KR20170015467A - 촉감 데이터 처리 장치, 촉감 제공 시스템 및 촉감 데이터 처리 방법 - Google Patents

촉감 데이터 처리 장치, 촉감 제공 시스템 및 촉감 데이터 처리 방법 Download PDF

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기요시 다니나까
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Abstract

양호한 촉감을 제공할 수 있는 촉감 데이터 처리 장치를 제공한다. 제1 및 제2 휴대 전자 단말기 사이에서 네트워크를 통해 데이터를 송신 또는 수신하는 촉감 데이터 처리 장치이며, 제1 휴대 전자 단말기로부터 대상 유체물에 관한 제1 데이터를 수신하는 데이터 수신부와, 제1 데이터를 수신하면 제1 데이터에 대응하는 대상 유체물의 촉감을 나타내는 촉감 데이터를 제2 휴대 전자 단말기로 송신하는 데이터 송신부를 포함하고, 촉감 데이터는 대상 유체물의 화상과, 화상 중에서의 위치와, 위치에 있어서의 대상 유체물의 촉감에 대응하는 진폭을 관련지은 데이터이며, 제2 휴대 전자 단말기의 터치 패널, 또는 제2 휴대 전자 단말기에 접속되는 촉감 제공 장치의 터치 패널에 조작 입력을 행하는 조작면에 초음파대의 고유 진동을 발생시키는 진동 소자를 구동하는 구동 신호의 진폭을, 조작 입력의 위치에 대응하는 화상 중에서의 위치에 촉감 데이터의 내부에서 관련지어지는 진폭에 기초해서 조정할 때에 사용되는 데이터이다.

Description

촉감 데이터 처리 장치, 촉감 제공 시스템 및 촉감 데이터 처리 방법{TACTILE SENSATION DATA PROCESSING DEVICE, TACTILE SENSATION PROVIDING SYSTEM, AND TACTILE SENSATION DATA PROCESSING METHOD}
본 발명은, 촉감 데이터 처리 장치, 촉감 제공 시스템 및 촉감 데이터 처리 방법에 관한 것이다.
종래부터 표시 수단과, 사용자의 조작 부위의 상기 표시 수단에의 접촉 상태를 검출하는 접촉 검출 수단과, 상기 표시 수단에 접촉하고 있는 상기 조작 부위에 대하여 소정의 촉감을 부여하는 촉감 진동을 발생시키는 촉감 진동 발생 수단을 구비하는 촉감 생성(producing) 장치가 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
이 촉감 생성 장치는, 또한 상기 접촉 검출 수단에 의한 검출 결과에 기초하여, 상기 촉감 진동을 발생시키기 위한 파형 데이터를 생성하는 진동 파형 데이터 생성 수단을 구비한다. 또한, 이 촉감 생성 장치는, 상기 진동 파형 데이터 생성 수단에 의해 생성된 상기 파형 데이터에 대하여 초음파를 반송파로서 변조 처리를 행하고, 해당 변조 처리에 의해 생성된 초음파 변조 신호를, 상기 촉감 진동을 발생시키기 위한 신호로서 상기 촉감 진동 발생 수단에 출력하는 초음파 변조 수단을 더 구비한다.
또한, 상기 초음파 변조 수단은, 주파수 변조 또는 위상 변조 중 어느 한쪽을 행한다. 또한, 상기 초음파 변조 수단은, 진폭 변조를 더 행한다.
일본 특허 공개 제2010-231609호 공보
그런데, 종래의 촉감 생성 장치의 초음파 주파수는, 가청대역보다 높은 주파수(약 20kHz 이상)이면 되고, 초음파의 주파수 자체에 특별히 고안은 이루어져 있지 않으므로, 양호한 촉감을 제공할 수 없을 우려가 있다.
따라서, 양호한 촉감을 제공할 수 있는 촉감 데이터 처리 장치, 촉감 제공 시스템 및 촉감 데이터 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시 형태의 촉감 데이터 처리 장치는, 제1 휴대 전자 단말기와 제2 휴대 전자 단말기 사이에서 네트워크를 통해서 데이터의 송신 또는 수신을 행하는 촉감 데이터 처리 장치이며, 상기 제1 휴대 전자 단말기로부터 대상 유체물에 관한 제1 데이터를 수신하는 데이터 수신부와, 상기 데이터 수신부가 상기 제1 휴대 전자 단말기로부터 상기 제1 데이터를 수신하면, 상기 제1 데이터에 대응하는 상기 대상 유체물의 촉감을 나타내는 촉감 데이터를 상기 제2 휴대 전자 단말기로 송신하는 데이터 송신부를 포함하고, 상기 촉감 데이터는 상기 대상 유체물의 화상과, 상기 화상 중에서의 위치와, 상기 위치에 있어서의 상기 대상 유체물의 촉감에 대응하는 진폭을 관련지은 데이터이며, 상기 촉감 데이터는, 상기 제2 휴대 전자 단말기의 터치 패널 또는 상기 제2 휴대 전자 단말기에 접속되는 촉감 제공 장치의 터치 패널에 조작 입력을 행하는 조작면에 초음파대의 고유 진동을 발생시키는 진동 소자를 구동하는 구동 신호의 진폭을, 상기 터치 패널에의 조작 입력의 위치에 대응하는 상기 화상 중에서의 위치에 상기 촉감 데이터의 내부에서 관련지어지는 진폭에 기초해서 조정할 때에 사용되는 데이터이다.
양호한 촉감을 제공할 수 있는 촉감 데이터 처리 장치, 촉감 제공 시스템 및 촉감 데이터 처리 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 실시 형태의 스마트폰 단말기(100)의 이용 형태의 일례를 도시하는 도면이다.
도 2는 실시 형태의 스마트폰 단말기(100)를 도시하는 평면도이다.
도 3은 도 2에 도시하는 스마트폰 단말기(100)의 A-A 화살표 방향에서 본 단면을 도시하는 도면이다.
도 4는 초음파대의 고유 진동에 의해 톱 패널(120)에 발생하는 정재파 중, 톱 패널(120)의 짧은 변에 평행하게 형성되는 물마루를 도시하는 도면이다.
도 5는 스마트폰 단말기(100)의 톱 패널(120)에 발생시키는 초음파대의 고유 진동에 의해, 조작 입력을 행하는 손끝에 가해지는 운동 마찰력이 변화하는 모습을 설명하는 도면이다.
도 6은 실시 형태의 스마트폰 단말기(100)의 통신 기능에 관련된 구성을 도시하는 도면이다.
도 7은 실시 형태의 스마트폰 단말기(100)의 구성을 도시하는 도면이다.
도 8은 메모리(250)에 저장되는 데이터를 도시하는 도면이다.
도 9는 실시 형태의 스마트폰 단말기(100)에 이용자가 조작 입력을 행한 경우에 있어서의 진동 소자(140)의 구동 패턴을 도시하는 도면이다.
도 10은 실시 형태의 스마트폰 단말기(100)의 구동 제어부(240)가 실행하는 처리를 나타내는 흐름도를 도시하는 도면이다.
도 11은 실시 형태의 스마트폰 단말기(100)의 이용자 A가 송신한 촉감 데이터가 다른 이용자 B에 의해 수신될 때까지의 순서를 도시하는 도면이다.
도 12는 이용자 A가 스마트폰 단말기(101)로 촉감 데이터(900)를 생성하는 모습을 도시하는 도면이다.
도 13은 스마트폰 단말기(101)로부터 서버(700)로 송신된 화상 데이터에 기초하여 서버(700)에서 촉감 데이터가 작성되고, 스마트폰 단말기(101 및 102)로 송신될 때의 순서를 설명하는 도면이다.
도 14는 도 13에 나타내는 순서의 상세를 보다 구체적으로 도시하는 도면이다.
도 15는 이용자 A가 스마트폰 단말기(101)로 근거리 무선 통신에 의해 촉감 데이터(900)를 이용자 B의 스마트폰 단말기(102)로 송신하는 모습을 도시하는 도면이다.
도 16은 실시 형태의 제1 변형예의 스마트폰 단말기(100A)를 도시하는 도면이다.
도 17은 실시 형태의 제2 변형예의 스마트폰 단말기(100B)를 도시하는 도면이다.
도 18은 실시 형태의 제3 변형예의 스마트폰 단말기(100C)를 도시하는 도면이다.
도 19는 실시 형태의 제4 변형예의 스마트폰 단말기(100D)의 동작 상태를 도시하는 평면도이다.
도 20은 스마트폰 단말기(102)에 근거리 무선 통신 장치(800)를 개재하여 촉감 제공 장치(300A)를 접속한 상태를 도시하는 도면이다.
도 21은 촉감 제공 장치(300B)의 동작 상태를 도시하는 평면도이다.
도 22는 촉감 제공 장치(300B)를 도시하는 평면도이다.
도 23은 도 22에 나타내는 촉감 제공 장치(300B)의 A-A 화살표 방향에서 본 단면을 도시하는 도면이다.
이하, 본 발명의 촉감 데이터 처리 장치, 휴대 전자 단말기, 촉감 제공 시스템 및 촉감 데이터 처리 방법을 적용한 실시 형태에 대해서 설명한다.
<실시 형태>
도 1은, 실시 형태의 스마트폰 단말기(100)의 이용 형태의 일례를 도시하는 도면이다.
스마트폰 단말기(100)는 톱 패널(120), 터치 패널(150) 및 디스플레이 패널(160)을 포함하고, 디스플레이 패널(160)에는 돌고래의 화상(510A)이 표시되어 있다.
실물 돌고래를 직접 만지는 것은 용이하지 않지만, 스마트폰 단말기(100)의 터치 패널(150)의 전방면에 있는 톱 패널(120)을 터치하여, 디스플레이 패널(160)에 표시되어 있는 화상(510A)을 덧그리면, 스마트폰 단말기(100)가 진동함으로써, 이용자의 손끝에 돌고래의 표면이 닿은 것 같은 촉감을 제공한다. 돌고래는, 대상 유체물의 일례이다.
실시 형태의 스마트폰 단말기(100)는, 이와 같이 실물에 닿지 않아도, 톱 패널(120)에 닿음으로써, 실물을 만지는 것 같은 의사적인 촉감을 제공한다.
도 2는, 실시 형태의 스마트폰 단말기(100)를 도시하는 평면도이며, 도 3은, 도 2에 도시하는 스마트폰 단말기(100)의 A-A 화살표 방향에서 본 단면을 도시하는 도면이다. 또한, 도 2 및 도 3에서는, 도시한 바와 같이 직교 좌표계인 XYZ 좌표계를 정의한다.
스마트폰 단말기(100)는, 하우징(110), 톱 패널(120), 양면 테이프(130), 진동 소자(140), 터치 패널(150), 디스플레이 패널(160) 및 기판(170)을 포함한다.
하우징(110)은, 예를 들어 수지제이며, 도 3에 도시한 바와 같이 오목부(111)에 기판(170), 디스플레이 패널(160) 및 터치 패널(150)이 배치됨과 함께, 양면 테이프(130)에 의해 톱 패널(120)이 접착되어 있다.
톱 패널(120)은 평면에서 보아 직사각형의 얇은 평판 형상의 부재이며, 투명한 유리, 또는 폴리카르보네이트와 같은 강화 플라스틱으로 제작된다. 톱 패널(120)의 표면(Z축 플러스 방향측의 면)은 스마트폰 단말기(100)의 이용자가 조작 입력을 행하는 조작면의 일례이다.
톱 패널(120)은 Z축 마이너스 방향측의 면에 진동 소자(140)가 접착되고, 평면에서 보아 4변이 양면 테이프(130)에 의해 하우징(110)에 접착되어 있다. 또한, 양면 테이프(130)는 톱 패널(120)의 4변을 하우징(110)에 접착할 수 있으면 되고, 도 3에 도시한 바와 같이 직사각형 환상일 필요는 없다.
톱 패널(120)의 Z축 마이너스 방향측에는 터치 패널(150)이 배치된다. 톱 패널(120)은 터치 패널(150)의 표면을 보호하기 위해서 설치되어 있다. 또한, 톱 패널(120)의 표면에, 또 다른 패널 또는 보호막 등이 설치되어 있어도 된다.
톱 패널(120)은 Z축 마이너스 방향측의 면에 진동 소자(140)가 접착된 상태에서, 진동 소자(140)가 구동됨으로써 진동한다. 실시 형태에서는, 톱 패널(120)의 고유 진동 주파수로 톱 패널(120)을 진동시켜서, 톱 패널(120)에 정재파를 발생시킨다. 단, 톱 패널(120)에는 진동 소자(140)가 접착되어 있으므로, 실제로는 진동 소자(140)의 무게 등을 고려한 다음, 고유 진동 주파수를 정하는 것이 바람직하다.
진동 소자(140)는 톱 패널(120)의 Z축 마이너스 방향측의 면에 있어서, Y축 플러스 방향측에 있어서, X축 방향으로 신연하는 짧은 변을 따라 접착되어 있다. 진동 소자(140)는 초음파대의 진동을 발생할 수 있는 소자이면 되고, 예를 들어 피에조 소자와 같은 압전 소자를 포함하는 것을 사용할 수 있다.
진동 소자(140)는, 후술하는 구동 제어부로부터 출력되는 구동 신호에 의해 구동된다. 진동 소자(140)가 발생하는 진동의 진폭(강도) 및 주파수는 구동 신호에 의해 설정된다. 또한, 진동 소자(140)의 온/오프는 구동 신호에 의해 제어된다.
또한, 초음파대라 함은, 예를 들어 약 20kHz 이상의 주파수대를 말한다. 실시 형태의 스마트폰 단말기(100)에서는, 진동 소자(140)가 진동하는 주파수는, 톱 패널(120)의 진동수와 동등해지므로, 진동 소자(140)는 톱 패널(120)의 고유 진동수로 진동하도록 구동 신호에 의해 구동된다.
터치 패널(150)은, 디스플레이 패널(160) 상(Z축 플러스 방향측)에서, 톱 패널(120) 하(Z축 마이너스 방향측)에 배치되어 있다. 터치 패널(150)은 스마트폰 단말기(100)의 이용자가 톱 패널(120)에 닿는 위치(이하, 조작 입력의 위치라고 칭함)를 검출하는 좌표 검출부의 일례이다.
터치 패널(150) 아래에 있는 디스플레이 패널(160)에는, GUI(Graphic User Interface)에 의한 여러 가지 버튼 등(이하, GUI 조작부라고 칭함)이 표시된다. 이로 인해, 스마트폰 단말기(100)의 이용자는, 통상 GUI 조작부를 조작하기 위해서, 손끝으로 톱 패널(120)을 터치한다.
터치 패널(150)은 이용자의 톱 패널(120)에의 조작 입력의 위치를 검출할 수 있는 좌표 검출부이면 되고, 예를 들어 정전 용량형 또는 저항막형의 좌표 검출부이면 된다. 여기에서는, 터치 패널(150)이 정전 용량형의 좌표 검출부인 형태에 대해서 설명한다. 터치 패널(150)과 톱 패널(120) 사이에 간극이 있어도, 정전 용량형의 터치 패널(150)은, 톱 패널(120)에의 조작 입력을 검출할 수 있다.
또한, 여기서는, 터치 패널(150)의 입력면측에 톱 패널(120)이 배치되는 형태에 대해서 설명하지만, 톱 패널(120)은 터치 패널(150)과 일체적이어도 된다. 이 경우, 터치 패널(150)의 표면이 도 2 및 도 3에 도시하는 톱 패널(120)의 표면이 되어, 조작면을 구축한다. 또한, 도 2 및 도 3에 도시하는 톱 패널(120)을 생략한 구성이어도 된다. 이 경우도, 터치 패널(150)의 표면이 조작면을 구축한다. 또한, 이 경우에는, 조작면을 갖는 부재를, 당해 부재의 고유 진동으로 진동시키면 된다.
또한, 터치 패널(150)이 정전 용량형인 경우에는, 톱 패널(120) 상에 터치 패널(150)이 배치되어 있어도 된다. 이 경우도, 터치 패널(150)의 표면이 조작면을 구축한다. 또한, 터치 패널(150)이 정전 용량형인 경우에는, 도 2 및 도 3에 도시하는 톱 패널(120)을 생략한 구성이어도 된다. 이 경우도, 터치 패널(150)의 표면이 조작면을 구축한다. 또한, 이 경우에는, 조작면을 갖는 부재를, 당해 부재의 고유 진동으로 진동시키면 된다.
디스플레이 패널(160)은, 예를 들어 액정 디스플레이 패널 또는 유기 EL(Electroluminescence) 패널 등의 화상을 표시할 수 있는 표시부이면 된다. 디스플레이 패널(160)은 하우징(110)의 오목부(111)의 내부에서, 도시를 생략하는 홀더 등에 의해 기판(170) 상(Z축 플러스 방향측)에 설치된다.
디스플레이 패널(160)은, 후술하는 드라이버 IC(Integrated Circuit)에 의해 구동 제어가 행하여지고, 스마트폰 단말기(100)의 동작 상황에 따라, GUI 조작부, 화상, 문자, 기호, 도형 등을 표시한다.
기판(170)은 하우징(110)의 오목부(111)의 내부에 배치된다. 기판(170) 상에는, 디스플레이 패널(160) 및 터치 패널(150)이 배치된다. 디스플레이 패널(160) 및 터치 패널(150)은, 도시를 생략하는 홀더 등에 의해 기판(170) 및 하우징(110)에 고정되어 있다.
기판(170)에는, 후술하는 구동 제어 장치 외에, 스마트폰 단말기(100)의 구동에 필요한 여러 가지 회로 등이 실장된다.
이상과 같은 구성의 스마트폰 단말기(100)는, 톱 패널(120)에 이용자의 손가락이 접촉하여, 손끝의 이동을 검출하면, 기판(170)에 실장되는 구동 제어부가 진동 소자(140)를 구동하고, 톱 패널(120)을 초음파대의 주파수로 진동시킨다. 이 초음파대의 주파수는, 톱 패널(120)과 진동 소자(140)를 포함하는 공진계의 공진 주파수이며, 톱 패널(120)에 정재파를 발생시킨다.
스마트폰 단말기(100)는, 초음파대의 정재파를 발생시킴으로써, 톱 패널(120)을 통해서 이용자에게 촉감을 제공한다.
이어서, 도 4를 사용하여, 톱 패널(120)에 발생시키는 정재파에 대해서 설명한다.
도 4는, 초음파대의 고유 진동에 의해 톱 패널(120)에 발생하는 정재파 중, 톱 패널(120)의 짧은 변에 평행하게 형성되는 물마루를 도시하는 도면이며, 도 4의 (A)는 측면도, (B)는 사시도이다. 도 4의 (A), (B)에서는, 도 2 및 도 3과 마찬가지인 XYZ 좌표를 정의한다. 또한, 도 4의 (A), (B)에서는, 이해의 용이함을 위해, 정재파의 진폭을 과장해서 나타낸다. 또한, 도 4의 (A), (B)에서는 진동 소자(140)를 생략한다.
톱 패널(120)의 영률 E, 밀도 ρ, 포와송비 δ, 긴 변 치수 l, 두께 t와, 긴 변 방향에 존재하는 정재파의 주기수 k를 사용하면, 톱 패널(120)의 고유 진동수(공진 주파수) f는 다음의 수학식(1), (2)에 의해 표현된다. 정재파는 1/2 주기 단위로 동일한 파형을 갖기 때문에, 주기수 k는, 0.5 간격의 값을 취하고, 0.5, 1, 1.5, 2 …가 된다.
Figure pct00001
Figure pct00002
또한, 수학식(2)의 계수 α는, 수학식(1)에 있어서의 k2 이외의 계수를 통합해서 나타낸 것이다.
도 4의 (A), (B)에 나타내는 정재파는, 일례로서, 주기수 k가 10인 경우의 파형이다. 예를 들어, 톱 패널(120)로서, 긴 변의 길이 l이 140㎜, 짧은 변의 길이가 80㎜, 두께 t가 0.7㎜인 Gorilla(등록 상표) 유리를 사용할 경우에는, 주기수 k가 10인 경우에, 고유 진동수 f는 33.5kHz가 된다. 이 경우에는, 주파수가 33.5kHz인 구동 신호를 사용하면 된다.
톱 패널(120)은 평판 형상의 부재이지만, 진동 소자(140)(도 2 및 도 3 참조)를 구동해서 초음파대의 고유 진동을 발생시키면, 도 4의 (A), (B)에 도시한 바와 같이 휘는 것에 의해, 표면에 정재파가 발생한다.
또한, 여기에서는, 1개의 진동 소자(140)가 톱 패널(120)의 Z축 마이너스 방향측의 면에 있어서, Y축 플러스 방향측에 있어서, X축 방향으로 신연하는 짧은 변을 따라 접착되는 형태에 대해서 설명하지만, 진동 소자(140)를 2개 사용해도 된다. 2개의 진동 소자(140)를 사용할 경우에는, 다른 하나의 진동 소자(140)를 톱 패널(120)의 Z축 마이너스 방향측의 면에 있어서, Y축 마이너스 방향측에 있어서, X축 방향으로 신연하는 짧은 변을 따라 접착하면 된다. 이 경우에, 2개의 진동 소자(140)는 톱 패널(120)의 2개의 짧은 변에 평행한 중심선을 대칭축으로 하여, 축 대칭이 되도록 배치하면 된다.
또한, 2개의 진동 소자(140)를 구동할 경우에는, 주기수 k가 정수인 경우에는 동일 위상에서 구동하면 되고, 주기수 k가 홀수인 경우에는 역위상에서 구동하면 된다.
이어서, 도 5를 사용하여, 스마트폰 단말기(100)의 톱 패널(120)에 발생시키는 초음파대의 고유 진동에 대해서 설명한다.
도 5는, 스마트폰 단말기(100)의 톱 패널(120)에 발생시키는 초음파대의 고유 진동에 의해, 조작 입력을 행하는 손끝에 가해지는 운동 마찰력이 변화하는 모습을 설명하는 도면이다. 도 5의 (A), (B)에서는, 이용자가 손끝으로 톱 패널(120)을 접촉하면서, 손가락을 톱 패널(120)의 안쪽에서 전방측으로 화살표를 따라 이동하는 조작 입력을 행하고 있다. 또한, 진동의 온/오프는, 진동 소자(140)(도 2 및 도 3 참조)를 온/오프함으로써 행해진다.
또한, 도 5의 (A), (B)에서는, 톱 패널(120)의 깊이 방향에 있어서, 진동이 오프인 동안에 손가락이 닿는 범위를 회색으로 나타내고, 진동이 온인 동안에 손가락이 닿는 범위를 희게 나타낸다.
초음파대의 고유 진동은, 도 4에 도시한 바와 같이 톱 패널(120)의 전체에 발생하지만, 도 5의 (A), (B)에는, 이용자의 손가락이 톱 패널(120)의 안쪽에서 전방측으로 이동하는 동안에 진동의 온/오프를 전환하는 동작 패턴을 나타낸다.
이로 인해, 도 5의 (A), (B)에서는, 톱 패널(120)의 깊이 방향에 있어서, 진동이 오프인 동안에 손가락이 접촉하는 범위를 회색으로 나타내고, 진동이 온인 동안에 손가락이 접촉하는 범위를 희게 나타낸다.
도 5의 (A)에 나타내는 동작 패턴에서는, 이용자의 손가락이 톱 패널(120)의 안쪽에 있을 때에 진동이 오프이며, 손가락을 전방측으로 이동시키는 도중에 진동이 온이 되고 있다.
한편, 도 5의 (B)에 나타내는 동작 패턴에서는, 이용자의 손가락이 톱 패널(120)의 안쪽에 있을 때에 진동이 온이며, 손가락을 전방측으로 이동시키는 도중에 진동이 오프가 되고 있다.
여기서, 톱 패널(120)에 초음파대의 고유 진동을 발생시키면, 톱 패널(120)의 표면과 손가락 사이에 스퀴즈 효과에 의한 공기층이 개재되어, 손가락으로 톱 패널(120)의 표면을 덧그렸을 때의 운동 마찰 계수가 저하된다.
따라서, 도 5의 (A)에서는, 톱 패널(120)의 안쪽에 회색으로 나타내는 범위에서는 손끝에 가해지는 운동 마찰력은 크고, 톱 패널(120)의 전방측에 희게 나타내는 범위에서는 손끝에 가해지는 운동 마찰력은 작아진다.
이로 인해, 도 5의 (A)에 도시한 바와 같이 톱 패널(120)에 조작 입력을 행하는 이용자는, 진동이 온이 되면, 손끝에 가해지는 운동 마찰력의 저하를 감지하여, 손끝의 미끄러지기 쉬움을 지각하게 된다. 이때, 이용자는 톱 패널(120)의 표면이 보다 매끄러워짐으로써, 운동 마찰력이 저하될 때에, 톱 패널(120)의 표면에 오목부가 존재하는 것처럼 느낀다.
한편, 도 5의 (B)에서는, 톱 패널(120)의 안쪽 전방측에 희게 나타내는 범위에서는 손끝에 가해지는 운동 마찰력은 작고, 톱 패널(120)의 전방측에 회색으로 나타내는 범위에서는 손끝에 가해지는 운동 마찰력은 커진다.
이로 인해, 도 5의 (B)에 도시한 바와 같이 톱 패널(120)에 조작 입력을 행하는 이용자는, 진동이 오프가 되면, 손끝에 가해지는 운동 마찰력의 증대를 감지하여, 손끝의 미끄러지기 어려움, 또는 걸리는 느낌을 지각하게 된다. 그리고 손끝이 미끄러지기 어려워짐으로써, 운동 마찰력이 높아질 때에, 톱 패널(120)의 표면에 볼록부가 존재하는 것처럼 느낀다.
이상에서, 도 5의 (A)와 (B)의 경우에는, 이용자는 손끝으로 요철을 감지할 수 있다. 이와 같이 인간이 요철을 지각하는 것은, 예를 들어 "촉감 디자인을 위한 인쇄물 전사법과 Sticky-band Illusion"[제11회 계측 자동 제어 학회 시스템 인테그레이션 부문 강연회 논문집(SI2010, 센다이)____174-177, 2010-12]에 기재되어 있다. 또한, "Fishbone Tactile Illusion"[일본 가상현실 학회 제10회 대회 논문집(2005년 9월)]에도 기재되어 있다.
또한, 여기에서는, 진동의 온/오프를 전환하는 경우의 운동 마찰력의 변화에 대해서 설명했지만, 이것은 진동 소자(140)의 진폭(강도)을 변화시킨 경우도 마찬가지이다.
이어서, 도 6 및 도 7을 사용하여, 실시 형태의 스마트폰 단말기(100)의 구성에 대해서 설명한다.
도 6은, 실시 형태의 스마트폰 단말기(100)의 통신 기능에 관련된 구성을 도시하는 도면이다.
스마트폰 단말기(100)는, 안테나 장치(500 및 501), DUP(Duplexer)(510), LNA(Low Noise Amplifier)/PA(Power Amplifier)(520), 변조/복조기(530) 및 CPU(Central Processing Unit : 중앙 연산 처리 장치) 칩(540)을 포함한다. 여기에서는, 일례로서, 이들 구성 요소가 기판(170)의 Z축 마이너스 방향측의 면에 형성되어 있는 것으로서 설명한다.
스마트폰 단말기(100)는, 이들 이외의 구성 요소도 포함하지만, 도 6에는, 스마트폰 단말기(100)의 통신 기능에 관련된 구성 요소를 발췌해서 나타낸다.
안테나 장치(500)는 소위 모노폴형의 복수의 안테나 엘리먼트를 포함한다. 복수의 안테나 엘리먼트는, 각각 복수의 주파수 대역에 맞추어 설계되어 있다. 여기에서는, 안테나 장치(500)의 구체적인 형상은 특별히 상관없기 때문에, 안테나 장치(500)가 형성되는 영역을 파선으로 나타낸다.
안테나 장치(501)는 WiFi, Bluetooth(등록 상표) 등의 근거리 무선 통신에 사용되는 안테나 장치이다. 안테나 장치(501)는, 안테나 장치(500)와의 상관이 작아지도록, 안테나 장치(500)로부터 이격된 장소에 설치되어 있다.
DUP(510), LNA/PA(520), 변조/복조기(530) 및 CPU 칩(540)은 배선(565)을 개재해서 접속되어 있다.
DUP(510)는, 배선(560)을 개재해서 안테나 장치(500)의 급전점에 접속되어 있고, 송신 또는 수신의 전환을 행한다. DUP(510)는, 필터로서의 기능을 갖기 때문에, 안테나 장치(500)가 복수의 주파수의 신호를 수신한 경우에, 각각의 주파수의 신호를 내부에서 분리할 수 있다.
LNA/PA(520)는, 송신파 및 수신파의 전력 증폭을 행한다. 변조/복조기(530)는 송신파의 변조와 수신파의 복조를 행한다. CPU 칩(540)은 스마트폰 단말기(100)의 통신 처리를 행하는 통신용 프로세서로서의 기능과, 애플리케이션 프로그램을 실행하는 애플리케이션 프로세서로서의 기능을 갖는다.
또한, CPU 칩(540)은 배선(566)을 개재해서 안테나 장치(501)에 접속되어 있다. 또한, CPU 칩(540)은 송신하는 데이터 또는 수신한 데이터 등을 저장하는 내부 메모리를 갖는다.
또한, 안테나 장치(500, 501), 배선(560, 565, 566)은, 예를 들어 기판(170)의 이면의 구리박을 패터닝함으로써 형성된다. 기판(170)의 내층에는, 지판(170A)이 형성된다. 또한, 지판(170A)은 디스플레이 패널(160)과 기판(170) 사이에 배치되는 보강용 금속제의 홀더일 수 있다.
도 7은, 실시 형태의 스마트폰 단말기(100)에 포함되는 촉감 제공 장치(300)의 구성을 도시하는 도면이다.
스마트폰 단말기(100)는, 진동 소자(140), 증폭기(141), 터치 패널(150), 드라이버 IC(Integrated Circuit)(151), 디스플레이 패널(160), 드라이버 IC(161), 제어부(200), 정현파 발생기(310) 및 진폭 변조기(320)를 포함한다.
증폭기(141), 터치 패널(150), 드라이버 IC(Integrated Circuit)(151), 디스플레이 패널(160), 드라이버 IC(161), 제어부(200), 정현파 발생기(310) 및 진폭 변조기(320)는 하우징(110)(도 3 참조)의 내부에 배치된다. 예를 들어, 기판(170)의 Z축 마이너스 방향측 등에 배치된다.
제어부(200)는 애플리케이션 프로세서(220), 구동 제어부(240) 및 메모리(250)를 갖는다. 제어부(200)는 도 6에 나타내는 CPU 칩(540)에 포함된다.
여기에서는, 애플리케이션 프로세서(220), 구동 제어부(240) 및 메모리(250)가 1개의 제어부(200)에 의해 실현되는 형태에 대해서 설명하지만, 구동 제어부(240)는 제어부(200)의 외부에 다른 IC 칩 또는 프로세서로서 설치되어 있어도 된다. 이 경우에는, 메모리(250)에 저장되어 있는 데이터 중, 구동 제어부(240)의 구동 제어에 필요한 데이터는, 메모리(250)와는 다른 메모리에 저장하면 된다.
도 7에서는, 하우징(110), 톱 패널(120), 양면 테이프(130) 및 기판(170)(도 2 참조)은 생략한다. 또한, 여기서는, 증폭기(141), 드라이버 IC(151), 드라이버 IC(161), 구동 제어부(240), 메모리(250), 정현파 발생기(310) 및 진폭 변조기(320)에 대해서 설명한다.
증폭기(141)는 진폭 변조기(320)와 진동 소자(140) 사이에 배치되어 있고, 진폭 변조기(320)로부터 출력되는 구동 신호를 증폭해서 진동 소자(140)를 구동한다.
드라이버 IC(151)는, 터치 패널(150)에 접속되어 있고, 터치 패널(150)에의 조작 입력이 있었던 위치를 나타내는 위치 데이터를 검출하고, 위치 데이터를 제어부(200)에 출력한다. 이 결과, 위치 데이터는, 애플리케이션 프로세서(220)와 구동 제어부(240)에 입력된다.
드라이버 IC(161)는, 디스플레이 패널(160)에 접속되어 있고, 제어부(200)로부터 출력되는 묘화 데이터를 디스플레이 패널(160)에 입력하고, 묘화 데이터에 기초하는 화상을 디스플레이 패널(160)에 표시시킨다. 이에 의해, 디스플레이 패널(160)에는, 묘화 데이터에 기초하는 GUI 조작부 또는 화상 등이 표시된다.
애플리케이션 프로세서(220)는 스마트폰 단말기(100)의 이용자가 조작하는데 필요한 GUI 조작부, 화상, 문자, 기호, 도형 등을 나타내는 묘화 데이터를 드라이버 IC(161)에 출력한다.
또한, 애플리케이션 프로세서(220)는 스마트폰 단말기(100)가 촉감 데이터를 생성하는 애플리케이션 프로그램을 포함할 경우에는, 화상 데이터 등에 기초하여, 촉감 데이터를 생성한다. 이 경우에, 애플리케이션 프로세서(220)는 촉감 데이터 생성부의 일례이다.
통신 프로세서(230)는 안테나 장치(500)(도 6 참조)에 의한 통신과, 안테나 장치(501)를 사용한 WiFi, Bluetooth(등록 상표), 또는 비접촉 근거리 통신 등의 근거리 무선 통신을 행하기 위해서 필요한 처리를 실행한다. 통신 프로세서(230)는 송신부 또는 수신부로서 기능한다. 또한, 도 7에서는, 안테나 장치(500)와, 근거리 무선 통신에 필요한 안테나 장치(501)를 생략한다.
구동 제어부(240)는 진폭을 나타내는 진폭 데이터를 진폭 변조기(320)에 출력한다. 진폭 데이터는, 진동 소자(140)의 구동에 사용하는 구동 신호의 강도를 조정하기 위한 진폭값을 나타내는 데이터이다. 진폭을 나타내는 진폭 데이터는, 메모리(250)에 저장해 두면 된다.
또한, 실시 형태의 스마트폰 단말기(100)는 이용자의 손끝이 톱 패널(120)의 표면을 따라 이동했을 때에, 손끝에 가해지는 운동 마찰력을 변화시키기 위해서 톱 패널(120)을 진동시킨다.
톱 패널(120)의 표면에 접촉한 손끝을 이동시키는 조작 입력의 종류로서는, 예를 들어 소위 플릭 조작, 스와이프 조작 및 드래그 조작이 있다.
플릭 조작은, 손끝을 톱 패널(120)의 표면을 따라, 튕기듯이(스냅하는듯이) 비교적 짧은 거리 이동시키는 조작이다. 스와이프 조작은, 손끝을 톱 패널(120)의 표면을 따라 쓸듯이 비교적 긴 거리 이동시키는 조작이다. 또한, 드래그 조작은, 예를 들어 디스플레이 패널(510)에 표시된 버튼 등을 슬라이드시킬 경우에, 버튼 등을 선택하면서 손끝을 톱 패널(120)의 표면을 따라 이동시키는 조작이다.
여기서 일례로서 드는 플릭 조작, 스와이프 조작 및 드래그 조작과 같이, 톱 패널(120)의 표면에 접촉한 손끝을 이동시키는 조작 입력은, 디스플레이 패널(160)에 표시되는 GUI 조작부 등의 종류에 따라 구분지어 사용될 수 있다.
또한, 구동 제어부(240)는 상술한 바와 같은 처리 외에, 위치 데이터의 시간적 변화 정도에 따라서 진폭값을 설정해도 된다.
여기서, 위치 데이터의 시간적 변화 정도로서는, 이용자의 손끝이 톱 패널(120)의 표면을 따라 이동하는 속도를 사용한다. 이용자의 손끝의 이동 속도는, 드라이버 IC(151)로부터 입력되는 위치 데이터의 시간적인 변화 정도에 기초하여, 구동 제어부(240)가 산출하면 된다.
실시 형태의 스마트폰 단말기(100)는, 일례로서 손끝의 이동 속도에 관계없이 이용자가 손끝으로부터 감지하는 촉감을 일정하게 하기 위해서, 이동 속도가 높을수록 진폭값을 작게 하고, 이동 속도가 낮을수록 진폭값을 크게 한다.
이러한 진폭값을 나타내는 진폭 데이터와 이동 속도의 관계를 나타내는 데이터는, 메모리(250)에 저장해 두면 된다.
또한, 여기에서는, 진폭값을 나타내는 진폭 데이터와 이동 속도의 관계를 나타내는 데이터를 사용해서 이동 속도에 따른 진폭값을 설정하는 형태에 대해서 설명하지만, 다음 수학식(3)을 사용해서 진폭값 A를 산출해도 된다. 수학식(3)에서 산출되는 진폭값 A는, 이동 속도가 높을수록 작아지거나, 이동 속도가 낮을수록 커진다.
Figure pct00003
여기서, A0은 진폭의 기준값이며, V는 손끝의 이동 속도이며, a는 소정의 상수이다. 수학식(3)을 사용해서 진폭값 A를 산출할 경우에는, 수학식(3)을 나타내는 데이터와, 진폭의 기준값 A0과 소정의 상수 a를 나타내는 데이터를 메모리(250)에 저장해 두면 된다.
구동 제어부(240)는 이동 속도가 소정의 역치 속도 이상이 되었을 때에, 진동 소자(140)를 진동시킨다.
따라서, 구동 제어부(240)가 출력하는 진폭 데이터가 나타내는 진폭값은, 이동 속도가 소정의 역치 속도 미만일 때는 제로이며, 이동 속도가 소정의 역치 속도 이상이 되면, 이동 속도에 따라서 소정의 진폭값으로 설정된다. 이동 속도가 소정의 역치 속도 이상일 때에는, 이동 속도가 높을수록 진폭값은 작게 설정되고, 이동 속도가 낮을수록 진폭값은 크게 설정된다.
메모리(250)는 조작 입력이 행하여지는 GUI 조작부 등을 나타내는 좌표 데이터와, 진폭 데이터를 나타내는 패턴 데이터를 관련지은 데이터를 저장한다.
정현파 발생기(310)는 톱 패널(120)을 고유 진동수로 진동시키기 위한 구동 신호를 생성하는 데 필요한 정현파를 발생시킨다. 예를 들어, 톱 패널(120)을 33.5kHz의 고유 진동수 f로 진동시킬 경우에는, 정현파의 주파수는, 33.5kHz가 된다. 정현파 발생기(310)는 초음파대의 정현파 신호를 진폭 변조기(320)에 입력한다.
진폭 변조기(320)는 구동 제어부(240)로부터 입력되는 진폭 데이터를 사용하여, 정현파 발생기(310)로부터 입력되는 정현파 신호의 진폭을 변조해서 구동 신호를 생성한다. 진폭 변조기(320)는 기본적인 동작으로서는, 정현파 발생기(310)로부터 입력되는 초음파대의 정현파 신호의 진폭을 변조하고, 주파수 및 위상은 변조하지 않고, 구동 신호를 생성한다.
이로 인해, 진폭 변조기(320)가 출력하는 구동 신호는, 정현파 발생기(310)로부터 입력되는 초음파대의 정현파 신호의 진폭만을 변조한 초음파대의 정현파 신호이다. 또한, 진폭 데이터가 제로인 경우에는, 구동 신호의 진폭은 제로가 된다. 이것은, 진폭 변조기(320)가 구동 신호를 출력하지 않는 것과 동등하다.
또한, 진폭 변조기(320)는 정현파 발생기(310)로부터 입력되는 초음파대의 정현파 신호를, 가청대역의 정현파 신호를 사용해서 변조할 수도 있다. 이 경우에는, 진폭 변조기(320)가 출력하는 구동 신호는, 초음파대의 구동 신호에, 가청대역의 구동 신호를 중첩한 것이 되어, 진폭은 진폭 변조기(320)에 의해 설정된다.
이어서, 도 8을 사용하여, 메모리(250)에 저장되는 데이터에 대해서 설명한다.
도 8은, 메모리(250)에 저장되는 데이터를 도시하는 도면이다.
도 8의 (A)에 나타내는 데이터는, ID(IDentification), 화상 데이터, 좌표 데이터 및 진폭 데이터를 관련지은 촉감 데이터이다.
ID는, 촉감 데이터의 식별자이다. 도 8의 (A)에는, ID의 일례로서, 001, 002, 003, 004, …를 나타낸다.
화상 데이터는, 도 1에 도시하는 돌고래 화상(510A)과 같은 대상 유체물의 화상을 나타내는 데이터이다. 도 8의 (A)에는, I001, I002, I003, I004, …의 화상 데이터를 나타낸다.
좌표 데이터는, 화상 데이터 중에 있어서의 화상의 좌표를 나타내는 데이터이다. 예를 들어, 좌표는 픽셀마다 할당되어도 되고, 일정수의 픽셀을 1개의 단위 영역으로서 각 단위 영역에 할당되어도 된다. 도 8의 (A)에는, f1 내지 f4의 좌표 데이터를 나타낸다.
진폭 데이터는, 진동 소자(140)의 구동에 사용하는 구동 신호의 강도를 조정하기 위한 진폭값을 나타내는 데이터이며, 각 좌표 데이터로 표현되는 영역에 할당된다. 도 8의 (A)에는, 진폭 데이터 A1(X, Y), A2(X, Y), A3(X, Y), A4(X, Y)를 나타낸다.
또한, 각 좌표 데이터로 나타내는 영역에 할당되는 진폭 데이터의 진폭값은, 예를 들어 3D 스캔 등으로 대상 유체물의 실물 표면 형상 및 요철 등을 계측하고, 계측값에 따라, 톱 패널(120)의 초음파대의 고유 진동에 의해 이용자의 손끝에 대상 유체물의 형상 및 요철 등을 지각시킬 수 있는 진폭값으로 설정하면 된다.
도 8의 (B)에 나타내는 데이터는, 진폭값의 증폭률을 나타내는 증폭률 데이터와, 이동 속도를 관련지은 데이터이다. 도 8의 (B)에 나타내는 데이터에 의하면, 이동 속도 V가 0 이상 b1 미만(0≤V<b1)일 때는 증폭률을 0으로 설정하고, 이동 속도 V가 b1 이상 b2 미만(b1≤V<b2)일 때는 증폭률을 G1로 설정하고, 이동 속도 V가 b2 이상 b3 미만(b2≤V<b3)일 때는, 증폭률을 G2로 설정하게 된다.
예를 들어, 손끝의 이동 속도에 관계없이 이용자가 손끝으로부터 감지하는 촉감을 일정하게 하기 위해, 이동 속도가 높을수록 도 8의 (B)에 나타내는 증폭률 데이터를 사용해서 진폭값을 작게 하고, 이동 속도가 낮을수록 증폭률 데이터를 사용해서 진폭값을 크게 할 수 있다.
또한, 실시 형태에서는, 이용자 A가 보유 지지하는 화상에 기초하여 이용자 A의 스마트폰 단말기의 내부 또는 서버에서 생성되는 촉감 데이터를 이용자 B의 스마트폰 단말기로 송신한다.
스마트폰 단말기의 종류가 상이하면, 화상 데이터를 표시하는 디스플레이 패널의 치수, 터치 패널의 치수, 디스플레이 패널 및 터치 패널에 있어서의 좌표 및 고유 진동수가 상이하다.
이로 인해, 촉감 데이터는 이용하는 스마트폰 단말기의 치수, 좌표 및 고유 진동수 등에 따라서 생성하면 된다.
도 9는, 실시 형태의 스마트폰 단말기(100)에 이용자가 조작 입력을 행한 경우에 있어서의 진동 소자(140)의 구동 패턴을 도시하는 도면이다.
도 9의 (A)에는, 이용자의 손끝이 스마트폰 단말기(100)의 톱 패널(120)을 터치하여, 디스플레이 패널(160)에 표시되어 있는 화상(510A)을 덧그리는 모습을 나타낸다.
도 9의 (B)에 있어서, 횡축은 도 9의 (A)에 있어서 이용자의 손끝이 화상(510A)을 덧그리는 방향에 있어서의 위치를 나타내고, 종축은 구동 신호의 진폭을 나타낸다. 여기에서는, 횡축 방향으로 점 A 내지 D를 나타낸다. 도 9의 (B)는 이용자의 손끝이 화상(510A)을 덧그리는 경우의 구동 패턴의 일례를 나타낸다.
도 9에 있어서, 점 A에서 조작 입력이 개시되지만, 점 A는 돌고래를 나타내는 화상(510A)의 영역 밖이기 때문에, 이 시점에서는 구동 제어부(240)는 진동 소자(140)를 구동하지 않는다. 이로 인해, 진폭은 0이다.
이용자의 손끝이 이동해서 점 B에 달하면, 점 B는 돌고래를 나타내는 화상(510A)의 영역 내에서 있기 때문에, 구동 제어부(240)는 촉감 데이터에 기초하여 진동 소자(140)를 구동한다. 촉감 데이터는, 도 8의 (A)에 도시한 바와 같이, 좌표 데이터와 진폭 데이터를 포함하기 때문에, 구동 제어부(240)는 드라이버 IC(151)로부터 입력되는 위치 데이터에 대응하는 진폭 데이터를 출력한다.
이러한 구동 제어부(240)의 처리에 의해, 조작 입력의 위치가 점 B에서 점 C까지 이동하면, 점 B에서 진폭이 급격하게 커지고, 그 후 진폭이 작아진 후, 점 C를 향해 진폭이 증대하고, 다시 점 C의 직전에서 진폭이 작아지는 구동 패턴으로 진동 소자(140)가 구동된다.
이러한 점 B와 점 C 사이의 구동 패턴은, 손끝에 가해지는 운동 마찰력이 점 B에서 급격하게 저하되고, 그 후 진폭의 감소에 따라 운동 마찰력이 증대하고, 점 C를 향해 진폭이 증대하는 것에 수반하여 다시 운동 마찰력이 저하되고, 다시 점 C의 직전에서 진폭이 작아지는 것에 수반하여 운동 마찰력이 증대하는 촉감을 손끝에 제공한다.
이러한 촉감은, 실물 돌고래의 표면에 인간이 접촉했을 때에, 쭉 손끝이 미끄러지는 촉감을 재현한 것이다.
이용자의 손끝의 위치가 점 C를 지나면, 조작 입력의 위치는 돌고래를 나타내는 화상(510A)의 영역 밖에 있기 때문에, 구동 제어부(240)는 진동 소자(140)를 정지한다. 이로 인해, 점 C에서 점 D까지의 사이는, 진폭이 0이 된다.
이러한 구동 패턴은, 주파수가 35kHz이고, 진폭 데이터에 기초하여 진폭을 변화시키는 구동 신호를 나타낸다.
조작 입력의 위치가 화상(510A)의 표시 영역에 도달하면, 진동 소자(140)가 온이 되어, 이용자의 손끝에 가해지는 운동 마찰 계수는 스퀴즈 효과에 의해 저하되고, 손끝은 톱 패널(120)의 표면을 이동하기 쉬운 상태가 된다.
또한, 조작 입력의 위치가 화상(510A)의 표시 영역에 도달하면, 구동 제어부(240)는 진동 소자(140)를 오프로 한다. 진동 소자(140)를 오프로 하는 것은, 구동 제어부(240)가 진폭 데이터를 0으로 함으로써 행하면 된다.
진동 소자(140)가 오프가 되면, 톱 패널(120)의 초음파대의 고유 진동이 오프가 되므로, 이용자의 손끝에 가해지는 운동 마찰력은 증대하고, 이용자는 손끝의 미끄러지기 어려움, 또는 걸리는 느낌을 지각하게 된다. 그리고 손끝이 미끄러지기 어려워짐으로써, 운동 마찰력이 높아질 때에, 톱 패널(120)의 표면에 볼록부가 존재하는 것처럼 느낀다.
도 10은, 실시 형태의 스마트폰 단말기(100)의 구동 제어부(240)가 실행하는 처리를 나타내는 흐름도를 도시하는 도면이다.
구동 제어부(240)는, 먼저 조작 입력이 있는지를 판정한다(스텝 S1). 조작 입력의 유무는, 드라이버 IC(151)(도 7 참조)로부터 위치 데이터가 입력되는지 여부에 의해 판정하면 된다.
구동 제어부(240)는 조작 입력이 있었다고 판정하면(S1 : "예"), 조작 입력의 위치가 화상(510A)의 표시 영역 내인지 여부를 판정한다(스텝 S2). 화상(510A)의 표시 영역 내인지 여부에 의해, 진동 소자(140)의 구동 상태(온/오프)가 상이하기 때문이다.
구동 제어부(240)는 화상(510A)의 표시 영역 내(S2 : "예")라고 판정하면, 흐름을 스텝 S3으로 진행시킨다.
구동 제어부(240)는 촉감 데이터를 사용해서 진동 소자(140)를 구동한다(스텝 S3). 구동 제어부(240)는 드라이버 IC(151)로부터 입력되는 위치 데이터에 대응하는 진폭 데이터를 촉감 데이터로부터 추출하고, 출력한다. 이에 의해, 진폭 데이터에 기초하는 진동 소자(140)의 구동이 행하여진다.
계속해서, 구동 제어부(240)는 조작 입력이 있는지 여부를 판정한다(스텝 S4). 조작 입력의 유무는, 드라이버 IC(151)(도 7 참조)로부터 위치 데이터가 입력되는지 여부에 의해 판정하면 된다.
구동 제어부(240)는 조작 입력이 있었다고 판정하면(S4 : "예"), 흐름을 스텝 S2로 복귀한다.
한편, 구동 제어부(240)는 조작 입력이 없다고 판정하면(S4 : "아니오"), 일련의 처리를 종료한다(종료). 조작 입력이 없는 경우에는, 이용자가 조작을 행하고 있지 않은 경우이기 때문에, 진동 소자(140)를 구동할 필요가 없기 때문이다.
또한, 구동 제어부(240)는 스텝 S2에 있어서, 조작 입력의 위치가 화상(510A)의 표시 영역의 내부에 없다고(S2 : "아니오") 판정하면, 흐름을 스텝 S4로 진행시킨다. 스텝 S4에서 조작 입력의 유무를 판정하고, 조작 입력이 있으면 흐름을 스텝 S2로 복귀한다.
도 11은, 실시 형태의 스마트폰 단말기(100)의 이용자 A가 송신한 촉감 데이터가 다른 이용자 B에 의해 수신될 때까지의 순서를 도시하는 도면이다.
이용자 A의 스마트폰 단말기(101)와, 이용자 B의 스마트폰 단말기(102)는 모두 네트워크(750)를 개재해서 서버(700)에 접속되어 있다. 즉, 스마트폰 단말기(101 및 102)는 네트워크(750) 및 서버(700)를 개재하여, 서로 통신 가능한 상태로 접속되어 있다.
또한, 일례로서, 스마트폰 단말기(101 및 102)는 동일한 기종이며, 도 6에 나타내는 스마트폰 단말기(100)와 마찬가지인 것으로 한다. 여기서, 스마트폰 단말기(101)는 제1 휴대 전자 단말기의 일례이며, 스마트폰 단말기(102)는 제2 휴대 전자 단말기의 일례이다.
여기서, 서버(700)는 처리부(701), 수신부(702), 송신부(703) 및 메모리(704)를 포함한다. 처리부(701)는 서버(700)에 있어서의 데이터의 송수신 제어, 데이터의 처리 및 데이터의 관리 등을 행하는 부분이며, CPU 코어 등에 의해 실현된다. 서버(700)는 촉감 데이터 처리 장치의 일례이다.
수신부(702)는 서버(700)가 네트워크(750)를 통해 데이터를 수신할 때의 인터페이스가 되는 부분이다. 수신부(702)는 데이터 수신부의 일례이다. 송신부(703)는 서버(700)가 네트워크(750)를 통해 데이터를 송신할 때의 인터페이스가 되는 부분이다. 송신부(703)는 데이터 송신부의 일례이다. 메모리(704)는 서버(700)에서 취급하는 데이터를 저장한다.
먼저 이용자 A는, 도 10에 도시한 바와 같이, 스마트폰 단말기(101)에 보존된 촉감 데이터(900)를 선택해서 전자 메일에 첨부하고, 네트워크(750)를 통해 서버(700)로 송신한다. 전자 메일의 수신처는 이용자 B이다. 서버(700)의 수신부(702)는 촉감 데이터(900)가 첨부된 전자 메일을 수신하고, 송신부(703)는 전자 메일을 이용자 B에게 송신한다.
이용자 B는, 네트워크(750)를 통해 촉감 데이터가 첨부된 전자 메일을 서버(700)로부터 수신하고, 내부의 메모리에 보존한다. 이에 의해, 이용자 B는, 스마트폰 단말기(102)로, 촉감 데이터(900)에 의한 촉감을 즐길 수 있다.
또한, 여기에서는, 전자 메일에 촉감 데이터(900)를 첨부해서 송신하는 휴대에 대해서 설명했지만, 이용자 A로부터 이용자 B에게 네트워크(750) 및 서버(700)를 통하여 촉감 데이터(900)를 송신하는 형태는, 전자 메일에 첨부 이외의 형태라도 된다. 전자 메일에 첨부하는 것 이외의 형태로서는, 예를 들어 SNS(Social Networking Service)를 이용하여, 이용자 A가 이용자 B에게 촉감 데이터(900)를 송신해도 된다.
여기서, 이용자 A로부터 네트워크(750)를 통하여 서버(700)로 송신되는 촉감 데이터(900)는 제1 데이터의 일례이다.
또한, 스마트폰 단말기(101 및 102)의 기종이 상이한 경우에는, 스마트폰 단말기(101)로부터 서버(700)로 송신되는 촉감 데이터(900)를 처리부(701)에서 스마트폰 단말기(102)를 위해 최적화하는 변환 처리를 행한 다음, 변환 처리가 행하여진 촉감 데이터를 스마트폰 단말기(102)로 송신하면 된다.
또한, 이상과 같이, 이용자 A가 스마트폰 단말기(101)에 촉감 데이터(900)를 보유 지지하기 위해서는, 예를 들어 스마트폰 단말기(101)가 촉감 데이터(900)를 생성하는 애플리케이션 프로그램을 포함하고 있으면 된다. 여기서, 도 12를 사용하여, 이용자 A가 스마트폰 단말기(101)로 촉감 데이터(900)를 생성하는 순서에 대해서 설명한다.
도 12는, 이용자 A가 스마트폰 단말기(101)로 촉감 데이터(900)를 생성하는 모습을 도시하는 도면이다.
도 12의 (A)는 촉감 데이터(900)를 생성하는 애플리케이션 프로그램을 실행하고 있을 때의 스마트폰 단말기(101)의 디스플레이 패널(160)의 표시를 나타낸다. 도 12의 (A)에 도시한 바와 같이, 디스플레이 패널(160)에는, 화상(510A), 영역 선택 버튼(601), 변환 버튼(602), 촉감 선택 버튼(603A, 603B, 603C), 진동 레벨 설정 버튼(604A, 604B, 604C) 및 자동 버튼(605)이 표시되어 있다. 이들의 버튼은, GUI 부품에 의해 실현되고 있다.
이용자 A는, 스마트폰 단말기(101)의 터치 패널(150)을 조작하여, 촉감 데이터(900)(도 11 참조)를 작성하고 싶은 사진을 선택한다. 예를 들어, 선택한 사진 중, 촉감 데이터(900)를 작성하고 싶은 영역을 드래그해서 선택하고, 영역 선택 버튼(601)을 조작해서 확정한다. 도 12의 (A)에서는, 돌고래 화상(510A)이 선택되어서, 영역 선택 버튼(601)이 조작된 것으로 한다.
이용자는, 촉감 선택 버튼(603A, 603B, 603C) 중 어느 하나를 조작해 촉감을 선택하고, 진동 레벨 설정 버튼(604A, 604B, 604C) 중 어느 하나를 선택해서 진동의 레벨을 선택한다.
여기서, 촉감 선택 버튼(603A, 603B, 603C)은, 각각 반들반들, 꺼칠꺼칠, 덜덜의 촉감을 선택하는 GUI 버튼이다. 진동 레벨 설정 버튼(604A, 604B, 604C)은, 각각 진동 레벨을 강함, 보통, 약함의 3단계로 선택하는 버튼이다. 또한, 진동 레벨의 선택은, 스마트폰 단말기(101)가 진동 소자(140)를 구동할 때에, 증폭률[도 8의 (B) 참조]을 선택함으로써 실현되어도 된다.
이용자는, 촉감과 진동의 레벨 선택이 완료된 후에, 변환 버튼(602)을 조작함으로써, 화상(510A)의 데이터와, 촉감 및 진동의 레벨을 나타내는 데이터에 기초하여, 애플리케이션 프로그램이 도 12의 (B)에 도시한 바와 같이 촉감 데이터(900)를 작성한다.
또한, 촉감 데이터는 자동 모드로 작성할 수도 있다. 이용자가 화상(510A)을 선택해서 자동 버튼(605)을 조작해서 변환 버튼(602)을 조작하면, 촉감 데이터(900)를 생성하는 애플리케이션 프로그램이, 화상(510A)에 대하여 2치화 처리 등의 화상 처리를 행함으로써 패턴화하고, 2치화된 데이터에 따라서 진동 패턴을 자동으로 계산해서 촉감 데이터를 작성한다.
이렇게 촉감 데이터를 자동으로 작성하는 것도 가능하다. 도 12의 (B)에는, 돌고래의 화상 데이터, 진폭 데이터 및 좌표 데이터 f(X, Y)를 포함하는 촉감 데이터(900)가 생성된 모습을 모식적으로 도시한다.
도 13은, 스마트폰 단말기(101)로부터 서버(700)로 송신된 화상 데이터에 기초하여 서버(700)에서 촉감 데이터가 작성되어, 스마트폰 단말기(101 및 102)로 송신될 때의 순서를 설명하는 도면이다.
도 13에 나타내는 스마트폰 단말기(101)에 인스톨되어 있는 촉감 데이터(900)를 작성하는 애플리케이션 프로그램은, 스마트폰 단말기(101)의 내부에서 촉감 데이터(900)를 작성하는 것이 아닌, 서버(700)에서 촉감 데이터를 생성하는 기능을 갖는 애플리케이션 프로그램이다.
도 13에는, 이용자 A가 화상(510A)을 선택해서 서버(700)로 보내고, 서버(700)에서 촉감 데이터(900)가 생성되어, 촉감 데이터(900)가 이용자 B에게 송신되는 순서를 나타낸다. 또한, 이 경우에, 이용자 A가 촉감 데이터(900)의 송신처로서, 이용자 B 외에 자신을 CC(Carbon Copy)에 포함시켜 두면, 촉감 데이터(900)는 이용자 A에게도 송신된다.
도 14는, 도 13에 나타내는 순서의 상세를 보다 구체적으로 도시하는 도면이다.
도 14에 도시하는 스마트폰 단말기(101)는, 촉감 데이터를 작성하기 위한 애플리케이션을 실행하고 있다. 디스플레이 패널(160)에는, 화상(510A), 영역 선택 버튼(601), 송신 버튼(602A), 촉감 선택 버튼(603A, 603B, 603C), 진동 레벨 설정 버튼(604A, 604B, 604C) 및 자동 버튼(605)이 표시되어 있다. 이들의 버튼은, GUI 부품에 의해 실현되고 있다.
이용자 A는, 스마트폰 단말기(101)의 터치 패널(150)을 조작하여, 촉감 데이터를 작성하고 싶은 사진을 선택한다. 예를 들어, 선택한 사진 중, 촉감 데이터를 작성하고 싶은 영역을 드래그해서 선택하고, 영역 선택 버튼(601)을 조작해서 확정한다. 도 13에서는, 돌고래의 화상(510A)이 선택되어서, 영역 선택 버튼(601)이 조작된 것으로 한다.
이용자 A는, 촉감 선택 버튼(603A, 603B, 603C) 중 어느 하나를 조작해 촉감을 선택하고, 진동 레벨 설정 버튼(604A, 604B, 604C) 중 어느 하나를 선택해서 진동 레벨을 선택한다.
여기서, 촉감 선택 버튼(603A, 603B, 603C)은, 각각 반들반들, 꺼칠꺼칠, 덜덜의 촉감을 선택하는 GUI 버튼이다. 진동 레벨 설정 버튼(604A, 604B, 604C)은, 각각 진동의 레벨을 강함, 보통, 약함의 3단계로 선택하는 버튼이다. 또한, 진동 레벨의 선택은, 촉감 제공 장치(100)가 진동 소자(140)를 구동할 때에, 증폭률[도 7의 (B) 참조]을 선택함으로써 실현되어도 된다.
이용자 A는, 촉감과 진동의 레벨 선택이 완료된 후에, 촉감 데이터의 송신처를 특정한다. 여기에서는, 송신처는 이용자 B이며, CC에 이용자 A가 설정되는 것으로 한다.
이용자 A가 송신 버튼(602A)을 조작함으로써, 화상(510A)의 데이터와, 촉감 및 진동의 레벨을 나타내는 데이터가 네트워크를 통해 서버(700)로 송신되고, 수신부(702)에 의해 수신된다. 그리고 서버(700)의 처리부(701)에서 촉감 데이터가 작성된다.
서버(700)에서는, 화상(510A)의 데이터에 대하여, 2치화 처리 등의 화상 처리에 의한 패턴화가 행하여지고, 2치화된 데이터에 따라서 진동 패턴을 자동으로 계산해서 촉감 데이터(900)가 작성된다.
그리고 서버(700)의 송신부(703)는 이용자 B에게 촉감 데이터(900)를 송신함과 함께, CC로 촉감 데이터(900)를 이용자 A에게 송신한다. 이용자 A, B는, 각각 촉감 데이터(900)를 스마트폰 단말기(101 및 102)의 메모리에 보존하면 된다.
또한, 스마트폰 단말기(101), 서버(700) 및 스마트폰 단말기(102) 사이에서의 데이터 송신은, 전자 메일에 첨부함으로써 보내도 되고, 그 밖의 형태로 데이터를 송신하도록 해도 된다.
또한, 스마트폰 단말기(101 및 102)의 기종이 상이한 경우에는, 스마트폰 단말기(101)로부터 서버(700)로 송신되는 촉감 데이터(900)를 처리부(701)에서 스마트폰 단말기(102)를 위해 최적화하는 변환 처리를 행한 다음, 변환 처리가 행하여진 촉감 데이터를 스마트폰 단말기(102)로 송신하면 된다.
이 경우에는, CC로 스마트폰 단말기(101)로 송신되는 촉감 데이터(900)와, 스마트폰 단말기(102)로 송신되는 변환 처리가 행하여진 촉감 데이터와는, 진폭 데이터의 진폭값, 및/또는 좌표 데이터 등이 다르게 된다.
또한, 여기에서는 스마트폰 단말기(101)로부터 서버(700)로 송신된 화상 데이터에 기초하여 서버(700)에서 촉감 데이터가 작성되는 형태에 대해서 설명하였다. 스마트폰 단말기(101)로부터 서버(700)로 송신되는 화상 데이터는, 제1 데이터의 일례이다.
그러나 스마트폰 단말기(101)로부터 서버(700)에 화상 데이터를 송신하는 대신에, 서버(700)에 보존되어 있는 화상 데이터를 특정하는 데이터가 스마트폰 단말기(101)로부터 서버(700)로 송신되어도 된다. 이 경우에는, 화상 데이터를 특정하는 데이터가 제1 데이터의 일례이다.
도 15는, 이용자 A가 스마트폰 단말기(101)로 근거리 무선 통신에 의해 촉감 데이터(900)를 이용자 B의 스마트폰 단말기(102)로 송신하는 모습을 도시하는 도면이다.
도 15에는, 촉감 데이터(900)를 생성하는 애플리케이션 프로그램을 실행하고 있을 때의 스마트폰 단말기(101)의 디스플레이 패널(160)의 표시를 나타낸다. 이것은, 도 12의 (A)에 나타내는 상태와 마찬가지이다.
이용자 A는, 도 12의 (A)에서 설명한 순서와 마찬가지의 순서에 의해, 애플리케이션 프로그램으로 촉감 데이터(900)를 작성한다.
그리고 통신 프로세서(230)에 의한 근거리 무선 통신을 기동하고, 이용자 B의 스마트폰 단말기(102)에 촉감 데이터를 송신한다. 예를 들어, Bluetooth를 기동해서 촉감 데이터를 스마트폰 단말기(101)로부터 스마트폰 단말기(102)로 송신하면 된다.
이와 같이, 스마트폰 단말기(101)는 네트워크(750) 및 서버(700)를 통한 데이터 송신뿐만 아니라, Bluetooth 등과 같은 근거리 무선 통신에 의해 촉감 데이터를 스마트폰 단말기(102)로 송신할 수 있다. 또한, 스마트폰 단말기(101와 102)를 USB(Universal Serial Bus) 케이블로 접속하여, USB 케이블을 통해 촉감 데이터(900)를 송신해도 된다.
이상, 실시 형태의 스마트폰 단말기(100)에 의하면, 톱 패널(120)의 초음파대의 고유 진동을 발생시켜서 이용자의 손끝에 가해지는 운동 마찰력을 변화시키므로, 이용자에게 양호한 촉감을 제공할 수 있다.
또한, 실시 형태의 스마트폰 단말기(100)는 화상 데이터 중에 있어서의 화상의 좌표를 나타내는 좌표 데이터와, 진동 소자(140)의 구동에 사용하는 구동 신호의 강도를 조정하기 위한 진폭값을 나타내는 진폭 데이터를 관련지은 촉감 데이터를 사용하여, 조작 입력의 위치에 따른 진폭 데이터를 출력한다.
이로 인해, 이용자가 스마트폰 단말기(100)의 디스플레이 패널(160)에 표시되는 대상 유체물의 화상을 덧그림으로써, 대상 유체물의 실물 표면을 덧그리고 있는 촉감을 이용자에게 제공할 수 있다.
특히, 대상 유체물이, 미술품 또는 공예품 등으로 실물에 접촉할 수 없는 경우에는, 실시 형태의 스마트폰 단말기(100)를 사용함으로써 촉감을 의사적으로 체험할 수 있으므로, 유용성은 높다.
또한, 실시 형태의 스마트폰 단말기(100)(도 1 내지 도 3 참조)는, 정현파 발생기(310)에서 발생되는 초음파대의 정현파의 진폭만을 진폭 변조기(320)로 변조함으로써 구동 신호를 생성하고 있다. 정현파 발생기(310)에서 발생되는 초음파대의 정현파의 주파수는, 톱 패널(120)의 고유 진동수와 같고, 또한 이 고유 진동수는 진동 소자(140)를 가미해서 설정하고 있다.
즉, 정현파 발생기(310)에서 발생되는 초음파대의 정현파의 주파수 또는 위상을 변조하지 않고, 진폭만을 진폭 변조기(320)로 변조함으로써 구동 신호를 생성하고 있다.
따라서, 톱 패널(120)의 초음파대의 고유 진동을 톱 패널(120)에 발생시킬 수 있어, 스퀴즈 효과에 의한 공기층의 개재를 이용하여, 손가락으로 톱 패널(120)의 표면을 덧그렸을 때의 운동 마찰 계수를 확실하게 저하시킬 수 있다. 또한, Sticky-band Illusion 효과 또는 Fishbone Tactile Illusion 효과에 의해, 톱 패널(120)의 표면에 요철이 존재하는 것 같은 양호한 촉감을 이용자에게 제공할 수 있다.
또한, 이상에서는 톱 패널(120)에 요철이 존재하는 것 같은 촉감을 이용자에게 제공하기 위해, 진동 소자(140)의 온/오프와 진폭을 전환하는 형태에 대해서 설명하였다. 진동 소자(140)를 오프로 하는 것은, 진동 소자(140)를 구동하는 구동 신호가 나타내는 진폭값을 제로로 하는 것이다.
그러나 이러한 촉감을 제공하기 위해, 반드시 진동 소자(140)를 온에서 오프로 할 필요는 없다. 예를 들어, 진동 소자(140)의 오프 상태 대신에, 진폭을 작게 해서 진동 소자(140)를 구동하는 상태를 사용해도 된다. 예를 들어, 진폭을 1/5 정도로 작게 함으로써, 진동 소자(140)를 온에서 오프로 하는 경우와 마찬가지로, 톱 패널(120)에 요철이 존재하는 촉감을 이용자에게 제공해도 된다.
이 경우에는, 진동 소자(140)의 진동 강약을 전환하는 구동 신호로 진동 소자(140)를 구동하게 된다. 이 결과, 톱 패널(120)에 발생하는 고유 진동의 강약이 전환되어, 이용자의 손끝에 요철이 존재하는 촉감을 제공할 수 있다.
진동 소자(140)의 진동 강약을 전환하기 위해, 진동을 약하게 할 때에 진동 소자(140)를 오프로 하면, 진동 소자(140)의 온/오프를 전환하게 된다. 진동 소자(140)의 온/오프를 전환하는 것은, 진동 소자(140)를 단속적으로 구동하는 것이다.
또한, 실시 형태에 의하면, 이용자 A의 스마트폰 단말기(101)에 저장된 화상(510A)의 데이터에 기초하여 생성되는 촉감 데이터(900)를 이용자 B의 스마트폰 단말기(102)로 송신할 수 있다.
촉감 데이터(900)는 스마트폰 단말기(101)의 내부에 있어서, 애플리케이션 프로그램을 실행함으로써 생성해도 되고, 서버(700)에서 생성해도 된다.
또한, 송신 경로는 네트워크(750) 및 서버(700)를 경유하는 경로이어도 되고, 또한 네트워크(750) 및 서버(700)를 경유하지 않고, 근거리 무선 통신에 의해 스마트폰 단말기(101)로부터 스마트폰 단말기(102)로 직접 송신하는 경로라도 된다.
이상, 실시 형태에 의하면, 양호한 촉감을 제공할 수 있는 스마트폰 단말기(100)를 제공할 수 있다.
또한, 이상에서는, 돌고래의 촉감을 제공하는 형태에 대해서 설명했지만, 대상 유체물은, 여러 가지 미술품, 박물품, 공예품, 회화, 서적, 불상, 동상, 석상, 생물, 자연물, 인조물 등의 각종 유체물이라도 된다.
또한, 스마트폰 단말기(100)는 이용자가 개인적으로 소유하여, 여러 장소에서 이용할 수 있지만, 이와 같은 형태에 한정되지 않고, 박물관, 미술관, 학교, 도서관, 상업 시설 등의 여러 가지 장소에 설치해도 된다.
또한, 이상에서는, 휴대 전자 단말기의 일례로서의 스마트폰 단말기(100, 101, 102)에 대해서 설명했지만, 휴대 전자 단말기는 태블릿형 컴퓨터 또는 게임기 등이어도 된다.
이하, 스마트폰 단말기(100)의 변형예 등에 대해서 설명한다.
도 16은, 실시 형태의 제1 변형예의 스마트폰 단말기(100A)를 도시하는 도면이다.
스마트폰 단말기(100A)는, 도 1 내지 도 3에 도시하는 스마트폰 단말기(100)에 대하여 히터(180)를 추가한 것이다. 그 밖의 구성은, 도 1 내지 도 3에 도시하는 스마트폰 단말기(100)와 마찬가지이다.
히터(180)(도 16 참조)는 톱 패널(120)의 표면 온도를 제어할 수 있도록, 톱 패널(120)의 이면측에 배치되어 있다. 설명의 편의상, 도 16에는 히터(180)로서 1개의 전열선을 나타내지만, 히터(180)는 톱 패널(120)의 일면에 걸쳐 설치되어 있어도 된다. 또한, 히터(180)는 터치 패널(150)의 이면측, 또는 디스플레이 패널(160)의 이면측에 설치되어 있어도 된다. 또한, 히터(180)는 저항형의 투명 도전막 또는 니켈 합금 등의 합금 히터 등이어도 된다. 예를 들어, 히터(180)는 실온에서 60도 정도까지 온도를 상승시킬 수 있으면 된다.
또한, 히터(180) 대신에 또는 히터(180) 외에, 펠티에 소자와 같이 온도를 실온보다도 내릴 수 있는 소자를 사용해도 된다.
예를 들어, 대상 유체물로서, 따뜻한 것을 표시할 경우에는, 진동에 의한 촉감에다가 따뜻함을 이용자에게 지각시킴으로써, 보다 현실성이 있는 촉감을 이용자에게 제공할 수 있다. 한편, 차가운 것을 표시할 경우에는, 진동에 의한 촉감에다가 차가움을 이용자에게 지각시킴으로써, 보다 현실성이 있는 촉감을 이용자에게 제공할 수 있다.
또한, 히터(180)의 설정 온도는, 대상 유체물의 종류에 따라 미리 어떤 일정한 온도로 해도 되고, 부위에 따라 온도 분포가 있는 대상 유체물의 촉감을 제공할 경우에는, 복수의 히터(180)를 설치함과 함께, 각 히터(180)의 설정 온도를 나타내는 온도 데이터를 촉감 데이터에 추가하여, 대상 유체물의 온도 분포를 표현해도 된다.
도 17은, 실시 형태의 제2 변형예의 스마트폰 단말기(100B)를 도시하는 도면이다.
스마트폰 단말기(100B)는, 도 1 내지 도 3에 도시하는 스마트폰 단말기(100)에 대하여 액추에이터(190)를 추가한 것이다. 그 밖의 구성은, 도 1 내지 도 3에 도시하는 스마트폰 단말기(100)와 마찬가지이다.
액추에이터(190)는 하우징(110)의 이면측(Z축 마이너스 방향측)에 설치되어 있고, 예를 들어 평면에서 보아 네 코너에 하나씩 배치된다. 액추에이터(190)는, 예를 들어 가청대역 주파수의 구동 신호로 구동된다.
액추에이터(190)는, 예를 들어 서보 모터나 스테핑 모터를 사용한 리니어 액추에이터 등을 이용할 수 있어, 스마트폰 단말기(100B)의 전체를 진동시킨다. 또한, 가청대역라 함은, 약 20kHz 미만의 주파수 대역이며, 여기에서는, 예를 들어 수십Hz 오더의 구동 신호로 액추에이터(190)를 구동시킨다. 이러한 액추에이터(190)는, 예를 들어 100㎛ 내지 1㎜ 정도의 변위를 발생시킬 수 있는 것이 바람직하다. 또한, 액추에이터(190)의 구동은, 구동 제어부(240) 또는 동등한 구동 제어부가 행하면 된다.
이와 같이, 스마트폰 단말기(100B) 자체를 진동시키면, 톱 패널(120)의 표면에 접촉하는 이용자의 손끝에는, 진동 소자(140)의 진동에 의한 초음파대의 고유 진동과, 액추에이터(190)에 의한 가청대역의 진동이 합성된 진동을 제공할 수 있다.
대상 유체물의 표면 감촉에 따라서는, 초음파대의 고유 진동에 의한 정재파의 진동에, 가청대역의 진동을 가함으로써, 보다 현실성이 있는 촉감을 제공할 수 있는 경우가 있다.
이러한 경우에, 제2 변형예의 스마트폰 단말기(100B)는 유효적이다.
또한, 액추에이터(190)는 서보 모터나 스테핑 모터를 사용한 리니어 액추에이터 이외라도 되고, 전기식의 구동 소자, 유압식 또는 공기압식의 구동 소자, 압전 액추에이터, 또는 인공 근육 등이어도 된다.
도 18은, 실시 형태의 제3 변형예의 스마트폰 단말기(100C)를 도시하는 도면이다. 도 18에 나타내는 단면은, 도 3에 도시하는 A-A 화살표 방향에서 본 단면에 대응하는 단면이다. 도 18에서는 도 3과 마찬가지로 직교 좌표계인 XYZ 좌표계를 정의한다.
스마트폰 단말기(100C)는, 하우징(110C), 톱 패널(120), 패널(120C), 양면 테이프(130), 진동 소자(140), 터치 패널(150), 디스플레이 패널(160C) 및 기판(170)을 포함한다.
스마트폰 단말기(100C)는, 도 3에 도시하는 스마트폰 단말기(100)의 터치 패널(150)을 이면측(Z축 마이너스 방향측)에 설치한 구성을 갖는다. 이로 인해, 도 3에 도시하는 스마트폰 단말기(100)와 비교하면, 양면 테이프(130), 진동 소자(140), 터치 패널(150) 및 기판(170)이 이면측에 배치되어 있다.
하우징(110C)에는, Z축 플러스 방향측의 오목부(111)와, Z축 마이너스 방향측의 오목부(111C)가 형성되어 있다. 오목부(111)의 내부에는, 디스플레이 패널(160C)이 배치되어, 톱 패널(120)로 덮여 있다. 또한, 오목부(111C)의 내부에는, 기판(170)과 터치 패널(150)이 겹쳐서 설치되고, 패널(120C)은 양면 테이프(130)로 하우징(110C)에 고정되고, 패널(120C)의 Z축 플러스 방향측의 면에는, 진동 소자(140)가 설치되어 있다.
도 18에 나타내는 스마트폰 단말기(100C)에 있어서, 패널(120C)에의 조작 입력에 따라, 진동 소자(140)의 온/오프를 전환함으로써 패널(120C)에 초음파대의 고유 진동을 발생시키면, 도 3에 도시하는 스마트폰 단말기(100)와 마찬가지로, 이용자가 손끝의 감각으로 디스플레이 패널(160C)에 표시되는 그림 문자(상품)의 교체를 지각할 수 있는 스마트폰 단말기(100C)를 제공할 수 있다.
이러한 스마트폰 단말기(100C)를 도 1 내지 도 3에 도시하는 스마트폰 단말기(100) 대신에 사용해도 된다. 또한, 도 18에는, 이면측에 터치 패널(150)을 설치한 스마트폰 단말기(100C)를 나타내지만, 도 3에 나타내는 구조와 도 18에 나타내는 구조를 합쳐서, 표면측과 이면측에 각각 터치 패널(150)을 설치해도 된다.
도 19는, 실시 형태의 제4 변형예의 스마트폰 단말기(100D)의 동작 상태를 도시하는 평면도이다.
스마트폰 단말기(100D)는, 하우징(110D), 톱 패널(120D), 양면 테이프(130D), 진동 소자(140D), 터치 패널(150D), 디스플레이 패널(160D) 및 기판(170D)을 포함한다.
도 19에 나타내는 스마트폰 단말기(100D)는, 톱 패널(120D)이 곡면 유리인 것 이외는, 도 3에 도시하는 실시 형태의 스마트폰 단말기(100)의 구성과 마찬가지이다.
톱 패널(120D)은 평면에서 보아 중앙부가 Z축 플러스 방향측으로 돌출되도록 만곡하고 있다. 도 19에는, 톱 패널(120D)의 YZ 평면에 있어서의 단면 형상을 나타내지만, XZ 평면에 있어서의 단면 형상도 마찬가지이다.
이와 같이, 곡면 유리의 톱 패널(120D)을 사용함으로써, 양호한 촉감을 제공할 수 있다. 특히, 대상 유체물의 표면이 만곡되어 있는 경우에 유효하다.
도 20은, 스마트폰 단말기(102)에 근거리 무선 통신 장치(800)를 개재해서 촉감 제공 장치(300A)를 접속한 상태를 도시하는 도면이다.
촉감 제공 장치(300A)는 스마트폰 단말기(100)로부터 도 6에 나타내는 통신 기능을 실현하는 구성 요소를 제거한 장치이며, 내부 구성은, 도 7에 나타내는 촉감 제공 장치(300)와 마찬가지이다.
이용자 B는, 도 20에 도시한 바와 같이, 스마트폰 단말기(102)를 근거리 무선 통신 장치(800)에 유지하고(hold), 원하는 촉감 데이터를 스마트폰 단말기(102)로부터 근거리 무선 통신 장치(800)로 송신한다.
근거리 무선 통신 장치(800)는, 예를 들어 Bluetooth(등록 상표) 등과 같이 무선 상태에서 스마트폰 단말기(102)와 통신이 가능하고, 촉감 제공 장치(100)에 데이터 케이블(810)을 통하여 접속되어 있다.
도 20에서는, 이용자는, 돌고래 화상(510A)의 촉감 데이터를 근거리 무선 통신 장치(800)를 거쳐 촉감 제공 장치(100)로 송신하고 있으며, 촉감 제공 장치(100)의 디스플레이 패널(160)에는 돌고래의 화상(510A)이 표시되어 있다. 근거리 무선 통신 장치(800)는 입력 장치의 일례이다.
이 상태에서, 이용자가 화상(510A)을 덧그리면, 촉감 제공 장치(100)가 진동함으로써, 이용자의 손끝에 돌고래의 표면이 닿은 것 같은 촉감을 제공할 수 있다. 실시 형태의 촉감 제공 장치(100)를 예를 들어, 레스토랑 또는 카페 등의 사람이 모이는 장소에 설치하면, 이용자는 촉감 제공 장치(100)를 통해, 돌고래(510)의 표면에 닿은 것 같은 촉감을 체감할 수 있다.
또한, 이러한 경우에, 스마트폰 단말기(102)와 근거리 무선 통신 장치(800) 사이에 있어서의 데이터 통신량, 근거리 무선 통신 장치(800) 또는 촉감 제공 장치(100)의 이용 횟수 또는 이용 시간 등에 따라, 과금하도록 해도 된다. 스마트폰 단말기(102)와 촉감 제공 장치(100)는, 근거리 무선 통신 장치(800)를 통하지 않고, 직접 케이블을 통한 유선 통신이나, 플래시 메모리 카드 등의 가반 기억 매체를 통하여 데이터의 송신을 행하는 것도 가능하다. 예를 들어, 근거리 무선 통신 장치(800)에 과금 장치(820)를 접속하여, 근거리 무선 통신 장치(800)의 이용 횟수 또는 이용 시간 등에 따라, 이용료를 과금해도 된다.
이와 같이 촉감 제공 장치(300A)를 사용하는 것은, 예를 들어 스마트폰 단말기(102)보다도 촉감 제공 장치(300A) 쪽이 보다 리얼리티가 있는 진동을 발생할 수 있는 경우, 또는 스마트폰 단말기(102)가 촉감 제공 장치(300)(도 7 참조)의 기능을 갖지 않는 경우이다.
도 21은, 촉감 제공 장치(300B)의 동작 상태를 도시하는 평면도이다.
촉감 제공 장치(300B)는 디스플레이 패널(160)을 포함하지 않는 점이 도 20에 나타내는 촉감 제공 장치(300A)와 상이하다. 또한, 디스플레이 패널(160)을 포함하지 않고, 터치 패널(150)의 조작 위치에 따른 구동을 행하지 않으므로, 촉감 데이터[도 8의 (A) 참조]는 화상 데이터와 좌표 데이터를 포함하지 않아도 된다.
그 밖의 구성은, 도 20에 나타내는 촉감 제공 장치(300A)와 마찬가지이기 때문에, 마찬가지의 구성 요소에는 동일 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
도 22는, 촉감 제공 장치(300B)를 도시하는 평면도이며, 도 23은, 도 22에 나타내는 촉감 제공 장치(300B)의 A-A 화살표 방향에서 본 단면을 도시하는 도면이다. 또한, 도 22 및 도 23에서는, 도시한 바와 같이 직교 좌표계인 XYZ 좌표계를 정의한다.
촉감 제공 장치(300B)는, 하우징(110), 톱 패널(120), 양면 테이프(130), 진동 소자(140), 터치 패널(150) 및 기판(170)을 포함한다. 촉감 제공 장치(300B)에서는, 기판(170) 위에 터치 패널(150)이 직접 탑재되어 있다.
촉감 제공 장치(300B)의 구동 제어부(240)는 톱 패널(120)에 조작 입력이 행하여지면, 촉감 데이터에 기초하는 진폭의 구동 신호를 사용해서 진동 소자(140)를 구동한다.
촉감 제공 장치(300B)에서는, 터치 패널(150)은 이용자의 조작 입력이 행하여지고 있는 것과, 조작 입력의 위치 이동을 검출하기 위해서 설치되어 있다. 따라서, 촉감 제공 장치(300B)는 톱 패널(120)에 조작 입력이 행하여져, 조작 입력의 위치가 이동하는 것을 드라이버 IC(151)로부터 출력되는 위치 데이터에 기초하여 검출하면, 촉감 데이터의 진폭 데이터를 사용하여, 진동 소자(140)를 구동한다.
예를 들어, 촉감 제공 장치(300B)에 돌고래의 촉감 데이터가 입력될 경우에는, 진동 소자(140)는 돌고래의 피부 감촉을 재현하는 구동 신호로 구동된다. 예를 들어, 돌고래의 피부 감촉만을 진동으로 재현하고 싶은 경우에는, 디스플레이 패널(160)을 포함하지 않는 간이한 구성의 촉감 제공 장치(300B)로도, 이용자에게 양호한 촉감을 제공할 수 있다.
이상, 실시 형태의 제5 변형예의 촉감 제공 장치(300B)에 의하면, 톱 패널(120)의 초음파대의 고유 진동을 발생시켜서 이용자의 손끝에 가해지는 운동 마찰력을 변화시키므로, 이용자에게 양호한 촉감을 제공할 수 있다. 이러한 촉감 제공 장치(300B)는 대상 유체물의 표면 촉감이 대략 일정한 경우에, 유효하다.
촉감 제공 장치(300B)를 예를 들어, 레스토랑 또는 카페 등의 사람이 모이는 장소에 설치하면, 그 자리에 실물 돌고래(도 1 참조)가 없어도, 이용자는 촉감 제공 장치(300B)를 통해서, 돌고래의 표면에 닿은 것 같은 촉감을 제공할 수 있다.
또한, 이러한 경우에, 촉감 제공 장치(300B)와 근거리 무선 통신 장치(800) 사이에 있어서의 데이터 통신량, 근거리 무선 통신 장치(800) 또는 스마트폰 단말기(100E)의 이용 횟수 또는 이용 시간 등에 따라, 과금하도록 해도 된다. 스마트폰 단말기(102)와 촉감 제공 장치(300B)는, 근거리 무선 통신 장치(800)를 통하지 않고, 직접 케이블을 통한 유선 통신이나, 플래시 메모리 카드 등의 가반 기억 매체를 통해 데이터의 송신을 행하는 것도 가능하다.
또한, 촉감 제공 장치(300B)는 터치 패널(150)을 포함하지 않고, 톱 패널(120)에의 접촉을 검출하는 센서를 포함해도 된다. 이 경우에는, 이용자가 톱 패널(120)에 접촉한 것을 센서로 검출하고, 진동 소자(140)를 구동하면 된다. 또한, 센서로서는, 예를 들어 압력 센서 등을 사용할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 디스플레이 패널(160)을 포함하지 않는 경우에 있어서, 톱 패널(120)에 마크를 표시하고, 마크의 위치 좌표 데이터를 촉감 데이터에 포함시킴으로써, 조작 입력의 위치에 따른 진폭을 사용해서 진동 소자(140)를 구동해도 된다.
이상, 본 발명의 예시적인 실시 형태의 촉감 데이터 처리 장치, 휴대 전자 단말기, 촉감 제공 시스템 및 촉감 데이터 처리 방법에 대해서 설명했지만, 본 발명은 구체적으로 개시된 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 특허 청구 범위로부터 일탈하지 않고, 다양한 변형이나 변경이 가능하다.
100, 100A, 100B, 100C, 100D, 101, 102 : 스마트폰 단말기
110, 110C, 110D : 하우징
120, 120C, 120D : 톱 패널
130, 130D : 양면 테이프
140, 140D : 진동 소자
150, 150D : 터치 패널
160, 160C, 160D : 디스플레이 패널
170, 170D : 기판
200 : 제어부
220 : 애플리케이션 프로세서
230 : 통신 프로세서
240 : 구동 제어부
250 : 메모리
300, 300A, 300B : 촉감 제공 장치
310 : 정현파 발생기
320 : 진폭 변조기
700 : 서버
701 : 처리부
702 : 수신부
703 : 송신부
704 : 메모리
800 : 근거리 무선 통신 장치

Claims (7)

  1. 제1 휴대 전자 단말기와 제2 휴대 전자 단말기 사이에서 네트워크를 통해서 데이터의 송신 또는 수신을 행하는 촉감 데이터 처리 장치로서,
    상기 제1 휴대 전자 단말기로부터 대상 유체물에 관한 제1 데이터를 수신하는 데이터 수신부와,
    상기 데이터 수신부가 상기 제1 휴대 전자 단말기로부터 상기 제1 데이터를 수신하면, 상기 제1 데이터에 대응하는 상기 대상 유체물의 촉감을 나타내는 촉감 데이터를 상기 제2 휴대 전자 단말기로 송신하는 데이터 송신부
    를 포함하고,
    상기 촉감 데이터는, 상기 대상 유체물의 화상과, 상기 화상 중에서의 위치와, 상기 위치에 있어서의 상기 대상 유체물의 촉감에 대응하는 진폭을 관련지은 데이터이고,
    상기 촉감 데이터는, 상기 제2 휴대 전자 단말기의 터치 패널, 또는 상기 제2 휴대 전자 단말기에 접속되는 촉감 제공 장치의 터치 패널에 조작 입력을 행하는 조작면에 초음파대의 고유 진동을 발생시키는 진동 소자를 구동하는 구동 신호의 진폭을, 상기 터치 패널에의 조작 입력의 위치에 대응하는 상기 화상 중에서의 위치에 상기 촉감 데이터의 내부에서 관련지어지는 진폭에 기초해서 조정할 때에 사용되는 데이터인, 촉감 데이터 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 휴대 전자 단말기는, 상기 대상 유체물에 관한 상기 촉감 데이터를 생성하는 촉감 데이터 생성부를 포함하고,
    상기 데이터 수신부는, 상기 제1 휴대 전자 단말기로부터 상기 제1 데이터로서, 상기 촉감 데이터 생성부에 의해 생성되는 상기 촉감 데이터를 포함하는 데이터를 수신하는, 촉감 데이터 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 수신부가 상기 제1 휴대 전자 단말기로부터 수신하는 상기 제1 데이터에 기초하여, 상기 촉감 데이터를 생성하는 촉감 데이터 생성부를 더 포함하고,
    상기 제1 데이터는, 상기 대상 유체물의 상기 화상을 나타내는 화상 데이터를 포함하고,
    상기 촉감 데이터 생성부는, 상기 화상 데이터에 기초하여 상기 촉감 데이터를 생성하고,
    상기 데이터 송신부는, 상기 촉감 데이터 생성부에 의해 생성되는 상기 촉감 데이터를 상기 제2 휴대 전자 단말기로 송신하는, 촉감 데이터 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 데이터 송신부는, 또한 상기 촉감 데이터를 상기 제1 휴대 전자 단말기로도 송신하는, 촉감 데이터 처리 장치.
  5. 제1 휴대 전자 단말기와,
    제2 휴대 전자 단말기와,
    상기 제1 휴대 전자 단말기와 상기 제2 휴대 전자 단말기 사이에서 네트워크를 통해서 데이터의 송신 또는 수신을 행하는 촉감 데이터 처리 장치
    를 포함하고,
    상기 촉감 데이터 처리 장치는,
    상기 제1 휴대 전자 단말기로부터 대상 유체물에 관한 제1 데이터를 수신하는 데이터 수신부와,
    상기 데이터 수신부가 상기 제1 휴대 전자 단말기로부터 상기 제1 데이터를 수신하면, 상기 제1 데이터에 대응하는 상기 대상 유체물의 촉감을 나타내는 촉감 데이터를 상기 제2 휴대 전자 단말기로 송신하는 데이터 송신부
    를 갖고,
    상기 촉감 데이터는, 상기 대상 유체물의 화상과, 상기 화상 중에서의 위치와, 상기 위치에 있어서의 상기 대상 유체물의 촉감에 대응하는 진폭을 관련지은 데이터이고,
    상기 촉감 데이터는, 상기 제2 휴대 전자 단말기의 터치 패널 또는 상기 제2 휴대 전자 단말기에 접속되는 촉감 제공 장치의 터치 패널에 조작 입력을 행하는 조작면에 초음파대의 고유 진동을 발생시키는 진동 소자를 구동하는 구동 신호의 진폭을, 상기 터치 패널에의 조작 입력의 위치에 대응하는 상기 화상 중에서의 위치에 상기 촉감 데이터의 내부에서 관련지어지는 진폭에 기초해서 조정할 때에 사용되는 데이터인, 촉감 제공 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 휴대 전자 단말기는, 상기 대상 유체물에 관한 상기 촉감 데이터를 생성하는 촉감 데이터 생성부를 포함하고,
    상기 촉감 데이터 처리 장치의 상기 데이터 수신부는, 상기 제1 휴대 전자 단말기로부터 상기 제1 데이터로서, 상기 촉감 데이터 생성부에 의해 생성되는 상기 촉감 데이터를 포함하는 데이터를 수신하는, 촉감 제공 시스템.
  7. 제1 휴대 전자 단말기와 제2 휴대 전자 단말기 사이에서 네트워크를 통해서 촉감 데이터 처리 장치가 데이터의 송신 또는 수신을 행하는 촉감 데이터 처리 방법으로서,
    상기 촉감 데이터 처리 장치는,
    상기 제1 휴대 전자 단말기로부터 대상 유체물에 관한 제1 데이터를 수신하고,
    상기 제1 휴대 전자 단말기로부터 상기 제1 데이터를 수신하면, 상기 제1 데이터에 대응하는 상기 대상 유체물의 촉감을 나타내는 촉감 데이터를 상기 제2 휴대 전자 단말기로 송신하고,
    상기 촉감 데이터는, 상기 대상 유체물의 화상과, 상기 화상 중에서의 위치와, 상기 위치에 있어서의 상기 대상 유체물의 촉감에 대응하는 진폭을 관련지은 데이터이고,
    상기 촉감 데이터는, 상기 제2 휴대 전자 단말기의 터치 패널 또는 상기 제2 휴대 전자 단말기에 접속되는 촉감 제공 장치의 터치 패널에 조작 입력을 행하는 조작면에 초음파대의 고유 진동을 발생시키는 진동 소자를 구동하는 구동 신호의 진폭을, 상기 터치 패널에의 조작 입력의 위치에 대응하는 상기 화상 중에서의 위치에 상기 촉감 데이터의 내부에서 관련지어지는 진폭에 기초해서 조정할 때에 사용되는 데이터인, 촉감 데이터 처리 방법.
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