WO2014148699A1 - Laser apparatus capable of changing diameter of pulsed laser beam for tactile regulation and method using same - Google Patents

Laser apparatus capable of changing diameter of pulsed laser beam for tactile regulation and method using same Download PDF

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WO2014148699A1
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laser beam
diameter
pulsed laser
tactile
unit
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PCT/KR2013/007344
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Korean (ko)
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정순철
전재훈
김성필
최승문
민병찬
김형식
정구인
박종락
배영민
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건국대학교 산학협력단
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    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
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    • H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping

Definitions

  • the present invention relates to a laser device for the presentation and control of the touch, and more particularly, it is possible to present the touch using a pulsed laser beam (Pulsed laser beam), by changing the diameter (diameter) of the pulsed laser beam
  • the present invention relates to a laser device capable of controlling the presented touch.
  • a laser device refers to a device that emits light using light amplification by stimulated emission of radiation.
  • Such a laser device may emit 'artificial light having a uniform direction, phase, and wavelength', which is different from natural light, and is used in many industrial fields based on these characteristics. Specifically, 1) optical communication using optical properties, 2) medical monitoring such as disease monitoring, low level laser therapy, photodynamic therapy, and 3) nanotechnology to separate chemical bonds. 4) It is used in various industrial fields covering precision machine tools such as diamond processing.
  • An object of the present invention is to present a touch using a laser beam.
  • the present invention is to provide a control technology that can adjust the tactile sensations caused by the laser beam.
  • Laser device for solving the above problems, and outputs a pulsed laser beam (Pulsed laser beam) for the tactile presentation, the diameter (diameter) of the pulsed laser beam for the tactile control It is characterized by changing.
  • the laser device is characterized in that the pulse width of the pulse laser beam is adjusted in a range of ms (millisecond) or less.
  • the laser device is characterized in that the diameter of the pulsed laser beam is changed according to the set penetration depth.
  • the laser device is characterized in that the diameter of the pulsed laser beam is changed according to the set type of tactile sense.
  • the laser device is characterized in that the diameter of the pulsed laser beam is changed according to the set intensity of the touch.
  • the laser device is characterized in that the diameter of the pulse laser beam is greater than 0 mm and 6 mm or less.
  • the laser device corresponds to a 1: 1 penetration of the penetration depth data of the pulse laser beam and the diameter data of the pulse laser beam, and the diameter of the pulse laser beam based on the corresponding information. It characterized in that to control.
  • the laser device for generating a pulsed laser beam; And a lens unit for changing the diameter of the pulsed laser beam.
  • the lens unit may include a light diffusing unit for diffusing the pulsed laser beam or a light focusing unit for focusing the pulsed laser beam, the optical diffuser or the light
  • the focusing unit may be selectively arranged or arranged in a movable form.
  • the haptic device for solving the above problems, outputs a pulsed laser beam (Pulsed laser beam) for the tactile presentation, the diameter of the pulsed laser beam (Diameter) for tactile control It is characterized by changing).
  • Pulsed laser beam Pulsed laser beam
  • Diameter the diameter of the pulsed laser beam
  • the haptic device is characterized in that the pulse width of the pulse laser beam is adjusted in the range of ms (millisecond) or less.
  • tactile presentation method using a laser device for solving the above problems, (a) generating a pulsed laser beam (Pulsed laser beam) for the tactile presentation; (b) the laser device changing a diameter of the pulsed laser beam for tactile control; And (c) irradiating the pulsed laser beam toward the human body.
  • a pulsed laser beam Pulsed laser beam
  • the tactile display method using a laser device is characterized in that the pulse width of the pulse laser beam is adjusted to a range of ms (millisecond) or less.
  • the present invention can present the touch using a pulsed laser beam. Specifically, the present invention may present the touch using a pulsed laser beam rather than a continuous wave (CW) laser beam.
  • CW continuous wave
  • the present invention can provide a tactile feel without damaging living tissue.
  • the present invention adjusts the pulse width of the pulsed laser beam to ms (milliseconds) or less, so that the touch can be presented in a state in which the photo-chemical or photo-thermal effects of the laser beam that may damage living tissues are excluded. have.
  • the present invention can adjust the depth of the pulse laser beam penetrates the living tissue such as skin by adjusting the diameter (diameter) of the pulse laser beam. Therefore, by adjusting the depth of penetration of the pulsed laser beam, it is possible to selectively stimulate the skin receptors (Receptors) present at different depths, thereby changing the kind of tactile to be presented.
  • Receptors skin receptors
  • the present invention can change the intensity of the touch by adjusting the diameter of the pulsed laser beam.
  • the penetration depth of the pulsed laser beam may change as the diameter of the pulsed laser beam changes, and the energy transfer efficiency may change as the penetration depth of the pulsed laser beam changes. This is because it can cause a change in strength of the touch. Therefore, the present invention can increase or decrease the strength of the touch by increasing or decreasing the diameter of the beam while keeping the energy density the same.
  • the present invention may quantitatively adjust the penetration depth of the pulsed laser beam, and this adjustment operation may be utilized for tactile control.
  • the present invention can quantitatively adjust the diameter of the pulsed laser beam to quantitatively increase or decrease the penetration depth of the pulsed laser beam, and change the kind of touch based on the quantitative adjustment. You can change the intensity.
  • the present invention can be applied to a haptic device. Specifically, since the present invention can present a tactile sense, the present invention can be applied to the field of haptics. In particular, the present invention can present a tactile sensation in the absence of a photo-chemical or photo-thermal effect of a laser that can cause deformation of biological tissues, thereby providing a non-contact. It is possible to present the somatosensory in a safe state while maintaining the intrinsic characteristics of the laser.
  • the present invention when used in the field of haptics, can quantitatively control the touch unlike conventional haptic devices.
  • the conventional haptic devices have been difficult to quantitatively control the touch because the mechanical stimulus is presented using a vibration element, air pressure, pin arrangement, etc., but the present invention may be performed by adjusting parameters such as the diameter of the laser beam. Feel can be controlled quantitatively.
  • the present invention when used in the field of haptics, unlike conventional haptic devices, the temporal reliability of the mechanical stimulus (reliability of whether the target time point and the actual stimulation time coincidence) or spatial reliability (the target site and the actual stimulation site of Reliability of coincidence) can be secured.
  • the conventional haptic devices have presented a mechanical stimulus using a vibration element, air pressure, pin arrangement, etc., but it is difficult to secure temporal reliability or spatial reliability of the mechanical stimulus.
  • Temporal reliability can be secured using the characteristics of the laser beam, and spatial reliability can also be secured through the fine movement of the laser beam.
  • 1 is a conceptual diagram showing that a laser device presents a tactile touch.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a laser device according to an embodiment of the present invention.
  • 3 is a conceptual diagram showing parameters of a pulsed laser beam.
  • FIG 4 is an exemplary view showing a lens unit that may be included in a laser device according to an embodiment of the present invention.
  • 5 to 7 are simulation results regarding the relationship between the beam diameter change and the penetration depth change.
  • Figure 9 is a data showing the scattering, energy transfer efficiency in the skin according to the diameter of the pulse laser beam.
  • 10 to 11 are graphs of experimental results showing the relationship between the change in beam diameter and the energy density for the tactile presentation (energy density for more than 50% of the subjects to feel).
  • 12 is an illustration showing examples of sensory receptors present in the epidermis or dermis of the skin.
  • optical filter unit 150 lens unit
  • each functional unit represented below is only an example for implementing the present invention. Accordingly, other implementations may be used in other implementations of the invention without departing from the spirit and scope of the invention.
  • each functional unit may be implemented in purely hardware or software configurations, but may be implemented in a combination of various hardware and software configurations that perform the same function.
  • the laser device according to the present invention can present the touch (touch, pressure, warm angle, etc.) in a state in which the laser beam is not in contact with the object.
  • the present invention while using a laser beam to present the touch in a non-contact state with the object, it can present the touch without damaging the biological tissue. Therefore, the laser device according to the present invention can be utilized as a source of tactile presentation in various fields including the field of haptics.
  • the laser device generates a laser beam by using a pulsed laser rather than a continuous laser (CW laser, for a tactile presentation).
  • CW laser continuous laser
  • Continuous application of laser stimulation using a continuous laser can result in photo-chemical or photo-thermal effects that can damage biological tissues. laser).
  • the laser device generates a pulse laser beam in a pulse width condition of ms (millisecond) or less, and presents a tactile feeling using a pulse laser beam having a pulse width of ms or less.
  • a large pulse width may allow photo-chemical or photo-thermal phenomena to occur that may cause sufficient exposure time of the laser stimulus to damage living tissue. Therefore, it is desirable to generate a pulsed laser beam in a pulse width condition of ms (millisecond) or less.
  • the laser device can increase or decrease the diameter of the pulsed laser beam for tactile presentation, thereby adjusting the depth at which the pulsed laser beam penetrates the skin.
  • the sensory receptors present on different depths of the skin tissue can be selectively stimulated, and the tactile sensation (single or complex sensation) presented through this selective stimulation action. You can change the type of.
  • various sensory receptors present on different depths of skin tissue may be identified.
  • such sensory receptors include crawfish bodies (Krause corpuscle, sensory charges such as cooling), Merkel bodies (in charge of touch, etc.), Meissner body (in charge of Meissner's corpuscle, pressure, etc.), nerves. End (Free nerve ending, pain, etc.), Rufini's body (Ruffini's ending, responsible for the warmth, etc.), Pachini body (Pacinian corpuscle, responsible for deep pressure, etc.) and the like. Therefore, the laser device according to the present invention can selectively stimulate these sensory receptors by controlling the depth of penetration, thereby changing the kind of the presented touch. For example, the depth of penetration can be adjusted to present a single sense of cooling, tactile feeling, pain, etc., or a complex sense of tactile sense + warm sense, tactile sense + warm sense + pressure sense.
  • the laser device by adjusting the penetration depth of the laser beam as described above, it is possible to adjust the energy transfer efficiency (efficiency that the energy of the pulse laser beam is delivered to the skin).
  • the energy transmission efficiency may be increased by increasing the penetration depth of the laser beam, or the energy transmission efficiency may be reduced by decreasing the penetration depth of the laser beam.
  • the laser device 100 may present a tactile touch using a pulsed laser beam as described above. Specifically, as shown in FIG. 1, a touch may be presented to skin tissue such as a finger.
  • the laser device 100 for generating a pulse laser beam, the intensity of the optical signal constituting the pulse laser beam (Power, J / s) an optical filter unit 130 for adjusting the lens unit, a lens unit 150 for adjusting the diameter of the pulse laser beam, a control unit for controlling the operation of the laser output unit, the optical filter unit, the lens unit And may include 170.
  • the laser apparatus 100 may further include an input unit for receiving information from a user, an output unit for outputting information related to its operation, a communication unit for transmitting and receiving information with external devices, and the like. These components may also be controlled by the controller 170.
  • the laser output unit 110 may output a pulsed laser beam and may include a laser driver, a cooling device, and the like.
  • the laser driver is configured to include a laser medium, an optical pumping unit, an optical resonator, and the like, and generates an optical signal constituting the pulsed laser beam.
  • the cooling device is configured to remove heat that may be generated in the process of generating an optical signal by the laser driver, and serves to protect the laser driver device.
  • the laser output unit 110 may be formed in various forms capable of generating a pulsed laser beam.
  • the laser output unit 110 may be a ruby laser, neodymium: yag laser (Nd: YAG laser), neodymium: glass laser (Nd: glass laser), laser diode (Ga, Al, As), excimer ( Excimer) can be formed in the form of a laser, a dye laser, and the like, in addition to this kind can be configured in various forms.
  • the laser output unit 110 may adjust various parameters of the pulsed laser beam, and in particular, may adjust energy per unit pulse of the pulsed laser beam to generate a photo-mechanical effect.
  • the adjustment of the energy per unit pulse is achieved through the operation of adjusting the intensity (Power, J / s) of the optical signal constituting the pulse laser beam, or adjusting the pulse width of the pulse laser beam. Can be achieved through operation.
  • the pulse width is preferably controlled in the range of ms (millisecond) or less, and when adjusted in the range exceeding ms, the photo-chemical effect that may damage the living tissue as mentioned above Or a photo-thermal effect is likely to be caused.
  • parameters such as optical signal power (Power, J / s), pulse width, pulse repetition rate, and the like of the pulse laser beam may be checked.
  • the energy density of the pulse laser beam irradiated to the skin may also be adjusted.
  • the energy density may be increased by increasing energy per unit pulse of the pulse laser beam, or the energy density may be reduced by decreasing energy per unit pulse of the pulse laser beam.
  • the optical filter unit 130 is a configuration for adjusting the intensity (Power, J / s) of the optical signal constituting the pulse laser beam, the laser output unit 110 outputs through this intensity control The energy can be adjusted secondly per unit pulse of the beam.
  • the optical filter unit 130 may include an attenuator for attenuating the intensity of the optical signal, and may reduce the intensity (Power, J / s) of the optical signal using the apparatus. Therefore, the optical filter unit 130 may perform an operation of reducing energy per unit pulse by attenuating the intensity of the optical signal in the same pulse width.
  • the optical filter unit 130 if the laser output unit itself has the ability to adjust the energy per unit pulse may be selectively mounted on the laser device 100, the energy per unit pulse It can play a secondary role in fine tuning. However, when the laser output unit itself does not have the ability to adjust the energy per unit pulse, it is essentially mounted on the laser device 100, thereby playing a leading role in controlling the energy per unit pulse.
  • the lens unit 150 is a configuration for adjusting the diameter of the pulse laser beam, and diffuses a light focusing unit (for example, a convex lens unit) or the pulse laser beam for focusing the pulse laser beam. It may include a light diffusing portion (eg, concave lens portion) for the purpose of.
  • a light focusing unit for example, a convex lens unit
  • the pulse laser beam for focusing the pulse laser beam. It may include a light diffusing portion (eg, concave lens portion) for the purpose of.
  • the lens unit 150 may change the diameter of the pulsed laser beam. Specifically, the lens unit 150, 1) selectively arranges the light converging portion and the light diffusing portion (on the path through which the pulse laser beam passes), 2) changing the arrangement position of the light converging portion Operation, 3) changing an arrangement position of the light diffusion unit, 4) continuously arranging the light concentrating unit and the light diffusion unit, and changing an arrangement position of the light concentrating unit or the optical diffusion unit. It is possible to increase or decrease the diameter of the pulsed laser beam. Referring to FIG. 4, an example of an operation of changing the diameter of the pulse laser beam by the lens unit 150 may be described. Specifically, referring to FIG.
  • the lens unit 150 selectively positions the light converging unit 152 and the light diffusing unit 154 to change the diameter of the pulsed laser beam. You can look. In this case, the lens unit 150 increases the diameter of the beam by disposing the light diffusing unit 154 along the path through which the pulse laser beam passes, or the light converging unit 152 on the path through which the pulse laser beam passes. Can be arranged to reduce the diameter of the beam.
  • FIG. 4B an operation of changing the diameter of the pulsed laser beam by changing the arrangement position of the light concentrator 152 may be described. In this case, the lens unit 150 may increase or decrease the diameter of the beam by moving the light concentrator 152 in the direction (or opposite direction) of the pulse laser beam. (The change in the diameter of the beam according to the positional movement of the light converging unit 152 may be inferred and applied to the change in the diameter of the beam according to the positional movement of the light diffusing unit 154.)
  • the lens unit 150 may change the depth of the pulse laser beam penetrating the skin by changing the diameter of the pulse laser beam. As will be described later, since the depth of penetration of the pulsed laser beam into the skin may vary according to the diameter of the pulsed laser beam, the pulse may be changed by the operation of the lens unit 150 (the operation of changing the diameter of the beam). The penetration depth of the laser beam can be varied.
  • the lens unit 150 may be configured to change the diameter of the beam of the pulse laser in the range exceeding 0 mm and 6 mm or less. Similarly, as will be described later, since the diameter of the beam and the penetration depth easily correspond to 1: 1 in this range, it is easy to quantitatively control the penetration depth of the laser beam.
  • the input unit is a component for receiving information necessary for the operation of the laser apparatus 100.
  • the input unit may receive basic information for adjusting various parameters of the pulsed laser beam, and may transfer the received information to the controller 170.
  • the input unit may include a plurality of input keys for receiving a number or a character and setting various functions, and may also include various function keys necessary for the operation of the laser apparatus 100.
  • the input unit may be formed as various types of input devices such as a pad and a touch screen, and may be formed in various devices in addition to the input device.
  • the output unit is configured to display an operation state and an operation result of the laser apparatus 100 or provide predetermined information to a user.
  • the output unit may display information input by the user and information provided to the user, including various menus, and may include various types of liquid crystal displays, organic light emitting diodes, and audio output devices. It may be formed in the form of output devices.
  • the communication unit is configured to allow the laser device 100 to transmit and receive information with external electronic devices.
  • the communication unit may be configured in the form of various wired communication devices or wireless communication devices that satisfy the IEEE standard, and may be implemented in various types of communication devices in addition to the IEEE standard.
  • the laser device 100 may be configured to be controlled by an external electronic device through the communication unit, and may also be configured to operate in conjunction with various electronic devices such as a display device and a mobile terminal. .
  • the laser device 100 including the control unit 170, the laser output unit 110, the optical filter unit 130, the lens unit 150, the input unit, the output unit, the communication unit. To control them.
  • the controller 170 may include at least one arithmetic means and a storage means, wherein the arithmetic means may be a general purpose CPU (CPU), but may be implemented as a programmable device element suitable for a specific purpose. CPLD, FPGA) or application specific semiconductor processing unit (ASIC) or microcontroller chip.
  • the storage means may be a volatile memory device, a nonvolatile memory or a nonvolatile electromagnetic storage device, or a memory inside the computing means.
  • the controller 170 may collectively control the energy per unit pulse of the pulsed laser beam by controlling the operations of the laser output unit 110 and the optical filter unit 130. Specifically, the controller 170 controls the operation of the laser output unit 110 and the optical filter unit 130 to adjust the pulse width or the intensity (Power, J / s) of the optical signal. The energy per unit pulse may be collectively controlled by adjusting the parameters.
  • the controller 170 may control the operation of the lens unit 150 to change the diameter of the pulse laser beam.
  • the controller 170 may selectively arrange the light concentrator or the light diffuser included in the lens unit 150 (on a path through which a pulsed laser beam passes) or the light.
  • the diameter of the pulsed laser beam may be changed by changing a position where the diffusion part or the light focusing part is disposed.
  • the depth of penetration of the pulsed laser beam into the skin may change as the diameter of the pulsed laser beam changes, so that the controller 170 may adjust the diameter of the pulsed laser beam.
  • the penetration depth (depth of penetration into the skin) of the pulsed laser beam can be controlled.
  • the controller 170 may control the diameter of the pulse laser beam based on a DB (Data Base) including diameter information and penetration depth information of the pulse laser beam.
  • a DB Data Base
  • the diameter information of the pulsed laser beam and the penetration depth information may be included (matched) in the DB.
  • Corresponding information such as 'beam diameter C-penetration depth c' may be included. Therefore, the controller 170 can quantitatively control the target penetration depth using the DB.
  • the penetration depth of a is to be adjusted by adjusting the diameter of the beam to A
  • the penetration depth of b is to be adjusted by adjusting the diameter of the beam to B, etc.
  • the depth of penetration can be controlled quantitatively.
  • the DB may be implemented by various memory elements, and may be formed inside or outside the controller 170 in a linked state with the controller 170.
  • the controller 170 may selectively present various touches through an operation of controlling the lens unit 150. Specifically, the controller 170 may control the operation of the lens unit 150 to control the diameter of the pulse laser beam, and control the diameter of the pulse laser beam to determine the skin penetration depth of the pulse laser beam.
  • the depth of penetration of the pulsed laser beam may be controlled to selectively stimulate sensory receptors located at different depths.
  • the tactile sensations selectively presented herein may be individual sensations (cooling, pain, tactile, etc.) or complex sensations in which two or more individual sensations are combined (tactile + warming, tactile + warming + pressing).
  • only one sensory receptor may be stimulated, but two or more sensory receptors (shallow depth + deep depth receptor) may be stimulated simultaneously. .
  • the controller 170 may control the diameter of the pulse laser beam based on a DB (Data Base) including diameter information of the pulse laser beam, penetration depth information, and tactile type information.
  • the DB may include the diameter information, the penetration depth information, and the tactile type information of the pulse laser beam in correspondence (matching), and the controller 170 may be configured based on the control of the DB and the quantitative beam diameter. You can achieve the kind of touch you want. For example, if you want to implement a pain sensation, adjust the diameter of the beam to A, and if you want to implement a complex sense of pain + pressure, control the type of tactile sensation by adjusting the diameter of the beam to B. can do.
  • the controller 170 may change the intensity of the touch through an operation of controlling the diameter of the pulsed laser beam.
  • the control unit 170 1) by increasing the diameter of the beam in the state of the same energy density, 1-1) to change the type of the touch and at the same time to increase the intensity of the touch, or 1-2) tactile Even without changing the type (if the sensory receptors that are stimulated have not changed), the strength of the touch can be increased.
  • control unit 170 2 reduces the diameter of the beam in the state of the same energy density, 2-1) to change the type of the touch and at the same time to reduce the intensity of the touch, or 2-2) of the touch It is possible to reduce the strength of the touch without changing the type.
  • the quantitative correspondence between the diameter, penetration depth, and energy transfer efficiency of the pulsed laser beam can also be made into a DB, and the controller 170 can perform a quantitative control operation based on the DBized information. .
  • the parameters used in the simulation are as follows.
  • a laser device having a wavelength of 532 nm and a pulse width of 5 ns was modeled and used.
  • the simulation was carried out by analyzing the penetration depth of the pulsed laser beam under conditions in which the beam diameter varied in the range of 0.03 mm to 8 mm.
  • FIG. 5 shows the simulation results under the condition of a beam diameter of 0.03 mm. Referring to FIG. 5, it can be seen that the penetration depth of the pulsed laser beam is 0.11 mm. 6 shows the simulation results under the condition of a beam diameter of 4 mm. Referring to FIG. 6, it can be seen that the penetration depth of the pulsed laser beam is 0.66 mm. 7 shows the results of simulation under the condition of a beam diameter of 8 mm. Referring to FIG. 7, it can be seen that the penetration depth of the pulsed laser beam is 0.71 mm.
  • the penetration depth increases as the diameter of the pulse laser beam increases, and the penetration depth also decreases as the diameter of the pulse laser beam decreases.
  • the diameter data of the beam and the penetration depth data are easily matched 1: 1. .
  • FIG. 9 is a conceptual diagram showing the relationship between the diameter of a pulsed laser beam and the energy transfer efficiency. Referring to FIG. 9, it can be seen that as the diameter of the pulsed laser beam increases, the scattering of the laser beam increases to increase the penetration depth, and the energy transfer efficiency of the skin increases by the increase of the penetration depth.
  • raw data analyzing the relationship between 'beam diameter' and 'energy density required to feel at least 50% of the subjects' may be confirmed.
  • a graph showing the raw data on a log scale can be confirmed.
  • the tactile presentation method may include the step (a) of the laser device generating a pulsed laser beam for tactile presentation.
  • the laser device 100 preferably adjusts the pulse width of the pulse laser beam to a range of ms (millisecond) or less.
  • the laser device may include changing a diameter of the pulsed laser beam (step b) for tactile control.
  • the pulsed laser beam may be irradiated toward the human body (step c).
  • the tactile sensation method according to the present invention may include substantially the same features as the laser device 100 according to the present invention, although the categories are different. Therefore, although not described in detail in order to prevent duplication, the above-described features related to the laser device 100 may be naturally inferred and applied to the invention of the tactile presentation method.

Abstract

The present invention relates to a laser apparatus for tactile display and tactile regulation, which outputs a pulsed laser beam for tactile display, and changes the diameter of the pulsed laser beam for tactile regulation.

Description

촉감 조절을 위해 펄스 레이저 빔의 직경을 변화시킬 수 있는 레이저 장치 및 이를 이용한 방법Laser device that can change the diameter of the pulsed laser beam for tactile control and method using the same
본 발명은 촉감의 제시 및 조절을 위한 레이저 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 펄스 레이저 빔(Pulsed laser beam)을 이용하여 촉감을 제시할 수 있고, 상기 펄스 레이저 빔의 직경(Diameter)를 변화시켜서 제시되는 촉감을 조절할 수 있는 레이저 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a laser device for the presentation and control of the touch, and more particularly, it is possible to present the touch using a pulsed laser beam (Pulsed laser beam), by changing the diameter (diameter) of the pulsed laser beam The present invention relates to a laser device capable of controlling the presented touch.
레이저(Laser) 장치란, 방사의 유도 방출에 의한 광증폭(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)을 이용하여 빛을 방출하는 장치를 의미한다. A laser device refers to a device that emits light using light amplification by stimulated emission of radiation.
이러한 레이저 장치는, 자연광(Natural light)과는 차별되는 '방향, 위상, 파장이 고른 인공의 빛'을 방출할 수 있는데, 이러한 특성을 기초로 많은 산업 분야에서 활용되고 있다. 구체적으로, 1) 광학적 특성을 이용한 광통신 영역, 2) 질병 모니터링, 저출력 레이저 광선요법(Low level laser therapy), 광역동 치료(Photodynamic therapy) 등의 의료 영역, 3) 화학적 결합을 분리하는 나노기술 영역, 4) 다이아몬드 가공 등의 정밀 공작 기계 영역 등을 망라하는 다양한 산업 분야에서 활용되고 있다. Such a laser device may emit 'artificial light having a uniform direction, phase, and wavelength', which is different from natural light, and is used in many industrial fields based on these characteristics. Specifically, 1) optical communication using optical properties, 2) medical monitoring such as disease monitoring, low level laser therapy, photodynamic therapy, and 3) nanotechnology to separate chemical bonds. 4) It is used in various industrial fields covering precision machine tools such as diamond processing.
하지만, 이러한 레이저 장치를 이용하여 촉감(Tactile sense)을 구현하는 기술에 관한 연구는 전무한 실정이다. However, there is no research on a technique for implementing a tactile sense using such a laser device.
구체적으로, 생체 조직의 변형을 유도하지 않으면서 촉감을 제시할 수 있는 레이저 빔의 조건, 다양한 촉감을 구현하기 위한 레이저 빔의 제어 방법 등에 관한 연구가 전무한 실정이다. Specifically, there is no research on the condition of the laser beam that can present the touch without inducing the deformation of the biological tissue, the control method of the laser beam for implementing various touch.
따라서, 이러한 새로운 기술 분야에 관한 연구가 필요하다. Therefore, research on this new technical field is necessary.
본 발명은 레이저 빔을 이용하여 촉감을 제시하는 것을 해결과제로 한다. An object of the present invention is to present a touch using a laser beam.
또한, 본 발명은 레이저 빔이 유발하는 촉감을 조절할 수 있는 제어 기술을 제공하는 것을 해결과제로 한다. In addition, the present invention is to provide a control technology that can adjust the tactile sensations caused by the laser beam.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치는, 촉감 제시를 위해 펄스 레이저 빔(Pulsed laser beam)을 출력하고, 촉감 조절을 위해 상기 펄스 레이저 빔의 직경(Diameter)을 변화시키는 것을 특징으로 한다.Laser device according to an embodiment of the present invention for solving the above problems, and outputs a pulsed laser beam (Pulsed laser beam) for the tactile presentation, the diameter (diameter) of the pulsed laser beam for the tactile control It is characterized by changing.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치는, 상기 펄스 레이저 빔의 펄스 폭이 ms(millisecond) 이하의 범위에서 조절되는 것을 특징으로 한다. In addition, the laser device according to an embodiment of the present invention is characterized in that the pulse width of the pulse laser beam is adjusted in a range of ms (millisecond) or less.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치는, 설정된 침투 깊이에 따라 상기 펄스 레이저 빔의 직경을 변화시키는 것을 특징으로 한다. In addition, the laser device according to an embodiment of the present invention is characterized in that the diameter of the pulsed laser beam is changed according to the set penetration depth.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치는, 설정된 촉감의 종류에 따라 상기 펄스 레이저 빔의 직경을 변화시키는 것을 특징으로 한다. In addition, the laser device according to an embodiment of the present invention is characterized in that the diameter of the pulsed laser beam is changed according to the set type of tactile sense.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치는, 설정된 촉감의 강도에 따라 상기 펄스 레이저 빔의 직경을 변화시키는 것을 특징으로 한다. In addition, the laser device according to an embodiment of the present invention is characterized in that the diameter of the pulsed laser beam is changed according to the set intensity of the touch.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치는, 상기 펄스 레이저 빔의 직경이 0 mm 초과 및 6 mm이하인 것을 특징으로 한다.In addition, the laser device according to an embodiment of the present invention is characterized in that the diameter of the pulse laser beam is greater than 0 mm and 6 mm or less.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치는, 상기 펄스 레이저 빔의 침투 깊이 데이터와 상기 펄스 레이저 빔의 직경 데이터를 1:1로 대응시키며, 대응시킨 정보를 바탕으로 상기 펄스 레이저 빔의 직경을 제어하는 것을 특징으로 한다. In addition, the laser device according to an embodiment of the present invention corresponds to a 1: 1 penetration of the penetration depth data of the pulse laser beam and the diameter data of the pulse laser beam, and the diameter of the pulse laser beam based on the corresponding information. It characterized in that to control.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치는, 펄스 레이저 빔을 생성하는 레이저 출력부; 및 상기 펄스 레이저 빔의 직경을 변화시키기 위한 렌즈부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the laser device according to an embodiment of the present invention, the laser output unit for generating a pulsed laser beam; And a lens unit for changing the diameter of the pulsed laser beam.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치는, 상기 렌즈부가, 상기 펄스 레이저 빔을 확산시키는 광확산부 또는 상기 펄스 레이저 빔을 집속시키는 광집속부를 포함할 수 있으며, 상기 광학산부 또는 상기 광집속부는 선택적으로 배치되거나 또는 운동가능한 형태로 배치될 수 있는 것을 특징으로 한다. In addition, the laser device according to an embodiment of the present invention, the lens unit may include a light diffusing unit for diffusing the pulsed laser beam or a light focusing unit for focusing the pulsed laser beam, the optical diffuser or the light The focusing unit may be selectively arranged or arranged in a movable form.
한편, 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱 장치는, 촉감 제시를 위해 펄스 레이저 빔(Pulsed laser beam)을 출력하고, 촉감 조절을 위해 상기 펄스 레이저 빔의 직경(Diameter)을 변화시키는 것을 특징으로 한다. On the other hand, the haptic device according to an embodiment of the present invention for solving the above problems, outputs a pulsed laser beam (Pulsed laser beam) for the tactile presentation, the diameter of the pulsed laser beam (Diameter) for tactile control It is characterized by changing).
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱 장치는, 상기 펄스 레이저 빔의 펄스 폭이 ms(millisecond) 이하의 범위에서 조절되는 것을 특징으로 한다. In addition, the haptic device according to an embodiment of the present invention is characterized in that the pulse width of the pulse laser beam is adjusted in the range of ms (millisecond) or less.
한편, 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치를 이용한 촉감 제시 방법은, (a) 레이저 장치가 촉감 제시를 위해 펄스 레이저 빔(Pulsed laser beam)을 생성하는 단계; (b) 상기 레이저 장치가 촉감 제어를 위해 상기 펄스 레이저 빔의 직경(Diameter)을 변화시키는 단계; 및 (c) 상기 펄스 레이저 빔이 인체를 향해 조사되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. On the other hand, tactile presentation method using a laser device according to an embodiment of the present invention for solving the above problems, (a) generating a pulsed laser beam (Pulsed laser beam) for the tactile presentation; (b) the laser device changing a diameter of the pulsed laser beam for tactile control; And (c) irradiating the pulsed laser beam toward the human body.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치를 이용한 촉감 제시 방법은, 상기 펄스 레이저 빔의 펄스 폭을 ms(millisecond) 이하의 범위로 조절하는 것을 특징으로 한다. In addition, the tactile display method using a laser device according to an embodiment of the present invention is characterized in that the pulse width of the pulse laser beam is adjusted to a range of ms (millisecond) or less.
본 발명은 펄스 레이저 빔(Pulsed laser beam)을 이용하여 촉감을 제시할 수 있다. 구체적으로, 본 발명은 연속형(CW, Continuous Wave) 레이저 빔이 아닌 펄스 레이저 빔을 이용하여 촉감을 제시할 수 있다. The present invention can present the touch using a pulsed laser beam. Specifically, the present invention may present the touch using a pulsed laser beam rather than a continuous wave (CW) laser beam.
또한, 본 발명은 생체 조직에 손상을 가하지 않으면서 촉감을 제시할 수 있다. 구체적으로, 본 발명은 펄스 레이저 빔의 펄스 폭을 ms(millisecond) 이하로 조절하므로, 생체 조직에 손상을 가할 수 있는 레이저 빔의 광-화학적 또는 광-열적 효과를 배제한 상태에서 촉감을 제시할 수 있다. In addition, the present invention can provide a tactile feel without damaging living tissue. Specifically, the present invention adjusts the pulse width of the pulsed laser beam to ms (milliseconds) or less, so that the touch can be presented in a state in which the photo-chemical or photo-thermal effects of the laser beam that may damage living tissues are excluded. have.
또한, 본 발명은 펄스 레이저 빔의 직경(Diameter)을 조절하여 펄스 레이저 빔이 피부 등의 생체 조직에 침투하는 깊이를 조절할 수 있다. 따라서, 이러한 펄스 레이저 빔의 침투 깊이 조절을 통해, 서로 다른 깊이에 존재하는 피부 감수기(Receptor)들을 선택적으로 자극할 수 있으며, 이를 통해 제시하는 촉감의 종류를 변화시킬 수 있다. In addition, the present invention can adjust the depth of the pulse laser beam penetrates the living tissue such as skin by adjusting the diameter (diameter) of the pulse laser beam. Therefore, by adjusting the depth of penetration of the pulsed laser beam, it is possible to selectively stimulate the skin receptors (Receptors) present at different depths, thereby changing the kind of tactile to be presented.
또한, 본 발명은 상기 펄스 레이저 빔의 직경을 조절하여 촉감의 강도도 변화시킬 수 있다. 상기 펄스 레이저 빔의 직경이 변화함에 따라 상기 펄스 레이저 빔의 침투 깊이가 변화할 수 있고, 상기 펄스 레이저 빔의 침투 깊이가 변화함에 따라 에너지 전달 효율이 변화할 수 있는데, 이러한 에너지 전달 효율의 변화가 촉감의 강도 변화를 유발시킬 수 있기 때문이다. 따라서, 본 발명은 에너지 밀도를 동일하게 유지한 상태에서 빔의 직경을 증가시키거나 감소시켜서 촉감의 강도를 증가시키거나 감소시킬 수 있다. In addition, the present invention can change the intensity of the touch by adjusting the diameter of the pulsed laser beam. The penetration depth of the pulsed laser beam may change as the diameter of the pulsed laser beam changes, and the energy transfer efficiency may change as the penetration depth of the pulsed laser beam changes. This is because it can cause a change in strength of the touch. Therefore, the present invention can increase or decrease the strength of the touch by increasing or decreasing the diameter of the beam while keeping the energy density the same.
또한, 본 발명은 상기 펄스 레이저 빔의 침투 깊이를 정량적으로 조절할 수도 있으며, 이러한 조절 동작을 촉감 제어에 활용할 수 있다. 구체적으로, 본 발명은 상기 펄스 레이저 빔의 직경을 정량적으로 조절하여, 상기 펄스 레이저 빔의 침투 깊이를 정량적으로 증가시키거나 감소시킬 수 있으며, 이러한 정량적인 조절을 기초로 촉감의 종류를 변화시키거나 강도를 변화시킬 수 있다. In addition, the present invention may quantitatively adjust the penetration depth of the pulsed laser beam, and this adjustment operation may be utilized for tactile control. Specifically, the present invention can quantitatively adjust the diameter of the pulsed laser beam to quantitatively increase or decrease the penetration depth of the pulsed laser beam, and change the kind of touch based on the quantitative adjustment. You can change the intensity.
또한, 본 발명은 햅틱(Hapic) 장치에도 활용될 수 있다. 구체적으로 본 발명은 촉감을 제시할 수 있으므로, 햅틱스(Haptics) 분야에 응용될 수 있다. 특히, 본 발명은, 생체 조직의 변형을 유발시킬 수 있는 레이저의 광-화학적(Photo-chemical) 또는 광-열적(Photo-thermal) 효과를 배제한 상태에서 촉감을 제시할 수 있으므로, 비접촉(Non-contact) 등의 레이저 본연의 특성은 유지하면서 안전한 상태로 체성 감각을 제시할 수 있다. In addition, the present invention can be applied to a haptic device. Specifically, since the present invention can present a tactile sense, the present invention can be applied to the field of haptics. In particular, the present invention can present a tactile sensation in the absence of a photo-chemical or photo-thermal effect of a laser that can cause deformation of biological tissues, thereby providing a non-contact. It is possible to present the somatosensory in a safe state while maintaining the intrinsic characteristics of the laser.
또한, 본 발명은 햅틱스 분야에 활용되는 경우, 기존의 햅틱 장치들과 달리 촉감을 정량적으로 제어할 수 있다. 구체적으로, 종래의 햅틱 장치들은 진동 소자, 공기 압력, 핀 배열 등을 이용하여 기계적인 자극을 제시하였기 때문에 촉감을 정량적으로 제어하기가 어려웠으나, 본 발명은 레이저 빔의 직경 등의 파라미터를 조절하여 촉감을 정량적으로 제어할 수 있다. In addition, when used in the field of haptics, the present invention can quantitatively control the touch unlike conventional haptic devices. Specifically, the conventional haptic devices have been difficult to quantitatively control the touch because the mechanical stimulus is presented using a vibration element, air pressure, pin arrangement, etc., but the present invention may be performed by adjusting parameters such as the diameter of the laser beam. Feel can be controlled quantitatively.
또한, 본 발명은 햅틱스 분야에 활용되는 경우, 기존의 햅틱 장치들과 달리 기계적 자극의 시간적 신뢰성(목표 시점과 실제 자극 시점의 일치 여부에 관한 신뢰성) 또는 공간적 신뢰성(목표 부위와 실제 자극 부위의 일치 여부에 관한 신뢰성)을 확보할 수 있다. 구체적으로, 종래의 햅틱 장치들은 진동 소자, 공기 압력, 핀 배열 등을 이용하여 기계적 자극을 제시하였기 때문에 기계적 자극의 시간적 신뢰성 또는 공간적 신뢰성을 확보하기가 어려웠으나, 본 발명은 빛의 속도로 이동하는 레이저 빔의 특성을 이용하여 시간적 신뢰성을 확보할 수 있고, 레이저 빔의 미세한 움직임을 통해 공간적인 신뢰성도 확보할 수 있다. In addition, the present invention, when used in the field of haptics, unlike conventional haptic devices, the temporal reliability of the mechanical stimulus (reliability of whether the target time point and the actual stimulation time coincidence) or spatial reliability (the target site and the actual stimulation site of Reliability of coincidence) can be secured. Specifically, the conventional haptic devices have presented a mechanical stimulus using a vibration element, air pressure, pin arrangement, etc., but it is difficult to secure temporal reliability or spatial reliability of the mechanical stimulus. Temporal reliability can be secured using the characteristics of the laser beam, and spatial reliability can also be secured through the fine movement of the laser beam.
도 1은 레이저 장치가 촉감을 제시하는 것을 보여주는 개념도이다. 1 is a conceptual diagram showing that a laser device presents a tactile touch.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치의 구성을 나타내는 구성도이다. 2 is a block diagram showing the configuration of a laser device according to an embodiment of the present invention.
도 3은 펄스 레이저 빔의 파라미터들을 보여주는 개념도이다. 3 is a conceptual diagram showing parameters of a pulsed laser beam.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치가 포함할 수 있는 렌즈부를 보여주는 예시도이다. 4 is an exemplary view showing a lens unit that may be included in a laser device according to an embodiment of the present invention.
도 5 내지 도 7은 빔 직경 변화와 침투 깊이 변화의 관계에 관한 시뮬레이션 결과들이다. 5 to 7 are simulation results regarding the relationship between the beam diameter change and the penetration depth change.
도 8는 빔 직경과 침투 깊이 사이의 관계를 보여주는 그래프이다. 8 is a graph showing the relationship between beam diameter and penetration depth.
도 9는 펄스 레이저 빔의 직경에 따른 피부에서의 산란, 에너지 전달 효율을 보여주는 자료이다. Figure 9 is a data showing the scattering, energy transfer efficiency in the skin according to the diameter of the pulse laser beam.
도 10 내지 11은 빔 직경의 변화와 촉감 제시를 위한 에너지 밀도(피험자의 50% 이상이 촉감을 느끼는 에너지 밀도) 사이의 관계를 보여주는 실험 결과 그래프들이다. 10 to 11 are graphs of experimental results showing the relationship between the change in beam diameter and the energy density for the tactile presentation (energy density for more than 50% of the subjects to feel).
도 12는 피부의 표피 또는 진피에 존재하는 감각 수용기들의 예시를 나타내는 예시도이다. 12 is an illustration showing examples of sensory receptors present in the epidermis or dermis of the skin.
(도면 기호)(Drawing symbol)
100 : 레이저 장치 110 : 레이저 출력부100 laser device 110: laser output unit
130 : 광필터부 150 : 렌즈부130: optical filter unit 150: lens unit
152 : 광집속부 154 : 광확산부152: light converging unit 154: light diffusing unit
170 : 제어부170: control unit
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 레이저 장치 및 이를 이용한 방법을 상세하게 설명한다. 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 당업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로 이에 의해 본 발명이 한정되지 않는다. 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.Hereinafter, a laser apparatus and a method using the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The described embodiments are provided to enable those skilled in the art to easily understand the technical spirit of the present invention, and the present invention is not limited thereto. In addition, matters represented in the accompanying drawings may be different from the form actually embodied in the schematic drawings in order to easily explain the embodiments of the present invention.
한편, 이하에서 표현되는 각 기능부는 본 발명을 구현하기 위한 예일 뿐이다. 따라서, 본 발명의 다른 구현에서는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다른 기능부가 사용될 수 있다. 또한, 각 기능부는 순전히 하드웨어 또는 소프트웨어의 구성만으로 구현될 수도 있지만, 동일 기능을 수행하는 다양한 하드웨어 및 소프트웨어 구성들의 조합으로 구현될 수도 있다. On the other hand, each functional unit represented below is only an example for implementing the present invention. Accordingly, other implementations may be used in other implementations of the invention without departing from the spirit and scope of the invention. In addition, each functional unit may be implemented in purely hardware or software configurations, but may be implemented in a combination of various hardware and software configurations that perform the same function.
또한, 어떤 구성요소들을 '포함'한다는 표현은, '개방형'의 표현으로서 해당 구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭할 뿐이며, 추가적인 구성요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. In addition, the expression "comprising" certain components merely refers to the presence of the components as an 'open' expression, and should not be understood as excluding additional components.
이하, 본 발명에 다른 레이저 장치의 특징을 개괄적으로 살펴본다. Hereinafter, the features of the laser device according to the present invention will be described.
본 발명에 따른 레이저 장치는, 레이저 빔을 이용하여 대상물과 비접촉한 상태에서 촉감(촉각, 압각, 온각 등)을 제시할 수 있다. 구체적으로, 본 발명은 레이저 빔을 이용하여 대상물과 비접촉한 상태에서 촉감을 제시하되, 생체 조직에 손상을 가하지 않으면서 촉감을 제시할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 레이저 장치는, 햅틱스(Haptics) 분야를 포함하는 다양한 분야에서, 촉감 제시의 소스로서 활용될 수 있다.The laser device according to the present invention can present the touch (touch, pressure, warm angle, etc.) in a state in which the laser beam is not in contact with the object. Specifically, the present invention, while using a laser beam to present the touch in a non-contact state with the object, it can present the touch without damaging the biological tissue. Therefore, the laser device according to the present invention can be utilized as a source of tactile presentation in various fields including the field of haptics.
이러한 본 발명에 따른 레이저 장치는, 촉감 제시를 위해, 연속형 레이저(CW laser, Continuous wave laser)가 아닌 펄스 레이저(Pulsed laser)를 이용하여 레이저 빔을 생성한다. The laser device according to the present invention generates a laser beam by using a pulsed laser rather than a continuous laser (CW laser, for a tactile presentation).
연속형 레이저를 이용하여 레이저 자극을 연속적으로 가하면, 생체 조직에 손상을 가할 수 있는 광-화학적 효과 또는 광-열적 효과가 일어날 수 있으므로, 이러한 효과들을 배제한 상태에서 촉감을 제시하기 위해 펄스 레이저(Pulsed laser)를 이용하는 것이다. Continuous application of laser stimulation using a continuous laser can result in photo-chemical or photo-thermal effects that can damage biological tissues. laser).
또한, 본 발명에 따른 레이저 장치는, ms(millisecond) 이하의 펄스 폭(Pulse width) 조건에서 펄스 레이저 빔을 생성하며, 이러한 ms 이하의 펄스 폭을 가지는 펄스 레이저 빔을 이용하여 촉감을 제시한다. In addition, the laser device according to the present invention generates a pulse laser beam in a pulse width condition of ms (millisecond) or less, and presents a tactile feeling using a pulse laser beam having a pulse width of ms or less.
펄스 레이저를 이용하는 경우에도, 펄스 폭이 큰 경우에는 레이저 자극의 충분한 노출시간이 확보되어 생체 조직에 손상을 가할 수 있는 광-화학적 또는 광-열적 현상이 일어날 수 있다. 따라서, ms(millisecond) 이하의 펄스 폭(Pulse width) 조건에서 펄스 레이저 빔을 생성하는 것이 바람직하다. Even in the case of using a pulsed laser, a large pulse width may allow photo-chemical or photo-thermal phenomena to occur that may cause sufficient exposure time of the laser stimulus to damage living tissue. Therefore, it is desirable to generate a pulsed laser beam in a pulse width condition of ms (millisecond) or less.
또한, 본 발명에 따른 레이저 장치는, 촉감 제시를 위한 펄스 레이저 빔의 직경을 증가시키거나 감소시킬 수 있으며, 이를 통해 펄스 레이저 빔이 피부에 침투하는 깊이를 조절할 수 있다. 따라서, 이러한 침투 깊이 조절을 통해, 피부 조직의 서로 다른 깊이 상에 존재하는 감각 수용기(Sensory Receptor)들을 선택적으로 자극할 수 있으며, 이러한 선택적인 자극 동작을 통해 제시하는 촉감(단일 감각 또는 복합 감각)의 종류를 변화시킬 수 있다. In addition, the laser device according to the present invention can increase or decrease the diameter of the pulsed laser beam for tactile presentation, thereby adjusting the depth at which the pulsed laser beam penetrates the skin. Thus, through this depth adjustment, the sensory receptors present on different depths of the skin tissue can be selectively stimulated, and the tactile sensation (single or complex sensation) presented through this selective stimulation action. You can change the type of.
참고로, 도 12를 참조하면, 피부 조직의 서로 다른 깊이 상에 존재하는 다양한 감각 수용기(Sensory Receptor)들을 확인할 수 있다. 도 12에서도 확인할 수 있듯이, 이러한 감각 수용기에는, 크라우제 소체(Krause corpuscle, 냉각 등의 감각 담당), 메르켈 소체(Merkel's disc, 촉각 등을 담당), 마이스너 소체(Meissner's corpuscle, 압각 등을 담당), 신경 말단(Free nerve ending, 통각 등을 담당), 루피니 소체(Ruffini's ending, 온감 등을 담당), 파치니 소체(Pacinian corpuscle, 심부 압각 등을 담당) 등이 있다. 따라서, 본 발명에 따른 레이저 장치는, 침투 깊이 조절을 통해 이러한 감각 수용기(Sensory Receptor)들을 선택적으로 자극하여, 제시하는 촉감의 종류를 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 침투 깊이 조절을 통해 냉각, 촉각, 통각 등의 단일 감각을 제시하거나, 촉각 + 온각, 촉각 + 온각 + 압각 등의 복합 감각을 제시할 수 있다. For reference, referring to FIG. 12, various sensory receptors present on different depths of skin tissue may be identified. As can be seen in FIG. 12, such sensory receptors include crawfish bodies (Krause corpuscle, sensory charges such as cooling), Merkel bodies (in charge of touch, etc.), Meissner body (in charge of Meissner's corpuscle, pressure, etc.), nerves. End (Free nerve ending, pain, etc.), Rufini's body (Ruffini's ending, responsible for the warmth, etc.), Pachini body (Pacinian corpuscle, responsible for deep pressure, etc.) and the like. Therefore, the laser device according to the present invention can selectively stimulate these sensory receptors by controlling the depth of penetration, thereby changing the kind of the presented touch. For example, the depth of penetration can be adjusted to present a single sense of cooling, tactile feeling, pain, etc., or a complex sense of tactile sense + warm sense, tactile sense + warm sense + pressure sense.
또한, 본 발명에 따른 레이저 장치는, 상기와 같이 레이저 빔의 침투 깊이를 조절하여, 에너지 전달 효율(펄스 레이저 빔의 에너지가 피부에 전달되는 효율)을 조절할 수도 있다. 구체적으로, 레이저의 빔의 침투 깊이를 증가시켜 에너지 전달 효율을 증가시키거나, 레이저 빔의 침투 깊이를 감소시켜 에너지 전달 효율을 감소시킬 수 있다. In addition, the laser device according to the present invention, by adjusting the penetration depth of the laser beam as described above, it is possible to adjust the energy transfer efficiency (efficiency that the energy of the pulse laser beam is delivered to the skin). Specifically, the energy transmission efficiency may be increased by increasing the penetration depth of the laser beam, or the energy transmission efficiency may be reduced by decreasing the penetration depth of the laser beam.
따라서, 이러한 에너지 전달 효율의 조절을 통해, 제시하는 촉감의 강도도 변화시킬 수 있다. Therefore, by adjusting the energy transfer efficiency, it is possible to change the intensity of the presented touch.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치(100)를 살펴본다. Hereinafter, a laser device 100 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치(100)는 위에서 살펴본 것과 같이 펄스 레이저 빔을 이용하여 촉감을 제시할 수 있다. 구체적으로, 도 1과 같이 손가락 등의 피부 조직에 촉감을 제시할 수 있다. Referring to FIG. 1, the laser device 100 according to an embodiment of the present invention may present a tactile touch using a pulsed laser beam as described above. Specifically, as shown in FIG. 1, a touch may be presented to skin tissue such as a finger.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치(100)는, 펄스 레이저 빔을 생성하는 레이저 출력부(110), 상기 펄스 레이저 빔을 구성하는 광신호의 세기(Power, J/s)를 조절하기 위한 광필터부(130), 상기 펄스 레이저 빔의 직경(Diameter)을 조절하기 위한 렌즈부(150), 상기 레이저 출력부, 상기 광필터부, 상기 렌즈부의 동작을 제어하는 제어부(170)를 포함할 수 있다. 2, the laser device 100 according to an embodiment of the present invention, the laser output unit 110 for generating a pulse laser beam, the intensity of the optical signal constituting the pulse laser beam (Power, J / s) an optical filter unit 130 for adjusting the lens unit, a lens unit 150 for adjusting the diameter of the pulse laser beam, a control unit for controlling the operation of the laser output unit, the optical filter unit, the lens unit And may include 170.
또한, 상기 레이저 장치(100)는, 사용자로부터 정보를 입력받기 위한 입력부, 자신의 동작과 관련된 정보를 출력하기 위한 출력부, 외부의 장치들과 정보를 송수신하기 위한 통신부 등을 더 포함할 수 있으며, 이러한 구성들 역시 상기 제어부(170)에 의해 제어될 수 있다. In addition, the laser apparatus 100 may further include an input unit for receiving information from a user, an output unit for outputting information related to its operation, a communication unit for transmitting and receiving information with external devices, and the like. These components may also be controlled by the controller 170.
상기 레이저 출력부(110)는, 펄스 레이저 빔(Pulsed laser beam)을 출력하는 구성으로서, 레이저 드라이버(Laser driver), 냉각 장치 등을 포함할 수 있다. 여기서 상기 레이저 드라이버는, 레이저 매질(Laser medium), 광 펌핑부(Optical pumping), 광 공진기(Optical resonator) 등의 구성을 포함하는 구성으로서, 상기 펄스 레이저 빔을 구성하는 광신호를 생성한다. 또한, 상기 냉각 장치는, 상기 레이저 드라이버가 광 신호를 생성하는 과정에서 발생 될 수 있는 열을 제거하는 구성으로서, 상기 레이저 드라이버 장치를 보호하는 역할을 하는 구성이다. The laser output unit 110 may output a pulsed laser beam and may include a laser driver, a cooling device, and the like. The laser driver is configured to include a laser medium, an optical pumping unit, an optical resonator, and the like, and generates an optical signal constituting the pulsed laser beam. In addition, the cooling device is configured to remove heat that may be generated in the process of generating an optical signal by the laser driver, and serves to protect the laser driver device.
이러한 상기 레이저 출력부(110)는, 펄스 레이저 빔을 생성할 수 있는 다양한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 레이저 출력부(110)는, 루비 레이저, 네오디뮴:야그 레이저(Nd:YAG Laser), 네오디뮴:글라스 레이저(Nd:Glass Laser), 레이저 다이오드(Ga, Al, As), 엑시머(Excimer) 레이저, 색소 레이저 등의 형태로 형성될 수 있으며, 이러한 종류 이외에도 다양한 형태로 구성될 수 있다. The laser output unit 110 may be formed in various forms capable of generating a pulsed laser beam. For example, the laser output unit 110 may be a ruby laser, neodymium: yag laser (Nd: YAG laser), neodymium: glass laser (Nd: glass laser), laser diode (Ga, Al, As), excimer ( Excimer) can be formed in the form of a laser, a dye laser, and the like, in addition to this kind can be configured in various forms.
또한, 상기 레이저 출력부(110)는, 상기 펄스 레이저 빔의 다양한 파라미터를 조절할 수 있으며, 특히 광-기계적 효과의 발생을 위해 상기 펄스 레이저 빔의 단위 펄스당 에너지를 조절할 수 있다. 여기서 상기 단위 펄스당 에너지의 조절은, 펄스 레이저 빔을 구성하는 광신호의 세기(Power, J/s)를 조절하는 동작을 통해 달성되거나, 상기 펄스 레이저 빔의 펄스 폭(Pulse width)을 조절하는 동작을 통해 달성할 수 있다. 다만 이 경우 상기 펄스 폭의 조절은 ms(millisecond) 이하의 범위에서 조절되는 것이 바람직한데, ms를 초과하는 범위에서 조절되는 경우에는 앞서 언급한 것과 같이 생체 조직에 손상을 가할 수 있는 광-화학적 효과 또는 광-열적 효과가 유발될 가능성이 있기 때문이다. In addition, the laser output unit 110 may adjust various parameters of the pulsed laser beam, and in particular, may adjust energy per unit pulse of the pulsed laser beam to generate a photo-mechanical effect. Herein, the adjustment of the energy per unit pulse is achieved through the operation of adjusting the intensity (Power, J / s) of the optical signal constituting the pulse laser beam, or adjusting the pulse width of the pulse laser beam. Can be achieved through operation. However, in this case, the pulse width is preferably controlled in the range of ms (millisecond) or less, and when adjusted in the range exceeding ms, the photo-chemical effect that may damage the living tissue as mentioned above Or a photo-thermal effect is likely to be caused.
참고로, 도 3을 참조하면, 상기 펄스 레이저 빔의, 광신호 세기(Power, J/s), 펄스 폭(Pulse width), 펄스 반복율(Repetition rate) 등의 파라미터를 확인해볼 수 있다. For reference, referring to FIG. 3, parameters such as optical signal power (Power, J / s), pulse width, pulse repetition rate, and the like of the pulse laser beam may be checked.
한편, 상기 레이저 출력부(110)가 상기 펄스 레이저 빔의 단위 펄스당 에너지를 조절함에 따라, 피부에 조사되는 펄스 레이저 빔의 에너지 밀도 역시 조절될 수 있다. 구체적으로, 펄스 레이저 빔의 단위 펄스당 에너지를 증가시켜 상기 에너지 밀도를 증가시키거나, 펄스 레이저 빔의 단위 펄스당 에너지를 감소시켜 상기 에너지 밀도를 감소시킬 수 있다. On the other hand, as the laser output unit 110 adjusts the energy per unit pulse of the pulse laser beam, the energy density of the pulse laser beam irradiated to the skin may also be adjusted. In detail, the energy density may be increased by increasing energy per unit pulse of the pulse laser beam, or the energy density may be reduced by decreasing energy per unit pulse of the pulse laser beam.
상기 광필터부(130)는, 상기 펄스 레이저 빔을 구성하는 광신호의 세기(Power, J/s)를 조절하기 위한 구성으로서, 이러한 세기 조절을 통해 상기 레이저 출력부(110)가 출력하는 레이저 빔의 단위 펄스당 에너지를 2차적으로 조절할 수 있는 구성이다. The optical filter unit 130 is a configuration for adjusting the intensity (Power, J / s) of the optical signal constituting the pulse laser beam, the laser output unit 110 outputs through this intensity control The energy can be adjusted secondly per unit pulse of the beam.
이러한 상기 광필터부(130)는, 광신호의 세기를 감쇄시키는 감쇄 장치(Attenuator)를 포함할 수 있는데, 이러한 장치를 이용하여 광신호의 세기(Power, J/s)를 감쇄시킬 수 있다. 따라서, 상기 광필터부(130)는, 펄스 폭이 동일한 상태에서 광신호의 세기를 감쇄시켜 단위 펄스당 에너지를 감소시키는 동작을 수행할 수 있다. The optical filter unit 130 may include an attenuator for attenuating the intensity of the optical signal, and may reduce the intensity (Power, J / s) of the optical signal using the apparatus. Therefore, the optical filter unit 130 may perform an operation of reducing energy per unit pulse by attenuating the intensity of the optical signal in the same pulse width.
한편, 상기 광필터부(130)는, 상기 레이저출력부 자체가 단위 펄스당 에너지를 조절하는 능력을 갖추고 있는 경우에는 상기 레이저 장치(100)에 선택적으로 장착될 수 있으며, 상기 단위 펄스당 에너지를 세밀하게 조절하기 위한 보조적인 역할을 수행할 수 있다. 다만, 상기 레이저출력부 자체가 단위 펄스당 에너지를 조절하는 능력을 갖추고 있지 못하는 경우에는 상기 레이저 장치(100)에 필수적으로 장착되어서, 상기 단위 펄스당 에너지를 조절하는 주도적인 역할을 수행하게 된다. On the other hand, the optical filter unit 130, if the laser output unit itself has the ability to adjust the energy per unit pulse may be selectively mounted on the laser device 100, the energy per unit pulse It can play a secondary role in fine tuning. However, when the laser output unit itself does not have the ability to adjust the energy per unit pulse, it is essentially mounted on the laser device 100, thereby playing a leading role in controlling the energy per unit pulse.
상기 렌즈부(150)는, 상기 펄스 레이저 빔의 직경(Diameter)을 조절하기 위한 구성으로서, 상기 펄스 레이저 빔을 집속하기 위한 광집속부(예컨대, 볼록렌즈부 등) 또는 상기 펄스 레이저 빔을 확산시키기 위한 광확산부(예컨대, 오목 렌즈부 등)를 포함할 수 있다. The lens unit 150 is a configuration for adjusting the diameter of the pulse laser beam, and diffuses a light focusing unit (for example, a convex lens unit) or the pulse laser beam for focusing the pulse laser beam. It may include a light diffusing portion (eg, concave lens portion) for the purpose of.
이러한 상기 렌즈부(150)는 상기 펄스 레이저 빔의 직경을 변화시킬 수 있다. 구체적으로 상기 렌즈부(150)는, 1) 상기 광집속부와 상기 광확산부를 선택적으로 배치(펄스 레이저 빔이 통과하는 경로 상에 배치)하는 동작, 2) 상기 광집속부의 배치 위치를 변화시키는 동작, 3) 상기 광확산부의 배치 위치를 변화시키는 동작, 4) 상기 광집속부와 상기 광확산부를 연속적으로 배치하고, 상기 광집속부 또는 상기 광학산부의 배치 위치를 변화시키는 동작 등을 통해 상기 펄스 레이저 빔의 직경을 증가시키거나 감소시킬 수 있다. 도 4를 참조하면, 상기 렌즈부(150)가 상기 펄스 레이저 빔의 직경을 변화시키는 동작의 예시를 살펴볼 수 있다. 구체적으로, 도 4의 (A)를 참조하면, 상기 렌즈부(150)가 상기 광집속부(152)와 상기 광확산부(154)를 선택적으로 배치하여 펄스 레이저 빔의 직경을 변화시키는 동작을 살펴볼 수 있다. 이 경우 상기 렌즈부(150)는 상기 펄스 레이저 빔이 지나가는 경로에 상기 광확산부(154)를 배치하여 빔의 직경을 증가시키거나, 상기 펄스 레이저 빔이 지나가는 경로에 상기 광집속부(152)를 배치하여 빔의 직경을 감소시킬 수 있다. 또한, 도 4의 (B)를 참조하면, 상기 렌즈부(150)가 상기 광집속부(152)의 배치 위치를 변화시켜 펄스 레이저 빔의 직경을 변화시키는 동작을 살펴볼 수 있다. 이 경우 상기 렌즈부(150)는, 상기 펄스 레이저 빔이 진행하는 방향(또는 반대 방향)으로 상기 광집속부(152)를 운동시켜서 빔의 직경을 증가시키거나 감소시킬 수 있다. (이러한 광집속부(152)의 위치 이동에 따른 빔의 직경 변화는, 광확산부(154)의 위치 이동에 따른 빔의 직경 변화에도 당연히 유추되어 적용될 수 있다.)The lens unit 150 may change the diameter of the pulsed laser beam. Specifically, the lens unit 150, 1) selectively arranges the light converging portion and the light diffusing portion (on the path through which the pulse laser beam passes), 2) changing the arrangement position of the light converging portion Operation, 3) changing an arrangement position of the light diffusion unit, 4) continuously arranging the light concentrating unit and the light diffusion unit, and changing an arrangement position of the light concentrating unit or the optical diffusion unit. It is possible to increase or decrease the diameter of the pulsed laser beam. Referring to FIG. 4, an example of an operation of changing the diameter of the pulse laser beam by the lens unit 150 may be described. Specifically, referring to FIG. 4A, the lens unit 150 selectively positions the light converging unit 152 and the light diffusing unit 154 to change the diameter of the pulsed laser beam. You can look. In this case, the lens unit 150 increases the diameter of the beam by disposing the light diffusing unit 154 along the path through which the pulse laser beam passes, or the light converging unit 152 on the path through which the pulse laser beam passes. Can be arranged to reduce the diameter of the beam. In addition, referring to FIG. 4B, an operation of changing the diameter of the pulsed laser beam by changing the arrangement position of the light concentrator 152 may be described. In this case, the lens unit 150 may increase or decrease the diameter of the beam by moving the light concentrator 152 in the direction (or opposite direction) of the pulse laser beam. (The change in the diameter of the beam according to the positional movement of the light converging unit 152 may be inferred and applied to the change in the diameter of the beam according to the positional movement of the light diffusing unit 154.)
한편, 상기 렌즈부(150)는, 상기 펄스 레이저 빔의 직경을 변화시켜 상기 펄스 레이저 빔이 피부에 침투하는 깊이를 변화시킬 수 있다. 뒤에서 살펴보겠지만, 상기 펄스 레이저 빔이 피부에 침투하는 깊이는 상기 펄스 레이저 빔의 직경에 따라 변화될 수 있으므로, 상기 렌즈부(150)의 동작(빔의 직경을 변화시키는 동작)에 의해 상기 펄스 레이저 빔의 침투 깊이가 변화될 수 있다. Meanwhile, the lens unit 150 may change the depth of the pulse laser beam penetrating the skin by changing the diameter of the pulse laser beam. As will be described later, since the depth of penetration of the pulsed laser beam into the skin may vary according to the diameter of the pulsed laser beam, the pulse may be changed by the operation of the lens unit 150 (the operation of changing the diameter of the beam). The penetration depth of the laser beam can be varied.
또한, 상기 렌즈부(150)는, 0 mm를 초과하고 6 mm 이하인 범위에서 상기 펄스 레이저의 빔의 직경을 변화시키는 형태로도 구성될 수 있다. 마찬가지로 뒤에서 살펴 보겠지만, 이러한 범위에서 빔의 직경과 침투 깊이가 1:1로 대응되기가 용이하므로, 레이저 빔의 침투 깊이를 정량적으로 제어하기가 용이하기 때문이다. In addition, the lens unit 150 may be configured to change the diameter of the beam of the pulse laser in the range exceeding 0 mm and 6 mm or less. Similarly, as will be described later, since the diameter of the beam and the penetration depth easily correspond to 1: 1 in this range, it is easy to quantitatively control the penetration depth of the laser beam.
상기 입력부는, 상기 레이저 장치(100)의 동작에 필요한 정보를 입력받기 위한 구성이다. 이러한 상기 입력부는 상기 펄스 레이저 빔의 다양한 파라미터를 조절하기 위한 기초 정보를 입력받을 수 있으며, 입력받은 정보를 상기 제어부(170)에 전달할 수 있다. The input unit is a component for receiving information necessary for the operation of the laser apparatus 100. The input unit may receive basic information for adjusting various parameters of the pulsed laser beam, and may transfer the received information to the controller 170.
또한, 상기 입력부는 숫자 또는 문자를 입력받고 각종 기능들을 설정하기 위한 다수의 입력키들을 포함할 수 있으며, 상기 레이저 장치(100)의 동작에 필요한 다양한 기능키들도 포함할 수 있다. In addition, the input unit may include a plurality of input keys for receiving a number or a character and setting various functions, and may also include various function keys necessary for the operation of the laser apparatus 100.
한편, 상기 입력부는, 패드, 터치스크린 등과 같은 다양한 종류의 입력 장치로서 형성될 수 있으며, 이러한 입력 장치 이외에도 다양한 장치의 형태로 형성될 수 있다. The input unit may be formed as various types of input devices such as a pad and a touch screen, and may be formed in various devices in addition to the input device.
상기 출력부는, 상기 레이저 장치(100)의 동작 상태 및 동작 결과를 표시하거나 소정의 정보를 사용자에게 제공하기 위한 구성이다. 이러한 상기 출력부는 각종 메뉴를 비롯하여 사용자가 입력한 정보 및 사용자에게 제공하는 정보를 표시할 수 있으며, 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitted Diode), 음성 출력 장치 등을 포함하는 다양한 출력장치들의 형태로 형성될 수 있다. The output unit is configured to display an operation state and an operation result of the laser apparatus 100 or provide predetermined information to a user. The output unit may display information input by the user and information provided to the user, including various menus, and may include various types of liquid crystal displays, organic light emitting diodes, and audio output devices. It may be formed in the form of output devices.
상기 통신부는, 상기 레이저 장치(100)가 외부의 전자 장치들과 정보를 송수신할 수 있게 하는 구성이다. 이러한 상기 통신부는, IEEE 표준을 만족시키는 다양한 유선 통신 장치 또는 무선 통신 장치의 형태로 구성될 수 있으며, IEEE 표준 이외에도 다양한 형태의 통신 장치로 구현될 수 있다. The communication unit is configured to allow the laser device 100 to transmit and receive information with external electronic devices. The communication unit may be configured in the form of various wired communication devices or wireless communication devices that satisfy the IEEE standard, and may be implemented in various types of communication devices in addition to the IEEE standard.
따라서, 이러한 통신부를 통해 상기 레이저 장치(100)는 외부의 전자 장치에 의해 제어되는 형태로 구성될 수 있으며, 디스플레이 장치, 모바일 단말기 등의 다양한 전자 장치와 연동하여 동작하는 형태로도 구성될 수 있다. Therefore, the laser device 100 may be configured to be controlled by an external electronic device through the communication unit, and may also be configured to operate in conjunction with various electronic devices such as a display device and a mobile terminal. .
상기 제어부(170), 상기 레이저 출력부(110), 상기 광필터부(130), 상기 렌즈부(150), 상기 입력부, 상기 출력부, 상기 통신부를 포함하는 상기 레이저 장치(100)의 다양한 구성들을 제어하기 위한 구성이다. Various configurations of the laser device 100 including the control unit 170, the laser output unit 110, the optical filter unit 130, the lens unit 150, the input unit, the output unit, the communication unit. To control them.
이러한 상기 제어부(170)는, 적어도 하나의 연산 수단과 저장 수단을 포함할 수 있는데, 여기서 상기 연산 수단은 범용적인 중앙연산장치(CPU)일 수 있으나, 특정 목적에 적합하게 구현된 프로그래머블 디바이스 소자(CPLD, FPGA)나 주문형 반도체 연산장치(ASIC) 또는 마이크로 컨트롤러 칩일 수 있다. 또한, 상기 저장 수단은 휘발성 메모리 소자이거나 비휘발성 메모리 또는 비휘발성 전자기적 저장 소자이거나 연산 수단 내부의 메모리일 수 있다.The controller 170 may include at least one arithmetic means and a storage means, wherein the arithmetic means may be a general purpose CPU (CPU), but may be implemented as a programmable device element suitable for a specific purpose. CPLD, FPGA) or application specific semiconductor processing unit (ASIC) or microcontroller chip. In addition, the storage means may be a volatile memory device, a nonvolatile memory or a nonvolatile electromagnetic storage device, or a memory inside the computing means.
한편, 상기 제어부(170)는, 상기 레이저 출력부(110) 및 상기 광필터부(130)의 동작을 제어하여 상기 펄스 레이저 빔의 단위 펄스당 에너지를 총괄적으로 조절할 수 있다. 구체적으로, 상기 제어부(170)는, 상기 레이저 출력부(110) 및 상기 광필터부(130)의 동작을 제어하여 펄스 폭(Pulse width) 또는 광신호의 세기(Power, J/s)를 조절할 수 있으며, 이러한 파라미터들의 조절동작을 통해 단위 펄스당 에너지를 총괄적으로 조절할 수 있다. The controller 170 may collectively control the energy per unit pulse of the pulsed laser beam by controlling the operations of the laser output unit 110 and the optical filter unit 130. Specifically, the controller 170 controls the operation of the laser output unit 110 and the optical filter unit 130 to adjust the pulse width or the intensity (Power, J / s) of the optical signal. The energy per unit pulse may be collectively controlled by adjusting the parameters.
또한, 상기 제어부(170)는, 상기 렌즈부(150)의 동작을 제어하여 상기 펄스 레이저 빔의 직경을 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(170)는, 상기 렌즈부(150)가 포함할 수 있는 상기 광집속부 또는 상기 광확산부를 선택적으로 배치(펄스 레이저 빔이 통과하는 경로 상에 배치)하거나, 상기 광확산부 또는 상기 광집속부가 배치되는 위치를 변화시켜서 상기 펄스 레이저 빔의 직경을 변화시킬 수 있다. 앞에서도 언급되었듯이, 상기 펄스 레이저 빔의 직경이 변화함에 따라 상기 펄스 레이저 빔이 피부에 침투하는 깊이가 변화할 수 있으므로, 상기 제어부(170)는 상기 펄스 레이저 빔의 직경을 조절하는 동작을 통해 상기 펄스 레이저 빔의 침투 깊이(피부에 침투하는 깊이)를 제어할 수 있다. In addition, the controller 170 may control the operation of the lens unit 150 to change the diameter of the pulse laser beam. For example, the controller 170 may selectively arrange the light concentrator or the light diffuser included in the lens unit 150 (on a path through which a pulsed laser beam passes) or the light. The diameter of the pulsed laser beam may be changed by changing a position where the diffusion part or the light focusing part is disposed. As mentioned earlier, the depth of penetration of the pulsed laser beam into the skin may change as the diameter of the pulsed laser beam changes, so that the controller 170 may adjust the diameter of the pulsed laser beam. The penetration depth (depth of penetration into the skin) of the pulsed laser beam can be controlled.
또한, 상기 제어부(170)는 펄스 레이저 빔의 직경 정보와 침투 깊이 정보를 포함하고 있는 DB(Data Base)를 기초로 상기 펄스 레이저 빔의 직경을 제어할 수도 있다. 여기서 상기 DB에는 상기 펄스 레이저 빔의 직경 정보와 상기 침투 깊이 정보가 대응(매칭)된 상태로 포함될 수 있는데, 예를 들어, '빔 직경 A - 침투 깊이 a', '빔 직경 B - 침투 깊이 b', '빔 직경 C - 침투 깊이 c' 등의 대응 정보가 포함되어 있을 수 있다. 따라서, 상기 제어부(170)는, 이러한 DB를 이용하여 목표하는 침투 깊이를 정량적으로 제어할 수 있다. 구체적으로, a의 침투 깊이를 구현하고자 하는 경우에는 빔의 직경을 A로 조절하고, b의 침투 깊이를 구현하고자 하는 경우에는 빔의 직경을 B로 조절하는 등의 동작을 통해 상기 펄스 레이저 빔의 침투 깊이를 정량적으로 제어할 수 있다. (참고로, 상기 DB는 다양한 메모리 소자에 의해 구현될 수 있으며, 상기 제어부(170)와 링크된 상태로 상기 제어부(170)의 내부 또는 외부에 형성될 수 있다.)In addition, the controller 170 may control the diameter of the pulse laser beam based on a DB (Data Base) including diameter information and penetration depth information of the pulse laser beam. In this case, the diameter information of the pulsed laser beam and the penetration depth information may be included (matched) in the DB. For example, 'beam diameter A-penetration depth a' and 'beam diameter B-penetration depth b' Corresponding information such as 'beam diameter C-penetration depth c' may be included. Therefore, the controller 170 can quantitatively control the target penetration depth using the DB. Specifically, when the penetration depth of a is to be adjusted by adjusting the diameter of the beam to A, and when the penetration depth of b is to be adjusted by adjusting the diameter of the beam to B, etc. The depth of penetration can be controlled quantitatively. (For reference, the DB may be implemented by various memory elements, and may be formed inside or outside the controller 170 in a linked state with the controller 170.)
또한, 상기 제어부(170)는 상기 렌즈부(150)를 제어하는 동작을 통해 다양한 촉감을 선택적으로 제시할 수 있다. 구체적으로, 상기 제어부(170)는 상기 렌즈부(150)의 동작을 제어하여 상기 펄스 레이저 빔의 직경을 제어할 수 있고, 상기 펄스 레이저 빔의 직경을 제어하여 상기 펄스 레이저 빔의 피부 침투 깊이를 제어할 수 있으며, 상기 펄스 레이저 빔의 피부 침투 깊이를 제어하여 서로 다른 깊이에 위치하는 감각 수용기(Sensory Receptor)들을 선택적으로 자극시킬 수 있다. 따라서, 이러한 동작을 통해 다양한 감각 수용기들이 담당하는 다양한 감각들을 선택적으로 제시할 수 있다. 참고로, 여기서 선택적으로 제시되는 촉감들은, 개별적인 감각(냉각, 통각, 촉각 등)이거나, 개별적인 감각들이 둘 이상 복합된 복합 감각(촉각 + 온각, 촉각 + 온각 + 압각 등)일 수 있다. 침투 위치 및 침투 깊이의 선택적인 제어에 따라, 1개의 감각 수용기(얕은 깊이의 수용기)만이 자극될 수도 있지만, 둘 이상의 감각 수용기들(얕은 깊이 + 깊은 깊이의 수용기)이 동시에 자극될 수도 있기 때문이다. In addition, the controller 170 may selectively present various touches through an operation of controlling the lens unit 150. Specifically, the controller 170 may control the operation of the lens unit 150 to control the diameter of the pulse laser beam, and control the diameter of the pulse laser beam to determine the skin penetration depth of the pulse laser beam. The depth of penetration of the pulsed laser beam may be controlled to selectively stimulate sensory receptors located at different depths. Thus, through this operation, it is possible to selectively present various senses that various sensory receptors are in charge of. For reference, the tactile sensations selectively presented herein may be individual sensations (cooling, pain, tactile, etc.) or complex sensations in which two or more individual sensations are combined (tactile + warming, tactile + warming + pressing). Depending on the selective control of penetration position and penetration depth, only one sensory receptor (shallow depth receptor) may be stimulated, but two or more sensory receptors (shallow depth + deep depth receptor) may be stimulated simultaneously. .
또한, 상기 제어부(170)는 펄스 레이저 빔의 직경 정보, 침투 깊이 정보, 및 촉감 종류 정보를 포함하고 있는 DB(Data Base)를 기초로 상기 펄스 레이저 빔의 직경을 제어할 수도 있다. 여기서 상기 DB에는 상기 펄스 레이저 빔의 직경 정보, 상기 침투 깊이 정보 및 촉감 종류 정보가 대응(매칭)된 상태로 포함될 수 있으며, 상기 제어부(170)는 이러한 DB와 정량적인 빔 직경의 제어를 기초로 목표하는 종류의 촉감을 구현할 수 있다. 예를 들어, 통각을 구현하고자 하는 경우에는 빔의 직경을 A로 조절하고, 통각 + 압각의 복합감각을 구현하고자 하는 경우에는 빔의 직경을 B로 조절하는 등의 동작을 통해 촉감의 종류를 제어할 수 있다. In addition, the controller 170 may control the diameter of the pulse laser beam based on a DB (Data Base) including diameter information of the pulse laser beam, penetration depth information, and tactile type information. The DB may include the diameter information, the penetration depth information, and the tactile type information of the pulse laser beam in correspondence (matching), and the controller 170 may be configured based on the control of the DB and the quantitative beam diameter. You can achieve the kind of touch you want. For example, if you want to implement a pain sensation, adjust the diameter of the beam to A, and if you want to implement a complex sense of pain + pressure, control the type of tactile sensation by adjusting the diameter of the beam to B. can do.
또한, 상기 제어부(170)는, 상기 펄스 레이저 빔의 직경을 제어하는 동작을 통해 촉감의 강도도 변화시킬 수 있다. 뒤에서 살펴보겠지만, 펄스 레이저 빔의 직경이 증가 또는 감소함에 따라 에너지 전달 효율(피부에 에너지가 전달되는 효율)이 증가 또는 감소하기 때문에, 펄스 레이저 빔의 직경을 변화시키는 동작을 통해 촉감의 강도도 변화시킬 수 있다. 따라서, 상기 제어부(170)는, 1) 에너지 밀도가 동일한 상태에서 상기 빔의 직경을 증가시켜서, 1-1) 촉감의 종류를 변화시킴과 동시에 촉감의 강도를 증가시키거나, 1-2) 촉감의 종류를 변화시키지 않더라도(자극되는 감각 수용기들이 변화하지 않은 경우) 촉감의 강도를 증가시킬 수 있다. 또한, 상기 제어부(170)는 2) 에너지 밀도가 동일한 상태에서 상기 빔의 직경을 감소시켜, 2-1) 촉감의 종류를 변화시킴과 동시에 촉감의 강도를 감소시키거나, 2-2) 촉감의 종류를 변화시키지 않더라도 촉감의 강도를 감소시킬 수 있다. In addition, the controller 170 may change the intensity of the touch through an operation of controlling the diameter of the pulsed laser beam. As will be seen later, as the diameter of the pulse laser beam increases or decreases, the energy transfer efficiency (efficiency of transferring energy to the skin) increases or decreases, so that the intensity of the touch is also changed by changing the diameter of the pulse laser beam. Can change. Therefore, the control unit 170, 1) by increasing the diameter of the beam in the state of the same energy density, 1-1) to change the type of the touch and at the same time to increase the intensity of the touch, or 1-2) tactile Even without changing the type (if the sensory receptors that are stimulated have not changed), the strength of the touch can be increased. In addition, the control unit 170 2) reduces the diameter of the beam in the state of the same energy density, 2-1) to change the type of the touch and at the same time to reduce the intensity of the touch, or 2-2) of the touch It is possible to reduce the strength of the touch without changing the type.
한편, 이러한 펄스 레이저 빔의 직경, 침투 깊이 및 에너지 전달 효율 사이의 정량적인 대응관계 역시 DB화 될 수 있으며, 상기 제어부(170)는 이렇게 DB화된 정보를 기초로 정량적인 제어 동작을 수행할 수도 있다.On the other hand, the quantitative correspondence between the diameter, penetration depth, and energy transfer efficiency of the pulsed laser beam can also be made into a DB, and the controller 170 can perform a quantitative control operation based on the DBized information. .
이하, 도 5 내지 도 8을 참조하여, 펄스 레이저 빔의 직경과 침투 깊이 사이의 관계를 살펴본다. Hereinafter, the relationship between the diameter of the pulsed laser beam and the penetration depth will be described with reference to FIGS. 5 to 8.
펄스 레이저 빔의 직경과 침투 깊이 사이의 관계를 살펴보기 위해 시뮬레이션을 지행하였다. Simulations were performed to examine the relationship between the diameter of the pulsed laser beam and the penetration depth.
시뮬레이션에 사용된 파라미터들은 아래와 같다. The parameters used in the simulation are as follows.
- 532 nm의 파장(Wavelength), 5ns의 펄스 폭(Pulse width)을 가지는 레이저 장치를 모델링하여 사용하였다. A laser device having a wavelength of 532 nm and a pulse width of 5 ns was modeled and used.
- 피부 조직은 다음의 표 1과 같이 모델링하여 사용하였다.-The skin tissue was modeled and used as shown in Table 1 below.
표 1
파라미터 표피 진피
두께 0.1 mm 4.9 mm
폭 5mm 5mm
굴절률 (n) 1.4 1.4
흡수 계수(μa) 0.54 mm-1 0.26 mm-
산란 계수(μs) 30.02 mm-1 19.95 mm-1
비등방 계수 (g) 0.8 0.8
티슈 밀도 [kg/m3] 1200 1200
비열 [J/kg·K] 3589 3300
Table 1
parameter epidermis dermis
thickness 0.1 mm 4.9 mm
width
5 mm 5 mm
Refractive index (n) 1.4 1.4
Absorption Coefficient (μ a ) 0.54 mm -1 0.26 mm -
Scattering factor (μ s ) 30.02 mm -1 19.95 mm -1
Anisotropy Coefficient (g) 0.8 0.8
Tissue Density [kg / m 3 ] 1200 1200
Specific heat [J / kgK] 3589 3300
시뮬레이션은, 빔 직경이 0.03 mm 내지 8 mm의 범위로 변화하는 조건에서, 펄스 레이저 빔의 침투 깊이를 분석하는 방식으로 진행되었다. The simulation was carried out by analyzing the penetration depth of the pulsed laser beam under conditions in which the beam diameter varied in the range of 0.03 mm to 8 mm.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 시뮬레이션 결과 데이터들의 일부를 살펴볼 수 있다. 5 to 7, some of the simulation result data may be described.
도 5는 빔직경 0.03 mm의 조건에서 시뮬레이션한 결과를 나타낸다. 도 5를 참조하면, 펄스 레이저 빔의 침투 깊이가 0.11 mm인 것을 확인할 수 있다. 또한, 도 6은 빔직경 4mm의 조건에서 시뮬레이션한 결과를 나타낸다. 도 6을 참조하면, 펄스 레이저 빔의 침투 깊이가 0.66 mm인 것을 확인할 수 있다. 또한, 도 7은 빔직경 8 mm의 조건에서 시뮬레이션한 결과를 나타낸다. 도 7을 참조하면, 펄스 레이저 빔의 침투 깊이가 0.71 mm인 것을 확인할 수 있다. 5 shows the simulation results under the condition of a beam diameter of 0.03 mm. Referring to FIG. 5, it can be seen that the penetration depth of the pulsed laser beam is 0.11 mm. 6 shows the simulation results under the condition of a beam diameter of 4 mm. Referring to FIG. 6, it can be seen that the penetration depth of the pulsed laser beam is 0.66 mm. 7 shows the results of simulation under the condition of a beam diameter of 8 mm. Referring to FIG. 7, it can be seen that the penetration depth of the pulsed laser beam is 0.71 mm.
도 5 내지 도 7을 결과를 분석해보면, 빔의 직경이 증가함에 따라 침투 깊이가 증가하는 것을 확인할 수 있다. 즉, 펄스 레이저 빔의 침투 깊이는 빔의 직경에 주도적인 영향을 받는 것을 확인할 수 있다.Analyzing the results of FIGS. 5 to 7, it can be seen that the penetration depth increases as the diameter of the beam increases. That is, it can be seen that the penetration depth of the pulsed laser beam is mainly influenced by the diameter of the beam.
도 8은 시뮬레이션 결과들을 '빔 직경 - 침투 깊이'의 관계로 정리한 그래프이다. 8 is a graph summarizing the simulation results in terms of 'beam diameter-penetration depth'.
이러한 도 8의 결과 그래프를 참조하면, 펄스 레이저 빔의 직경이 증가함에 따라 침투 깊이도 증가하는 것을 확인할 수 있고, 펄스 레이저 빔의 직경이 감소함에 따라 침투 깊이도 감소하는 것을 확인할 수 있다. Referring to the result graph of FIG. 8, it can be seen that the penetration depth increases as the diameter of the pulse laser beam increases, and the penetration depth also decreases as the diameter of the pulse laser beam decreases.
또한, 빔의 직경이 0 내지 6 mm인 범위에서는, 빔의 직경 변화에 따른 침투 깊이의 변화가 크기 때문에, 빔의 직경 데이터와 침투 깊이 데이터를 1:1로 매칭시키기가 용이한 것을 확인할 수 있다. In addition, in the range in which the diameter of the beam is 0 to 6 mm, since the change in penetration depth according to the change in the diameter of the beam is large, it can be confirmed that the diameter data of the beam and the penetration depth data are easily matched 1: 1. .
이하, 도 9 내지 도 11을 참조하여, 펄스 레이저 빔의 직경과 에너지 전달 효율 사이의 관계를 살펴본다. Hereinafter, the relationship between the diameter of the pulsed laser beam and the energy transfer efficiency will be described with reference to FIGS. 9 to 11.
도 9는 펄스 레이저 빔의 직경과 에너지 전달 효율 사이의 관계를 보여주는 개념도이다. 도 9를 참조하면, 펄스 레이저 빔의 직경이 증가함에 따라 레이저 빔의 산란이 증가하여 침투 깊이가 증가하고, 이러한 침투 깊이 증가에 의해 피부의 에너지 전달 효율이 증가하는 것을 확인할 수 있다. 9 is a conceptual diagram showing the relationship between the diameter of a pulsed laser beam and the energy transfer efficiency. Referring to FIG. 9, it can be seen that as the diameter of the pulsed laser beam increases, the scattering of the laser beam increases to increase the penetration depth, and the energy transfer efficiency of the skin increases by the increase of the penetration depth.
도 10 내지 도 11은 실험 결과 데이터를 정리한 그래프들이다. 구체적으로, 빔의 직경과 에너지 전달 효율 사이의 관계를 살펴보기 위해 수행된 In-vivo 실험 결과 데이터들을 정리한 그래프들이다. 10 to 11 are graphs summarizing the experimental result data. Specifically, these graphs summarize the results of In-vivo experiments performed to examine the relationship between the beam diameter and the energy transfer efficiency.
실험은 아래와 같은 방식으로 진행되었다. The experiment was conducted in the following manner.
1) 532 nm의 파장(Wavelength), 5ns의 펄스 폭(Pulse width)을 가지는 레이저 장치를 이용하여, 피험자들의 피부에 레이저 자극을 1회 가하는 방식으로 실험을 진행하였다. 1) Using a laser device having a wavelength of 532 nm and a pulse width of 5 ns, the experiment was conducted by applying a laser stimulation to the skin of the subjects once.
2) 빔 직경을 0.03 mm 내지 8 mm의 범위에서 변화시키고, 에너지 밀도를 0.051995 내지 396.3199 J/㎠의 범위에서 변화시키는 조건으로 실험을 진행하였다. 대표적으로, 표 2와 같은 파라미터를 이용하여 실험을 진행하였다. 2) The experiment was carried out under the condition that the beam diameter was changed in the range of 0.03 mm to 8 mm, and the energy density was changed in the range of 0.051995 to 396.3199 J / cm 2. Typically, the experiment was conducted using the parameters shown in Table 2.
3) 각각의 실험 파라미터에 대한 레이저 자극 후 설문을 통하여 레이저 자극에 대한 응답을 조사하였다. 응답은, '느낌 없음', '촉감', '아픔'의 세가지 분류를 사용하였다. 3) The response to the laser stimulation was investigated through a questionnaire after the laser stimulation for each experimental parameter. The response used three categories of 'no feeling', 'feel' and 'pain'.
표 2
빔 직경 [mm] 에너지 밀도 [J/cm2] 빔 직경 [mm] 에너지 밀도 [J/cm2]
7 0.051995 0.43 0.413375
8 0.069666 0.43 0.620063
6 0.070771 0.43 0.826751
7 0.075393 0.52 0.895111
6 0.084926 0.43 1.033439
5 0.096815 0.43 1.309022
7 0.098791 0.35 1.975822
6 0.09908 0.35 2.91174
8 0.099522 0.31 3.71163
0.87 0.100982 0.23 4.575392
3 0.127389 0.25 5.70701
4 0.127389 0.21 8.08816
5 0.127389 0.14 18.1984
0.87 0.151473 0.12 24.77
3 0.155697 0.10 22.2929
5 0.157962 0.11 29.4783
4 0.159236 0.07 72.7934
0.87 0.201964 0.05 142.675
0.87 0.252454 0.04 222.9299
1.08 0.3058 0.03 396.3199
TABLE 2
Beam diameter [mm] Energy Density [J / cm 2 ] Beam diameter [mm] Energy Density [J / cm 2 ]
7 0.051995 0.43 0.413375
8 0.069666 0.43 0.620063
6 0.070771 0.43 0.826751
7 0.075393 0.52 0.895111
6 0.084926 0.43 1.033439
5 0.096815 0.43 1.309022
7 0.098791 0.35 1.975822
6 0.09908 0.35 2.91174
8 0.099522 0.31 3.71163
0.87 0.100982 0.23 4.575392
3 0.127389 0.25 5.70701
4 0.127389 0.21 8.08816
5 0.127389 0.14 18.1984
0.87 0.151473 0.12 24.77
3 0.155697 0.10 22.2929
5 0.157962 0.11 29.4783
4 0.159236 0.07 72.7934
0.87 0.201964 0.05 142.675
0.87 0.252454 0.04 222.9299
1.08 0.3058 0.03 396.3199
도 10 내지 도 11의 그래프는, 이러한 실험 결과 데이터를 분석한 결과를 보여주는 그래프이다. 구체적으로, '빔 직경의 변화'와 '피험자 중 50% 이상이 촉감을 느끼기 위해 필요한 에너지 밀도의 변화(=자극에 대한 평균적인 민감도를 가진 사람이 촉감을 인지하기 위한 에너지 밀도의 변화)'의 관계를 분석한 결과를 보여주는 그래프이다. 10 to 11 are graphs showing the results of analyzing such experimental result data. Specifically, the change in beam diameter and the change in energy density required for more than 50% of the subjects to feel (= change in energy density for people with average sensitivity to stimulation). This graph shows the result of analyzing the relationship.
도 10의 (a)를 참조하면, '빔 직경'과 '피험자 중 50% 이상이 촉감을 느끼기 위해 필요한 에너지 밀도'의 관계를 분석한 원 데이터를 확인할 수 있다. 또한, 도 10의 (b)를 참조하면, 이러한 원 데이터를 로그 스케일로 나타낸 그래프를 확인할 수 있다. Referring to (a) of FIG. 10, raw data analyzing the relationship between 'beam diameter' and 'energy density required to feel at least 50% of the subjects' may be confirmed. In addition, referring to FIG. 10B, a graph showing the raw data on a log scale can be confirmed.
또한, 도 10에서 확인할 수 있듯이, '빔 직경'과 '피험자 중 50% 이상이 촉감을 느끼기 위해 필요한 에너지 밀도'의 관계를 지수 함수를 이용하여 모델링하였으며, 얻어진 수식을 그래프와 함께 표시하였다. 또한, 회귀식(Regression equation)의 적합도를 재는 척도인 결정 계수(Coefficient of determination)의 값(R2 = 0.9991)도 도면상에 함께 표시하였다.In addition, as can be seen in Figure 10, the relationship between the 'beam diameter' and 'energy density required to feel the touch more than 50% of the subject' was modeled using an exponential function, and the obtained equation is displayed with a graph. In addition, the value of the coefficient of determination (R 2 = 0.9991), which is a measure of the goodness of fit of the regression equation, is also displayed on the drawings.
도 11을 참조하면, 도 10 (a)의 원 데이터를 로그 값으로 표현한 그래프를 확인할 수 있다. 또한, 도 10의 경우에도 마찬가지로, '빔 직경'과 '피험자 중 50% 이상이 촉감을 느끼기 위해 필요한 에너지 밀도'의 관계를 모델링 하였으며(5차 다항식을 이용하여 모델링), 얻어진 수식을 그래프와 함께 표시하였다. 또한, 회귀식(Regression equation)의 적합도를 재는 척도인 결정 계수(Coefficient of determination)의 값(R2 = 0.9934)도 도면상에 함께 표시하였다.Referring to FIG. 11, it is possible to check a graph representing raw data of FIG. In addition, in the case of FIG. 10, the relationship between the beam diameter and the energy density required to feel the touch by 50% or more of the subjects was modeled (modeled using a fifth-order polynomial). Indicated. In addition, the value of the coefficient of determination (R 2 = 0.9934), which is a measure of the goodness of fit of the regression equation, is also displayed on the drawings.
이러한 도 10 내지 도 11의 결과를 살펴보면, '빔 직경'이 커짐에 따라 '피험자 중 50% 이상이 촉감을 느끼기 위해 필요한 에너지 밀도'가 줄어드는 것을 확인할 수 있다. 즉, '빔 직경'이 커지면, 에너지 밀도가 작더라도 50% 이상의 피험자들에게 충분한 강도(보통의 민감성을 가지는 사람이 촉감을 느낄 수 있는 강도)의 촉감이 제시될 수 있는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 이러한 실험 결과들을 바탕으로, '빔 직경'이 커짐에 따라 '에너지 효율(피부에 에너지가 전달되는 효율)'도 함께 향상되는 것을 확인할 수 있다. Referring to the results of FIG. 10 to FIG. 11, it can be seen that as the 'beam diameter' increases, 'energy density required to feel at least 50% of the subjects' decreases. That is, when the 'beam diameter' is increased, it can be confirmed that even if the energy density is small, a touch of sufficient intensity (intensity that can be felt by a person having a general sensitivity) can be presented to 50% or more subjects. Therefore, based on the experimental results, it can be seen that as the 'beam diameter' increases, 'energy efficiency (efficiency of transferring energy to the skin)' is also improved.
정리하면, 도 10 내지 도 11의 결과를 바탕으로, '빔 직경'을 증가 또는 감소 시켜 '피부에 에너지가 전달되는 효율'을 증가 또는 감소시킬 수 있는 것을 확인할 수 있다. In summary, based on the results of FIGS. 10 to 11, it can be seen that by increasing or decreasing the beam diameter, the efficiency of transferring energy to the skin can be increased or decreased.
따라서, 에너지 밀도가 동일한 상태에서 빔 직경을 증가시키거나 감소시켜서, 피부에 전달되는 에너지를 증가시키거나 감소시킬 수 있고, 이에 따라 피부에 유도되는 촉감의 강도를 증가시키거나 감소시킬 수 있다. Thus, by increasing or decreasing the beam diameter at the same energy density, it is possible to increase or decrease the energy delivered to the skin, thereby increasing or decreasing the intensity of the touch induced on the skin.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 촉감 제시 방법을 살펴본다. Below, it looks at the tactile presentation method according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 촉감 제시 방법은, 레이저 장치가 촉감 제시를 위해 펄스 레이저 빔(Pulsed laser beam)을 생성하는 단계(a 단계)를 포함할 수 있다. The tactile presentation method according to an embodiment of the present invention may include the step (a) of the laser device generating a pulsed laser beam for tactile presentation.
여기서 상기 레이저 장치(100)는, 상기 펄스 레이저 빔의 펄스 폭을 ms(millisecond) 이하의 범위로 조절하는 것이 바람직하다. Here, the laser device 100 preferably adjusts the pulse width of the pulse laser beam to a range of ms (millisecond) or less.
또한, 상기 a 단계 이후에는, 상기 레이저 장치가 촉감 제어를 위해 상기 펄스 레이저 빔의 직경(Diameter)를 변화시키는 단계(b 단계)를 포함할 수 있다. In addition, after step a, the laser device may include changing a diameter of the pulsed laser beam (step b) for tactile control.
또한, 상기 b 단계 이후에는, 상기 펄스 레이저 빔이 인체를 향해 조사되는 단계(c 단계)를 포함할 수 있다. In addition, after step b, the pulsed laser beam may be irradiated toward the human body (step c).
이상에서 살핀 본 발명에 따른 촉감 제시 방법은, 카테고리는 상이하지만, 본 발명에 따른 레이저 장치(100)와 실질적으로 동일한 특징을 포함할 수 있다. 따라서, 중복서술을 방지하기 위하여 자세히 기재하지는 않았지만, 상기 레이저 장치(100)와 관련하여 상술한 특징들은 상기 촉감 제시 방법 발명에도 당연히 유추되어서 적용될 수 있다. As described above, the tactile sensation method according to the present invention may include substantially the same features as the laser device 100 according to the present invention, although the categories are different. Therefore, although not described in detail in order to prevent duplication, the above-described features related to the laser device 100 may be naturally inferred and applied to the invention of the tactile presentation method.
위에서 설명된 본 발명의 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 이들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명에 대한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정 및 변경을 가할 수 있을 것이며, 이러한 수정 및 변경은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.The embodiments of the present invention described above are disclosed for purposes of illustration, and the present invention is not limited thereto. In addition, one of ordinary skill in the art of the present invention will be able to add various modifications and changes within the spirit and scope of the present invention, these modifications and changes will be considered to be within the scope of the present invention.

Claims (13)

  1. 레이저 빔(Laser beam)을 출력하는 레이저 장치에 있어서,In the laser device for outputting a laser beam (Laser beam),
    촉감 제시를 위해 펄스 레이저 빔(Pulsed laser beam)을 출력하고, Output pulsed laser beam for tactile presentation
    촉감 조절을 위해 상기 펄스 레이저 빔의 직경(Diameter)을 변화시키는 것을 특징으로 하는 레이저 장치. Laser device, characterized in that for changing the diameter (diameter) of the pulsed laser beam for tactile control.
  2. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 펄스 레이저 빔의 펄스 폭은 ms(millisecond) 이하의 범위에서 조절되는 것을 특징으로 하는 레이저 장치. And the pulse width of the pulsed laser beam is adjusted within a range of ms (millisecond) or less.
  3. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2,
    설정된 침투 깊이에 따라 상기 펄스 레이저 빔의 직경을 변화시키는 것을 특징으로 하는 레이저 장치. And the diameter of the pulsed laser beam is changed according to the set penetration depth.
  4. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2,
    설정된 촉감의 종류에 따라 상기 펄스 레이저 빔의 직경을 변화시키는 것을 특징으로 하는 레이저 장치.And the diameter of the pulsed laser beam is changed according to the set tactile sense.
  5. 제 2 항에 있어서, The method of claim 2,
    설정된 촉감의 강도에 따라 상기 펄스 레이저 빔의 직경을 변화시키는 것을 특징으로 하는 레이저 장치. A laser device, characterized in that for changing the diameter of the pulsed laser beam in accordance with the set intensity of the touch.
  6. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2,
    상기 펄스 레이저 빔의 직경은 0 mm 초과 및 6 mm이하인 것을 특징으로 하는 레이저 장치. The diameter of the pulsed laser beam is a laser device, characterized in that more than 0 mm and less than 6 mm.
  7. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6,
    상기 펄스 레이저 빔의 침투 깊이 데이터와 상기 펄스 레이저 빔의 직경 데이터를 1:1로 대응시킨 정보를 바탕으로 상기 펄스 레이저 빔의 직경을 제어하는 것을 특징으로 하는 레이저 장치. And a diameter of the pulsed laser beam is controlled based on information in which the penetration depth data of the pulsed laser beam and the diameter data of the pulsed laser beam are 1: 1 corresponded.
  8. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    펄스 레이저 빔을 생성하는 레이저 출력부; 및A laser output unit generating a pulsed laser beam; And
    상기 펄스 레이저 빔의 직경을 변화시키기 위한 렌즈부;A lens unit for changing a diameter of the pulsed laser beam;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 장치. Laser device comprising a.
  9. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8,
    상기 렌즈부는, The lens unit,
    상기 펄스 레이저 빔을 확산시키는 광확산부 또는 상기 펄스 레이저 빔을 집속시키는 광집속부를 포함할 수 있으며, It may include a light diffusing unit for diffusing the pulsed laser beam or a light focusing unit for focusing the pulsed laser beam,
    상기 광학산부 또는 상기 광집속부는 선택적으로 배치되거나 또는 운동가능한 형태로 배치될 수 있는 것을 특징으로 하는 레이저 장치. The optical unit or the light converging portion may be selectively disposed or arranged in a movable form.
  10. 촉감을 제시하기 위한 햅틱(Haptic) 장치에 있어서,In a haptic device for presenting the tactile feeling,
    촉감 제시를 위해 펄스 레이저 빔(Pulsed laser beam)을 출력하고, Output pulsed laser beam for tactile presentation
    촉감 조절을 위해 상기 펄스 레이저 빔의 직경(Diameter)을 변화시키는 것을 특징으로 하는 햅틱 장치. Haptic device characterized in that for changing the diameter (diameter) of the pulsed laser beam for tactile control.
  11. 제 10 항에 있어서, The method of claim 10,
    상기 펄스 레이저 빔의 펄스 폭은 ms(millisecond) 이하의 범위에서 조절되는 것을 특징으로 하는 햅틱 장치. The pulse width of the pulsed laser beam is adjusted in the range of ms (millisecond) or less haptic device.
  12. (a) 레이저 장치가 촉감 제시를 위해 펄스 레이저 빔(Pulsed laser beam)을 생성하는 단계;(a) the laser device generating a pulsed laser beam for tactile presentation;
    (b) 상기 레이저 장치가 촉감 제어를 위해 상기 펄스 레이저 빔의 직경(Diameter)을 변화시키는 단계; 및(b) the laser device changing a diameter of the pulsed laser beam for tactile control; And
    (c) 상기 펄스 레이저 빔이 인체를 향해 조사되는 단계;(c) irradiating the pulsed laser beam toward the human body;
    를 포함하는, 레이저 장치를 이용한 촉감 제시 방법. Including, a tactile presentation method using a laser device.
  13. 제 12 항에 있어서, The method of claim 12,
    상기 (a) 단계에서 상기 레이저 장치는, In the step (a), the laser device,
    상기 펄스 레이저 빔의 펄스 폭을 ms(millisecond) 이하의 범위로 조절하는 것을 특징으로 하는 촉감 제시 방법. And a pulse width of the pulsed laser beam is adjusted within a range of ms (millisecond) or less.
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