KR20150053172A - 전자기 유도를 이용하는 휠 회로 및 이를 구비하는 전자펜 - Google Patents

전자기 유도를 이용하는 휠 회로 및 이를 구비하는 전자펜 Download PDF

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KR20150053172A
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Abstract

본 발명은 전자기 유도를 이용하는 휠 및 이를 구비하는 전자펜에 관한 것으로, 특히, 회전부의 회전에 의하여 어느 하나의 캐패시턴스가 공진 회로부와 연결됨으로써 공진 회로부의 공진 주파수를 변경시키고, 공지 주파수 변화를 감지하여 휠의 조작 상태를 전자 장치가 감지하도록 하는 전자기 유도를 이용하는 휠 및 이를 구비하는 전자펜에 관한 것이다.
이에 따른 본 발명은, 전자기 유도를 이용하는 휠 회로로, 사용자의 조작에 의해 회전하고, 적어도 하나의 포트를 구비하는 로터리 인코더; 상기 적어도 하나의 포트 중 임의의 포트에 결합된 코일부; 및 일단이 상기 적어도 하나의 포트 중 상기 코일부가 결합되지 않은 적어도 하나의 포트에 각각 결합되고, 서로 다른 정전 용량을 갖는 적어도 하나의 캐패시턴스를 포함하되, 상기 로터리 인코더의 회전에 따라 상기 적어도 하나의 캐패시턴스 중 적어도 하나가 상기 코일부와 연결되어 공진 주파수를 변화시키는 것을 특징으로 하는 휠 회로 및 이를 구비하는 전자펜에 관한 것이다.

Description

전자기 유도를 이용하는 휠 회로 및 이를 구비하는 전자펜{Wheel Circuit Using Electromagnetic Induction and Electronic Pen Including The Wheel}
본 발명은 전자기 유도를 이용하는 휠 회로 및 이를 구비하는 전자펜에 관한 것으로, 특히, 회전부의 회전에 의하여 어느 하나의 리액턴스 소자가 공진 회로부와 연결됨으로써 공진 회로부의 공진 주파수를 변경시키고, 공지 주파수 변화를 감지하여 휠의 조작 상태를 전자 장치가 감지하도록 하는 전자기 유도를 이용하는 휠 회로 및 이를 구비하는 전자펜에 관한 것이다.
오늘날의 휴대 장치는 사진이나 동영상의 촬영, 음악 파일이나 동영상 파일의 재생, 게임, 방송의 수신, 무선 인터넷 지원 등 복잡한 기능들을 갖추게 되었고, 종합적인 멀티미디어 기기(multimedia player) 형태로 구현되고 있다. 이에 따라 휴대 장치는 사용자의 욕구를 만족시키면서 휴대성 및 편리성을 강화시키기 위해 하드웨어나 소프트웨어적 측면에서 새로운 형태로 발전하고 있다.
휴대 장치에 적용된 기능 중 하나는 전자펜(Electronic Pen)을 이용하여 휴대 장치를 제어하는 기능이다. 현재의 전자펜은 휴대 장치에 터치 또는 근접 입력을 발생시킴으로써 휴대 장치를 제어하도록 하거나, 전자펜에 구비되는 버튼을 조작하여 휴대 장치를 제어하도록 구현된다.
그러나, 더욱 다양한 전자펜의 조작에 따른 휴대 장치의 조작에 관한 욕구가 증가하고 있으며, 이에 따라 전자펜에 휠(Wheel)을 탑재하기 위한 기술적 연구가 진행되고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 휠 회로의 구조의 일 예를 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 종래기술에 따른 휠 회로는 입력부의 움직임에 의해 포트간 연결이 바뀌는 스위치를 구비한다. 상기 스위치는 로터리 인코더(110)를 포함 할 수 있다.
로터리 인코더(Rotary Encoder)는 A, B, C 세 개의 포트를 포함하며, 로터리 인코더가 회전함에 따라 A-B 포트가 전기적으로 연결되거나, A-C 포트가 전기적으로 연결되거나, B-C 포트가 전기적으로 연결된다.
포트 A 및 포트 B에는 서로 다른 저항값을 갖는 두 개의 저항(R1, R2)이 연결되며, 포트 C는 접지된다. 저항(R1, R2)에 전원이 인가되고, 로터리 인코더가 회전함에 따라 전기적으로 연결되는 포트가 변경됨에 따라 포트 A 및 포트 B에서 출력되는 신호 변화를 나타내면 도 2와 같다.
2a는 로터리 인코더가 시계 방향으로 회전할 때, 포트 A 및 포트 B에서 출력되는 신호 변화를 나타내었다. 도 2b는 로터리 인코더가 반시계 방향으로 회전할 때, 포트 A 및 포트 B에서 출력되는 신호 변화를 나타내었다.
종래 기술에 따른 휠을 구비하는 전자 장치는 도 2에 도시된 출력 신호를 기초로, 휠의 조작 상태를 감지할 수 있다.
본 발명은 전자기 유도를 이용한 휠 회로 및 이를 구비하는 전자펜을 제공한다.
또한, 본 발명은 입력부의 움직임에 의하여 어느 하나의 리액턴스 소자가 공진 회로부와 연결됨으로써 공진 회로부의 공진 주파수를 변경시키고, 공지 주파수 변화를 감지하여 휠의 조작 상태를 전자 장치가 감지하도록 하는 전자기 유도를 이용하는 휠 회로 및 이를 구비하는 전자펜을 제공한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 휠 회로는, 전자기 유도를 이용하는 휠 회로로, 사용자의 조작에 의해 회전하고, 적어도 하나의 포트를 구비하는 로터리 인코더, 상기 적어도 하나의 포트 중 임의의 포트에 연결된 코일부, 및 일단이 상기 적어도 하나의 포트 중 상기 코일부가 연결되지 않은 적어도 하나의 포트에 각각 연결되고, 적어도 하나의 리액턴스 소자를 포함한다. 리액턴스 소자는 리액턴스 소자 혹은 인덕터 를 포함 할 수 있다. 리액턴스 소자 상기 로터리 인코더의 회전에 따라 상기 적어도 하나의 리액턴스 소자 적어도 하나가 상기 코일부와 연결되어 공진 주파수를 변화시킨다. 상기 적어도 하나의 리액턴스 소자는 서로 다른 정전 용량을 가질 수 있다. 또한, 상기 공진 주파수는, 상기 코일부와 연결되는 리액턴스 소자의 정전 용량에 따라 변화하며, 적어도 하나의 전자 장치가 공진 주파수 변화에 의한 전자기 유도에 의해 상기 휠의 조작 상태를 감지한다.
또한, 상기 적어도 하나의 리액턴스 소자는, 상기 로터리 인코더의 제1 포트에 연결되는 제1 리액턴스 소자 및 상기 로터리 인코더의 제2 포트에 연결되는 제2 리액턴스 소자를 포함하고, 상기 공진 주파수는, 상기 제1 리액턴스 소자가 상기 코일부와 연결되면, 제1 공진 주파수로 변화하고, 상기 제2 리액턴스 소자가 상기 코일부와 연결되면, 제2 공진 주파수로 변화하며, 상기 제1 리액턴스 소자 및 상기 제2 리액턴스 소자가 모두 상기 코일부와 연결되면, 제2 공진 주파수로 변화한다
또한, 상기 공진 주파수는, 상기 로터리 인코더의 회전 방향에 따라 순차적으로 변화한다.
또한, 상기 코일부는, 적어도 하나의 인덕터를 포함한다.
또한, 일단이 상기 공진부와 연결되고, 타단이 상기 로터리 인코더와 연결되는 스위치를 더 포함한다.
또한, 상기 스위치는, 온/오프됨에 따라 상기 공진 주파수를 변화시킨다.
또한, 상기 로터리 스위치는, 상기 로터리 스위치가 회전하는 동안, 상기 적어도 하나의 리액턴스 소자 중 적어도 하나와 상기 코일부 간의 연결이 끊어지지 않도록 구현된다.
또한, 전자펜은, 전자기 유도를 이용하는 휠 회로를 구비하는 전자펜으로, 사용자의 조작에 의해 회전하고, 적어도 하나의 포트를 구비하는 로터리 인코더, 상기 적어도 하나의 포트 중 임의의 포트에 연결된 코일부, 및 일단이 상기 적어도 하나의 포트 중 상기 코일부가 연결되지 않은 적어도 하나의 포트에 각각 연결되고, 서로 다른 정전 용량을 갖는 적어도 하나의 리액턴스 소자를 포함하되, 상기 로터리 인코더의 회전에 따라 상기 적어도 하나의 리액턴스 소자 중 적어도 하나가 상기 코일부와 연결되어 공진 주파수를 변화시킨다.
또한, 상기 공진 주파수는, 상기 코일부와 연결되는 리액턴스 소자의 정전 용량에 따라 변화하며, 적어도 하나의 전자 장치가 공진 주파수 변화에 의한 전자기 유도에 의해 상기 휠의 조작 상태를 감지한다.
또한, 상기 적어도 하나의 리액턴스 소자는, 상기 로터리 인코더의 제1 포트에 연결되는 제1 리액턴스 소자 및 상기 로터리 인코더의 제2 포트에 연결되는 제2 리액턴스 소자를 포함하고, 상기 공진 주파수는, 상기 제1 리액턴스 소자가 상기 코일부와 연결되면, 제1 공진 주파수로 변화하고, 상기 제2 리액턴스 소자가 상기 코일부와 연결되면, 제2 공진 주파수로 변화하며, 상기 제1 리액턴스 소자 및 상기 제2 리액턴스 소자가 모두 상기 코일부와 연결되면, 제2 공진 주파수로 변화한다.
또한, 상기 공진 주파수는, 상기 로터리 인코더의 회전 방향에 따라 순차적으로 변화한다.
또한, 상기 코일부는, 적어도 하나의 인덕터를 포함한다.
또한, 일단이 상기 공진부와 연결되고, 타단이 상기 로터리 인코더와 연결되는 스위치를 더 포함한다.
또한, 상기 스위치는, 사용자의 조작에 따라 온/오프가 제어되며, 온/오프됨에 따라 상기 공진 주파수를 변화시킨다.
또한, 상기 로터리 스위치는, 상기 로터리 스위치가 회전하는 동안, 상기 적어도 하나의 리액턴스 소자 중 적어도 하나와 상기 코일부 간의 연결이 끊어지지 않도록 구현된다.
또한, 상기 전자펜의 일단에 구비되며 외력의 크기에 따라 상기 공진 주파수를 변화시키는 펜팁부를 더 포함하며, 상기 로터리 스위치의 회전에 의한 공진 주파수의 변화량은 상기 펜팁부에 의한 공진 주파수의 변화량보다 크다.
본 발명에 따른 전자기 유도를 이용하는 휠 회로 및 이를 구비하는 전자펜은 전원을 공급하기 위한 부수적인 구조의 추가 없이 전자기 유도를 이용하여 휠 조작에 따를 전자 장치의 제어를 수행할 수 있도록 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 휠 회로를 나타낸 회로도이다.
도 2a 및 도 2b는 종래 기술에 따른 휠 회로에서, 로터리 인코더의 회전에 따라 포트 A 및 포트 B에서 출력되는 신호 변화를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 휠 회로를 나타낸 회로도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 휠 회로에서, 로터리 인코더의 회전에 따라 포트 2 및 포트 3 과 포트 1간의 연결 상태를 나타낸 도면이다.
도 6은 디지타이저가 전자펜에 의한 전자기장 변화를 감지하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 디지타이저를 구비하는 전자 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 휠 회로에서, 로터리 인코더의 회전에 따라 포트 2 및 포트 3 과 포트 1간의 연결 상태를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 휠 회로를 구비하는 전자펜을 나타낸 도면이다.
본 발명은 휠 회로를 구비하는 전자펜 또는 휠의 조작에 따라 제어되는 전자 장치를 위해 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 휠은 스마트 폰(Smart Phone), 휴대 단말(Portable Terminal), 이동 단말(Mobile Terminal), 개인 정보 단말(Personal Digital Assistant: PDA), PMP(Portable Multimedia Player) 단말, 노트 패드(Note Pad), 와이브로(Wibro) 단말, 타블렛 PC(Tablet PC), 카메라 등의 일반적인 전자 장치뿐만 아니라, 휠을 구비하는 모든 전자 장치를 위하여 적용될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명의 사상을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다." 또는 "포함한다." 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예들을 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명에 따른 휠 회로를 나타낸 회로도이다.도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 휠 회로(100)는 로터리 인코더(110)를 포함한다.
로터리 인코더(110)는 사용자의 조작에 의해 회전이 가능하다. 로터리 인코더(110)는 회전 조작을 위한 손잡이, 조그, 다이얼 등을 포함할 수 있다. 즉, 로터리 인코더(110)는 본 발명에 따른 휠 회로(100)에서 휠의 역할을 수행한다.
로터리 인코더(110)는 적어도 하나의 포트를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예에서, 로터리 인코더(110)는 1, 2, 3 세 개의 포트를 포함하는 것으로 가정한다. 로터리 인코더(110)는 회전 상태에 따라 세 개의 포트 중 임의의 두 포트를 전기적으로 연결한다. 예를 들어, 로터리 인코더(110)는 회전 상태에 따라 포트 1 및 포트 2를 전기적으로 연결한다. 또는, 로터리 인코더(110)는 회전 상태에 따라 포트 1 및 포트 3을 전기적으로 연결한다. 또는, 로터리 인코더(110)는 회전 상태에 따라 포트 1을 포트 2 및 포트 3 모두와 전기적으로 연결할 수 있다.
로터리 인코더(110)의 임의의 포트에는 코일부(120)가 연결된다. 다양한 실시 예에서 코일부(120)는 로터리 인코더(110)의 포트 1에 연결되는 것으로 가정한다.
코일부(120)는 적어도 하나의 인덕터(또는, 코일)(122)를 포함할 수 있다. 인덕터(122)는 휠 회로(100)에 구비되는 적어도 하나의 리액턴스 소자(130, 140)와 LC 회로를 구성한다. 코일부(120)는 LC 회로의 공진 주파수를 이용하여 전자기 유도를 발생시킨다. 이에 대하여는 하기에서 자세히 설명한다.
구현하기에 따라, 코일부(120)는 적어도 하나의 리액턴스 소자(121)를 포함할 수 있다. 이때, 리액턴스 소자(121)는 코일부(120)와 병렬로 연결될 수 있다. 이 경우, 코일부(120)에 포함된 적어도 하나의 리액턴스 소자(121)도 상술한 LC 회로를 구성한다. 리액턴스 소자(121)는 코일부(120)가 로터리 인코더(110)에 연결된 적어도 하나의 리액턴스 소자(130, 140)들과 모두 연결이 끊어지는 경우에, 코일부(120) 자체가 LC 회로로 동작할 수 있도록 한다. 이 경우, 코일부(120)만으로 구성된 LC 회로의 공진 주파수는 F0이다.
로터리 인코더(110)의 다른 포트들에는 적어도 하나의 리액턴스 소자(130, 140)가 연결된다. 즉, 로터리 인코더(110)의 포트들 중 코일부(120)가 연결되지 않은 포트들에는 적어도 하나의 리액턴스 소자(130. 140)가 각각 연결된다. 적어도 하나의 리액턴스 소자(130, 140)는 서로 다른 정전 용량(capatance)를 갖는다. 다양한 실시 예에서, 로터리 인코더(110)의 포트 2 및 포트 3에 제1 리액턴스 소자 및 제2 리액턴스 소자가 각각 연결되는 것으로 가정한다.
상술한 바에 따라 로터리 인코더(110)는 회전에 따라 적어도 하나의 포트를 서로 전기적으로 연결한다. 따라서, 로터리 인코더(110)의 회전에 따라 적어도 하나의 포트에 연결된 리액턴스 소자(130, 140) 중 적어도 하나가 공진부(120)와 전기적으로 연결된다. 일 실시 예에서, 제1 리액턴스 소자(130)는 로터리 인코더(110)의 회전 상태에 따라 공진부(120)와 연결될 수 있다. 이때, 로터리 인코더(110)가 회전하면, 제1 리액턴스 소자(130)와 제2 리액턴스 소자(140) 모두가 공진부(120)와 연결될 수 있다. 로터리 인코더(110)가 다시 회전하면, 제1 리액턴스 소자(130)와 공진부(120) 간의 연결은 끊어지고, 제2 리액턴스 소자(140)가 공진부(120)와 연결될 수 있다. 이때, 리액턴스 소자가 공진부(120)와 연결되는 순서는 로터리 인코더(110)의 회전 방향에 따라 달라질 수 있다.
적어도 하나의 리액턴스 소자(130, 140)는 서로 다른 정전 용량을 갖기 때문에, 로터리 인코더(110)의 회전에 따라 공진부(120)의 인덕터(122)와 연결되는 리액턴스 소자가 변경되면, LC 회로의 소자 값이 변경되어 휠 회로(100)의 공진 주파수가 변경된다.
코일부(120)의 인덕터(122)와 인덕터(122)에 연결되는 적어도 하나의 리액턴스 소자로 구성되는 LC 회로는, 인덕터(122)의 인덕턴스(inductance) 및 적어도 하나의 리액턴스 소자들의 등가 정전 용량(capacitance)에 따라 임의의 공진 주파수를 갖는다. 이때, 공진 주파수는 다음의 수학식 1에 의해 나타낼 수 있다.
Figure pat00001
여기서 f는 LC 회로의 공진 주파수, L은 코일부(120)를 구성하는 인덕터(122)의 인덕턴스, C는 코일부(120)에 연결된 적어도 하나의 리액턴스 소자에 대한 등가 정전 용량이다.
로터리 인코더(110)가 회전하면, 코일부(120)에 연결되는 리액턴스 소자가 변하기 때문에, LC 회로의 등가 정전 용량이 변한다. 이에 따라, LC 회로의 공진 주파수가 변화한다. 또한, 로터리 인코더(110)의 회전 방향에 따라, 코일부(120)에 연결되는 리액턴스 소자의 순서가 달라질 수 있으므로, 공진 주파수의 변화 순서가 결정될 수 있다. 이에 대하여 보다 구체적인 실시 예를 들면 다음과 같다.
일 실시 예에서, 제1 리액턴스 소자(130)가 코일부(120)에 연결되었을 때 LC 회로의 공진 주파수를 F1, 제2 리액턴스 소자(140)가 코일부(120)에 연결되었을 때 LC 회로의 공진 주파수를 F2, 제1 리액턴스 소자(130) 및 제2 리액턴스 소자(140) 모두가 코일부(120)에 연결되었을 때의 공진 주파수를 F3이라고 가정한다.
도 4를 참조하면, 로터리 인코더(110)가 시계 방향으로 회전할 때, 공진 주파수의 변화를 나타내었다. 먼저, 제1 리액턴스 소자(130)만이 코일부(120)에 연결되었을 때, 제1 리액턴스 소자(130)가 연결된 로터리 인코더(110)의 포트 2와 포트 1이 연결된다. 반대로, 제2 리액턴스 소자(140)가 연결된 로터리 인코더(110)의 포트 3은 개방되기 때문에 포트1과의 연결이 끊어진다.. 이때, 제1 리액턴스 소자(130) 및 코일부(120)로 구성되는 LC 회로의 공진 주파수는 F1이다.
로터리 인코더가 시계 방향으로 회전하여 제1 리액턴스 소자(130)와 제2 리액턴스 소자(140)가 병렬로 코일부(120)에 연결되면, 로터리 인코더(110)의 포트 2 및 포트 3 모두 포트1과 연결된다. 이때, 제1 리액턴스 소자(130), 제2 리액턴스 소자(140) 및 코일부(120)로 구성되는 LC 회로의 공진 주파수는 F3이다.
로터리 인코더가 다시 시계 방향으로 회전하여, 제2 캐피시터(140)만이 코일부(120)에 연결되었을 때, 로터리 인코더(110)의 포트 3이 포트1과 연결된다. 신호가 출력된다. 반대로, 제1 리액턴스 소자(130)가 연결된 로터리 인코더(110)의 포트 1는 개방되기 때문에 포트1과 연결된다. 이때, 제2 리액턴스 소자(140) 및 코일부(120)로 구성되는 LC 회로의 공진 주파수는 F2이다.
로터리 인코더가 계속해서 시계 방향으로 회전함에 따라, LC 회로의 공진 주파수는 F1-F3-F2의 순으로 변화한다.
유사하게, 도 5를 참조하면, 로터리 인코더(110)가 반시계 방향으로 회전할 때, 공진 주파수는 F2-F3-F1의 순서로 변화한다.
입력 패널로서의 디지타이저(Digitizer)(또는, EMR pad)는 교류 전류가 인가되면 전자기장을 형성할 수 있다. 사용자가 전자펜을 디지타이저에 근접시키면, 디지타이저의 전자기장에 의해 전자펜의 공진 회로를 구성하는 코일에 2차 전류가 형성될 수 있다. 코일에 의해 2차 전류가 형성되면, 전자펜은 공진 회로를 통해 2차 전자기장을 형성할 수 있다. 이때, 전자펜은 공진 회로를 통하여 전자기장을 형성하기 때문에, 주파수 선택적으로 2차 전자기장을 형성한 전자펜을 이용하여 전자 장치 상에 접근 시키면, 디지타이저는 전자펜의 이동 궤적을 검출할 수 있다.
이를 구체적으로 설명하면, 다음과 같다. 도 6을 참조하면, 전자 장치의 디지타이저에서 EM(Electro Magnetic) 필드가 발생한다. 발생된 EM 필드는 전자펜의 공진 회로에 수신되어 공진 회로에 전류를 발생시킨다. 이때, 전자펜에 구비되는 회로는 공진 회로이기 때문에 주파수 선택적으로 전류가 발생된다. 전자펜에 발생된 전류로 전자펜의 주변에는 2차 전자기장이 발생한다. 이때, 전자 장치에 구비되는 디지타이저는 2차 전자기장을 스캔하고 전자기장의 강도를 기초로 전자펜의 위치 및 좌표를 판단할 수 있다.
디지타이저를 구비하는 전자 장치의 구성은 도 7에 도시된 바와 같다. 도 7을 참조하면, 전자 장치(300)는 디지타이저(310), 디지타이저 컨트롤러(320) 및 제어부(330)로 구성된다. 디지타이저(310)는 주변에 EM 필드를 형성시키며, 디지타이저 컨트롤러(320)는 전자펜에 의한 2차 전자기장의 주파수 변화를 감지하여 감지된 결과를 제어부(330)로 전달한다. 제어부(330)는 감지 결과를 기초로 전자 장치(300)의 각종 동작을 제어한다. 결과적으로, 본 발명에 따른 전자펜을 이용할 때, 전자 장치(300)는 로터리 인코더(110)의 조작상태를 감지 할 수 있다.
다양한 실시 예에서, 로터리 인코더(110)는 회전하는 동안, 적어도 하나의 리액턴스 소자(130, 140) 중 적어도 하나와 코일부(120)을 연결하며, 회전하는 동안 연결이 끊어지지 않도록 구현될 수 있다.
예를 들어, 도 3의 휠 회로(100)에서 로터리 인코더(110)는 회전하는 동안 제1 리액턴스 소자(130) 또는 제2 리액턴스 소자(140) 중 적어도 하나와 코일부(120)를 연결하며, 회전에 의하여 제1 리액턴스 소자(130) 및 제2 리액턴스 소자(140)와 코일부(120)의 연결이 끊어지지 않도록 구현될 수 있다.
상술한 바와 같이, 일 실시 예에서, 제1 리액턴스 소자(130)가 코일부(120)에 연결되었을 때 LC 회로의 공진 주파수를 F1, 제2 리액턴스 소자(140)가 코일부(120)에 연결되었을 때 LC 회로의 공진 주파수를 F2, 제1 리액턴스 소자(130) 및 제2 리액턴스 소자(140) 모두가 코일부(120)에 연결되었을 때의 공진 주파수를 F3이라고 가정한다. 만약, 로터리 인코더(110)의 회전에 의하여, 제1 리액턴스 소자(130) 및 제2 리액턴스 소자(140)가 모두 코일부(120)와 연결되지 않는 경우가 발생하면, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 이 경우의 LC 회로 공진 주파수는 F0이다.
이 경우, 공진 주파수 변화에 따른 전자기 유도 현상으로 휠의 조작 상태를 감지하는 전자 장치 입장에서는, F0부터 F3까지 모두 네 개의 공진 주파수에 의한 전자기 유도를 감지해야 하므로, 효율성이 떨어진다.
따라서, 일 실시 예에서, 로터리 인코더(110)는 회전하는 동안 제1 리액턴스 소자(130) 및 제2 리액턴스 소자(140)와 코일부(120)의 연결이 끊어지지 않도록 구현될 수 있다. 이 경우, 공진 주파수 F0의 값을 다른 용도로 사용할 수 있다.
로터리 인코더(110)의 구현 방법에 대하여는 특별한 제한을 두지 않으며, 다양한 실시 예에서, 네 개의 공진 주파수를 이용하여 휠에 의한 전자 장치 제어를 수행하고자 하는 경우에는, 이러한 구현 방법을 사용하지 않을 수도 있다.
다양한 실시 예에서, 휠 회로(100)는 스위치(150)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 스위치(150)는, 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 일단이 공진부(120)와 연결되고, 타단이 로터리 인코더(110)와 연결될 수 있다. 스위치(150)는 사용자의 조작에 의해 온/오프가 제어될 수 있으며, 사용자 조작을 위한 버튼 등과 결합될 수 있다.
본 발명에 따른 스위치(150)는 오프 상태에서 회로를 쇼트시킨다. 따라서, 스위치(150)가 오프 상태이면, 휠 회로(100)는 상술한 바와 같이, 사용자의 휠 제어(즉, 로터리 인코더 제어)에 따른 동작을 수행한다.
반대로, 스위치(150)는 온 상태에서 회로를 오픈시킨다. 따라서, 스위치(150)가 온 상태이면, 로터리 인코더(110)와 코일부(120) 간의 회로가 개방되므로, 코일부(120)만으로 LC 회로가 구성되고, 이때의 공진 주파수는 F0이다. 이에 따라, 주변의 전자 장치는 공진 주파수 F0에 의한 전자기 유도 현상에 의하여 스위치(150)가 온 상태로 제어되었음을 감지할 수 있다.
도 3에 도시된 회로는, 본 발명의 기본 사상을 설명하기 위한 가장 적절한 예시에 불과하며, 본 발명의 사상이 변경되지 않는 범위 내에서 회로의 간단한 변형, 소자의 추가, 제거 등은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는, 상술한 휠 회로(100)를 구비하는 전자펜(200)에 대하여 설명하도록 한다.
도 10은 본 발명에 따른 휠 회로를 구비하는 전자펜을 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 휠 회로(100)를 구비하는 전자펜(200)은 휠(210)을 구비할 수 있다. 휠(210)은 사용자가 회전 조작을 수행할 수 있도록 외부로 노출된 회전 가능한 손잡이, 조그, 다이얼 등으로 구성될 수 있다.
휠(210)은 도 3에 도시된 휠 회로(100)와 결합될 수 있으며, 이 경우, 외부로 노출된 손잡이 등은 로터리 인코더(110)의 일부분일 수 있다. 외부로 노출된 로터리 인코더(110)는 사용자의 조작에 의하여 회전하며, 로터리 인코더(110)가 회전됨에 따라 휠 회로(100)의 공진 주파수는 변화한다. 공진 주파수의 변화는 주변 전자 장치에 대하여 전자기 유도 현상을 발생시킨다.
전자펜(200)이 전자기장을 형성하는 전자 장치의 전자기장 내에서 휠(210)의 제어에 의한 공진 주파수 변화를 발생시키면, 전자 장치는 전자기 유도 현상에 따라 전자펜(200)의 근접 여부 및 휠(210)의 조작 상태를 감지할 수 있다.
전자펜(200)은 버튼부(220)를 구비할 수 있다. 버튼부(220)는 사용자가 푸쉬 조작을 수행할 수 있도록 외부로 노출된 버튼, 스위치 등으로 구성될 수 있다.
버튼부(220)는 도 3에 도시된 휠 회로(100)와 결합될 수 있으며, 이 경우, 외부로 노출된 버튼 등은 휠 회로(100)의 스위치(150)와 결합될 수 있다. 외부로 노출된 버튼이 사용자의 조작에 의하 푸쉬/풀됨에 따라 스위치(150)의 온/오프가 제어된다. 도 10에 도시된 도면에서, 버튼부(220)가 푸쉬되면, 휠 회로(100)의 스위치(150)는 오프로 제어되고, 버튼부(220)가 풀되면, 휠 회로(100)의 스위치는 온으로 제어된다. 구현하기에 따라 푸쉬/풀에 따른 온/오프 조작은 반대로 설정될 수도 있다. 버튼부(220)의 조작에 의해 스위치(150)가 온/오프되면, 휠 회로(100)의 공진 주파수는 변화한다. 공진 주파수의 변화는 주변 전자 장치에 대하여 전자기 유도 현상을 발생시키며, 이에 따라 전자 장치는 전자펜(200)의 버튼부(200)의 조작 상태를 감지할 수 있다.
다양한 실시 예에서, 전자펜(200)은 펜팁부(230)를 포함할 수 있다. 펜팁부(230)는 외력에 의하여 푸쉬될 수 있다. 예를 들어 사용자가 전자펜(200)의 펜팁부(230)를 전자 장치에 접촉시킨 상태에서 전자 장치 방향으로 힘을 가하는 경우, 펜팁부(230)는 푸쉬된다. 펜팁부(230)는 펜팁부(230)가 푸쉬됨을 감지하기 위한 압력 센서 등을 구비하거나, 펜팁부(230)가 푸쉬됨에 따라 전자펜(200) 내부 회로의 공진 주파수를 변경시키기 위한 소자들로 구성될 수 있다.
다양한 실시 예에서, 로터리 인코더(110)의 회전에 의한 공진 주파수의 변화량은, 펜팁부(230)에 의한 공진 주파수의 변화량보다 크도록 구현된다. 이는, 전자 장치가 펜팁부(230)에 가해지는 압력과 휠(210)의 회전 상태를 검출할 때, 검출 오류가 발생하지 않도록 하기 위함이다. 이를 수학식으로 나타내면, 다음의 수학식 2와 같다.
Figure pat00002
Figure pat00003

본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 휠 회로 110: 로터리 인코더
120: 코일부 121: 캐패시터
122: 인덕터 130: 제1 캐패시터
140: 제2 캐패시터 150: 스위치
200: 전자펜 210: 휠
220: 스위치 230: 펜팁부

Claims (23)

  1. 전자기 유도를 이용하는 휠 회로로,
    사용자의 조작에 의해 회전하고, 적어도 하나의 포트를 구비하는 로터리 인코더;
    상기 적어도 하나의 포트 중 임의의 포트에 결합된 코일부; 및
    일단이 상기 적어도 하나의 포트 중 상기 코일부가 결합되지 않은 적어도 하나의 포트에 각각 결합되고, 서로 다른 정전 용량을 갖는 적어도 하나의 캐패시턴스를 포함하되,
    상기 로터리 인코더의 회전에 따라 상기 적어도 하나의 캐패시턴스 중 적어도 하나가 상기 코일부와 연결되어 공진 주파수를 변화시키는 것을 특징으로 하는 휠 회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 공진 주파수는,
    상기 코일부와 연결되는 캐패시턴스의 정전 용량에 따라 변화하며, 적어도 하나의 전자 장치가 공진 주파수 변화에 의한 전자기 유도에 의해 상기 휠의 조작 상태를 감지하도록 하는 것을 특징으로 하는 휠 회로.
  3. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 캐패시턴스는,
    상기 로터리 인코더의 제1 포트에 연결되는 제1 캐패시턴스 및 상기 로터리 인코더의 제2 포트에 연결되는 제2 캐패시턴스를 포함하고,
    상기 공진 주파수는,
    상기 제1 캐패시턴스가 상기 코일부와 연결되면, 제1 공진 주파수로 변화하고, 상기 제2 캐패시턴스가 상기 코일부와 연결되면, 제2 공진 주파수로 변화하며, 상기 제1 캐패시턴스 및 상기 제2 캐패시턴스가 모두 상기 코일부와 연결되면, 제2 공진 주파수로 변화하는 것을 특징으로 하는 휠 회로.
  4. 제1항에 있어서, 상기 공진 주파수는,
    상기 로터리 인코더의 회전 방향에 따라 순차적으로 변화하는 것을 특징으로 하는 휠 회로.
  5. 제1항에 있어서, 상기 코일부는,
    인덕터 및 캐패시턴스 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 휠 회로.
  6. 제1항에 있어서,
    일단이 상기 공진부와 연결되고, 타단이 상기 로터리 인코더와 연결되는 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휠 회로.
  7. 제6항에 있어서, 상기 스위치는,
    온/오프됨에 따라 상기 공진 주파수를 변화시키는 것을 특징으로 하는 휠 회로.
  8. 제1항에 있어서, 상기 로터리 스위치는,
    상기 로터리 스위치가 회전하는 동안, 상기 적어도 하나의 캐패시턴스 중 적어도 하나와 상기 코일부 간의 연결이 끊어지지 않도록 구현되는 것을 특징으로 하는 휠 회로.
  9. 전자기 유도를 이용하는 휠 회로를 구비하는 전자펜으로,
    사용자의 조작에 의해 회전하고, 적어도 하나의 포트를 구비하는 로터리 인코더;
    상기 적어도 하나의 포트 중 임의의 포트에 결합된 코일부; 및
    일단이 상기 적어도 하나의 포트 중 상기 코일부가 결합되지 않은 적어도 하나의 포트에 각각 결합되고, 서로 다른 정전 용량을 갖는 적어도 하나의 캐패시턴스를 포함하되,
    상기 로터리 인코더의 회전에 따라 상기 적어도 하나의 캐패시턴스 중 적어도 하나가 상기 코일부와 연결되어 공진 주파수를 변화시키는 것을 특징으로 하는 전자펜.
  10. 제9항에 있어서, 상기 공진 주파수는,
    상기 코일부와 연결되는 캐패시턴스의 정전 용량에 따라 변화하며, 적어도 하나의 전자 장치가 공진 주파수 변화에 의한 전자기 유도에 의해 상기 휠의 조작 상태를 감지하도록 하는 것을 특징으로 하는 전자펜.
  11. 제9항에 있어서, 상기 적어도 하나의 캐패시턴스는,
    상기 로터리 인코더의 제1 포트에 연결되는 제1 캐패시턴스 및 상기 로터리 인코더의 제2 포트에 연결되는 제2 캐패시턴스를 포함하고,
    상기 공진 주파수는,
    상기 제1 캐패시턴스가 상기 코일부와 연결되면, 제1 공진 주파수로 변화하고, 상기 제2 캐패시턴스가 상기 코일부와 연결되면, 제2 공진 주파수로 변화하며, 상기 제1 캐패시턴스 및 상기 제2 캐패시턴스가 모두 상기 코일부와 연결되면, 제2 공진 주파수로 변화하는 것을 특징으로 하는 전자펜.
  12. 제9항에 있어서, 상기 공진 주파수는,
    상기 로터리 인코더의 회전 방향에 따라 순차적으로 변화하는 것을 특징으로 하는 전자펜.
  13. 제9항에 있어서, 상기 코일부는,
    인덕터 및 캐패시턴스 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자펜.
  14. 제9항에 있어서,
    일단이 상기 공진부와 연결되고, 타단이 상기 로터리 인코더와 연결되는 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자펜.
  15. 제14항에 있어서, 상기 스위치는,
    사용자의 조작에 따라 온/오프가 제어되며, 온/오프됨에 따라 상기 공진 주파수를 변화시키는 것을 특징으로 하는 전자펜.
  16. 제9항에 있어서, 상기 로터리 스위치는,
    상기 로터리 스위치가 회전하는 동안, 상기 적어도 하나의 캐패시턴스 중 적어도 하나와 상기 코일부 간의 연결이 끊어지지 않도록 구현되는 것을 특징으로 하는 전자펜.
  17. 제9항에 있어서,
    상기 전자펜의 일단에 구비되며 외력의 크기에 따라 상기 공진 주파수를 변화시키는 펜팁부를 더 포함하며,
    상기 로터리 스위치의 회전에 의한 공진 주파수의 변화량은 상기 펜팁부에 의한 공진 주파수의 변화량보다 큰 것을 특징으로 하는 전자펜.
  18. 복수의 포트를 구비하고 입력부의 움직임에 의해 포트간 연결이 변경되는 제1 스위치;
    상기 복수의 포트에 연결되는 적어도 하나의 코일부;
    상기 복수의 포트에 연결되는 적어도 하나의 리액턴스 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제1 스위치는,상기 입력부 움직임의 방향에 의해 상기 적어도 하나의 리액턴스 소자와 상기 적어도 하나의 코일부의 연결 순서가 바뀌고,
    상기 입력부 움직임의 속도에 의해 상기 적어도 하나의 리액턴스 소자와 상기 적어도 하나의 코일부의 연결 속도가 바뀌는 것을 특징으로 하는 회로.
  20. 제18항에 있어서, 상기 제1 스위치는,
    로터리 인코더이고,
    상기 적어도 하나의 리액턴스 소자는,
    캐패시터인 것을 특징으로 하는 회로.
  21. 제18항에 있어서,
    일단이 상기 적어도 하나의 코일부와 연결되고, 타단이 상기 제1 스위치와 연결되는 제2 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회로.
  22. 제21항에 있어서, 상기 제2 스위치는,
    외부로부터 전기적 입력이 수신되면 개방되고, 외부로부터 전기적 입력이 수신되지 않으면 단락되는 것을 특징으로 하는 회로.
  23. 제18항에 있어서, 상기 제1 스위치는,
    전자 장치에 구비되는 디지타이저가 상기 제1 스위치에 의하여 생성된 2차 전자기장의 주파수 변화 순서 및 변화 속도를 검출하도록 하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 회로.
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