타낸 평면도.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자기기로 휴대전화(400)가 사용된 경우의 제2 동작을 나타낸 평면도.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자기기로 휴대전화(400)가 사용된 경우의 제3 동작을 나타낸 평면도.
도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자기기로 휴대전화(400)가 사용된 경우의 제4 동작을 나타낸 평면도.
도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자기기로 휴대전화(400)가 사용된 경우의 제5 동작을 나타낸 평면도.
도 12는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자기기로 휴대전화(400)가 사용된 경우의 제6 동작을 나타낸 평면도.
도 13은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자기기로 휴대전화(400)가 사용된 경우의 제7 동작을 나타낸 평면도.
도 14는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자기기(100)로 대형스크린(500)이 사용되는 경우의 제1 동작을 나타낸 평면도.
<도면의 주요 부위에 대한 부호의 설명>
1000: 촉감 인터페이스 시스템
100: 전자기기 110: 터치스크린
130: 영상 표시 패널 150: 표시 제어부
170: 메모리 190: 통신부
200: 촉감 제시 장치 220: 통신부
230: 촉감 제어부 240: 구동부
250: 촉감 제시부 251: 터치면
253: 발광부 255: 수광부
257: 힘센서 260: 전원공급부

Claims (12)

  1. 터치스크린과 접촉되기 쉽도록 일단이 좁아지는 헤드부와 일측에 형성된 하나의 개구를 가지는 본체 케이스;
    상기 본체 케이스에 수용되고 터치스크린의 가압 위치에서의 촉감 정보를 수신하는 통신부;
    상기 본체 케이스에 수용되고 상기 통신부로부터 수신한 촉감 정보에 따른 패턴과 크기의 구동신호를 생성하여 출력하는 촉감 제어부;
    상기 본체 케이스의 개구를 통하여 외부로 노출되어 있는 터치면을 진동시켜 접촉한 사용자의 손에 촉감을 제시하는 촉감 제시부; 및
    상기 본체 케이스에 수용되고 상기 촉감 제어부에서 입력되는 구동신호에 따라 상기 촉감 제시부에 구비된 터치면을 진동시키는 구동부를 포함하며,
    상기 촉감 제시부는 상기 본체 케이스에 수용되어 있고, 상기 촉감 제시부에 구비된 터치면의 일단이 상기 구동부의 일단과 결합되어 있으며, 상기 터치스크린 상에 상기 본체 케이스의 헤드부가 접촉한 상태에서 상기 구동부에 의해 상기 터치면이 진동하고 그에 따라 상기 터치면을 파지한 사용자의 손에 촉감을 제시하는 것을 특징으로 하는 터치면을 구비한 펜형 촉감 제시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 통신부, 촉감 제어부, 촉감 제시부, 구동부에 전원을 공급하기 위한 전원공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치면을 구비한 펜형 촉감 제시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 구동신호의 동작 주파수는 1kHz 이상인 것을 특징으로 하는 터치면을 구비한 펜형 촉감 제시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 구동신호의 동작 주파수는 가청 주파수 이상인 것을 특징으로 하는 터치면을 구비한 펜형 촉감 제시 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 구동부는 단일 구동기로 이루어진 것을 특징으로 하는 터치면을 구비한 펜형 촉감 제시 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 단일 구동기는 압전소자를 포함하는 것을 특징으로 하 는 터치면을 구비한 펜형 촉감 제시 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 촉감 제시부는
    상기 터치면의 한 측면에 연결된 다수의 발광소자를 구비한 발광부; 및
    상기 발광부에 대향하는 상기 터치면의 또 다른 측면에 연결된 다수의 수광소자를 구비한 수광부를 포함하며, 상기 터치면은 상기 촉감 제어부에서 전송된 촉감을 제시하는 것을 특징으로 하는 터치면을 구비한 펜형 촉감 제시 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 촉감 제시부는
    상기 터치면에 연결된 다수의 힘센서를 포함하며, 상기 터치면은 상기 촉감 제어부에서 전송된 촉감을 제시하는 것을 특징으로 하는 터치면을 구비한 펜형 촉감 제시 장치.
  9. 터치스크린을 구비하여 터치 스크린에 접촉이 있는 경우에 접촉 부위의 접촉 좌표를 검출하고 검출된 접촉 좌표에 해당하는 촉감 정보를 전송하는 전자기기; 및
    상기 터치스크린과 접촉되기 쉽도록 일단이 좁아지는 헤드부와 일측에 형성된 하나의 개구를 가지고 있는 본체 케이스를 구비하고 있고, 상기 본체 케이스에 수용되며 본체 케이스의 개구를 통해 외부로 노출된 터치면을 구비하며, 상기 터치스크린 상에 상기 본체 케이스의 헤드부가 접촉한 상태에서 상기 전자기기에서 전송된 상기 터치스크린의 접촉 부위의 촉감 정보에 따라 해당되는 촉감이 사용자의 손에 제시되도록 상기 터치면을 진동시키는 촉감 제시 장치를 포함하여 이루어진 터치면을 구비한 펜형 촉감 제시 장치를 이용한 촉감 인터페이스 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전자기기는,
    상기 터치스크린에 표시되는 영상의 촉감 정보를 저장하고 있는 메모리;
    상기 터치스크린에서 접촉 좌표를 입력받아 해당 접촉 좌표에 표시되는 촉감 정보를 메모리에서 읽어와서 출력하는 표시 제어부; 및
    상기 표시 제어부의 출력을 외부로 전송하는 제1 통신부를 포함하며,
    상기 터치스크린은 상기 촉감 제시 장치의 헤드부가 표면에 접촉하는 경우에 접촉 좌표를 검출하여 출력하는 것을 특징으로 하는 터치면을 구비한 펜형 촉감 제시 장치를 이용한 촉감 인터페이스 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 터치스크린의 일부는 가상의 촉감제시영역으로 구획되며,
    상기 표시 제어부는 상기 터치스크린의 접촉 위치가 상기 촉감제시영역 내인지 여부에 따라 상기 촉감 제시 장치가 상이한 주파수로 상기 터치면을 진동시키도록 촉감 정보를 출력하는 것을 특징으로 하는 터치면을 구비한 펜형 촉감 제시 장치를 이용한 촉감 인터페이스 시스템.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 촉감 제시 장치는,
    상기 본체 케이스에 수용되고 터치스크린의 가압 위치에서의 촉감 정보를 상기 터치스크린을 구비한 전자기기로부터 수신하는 제2 통신부;
    상기 본체 케이스에 수용되고 상기 제2 통신부로부터 수신한 촉감 정보에 따른 패턴과 크기의 구동신호를 생성하여 출력하는 촉감 제어부;
    상기 본체 케이스의 개구를 통하여 외부로 노출되어 있는 터치면을 진동시켜 접촉한 사용자의 손에 촉감을 제시하는 촉감 제시부; 및
    상기 본체 케이스에 수용되고 상기 촉감 제어부에서 입력되는 구동신호에 따라 상기 촉감 제시부에 구비된 터치면을 진동시키는 구동부를 포함하며,
    상기 촉감 제시부는 상기 본체 케이스에 수용되어 있고, 상기 촉감 제시부에 구비된 터치면의 일단이 상기 구동부의 일단과 결합되어 있으며, 상기 터치스크린 상에 상기 본체 케이스의 헤드부가 접촉한 상태에서 상기 구동부에 의해 상기 터치면이 진동하고 그에 따라 상기 터치면을 파지한 사용자의 손에 촉감을 제시하는 것 을 특징으로 하는 터치면을 구비한 펜형 촉감 제시 장치를 이용한 촉감 인터페이스 시스템.
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