KR20130134670A - Mat having pressure sensor of capacity type - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 실시예는 매트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 정전용량 방식의 압력 센서가 구비된 매트에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mat, and more particularly, to a mat provided with a capacitive pressure sensor.
최근, 매트를 이용한 게임 기구의 활용이 증가하고 있다. 매트를 이용한 게임 기구는 대표적으로 DDR(Dance Dance Revolution) 게임 기구를 예로 들 수 있다. DDR은 디스플레이 장치에 상, 하, 좌, 우 화살표가 복합적으로 디스플레이되면, 사용자가 디스플레이 장치의 화면을 보면서 매트에 표시된 상, 하, 좌, 우 화살표를 따라 스텝을 밟게 된다. 이때, 사용자의 스텝 동작과 디스플레이 장치에 표시된 화살표가 매칭되면 점수가 올라가는 게임 기구이다.In recent years, the use of game machines using mat has been increasing. A game apparatus using a mat is, for example, a DDR (Dance Dance Revolution) game apparatus. When DDR is displayed in combination with the up, down, left, and right arrows on the display device, the user steps the steps along the up, down, left, and right arrows displayed on the mat while viewing the screen of the display device. At this time, if the step operation of the user is matched with the arrow displayed on the display device, the score is increased.
상기와 같은 게임에 사용되는 매트는 매트 내에 온(ON)/오프(OFF) 식의 접촉 스위치를 설치하여 사용자가 매트에 표시된 소정 화살표를 밟았는지 여부를 확인하였다. 그런데, 온(ON)/오프(OFF) 식의 접촉 스위치는 매트 내에 별도의 스위치 구조물을 형성하여야 하기 때문에 상기 매트를 제조하는 공정이 복잡하고 어려운 문제점이 있다. The mat used in the above-mentioned game is provided with a contact switch of ON / OFF type in the mat to check whether or not the user presses the predetermined arrow displayed on the mat. However, since the ON / OFF contact switch requires a separate switch structure in the mat, the process of manufacturing the mat is complicated and difficult.
그리고, 온(ON)/오프(OFF) 식의 접촉 스위치는 온(ON) 또는 오프(OFF)의 이중적 상태 밖에 표현을 못한다는 문제점이 있다. 즉, 온(ON)/오프(OFF) 식의 접촉 스위치는 사용자가 해당 화살표를 밟았는지 또는 안 밟았는지 여부만을 표현할 수 있으므로, 사용자가 해당 화살표를 밟았을 때 사용자의 다채로운 동작을 게임에 반영하지 못하며, 그로 인해 단조롭고 단순한 게임에만 적용할 수 있다는 문제점이 있다.
In addition, there is a problem that the ON / OFF contact switch can not be expressed only in the dual state of ON or OFF. That is, the ON / OFF contact switch can express only whether the user has stepped on or pressed the corresponding arrow, so that when the user presses the arrow, the user does not reflect the colorful action of the user in the game And thus can be applied only to a simple and simple game.
본 발명의 실시예는 입력부의 구조가 간단하여 제조가 용이한 정전용량 방식의 압력 센서가 구비된 매트를 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to provide a mat provided with a pressure sensor of a capacitive type, which has a simple structure of an input part and is easy to manufacture.
본 발명의 실시예는 사용자의 다채로운 동작을 입력하기 위한 입력 장치로 사용할 수 있는 정전용량 방식의 압력 센서가 구비된 매트를 제공하고자 한다.
An embodiment of the present invention is to provide a mat having a capacitive pressure sensor that can be used as an input device for inputting various operations of a user.
본 발명의 일 실시예에 따른 정전용량 방식의 압력 센서가 구비된 매트는, 매트 본체; 및 상기 매트 본체 내에 설치되고 적어도 하나의 압력 센서를 구비하며, 사용자에 의해 가해지는 압력에 따라 사용자 입력 신호를 발생시키는 입력부를 포함하고, 상기 입력부는, 유전체층, 상기 유전체층의 상면에 형성되는 제1 전극층, 및 상기 유전체층의 하면에 형성되는 제2 전극층을 포함한다.
A mat having a capacitive pressure sensor according to an embodiment of the present invention includes: a mat main body; And an input section provided in the mat main body and having at least one pressure sensor, the input section generating a user input signal according to a pressure applied by a user, the input section including a dielectric layer, a first dielectric layer formed on the dielectric layer, An electrode layer, and a second electrode layer formed on the lower surface of the dielectric layer.
본 발명의 실시예에 의하면, 매트에서 사용자의 동작을 입력받는 부분은 제2 전극층, 유전체층, 제1 전극층을 순차적으로 적층시키기만 하면 되기 때문에, 매트의 구조가 간단하고 매트를 용이하게 제조할 수 있게 된다. 그리고, 제어 장치가 사용자 입력 신호의 커패시턴스 변화 패턴을 통해 사용자의 동작을 추정한 후, 추정된 사용자의 동작에 따른 물체 동작 제어 신호를 발생시키기 때문에, 사용자의 다채로운 동작을 게임 등에 반영할 수 있으며, 사용자의 다채로운 동작을 입력받는 입력 장치로 사용할 수 있게 된다.
According to the embodiment of the present invention, since the portion of the mat that receives the user's operation is only required to sequentially stack the second electrode layer, the dielectric layer, and the first electrode layer, the structure of the mat is simple, . Since the control device estimates the user's motion through the capacitance variation pattern of the user input signal and then generates the object motion control signal according to the motion of the estimated user, The user can use various operations as an input device for receiving input.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전용량 방식의 압력 센서가 구비된 매트를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력부의 단면을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 장치의 구성을 나타낸 도면.
도 4는 사용자의 소정 압력 센서를 누르는 동작에 따른 사용자 입력 신호의 커패시턴스 변화 패턴을 나타낸 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a view of a mat with a capacitive pressure sensor according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of an input unit according to one embodiment of the present invention.
3 shows a configuration of a control apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a capacitance variation pattern of a user input signal according to an operation of pressing a predetermined pressure sensor by a user;
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 정전용량 방식의 압력 센서가 구비된 매트의 구체적인 실시예를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시적 실시예에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.Hereinafter, a specific embodiment of the mat provided with the capacitive pressure sensor of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4. FIG. However, this is an exemplary embodiment only and the present invention is not limited thereto.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In the following description, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and may be changed according to the intention or custom of the user, the operator, and the like. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.
본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시예는 진보적인 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
The technical idea of the present invention is determined by the claims, and the following embodiments are merely a means for efficiently describing the technical idea of the present invention to a person having ordinary skill in the art to which the present invention belongs.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전용량 방식의 압력 센서가 구비된 매트를 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a view illustrating a mat having a capacitive pressure sensor according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 매트(100)는 매트 본체(102), 입력부(104), 및 제어 장치(106)를 포함한다. 매트(100)는 디스플레이 장치(150)와 유선 또는 무선으로 연결될 수 있다.Referring to FIG. 1, a
디스플레이 장치(150)는 소정 콘텐츠를 실행하여 화면에 표시하는 역할을 한다. 여기서, 콘텐츠는 예를 들어, 게임일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 그 이외의 다양한 콘텐츠(예를 들어, 교육용 콘텐츠, 동작(또는 자세) 모니터링 콘텐츠, 동영상, 이미지 등)가 포함될 수 있다. 이하에서는, 디스플레이 장치(150)에 게임 콘텐츠가 실행되는 경우를 일 예로 설명하기로 한다.The
이때, 사용자는 매트(100)의 입력부(104)를 눌러 디스플레이 장치(150)에 표시되는 물체(예를 들어, 게임 속 캐릭터, 운송 수단, 무기, 운동 기구 등)를 조작할 수 있다. 또한, 사용자는 디스플레이 장치(150)에 표시되는 물체의 움직임에 따라 입력부(104)에 구비된 압력 센서를 누를 수도 있다.At this time, the user can press the
매트 본체(102)는 예를 들어, 거실 또는 마루와 같은 실내 바닥에 놓인 상태에서 사용된다. 매트 본체(102)의 표면에는 사용자가 입력부(104) 영역 및 각 압력 센서의 의미를 눈으로 확인할 수 있도록 매트 본체(102) 내의 입력부(104)가 설치된 영역 및 각 압력 센서의 의미가 문자, 숫자, 도형 등으로 인쇄되어 표시될 수 있다.The mat
입력부(104)는 매트 본체(102) 내에 설치된다. 입력부(104)는 적어도 하나의 압력 센서를 구비한다. 예를 들어, 입력부(104)는 제1 압력 센서(104-1), 제2 압력 센서(104-2), 제3 압력 센서(104-3), 제4 압력 센서(104-4), 및 제5 압력 센서(104-5)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 압력 센서(104-1), 제2 압력 센서(104-2), 제3 압력 센서(104-3), 제4 압력 센서(104-4), 및 제5 압력 센서(104-5)는 사용자의 누르는 동작에 따라 디스플레이 장치(150)에 표시되는 물체를 각각 좌측 이동, 우측 이동, 상측 이동, 하측 이동, 및 정지시키는 역할을 한다. 여기서, 입력부(104)의 각 압력 센서들의 형태, 크기, 위치, 개수 등은 필요에 따라 변경할 수 있다.The
사용자는 디스플레이 장치(150)에 표시된 물체(예를 들어, 게임 속 캐릭터 등)를 자신의 의도에 따라 이동시키고자 하는 경우, 입력부(104)의 여러 압력 센서(104-1, 104-2, 104-3, 104-4, 104-5)들을 이용하게 된다. 예를 들어, 디스플레이 장치(150)에 표시된 게임 속 캐릭터를 왼쪽으로 이동시키고자 하는 경우 사용자는 제1 압력 센서(104-1)를 눌러 게임 속 캐릭터를 현 위치에서 왼쪽으로 이동시킨다. 그리고, 디스플레이 장치(150)에 표시된 게임 속 캐릭터를 오른쪽으로 이동시키고자 하는 경우 사용자는 제2 압력 센서(104-2)를 눌러 게임 속 캐릭터를 현 위치에서 오른쪽으로 이동시킨다.When the user wants to move an object (for example, a character in a game) displayed on the
이때, 사용자는 두 개 이상의 압력 센서를 이용하여 게임 속 캐릭터를 이동시킬 수도 있다. 예를 들어, 게임 속 캐릭터를 우측 대각선 상부 방향으로 이동시키고자 하는 경우, 사용자는 제2 압력 센서(104-2) 및 제3 압력 센서(104-3)를 동시에 눌러 게임 속 캐릭터를 현 위치에서 우측 대각선 상부 방향으로 이동시킨다.At this time, the user may move the character in the game using two or more pressure sensors. For example, when the character in the game is to be moved to the right diagonal upper direction, the user simultaneously presses the second pressure sensor 104-2 and the third pressure sensor 104-3 to move the character in the game from the current position Move it to the upper right diagonal.
여기서는, 입력부(104)가 5개의 압력 센서(104-1, 104-2, 104-3, 104-4, 104-5)을 구비하고 각 압력 센서(104-1, 104-2, 104-3, 104-4, 104-5)들이 디스플레이 장치(150)에 표시되는 물체를 각각 좌측 이동, 우측 이동, 상측 이동, 하측 이동, 및 정지시키는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 입력부(104)는 게임에 따라 다양한 개수 및 다양한 조작 형상을 갖는 압력 센서를 구비할 수 있다.Here, the
여기서, 입력부(104)의 각 압력 센서(104-1, 104-2, 104-3, 104-4, 104-5)들은 사용자의 신체 일부(예를 들어, 손, 발, 엉덩이 등)에 의해 압력이 전달되는 경우, 사용자의 압력에 의한 사용자 입력 신호를 제어 장치(106)로 발생시킨다. 이때, 입력부(104)의 각 압력 센서(104-1, 104-2, 104-3, 104-4, 104-5)들은 제어 장치(106)와 전기적으로 연결된다. 입력부(104)의 각 압력 센서(104-1, 104-2, 104-3, 104-4, 104-5)들은 예를 들어, 정전용량 방식의 압력 센서로 이루어질 수 있다. 이에 대해 도 2를 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.Here, each of the pressure sensors 104-1, 104-2, 104-3, 104-4, and 104-5 of the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력부의 단면을 나타낸 도면이다.2 is a cross-sectional view of an input unit according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 입력부(104)는 유전체층(111), 제1 전극층(113), 제2 전극층(115), 제1 절연층(117), 및 제2 절연층(119)을 포함한다. 여기서, 제2 절연층(119), 제2 전극층(115), 유전체층(111), 제1 전극층(113), 및 제1 절연층(117)은 순차적으로 적층된다.Referring to FIG. 2, the
유전체층(111)은 소정의 유전율을 가지고, 복원력(또는 탄성력)을 갖는 재질로 이루어진다. 즉, 유전체층(111)은 사용자의 신체 일부의 압력 의해 해당 부분이 눌려질 경우 압축되었다가, 상기 압력이 해제되면 원 상태로 복원될 수 있도록 복원력을 갖는 재질로 이루어진다. 예를 들어, 유전체층(111)은 소정의 유전율을 가지는 발포성 물질로 이루어질 수 있다.The
제1 전극층(113)은 유전체층(111)의 상면에 형성되고, 제2 전극층(115)은 유전체층(111)의 하면에 형성된다. 제1 전극층(113) 및 제2 전극층(115)은 각각 제어 장치(106)와 전기적으로 연결된다.The
제1 전극층(113) 및 제2 전극층(115)은 예를 들어, 전도성 잉크를 유전체층(111)의 상면 및 하면에 각각 도포(또는 인쇄)하여 형성할 수 있다. 또한, 유전체층(111)의 상면에 형성되는 제1 전극층(113)은 전도성 필름으로 형성하고, 유전체층(111)의 하면에 형성되는 제2 전극층(115)은 전도성 잉크로 형성할 수도 있다. 제1 전극층(113)은 사용자에 의해 반복적으로 눌려지는 부분이므로 제1 전극층(113)을 전도성 잉크로 형성하는 경우, 전도성 잉크가 깨지거나 부서져 제1 전극층(113)이 손상될 수 있다. 이때, 제1 전극층(113)을 전도성 필름으로 형성하면, 해당 부위가 사용자에 의해 반복적으로 눌려지더라도 제1 전극층(113)이 손상되는 것을 방지할 수 있게 된다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 제1 전극층(113) 및 제2 전극층(115)을 모두 전도성 필름으로 형성할 수도 있다. 전도성 필름은 예를 들어, 실리콘 필름 또는 탄소 필름일 수 있다.The
제1 절연층(117)은 제1 전극층(113)의 상면에 형성되어 제1 전극층(113)을 보호하는 역할을 한다. 제2 절연층(119)은 제2 전극층(115)의 하면에 형성되어 제2 전극층(115)을 보호하는 역할을 한다. 제1 절연층(117) 및 제2 절연층(119)에는 사용자의 미끄러짐을 방지하기 위해 엠보싱(미도시)이 형성될 수 있다.The first insulating
여기서, 입력부(104)는 제1 전극층(113) 및 제2 전극층(115) 사이에 유전체층(111)이 형성되어 일종의 커패시터로 작용하게 된다. 이때, 입력부(104)의 커패시턴스 값(C)은 다음 수학식 1에 의해 구할 수 있다.Here, the
여기서, ε은 유전체층(111)의 유전율을 나타내고, A는 제1 전극층(113) 및 제2 전극층(115)의 면적을 나타내며, d는 제1 전극층(113)과 제2 전극층(115) 사이의 거리를 나타낸다.Where A represents the area of the
사용자가 신체 일부를 사용하여 입력부(104)를 누르면, 유전체층(111)이 복원력(또는 탄성력)을 갖는 재질로 이루어지기 때문에, 제1 전극층(113)과 제2 전극층(115) 사이의 거리(d)가 변하게 되고, 그에 따라 해당 입력부(104)의 커패시턴스 값이 달라지게 된다. 구체적으로, 사용자가 신체 일부를 사용하여 입력부(104)를 누르면, 제1 전극층(113)과 제2 전극층(115) 사이의 거리(d)가 줄어들므로, 해당 입력부(104)의 커패시턴스 값은 커지게 된다.Since the
이때, 입력부(104)의 각 압력 센서(104-1, 104-2, 104-3, 104-4, 104-5)들은 사용자의 압력에 따라 변화하는 커패시턴스 값을 사용자 입력 신호로 하여 제어 장치(106)로 발생하게 된다. 여기서, 입력부(104)의 커패시턴스 값은 사용자의 동작(즉, 사용자가 입력부(104)를 누를 때의 동작)에 따라 달라지게 된다. 또한, 각 사용자의 무게에 따라 입력부(104)의 커패시턴스 값의 변화 범위가 달라지게 된다. 예를 들어, 몸무게가 많이 나가는 성인 남성 등의 경우 입력부(104)에 가해지는 압력 또한 상대적으로 크므로 커패시턴스 값의 변화가 크며, 여성 또는 어린이 등의 경우 커패시턴스 값의 변화가 작아진다.At this time, each pressure sensor 104-1, 104-2, 104-3, 104-4, 104-5 of the
이와 같이, 입력부(104)의 유전체층(111), 제1 전극층(113), 및 제2 전극층(115)을 통해 사용자의 동작을 입력 받게 되는데, 이는 여러 개의 층이 단지 적층된 형태이기 때문에 그 구조가 간단하며, 그로 인해 매트(100)를 용이하게 제조할 수 있게 된다.In this way, the operation of the user is inputted through the
제어 장치(106)는 매트 몸체(102)의 일측에 형성된다. 제어 장치(106)는 매트 몸체(102)의 일측에 형성된 커넥터(미도시)에 장착되어 입력부(104)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이때, 제어 장치(106)는 매트 몸체(102)에 장착 및 탈착이 가능하도록 형성될 수 있다. 이 경우, 하나의 제어 장치(106)를 서로 다른 조작 형상 및 서로 다른 개수의 압력 센서를 구비한 다양한 매트 몸체(102)에 사용할 수 있게 된다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 제어 장치(106)는 매트 몸체(102)와 일체로 형성될 수도 있다.The
제어 장치(106)는 입력부(104)에서 발생한 사용자 입력 신호를 분석하여 디스플레이 장치(150)에 표시된 물체의 동작을 제어하기 위한 물체 동작 제어 신호를 발생시킨 후, 물체 동작 제어 신호를 디스플레이 장치(150)로 전송한다.The
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 장치의 구성을 나타낸 도면이다.FIG. 3 is a block diagram of a control apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
도 3을 참조하면, 제어 장치(106)는 신호 처리부(121), 캘리브레이션부(123),3, the
신호 분석부(125), 통신부(127), 및 메모리(129)를 포함한다.A
신호 처리부(121)는 입력부(104)의 각 압력 센서(104-1, 104-2, 104-3, 104-4, 104-5)들과 전기적으로 연결된다. 신호 처리부(121)는 입력부(104)에서 발생시킨 사용자 입력 신호를 신호 처리하는 역할을 한다. 예를 들어, 신호 처리부(121)는 사용자 입력 신호를 증폭시킨 후, 필터링하여 사용자 입력 신호에서 노이즈를 제거할 수 있다.The
캘리브레이션부(123)는 사용자가 최초 입력부(104)를 눌렀을 때, 해당 사용자의 기준 커패시턴스 변화 정보를 발생하여 신호 분석부(124)로 전달한다. 여기서, 기준 커패시턴스 변화 정보는 입력부(104)의 초기 상태의 커패시턴스 값과 입력부(104)가 사용자에 의해 눌러진 경우의 커패시턴스 값의 차이를 나타내는 데이터이다. When the user presses the
즉, 사용자마다 몸무게가 다른 경우, 각 사용자의 무게에 따라 입력부(104)의 커패시턴스 값의 변화 범위가 달라지게 된다. 따라서, 사용자가 최초 입력부(104)를 눌렀을 때, 캘리브레이션부(123)를 통해 해당 사용자의 기준 커패시턴스 변화 정보를 발생함으로써, 해당 사용자의 몸무게를 감지할 수 있고 그로 인해 해당 사용자의 몸무게에 따른 커패시턴스 값의 변화 범위를 추정할 수 있게 된다. That is, when the weight is different for each user, the change range of the capacitance value of the
캘리브레이션부(123)는 예를 들어, 사용자가 입력부(104)를 밟고 선 경우에 기준 커패시턴스 변화 정보를 발생할 수 있다. 이 경우, 사용자는 매트(100)를 처음 이용할 때, 캘리브레이션부(123)가 기준 커패시턴스 변화 정보를 발생하도록 일정 시간 동안 입력부(104)를 밟고 서 있을 수 있다. 이때, 매트(100)는 캘리브레이션 시간이 완료되었음을 사용자에게 알려줄 수 있다.The
캘리브레이션부(123)는 예를 들어, 20 kg 및 40 kg 등의 정량추를 각각 올려놓았을 때의 기준 커패시턴스 변화를 측정하고, 이를 메모리(129)에 저장할 수 있다. 이 경우 사용자의 기준 커패시턴스 변화 정보를 정량추의 기준 커패시턴스 변화에 대한 비율로 나타낼 수 있으며, 이를 이용하여 사용자의 기준 커패시턴스 변화 정보를 통해 사용자의 절대 중량을 추정할 수 있다.The
한편, 여기서는 매트(100) 내에 설치된 캘리브레이션부(123)가 기준 커패시턴스 변화 정보를 발생시키는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 외부 장치로부터 기준 커패시턴스 변화 정보를 수신할 수도 있다. 즉, 상기 외부 장치는 사용자별로 설정된 기준 커패시턴스 변화 정보를 관리할 수 있으며, 이에 따라 현재 매트(100)를 사용하려는 사용자의 기준 커패시턴스 변화 정보를 매트(100)로 송신하도록 구성될 수 있다.The
신호 분석부(125)는 신호 처리된 사용자 입력 신호를 분석하여 물체 동작 제어 신호를 발생시킨다. 예를 들어, 신호 분석부(125)는 사용자 입력 신호의 커패시턴스 변화값을 기 설정된 임계 커패시턴스 변화값과 비교하여, 사용자 입력 신호의 커패시턴스 변화값이 기 설정된 임계 커패시턴스 변화값 이상인 경우에만 해당 입력부(104)의 압력 센서에 따른 물체 동작 제어 신호를 발생시킬 수 있다. 이때, 사용자 입력 신호의 커패시턴스 변화값이 기 설정된 임계 커패시턴스 변화값 보다 작은 경우는 동적 잡음으로 판단하여 무시할 수 있다.The
즉, 사용자 입력 신호의 커패시턴스 변화값이 기 설정된 임계 커패시턴스 변화값 이상으로 나타난 경우에만 사용자가 해당 압력 센서를 정확히 누른 것으로 판단하여 해당 입력부(104)의 압력 센서에 따른 물체 동작 제어 신호를 발생시킬 수 있다. 이 경우, 사용자의 미스 터치 또는 동적 잡음 등에 의한 오동작을 방지할 수 있게 된다.That is, only when the capacitance change value of the user input signal is greater than or equal to the predetermined threshold capacitance change value, the user determines that the pressure sensor is correctly pressed and generates the object operation control signal corresponding to the pressure sensor of the
여기서, 신호 분석부(125)는 캘리브레이션부(123)의 기준 커패시턴스 변화 정보를 통해 해당 사용자의 몸무게를 감지하고, 이에 따라 임계 커패시턴스 변화값을 조정할 수 있다. 예를 들어, 신호 분석부(125)는 기준 커패시턴스 변화 정보를 통해 해당 사용자의 몸무게를 감지한 결과, 사용자의 몸무게가 기준 몸무게보다 작은 경우 임계 커패시턴스 변화값을 기설정된 임계 커패시턴스 변화값 보다 작게 조정할 수 있다. 그리고, 신호 분석부(125)는 기준 커패시턴스 변화 정보를 통해 해당 사용자의 몸무게를 감지한 결과, 사용자의 몸무게가 기준 몸무게보다 큰 경우 임계 커패시턴스 변화값을 기설정된 임계 커패시턴스 변화값 보다 크게 조정할 수 있다. 이때, 신호 분석부(125)는 통신부(127)를 통해 외부 장치로부터 각 사용자의 기준 커패시턴스 변화 정보를 수신할 수도 있다.Here, the
또한, 신호 분석부(125)는 사용자 입력 신호의 커패시턴스 변화 패턴을 통해 사용자의 동작을 추정하고, 추정된 사용자의 동작에 따른 물체 동작 제어 신호를 발생시킬 수도 있다.Also, the
즉, 사용자가 입력부(104)의 소정 압력 센서를 누를 때, 사용자의 해당 압력 센서를 누르는 동작에 따라 사용자 입력 신호의 커패시턴스 변화 패턴이 다르게 나타나게 된다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 사용자가 소정 압력 센서를 점프하면서 누르는 경우(도 4의 (a))와 소정 압력 센서를 미끄러지듯이 누르는 경우(도 4의 (b))를 살펴보면, 사용자 입력 신호의 커패시턴스 변화 패턴이 서로 다르게 나타나게 된다. That is, when the user presses the predetermined pressure sensor of the
그리고, 사용자가 소정 압력 센서를 빨리 눌렀다 떼는 경우와 소정 압력 센서를 지긋이 눌렀다 떼는 경우, 사용자 입력 신호의 커패시턴스 변화 패턴이 서로 다르게 나타나게 된다. 따라서, 사용자 입력 신호의 커패시턴스 변화 패턴을 확인하면, 해당 압력 센서를 누를 때의 사용자의 동작(예를 들어, 점프, 서 있음, 뜀, 걸음, 지긋이 누름, 찍음 등)을 추정할 수 있게 된다.When the user quickly depresses and releases the predetermined pressure sensor and when the predetermined pressure sensor is depressed and released, the capacitance change patterns of the user input signals are different from each other. Therefore, by confirming the capacitance variation pattern of the user input signal, it is possible to estimate the user's operation (for example, jump, standing, leaning, walking, depressing, depressing, etc.) .
구체적으로, 메모리(129)에는 사용자의 동작에 따른 다양한 커패시턴스 변화 패턴들이 저장된다. 신호 분석부(125)는 사용자 입력 신호의 커패시턴스 변화 패턴을 메모리(129)에 저장된 다양한 커패시턴스 변화 패턴들과 비교하여 해당 압력 센서를 누를 때의 사용자의 동작을 추정할 수 있다. 이때, 신호 분석부(125)는 해당 압력 센서를 누를 때의 사용자의 동작에 따라 서로 다른 물체 동작 제어 신호를 발생시킬 수 있다. 이 경우, 사용자가 동일한 압력 센서를 누르더라도 해당 압력 센서를 누를 때의 사용자의 동작에 따라 서로 다른 물체 동작 제어 신호가 발생하여, 해당 압력 센서를 통해 디스플레이 장치(150)에 표시되는 물체의 동작을 다양하게 조절할 수 있게 된다.Specifically, the
통신부(127)는 물체 동작 제어 신호를 디스플레이 장치(150)로 전송한다. 이때, 통신부(127)는 근거리 무선 통신을 통해 물체 동작 제어 신호를 디스플레이 장치(150)로 전송할 수 있다. 여기서, 근거리 무선 통신으로는 RFID(Radio Frequency Identification), NFC(Near Field Communication), 블루투스(Blue Tooth), UWB(Ultra Wide Band), 지그비(ZigBee) 등이 사용될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 통신부(127)는 유선을 통해 물체 동작 제어 신호를 디스플레이 장치(150)로 전송할 수도 있다. 또한, 통신부(127)는 외부 장치로부터 각 사용자의 기준 커패시턴스 변화 정보를 수신할 수도 있다.The
통신부(127)는 사용자의 모바일 단말기(예를 들어, 스마트 폰, 태블릿 PC, PDA 등)와 무선 통신을 수행할 수 있다. 이때, 통신부(127)는 사용자의 모바일 단말기로부터 해당 모바일 단말기의 ID를 수신하여 메모리(129)에 저장할 수 있다. 이 경우, 해당 모바일 단말기의 ID를 통해 각 사용자를 식별할 수 있으며, 식별된 사용자별로 기준 커패시턴스 변화 정보를 맵핑하여 저장하여 두었다가 해당 사용자의 접속시 저장된 기준 커패시턴스 변화 정보를 적용할 수 있다.The
또한, 통신부(127)는 사용자의 모바일 단말기에 포함된 근거리 무선 통신망(NFC)을 통하여 사용자의 모바일 단말기에 접속할 수 있으며, 상기 모바일 단말기를 경유하여 외부 네트워크와 연결되어 데이터를 송수신하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 통신부(127)는 상기 외부 네트워크에 존재하는 서버 등으로부터 사용자별 기준 커패시턴스 변화 정보 또는 움직임에 따른 커패시턴스 변화 패턴 등의 정보를 전달받을 수 있다.The
한편, 제어 장치(106)는 사용자 입력 신호의 커패시턴스 변화값에 따른 사용자의 몸무게를 출력할 수도 있다. 즉, 제어 장치(106)는 사용자 입력 신호의 커패시턴스 변화값을 통해 사용자의 몸무게를 측정한 후, 측정한 사용자의 몸무게를 표시부(미도시)에 표시할 수 있다. 이때, 메모리(129)에는 사용자 입력 신호의 커패시턴스 변화값에 따른 사용자의 몸무게가 매칭된 몸무게 테이블이 저장될 수 있다. Meanwhile, the
여기서는, 디스플레이 장치(150)에서 실행되는 콘텐츠가 게임인 경우를 일 예로 설명하였으며, 이때 물체 동작 제어 신호로 디스플레이 장치(150)에 표시되는 게임 속 캐릭터 등의 동작을 조절하는 것으로 설명하였다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 매트(100)에서 발생시킨 물체 동작 제어 신호를 통해 디스플레이 장치(150)의 커서 또는 마우스 표시부 등을 조작할 수도 있다. 이 경우, 매트(100)는 사용자의 동작을 입력으로 받는 일종의 입력 장치의 역할을 하게 된다.Here, the case where the content executed in the
또한, 매트(100)는 사용자(또는 물체)의 움직임 또는 동작을 감지하는 일종의 동작 모니터링 장치로 사용될 수 있다. 예를 들어, 매트(100)를 의자에 설치하는 경우, 매트(100)를 통해 사용자의 앉은 자세를 감지하여 자세를 교정하는데 사용할 수 있다. 또한, 매트(100)를 침대에 설치하는 경우, 환자의 움직임 정도를 감지하여 환자의 환부에 욕창이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다. 또한, 매트(100)는 상품 전시대 또는 상품 재고 창고 등과 같이 물품의 존재 여부를 감지하는 경우에도 적용할 수 있다. In addition, the
또한, 매트(100)는 신발 바닥에 까는 깔창 형태로 형성할 수도 있다. 예를 들어 사용자의 왼쪽 신발과 오른쪽 신발 내 깔창에 압력 센서를 설치하면, 사용자가 해당 신발은 신고 걷거나, 뛰거나 또는 한쪽 발을 구르는 등의 동작을 별도의 발판 매트가 없이도 측정 가능하다. 이와 같이, 매트(100)는 앞에서 살펴본 분야뿐만 아니라 그 이외의 다양한 분야에 적용할 수 있다.
Also, the
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation, I will understand. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, but should be determined by equivalents to the appended claims, as well as the appended claims.
100 : 매트 102 : 매트 본체
104 : 입력부 104-1 : 제1 압력 센서
104-2 : 제2 압력 센서 104-3 : 제3 압력 센서
104-4 : 제4 압력 센서 104-5 : 제5 압력 센서
106 : 제어 장치 111 : 유전체층
113 : 제1 전극층 115 : 제2 전극층
117 : 제1 절연층 119 : 제2 절연층
121 : 신호 처리부 123 : 캘리브레이션부
125 : 신호 분석부 127 : 통신부
129 : 메모리100: mat 102: mat main body
104: input unit 104-1: first pressure sensor
104-2: second pressure sensor 104-3: third pressure sensor
104-4: fourth pressure sensor 104-5: fifth pressure sensor
106: control device 111: dielectric layer
113: first electrode layer 115: second electrode layer
117: first insulating layer 119: second insulating layer
121: Signal processing unit 123: Calibration unit
125: Signal analysis unit 127:
129: Memory
Claims (15)
상기 매트 본체 내에 설치되고, 사용자에 의해 가해지는 압력에 따라 사용자 입력 신호를 발생시키는 적어도 하나의 압력 센서가 구비되는 입력부;를 포함하고,
상기 압력 센서는, 유전체층, 상기 유전체층의 상면에 형성되는 제1 전극층, 및 상기 유전체층의 하면에 형성되는 제2 전극층을 포함하는, 매트.
A mat main body; And
An input unit installed in the mat body and having at least one pressure sensor configured to generate a user input signal according to a pressure applied by a user;
Wherein the pressure sensor includes a dielectric layer, a first electrode layer formed on an upper surface of the dielectric layer, and a second electrode layer formed on a lower surface of the dielectric layer.
상기 유전체층은, 소정의 유전율을 가지며, 상기 사용자의 압력에 의해 압축되었다가 상기 압력이 해제되면 원상태로 복원되는 재질로 이루어지는, 매트.
The method of claim 1,
Wherein the dielectric layer has a predetermined dielectric constant and is made of a material that is compressed by the pressure of the user and is restored to its original state when the pressure is released.
상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층은, 전도성 잉크 또는 전도성 필름으로 형성되는, 매트.
The method of claim 1,
Wherein the first electrode layer and the second electrode layer are formed of a conductive ink or a conductive film.
상기 매트는,
상기 사용자 입력 신호를 분석하여 상기 사용자의 동작을 추정하는 제어 장치를 더 포함하는, 매트.
The method of claim 1,
The mat,
And a control device for analyzing the user input signal and estimating the user's motion.
상기 제어 장치는,
추정된 상기 사용자의 동작에 따라 디스플레이 장치에 표시되는 물체의 동작을 제어하는 물체 동작 제어 신호를 발생시키는, 매트.
5. The method of claim 4,
The control device includes:
And generates an object motion control signal for controlling the motion of an object displayed on the display device in accordance with the estimated motion of the user.
상기 사용자 입력 신호는, 상기 사용자의 압력에 의한 상기 입력부의 커패시턴스 변화값을 포함하고,
상기 제어 장치는, 상기 사용자 입력 신호의 커패시턴스 변화값이 기설정된 임계 커패시턴스 변화값 이상인 경우, 상기 입력부의 해당 압력 센서에 따른 물체 동작 제어 신호를 발생시키는, 매트.
The method of claim 5,
Wherein the user input signal includes a capacitance change value of the input unit due to a pressure of the user,
Wherein the control device generates an object operation control signal according to a corresponding pressure sensor of the input unit when the capacitance change value of the user input signal is equal to or greater than a predetermined threshold capacitance change value.
상기 제어 장치는, 상기 사용자의 입력에 따른 기준 커패시턴스 변화 정보를 생성하는 캘리브레이션부를 포함하는, 매트.
The method according to claim 6,
The control device, the mat comprising a calibration unit for generating reference capacitance change information according to the user's input.
상기 제어 장치는, 상기 캘리브레이션부에서 생성된 상기 사용자의 기준 커패시턴스 변화 정보에 따라 상기 임계 커패시턴스 변화값을 조절하는, 매트.
The method of claim 7, wherein
The control device, the mat to adjust the threshold capacitance change value according to the reference capacitance change information of the user generated by the calibration unit.
상기 제어 장치는, 상기 사용자 입력 신호의 커패시턴스 변화 패턴을 통해 상기 사용자의 동작을 추정한 후, 추정된 사용자의 동작에 따른 물체 동작 제어 신호를 발생시키는, 매트.
The method according to claim 6,
Wherein the control device estimates an operation of the user through a capacitance variation pattern of the user input signal and then generates an object operation control signal according to the estimated user's operation.
상기 제어 장치는, 상기 사용자 입력 신호의 커패시턴스 변화에 따른 상기 사용자의 몸무게를 출력하는, 매트.
The method according to claim 6,
Wherein the control device outputs the weight of the user according to the capacitance change of the user input signal.
상기 제어 장치는, 상기 매트 몸체의 일측에 탈착 및 장착이 가능하도록 형성되는, 매트.
5. The method of claim 4,
Wherein the control device is formed to be detachable and attachable to one side of the mat body.
상기 제어 장치는, 근거리 무선 통신망을 통하여 상기 사용자의 모바일 단말기에 접속되어 상기 모바일 단말기의 ID를 수신하는 통신부를 더 포함하는, 매트.
5. The method of claim 4,
Wherein the control device further comprises a communication unit connected to the user's mobile terminal via the short-range wireless communication network and receiving the ID of the mobile terminal.
상기 제어 장치는, 상기 통신부를 통해 수신한 모바일 단말기의 ID로 각 사용자를 식별하는, 매트.
The method of claim 12,
Wherein the control device identifies each user with an ID of the mobile terminal received through the communication unit.
상기 제어 장치는, 상기 통신부를 통하여 수신된 상기 모바일 단말기의 ID와 상기 모바일 단말기 사용자의 임계 커패시턴스 변화값을 매칭하여 저장하는, 매트.
The method of claim 12,
Wherein the controller matches the ID of the mobile terminal received through the communication unit with the value of the critical capacitance change of the mobile terminal user.
상기 제어 장치는, 상기 모바일 단말기를 경유하여 외부 네트워크와 연결되며, 상기 외부 네트워크로부터 사용자 별 임계 커패시턴스 변화값 또는 커패시턴스 변화 패턴 중 하나 이상의 정보를 수신하는, 매트.
The method of claim 12,
Wherein the control device is connected to an external network via the mobile terminal and receives at least one of a user-dependent critical capacitance change value or a capacitance variation pattern from the external network.
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