입력장치

입력장치 {INPUT DEVICE}

본 발명은, 가정용 게임기기에 사용되는 입력장치에 관한 것으로, 특히 가속도검출을 수행할 수 있는 입력장치에 관한 것이다.

가속도센서는, 정전용량 및 압전소자 등을 사용하여 형성된 것이 일반적으로, 예를 들면 자동차관련용 부품으로 에어백이나 서스펜션 등, 또는 지진계, 도난방지장치 등 다양한 분야에서 사용되고 있다.

또, 최근 임장감(臨場感: 실제로 어떤 상황에 몸담은 느낌)을 높이기 위해 현실에 가까운 체험이 가능하도록 실물에 가까운 입력장치가 시뮬레이션 등의 업무용으로 사용되고 있다.

그러나, 상기한 입력장치 등에 사용되는 가속도센서는 비용적으로 매우 고가의 것이기 때문에, 가정용 게임기기 등에 사용하기에는 비용적인 면에서 문제가 있었다. 게다가 업무용 장치에 비해 가정용 게임기기 등에서는 그다지 고정밀도가 요구되지 않기 때문에 일부러 고가의 가속도센서를 사용하기에는 문제가 있었다.

또, 이러한 고가의 가속도센서 등을 설치하면 내부회로가 복잡화되는 문제도 있었다.

본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 간단한 구성이면서 비용적으로 저렴하게 제조할 수 있는 입력장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1 은 본 발명의 입력장치에 탑재되는 검출수단의 제 1 형태를 나타내는 측면도이며, A 는 OFF 상태를, B 는 ON 상태를 나타낸다.

도 2 는 검출수단의 제 2 형태를 나타내는 측면도이다.

도 3 은 검출수단의 제 3 형태를 나타내는 측면도이며, A 는 출력에 변화가 없는 상태를, B 는 출력이 변화되어 있는 상태를 나타낸다.

도 4 는 검출수단의 제 4 형태를 나타내는 측면도이다.

도 5 는 검출수단의 제 5 형태를 나타내는 측면도이다.

도 6 은 본 발명의 입력장치를 사용한 예와 그 동작을 나타내는 측면도이다.

도 7 은 본 발명의 다른 입력장치를 사용한 예를 나타내는 사시도이다.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※

1 : 지지체 2 : 추

3 : 코일스프링 4 : 스위치

5 : 누름부 10, 20, 30, 40, 50 : 검출부

21 : 검출수단 52 : 휨 부재

60, 70 : 입력장치

본 발명은, 손으로 조작하는 케이스 내에, 이 케이스의 가속도를 검출하는 가속도센서가 설치되고, 이 가속도센서로부터의 출력이 컴퓨터 또는 게임기기에 부여되는 입력장치에 있어서, 상기 가속도센서는, 탄성부재에 지지된 추와, 상기 탄성부재가 탄성변형하여 추가 움직일 때, 이 추의 동작에 의해 전기신호를 변화시키는 검출수단을 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.

상기 수단에서는, 각각의 추와 탄성부재와 단순한 검출수단의 간단한 부품을 조합시킴으로써 구성할 수 있기 때문에, 종래와 같이 고가의 가속도센서를 사용할 필요가 없이 비용적으로 저가에 제조할 수 있고, 이 때문에 가정용 게임기기 등 고정밀도가 요구되지 않는 입력장치로서 바람직하게 사용할 수 있다.

또, 본 발명에서는, 검출수단이 ON-OFF 의 전환신호를 출력하는 것일 수도 있으며, 혹은 추의 이동거리에 따라 변화하는 출력을 얻는 것일 수도 있다. ON-OFF 의 전환신호를 출력하는 것에서는, 케이스에 부여된 가속도의 검출결과가 디지털값으로 출력되고, 추의 이동거리에 따라 변화하는 것에서는 케이스에 부여된 검출결과가 아날로그값으로 출력된다.

예를 들면, 전자의 검출수단으로는, 소정 위치에 도달했을 때에 동작하거나 또는 자기복귀동작을 하는 스위치이면 되고, 예를 들면 단순하게 접점이 바뀌는 스위치 또는 근접스위치 등 종래부터 일반적으로 사용되고 있는 스위치일 수 있다. 또, 후자의 검출수단으로는, 저항의 변화를 검출하는 볼륨형 등 종래부터 사용되고 있는 일반적인 검출수단이면 된다.

또, 본 발명에서는, 추는, 제 1 방향과 이와 반대의 제 2 방향으로 이동할 수 있도록 탄성부재로 지지되어 있으며, 추의 제 1 방향으로의 이동에 의해 동작되어지는 제 1 검출수단과, 추의 제 2 방향으로의 이동에 의해 동작되어지는 제 2 검출수단이 설치되어 있을 수도 있다.

상기 수단에 의해 2 방향에 대해 각각 검출하는 것이 가능해진다.

또, 본 발명에서는, 상이한 질량의 제 1 추 및 제 2 추와, 제 1 추를 지지하는 제 1 탄성부재와, 제 2 추를 지지하는 제 2 탄성부재와, 제 1 추와 제 2 추의 동일 방향으로의 이동시, 제 1 추와 제 2 추 각각에 의해 동작되어지는 검출수단이 설치되어 있을 수도 있다.

예를 들면, 제 1 추가 제 2 추보다도 질량이 무거운 경우에 각각의 추에 동일한 가속도가 부여되었을 때, 제 1 검출수단이 제 2 검출수단보다도 먼저 전기신호의 변화를 검출할 수 있어, 이 때의 변화의 시간차를 검출함으로써 가속도가 검출되도록 된다.

또, 본 발명에서는, 제 1 탄성부재와 제 2 탄성부재가 탄성률이 동일한 것이 바람직하며, 각각의 탄성부재의 탄성율을 동일하게 함으로써 추의 질량을 변경하는 것만으로 출력시키는 가속도를 조절할 수 있다.

또는, 제 1 추와 제 2 추의 질량을 동일하게 하고 탄성율을 상이한 것으로 할 수도 있다.

또 본 발명에서는, 회전동작하는 입력부재가 설치되고, 추는, 이 회전동작에서 원심력이 작용하는 방향으로 이동가능한 것이 바람직하다.

예를 들면, 야구의 배트, 골프클럽, 낚싯대 등과 비슷한 입력장치에서는, 그 케이스의 선단에 탑재하여 사용함으로써, 입력장치를 흔들 때의 스피드 및 임팩트 순간 등이 검출된다.

또 본 발명에서는, 탄성부재는 코일스프링일 수도 있고, 또는 휨변형하는 것일 수도 있다.

예를 들면 코일스프링의 경우에는, 이 코일스프링을 추와 검출수단의 사이에 설치할 수 있고, 이 때문에 추에 대해 검출수단 방향으로의 가속도를 갖는 힘이 부여되었을 때에 코일스프링이 변형하여, 추에 의해 검출수단이 동작되어진다. 또, 휨변형하는 것에서는, 추에 대해 휨변형하는 방향으로 검출수단이 설치된다.

(발명의 실시형태)

다음에서, 본 발명의 입력장치에 대해 도 1 내지 도 7 을 참조하여 설명한다. 도 1 은 본 발명의 입력장치에 사용되는 검출수단의 제 1 형태를 나타내는 측면도로서, A 는 스위치 OFF 상태를, B 는 스위치 ON 상태를 나타낸다. 도 2 는 검출수단의 제 2 형태를 나타내는 측면도이다. 도 3 은 검출수단의 제 3 형태를 나타내는 측면도로, A 는 출력에 변화가 없는 상태, B 는 출력이 변화하고 있는 상태를 나타낸다. 도 4 및 도 5 는 검출수단의 제 4 및 제 5 형태를 나타내는 측면도, 도 6 은 본 발명의 입력장치와 그 동작을 나타내는 측면도, 도 7 은 본 발명의 다른 입력장치를 나타내는 사시도이다.

도 1 내지 도 5 에 나타내는 검출수단은, 가정용 게임기기의 콘트롤러, 예를 들면 종래부터 사용되고 있는 게임패드, 또는 배트, 검, 골프클럽, 낚싯대 등을 본딴 케이스에 장치된다.

도 1 에 나타내는 검출수단으로의 검출부 (10) 는, 구형의 추 (2) 와, 코일스프링 (3) 과, ON 과 OFF 의 전환신호가 출력가능한 스위치 (4) 와, 상기 추 (2) 와 일체로 형성된 누름부 (5) 가 조합되어 있다. 상기 스위치 (4) 및 코일스프링 (3) 의 기단이 상기 지지체 (1) 에 지지되고, 추 (2) 는 자유상태이다. 이 지지체 (1) 는 상기한 콘트롤러의 케이스 내측에 고정된다.

코일스프링 (3) 과 추 (2) 의 접속방법은, 접착제에 의해 설치할 수도 있고, 또는 코일스프링 (3) 을 추 (2) 에 비틀어 넣어 설치할 수도 있으며, 납땜에 의할 수도 있다. 또, 추 (2) 는 원주형의 누름부 (5) 가 코일스프링 (3) 내에 삽입통과되어 상기 스위치 (4) 와 소정간격을 사이에 두고 돌출 설치되어 있다. 이로 인해, 추 (2) 에 대해 소정 이상의 가속도가 스위치 (4) 방향 (P 방향) 으로 작용하고, 추 (2) 에 부여되는 동 방향의 힘이 코일스프링 (3) 의 탄성지지력에 비해 클 경우에만 코일스프링 (3) 이 수축하며 그리고 누름부 (5) 에 의해 상기 스위치 (4) 가 OFF (상태 A) 에서 ON (상태 B) 로 전환된다. 따라서, 케이스에 소정 이상 크기의 가속도가 작용했을 때에, 이를 ON 출력으로 검지할 수 있다.

도 2 에 나타내는 검출부 (20) 는, 질량이 상이한 추 (2A) 와 (2B) 로 이루어지는 검출부 (20A) 와 (20B) 가 지지체 (1) 에 설치되어 있다. 검출부 (20A) 와 (20B) 는 각각 상기 검출부 (10) 와 마찬가지로, 추 (2A, 2B) 와 코일스프링 (3A, 3B) 과 스위치 (4A, 4B) 와 누름부 (5A, 5B) 로 이루어지고, 각각이 병렬로 배열된다.

상기한 검출부 (20) 에서는, 추 (2A) 는 추 (2B) 보다도 질량이 크다. 각 추 (2A, 2B) 에 대해 소정 이상의 가속도가 화살표 P 방향으로 부여되면, 질량이 큰 추 (2A) 가 코일스프링 (3A) 에 부여하는 P 방향의 힘이, 마찬가지로 질량이 작은 추 (2B) 가 코일스프링 (3B) 에 부여하는 P 방향으로의 힘보다도 커진다. 따라서, 먼저 코일스프링 (3A) 이 수축하여 추 (2A) 의 누름부 (5A) 에 의해 스위치 (4A) 가 ON 으로 전환되고, 그 후에 이어서 코일스프링 (3B) 이 수축하여 추 (2B) 의 누름부 (5B) 에 의해 스위치 (4B) 가 ON 으로 전환된다.

또, 추 (2A, 2B) 가 원래로 되돌아갈 때에는, 코일스프링 (3A) 과 코일스프링 (3B) 의 탄성률이 거의 동일하고 추 (2B) 의 질량이 작기 때문에, 상기 코일스프링 (3B) 의 복원력에 의해 먼저 추 (2B) 의 누름부 (5B) 가 스위치 (4B) 로부터 떨어져 스위치 (4B) 가 OFF 로 전환되고, 그 후에 추 (2A) 의 누름부 (5A) 가 스위치 (4A) 로부터 떨어져서 스위치 (4A) 가 OFF 로 전환된다.

상기와 같이 P 방향으로 가속도가 부여되면, 스위치 (4A), 스위치 (4B) 의 순으로 ON 이 되고, 그 후에 스위치 (4B), 스위치 (4A) 의 순으로 OFF 로 된다. 이 때의 스위치 (4A) 와 스위치 (4B) 의 ON 과 ON 의 시간차, OFF 와 OFF 의 시간차는 케이스 (추) 에 부여된 가속도의 크기에 의해 변화한다. 따라서 이 시간차를 계측함으로써 가속도의 크기를 검출할 수 있다.

도 3 에 나타내는 검출부 (30) 에서는, 검출수단 (21) 이 상기 스위치 (4A) 와 달리 추 (2) 의 이동거리에 따라 출력이 변화하는 것으로, 기타 부분은 상기 검출부 (10, 20) 와 동일하게 형성된다. 또, 검출수단 (21) 은, 코일스프링 (3) 이 원래의 상태로 복귀하고 있을 때 검출수단 (21) 의 선단과 누름부 (5) 가 맞닿은 상태에 있다.

검출부 (30) 에 설치된 검출수단 (21) 은, 예를 들면 슬라이드볼륨, 또는 누름부 (5) 의 이동동작이 검지 가능하도록 엔코더를 사용한 것, 또는 누름부 (5) 가 검출수단 (21) 의 선단을 누름으로써 저항이 변화하는 것 등이 있다.

상기 검출부 (30) 는, 도 3 에 나타내는 A 의 상태에서, 상기 추 (2) 에 대해 P 방향으로 소정의 힘이 부여됨으로써 검출수단 (21) 의 선단이 누름부 (5) 에 의해 눌려지고 출력이 변화한다 (상태 B). 이 출력의 최대치, 또는 단위시간당 출력의 변화량은 추 (2) 에 부여되는 가속도의 크기에 따라 변화한다. 따라서, 상기 검출수단 (21) 으로부터의 검출출력의 최대치, 또는 시간당 변화량을 검출함으로써 가속도의 크기를 검지할 수 있게 된다.

도 4 에 나타내는 검출부 (40) 는, 1 개의 추 (2) 를 사용하고, 이 추 (2) 를 사이에 끼우고 검출부 (41L) 와 (41R) 가 대향하도록 하여 배치되어 있다.

검출부 (41L) 와 (41R) 은, 기타 부분이 도 3 에 나타내는 검출부 (30) 와 동일하게 형성되고, 각각 코일스프링 (3L, 3R) 과 검출수단 (21L, 21R) 과 누름부 (5L, 5R) 로 이루어지며, 지지체 (1L, 1R) 에 지지된다. 이로 인해, 추 (2) 는 두 방향으로 직선적으로 이동할 수 있다. 또, 검출수단 (21L, 21R) 은 도 1 에 나타낸 바와 같이, 누름부 (5L, 5R) 가 맞닿음으로써 ON-OFF 의 전환이 행해지는 스위치일 수도 있고, 또는 도 3 에 나타낸 바와 같이 추 (2: 누름부 (5)) 의 이동량에 의해 출력이 변화하는 볼륨 등일 수도 있다. 또, 상기 코일스프링 (3L, 3R) 은 각각 탄성률이 동일한 것으로 형성되어 있다.

상기 검출부 (40) 에서는, 추 (2) 가 P 방향으로 임의의 가속도 이상의 가속도를 갖는 힘이 부여되었을 때에는, 추 (2) 에 의해 코일스프링 (3L) 이 수축함과 동시에 누름부 (5) 에 의해 검출수단 (21L) 이 눌려진다. 이 때의 스위치 ON 을 검출하고, 또는 가변출력이 얻어질 때에는 최대치나 단위시간당 출력의 변화량을 검출함으로써, 케이스에 부여되어 있는 가속도가 검출된다.

또, 추 (2) 가, 상기와는 반대 방향으로 힘이 부여된 경우에도 동일하게 검출할 수 있다. 즉, 도 4 에 나타내는 것에서는, P 방향과 이것과 반대방향의 쌍방의 가속도를 검출할 수 있다.

도 5 에 나타내는 검출부 (50) 는, 탄성부재로 상기한 코일스프링 (3) 이 아닌 휨변형이 가능한 탄성부재를 설치한 것이다.

검출부 (50) 는 추 (2) 와 휨 부재 (52) 와 누름부 (5, 5) 와 스위치 (4, 4) 가 조립되어 오목형의 지지체 (51) 에 지지되어 있다.

상기 지지체 (51) 에는, 그 바닥면에 휨 부재 (52) 의 일단이 지지되고, 타단에는 추 (2) 가 설치되며, 휨 부재 (52) 가 상하 방향으로 세워설치된 상태이다. 상기 휨 부재 (52) 는, 판스프링, 봉(棒:막대기)재 등 휨변형이 가능한 것이라면 이들에 한정되지 않는다. 추 (2) 에는, 양측에 누름부 (5, 5) 가 추 (2) 를 사이에 끼우고 대향하는 위치에 설치되고, 상기 지지체 (51) 의 상기 누름부 (5, 5) 와 대향하는 높이 위치에 스위치 (4, 4) 가 설치된다.

또, 도 5 에 나타내는 스위치 (4, 4) 는 온과 오프의 전환신호가 출력되는 디지털적 스위치이지만, 추 (2) 의 이동량에 따라 출력이 변화하는 상기한 아날로그적 검출수단 (21) 일 수도 있다. 또, 휨 부재 (52) 의 탄성률, 스위치 (4) 와 누름부 (5) 사이의 거리, 스위치 (4) 와 누름부 (5) 의 접촉시의 기울기를 적당히 변경할 수 있다. 또, 검출수단은 일측만이어도 좋고, 또는 휨 부재 (52) 는 휨변형하지 않는 강성력을 갖는 부재를 사용하여 지지체 (51) 에 지지되는 부분이 회전운동 가능한 부재에 의해 설치되어 있을 수도 있다.

상기 검출부 (50) 는, 도 5 의 화살표 P 방향으로 추 (2) 에 대해 소정의 이동력이 부여되었을 때는, 도 중의 일점쇄선으로 나타낸 바와 같이 휨 부재 (52) 가 휘어지고, 스위치 (4) 가 누름부 (5) 에 의해 눌려져 스위치가 온으로 된다.

또, 상기 검출부 (50) 는, 도 2 에 나타낸 바와 같이 질량이 상이한 추 (2) 가 설치된 검출수단을 병렬로 배치하여 가속도를 검출할 수 있도록 한 것일 수도 있다.

이상에서 설명한 검출수단으로서의 검출부 (10) 내지 (50) 를 가정용 게임기기의 콘트롤러에 탑재하여 사용할 수 있다.

도 6 은, 칼모양과 비숫한 케이스 (61) 로 이루어지는 입력장치 (콘트롤러: 60) 에 상기 검출부 (30) 를 탑재한 것이다.

도시되어 있는 바와 같이, 케이스 (61) 의 선부(先部)에 검출부 (30) 가 설치되고, 상기 검출부 (30) 에 설치된 추 (2) 가 케이스 (61) 의 선단방향 (원심력이 작용하는 방향) 으로 이동이 가능하게 설치되어 있다.

이로 인해, 상기 검출부 (30) 를 조작하는 경우에는, 케이스 (61) 에 설치된 콘트롤러의 쥠부 (61a) 를 조작자가 잡고, 이 쥠부 (61a) 측을 지점으로 하여 W 방향으로 원심 운동시킴으로써, 추 (2) 에 대해 케이스 (61) 의 선단측으로의 이동력이 부여된다. 이 때 검출수단 (21: ON-OFF 스위치 또는 누름량에 따라 변화하는 출력이 얻어지는 볼륨 등) 은, 추 (2) 의 이동량에 따라 출력이 변화하고, 이 출력의 변화와 시간과의 관계에 의해 콘트롤러 (60) 의 회전 가속도로 변환된다.

상기 콘트롤러 (60) 를 사용함으로써, 예를 들면 콘트롤러 (60) 를 흔들어 인물 등을 넘어뜨리는 것을 목적으로 하는 게임 등에 사용할 수 있다. 이 경우, 콘트롤러 (60) 를 흔들 때에 발생하는 가속도에 따라 대상물에 부여되는 데미지를 변화시키거나 할 수 있다.

도 7 에 나타내는 입력장치 (70) 는, 종래의 패드형 콘트롤러의 케이스 (74) 내에 상기 검출부 (10) 를 탑재한 것이다.

입력장치 (70) 는, ON 와 OFF 의 전환신호가 출력되는 조작버튼 (72, 73) 과, 회전운동이 자유롭게 지지되고, 경사방향과 경사각도에 의해 출력이 변화하는, 예를 들면 볼륨형의 조작부 (71, 71) 가 설치되어 있다.

상기 검출부 (10) 는, 추 (2) 가 전후방향 (Y 방향) 이동 가능하게 지지되어 있고, 예를 들면 입력장치 (70) 를 Y 축 (+) 방향으로 입력장치 (70) 전체가 가속도적으로 이동되어짐으로써 코일스프링 (3) 이 수축하여, 누름부 (5) 에 의해 스위치 (4) 가 온, 그리고 오프된다.

상기와 같이, 입력장치 (70) 를 전방으로 밀어눌러 ON 과 OFF 의 전환신호가 출력됨으로써, 예를 들면 게임 조작의 한 장면에서 화면상에 표시되는 물체를 밀어누르는 동작을 변환할 수 있다. 상기 동작을 반복함으로써 물체를 연속하여 이동시킬 수 있다.

또, 상기 입력장치 (70) 는, 상기한 바와 같이 입력장치 (70) 를 일 방향으로 이동시킬 때의 검출뿐만 아니라, 도 4 에 나타낸 검출부 (40) 를 설치하여 전후 방향 (Y 축방향) 의 2 방향의 검출이 가능하도록 할 수도 있고, 또는 상기 Y 축 방향의 검출에 더하여 검출부 (40) 를 X 방향으로도 배치하여 X 축의 2 방향 검출이 가능하도록 하여, 합계 4 방향의 검출을 가능하게 한 것일 수도 있다. 또는, 기타 검출장치를 탑재한 것일 수도 있으며, 입력장치 및 소프트웨어에 따라 적절히 변경할 수 있다.

본 발명은, 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 예를 들면 검출부를 배트 및 골프클럽 등에 탑재하여 헤드스피드 및 임팩트 순간을 포착하도록 할 수도 있고, 또는 낚싯대에 탑재한 경우에는, 대의 흔들림 스피드에 따라 미끼를 던질 때의 비거리에 변화를 주도록 할 수도 있다.

이상과 같이 본 발명은, 간단한 기구만으로 가속도를 검출할 수 있는 가속도 센서를 구성할 수 있고, 따라서 비용적으로 저렴한 입력장치로서 제공할 수 있다. 특히, 가정용 게임기기와 같은 엄밀한 정밀도를 필요로 하지 않는 콘트롤러로서 유용하다.