KR20000050198A - 가속도계의 듀티비의 변화를 이용한 위치정보 입력장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공간상에서 가속도계를 이용하여 위치정보를 입력하는 장치에 관한 것으로, 일반적인 볼이나 광학적 방법을 이용해서 본체와 평면간의 상대변위를 검지하여 위치를 찾는 것이 아니라, 가속도계를 이용해서 회전방향을 감지하여 위치를 찾는 장치를 제공하고, 또한 일반적인 가속도계를 이용한 위치이동이 아닌 일정 듀티에 대한 펄스값의 변화를 계산하여 커서를 이동시키는 장치를 제공한다.

Description

가속도계의 듀티비의 변화를 이용한 위치정보 입력장치 {POSITION INFORMATION INPUTTING DEVICE USING VARIATION OF DUTY RATIO OF AN ACCELEROMETER}

본 발명은, 가속도계의 듀티비의 변화를 이용한 2차원 포인팅 디바이스에 관한 것이다.

일반적으로, 포인팅 디바이스는 표시화면상에서 커서의 위치를 입력하기 위한 장치로, 컴퓨터에 사용되고 있는 대표적인 포인팅 디바이스로서는 마우스를 들 수 있다.

종래는, 포인팅 디바이스를 책상 위 등의 평탄부분에 올려 놓고, 볼이나 광학적 방법에 의해 포인팅 디바이스와 평면과의 상대변위를 검지하며, 상기 변위를 컴퓨터의 스크린상에 표시되는 커서의 변위에 반영시키기 위해 포인팅 디바이스로부터 컴퓨터로의 통신 및 제어를 행하고 있었다.

도 1은 일반적으로 볼을 사용하는 볼 마우스의 내부구성을 나타낸 도면이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 볼 마우스는 볼(1)을 평탄한 표면에 닿게 하여 굴림으로써 볼이 회전하여 마우스의 위치가 이동하도록 되어 있다. 이러한 볼 마우스에서는, 수직 롤러(2)와 수평 롤러(3)가 서로 90^o의 각도로 위치하고, 각각 볼(1)에 맞닿아 있기 때문에, 볼이 회전함에 따라 이들 롤러(2,3)도 회전하게 된다. 여기서, 수직 롤러(2)는 표시화면상에서의 커서의 수직운동에 대응하고, 수평 롤러(3)는 커서의 수평운동에 대응한다.

이들 롤러(2,3)는 엔코더(4)라는 휠에 각각 연결되어 있고, 따라서 롤러가 회전할 때 엔코더(4)도 회전하게 된다. 그러면, 각 엔코더(4)의 회전량, 즉 마우스의 이동량에 비례하는 신호가 각 엔코더로부터 발생되어 마우스 컨트롤러(5)를 통해 컴퓨터로 전달된다. 컴퓨터는 마우스로부터의 신호를 받아 해당하는 표시화면상의 위치에 커서를 표시한다.

한편, 볼 마우스의 꼭대기에는 하나 이상의 클릭 버튼(6,7)이 설치되어 있는데, 이들 클릭 버튼(6,7)을 누르면, 그에 따른 신호가 역시 마우스 컨트롤러(5)를 통해 컴퓨터로 전달되어 클릭상태임을 알리게 된다.

그렇지만, 현재까지의 포인팅 디바이스로서의 마우스는 여러 가지 단점을 가지고 있다.

먼저, 볼을 이용하는 볼 마우스에서는, 본체와 평면과의 기계적인 접촉에 의해 신호가 전달되기 때문에 평면의 표면상태에 따라 신호가 불안정하게 전달될 수 있는 바, 따라서 그 표면의 상태가 좋고 평탄한 일정의 평면이 반드시 필요하다는 문제가 있으며, 볼이나 롤러, 엔코더의 기계적인 구동으로 인해 마우스의 수명이 짧아진다는 문제도 있다.

또, 광학적 방법을 이용한 광학 마우스에서는, 마우스의 감도를 인지하는 고가의 마우스 전용패드를 사용하지 않으면 안되는 바, 이러한 마우스 전용패드를 사용하는 광학 마우스는 이동성이 강조되는 포터블형의 소위 노트북형 퍼스널 컴퓨터에 사용하기 곤란하다는 문제가 있다.

또한, 이들 볼 마우스나 광학 마우스는 반드시 평면에 접촉시켜야 한다거나, 팔과 손목으로 움직여야 하기 때문에, 다른 디바이스에 비해 운동량이 많다는 문제도 있다.

더욱이, 컴퓨터와 스크린이 떨어져 있는 상황하에서 프리젠테이션 등의 작업을 행하기 위해서는, 또 다른 포인팅정보 전달용 장비를 사용해야 한다거나, 부수적으로 포인팅 디바이스를 조작하는 보조 운용자가 더 필요하게 되며, 제반 장비의 조작상 거리의 제한을 받는다는 등의 문제도 있다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해소한 마우스 등의 포인팅 디바이스를 제공하는 것을 목적으로 한다. 즉, 본 발명은 볼 마우스와 같이 기계적인 접촉에 의한 불안정한 신호의 전달을 발생시키지 않고, 수명에 영향을 미치지 않으며, 고가의 패드가 필요없고 평면에 접촉시킬 필요도 없는 포인팅 디바이스를 제공하기 위한 것이다.

또, 본 발명은 2차원 평면 위를 움직이지 않고 공간상을 움직이거나 지지대 위에서 움직이도록 함으로써, 일반적인 포인팅 디바이스와 같은 동작이 필요없고 손목의 움직임만으로 포인트를 조작할 수 있는 포인팅 디바이스를 제공하기 위한 것이다.

도 1은 종래기술에 따른 일반적인 볼 마우스의 구성도,

도 2는 본 발명의 개념에 따른 기준 듀티비 신호와 회전에 의해 발생한 듀티비의 변화를 설명하는 도면,

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 유선 포인팅 디바이스의 구성도,

도 4는 도 3에 나타낸 유선 포인팅 디바이스의 개략적인 블록구성도,

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 포인팅 디바이스의 구성도,

도 6은 도 5에 나타낸 무선 포인팅 디바이스의 개략적인 블록구성도,

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지지대를 이용한 유선 포인팅 디바이스의 구성도,

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지지대를 이용한 무선 포인팅 디바이스의 구성도이다.

＜도면부호의 설명＞

1 --- 볼, 2 --- 수직 롤러,

3 --- 수평 롤러, 4 --- 엔코더,

5 --- 마우스 컨트롤러, 6, 7 --- 클릭 버튼,

11, 11a, 11b --- 가속도계, 12 --- CPU(연산수단),

13 --- 리세트 스위치, 14 --- RF 모듈,

15 --- 안테나, 16 --- 포인팅 디바이스,

17 ---지지대.

상기한 목적을 위해 본 발명은, 명령을 전달하기 위한 클릭 버튼이 한 개 이상 설치되어 있는 포인팅 디바이스에 있어서, 공간상에서의 회전을 감지하는 회전감지수단과, 이 회전감지수단에서 감지한 회전의 듀티비의 변화를 측정하여 회전방향 등을 계산하는 연산수단 및, 이 연산수단에서 계산된 정보 및 상기 클릭 버튼이 눌려지고 있는가 어떤가에 관한 정보를 컴퓨터로 송신하는 제어수단을 구비한 위치정보 입력장치를 제공한다.

이러한 본 발명의 위치정보 입력장치는, 상기 제어수단으로부터의 데이터를 무선신호로 변환하는 무선신호 변환수단과, 이 무선신호 변환수단에 의해 변환된 무선신호를 컴퓨터로 송신하기 위한 안테나를 더 구비하고 있어도 좋다.

또, 본 발명의 위치정보 입력장치는, 공간상에서 기준위치(예컨대, 디스플레이의 중앙 등)를 설정하는 리세트수단을 더 구비하고 있어도 좋다.

본 발명의 특징은, 위치를 생성하기 위해 1축 2개 또는 2축 1개의 가속도계를 이용하고, 이들 가속도계에서 각 좌표는 서로 직각을 이루도록 만들어지며, 일반적인 포인팅 디바이스의 디지털 신호가 아닌 가속도계에서 발생하는 일정한 듀티비의 변화를 가지고 디스플레이의 위치를 설정한다는 점이다. 이 장치에서 생성된 위치값과 클릭 버튼의 신호는 시리얼 포트 또는 PS-2 포트를 통해 컴퓨터로 입력되거나, 혹은 무선신호 변환수단 및 안테나를 통해 무선으로 컴퓨터로 입력된다.

특히, 본 발명은 일반 사용자가 컴퓨터를 사용할 때 가장 많이 느끼는 불편함, 즉 작업 도중에 마우스를 빈번히 사용해야 하고, 그때마다 마우스를 그 표면이 평탄한 일정 평면의 상, 하, 좌, 우로 이동시켜야 하는 불편함을 제거하여, 일정 공간내에서의 자세의 변화를 이용함으로써 작은 공간에서도 포인트 위치를 변화시킬 수 있다. 즉, 손목의 회전 움직임만으로 포인트의 위치를 변화시킬 수 있다.

또, 본 발명의 다른 실시예에서는, 지지대 위에 포인팅 디바이스를 고정시키고 그 위치에서 포인팅 디바이스를 회전시킴으로써 포인트의 위치를 조정할 수 있다. 따라서, 많은 사용자들이 컴퓨터를 사용할 때에 느끼는 불편함, 즉 작업 도중에 마우스를 빈번히 사용해야 하고, 손을 움직여서 마우스를 잡고 작업 공간내의 평면 위를 움직여야 하는 불편함을 해소할 수 있다.

또한, 프리젠테이션 등의 작업시에도, 공간상에서의 포인팅 디바이스로서 본 발명의 장치를 이용할 수 있기 때문에, 지금까지 사용하고 있던 방법, 즉 사용자가 직접 컴퓨터가 설치된 위치로 이동하여 마우스를 움직이거나, 다른 보조 운용자가 마우스나 키보드를 사용하여 포인팅 위치를 조정하는 등의 방법을 이용하지 않고, 프리젠테이션을 하고 있는 사용자가 직접 포인팅 디바이스를 가지고 프리젠테이션과 컴퓨터 운용을 동시에 행할 수 있다.

(실시예)

우선, 본 발명의 실시예를 설명하기에 앞서, 본 발명의 기본적인 개념에 대해 설명하기로 한다.

본 발명에서는, A/D 컨버터를 이용하여 아날로그신호를 디지털신호로 변환하는 일 없이 가속도계의 듀티비의 변화를 측정함으로써 위치를 계산할 수 있다.

즉, MEMS 기술을 이용한 가속도계는 일정한 주기로 신호를 발생시키는데, 이때 신호의 듀티비는 회전값과 비례하여 변화한다. 도 2는 일정한 상태의 기준 듀티비에 대한 한 방향으로의 회전에 의한 듀티비의 변화를 나타내고 있다. 여기서, 듀티비란 1주기의 클록신호(clock8)에 대한 하이레벨(HIGH)일 때의 클록신호(clock9)의 비를 나타내며, 식으로는와 같이 표현할 수 있다. 즉, 기준 듀티비를 기초로 하여 회전에 의한 듀티비의 변화에 의해 회전방향을 알아내고, 이 정보를 CPU로 보내 CPU의 내부 클록에 의해 듀티비의 크기를 측정하며, 이 듀티비의 크기가 설정치 이상이면 실제 커서의 위치이동을 요구하는 것으로 판단하여 커서를 이동시키도록 되어 있다. 그리고, 커서의 이동을 중지시키고자 하면, 리세트 스위치를 이용하여 장치를 기준자세로 회전시킨다. 이것은, 가속도계에 존재하는 가속도값을 위치값으로 변환하여 사용하는 것이 아니라, 이동방향만을 사용함으로써 가능하게 된다.

이하, 첨부된 예시도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따라 본 발명의 위치정보 입력장치를 유선 포인팅 디바이스에 적용시킨 경우의 구성을 나타낸 도면이고, 도 4는 도 3에 나타낸 유선 포인팅 디바이스의 개략적인 블록구성도이다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 이 실시예에 따른 유선 포인팅 디바이스는, 일반 포인팅 디바이스의 좌, 우 클릭 버튼과 같은 역할을 하는 좌, 우 클릭 버튼(6,7)과, 회전을 감지하는 가속도계(회전감지수단; 11), 이 가속도계(11)에서 감지한 회전에 의해 발생한 듀티비의 변화를 측정하여 회전방향을 계산하는 CPU(연산수단; 12), 이 CPU(12)에서 계산된 정보 및 상기 클릭 버튼이 눌려지고 있는가 어떤가에 관한 정보를 컴퓨터로 송신하는 원칩 마이크로컨트롤러로 이루어진 마우스 컨트롤러(제어수단; 5)를 구비하고 있다. 또, 이 유선 포인팅 디바이스에는, 공간상에서 기준위치(예컨대, 디스플레이의 중앙 등)를 설정하는 리세트 스위치(13)가 더 설치되어 있다.

상기 가속도계(11)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, x좌표의 회전을 감지하는 가속도계(11a)와, y좌표의 회전을 감지하는 가속도계(11b)로 분리되어 설치되어 있다.

이때, 가속도계(11a, 11b)는 듀티비를 측정함으로써 간단하게 회전방향을 계산하여 CPU(12)를 통해 마우스 컨트롤러(5)로 보낼 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 포인팅 디바이스의 구성을 나타낸 도면이고, 도 6은 도 5에 나타낸 무선 포인팅 디바이스의 개략적인 블록구성도이다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 이 실시예에 따른 무선 포인팅 디바이스는, 도 3의 유선 포인팅 디바이스와 마찬가지로, 일반 포인팅 디바이스의 좌, 우 클릭 버튼과 같은 역할을 하는 좌, 우 클릭 버튼(6,7)과, 회전을 감지하는 가속도계(회전감지수단; 11), 이 가속도계(11)에서 감지한 회전에 의해 발생한 듀티비의 변화를 측정하여 회전방향을 계산하는 CPU(연산수단; 12), 이 CPU(12)에서 계산된 정보 및 상기 클릭 버튼이 눌려지고 있는가 어떤가에 관한 정보를 컴퓨터로 송신하는 원칩 마이크로컨트롤러로 이루어진 마우스 컨트롤러(제어수단; 5) 및, 공간상에서 기준위치(예컨대, 디스플레이의 중앙 등)를 설정하는 리세트 스위치(13)를 구비하고 있다. 더욱이, 이 무선 포인팅 디바이스에는, 상기 마우스 컨트롤러(5)로부터의 데이터를 컴퓨터로 송신하기 위한 RF 모듈(14)과 안테나(15)가 더 설치되어 있다.

상기 가속도계(11)도, 도 6에 나타낸 바와 같이, x좌표의 회전을 감지하는 가속도계(11a)와, y좌표의 회전을 감지하는 가속도계(11b)로 분리되어 설치되어 있다.

이때, 가속도계(11a, 11b)는 듀티비를 측정함으로써 간단하게 회전방향을 계산하여 CPU(12)를 통해 마우스 컨트롤러(5)로 보낼 수 있다. 그리고, 이 데이터는 RF 모듈(14)을 통해 무선신호로 변환되고, 이 무선신호는 안테나(15)를 통해 컴퓨터로 송신된다.

도 7은 본 발명의 유선 포인팅 디바이스의 또 다른 실시예인, 지지대를 이용한 포인팅 디바이스의 구성도로서, 포인팅 디바이스(16)가 지지대(17)에 의해 소정 높이로 결합된 형태로 되어 있다. 여기서, 포인팅 디바이스(16)와 지지대(17)의 결합은 좌우와 상하의 움직임이 자유롭게 되어 있어서 2축을 기준으로 회전하는 것과 같은 역할을 한다. 이와 같이 회전함으로써, 실제로는 회전에 의한 듀티비의 변화가 생기고, 이 변화를 가속도계가 감지하여 회전방향을 결정할 수 있다.

도 8은 본 발명의 무선 포인팅 디바이스의 또 다른 실시예인 지지대를 이용한 포인팅 디바이스의 구성도로서, 포인팅 디바이스(16)가 지지대(17)에 의해 소정 높이로 결합된 형태로 되어 있다. 여기서도, 포인팅 디바이스(16)와 지지대(17)의 결합은 좌우와 상하의 움직임이 자유롭게 되어 있어서 2축을 기준으로 회전하는 것과 같은 역할을 한다. 이와 같이 회전함으로써, 실제로는 회전에 의한 듀티비의 변화가 생기고, 이 변화를 가속도계가 감지하여 회전방향을 결정할 수 있다. 그리고, 이 신호를 포인팅 디바이스의 앞부분의 안테나(15)를 통해 컴퓨터로 송신할 수 있다.

이상의 실시예에 있어서, 무선 포인팅 디바이스는 프리젠테이션과 같은 작업시에 거리나 공간 등의 제약을 받지 않고 동작하는 장치로 특히 유용하게 활용될 수 있는 것이다.

본 발명은 상술한 각 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위내에서 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 위치정보 입력장치에 의하면, 고정된 위치가 아니라 어느 공간에서도 편리하게 사용할 수 있기 때문에, 비행기나 이동중인 차량 등의 좁은 좌석에서도 정확한 포인팅 제어를 수행할 수 있다. 또, 지지대에 고정시켜 사용할 수도 있기 때문에, 팔을 복잡하게 움직이지 않아도 되고 2차원 공간을 필요로 하지 않으며, 또 프리젠테이션을 수행하는 경우에도 사용자가 직접 컴퓨터 등을 운용할 수 있으므로, 더 한층 큰 효과를 얻을 수 있다. 더욱이, 무선의 경우에는 거리의 제한을 받지 않게 된다.

Claims (5)

1. 명령을 전달하기 위한 클릭 버튼이 한 개 이상 설치되어 있는 포인팅 디바이스에 있어서,

   공간상에서의 회전을 감지하는 회전감지수단과,

   상기 회전감지수단에서 감지한 회전의 듀티비의 변화를 측정하여 회전방향 등을 계산하는 연산수단 및,

   상기 연산수단에서 계산된 정보 및 상기 클릭 버튼이 눌려지고 있는가 어떤가에 관한 정보를 컴퓨터로 송신하는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 위치정보 입력장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어수단으로부터의 데이터를 무선신호로 변환하는 무선신호 변환수단과,

   상기 무선신호 변환수단에 의해 변환된 무선신호를 컴퓨터로 송신하기 위한 안테나를 더 구비한 것을 특징으로 하는 위치정보 입력장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 지지수단에 의해 소정의 높이로 고정되어 사용되는 것을 특징으로 하는 위치정보 입력장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 공간상에서 기준위치를 설정하는 리세트수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 위치정보 입력장치.
5. 제3항에 있어서, 공간상에서 기준위치를 설정하는 리세트수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 위치정보 입력장치.