JP2015510642A - 位置情報入力が可能なキーボード及びこれを含むキーボードシステム - Google Patents

位置情報入力が可能なキーボード及びこれを含むキーボードシステム Download PDF

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Abstract

【課題】本発明は、位置情報入力が可能なキーボード及びこれを含むキーボードシステムに関する。【解決手段】本発明は、キーパッドが設けられたキーボードの側面に超音波受信部及び基準信号受信部を設け、電子ペンから発生される基準信号及び超音波信号を受信し、電子ペンの位置を測定するで、キーボードを利用してキー入力情報及び位置情報を同時にスマートパッド又はノート型パソコンのような電子機器に入力することができる。【選択図】図２

Description

本発明は、キーボードに関し、さらに詳しくは、位置情報入力が可能なキーボードに関するものである。
一般に、キーボードは、コンピュータにテキスト情報を入力する情報入力手段であり、位置情報及びクリック情報を入力するマウスと共に最も普遍化された情報入力手段である。しかし、最近には、情報通信技術の発達と共に、携帯用情報通信端末機が急速に普及しており、多くの人々がコンピュータの代りにスマートフォン及びスマートパッドのような携帯用情報通信端末を利用して、インターネットに接続し、情報を検索したり動映像のようなマルチメディアコンテンツを再生したりするようになった。
携帯用情報通信端末は、携帯性を極大化させるために、大部分がタッチスクリーンを導入し、タッチスクリーンを介して位置情報及びテキスト情報を入力している。しかし、タッチスクリーンを用いてテキスト情報を入力する方法は、キーボードを利用することに比べて、情報入力が不便であり、タッチスクリーンを用いて位置情報を入力する方式は、マウスや電子ペンのような専用位置情報入力装置を用いて位置情報を入力する方式に比べて、精巧でない短所がある。
このような短所により、使用者は住宅やオフィスのような固定された場所では、携帯用情報通信端末にキーボード及びマウスなどを有線又は無線で連結し、情報入力を行っている。しかし、携帯用情報通信端末に複数の情報入力装置を同時に連結することは使用上の問題がある。
本発明が解決しようとする課題は、携帯用情報通信端末に、テキスト情報と位置情報を同時に入力することができるキーボード及びこれを含むキーボードシステムを提供することにある。
前述した課題を解決するための本発明の好ましい一実施例に係る位置情報入力が可能なキーボードは、上面にキーパッド部が設けられるハウジングと、前記ハウジングの側面又は前面に設けられ、電子ペンから基準信号を受信する基準信号受信部と、前記ハウジングの側面又は前面に、互いに離隔されるよう設けられ、前記電子ペンから超音波信号を受信する複数の超音波受信部と、前記ハウジング内部に設けられ、基準信号及び超音波信号が前記基準信号受信部及び前記複数の超音波受信部に、それぞれ受信された時間を利用して前記電子ペンの位置を測定する位置測定部と、前記キーパッド部から入力されるキー入力情報と前記位置測定部から入力される位置情報を電子機器へ伝送するキーボード制御部と、を含む。
また、前記基準信号受信部及び前記複数の超音波受信部は、前記ハウジングの同じ側面又は前面に形成される。
さらに、前記基準信号受信部及び前記複数の超音波受信部は、受信部モジュール内部に設けられ、前記受信部モジュールは、前記ハウジングに形成されたモジュール連結部と連結されることで、前記位置測定部と電気的に連結される。
また、前前記基準信号受信部、前記複数の超音波受信部、及び前記位置測定部は、受信部モジュール内部に設けられ、前記受信部モジュールは、前記ハウジングに形成されたモジュール連結部と連結されることで、前記位置測定部は前記キーボード制御部と電気的に連結される。
さらに、前記モジュール連結部は、前記受信部モジュールを内部に収納するモジュール収容溝と、前記モジュール収容溝内部に設けられ、前記モジュール受信部と電気的に接続されるコネクタと、を含む。
また、前記ハウジング内部には、前記電子ペンを収納する電子ペン収納部が形成される。
さらに、前記電子ペン収納部には、前記電子ペンの充電電極と接触する充電端子が設けられ、前記キーボードは、前記充電端子を介して前記電子ペンに充電電流を出力し、前記電子ペンを充電する充電部を、更に含む。
また、前記キーボードは、制御部から入力された位置情報及びキー入力情報を、近距離無線通信方式で前記電子機器へ伝送する通信部を、更に含む。
さらに、前述した課題を解決するための本発明の好ましい一実施例に係る位置情報入力が可能なキーボードシステムは、前述した本発明の好ましい実施例に係る位置情報入力が可能なキーボードと、前記電子機器を保持し、外部電源から電源の供給を受け、前記キーボード及び前記電子機器に電源を供給するスタンドと、を含む。
また、前記スタンドには、前記電子機器が接続される電子機器接続部、前記キーボードが接続されるキーボード接続部及び前記外部電源が接続される電源接続部が設けられる。
さらに、前記外部電源が、他の電子機器の通信ポットを介して供給される電源のとき、前記電子機器と前記他の電子機器は、前記スタンドを介して通信を行い、互いに同期化が行われる。
本発明は、キーパッドが設けられたキーボードの側面に超音波受信部及び基準信号受信部を設け、電子ペンから発生される基準信号及び超音波信号を受信し、電子ペンの位置を測定することで、キーボードを用い、キー入力情報及び電子ペンの位置情報を同時にスマートパッド（又はスマートフォン）又はノート型パソコンのような電子機器へ入力することができる。
本発明の好ましい実施例に係る位置情報入力が可能なキーボードの細部構成を示すブロック図である。 本発明の好ましい実施例に係る位置情報入力が可能なキーボードの外形と使用方式を説明する図である。 本発明の好ましい実施例に係る電子ペンをキーボード内部に収納する例を示した図である。 本発明の好ましい実施例に係るキーボードシステムの構成を示す図である。 受信部モジュールをキーボードに形成されたモジュール連結部と結合する一例を示す図である。 受信部モジュールをキーボードに形成されたモジュール連結部と結合する一例を示す図である。 複数の受信部モジュールをキーボードのモジュール連結部と結合して情報を入力する一例を示す図である。
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施例を説明する。
図１は、本発明の好ましい実施例に係る位置情報入力が可能なキーボードの細部構成を示すブロック図であり、図２は、本発明の好ましい実施例に係る位置情報入力が可能なキーボードの外形と使用方式を説明する図である。
本発明の好ましい実施例に係る位置情報入力が可能なキーボード１００（以下、‘キーボード１００’と略称する。）は、有線又は無線キーボードであり、キーボード１００の一側面又は複数の側面に超音波信号及び基準信号（光の速度で進む赤外線信号、ＲＦ信号などで具現される。）を受信する受信機が設けられ、電子ペン２００で具現される信号発生装置から基準信号及び超音波信号を受信し、電子ペン２００の位置を測定し、電子ペン２００の位置情報をキーボード１００と有線又は無線で連結されたコンピュータ、ノートブックＰＣ、タブレットＰＣ、スマートパッド、スマートフォンなどの電子機器３００へ伝送し、電子ペン２００の位置情報を電子機器３００に入力する。このような位置情報入力機能以外に、キー入力情報を電子機器３００へ伝送し、テキストを入力する機能は一般的な有無線キーボードと同じである。
まず、図１を参照すれば、本発明の好ましい実施例に係る位置情報入力が可能なキーボード１００は、キーパッド部１１０、キーボード制御部１２０、位置測定部１３０、通信部１４０、基準信号受信部１６０、及び複数の超音波受信部１５０−１、１５０−２を含む。また、キーボード１００が無線で電子機器３００と通信を行う場合には、１次電池又は２次電池で具現され、キーボード１００内部の構成要素で電源を供給する電源部１７０をさらに含む。
キーパッド部１１０は、一般的なキーボードのキーパッドと同じ構成で形成され、使用者が押したキーに対応されるキー入力情報をキーボード制御部１２０に出力する。
キーボード制御部１２０は、本発明のキーボード１００全般の機能を制御する。特に、キーパッド部１１０から入力されたキー入力情報と、位置測定部１３０から入力された電子ペン２００の位置情報とを、通信部１４０を介して電子機器３００へ伝送する。
通信部１４０は、キーボード制御部１２０から入力されるキー入力情報と位置情報とを電子機器３００へ伝送する。キーボード１００が有線で電子機器３００と連結された場合に、通信部１４０は、ＵＳＢ通信方式又は直列ポットを介して、このような情報を電子機器３００へ伝送し、キーボード１００が無線で電子機器３００と連結された場合には、ブルートゥースのような近距離通信方式やＲＦ無線通信方式で、このような情報を電子機器３００へ伝送する。
基準信号受信部１６０は、電子ペン２００から発生される基準信号を受信し、位置測定部１３０へ出力し、複数の超音波受信部１５０−１、１５０−２は、事前に定義された距離だけ互いに離隔されて設けられ、電子ペン２００から発生された超音波信号を受信し、位置測定部１３０へ出力する。本発明の好ましい実施例では、基準信号受信部１６０両側に、２個の超音波受信部１５０−１、１５０−２が設けられるよう具現されているが、このような配置に限定されない。
位置測定部１３０は、電子ペン２００から発生された基準信号と超音波信号が基準信号受信部１６０及び複数の超音波受信部１５０−１、１５０−２にそれぞれ受信される時間差を利用して、電子ペン２００の位置を測定し、測定された位置情報をキーボード制御部１２０へ出力する。位置測定部１３０で電子ペン２００の位置を測定する方式については図２を参照して後述する。
前述した構成要素中のキーボード制御部１２０、通信部１４０及び位置測定部１３０は、キーボードのハウジング１０２内部に設けられ、キーパッド部１１０は一般的なキーボード１００と同様にハウジング１０２上面に設けられ、基準信号受信部１６０及び複数の超音波受信部１５０−１、１５０−２はハウジング１０２の側面に、外部に露出されるよう設けられる。
また、ハウジング１０２内部には、電子ペン２００を収納する電子ペン収納部１９０がさらに形成されてもよく、電子ペン２００が２次電池で駆動される場合には、電子ペン収納部１９０内部に電子ペン２００を充電できるよう電子ペン２００の充電電極と接続される充電端子１９２が設けられ、充電端子を介して電子ペン２００へ充電電流を供給する充電部１８０がハウジング１０２内部にさらに含まれてもよい。
図２は、本発明の好ましい実施例に係る電子ペン２００の位置を測定し、電子機器３００に位置情報を入力する方法を説明する図である。
図２では、本発明の好ましい実施例に係るキーボード１００が、ブルートゥースのような近距離無線通信方式によってスマートパッドで具現される電子機器３００と通信を行い、電子機器３００へキー入力情報と電子ペン２００の位置情報を入力する方式を例示的に説明したが、電子機器３００がノートブックＰＣで具現され、本発明のキーボード１００がノートブックと有線で連結され、キー入力情報と位置情報を入力することができることはもちろんである。
電子ペン２００の位置情報を測定する方法を説明すれば、キーボード１００のハウジング１０２の一側面に基準信号受信部１６０が外部に露出されるよう設けられ、基準信号受信部１６０の両側に、互いに距離“Ｌ”だけ離隔された２個の超音波受信部１５０−１、１５０−２がそれぞれ同じ側面にハウジング１０２の外部に露出されるよう設けられる。
電子ペン２００は、同じ時間周期で基準信号と超音波信号を発生し、基準信号と超音波信号は、それぞれ基準信号受信部１６０と２個の超音波受信部１５０−１、１５０−２にそれぞれ受信される。本発明の好ましい実施例では、基準信号と超音波信号が同時に発生されているが、一定の時間差で発生されていてもよい。
電子ペン２００の２次元平面上のｘ、ｙの座標は、下記数式から求められる。
Figure 2015510642
前記数式で、基準信号は光の速度で進むので、電子ペン２００で超音波信号と共に生成されると同時に、基準信号受信部１６０で受信されるものと見なす。距離ａ及びｂは、基準信号が基準信号受信部１６０に受信された時間と超音波信号が２個の超音波受信部１５０−１、１５０−２にそれぞれ受信された時間と間の差に音速を乗じて求めることができる。距離Ｌは予め設定された値であるので、ａ、ｂ、及びＬ値を前記数式に適用し、ｘ、ｙの座標を求めることができる。
位置測定部１３０は、前記数式により。電子ペン２００の位置を測定し、位置情報をキーボード制御部１２０へ出力し、キーボード制御部１２０は、位置情報をキーパッド部１１０から入力されるキー入力情報と共に通信部１４０へ出力し、通信部１４０は、キーボード制御部１２０から入力された情報を変換し、電子機器３００へ伝送する。位置情報を受信した電子機器３００は、電子ペン２００の位置情報をマウスの位置情報と同じ方式で利用することができる。
電子ペン２００の利用が終了されれば、図３に示されるように、使用者は、電子ペン２００をキーボード１００に形成された電子ペン収納部１９０に挿入する。この時、前述するように、電子ペン２００が電子ペン収納部１９０に収納された状態で、電子ペン２００の充電電極は、電子ペン収納部１９０に形成された充電端子と接触し、充電が行われる。ただし、電子ペン２００の充電は、キーボード１００が電子機器３００から有線を介して電源の供給を受ける場合にのみ行われてもよい。
図４は、本発明の好ましい実施例に係るキーボードシステムの構成を示す図である。本発明のキーボードシステムは、図１〜図３に示された位置情報入力が可能なキーボード１００と、図４に示されたスタンド４００とを含んで構成される。
スタンド４００は、スマートパッドのような板状の電子機器３００が使用者に対して、一定の角度で配置されるよう保持し、使用者が電子機器３００の画面を見易くするための構成である。
図４に示された例で、スタンド４００は、電子ペン２００を用いて情報入力を行う筆記面に配置されるベース４１０と、ベース４１０に対して一定の角度で結合される背面保持部４２０とを含んで構成され、板状の電子機器３００の一側面は、ベース４１０の上面に載置保持され、背面は背面保持部４２０に接触保持される。
また、ベース４１０の全体が同じ高さの平面で構成されてもよいが、図４に示された例では、ベース４１０で背面保持部４２０と結合される領域が周辺より突出されるよう突起部４１２が形成され、突起部４１２の上面は、電子機器３００の一側面が載置されるように平坦に形成される。
また、図４に示された例では、背面保持部４２０とベース４１０とが形成する角が固定されるよう結合された例を示したが、使用者が背面保持部４２０とベース４１０と間の結合角を調節できるようベース４１０と背面保持部４２０とをヒンジ結合などを介して結合することができることは周知である。
また、前述したスタンドの形状は、一つの実施例に過ぎなく、本発明のスタンドは、ベースに電子機器が収納できる収容溝を設け、配置してもよい。この場合、後述する電子機器接続部は収容溝内に形成される。
一方、本発明のスタンド４００は、外部電源の入力を受け、電子機器３００及びキーボード１００へ電源を供給するよう具現される。この場合、電子機器３００が配置されるスタンド４００の突起部４１２には、電子機器が接続される電子機器接続部４３０が設けられ、ベース４１０の一端には、キーボード接続部（未図示）が設けられ、スタンド４００の側面には外部電源が入力される電源接続部４４０が設けられている。
電子機器接続部４３０及びキーボード接続部は、ＵＳＢのような標準化された形態の接続端子で具現されてもよく、特定電子機器及びキーボード製造社に適した形態の接続端子で具現されてもよい。また、スタンド４００の電源接続部４４０は、一定の電圧の電源を供給するアダプター又はコンピュータなどのＵＳＢ接続端子と連結され、電源の供給を受ける。
電源接続部４４０を介して供給された電源は、電子機器接続部４３０を介して連結された電子機器３００へ電源を供給して、電子機器３００を駆動するか、電子機器３００を充電し、キーボード接続部を介して連結されたキーボード１００へ電源を供給して、キーボード１００を駆動するか、キーボードを充電する。
また、電源接続部４４０に、コンピュータ又はノートブックのＵＳＢポットのような通信ポットが連結さて、電子機器接続部４３０にスマートパッド又はスマートフォンなどが接続して、コンピュータ又はノートブックの通信ポットを介して電源の供給を受ける場合に、コンピュータ又はノートブックとスマートパッド又はスマートフォンは互いに同期化を行っていてもよい。
一方、前述した実施例では、超音波受信部１５０−１、１５０−２及び基準信号受信部１６０が、キーボードの一面（左側面、右側面、又は正面）に固定的に設けられた場合を例示的に説明した。このように、キーボードの一面のみに超音波受信部及び基準信号受信部が設けられた場合に、使用者はキーボードに受信部が設けられた位置に応じてキーボードの一面領域のみで情報入力が可能であることから、使用者が右利き又は左利きの場合には、使用上の不便が生じ得る。
このような不便を解消するために、図５〜図６に示された実施例では、超音波受信部１５０−１、１５０−２及び基準信号受信部１６０をモジュール化した受信部モジュール内部に設け、受信部モジュールを使用者がキーボードの複数の領域に形成されたモジュール連結部と直接連結及び分離可能にした。
図５Ａ及び図５Ｂは、受信部モジュールをキーボードに形成されたモジュール連結部と結合する一例を示す図である。図６は、複数の受信部モジュールをキーボードのモジュール連結部と結合し、情報を入力する一例を示す図面である。
図５〜図６に示された実施例で、超音波受信部１５０−１、１５０−２及び基準信号受信部１６０を受信部モジュール５００内部に設け、受信部モジュール５００をキーボードの左側面又は右側面（図５Ａ参照）、又は前面（図５Ｂ参照）に形成され、モジュール連結部１９５ａ、１９５ｂ、１９５ｃに使用者が直接電気的に連結して使用可能にした。
図５〜図６で、モジュール連結部１９５ａ、１９５ｂ、１９５ｃは、キーボードに形成されたモジュール収容溝及びモジュール収容溝の内部に設けられ、モジュール受信部と電気的に接続されるコネクタ（未図示）を含んで構成される。受信部モジュールは、モジュール収容溝に挿入され、コネクタを介して受信部モジュール５００内部に設けられた超音波受信部１５０−１、１５０−２及び基準信号受信部１６０とキーボード１００に設けられた位置測定部１３０が互いに電気的に連結されるようにする。従って、使用者は、自身が楽な方向で、受信部モジュール５００をキーボードの左側面、右側面、又は前面に形成されたモジュール収容溝に挿入し、使用することができる。
前述した例で、モジュール連結部は、モジュール収容溝とコネクタとで構成される形状を説明したが、モジュール連結部は、ハウジング外部に突出されたコネクタだけでも簡単に具現され得る。
また、受信部モジュール５００は、超音波受信部１５０−１、１５０−２及び基準信号受信部１６０以外に、位置測定部１３０をさらに含んでもよく、この場合、位置測定部１６０は、モジュール連結部１９５ａ、１９５ｂ、１９５ｃに含まれたコネクタを介して、キーボード制御部１２０と電気的に連結される。
一方、使用者は、図６に示されるように、キーボードに２個以上の受信部モジュール５００を連結して利用できる。この場合に、各受信部モジュール５００が設けられた位置に応じて、入力領域が分割される。例えば、図６に図示された例で、使用者がキーボードの右側領域で電子ペン２００を移動させれば、電子ペン２００から発生された基準信号と超音波信号は、キーボードの右側に設けられた受信部モジュール５００−１に受信され、電子ペンの位置情報はペンマウス入力情報として利用される。その後、使用者が電子ペン２００をキーボードの前面に移動させれば、電子ペン２００から発生された超音波信号と基準信号は、キーボード前面に設けられた受信部モジュール５００−２に受信され、電子ペン２００の位置情報は筆記入力情報として利用される。
また、図５〜図６を参照して説明したキーボードが、図４に示されたスタンド４００と結合可能であることはもちろんである。
前述するように、本発明に関し、その好ましい実施例を中心に説明した。本発明が属する技術分野で通常の知識を有した者は、本発明が本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲内で変形された形態に具現できることを理解することが可能である。したがって、開示された実施例は限定的な観点でなく、説明的な観点で考慮されるべきである。本発明の範囲は、前述した説明でなく特許請求の範囲に示されており、それと同等の範囲内にある全ての差は本発明に含まれたものと解釈されるべきであろう。

Claims (11)

  1. 上面にキーパッド部が設けられるハウジングと、
    前記ハウジングの側面又は前面に設けられ、電子ペンから基準信号を受信する基準信号受信部と、
    前記ハウジングの側面又は前面に、互いに離隔されるよう設けられ、前記電子ペンから超音波信号を受信する複数の超音波受信部と、
    前記ハウジング内部に設けられ、基準信号及び超音波信号が前記基準信号受信部及び前記複数の超音波受信部に、それぞれ受信された時間を利用して前記電子ペンの位置を測定する位置測定部と、
    前記キーパッド部から入力されるキー入力情報と前記位置測定部から入力される位置情報を電子機器へ伝送するキーボード制御部と、
    を含むことを特徴とするキーボード。
  2. 前記基準信号受信部及び前記複数の超音波受信部は、前記ハウジングの同じ側面又は前面に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のキーボード。
  3. 前記基準信号受信部及び前記複数の超音波受信部は、受信部モジュール内部に設けられ、
    前記受信部モジュールは、前記ハウジングに形成されたモジュール連結部と連結されることで、前記位置測定部と電気的に連結されることを特徴とする請求項１に記載のキーボード。
  4. 前記基準信号受信部、前記複数の超音波受信部、及び前記位置測定部は、受信部モジュール内部に設けられ、
    前記受信部モジュールは、前記ハウジングに形成されたモジュール連結部と連結されることで、前記位置測定部は、前記キーボード制御部と電気的に連結されることを特徴とする請求項１に記載のキーボード。
  5. 前記モジュール連結部は、
    前記受信部モジュールを内部に収納するモジュール収容溝と、
    前記モジュール収容溝内部に設けられ、前記モジュール受信部と電気的に接続されるコネクタと、
    を含むことを特徴とする請求項３又は４に記載のキーボード。
  6. 前記ハウジング内部には、前記電子ペンを収納する電子ペン収納部が形成されたことを特徴とする請求項１に記載のキーボード。
  7. 前記電子ペン収納部には、前記電子ペンの充電電極と接触する充電端子が設けられ、
    前記キーボードは、前記充電端子を介して前記電子ペンに充電電流を出力し、前記電子ペンを充電する充電部を、更に含むことを特徴とする請求項６に記載のキーボード。
  8. 前記キーボード制御部から入力された位置情報及びキー入力情報を、近距離無線通信方式で前記電子機器へ伝送する通信部を、更に含むことを特徴とする請求項１に記載のキーボード。
  9. 請求項１〜４及び請求項６〜８のいずれか１項に記載のキーボードと、
    前記電子機器を保持し、外部電源から電源の供給を受け、前記キーボード及び前記電子機器に電源を供給するスタンドと、
    を含むキーボードシステム。
  10. 前記スタンドには、前記電子機器が接続される電子機器接続部、前記キーボードが接続されるキーボード接続部及び前記外部電源が接続される電源接続部が設けられたことを特徴とする請求項９に記載のキーボードシステム。
  11. 前記外部電源が、他の電子機器の通信ポットを介して供給される電源のとき、
    前記電子機器と前記他の電子機器は、前記スタンドを介して通信を行い、互いに同期化が行われることを特徴とする請求項９に記載のキーボードシステム。
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