KR101011423B1

KR101011423B1 - 입력 장치

Info

Publication number: KR101011423B1
Application number: KR1020087029415A
Authority: KR
Inventors: 볼프강 리히터
Original assignee: 아이덴트 테크놀로지 에이지
Priority date: 2006-05-01
Filing date: 2007-05-02
Publication date: 2011-01-28
Also published as: US9250705B2; KR20090035479A; WO2007124955A2; JP2009535724A; US20100044120A1; DE102007020593A1; WO2007124955A3; EP2019983A2

Abstract

본 발명은 사용자가 스위칭, 설정 및 기타 입력 및 선택 동작을 수행할 수 있도록 하는 입력 장치에 관한 것이다. 이러한 입력 장치는 전기 기기 및 예컨대 차량 내부 등과 같은 기타 컨트롤러에 특히 스위치, 슬라이더 및 터치스크린의 형태로 제공된다. 본 발명은 입력 인터페이스를 제공함에 있어서 설계상 넓은 범위의 자유도를 가능하게 함으로써, 사용자에게 특히 직관적으로 작동하기 용이한 장점을 제공하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 이러한 목적은, 사용자에 의해 수행되는 입력 동작에 기초한 신호의 스위칭, 설정 또는 선택 신호를 생성하기 위한 입력 인터페이스를 제공하는 입력 장치에 의해 달성된다. 상기 입력 장치는 상기 신호를 생성하기 위하여 제공되는 입력 위치를 규정하는 적어도 하나의 입력 요소와, 상기 입력 위치의 영역에서 수행되는 사용자의 입력 동작을 감지하는 평가 회로를 구비하며, 상기 입력 요소는 접촉 피드백을 제공하도록 형성되고, 상기 평가 회로는 입력 요소를 포함하는 감지 영역을 규정한다.

입력 장치, 접촉, 입력 인터페이스

Description

입력 장치{INPUT DEVICE}

본 발명은 사용자가 스위칭(switching), 제어 및 기타 입력 및 선택 동작(selection operation)을 수행할 수 있도록 하는 입력 장치에 관한 것이다.

이러한 종류의 입력 장치들은 예컨대, 차량 등의 전기적 장치 및 기타 제어 장치에서 스위치(switch), 슬라이더(sliders) 및 터치 스크린(touch screens) 등의 형태로 제공된다.

이러한 터치 스크린은 유연성 기계/장치(flexible machine/equipment)의 동작에 있어서의 추세(trend)에 기인한다. 터치 스크린을 사용하는 경우, "가상 키"(virtual keys)가 컴퓨터 스크린 상에 나타나고 사용자의 두드림(tapping) 동작에 의해 활성화된다. 키의 위치 및 형태와 이들을 구동시키는 기능은 소프트웨어에 의해 프로그래밍될 수 있다. 스위칭 또는 선택 동작은 합성 생성된 소리에 의하여 사용자가 인식할 수 있다.

본 발명의 목적은 사용자에게 장점 특히, 직관적으로 조작하기 용이하다는 장점을 제공하며 디자인에 있어서 넓은 범위의 자유도를 갖는 입력 인터페이스(input interface)를 생성할 수 있도록 하는 방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적은 특허청구범위의 청구항 제1항에 기재된 특징을 갖는 입력 장치에 따른 본 발명에 의해 달성된다.

따라서, 입력 장치의 구조와 배열의 전체 구성을, 상호간의 필요조건들에 따른 상호 관계 구조를 특별히 변경하지 않고, 유용하게 디자인함으로서 이러한 목적을 달성할 수 있다. 또한, 이에 의하여, 일반적인 표준 부품을 사용하여 구현되는 기본 회로를 이용하여 입력 인터페이스를 다양한 형태로 생성할 수 있다. 또한, 이에 의하여, 단기간의 제품 개발 시간으로 최근의 디자인 트렌드를 반영할 수 있다.

인류의 진화에 있어서 다음과 같은 환경을 유용하게 고려해야 한다. 즉, 촉감(the sense of touch)은 손이나 손가락(인간의 뇌의 주요부에 의해 제어되는)은 일상 생활에서 여러 가지를 결정하고 경험하도록 특히 발달되어 왔다. "활성화된 인간(active person)"은 자신의 환경이나 자신이 다루고 있는 물체들을 말 그대로 "잡을 수(grasp)" 있다. 따라서, 본 발명에 의한 제어 요소(control element)에 의하면, 전기 또는 전자적으로 제어될 수 있는 기계나 장치에 있어서, 촉각을 스위치 기능 등에 유용하게 실현할 수 있다.

예를 들면, 판매 분야에서의 테스트에 의하면, 제품 정보에 대한 스크린을 구비하는 터치 스크린 시스템은 제한된 범위 내에서 소비자들에게 받아들여진다는 점을 보여준 바 있다. 고객들이 제품에 있는 정보를 단순히 획득하기 보다는 제품을 직접 만져본다는 점은 본 발명에 의한 개념에 있어서 특별히 고려되어야 하는 점이다. 따라서, 시뮬레이션된 키 배열에 의해 예상되는 유연성의 정도(degree of flexibility)는 유지되어야 한다. 종래의 기술에 비하여, 본 발명에 의한 키, 스위치 또는 회전 요소들은 복잡하게 유선으로 연결되고 전원을 공급받을 필요가 없으며, 주택용 판(housing plate) 등을 통해 외부에서 또는 인쇄 회로 기판 내부에서 동작될 수 있다. 본 발명에 의한 개념을 이용하는 경우, 방수 기능 등을 위해 필요한 구멍 등도 생략할 수 있다.

본 발명에 의한 개념에 의하면, 실제 물리적 형태로서 키들과 기타 제어 요소를 제공하고, 이들을 터치 시스템과 유사한 방식으로 유연성있게 조작할 수 있다. 단점을 제외하고, 촉감 구동 경험에 대한 욕구가 유용한 방식으로 고려된다.

바람직하게는, 사용자가 접근할 수 있는 제어 패널(control panel)의 외부에 적어도 하나 이상의 키, 스위치 또는 기타 제어 요소가 배치된다. 작동 대상인 장치 내부의 전자부품들은 이러한 키를 탐지 영역(detection zone)과 연결한다. 사용자에 의해 키가 구동되면(actuated), 탐지 영역의 상태가 변화하여 미리 결정된 방식에 따라 특정한 키 구동에 따른 스위칭 동작을 결정할 수 있다. 이를 평가하기 위한 적절한 평가 회로(evaluation circuit)가 준비된 기능을 수행할 수 있다.

본 발명은 종래 알려진 모든 종류의 터치 가능형 및 유선 제어 요소, 예컨대, 키, 스위치, 로커 스위치(rocker switches), 슬라이드 스위치, 슬라이드 제어, 로터리 스위치 또는 제어 노브(control knobs), 다이얼, 로터리 노브, 스티어링 휠, 터치 패드, 컴퓨터 마우스 등에 대한 실시예를 제공한다.

본 발명의 일측면에 의하면, 키는 동일(또는 다른) 소스(들)에 의해 발광됨으로써, 예컨대 동작 상태(온-오프, 위치 등)를 나타낼 수 있다. 제어 요소는 예컨대, 조작자에 의한 구동력(actuation force)의 측정, 조작자에 의해 가해지는 지지력(holding force exerted) 등과 같은 적어도 하나 이상의 센서 기능(sensory function)을 수행할 수 있다. 필드 에미터(field emitters)(필드 포인트(field points))로부터 나오는 제어 영역 내의 전기(또는 전자기)장은 상호간에 또는 순차적으로 전기적 상호 작용을 수행한다. 이러한 장(field) 내부에 부착된 본 발명에 의한 제1 제어 요소는, 부착 후에 보통 이들 필드 포인트들로부터 서로 다른 공간적 거리를 가지며, 그 전기장의 점 전하(point charges)는 픽업(picked up), 전달, 방출(emitted) 또는 집합(collected)될 수 있다.

도 1은 무선 및 용량성 감지 제어 요소를 이용하여 스위칭 명령을 생성하기 위한 본 발명에 의한 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명에 의한 시스템의 구성을 나타낸 도면으로서, 로터리 노브의 로터리 위치에 따라 다른 전기장 이벤트가 사용자에게 제공되어, 사용자에게 제공된 전기적 이벤트에 따라 또는 사용자를 포함하여 형성된 전기적 시스템의 성질에 따라 로터리 노브의 위치가 결정되는 것을 나타낸 도면이다.

도 3은 무선 및 용량성 감지 제어 요소를 이용하여 스위칭 명령을 생성하기 위한 본 발명에 의한 시스템의 또 다른 구성을 나타낸 도면으로서, 사용자가 장 소스(field source)와 출력 지점(ouput point) 사이에서 브릿지(bridge)를 형성하고, 사용자의 전기적 전달 성질이 선택적으로 구동되는 제어 요소를 통해 변경됨으로써, 사용자에게 가해지는 전기적 이벤트가 제어 요소와의 상호 작용에 의해 수행되는 입력 과정에 대한 정보를 공급하는 것을 나타낸 도면이다.

도 4는 도 3과 유사한 본 발명에 의한 시스템의 또 다른 구성을 나타낸 것으로서, 제어 요소 영역에서 광학적 효과가 발생하며, 이를 위해 필요한 전력이 사용자에게 가해지는 전기적 이벤트에 의해 얻어지고 사용자를 통과하여 제어 요소의 영역으로 가는 것을 나타낸 도면이다.

도 5는 도 3 및 도 4와 유사한 본 발명에 의한 시스템의 또 다른 구성을 나타낸 도면으로서, 제어 요소의 구동 범위 내에서 접촉 이벤트가 발생하는 것을 나타낸 것이다.

도 6은 본 발명에 의한 시스템의 구성을 나타낸 도면으로서, 2차원 범위의 위치 정보가 제어 요소를 통해 획득되는 것을 나타낸 것이다.

도 7은 본 발명에 의한 시스템의 구성을 나타낸 도면으로서, 1차원 범위의 위치 정보가 제어 요소를 통해 획득되는 것을 나타낸 것이다.

도 8a, 도 8b 및 도 8c는 본 발명에 의한 시스템의 구성 및 동작 모드를 나타낸 도면이다.

도 9는 본 발명에 의한 시스템을 자동차에 사용한 경우를 나타낸 도면으로서, 제어 요소가 운전자에 구동되는가 또는 앞좌석 승객에 의해 구동되는 것인가를 결정할 수 있다는 것을 나타낸 것이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 특징을 상세하게 설명한다.

도 1은 무선의 용량성 기록 제어 요소((wireless, capacitively recorded control elements)를 이용하여 스위칭 명령(switching commands)을 생성하기 위한 본 발명에 의한 시스템의 구성을 나타낸 도면이다. 거리 또는 상이한 주파수/위상 위치(dirrerent frequencies/phase positions)에 의해 결정되는 전압 레벨의 차이로 인하여, 그 설치 위치에 상응하는 전기적 값(electrical value)이 이러한 종류의 키에 할당될 수 있다. 이러한 이른바 "위치값(position value)"은 제어 요소의 접촉 구동(tactile actuation)에 의해 평가 시스템(evaluation system)으로 전달될 수 있다. 이는 전기(또는 전자기) 교류장(electric(or electromagnetic) alternating field)의 성질(properties)을 통해 무선으로 이루어질 수 있다. 전달된 위치값에 따라, 테이블(룩업 테이블)을 참조하여, 평가 장치는 선(wire)에 연결된 키에 직접적으로 대응하는 기능을 스위치할 수 있다.

위치값과는 별개로, 기능값(function value) 또는 상태값(state value)들도 또한 전송될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 로터리 스위치에 의하여 현재의 로터리 위치가 전송될 수 있는데, 전기(또는 전자기) 전하(charge) 및 장(field)에 대한 출력 지점(output point) 또는 입력 지점(input point)이 회전 축에서 떨어져 있는 커플링 지점(coupling point)(예컨대, "L"자형 금속 핀) 위에 회전 가능하도록 배치되어 있으며, 각 지점들의 표면은 4개의 에미터 지점(emitter points)(=측정 지점(measuring points)) 중에서 다른 것들보다 적어도 어느 하나에 밀접하게 되어 있다. 로터리 스위치의 위치는 상이한 신호 레벨(signal level) 및/또는 위상 시퀀스(phase sequence)에 의해 결정될 수 있다.

사람의 존재는 매우 중요한데, 이는 본 발명에 의한 제어 요소를 구동할 때 사람이 AC 전압 회로를 접지시키기 때문이다(closes an AC voltage circuit to ground). 물리적 특성(고 저항)으로 인하여 매우 낮은 전압만이 흐르게 되고, 따라서 아무런 위험이 발생하지 않는다. 그러나, 이들 전압은 구동된 제어 요소에 전류를 공급하기에는 충분하므로, 따라서, 예컨대 컨덴서(condenser)를 충전하여 제어 요소에 보통 설치되어 있는 예컨대 신호 생성기 또는 센서 요소 또는 램프 등과 같은 전기 시스템에 전원을 공급할 수 있다.

도 3은 무선의 용량성 기록 제어 요소(wirless, capacitively recorded control elements)를 이용하여 스위칭 명령(switching commands)을 생성하기 위한 본 발명에 의한 또 다른 시스템의 구성을 나타낸 도면으로서, 사용자가 장 소스(field source)와 언커플링 지점(uncoupling point) 사이에서 브릿지(bridge)를 형성하고, 사용자의 전기적 전달 특성이 선택적으로 구동되는 제어 요소를 통해 변화함으로써, 사용자에게 가해지는 전기적 이벤트(electrical events)가 제어 요소와의 상호 작용에 있어서 수행되는 입력 동작에 대한 정보를 제공하는 것을 나타낸 것이다. 예컨대, 전기장을 통해 그라운드와 결합하는 제어 요소를 충전(charge)하고 이 전력을 제어 과정에 제공하거나 발광용(또는 스위칭용)으로 사용할 수 있도록 하는 것 또한 가능하다.

도 4에 도시한 변형예에 의하면, 대응하는 전력 전달이 전기장에 의해 용량 적으로 작용되는 사용자의 피부의 전도성(conductive) 표면을 통해 이루어질 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 포토닉스(photonics) 현상을 본 발명에 이용할 수 있는데, 예컨대 사람의 사지가 제어 요소에 접근하는 경우, 내부에 충전된 가스가 발광하기 시작하고 이러한 발광 효과가 전기 프로세싱 회로의 트리거링(triggering)을 시작하게 된다(이러한 현상은 예컨대 저항을 갖는 전압 테스트 장치에 설치되는 전기 AC 전압 테스터나 글로우 방전 튜브(glow-discharge tube)에서도 볼 수 있다. 본 발명과의 차이점은 이들은 보다 높은 주파수를 사용하므로 제어 요소로부터의 작은 근접 용량(small proximity capacities)와 거리만으로도 광학 트리거 효과를 제공할 수 있다는 점이다). 발광 효과 또한 주파수 종속성(frequency-dependent)일 수 있다.

제1 실시예

제1 스위치 형태 요소(first switch-like element)가 예컨대 플라스틱(또는 기타 유전성(dielectric))으로 된 장치의 제어 패널(control panel) 외부에 장착된다. 상기 요소는 촉각 피드백(haptic feedback)(압력 포인트(pressure point), 클리커(clicker))을 시뮬레이션(simulate)할 수 있는 내부 요소를 포함한다. 또한, 제어 요소는 전기 교류 장에 대한 입력면(input surface)을 포함한다. 이들은 작동 대상인 장치 내부로부터 나와서, 여러 지점에서 발광하며, 서로에 대한 위치가 알려져 있다. 제1 제어 요소의 커플링 면(coupling surface)은 이들 장(fields)을 기록할 수 있으나 (아직) 이들을 전달하지는 않는다. 사람이 스위칭 동작(도 1)을 자발적으로 트리거(trigger)하기 위하여 이 제어 요소를 접촉하는 경우, 제2 커플링 면(coupling surface)에 의해 전달이 이루어진다. 한편, 장(fields)들은 서로 다르게 감쇄(attenuate)하는데, 이는 본 발명에 의한 제어 요소에 대한 그들의 공간(spacing) 및 주파수에 달려 있다. 이러한 방식으로, 제어 요소는 그들의 위치를 "알게(learn)"된다. 한편, 이 교류 장 전하(alternating field charge)의 일부는 정류되어 에너지 저장 장치(컨덴서, 금컵(gold cup), 충전지 등)에 저장됨으로써 제어 요소에 포함되어 있는 전기적 시스템에 전원을 공급할 수 있다. 이러한 전기적 시스템은 예컨대, 제어 요소를 구동할 때 사용자에 의해 폐쇄되는 AC 전압 회로에서 데이터가 변조(modulate)되도록 하는 변조기(modulator)를 구비할 수 있다(트랜스폰더 원칙(transponder principle)). 이러한 데이터는 예컨대 식별 번호(identification number) 또는 동작 상태를 전달하기 위하여 제어 요소 그 자체로부터 나오거나, 제어 요소에 할당된 센서에서 나오게 된다. 여기에서, 상기 센서는 예컨대, 조작자의 구동력(actuating force) 또는 지지력(holding force) 등과 같은 동작 상태를 보충하기 위한 값을 결정할 수 있다.

키르히호프의 법칙이 AC 전압 회로에 적용되므로, 변조 장치에 의해 발생할 수 있는 임피던스(impedance)에서의 변화를 통해 다른 위치에서 상응하는 전압 하강(예컨대, 데이터 텔레그램(data telegram))이 관찰될 수 있다. 여기에서, 전압 하강은 평가 장치로 입력된다. 본 발명에 의하면, 프로세싱 장치에서의 위치 신호, 제어 신호 및 센서 신호로부터 결론을 유도해 낼 수 있는데, 이러한 결론은 스위치(피드백)할 기능의 형태로 실현될 수 있다. 실제로는 터치 시스템이지만, 사 용자는 자신이 키, 스위치 또는 레버 등을 접촉 구동함으로써(접촉 피드백) 스위칭 기능을 시작하는 것으로 믿게 된다.

도 1은 첫번째의 가능한 회로 설계를 나타낸 것이다. 제어 패널 내부의 구석 위치에서 4개의 전극이 서로 다른 주파수 또는 위상의 AC 신호에 의해 고 저항 방식으로 오실레이터(oscillator)에 의해 작용하고 있다. 이 주파수들은 전기 교류 장(이른바 점 전하(point charge))로서 주변부로 방사(emit)되고 있다. 이른바 전하점(charge points) 또는 "에미터 점"(emitter points)이라고도 하는 이들 4개의 전극의 내부 또는 외부에는 본 발명에 의한 제어 요소가 결정 가능한 위치에 위치할 수 있다. 여기에서, 상기 제어 요소는 제어 패널의 외부에 부착되어 있다. 따라서, 무선 용량성 전하 커플링(wireless capacitive charge coupling)만이 발생할 수 있다. 그러나, 이는 본 발명에 의한 에미터 점의 구형(spherical) 공간에서 발생하므로, 이들은 서로 밀접하게 배치될 수 있다. 제어 요소의 입력 커패시턴스(input capacitance)가 접지되면(grounded), 에미터 점에 의해 방출되는 신호 각각은 용량성으로 부하가 주어지는데(loaded), 부하(load)의 레벨은 각각의 에미터 점으로부터의 거리에 따라 달라진다. 전하 리지스턴스(charge resistnace)(RF 1 내지 RF 4)와 함께, 레벨의 변화는 차동 증폭기(differential amplifier) 또는 "차동 ADC"(differential ADC)에 의해 측정가능하다. 이러한 효과는 접지(grounding) 대신, 수백 피코 패럿(a few hundred Pico farads)의 접지 커패서티(ground capacity)를 갖는 사람이 이러한 스위치를 구동하는 경우에도 발생한다. 본 발명에 의한 수학적인 시스템을 참조하면, 레벨 차이(level differences)를 몫(quotients)로 변환하여 레벨 세기(level intensity)를 제외(factor out)할 수 있도록 함으로써, 다른 접지 환경 또는 인체의 크기로 인하여 기능상의 오류가 발생하지 않도록 할 수 있다.

제어 요소 내부에서 이들 레벨 차이는 그 차이를 보다 명확하게 하기 위하여 공진(resonance) 및/또는 흡수(absorption) 회로 또는 특별한 필터에 의해 보다 강력하게 설계될 수 있다.

오실레이터는 제어 요소에 의해 픽업된(picked up) 에너지에 의해 동작되도록 할 수도 있는데, 이러한 오실레이터는 또한 빈번하고 감지할 수 있는(frequent, detectable)(아마도 데이터 변조된) 신호를 AC 전압 회로로 공급할 수 있다. 이러한 신호는 전자기적으로 방사(emit)되며, 종래의 트랜스폰더 시스템 등에 의해 공지된 바와 같은 판독 장치(reading device)에 의해 수신되어 처리될 수 있다. 따라서, 본 발명은 이러한 점들에 대해 장점을 가지고 대응하기에 적합하다. 촉각 및 실용적인 경험치(experience value)의 발전이 본 발명의 특별한 특징이다. 이는 본 발명에 의한 실시예에 구현되어 있으며 각 구성요소들이 상호간에 배치된 형태로 존재한다. 예를 들면, 제어 요소에는 구동시에 가스가 방출되도록 하거나 액체를 편향(deflect)시킬 수 있는 구멍(cavities)이 존재할 수 있다. 마이크로스위치를 갖는 오메가 스프링(omega springs with microswitch) 등과 같은 압력 점(pressure points)은 두드림(snap)에 의하여 기계적인 느낌을 사용자의 손가락 신경에 전달할 수 있다.

또 다른 유용한 회로 디자인

마이크로프로세서는 그 출구에 에컨대 4상 쉬프트 신호(four-phase shifted signals)(도 6)를 제공할 수 있다. 에미터 전극의 위상 쉬프트는 대각선의 바이어스 각(bias angle of the diagonals)(예컨대, 사각형 제어 패널에서 90°)에 상응하며, 따라서 전류 분기(current branching)는 각 패널 요소에서 상대적으로 일정하다(도 2).

이러한 AC 전압은 측정 저항기(measurement resistors) 또는 저항성 터치 영역(resistive touch area)을 통해 필드 에미터(field emitter)로 유도(guide)된다. 직렬 공진 회로에 의해 레벨을 상승시킬 수 있다. 에미터들로부터 서로 다른 거리에 위치하는 본 발명에 의한 제어 요소에 사람의 손가락 등이 접촉하는 것에 의해, 삽입된 용량성 부하(inserted capacitive load)가 생성된다. 따라서, 해당 신호(relevant signal)의 각 위상 동안에 측정될 수 있는 서로 다른 용량성 부하가 생성된다.

예컨대, 이러한 측정은 마이크로프로세서 내에 존재하는 멀티채널 ADC(multichannel ADC)에 의해 이루어질 수 있는데, 이에 의하여 구성 부품의 관점에서 볼 때 중요한 지출없이 본 발명을 구현할 수 있다. 컨트롤러의 추가 입력은 제어되는 요소에 의해 방출되는 신호(스위치 위치, 제어 힘(control force) 등)가 추가적으로 수신될 수 있도록 한다.

터치-입력 센서형 트랜스폰더(touch-fed sensory transponders)가, 예컨대 자동차의 스티어링 휠(steering wheel)에 부착되는 평평한 폴리머 스트립(flat polymer strip) 위에 서로 나란히 배치된 형태로 제조될 수 있다.

운전자는 예컨대, 시트, 도어 트림(door trim), 센터 콘솔(center console), 발밑 공간(foot well) 등으로부터 나오는 AC 신호에 의해 영향을 받을 수(impinged) 있다. 스티어링 휠을 접촉하는 경우, 용량성 커플링(capacitive coupling)이 액티브(active) 상태로 된다. 본 발명에 의한 센서 스트립(sensor strip)은 AC 신호를 정류하고, 이러한 에너지에 의하여 스트립(예컨대, 폴리머 전기(polymer electronics) 형태의) 위에 마찬가지로 위치하는 위치-결정 신호 제너레이터(position-determining signal generators)를 스위치 온(switch on)한다. 이 신호들은 서로 다른 위치에서 평가될 수 있으며, 또한 이들을 운전자의 피부를 통해 전송할 수도 있다(도 2). 그리고, AC 전압 라인은 센서 신호를 통해 변조되는 캐리어 주파수(carrier frequency)로서 사용된다. 캐리어 주파수는 운전자가 스티어링 휠을 어떻게(및 어디에서) 접촉하는가(심지어 운전자가 무릎으로 스티어링 휠을 조작하는 경우에도)에 따라 예컨대, PWM, 듀티 사이클(duty cycle) 등과 같은 방식을 통해 변경될 수 있다. 도 7은 전기적 시스템을 갖는 스트립 센서(strip sensor)의 회로의 일예를 나타낸 것이다. 전원의 정류 이후에, RC 오실레이터는 작동되는데(예컨대, 쉬미트 트리거 인버터(Schmitt trigger inverter)에 의해), 저항성(resistive) 및/또는 용량성(capacitive) 부품이 손으로 잡히는 것에 반응하여 이에 의하여(예컨대 지지력(holding force)에 의하여) 발생하는 접촉 효과에 최종 신호 형태에 의해 반응하게 된다. 도 8a는 전기 공급 회로의 가능한 형태를 나타낸 것이고, 도 8b는 측정된 레벨을 PWM으로서 방사(emit)하는 평가 회로(evaluation circuit)(도 8c 참조)를 나타낸 것이다.

자동차의 제어 콘솔(control console)은 운전자의 다리쪽으로(좌측 에미터) 또는 앞좌석 승객쪽으로(우측 에미터) 구분가능한 변조 AC 신호(modulated distinguishable AC signals)를 용량성으로(capacitively) 인가할 수 있다(도 9). 이 신호들은 주파수, 위상 또는 변조에 있어서 서로 상이하다. 본 발명에 의한 제어 요소는 콘솔에 위치하며, 구동시에 위치 신호 및/또는 기능값(fuction value) 뿐만 아니라 조작자를 식별할 수 있는 AC 신호를 평가 장치로 전송한다. 콘솔 내의 용량성 커플링 위치(capacitive coupling locations)는 이 신호들을 골라 내어 이들을 디코딩 또는 평가 장치로 전송할 수 있다. 누가 제어 요소를 구동하는가만을 결정해야 한다면(운전자/앞좌석 승객 중에서 판별), 이는 종래의 유선 방식으로 제공될 수 있다. 이러한 경우, 운전자 또는 앞좌석 승객에 의해 생성된 영향을 받은 AC 신호(impinged AC signal)는 제어 요소의 스위칭 위치(switching position)로도 평가된다.

본 발명에 의한 로터리 스위치(rotary switches)는 회전 축에서 옵셋(offset)을 두고 배치된 적어도 하나의 커플링 면(coupling surface)을 가질 수 있다(도 2 참조). 회전 위치(각)에 따라, 커플링 면은 다른 에미터 점보다 특정한 에미터 점(emitter points)에 근접하게 된다. 이것은 스위치 위치에 따라 결정될 수 있는 방식으로 최종 위치 신호가 변화된다는 것을 의미한다. 이는 슬라이드 스위치(slide switches)에도 마찬가지이다. 위치 신호는 조작자가 AC 전압 회로에 근접하거나 접촉 구동(터치)에 의해 AC 전압 회로에 부하를 주는 경우 또는 영향을 받는 AC 전압(impinged AC voltage)를 인가하는 경우에만 발생하는 것이 바람직하 다.

발광성 물질(예컨대, 가스, 네온, OLED 등)을 본 발명에 의한 제어 요소 또는 제어 패널에 삽입하는 것도 가능하다. 이러한 물질은 광학적으로 스위치 세팅/위치를 (발광, 플래슁(flashing) 또는 글로우잉(glowing)에 의하여) 디스플레이할 수 있다. 손이 접근하는 경우, 이러한 물질은 커플링 커패서티(coupling capacity)가 커지기 때문에 밝기 또는 색깔을 변화시킬 수 있다. 이는 또한 예컨대 어두운 상태에서 제어 요소를 찾을 수 있도록 하는데 도움이 된다. 포토닉 효과(photonic effects) 또한 주파수-종속성(frequency-dependent)일 수 있다. 광학적 LCD 필터(optical LCD filters)를 통해, 예컨대 그 하부에 위치하는 발광성 페인트(luminescent paint) 또한 보이게 하거나 감추어지도록 할 수 있다. 발광 효과는 제어 패널 내부에서도 사용될 수 있는데, 예컨대, 광전자적 부품(optoelectrical components)를 트리거(trigger)하는데 사용될 수 있다. 또한, 장치 내부의 광 스폿(light spot)의 위치를 결정하고 이에 의하여 제어 요소를 식별하는 것도 가능하다.

제어 요소는, 예컨대 커플링 면(coupling surfaces)으로서 저항성 페인트 코트(resistive paint coat)(또는 기타 다른 평평한 저항성 재료)에 의하여 슬라이드 면(slide surfaces)으로 설계될 수도 있다. 본 발명에 의하면, 손가락에 의해 스토로크될 때, 위치-결정 전압 하강(position-determined voltage drops)이 발생하여 제어되는 변수로서 평가될 수 있다. 슬라이드 면은 제어 패널 내부 또는 외부에 장착될 수 있다. 실시예에 따라, 1차원, 2차원 또는 3차원의 조작이 가능하다.

본 발명에 의한 제어 요소는 투명 재료 및/또는 평면 스크린에도 적용될 수 있는데, 이들은 경험치(experience value)를 보다 증가시킨다.

본 발명에 의한 제어 요소에, 위치 신호, 제어 값(control value) 또는 발광 효과를 증폭시키기 위하여, 피에조 효과(piezo effects)를 추가적으로 사용할 수 있다.

접촉성 제어 요소는 바늘(needle)을 구비할 수 있는데, 바늘은 구동되는 경우 제어 패널의 구멍을 통해 내부로 밀려져서 보다 강한 점 (AC) 전하의 커플링-인(coupling-in of point (AC) charges)이 이루어지도록 한다. 따라서, 제어 패널은 그 전도성(conductivity)을 이용할 수 있는 금속으로 구성할 수 있다.

제어 요소에서 자석(magnet)을 사용함으로써 접촉 경험값(haptic experience value)을 증가시킬 수도 있다. 이는 제어 요소를 차단하고 및/또는 차단된 제어 요소를 트리거하는데 사용될 수 있으며, 또 한편으로는 자기적으로 결정된 위치 측정 및 기능 측정 또한 가능하다.

측정된 레벨 쉬프트, 주파수 쉬프트 또는 위상 쉬프트들을 평가 장치로 전달하는 것은 디지털 또는 아날로그 방식으로 이루어질 수 있다.

본 발명에 의한 평가 장치는 조작자에 의한 제어 요소로의 접근(approach)과 제어 요소의 접촉(touching)을 구별하는데 적합하다. 이러한 구별에 의해 생성된 정보는 스위칭 기술의 관점에서 추가적으로 고려될 수 있다.

제어 요소를 통해 조작자가 무선 통신 장치를 가지고 있는지 특히, WLAN 이동 전화기 또는 블루투스 시스템(Bluetooth system)이 구비된 이동 전화기를 가지 고 있는지 등을 결정할 수 있다. 예컨대, 이동 전화기에 특정된 연결-적합 신호(connection-relevant signals)를 인식하는 신호가 제어 요소를 통해 생성되어 이를 전기장 방식으로(in a field-electric manner) 통신 유닛으로 전송할 수 있다. 이러한 개념에 기초하여, 제어 요소를 구동하는 즉시, 제품-특정 정보(product-specific information) 또는 제어 요소의 목적에 의해 결정되는 정보가 사용자의 이동 전화기, PDA, 블랙베리(blackberry), 아이폰(I-phone) 등을 통해 사용자에게 제공될 수 있다.

제어 요소는 저비용 회로로 구현될 수 있으며, 제품 패키징, 제품 디스플레이부 또는 이미지 캐리어(image carrier)에 직접 장착될 수 있다. 구동 정보를 판독하기 위해 제공되는 전극 구조는 사용자를 통해 유효 장 브리징(effective field bridging)이 이루어지도록 배치되는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 제어 요소 회소는 특히 WLAN 시스템의 하부 기능 부품으로서 작용할 수 있으며, 예컨대, 패키지에 배치된 버튼 신호를 접촉(touch)하는 등의 직관적으로 안전하게 습득할 수 있는 동작을 통해, 보다 복잡한 신호 동작 및 데이터 전송 동작을 수행하도록 하는데 사용될 수 있다.

전술한 바와 같은 저비용 회로는 특히 제품 또는 제품 패키징에 직접 위치하는 인쇄 회로(printed circuit)로서 구현될 수 있다.

Claims

사용자에 의해 수행되는 입력 동작에 따라, 스위칭, 제어 및 기타 입력 및 선택 신호를 생성하기 위한 입력 면(input surface)를 제공하는 입력 장치에 있어서,

적어도 하나 이상의 입력 구조(input organ)가 상기 신호를 생성하기 위하여 제공되는 입력점(input point)을 형성하고,

평가 회로(evaluation circuit)가 상기 입력점 근처에서의 사용자에 의한 입력 동작을 감지하고,

상기 입력 구조는 접촉 피드백(haptic feedback)을 제공하도록 형성되어 있으며,

상기 평가 회로는 상기 입력 구조가 위치하는 감지 영역(detection zone)을 규정(define)하는 것을 특징으로 하는 입력 장치.
제1항에 있어서,

사용자가 입력 구조를 구동함으로써 이루어지는 움직임이 상기 감지 영역에서 감지되는 것을 특징으로 하는 입력 장치.
제2항에 있어서,

상기 움직임의 시퀀스(movement sequence)를 분석하고 상기 움직임의 시퀀스로부터 입력 명령(input commands)을 추론(derive)하는 것을 특징으로 하는 입력 장치.
제1항에 있어서,

상기 감지 영역은 그 안에서 전기 장(electric-field)의 변화가 감지될 수 있도록 하는 영역으로서 생성된 것을 특징으로 하는 입력 장치.
제1항에 있어서,

상기 평가 회로는, 그 커패서티(capacity) 또는 전위(potential)가 사용자가 감지 영역 안으로 침입(penetrate)하는 것에 의해 영향을 받는 컨덴서 시스템(condenser system)을 구비하고, 스위칭 기술에 의하여 상기 컨텐서 시스템의 커패서티 또는 전위의 변화가 감지되고 평가되는 것을 특징으로 하는 입력 장치.
제1항에 있어서,

상기 평가 회로와의 상호 작용에 있어서, 제어 영역(control area)에 배치된 비접촉 제어 요소(contactless control elements)가 존재하는 것을 특징으로 하는 입력 장치.
제1항에 있어서,

상기 입력 구조 또는 복수개의 입력 구조에 특정되며 입력 구조의 장착 위치에 의해 형성되는 식별자(identification)가 상기 평가 회로를 통해 감지되는 것을 특징으로 하는 입력 장치.
제1항에 있어서,

입력 구조에 대한 사용자의 접근 또는 사용자에 의한 입력 구조의 접촉이 상기 평가 회로에 의해 감지되고 스위칭 신호의 생성에 고려되는 것을 특징으로 하는 입력 장치.
제1항에 있어서,

구동, 특히 스위치 위치에 의한 구동에 따라서, 입력 구조는 기능 값(function value)(예컨대, 구동 값(actuation value), 회전 각 값(rotational angle value))을 전송하는 것을 특징으로 하는 입력 장치.
제7항에 있어서,

상기 입력 구조는 비접촉 방식으로 전원이 공급되는 것을 특징으로 하는 입력 장치.
제7항에 있어서,

상기 입력 구조는 힘 또는 온도 측정(force or temperature measurement)와 같은 센서 기능(sensory functions)을 수행(take over)하는 것을 특징으로 하는 입력 장치.
제1항에 있어서,

상기 입력 구조는 두드림(snapping). 기계적 저항(mechanical resistance), 소리(sounds) 등과 같은 접촉 특징(haptic properties)을 갖는 것을 특징으로 하는 입력 장치.
제10항에 있어서,

상기 입력 구조는 전기 장을 통해 발광을 위한 전원을 획득하는 것을 특징으로 하는 입력 장치.
제13항에 있어서,

상기 입력 구조는, 접근되거나 접촉되는 경우, 광학적 트리거 효과(optical trigger effects)를 시작하는 것을 특징으로 하는 입력 장치.
제1항에 의한 입력 장치를 갖는 전기적 장치의 제어 패널(control panel)에 있어서,

복수개의 입력 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 제어 패널.
제15항에 있어서,

상기 제어 패널은 가정용 장치(household device)를 형성하는 부품인 것을 특징으로 하는 제어 패널.
제1항에 의한 입력 장치를 구비하는 차량용 조종석(vehicle cockpits).
제17항에 있어서,

시트 조절, 미러 조절, 송풍 노즐 조절, 오디오/비디오 조절 및/또는 네비게이션 시스템 조절은 상기 입력 구조를 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 차량용 조종석.
제18항에 있어서,

디스플레이 장치를 구비하고,

상기 입력 구조에 의해 트리거되는 스위칭 동작 또는 스위치 옵션(switch option)은 상기 디스플레이 장치를 통해 보여지는 것을 특징으로 하는 차량용 조종석.
제19항에 있어서,

탑승자의 구별을 수행하고 상기 각각의 탑승자에 대해 스위칭 명령 할당(switching command assignment)이 수행되는 것을 특징으로 하는 차량용 조종석.
제20항에 있어서,

탑승자의 구별은, 각각의 탑승자의 손이 감지되는 경로에 근거하여 접근하는 경우에 수행되는 것을 특징으로 하는 차량용 조종석.