KR101277270B1 - 자기력을 이용한 비접촉식 입력 및 촉각 출력을 위한 인터페이스 방법 및 장치 - Google Patents

자기력을 이용한 비접촉식 입력 및 촉각 출력을 위한 인터페이스 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

현재 터치 입력의 경우 디스플레이상에서 멀티터치 인식 요구가 증가하고 있으며 멀티터치를 인식 할 필요가 있다. 또한 촉각 출력의 경우도 요구가 증가 하고 있으며 진동모터 등을 사용하여 디스플레이 또는 장치에 전체적으로 진동을 주는 방식이 사용되고 있다. 그러나 상기와 같은 방법은 디스플레이의 전체가 진동을 하게 되어 국부적인 촉각 전달이 불가능하고, 장치의 기계적 진동에 의한 마찰, 마모가 생길 수 있다. 또한 터치 입력을 하기 위해, 스크린을 직접 터치하게 되므로 스크린의 손상이 일어날 가능성이 높다. 전술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 인터페이스 장치는, 자기력을 이용하여 비접촉식으로 터치 입력 및 촉각 출력이 가능한 인터페이스 방법 및 그 장치를 제공한다. 이를 위하여 본 발명은, 자기력을 이용한 비접촉 터치 입출력 인터페이스 장치에 있어서, 터치 입력이 가능하도록 자기력을 발생하는 자석 또는 제1 코일, 상기 자석 또는 제1 코일과 척력이 작용하는 제2 코일, 상기 제2 코일에 부착되어 척력을 감지하는 압력센서, 상기 제2 코일에 자기력을 발생시켜 상기 자석 또는 상기 제1 코일에 촉각 출력이 가능하도록 하기 위한 펄스 전류를 생성하는 펄스 전류 생성부, 상기 생성된 펄스 전류를 상기 제2 코일에 공급하는 펄스 전류 출력부 및 상기 압력 센서의 신호에 따라 상기 펄스 전류 생성부 및 상기 펄스 전류 출력부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
터치 스크린, 자기력, 비접촉

Description

자기력을 이용한 비접촉식 입력 및 촉각 출력을 위한 인터페이스 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR NON-CONTACT INPUT HAPTIC OUTPUT INTERFACE USING MAGNETIC FORCE}
본 발명은 비접촉식 입력 및 촉각 출력을 위한 인터페이스 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 자기력을 이용하여 비접촉식 입력 및 촉각 출력을 하는 인터페이스 방법 및 장치에 관한 것이다.
현대 전자 기기 장치, 예컨대 PDA(Personal Digital Assistant), PMP(Portable Multimedia Player), MP3 플레이어, 셀룰러폰 등은 이동과 휴대에 용이하도록 그 크기가 점점 소형화 되고 있다.
따라서, 종래의 키 버튼 입력 방식을 대신하여 사용자가 보다 편리하게 정보 선택과 입력을 할 수 있도록 터치 스크린(Touchscreen) 방식이 채용되고 있다. 상기 터치 스크린 방식은 스크린을 통해서 컴퓨터와 인터페이스 하여 직접 정보를 입력 또는 출력할 수 있는 것으로서, 상기 스크린에 나타난 문자나 특정 위치에 사람의 손 또는 물체의 접촉이 있으면 그 접촉된 위치의 좌표를 파악한다.
그리고, 상기 좌표를 이용하여 소프트웨어에 의하여 선택된 자표의 메뉴에 해당하는 특정 처리가 실행된다. 따라서, 상기 터치 스크린은 정보 표시부로서의 기능과 입력부로서의 기능을 함께 제공한다.
상기 터치 스크린은 다양한 방식으로 분류할 수 있는데, 그 동작 원리에 따라 크게 정전용량방식(Capacitive Overlay), 저항막방식(Resistive Overlay), 표면초음파방식(Surface Acoustic Wave), 적외선방식(Infrared Beam) 등이 있다.
상기 저항막 방식의 터치스크린은 유리나 투명 플라스틱판 위에 저항 성분의 물질을 코팅하고 그 위에 폴리에스테르 필름을 덮어씌운 형태로, 두 면이 서로 닿지 않도록 일정한 간격으로 절연봉이 설치되어 있는데, 이 때 저항 값이 변화하게 되고 전압도 변화하게 되는데 이러한 전압의 변화 정도로 접촉된 손의 위치를 인식한다.
상기 표면 초음파 방식의 터치스크린은 음파를 발사하는 트랜스미터(Transmitter)를 유리의 한쪽 모서리에 부착하고 일정한 간격으로 음파를 반사시키는 리플렉터(Reflector)를 부착하고 그 반대쪽에 리시버(Reciever)를 부착한 형태로 구성되는데, 손가락 같이 음파를 방해하는 물체가 음파의 진행 경로를 방해하게 될 때 그 시점을 계산하여 터치 지점을 인식한다.
상기 적외선방식의 터치스크린은 사람의 눈에 보이지 않는 적외선의 직진성을 이용하는 방법으로 발광소자인 적외선 LED와 수광소자인 포토트랜지스터를 서로 마주보게 배치하여 매트릭스를 구성하고, 이 매트릭스 안에 손가락과 같은 물체에 의해 빛이 차단되는 센서를 감지하여 터치 지점을 인식한다.
상기 정전용량방식의 터치스크린은 유리 양면에 투명한 특수 전도성 금속을 코팅하여 스크린 네 모서리에 전압을 인가하면 터치 스크린 표면에 고주파가 생성되고 손가락 접촉시 변화되는 고주파 파형을 컨트롤러에서 분석하여 터치 지점을 인식한다.
한편, 현재 터치 입력의 경우 디스플레이상에서 멀티터치 인식 요구가 증가하고 있으며 멀티터치를 인식 할 필요가 있다. 또한 촉각 출력의 경우도 요구가 증가 하고 있으며 진동모터 등을 사용하여 디스플레이 또는 장치에 전체적으로 진동을 주는 방식이 사용되고 있다. 그러나 상기와 같은 방법은 디스플레이의 전체가 진동을 하게 되어 국부적인 촉각 전달이 불가능하고, 장치의 기계적 진동에 의한 마찰, 마모가 생길 수 있다. 또한 터치 입력을 하기 위해, 스크린을 직접 터치하게 되므로 스크린의 손상이 일어날 가능성이 높다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서,
자기력을 이용하여 비접촉식으로 입력 및 촉각 출력이 가능한 인터페이스 방법 및 그 장치를 제공한다.
본 발명은, 자기력을 이용한 비접촉식 입출력 인터페이스 장치에 있어서, 자기력을 발생하는 자기력 발생부, 전류가 공급되어 상기 자기력 발생부와 척력이 작용하는 가변 자기력 발생부, 상기 가변 자기력 발생부에 작용하는 척력을 감지하는 압력센서, 상기 가변 자기력 발생부에 공급되는 전류를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 입출력 인터페이스 장치이다.
또한, 펄스 전류를 생성하는 펄스 전류 생성부 및 생성된 펄스 전류를 상기 가변 자기력 발생부에 공급하는 펄스 전류 출력부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 압력 센서의 신호에 따라 상기 펄스 전류 생성부 및 상기 펄스 전류 출력부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 자기력 발생부는 자석 또는 전자석 중 어느 하나인 것을 특징으로 하고, 상기 가변 자기력 발생부는 전자석인 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 압력센서는, 상기 척력의 크기를 감지하고, 감지한 상기 크기 정보를 제어부로 전송하는 압력 측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 펄스 전류 생성부는, 일정 시간마다 동일한 펄스 전류가 반복되 는 펄스 패턴을 생성할 수 있는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 펄스 전류 출력부는, 상기 가변 자기력 발생부에 공급하는 펄스 전류의 세기를 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 펄스 전류 생성부에서 생성되는 펄스의 종류 및 상기 펄스 전류 출력부에서 출력되는 펄스의 세기를 제어하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제어부는, 상기 압력 센서로부터 좌표값을 입력받고, 상기 좌표값에 위치한 상기 가변 자기력 발생부에 펄스 전류를 출력하도록 상기 펄스 전류 출력부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 비접촉식 입출력 인터페이스 장치는, 시각 정보를 출력하는 디스플레이부 및 청각 정보를 출력하는 음성 출력 장치를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 디스플레이부 및 상기 음성 출력 장치를 제어하는 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 비접촉식 입출력 인터페이스 장치는 복수의 상기 가변 자기력 발생부 및 상기 압력센서가 어레이 형태로 배치되어, 동시에 입력 및 촉각 출력이 가능한 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 가변 자기력 발생부는 터치 스크린 하단에 설치되며, 상기 압력 센서는 상기 가변 자기력 발생부 하단에 설치되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 자기력 발생부는 장갑의 제1 단부에 장착되고, 상기 가변 자기력 발생부는 장갑의 제2 단부에 장착되며, 상기 압력 센서는 상기 가변 자기력 발생부 하단에 설치되어, 상기 장갑에 의한 입력 및 촉각 출력이 가능한 것을 특징으로 한 다.
한편, 자기력을 이용한 비접촉식 입출력 인터페이스 방법에 있어서, 자기력을 발생하는 자기력 발생부를 이용하여 입력을 하는 제1 단계, 입력에 의해 가변 자기력 발생부에 척력이 작용하고, 압력 센서에 의해 척력을 감지하는 제2 단계, 상기 압력 센서에 의해 척력이 감지된 경우, 상기 가변 자기력 발생부에 자기력을 발생시키기 위한 펄스 전류를 생성하는 제 3 단계 및 상기 생성된 펄스 전류를 상기 가변 자기력 발생부에 공급하는 제4 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 비접촉식 입출력 인터페이스 방법에 관한 것이다.
그리고, 상기 제 2단계에서, 상기 감지된 척력의 크기를 측정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 3단계에서, 상기 감지된 척력의 크기에 따라 특정한 펄스 전류를 생성하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 제 3단계에서 생성되는 펄스 전류는, 일정 시간마다 동일한 펄스 전류가 반복되는 펄스 패턴인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 4단계에서, 상기 가변 자기력 발생부에 공급하는 펄스 전류의 세기를 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 제 2단계에서, 척력이 감지된 압력 센서의 좌표값을 저장하고, 상기 제 4단계에서, 상기 저장된 좌표값에 위치한 가변 자기력 발생부에 펄스 전류를 공급하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 시각 정보 및 청각정보를 출력하는 제 5단계를 더 포함하는 것을 특 징으로 한다.
본 발명에 따른 자기력을 이용한 비접촉식 입력 및 촉각 출력을 위한 인터페이스 방법 및 장치는, 비접촉식으로 입력 및 촉각 출력을 하기 때문에 장치의 기계적 진동에 의한 마찰, 마모를 줄일 수 있다. 또한, 비접촉식이기 때문에 입력시에 발생하는 외부 충격 스크래치를 줄일 수 있다. 그리고 하나의 장치로 비접촉식 입력과 촉각 출력을 양방향으로 제공할 수 있고, 본 발명이 어레이 형태로 구성된 경우에는 위치에 따라 서로 다른 촉각, 즉 멀티 촉각을 동시에 전달할 수도 있다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
<제1 실시예>
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 비접촉식 입출력 인터페이스 장치의 구성도이다. 그리고 도 2는 도 1의 제1 실시예에서 장착되는 코일을 도시하는 도면이다.
먼저 본 발명은 자기력을 이용하여 비접촉식 입출력 인터페이스 장치를 구성하기 위하여, 자석(105)(자기력 발생부) 및 제2 코일(110)(가변 자기력 발생부)을 구비한다. 자석(105)은 자기장을 발생시키므로 제2 코일에 전류가 흐를 경우, 자석(105)과 제2 코일(110) 사이에 자기력이 작용한다. 이 자기력은 척력이다. 이렇게 자석(105)과 제2 코일(110) 사이에 자기력이 작용하는 경우, 이를 측정하기 위해서 제2 코일(110) 하단부에는 자기력을 감지하는 압력센서(115)가 부착된다. 이를 통하여 자석(105)에 의해 척력이 작용하여 제2 코일(110)이 밀려나는 경우 상기 제2 코일에 부착된 압력센서(115)도 함께 척력이 작용하므로, 상기 압력을 감지할 수 있다. 일반적으로 터치라고 하면, 가까이 다가가는 것만을 의미하나, 본 발명에서는 가까이 다가가는 것 뿐만 아니라, 멀어지는 것도 인식 할 수 있다. 압력센서를 사용하여, 자석(105)과 제2 코일(110)사이에 작용하는 자기력이 점점 커지는 것을 감지하는 경우에는 자석(105)과 제2 코일(110)이 가까워 지는 것을 알 수 있고, 반대로 자기력이 점점 작아지는 것을 감지하는 경우에는 자석(105)과 제2 코일(110)이 멀어지는 것을 알 수 있기 때문이다. 제어부(120)가 입력이 일어났음을 인식하게 되면, 펄스 전류 생성부(125)에서 펄스 전류(본 발명에서 펄스 전류는, 짧은 주기로 흐르는 파형의 전류 뿐만이 아니라, 같은 크기로 계속해서 흐르는 전류 및 특정한 패턴을 가지고 반복되는 전류도 포함한다)가 생성되도록 제어한다. 펄스 전류는 제2 코일(110)에 흘려져서 자기력을 발생시키는 전류이다. 이러한 펄스 전류는 다양한 패턴을 가지고 생성될 수 있다. 예를 들어, 펄스 전류의 주파수, 듀티사이클, 파형등을 조절하여 제2 코일(110)에 다양한 종류의 펄스 전류를 공급 할 수 있다. 이렇게 하면, 제2 코일(110)에서는 다양한 패턴의 자기력이 발생하게 되고, 그 결과 자석(105)은 다양한 패턴의 자기력을 받게 된다. 이렇게 발생된 펄스 전류는 펄스 전류 출력부(130)에서 출력되어 제2 코일(110)에 공급된다. 여기서 펄스 전류 출력부(130)는 펄스 전류의 세기를 크거나 작게 할 수 있다. 이를 통하여 제2 코일(110)이 자석(105)에 대하여 발생하는 자기력을 조절할 수 있게 된다. 제어부(120)는 미리 프로그래밍된 방법에 의해 펄스 전류 생성부(125)에서 발생하는 펄스 전류의 패턴을 조절할 수 있고, 펄스 전류 출력부(130)에서 발생하는 펄스 전류의 세기를 조절할 수도 있다. 또한, 사용자의 입력에 따라, 제어부(120)는 펄스전류 생성부(125) 및 펄스 전류 출력부(130)에서 생성되는 펄스 전류를 제어할 수도 있다. 상기 제어부(120), 펄스 전류 생성부(125), 펄스 전류 출력부(130)는 하나의 장치로 구성되어 펄스 전류 구동부(140)가 될 수도 있다.
도 2는 제2 코일(110, 200)의 구성을 나타내는 도면이다. 도시된 바와 같이, 펄스 전류를 코일을 따라 흐르게 하여 자기장을 발생시킨다. 여기서 펄스 전류의 방향은 제어부에 의해 제어되어 반대 방향으로 흐르도록 할 수도 있다. 그리고 코일의 감은 횟수도 적절하게 조절될 수 있다.
상기와 같은 구성을 통하여 비접촉식으로 외부에서 장치를 향해 입력을 전달할 수 있고, 또한 입력 전달에 따라 다시 장치에서 외부를 향해 촉각을 전달할 수 있게 된다. 이를 통해 장치의 기계적 진동에 의한 마찰, 마모를 줄일 수 있고, 접촉식에 의하는 경우 생길 수 있는 장치 충격 스크래치를 줄일 수 있다.
<제2 실시예>
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 비접촉식 입출력 인터페이스 장치의 구성도이다. 그리고 도 4는 압력 센서에서 측정된 압력의 크기를 측정할 수 있는 압력 측정부를 도시한 구성도이다.
본 실시예에서는 제1 코일(305)(자기력 발생부), 제2 코일(310)(가변 자기력 발생부) 및 압력센서(315)로 입력을 받는다. 제1 코일(305)은 제1 실시예에서의 자석과 같이 자기장을 발생시킨다. 다만 제1 코일(305)은 자기장을 발생 시키기 위해 펄스 전류 출력부(330)에 연결되어 있다. 제1 코일(305) 및 제2 코일(310) 간에는 자기장에 의한 자기력이 발생하게 되고, 이러한 자기력 때문에 제1 코일(305) 및 제2 코일(310)간의 간격이 변함에 따라 자기력의 세기가 변하고, 이는 제2 코일(310)에 부착된 압력센서(315)에서 감지가 가능하다. 압력 센서(315)에서 압력이 감지된 경우 그 신호는 제어부(320)로 보내지고, 제어부(320)는 펄스전류 생성부(325) 및 펄스 전류 출력부(330)를 제어하여 펄스 전류를 발생시킨다. 여기서 펄스 전류 출력부(330)는 펄스 전류를 제2 코일(310) 뿐만 아니라 제1 코일(305)에도 보낸다. 이렇게 제1 코일(305)에도 펄스전류를 흘려서 코일에서 발생하는 자기력을 제어할 수 있게 되면, 제2 코일(310)의 자기력만 제어하는 제1 실시예보다 더욱 정밀하게 자기력을 제어할 수 있게 된다. 그 결과 촉각 출력을 더욱 정밀하게 할 수 있다.
도 4를 보면 본 실시예에서는 압력 측정부(417)를 더 구비할 수 있다. 압력 측정부(417)는 별도의 장치로 압력센서(415)와 펄스 전류 구동부(440) 사이에 구비 될 수도 있고, 압력 센서(415)와 함께 구성될 수도 있으며, 펄스 전류 구동부(440) 내부에 구성될 수도 있다. 압력 측정부(417)는 압력 센서가 측정하는 압력의 크기를 측정하는 부분이다. 제1 실시예에서는 단지 압력 센서만을 이용하여 압력이 작용하는지 여부만 알 수 있었다. 그러나 본 실시예 에서는 압력 측정부(417)를 이용하여 압력 센서(415)에 작용하는 압력의 크기를 정확히 측정함으로써, 압력의 크기에 따라 촉각 출력(펄스 전류 패턴이나 펄스 전류의 세기에 따라 사용자가 제1 코일에서 느끼는 촉감)을 세밀하게 제어할 수 있다. 예를 들어, 제1 코일과 제2 코일간에 작용하는 자기력이 특정한 크기일 때는 특정한 촉각 출력의 패턴을 출력하도록 할 수 있다. 또한 압력 측정부(417)는 타이머(도시되지는 않음)를 더 구비하여 제1 코일과 제2 코일이 빠르게 가까워지는지, 천천히 가까워 지는지 등을 판단할 수도 있다.
본 실시예의 구성을 통하여, 제1 실시예의 기능 및 효과를 모두 구비하면서도, 더욱 정밀한 제어를 가능하도록 할 수 있다.
<제3 실시예>
도 5는 압력센서가 좌표정보를 더 구비하고 있는 것을 도시하는 구성도이고, 도 6은 터치 스크린에서 본 발명의 실시예를 도시한 도면이다.
먼저, 도 6을 참고하면, 본 실시예는 손가락 끝 부분에 장갑 또는 골무 형태로써 장착할 수 있는 자석(605)을 구비한다. 그리고 제2 코일(610)은 터치 스크린(608) 하단에 장착된다. 본 발명은 자석(605)과 제2 코일(610)간에 비접촉식으로 자기력이 작용하는 것에 관한 것이므로, 제2 코일(610)은 반드시 터치 스크린(608)에 접촉되어 설치될 필요는 없다. 그리고 압력 센서(615)는 제2 코일(610) 하단부에 구비된다.
사용자가 상기 장갑 또는 골무를 착용하고 터치스크린(608) 상에서 터치스크린에 장갑 또는 골무를 가깝게 다가간다. 그러면 장갑 또는 골무에 장착된 자석(605)에 의해 제2 코일(610)에 자기력이 발생한다. 그 결과, 제2 코일(610)은 자기력에 의해 밀려나게 되고, 제2 코일(610) 하단에 부착된 압력 센서(615)는 압력을 받아 압력을 감지하게 된다. 이 후, 압력 센서(615)는 압력이 감지되었음을 알리는 신호를 제어부(620)에 송신한다. 제어부(620)는 상기 신호를 받은 경우, 펄스 전류 생성부(625)에서 펄스를 생성하도록 제어한다. 펄스 전류 생성부(625)는 특정한 펄스 패턴을 가지는 펄스 전류를 생성할 수 있는데, 이러한 펄스 패턴은 이후, 펄스 전류가 제2 코일(610)에 공급되어 자기력이 발생했을 때, 자석(605)에 펄스 패턴에 의한 자기력이 작용하므로, 사용자는 펄스 패턴에 따른 촉각을 손끝에 느낄 수 있게 된다. 그러므로, 펄스 전류 생성부(625)는 주파수, 듀티싸이클, 파형 등을 조절하여, 특정한 펄스 패턴을 생성할 수 있다. 이러한 펄스 패턴은 미리 프로그램된 형태대로 생성 될 수도 있지만, 사용자의 입력에 따라 생성될 수도 있다. 펄스 전류 생성부(625)에서 펄스 전류가 생성되면 펄스 전류 출력부(630)는 펄스 전류를 출력하여 제2 코일(610)에 공급한다. 펄스 전류 출력부는(630) 펄스 전류 출력시 그 출력의 세기를 조절할 수도 있다. 이렇게 펄스 전류가 출력되면, 제2 코일(610)에 공급되는 펄스 전류가 변화하게 되고, 그 결과 제2 코일(610) 과 자석(605) 사 이게 작용하는 자기력이 변화하게 되어, 사용자는 결국 손끝에서 촉각을 느낄 수 있게 된다.
상기 제어부(620)는 압력 센서(615)에 의해 입력이 있는 경우, 입력을 받아, 원하는 작업(예를 들어, 프로그램의 실행, 화면 전환 등)을 수행하도록 제어할 수도 있다. 그리고 본 실시예는 시각 정보를 출력하는 디스플레이부(터치 스크린과 동일한 스크린으로 구성될 수도 있다) 및 청각 정보를 출력하는 음성 출력 장치를 더 포함할 수 있고, 이러한 디스플레이, 청각 정보 출력은 상기 제어부(620)에 의해 제어될 수 있다.
도 5를 참고하면, 압력 센서(515)는 좌표 정보(518)를 더 포함할 수 있다. 터치 스크린 하단부에 제2 코일(510) 및 압력 센서(515)를 어레이 형태로 배치하고, 각 압력 센서(515)에 고유의 좌표 정보(518)를 저장한다. 그러면, 입력을 받은 경우, 압력 센서에서 좌표 정보를 제어부에 전송하여 터치 스크린 상의 어떤 위치에서 입력을 받았는지 알 수 있고, 또한, 좌표 정보를 이용하여 원하는 위치에 촉각 출력을 줄 수 있다. 그리고, 좌표에 따라 다른 패턴의 펄스 전류를 인가하여, 다른 촉각 출력을 하도록 할 수도 있다.
이와 같은 구성을 통해, 터치스크린에서 비 접촉식으로 입력 및 촉각 출력을 하기 때문에, 장치의 마찰, 마모를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 디스플레이에 충격 스크래치를 줄일 수 있다. 또한, 다양한 촉각 출력이 가능하여, 여러 분야에 적용이 가능하고, 어레이 형태로 터치스크린에 장착하는 경우에는 멀티 입력, 멀티 촉각 출력이 가능하다.
<제 4 실시예>
도 7은 장갑에 본 발명을 실시하는 실시예를 도시한 도면이다.
먼저, 엄지 부분에 자석(705)을 장착하고, 검지 부분에 제2 코일(710) 및 압력 센서(715)를 장착한다. 이를 통해 엄지와 검지 부분의 자석(705) 및 제2 코일(710)이 가까워 지는 경우 입력이 일어나게 된다. 입력이 일어나는 경우 펄스 전류 구동부(도시되지는 않음)에서 펄스 전류를 발생시켜 제2 코일(710)에 공급함으로써 촉각 출력을 하게 된다. 그 결과 검지와 엄지 사이에 자기력 변화로 인해 장갑 착용자는 일정한 촉각을 느끼게 된다.
이러한 장갑을 사용하면 손가락 사이에서 물건을 잡는 느낌을 줄 수 있다. 그러므로 본 발명은 게임 등에 적용될 수 있는데, 예를 들어 체스를 잡는 느낌을 실제로 느낄 수 있는 체스 게임, 건반을 치는 느낌을 구현할 수 있는 피아노 게임, 풍선 터트리기 게임, 다트게임 등에 응용할 수 있다.
<제 5 실시예>
도 9는 펜을 이용한 터치에 본 발명을 실시하는 실시예를 도시한 도면이다.
먼저, 펜(920)의 끝 부분에 자석(900)을 장착하고, 터치를 입력받을 스크린(905) 하단에 제2 코일(910) 및 압력 센서(915)를 장착한다. 이를 통해 펜(920)과 스크린(905)이 가까워지는 경우 입력이 일어나게 되고, 입력이 일어나는 경우 펄스 전류 구동부에서 펄스 전류를 발생시켜 제2 코일(910)에 공급함으로써 촉각 출력을 하게 된다. 그 결과 펜(920)을 쥐고 있는 손에 자기력 변화로 인한 촉각을 느끼게 된다.
도 8은 본 발명에 따른 발명에 있어서, 자기력을 이용하여 비접촉식 입력 및 촉각 출력을 위한 인터페이스 방법을 나타 낸다.
먼저, 자석 또는 제1 코일을 이용하여 제2 코일에 입력이 발생하게 된다.(S800) 그러면, 압력 센서는 압력을 측정하게 된다.(S805) 이렇게 측정된 압력 신호는 제어부로 전송되고(압력 센서가 어레이 형태로 배치된 경우에는 좌표 정보도 함께 전송된다.), 제어부는 입력 여부를 판단하게 된다.(S810) 그 결과, 압력 신호가 충분히 크지 않아 입력이 일어나지 않았다고 판단되면, 과정을 종료하고, 입력이 일어났다고 판단되는 경우에는 펄스 전류 생성부에서 펄스 전류를 생성한다.(S815) 여기서 펄스 전류는 다양한 패턴으로 생성될 수 있는데, 듀티 싸이클, 주파수, 파형 등을 조절하여 펄스 패턴을 생성하게 된다. 이러한 펄스 패턴은 미리 프로그램화 되어 있을 수도 있고, 사용자의 의사에 따라 제어 될 수도 있다. 상기와 같이 생성된 펄스 전류는 펄스 전류 출력부에 의해 출력된다.(S820) 이렇게 출력된 펄스 전류는 제1 코일 또는 제2 코일에 공급된다.(제2 코일이 어레이 형태로 배치되어 있는 경우에는 원하는 좌표에 공급할 수도 있고, 상기 입력을 받은 압력 센서가 전송한 좌표에 그대로 출력할 수도 있다.) 펄스 전류가 공급됨에 따라, 자석 또는 제1 코일과 제2 코일 간에는 자기력이 발생하게 되고, 펄스 패턴에 따라 일정한 패턴을 가지는 자기력에 의해, 자석 또는 제1 코일에서 촉각 출력을 얻을 수 있다.(S825) 사용자는 자석 또는 제1 코일을 손에 부착하거나, 펜 끝에 부착하여 촉각 출력을 직접 감지할 수 있다. 상기와 같은 과정을 통해, 장치는 입력을 받을 수 있고, 원하는 촉각 출력을 할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 자기력을 이용한 비접촉식 입력 및 촉각 출력을 위한 인터페이스 방법 및 장치는, 비접촉식으로 입력 및 촉각 출력을 하기 때문에 장치의 기계적 진동에 의한 마찰, 마모를 줄일 수 있다. 또한, 비접촉식이기 때문에 입력시에 발생하는 외부 충격 스크래치를 줄일 수 있다. 그리고 하나의 장치로 비접촉식 입력과 촉각 출력을 양방향으로 제공할 수 있고, 본 발명이 어레이 형태로 구성된 경우에는 위치에 따라 서로 다른 촉각, 즉 멀티 촉각을 동시에 전달할 수도 있다.
본 발명의 일부 단계들은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, CD-RW, 자기 테이프, 플로피디스크, HDD, 광 디스크, 광자기 저장장치 등이 있을 수 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 저장되고 실행될 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 비접촉식 입출력 인터페이스 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에서 장착되는 코일을 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 비접촉식 입출력 인터페이스 장치의 구성도이다.
도 4는 압력 센서에서 측정된 압력의 크기를 측정할 수 있는 압력 측정부를 도시한 구성도이다.
도 5는 압력센서가 좌표정보를 더 구비하고 있는 것을 도시하는 구성도이다.
도 6은 터치 스크린에서 본 발명의 실시예를 도시한 도면이다.
도 7은 장갑에서 본 발명을 실시하는 실시예를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른, 자기력을 이용하여 비접촉식 입력 및 촉각 출력을 위한 인터페이스 방법을 나타낸 순서도이다.
도 9는 펜을 이용한 터치에 본 발명을 실시하는 실시예를 도시한 도면이다.

Claims (20)

  1. 자기력을 이용한 비접촉식 입출력 인터페이스 장치에 있어서,
    자기력을 발생하는 자기력 발생부;
    전류가 공급되어 상기 자기력 발생부와 척력이 작용하는 가변 자기력 발생부;
    상기 가변 자기력 발생부에 작용하는 척력을 감지하는 압력센서;
    상기 가변 자기력 발생부에 공급되는 전류를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 압력센서는, 상기 척력의 크기를 감지하고 감지한 상기 크기 정보를 상기 제어부로 전송하는 압력 측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 비접촉식 입출력 인터페이스 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    펄스 전류를 생성하는 펄스 전류 생성부; 및
    생성된 펄스 전류를 상기 가변 자기력 발생부에 공급하는 펄스 전류 출력부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 압력 센서의 신호에 따라 상기 펄스 전류 생성부 및 상기 펄스 전류 출력부를 제어하는 것을 특징으로 하는, 비접촉식 입출력 인터페이스 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 자기력 발생부는 자석 또는 전자석 중 어느 하나인 것을 특징으로 하 는, 비접촉식 입출력 인터페이스 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 가변 자기력 발생부는 전자석인 것을 특징으로 하는, 비접촉식 입출력 인터페이스 장치.
  5. 삭제
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 펄스 전류 생성부는,
    일정 시간마다 동일한 펄스 전류가 반복되는 펄스 패턴을 생성할 수 있는 것을 특징으로 하는, 비접촉식 입출력 인터페이스 장치.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 펄스 전류 출력부는,
    상기 가변 자기력 발생부에 공급하는 펄스 전류의 세기를 조절할 수 있는 것 을 특징으로 하는, 비접촉식 입출력 인터페이스 장치.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 펄스 전류 생성부에서 생성되는 펄스의 종류 및 상기 펄스 전류 출력부에서 출력되는 펄스의 세기를 제어하는 것을 특징으로 하는, 비접촉식 입출력 인터페이스 장치.
  9. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 압력 센서로부터 좌표값을 입력받고,
    상기 좌표값에 위치한 상기 가변 자기력 발생부에 펄스 전류를 출력하도록 상기 펄스 전류 출력부를 제어하는 것을 특징으로 하는, 비접촉식 입출력 인터페이스 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 비접촉식 입출력 인터페이스 장치는,
    시각 정보를 출력하는 디스플레이부 및 청각 정보를 출력하는 음성 출력 장치를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 디스플레이부 및 상기 음성 출력 장치를 제어하는 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 비접촉식 입출력 인터페이스 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 비접촉식 입출력 인터페이스 장치는 복수의 상기 가변 자기력 발생부 및 상기 압력센서가 어레이 형태로 배치되어, 동시에 입력 및 촉각 출력이 가능한 것을 특징으로 하는, 비접촉식 입출력 인터페이스 장치.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 가변 자기력 발생부는 터치 스크린 하단에 설치되며,
    상기 압력 센서는 상기 가변 자기력 발생부 하단에 설치되는 것을 특징으로 하는, 비접촉식 입출력 인터페이스 장치.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 자기력 발생부는 장갑의 제1 단부에 장착되고,
    상기 가변 자기력 발생부는 장갑의 제2 단부에 장착되며,
    상기 압력 센서는 상기 가변 자기력 발생부 하단에 설치되어, 상기 장갑에 의한 입력 및 촉각 출력이 가능한 것을 특징으로 하는, 비접촉식 입출력 인터페이스 장치.
  14. 자기력을 이용한 비접촉식 입출력 인터페이스 방법에 있어서,
    자기력을 발생하는 자기력 발생부를 이용하여 입력을 하는 제1 단계;
    입력에 의해 가변 자기력 발생부에 척력이 작용하고, 압력 센서에 의해 척력을 감지하는 제2 단계;
    상기 압력 센서에 의해 척력이 감지된 경우, 상기 가변 자기력 발생부에 자기력을 발생시키기 위한 펄스 전류를 생성하는 제 3 단계; 및
    상기 생성된 펄스 전류를 상기 가변 자기력 발생부에 공급하는 제4 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 비접촉식 입출력 인터페이스 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 제 2단계에서, 상기 감지된 척력의 크기를 측정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 비접촉식 입출력 인터페이스 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 제 3단계에서, 상기 감지된 척력의 크기에 따라 특정한 펄스 전류를 생성하는 것을 특징으로 하는, 비접촉식 입출력 인터페이스 방법.
  17. 청구항 14에 있어서,
    상기 제 3단계에서 생성되는 펄스 전류는,
    일정 시간마다 동일한 펄스 전류가 반복되는 펄스 패턴인 것을 특징으로 하는, 비접촉식 입출력 인터페이스 방법.
  18. 청구항 14에 있어서,
    상기 제 4단계에서,
    상기 가변 자기력 발생부에 공급하는 펄스 전류의 세기를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는, 비접촉식 입출력 인터페이스 방법.
  19. 청구항 14에 있어서,
    상기 제 2단계에서, 척력이 감지된 압력 센서의 좌표값을 저장하고,
    상기 제 4단계에서, 상기 저장된 좌표값에 위치한 가변 자기력 발생부에 펄스 전류를 공급하는 것을 특징으로 하는, 비접촉식 입출력 인터페이스 방법.
  20. 청구항 14에 있어서,
    시각 정보 및 청각정보를 출력하는 제 5단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 비접촉식 입출력 인터페이스 방법.
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