(57)【要約】  一実施形態に係る多方向性駆動モジュールは、外部の磁場によって少なくとも２つ以上の軸方向に運動可能な運動体と、前記運動体を運動可能に支持するための支持台と、前記磁場を発生させるためにコイル形態を有する少なくとも２つ以上の磁場生成部とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部の磁場によって少なくとも２つ以上の軸方向に運動可能な運動体と、
前記運動体を運動可能に支持するための支持台と、
前記磁場を発生させるためにコイル形態を有する少なくとも２つ以上の磁場生成部と、
を含み、
前記支持台は、
前記運動体を取り囲む支持壁と、
前記支持壁と前記運動体を連結して変形可能な素材から構成される少なくとも１つ以上の連結部と、
を含み、
前記少なくとも２つ以上の磁場生成部は、
第１側に配置される第１磁場生成部と、
前記運動体を基準にして前記第１側の反対側である第２側に配置される第２磁場生成部と、
を含み、
前記少なくとも２つ以上の磁場生成部に電流が印加されていない状態で、前記運動体の中心は、前記第１磁場生成部と前記第２磁場生成部との間に位置する多方向性駆動モジュール。
【請求項２】
前記少なくとも２つ以上の磁場生成部は、前記運動体の上側又は下側に配置され、
前記連結部は、前記運動体の側面の周辺に沿って配置される、請求項１に記載の多方向性駆動モジュール。
【請求項３】
前記第１及び第２磁場生成部は、前記運動体を上側又は下側に運動させるために互いに同じ方向の磁場を発生させる、請求項１に記載の多方向性駆動モジュール。
【請求項４】
前記第１及び第２磁場生成部は、前記運動体を前記第１側又は前記第２側に運動させるために互いに反対方向の磁場を発生させる、請求項１に記載の多方向性駆動モジュール。
【請求項５】
前記連結部は、
前記運動体に対して前記第１側に配置される第１連結部と、
前記運動体に対して前記第２側に配置される第２連結部と、
を含む、請求項１に記載の多方向性駆動モジュール。
【請求項６】
前記第１磁場生成部の中心及び第２磁場生成部の中心の間の距離は、前記運動体で前記第１及び第２磁場生成部の中心を横切る方向に置かれている一辺の長さの９０％〜１１０％の間である、請求項１に記載の多方向性駆動モジュール。
【請求項７】
前記第１磁場及び第２磁場生成部のコイルは、楕円又は円形に形成される、請求項１に記載の多方向性駆動モジュール。
【請求項８】
コイル形態を持って磁場を発生させる少なくとも２つ以上の磁場生成部と、
前記少なくとも２つ以上の磁場生成部で生成された磁場によって少なくとも２つ以上の軸方向に運動可能な運動体と、
前記運動体を運動可能に支持するための支持台と、
前記運動体が運動時に共に移動して触覚信号を伝達する伝達体と、
を含み、
前記少なくとも２つ以上の磁場生成部は、零点が運動体の中心であるＸＹ平面を基準にして、
前記運動体を基準にして＋Ｙ軸上に配置される第１磁場生成部と、
前記運動体を基準にして＋Ｘ側上に配置される第２磁場生成部と、
前記運動体を基準にして−Ｙ軸上に配置される第３磁場生成部と、
前記運動体を基準にして−Ｘ軸上に配置される第４磁場生成部と、
を含む触覚装置。
【請求項９】
前記運動体と前記伝達体を連結する少なくとも１つの連結体を含む、請求項８に記載の触覚装置。
【請求項１０】
前記支持台は、
前記運動体を取り囲む支持壁と、
前記支持壁と前記運動体とを連結し、変形可能な素材から構成され、対称的に配置される複数の連結部と、
を含む、請求項９に記載の触覚装置。
【請求項１１】
前記第２磁場生成部及び第４磁場生成部は、前記運動体をＸ軸方向に運動させるために互いに反対方向の磁場を発生させ、
前記第１磁場生成部及び第３磁場生成部は、前記運動体をＹ軸方向に運動させるために互いに反対方向の磁場を発生させる、請求項８に記載の触覚装置。
【請求項１２】
対をなす前記第１磁場生成部及び第２磁場生成部と対をなす前記第３磁場生成部及び第４磁場生成部は、前記運動体をＹ＝Ｘ線方向に運動させるために互いに反対方向の磁場を発生させ、
対をなす前記第１磁場生成部及び第４磁場生成部と対をなす前記第２磁場生成部及び第３磁場生成部は、前記運動体をＹ＝−Ｘ線方向に運動させるために互いに反対方向の磁場を発生させる、請求項８に記載の触覚装置。
【請求項１３】
前記少なくとも２つ以上の磁場生成部は、零点が運動体の中心であるＸＹ平面を基準にして、
前記運動体を基準にして第１四分面上に配置される第１磁場生成部と、
前記運動体を基準にして第２四分面上に配置される第２磁場生成部と、
前記運動体を基準にして第３四分面上に配置される第３磁場生成部と、
前記運動体を基準にして第４四分面上に配置される第４磁場生成部と、
を含む、請求項１０に記載の触覚装置。
【請求項１４】
対をなす前記第１磁場生成部及び第２磁場生成部と対をなす前記第３磁場生成部及び第４磁場生成部は、前記運動体をＸ軸方向に運動させるために互いに反対方向の磁場を発生させ、
対をなす前記第１磁場生成部及び第４磁場生成部と対をなす前記第２磁場生成部及び第３磁場生成部は、前記運動体をＹ軸方向に運動させるために互いに反対方向の磁場を発生させる、請求項１３に記載の触覚装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、触覚装置などに利用するための多方向性駆動モジュールに関する。具体的に、磁性粒子を含む素材を用いて外部磁場の印加による運動体の位置変化を通した多方向振動などを含む運動による様々な触感を提供できる多方向性駆動モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハプティクスは触感に関する技術であって、具体的に、電子機器のユーザにキーボード、マウス、ジョイステック、及びタッチスクリーンなどにより触覚及び力、運動感などを感じるようにする技術のことをいう。従来は、電子機器と人が情報をやり取りするとき視覚的又は聴覚的な手段が主であったが、近年、より具体的に実感できる情報伝達のために触覚技術が注目を浴びている。
【０００３】
一般的に、触覚技術のための触覚提供装置として、慣性型アクチュエーター（Ｉｎｅｒｔｉａｌ  ａｃｔｕａｔｏｒ）、圧電型アクチュエーター（Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  ａｃｔｕａｔｏｒ）、電気活性ポリマーアクチュエーター（Ｅｌｅｃｔｒｏ−ａｃｔｉｖｅ  ｐｏｌｙｍｅｒ  ａｃｔｕａｔｏｒ、ＥＡＰ）、静電気力アクチュエーターなどが用いられる。
【０００４】
慣性型アクチュエーターには、磁気回路に接続された重量体によって発生する偏心力で振動する偏心モータ（Ｅｃｃｅｎｔｒｉｃ  ｒｏｔａｔｉｏｎ  ｍｏｔｏｒ、ＥＲＭ）、弾性ばねと磁気回路に接続された重量体によって発生する共振周波数を用いて振動の強度を最大化させる線形共振アクチュエーター（Ｌｉｎｅａｒ  ｒｅｓｏｎａｎｔ  ａｃｔｕａｔｏｒ、ＬＲＡ）が挙げられる。
【０００５】
従来技術である触覚提供装置のうち、線形共振アクチュエーターについて大韓民国登録特許公報第１０−１４６１２７４号（名称：線形振動モータ）、大韓民国公開特許公報第１０−２０１６−００２１１６０号（名称：弾性部材及びこれを備える線形振動モータ）が挙げられる。
【０００６】
圧電型アクチュエーターは、電場によって瞬間的に外形が変わる圧電素子を中心に、バー（Ｂａｒ）やディスク（Ｄｉｓｋ）状に駆動する素子であり、従来技術では、大韓民国登録特許公報第１０−１６０３９５７号（名称：圧電アクチュエーター、圧電振動装置及び携帯端末）及び大韓民国公開特許公報第１０−２０１１−０１１８５８４号（名称：透明な合成圧電の組合わせられたタッチセンサ及び触覚アクチュエーター）が挙げられる。
【０００７】
電気活性ポリマーアクチュエーターは、外部電力によって特定のメカニズムを有する高分子バックボーンの官能基によって外形が変わることを主な原理とし、電気活性ポリマーフィルムを運動体に付けて繰り返された動きを提供して駆動する素子であって、従来技術では、米国特許公開公報第ＵＳ２０１６／００４９５７６号（名称：ＡＣＴＵＡＴＯＲ  ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ）が挙げられる。
【０００８】
その他に、前記触覚提供装置の他にも形状記憶合金、静電気力、超音波などを用いた触覚提供装置が開発されている。
【０００９】
しかし、上記のような従来の触覚技術は、単に振動を伝達することに過ぎず、感性的な触感伝達又は複雑な文字情報などの伝達には限界がある。
【００１０】
一方、触覚アクチュエーターを用いて３次元動きをシミュレーションする装置及び方法が大韓民国登録特許公報第１０−１５５６９７０号（名称：触覚アクチュエーターを用いた３次元動きのシミュレーション）に開示されている。しかし、前記先行技術は、ユーザ機器に備えられた複数の触覚アクチュエーターを特定基準により「順次」に活性化又は不活性化することで、動的オブジェクトの動きをシミュレーションすることであり、１つのアクチュエーターを介してアクチュエーターそのものとして３次元の振動を実現したり、ラビングのような、いわゆる「触感」を実現するものとは距離が遠い。
【００１１】
したがって、視覚及び聴覚から脱して触覚を用いて様々な情報を伝達するためには上下方向などの単なる振動から、より感性的で複雑な情報や感性を効率よく伝達できる触覚伝達構造に対する研究が求められる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
一実施形態に係る目的は、様々な状況に対応する更に感性的な触覚を提供するための多方向性駆動モジュールを提供することにある。
【００１３】
一実施形態に係る目的は、Ｚ軸に運動するだけではなく、平面（Ｘ−Ｙ平面上で少なくとも一方向以上に振動、回転、及び／又は並進運動などのような動きを行って様々な触感を提供できる多方向性駆動モジュールを提供することにある。
【００１４】
一実施形態に係る目的は、磁場生成部の強度、方向、又は周波数のうち少なくとも１つを制御し、振動の他にも「タッピング」又は「ラビング」のような様々な触覚の伝達が可能な多方向性駆動モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
一実施形態に係る多方向性駆動モジュールは、外部の磁場によって少なくとも２つ以上の軸方向に運動可能な運動体と、前記運動体を運動可能に支持するための支持台と、前記磁場を発生させるためにコイル形態を有する少なくとも２つ以上の磁場生成部とを含む。
【００１６】
一実施形態によれば、前記支持台は、前記運動体を取り囲む支持壁と、前記支持壁と前記運動体を連結して変形可能な素材から構成される少なくとも１つ以上の連結部とを含む。
【００１７】
一実施形態によれば、前記少なくとも２つ以上の磁場生成部は、前記運動体の上側又は下側に配置され、前記連結部は、前記運動体の側面の周辺に沿って配置され得る。
【００１８】
一実施形態によれば、前記少なくとも２つ以上の磁場生成部は、第１側に配置される第１磁場生成部と、前記運動体を基準にして前記第１側の反対側である第２側に配置される第２磁場生成部とを含み得る。
【００１９】
一実施形態によれば、前記第１及び第２磁場生成部は、前記運動体を上側又は下側に運動させるために互いに同じ方向の磁場を発生させ得る。
【００２０】
一実施形態によれば、前記第１及び第２磁場生成部は、前記運動体を前記第１側又は前記第２側に運動させるために互いに反対方向の磁場を発生させ得る。
【００２１】
一実施形態によれば、前記連結部は、前記運動体に対して前記第１側に配置される第１連結部と、前記運動体に対して前記第２側に配置される第２連結部とを含み得る。
【００２２】
一実施形態によれば、前記第１磁場生成部の中心及び第２磁場生成部の中心の間の距離は、前記運動体で前記第１及び第２磁場生成部の中心を横切る方向に置かれている一辺の長さの９０％〜１１０％の間であり得る。
【００２３】
一実施形態によれば、前記第１磁場及び第２磁場生成部のコイルは、楕円又は円形に形成され得る。
【００２４】
一実施形態に係る触覚装置は、コイル形態を持って磁場を発生させる少なくとも２つ以上の磁場生成部と、前記少なくとも２つ以上の磁場生成部で生成された磁場によって少なくとも２つ以上の軸方向に運動可能な運動体と、前記運動体を運動可能に支持するための支持台と、前記運動体が運動時に共に移動して触覚信号を伝達する伝達体とを含む。
【００２５】
一実施形態によれば、前記運動体と前記伝達体を連結する少なくとも１つの連結体を含み得る。
【００２６】
一実施形態によれば、前記支持台は、前記運動体を取り囲む支持壁と、前記支持壁と前記運動体とを連結し、変形可能な素材から構成され、対称的に配置される複数の連結部とを含み得る。
【００２７】
一実施形態によれば、前記少なくとも２つ以上の磁場生成部は、零点が運動体の中心であるＸＹ平面を基準にして、前記運動体を基準にして＋Ｙ軸上に配置される第１磁場生成部と、前記運動体を基準にして＋Ｘ側上に配置される第２磁場生成部と、前記運動体を基準にして−Ｙ軸上に配置される第３磁場生成部と、前記運動体を基準にして−Ｘ軸上に配置される第４磁場生成部とを含み得る。
【００２８】
前記運動体と前記伝達体を連結する少なくとも１つの連結体を含む、請求項８に記載の触覚装置。
【００２９】
一実施形態によれば、前記第２磁場生成部及び第４磁場生成部は、前記運動体をＸ軸方向に運動させるために互いに反対方向の磁場を発生させ、前記第１磁場生成部及び第３磁場生成部は、前記運動体をＹ軸方向に運動させるために互いに反対方向の磁場を発生させ得る。
【００３０】
一実施形態によれば、対をなす前記第１磁場生成部及び第２磁場生成部と対をなす前記第３磁場生成部及び第４磁場生成部は、前記運動体をＹ＝Ｘ線方向に運動させるために互いに反対方向の磁場を発生させ、対をなす前記第１磁場生成部及び第４磁場生成部と対をなす前記第２磁場生成部及び第３磁場生成部は、前記運動体をＹ＝−Ｘ線方向に運動させるために互いに反対方向の磁場を発生させ得る。
【００３１】
一実施形態によれば、前記少なくとも２つ以上の磁場生成部は、零点が運動体の中心であるＸＹ平面を基準にして、前記運動体を基準にして第１四分面上に配置される第１磁場生成部と、前記運動体を基準にして第２四分面上に配置される第２磁場生成部と、前記運動体を基準にして第３四分面上に配置される第３磁場生成部と、前記運動体を基準にして第４四分面上に配置される第４磁場生成部とを含み得る。
【００３２】
一実施形態によれば、対をなす前記第１磁場生成部及び第２磁場生成部と対をなす前記第３磁場生成部及び第４磁場生成部は、前記運動体をＸ軸方向に運動させるために互いに反対方向の磁場を発生させ、対をなす前記第１磁場生成部及び第４磁場生成部と対をなす前記第２磁場生成部及び第３磁場生成部は、前記運動体をＹ軸方向に運動させるために互いに反対方向の磁場を発生させ得る。
【発明の効果】
【００３３】
一実施形態によれば、様々な方向に運動できる多方向性駆動モジュールを提供することができる。
【００３４】
一実施形態によれば、磁場生成部の強度、方向又は周波数のうち少なくとも１つを制御し、振動の他にも「タッピング」又は「ラビング」のような様々な触覚の伝達が可能な多方向性駆動モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
本明細書に添付される次の図面は、本発明の好ましい実施形態を例示するものであって、発明の詳細な説明と共に本発明の技術的な思想をより理解させる役割を果たすものであり、本発明は、そのような図面に記載された事項にのみ限定されて解釈されることはない。
【図１】一実施形態に係る触覚装置を概略的に示した斜視図である。
【図２】一実施形態に係る駆動モジュールの構成を示した分解斜視図である。
【図３】一実施形態に係る駆動モジュールの運動体のＺ軸方向の移動を示すための断面図である。
【図４】一実施形態に係る駆動モジュールの運動体のＸ軸方向の移動を示すための上面図である。
【図５】一実施形態に係る駆動モジュールの運動体のＸ軸方向の移動を示すための上面図である。
【図６】一実施形態に係る駆動モジュールの磁場生成部の間の間隔によって変わる運動体に加えられる力の大きさを示したグラフである。
【図７Ａ】一実施形態に係る駆動モジュールの磁場生成部の様々な形を示した底面図である。
【図７Ｂ】一実施形態に係る駆動モジュールの磁場生成部の様々な形を示した底面図である。
【図７Ｃ】一実施形態に係る駆動モジュールの磁場生成部の様々な形を示した底面図である。
【図８】一実施形態に係る駆動モジュールの磁場生成部の様々な形状に応じて変わる運動体に加えられる力の大きさを示したグラフである。
【図９】他の実施形態に係る駆動モジュールの構成を示した分解斜視図である。
【図１０】更なる実施形態に係る駆動モジュールの構成を示した分解斜視図である。
【００３６】
以下、実施形態を例示的な図面によって詳細に説明する。各図面の構成要素に参照符号を付加することにおいて、同じ構成要素に対して、たとえ他の図面上に表示されていても、可能な限り同じ符号にすることを留意しなければならない。また、実施形態の説明において、関連する公知構成又は機能に対する具体的な説明が実施形態に対する理解を妨害するものと判断される場合は、その詳細な説明は省略する。
【００３７】
また、実施形態の構成要素を説明することにおいて、第１、第２、Ａ、Ｂ、（ａ）、（ｂ）などの用語を使用してもよい。このような用語は、その構成要素を他の構成要素と区別するだけのものであり、その用語によって当該の構成要素の本質や順序などが限定されることはない。いずれかの構成要素が他の構成要素に「連結」、「結合」、又は「接続」されと記載された場合、その構成要素はその他の構成要素に直接的に「連結」、「結合」、又は「接続」されてもよいが、各構成要素の間に更なる構成要素が「連結」、「結合」、又は「接続」され得ることを理解しなければならないのであろう。
【００３８】
いずれか１つの実施形態に含まれた構成要素と、共通機能を含む構成要素は、他の実施形態で同じ名称を用いて説明することにする。反対となる記載がない限り、いずれか１つの実施形態に記載した説明は他の実施形態にも適用可能であり、重複する範囲で具体的な説明は省略することにする。
【００３９】
図１は、一実施形態に係る触覚装置１を概略的に示した斜視図である。
【００４０】
触覚装置１は、磁場を発生させる磁場発生モジュール１３、磁場によって移動可能な運動体１１、運動体１１を移動可能に支持するための支持台１２、及び運動体１１が移動時にともに移動して触覚信号を伝達する伝達体３０（Ｈ）を含む。伝達体３０は、例えば、ディスプレイ又は手袋のような形態を有する。
【００４１】
また、触覚装置１は、運動体１１と伝達体３０を連結する少なくとも１つの連結体２０を含む。連結体２０は、例えば、ロードのような形態を有し、運動体１１の振動、回転及び／又は並進移動などのような動き（以下、これを「運動」と称する）を伝達する媒介体の役割を果たす。
【００４２】
運動体１１は、後述するように様々な運動を行う。例えば、磁場発生モジュール１３の磁場発生部に交流形態の電流が印加されるとき発生する磁場により、運動体１１は上下に繰り返して運動し、このような運動は「振動」として理解する。異なる例として、磁場発生モジュール１３の磁場発生部に持続的に印加される直流形態の電流により、磁場発生モジュール１３に対して運動体１１がなしている角度が変更されたり、磁場発生モジュール１３に対する運動体１１の位置が変更され、このような運動はそれぞれ、「回転」又は「並進」として理解する。また、前記振動、回転又は並進などの動きは同時に発生してもよく、このような動きの全てを運動と言える。
【００４３】
図２は、一実施形態に係る駆動モジュール１０の構成を示した分解斜視図である。
【００４４】
駆動モジュール１０は、外部の磁場によって移動可能な運動体１１、運動体１１を移動可能に支持するための支持台１２、及び磁場を発生させるためにコイル形態を有する磁場発生モジュール１３を含む。
【００４５】
支持台１２は、運動体１１を取り囲む支持壁１２２、及び支持壁１２２と運動体１１を連結して変形可能な素材から構成される少なくとも１つ以上の連結部１２１を含む。連結部１２１は、例えば、図示するように、曲がったアームのような形状を有し、弾性を持って運動体１１の移動半径を制限して復原力を提供し得る。
【００４６】
例えば、連結部１２１は、運動体１１の各辺の長手方向と平行する複数の平行バーと、前記複数の平行バーを繋ぐ少なくとも１つ以上の連結バーを含み、前記複数の平行バーは、前記少なくとも１つ以上の連結バーの長さよりも長くてもよい。言い換えれば、複数の平行バーの長さは、複数の平行バーの間の距離よりも長い。連結部１２１は、図示するように、複数回折り曲げられる形状を有する。例えば、連結部１２１の一端部は、四角プレート状の運動体１１の各辺の一端部に連結される。上記のような形状によれば、連結部１２１によって伝えられる力の方向が運動体１１の錘の重心から離れることになり、運動体１１が並進運動だけではなく回転運動できるため、ねじれなどの触覚を提供することができる。複数の連結部１２１の形状は、運動体１１の中心を基準にして点の対称形状に配置される。
【００４７】
磁場発生モジュール１３は、運動体１１の上側又は下側に配置され、連結部１２１は運動体１１の側面の周辺に沿って配置される。
【００４８】
運動体１１は、外部磁場に反応して磁気的な分極が可能な素材から構成されてもよい。連結部１２１は、弾性を有するマトリックス素材から構成されてもよい。
【００４９】
磁場発生モジュール１３は、コイル形態の第１磁場生成部１３１及び第２磁場生成部１３２、及びそれらの位置を固定して取り囲むケース１３３を含む。第１磁場生成部１３１及び第２磁場生成部１３２は、同一であるか異なる磁性を有してもよい。
【００５０】
運動体１１は、アクチュエーターの形状に応じて又は伝達しようとする触感の種類に応じて様々な形状を有し、少なくとも２以上の連結部１２１によって支持されてもよい。
【００５１】
運動体１１は、ナノ又はミクロン単位の鉄、フェライト、コバルト、サマリウム、ストロンチウム、バリウム、アルミニウム、ニッケル、ネオジムなどの金属粒子と、シリコン、ポリウレタン、ニトリル、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのようなゴム、プラスチック又はポリマー素材、及びその組み合せで構成される。
【００５２】
運動体１１は、最大の磁力を有するために磁化（ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ）され、磁化方向はコイルを基準にして単方向の磁化を取ってもよく、１面２極、１面多極、両面多極などの磁化を取ってもよい。
【００５３】
図２において、運動体１１が磁化されたとき、ｚ軸方向を基準にして上下に分極される。例えば、運動体１１の上部及び下部の磁性は、それぞれＮ極及びＳ極を有する。
【００５４】
運動体１１は、磁気力を効率よく用いるために、練鉄、ケイ素鋼、トタンなどのような軟磁性体の材質で表面を形成し、軟磁性体の粉末とシリコン、ポリウレタン、ニトリル、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのようなゴム、プラスチック又はポリマー素材などが混合した形態の材質で表面を形成し得る。
【００５５】
マトリックス素材の連結部１２１は、運動体１１の振動などを含む運動に対応して形状変化し、復原力を最大にするために弾性率を一定のレベル以上に高めることができる。
【００５６】
連結部１２１は、多方向に運動する運動体１１の運動方向に応じて運動体１１を効率よく支持できるよう、少なくとも２つ以上に提供され、運動体１１に対して第１側に配置される第１連結部、運動体１１に対して第２側に配置される第２連結部を含む。
【００５７】
連結部１２１の形状は、直線型、菱形、アーム型、及びその組み合せで構成される群から選択された少なくとも１つであり得る。
【００５８】
連結部１２１は、ゴム、ポリマー素材又はシリコン素材などで構成され、弾性率の変化を与えるために、起泡防止剤、可塑剤、補強充填剤、軟化剤などのような添加剤を含む。
【００５９】
連結部１２１は、ゴム、ポリマー素材又はシリコン素材などで構成されてもよく、弾性率の変化を与えるために、真空脱泡、高温硬化あるいは発泡のような工程を経有する。
【００６０】
磁場生成部１３１、１３２は、運動体１１の上側又は下側のうち少なくとも１ヶ所に配置され、運動体に対応する位置及び形状を有する。また、運動体１１と接する部分で運動体１１との関係で同一又は異なる磁性を有する。
【００６１】
磁場生成部１３１、１３２は、円形、楕円形又は四角形のような多角形の平面コイル、又は、ソレノイドコイルなどが使用されてもよい。磁場生成部１３１、１３２の中心孔隙は何も存在しないか、練鉄、ケイ素鋼、トタンなどのような材質から構成された軟磁性体のコアが提供される。
【００６２】
磁場生成部１３１、１３２は、運動体１１を運動させようとする方向に沿って複数提供される。磁場生成部１３１、１３２は、第１側に配置される第１磁場生成部１３１、及び第１側の反対側である第２側に配置される第２磁場生成部１３２を含む。
【００６３】
それぞれの磁場生成部１３１、１３２は、互いに同一であるか又は異なる磁性を有し、ここでは直流又は交流電流が印加される。
【００６４】
磁場発生モジュール１３は、製造しようとする駆動モジュール１０の性能、デザイン、駆動しようとする駆動方向の個数などに応じて磁場生成部の間の間隔、磁場の大きさ、及び各磁場生成部に印加される電流の方向を相違にする。
【００６５】
また、運動体１１の重さ、連結部の弾性、コイル間の間隔、コイルの形、コイルに印加される電流方向、強度、周波数、又はその組み合せにより運動体１１の振動などを含む運動の程度を制御し得る。
【００６６】
図２を参照すると、正方形運動体１１を２つの連結部１２１、１２２が左側及び右側に支持しており、運動体１１の下部に２つの磁場生成部１３１、１３２が配置された駆動モジュール１０を確認することができる。
【００６７】
図６は、一実施形態に係る駆動モジュールの磁場生成部の間の間隔によって変わる運動体に加えられる力の大きさを示したグラフである。
【００６８】
磁場生成部１３１、１３２の間の間隔が運動体１１に加えられる左右振動力の強度に及ぼす影響を測定するために、磁場生成部１３１、１３２の間の間隔を少しずつ増やして左右振動力を測定する。
【００６９】
前記グラフに示すように、磁場生成部１３１、１３２が互いに接している位置で磁場生成部１３１、１３２の間の間隔は、運動体１１で磁場生成部１３１、１３２の中心を横切る方向に置かれている一辺の長さの５０％に形成され、磁場生成部１３１、１３２の間隔による運動体１１に加えられる左右振動力の変化は増加してから減少する傾向を示す。
【００７０】
まとめると、磁場生成部１３１、１３２の中心の間の間隔がグラフ上で運動体１１で磁場生成部１３１、１３２の中心を横切る方向に置かれている一辺の長さの９０％〜１１０％の間に形成されているとき、最も大きい左右振動力を示していることが確認される。
【００７１】
図７Ａ〜７Ｃは、一実施形態に係る駆動モジュールの磁場生成部の様々な形を示した底面図である。
【００７２】
磁場生成部１３１、１３２の形態は、図７Ａ〜７Ｃに示すように円形、楕円形、長方形を有する。
【００７３】
図８は、一実施形態に係る駆動モジュールの磁場生成部の様々な形状に応じて変わる運動体に加えられる力の大きさを示したグラフである。磁場生成部の形状に応じて、運動体に加えられる左右振動力の強度に及ぼす影響を測定した。
【００７４】
磁場生成部１３の形態を円形、楕円形、及び長方形の形態に変更して左右振動力を測定した。磁場生成部１３の形態以外の要素の影響を排除するために、それぞれの磁場生成部１３は同じ電流及び同じターン数を有するよう製造された。
【００７５】
前記グラフを参照すると、磁場生成部１３が同じ電流及び同じターン数を有するとき、その形態が円形あるいは楕円形の場合に優れた左右振動力を示すことが確認される。
【００７６】
以下、駆動モジュール１０の振動などを含む運動メカニズムについて説明する。
【００７７】
図３は、一実施形態に係る駆動モジュール１０の運動体１１のＺ軸方向の運動を示すための断面図である。
【００７８】
上下に分極されて磁化された運動体１１を４つの連結部１２１が支持し、運動体１１の下部に配置される２つの磁場生成部１３１、１３２が提供される。
【００７９】
２つの磁場生成部１３１、１３２は互いに同じ磁性を有するように構成され、２つの磁場生成部１３１、１３２に交流電流が印加され、２つの磁場生成部１３１、１３２の磁性に影響を受けて運動体１１との関係で引力と斥力が交番に発生する。
【００８０】
ここで、運動体１１は斥力により磁場生成部１３１、１３２との相対的な距離が遠い第１位置と、引力により磁場生成部１３との相対的な距離が近くなる第２位置の間を往復運動する。
【００８１】
また、磁場生成部１３１、１３２によって形成される磁場の強度、方向、又は周波数のうち少なくとも１つを調整することで、第１位置から第２位置への変形の強度方向又は周波数のうち少なくとも１つを調整でき、振動又はタッピングなどのような触覚信号を生成し得る。
【００８２】
図４及び図５は、一実施形態に係る駆動モジュール１０の運動体１１のＸ軸方向の運動を示すための上面図であり、Ｘ軸方向の運動について説明する。
【００８３】
Ｚ軸方向運動と同様に、運動体１１は、上下に分極されるよう磁化され、これを４つの連結部１２１が支持し、運動体１１の下部に隣接するよう２つの磁場生成部１３１、１３２が提供される。
【００８４】
Ｚ軸方向運動とは異なって、２つの磁場生成部１３１、１３２は互いに異なる磁性を有するよう構成されてもよく、磁場生成部１３１、１３２に交流電流が印加される。
【００８５】
ここで、図４に示された２つの磁場生成部のうち、第１磁場生成部１３１と運動体１１の隣接する領域では斥力が発生し、第２磁場生成部１３２と運動体の接面では引力が発生するため、第１磁場生成部１３１から第２磁場生成部１３２の方向へのＸ軸方向の運動が発生する。
【００８６】
その後、２つの磁場生成部１３１、１３２に反対方向の電流が印加されることで、第１磁場生成部１３１と第２磁場生成部１３２が運動体１１に隣接する部分で磁性が反対に変わる。
【００８７】
したがって、図５に示すように、第１磁場生成部１３１と運動体１１の隣接する部分では引力が発生し、第２磁場生成部１３２と運動体の隣接する部分では斥力が発生する可能性がある。
【００８８】
そのため、運動体１１において、第１磁場生成部１３１から第２磁場生成部１３２の方向の運動が、第２磁場生成部１３２から第１磁場生成部１３１の方向の運動に転換され、これを繰り返すことでＸ軸方向の往復運動が実現される。例えば、第１磁場生成部１３１及び第２磁場生成部１３２に交流を印加することで、Ｘ軸方向の往復運動を実現することができる。
【００８９】
また、磁場生成部１３によって形成される磁場の強度、方向、又は周波数のうち少なくとも１つを制御することで、第１磁場生成部１３１のコイルと第２磁場生成部１３２のコイルとの間の変形の強度方向、又は周波数のうち少なくとも１つを制御することによって、Ｘ軸方向振動のみならずラビングなどのような触覚信号を生成することができる。
【００９０】
図９及び図１０は、それぞれ第２及び第３実施形態である３方向に運動可能な３駆動モジュール２０、３０を示している。
【００９１】
２方向駆動モジュールと同様に、上下に分極して磁化された運動体１１が提供され、これを４つの連結部１２１が支持しており、運動体１１の下部に隣接するよう４つの磁場生成部１４１、１４２、１４３、１４４が提供される。４つの磁場生成部１４１、１４２、１４３、１４４は１つのセット１４０を構成している。
【００９２】
磁場生成部セット１４０は、第１磁場生成部１４１、第２磁場生成部１４２、第３磁場生成部１４３、及び第４磁場生成部１４４を含む。
【００９３】
４つの磁場生成部１４１、１４２、１４３、１４４は、四角形（図９参照）又は十字（図１０参照）状に配置される。
【００９４】
図９では、第１磁場生成部１４１は＋Ｙ軸上に配置され、第２磁場生成部１４２は＋Ｘ側上に配置され、第３磁場生成部１４３は−Ｙ軸上に配置され、第４磁場生成部１４４は−Ｘ軸上に配置される。
【００９５】
図１０では、第１磁場生成部１４１は第１四分面上に配置され、第２磁場生成部１４２は第４四分面上に配置され、第３磁場生成部１４３は第３四分面上に配置され、第４磁場生成部１４４は第２四分面上に配置される。
【００９６】
以下、図９に該当する十字状に基づいて説明する。
【００９７】
運動体１１をＺ軸方向に運動させるために先に説明した２方向駆動モジュールと同様に、４つの磁場生成部１４１、１４２、１４３、１４４は互いに同じ磁性を有するように磁化され、磁場生成部に交流電流を印加することにより４つの磁場生成部１４１、１４２、１４３、１４４及びそれに隣接する運動体１１の間に引力と斥力が交番に発生することになる。
【００９８】
Ｚ軸方向運動のために２つの磁場生成部を用いる場合、バランスを取るために第１及び第３磁場生成部１４１、１４３又は第２及び第４磁場生成部１４２、１４４を使用することが好ましい。
【００９９】
運動体１１は斥力によって磁場生成部セット１４０との相対的な距離が遠い第１位置と、引力によって磁場生成部１３との相対的な距離が近くなる第２位置の間を往復運動する。
【０１００】
さらに、磁場生成部１３によって形成される磁場の強度、方向、又は周波数のうち少なくとも１つを制御することにより、第１位置から第２位置への変形の強度方向又は周波数のうち少なくとも１つを制御することで、振動感からタッピングのような触感信号を生成することができる。
【０１０１】
次に、運動体１１のＺ軸方向の部分運動について説明する。
【０１０２】
磁場生成部で第１磁場生成部１４１は、交流電流が印加されて第２、３、４磁場生成部１４２、１４３、１４４は、運動体１１と反対となる磁性を有するよう直流電流が印加される。
【０１０３】
ここで、第１磁場生成部１４１に交流電流を印加することによって第１磁場生成部と隣接する運動体１１の部分の間には引力と斥力が交番に発生し、第２、３、４磁場生成部１４２、１４３、１４４と隣接する運動体１１の部分の間には持続的に引力が発生する。
【０１０４】
運動体１１は、第２、３、４磁場生成部との引力によって第１磁場生成部と相対的に距離が近くなる。第１磁場生成部は、印加される交流によって運動体１１のうち第１磁場生成部と近い部分との引力及び斥力が繰り返される。そのため、運動体１１の領域のうち、第１磁場生成部１４１に隣接する部分のみＺ軸方向に往復運動することになる。
【０１０５】
これは前述した２方向駆動モジュールの運動体１１の中心に運動が発生するＺ軸方向運動と比較するとき、振動原が第１磁場に偏った対角線方向に部分的な振動感を受けることができる。
【０１０６】
同様に、磁場生成部で第２磁場生成部１４２は交流電流が印加され、第１、３、４磁場生成部１４１、１４３、１４４は運動体１１と反対となる磁性を有するよう直流電流が印加される。ここで、交流電流を印加することで第２磁場生成部１４２と隣接する運動体１１の部分の間には引力と斥力が交番に発生し、第１、３、４磁場生成部１４１、１４３、１４４は持続的に引力が発生することになる。
【０１０７】
同じ方式で、第３磁場生成部１４３又は第４磁場生成部１４４にのみ交流電源を印加し、残りの磁場生成部には、運動体１１と反対となる磁性を有するよう直流電流を印加する場合にも、運動体１１の全体領域のうち希望する部分にのみＺ軸方向の運動を発生させることができる。
【０１０８】
また、複数の磁場生成部のうち、２つの隣接する磁場生成部にのみ交流電源を印加し、残りの磁場生成部には運動体１１と反対となる磁性を有するよう直流電流を印加する場合にも、運動体１１の全体領域のうち希望する部分にのみＺ軸方向の運動を発生させることができる。
【０１０９】
以下、図９又は図１０に示す駆動モジュール２０、３０の運動体１１のＸ軸方向運動について説明する。
【０１１０】
Ｘ軸方向運動を実現するとき、磁場生成部が図９に示すように構成されている場合は、第１及び第２磁場生成部１４１、１４２が１つの対をなし、そして、第３及び第４磁場生成部１４３、１４４が１つの対をなし、各対をなしている磁場生成部は互いに磁性を有する。
【０１１１】
そのため、運動体１１は、第１及び第２磁場生成部１４１、１４２から引力と斥力を受け、第３及び第４磁場生成部１４３、１４４から斥力と引力を交番に受けながら、そのベクトル合計に該当する方向であるＸ軸方向に運動する。
【０１１２】
これとは異なって、磁場生成部が図１０に示すように構成されている場合、第２及び第４磁場生成部１４２、１４４のみを使用してもＸ軸方向への運動を実現することができる。
【０１１３】
具体的な運動メカニズムは、使用される磁場生成部を除いて第１実施形態におけるＸ軸方向運動のメカニズムと同一である。
【０１１４】
以下は、図９又は図１０による駆動モジュール２０、３０の運動体１１のＹ軸方向運動について説明する。
【０１１５】
Ｙ軸方向運動を実現するとき、磁場生成部が図９に示すように構成されている場合は、第１及び第４磁場生成部１４１、１４４が１つの対をなし、第２及び第３磁場生成部１４２、１４３が１つの対をなし、各対を構成している磁場生成部は互いに同じ磁性を有する。
【０１１６】
そのため、運動体１１は第１及び第４磁場生成部１４１、１４４から引力と斥力を受け、第２及び第３磁場生成部１４２、１４３から斥力と引力を交番に受けながら、そのベクトル合計に該当する方向であるＹ軸方向に運動する。
【０１１７】
Ｙ軸方向運動を実現するとき、磁場生成部が配置が図１０に示すように構成されている場合は、第１及び第３磁場生成部１４１、１４３のみを使用してもこれを達成することができる。
【０１１８】
具体的な運動メカニズムは、使用される磁場生成部の個数が変わることを除いては、磁場生成部が２つに構成されている駆動モジュール１０のＸ軸方向運動のメカニズムと同一に適用され得る。
【０１１９】
以下は、図９又は図１０による駆動モジュール２０、３０の運動体１１の対角線方向への運動について説明する。
【０１２０】
座標系を基準にして、「Ｙ＝Ｘ線」方向に運動体１１を作動させるためには、図１０に示す駆動モジュール３０を基準にするとき、第１磁場生成部１４１及び第３磁場生成部１４３を用いることができる。
【０１２１】
具体的に、第１及び第３磁場生成部１４１、１４３が互いに反対となる磁性を有するよう電流が印加される場合、第１磁場生成部１４１は運動体１１との関係で引力が発生し、第３磁場生成部１４３は運動体１１との関係で斥力が発生する。
【０１２２】
そのため、運動体１１は、第１磁場生成部１４１から引力を受け、第３磁場生成部１４３から同時に斥力を受け、２つの力のベクトル合計に該当する方向に運動する。
【０１２３】
その後、４つの磁場生成部１４１、１４２、１４３、１４４には交流電流が印加されるが、それぞれの磁場生成部１４１、１４２、１４３、１４４が運動体１１と隣接する部分における磁性が変わることになる。
【０１２４】
それぞれの磁場生成部１４１、１４２、１４３、１４４に印加される交流電流により、運動体１１は、対角線運動を繰り返すことで運動体１１の「Ｙ＝Ｘ線」の方向運動が実現され得る。
【０１２５】
以下では、図９又は図１０による駆動モジュール２０、３０の運動体１１の「Ｙ＝−Ｘ線」方向への運動について説明する。
【０１２６】
座標系を基準にして、「Ｙ＝−Ｘ線」方向に運動体１１を作動させるためには、図１０による駆動モジュール３０を基準とするとき、第２磁場生成部１４２及び第４磁場生成部１４４を用いることができる。「Ｙ＝−Ｘ線」方向への運動は、「Ｙ＝Ｘ線」方向への運動における駆動方式と比較するとき、対角線として使用する磁場生成部が異なる点の他には同じメカニズムが適用される。
【０１２７】
図９による駆動モジュール２０を用いて、「Ｙ＝Ｘ線」方向への運動及び「Ｙ＝−Ｘ線」方向への運動を実現することができ、隣接する２つの磁場生成部を対に使用することで駆動可能である。
【０１２８】
「Ｙ＝Ｘ線」方向への運動のためには、第１磁場生成部１４１と第２磁場生成部１４２が対をなし、第３磁場生成部１４３と第４磁場生成部１４４が対をなし、各対を構成している磁場生成部は互いに同じ磁性を有するよう電流が印加される。
【０１２９】
互いに異なる対に対しては、反対の磁性を有するよう制御することが必要である。
【０１３０】
この場合、第１及び第２磁場生成部１４１、１４２は運動体１１との関係で引力が発生し、第３及び第４磁場生成部１４３、１４４は運動体１１との関係で斥力が発生する可能性がある。
【０１３１】
そのため、運動体１１は、第１及び第２磁場生成部１４１、１４２から同時に引力を受け、第３及び第４磁場生成部１４３、１４４から同時に斥力を受け、４つの力のベクトル合計に該当する方向に運動するようになる。
【０１３２】
その後、４つの磁場生成部１４１、１４２、１４３、１４４には交流電流が印加されるが、それぞれの磁場生成部が運動体１１と接する部分における磁性が変わる。
【０１３３】
それぞれの磁場生成部１４１、１４２、１４３、１４４に印加される交流電流により、運動体１１は運動が繰り返され、これによって「Ｙ＝Ｘ」線方向運動が実現される。
【０１３４】
これとは反対に、「Ｙ＝−Ｘ」線方向の運動のためには第１及び第４磁場生成部１４１、１４４が対をなし、第２及び第３磁場生成部１４２、１４３が対をなす。
【０１３５】
前記多方向性駆動モジュールの追加的な運動方向を実現するために、運動させようとする方向の数に応じて複数の数を有する磁場生成部を備え、アクチュエーターの中心とその中心を共有している仮想の円の円周に沿って磁場生成部を配置することができる。
【０１３６】
また、磁場生成部１３１、１３２に印加される外部電流は、方形波（Ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ  ｗａｖｅ）、パルス波（Ｐｕｌｓｅ  ｗａｖｅ）、又はサイン波（Ｓｉｎｅ  ｗａｖｅ）の形状に印加されるが、このように入力波形を相違にすることで、駆動モジュールはユーザに互いに異なる触覚を提供することができる。
【０１３７】
以上述した実施形態は、本発明の好ましい実施形態を説明したものに過ぎず、本発明の権利範囲は説明された実施形態に限定されるものではなく、この分野の当業者によって本発明の技術的な思想及び特許請求の範囲内における様々な変更、変形又は置換可能になり、そのような実施形態は本発明の範囲に属するものと見なければならない。
【図１】
2019514682.tif 000003
【図２】
2019514682.tif 000004
【図３】
2019514682.tif 000005
【図４】
2019514682.tif 000006
【図５】
2019514682.tif 000007
【図６】
2019514682.tif 000008
【図７ａ】
2019514682.tif 000009
【図７ｂ】
2019514682.tif 000010
【図７ｃ】
2019514682.tif 000011
【図８】
2019514682.tif 000012
【図９】
2019514682.tif 000013
【図１０】
2019514682.tif 000014
【国際調査報告】
2019514682.tif 000015
2019514682.tif 000016
2019514682.tif 000017
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