(57)【要約】  本発明は、小型化、低電力、低騒音、速い応答、十分な物理力の要件を全て満足させて、携帯用装置に適合した触覚刺激装置及びそれを用いた装置に関する。複数の超音波線状駆動機を任意の皮膚接触面に対して垂直方向に線状運動するように配列し、線状運動を制御して皮膚を垂直方向に刺激するようにすることによって、十分な物理的刺激を提供することができ、低電力、低騒音、速い応答、小型化を具現する。
2010517614.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波領域の電気信号により変位が発生する超音波トランスデューサー、前記超音波トランスデューサーに一体に連結されて前記超音波トランスデューサーの変位にしたがって動く移動軸、及び、前記移動軸を取り囲む形態になっており、前記電気信号に応じて上下に移動可能な移動子を備え、皮膚が接触する接触面に対して垂直方向に運動するように配列された複数の超音波線状駆動機と、
前記超音波線状駆動機の各移動子と一体に形成された複数の接触部と
を含むことを特徴とする触覚刺激装置。
【請求項２】
多数の孔が形成され、前記孔を通じて前記複数の接触部が突出される蓋をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の触覚刺激装置。
【請求項３】
超音波領域の電気信号により変位が発生する超音波トランスデューサーと、前記超音波トランスデューサーに一体に連結された移動軸と、前記移動軸を取り囲む形態になっており、動かないように固定された移動子とを含み、前記電気信号に応じて前記移動軸が移動子内で線状に運動する複数の超音波線状駆動機を、皮膚が接触する接触面に対して垂直方向に運動するように配列してなることを特徴とする触覚刺激装置。
【請求項４】
前記移動軸の端部に一体に形成され、皮膚と接触するようになる接触部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の触覚刺激装置。
【請求項５】
前記移動軸がそれぞれ突出されるように複数の孔が形成され、前記各移動子が固定連結される蓋をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の触覚刺激装置。
【請求項６】
前記超音波線状駆動機の超音波トランスデューサーは、電気信号に応じて凸凹に変化するバイモルフ方式のディスク型トランスデューサーであることを特徴とする請求項１または３に記載の触覚刺激装置。
【請求項７】
隣接した超音波線状駆動機の移動軸の長さを異にして、前記超音波トランスデューサーをずらして配置することを特徴とする請求項１または３に記載の触覚刺激装置。
【請求項８】
前記隣接した超音波線状駆動機間の移動軸の長さの差は、前記電気信号に応じて動く移動子または移動軸の最大変位よりも長いことを特徴とする請求項７に記載の触覚刺激装置。
【請求項９】
前記移動軸の長さが異なる超音波線状駆動機の超音波トランスデューサーの各々の高さに合わせて形成される複数の支持部を備え、前記複数の超音波線状駆動機を支持するベースをさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の触覚刺激装置。
【請求項１０】
超音波領域の電気信号に応じて線状運動する複数の超音波線状駆動機を接触面に対して垂直方向に運動するように配列し、前記超音波線状駆動機の垂直方向の運動により接触された皮膚の触覚を刺激するように構成された触覚刺激装置を含み、
前記触覚刺激装置を通じてユーザの触覚を刺激して質感及び点字を再現する機能を有する携帯用端末装置。
【請求項１１】
前記超音波線状駆動機は、超音波領域の電気信号により変位が発生する超音波トランスデューサーと、前記超音波トランスデューサーに一体に連結されて超音波トランスデューサーの変位に連動する移動軸と、前記移動軸に沿って移動可能な形態で形成された移動子と、前記移動子と連動するように形成されて線状運動により触覚を刺激する接触部とを含み、超音波領域の電気信号に応じて前記移動子及び接触部が線状に運動して触覚を刺激することを特徴とする請求項１０に記載の携帯用端末装置。
【請求項１２】
前記超音波線状駆動機は、
超音波領域の電気信号により変位が発生する超音波トランスデューサーと、前記超音波トランスデューサーに一体に連結されて超音波トランスデューサーの変位に連動する移動軸と、前記移動軸に沿って移動可能な形態で形成された移動子とを含み、前記移動子が動かないように固定して、超音波領域の電気信号に応じて前記移動軸が移動子内で線状運動して触覚を刺激するようにすることを特徴とする請求項１０に記載の携帯用端末装置。
【請求項１３】
前記超音波線状駆動機の移動軸の端部に接触部をさらに形成することを特徴とする請求項１２に記載の携帯用端末装置。
【請求項１４】
隣接した超音波線状駆動機の移動軸の長さを異にして、前記超音波トランスデューサーをずらして配置することを特徴とする請求項１２に記載の携帯用端末装置。
【請求項１５】
前記隣接した超音波線状駆動機間の移動軸の長さの差は、前記電気信号に応じて動く移動子または移動軸の最大変位よりも長いことを特徴とする請求項１４に記載の携帯用端末装置。
【請求項１６】
前記触覚刺激装置は、
前記移動軸の長さが異なる超音波線状駆動機の超音波トランスデューサーの各々の高さに合わせて形成される複数の支持部を備え、前記複数の超音波線状駆動機を支持するベースをさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の携帯用端末装置。
【請求項１７】
再現対象を撮影してそのイメージデータを獲得するイメージ獲得部と、
前記イメージ獲得部から得られたイメージデータをフィルタリング及び信号処理するイメージプロセシング部と、
超音波領域の電気信号に応じて線状運動する複数の超音波線状駆動機を接触面に対して垂直方向に運動するように配列し、前記超音波線状駆動機の垂直方向の運動により接触された皮膚の触覚を刺激するように構成された触覚刺激部と、
前記多数の超音波線状駆動機の各々に超音波領域の電気信号を印加して多数の超音波線状駆動機の各々を線状駆動させる駆動部と、
前記イメージプロセシング部で出力されたイメージデータにしたがって該当のイメージの触感を示すように前記駆動部を制御する制御部と
を含むことを特徴とする触感再現装置。
【請求項１８】
前記超音波線状駆動機は、超音波領域の電気信号により変位が発生する超音波トランスデューサーと、前記超音波トランスデューサーに一体に連結されて超音波トランスデューサーの変位に連動する移動軸と、前記移動軸に沿って移動可能な形態で形成された移動子と、前記移動子と連動するように形成されて線状運動により触覚を刺激する接触部とを含み、超音波領域の電気信号に応じて前記移動子及び接触部が線状に運動して触覚を刺激することを特徴とする請求項１７に記載の触感再現装置。
【請求項１９】
前記超音波線状駆動機は、
超音波領域の電気信号により変位が発生する超音波トランスデューサーと、前記超音波トランスデューサーに一体に連結されて超音波トランスデューサーの変位に連動する移動軸と、前記移動軸に沿って移動可能な形態で形成された移動子とを含み、前記移動子が動かないように固定して、超音波領域の電気信号に応じて前記移動軸が移動子内で線状運動して触覚を刺激するようにすることを特徴とする請求項１７に記載の触感再現装置。
【請求項２０】
前記超音波線状駆動機の移動軸の端部に接触部をさらに形成することを特徴とする請求項１９に記載の触感再現装置。
【請求項２１】
隣接した超音波線状駆動機の移動軸の長さを異にして、前記超音波トランスデューサーをずらして配置することを特徴とする請求項１９に記載の触感再現装置。
【請求項２２】
前記隣接した超音波線状駆動機間の移動軸の長さの差は、前記電気信号に応じて動く移動子または移動軸の最大変位よりも長いことを特徴とする請求項２１に記載の触感再現装置。
【請求項２３】
前記触覚刺激装置は、
前記移動軸の長さが異なる超音波線状駆動機の超音波トランスデューサーの各々の高さに合わせて形成される複数の支持部を備え、前記複数の超音波線状駆動機を支持するベースをさらに含むことを特徴とする請求項２１に記載の触感再現装置。
【請求項２４】
超音波領域の電気信号により変位が発生する超音波トランスデューサーと、前記超音波トランスデューサーに連結されて超音波トランスデューサーの変位にしたがって動く移動軸と、前記移動軸を取り囲む形態の移動子とを含む超音波線状駆動機を複数備える複数の超音波線状駆動機と、
前記複数の超音波線状駆動機の各移動子と一体に形成され、前記超音波トランスデューサーの変位にしたがって前記移動軸が貫通する複数の孔を備える蓋と、
前記複数の超音波線状駆動機を支持するベースと
を含むことを特徴とする触覚刺激装置。
【請求項２５】
前記複数の超音波線状駆動機は、移動軸の長さを異にして、前記超音波トランスデューサーをずらして配置することを特徴とする請求項２４に記載の触覚刺激装置。
【請求項２６】
前記超音波トランスデューサーは、隣接する超音波トランスデューサーと異なる高さでずらして配置することを特徴とする請求項２５に記載の触覚刺激装置。
【請求項２７】
前記ベースは、
前記複数の超音波トランスデューサーの高さに合わせて前記複数の超音波線状駆動機の各々を支持する複数の支持部を備えることを特徴とする請求項２４に記載の触覚刺激装置。
【請求項２８】
前記複数の超音波線状駆動機は、マトリックス形態に配置されることを特徴とする請求項２４に記載の触覚刺激装置。
【請求項２９】
前記移動軸の上端部に一体に備えられて皮膚に触覚を伝達する接触部をさらに含むことを特徴とする請求項２４に記載の触覚刺激装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は触覚刺激装置に関し、特に、小型化、低電力、低騒音、速い応答特性を提供することができ、多様な携帯装置に内蔵することができる触覚刺激装置及びそれを応用した装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子装置により伝達できる情報の大部分は視覚情報と聴覚情報であった。しかし、このような視覚情報や聴覚情報だけでは情報伝達が十分にできない場合が多く、これを解決するために様々な研究が行われており、代表的な例として人間の触覚を刺激して情報を伝達する装置が提案されている。
【０００３】
触覚を用いた情報伝達装置としては、視覚障害者のための電子点字機器、物の質感を伝達する質感提示装置、振動情報を用いる触感装置などがある。このような装置の大部分は、人間の皮膚に接触する接触部を物理的に運動させて触覚を刺激する触覚刺激装置が利用される。
【０００４】
例えば、図１は、特許文献１で開示された触覚刺激装置（ｔａｃｔｉｌｅ  ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）を図示したもので、これは電気を掛けると曲がる圧電物質で皮膚接触手段１を形成し、能動素子１０を通じてアクチュエータ５に電気を掛けると、アクチュエータ５から延びた皮膚接触手段１が曲がりながら皮膚に触れる感じを発生させて触感を伝達するように構成される。これは、触覚刺激装置は、圧電物質自体の変位が非常に小さいため、これをビーム（ｂｅａｍ）の形態に製造して曲げた場合、端部分の変位が相対的に大きくなる原理を利用して触感を再現したものである。
【０００５】
しかし、この方式は皮膚に加えられる物理的刺激が弱いと、単純に擦れるような感じのみを与えることもあるので効果的な触覚刺激が不可能である。
【０００６】
他の方法として、図２は、特許文献２で提案されたマウスなどに備えられる触覚伝達部２０を図示したもので、階段状に形成されて複数個の嵌め込み溝を有するバイス（ｖｉｓｅ）２１と、バイス２１の各嵌め込み溝に嵌め込まれてバイス２１の前面に長く伸びる形態で固定され、圧電物質からなる駆動機２２と、駆動機２２から上方に連結されて実際の皮膚を刺激するようになる複数のピン２３で形成される。
【０００７】
上記構造の触覚伝達部２０は、制御部２６の制御信号に応じて電源供給部２４を通じて電源を印加すると、印加される電流の大きさによって上下方向に曲がり、これによって駆動機２２に連結されたピン２３が上下方向に動いて物理的な刺激を加えるようになるものである。さらに、上記技術ではセンサ２５を通じて圧力値を検出して所望の程度の物理的刺激を加えるように電流信号を制御するようにする。
【０００８】
しかしながら、上記構造は電流の大きさによって刺激が変化するので、十分な刺激を加えるためにより大きい電源が要求されて電源供給部の大きさが大きくならなければならず、また、触覚刺激のための器具構造が複雑で大きくなるので携帯用装置には不適合であるという問題がある。
【０００９】
上述したように、既存の装置は小型化、低電力、低騒音、速い応答、十分な物理力などの、様々な要素を満足させることができず、触覚刺激装置の小型化及び携帯用質感及び点字再現装置の具現が困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第６，４４５，２８４号
【特許文献２】大韓民国特許登録番号第０６２６６８３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、小型化、低電力、低騒音、速い応答、十分な物理力の要件を全て満足させて、携帯用装置に適合した触覚刺激装置及びそれを用いた装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記のような本発明の目的を達成するための構成手段として、本発明は、超音波領域の電気信号により変位が発生する超音波トランスデューサー、前記超音波トランスデューサーに一体に連結されて超音波トランスデューサーの変位にしたがって動く移動軸、及び、前記移動軸を取り囲む形態になっており、前記電気信号に応じて上下に移動可能な移動子を備え、皮膚が接触する接触面に対して垂直方向に運動するように配列された複数の超音波線状駆動機（ｌｉｎｅａｒ  ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  ａｃｔｕａｔｏｒ）と、前記超音波線状駆動機の各移動子と一体に形成された複数の接触部とを含む触覚刺激装置を提供する。
【００１３】
また、本発明は上記目的を達成するための他の構成手段として、超音波領域の電気信号により変位が発生する超音波トランスデューサーと、前記超音波トランスデューサーに一体に連結された移動軸と、前記移動軸を取り囲む形態になっており、動かないように固定された移動子とを含み、前記電気信号に応じて前記移動軸が移動子内で線状に運動する複数の超音波線状駆動機を、皮膚が接触する接触面に対して垂直方向に運動するように配列してなる触覚刺激装置を提供する。
【００１４】
上記本発明による触覚刺激装置は、隣接した超音波線状駆動機の移動軸の長さを異にして、前記超音波トランスデューサーをずらして配置することによって、ピン配置密度を高めることができ、この際、前記隣接した超音波線状駆動機間の移動軸の長さの差は、隣接した超音波線状駆動機が互いの動きを妨げることができないように前記電気信号に応じて動く移動子または移動軸の最大変位よりも大きくすることが好ましい。
【００１５】
また、本発明は上記目的を具現するためのさらに他の構成手段として、超音波領域の電気信号に応じて線状運動する複数の超音波線状駆動機を接触面に対して垂直方向に運動するように配列し、前記超音波線状駆動機の垂直方向の運動により接触された皮膚の触覚を刺激するように構成された触覚刺激装置を含み、前記触覚刺激装置を通じてユーザの触覚を刺激して質感及び点字を再現する機能を有する携帯用端末装置を提供する。
【００１６】
また、本発明は上記目的を具現するためのさらに他の構成手段として、再現対象を撮影してそのイメージデータを獲得するイメージ獲得部と、前記イメージ獲得部から得られたイメージデータをフィルタリング及び信号処理するイメージプロセシング部と、超音波領域の電気信号に応じて線状運動する複数の超音波線状駆動機を接触面に対して垂直方向に運動するように配列し、前記超音波線状駆動機の垂直方向の運動により接触された皮膚の触覚を刺激するように構成された触覚刺激部と、前記多数の超音波線状駆動機の各々に超音波領域の電気信号を印加して多数の超音波線状駆動機の各々を線状駆動させる駆動部と、前記イメージプロセシング部で出力されたイメージデータにしたがって該当のイメージの質感及び点字を示すように前記駆動部を制御する制御部とを含む触感再現装置を提供する。
【００１７】
本発明による触覚刺激装置のさらに他の形態としては、超音波領域の電気信号により変位が発生する超音波トランスデューサー、前記超音波トランスデューサーに連結されて超音波トランスデューサーの変位にしたがって動く移動軸、及び、前記移動軸を取り囲む形態の移動子を含む超音波線状駆動機を複数備える複数の超音波線状駆動機と、前記複数の超音波線状駆動機の各移動子と一体に形成され、前記超音波トランスデューサーの変位にしたがって前記移動軸が貫通する複数の孔を備える蓋と、前記複数の超音波線状駆動機を支持するベースとを含む。
【００１８】
この時、前記複数の超音波線状駆動機は、移動軸の長さを異にして、前記超音波トランスデューサーをずらして配置し、これによって、前記超音波トランスデューサーは、隣接する超音波トランスデューサーと異なる高さでずらして配置することを特徴とする。
【００１９】
また、前記ベースは、前記複数の超音波トランスデューサーの高さに合わせて前記複数の超音波線状駆動機の各々を支持する複数の支持部を備える。
【００２０】
また、前記複数の超音波線状駆動機は、マトリックス形態に配置されることを特徴とする。
【００２１】
一方、前記触覚刺激装置は、移動軸の上端部に一体に備えられて皮膚に触覚を伝達する接触部をさらに含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
上述したように、本発明による触覚刺激装置は、超音波線状駆動機を多数個配置して垂直方向に物理的刺激を形成するようにすることによって、小型化、低電力、十分な物理的刺激及び速い応答特性を提供することができ、その結果、携帯用装置に内蔵可能となり、触覚刺激機能またはこれを応用した多様な機能を携帯用装置において提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来の触覚刺激装置の構成図である。
【図２】従来の他の触覚刺激装置の構成図である。
【図３】超音波線状駆動機の基本構造図である。
【図４】本発明の好ましい実施例による触覚刺激装置の構成図である。
【図５】図４の触覚刺激装置の動作原理を説明する図面である。
【図６】本発明の他の好ましい実施例による触覚刺激装置の構成図である。
【図７】図６の触覚刺激装置の動作原理を説明する図面である。
【図８】本発明による触覚刺激装置において超音波線状駆動機の配列構造を説明するための図面である。
【図９】本発明による触覚刺激装置が備えられた携帯用端末装置の一例を示した図面である。
【図１０】本発明による触覚刺激装置を用いた質感及び点字再現装置の斜視図である。
【図１１】図１０の質感及び点字再現装置の構成を示した機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、添付された図面を参照し、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が本発明を容易に実施できる好ましい実施例を詳しく説明する。但し、本発明の好ましい実施例に対する動作原理を詳細に説明するに当たって、関連する公知機能または構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不要にぼかす虞があると判断される場合にはその詳細な説明を省略する。また、類似した機能及び作用をする部分については、図面全体において同一の符号を使用する。
【００２５】
なお、明細書全般において、ある部分が他の部分と「連結されている」とするとき、これは、「直接的に連結されている」場合のみならず、それらの間に他の要素を介して「間接的に連結されている」場合も含む。また、ある構成要素を「含む」というのは、反対の意味を有する記載が特に無い限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含むことができるということを意味する。
【００２６】
本発明は、超音波線状駆動機を利用して触覚刺激が行われるようにしたものであって、前記超音波線状駆動機は、携帯電話やカメラなどのレンズ駆動用に主に利用される線状モーター（ｌｉｎｅａｒ  ｍｏｔｏｒ）である。
【００２７】
図３は、本発明に適用される超音波線状駆動機の基本構造を図示したものである。超音波線状駆動機は、圧電物質と電極からなり、超音波領域の電気信号に応じて変位が発生する超音波トランスデューサー３１と、超音波トランスデューサー３１に連結されて超音波トランスデューサー３１に変位連動する移動軸３２と、移動軸３２に沿って移動する移動子３３とを含む。
【００２８】
超音波トランスデューサー３１は、凸凹の屈曲変位を起こすディスク型のバイモルフ（ｂｉｍｏｒｐｈ）型トランスデューサーが好ましく、移動軸３２は、棒形態であって超音波トランスデューサー３１の変位に連動して上下に運動する。移動子３３は、移動軸３２の表面に密着されて一定の摩擦力を維持するために、移動軸３２の表面の少なくとも一部を取り囲むように構成される。従って、移動子３３は移動軸３１の移動速度にしたがって、移動軸３１と共に移動するか、または移動しない。
【００２９】
超音波線状駆動機は、超音波トランスデューサー３１の変位を移動子３３の線状的な変位に変換するものであって、超音波トランスデューサー３１に印加される超音波領域の電気信号を調整することによって、移動子３３の変位を調整することができる。この際、移動子３３の垂直運動は、超音波トランスデューサー３１と移動軸３２の振動速度によって制御されるものであるので、超音波トランスデューサー３１に印加される電気信号の大きさではなく、その周波数を制御することによって線状運動の大きさを調節することができるようになる。従って、超音波線状駆動機を駆動するための電源供給部の大きさが大きく減少する。
【００３０】
本発明による触覚刺激装置は、上述した構造の複数の超音波線状駆動機を任意の皮膚接触面に対して垂直方向に線状運動するように配列し、線状運動を制御して皮膚を垂直方向に刺激するようにすることによって、十分な物理的刺激を提供することができ、低電力、低騒音、速い応答、小型化が可能になる。
【００３１】
図４は、本発明の好ましい実施例による触覚刺激装置の構造を示した斜視図である。
【００３２】
図４を参照すると、本発明の触覚刺激装置は、超音波領域の電気信号により変位が発生する超音波トランスデューサー４１、超音波トランスデューサー４１に一体に連結されて超音波トランスデューサー４１の変位にしたがって動く移動軸４２、及び、移動軸を取り囲む形態になっており、電気信号に応じて上下に移動可能な移動子４３を備え、皮膚が接触する接触面に対して垂直方向に運動するように配列された複数の超音波線状駆動機４０と、超音波線状駆動機４０の各移動子４３と一体に形成された複数の接触部４４とを含む。
【００３３】
接触部４４は、その端部がピン状で形成されることが好ましく、また、移動子４３と一体に移動軸４２に沿って線状運動するように、その内部に溝を形成することができる。
【００３４】
また、上述した触覚刺激装置は、多数の孔が形成されて、孔を通じて複数の接触部４４が突出される蓋４５をさらに含むことができる。蓋４５は、触覚刺激装置内部の器具物及び回路を保護する。
【００３５】
また、本発明では、接触部４４の密度を高めるか、または、小型化のために、隣接した超音波線状駆動機４０の移動軸４２の長さを異にして、隣接した超音波トランスデューサー４１をずらして配置する。この場合、複数の超音波線状駆動機４０を最大限に密着させて配置することができるようになって、皮膚に接触する接触部４４の密度を高めてさらに微細な触感再現が可能となり、または、触覚刺激装置自体の大きさを大きく減少させることができる。
【００３６】
また、本発明の触覚刺激装置は、移動軸４２の長さが異なる複数の超音波線状駆動機４０が皮膚接触面を基準として同一の変位範囲を有するようにするために、移動軸４２の長さが異なる超音波線状駆動機４０の超音波トランスデューサー４１の各々の高さに合わせて形成される複数の支持部を備え、複数の超音波線状駆動機を支持するベース４６をさらに含む。
【００３７】
図示したように、ベース４６は、接触部４４の基準の高さが同一になるように超音波線状駆動機４０を配置した時、各超音波トランスデューサー４１の高さに対応する高さで突出された支持部が形成されることによって、超音波線状駆動機４０を安定して支持することができる。
【００３８】
図５は、図４に示した触覚刺激装置において物理的刺激を発生させる動作を説明するためのものである。図５（ａ）に図示されたような初期状態で、超音波トランスデューサー４１に所定の超音波領域の電気信号を印加すると、各超音波トランスデューサー４１の屈曲変位及びこれによる移動軸４２の変位が発生し、これによって移動子４３が垂直方向に動いて、移動子４３に連結された接触部４４も移動子４３の変位Ｌ１だけ垂直方向に上昇して、接触された皮膚に垂直方向の物理的刺激を発生させる。従って、配列された複数の接触部４４の変位を異にするように複数の超音波線状駆動機４０に印加される電気信号を制御することによって、所望の質感や点字を再現することができる。
【００３９】
図６は、本発明の他の好ましい実施例による触覚刺激装置を示した斜視図である。
【００４０】
図６の触覚刺激装置は、超音波領域の電気信号により変位が発生する超音波トランスデューサー６１と、超音波トランスデューサー６１に一体に連結された移動軸６２と、移動軸６２を取り囲む形態になっており、動かないように固定された移動子６３とを含み、電気信号に応じて上記移動軸６２が移動子６３内で線状に運動する複数の超音波線状駆動機６０を、皮膚が接触する接触面に対して垂直方向に運動するように配列してなる。
【００４１】
図６の触覚刺激装置は、超音波線状駆動機６０の移動軸６２を物理的刺激を加えるためのピンとして利用する。この際、移動軸６２をそのまま用いることもでき、移動軸６２の端部に一体に形成されて皮膚と接触するようになる接触部（未図示）をさらに形成することもできる。
【００４２】
また、触覚刺激装置は、移動子６３を固定するために、蓋６４を利用することができる。即ち、蓋６４と移動子６３を一体に連結し、移動軸６２が、固定された蓋６４の孔と移動子６３内で垂直方向に動くようにする。
【００４３】
また、触覚刺激装置は、上述した図４に示した実施例と同様に、小型化及び配置密度を高めるために、隣接した超音波線状駆動機６０の移動軸６２の長さを異にして、隣接した超音波トランスデューサー６１をずらして配置する。この場合、複数の超音波線状駆動機６０を最大限に密着させて配置することができるようになり、より微細な触感再現が可能になり、または、触覚刺激装置自体の大きさを大きく減少させることができる。
【００４４】
また、本発明の触覚刺激装置は、移動軸６２の長さが異なる複数の超音波線状駆動機６０が皮膚接触面を基準として同一の変位範囲を有するようにするために、移動軸６２の長さが異なる超音波線状駆動機６０の超音波トランスデューサー６１の各々の高さに合わせて形成される複数の支持部を備えて、複数の超音波線状駆動機を支持するベース６５をさらに含む。
【００４５】
図７は、図６に示した触覚刺激装置において物理的刺激を発生させる動作を説明するためのものである。図７（ａ）に図示されたような初期状態で、超音波トランスデューサー６１に所定の超音波領域の電気信号を印加すると、各超音波トランスデューサー６１の屈曲変位及びこれによる移動軸６２の変位が発生し、この際、移動子６３は動かないように固定された状態であるので、逆に、移動軸６２が垂直方向にＬ２だけ動いて、接触された皮膚を刺激する。この際、移動軸６２の動いた距離Ｌ２は、超音波線状駆動機６０に印加される電気信号を制御して調整することができる。
【００４６】
上記２つの実施例で説明したように、本発明による触覚刺激装置は、触覚刺激のために配列される超音波線状駆動機をさらに密着配置するために、図８に図示したように、隣接した超音波線状駆動機間の移動軸の長さを異にして、超音波トランスデューサーをずらして配置されることができるようにする。例えば、超音波線状駆動機が行列（ｍａｔｒｉｘ  ｆｏｒｍ）に配置されるとすれば、偶数行列の超音波トランスデューサーの移動軸の長さを長く（あるいは短く）し、これに対し、奇数行列の超音波トランスデューサーの移動軸の長さを短く（あるいは長く）することが好ましい。
【００４７】
この場合、隣接した超音波線状駆動機間の移動軸の長さの差Ｈは、超音波領域の電気信号に応じて動く移動子または移動軸の最大変位よりも長いことが好ましい。これによって、隣接した超音波線状駆動機の動きが妨げられないようにすることができる。
【００４８】
以上で説明した本発明の触覚刺激装置は、大きさが非常に小さく騒音を発生せずに電力消費が小さな超音波線状駆動機を利用することによって、小型化、低電力、速い応答特性を具現することができ、複数の超音波線状駆動機を使用して皮膚に物理的に直接刺激して質感や点字を再現する触覚再現装置に活用されることができ、特に、携帯用端末装置に適用されて触覚刺激機能を具備させるのに適当である。
【００４９】
即ち、図９に図示されたように、本発明による構造の触覚刺激装置９３を携帯電話、ＰＤＡなどを含む携帯用端末装置９０に内蔵して、携帯用端末装置９０に質感や点字再現のような機能を具備させるか、または、呼出音や振動以外の通知手段として利用することもできる。
【００５０】
上記では、触覚刺激装置９３は、携帯用端末装置９０のキーパッド９２の付近に設置されたものとして図示したが、ユーザ画面部９１の付近や、携帯用端末装置９０を手に取るとき主に触れる部分（例えば、側面部）に形成することもできる。
【００５１】
上記のように、本発明による触覚刺激装置９３を備えることによって、携帯用端末装置９０の大型サイズの増加や電源供給部に対する負担をかけずに、触覚刺激機能を用いた多様な応用機能を提供することができるようになる。
【００５２】
さらに他の例として、本発明による触覚刺激装置を用いることによって、携帯が簡便な触感再現装置を具現することができる。
【００５３】
図１０は、本発明が適用された触覚再現装置の一例を示した斜視図であり、図１１は、その機能のブロック図である。
【００５４】
図１０及び図１１を参照すると、触感再現装置１００は、携帯及び使用に便利な形態（即ち、ペン状）に具現され、指が主に接触する部分に図４または図６に示したような構成の触覚刺激部１０５を内蔵する。さらに、触感再現装置１００は、触感を再現しようとする対象物（例えば、物体または点字または写真など）の映像を獲得して、得られた対象物の触感を再現するように触覚刺激装置１０５を制御する機能を含む。
【００５５】
このため、図１１に図示されたように、触感再現装置１００は、再現対象を撮影してそのイメージデータを獲得するイメージ獲得部１０１と、イメージ獲得部１０１で得られたイメージデータをフィルタリング及び信号処理するイメージプロセシング部１０２と、触覚刺激部１０５に備えられた多数の超音波線状駆動機の各々に超音波領域の電気信号を印加して多数の超音波線状駆動機の各々を線状駆動させる駆動部１０４と、イメージプロセシング部１０２で出力されたイメージデータにしたがって該当のイメージの質感及び点字を示すように駆動部１０４を制御する制御部１０３とを含む。
【００５６】
触感再現装置１００は、本発明で提案した複数の超音波線状駆動機として具現された触覚刺激部１０５を通じて物理的刺激を発生させることによって小型サイズの携帯が便利な形態に製造することができ、消費電力が小さいことによって触感再現装置１００の駆動のための電源供給に対する負担を減らすことができる。
【００５７】
また、触覚刺激部１０５において垂直方向の物理的刺激を発生して触感を再現することによって、イメージ獲得部１０１とイメージプロセシング部１０２を通じて処理された触感再現対象物の材質をより効果的に再現することができる。
【００５８】
イメージ獲得部１０１は、一般的な撮像手段であるレンズとＣＣＤ素子で具現されることができ、また、点字や材質のような触感再現のためのイメージ処理及び制御処理過程は、一般的に知られた点字再現装置やパターン再現装置の処理方式を応用することによって具現可能である。
【００５９】
以上で説明した本発明は、前述した実施例及び添付された図面によって限定されるものではなく、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する当業者であれば、本発明の技術的思想を外れない範囲内で様々な置換、変形及び変更が可能であるということは自明である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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