WO2017200115A1 - 전자 펜 및 이를 이용하는 그래픽 편집용 입력 장치 - Google Patents
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- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
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- G06F3/0354—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
Definitions
- the present invention relates to an input device for graphic editing, and more particularly, to an electronic pen capable of providing information for allowing a user to easily and intuitively create 3D graphics and an input device for graphic editing using the same.
- Graphic programs such as 3D Max and Maya are programs that generate 3D graphic images based on information obtained through a user interface such as a tablet pen and a mouse.
- a terminal in which such a graphic program is installed that is, a graphic editing device, includes an electronic pen and a graphic editing input device that implements a touch pad, and is based on a touch position value generated when the user touches the electronic pen on the touch pad.
- a graphic editing device includes an electronic pen and a graphic editing input device that implements a touch pad, and is based on a touch position value generated when the user touches the electronic pen on the touch pad.
- the conventional graphic editing input device may provide only the touch position value of the electronic pen, and thus, it is almost impossible to receive an input value necessary for creating 3D graphics.
- the graphic editing apparatus creates a 3D graphic
- the user has to additionally input the height value of the z axis using a keyboard and a mouse in addition to the graphic editing input device that provides the touch coordinate values of the x and y axes. There was this.
- an object of the present invention is to provide an electronic pen capable of additionally providing a z-axis depth value for creating 3D graphics using a hall effect and an input device for graphic editing using the same.
- the present invention is to provide an electronic pen and a graphic editing input device using the same, so that even when the user rotates the electronic pen, even the amount of rotation of the electronic pen using the Hall effect can be provided as a user input value.
- the electronic pen is implemented in the form extending in the longitudinal direction, the case having an opening formed in one end; A tip protruding out of the electronic pen through the opening of the case and contracting or extending in the longitudinal direction according to a user's touch pressure; A first magnetic body having one end attached to the other end of the tip; An elastic body having one end coupled to the other end of the first magnetic body, and restoring the tip and the first magnetic body to an original position when a user's touch pressure is not applied; Rotational coupling means comprising a first member coupled to the other end of the elastic body and a second member coupled to an inner side surface of the case; The second magnetic body attached to the second member; And a Hall element attached to the second magnetic body to be positioned between the first magnetic body and the second magnetic body to generate a signal having a signal value corresponding to the distance between the first magnetic body and the second magnetic body.
- the first magnetic body may be implemented in the form of a cog wheel having at least one protrusion, or may be implemented in the form of a straight bar magnet.
- the hall element and the second magnetic body may be installed in an edge region of the second member.
- the elastic body is characterized in that the resistance value varies depending on the length.
- the hall element may further include a function of generating a signal having a frequency or peak number of times corresponding to the amount of rotation when the case is rotated by the user using the tip as the rotation axis.
- the electronic pen may further include a motion sensor that detects and outputs a rotation amount using the tip as the rotation axis.
- the electronic pen calculates a user touch pressure based on at least one of a signal value of the Hall element and a resistance value of the elastic body, and based on at least one of a signal generation pattern of the Hall element and an output signal of the motion sensor.
- Signal processing means for calculating the user rotation amount may be further included.
- an input device for graphic editing the electronic pen to obtain and output the user touch pressure and the rotation amount using the Hall effect; And a touch pad configured to sense a touch point of the electronic pen to obtain and output a two-dimensional touch coordinate value.
- the electronic pen is implemented in a form extending in the longitudinal direction, the case having an opening formed at one end; A tip protruding out of the electronic pen through the opening of the case and contracting or extending in the longitudinal direction according to a user's touch pressure; A first magnetic body having one end attached to the other end of the tip; An elastic body having one end coupled to the other end of the first magnetic body, and restoring the tip and the first magnetic body to an original position when a user's touch pressure is not applied; Rotational coupling means comprising a first member coupled to the other end of the elastic body and a second member coupled to an inner side surface of the case; The second magnetic body attached to the second member; And a Hall element attached to the second magnetic body so as to be positioned between the first magnetic body and the second magnetic body to generate a signal having a signal value corresponding to the distance between the first magnetic body and the second magnetic body.
- the present invention proposes an electronic pen that can measure and notify the user's touch pressure and rotation amount using the Hall effect, so that the user can use the electronic pen to create not only information necessary for creating two-dimensional graphics but also three-dimensional graphics. Make sure you provide all the information you need at once. Accordingly, the user may provide an effect of more conveniently creating 3D graphics with fewer data input operations.
- FIG. 1 is a diagram illustrating a graphic editing system according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a view for explaining a hall effect intended to be used by the electronic pen according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 3 is a view for explaining the structure of the electronic pen according to an embodiment of the present invention in more detail.
- FIG. 4 is a view illustrating a touch pressure detection principle of an electronic pen according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 5 is a view for explaining the principle of detecting the rotation amount of the electronic pen according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 6 is a diagram illustrating an example of generating a 3D graphic of a graphic editing apparatus using the graphic editing input apparatus according to an embodiment of the present invention.
- the degree of vibration absorption varies depending on the grabbing force (ie, contact strength).
- the contact strength means a force applied to the user terminal by an external object contacting the user terminal such as a mobile phone.
- FIG. 1 is a diagram illustrating a graphic editing system according to an embodiment of the present invention.
- the graphic editing system of the present invention provides a user input value provided by the graphic editing input device 100 and the graphic editing input device 100 for obtaining and providing a user input value for the graphic editing operation. It may include a graphic editing apparatus 200 for drawing a three-dimensional three-dimensional figure based on.
- the input device 100 for graphic editing provides a predetermined two-dimensional plane, and when the user touches the electronic pen 120 at one point of the two-dimensional plane, the graphic editing is obtained by obtaining the X and Y coordinate values of the corresponding point.
- the electronic device 120 may include a touch pad 110 provided to the device and a user's touch pressure and rotation amount using the Hall effect and provided to the graphic editing device.
- the distance is changed according to the user's touch pressure and two magnetic bodies generating magnetic field strengths corresponding to the changed distances, and the voltages corresponding to the magnetic field strengths generated between two magnetic bodies are generated.
- the built-in Hall element in the electronic pen 120 so that the electronic pen 120 can easily measure and notify the user's touch pressure.
- the graphic editing apparatus 200 using the graphic editing input apparatus 100 of the present invention may not only provide the X and Y touch coordinate values provided by the conventional graphic editing input apparatus, but also information about the user touch pressure and the user rotation amount. It will be provided, the user will be able to easily create the three-dimensional stereoscopic graphics desired by a smaller number of data input operations.
- FIG. 3 is a view for explaining the structure of the electronic pen according to an embodiment of the present invention in more detail.
- the electronic pen 120 of the present invention is implemented in a form extending in the longitudinal direction, the case 121 having an opening formed at one end, protruding outside the electronic pen through the opening of the case 121
- the first magnetic body 123 and the first magnetic body having one end, the tip 122 is contracted or extended in the longitudinal direction according to the user's touch pressure, the first magnetic body 123 having a predetermined magnetism and one end attached to the other end of the tip 123.
- 123 has one end coupled to the other end, and is coupled to the other end of the elastic body 124 and the elastic body 124 to restore the tip 122 and the first magnetic body 123 to their original positions when a user's touch pressure is not applied.
- Rotation coupling means (125) composed of a first member (125a) and a second member (125b) coupled to an inner surface of the case (121), and a second magnetic body (126) attached to the second member (125b);
- It is configured to include.
- it may further include a power supply unit (not shown) including a battery, a rechargeable battery, or a power cable, and converts and provides an operating power such as a hall element 127 to external power supplied through the battery.
- the electronic pen 120 of the present invention holds the electronic pen 120 and the first magnetic body 123 and the second magnetic body 126 as the user presses the tip 122 of the electronic pen 120 toward the ground. As the distance between them becomes closer, and the electronic pen 120 is removed from the ground, the distance between the first magnetic body 123 and the second magnetic body 126 is further increased.
- the Hall element 127 positioned between the first magnetic body 123 and the second magnetic body 126 may have a signal value corresponding to the magnetic field strength formed between the first magnetic body 123 and the second magnetic body 126. For example, an electric signal having a voltage value, a current value, and a resistance value) is generated.
- the first magnetic body 123 and the second magnetic body 126 which change in distance according to the user's touch pressure, are provided, and the Hall element 127 is positioned between them, thereby utilizing the Hall effect.
- An electronic pen capable of measuring user touch pressure is provided.
- the first magnetic body 123 is implemented in the form of a cog wheel or a linear bar magnet having at least one protrusion, and the hall element 127 and the second magnetic body 126 are formed of the second member 125b. It can be installed in the edge area of the.
- the hall element 127 generates an electronic signal whose signal value changes according to the distance between the protrusion of the first magnetic body 123 and the second magnetic body 126. That is, the hall element 127 generates an sine wave type electronic signal, and the occurrence of the peak value at this time is changed in proportion to the rotation amount of the electronic pen of the user.
- the protrusion arrangement structure of the first magnetic body 123 is artificially manipulated (that is, after varying the protrusion period intervals), the peak value pattern of the signal generated by the Hall element 127 is analyzed based on the electrons. You will also be able to determine the direction of rotation of the pen.
- the graphic editing apparatus 200 uses the user touch pressure based on the maximum amplitude of the electronic signal provided by the electronic pen 120, the user rotation amount based on the number of peak value occurrences, and the peak value generation pattern.
- the direction of rotation can be easily inferred.
- the electronic pen 120 of the present invention further includes a signal processing element 128 that can generate additional information by processing a signal of the Hall element, and through this, calculates the user touch pressure and the user rotation amount by itself.
- the workload of the graphic editing apparatus 200 may be minimized. That is, after defining and storing the correlation between the maximum signal amplitude and the user touch pressure, the correlation between the number of peak value generation and the amount of user rotation, and the correlation between the peak value generation pattern and the rotation direction, the output signal of the Hall element is based on this. By analyzing this, it is possible to calculate the user touch pressure, the user rotation amount, and the rotation direction.
- the first magnetic body 123 may be implemented as a metal body such as iron. That is, even when the first magnetic body 123 is replaced with a metal body, the first magnetic body 123 may be replaced with a metal body in consideration of the fact that a Hall effect may occur between the second magnetic body 126 and the metal body.
- the electronic pen 120 of the present invention includes a motion sensor such as a gyro sensor, an acceleration sensor, a yaw sensor, a compass sensor, and the like, and acquires and provides information on the electronic pen rotation amount and the rotation direction of the user through the same. You could do it.
- a motion sensor such as a gyro sensor, an acceleration sensor, a yaw sensor, a compass sensor, and the like, and acquires and provides information on the electronic pen rotation amount and the rotation direction of the user through the same. You could do it.
- the signal processing element 128 may additionally obtain a user touch pressure based on the resistance value of the elastic body 124. Make sure That is, the signal processing element 128 calculates the user touch pressure using at least one of the resistance value of the elastic body 124 and the signal value of the hall element 127, or more accurately, the user touch pressure is obtained using both. To calculate.
- FIG. 6 is a diagram illustrating an example of generating a 3D graphic of a graphic editing apparatus using the graphic editing input apparatus according to an embodiment of the present invention.
- the touch pad 110 is the electronic pen (
- the X and Y coordinate values corresponding to the touch position of 120 are periodically acquired and provided to the graphic editing apparatus 200, and the graphic editing apparatus 200 draws a line connecting the X and Y coordinate values. .
- the user selects a point, a line, or a surface drawn by the graphic editing apparatus 200 through the electronic pen 120, and then touches the touch pressure of the electronic pen 120 with a desired touch pressure. If the electronic pen 120 increases, the electronic pen 120 calculates and provides a Z-axis depth value corresponding to the touch pressure increase amount to the graphic editing apparatus 200, and the graphic editing apparatus 200 is based on the Z-axis depth value. The Z-axis height value is given to the selected point at 120).
- the graphic editing apparatus 200 extends the two-dimensional rectangle in the Z-axis direction so that the two-dimensional rectangle is It is converted to a three-dimensional cuboid having a Z-axis height value corresponding to the touch pressure of the electronic pen 120.
- the electronic pen 120 when the user selects a point, a line, or a surface drawn by the graphic editing apparatus 200 through the electronic pen 120, the electronic pen 120 is rotated by a predetermined angle.
- the electronic pen 120 calculates a user rotation amount and provides the rotation amount to the graphic editing apparatus 200.
- the graphic editing apparatus 200 sets a point, a line, or a face selected by the user as a rotation axis, and then selects the user rotation amount. You can also rotate an object that contains points, lines, or faces by the amount of rotation you make.
- the touch sensing method according to the present invention may be embodied as computer readable codes on a computer readable recording medium.
- the computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of recording media include ROMs, RAMs, CD ROMs, magnetic tapes, floppy disks, optical data storage devices, hard disks, flash drives, and the like, and may also be implemented in the form of carrier waves (for example, transmission over the Internet). Include.
- the computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.
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Abstract
본 발명에서는 홀 효과를 이용하여 사용자 터치 압력과 회전량을 측정 및 제공할 수 있는 전자 펜 및 이를 이용하는 그래픽 편집용 입력 장치에 관한 것으로, 상기 전자 펜은 길이 방향으로 연장된 형태로 구현되며, 일단에 형성된 개구부를 가지는 케이스; 상기 케이스의 개구부를 통해 전자펜 외부로 돌출되는 일단을 가지며, 사용자의 터치 압력에 따라 길이 방향으로 수축 또는 신장되는 팁; 상기 팁 타단에 부착되는 일단을 가지는 제1 자성체; 상기 제1 자성체의 타단에 결합된 일단을 가지며, 사용자의 터치 압력이 인가되지 않으면 상기 팁과 상기 제1 자성체를 원래 위치로 복원시키는 탄성체; 상기 탄성체의 타단과 결합된 제1 부재와 상기 케이스의 내측면에 결합된 제2 부재로 구성되는 회전 결합 수단; 상기 제2 부재에 부착된 상기 제2 자성체; 및 상기 제1 자성체와 상기 제2 자성체 사이에 위치되도록 상기 제2 자성체에 부착되어, 상기 제1 자성체와 상기 제2 자성체의 거리에 상응하는 신호값을 가지는 신호를 발생하는 홀 소자를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 그래픽 편집용 입력 장치에 관한 것으로, 특히 사용자가 3차원의 그래픽을 보다 손쉽고 직관적으로 작성할 수 있도록 하는 정보를 제공할 수 있는 전자 펜 및 이를 이용하는 그래픽 편집용 입력 장치에 관한 것이다.
3차원 맥스(Max), 마야(Maya) 등과 같은 그래픽 프로그램은 타블렛 펜, 및 마우스 등과 같은 사용자 인터페이스를 통해 획득되는 정보를 기반으로 3차원 그래픽 영상을 생성하는 프로그램이다.
이와 같은 그래픽 프로그램이 설치된 단말, 즉 그래픽 편집 장치는 전자펜과 터치 패드를 구현되는 그래픽 편집용 입력 장치를 구비하고, 사용자가 전자펜을 터치패드에 터치함에 따라 발생하는 터치 위치값을 기반으로 사용자가 원하는 그래픽을 그리는 작업을 수행하도록 한다(국내공개특허 제10-2010-0054371호 참고).
다만, 종래의 그래픽 편집용 입력 장치는 전자펜의 터치 위치값만을 제공할 수 있어, 이를 통해 3차원 그래픽 작성에 필요한 입력값을 제공받기가 거의 불가능한 단점이 있다.
즉, 그래픽 편집 장치가 3차원 그래픽을 작성하는 경우, 사용자는 x,y축의 터치 좌표값을 제공하는 그래픽 편집용 입력 장치 이외에 키보드 및 마우스 등을 이용하여 z축의 높이값을 추가 입력해야 하는 번거로움이 있었다.
이에 본 발명에서는 홀 효과를 이용하여 3차원 그래픽 작성에 필요한 z축 깊이값을 추가 제공할 수 있는 전자 펜 및 이를 이용하는 그래픽 편집용 입력 장치를 제공하고자 한다.
또한 본 발명에서는 사용자가 전자펜을 회전시키는 경우, 홀 효과를 이용하여 전자펜의 회전량까지도 측정하여 사용자 입력값으로 제공할 수 있도록 하는 전자 펜 및 이를 이용하는 그래픽 편집용 입력 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 전자펜은, 길이 방향으로 연장된 형태로 구현되며, 일단에 형성된 개구부를 가지는 케이스; 상기 케이스의 개구부를 통해 전자펜 외부로 돌출되는 일단을 가지며, 사용자의 터치 압력에 따라 길이 방향으로 수축 또는 신장되는 팁; 상기 팁 타단에 부착되는 일단을 가지는 제1 자성체; 상기 제1 자성체의 타단에 결합된 일단을 가지며, 사용자의 터치 압력이 인가되지 않으면 상기 팁과 상기 제1 자성체를 원래 위치로 복원시키는 탄성체; 상기 탄성체의 타단과 결합된 제1 부재와 상기 케이스의 내측면에 결합된 제2 부재로 구성되는 회전 결합 수단; 상기 제2 부재에 부착된 상기 제2 자성체; 및 상기 제1 자성체와 상기 제2 자성체 사이에 위치되도록 상기 제2 자성체에 부착되어, 상기 제1 자성체와 상기 제2 자성체의 거리에 상응하는 신호값을 가지는 신호를 발생하는 홀 소자를 포함하는 전자펜을 제공한다.
상기 제1 자성체는 적어도 하나의 돌기를 가지는 톱니바퀴 형태로 구현되거나, 일자형의 막대자석 형태로 구현될 수 있다.
상기 홀 소자와 상기 제2 자성체는 상기 제2 부재의 가장 자리 영역에 설치될 수 있다.
상기 탄성체는 길이에 따라 저항값이 달라지는 것을 특징으로 한다.
상기 홀 소자는 사용자에 의해 상기 케이스가 상기 팁을 회전축으로 하여 회전되면, 회전량에 상응하는 주파수 또는 피크치 발생 횟수를 가지는 신호를 발생하는 기능을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 전자펜은 상기 팁을 회전축으로 한 회전량을 감지 및 출력하는 움직임 센서를 더 포함할 수 있다.
더하여 상기 전자펜은 상기 홀 소자의 신호값과 상기 탄성체의 저항값 중 적어도 하나를 기반으로 사용자 터치 압력을 산출하고, 상기 홀 소자의 신호 발생 패턴과 상기 움직임 센서의 출력 신호 중 적어도 하나를 기반으로 사용자 회전량을 산출하는 신호 처리 수단을 더 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 그래픽 편집용 입력 장치는, 홀 효과를 이용하여 사용자 터치 압력과 회전량을 획득 및 출력하는 전자펜; 및 상기 전자펜의 터치 지점을 센싱하여 2차원의 터치 좌표값을 획득 및 출력하는 터치 패드;를 포함할 수 있다.
상기 전자펜은 길이 방향으로 연장된 형태로 구현되며, 일단에 형성된 개구부를 가지는 케이스; 상기 케이스의 개구부를 통해 전자펜 외부로 돌출되는 일단을 가지며, 사용자의 터치 압력에 따라 길이 방향으로 수축 또는 신장되는 팁; 상기 팁 타단에 부착되는 일단을 가지는 제1 자성체; 상기 제1 자성체의 타단에 결합된 일단을 가지며, 사용자의 터치 압력이 인가되지 않으면 상기 팁과 상기 제1 자성체를 원래 위치로 복원시키는 탄성체; 상기 탄성체의 타단과 결합된 제1 부재와 상기 케이스의 내측면에 결합된 제2 부재로 구성되는 회전 결합 수단; 상기 제2 부재에 부착된 상기 제2 자성체; 및 상기 제1 자성체와 상기 제2 자성체 사이에 위치되도록 상기 제2 자성체에 부착되어, 상기 제1 자성체와 상기 제2 자성체의 거리에 상응하는 신호값을 가지는 신호를 발생하는 홀 소자를 포함할 수 있다.
본 발명에서는 홀 효과를 이용하여 사용자의 터치 압력과 회전량을 측정 및 통보할 수 있는 전자펜을 제안함으로써, 사용자가 전자펜을 이용하여 2차원 그래픽 작성에 필요한 정보 뿐 만 아니라 3차원 그래픽 작성에 필요한 정보까지도 한꺼번에 제공할 수 있도록 한다. 이에 사용자가 보다 적은 횟수의 데이터 입력 동작으로 3차원 그래픽을 보다 편리하게 작성할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 그래픽 편집 시스템을 도시한 도면이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자펜이 이용하고자 하는 홀 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도3는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자펜의 구조를 보다 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자펜의 터치 압력 검출 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자펜의 회전량 검출 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 그래픽 편집용 입력 장치를 이용하는 그래픽 편집 장치의 3차원 그래픽 생성 예를 도시한 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 용어가 동일하더라도 표시하는 부분이 상이하면 도면 부호가 일치하지 않음을 미리 말해두는 바이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 실험자 및 측정자와 같은 사용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제를 해결하기 위하여 진동하는 단말을 사용자가 잡는 경우, 잡는 힘(즉, 접촉 강도)에 따라 진동 흡수(Vibration absorption 혹은 Vibration damping, 흡진동)의 정도가 달라지는 점을 이용하여, 사용자 단말에 대한 접촉 강도를 센싱한다. 여기에서 접촉 강도라함은 휴대전화 등과 같은 사용자 단말과 접촉하는 외부 오브젝트가 상기 사용자 단말에 가하는 힘을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 그래픽 편집 시스템을 도시한 도면이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 그래픽 편집 시스템은 그래픽 편집 동작에 필요한 사용자 입력값을 획득 및 제공하는 그래픽 편집용 입력 장치(100)와 그래픽 편집용 입력 장치(100)이 제공하는 사용자 입력값을 기반으로 3차원의 입체 도형을 그릴 수 있는 그래픽 편집 장치(200) 등을 포함할 수 있다.
그리고 그래픽 편집용 입력 장치(100)는 소정의 2차원 평면을 제공하고, 사용자가 전자펜(120)을 2차원 평면 중 일 지점을 터치하면, 해당 지점의 X,Y 좌표값을 획득하여 그래픽 편집 장치에 제공하는 터치 패드(110)와 홀 효과를 이용하여 사용자 터치 압력과 회전량을 파악하고 그래픽 편집 장치에 제공할 수 있는 전자펜(120) 등을 포함할 수 있다.
참고로, 도 2에 도시된 바와 같이 2개의 자성체 사이에 도체를 직각으로 설치하고 도체에 전류(Iv)를 공급하면, 도체 내에서 전자는 공급전류와 자속의 방향에 대해 각각 직각방향으로 굴절된다. 그렇게 되면 면 A1에서는 전자가 과잉되고 면 A2에서는 전자가 부족하게 되어, 면 A1과 A2를 가로 질러 전압(UH)이 발생된다. 이와 같은 현상을 홀 효과라 하며, 홀전압의 크기는 자장의 세기에 결정되는 현상이 발생한다.
이에 본 발명에서는 사용자의 터치 압력에 따라 거리가 변화되며 변화된 거리에 상응하는 자장 세기를 발생시키는 두 개의 자성체와, 두 개의 자성체 사이에 위치되어 두 개의 자성체가 발생하는 자상 세기에 대응되는 전압을 출력하는 홀 소자를 전자펜(120)에 내장하여, 전자펜(120)이 사용자의 터치 압력을 손쉽게 측정 및 통보할 수 있도록 한다.
또한, 사용자가 전자펜(120)을 터치 패드(110)에 터치한 상태에서 전자펜 케이스를 회전하는 경우 두 개의 자성체 중 하나의 회전에 따른 자극 변화량이 발생하고, 전자펜(120)은 자극 변화량을 기반으로 사용자의 회전량을 산출 및 통보할 수도 있도록 한다.
이에 본 발명의 그래픽 편집용 입력 장치(100)를 이용하는 그래픽 편집 장치(200)는 기존의 그래픽 편집용 입력 장치가 제공하던 X,Y 터치 좌표값 이외에 사용자 터치 압력과 사용자 회전량에 대한 정보까지도 한꺼번에 제공받을 수 있게 되며, 사용자는 보다 작은 횟수의 데이터 입력 동작으로 자신이 원하는 3차원 입체 그래픽을 손쉽게 생성할 수 있게 될 것이다.
도3는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자펜의 구조를 보다 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도3을 참고하면, 본 발명의 전자펜(120)은 길이 방향으로 연장된 형태로 구현되며, 일단에 형성된 개구부를 가지는 케이스(121), 케이스(121)의 개구부를 통해 전자펜 외부로 돌출되는 일단을 가지며, 사용자의 터치 압력에 따라 길이 방향으로 수축 또는 신장되는 팁(122), 소정의 자성을 가지며 팁(123)의 타단에 부착되는 일단을 가지는 제1 자성체(123), 제1 자성체(123)의 타단에 결합된 일단을 가지며, 사용자의 터치 압력이 인가되지 않으면 팁(122)과 제1 자성체(123)을 원래 위치로 복원시키는 탄성체(124), 탄성체(124)의 타단과 결합된 제1 부재(125a)와 케이스(121)의 내측면에 결합된 제2 부재(125b)로 구성되는 회전 결합 수단(125), 그리고 제2 부재(125b) 부착된 제2 자성체(126), 제1 자성체(123)와 제2 자성체(126) 사이에 위치되도록 제2 자성체(126)에 부착된 홀 소자(127)등을 포함하여 구성된다. 또한, 건전지, 충전 배터리, 또는 전원 케이블을 구비하고, 이를 통해 공급되는 외부 전원을 홀 소자(127) 등의 동작 전원을 변환 및 제공하는 전원 공급부(미도시)를 추가 포함할 수도 있을 것이다.
즉, 본 발명의 전자펜(120)는 사용자가 전자펜(120)을 잡고 전자펜(120)의 팁(122)을 지면을 향해 누름에 따라 제1 자성체(123)과 제2 자성체(126)간의 거리가 가까워지고, 전자펜(120)을 지면에서 떼어냄에 따라 제1 자성체(123)과 제2 자성체(126)간의 거리가 다시 멀어지는 구조를 가진다.
그러면, 제1 자성체(123)과 제2 자성체(126)간 거리는 사용자의 터치 압력에 비례하여 감소되고, 감소된 거리에 비례하여 제1 자성체(123)과 제2 자성체(126) 사이에 형성되는 자장의 세기는 증가하게 된다. 그리고 제1 자성체(123)과 제2 자성체(126) 사이에 위치되는 홀 소자(127)는 제1 자성체(123)과 제2 자성체(126) 사이에 형성되는 자장 세기에 대응되는 신호값(예를 들어, 전압값, 전류값, 저항값)을 가지는 전기 신호를 발생하게 된다.
이와 같이, 본 발명에서는 사용자의 터치 압력에 따라 거리에 변화되는 제1 자성체(123)과 제2 자성체(126)를 구비하고, 이들 사이에 홀 소자(127)를 위치시킴으로써, 홀 효과를 이용하여 사용자 터치 압력을 측정할 수 있는 전자펜을 제공하도록 한다.
더하여, 본 발명에서는 제1 자성체(123)를 적어도 하나의 돌기를 가지는 톱니바퀴 형태 또는 일자형의 막대자석 형태로 구현하고, 홀 소자(127)과 제2 자성체(126)을 제2 부재(125b)의 가장 자리 영역에 설치되도록 할 수 있다.
그러면, 사용자가 전자펜(120)을 소정의 압력으로 누른 후 전자펜 팁(121)을 회전축으로 하여 전자펜 케이스(121)를 소정 각도 회전시키면, 전자펜 팁(121) 및 이에 연결된 제1 부재(125a)는 사용자 터치 압력에 의해 위치 고정되고, 전자펜 케이스(121)에 결합된 제2 부재(125b)는 전자펜 팁(121) 및 제1 부재(125a)을 회전축으로 하여 전자펜 케이스(121)와 동일 각도 회전하게 된다. 그리고 홀 소자(127)는 도5에 도시된 바와 같이 제1 자성체(123)의 돌기와 제2 자성체(126)간의 거리에 따라 신호값이 변화되는 전자 신호를 발생하게 된다. 즉, 홀 소자(127)는 사인파 형태의 전자 신호를 발생하게 되며, 이때의 피크치 발생 횟수는 사용자의 전자펜 회전량에 비례하여 변화되는 현상이 발생하게 된다.
그리고 제1 자성체(123)의 돌기 배치 구조를 인위적으로 조작한 경우에는(즉, 돌기간 간격을 달리한 후), 이를 기반으로 홀 소자(127)가 발생하는 신호의 피크치 발생 패턴을 분석함으로써 전자펜의 회전 방향도 추가 파악할 수 있을 것이다.
그러면, 본 발명의 그래픽 편집 장치(200)는 전자펜(120)이 제공하는 전자 신호의 최대 진폭을 기반으로 사용자 터치 압력을, 피크치 발생 횟수를 기반으로 사용자 회전량을, 피크치 발생 패턴을 기반으로 회전 방향을 손쉽게 유추할 수 있게 된다.
물론, 본 발명의 전자펜(120)는 홀 소자의 신호를 처리하여 부가 정보를 생성할 수 있는 신호 처리 소자(128)를 추가 구비하고, 이를 통해 사용자 터치 압력과 사용자 회전량을 자체 산출한 후 그래픽 편집 장치(200)에 제공함으로써, 그래픽 편집 장치(200)의 작업 부하를 최소화시켜 줄 수도 있음은 당연할 것이다. 즉, 신호 최대 진폭과 사용자 터치 압력간 상관관계, 피크치 발생 횟수와 사용자 회전량간 상관관계, 피크치 발생 패턴과 회전 방향간 상관관계를 사전에 정의 및 저장한 후, 이를 기반으로 홀 소자의 출력 신호를 분석함으로써 사용자 터치 압력, 사용자 회전량, 그리고 회전 방향을 산출할 수 있도록 한다.
더하여, 필요한 경우 제1 자성체(123)를 철과 같은 금속체로 구현할 수 있도록 한다. 즉, 제1 자성체(123)가 금속체로 교체되는 경우에도 제2 자성체(126)와 금속체간에 홀 효과가 발생할 수 있음을 고려하여, 제1 자성체(123)를 금속체로 교체할 수도 있도록 한다.
그리고 본 발명의 전자펜(120)는 자이로 센서, 가속도 센서, 요(yaw) 센서, 나침판 센서 등과 같은 움직임 센서를 구비하고, 이를 통해서도 사용자의 전자펜 회전량 및 회전방향에 대한 정보를 획득 및 제공할 수도 있을 것이다.
뿐 만 아니라, 본 발명에서는 탄성체(124)를 길이에 따라 저항값이 달라지는 물질로 구현한 후, 신호 처리 소자(128)가 탄성체(124)의 저항값을 기반으로 사용자 터치 압력을 추가 획득할 수도 있도록 한다. 즉, 신호 처리 소자(128)가 탄성체(124)의 저항값과 홀 소자(127)의 신호값 중 적어도 하나를 이용하여 사용자 터치 압력을 산출하거나, 두 개 모두를 이용하여 보다 정확한 사용자 터치 압력을 산출할 수 있도록 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 그래픽 편집용 입력 장치를 이용하는 그래픽 편집 장치의 3차원 그래픽 생성 예를 도시한 도면이다.
(a)에 도시된 바와 같이, 사용자가 전자펜(120)을 통해 터치 패드(110)의 2차원 평면상의 일 지점을 한번 터치하면, 터치 패드(110)는 전자펜(120)의 터치 위치에 대응되는 X,Y 좌표값을 획득하여 그래픽 편집 장치(200)에 제공하고, 그래픽 편집 장치(200)는 X,Y 좌표값에 대응되는 지점에 점을 그리도록 한다.
반면 (b)에 도시된 바와 같이, 사용자가 전자펜(120)을 통해 터치 패드(110)의 2차원 평면상의 일 지점을 터치한 후 드래그 동작을 수행하면, 터치 패드(110)는 전자펜(120)의 터치 위치에 대응되는 X,Y 좌표값을 주기적으로 반복 획득하여 그래픽 편집 장치(200)에 제공하고, 그래픽 편집 장치(200)는 이들 X,Y 좌표값을 연결하는 선을 그리도록 한다.
또한 (c)에 도시된 바와 같이, 사용자가 전자펜(120)을 통해 그래픽 편집 장치(200)에 의해 그려진 점, 선, 또는 면을 선택한 후 전자펜(120)의 터치 압력을 터치 압력을 원하는 만큼 증가시키면, 전자펜(120)는 터치 압력 증가량에 상응하는 Z축 깊이값을 산출하여 그래픽 편집 장치(200)에 제공하고, 그래픽 편집 장치(200)는 Z축 깊이값을 기반으로 전자펜(120)에 선택된 지점에 Z축 높이값을 부여하도록 한다. 즉, 사용자가 2차원의 사각형내 일 지점을 터치한 후 전자펜(120)의 터치 압력을 증가시키면, 그래픽 편집 장치(200)는 2차원의 사각형을 Z축 방향으로 신장하여 2차원의 사각형이 전자펜(120)의 터치 압력에 상응하는 Z축 높이값을 가지는 3차원의 직육면체로 변환되도록 해준다.
뿐 만 아니라, (d)에 도시된 바와 같이, 사용자가 전자펜(120)을 통해 그래픽 편집 장치(200)에 의해 그려진 점, 선, 또는 면을 선택한 후 전자펜(120)을 소정 각도 회전시키면, 전자펜(120)는 사용자 회전량을 산출하여 그래픽 편집 장치(200)에 제공하고, 그래픽 편집 장치(200)는 사용자에 의해 선택된 점, 선, 또는 면을 회전축으로 설정한 후 사용자에 의해 선택된 점, 선, 또는 면을 포함하는 객체를 사용자 회전량만큼 회전시켜 줄 수도 있도록 한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명이 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이와 균등하거나 또는 등가적인 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다 할 것이다.
또한, 본 발명에 따른 터치 센싱 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치, 하드 디스크, 플래시 드라이브 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
Claims (10)
- 길이 방향으로 연장된 형태로 구현되며, 일단에 형성된 개구부를 가지는 케이스;상기 케이스의 개구부를 통해 전자펜 외부로 돌출되는 일단을 가지며, 사용자의 터치 압력에 따라 길이 방향으로 수축 또는 신장되는 팁;상기 팁 타단에 부착되는 일단을 가지는 제1 자성체;상기 제1 자성체의 타단에 결합된 일단을 가지며, 사용자의 터치 압력이 인가되지 않으면 상기 팁과 상기 제1 자성체를 원래 위치로 복원시키는 탄성체;상기 탄성체의 타단과 결합된 제1 부재와 상기 케이스의 내측면에 결합된 제2 부재로 구성되는 회전 결합 수단;상기 제2 부재에 부착된 상기 제2 자성체; 및상기 제1 자성체와 상기 제2 자성체 사이에 위치되도록 상기 제2 자성체에 부착되어, 상기 제1 자성체와 상기 제2 자성체의 거리에 상응하는 신호값을 가지는 신호를 발생하는 홀 소자를 포함하는 전자펜.
- 제 1항에 있어서, 상기 제1 자성체는적어도 하나의 돌기를 가지는 톱니바퀴 형태로 구현되는 것을 특징으로 하는 전자펜.
- 제 1항에 있어서, 상기 제1 자성체는일자형의 막대자석 형태로 구현되는 것을 특징으로 하는 전자펜.
- 제 2항 또는 제3항에 있어서, 상기 홀 소자와 상기 제2 자성체는상기 제2 부재의 가장 자리 영역에 설치되는 것을 특징으로 하는 전자펜.
- 제1항에 있어서, 상기 탄성체는길이에 따라 저항값이 달라지는 것을 특징으로 하는 전자펜.
- 제5항에 있어서, 상기 홀 소자는사용자에 의해 상기 케이스가 상기 팁을 회전축으로 하여 회전되면, 회전량에 상응하는 주파수 또는 피크치 발생 횟수를 가지는 신호를 발생하는 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자펜.
- 제5항에 있어서,상기 팁을 회전축으로 한 회전량을 감지 및 출력하는 움직임 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자펜.
- 제6항 또는 제7항에 있어서,상기 홀 소자의 신호값과 상기 탄성체의 저항값 중 적어도 하나를 기반으로 사용자 터치 압력을 산출하고, 상기 홀 소자의 신호 발생 패턴과 상기 움직임 센서의 출력 신호 중 적어도 하나를 기반으로 사용자 회전량을 산출하는 신호 처리 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자펜.
- 홀 효과를 이용하여 사용자 터치 압력과 회전량을 획득 및 출력하는 전자펜; 및상기 전자펜의 터치 지점을 센싱하여 2차원의 터치 좌표값을 획득 및 출력하는 터치 패드;를 포함하는 그래픽 편집용 입력 장치.
- 제9항에 있어서, 상기 전자펜은길이 방향으로 연장된 형태로 구현되며, 일단에 형성된 개구부를 가지는 케이스;상기 케이스의 개구부를 통해 전자펜 외부로 돌출되는 일단을 가지며, 사용자의 터치 압력에 따라 길이 방향으로 수축 또는 신장되는 팁;상기 팁 타단에 부착되는 일단을 가지는 제1 자성체;상기 제1 자성체의 타단에 결합된 일단을 가지며, 사용자의 터치 압력이 인가되지 않으면 상기 팁과 상기 제1 자성체를 원래 위치로 복원시키는 탄성체;상기 탄성체의 타단과 결합된 제1 부재와 상기 케이스의 내측면에 결합된 제2 부재로 구성되는 회전 결합 수단;상기 제2 부재에 부착된 상기 제2 자성체; 및상기 제1 자성체와 상기 제2 자성체 사이에 위치되도록 상기 제2 자성체에 부착되어, 상기 제1 자성체와 상기 제2 자성체의 거리에 상응하는 신호값을 가지는 신호를 발생하는 홀 소자를 포함하는 그래픽 편집용 입력 장치.
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