KR20100008167U - 양면 터치패드와 부가기능이 구현된 사용자 입력장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 정전용량 방식의 사용자 명령 입력장치인 터치패드와 부가기능으로서 레
이저 포인터와 저주파 진동 및 초음파 발진 기능 등이 결합된 입력장치에 관한 것
으로 사용자 명령의 입력을 위한 터치패드를 입력기기의 윗면과 아랫면에 대칭적으
로 배치한 구조와 기기의 구동에 관한 고안으로 사용상의 편의성을 위해 부가적으
로 구현된 레이저 LED를 결합하여 기기가 레이저 포인터의 기능을 동시에 하도록
고안되었다. 또한 저주파 진동 장치인 진동모터와 초음파 발진기인 압전소자를 결
합하여 간이적으로 헬스케어 기기인 마사져(Massager)의 역할을 할 수 있도록 고안
되었고 적외선 LED와 조명용 LED 등을 결합하여 마사져(Massager)기능을 보조하도
록 하고 조명용 LED는 업무 중에 필요한 부분조명등에 활용할 수 있도록 하였다.

Description

양면 터치패드와 부가기능이 구현된 사용자 입력장치 {User Input Device that double-sided touch pad and additional function have been implemented}

본 고안은 정전용량 방식의 사용자 명령 입력장치인 터치패드와 부가기능으로서 레

이저 포인터와 저주파 진동 및 초음파 발진 기능 등이 결합된 입력장치에 관한 것

으로 입력 터치패드를 본 고안 기기의 윗면과 아랫면에 대칭적으로 배치한 구조와

기기의 구동에 관한 기술과 사용상의 편의성을 위해 부가적으로 구현된 레이저 다

이오드, 저주파 진동 장치, 초음파 발진기, 적외선 LED, 조명용 LED 등의 결합과

그 기능적 조합에 관한 것이다.

본 고안과 관련이 있는 배경기술은 주 컨트롤러인 마이컴의 제어기술, 정전용량 터치패드의 구동 및 설계기술, 레이저 빛 방출 소자, 저주파 진동기 그리고 초음파 발진기 , 적외선 LED, 조명용 LED 등에 관한 것이다.

마이컴은 보통 MCU라 불리는 반도체 소자로서 PC등의 CPU와 마찬가지로 기기의 제어와 필요한 자료의 처리에 이용되는데 8비트, 16비트, 32비트의 MCU가 있고 제조하는 회사에 따라서 내부에 사용하는 코어의 종류가 다양하여 특화된 목적에 맞게

MCU와 컴파일러를 선택하고 프로그래밍을 하여 사용한다. 마이컴은 다양한 입출력 인터페이스를 지원하고 범용의 인터페이스도 제공이 되므로 사용자의 목적에 맞게 입출력을 설정하여 사용이 가능한 반도체 소자이다.

정보입력 방식중의 하나인 터치 입력방식은 저항식, 정전용량식, 유도식 등으로 나뉘고 그 중 하나인 정전용량 방식의 터치입력은 입력 전극을 충전과 방전을 반복하면서 인체가 접근을 하면 정전용량이 변하게 되는데 입력 전극이 이 정전용량의 변화를 감지하여 사용자의 입력의사를 정보기기에 전달하게 된다. 이러한 정전용량 방식의 터치입력의 경우 노트북이나 각종의 모바일 기기에 적용이 되어 사용되고 있고 터치입력이 마우스와 같이 가로축과 세로축으로의 커서 이동을 감지하여 정보기기에 전달하기 위해서는 터치입력을 받는 전극을 가로축과 세로축으로 매트릭스 형태로 배열을 하여 만든 정전식 터치패드를 활용하여 인체의 근접여부와 이동방향을 감지하고 관련 데이터를 마이컴이 처리한 후에 이를 정보기기에 전달하게 된다.

레이저 포인터는 일반적으로 여러 사람들에게 넓은 공간에서 자료를 소개하고 회의를 하는 경우에 참석자들의 주의를 집중시키기 위해 특정한 곳을 지적하는 점 형태의 빛을 출력하여 표시하는 광 출력기기로 내부에 레이저 다이오드를 사용한다. 이 레이저 다이오드의 출력광인 레이저는 부품마다 약간의 특성이 다르지만 대체적으로 370~490nm 정도의 파장을 가지면서 타 광원과 비교하여 빛이 확산이 안 되는 큰

수렴성을 가지게 되는데 이러한 레이저 광의 수렴성을 활용하여 회의 참석자들의 시선을 필요한 곳으로 유도하는데 효과적으로 사용된다.

저주파 진동장치는 휴대용 전화기 등에 주로 많이 사용되는 진동기로서 수신음이

꺼진 상태나 켜진 상태에서 전화기의 수신 음을 대신하거나 혹은 동시에 전화가 걸

려온 것을 사용자에게 보다 효과적으로 알리는 기능을 한다. 진동장치는 소형의 모

터에 비대칭의 물체를 부착하고 모터를 회전시켜서 그 비 대칭성으로 인해서 진동

이 발생하도록 하는 것이 기본적인 원리로서 진동하는 주파수는 진동모터의 RPM을

전압으로 조절을 해서 가변적으로 원하는 진동 주파수를 만드는 것이다.

초음파 발진기는 흔하게 볼 수 있는 초음파 가습기나 세척기 등에 사용된다. 이 발진기는 초음파 트랜스듀서(ultrasonic transducer)라고도 불리는 압전 소자로서 특히 전기에너지를 초음파로 변환하는 부품이다. 물체의 근접성이나 액체나 기체의 누출 등의 감지 등에 널리 활용되고 있고 그 발생 주파수에 따라서 의료용이나 미용용으로 사용되고 일반적으로 초음파가 피부에 가해지면 피부의 온도가 약간 상승한다고 알려져 있고 이를 미용, 의료, 마사지 등의 용도로 사용이 되고 있다.

적외선 LED는 LED에서 방출되는 빛이 가시광선보다 긴 파장을 가지는 열선으로 알려진 적외선을 방출하는 LED로 우리가 흔히 볼 수 있는 적외선 LED는 대략 880nm 전후의 파장을 가지고 1 um ~ 1000 um 정도의 파장을 가지는 경우는 원적외선이라고 한다. 이러한 적외선은 인체의 피부에 닿았을 때 파장이 짧은 자외선이나 가시광선보다 인체에 그 빛 에너지가 더 전달되는 것으로 알려져 있다.

조명용 LED는 사람이 사물을 눈으로 보는데 필요한 빛으로 대략 400~700nm의 파장을 가지는 빛을 방출하여 조명용 광원으로 사용한다.

정보기기들의 입력장치 중의 하나인 마우스의 경우에 그것이 유선이건 무선이건 입력장치를 바닥에 붙여서 사용을 하게 되는데 이런 경우 사용자의 자세가 어느 정도는 제약을 받게 되고 손에 들고 사용이 가능한 기기라 하더라도 두 손을 이용해야 하거나 혹은 왼손잡이와 오른손잡이가 사용하게 되는 입력방법이 대칭적이지 않다. 기기의 디자인이 대칭성을 가지면서 소프트웨어적으로 입력 키를 재설정하여 사용하게 되면 어느 정도 대칭적인 사용이 가능하지만 소프트웨어적인 재설정으로 인해서 불편함을 느끼게 되고 한 쪽 손으로 사용하다 다른 손으로 변경을 하게 되면 변경할 때 마다 키를 소프트웨어적으로 재설정해야 하는 불편이 따르게 된다.

정보기기의 사용자들은 정보기기의 사용 중에 기기 사용과는 별도의 다른 행동을 하게 된다. 예를 들어서 장시간 사용으로 인한 신체 각 부분의 결림이나 고통이 있는 경우 그 부분을 주무르거나 마사지 등을 하게 된다. 그런 경우 별도의 건강용 보조 기기를 사용하는 경우가 있는데 이것은 집중력이 산만해지고 작업공간의 효율적인 활용이 제약되거나 건강보조 기기의 사용으로 인한 불편 때문에 그러한 기기의 사용 자체를 하지 않고 그 불편한 상황을 그대로 참고 넘어가게 된다.

정보기기를 이용하여 회의를 하는 경우에 정보기기에서 구동되는 프로그램을 조정하여 소개중인 자료의 순서 넘김이나 소개의 효율성을 위해서 프리젠터나 레이저 포인터를 사용하게 되는데 이런 경우에 회의 중에 다루어야 하는 기기가 상황에 따라서 변경을 해서 사용하기 때문에 여러 기기의 사용에 따른 불편이 발생한다.

정보기기를 이용하여 업무를 수행하는 경우에 부분적인 조명이 필요한 상황이 있고 이를 위해서 탁상용 전등을 이용하게 되면 밝아지는 면적이 넓어져서 사용자가 원하지 않는 작업환경이 될 수 있고 부부조명을 하는데 불편할 수 있다.

따라서 해결하려는 과제는 첫째는 기기를 왼손이나 오른손 그리고 기기 자체의 위 아래를 구분해서 사용해야 하는 자세적인 제약과 불편이고 둘째는 정보기기의 이용

시에 건강용 보조기기를 사용하고 싶은 경우에 별도의 보조기기기를 사용해야 하는 불편이고 셋째는 회의나 프리젠테이션 시에 상황에 따라서 용도별로 다른 진행용 기기를 사용하는 불편이다.

위의 문제점을 해결하기 위해서 왼손이나 오른손 사용자의 구분이 없이 입력기기의 사용이 가능하고 기기 자체의 윗면이나 아랫면의 구분이 없도록 기기를 바닥에 놓은 상태에서 기기의 측면 길이가 긴 쪽에서 바라보았을 때 중앙 수평축을 중심으로 위쪽과 와 아래쪽을 대칭적인 구조로 기구를 설계하고 기기를 바닥에 놓은 상태에서 기기의 측면 길이가 짧은 쪽에서 바라보았을 때 중앙 수직축과 수평축을 중심으로 좌우대칭 상하대칭이 되도록 기기의 외관을 설계한다. 도 1, 도 2, 도 3, 도 4는 대칭적으로 디자인된 기기의 한 예로서 측면의 장축 방향, 측면의 단축 방향의 앞쪽, 측면의 단축방향의 뒤쪽 그리고 위에서 바라본 기기의 모습이다. 도 1에서 기기의 중간 측면의 파여진 홈은 기기의 거치를 위해 거치대를 끼우는 홈으로 활용한다. 도 5는 본 고안 기기의 전체 구성도로 윗면 터치패드(501)과 아랫면 터치패드(502) 그리고 부가기능을 수행하는 압전소자, 진동모터, 레이저 다이오드, 적외선 LED 혹은 조명용의 LED, 전원 공급을 위한 어뎁터 잭을 내장하여 기기의 윗면과 아랫면을 모두 터치패드로 활용이 가능하도록 하고 좌우 대칭적으로 버튼을 채용하여 왼손과 오른손의 구분이 없게 이용할 수 있도록 하고 각각의 부가기능을 마이컴을 이용하여 동작시켜서 간이적인 헬스케어 기능과 레이저 포인터기능 그리고 프리젠터 기능 그리고 조명기기의 기능을 이용하는 것이 가능하도록 기기를 설계한다.

기기의 윗면과 아랫면에 모두 터치패드를 구현하고 버튼의 기능을 좌우 대칭적으로 배치해서 기기의 윗면과 아랫면을 모두 터치패드로 이용이 가능하고 오른손이나 왼손에 관계없이 기기를 잡았을 때 잡은 자세 그대로 이용이 가능한 기기를 사용자가

이용할 수 있다. 또한 부가기능으로서 회의 중에 사용하는 레이저 포인터 기능의 활용이 가능하고 구현된 압전소자나 진동모터를 구동하여 피로한 부분의 마사지를 수행하는 간이적인 헬스케어 기기로의 활용이 가능하고 적외선 LED나 조명용 LED를 구동하여 마사지 기능의 보조적인 역할로 피부에 열에너지를 전달하는 기기로의 활용과 아울러서 부분조명을 위한 조명기구로의 활용이 가능한 기기를 이용할 수 있다. 이러한 기능들을 모두 하나의 기기에서 이용할 수 있게 되어 편리성이 증대된 기기를 사용자가 이용할 수 있게 되는 것이다.

도 1은 기기의 중앙 수평축을 중심으로 대칭적으로 기구가 설계된 기기의 설계 예
도 2는 기기의 앞쪽 부분에서 본 그림.
도 3은 기기의 뒤 부분에서 본 그림
도 4는 기기를 위에서 바라본 그림.
도 5는 기기의 내부를 구성하는 블록도.
도 6은 기기의 개략적인 동작 순서도.

본 고안의 구체적인 실시를 위해서 기기의 윗면이나 아랫면의 구분이 없도록 도 1에서 보듯이 기기를 바닥에 놓은 상태에서 중앙 수평축을 중심으로 위쪽과 와 아래쪽을 대칭적인 구조가 되도록 기구를 설계하고 기기를 바닥에 놓은 상태에서 기기의 측면 길이가 짧은 쪽에서 바라보았을 때 중앙 수직축과 수평축을 중심으로 좌우대칭과 상하대칭이 되도록 기기의 외관을 설계한다. 버튼의 경우 도 4에서 보듯이 일반적인 마우스에서의 좌측버튼과 우측버튼을 도 4의 좌측버튼(402)과 우측버튼(405)으로 할당하고 왼손 사용자를 위해서는 반대 방향에 있는 버튼을 좌측버튼(403)과 우측버튼(404)으로 동시에 할당하여 좌우 대칭적으로 버튼을 이용할 수 있도록 버튼의 기능을 할당 배치한다. 도 6에서 기기의 대기모드(Standby Mode)인 비활성상태에서 활성상태로의 진입과 활성 면이 윗면인지 아랫면인지를 결정하기 위한 버튼(401)을 표면과 이면에 상하 대칭적으로 배치하여 기기를 뒤집어서 사용하는 경우나 왼손이나 오른손으로 이동하여 사용하는 경우에 기기를 잡는 방향을 고정할 필요가 없도록 한다. 도 6에서 전원의 소스가 내장된 전지인 경우와 외부에서 공급되는 전원인 경우를 나누고 다시 외부에서 공급되는 전원은 AC-DC 어뎁터와 PC나 노트북 등의 USB 포트인지를 나누어서 대기모드, 부가기능모드 그리고 두 개의

모드가 조합된 모드로 설정하여 버튼의 기능을 재 할당한다. 우선 내장된 전지로 동작을 하는 경우 활성버튼(401)을 이용하여 활성모드로 진입 후에 활성 모드 진입을 위한 버튼(401)은 레이저 포인터의 활성 버튼으로도 사용이 가능하도록 기능을 추가 할당한다. 나머지 버튼들은 일반적인 마우스에서와 같이 좌측버튼(402,403)과 우측버튼(405,406)으로 할당하여 이용하고 레이저 다이오드(506)을 제외하고 압전소자인 트랜스튜서(507), 진동모터(508), 적외선 LED 혹은 조명 LED(509) 등의 기능은 활성화하지 않는다. 외부전원인 어뎁터 잭을 이용하여 외부 전원이 공급되는 경우 충분한 전력이 공급되므로 부가기능을 동작할 수 있게 되어서 부가적인 기능을 가동할 수 있도록 부가기능을 활성화 하고 대기모드에서 활성화 되었던 터치패드와 레이저 포인터 등의 기능은 비 활성화 한다. 도 5의 구성에서 부가기능이 활성화되면 우선 전기에너지를 초음파로 변경하는 압전소자인 트랜스튜서(507), 진동모터(508), 적외선 LED 혹은 조명 LED(509)를 사용이 가능하도록 부가기능모드로 진입시키고 버튼입력을 받아서 각각을 활성화 하거나 동시에 활성화 한다. 예를 들어서 외부전원이 연결된 상태의 부가기능모드에서 기기의 우측버튼(402)을 트랜스듀서(507)을 활성화하는 버튼으로, 기기의 좌측버튼(403)을 진동모터(508)을 활성화하는 버튼으로 윗면의 버튼(401)을 적외선 LED나 조명용 LED를 활성화하는 버튼으로 재할당하여 각각 활성화하거나 동시에 활성화할 수 있도록 한다. 외부전원이 분리되면 도 6에서 보듯이 내장 전지가 가동하는 초기상태인 대기모드로 진입하고 이 후에 윗면의 버튼(401)가 눌리면 활성모드로 다시 진입을 하면서 버튼(401)이 있는 면의 터치패드를 자동적으로 활성면으로 설정이 되도록 한다. 여기서 적외선 LED는 약간의 기능적 변경을 가하여 기기의 윗면과 아랫면 모두 적외선 LED를 채택할 수도 하거나 한쪽 면은 적외선 LED를 채용하고 한쪽 면은 조명을 위한 LED를 채택할 수 있다. 물론 조명용의 LED만을 채택할 수도 있다. 외부 전원의 경우 AC-DC 변환 어뎁터를 통해서 전력이 공급되는 경우와 PC나 노트북 등의 USB 포트를 통해서 전력이 공급되는 경우를 나누어서 전자의 경우는 이전에 설명했듯이 부가기능모드로 진입해서 507,508,509 등의 기능을 모두 사용이 가능하도록 설정을 하고 USB 포트를 통한 외부전원이 연결된 경우에는 대기모드와 부가기능모드를 조합하여 내장 전지로 구동하는 경우와 같이 대기모드로 진입시켜서 버튼(401)으로 기기를 활성화시키고 내장 전지로만 구동하는 경우에 더하여 조명용 LED를 구동할 수 있도록 설정한다. 이 경우에 활성화 버튼(401)은 레이저 포인터의 기능을 활성화하는 버튼이 아니라 조명용 LED를 활성화하는 버튼으로 활용한다. 외부전원의 종류가 어떤 것인지를 감지하는 것은 예를 들어서 외부에서 연결된 전원의 전압을 AC-DC 어뎁터로 공급하는 경우는 12V로 USB포트로 공급하는 경우는 5V로 다르게 하여 이를 감지하는 회로를 구성하여 어떤 전원이 연결이 되었는지 감지하여 그에 맞는 모드로 진입시켜서 기기를 활용한다.

Claims (9)

1. 터치패드가 사용자 입력 기기의 표면과 이면에 동시에 대칭적으로 구현된 정보입력 기기.
2. 터치패드가 하나의 정보입력 기기에 동시에 두 개가 구현된 정보입력 기기.
   
3. 청구항 1에 있어서, 터치패드의 방식이 저항(Resistive) 방식인 정보입력기기.
   
   
4. 청구항 1에 있어서, 터치패드의 방식이 인턱티브(Inductive) 방식인 정보입력기기.
   
   
5. 청구항 1에 있어서, 압전소자를 결합하여 초음파 발진이 가능한 정보입력기기.
   
   
6. 청구항 1에 있어서, 진동모터를 결합하여 저주파 진동이 가능한 정보입력기기.
   
   
7. 청구항 1에 있어서, 레이저 다이오드를 결합하여 레이저 포인터로 활용이 가능한 정보입력기기.
   
   
8. 청구항 1에 있어서, 적외선 LED를 결합하여 적외선 빛을 방출할 수 있는 정보입력기기.
   
   
9. 청구항 1에 있어서, 조명용 LED를 결합하여 조명기구로 활용이 가능한 정보입력기기
   
   

Images