KR20230138773A - Apparatus for generating tactility stimulation - Google Patents
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Abstract
본 발명은 피부의 촉감 수용체중 마이스너 소체(압각, 촉각)가 5~100Hz 주파수대역의 압력에 반응하고 파시니 소체가 100~300Hz 주파수대역의 압력에 반응하며, 자유신경종말이 300Hz 이상의 주파수대역(대체로 300~500Hz)의 압력에 반응하는 것을 이용하되 본 발명의 촉감자극 발생장치(2)가 손가락 등과 같은 피부의 촉감 수용체가 느낄 수 있는 5~500Hz의 주파수대역 범위내의 촉감 진동을 선형액츄에이터인 압전진동체(10)가 발생하도록 촉감주파수 발생제어부(30)가 제어하며, 동시에 탄성케이스(4)나 탄성브라켓(8) 내부의 진동노출이 전용 허락되는 통로인 진동노출 전용개구(5)만을 통해서 압전진동체(10)의 촉감자극 진동이 본체 외부에 있는 피부접촉 국소패드(20)로만 전달되게 하여서 인체의 특정부위 피부에 촉감자극 진동이 직접적으로 전달되게 구성한 것이다.In the present invention, among the tactile receptors in the skin, Meissner's corpuscles (pressure, tactile) respond to pressure in the 5 to 100 Hz frequency band, Pasini's corpuscles respond to pressure in the 100 to 300 Hz frequency band, and free nerve endings respond to pressure in the 300 Hz or higher frequency band ( Generally, it responds to pressure of 300 ~ 500 Hz), but the tactile stimulation generator (2) of the present invention generates tactile vibration within the frequency range of 5 ~ 500 Hz that can be felt by tactile receptors on the skin, such as fingers, using a piezoelectric linear actuator. The tactile frequency generation control unit 30 controls the generation of the vibrating body 10, and at the same time, vibration exposure inside the elastic case 4 or the elastic bracket 8 is only allowed through the vibration exposure exclusive opening 5. The tactile stimulation vibration of the piezoelectric vibrator 10 is transmitted only to the skin-contacting local pad 20 outside the main body, so that the tactile stimulation vibration is directly transmitted to the skin of a specific area of the human body.
Description
본 발명은 햅틱디바이스를 이용하는 촉각자극 시스템에 관한 것으로, 특히 인체에 촉감을 실감있게 제시할 수 있는 촉감자극 발생장치에 관한 것이다. The present invention relates to a tactile stimulation system using a haptic device, and particularly to a tactile stimulation generating device that can realistically present tactile sensations to the human body.
요즈음 가상현실 구현기술이 발달하면서 사용자는 가상현실을 통해 더욱 구체적이고 실감나는 정보를 원하게 되었다. 이를 충족시키기 위해 개발된 것 중의 하나로서 진동에 의해 사용자에게 촉각을 전달하는 햅틱(haptic) 기술이 있다. 단순한 햅틱 기술은 현재 휴대폰에 널리 쓰이는 진동수단을 이용한 여러 알림 기능을 들 수 있으며, 이밖에도 수술 시뮬레이터(Surgery Simulator)나 게임 기기 등 여러 분야에 폭넓게 햅틱기술이 응용되고 있다. These days, as virtual reality implementation technology has developed, users have come to want more specific and realistic information through virtual reality. One of the things developed to meet this goal is haptic technology, which delivers a sense of touch to the user through vibration. Simple haptic technology includes various notification functions using vibration means that are currently widely used in mobile phones. In addition, haptic technology is widely applied to various fields such as surgery simulators and game devices.
특히 앞으로는 AR(Augmented Reality), VR(Virtual Reality), 메타버스 등 가상공간에서 이루어지는 콘텐츠의 등장으로 인해 컴퓨팅 장치의 출력수단으로서 모니터, 스피커와 더불어 햅틱 디바이스도 기본 장착되어질 전망이다. 이는 휴대용 전자기기 내에 햅틱 디바이스를 설치함으로써 사용자의 촉감인식률이 높다는 점 그리고 IT기기와의 연동성이 우수하다는 장점이 있기 때문이다.In particular, in the future, with the emergence of content in virtual spaces such as AR (Augmented Reality), VR (Virtual Reality), and Metaverse, haptic devices along with monitors and speakers are expected to be installed as output means for computing devices. This is because the advantage of installing a haptic device in a portable electronic device is that the user's tactile recognition rate is high and interoperability with IT devices is excellent.
휴대용 전자기기내 햅틱 디바이스(모터, 액츄에이터 등)는 진동체에 무게 추를 달아서 회전방향이나 선형방향으로 중력 가속도에 의한 진동을 발생시킨다. 그런데 이러한 방식은 햅틱 디바이스가 장착된 휴대용 전자기기 전체를 요동시켜서 인체에 진동을 전달하므로 인체에 촉감을 섬세하게 전달되지 못하게 하는 단점이 있다. Haptic devices (motor, actuator, etc.) in portable electronic devices attach a weight to a vibrating body and generate vibration due to gravitational acceleration in a rotational or linear direction. However, this method has the disadvantage of preventing the delicate sense of touch from being transmitted to the human body because it transmits vibration to the human body by shaking the entire portable electronic device equipped with the haptic device.
그러므로 인체에 다양하고 실감 있는 촉감 자극을 필요한 부위에 섬세하게 제시할 수 있다면 관련 사람들에게 큰 호응을 얻을 수 있을 것이다. Therefore, if we can delicately present diverse and realistic tactile stimulation to the body where it is needed, we will receive a great response from the people involved.
따라서 본 발명의 목적은 인체에 다양하고 실감 있는 촉감 자극을 특정부위에 섬세하게 직접 전달할 수 있는 촉감자극 발생장치를 제공함에 있다. Therefore, the purpose of the present invention is to provide a tactile stimulation generating device that can delicately directly deliver various and realistic tactile stimulation to a specific area of the human body.
본 발명의 다른 목적은 기계적 촉감자극방식중의 하나인 압전소자를 사용하면서도 국부적이며 높고 정밀한 촉감자극을 직접 전달할 수 있는 촉감자극 발생장치를 제공함에 있다. Another object of the present invention is to provide a tactile stimulation generator that can directly deliver local, high, and precise tactile stimulation while using a piezoelectric element, which is one of the mechanical tactile stimulation methods.
상기한 목적에 따른 본 발명은, 촉감자극 발생장치에 있어서, 외부로의 제한된 진동노출이 전용 허락되는 진동노출 전용개구와 내부에 진동작동공간부를 제공하는 탄성케이스와, 전극판의 양측면중 하나 이상에 압전소자판을 일체로 형성하고 전극판의 외곽부가 탄성케이스에 지지되며 탄성케이스 내부의 진동작동 공간부에 위치된 압전진동체와, 압전진동체의 판 심부 양측면중 하나 이상의 측면에 연결목부가 고정되며 진동노출 전용개구를 통해 탄성케이스의 외부로 노출된 피부접촉 국소패드와, 외부의 촉감자극 제어요구에 따라 피부의 촉감 수용체가 느낄 수 있는 5~500Hz의 주파수대역 범위내의 촉감 진동이 상기 압전진동체에 의해서 발생되도록 제어하는 촉감주파수 발생제어부로 구성함을 특징으로 한다. The present invention according to the above object, in the tactile stimulation generating device, an elastic case providing a vibration exposure opening exclusively allowing limited vibration exposure to the outside and a vibration operation space therein, and at least one of both sides of the electrode plate. A piezoelectric element plate is integrally formed, the outer portion of the electrode plate is supported by an elastic case, a piezoelectric vibrating body is located in the vibration operation space inside the elastic case, and a connecting neck is provided on one or more of the two sides of the plate core of the piezoelectric vibrating body. A skin-contacting local pad is fixed and exposed to the outside of the elastic case through a dedicated vibration exposure opening, and in response to an external tactile stimulation control request, tactile vibration within the frequency range of 5 to 500 Hz that can be felt by the tactile receptor on the skin is applied to the piezoelectric device. It is characterized by being composed of a tactile frequency generation control unit that controls the generation by the vibrating body.
또, 본 발명의 다른 견지에 따른 촉감자극 발생장치에 있어서, 외부로의 제한된 진동노출이 전용 허락되는 진동노출 전용개구와 진동작동공간을 제공하는 탄성브라켓과, 전극판의 양측면중 하나 이상에 압전소자판을 일체로 형성하고 전극판의 외곽부가 탄성브라켓에 지지되는 압전진동체와, 탄성브라켓에 지지된 압전진동체를 내장하는 하드케이스와, 압전진동체의 판 심부 양측면중 하나 이상의 측면에 연결목부가 고정되며 진동노출 전용개구를 통해 피부접촉 국소패드가 외부로 노출된 피부접촉 국소패드와, 외부의 촉감자극 제어요구에 따라 피부의 촉감 수용체가 느낄 수 있는 5~500Hz의 주파수대역 범위내의 촉감 진동주파수를 상기 압전진동체가 발생하도록 제어하는 촉감주파수 발생제어부로 구성함을 특징으로 한다. In addition, in the tactile stimulation generating device according to another aspect of the present invention, an elastic bracket providing a vibration exposure opening and a vibration operating space that exclusively allows limited vibration exposure to the outside, and a piezoelectric device on one or more of both sides of the electrode plate. The element plate is formed as one piece, and the outer portion of the electrode plate is connected to a piezoelectric vibrator supported by an elastic bracket, a hard case containing the piezoelectric vibrator supported by an elastic bracket, and one or more sides of the plate core of the piezoelectric vibrator. The neck is fixed and the skin-contact topical pad is exposed to the outside through a dedicated vibration exposure opening, and the tactile sensation within the frequency range of 5 to 500 Hz that can be felt by the skin's tactile receptors according to the external tactile stimulation control request. It is characterized by consisting of a tactile frequency generation control unit that controls the vibration frequency to be generated by the piezoelectric vibrating body.
또한 본 발명의 또 다른 견지로서 촉감자극 발생장치에 있어서, 외부로의 제한된 진동노출이 전용 허락되는 진동노출 전용개구와 내부에 진동작동공간부를 제공하는 탄성케이스와, 전극판의 양측면중 하나 이상에 압전소자판을 일체로 형성하고 전극판의 외곽부가 탄성케이스에 지지되며 탄성케이스 내부의 진동작동 공간부에 위치되어서 선형 진동하는 압전진동체와, 압전진동체의 판 심부 양측면중 하나 이상의 측면에 연결목부가 고정되며 진동노출 전용개구를 통해 탄성케이스의 외부로 노출된 피부접촉 국소패드와, 피부접촉 국소패드 상에 설치된 터치센서와, 외부의 촉감자극 제어요구나 터치센서에서의 터치감지중 하나 이상에 대응하여 피부의 촉감 수용체가 느낄 수 있는 5~500Hz의 주파수대역 범위내의 촉감 진동이 상기 압전진동체에 의해서 발생되도록 제어하는 촉감주파수 발생제어부로 구성함을 특징으로 한다. In addition, in another aspect of the present invention, in a tactile stimulation generating device, an elastic case providing a vibration exposure opening exclusively allowing limited vibration exposure to the outside and a vibration operation space inside, and at least one of both sides of the electrode plate The piezoelectric element plate is formed as one body, the outer part of the electrode plate is supported on the elastic case, and is located in the vibration operation space inside the elastic case and connected to the piezoelectric vibrating body that linearly vibrates, and one or more sides of the plate core of the piezoelectric vibrating body. At least one of a skin-contact topical pad with a fixed neck and exposed to the outside of the elastic case through a dedicated vibration exposure opening, a touch sensor installed on the skin-contact topical pad, and touch detection from an external tactile stimulation control element or touch sensor. In response, it is characterized by a tactile frequency generation control unit that controls the piezoelectric vibrating body to generate tactile vibration within the frequency range of 5 to 500 Hz that can be felt by the tactile receptor of the skin.
본 발명에 또 따른 견지로서 촉감자극 발생장치에 있어서, 외부로의 제한된 진동노출이 전용 허락되는 진동노출 전용개구와 진동작동공간을 제공하는 탄성브라켓과, 전극판의 양측면중 하나 이상에 압전소자판을 일체로 형성하고 전극판의 외곽부가 탄성브라켓에 지지되어서 선형 진동하는 압전진동체와, 탄성브라켓에 지지된 압전진동체를 내장하는 하드케이스와, 압전진동체의 판 심부 양측면중 하나 이상의 측면에 연결목부가 고정되며 진동노출 전용개구를 통해 피부접촉 국소패드가 외부로 노출된 피부접촉 국소패드와, 피부접촉 국소패드 상에 설치된 터치센서와, 외부의 촉감자극 제어요구나 터치센서에서의 터치감지중 하나 이상에 대응하여 피부의 촉감 수용체가 느낄 수 있는 5~500Hz의 주파수대역 범위내의 촉감 진동주파수를 상기 압전진동체가 발생하도록 제어하는 촉감주파수 발생제어부로 구성함을 특징으로 한다. In another aspect of the present invention, in a tactile stimulation generating device, an elastic bracket providing a vibration exposure opening and a vibration operation space that exclusively allows limited vibration exposure to the outside, and a piezoelectric element plate on one or more of both sides of the electrode plate. A piezoelectric oscillator formed as a single piece and the outer portion of the electrode plate is supported on an elastic bracket to vibrate linearly, a hard case containing the piezoelectric oscillator supported on an elastic bracket, and one or more of the two sides of the plate core of the piezoelectric oscillator. The connection neck is fixed and the skin-contact topical pad is exposed to the outside through a dedicated vibration exposure opening, a touch sensor installed on the skin-contact topical pad, and touch detection from an external tactile stimulation control request or touch sensor. It is characterized by comprising a tactile frequency generation control unit that controls the piezoelectric vibrating body to generate a tactile vibration frequency within the frequency range of 5 to 500 Hz that can be felt by the tactile receptor of the skin in response to one or more of the following.
그리고 본 발명에서는, 피부접촉 국소패드의 연결목부 주변을 감싸는 완충부재를 더 구비할 수 있으며, In addition, in the present invention, a cushioning member surrounding the connecting neck of the skin-contacting topical pad may be further provided,
피부접촉 국소패드와 탄성케이스의 상부측을 함께 덮는 외피막을 더 구비할 수도 있다. An outer shell covering both the skin-contact topical pad and the upper side of the elastic case may be further provided.
또한 본 발명은, 압전진동체의 압전소자판과 피부접촉 국소패드의 연결목부 간이 접착제를 매개로 접착 고정되게 구성함을 특징으로 하며, 더욱이 상기 접착제는 인장탄성율을 갖는 점성특성의 접착제로 구성함을 특징으로 한다. In addition, the present invention is characterized in that the piezoelectric element plate of the piezoelectric vibrator and the connecting neck of the skin-contacting topical pad are bonded and fixed through a simple adhesive, and further, the adhesive is composed of an adhesive with a viscous characteristic having a tensile modulus of elasticity. It is characterized by .
또한 본 발명에서, 압전진동체의 전극판에 면접촉되는 피부접촉 국소패드의 연결목부는 접촉 단면적의 직경사이즈가 압전진동체의 전극판의 직경사이즈의 30~60%가 되도록 구성함을 특징으로 한다. In addition, in the present invention, the connecting neck portion of the skin-contact topical pad that is in surface contact with the electrode plate of the piezoelectric vibrator is configured so that the diameter size of the contact cross-sectional area is 30 to 60% of the diameter size of the electrode plate of the piezoelectric vibrator. do.
본 발명은 촉감자극 발생장치를 구현하여서 인체에 국소적으로 다양하고 실감있는 촉감 자극을 섬세하게 직접 전달하는 장점이 있다. The present invention has the advantage of implementing a tactile stimulation generator to directly and delicately deliver diverse and realistic tactile stimulation locally to the human body.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 촉감자극 발생장치의 외관사시 구성도,
도 2는 도 1의 촉감자극 발생장치의 분해 사시 구성도,
도 3은 도 1의 촉감자극 발생장치의 단면 구성도,
도 4는 본 발명의 제1 실시예의 변형 예시에 따른 촉감자극 발생장치의 외관사시 구성도,
도 5는 도 4의 촉감자극 발생장치의 분해 사시 구성도,
도 6은 도 4의 촉감자극 발생장치의 단면 구성도,
도 7은 본 발명의 제1 실시예의 다른 변형 예시에 따른 촉감자극 발생장치의 외관사시 구성도,
도 8은 도 7의 촉감자극 발생장치의 분해 사시 구성도,
도 9는 도 7의 촉감자극 발생장치의 단면 구성도,
도 10은 본 발명의 제1 실시예의 또 다른 변형 예시에 따른 촉감자극 발생장치의 단면 구성도,
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 촉감자극 발생장치의 외관 사시 구성도,
도 12는 도 11의 촉감자극 발생장치의 분해 사시 구성도,
도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 촉감자극 발생장치의 외관 사시 구성도,
도 14는 도 13의 촉감자극 발생장치의 분해 사시 구성도,
도 15는 도 13의 촉감자극 발생장치의 단면 구성도,
도 16a 및 도 16b는 본 발명의 제3 실시예의 변형 예시에 따른 촉감자극 발생장치의 외관 사시 및 분해 사시 구성도,
도 17a 및 도 17b는 본 발명의 제3 실시예의 다른 변형 예시에 따른 촉감자극 발생장치의 외관 사시 및 분해 사시 구성도,
도 18은 본 발명의 제4 실시예로서 단면형 촉감자극 발생장치의 단면 구성도,
도 19는 본 발명의 제4 실시예로서 양면형 촉감자극 발생장치의 단면 구성도,
도 20은 본 발명에 따른 단면형 촉감자극 발생장치를 사용상태 예시도,
도 21은 본 발명에 따른 양면형 촉감자극 발생장치를 사용상태 예시도,
도 22는 본 발명의 압전진동체를 구성하는 압전소자판의 다양한 부착 예시 형태도,
도 23은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 촉감자극 발생장치의 와관 구성도,
도 24 내지 도 26은 본 발명의 실시예에 따른 촉감자극 발생장치에서 피부접촉 국소패드의 변형 형태를 예시한 도면.1 is an external perspective configuration diagram of a tactile stimulation generating device according to a first embodiment of the present invention;
Figure 2 is an exploded perspective view of the tactile stimulation generator of Figure 1;
Figure 3 is a cross-sectional configuration diagram of the tactile stimulation generating device of Figure 1;
Figure 4 is an external perspective configuration diagram of a tactile stimulation generating device according to a modified example of the first embodiment of the present invention;
Figure 5 is an exploded perspective view of the tactile stimulation generator of Figure 4;
Figure 6 is a cross-sectional configuration diagram of the tactile stimulation generating device of Figure 4;
Figure 7 is an external perspective configuration diagram of a tactile stimulation generating device according to another modified example of the first embodiment of the present invention;
Figure 8 is an exploded perspective view of the tactile stimulation generator of Figure 7;
Figure 9 is a cross-sectional configuration diagram of the tactile stimulation generating device of Figure 7;
Figure 10 is a cross-sectional configuration of a tactile stimulation generating device according to another modified example of the first embodiment of the present invention;
Figure 11 is an external perspective configuration diagram of a tactile stimulation generating device according to a second embodiment of the present invention;
Figure 12 is an exploded perspective view of the tactile stimulation generator of Figure 11;
Figure 13 is an external perspective configuration diagram of the tactile stimulation generating device according to the third embodiment of the present invention;
Figure 14 is an exploded perspective view of the tactile stimulation generator of Figure 13;
Figure 15 is a cross-sectional configuration diagram of the tactile stimulation generating device of Figure 13;
Figures 16a and 16b are external perspective and exploded perspective configuration diagrams of a tactile stimulation generating device according to a modified example of the third embodiment of the present invention;
17A and 17B are external perspective and exploded perspective configuration diagrams of a tactile stimulation generating device according to another modified example of the third embodiment of the present invention;
Figure 18 is a cross-sectional configuration diagram of a cross-sectional tactile stimulation generating device as a fourth embodiment of the present invention;
Figure 19 is a cross-sectional configuration diagram of a double-sided tactile stimulation generating device as a fourth embodiment of the present invention;
Figure 20 is an illustration of a state in which the cross-sectional tactile stimulation generating device according to the present invention is used;
Figure 21 is an illustration of a state in which the double-sided tactile stimulation generating device according to the present invention is used;
Figure 22 is a diagram of various attachment examples of the piezoelectric element plate constituting the piezoelectric vibrator of the present invention;
23 is a diagram illustrating the configuration of a tactile stimulation generating device according to various embodiments of the present invention;
Figures 24 to 26 are diagrams illustrating a modified form of a skin-contact topical pad in a tactile stimulation generating device according to an embodiment of the present invention.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
촉감은 가장 원초적인 감각이다. 촉감이란 외부 자극에 대해 반응하는 감각의 한 종류로서 어떤 물체를 만지거나 문지를 때 접촉에 의한 자극을 인지하는 것이다. 이 감각을 통하여 사물에 대한 가장 기본적인 정보를 획득하고 판단할 수 있다. Touch is the most primal sense. Touch is a type of sense that responds to external stimulation and involves recognizing stimulation through touch when touching or rubbing an object. Through this sense, we can obtain the most basic information about objects and make judgments.
인체의 피부는 촉감 수용체를 통해서 질감과 무게, 밀도와 압력, 온도 등을 읽어낼 수 있다. 인체의 피부에 분포한 촉감 수용체는 주로 손가락 끝과 손바닥에 많이 분포하고 있다. 피부의 촉감 수용체는 20여종이 넘지만, 그 중에서도 대표적인 것으로 진피층에 있고 가벼운 촉감과 압력을 느끼는 마이스너 소체(Meissner's corpuscle), 진피의 가장 깊은 곳에 있으며 강한 압력과 진동을 느끼는 파시니 소체(Pacini corpuscles), 표피 끝에 있으며 간지러운 느낌이나 가려운 느낌과 같은 가벼운 촉감을 느끼는 자유신경종말(Free nerve ending) 등이 있으며, 촉감수용체에 전달된 촉감 자극은 신경을 통해서 촉감을 담당하는 뇌부위로 전달된다. The human skin can read texture, weight, density, pressure, and temperature through tactile receptors. Tactile receptors distributed on the human skin are mainly distributed in the fingertips and palms. There are more than 20 types of touch receptors in the skin, but the most representative ones are Meissner's corpuscles, which are located in the dermal layer and sense light touch and pressure, and Pacini corpuscles, which are located in the deepest part of the dermis and sense strong pressure and vibration. , There are free nerve endings at the end of the epidermis that sense light touch, such as a tickling or itchy feeling. The tactile stimulation transmitted to the tactile receptors is transmitted through nerves to the brain area responsible for the sense of touch.
본원 발명자는 마이스너 소체(압각, 촉각)가 5~100Hz 주파수대역의 압력에 반응하고, 파시니 소체가 100~300Hz 주파수대역의 압력에 반응하며, 자유신경종말이 300Hz 이상의 주파수대역(대체로 300~500Hz)의 압력에 반응하는 것을 인식하였다. The inventor of the present application believes that Meissner's corpuscles (pressure and tactile sensations) respond to pressure in the 5 to 100 Hz frequency band, that Pasini's corpuscles respond to pressure in the 100 to 300 Hz frequency band, and that free nerve endings respond to pressure in the frequency band of 300 Hz or more (generally 300 to 500 Hz). ) was recognized to respond to pressure.
이에 따라 본 발명의 촉감자극 발생장치는 피부의 촉감 수용체가 느낄 수 있는 5~500Hz의 주파수대역 범위내의 촉감 진동을 압전진동체가 발생하도록 제어하며, 동시에 내부의 진동노출이 전용 허락되는 통로인 진동노출 전용개구를 통해서 압전진동체의 촉감자극 진동이 인체의 특정부위 피부에 직접적으로 전달되게 하는 피부접촉 국소패드를 구비한다.Accordingly, the tactile stimulation generator of the present invention controls the piezoelectric vibrating body to generate tactile vibrations within the frequency range of 5 to 500 Hz that can be felt by the tactile receptors of the skin, and at the same time, the vibration exposure, which is a passage exclusively allowing internal vibration exposure, It is provided with a skin-contacting local pad that allows the tactile stimulation vibration of the piezoelectric vibrator to be directly transmitted to the skin of a specific area of the human body through a dedicated opening.
본 발명의 촉감자극 발생장치는 압전효과(Piezo electric effect)를 이용하여 촉감 진동을 발생시키는 촉감 진동수단임과 동시에 성인 엄지나 검지 손톱크기만한 사이즈를 가진다. 또 본 발명의 촉감자극 발생장치(2)는, 도 23의 (a) 내지 (c)의 외관도에서와 같이 내부 압전진동체(10)에 연결된 피부접촉 국소패드(20)를 진동노출 전용개구(5)를 통해 외부에 노출되게 구비하되 본체가 다소 납작한 원통형태(제1 실시예)[도 23의 (a)]나 납작한 사각통형 형태(제2 실시예)[도 23의 (b)] 또는 납작한 밴더형태(제3 실시예)[도 23의 (c)]로 구성할 수 있다. The tactile stimulation generating device of the present invention is a tactile vibration means that generates tactile vibration using the piezo electric effect, and has a size about the size of an adult's thumb or index finger nail. In addition, the
도 23의 (a)에 도시된 바와 같이 본 발명의 촉감자극 발생장치(2)의 본체가 납작한 원통형태로 구현된 제1 실시 예에 관련된 외관 사시 도면은 도 1, 도 4 및 도 7이 있고, 도 23의 (b)에 도시된 바와 같이 본 발명의 촉감자극 발생장치(2)의 본체가 납작한 사각통형태로 구현된 제2 실시 예에 관련된 외관 사시 도면은 도 11이 있으며, 또 도 23의 (c)에 도시된 바와 같이 본 발명의 촉감자극 발생장치(2)의 본체가 납작한 밴더형태로 구현된 제3 실시 예에 관련된 외관 사시 도면은 도 13 및 도 16a, 도 17a가 있다.As shown in Figure 23 (a), the external perspective drawings related to the first embodiment of the tactile
도 1 내지 도 10은 납작한 원통형태로 구현된 본 발명의 제1 실시예들에 관련된 것이고, 도 11 내지 도 12는 납작한 사각통형 형태로 구현된 본 발명의 제2 실시예에 관련된 것이며, 도 13 내지 도 17a 및 도 17b는 납작한 밴더(piezo bender)형태로 구현된 본 발명의 제3 실시예에 관련된 것이다. 1 to 10 relate to the first embodiment of the present invention implemented in the form of a flat cylindrical shape, Figures 11 to 12 relate to the second embodiment of the present invention implemented in the form of a flat rectangular cylinder, and Figure 13 17A and 17B relate to a third embodiment of the present invention implemented in the form of a flat bender (piezo bender).
먼저 도 1 내지 도 10을 참조하여 납작한 원통형태로 구현된 본 발명의 제1 실시예들을 설명한다. First, the first embodiments of the present invention implemented in a flat cylindrical form will be described with reference to FIGS. 1 to 10.
도 1은 본 발명의 제1 실시예(납작한 원통형태)에 따른 촉감자극 발생장치(2)의 외관 사시 구성도이고, 도 2는 도 1의 촉감자극 발생장치(2)의 분해 사시 구성도이며, 도 3은 도 1의 촉감자극 발생장치(2)의 단면 구성도이다. Figure 1 is an external perspective configuration diagram of the tactile
도 4는 본 발명의 제1 실시예의 변형 예시에 따른 촉감자극 발생장치(2)의 외관사시 구성도이고, 도 5는 도 4의 촉감자극 발생장치(2)의 분해 사시 구성도이며, 도 6은 도 4의 촉감자극 발생장치(2)의 단면 구성도이다. Figure 4 is an external perspective configuration diagram of the tactile
도 7은 본 발명의 제1 실시예의 다른 변형 예시에 따른 촉감자극 발생장치(2)의 외관사시 구성도이고, 도 8은 도 7의 촉감자극 발생장치(2)의 분해 사시 구성도이며, 도 9는 도 7의 촉감자극 발생장치(2)의 단면 구성도이다. 그리고, 도 10은 본 발명의 제1 실시예의 또 다른 변형 예시에 따른 촉감자극 발생장치(2)의 단면 구성도이다. Figure 7 is an external perspective configuration diagram of the tactile
본 발명의 촉감자극 발생장치(2)는 전극판(12)의 양측면중 하나 이상에 압전소자판(14)을 일체로 형성하고 전극판(12)의 외곽부를 탄성케이스(4)나 탄성브라켓(8)에 의해 지지되는 압전진동체(10)를 구비한다. The tactile stimulation generator (2) of the present invention integrally forms a piezoelectric element plate (14) on one or more of both sides of the electrode plate (12), and attaches the outer portion of the electrode plate (12) to an elastic case (4) or an elastic bracket ( It is provided with a piezoelectric vibrating body (10) supported by 8).
또 본 발명의 촉감자극 발생장치(2)는 압전진동체(10)의 촉감 진동이 인체 특정부위의 피부에 직접적으로 전달될 수 있도록 하기 위해, 외부로의 제한된 진동노출만이 전용 허락되는 진동노출 전용개구(5)를 갖도록 탄성케이스(4)나 탄성브라켓(8)을 구비함과 아울러 압전진동체(10)의 판체 심부 양측면중 하나 이상의 측면에 연결목부(20a)가 고정된 피부접촉 국소패드(20)를 구비한다. In addition, the
탄성케이스(4)나 탄성브라켓(8)은 전극판(12)와 압전소자판(14)으로 된 압전진동체(10)의 진동을 위한 진동작동공간부(7)를 구비하고, 압전진동체(10)의 촉감자극 진동이 본체 전체로는 발산되지 않고 오히려 방진이 이루어지며 오롯이 본체외부로 노출되어진 피부접촉 국소패드(20)에만 전달되도록 하는 진동노출 전용개구(5)를 구비한다. 본 발명에서 탄성브라켓(8)을 구비할 경우에는 케이스의 내구성을 위해서 보호용 하드케이스(24)를 더 포함한다(도 7 내지 도 10). The elastic case (4) or the elastic bracket (8) is provided with a vibration operating space part (7) for vibration of the piezoelectric vibrating body (10) made of an electrode plate (12) and a piezoelectric element plate (14), and the piezoelectric vibrating body The tactile stimulation vibration of (10) is not radiated to the entire main body, but rather is isolated from vibration, and is provided with a vibration exposure exclusive opening (5) so that it is transmitted only to the skin-contacting local pad (20) exposed to the outside of the main body. In the present invention, when the
한편 본 발명에 따른 촉감자극 발생장치(2)는 외부의 촉감자극 제어요구에 따라 압전진동체(10)가 피부의 촉감 수용체가 느낄 수 있는 5~500Hz의 주파수대역 범위내의 촉감자극 진동을 발생하도록 제어하는 촉감주파수 발생제어부(30)를 구비한다(도 3, 도 6, 도 9 및 도 10, 도 15, 도 18 및 도 19 참조). 촉감주파수 발생제어부(30)는 촉감주파수대역에 대응된 (-)/(+)나 (+)/(-)의 구동전압을 전선(16)을 통해서 압전진동체(10)에 인가한다. Meanwhile, the tactile stimulation generator (2) according to the present invention is such that the piezoelectric vibrating body (10) generates tactile stimulation vibration within the frequency range of 5 to 500 Hz that can be felt by the tactile receptor of the skin in response to an external tactile stimulation control request. It is provided with a tactile frequency
촉감주파수 발생제어부(30)는, 예컨대 외부의 촉감자극 제어요구에 따라 촉감자극 진동에 관련된 전반적인 제어를 수행하는 전용 제어기와, 촉감 진동신호로 변환하기 위한 아날로그 또는 디지털형태의 음향을 입력받는 음향신호입력부와, 입력된 음향신호를 증폭시켜 촉감 진동에 가장 적합한 신호로 변환하는 음향처리기와, 음향처리를 통해 변환된 촉감 진동신호를 이용하여 압전진동체(10)를 구동시키는 구동회로를 포함할 수 있으며, 구동회로를 통해서 압전진동체(10)가 피부의 촉감 수용체가 느낄 수 있는 5~500Hz의 주파수대역 범위내의 촉감자극 진동을 발생하도록 구동전압이 생성되는 것이다. The tactile frequency
본 발명의 압전진동체(10)는 2㎳ 이하의 빠른 응답시간을 갖는 압전소자 작동방식의 엑츄에이터이다. 더욱이 본 발명 압전진동체(10)의 압전소자 작동방식은 가청주파수대역인 20~20,000Hz에 대응하는 충분히 진동작동을 허락함은 물론이고, 압전진동체(10)가 피부의 촉감 수용체가 느낄 수 있는 5~500Hz의 주파수대역 범위내의 촉감자극 진동을 하는 것도 허락한다. The
본 발명에서 압전진동체(10)를 구성하는 전극판(12)은 윈형이나 정사각형 또는 직사각형으로 된 박판형태이며, 압전소자판(14)은 박판형 전극판(12)의 일측면이나 양측면중 하나에 일체로 형성된 구조이다. In the present invention, the
도 22에 도시된 압전 진동체(10)를 참조하면, 도 22의 (a)는 박판형 전극판(12)의 일측면에 압전소자판(14)이 일체로 형성된 유니모프형 구조이며, 도 22의 (b)는 박판형 전극판(12)의 양측면에 각 압전소자판(14)이 일체로 형성된 바이모프형 구조이며, 도 22의 (c)는 박판형 전극판(12)의 일측면에 다층의 압전소자판(14)들이 일체로 형성된 멀티모프형 구조이다. Referring to the piezoelectric vibrating
본 발명의 실시예들에 따른 전극판(12)과 압전소자판(14)이 포함된 압전진동체(10)는 두개의 전선(16)을 통해서 촉감주파수 발생제어부(30)로부터 (-)/(+)나 (+)/(-)의 구동전압이 인가됨으로써 구동된다. 전선(16)은 가요성 인쇄회로(FPC: flexible printed circuit) 케이블로 구성하는 것이 바람직하다. The piezoelectric vibrating
전극판(12)과 압전소자판(14)에 (-)/(+)나 (+)/(-) 전압을 교대로 걸어주면 수축현상과 팽창현상이 반복 발생하되, 탄성케이스(도 3 및 도 6의 4)나 탄성브라켓(도 9 및 도 10의 8)이 끼움홈선(6)을 통해 디스크형 전극판(12)의 외주부나 외곽부를 잡고 있는 관계로 그 심부측을 상하 정점으로 하는 상하방 굴곡변위가 촉감 진동을 생성하는 것이다. When (-)/(+) or (+)/(-) voltage is applied alternately to the
본 발명에서 압전진동체(10)의 구성요소중 디스크형 전극판(12)은 진동운동의 수용이 가능한 황동(brass)이나 니켈 등과 같은 합금금속재질이나 도전피막을 갖는 탄소섬유재질로 구성될 수 있다. In the present invention, among the components of the
그리고, 본 발명의 압전진동체(10)의 구성요소중 압전소자판(14)은 피에조 세라믹(Piezo ceramic), EAP(Electro Active Polymer) 등을 채용하는 것이 바람직하다. 피에조 세라믹 중에서는 PZT계, PT계, PZT복합계 등을 사용하고, EAP 중에서는 IPMC(Ionic Polymer Metal Composite), EPAM(Electroactive PolymerArtificial Muscle), MFC(Macro Fiber Composite), 기타 전도성 필러를 첨가한 고분자 복합체 액츄에이터 등을 사용하는 것도 가능하다. And, among the components of the
또한 본 발명에서 압전소자판(14)은 도 22의 (a)에서와 같이 박판형 전극판(12)의 일측면에만 부착되어 평면방향으로 신축하는 유니모프(unimorph)형 압전판으로서 설치하는 것이 바람직하며, 필요에 따라서는 도 22의 (b)와 같이 박판형 전극판(12)의 양면에 압전소자판(14)을 부착한 바이모프(bimorph)형 압전판을 사용하는 것도 가능한 것이다. 또 큰 힘을 내도록 하기 위해 도 22의 (c)에서와 같이 다수 압전소자판층이 적층된 멀티모프(multimorph)형 압전판을 박판형 전극판(12)의 일측면에 설치하는 것도 가능하다. In addition, in the present invention, the
압전진동체(10)를 구성하는 디스크 진동판체는 탄성케이스(도 3 및 도 6의 4)나 탄성브라켓(도 9 및 도 10의 8)이 갖는 끼움홈선(6)을 통해 전극판(12)의 외주부나 외곽부가 끼워지게 구성한다.The disk diaphragm body constituting the
본 발명에서 전극판(12)을 지지하는 탄성재질의 탄성케이스(4)나 탄성브라켓(8)은 압전소자판(14)이 일체형으로 부착된 디스크형 전극판(12)이 정확한 상하 진동운동을 할 수 있는 진동작동공간부(7)를 가짐은 물론이고, 전극판(12)의 외주부나 외곽부가 끼워질 수 있는 내벽부 끼움홈선(6)을 제공한다. 또한 본 발명에 따라 피부의 촉감 수용체가 느낄 수 있는 5~500Hz 주파수범위 내에서의 가변된 각 주파수대역별로 최대의 상하진동력이 본체 외부로 노출된 피부접촉 국소패드(20)측으로만 전달되도록 제한하는 진동노출 전용개구(5)를 가지며 본체 자체로는 진동이 발산되지 않도록 방진성을 갖는 탄성재질로 구성하되 수지재나 고무재 등으로 구성하는 것이 바람직하다. In the present invention, the
압전소자판(14)이 일체화된 디스크형 전극판(12)은 그 외주부나 외곽부가 탄성케이스(4)나 탄성브라켓(8)에 지지되면서도 그 상하 왕복진동운동이 자유로워야 한다. 이는 만일 압전소자판(14)이 일체화된 디스크형 전극판(12)의 외주부나 외곽부가 용접이나 접착 등으로 위치 고정이 되어버리면 공진주파수대역이 고정되어지는 바 그 공진주파수대역을 조금이라도 벗어나면 진동력이 급격히 감소되기 때문이다. 따라서 본 발명의 탄성케이스(4)나 탄성브라켓(8)은 끼움홈선(6)을 내벽에 가짐과 동시에 경도값은 쇼어경도(Shore hardness) 20~80을 갖도록 구성한다. 즉 쇼어 A 경도계 기준으로는 20~80의 경도값을 가지며, 쇼어 D 경도계 기준으로는 30~70의 경도값을 갖는다.The disk-shaped electrode plate (12) with the piezoelectric element plate (14) integrated therein must be free of up and down reciprocating vibration movement while its outer periphery or outer portion is supported by the elastic case (4) or elastic bracket (8). This means that if the outer periphery or outer portion of the disk-shaped
즉 탄성재질의 탄성케이스(4)나 탄성브라켓(8)은 쇼어경도값이 낮을수록 진동에 의한 소음이 줄어들게 하는 이점이 있으나 본 발명의 촉감자극 진동장치(2)에서 원하는 진동전달특성도 저하시키는 불리함이 함께 존재한다. 이러한 점을 감안하여서 본 발명의 탄성케이스(4)나 탄성브라켓(8)은 진동 소음이 줄여지면서도 진동전달특성은 양호하게 되도록 하는 바람직한 범위인 쇼어경도값 20~80을 갖는다. In other words, the elastic case (4) or elastic bracket (8) made of elastic material has the advantage of reducing noise due to vibration as the shore hardness value is lower, but it also reduces the vibration transmission characteristics desired in the tactile stimulation vibration device (2) of the present invention. Disadvantages exist together. Taking this into account, the elastic case (4) or elastic bracket (8) of the present invention has a shore hardness value of 20 to 80, which is a desirable range to ensure good vibration transmission characteristics while reducing vibration noise.
한편 본 발명의 촉감자극 발생장치(2)에서 피부접촉 국소패드(20)는 압전진동체(10)의 촉감 진동이 인체의 피부에 직접적으로 전달될 수 있도록 하는 수단으로서 본체의 외부로 노출되며, 탄성케이스(4)나 탄성브라켓(8)에 의해 마련된 진동노출 전용개구(5)를 통하는 피부접촉 국소패드(20)의 연결목부(20a)가 압전진동체(10)의 판체 심부에 접착 고정된다. Meanwhile, in the
피부접촉 국소패드(20)는 인체의 피부중 촉감 수용체가 많이 분포된 손가락 끝이나 손바닥의 특정 부분에 촉감진동을 직접 그리고 민감하게 전달할 수 있는데 적합한 국소 사이즈 즉 손톱크기나 손가락 한두마디 크기로 정해지는 것이 바람직하다.The skin-contact topical pad (20) can directly and sensitively transmit tactile vibration to a specific part of the fingertips or palm where many tactile receptors are distributed among the human skin, and has an appropriate local size, that is, the size of a fingernail or one or two fingers. It is desirable.
피부접촉 국소패드(20)는 경질플라스틱이나 알루미늄과 같은 가벼운 경량 비철소재로 구성하는 것이 바람직하다. The skin-contact
그리고, 압전진동체(10)의 전극판(12)에 면접촉되는 피부접촉 국소패드(20)의 연결목부(20a)는 그 접촉 단면적의 직경사이즈가 압전진동체(10)의 전극판(12)의 직경사이즈의 30~60%가 되도록 구성한다. 이는 피부접촉 국소패드(20)의 연결목부(20a)가 전극판(12)의 상하진동운동을 방해하지 않으면서도 전극판(12)에 안정적으로 부착될 수 있도록 하기 위함이다. In addition, the connecting
피부접촉 국소패드(20)의 연결목부(20a)와 전극판(12)간을 고정하기 위해 개재되는 접착제(26)는 인장탄성율을 갖는 점성특성의 접착제나 접착테이프로 구성하여서 전극판(12)의 상하진동운동을 방해하지 않도록 한다. The adhesive 26 interposed to fix the connecting
그리고, 본 발명의 촉감자극 발생장치(2)는 피부접촉 국소패드(20)의 연결목부(20a) 주변을 감싸는 완충부재(18)를 구비한다. 완충부재(18)는 연결목부(20a) 보다 넓은 피부접촉 국소패드(20)를 받침해주어서 피부접촉 국소패드(20)가 사용중 균형감을 갖도록 해주며 쿠션감도 부여한다. In addition, the tactile stimulation generating device (2) of the present invention is provided with a cushioning member (18) surrounding the connecting neck portion (20a) of the skin-contacting topical pad (20). The cushioning
본 발명의 제1 실시예의 변형 예시에서는 도 4 내지 6에 도시된 바와 같이, 마감필름으로서 피부접촉 국소패드(20)와 탄성케이스(4)의 상부측을 함께 덮는 외피막(22)을 더 구비한다. 외피막(22)은 보호층을 형성하며 외부의 이물질이 압전진동체(10)의 전극판(12)내로 침입되는 것을 방지한다. In a modified example of the first embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 4 to 6, an
본 발명의 제1 실시예(도 1 내지 도 3)나 제1 실시예의 변형 예시(도 4 내지 도 6)에서는 탄성케이스(4)를 갖도록 구성하고 있는데, 이러한 구성에 내구성을 보강하기 위해 보호용 하드케이스(24)를 더 구비하는 것이 본 발명의 제1 실시예의 다른 변형 예시들이며, 도 7 내지 도 10에 도시되어 있다. In the first embodiment of the present invention (FIGS. 1 to 3) or a modified example of the first embodiment (FIGS. 4 to 6), it is configured to have an
도 7 내지 도 9에서는 탄성케이스(4) 대신에 탄성브라켓(8)을 사용하고 또 탄성브라켓(8)을 감싸는 보호용 하드케이스(24)가 상하케이스(24a)(24b)로 구성하는 예시를 보여주고, 도 10은 도 7 내지 도 9의 또 다른 변형 예시로서 탄성브라켓(8)을 감싸는 보호용 하드케이스(24)가 통체로 된 예시를 보여주고 있다. 7 to 9 show an example in which an elastic bracket (8) is used instead of the elastic case (4), and the protective hard case (24) surrounding the elastic bracket (8) is composed of upper and lower cases (24a) and (24b). 10 shows another modified example of FIGS. 7 to 9 in which the protective
도 7은 본 발명의 제1 실시예의 다른 변형 예시에 따른 촉감자극 발생장치(2)의 외관 사시 구성도이고, 도 8은 도 7의 촉감자극 발생장치(2)의 분해 사시 구성도이며, 도 9는 도 7의 촉감자극 발생장치(2)의 단면 구성도이다. 도 7 내지 도 9의 구성에서는 외피막(22)까지 구비된 형태를 보여주고 있다. Figure 7 is an external perspective configuration diagram of the tactile
다음으로 도 11 내지 도 12를 참조하여 납작한 사각통형태로 구현된 본 발명의 제2 실시예를 설명한다. Next, a second embodiment of the present invention implemented in the form of a flat square cylinder will be described with reference to FIGS. 11 and 12.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 촉감자극 발생장치(2)의 외관 사시 구성이고, 도 12는 도 11의 촉감자극 발생장치(2)의 분해 사시 구성도이다. FIG. 11 is an external perspective view of the tactile
도 11 및 도 12에 도시된 제2 실시예에 따른 촉각자극 발생장치(2)는 탄성케이스(4)가 납작한 사각통체이고 피부접촉 국소패드(20)가 사각판체인 것을 제외하고는 본 발명의 제1 실시예에서와는 그 구성 및 기능이 동일하며, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 사각통체형 탄성케이스(4)의 네군대 내벽에 형성된 끼움홈선(6)에는 사각 박판형 압전진동체(10)의 전극판(12)의 외곽 4곳이 끼워져서 지지된다. The tactile stimulation generating device (2) according to the second embodiment shown in FIGS. 11 and 12 according to the present invention, except that the elastic case (4) is a flat rectangular cylinder and the skin-contact topical pad (20) is a square plate. The structure and function are the same as those in the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted. The four outer edges of the
그 다음으로 도 13 내지 도 17을 참조하여 납작한 밴더형태로 구현된 본 발명의 제3 실시예들을 설명한다. Next, third embodiments of the present invention implemented in the form of a flat bander will be described with reference to FIGS. 13 to 17.
도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 납작한 밴더형태의 촉감자극 발생장치(2)의 외관 사시 구성도이고, 도 14는 도 13의 촉감자극 발생장치(2)의 분해 사시 구성도이며, 도 15는 도 13의 촉감자극 발생장치(2)의 단면 구성도이다. Figure 13 is an external perspective view of the flat bander-shaped
도 13 내지 도 15에 도시된 본 발명의 제3 실시예에 따른 밴더형태의 촉감자극 발생장치(2)는 길쭉한 장방형의 납작한 탄성케이스(34)를 구비하며, 길쭉한 장방형 압전진동체(10)의 전극판(12)의 좌우 양단이 탄성케이스(34)의 양단 끼움홈(6)에 걸림 지지되는 구성이다. The bander-shaped tactile
탄성케이스(34)의 일측은 닫힌 구조이고 타측에는 개구가 형성되며, 탄성케이스(34)의 타측 개구에는 압전진동체(10)와 함께 끼움홈선(6)을 형성된 마개부(34a)가 끼움결합되어서 압전진동체(10)가 탄성케이스(34)의 양단에 걸림고정되게 구성한다. One side of the
도 13 내지 도 15에 도시된 예에서와 같이 피부접촉 국소패드(20)의 연결목부(20a)는 피부접촉 국소패드(20)의 저부면중 중심점 인근에 좌우로 대칭시킨 2개가 디딤돌 형태로 구성될 수 있다. 그러면 밴더형태의 촉감자극 발생장치(2)가 완충부재(18)의 사용 없이도 구성 가능하다. As in the example shown in Figures 13 to 15, the connecting
도 16a 및 도 16b는 본 발명의 제3 실시예의 변형 예시에 따른 촉감자극 발생장치(2)의 외관사시 및 분해 사시 구성도이고, 도 17a 및 도 17b는 본 발명의 제3 실시예의 다른 변형 예시에 따른 촉감자극 발생장치(2)의 외관 사시 및 분해 사시 구성도이다. FIGS. 16A and 16B are external perspective and exploded perspective configuration diagrams of the tactile
도 16a,b 및 도 17a,b에 도시된 촉감자극 발생장치(2)에서 밴더형의 압전진동체(10)의 판체의 일면 심부에 피부접촉 국소패드(20)가 연결목부(20a)를 매개로 접착 고정된 상태이다. 피부접촉 국소패드(20)의 연결목부(20a)는 사각캡형태로 구성될 수 있다. 이때에는 피부접촉 국소패드(20)의 하방과 피부접촉 국소패드(20)의 연결목부(20a) 좌우에 완충부재(18)를 배치시키는 것이 바람직하다. In the tactile
도 16a 및 도 16b에서는 촉감자극 발생장치(2)가 밴더형의 압전진동체(10)의 좌우측단을 대응 지지하기 위한 좌우측 블록형 탄성브라켓(38a)(38b)을 구비하며, 탄성브라켓(38a)(38b)만을 끼움해주는 캡형 하드케이스(44a)(44b)를 구비한 예시를 보여주고 있다. 도 16a 및 도 16b에서는 개방형태의 진동노출 전용개구(5)와 진동작동공간부(7)가 마련된다. 16A and 16B, the tactile
도 17a 및 도 17b에서는 촉감자극 발생장치(2)가 밴더형의 압전진동체(10)의 좌우측단을 대응 지지하기 위한 좌우측 블록형 탄성브라켓(38a)(38b)을 구비하며, 탄성브라켓(38a)(38b)만을 끼움해줌과 아울러 바닥보호역할까지 하는 보트형 하드케이스(54)를 구비한 예시를 보여주고 있다. 도 17a 및 도 17b에서는 보트형 하드케이스(54)가 제공하는 진동노출 전용개구(5)와 진동작동공간부(7)를 구비한다. 17A and 17B, the tactile
도 18은 본 발명의 제4 실시예로서 단면형 촉감자극 발생장치(2)의 단면 구성도이고, 도 19는 본 발명의 제4 실시예로서 양면형 촉감자극 발생장치(2)의 단면 구성도이다. Figure 18 is a cross-sectional configuration diagram of a single-sided tactile
본 발명의 제4 실시예로서 전술한 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따른 촉감자극 발생장치(2)를 구성하는 피부접촉 국소패드(20) 상부에 도 18 및 도 19에서와 같이 터치센서(40)를 더 구비하도록 구현한 예시이다. As a fourth embodiment of the present invention, the upper part of the skin-contact topical pad (20) constituting the tactile stimulation generating device (2) according to the first to third embodiments of the present invention described above is touched as shown in Figures 18 and 19. This is an example implemented to further include a
도 18에서는 피부접촉 국소패드(20)가 압전진동체(10)의 한쪽 면에만 구비된 경우이고 도 19에서는 피부접촉 국소패드(20)가 압전진동체(10)의 양측 면 모두에 구비된 경우이다. In Figure 18, the skin-contact
피부접촉 국소패드(20) 상에 설치된 터치센서(40)는 손가락 등과 같이 사람이 물리적으로 접촉할 때 터치감지신호가 발생되며, 터치나 힘 또는 압력에 반응하여 터치감지신호를 촉각주파수 발생 제어부(30)로 제공한다. The
터치센서(40)는 정전식이나 저항식 감지방식 등으로 구현할 수 있다. The
본 발명의 제4 실시예에 따른 촉감자극 발생장치(2)의 촉감주파수 발생제어부(30)는 외부에서의 촉감자극 제어요구나 터치센서(40)에서의 터치감지에 따라 피부의 촉감 수용체가 느낄 수 있는 5~500Hz의 주파수대역 범위내의 촉감 진동이 압전진동체(10)에 의해서 발생되도록 제어한다. The tactile frequency
예컨대, 사용자가 피부접촉 국소패드(20)상에 설치된 터치센서(40)를 터치하거나 가압하게 되면 촉감주파수 발생제어부(30)는 이에 응답하여서 터치에 대응하여 5~500Hz의 주파수대역 범위내의 미리 설정된 촉감진동이 압전진동체(10)에서 발생할 수 있도록 제어한다. 구체적인 예시로서, 촉감주파수 발생제어부(30)의 제어하에 터치센서(40)에 가해지는 손가락 압력에 비례하여 묵직한 느낌의 촉감진동이 압전진동체(10)에서 발생하여 피부접촉 국소패드(20)로 즉시로 전달되어 사용자의 접촉 손가락이 촉각적으로 느낄 수 있게 해준다. For example, when the user touches or presses the
도 24 내지 도 26은 본 발명의 실시예에 따른 촉감자극 발생장치(2)에서 피부접촉 국소패드(20)의 변형 형태를 예시한 도면이다. Figures 24 to 26 are diagrams illustrating a modified form of the skin-contact
도 24 내지 도 26에 도시된 피부접촉 국소패드(20)는 피부와 맞닿는 패드판체에 확장외곽부를 구비하고 확장외곽부에는 하방절곡 단턱이 형성된 구조로서, 진동노출 전용개구(5)로의 이물질 침투가 방지되게 함과 아울러 사용자의 피부접촉면적을 넓혀주는 장점이 있다. 도 24 내지 도 26의 도시된 예시의 피부접촉 국소패드(20)는 도 23의 (a)(b)(c)에 도시된 다양한 실시 형태의 촉감자극 발생장치(2)에도 각각 적용될 수 있음을 이해하여야 한다. The skin-contacting
본 발명의 실시예들에 따른 촉감자극 발생장치(2)는 AR(Augmented Reality), VR(Virtual Reality), 메타버스 등과 같은 가상공간에서 이루어지는 콘텐츠에서 요구하는 헤드셋, 글로브(장갑), 슈트(옷), 신발 등에 장착되어서 사용자가 섬세한 촉각을 직접 느낄 수 있도록 해준다. The
특히 본 발명의 촉감자극 발생장치(2)는 컴퓨터 마우스, 조이스틱, 게임패드 등과 같이 직접 손으로 잡고 사용자 인터페이스를 수행하는 입출력장치에 햅틱효과를 구현하는데 있어 유용하다. In particular, the
상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 청구범위 및 그 청구범위와 균등한 것에 의해 정해 져야 한다. In the above description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be determined by the described embodiments, but by the claims and equivalents to the claims.
본 발명은 햅틱기술로서 의료분야, 군사 분야, 가상훈련을 위한 시뮬레이션 분야, 게임산업 분야, 모바일기기 분야, 웨어러블장치 분야, 가전제품 분야, 선박항공차량 분야, 로봇산업 분야 등등에 사용될 수 있다. The present invention, as a haptic technology, can be used in the medical field, military field, simulation field for virtual training, game industry field, mobile device field, wearable device field, home appliance field, marine and aircraft vehicle field, robot industry field, etc.
(2)-- 촉감자극 발생장치 (4)-- 탄성케이스
(5)-- 진동노출 전용개구 (6)-- 끼움홈선
(7)-- 진동작동공간부 (8)-- 탄성브라켓
(10)-- 압전진동체 (12)-- 전극판
(14)-- 압전소자판 (16)-- 전선
(18)-- 완충부재 (20)-- 피부접촉 국소패드
(20a)-- 연결목부 (22)-- 외피
(24)-- 케이스 (24a)(24b)-- 상하케이스
(26)-- 접착제
(30)-- 촉감주파수 발생제어부 (40)-- 터치센서 (2)-- Tactile stimulation generator (4)-- Elastic case
(5)-- Vibration exposure dedicated opening (6)-- Fitting groove line
(7)-- Vibration operating space (8)-- Elastic bracket
(10)-- Piezoelectric vibrator (12)-- Electrode plate
(14)-- Piezoelectric element plate (16)-- Wire
(18)-- Cushioning member (20)-- Skin contact topical pad
(20a)-- Connecting xylem (22)-- Integument
(24)-- Case (24a)(24b)-- Top and bottom case
(26)-- Adhesive
(30)-- Tactile frequency generation control unit (40)-- Touch sensor
Claims (11)
외부로의 제한된 진동노출이 전용 허락되는 진동노출 전용개구와 내부에 진동작동공간부를 제공하는 탄성케이스와,
전극판의 양측면중 하나 이상에 압전소자판을 일체로 형성하고 전극판의 외곽부가 탄성케이스에 지지되며 탄성케이스 내부의 진동작동 공간부에 위치된 압전진동체와,
압전진동체의 판 심부 양측면중 하나 이상의 측면에 연결목부가 고정되며 진동노출 전용개구를 통해 탄성케이스의 외부로 노출된 피부접촉 국소패드와,
외부의 촉감자극 제어요구에 따라 피부의 촉감 수용체가 느낄 수 있는 5~500Hz의 주파수대역 범위내의 촉감 진동이 상기 압전진동체에 의해서 발생되도록 제어하는 촉감주파수 발생제어부로 구성함을 특징으로 하는 촉감자극 발생장치.
In the tactile stimulation generating device,
An elastic case that provides a vibration exposure opening that allows limited vibration exposure to the outside and a vibration operating space inside,
A piezoelectric vibrator formed integrally with a piezoelectric element plate on one or more of both sides of the electrode plate, the outer portion of the electrode plate supported by an elastic case, and located in the vibration operation space inside the elastic case;
A skin-contacting local pad is fixed to one or more of the two sides of the plate core of the piezoelectric vibrating body and is exposed to the outside of the elastic case through a dedicated vibration exposure opening,
Tactile stimulation, characterized in that it consists of a tactile frequency generation control unit that controls the piezoelectric vibrator to generate tactile vibration within the frequency range of 5 to 500 Hz that can be felt by the tactile receptor of the skin in response to an external tactile stimulation control request. Generating device.
외부로의 제한된 진동노출이 전용 허락되는 진동노출 전용개구와 진동작동공간을 제공하는 탄성브라켓과,
전극판의 양측면중 하나 이상에 압전소자판을 일체로 형성하고 전극판의 외곽부가 탄성브라켓에 지지되는 압전진동체와,
탄성브라켓에 지지된 압전진동체를 내장하는 하드케이스와,
압전진동체의 판 심부 양측면중 하나 이상의 측면에 연결목부가 고정되며 진동노출 전용개구를 통해 피부접촉 국소패드가 외부로 노출된 피부접촉 국소패드와,
외부의 촉감자극 제어요구에 따라 피부의 촉감 수용체가 느낄 수 있는 5~500Hz의 주파수대역 범위내의 촉감 진동주파수를 상기 압전진동체가 발생하도록 제어하는 촉감주파수 발생제어부로 구성함을 특징으로 하는 촉감자극 발생장치.
In the tactile stimulation generating device,
An elastic bracket that provides a vibration exposure opening and a vibration operating space that allows limited vibration exposure to the outside,
A piezoelectric vibrator in which a piezoelectric element plate is integrally formed on one or more of both sides of the electrode plate and the outer portion of the electrode plate is supported by an elastic bracket;
A hard case containing a piezoelectric vibrator supported on an elastic bracket,
A skin-contact topical pad in which a connecting neck is fixed to one or more of the two sides of the plate core of the piezoelectric vibrating body and the skin-contact topical pad is exposed to the outside through a dedicated vibration exposure opening,
Tactile stimulation generation, characterized in that it consists of a tactile frequency generation control unit that controls the piezoelectric vibrating body to generate a tactile vibration frequency within the frequency range of 5 to 500 Hz that can be felt by the tactile receptor of the skin in response to an external tactile stimulation control request. Device.
외부로의 제한된 진동노출이 전용 허락되는 진동노출 전용개구와 내부에 진동작동공간부를 제공하는 탄성케이스와,
전극판의 양측면중 하나 이상에 압전소자판을 일체로 형성하고 전극판의 외곽부가 탄성케이스에 지지되며 탄성케이스 내부의 진동작동 공간부에 위치되어서 선형 진동하는 압전진동체와,
압전진동체의 판 심부 양측면중 하나 이상의 측면에 연결목부가 고정되며 진동노출 전용개구를 통해 탄성케이스의 외부로 노출된 피부접촉 국소패드와,
피부접촉 국소패드 상에 설치된 터치센서와,
외부의 촉감자극 제어요구나 터치센서에서의 터치감지중 하나 이상에 대응하여 피부의 촉감 수용체가 느낄 수 있는 5~500Hz의 주파수대역 범위내의 촉감 진동이 상기 압전진동체에 의해서 발생되도록 제어하는 촉감주파수 발생제어부로 구성함을 특징으로 하는 촉감자극 발생장치.
In the tactile stimulation generating device,
An elastic case that provides a vibration exposure opening that allows limited vibration exposure to the outside and a vibration operating space inside,
A piezoelectric vibrating body that integrally forms a piezoelectric element plate on one or more of both sides of the electrode plate, the outer portion of the electrode plate is supported by an elastic case, and is located in a vibration operation space inside the elastic case to vibrate linearly;
A skin-contacting local pad is fixed to one or more of the two sides of the plate core of the piezoelectric vibrating body and is exposed to the outside of the elastic case through a dedicated vibration exposure opening,
A touch sensor installed on a skin-contact topical pad,
A tactile frequency that controls the piezoelectric vibrator to generate tactile vibration within the frequency range of 5 to 500 Hz that can be felt by the tactile receptor on the skin in response to one or more of the external tactile stimulation control request or touch detection from the touch sensor. A tactile stimulation generating device characterized by consisting of a generation control unit.
외부로의 제한된 진동노출이 전용 허락되는 진동노출 전용개구와 진동작동공간을 제공하는 탄성브라켓과,
전극판의 양측면중 하나 이상에 압전소자판을 일체로 형성하고 전극판의 외곽부가 탄성브라켓에 지지되어서 선형 진동하는 압전진동체와,
탄성브라켓에 지지된 압전진동체를 내장하는 하드케이스와,
압전진동체의 판 심부 양측면중 하나 이상의 측면에 연결목부가 고정되며 진동노출 전용개구를 통해 피부접촉 국소패드가 외부로 노출된 피부접촉 국소패드와,
피부접촉 국소패드 상에 설치된 터치센서와,
외부의 촉감자극 제어요구나 터치센서에서의 터치감지중 하나 이상에 대응하여 피부의 촉감 수용체가 느낄 수 있는 5~500Hz의 주파수대역 범위내의 촉감 진동주파수를 상기 압전진동체가 발생하도록 제어하는 촉감주파수 발생제어부로 구성함을 특징으로 하는 촉감자극 발생장치.
In the tactile stimulation generating device,
An elastic bracket that provides a vibration exposure opening and a vibration operating space that allows limited vibration exposure to the outside,
A piezoelectric vibrator that integrally forms a piezoelectric element plate on one or more of both sides of the electrode plate and the outer portion of the electrode plate is supported on an elastic bracket to vibrate linearly;
A hard case containing a piezoelectric vibrator supported on an elastic bracket,
A skin-contact topical pad in which a connecting neck is fixed to one or more of the two sides of the plate core of the piezoelectric vibrating body and the skin-contact topical pad is exposed to the outside through a dedicated vibration exposure opening,
A touch sensor installed on a skin-contact topical pad,
Tactile frequency generation that controls the piezoelectric vibrating body to generate a tactile vibration frequency within the frequency range of 5 to 500 Hz that can be felt by the tactile receptor of the skin in response to one or more of the external tactile stimulation control request or touch detection from the touch sensor. A tactile stimulation generating device characterized by consisting of a control unit.
The tactile stimulation generating device according to any one of claims 1 to 4, further comprising a cushioning member surrounding the connecting neck portion of the skin-contact topical pad.
The tactile stimulation generating device according to any one of claims 1 to 4, further comprising an outer shell covering both the skin-contact topical pad and the upper side of the elastic case.
The tactile stimulus generating device according to any one of claims 1 to 4, wherein the piezoelectric element plate of the piezoelectric vibrator and the connecting neck of the skin-contact topical pad are bonded and fixed via a simple adhesive.
The tactile stimulus generating device according to claim 7, wherein the adhesive is made of a viscous adhesive having a tensile modulus of elasticity.
The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the connecting neck portion of the skin-contact topical pad that is in surface contact with the electrode plate of the piezoelectric vibrator has a diameter size of the contact cross-sectional area of 30 to 60% of the diameter size of the electrode plate of the piezoelectric vibrator. A tactile stimulation generating device characterized in that it is configured to be.
The tactile stimulus generating device according to any one of claims 1 to 4, wherein the main body is formed in one of a flat cylindrical shape, a flat square cylindrical shape, and a flat bander shape.
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---|---|---|---|
KR1020220036819A KR20230138773A (en) | 2022-03-24 | 2022-03-24 | Apparatus for generating tactility stimulation |
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WO2014104452A1 (en) | 2012-12-31 | 2014-07-03 | 엘지전자 주식회사 | Device and method for generating vibrations |
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2022
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WO2014104452A1 (en) | 2012-12-31 | 2014-07-03 | 엘지전자 주식회사 | Device and method for generating vibrations |
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