KR20000069868A - 데이터 입력 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 회전 가능 볼(1) 및 상기 볼(1)의 회전을 검출하는 회전 검출 수단(4)을 포함하는 데이터 입력 장치는, 상기 볼(1)상의 또는 내의 소정의 위치에 제공되는 적어도 하나의 제1상호 작용 수단(2)과, 상기 볼(1) 둘레의 소정의 위치에 제공되는 적어도 하나의 제2상호 작용 수단(3)을 포함하고, 상기 제1 및 제2상호 작용 수단(2; 3)은 상기 볼(1)을 회전시키는데 필요한 힘이 상기 제1 및 제2상호 작용 수단(2; 3) 사이의 위치 관계에 의존하도록 힘을 가하기 위해 상호 작용할 수 있는 것을 특징으로 한다. 따라서, 볼은 소정의 한정된 수의 상태를 취할 수 있고, 사용자는 이러한 상태들을 취하는 볼을 감지 및 바람직하게는 들을 수 있다.

Description

데이터 입력 장치{DATA INPUT DEVICE}

예컨대, 키보드 또는 누름 버튼 배열(push button array)과 같은 전자 장치에 데이터를 수동 입력하기 위한 다양한 형태의 장치가 공지되어 있다. 사용자에게 정보를 제공하고 사용자와 전자 장치의 상호 작용을 돕기 위해 디스플레이 스크린을 사용하는 전자 장치의 출현으로, 스크린의 강조부(예컨대, 커서 또는 포인터)가 조작될 수 있게 하는, 즉, 스크린상의 원하는 위치로 이동될 수 있게 하는 데이터 입력 장치를 제공하는 것이 중요하게 되었다. 이러한 형태의 공지된 데이터 입력 장치는 마우스이다.

마우스는 일반적으로 하우징내에 회전 가능하게 지지되는 볼을 포함하고, 여기에서 볼이 하우징 아래의 표면과 마찰 접촉하여 유지되기 때문에, 사용자에 의한 하우징의 이동이 볼의 회전을 초래한다. 볼의 회전은 2개의 다른 방향으로 회전을 측정하는 센서 소자에 의해 검출된다. 이러한 2개의 방향으로의 볼의 이동은 2차원 디스플레이 스크린상에서의 커서 또는 포인터의 이동으로 해석된다.

기본적으로 동일한 원리에 따라서 동작하는 입력 장치는 소위 트랙 볼이다. 트랙 볼은 또한 하우징내의 회전 가능 볼로 이루어지며, 여기에서 볼의 회전이 검출되지만, 차이점은 트랙 볼의 경우에는 하우징이 이동되지 않고 볼 자체가 사용자에 의해 직접 조작된다는 것이다. 이것은 마우스를 이동하는데 공간이 불필요하다는 이점을 가진다. 결국, 트랙 볼은 사용 가능한 공간이 경제적으로 사용되어야 하는 장치, 즉, 랩톱 컴퓨터와 같은 휴대용 장치에 특히 바람직하다.

볼의 회전 운동을 측정하는 다양한 기술이 공지되어 있다. 그중 하나는 볼과 접촉하여 볼의 다른 회전 방향을 픽업하도록 지향되는 롤러를 제공하는 것이다. 롤러의 회전은 예컨대, 롤러가 유지되는 샤프트에 부착되는 주사 디스크의 광학 측정을 통해 평가된다.

WO-94/22071호에 도시되어 있는 바와 같이, 볼 회전을 직접 측정하는 광학 방법을 제공하는 것도 또한 가능하다. 이 문서에 따르면, 볼은 복수의 오목 반사기로 덮여짐으로써 골프공과 유사하게 된다. 볼의 주변에 광 송수신 수단이 제공되어, 볼로부터의 가변적인 반사가 볼의 회전을 검출하는데 사용된다. 볼은 투명층으로 덮여짐으로써 원활하게 회전할 수 있게 된다. 유사한 방법이 DE-30 45 133 A1호에 도시되어 있다.

더욱이, 회전 거리의 정확한 측정을 위한 시스템이 DE-39 12 354 A1호로부터 공지되어 있으며, 여기에서는 회전 가능 볼에 적어도 2개의 영구 자석이 제공되며, 상기 자석은 0이 아닌 각도로 서로 교차한다. 홀 센서와 같은 적어도 2개의 자석 센서가 볼 주변에 제공됨으로써 자계의 변화에 기초하여 볼의 회전을 측정한다.

전술한 시스템은 커서 또는 포인터가 스크린상의 임의의 원하는 포인트로 이동될 수 있음으로써 그 포인트와 관련된 명령을 선택하고, 사용자가 버튼 또는 키를 작동시킴으로써 장치가 상기 명령을 실행하게 하는 것을 특징으로 한다. 이러한 명백한 이점은 가시 조건이 저해될 때, 즉, 사용자가 스크린을 명확하게 보지 못할 때, 결점으로 변화한다. 이것은 예컨대, 외부에서 직사광선 아래에 휴대용 전자 장치를 사용할 때와 같은 경우일 수 있다. 이것은 또한 사용자가 맹인인 경우일 수도 있다. 반면에, 맹인은 소정 횟수만큼 공지된 위치의 키를 누름으로써 원하는 명령이 실행되게 할 수 있고, 회전 볼형 입력 장치가 맹인에 의해 사용되기에는 통상 부적합하다는 사실에 기인하여, 간단하게 키보드 및 누름 버튼 배열이 맹인에 의해 종종 사용될 수 있다.

DE-41 40 780 C2호는 사용자에게 촉감 피드백을 제공하는 입력 장치를 개시하고 있다. 설명되어 있는 입력 장치는 사용자가 자신의 손을 놓는 영역의 일부가 버튼의 배열로 덮여지고 그 높이가 스크린상의 포인터 위치에 응답하여 조정될 수 있다는 것만으로 마우스에 필적된다. 그것에 의해, 사용자는 버튼 배열내의 상승된 버튼의 위치에 의해 스크린 포인터의 위치를 「감지」할 수 있다. 이러한 시스템은 상승될 수 있는 버튼을 필요로 하고, 스크린 제어 시스템으로부터의 피드백을 필요로 하며, 더욱이 많은 공간을 차지하기 때문에, 복잡하다.

DE-38 28 416 C2호는 전자 장치를 수동으로 제어하는 장치를 개시하고 있다. 이 문서는 테이프 플레이어의 예를 제공하며, 트랙 볼이 테이프 위치를 조정하고 스크린상에서 커서를 이동시키는데 선택적으로 사용된다. 트랙 볼은 볼 및 롤러를 포함하며, 롤러의 샤프트는 브레이크에 접속된다. 브레이크는 스크린으로부터 또는 테이프 조정 수단으로부터 피드백되는 정보에 응답하여 가동됨으로써, 사용자가 주어진 위치에서의 볼의 저항을 감지하게 한다. 예를 들어, 커서가 스크린의 에지에 도달할 때 양(兩) 브레이크가 작동될 수 있으므로, 사용자는 에지를 「감지」한다. 앞의 경우에서와 같이, 이 장치는 또한 상당히 복잡하게 되고, 브레이크들은 충분한 공간을 필요로 한다.

JP-62-75830호는 회전 볼용의 브레이크를 포함하는 마우스를 개시하고 있다.

복잡성 및 공간의 사용에 기인하여, 이러한 입력 장치들은 소형화에 적합하지 않으므로, 특히 셀룰러폰과 같은 소형 휴대용 장치에 쉽게 적용될 수 없다. 그러나, 소형 휴대용 장치의 분야는 트랙 볼이 4 방향 키보다 공간을 더 적게 필요로 하도록 배열될 수 있기 때문에, 트랙 볼 입력 장치의 응용에 매우 유망하다. 이것은 키가 충분한 영역과 서로로부터 충분한 거리를 가져야 하지만, 사용자가 동시에 여러 개의 키를 누르는 위험 없이 각각의 키를 작동시키기가 어렵다는 사실에 기인한다.

본 발명은 데이터 입력 장치에 관한 것으로, 특히 트랙 볼과 같은 회전 볼형의 데이터 입력 장치에 관한 것이다.

도 1은 상호 작용 수단이 기계적 상호 작용에 기초하여 동작하는 본 발명의 일 실시예의 개략도.

도 2는 상호 작용 수단이 자기적 상호 작용에 기초하여 기능하는 본 발명의 다른 실시예의 개략도.

도 3은 도 2에 도시되어 있는 볼내에 포함되는 자석을 유지하는 구조의 사시도.

도 4는 광학 회전 검출기를 사용하는 본 발명의 일 실시예의 개략도.

본 발명의 목적은 사용자가 볼을 회전시킬 때 스크린상의 포인터를 시청해야만 하는 것이 아니고, 구조가 간단하며 쉽게 소형화될 수 있는 회전 볼형 데이터 입력 장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적은 회전 가능 볼과 상기 볼의 회전을 검출하는 회전 검출 수단을 포함하는 데이터 입력 장치에 있어서, 상기 볼상 또는 내의 소정의 위치에 제공되는 적어도 하나의 제1상호 작용 수단과, 상기 볼의 주변의 소정의 위치에 제공되는 적어도 하나의 제3작용 수단을 포함하고, 상기 제1 및 제2상호 작용 수단은 상기 볼을 회전시키는데 필요한 힘이 상기 제1 및 제2상호 작용 수단간의 위치 관계에 의존하도록 힘을 가하기 위해 상호 작용할 수 있는 것을 특징으로 하는 데이터 입력 장치에 의해 해결된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 제1상호 작용 수단은 볼상의 공동이지만, 제2상호 작용 수단은 상기 공동과 기계적으로 맞물리는 스프링 소자이다. 다른 바람직한 실시예에 따르면, 제1상호 작용 수단은 볼의 내부에 배치되는 영구 자석이지만, 제2상호 작용 수단은 볼의 주변에 제공되는 자석들이다. 이러한 후자의 자석들은 바람직하게는 자계의 강도가 제어될 수 있는 전자석이다. 더욱 이점이 있는 실시예들은 종속항에서 설명된다.

2개의 상호 작용 수단간의 상호 작용에 기인하여, 사용자는 분리된 상태 사이의 볼의 이동을 감지, 바람직하게는 들을 수 있으며, 이러한 분리된 상태는 제1 및 제2상호 작용 수단의 배열에 의해 결정된다. 소자들의 상호 작용으로부터 입력 장치 축을 조작하면서 사용자가 감지하는 힘이 볼상에 그리고 볼 주변에 모두 제공될 때, 간단하고 컴팩트한 구조가 달성될 수 있다.

본 발명은 회전 가능 볼을 포함하는 데이터 입력 수단을 얻으며, 그 볼은 소정 및 한정된 수의 상태를 취할 수 있고, 사용자는 이런 상태들을 취하는 볼을 감지할 수 있다(바람직하게는 들을 수 있다).

본 발명의 특징 및 이점은 첨부한 도면을 참조하여 이하의 발명의 실시예의 상세한 설명으로부터 쉽게 명백해진다.

도 1은 본 발명의 제1실시예를 도시한다. 참조 번호 1은 회전 가능 볼을 나타내고, 참조 번호 2는 볼(1)의 표면내의 공동을 나타내며, 참조 번호 3은 볼(1)의 표면상의 공동(2)과 상호 작용하는 기계적 상호 작용 수단(결합 수단)을 나타내고, 참조 번호 4는 볼(1)의 회전량을 검출하는 회전 검출 수단을 나타낸다. 기계적 상호 작용 수단(3)은 바람직하게는 스프링(32)에 부착되는 볼(31)로 이루어진다.

회전 검출 수단(4)은 회전 평가 회로(도시 생략)에 접속되며, 이 검출기(4)에 의해 검출되는 볼(1)의 회전량은 전기 신호로 변환되어, 차례로 현재 설명되는 실시예에서 장착되는 전자 장치에 입력으로서 제공된다. 도 1에 도시되어 있는 구조는 하우징(도시 생략)내에 포함됨으로써, 트랙 볼 또는 마우스와 같은 회전 볼형의 데이터 입력 수단을 구성한다.

도 1에 도시되어 있는 볼(1)이 동일 도면에 도시되어 있는 위치, 즉, 스프링(32)에 의해 눌러진 소형 볼(31)이 공동(2)내에 유지되는 위치로부터 회전될 때, 사용자는 임의의 양의 기계적인 저항을 감지한다. 반면에, 상기 볼(31)이 주어진 공동(2)내의 위치로 하강하지 않는 경우, 볼(1)을 회전시키는데 필요한 힘은 볼(31)이 공동(2)중 하나내에 있는 경우보다 작아진다. 또한, 볼(31)중 하나가 공동(2)의 에지(21)에 도달하는 경우, 볼(31)은 공동(2)내의 위치로 스냅(snap)된다. 이러한 스냅 결합은 볼(1)을 조작하는 사용자에 의해 쉽게 감지될 수 있고, 바람직하게는 볼(31)의 위치로의 스냅은 가청 클릭을 유도한다. 이런 방법으로, 사용자는 회전하는 볼(1)의 이동을 감지 및 들을 수 있다.

기계적 상호 작용 수단(3)과 공동(2)이 결합되는 상태의 수는 유한하고, 볼(1)의 표면상의 공동(2)의 수에 의해서 뿐만 아니라 원주(1)를 따라서 배치된 상호 작용 수단(3)의 수에 의해 결정된다. 상태의 수는 또한 공동 및 결합 수단의 상대적인 기하학적 배치에 의해서 뿐만 아니라 공동과 결합 수단이 배치되는 대칭성에 의해서도 결정된다. 바람직하게는, 상호 작용 수단(3)에 의해 유지되는 볼이 공동(2)에 결합되는 이러한 한정된 상태의 수는 현재 설명되는 실시예의 데이터 입력 수단이 사용되는 전자 장치의 디스플레이 스크린상에 제공되는 상태의 수에 대응한다. 특히, 스크린은 예컨대, 커서가 스크린상의 n개의 위치로 이동될 수 있는 메뉴를 나타낼 수 있으며, 여기에서 n은 정수이다. 이 경우에, 도 1에 도시되어 있는 입력 장치가 또한 n개의 상태를 취할 수 있는 것이 바람직하다. 이 경우에, 사용자는 회전하는 볼(1)이 하나의 위치에서 다른 위치로 이동할 때 직접 「감지」할 수 있다(및 들을 수 있다). 스크린상의 커서(또는 포인터 성분)가 취해질 수 있는 상태의 수와 볼(1)이 취할 수 있는 상태의 수 사이의 이러한 대응 관계가 바람직할 지라도, 본 발명은 그러한 대응 관계에 제한되지는 않는다. 오히려, 볼(1)이 취할 수 있는 상태의 수가 커서가 스크린상에서 취할 수 있는 상태의 수보다 크거나 작은 경우도 동등하게 가능하다.

더욱이, 도 1에 도시되어 있는 볼(1)은 자체의 표면에서 공동(2)의 규칙적인 배열을 가지며, 즉, 공동(2)은 대칭적인 방식으로 배열된다. 그러한 배열은 볼(1)이 스냅할 수 있는 개별 상태가 볼(1)의 회전의 동일 구간에서 나타나기 때문에 이점이 있지만, 본 발명은 그러한 대칭 배열에 결코 제한되지는 않는다. 그것과 완전히 반대로, 스크린상의 커서의 상태의 특수한 비대칭적인 배열을 반영하는 것을 원하는 경우, 볼 표면상에 공동의 비대칭적인 배열을 제공하는 것도 또한 가능하므로, 회전하는 볼(1)의 이동이 스크린상의 커서의 이동에 밀접하게 대응한다. 또한, 도 1은 회전하는 볼(1)에 대하여 대칭적으로 배열되는 2개의 기계적 결합 수단(3)을 도시한다. 그러나, 하나의 기계적 결합 수단(3)만을 가지거나 2 이상의 기계적 결합 수단(3)을 가지는 것도 또한 동등하게 가능하다. 더욱이, 복수의 그러한 결합 수단은 반드시 임의의 대칭 방식으로 배열되어야 할 필요는 없다.

볼(1)상의 공동(2)의 대칭적인 배열 및 볼에 대하여 기계적 결합 수단(3)의 대칭적인 배열에 기인하여, 도 1에 도시되어 있는 시스템은 6개의 상태를 취할 수 있으며, 여기에서 볼(1)의 공동중 하나는 도면의 상향 외부에 면하는 측면에 대향하는 볼(1)의 측면상에 위치되기 때문에, 도면에 도시되어 있지 않음에 유의하라.

도 1의 볼(1)은 회전 볼형 입력 장치에서 잘 공지되어 있는 통상적인 베어링 장치(도시 생략)에 의해 유지될 수 있다. 그러나 바람직하게는, 도 1의 시스템은 볼(1)을 회전 가능한 방법으로 유지하는 목적을 또한 충족시키는 방식으로 기계적 결합 수단(3)을 배치할 수 있기 때문에, 통상적인 베어링 수단을 포함하지 않는다. 환언하면, 기계적 결합 수단(3)은 한편으로는 시스템이 공동(2)과 상호 작용함으로써 취할 수 있는 제한된 상태의 수를 결정하고, 다른 한편으로는 볼(1)에 대한 베어링으로서 기능을 함으로써 이중 기능을 충족시킨다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 회전 검출은 광학 검출 장치에 의해 달성된다. 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 볼(1)의 표면을 향해 광선을 지향시키는 광 가이딩 수단(81)(또는 광 발생 수단)이 제공되어 있다. 공동들은 공동(2)이 도 4의 우측부에 도시되어 있는 바와 같이, 검출기(82)의 반대쪽에 위치되는 경우, 광 가이딩 수단(81)으로부터의 광이 광검출기(82)상으로 집속되는 방식으로 형성된다. 반면에, 볼(1)이 임의의 다른 위치에 있는 경우, 상기 가이딩 수단(81)으로부터의 광은 도 4의 좌측에 도시되어 있는 바와 같이, 광검출기(82)에 도달하지 않는다. 그러므로, 광검출기(82)로부터의 신호는 볼(1)의 회전을 결정 및 측정하는데 사용될 수 있다. 광 가이딩 수단(81)은 원하는 성질을 가지는 공지된 플라스틱 재료로 이루어질 수 있고, 여기에서 상기 가이딩 수단(81)에 광을 공급하는 광원(도시 생략)은 예컨대, 통상적인 키보드 조명과 결합되는 광원일 수 있다. 그러나, 도 4에 도시되어 있는 소자(81)는 도시된 위치에서 광을 발생하는 광원, 예컨대, LED인 경우도 동등하게 가능하다.

그러한 광학 회전 측정 수단은 공동(2)을 이중 방법으로 사용하는 것이 가능하기 때문에, 본 발명에 유리하게 사용될 수 있다. 한편으로 공동(2)은 상기 상호 작용 수단(3)(예컨대, 스프링)과 상호 작용함으로써, 볼(1)이 취할 수 있고 사용자가 볼(1)이 이동할 때 감지할 수 있는 분리 상태를 구성하며, 다른 한편으로 공동(2)은 볼(1)의 회전을 측정하는데 사용될 수 있다. 전술한 상기 상호 작용 수단(3)의 이중 기능(즉, 공동과 상호 작용하고 동시에 볼(1)을 유지하는)이 공동(2)의 이러한 이중 기능과 결합되는 경우, 특히 유리한 구조가 결과로 생성된다. 그러나, 광학 회전 측정 수단의 특징은 전술한 실시예중 어느 하나와 결합될 수 있음에 유의하라.

공동(2)과 상기 상호 작용 수단(3) 사이의 기계적 상호 작용에 기인하는 가청 음성에 추가하여, 광검출기(82)의 출력은 공동이 광검출기(82)를 통과할 때마다 음성 신호, 예컨대, 발신음을 발생할 수 있게 하는데 사용될 수 있다. 이것은 시스템의 성능을 향상시킨다.

전술한 실시예는 제1상호 작용 수단으로서 볼(1)상의 공동(2) 및 제2상호 작용 수단으로서 가요성 결합 수단(3)을 사용한다. 그러나, 본 발명은 그러한 특정 구조에 제한되지는 않는다. 오히려, 다른 실시예에 따르면, 볼(1)이 공동 대신에 돌출부를 포함하는 것이 동등하게 가능하며, 여기에서 돌출부는 볼의 외주 둘레에 제공되는 압축 가능 스프링 소자와 상호 작용한다. 상기 시스템은 전술한 바와 같은 원리, 즉, 볼은 회전되고 있을 때 분리된 다수의 상태로 스냅되고, 상기 상태의 수는 볼의 표면상의 돌출부의 기하학적 구조 및 볼의 외주 둘레에 제공되는 가요성 소자의 기하학적 구조에 의해 결정된다는 원리에 따라 동작한다.

도 2는 제1 및 제2상호 작용 수단 사이에서 다른 상호 작용 원리를 사용하는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한다. 도 1에서와 같이, 참조 번호 1은 회전 가능 볼을 나타내고, 참조 번호 4는 볼(1)의 회전량을 검출하는 회전 검출 수단을 나타낸다. 참조 번호 5는 볼(1)의 내부에 제공되는 영구 자석(51)의 기하학적 구조를 나타낸다. 도 3은 상기 자석(51)을 배열하는 가능한 구조(5)의 사시도를 도시한다.

참조 번호 61은 볼(1)의 표면에 면하여 제공되는 영구 자석을 나타낸다. 참조 번호 62는 소스(71)로부터의 전류의 인가에 의해 조정될 수 있는 자계 강도를 가지는 전자석을 나타낸다. 전자석(62)은 예컨대, 코어(74) 둘레에 감겨있는 코일(73)로 이루어진다. 도 2는 전자석(62)에 의해 생성된 자계 강도가 임의의 원하는 값으로 조정될 수 있도록 소스(71)로부터의 전류가 임의의 원하는 방식으로 제어될 수 있음을 기호로 나타낸 스위치(72)를 또한 도시한다.

도 2에 도시되어 있는 소자들(51, 61)에 관해서는, 양(兩) 소자가 영구 자석일 필요는 없다. 하나의 소자가 영구 자석이고 다른 하나의 소자는 예컨대, 자기적으로 연철로 이루어진 강자성 특성을 나타내는 경우로 충분하다. 각 소자가 자기적으로 상호 작용하는 것만이 중요하다. 그러나, 양(兩) 소자(51, 61)가 전술한 바와 같이, 영구 자석인 것이 바람직하다.

회전 검출기(4)는 기계형, 즉, 볼과 마찰적으로 결합하는 롤러일 수 있으므로, 볼 회전은 롤러가 위치하는 샤프트의 회전으로 변환되거나, 상기 회전 검출기(4)는 자기형, 예컨대, 볼(1)내에 포함되는 자석(51)이 센서에 의해 회전될 때 자속 밀도의 변화를 측정하는 홀 소자 또는 작은 인덕턴스 감지 소자(코일과 같은)일 수 있다. 더욱이, 상기 회전 검출기(4)는 도 4와 관련하여 도시되어 있는 바와 같이, 광학형일 수도 있다.

도 2의 구조는 도 1과 동일한 원리, 즉, 볼(1)을 회전하는데 필요한 힘은 볼내의 영구 자석(51)과 볼 주변에 제공되는 자석(61 또는 62) 사이의 위치 관계에 의존한다는 원리에 따라서 동작한다. 특히, 자석의 북극 및 남극이 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 배열된 경우, 즉, 볼(1)내에서 자석(51)의 북극이 볼의 표면을 향해 지향되거나 자석의 남극이 상기 표면에 면하는 볼 둘레에 제공되는 경우, 도 2에 도시되어 있는 배열은 볼을 다른 위치로 회전시키기를 원할 때 기계적 저항을 유도한다. 다른 한편으로는, 자석(61, 62, 51)이 정렬되어 있지 않는 경우, 볼에 힘이 가해지므로, 그 힘은 정렬내에서 순환된다.

볼내에서의 자석(51)의 방향 및 볼 외부에서의 자석(61)의 방향은 임의적일 수 있음에 유의하라. 예컨대, 도 2에 도시되어 있는 영구 자석(61)이 반전된 경우, 즉, 상기 자석(61)의 북극이 볼의 표면을 향해 면하는 경우, 자석(61)과 자석(51) 사이의 상호 작용은 자석(51)이 반발되게 한다. 이것은 2개의 자석(51)이 자석(61)으로부터 동일한 거리를 유지하는 볼의 안정 상태(즉, 볼이 스냅하는 상태)를 초래한다.

도 2에서의 자석(51)의 배치는 도 1에서의 공동(2)의 배치에 대응한다. 더욱이, 도 2에서의 외부 자석(61, 62)의 배치는 도 1에서의 가요성 결합 수단(3)의 배치에 대응한다. 도 1과 관련하여 이미 설명된 바와 같이, 본 발명은 상호 작용 수단의 임의의 특정 기하학적 구조에 제한되지는 않으므로, 자석들(51, 61, 62)은 대체로 임의의 적절한 방법으로 배열될 수 있다. 또한, 임의의 수의 그러한 자석들이 제공될 수 있다.

상기 자석들 사이에 작용하는 힘은 회전하는 볼(1)을 조작하는 사용자에 의해 감지될 수 있으므로, 사용자는 분리된 다수의 상태를 취하는 볼을 감지할 수 있다. 이것은 도 1과 관련하여 전술한 것과 매우 유사한 상황을 초래하므로, 도 1과 관련하여 논의된 모든 대응 양태는 도 2에 도시되어 있는 실시예에 또한 적용한다.

도 2에 도시되어 있는 배열은 하나의 배열내에 영구 자석(61)과 전자석(62)을 함께 사용하는 예를 도시한다. 이것은 하나의 가능성이다. 영구 자석을 배타적으로 사용하거나 전자석을 배타적으로 사용하는 것도 가능하다. 전자석은 그 자계 강도가 조정될 수 있는 이점을 가진다. 따라서, 적절한 제어 수단(도 2에 스위치(72)로서 개략적으로 도시)을 제공함으로써, 자계 강도는 임의의 원하는 방법으로 조정될 수 있다. 예를 들어, 자계 강도는 도 2의 입력 수단이 장착되어 있는 전자 장치의 스크린상의 특징에 응답하여 조정될 수 있다. 또한, 스냅핑(snapping)의 강도를 조정하는 것이 가능하므로, 사용자는 원하는 강도를 선택할 수 있다.

전자석(62)의 사용은 다른 중요한 이점을 가진다. 코일(73)에 전압 검출 수단(도시 생략)을 접속함으로써, 관통하는 영구 자석(51)이 코일(73)에 유도되는 전압을 차례로 초래하는 자속 밀도의 변화를 야기하므로, 볼(1)의 회전을 측정하는 것이 가능하다. 따라서, 바람직한 실시예에서는, 도 2에 도시되어 있는 회전 검출 수단(4)은 제거되고, 볼(1)의 회전은 전자석(62)의 코일(73)내에 유도되는 전압에 따라서 검출된다.

다른 바람직한 실시예에서는, 전자석(73)의 코일(73)내의 전압 유도가 또한 발신음 또는 클릭과 같은 가청 신호를 발생하는데 사용될 수 있으므로, 사용자는 도 1에 도시되어 있는 배열에 의해 발생된 기계적인 클릭킹과 유사하게 볼(1)의 회전을 또한 청취할 수 있다. 이러한 목적으로, 도 2의 데이터 입력 장치가 장착된 전자 장치는 라우드스피커 및 라우드스피커 제어 수단을 가질 필요가 있고, 상기 라우드스피커 제어 수단은 코일(73)에서 측정된 전압 또는 전압 변화가 특정 조건을 충족할 때마다 상기 라우드스피커가 특정 가청 신호를 발하도록 작동한다.

또 다른 바람직한 실시예에서는, 구조(5)내의 자석(51)은 자기적으로 강철과 같은 자화 가능 재료로 이루어지므로, 자석(51)은 자화되면 영구 자석으로서 작용하지만, 이러한 자화는 충분히 강한 외부 자계를 인가함으로써 변화될 수 있다. 이 자석(51)을 자화 및/또는 자기 제거하는 장치는 자화용 자석과 자기 제거용 AC 자기 소스로 이루어질 수 있다. 이런 방법으로, 볼(1)내의 각각의 자석(51)의 자기 특성이 외부로부터 조정될 수 있기 때문에, 「프로그램 가능」 볼(1)을 얻는 것이 가능하게 된다. 생산중에 원하는 방법으로 볼(1)을 자기적으로 구성하는 것도 또한 가능하며, 여기에서 하나의 특정 구성의 적용이 볼(1)내의 자석(51)에 대한 자화 강도 및 패턴을 간단히 변화시킴으로써 쉽게 변화될 수 있다. 더욱이, 상기 구성은 예컨대, 본 발명의 입력 수단이 포함되는 장치에 포함되는 자화/자기 제거 수단에 의해 미래에 변화될 수 있다. 사용자는 자신의 기호에 따라서 또는 자신이 사용하고 있는 장치 및 프로그램의 요구에 따라서 볼(1)의 자기 구성을 각각 조정할 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 적용예가 설명된다. 현재의 셀 방식 전화는 통상적으로 사용자에게 정보를 디스플레이하는데 사용되는 소형 날짜 스크린을 포함한다. 일반적으로, 그러한 스크린은 예컨대, 특정 버튼을 간단히 누름으로써 저장 및 자동으로 다이얼링될 수 있는 전화 번호의 목록과 같은 메뉴를 디스플레이한다. 이러한 경우에, 사용자는 목록내에 주어진 아이템으로 커서를 이동시켜야 하고, 여기에서 이러한 아이템은 소정의 전화 번호에 대응한다. 예컨대, 태양광에 직접 노출로 인해 사용자가 스크린을 볼 수 없지만, 그럼에도 불구하고 사용자가 습관적으로 스크린상의 아이템의 위치를 안다고 가정하면, 본 발명의 데이터 입력 장치는 커서가 이동되는 스크린을 사용자가 볼 수 없다고 할지라도 사용자가 커서를 원하는 위치로 이동할 수 있게 한다. 예를 들어, 사용자가 원하는 아이템이 아래로 3 스텝 및 좌측으로 1 스텝에 있는 것을 아는 경우, 사용자는 3개의 상태를 통과하였음을 감지할 때까지 본 발명의 볼(1)을 하향으로 회전시킬 수 있으며, 그 후 사용자는 볼을 우측으로 1 스텝 이동시킨다. 사용자는 볼(1)의 이동에 의해 발생되는 클릭 또는 발신음의 수를 동등하게 잘 듣고 카운트할 수 있다. 동시에, 본 발명의 데이터 입력 수단은 스크린상에서 커서를 조작하기 위한 4개의 누름 버튼의 세트와 비교하여 공간을 절약한다.

물론, 본 발명은 그러한 응용예 결코 제한되지는 않으며, 예컨대, 랩톱 컴퓨터, 전자 형성체(electronic organizer)와 같은 팜톱 컴퓨터에, 또는 유사한 장치에 유리하게 사용될 수도 있다.

따라서, 본 발명은 회전 가능 볼을 포함하는 데이터 입력 수단을 얻으며, 여기에서 볼은 소정의 제한된 수의 상태를 취할 수 있고, 사용자는 이러한 상태들을 취하는 볼을 감지 및 바람직하게는 들을 수 있다.

Claims (26)

1. 회전 가능 볼(1) 및 상기 볼(1)의 회전을 검출하는 회전 검출 수단(4; 73)을 포함하는 데이터 입력 장치에 있어서,

   상기 볼(1)상의 또는 내의 소정의 위치에 제공되는 적어도 하나의 제1상호 작용 수단(2; 51)과,

   상기 볼(1) 둘레의 소정의 위치에 제공되는 적어도 하나의 제2상호 작용 수단(3; 61; 62)을 포함하고,

   상기 제1 및 제2상호 작용 수단(2; 51; 3; 61; 62)은 상기 볼(1)을 회전시키는데 필요한 힘이 상기 제1 및 제2상호 작용 수단(2; 51; 3; 61; 62) 사이의 위치 관계에 의존하도록 힘을 가하기 위해 상호 작용할 수 있는 것을 특징으로 하는 데이터 입력 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1상호 작용 수단(2; 51)은 상기 볼(1)의 표면에 제공되는 공동이고, 상기 제2상호 작용 수단(3; 61; 62)은 상기 볼(1)의 표면에 면하여 제공되는 가요성 소자(3)이며, 상기 가요성 소자(3)는 상기 볼(1)의 표면과 접촉하여 상기 표면을 향하여 힘을 가하는 것을 특징으로 하는 데이터 입력 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 가요성 소자(3)는 스프링 장치(32) 및 볼 장치(31)로 이루어지고, 상기 볼 장치(31)는 상기 볼(1)의 표면에 면하는 상기 스프링 장치(32)의 단부에 제공되며, 상기 스프링 장치(32)는 상기 볼(1)의 표면을 향하여 상기 볼 장치(31)를 누르도록 하우징내에서 압축되는 것을 특징으로 하는 데이터 입력 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 제1상호 작용 수단(2; 51)은 상기 볼(1)의 표면에 제공되는 돌출부이고, 상기 제2상호 작용 수단(3; 61; 62)은 상기 볼(1)의 표면에 면하여 제공되는 가요성 소자이며, 상기 가요성 소자는 상기 볼(1)의 표면과 접촉하여 상기 표면을 향하여 힘을 가하는 것을 특징으로 하는 데이터 입력 장치.
5. 제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2상호 작용 수단(3; 61; 62)은 상기 볼(1)을 회전 가능한 상태로 유지하는 베어링을 구성하는 것을 특징으로 하는 데이터 입력 장치.
6. 제2항에 있어서, 상기 볼(1)의 표면을 향하여 광선을 지향시키는 광 가이딩 수단(81)이 제공되고, 공동(2)이 상기 광 가이딩 수단(81) 및 광검출 수단(82)에 대하여 소정의 기하학적 관계에 있을 때, 상기 광 가이딩 수단(81)으로부터의 광이 공동(2)에 의해 상기 광검출 수단(82)으로 집속되는 방식으로 배열되는 광검출 수단(82)이 제공되는 것을 특징으로 하는 데이터 입력 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 광검출 수단(82)으로부터의 출력 신호는 상기 볼(1)의 회전을 검출하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 데이터 입력 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 제1상호 작용 수단(2; 51)은 상기 볼(1)내에 제공되는 제1자기 상호 작용 수단(51)이고, 상기 제2상호 작용 수단(3; 61; 62)은 상기 볼(1)의 표면에 면하여 제공되는 제2자기 상호 작용 수단(61; 62)인 것을 특징으로 하는 데이터 입력 장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 제1자기 상호 작용 수단(51)은 영구 자석인 것을 특징으로 하는 데이터 입력 장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 제1자기 상호 작용 수단(51)은 자기적으로 강성 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 데이터 입력 장치.
11. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 제2자기 상호 작용 수단(61; 62)은 영구 자석인 것을 특징으로 하는 데이터 입력 장치.
12. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 제2자기 상호 작용 수단(61; 62)은 전자석(62)인 것을 특징으로 하는 데이터 입력 장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 전자석(62)은 전류 제어 수단(71, 72)에 접속되어 상기 전자석(62)에 의해 발생되는 자계 강도를 제어하는 것을 특징으로 하는 데이터 입력 장치.
14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 전자석(62)은 코어(74) 둘레에 감겨있는 코일(73)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 데이터 입력 장치.
15. 제14항에 있어서, 상기 코일(73)은 전압 검출 수단에 접속되어 제1자기 상호 작용 수단(51)에 의해 유도되는 전압을 검출하는 것을 특징으로 하는 데이터 입력 장치.
16. 제15항에 있어서, 상기 전압 검출 수단은 제어 수단에 접속되고, 상기 제어 수단은 상기 전압 검출 수단에 의해 측정된 전압이 소정의 조건을 충족할 때 가청 음성을 발생시키는 명령을 발하는 것을 특징으로 하는 데이터 입력 장치.
17. 제14항 내지 제16항중 어느 한 항에 있어서, 상기 코일(73)은 상기 회전 검출 수단(4; 73)을 구성하는 것을 특징으로 하는 데이터 입력 장치.
18. 제8항 내지 제17항중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전 검출 수단(4; 73)은 상기 볼(1)의 표면의 근처에 제공되는 적어도 하나의 측정 코일로 이루어지고, 상기 측정 코일은 전압 검출 수단에 접속되어 상기 제1자기 상호 작용 수단(51)의 이동에 의해 유도되는 전압을 결정하는 것을 특징으로 하는 데이터 입력 장치.
19. 제8항 내지 제17항중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전 검출 수단(4; 73)은 홀 소자인 것을 특징으로 하는 데이터 입력 장치.
20. 제8항에 있어서, 상기 제1 및 제2자기 상호 작용 수단(51, 61, 62)중 하나는 영구 자석인 반면에, 나머지는 자기적으로 연성 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 데이터 입력 장치.
21. 제1항 내지 제20항중 어느 한 항에 있어서, 복수의 제1상호 작용 수단(2; 51)은 상기 볼(1)의 중앙에 대하여 상기 볼(1)상에 또는 내에 대칭적으로 배열되는 것을 특징으로 하는 데이터 입력 장치.
22. 제1항 내지 제21항중 어느 한 항에 있어서, 복수의 제2상호 작용 수단(3; 61; 62)은 상기 볼(1)의 중앙에 대하여 대칭적으로 배열되는 것을 특징으로 하는 데이터 입력 장치.
23. 제1항 내지 제22항중 어느 한 항에 있어서, 상기 입력 장치는 스크린을 포함하는 장치에 포함되고, 상기 회전 검출 수단(4; 73)에 의해 측정된 상기 볼(1)의 이동을 상기 스크린상의 기호의 이동으로 해석하는 제어 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 데이터 입력 장치.
24. 제23항에 있어서, 상기 제1 및 제2상호 작용 수단(2; 51; 3; 61; 62)은 상기 볼(1)이 취할 수 있는 상태의 수가 상기 제1 및 제2상호 작용 수단(2; 51; 3; 61; 62)의 상호 작용에 기인하여 상기 기호가 상기 스크린상에서 취할 수 있는 상태의 수에 대응하는 방식으로 배열되는 것을 특징으로 하는 데이터 입력 장치.
25. 제1항 내지 제24항중 어느 한 항에 있어서, 상기 데이터 입력 수단은 트랙 볼의 일부인 것을 특징으로 하는 데이터 입력 장치.
26. 제1항 내지 제25항중 어느 한 항에 있어서, 상기 데이터 입력 수단은 휴대용 전화의 일부인 것을 특징으로 하는 데이터 입력 장치.