KR100594971B1

KR100594971B1 - 지자기 센서를 이용한 입력장치 및 이를 이용한 입력신호생성방법

Info

Publication number: KR100594971B1
Application number: KR1020040001668A
Authority: KR
Inventors: 최상언; 조우종
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-01-09
Filing date: 2004-01-09
Publication date: 2006-06-30
Also published as: US7337549B2; KR20050073313A; JP2005196797A; US20050150122A1

Abstract

지자기 센서를 이용한 입력장치가 개시된다. 본 입력장치는, 지자기에 대응되는 크기의 전압값을 출력하는 지자기센서, 및 지자기센서에서 출력되는 전압값을 이용하여 방위각을 연산하고, 이전방위각과 비교함으로써 회전정도를 산출한 후, 입력장치의 기울기가 소정 조건을 충족하면 회전정도에 대응되는 입력신호를 생성하는 제어부를 포함한다. 이에 따라, 입력장치가 일정 각도 이상 기울어 지게 되어, 회전이 없었음에도 불구하고 입력신호가 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.

플럭스게이트, 피치각, 롤각

Description

지자기 센서를 이용한 입력장치 및 이를 이용한 입력신호 생성방법 { Input device for generating input signal for using geomagnetic sensor and generation method thereof }

도 1은 지자기 센서의 피치각 및 롤각을 측정하는 기준이 되는 상호 직교하는 두개의 축을 나타내는 모식도,

도 2는 도 1의 지자기 센서가 내장된 휴대폰 상에서 피치각, 롤각 및 요우각의 변화를 나타내는 모식도,

도 3은 본 발명에 따른 입력장치의 구성을 나타내는 블럭도,

도 4는 본 발명에 따른 입력장치를 이용하여 기울기에 의한 영향이 배제된 회전각을 측정하는 방법을 설명하기 위한 흐름도, 그리고,

도 5는 본 발명에 따른 입력장치에서 회전각에 따른 입력신호를 산출하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

* 도면 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

110 : 구동전압 생성부 120 : 지자기센서

130 : 제어부 140 : 가속도 센서

150 : 메모리 160 : 키입력부

본 발명은 회전각의 변화를 측정하여 입력신호로 사용하는 입력장치 및 그 회전각 측정방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 지자기 센서를 이용하여 회전각을 측정하고, 그 회전각에 대응되는 입력신호를 생성하며, 입력장치 자체가 소정 각도 이상 기울어지면, 그 때의 회전각을 무시하여 잘못된 입력신호가 생성되는 것을 방지하는 입력장치 및 그 입력신호 생성방법에 관한 것이다.

최근, 전자기술 및 네트워크 통신기술의 발달에 힘입어 휴대폰, PDA, 노트북등의 다양한 전자제품이 광범위하게 보급되어 있다. 최근의 전자제품들은 대체적으로, 게임, 문자서비스, 메모장 기능 등의 다양한 기능을 구비하고 있는 바, 사용자들은 이러한 전자제품들에 구비된 입력수단을 이용하여 그 기능을 활용할 수 있다. 특히, 휴대폰 모바일 서비스가 광범위하게 보급되면서 휴대폰으로 즐길수 있는 각종 게임이 많은 인기를 누리고 있다. 하지만, 이러한 휴대용 전자기기들은 PC나 기타 게임기기와 같이 마우스, 조이스틱, 키보드 등의 다양한 입력수단을 구비할 수 없다는 하드웨어적인 제약을 가지게 된다.

즉, 사용자는 휴대용 전자기기를 활용하기 위해서는, 숫자키 또는 방향키등의 키입력수단을 이용하게 된다. 이 외에 메모리에 특정 단어를 음성으로 기록한 후, 사용자가 그 단어를 발음하면 음성인식을 통해 각종 동작을 수행하도록 하는 기술도 연구 개발되어 한 때 인기를 끌었으나, 그 음성인식 동작의 부정확성에 따라서 사용자가 같은 단어를 여러번 발음하여야 하는 등 불편함이 많아서, 현재는 이러한 휴대용 전자기기에서는 거의 활용되지 않고 있다.

한편, 이러한 하드웨어적 제약을 극복하기 위해, 휴대용 전자기기가 회전하는 정도를 측정한 후, 그 회전정도에 대응되는 입력신호를 생성하는 입력장치가 사용되고 있다. 이러한 입력장치는 일반적으로 자이로 센서를 휴대용 전자기기에 내장하여 사용함으로써, 그 휴대용 전자기기의 회전정도를 측정하여 이에 대응되는 입력신호를 생성하게 된다. 즉, 휴대용 전자기기의 화면을 살피면서, 화면상의 커서를 움직이고 싶은 방향으로 휴대용 전자기기를 회전시키면, 그 회전정도를 자이로 센서가 감지하여 회전방향 또는 회전 반대방향으로 커서를 이동시키게 된다.

이러한 자이로 센서는, 회전 각속도를 측정하는 센서로써, 휴대용 전자기기의 회전량을 산출하기 위하여 일단 각속도를 측정한 후, 이를 시간에 대하여 적분하여 움직인 거리를 계산하게 된다.

이와 같이 회전각을 입력신호로 활용하게 되면, 키 조작만으로는 구현할 수 없는 세밀한 조작이 가능하다는 점에서 장점이 있지만, 자이로 센서를 이용하게 되면 그 회전각 산출 연산과정에서 수차례 적분연산을 수행하게 되므로, 이에 따라 적분상수가 생기게 된다. 따라서, 적분상수가 누적됨에 따른 오차가 발생하게 된다. 즉, 사용자가 소정 각도 회전시키다가 회전을 멈추더라도, 적분상수에 따라서 계속적으로 회전이 진행되는 것으로 인식하고, 대응되는 입력신호를 계속 생성하게 된다는 문제점이 있다. 결과적으로, 입력장치가 필요로 하는 분해능이 떨어져서 정밀한 제어가 어렵게 되어, 사용자가 사용시 불편함을 느끼게 된다.

한편, 회전각을 측정할 수 있는 또다른 센서인 지자기센서를 사용하여 입력 장치를 제조할 수 있다. 지자기 센서란, 인간이 느낄 수 없는 지구 자기의 세기 및 방향을 측정해 주는 장치로써, 특히, 플럭스게이트(flux-gate)를 사용한 지자기 센서를 플럭스게이트 형 지자기 센서라 한다.

플럭스게이트형 지자기 센서란 퍼말로이(permalloy)와 같은 고투자율 재료를 자심으로 사용하여 구동권선(coil)에 의해 여기자장을 가하고 그 자심의 자기포화 및 비선형 자기 특성을 이용하여 외부자장에 비례하는 2차 고조파 성분을 측정하므로써 외부자장의 크기 및 방향을 측정하는 장치를 의미한다.

이러한 플럭스게이트(flux-gate)형 자기센서는 1930년대 말에 개발된 것으로서, 여러 다른 형태의 지자기 센서와 비교할 때, 감도가 좋고, 경제적이며, 상대적으로 소형으로 제조될 수 있다는 장점이 있다. 또한, 전력소모가 적으며, 출력신호 안정도(long-term stability)가 우수하다는 장점도 아울러 가지고 있어, 미약자계 검출 및 지구의 절대방향 계측과 더불어 광맥 탐사, 표적탐지, 그리고 인공위성의 자세 제어 및 우주 탐사용에 이르기까지 민수용 및 군사용으로 가장 널리 사용되고 있고, 현재도 성능향상을 위한 연구가 지속적으로 추진되고 있다.

특히, 최근 들어, MEMS(Micro electro mechanical system)기술이 점차 발전함에 따라, 이를 이용하여 저소비전력형의 초소형 플럭스게이트 센서의 개발 시도가 추진되고 있다.

이러한 초소형 지자기 센서가 개발되면 초소형 휴대용 전자기기에서도 무리없이 사용될 수 있으며, 자이로 센서에 비해서 분해능이 높고, 누적 적분상수에 의한 오차발생염려가 없다는 점에서 장점이 있다.

지자기 센서를 이용하여 회전정도를 측정하는 방법은, 먼저, 플럭스게이트 등의 지자기센서를 구동한 후, 지자기센서에 유도되는 전압값을 측정하여 이로부터 방위각을 측정하게 된다. 이 방위각을 이전에 측정된 방위각과 비교함으로써, 회전각을 산출할 수 있게 된다.

하지만, 지자기 센서를 이용하는 경우, 그 지자기 센서가 내장된 휴대용 전자기기가 기울어지게 되면, 그 기울어진 정도에 따라서 방위각이 정확하게 측정되지 않게 된다. 따라서, 수평상태를 유지하지 못하는 경우에는, 정확한 회전정도를 검출할 수 없으므로, 입력장치로 사용하기에는 무리가 따른다는 문제점이 있었다.

지자기 센서의 수평상태는, 피치각 및 롤각으로 표현될 수 있다. 즉, 피치각 및 롤각이 모두 0°이면 수평상태로 인식하게 된다. 도 1에서는, 지자기센서(11) 및 가속도센서(13)가 탑재된 일반적인 휴대장치(10) 상에서 피치각 및 롤각을 측정하는 기준이 되는 상호 직교하는 X축 및 Y축을 도시하고 있다. 휴대장치(10)가 X축을 기준으로 회전하는 경우, Y축을 기준으로 벌어지는 사이각이 피치각이 되고, 반대로 Y축을 기준으로 회전하는 경우에는, X축을 기준으로 벌어지는 사이각이 롤각이 되므로, X축 및 Y축은 각각 롤축 및 피치축이 된다.

한편, 도 2는, 지자기센서(11)가 탑재된 휴대폰(20)을 이용하여 실제로 게임을 즐기는 방법을 설명하기 위한 모식도이다. 도 2와 같이, 휴대폰(20)을 이용하여 자동차게임을 즐기는 경우, 화면(25)을 보면서 움직이고자 하는 방향으로 마치 핸들을 조작하듯이 휴대폰(20)을 회전시켜 그 화면(25)상에 표시되는 자동차가 도로를 따라 정상적으로 주행하도록 조종할 수 있다.

이를 위해, 요우각(yaw angle)을 측정하여, 그 변화에 따라 입력신호를 생성하여야 한다. 도 2와 같이, X축 및 Y축이 이루는 평면에 수직한 Z축을 기준으로 회전하는 경우의 회전각을 요우각이라 한다. 일반적으로 지자기센서를 이용한 입력장치는, 요우각, 즉, 방위각을 측정하여 이전 방위각과 비교한 후, 그 변화한 정도를 회전각으로 보게 된다. 회전각이 측정되면, 그 회전각이 생긴 방향으로 회전각의 크기에 비례하여 커서가 이동하도록 입력신호를 생성하게 된다. 하지만, 반듯한 책상위에서 게임을 즐기는 경우가 아니라면 휴대폰(20)이 기울어질 수 있는데, 이 경우에는 지자기센서(11)에서 출력되는 플럭스게이트 전압값이 변화할 수 있다. 따라서, 실제로는 회전이 일어나지 않고 기울기만 변화하였음에도 불구하고 마치 회전이 일어난 것으로 인식하여 이에 대응되는 입력신호를 생성하게 된다. 이에 따라, 예상치 못한 입력신호가 발생하여 이러한 휴대폰 게임 자체가 불가능해지게 된다.

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한편, 종래에는, 지자기 센서에서 기울기에 따른 영향을 보상하여 정확한 방위각을 측정하는 방법에 대한 많은 연구가 있었다. 하지만, 입력장치는 입력에 따른 즉각적인 반응을 필요로 하므로, 이러한 기울임보상과정을 수행하게 되면 연산부담으로 인해 반응이 늦어지게 되어 즉각적인 반응을 기대할 수 없다는 문제점이 생기게 된다.

본 발명은, 이상과 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은, 지자기 센서를 이용하여 구현되며, 기울기가 발생하면, 그 기울어진 정도에 따라 회전각을 측정함으로써, 기울기로 인한 오작동이 방지되는 입력장치 및 그 입력신호 생성방법을 제공함에 있다.

본 발명에 따른 입력장치는, 요우각이 변하도록 회전시키면, 회전정도에 대응되는 입력신호를 생성하는 장치이다. 본 장치는, 지자기에 대응되는 크기의 전압값을 출력하는 지자기센서, 및 상기 지자기센서에서 출력되는 전압값을 이용하여 방위각을 연산하고, 이전방위각과 비교함으로써 상기 회전정도를 산출한 후, 상기 입력장치의 기울기가 소정 조건을 충족하면 상기 회전정도에 대응되는 입력신호를 생성하는 제어부를 포함한다.

바람직하게는, 상기 지자기센서는 상기 입력장치가 이루는 평면상에서 상호 직교하는 X축 및 Y축 방향으로 형성된 2축 플럭스게이트를 구비하며, 소정의 구동신호에 의해 발생된 자기에 대응되는 상기 2축 플럭스게이트 각각의 전압값을 출력함으로써 제어부가 방위각을 연산할 수 있도록 한다.

한편, 상기 지자기센서를 구동시키는 구동신호를 출력하는 구동펄스 발생 회로, 및 상기 입력장치의 피치각 (pitch angle) 및 롤각(roll angle)을 측정하는 가속도센서를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이 경우, 상기 제어부는, 상기 피치각 및 상기 롤각 중 적어도 하나가 소정의 임계값을 초과한다고 판단되면, 그 때에 측정된 방위각을 무시하여 회전이 없었던 것으로 판단함으로써, 기울기 변화에 따른 잘못된 입력신호가 생성되는 것을 방지할 수 있게 된다.

한편, 상기 방위각이 허용가능한 최대오차를 가지는 경우의 피치각 및 롤각의 값이 실험적으로 측정되어 상기 임계값으로 기록된 메모리를 더 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 제어부에서, 이와 같이 입력장치가 소정 각도 이상 기울어진 경우에 발생하는 회전각을 무시하여, 그 때의 입력신호가 없었던 것으로 보도록 동작하는 모드 이외에, 기울기의 영향을 보상하여 정확한 회전각을 측정하도록 동작하는 기울기 보상모드도 사용자가 선택할 수 있다.

외부 입력신호에 따라 모드 변경을 하여, 기존의 공지된 기울기보상 알고리즘을 이용하여 피치각 및 롤각의 영향을 보상함으로써 정확한 방위각을 측정하여 회전각을 측정하는 동작을 수행하도록 할 수도 있다. 이 경우, 이러한 기울기 보상 모드로 변경하기 위한 외부 입력신호를 입력시킬수 있는 키 입력부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 입력장치를 이용하여 입력신호를 생성하는 방법은, (a) 지자기에 대응되는 소정의 전압값을 출력하는 단계, (b) 상기 전압값을 이용하여 현재방위각을 연산한 후 이전방위각과 비교하여, 상기 입력장치의 회전각을 산출하는 단계, 및 (c) 상기 입력장치가 소정 각도 이상 기울어진 경우를 제외한 나머지 경우에 상기 회전각의 크기에 대응되는 소정 입력신호를 생성하는 단계를 포함한다.

이 경우, 상기 (a) 단계는, 상기 입력장치가 이루는 평면상에서 상호 직교하는 X축 및 Y축 방향으로 형성된 2축 플럭스게이트로부터 지자기에 대응되는 상기 2축 플럭스게이트 각각의 전압값을 출력하는 단계를 포함할 수 있다.

한편, 상기 입력장치의 기울어진 정도를 측정하기 위해서, 상기 입력장치의 피치각 및 롤각을 측정하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이 경우, 상기 (c)단계는, 상기 피치각 및 상기 롤각 중 적어도 하나가 소정의 임계값을 초과하는 경우, 그 때에 측정된 방위각을 무시하여 회전이 없었던 것으로 보는 단계를 포함할 수 있다.

한편, 보다 바람직하게는, 상기 방위각 연산시 기울기에 따른 영향을 보상하 는 기울기보상모드를 선택하는 외부제어신호를 입력하는 단계, 및 상기 기울기보상모드가 선택되면 소정의 기울기 보상 알고리즘을 이용하여 상기 피치각 및 상기 롤각의 영향이 보상된 방위각을 연산하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 (b)단계는, 상기 회전각의 크기에 반응하는 입력신호의 변화정도를 나타내는 소정의 민감도를 설정하는 단계, 및 상기 민감도를 반영하여 상기 회전각을 보상하는 단계를 포함할 수도 있다.

이에 따라, 입력장치가 어느 정도 이상 기울어지면 그 때의 회전각을 무시하여 입력신호가 없었던 것으로 봄으로써, 잘못된 입력신호 생성을 방지할 수 있게 된다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 자세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 일실시예로써, 지자기센서를 이용하는 입력장치의 구성을 나타내는 블럭도를 도시하고 있다. 도 3에 따르면, 본 입력장치는, 구동전압 생성부(110), 지자기센서(120), 제어부(130), 가속도센서(140), 메모리(150), 및 키입력부(160)를 포함한다.

구동신호생성부(110)는 지자기센서(120)를 구동시키는 구동신호를 생성하여 출력하는 역할을 한다. 구동신호로는 일반적으로 펄스파형 및 반전 펄스 파형을 사용할 수 있다.

지자기센서(120)는 구동신호 생성부(110)에서 구동신호가 인가되면, 지자기에 대응되는 소정의 전압값을 출력하게 된다.

본 발명의 일실시예로써 제시된 지자기센서(120)는, 2축 플럭스게이트로 구 현될 수 있다. 이러한 2축 플럭스게이트 지자기 센서는 상호 직교하는 X축 및 Y축상에 형성되는 두개의 X축 및 Y축 플럭스게이트 (flux-gate)를 포함한다. 즉, 지자기센서(120)는 X축 및 Y축 플럭스게이트에 각각 전달된 펄스신호 및 반전펄스신호에 의해 구동되며, 그 구동에 의해 발생된 기전력에 대응되는 검출신호를 출력한다. 일반적으로, X축 및 Y축 플럭스게이트는 사각링 형태의 두 자성체코어가 각각 X, Y축 두 방향으로 길이방향을 갖도록 설치하며, 자성체코어들 각각에는 구동코일 및 검출코일이 권선되어 있다. 구동코일에 구동펄스가 인가되면, X축 및 Y축 플럭스게이트에 자기가 발생하고, 이에 따른 유도기전력을 검출코일을 통해 검출할 수 있게 된다. 지자기 플럭스게이트를 세개 사용하는 경우에는 보다 정교하게 요우(yaw)각을 측정할 수 있으나, 부피가 커지게 되어 휴대폰과 같은 소형 전자기기에 적용하기에는 불리하므로, 일반적으로 2축 플럭스게이트를 이용하여 회전각을 측정하게 된다.

제어부(130)는 지자기센서(120)의 각축 플럭스게이트 전압값을 소정 범위의 값으로 매핑시키는 정규화 과정을 수행한 후, 이로부터 방위각을 연산하게 된다. 이 경우, 방위각λ를 연산하는 수식은 다음과 같다.

λ=tan^-1(X축 출력값/Y축 출력값)

제어부(130)는 수학식 1에 따라 연산된 현재 방위각을 메모리(150)에 저장된 이전방위각과 비교하여 회전정도를 판단할 수 있다. 즉, 지자기센서(120)는 절대적 인 방위각을 측정하는 자기센서이므로, 상대적인 회전량이 필요한 입력장치에서 사용하기 위해서는, 이전 방위각 및 현재 방위각을 비교하여 그 회전정도를 판단하게 된다. 이 때의 회전정도란, 회전방향 및 그 회전량이 될 수 있고, 이는 회전각의 부호 및 절대값으로부터 얻을 수 있다.

한편, 제어부(130)는 회전각을 연산함에 있어 기 설정된 민감도를 반영하여 회전각을 민감도에 따라 다르게 인식하도록 하여 입력신호를 생성할 수 있다.

한편, 가속도센서(140)는 일반적으로 상호직교하는 X축 및 Y축 방향으로 설치된 X축 가속도 센서 및 Y축 가속도 센서를 포함하여, 각 축 가속도 센서(140)에서 측정된 전압값으로부터 피치각 및 롤각을 연산하게 된다. 일반적으로 현재의 방위각을 측정하는 센서로 지자기 센서를 이용하는 경우에는, 피치각 및 롤각을 측정하여 이에 따른 영향을 보상하여 줌으로써 정확한 방위각을 측정하게 된다.

따라서, 게임과 같이 즉각적인 반응을 필요로 하는 경우가 아니라, 정밀한 제어가 필요로 되는 경우라면, 이러한 피치각 및 롤각을 반영하여 기울기보상알고리즘을 이용하여 정확한 회전각을 측정할 수 있다. 이러한 기울기보상알고리즘에 대해서는, 종래에 알려진 다양한 알고리즘을 이용할 수 있다.

키입력부(160)는 방향키 및 숫자키 등을 구비하여, 사용자가 기울기보상모드를 선택할 수 있도록 한다.

이러한 기울기보상모드를 선택하게 되면 정밀한 입력신호 생성은 가능하나, 계산시간의 증가로 인해 빠른 응답성을 필요로 하는 입력장치에 대해서는 부적절 할 수 있으므로, 사용자는 선택적으로 제어부(130)의 모드를 변경할 수 있게 된다.

한편, 기울기보상모드가 선택되지 않은 경우에는, 제어부(130)는 피치각 및 롤각 중 적어도 하나가 소정의 임계값을 초과하였는지 판단하게 된다. 임계값은 피치각 및 롤각 각각에 대하여 실험적으로 측정되는 값으로써, 초과시에는 연산된 회전각의 크기가 허용가능한 오차범위를 넘게 되는 경우의 피치각 및 롤각 값을 의미한다. 이러한 임계값은 개발자에 의해 기 설정되어 메모리(150)에 기록되어 질 수 있으며, 사용자가 필요에 따라 임의로 변경하여 사용할 수도 있다.

메모리(150)는 이러한 임계값 이외에, 이전에 측정된 방위각 정보, 정규화에 필요한 정규화 인자(normallizing factor), X축 및 Y축 출력값 각각의 최대값 및 최소값, 민감도 등을 저장하게 된다.

피치각 및 롤각이 변하게 되면, 지자기센서(120)에서 출력되는 X축 및 Y축 플럭스게이트 전압값도 변하게 되는 바, 제어부(130)에서 연산되는 현재 방위각 값도 변화하게 된다. 따라서, 이전방위각과 비교하여 회전이 있는 것으로 인식하고, 이에 대응되는 입력신호를 생성하게 된다.

따라서, 제어부(130)는 피치각 및 롤각 중 적어도 하나의 값이 임계값을 초과하게 되면, 그 때 측정된 방위각을 무시하여, 회전이 없었던 것으로 보게 된다. 즉, 일정 정도 이상 기울어지게 되면, 실제로 회전이 있더라도 무시하게 된다. 이 경우, 사용자는 입력장치의 피치각 및 롤각이 임계값 이하로 떨어지도록 입력장치의 기울기를 조정하여 활용하게 된다.

도 4는 본 발명에 따른 입력장치를 이용하여 입력신호를 생성하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 4에 따르면, 먼저, 방위각을 측정하게 된다(S410). 이 를 위해, 제어부(130)는 지자기센서(120)에서 출력된 전압값을 이용하여 방위각을 측정하게 된다.

다음으로, 가속도센서(140)를 이용하여 피치각 및 롤각을 산출하게 된다(S420).

한편, 사용자는 키입력부(160)를 이용하여 기울기보상을 할 것인지, 하지 않을 것인지를 결정할 수 있다. 기울기 보상을 할 것으로 결정되면(S430), 소정의 기울기 보상 알고리즘을 이용하여 기울기의 영향이 보상된 방위각을 산출할 수 있다(S450).

한편, 제어부(130)는, 산출된 피치각 및 롤각 중 적어도 하나의 값이 임계값을 초과하는지를 판단한다(S440). 임계값은 피치각 및 롤각 각각에 대해 실험적으로 결정되어 메모리(150)에 기록될 수 있다.

피치각 및 롤각이 모두 임계값 이하라면, 제어부(130)는 현재 측정된 방위각을 메모리(150)에 기록된 이전방위각과 비교하여 회전각을 산출하게 된다(S470). 이 경우, 제어부(130)는 기 설정된 민감도를 반영하여 회전각을 조정한 후, 최종적으로 회전각에 비례하는 입력신호를 산출하게 된다(S480).

도 5는 이와 같이 방위각으로부터 회전각을 산출하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 5에 따르면, 먼저, 입력장치 개발자 또는 사용자에 의해 민감도가 설정된다(S510). 민감도가 커지면 커질수록 입력신호는 회전정도에 세밀하게 반응되도록 생성된다.

다음으로, 지자기센서(120)의 출력값을 이용하여 현재 방위각을 측정하게 된 다(S520). 상술한 수학식 1에 의해 방위각을 측정할 수 있다.

측정된 현재 방위각을 메모리(150)에 기록된 이전방위각과 비교하여 회전각이 산출되면(S530), 민감도를 반영하여 보정된 회전각을 산출할 수 있다(S540). 이를 수학식으로 표현하면, ΔR=(이전방위각-현재방위각)/ S 로 나타낼 수 있다. 이 식에서, ΔR은 회전 정도, 즉, 회전각을 의미하고, S는 기 설정된 민감도를 의미한다.

다음으로, 측정된 회전각의 부호를 판단하여 회전방향을 검출하게 된다(S550). 회전각의 부호에 따른 회전방향은 개발자 또는 사용자가 임의로 결정할 수 있다. 즉, 회전각 값이 (+)이면 우측으로, (-)이면 좌측으로 회전한 것으로 보게 된다.(S560, S570). 이 경우, 회전정도의 크기는 ΔR의 절대값이 된다.

제어부(130)는 최종적으로 ΔR 크기만큼 정해진 방향으로 커서를 이동시키라는 입력신호를 생성하게 된다(S580).

한편, 피치각 및 롤각 중 적어도 하나가 임계값을 초과하게 되면, 허용가능한 오차범위를 초과하는 크기의 방위각이 측정되어 회전이 발생한 것으로 보게 된다. 따라서, 임계값을 초과한 것으로 판단되면, 제어부(130)는 그 때에 측정된 방위각을 무시하여, 입력장치가 회전하지 않은 것으로 보게 된다(S460). 이에 따라, 입력신호가 생성되지 않게 된다.

만일, 사용자가 실제로 입력장치를 회전시킨 경우라 하더라도, 입력장치의 피치각 및 롤각이 임계각을 초과하게 되면, 회전하지 않은 것으로 보아 별도의 입력신호가 발생하지 않게 된다. 따라서, 사용자는 입력장치의 기울기가 임계각 이하 로 떨어지도록 조정한 후, 회전시켜 입력장치를 활용하여야 한다.

본 발명에 따르면, 사용자가 지자기 센서를 이용하여 전자기기의 회전정도를 판단할 수 있고, 이에 따라 적절한 입력신호를 생성할 수 있게 된다. 즉, 전자기기의 화면 상에서 게임을 즐기거나, 어떠한 선택을 하기 위해 기존의 키조작방식 이외에 전자기기를 회전시켜 커서를 제어하는 경우, 그 연산과정에서 적분연산과정이 불필요한 지자기 센서를 이용함으로써, 적분 상수의 누적오차로 인한 회전량 오차를 방지할 수 있다.

한편, 입력장치가 소정 각도 이상 기울어진 것으로 판단되면, 그 때 측정된 방위각을 무시하여 회전이 발생하지 않은 것으로 보도록 한다. 이에 따라, 회전이 없는 상태에서 잘못된 입력신호가 생성되는 것을 방지할 수 있게 된다. 결과적으로, 본 발명에 따른 입력장치는, 휴대폰, PDA 등의 소형 전자기기에 사용되어 게임, 화면제어 등의 다양한 서비스를 제공할 수 있도록 한다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims

요우각이 변하도록 회전시키면, 회전정도에 대응되는 입력신호를 생성하는 입력장치에 있어서,

상기 입력장치가 이루는 평면상에서 상호 직교하는 X축 및 Y축 방향으로 형성된 2축 플럭스게이트를 구비하며, 소정의 구동신호에 의해 발생된 자기에 대응되는 상기 2축 플럭스게이트 각각의 전압값을 출력하는 지자기센서;

상기 지자기센서를 구동시키는 구동신호를 출력하는 구동펄스 발생 회로;및

상기 입력장치의 피치각 (pitch angle) 및 롤각(roll angle)을 측정하는 가속도센서; 및

상기 지자기센서에서 출력되는 전압값을 이용하여 방위각을 연산하고, 이전방위각과 비교함으로써 상기 회전정도를 산출하며, 상기 회전 정도에 대응되는 입력신호를 생성하는 제어부;를 포함하며,

상기 제어부는,

상기 피치각 및 상기 롤각 중 적어도 하나가 기 설정된 임계값 이하인 기울기 조건하에서만 상기 회전정도에 대응되는 입력신호를 생성하며, 상기 임계값을 초과하면, 측정된 방위각을 무시하여 회전이 없었던 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 입력장치.
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제1항에 있어서,

허용가능한 최대 피치각 및 최대롤각의 값이 기 설정되어 상기 임계값으로 기록된 메모리;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입력장치.
제1항에 있어서,

상기 방위각 연산시 기울기에 따른 영향을 보상하는 기울기보상모드를 선택하는 외부제어신호를 입력하는 키입력부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입력장치.
제6항에 있어서,

상기 제어부는,

상기 기울기보상모드가 선택되면 기울기 보상 알고리즘을 이용하여 상기 피치각 및 상기 롤각의 영향이 보상된 방위각을 연산하는 것을 특징으로 하는 입력장치.
요우각이 변하도록 회전시키면, 회전정도에 대응되는 입력신호를 생성하는 입력장치의 입력신호 생성방법에 있어서,

(a) 상기 입력장치가 이루는 평면상에서 상호 직교하는 X축 및 Y축 방향으로 형성된 2축 플럭스게이트에서 지자기에 대응되는 각각의 전압값을 출력하는 단계;

(b) 상기 전압값을 이용하여 방위각을 연산한 후 이전방위각과 비교하여, 상기 회전정도를 산출하는 단계;

(c) 상기 입력장치의 피치각 및 롤각을 측정하는 단계;및

(d) 상기 회전정도에 대응되는 입력신호를 생성하는 단계;를 포함하며,

상기 (d)단계는, 상기 피치각 및 상기 롤각 중 적어도 하나가 기 설정된 임계값 이하인 기울기 조건하에서만 상기 회전정도에 대응되는 입력신호를 생성하며, 상기 임계값을 초과하면, 측정된 방위각을 무시하여 회전이 없었던 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 입력신호 생성방법.
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제8항에 있어서,

상기 방위각 연산시 기울기에 따른 영향을 보상하는 기울기보상모드를 선택하는 외부제어신호를 입력하는 단계;및

상기 기울기보상모드가 선택되면 기울기 보상 알고리즘을 이용하여 상기 피치각 및 상기 롤각의 영향이 보상된 방위각을 연산하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입력신호 생성방법.
제8항에 있어서,

상기 (b)단계는,

상기 회전각의 크기에 반응하는 입력신호의 변화정도를 나타내는 민감도를 설정하는 단계;및

상기 민감도를 반영하여 상기 회전각을 보상하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 입력신호 생성방법.