KR19990040631A

KR19990040631A - 3차원 포인팅 디바이스와 데이터 생성 방법

Info

Publication number: KR19990040631A
Application number: KR1019970061085A
Authority: KR
Inventors: 김현호
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1997-11-19
Filing date: 1997-11-19
Publication date: 1999-06-05

Abstract

본 발명은 컴퓨터 주변기기인 포인팅 디바이스에 있어서, 2차원 평면 공간 내에서 3차원 데이터를 발생시키기 위한 3차원 포인팅 디바이스와 데이터 생성 방법에 관한 것으로, 본 발명의 구성은 포인팅 디바이스의 하부 케이스 좌측 및 우측에 탑재되는 좌측 볼 및 우측 볼; 좌측 볼의 X 방향에 설치된 좌측 볼 X 방향 센서; Y 방향에 설치된 좌측 볼 Y방향 센서; 우측 볼의 X 방향에 설치된 우측 볼 X 방향 센서; 그리고 Y 방향에 설치된 우측 볼 Y 방향 센서로 이루어지며, 본 발명의 다른 구성은, 2차원 평면 직선운동 및 회전운동을 감지하여, 좌측과 우측 각각의 X 좌표, Y 좌표 및 버튼 데이터를 생성하는 단계; 그리고 상기 좌표 및 버튼 데이터로부터 2차원 평면 직선운동이면 2차원 데이터를 처리하고, 회전운동이면 3차원 데이터를 처리하는 단계로 이루어지며, 본 발명의 효과는 3차원 가상 현실 상의 포인팅 디바이스로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 종래의 2차원 평면에서도 호환이 가능하며, 작업자가 오랫동안 피로하지 않은 상황에서 편안하게 입력할 수 있다.

Description

3차원 포인팅 디바이스와 데이터 생성 방법

본 발명은 3차원 포인팅 디바이스와 데이터 생성 방법에 관한 것으로서, 특히 컴퓨터 주변기기인 포인팅 디바이스(Pointing Device)에 있어서 2차원 평면 공간 내에서 3차원 데이터를 발생시키기 위한 3차원 포인팅 디바이스 및 데이터 생성 방법에 관한 것이다.

일반적으로 컴퓨터 시스템의 입력 장치는 동작 실행 명령어나 동작에 필요한 데이터를 입력하는 장치를 말한다. 예를 들어, 사람의 의도를 기계에 전달하기 위한 인터페이스 수단으로 키보드(Keyboard), 마우스(Mouse), 트랙 볼(Track ball), 전자 펜, 디지타이저(Digitizer) 등이 사용되고 있다.

그리고, 상기 마우스나 트랙 볼 등과 같은 입력 장치는 이동한 거리와 방향에 해당하는 2차원 데이터를 이용하여 해당 명령어를 선택할 수 있기 때문에, 위치 변화에 따라 가변되는 2차원 데이터를 검출하는 검출 장치를 필요로 한다.

한편, 포인팅 디바이스는 위치 결정 장치로서 표시 화면상에서 커서의 이동을 제어하는 기구를 말하며, 볼 마우스나 디지타이저 등과 같이 대부분의 경우 조작원이 직접 조작하게 되어 있다.

즉, 포인팅 디바이스는 상기의 볼과 같은 물리적인 검출 장치를 이용하여 위치 변화를 인식하므로, 사용자에 의해 선택된 실행 명령어를 판단하여 해당 동작을 실행할 수 있다.

도 1은 일반적인 2버튼 볼 마우스의 외형을 도시하고 있고, 도 2는 종래의 2차원 마우스의 내부 사시도로서, 내부에 하나의 볼(10)이 탑재되어 있고, X 방향 및 Y 방향 센서에 의해 2차원 평면의 운동을 감지하게 된다.

도 3은 종래의 2차원 마우스의 데이터 생성 방법을 나타내는 동작흐름도로서, 먼저 2차원 평면 직선운동을 감지한 후에(단계 S11), X 좌표, Y 좌표 그리고 버튼 데이터를 생성하고(단계 S12), 결국 상기 X 및 Y 좌표 및 버튼 데이터를 변환 및 처리한 후에 응용 프로그램에 적용하게 된다(단계 S13).

그런데, 최근에 컴퓨터의 환경이 VRML(Virtual reality makeup language) 등 3차원화되는 경향이 가속화되고 있는 실정이다.

종래의 2차원 평면의 포인팅 디바이스는 VRML을 이용한 웹 페이지(Web Page)를 포인팅 할 때, 가상 공간인 3차원 공간을 포인팅 할 수 없고, 만일 3차원 포인팅 디바이스를 물리적 공간 개념에 입각한 채 만든다고 해도 신체의 팔에 무리를 주어 장시간 이용하기 어렵다는 문제점이 있다.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 컴퓨터의 주변 장치에 있어서 2차원 포인팅 디바이스를 사용하여 3차원 공간의 데이터, 예를 들어 3차원 입체 영상을 구현하는 싸이트(Site)를 액세스할 수 있는 3차원 포인팅 디바이스 및 데이터 생성 방법을 제공하기 위한 것이다.

도 1은 종래의 기술에 따른 마우스의 외형도.

도 2는 종래의 기술에 따른 마우스의 내부 사시도.

도 3은 종래의 기술에 따른 2차원 마우스의 데이터 생성 방법의 동작흐름도.

도 4는 본 발명에 따른 포인팅 디바이스의 데이터 생성 방법의 동작 흐름도.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 포인팅 디바이스의 구성도.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 포인팅 디바이스의 동작을 설명하기 위한 좌표계.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 포인팅 디바이스의 외형도.

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 포인팅 디바이스의 구성도.

도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 포인팅 디바이스의 구성도.

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명의 구성은,

포인팅 디바이스에 있어서,

포인팅 디바이스의 하부 케이스 좌측에 탑재되는 좌측 센서부;

상기 하부 케이스 우측에 탑재되는 우측 센서부;

상기 좌측 센서부 및 우측 센서부의 감지 상태를 소정의 데이터로 변환하는 인터페이스 회로부를 구비하며, 상기 좌측 센서부 또는 우측 센서부의 감지 상태에 따라 X 및 Y 방향을 감지하고, 상기 좌측 센서부와 우측 센서부의 감지 상태에 따라 그 회전을 감지하여 Z 방향으로 감지하도록 한 것을 특징으로 한다.

또한 상기 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명의 다른 구성은,

좌측 센서부 및 우측 센서부를 포함하는 포인팅 디바이스의 데이터 생성 방법에 있어서,

2차원 평면 직선운동 및 회전운동을 감지하여, 좌측과 우측 각각의 X 좌표, Y 좌표 및 버튼 데이터를 생성하는 단계; 그리고

상기 좌측과 우측 각각의 X 좌표, Y 좌표 및 버튼 데이터로부터 2차원 평면 직선운동이면 2차원 데이터를 처리하고, 회전운동이면 3차원 데이터를 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부한 도면을 참고로 하여, 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다.

도 5를 참고로 하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 포인팅 디바이스의 구성은, 포인팅 디바이스의 하부 케이스(20) 좌측에 탑재되는 좌측 볼(30); 상기 하부 케이스(20) 우측에 탑재되는 우측 볼(40); 상기 좌측 볼(30)의 X 방향에 설치된 좌측 볼 X 방향 센서(31); 상기 좌측 볼(30)의 Y 방향에 설치된 좌측 볼 Y 방향 센서(32); 상기 좌측 볼(30)의 측면에 설치된 좌측 볼 제1 지지대(33); 상기 우측 볼(40)의 X 방향에 설치된 우측 볼 X 방향 센서(41); 상기 우측 볼(40)의 Y 방향에 설치된 우측 볼 Y 방향 센서(42); 그리고 상기 우측 볼(40)의 측면에 설치된 우측 볼 제2 지지대(43)로 이루어진다.

도 7을 참고로 하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 3차원 포인팅 디바이스는 포인팅 디바이스의 상부 케이스 측면에 형성되는 3차원 동작 버튼(50)이 상기 도 5의 제1 실시예의 구성에 추가된 것을 특징으로 한다.

도 8을 참고로 하여, 본 발명의 제3 실시예에 따른 3차원 포인팅 디바이스의 구성은, 포인팅 디바이스의 하부 케이스(20) 좌측에 탑재되는 좌측 볼(30); 상기 하부 케이스(20) 우측에 탑재되는 우측 볼(40); 상기 좌측 볼(30)의 X 방향에 설치된 좌측 볼 X 방향 센서(31); 상기 좌측 볼(30)의 Y 방향에 설치된 좌측 볼 Y 방향 센서(32); 상기 우측 볼(40)의 X 방향에 설치된 우측 볼 X 방향 센서(41); 상기 우측 볼(40)의 Y 방향에 설치된 우측 볼 Y 방향 센서(42); 상기 하부 케이스(20)의 중앙에 형성되는 절환 스위치(60)로 이루어진다.

도 9를 참고로 하여, 본 발명의 제4 실시예에 따른 3차원 포인팅 디바이스의 구성은, 포인팅 디바이스의 하부 케이스(20) 좌측에 탑재되는 좌측 볼(30); 상기 하부 케이스(20) 우측에 탑재되는 우측 볼(40); 상기 좌측 볼(30)의 X 방향에 설치된 좌측 볼 X 방향 센서(31); 상기 좌측 볼(30)의 Y 방향에 설치된 좌측 볼 Y 방향 센서(32); 상기 좌측 볼(30)의 측면에 설치된 좌측 볼 제1 지지대(33); 상기 우측 볼(40)의 Y 방향에 설치된 우측 볼 Y 방향 센서(42); 상기 우측 볼(40)의 측면에 설치된 우측 볼 제2 지지대(43); 그리고 상기 우측 볼(40)의 X 방향에 설치된 제3 지지대(53)로 이루어진다.

그리고 도 4를 참고로 하여, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 포인팅 디바이스의 데이터 생성 방법은, 평면 직선운동 및 회전운동을 감지하는 단계(S21); 좌측과 우측 각각의 X 좌표, Y 좌표 및 버튼 데이터를 생성하는 단계(S22); 상기 좌측과 우측 각각의 X 좌표, Y 좌표로부터 회전운동인지를 판단하는 단계(S23); 상기 회전운동 판단단계(S23)에서 회전운동이 아니면, 2차원 데이터를 처리하는 단계(S24); 그리고 상기 회전운동 판단 단계(S24)에서 회전운동이면, 3차원 데이터를 처리하는 단계(S25)로 이루어진다.

상기 구성에 의한 본 발명의 실시예에 따른 3차원 포인팅 디바이스 및 데이터 생성 방법의 작용은 다음과 같다.

본 발명은 사람에게 편안한 상태의 면, 즉 2차원 평면 공간에서 포인팅 디바이스를 운영하면서 2차원 가상 좌표에 맞는 데이터를 생성하기 위한 방법으로서, 좌우 상하로 움직이는 2차원 좌표와 2차원 포인팅 디바이스의 원운동, 즉 회전 운동을 좌표화하게 된다. 즉, 사람 손의 움직임이 없이 세 개의 좌표를 가진 가상 3차원 공간을 액세스할 수 있게 된다.

다시 말하면, 종래의 2차원 포인팅 디바이스인 마우스의 X 및 Y 좌표에 Z 좌표값을 발생시킴으로써, 2차원 평면 공간 내의 좌우전후의 선적 움직임에 물리적으로 동적 움직임을 추가시킨다. 예를 들어, 포인팅 디바이스의 좌회전은 수직 좌표의 감소, 우회전은 수직좌표의 증가를 의미하며, 일단 위치가 수직적으로 정형화된 후에는 종래의 좌우상하의 움직임으로 접근하면서 포인팅하게 된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 포인팅 디바이스는 좌측 볼(30)이 포인팅 디바이스의 하부 케이스(20) 좌측에 탑재되고, 우측 볼(40)이 포인팅 디바이스의 하부 케이스(20) 우측에 탑재된다.

그리고, 좌측 볼 X 방향 센서(31)는 상기 좌측 볼(30)의 X 방향에 설치되고, 좌측 볼 Y 방향 센서(32)는 상기 좌측 볼(30)의 Y 방향에 설치되며, 제1 지지대(33)는 상기 좌측 볼(30)의 측면에 설치되게 된다.

그리고, 우측 볼 X 방향 센서(41)는 상기 우측 볼(40)의 X 방향에 설치되고, 우측 볼 Y 방향 센서(42)는 상기 우측 볼(40)의 Y 방향에 설치되며, 제2 지지대(43)는 상기 우측 볼(40)의 측면에 설치되게 된다.

도 6은 3차원 포인팅 디바이스의 동작을 설명하기 위한 좌표계이다. 도 6을 참고로 하여, 2차원 평면인 X축과 Y축만을 보았을 때, 1사분면(①) 방향으로 좌측 볼(30)의 X 좌표와 Y좌표가 우측 볼(40)과 동시에 양의 방향(+)을 가리킨다면, 이때 좌표의 증가는 2차원 평면의 우상 방향이 된다. 또한 2사분면(②), 3사분면(③), 4사분면(④)도 마찬가지 원리로 움직이게 된다.

그러나 포인팅 디바이스가 상기 좌우 볼을 중심으로 회전을 하게 된다면, 회전각의 펄스가 서로 다른 값을 가지게 되고, 이것이 Z 좌표값을 나타내게 된다.

예를 들어, 상기 좌측 볼(40)의 X 좌표(RX)가 0보다 크고, Y 좌표(RY)는 0 보다 작고, 동시에 우측 볼(30)의 X 좌표(LX)는 0 보다 작고, Y 좌표(LY)는 0 보다 큰 펄스가 이루어지면 마우스의 오른쪽 회전을 의미하게 된다. 이때 상기 Z 좌표값은 좌측 볼의 X 좌표(RX) 만큼을 X 좌표(RX)가 아닌 Z 좌표값을 증가시키게 된다.

또한, 상기 좌측 볼(40)의 X 좌표(RX)가 0보다 작고, Y 좌표(RY)는 0 보다 크고, 동시에 우측 볼(30)의 X 좌표(LX)는 0 보다 크고, Y 좌표(LY)는 0 보다 작은 펄스가 이루어지면 마우스의 왼쪽 회전을 의미하게 된다. 이때, 상기 Z 좌표값은 좌측 볼의 X 좌표(RX) 만큼을 X 좌표(RX)가 아닌 Z 좌표값을 감소시키게 된다.

다시 말해서, 상기 좌우측 볼이 동시에 같은 방향으로 움직이는 상황의 경우에는 종래의 직선운동인 2차원 X, Y 값이 나오게 되지만, 그렇지 않을 경우에는 회전운동으로서 Z 좌표값이 나오게 된다.

여기에서, 상기 포인팅 디바이스가 역으로 바뀌지 않도록, 상기 볼의 중심으로부터 회전 각도를 제한을 두어야 하는데, 오른손잡이의 경우 우측 한계 60도, 좌측 한계 45도 정도이다. 이때 왼손잡이일 경우에는 반대가 된다.

한편, 도 7은 3차원 포인팅 디바이스의 제2 실시예로서, 포인팅 디바이스 케이스 측면에 별도의 3차원 동작 버튼(50)을 추가로 형성하는 것을 도시하고 있다. 여기에서, 상기 3차원 동작 버튼(50)을 누른 상태에서 Z축을 감지할 수 있다.

즉, 도 7의 제2 실시예는 도 5의 제1 실시예의 구성에 상기 3차원 동작 버튼(50)을 추가로 형성하여, 상기 도 6의 포인팅 디바이스의 동작과 동일하게 상기 3차원 동작 버튼(50)을 누른 상태에서만 Z축을 감지하게 된다.

한편, 도 8은 3차원 포인팅 디바이스의 제3 실시예로서, 포인팅 디바이스 케이스의 하부에 별도의 절환 스위치(60)를 추가로 형성하는 것을 도시하고 있다. 여기에서, 상기 절환 스위치(60)가 좌측(L)으로 설정된 경우에는 좌측볼(30)의 움직임은 X, Y 방향의 데이터를 나타내고, 우측볼(40)의 상하 움직임과 상기 좌측볼(30)의 상하 움직임을 조합한 것이 Z 방향의 데이터를 나타내게 된다.

이와는 반대로 절환 스위치(60)가 우측(R)으로 설정된 경우에는 우측볼(40)의 움직임은 X, Y 방향의 데이터를 나타내고, 좌측볼(30)의 상하 움직임과 상기 우측볼(40)의 상하 움직임을 조합한 것이 Z 방향의 데이터를 나타내게 된다.

한편, 도 9는 3차원 포인팅 디바이스의 제4 실시예로서, 도 5와 비교하여 우측볼(40)의 X 방향 센서의 위치에 제3의 지지대(53)가 형성되어 있는 것을 도시하고 있다. 여기에서는 좌측볼(30)의 X 방향 센서(31)는 X 방향을 감지하고, Y 방향 센서(32)는 Y 방향을 감지하며, 상기 좌측볼(30)의 Y 방향 센서(32)와 우측볼(40)의 Y 방향 센서(42)의 조합에 의해 Z 방향의 움직임을 감지하게 된다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1 내지 제4 실시예에 따른 3차원 포인팅 디바이스의 데이터 생성 방법은, 먼저 평면 직선운동 및 회전운동을 감지하고(S21), 다음에 좌측과 우측 각각의 X 좌표, Y 좌표 및 버튼 데이터를 생성하게 된다(S22).

다음에 상기 좌측과 우측 각각의 X 좌표, Y 좌표로부터 회전운동인지를 판단하고(S23), 상기 회전운동 판단단계(S23)에서 회전운동이 아니면, 2차원 데이터를 처리하며(S24), 상기 회전운동 판단 단계(S24)에서 회전운동이면, 3차원 데이터를 처리하게 된다(S25).

결국, 볼 2개를 사용하여 회전과 평면 운동을 구분할 수 있는 3차원 포인팅 디바이스를 구현하고, 또한 2차원 평면 내에서 물리적 회전운동을 통한 3차원 데이터를 얻어내는 방법에 의해 좌우 버튼신호와 X, Y, Z의 세 개의 좌표를 얻을 수 있고, 이것을 응용프로그램에 적용하게 된다.

본 발명의 효과는 3차원 가상 현실(Virtual reality) 상의 포인팅 디바이스로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 종래의 2차원 평면에서도 호환이 가능하며, 작업자가 오랫동안 피로하지 않은 상황에서 편안하게 입력할 수 있는 3차원 포인팅 디바이스와 데이터 생성 방법을 제공할 수 있다.

Claims

포인팅 디바이스에 있어서,

포인팅 디바이스의 하부 케이스 좌측에 탑재되는 좌측 센서부;

상기 하부 케이스 우측에 탑재되는 우측 센서부;

상기 좌측 센서부 및 우측 센서부의 감지 상태를 소정의 데이터로 변환하는 인터페이스 회로부를 구비하며, 상기 좌측 센서부 또는 우측 센서부의 감지 상태에 따라 X 및 Y 방향을 감지하고, 상기 좌측 센서부와 우측 센서부의 감지 상태에 따라 그 회전을 감지하여 Z 방향으로 감지하도록 한 것을 특징으로 하는 3차원 포인팅 디바이스.
제1항에 있어서,

상기 좌측 및 우측 센서부의 중심으로부터의 회전각도는, 오른손잡이는 좌측한계 45도, 우측한계는 60도 이며, 왼손잡이는 좌측한계 60도, 우측한계는 45도인 것을 특징으로 하는 3차원 포인팅 디바이스.
제1항에 있어서,

상기 포인팅 디바이스의 상부 케이스 측면에 형성되는 3차원 동작 버튼을 더 포함하여, 상기 3차원 동작 버튼이 눌려진 상태에서 Z 방향의 움직임을 감지하는 것을 특징으로 하는 3차원 포인팅 디바이스.
제1항에 있어서,

상기 하부 케이스에 형성되는 절환 스위치를 더 포함하여, 상기 절환 스위치가 좌측으로 설정된 경우에는 상기 좌측 센서부의 움직임은 X, Y 방향의 데이터를 나타내고, 상기 우측 센서부의 상하 움직임과 상기 좌측 센서부의 상하 움직임을 조합한 것이 Z 방향의 데이터를 나타내도록 하며, 상기 절환 스위치가 우측으로 설정된 경우에는 상기 우측 센서부의 움직임은 X, Y 방향의 데이터를 나타내고, 상기 좌측 센서부의 상하 움직임과 상기 우측 센서부의 상하 움직임을 조합한 것이 Z 방향의 데이터를 나타내도록 하는 것을 특징으로 하는 3차원 포인팅 디바이스.
제1항에 있어서,

상기 좌측 센서부와 상기 우측 센서부 중 어는 하나는,

상기 센서부의 X 방향에 설치된 좌측 X 방향 센서;

상기 센서부의 Y 방향에 설치된 좌측 Y 방향 센서를 구비하며,

다른 하나는, 상기 센서부의 Y 방향에 설치된 우측 Y 방향 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 포인팅 디바이스.
좌측 센서부 및 우측 센서부를 포함하는 포인팅 디바이스의 데이터 생성 방법에 있어서,

2차원 평면 직선운동 및 회전운동을 감지하여, 좌측과 우측 각각의 X 좌표, Y 좌표 및 버튼 데이터를 생성하는 단계; 그리고

상기 좌측과 우측 각각의 X 좌표, Y 좌표 및 버튼 데이터로부터 2차원 평면 직선운동이면 2차원 데이터를 처리하고, 회전운동이면 3차원 데이터를 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 포인팅 디바이스의 데이터 생성 방법.
제6항에 있어서,

상기 좌측 및 우측 센서부가 동시에 같은 방향으로 움직일 경우에는 2차원 X, Y 좌표를 생성하는 것을 특징으로 하는 3차원 포인팅 디바이스의 데이터 생성 방법.
제6항에 있어서,

상기 좌측 센서부의 X 좌표가 0보다 크고, Y 좌표는 0보다 작고, 상기 우측 센서부의 X 좌표가 0보다 작고, Y 좌표는 0보다 큰 경우에 상기 좌측 센서부의 X 좌표를 Z 좌표로 하여 마우스가 오른쪽으로 회전하는 것을 특징으로 하고,

상기 좌측 센서부의 X 좌표가 0보다 작고, Y 좌표는 0보다 크고, 상기 우측 센서부의 X 좌표가 0보다 크고, Y 좌표는 0보다 작은 경우에 상기 좌측 센서부의 X 좌표를 Z 좌표로 하여 상기 마우스가 왼쪽으로 회전하는 것을 특징으로 하는 3차원 포인팅 디바이스의 데이터 생성 방법.