KR20080102046A

KR20080102046A - 방향 및 위치감지 장치

Info

Publication number: KR20080102046A
Application number: KR1020070048355A
Authority: KR
Inventors: 오의진
Original assignee: 오의진
Priority date: 2007-05-17
Filing date: 2007-05-17
Publication date: 2008-11-24
Also published as: WO2008143449A2; WO2008143449A3

Abstract

본 발명은 방향 및 위치감지 장치(입력장치)에 관한 것으로서, 이동단자와 다수개의 고정단자와 상기 이동단자에 고정단자가 다수 개가 닿도록 하여 다수 개 감지된 고정단자 값을 1개의 데이터로 입력처리 하는 것을 특징으로 한다.

소정방향에서는 방향 당 다수개의 감지수단을 설치하여 이동단자에 2방향이상 감지되었을 시 상대적으로 많이 감지된 방향을 입력방향으로 처리한다.

이에 의해 방향수가 많아질수록 배치되는 감지수단이 조밀해져 입력 시 인접한 감지수단도 감지되는 “간섭문제”를 해결하고, 정밀한 방향입력이 가능하다.

또한, 정밀 방향 및 위치감지 장치를 구현 시 고정단자 수가 많아지고 이에 따라 많아지는 입력포트는 수의 한계를 입력포트를 중복 사용하되 1개의 고정단자에 응집시키거나, 다중분할 하는 방법으로 소수의 입력포트를 사용하여 최대의 고정단자를 배치할 수 있어 정밀방향 입력이 가능하다.

입력포트, 방향감지 장치, 위치감지 장치

Description

방향 및 위치감지 장치{A device for detecting direction and location}

도 1은 종래의 실시 예에 따른 방향 및 위치감지 장치를 나타낸 도면이다.

도 2는 종래의 실시 예에 따른 ‘간섭 문제’ 현상을 나타낸 도면이다.

도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 방향 및 위치감지 장치를 나타낸 도면이다.

도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 소정방향을 파악방법을 나타낸 도면이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 ‘응집 데이터 처리방식’의 방향 및 위치감지 장치를 나타낸 도면이다.

도 6과 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 ‘응집 데이터 처리방식’의 방향 및 위치감지 장치에서 ‘간섭’ 발생 시 야기되는 문제를 나타낸 도면이다.

도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 ‘다중분할 데이터 처리방식’의 방향 및 위치감지 장치에서 각 감지위치마다 서로 다른 감지 값이 검출되는 것을 나타낸 도면이다.

도 9는 종래의 실시 예에 따른 고정단자와 입력포트간의 연결 상태를 나타낸 도면이다.

도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 ‘섞음 연결배치’를 나타낸 도면이다.

도 11과 도 12는 본 발명의 일실시 예에서 이동단자에 다수개의 고정단자가 감지되었을 때, 감지영역 중에서 정중앙 위치를 입력방향으로 처리함을 나타내는 도면이 다.

도 13은 본 발명의 다른 실시 예에서 이동단자에 다수개의 고정단가 감지되었을 때, 가장 많은 고정단자가 감지된 소정방향을 입력방향으로 처리함을 나타내는 도면이다.

도 14는 본 발명의 실시 예에 따라 동적 방향 및 속도 감지센서를 나타낸 도면이다.

도 15와 도 16은 본 발명의 일실시 예에 따른 ‘다중분할 데이터 처리방식’의 방향 및 위치감지 장치를 나타낸 도면이다.

도 17 내지 도 22는 본 발명이 적용된 다양한 방향 및 위치감지 장치를 나타낸 도면이다.

도 23과 도 24는 본 발명이 적용된 터치패드 또는 터치스크린의 감지센서를 나타낸 도면이다.

도 25와 도 26은 본 발명이 적용되어 X, Y, Z의 3축을 입체적으로 감지할 수 있는 방향 및 위치감지 장치를 나타낸 도면이다.

도 27과 도 28은 본 발명이 적용된 로봇 관절센서(관성센서)를 나타낸 도면이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

200 : 반도체

10 : 입력포트

20 : 이동단자

20a : 회전 감지용 이동단자

20b : 구부림 감지용 이동단자

30 : 고정단자

40 : 입력방향

50 : 입력수단

60 : 감지영역 정중앙

70 : 상단부재

80 : 기둥

90 : 베이스

100 : 원형가이드수단

110a : X축 지지대

110b : Y축 지지대

120 : 전도성 선분

130 : 점 단자

140 : 이동단자 접촉 영역

150 : 그라운드

160 : 관절

종래의 방향입력장치(또는 센서)에서는 방사상 입력방향 수가 8방향 이상으 로 늘어날 경우 각 방향에 위치한 고정단자(고정감지단자)들은 서로 조밀하게 위치하여 배치되기 때문에 소정의 방향으로 입력을 할 때 이동단자(이동감지단자)에 입력하고자 하는 방향(위치)의 고정단자만이 아닌 근접한 방향의 고정단자도 함께 감지되게 되는 “간섭문제”(* 다른 위치의 값과 혼동되는 에러 상태)가 발생하게 된다.

도 1에 도시한 바와 같이, 종래에는 이동단자의 변위를 측정하기 위하여 반도체(200)에 서로 다른 전기적 신호가 입력되는 다수의 입력포트(10)와 상기 개개의 입력포트와 일대일로 대응되어 연결되는 다수의 고정단자(30)로 구성되어 그라운드(150) 입력포트와 연결된 이동단자(20)와 상기 고정단자(30)들과의 접촉 시에 입력신호를 반도체에 전달하는 방향 및 위치감지 장치가 있었다.

상기 입력신호의 입력처리는 1개의 고정단자와 이동단자와의 접촉으로 이루어졌으며, 만일 두개 이상의 고정단자와 이동단자와의 접촉이 이루어지면 입력 오류 처리를 하였다.

그러나, 도 2에 도시된 바와 같이 입력방향의 수가 8방향 이상으로 많아지게 되면, 이동단자(20)가 소정 방향으로의 이동 시에 해당 방향의 고정단자(30)만이 아닌 근접한 방향의 고정단자(30)도 함께 감지될 수 있어, 휴대용 단말기 등에서 한 손가락으로 조작하는 소형방향입력장치에서는 8방향을 초과하는 정밀한 방향입력이 가능하도록 구현하는데 어려움이 따른다.

소니사의 PSP라는 휴대용 게임단말기에서는 마우스 포인터나 게임 캐릭터를 8방향으로 이동 조작하는 일명 “아날로그 패드”라는 8방향 이동입력장치가 탑재 되어 있다. 상기 “아날로그 패드” 방향입력장치는 8방향이동입력을 가능케 하기 위해 11개의 많은 부품으로 구성되어 있고, 그럼에도 불구하고 방향입력 시 대각선 방향의 입력신호가 제대로 발생하지 않는 경우가 자주 발생하여 상기 이유가 상기 PSP단말기 AS항목 중 많은 비중을 차지하고 있다.

입력방향 수가 많아짐에 따라 발생할 수 있는 간섭문제를 방지하기 위해 감지수단을 매우 작게 하면 이동단자와의 접촉이 잘 일어나지 않게 되므로(정확한 방향으로 밀어야만 감지되게 되므로) 감지가 잘 일어나지 않게 된다.

입력수단을 방사상으로 이동시키거나 눌러서 방향입력을 행하는 휴대용 단말기의 소형방향입력장치에 있어서도 입력방향의 수가 6개를 넘어설 경우 상기 각 입력방향에 위치한 각 고정단자들은 서로 조밀하게 위치하게 되므로 원하는 방향의 감지수단만이 감지되도록 입력하기가 어렵다.

만일, 간섭이 일어나지 않도록 하기 위하여, 입력 부(또는 입력수단)의 이동( 수평이동, 기울임 이동, 누름을 모두 포함하는 단어임)단자와 고정단자가 반드시 하나씩만 감지가 되도록 하려면 상기 고정단자의 크기를 매우 작게 하여야 하고, 이럴 경우 고정단자가 위치된 어느 한 시점, 즉 정확한 일시점의 방향으로만 상기 이동단자를 이동시켜야 입력신호가 발생된다는 문제점이 있었다.

즉, 고정단자가 위치된 정확한 방향으로 이동단자를 위치시키지 않으면, 입력신호가 발생되지 않는다는 문제가 발생되는 것이다.

사람의 손가락은 이동단자(또는 입력키)를 항상 어느 한 시점으로만 정확히 이동시키기 어렵고, 비슷한 방향으로 입력하여도 방향신호가 우수하게 발생하게 하 기 위해 이동단자와 고정단자 중 어느 하나의 단자 면적을 크게 하면 비슷한 방향으로 진행해도 서로 쉽게 접촉될 수 있다. 하지만 그러면 “간섭 문제”가 일어나게 되어 문제가 생긴다. 이러한 이유가 지금까지 보다 많은 방향의 정밀한 입력이 가능한 고정밀 방향입력장치를 구현하기 어려운 점이었다.

만일, 상기 이동단자에 상기 고정단자가 반드시 1개씩만 감지되도록 하기 위하여 상기 이동단자의 크기를 상기 고정단자의 크기만큼 작게 할 경우에는 상기 이동단자가 모든 고정단자에 접촉되기 위해서는 이동거리가 그만큼 커지게 되므로 많은 이동거리를 필요로 하게 된다.(이동단자가 모든 고정단자에 접촉하기 위한 평균이동거리가 증가하게 된다.)

특히, 방향 및 위치감지 장치의 경우 정밀한 방향위치를 감지시키기 위해서는 고정단자의 숫자는 보다 많이 배치되어야 하고, 고정단자의 크기는 작게 하는데 한계가 있기 때문에(너무 작으면 전기적 접촉이 원활하지 않음) 방향수가 많아질수록 고정단자들이 형성한 원형의 고정단자부의 원의 지름은 보다 커지게 된다.

이러한 경우, 방향입력의 정밀성이 높아질수록 (간섭이 일어나지 않게 하기 위해) 각 고정단자에 1개씩만 닿기 위해 작아지는 고정단자의 크기에 따라 이동단자의 크기도 작아지며, 고정단자부의 원형지름은 더욱 커져 상기 이동단자와 고정단자와의 거리는 더욱 멀어지게 되므로 이동단자를 고정단자가 있는 곳까지 원거리 이동시켜야만 방향위치 값을 알 수 있게 되는 문제점이 발생한다.

이와 같은 이유로 입력부를 누르거나 기울여서 방향입력을 하는 입력장치에 있어서는 이동단자와 고정단자가 단지 1개의 접점만이 감지되도록 하면서 정밀하게 매우 많은 방향의 입력 값을 얻게 하는 것은 어려움이 따른다.

정밀감지 즉, 정밀한 방사상 방향이나 위치를 파악하기 위해서는 방향(위치) 수만큼 고정단자(고정 고정단자)의 배열을 필요로 한다. 고정단자가 많아질 수 록 상기 고정단자에 연결되는 입력포트(입력포트)의 수도 많아지게 된다.

그러나, 상기와 같은 방향 및 위치감지 장치는 입력포트의 개수에 따른 방향만을 감지할 수 있으므로 다양한 방향을 감지하고자하는 이동통신단말기의 방향 및 위치감지 장치로서 한계가 있었다.

제한된 공간의 입력장치에서 사용할 수 있는 입력포트의 수는 한계가 있고, 많은 입력포트를 사용하여 정밀위치를 파악하기에는 생산단가 측면에서도 비효과적이기 때문에 휴대용단말기 등에 사용되는 방향입력장치(센서) 또는 터치패널 또는 로봇관절센서(위치 추정용 관성 센서) 등에서 정밀한 방향 또는 위치를 파악해내는데 제약이 따랐다.

종래에는 고정단자의 수만큼 입력포트의 수가 필요로하기 때문에 비효과적이었다. 예를 들어 200방향을 감지해내기 위해서는 200개의 고정단자가 필요하고, 따라서 200개의 입력포트가 필요한 것이다.

1개의 고정단자에 1개의 입력포트를 할당하여 많은 방향수를 감지해내는 것은 생산단가적인 측면에서 매우 비효과적인 방법이기 때문에 매우 정밀한 방향수를 감지해내는 장치나 센서는 상용화하기가 어려웠다.

정전용량식이나 마그네틱센서 혹은 압력센서 등으로 정밀한 방사상 방향입력 처리를 할 경우에는 고가의 컨트롤러가 수반되게 되어 생산단가가 매우 높아지게 되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로,

본 발명의 목적은 방향입력시 고정단자가 1개만 감지되는 것이 아닌 항상 다수개가 감지되도록 하여 방향위치를 파악하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 소정의 방향입력을 하는 방향입력장치에 있어서 정확한 방향이 아닌 비슷한 방향으로 입력하더라도 해당방향의 입력신호가 문제없이 발생되도록 하기 위하여, 각 방향당 다수개의 고정단자를 설치하고 방향입력 시 이동단자에 다수개의 고정단자가 감지되도록 하며, 두 방향 이상의 방향위치에서 다수개의 고정단자들이 감지되었을 시 상대적으로 고정단자의 감지된 수가 많은 방향을 입력방향으로 처리하도록 하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 최소한의 입력포트를 사용하여 최대한의 위치 값을 분별해내기 위하여 소정 개수의 입력포트와 상기 입력포트의 개수 보다 많은 다수개의 고정단자와 상기 입력포트를 중복하여 사용하고 상기 고정단자에 서로 다른 종류의 입력포트를 1개 이상 또는 2개 이상 연결하되 상기 고정단자에 연결된 입력포트들의 값(고정단자에 연결되어진 입력포트들의 종류 또는 개수)은 모든 고정단자에 연결된 입력포트들의 값 중에서 유일할 수 있도록 입력포트의 종류 또는 개수를 다르게 연결배치 하도록 하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 최소한의 입력포트를 사용하여 최대한의 위치 값 을 분별해내기 위하여 소정 개수의 입력포트와 상기 입력포트의 개수 보다 많은 다수개의 고정단자와 상기 각각의 고정단자에 입력포트 1개씩만이 할당되도록 상기 입력포트를 중복하여 사용하되 상기 이동단자에 상기 고정단자가 N개 이상 감지되었을 때에만 위치 입력된 것으로 처리를 하도록 하며, 상기 감지수단에 연결된 입력포트들은 상기 N개의 감지수단이 감지되었을 때 감지되는 감지패턴이 경우의 수가 1개만이 나오도록 연결 배치하도록 하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 감지되는 다수개의 고정단자들의 값에 따라 이동단자의 방향은 물론 속도까지 감지할 수 있는 센서를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 소정의 방향입력을 하는 방향입력장치에 있어서 감지되는 다수개의 고정단자(고정단자군)에서 정중앙의 위치를 파악하여 해당 위치가 어느 방향의 범위(면적) 내에 위치하는가를 파악하여 입력방향으로 처리하도록 하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 정밀한 방향위치를 입력할 수 있도록 하기 위하여, 각 방향 당 다수개의 고정단자를 배치 설계하고 방향입력 시 이동단자에 다수개의 고정단자가 감지되도록 하며, 다수개의 고정단자들이 감지되면 감지된 고정단자군의 정중앙 위치를 파악하여 정밀한 위치를 파악하게 하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 모든 경우의 감지 값에 따른 입력 값을 사전에 데이터 값을 미리 테이블로 구축하여 각각의 감지 값을 입력 처리할 수 있도록 하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 감지되는 다수개의 고정단자들의 값에 따라 이동 단자의 방향은 물론 속도까지 감지할 수 있는 센서를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 본 발명의 방향 및 위치감지 장치를 가지고 방사상으로 방향입력을 하는 방향입력장치에서뿐만이 아니라 터치패드나 터치스크린, 로봇관절센서 등에서도 적용할 수 있도록 하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 신호가 지속적으로 발생되고 있는 상황 혹은 방향입력이 실행된 상황에서 입력부를 원주상으로 이동시켜 지속적으로 방향위치를 지시할 경우에는 상기 최초 감지된 고정단자의 정보값이 변경되는 상황에 따라 -최초 감지된 고정단자들을 기준으로 하여 다른 고정단자가 더 탈락되거나 추가되는 상황에 따라- 정밀한 방향위치를 지속적으로 파악할 수 있도록 하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 이동단자를 다수개로 하고 고정단자를 1개의 일체형으로 하여 실시할 수 있을 뿐만 아니라, 이동단자와 고정단자 모두를 다수개로 하여 실시할 수 있도록 하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명인 방향 및 위치감지 장치는,

반도체에 서로 다른 전기적 신호가 입력되도록 구비된 다수의 입력포트;와

상기 다수의 입력포트와 일대일 대응되어 각각의 입력포트와 연결되는 다수의 고정단자;와

상기 다수의 고정단자와 두개 이상 접촉이 될 수 있도록 설계된 이동단자;로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 다수의 고정단자는 원형으로 배열되며 각각의 고정단자는 점으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 다수의 고정단자는 원형으로 배열되며 각각의 고정단자는 소정의 길이를 갖는 선분으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 다수의 고정단자는 X축상 및 Y축상으로 배열된 도전성 선분에 연결된 것을 특징으로 한다.

상기 다수의 고정단자는 점으로 소정의 면적에 걸쳐서 분포되어 있으며, 상기 이동단자는 소정의 면적에서 이동하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 방향 및 위치감지 장치는

다수의 고정단자와 입력포트의 대응은 랜덤하게 배치하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 방향 및 위치감지 장치는

소정의 위치에서 상기 이동단자에 고정단자가 n개 이상 접촉될 시 반도체에서 발생하는 신호가 고유한 패턴으로 발생할 수 있도록 상기 입력포트를 상기 고정단자에 소정의 순서(규칙, 패턴)에 따라 연결한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 양상에 따라 방향 및 위치감지 장치는

소정의 방향을 감지하는 방향 및 위치감지 장치에 있어서,

다수의 고정단자;와

상기 다수의 고정단자와 두개 이상 접촉 될 수 있도록 설계된 이동단자;를 구비하 며

상기 고정단자는 상기 감지하고자 하는 방향당 다수개로 형성되어 있으며,

두개 이상의 방향에서 다수개의 고정단자들이 감지되었을 때, 상대적으로 많은 수의 고정단자가 감지되는 방향을 입력방향으로 처리하는 것을 특징으로 한다.

상기 고정단자들은 원형(방사상)으로 배열(배치)될 수 있다.

본 발명의 방향 및 위치감지 장치는

다수의 고정단자;와

상기 다수의 고정단자와 두개 이상 접촉될 수 있도록 설계된 이동단자;를 구비하며

두개 이상의 고정단자들이 감지되었을 때, 상기 감지된 고정단자들의 정중앙을 파악하여 상기 정중앙을 입력위치로 처리하는 것을 특징으로 한다.

상기 고정단자들은 원형(방사상)으로 배열될 수 있다.

본 발명의 또 다른 양상에 따라 방향 및 위치감지 장치는

이동단자와 접촉이 이루어지는 다수의 고정단자;와

상기 다수의 고정단자와 두개 이상 접촉 될 수 있도록 설계된 이동단자;를 구비하며

상기 입력포트를 중복 사용하고, 각각의 고정단자에 입력포트 1개씩만이 할당되도록 배치하되,

상기 감지수단이 N개(N은 2이상) 이상 감지되면 위치 입력된 것으로 처리하도록 하 고,

소정의 위치(방향)의 N개의 고정단자에서 감지되는 입력포트의 입력 값(입력포트의 종류)은 모든 감지 위치(방향)에서 감지될 수 있는 N개 고정단자들의 입력포트의 값 중 경우의 수가 1이 되도록 입력포트를 고정단자에 배치한 것을 특징으로 한다.

상기 고정단자들은 원형(방사상)으로 배열될 수 있다.

본 발명의 방향 및 위치감지 장치는

원형으로 배열되며 이동단자와 접촉이 이루어지는 다수의 고정단자;와

다수개의 입력포트는 다수개의 고정단자에 각각 랜덤 배치되며, 상기 고정단자가 N개(N은 2이상)이상 감지되면 해당 값으로 방향을 파악하는 것을 특징으로 한다.

상기 랜덤 배치는 감지된 N개의 신호 값이 경우의 수가 1이 되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 랜덤배치는 고정단자가 N개(N은 2이상)이상 감지되면 고유한 패턴을 발생되도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기 위치값은 고유한 패턴을 나타내는 N(N은 2이상)개 이상의 고정단자가 감지되었을 때 입력처리 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 방향 및 위치감지 장치는

다수개의 입력포트는 고정단자가 N개(N은 2이상)이상 감지되면 고유한 패턴을 발생하도록 하도록 고정단자에 배치되며

상기 이동단자가 고정단자와 접촉되어 방향을 파악한 상태에서 이동단자가 다시 이동할 경우

이동단자와 탈락되는 고정단자와 추가로 접촉되는 고정단자를 파악하여 이동단자의 속도를 감지할 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 양상에 따라 방향 및 위치감지 장치(위치파악센서)는

X축과 Y축상으로 배열되며 이동단자와 접촉이 이루어지는 다수의 고정단자;와

상기 다수의 입력포트는 중복하여 사용되며, 상기 고정단자가 N개(N은 2이상)이상 감지되면 고유한 패턴을 발생하도록 하도록 상기 고정단자에 1:1대응으로 연결배치 되어 이동단자의 위치를 파악하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 양상에 따라 방향 및 위치감지 장치는

X축과 Y축 Z축상으로 배열되며 이동단자와 접촉이 이루어지는 다수의 고정단자;와

본 발명의 방향 및 위치감지 장치는

소정의 방향(위치)을 감지하는 방향(위치)센서에 있어서,

상기 고정단자는 상기 감지하고자 하는 방향(위치) 당 다수개로 형성되어 있으며,

두개 이상의 방향(위치)에서 다수개의 고정단자들이 감지되었을 때, 상기 감지된 고정단자들의 정중앙을 파악하여 정중앙이 포함된 방향(위치)을 입력방향(위치)으로 처리하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 양상에 따라 방향 및 위치감지 장치는

이동단자와의 접촉이 이루어지는 다수의 고정단자;와

상기 다수의 고정단자와 두개 이상 접촉 될 수 있도록 설계된 이동단자;를 구비한 위치센서에 있어서,

상대적으로 적은 수의 입력포트가 중복되어 사용되어 상대적으로 많은 수의 고정단자에 각각 1대1로 대응하여 연결되고,

상기 제어부는 고정단자가 n개 이상 감지되면 해당 값을 파악하여 입력된 것으로 처리하되,

상기 입력영역내의 소정의 위치에서 상기 이동단자와 접촉된 n개 이상의 고정단자군에 포함되어 있는 입력포트의 종류 또는 입력포트의 배열순서가;

상기 입력영역내에 위치한 고정단자들로 하여금 상기 동일한 이동단자로 접촉하였을 때 발생될 수 있는 모든 감지 값(또는 위치 값) 중에서 상기 소정위치의 감지 값이 유일한 값이(경우의 수가 1이) 되도록 상기 고정단자와 상기 입력포트를 다중분할 섞음 연결배치한 것을 특징으로 한다.

상기에서 배열순서는 “조합배열”인 것을 특징으로 한다.

상기에서 배열순서는 “순열배열”인 것을 특징으로 한다.

상기 이동단자가 이동함에 따라 상기 이동단자에 탈락되거나 추가로 접촉되는 고정단자에 따라 상기 이동단자의 이동위치를 지속적으로 파악하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 양상에 따라 방향 및 위치감지 장치는

이동단자와 접촉이 이루어지는 다수의 고정단자;와

다수개의 입력포트는 다수개의 고정단자에 각각 랜덤 배치되며, 상기 고정단자가 N개(N은 2이상)이상 감지되면 해당 값으로 위치를 파악하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서 별도로 정의하지 아니한 모든 기술 용어와 과학적인 관련 용어는 이 발명이 속하는 기술분야에서 통용되는 통상적인 의미를 나타낸다. 그러나 아래 용어들은 본 발명의 범위를 명확히 하기 위해 다음과 같이 정의한다.

[ 용어의 정의 ]

(1) 본 명세서에서 “섞음 연결배치”란 감지영역에 나란히 배치된 다수개의 고정단자들에 CPU의 입력포트들을 연결할 때 보통은 입력포트가 배열된 순서대로 나란히 연결된다. 예를 들어 CPU에 제 1, 제 2, 제 3, 제 4, 제 5의 나란히 설치된 입력포트들은 제 1, 제 2, 제 3, 제 4, 제 5의 나란히 배치된 고정단자들에 순서대로 연결된다. 도 9와 같이 상기 제 1 입력포트는 상기 제 1 고정단자에, 상기 제 2 입력포트는 상기 제 2 고정단자에, 상기 제 3 입력포트는 상기 제 3 고정단자에.......연결되는 방식이다. 그러나 “섞음 연결배치”은 도 10과 같이 입력포트와 고정단자를 설치 또는 배치된 순서대로가 아닌 소정의 목적에 의해 불규칙하게 섞어 연결한 것으로 정의한다.

예)

[ 순차적 연결배치 ]

제 1 입력포트 → 제 1 고정단자

제 2 입력포트 → 제 2 고정단자

제 3 입력포트 → 제 3 고정단자

......

[ 섞음 연결배치 ]

제 1 입력포트 → 제 3 고정단자

제 2 입력포트 → 제 1 고정단자

제 3 입력포트 → 제 5 고정단자

......

(2) 본 명세서에서 “조합배열”이란 1개 또는 다수개의 고정단자에 연결된 다수개의 입력포트의 종류는 구분하나, 입력포트의 배열 위치(순서)는 구분하지 않는 배열로 정의한다. ( ※ 소정의 묶음에 포함되어진 입력포트의 배열 순서가 다르더라도 총 포함되어진 입력포트의 종류가 같으면 서로 같은 값으로 구분함)

예) 1, 2, 4 ≠ 1, 2, 3 = 2, 1, 3 = 3, 2, 1 ≠ 5, 2, 1

(3) 본 명세서에서 “순열배열”이란 1개 또는 다수개의 고정단자에 연결되어지는 다수개의 입력포트의 종류는 물론, 입력포트의 배열 위치(순서)도 구분하여 배치하는 배열로 정의한다. ( ※ 소정의 묶음에 포함되어진 입력포트의 종류가 같더라도 입력포트이 배열되어진 순서가 다르면 서로 다른 값으로 구분함)

예) 1, 2, 4 ≠ 1, 2, 3 ≠ 2, 1, 3 ≠ 3, 2, 1 ≠ 5, 2, 1

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명의 데이터 입력장치를 첨부된 도면을 참조로 상세하게 설명한다.

본 발명의 방향 및 위치감지 장치는 간섭문제를 해결하기 위해 오히려 간섭을 이용하였다.

도 3과 같이 방향입력 시 이동단자에 고정단자가 1개만이 감지되는 것이 아닌 다수개의 고정단자가 감지되도록 하여, 상기 감지된 다수개의 고정단자 값을 1개의 입력 값으로 입력처리를 함으로써 상기의 “간섭 문제”를 해결하였다.

또한, 도 4와 같이 소정방향을 처리하는 방향입력장치의 경우에서는 각 입력방향 당 다수개의 고정단자를 배치하여 상기 이동단자에 2방향이상에서 고정단자들이 감지되었을 때 상기 이동단자에 어느 방향의 고정단자들이 가장 많이 감지되었는지를 파악하여 해당 방향을 입력방향으로 입력처리 하도록 하였다.

이에 따라, 상기 이동단자가 입력하고자 하는 방향으로 정확히 진행하지 않아 인접한 방향의 고정단자들이 상기 이동단자에 일부 감지되게 되더라도 상기 이동단자의 진행방향이 어느 방향에 더 가까운지 알 수 있어, 사용자는 상기 이동단자를 입력하고자 하는 방향의 비슷한 방향으로 진행시켜도 “간섭입력” 또는 “무입력” 현상 없이 원하는 방향만을 입력할 수 있어 입력 정확성이 향상된다.

도 5는 도시된 바와 같이 정밀방향(위치) 입력 처리 시 고정단자가 많아짐에 따라 많이 필요하게 되는 입력포트 수를 해결하고자, 최소의 입력포트를 가지고 최대한의 방향위치를 처리해낼 수 있도록 하기 위하여,

입력포트를 중복하여 사용하고,

각 고정단자들이 고유한 값을 가질 수 있도록 1개의 고정단자에 입력포트 1개 이상을 조합 할당하여,

전체 사용된 입력포트의 수 보다 많은 경우의 값(고정단자의 수, 위치 값)들을 나올 수 있게 하였다.

그러나, 상기의 “응집 데이터 처리방식”이 모든 경우의 장치에서 통용될 수 있는 것은 아니다.

상기의 “응집 데이터 처리방식”도 입력방향(위치)의 수가 많아지면(감지수단이 조밀하게 배치되면) “간섭문제”를 피하기 어렵다. 정밀 방향 및 위치감지 장치나 위치센서는 많은 수의 고정단자가 촘촘하게 밀집되어 배열되기 때문에 이동단자에 고정단자가 항상 1개씩만 접촉되도록 구현하기가 어려운 것이다.

즉, 도 6에서와 같이 상기와 같은 입력처리 방법에서 (1)이란 코드 값을 가진 제 1 단자에 (2,3)이란 코드 값을 가진 제 2 단자가 바로 옆에 위치하고 있을 경우 상기 제 1 단자와 상기 제 2 단자가 함께 감지되면 제어부는 (1,2,3)이란 코드 값으로 입력처리를 할 수 있다.

그러나, 상기 (1,2,3)이란 코드 값은 이미 제 3 단자에 할당되어 있으므로 제어부는 실제 감지된 위치와는 다른 위치를 입력방향으로 처리하게 된다.

다시 말하면, 다수개의 입력포트를 1개의 고정단자에 포함시켜 사용되는 총 입력포트의 숫자보다 고정단자의 수를 증가시키는 “응집 데이터 처리 방법”과 같은 경우 상기 각각의 고정단자에는 2개 이상의 입력포트들이 연결되어 있고, 각 고정단자들은 각각 고유한 신호 값(입력포트 값)을 가지고 있어야 하므로, 각 고정단자마 다 포함된 입력포트들의 종류는 각 고정단자들 마다 서로 달라야한다. 이러할 경우 상기 이동단자에 다수개의 고정단자들이 감지되게 되면, 총 감지되어지는 입력포트의 개수는 각각의 고정단자에 입력포트를 1개씩 연결시켰을 경우보다 많게 된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 경우에 따라서는 2개의 고정단자만이 감지되어도 전체의 입력포트에서 감지신호가 발생될 수도 있다.

따라서, “응집 데이터 처리방식”은 상기와 같이 간섭문제가 발생되는 곳에서는 적용하기가 어렵다.

이러한 제한은 보다 정밀한 방향입력 처리가 이루어지지 않게 되는 결과를 낳게 되었다.

이에, 본 발명의 또 다른 실시 예인 “다중분할 데이터 처리방식”은 상기 “응집 데이터 처리방식”에서의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로,

도 8에 도시된 바와 같이 입력포트를 중복하여 사용하되 각각의 고정단자에 상기 입력포트와 상기 고정단자를 1:1로 연결하여 배치하고,

상기 고정단자에 상기 이동단자가 n개 이상 감지되면 입력처리 하도록 하되, 상기 n개의 고정단자는 모든 경우의 방향에서 각각 다른 값을 가질 수 있도록 상기 입력포트를 상기 고정단자에 “다중분할 섞음 연결배치”한 것이다.

( ※ 상기 N은 2개 이상 또는 3개 이상인 것을 특징으로 한다.)

다시 말하면, “다중분할 데이터 처리방식”은 입력포트를 중복하여 사용하면서, 입력포트를 각 고정단자들에 1대1 대응하여 연결되도록 하고, 이동단자에 n개 이상의 고정단자가 감지되면 상기 감지된 고정단자 n개의 전체 감지 값을 가지고, 1방 향의 입력 처리를 하도록 하되, 소정 위치에서 감지된 n개 이상의 고정단자들의 값은 모든 방향(위치)에서 감지될 수 있는 n개 이상의 고정단자들의 값 중 유일할 수 있도록 입력포트를 상기 고정단자들에 소정의 패턴으로 연결하였다.(*반도체에서 연결되어지는 입력포트의 순서에 따라 순차적으로 고정단자에 연결된 것이 아니라 입력포트의 종류나 순서를 달리하여 각 감지수단에 연결 배치함) 이와 같이 하면, 소정의 위치에서 이동단자에는 n개 이상의 고정단자들이 감지되게 되고, 상기 감지된 n개 이상의 고정단자 값은 단 1개의 방향(위치) 값으로 출력되게 되어 소수의 입력포트를 사용하여 최대의 방향(위치) 값을 얻을 수 있게 된다.

상기 도 8의 (1)을 보면 상기 입력으로 인하여 상기 이동단자에 ①번, ⑤번, ②번 3개의 입력포트가 감지되고, (2)를 보면 상기 입력으로 인하여 상기 이동단자에 ④번, ③번, ⑥번 3개의 입력포트가 감지되고, (3)을 보면 상기 이동단자가 더 전진하여 ②번, ⑦번, ⑤번, ⑧번, ③번 5개의 입력포트가 감지됨을 알 수 있다. 상기 (1), (2), (3)의 감지 값은 각각 다르며, 상기 각각의 감지 값은 상기 방향(위치)에서만 감지될 수 있고, 제어부에서는 상기 감지 값에 해당되는 데이터를 입력 처리한다.

상기 “다중분할 데이터 처리방식”에서의 다수의 고정단자와 입력포트의 대응은 “다중분할 섞음 연결배치” 즉, 랜덤하게 배치하는 것을 특징으로 하고 있다.

상기한 랜덤이란 시퀀셜과 대비되는 개념으로 고정단자와 입력포트를 순서대로 배치하는 것이 아니라 랜덤하게 배치하는 것을 의미한다.

예를 들면, 도 9와 같이 입력포트 1번을 고정단자 1번에 배치하고, 입력포트 2번을 고정단자 2번에 배치하고, 입력포트 3번을 고정단자 3번에 배치....하는 것을 시퀀셜한 배치라고 한다면 도 10과 같이 입력포트 1번을 고정단자 3번에 배치하고, 입력포트 2번을 고정단자 1번에 배치하고, 입력포트 3번을 고정단자 5번에 배치.....하는 식으로 랜덤하게 배치하는 것을 말한다.

또한, 상기 랜덤배치는 소정의 위치에서 상기 이동단자에 고정단자가 n개 이상 접촉될 시 반도체에서 발생하는 신호가 고유한 패턴으로 발생할 수 있도록 상기 입력포트를 상기 고정단자에 소정의 순서(규칙)에 따라 연결한 것을 특징으로 한다.

즉, 전기적 신호란 이동단자와 고정단자가 접촉함으로써 발생하며 발생된 신호는 입력포트에 전달되어 반도체에 신호를 전달한다.

반도체는 각각 입력포트에 따라 고유의 코드가 발생하도록 하는데, 본 발명에서는 이동단자와 고정단자의 접촉하는 특성이 단지 하나의 입력포트에 전기적 신호를 전달하는 것이 아니라, 여러개의 입력포트에 전기적 신호를 전달하게 된다.

각각의 입력포트를 통하여 동시에 발생하는 코드는 복수개의 코드로서 일종의 수의 조합과 같은 패턴으로 형성된다. 고정단자와 입력포트의 배치 그리고 이동단자와 고정단자의 접촉 가능범위에 따라서 복수의 코드로 이루어진 패턴이 발생하게 된다.

예를 들면 입력포트1은 1이란 코드를 의미하고, 입력포트2는 2란 코드를 의미하고, 입력포트3은 3이란 코드를 의미하고, 입력포트4는 4란 코드를 의미한다면 고유의 패턴이란 입력포트의 코드로 이루어진 것으로서 4C1개(4개), 4C2...........), 4C1 개(3개), 3C2개(3개), 3C3(1개)의 합의 갯수(7개)가 되는데 즉, (1),(2),(3),(1,2),(2,3),(1,3),(1,2,3)(n개 이상이므로 1 2 3 은 빼야하지 않을까? 1개씩도 입력처리 하도록 하면 다른 곳에서 감지되는 n개 중 1 2 3 중 하나는 반드시 포함되어 있는데 그러면 입력처리의 혼란이 발생됨 )의 7가지 고유한 패턴이 있으며 상기 이동단자와 고정단자가 어떠한 방향에서 접촉이 이루어져도 상기 고유한 패턴은 방향에 따라 오직 1번만 나타나게 된다.

즉, 위의 3개의 입력포트는 7개의 방향을 인지하는 것이 가능하며 그 이상 방향을 인지하는 것은 불가능하다.

그러나 본 발명에서는 방향에 따라 고정단자에 이동단자가 동시에 접촉하지 아니하고 약간의 시간차를 두고 접촉하게 한다면 3개의 핀으로 감지할 수 있는 방향은 3P1(3개),3P2(6개),3P3(6개)의 모두 15개의 고유한 패턴이 있으며, 고유한 패턴은 오직 한 방향에서 나타나게 구성되어진다.

즉, n개 감지된 고정단자에 연결되어진 입력포트의 종류(조합상태)만을 파악하여 방향(위치)를 분별하는 것이 아니라 고정단자의 닿는 순서(입력포트에 전기적신호가 전달되는 순서)까지도 구분을 두어 분별하는 것이다. 입력포트 1,2,3이 감지되었을 때와 2,1,3이 감지되었을 때와 3,2,1이 감지되었을 때 포함된 입력포트들의 종류는 같지만 상기 입력포트들이 감지되는 순서가 다르므로 상기 경우의 감지 값은 서로 다른 것으로 입력 처리한다. 즉, 입력포트가 감지되는 순서까지 구별하여 방향을 파악한다면 15개의 방향을 인지할 수 있다.

감지된 입력포트의 전체 값(종류)만을 따지는??조합??만이 아닌 시간차(감지되는 순서)까지 구별하여 처리하는??순열??로서 입력처리를 하게 될 경우 더 많은 경우의 값(방향 값, 위치 값)을 얻는 것이 가능하다.

본 발명에서 이동단자에 다수 개 감지된 고정단자들의 전체 값으로 1개의 데이터를 입력처리 하는 방법은 다음과 같다.

도 11에 도시된 바와 같이 본 발명의 또 다른 실시 예에 따라 방향 및 위치감지 장치에 있어서,

원형으로 배열되는 다수의 고정단자;와

두개 이상의 고정단자들이 감지되었을 때, 상기 감지된 고정단자들의 정중앙 위치를 파악하여 상기 정중앙(60)을 1개의 데이터(입력위치)로 처리할 수 있다.

도 12와 같이 고정단자가 짝수 개 감지되었을 때는 감지영역의 정중앙(60)이 중앙의 고정단자와 고정단자 사이에 위치하게 되므로 정중앙 양옆의 고정단자 중 어느 1개 또는 고정단자와 고정단자사이의 값을 입력위치로 처리할 수 있다.

또한, 도 13a와 도 13b에 도시된 바와 같이 본 발명의 또 다른 실시 예에 따라 소정의 방향을 감지하는 방향 및 위치감지 장치에 있어서,

원형으로 배열되는 다수의 고정단자;와

상기 고정단자는 상기 감지하고자 하는 방향 당 다수개로 형성되어 있으며, 두개 이상의 방향에서 다수개의 고정단자들이 감지되었을 때, 상기 감지된 고정단자들의 감지영역(면적) 중에서 정중앙을 파악하여 정중앙이 포함된 방향을 입력방향(40)으로 처리할 수 있다.

상기 정중앙(60)은 소정의 고정단자가 될 수도 있고, 고정단자와 고정단자의 사이가 될 수도 있다.

다수개 감지된 고정단자들 중 정중앙을 파악하는 한 예로,

다수개 감지된 고정단자들 중 최우측과 최좌측 또는 최상측과 최하측 등 감지된 고정단자들 중의 최양극단의 고정단자의 위치를 파악하여 이를 합하고 합한 값을 2로 나눈 위치를 정중앙으로 파악할 수 있다. 이것은 선, 면, 공간의 개념도 포함한다.

물론, 본 발명의 기술이 상기와 같이 다수개 감지된 고정단자들의 정중앙을 파악하여 입력 처리하는 방법에만 한정된 것은 아니다. 모든 방향(위치)에서 감지될 수 있는 n개 이상의 고정단자들의 감지 값에 따른 입력 값을 사전에 데이터 값을 미리 테이블로 구축하여(데이터베이스화하여) 각각의 감지 값을 입력 처리할 수 있도록 할 수도 있음은 물론이다.

본 발명은 종래의 제한적인 방향 보다 더 많은 방향을 감지할 수 있도록 하여 보다 정밀한 방향을 감지할 수 있도록 하였는데, 아울러 이동단자의 이동속도도 감지할 수 있도록 하였다.

도 14를 보면, 이동단자와 고정단자가 접촉할 때 순서대로 접촉되는 것을 알 수 있다.

이동단자가 상단을 향하게 되면 (1)에서와 같이 상단의 가운데 고정단자(30a)가 가장 먼저 접촉되며, 상기 이동단자가 더욱 전진함에 따라 (2)에서와 같이 양옆의 고정단자(30b),(30c)가 추가로 접촉되게 된다.

상기 접촉되는 고정단자들은 상기 이동단자의 전진에 따라 상기 이동단자에 순차적으로 접촉되므로, 상기 고정단자(30a)의 감지시점과 상기 고정단자(30b) 또는 고정단자(30c)의 감지시점 사이에는 소정의 시간차이가 존재한다. 이동단자가 더 전진하게 되면 (3)에서와 같이 고정단자(30d)와 고정단자(30e)가 더 접촉되게 되고, 상기 고정단자 (30b), (30c)의 감지시점과 상기 고정단자(30d), (30e)의 감지시점 사이에도 소정의 시간차이가 존재하게 된다. 상기 다수개의 고정단자들이 순차적으로 감지되는 시간차이의 변화 상태를 파악하여 상기 이동단자의 이동속도를 계산할 수 있게 된다.

본 발명은 이동단자가 진행함에 따라 다수개의 고정단자들이 상기 이동단자에 순차적으로 감지되게 될 때 각 감지되는 고정단자들 간의 시간차이를 감지하여 이동단자의 이동속도를 파악할 수 있는 것이다.

또한, 소정의 시간차를 두고 감지되는 각 고정단자들 간의 시간차이의 변화되는 차이에 따라 상기 이동단자의 이동 가속도도 파악할 수 있다.

상기 이동단자에 상기 고정단자들이 순차적으로 감지될 때 상기 고정단자들 간의 시간차이 값 즉, 상기 고정단자(30a)와 상기 고정단자(30b), (30c)간의 감지 시간차 그리고, 상기 고정단자(30b), (30c)와 상기 고정단자(30d), (30e)간의 감지 시 간차의 변화된 값에 의해 상기 이동단자의 가속도를 파악하는 것이다.

또한, 본 발명은 방향입력장치 또는 방향 및 위치감지 장치에서 이동단자의 이동거리에 따라 인터넷에서의 마우스 포인터나 게임에서의 캐릭터에 단계별로 이동속도를 조절할 수 있다. 본 발명에서는 이동단자의 이동거리에 따라 감지되어지게 되는 고정단자들의 수가 달라진다. 이로 인해 이동거리정도에 따라(감지된 고정단자의 개수에 따라) 마우스 포인터나 게임 캐릭터의 이동속도를 단계적으로 처리할 수 있다. 이것은 마우스 포인터를 보다 빠르게 이동시키고 싶을 때나 게임 시 캐릭터를 보다 빨리 이동(달리게)하려 할 때 유용하다. 손의 이동압력 또는 이동거리에 따라(사용자의 의지에 따라) 마우스 포인터나 게임 캐릭터가 비례하여 이동될 수 있도록 하여 보다 실감나고 편리한 이동조작을 수행할 수 있다.

도 15와 도 16에 도시된바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 방향 및 위치감지 장치는

상기 다수의 고정단자와 두개 이상 접촉이 될 수 있도록 설계된 이동단자;

로 이루어지되, 상기 제어부는 상기 이동단자에 상기 고정단자가 N개 이상 감지되었을 시에만 입력처리하며, 상기 입력포트는 중복하여 사용되며, 소정의 방향(위치)에서 상기 이동단자에 상기 고정단자가 N개 이상 감지되었을 때, 다른 모든 방 향(위치)에서 상기 고정단자가 N개 이상 감지되었을 시 발생될 수 있는 모든 감지 값(상기 감지된 고정단자들에 연결되어진 입력포트들의 값(종류)) 중에서 유일한 값이 될 수 있도록(단, 1개의 값만 존재) “다중분할 섞음 연결배치”한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 다수의 고정단자는 원형으로 배열되며 각각의 고정단자는 점의 형태(도 15) 또는 파선의 형태(도 16 : 점이 아닌 소정의 길이로 길게 형성된 형태의 단자형태)로 구성된다.

상기에서 점의 형태란 최소한의 접점의 크기만을 가지는 것을 말한다.

본 발명의 기술적 사상은 여러 가지 다양한 방향입력장치에 적용될 수 있다.

도 17은 입력수단의 방향이동을 감지하는 본 기술의 또 다른 실시 예로 이동단자를 입력수단의 상단부재(70)를 지지하고 있는 기둥(80)에 설치하고, 고정단자를 상기 입력수단의 방향이동 시 상기 기둥과 접촉되게 되는 베이스(90)의 원형가이드수단(100)에 설치하여 상기 입력수단을 방향이동입력하게 되면 상기 이동단자에 N개의 고정단자가 닿게 되고 제어부는 상기 감지된 N개의 고정단자 값을 파악하여 방향이동위치를 파악하게 된다.

도 18은 방향입력수단의 방향누름입력을 본 발명의 사상을 적용하여 실시 한 것이다. 이동단자는 상기 입력수단의 상단부재(70)하단에 설치되고, 고정단자는 상기 입력수단을 방향누름 시 상기 이동단자와 접촉될 수 있도록 상기 베이스의 상단에 설치되어, 상기 입력수단을 방향누름 시 상기 이동단자에 N개의 고정단자가 접촉되게 되어 방향누름위치를 파악하게 된다.

이때, 방향누름의 세기에 따라 상기 이동단자에 접촉되는 상기 고정단자의 수는 달라지게 된다. 즉, 상기 입력수단의 상단부재는 가압 시 변형되어질 수 있는 탄성이 있는 소재로 마련되어지고, 상기 상단부재를 소정의 힘으로 방향누름하게 되면, 소정 개수의 고정단자가 감지되게 되고, 상기 상단부재를 상기 소정의 힘 이상으로 더 세게 방향누름하게 되면, 상기 고정단자는 상기 소정 개수 이상으로 더 많이 상기 이동단자에 접촉되게 된다. 이 때 제어부는 상기 이동단자에 감지되는 고정단자의 값(또는 개수)에 따라 서로 다른 값으로 입력 처리할 수 있다.

이에 의해, 상기 입력수단은 동일한 방향위치에서도 방향누름 세기에 따라 서로 다른 데이터를 입력할 수 있게 된다. 예를 들어 1단 세기로 누름 시에는 1단 누름 입력에 해당하는 데이터가 입력 되도록 하고, 2단 세기로 누름 시에는 2단 누름 입력에 해당하는 데이터가 입력되도록 할 수 있다.

도 19는 또 다른 형태로 실시 된 방향입력장치로 상기 스틱형태로 움직임이 가능한 입력수단의 기둥(80)의 하단 부위에 이동단자가 설치되고, 고정단자는 상기 이동단자와 맞닿을 수 있도록 베이스(90)의 하단에 설치되어 상기 입력수단이 방향이동(기울어짐) 하게 되면, 소정 방향위치에서 상기 이동단자에 N개 이상의 고정단자가 접촉되게 되어 상기 입력수단의 방향이동 위치를 파악할 수 있게 된다.

도 20과 도 21은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따라 반도체에 서로 다른 전기적 신호가 입력되도록 구비된 다수의 입력포트;와

상기 다수의 입력포트는 고정단자가 N개(N은 2이상)이상 감지되면 고유한 패턴을 발생하도록 고정단자에 연결 배치되어 이동단자의 위치를 파악하는 것을 특징으로 한 방향 및 위치감지 장치를 도시하고 있다.

이때, 상기 다수개의 입력포트는 중복되어 사용되며, 상기 고정단자가 N개 이상 감지되었을 시 그 값이 1개가 될 수 있도록(일어날 수 있는 모든 경우의 값에서 유일할 수 있도록) 고유한 패턴의 순서로 각 고정단자에 각 1개씩 연결되되 순서를 달리하여 N개 감지 시 그 코드값이 유일한 값이 될 수 있도록 “다중분할 섞음 연결배치”되는 것이 특징이다.

도 20은 입력수단(50)의 방향이동위치를 X축과 Y축으로 감지하여 파악하는 방향입력장치의 실시 예를 도시하고 있다. 상기 입력수단의 하단에 X축 지지대(110a)와 Y축 지지대(110b)가 연결되어 있고, 상기 X축, Y축 지지대의 양끝 하단에는 이동단자(20)가 설치되어 있으며, 고정단자(30)는 상기 지지대가 이동하는 베이스의 상면에 상기 지지대의 이동 시 상기 이동단자와 접촉될 수 있도록 상기 이동단자의 이동경로를 따라 X축과 Y축으로 설치되어 있다. 상기 입력수단의 이동에 따라 상기 X축 지지대와 상기 Y축 지지대는 상기 입력수단의 이동에 따라 X축, Y축의 좌우 또는 상하로 이동하게 되고, 이에 의해 상기 이동단자에 접촉되는 상기 고정단자들의 값은 달라지게 되어 상기 입력수단의 이동위치를 파악할 수 있게 된다.

도 21을 보면, 상기 입력수단을 북서 방향으로 이동시키게 되면, 상기 X축 지지대는 좌방향으로, 상기 Y축 지지대는 상방향으로 이동되게 되고, 이에 따라 상기 지지대가 이동하는 경로에 위치한 고정단자들이 상기 이동단자에 접촉되게 되어 상기 입력수단이 북서방향으로 이동한 것을 파악하게 된다.

도 22는 스틱형 방향입력장치에서 상기 입력수단의 움직임을 X축과 Y축의 감지 값에 따라 파악하는 또 다른 실시 예를 도시한 것이다. 상기 방향입력장치에서도 고정단자는 입력포트와 “다중분할 섞음 연결배치”되고, 이동단자에는 항상 고정단자 N개 이상이 감지되도록 하여 본 발명의 “다중분할 데이터 처리방식”을 적용 할 수 있음은 물론이다.

본 발명의 기술적 사상은 방사상으로 방향입력을 하는 방향 및 위치감지 장치(입력장치)에서뿐만이 아니라 터치패드나 터치스크린, 로봇관절센서 등에서도 적용할 수 있음은 물론이다.

도 23에 도시된 바와 같이 상기 다수의 고정단자는 X축상 및 Y축상으로 서로 교차(직교)하도록 긴 전도성 선분(120)으로 형성되고, 이동단자와의 접촉이 이루어지고 감지 신호가 발생되어질 수 있다. 상기 X축과 Y축으로 배열된 선분에 연결되어진 고정단자들 역시 상기 고정단자들에 입력포트이 중복 사용되며, “다중분할 섞음 연결배치”되는 것은 물론이다. 이로써, 방법으로 노트북의 터치패드 등에서 구현을 하게 되면 보다 적은 수의 입력포트를 사용하여 현재의 터치패드보다 훨씬 정밀한 위치 값을 파악해낼 수 있는 터치패드의 구현이 가능해진다.

또한, 다수의 고정단자는 도 24에 도시된 바와 같이 점 단자(130)로 소정의 면적에 걸쳐서 분포될 수도 있다. 상기 점 형태의 고정단자들에 입력포트이 중복 사용되며, “다중분할 섞음 연결배치”되는 것을 특징으로 한다. 상기에서 점이란 상기 이동단자와 접촉되었을 때 전기적신호를 통할 수 있는 점 형태의 접점의 크기를 가지는 것을 말한다.

또한, 상기 다수의 고정단자는 도 25와 도 26에 도시된 바와 같이 X축과 Y축과, Z축 상으로 배치되어 이동단자의 이동을 3축(3D, 공간)으로 입체적으로 파악할 수 있다.

또한, 상기 다수의 고정단자는 도27과 도28에 도시된 바와 같이 구의 공간 안쪽에 원형의 띠나 면적으로 배치되어 로봇 등의 관절센서에서 이동단자의 움직임을 파악할 수 있다. 이 때 이동단자는 관절(160)의 회전을 감지할 수 있는 회전감지용 이동단자(20a)와 관절의 구부림(이동각도)을 감지할 수 있는 구부림 감지용 이동단자(20b)가 배치되며, 도 27과 같이 상기 관절을 회전 시에는 상기 고정단자들에 상기 회전감지용 이동단자가 X축상으로 감지되게 되어 상기 관절의 회전을 파악하게 되고, 도 28과 같이 상기 관절을 구부릴 시에는 상기 고정단자들에 상기 구부림 감지용 이동단자가 Y축상으로 감지되게 되어 상기 관절의 구부림을 파악하게 된다.

또한, 상기 이동단자에 상기 각 고정단자들이 순차적으로 감지되는 시간차이를 파악하여 관절의 회전속도 및 각속도를 파악할 수 있다.

따라서, 본 발명은 문자 입력 등 소정의 방향 입력 시 입력부를 정확한 방향만이 아닌 비슷한 방향으로 입력하여도 수월하게 원하는 방향의 방향입력 신호를 얻을 수 있으며, 소수개의 입력포트만을 사용하여 마우스에서의 포인터 이동이나 게임 시 캐릭터 이동 등을 위한 조이스틱(조종수단)으로 사용시 100방향, 200방향 이상의 방향위치입력도 가능한 정밀방향 입력이 가능할 수 있도록 하였다.

또한, 본 발명은 전자제품에서 일상적으로 통용되는 범용 반도체에서 최소한의 입력포트만을 사용하면서도 종래보다 훨씬 많은 수의 정밀한 위치감지와, 단지 이동단자와 고정단자들 간의(전도성 단자간의)의 전기적 접점을 통하여 발생되는 전류적신호의 감지만을 통하여 위치감지처리를 할 수 있게 함으로써 종래보다 우수한 정밀 방향 또는 위치센서를 제작을 간단하게 하면서도 매우 낮은 단가로 생산이 가능토록 하였다.

Claims

반도체에 서로 다른 전기적 신호가 입력되도록 구비된 다수의 입력포트;와

상기 다수의 입력포트와 일대일 대응되어 각각의 입력포트와 연결되는 다수의 고정단자;와

상기 다수의 고정단자와 두개 이상 접촉이 될 수 있도록 설계된 이동단자;로 이루어진 것을 특징으로 하는 방향 및 위치감지 장치.
제 1항에 있어서,

상기 다수의 고정단자는 원형으로 배열되며 각각의 고정단자는 점으로 구성되는 것을 특징으로 하는 방향 및 위치감지 장치.
제 1항에 있어서,

상기 다수의 고정단자는 원형으로 배열되며 각각의 고정단자는 소정의 길이를 갖는 선분으로 이루어진 것을 특징으로 하는 방향 및 위치감지 장치.
제 1항에 있어서,

상기 다수의 고정단자는 X축상 및 Y축상으로 배열된 도전성 선분에 연결된 것을 특징으로 하는 방향 및 위치감지 장치.
제 1항에 있어서

상기 다수의 고정단자는 점으로 소정의 면적에 걸쳐서 분포되어 있으며, 상기 이동단자는 소정의 면적에서 이동하는 것을 특징으로 하는 방향 및 위치감지 장치.
제 1항에 있어서

다수의 고정단자와 입력포트의 대응은 랜덤하게 배치하는 것을 특징으로 하는 방향 및 위치감지 장치.
제 1항에 있어서

소정의 위치에서 상기 이동단자에 고정단자가 n개 이상 접촉될 시 반도체에서 발생하는 신호가 고유한 패턴으로 발생할 수 있도록 상기 입력포트를 상기 고정단자에 소정의 순서(규칙, 패턴)에 따라 연결한 것을 특징으로 하는 방향 및 위치감지 장치.
소정의 방향을 감지하는 방향 및 위치감지 장치에 있어서,

반도체에 서로 다른 전기적 신호가 입력되도록 구비된 다수의 입력포트;와

다수의 고정단자;와

상기 다수의 고정단자와 두개 이상 접촉 될 수 있도록 설계된 이동단자;를 구비하며

상기 고정단자는 상기 감지하고자 하는 방향당 다수개로 형성되어 있으며,

두개 이상의 방향에서 다수개의 고정단자들이 감지되었을 때, 상대적으로 많은 수의 고정단자가 감지되는 방향을 입력방향으로 처리하는 것을 특징으로 하는 방향 및 위치감지 장치.
반도체에 서로 다른 전기적 신호가 입력되도록 구비된 다수의 입력포트;와

다수의 고정단자;와

상기 다수의 고정단자와 두개 이상 접촉 될 수 있도록 설계된 이동단자;를 구비하며

두개 이상의 고정단자들이 감지되었을 때, 상기 감지된 고정단자들의 정중앙을 파악하여 상기 정중앙을 입력위치로 처리하는 것을 특징으로 하는 방향 및 위치감지 장치.
반도체에 서로 다른 전기적 신호가 입력되도록 구비된 다수의 입력포트;와

이동단자와 접촉이 이루어지는 다수의 고정단자;와

상기 다수의 고정단자와 두개 이상 접촉 될 수 있도록 설계된 이동단자;를 구비하며

상기 입력포트를 중복 사용하고, 각각의 고정단자에 입력포트 1개씩만이 할당되도록 배치하되,

상기 감지수단이 N개(N은 2이상) 이상 감지되면 위치 입력된 것으로 처리하도록 하고,

소정의 위치(방향)의 N개의 고정단자에서 감지되는 입력포트의 입력 값(입력포트의 종류)은 모든 감지 위치(방향)에서 감지될 수 있는 N개 고정단자들의 입력포트의 값 중 경우의 수가 1이 되도록 입력포트를 고정단자에 배치한 것을 특징으로 하는 방향 및 위치감지 장치.
제 8항 또는 제 9항 또는 제 10항에 있어서,

상기 고정단자들은 원형(방사상)으로 배열(배치)될 수 있는 것을 특징으로 하는 방향 및 위치감지 장치
반도체에 서로 다른 전기적 신호가 입력되도록 구비된 다수의 입력포트;와

원형으로 배열되며 이동단자와 접촉이 이루어지는 다수의 고정단자;와

상기 다수의 고정단자와 두개 이상 접촉 될 수 있도록 설계된 이동단자;를 구비하며

다수개의 입력포트는 다수개의 고정단자에 각각 랜덤 배치되며, 상기 고정단자가 N개(N은 2이상)이상 감지되면 해당 값으로 방향을 파악하는 것을 특징으로 하는 방향 및 위치감지 장치.
제 12항에 있어서,

상기 랜덤 배치는 감지된 N개의 신호 값이 경우의 수가 1이 되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 방향 및 위치감지 장치.
제 12항에 있어서,

상기 랜덤배치는 고정단자가 N개(N은 2이상)이상 감지되면 고유한 패턴을 발생되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 방향 및 위치감지 장치.
제 12항에 있어서,

상기 위치값은 고유한 패턴을 나타내는 N(N은 2이상)개 이상의 고정단자가 감지되었을 때 입력처리 하는 것을 특징으로 하는 방향 및 위치감지 장치.
반도체에 서로 다른 전기적 신호가 입력되도록 구비된 다수의 입력포트;와

원형으로 배열되며 이동단자와 접촉이 이루어지는 다수의 고정단자;와

상기 다수의 고정단자와 두개 이상 접촉 될 수 있도록 설계된 이동단자;를 구비하며

다수개의 입력포트는 고정단자가 N개(N은 2이상)이상 감지되면 고유한 패턴을 발생하도록 하도록 고정단자에 배치되며

상기 이동단자가 고정단자와 접촉되어 방향을 파악한 상태에서 이동단자가 다시 이동할 경우

이동단자와 탈락되는 고정단자와 추가로 접촉되는 고정단자를 파악하여 이동단자의 속도를 감지할 수 있는 것을 특징으로 하는 방향 및 위치감지 장치.
반도체에 서로 다른 전기적 신호가 입력되도록 구비된 다수의 입력포트;와

X축과 Y축상으로 배열되며 이동단자와 접촉이 이루어지는 다수의 고정단자;와

상기 다수의 고정단자와 두개 이상 접촉 될 수 있도록 설계된 이동단자;를 구비하며

상기 다수의 입력포트는 중복하여 사용되며, 상기 고정단자가 N개(N은 2이상)이상 감지되면 고유한 패턴을 발생하도록 하도록 상기 고정단자에 1:1대응으로 연결배치 되어 이동단자의 위치를 파악하는 것을 특징으로 하는 방향 및 위치감지 장치.
반도체에 서로 다른 전기적 신호가 입력되도록 구비된 다수의 입력포트;와

X축과 Y축 Z축상으로 배열되며 이동단자와 접촉이 이루어지는 다수의 고정단자;와

상기 다수의 고정단자와 두개 이상 접촉 될 수 있도록 설계된 이동단자;를 구비하며

상기 다수의 입력포트는 중복하여 사용되며, 상기 고정단자가 N개(N은 2이상)이상 감지되면 고유한 패턴을 발생하도록 하도록 상기 고정단자에 1:1대응으로 연결배치 되어 이동단자의 위치를 파악하는 것을 특징으로 하는 방향 및 위치감지 장치.
소정의 방향을 감지하는 방향 및 위치감지 장치에 있어서,

반도체에 서로 다른 전기적 신호가 입력되도록 구비된 다수의 입력포트;와

원형으로 배열되며 이동단자와 접촉이 이루어지는 다수의 고정단자;와

상기 다수의 고정단자와 두개 이상 접촉 될 수 있도록 설계된 이동단자;를 구비하며

상기 고정단자는 상기 감지하고자 하는 방향당 다수개로 형성되어 있으며,

두개 이상의 방향에서 다수개의 고정단자들이 감지되었을 때, 상기 감지된 고정단 자들의 정중앙을 파악하여 정중앙이 포함된 방향을 입력방향으로 처리하는 것을 특징으로 하는 방향 및 위치감지 장치.
반도체에 서로 다른 전기적 신호가 입력되도록 구비된 다수의 입력포트;와

이동단자와의 접촉이 이루어지는 다수의 고정단자;와

상기 다수의 고정단자와 두개 이상 접촉 될 수 있도록 설계된 이동단자;를 구비한 위치센서에 있어서,

상대적으로 적은 수의 입력포트가 중복되어 사용되어 상대적으로 많은 수의 고정단자에 각각 1대1로 대응하여 연결되고,

상기 제어부는 고정단자가 n개 이상 감지되면 해당 값을 파악하여 입력된 것으로 처리하되,

상기 입력영역내의 소정의 위치에서 상기 이동단자와 접촉된 n개 이상의 고정단자군에 포함되어 있는 입력포트의 종류 또는 입력포트의 배열순서가;

상기 입력영역내에 위치한 고정단자들로 하여금 상기 동일한 이동단자로 접촉하였을 때 발생될 수 있는 모든 감지 값(또는 위치 값) 중에서 상기 소정위치의 감지 값이 유일한 값이(경우의 수가 1이) 되도록 상기 고정단자와 상기 입력포트를 다중분할 섞음 연결배치한 것을 특징으로 하는 방향 및 위치감지 장치.
제 20항에 있어서,

상기에서 배열순서는 조합으로 배열한 것을 특징으로 하는 방향 및 위치감지 장치.
제 20항에 있어서,

상기에서 배열순서는 순열로 배열한 것을 특징으로 하는 방향 및 위치감지 장치.
제 20항에 있어서,

상기 이동단자가 이동함에 따라 상기 이동단자에 탈락되거나 추가로 접촉되는 고정단자에 따라 상기 이동단자의 이동위치를 지속적으로 파악하는 것을 특징으로 하는 방향 및 위치감지 장치.
반도체에 서로 다른 전기적 신호가 입력되도록 구비된 다수의 입력포트;와

이동단자와 접촉이 이루어지는 다수의 고정단자;와

상기 다수의 고정단자와 두개 이상 접촉 될 수 있도록 설계된 이동단자;를 구비하며

다수개의 입력포트는 다수개의 고정단자에 각각 랜덤 배치되며, 상기 고정단자가 N개(N은 2이상)이상 감지되면 해당 값으로 위치를 파악하는 것을 특징으로 하는 방 향 및 위치감지 장치.