KR101213021B1 - 휴대용 단말기를 위한 동작인식 사용자 인터페이스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타블렛 형태의 휴대용 단말기에 적용되는 베젤 부분을 응용한 것으로 휴대용 단말기를 거치할 뿐만 아니라 공간 상의 동작을 인식하여 쉽고 간단하게 단말기에 대한 입력을 조작할 수 있는 휴대용 단말기를 위한 동작인식 사용자 인터페이스에 관한 것이다.
이를 위해, 휴대용 단말기 양측의 길이방향을 따라 배치되고 상기 휴대용 단말기에 대해 각각 상대 회전하는 한 쌍의 베젤 프레임; 및 상기 한 쌍의 베젤 프레임에 각각 장착되어 상기 휴대용 단말기와 전기적으로 연결된 센싱수단를 포함한다.
따라서, 본 발명에 따른 휴대용 단말기를 위한 동작인식 사용자 인터페이스는 타블렛 형태의 기존의 휴대용 단말기에서 필요적으로 디자인된 베젤 부분을 응용한 베젤 프레임의 회전을 이용하고 베젤 프레임에 장착된 센싱수단으로 가상의 인터페이스 공간인 센싱영역을 제공하여 공간 상에서 취해지는 사용자의 양손 동작을 통해 휴대용 단말기에 대한 조작을 할 수 있고, 휴대용 단말기의 거치수단으로 활용될 수 있으며, 센싱수단이 감지할 수 있는 센싱영역의 위치를 조정할 수 있다.

Description

휴대용 단말기를 위한 동작인식 사용자 인터페이스{USER INTERFACE FOR HANDY TERMINAL}

본 발명은 휴대용 단말기를 위한 동작인식 사용자 인터페이스에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 타블렛 형태의 휴대용 단말기에 적용되는 베젤 부분을 응용한 것으로 휴대용 단말기를 거치할 뿐만 아니라 공간 상의 동작을 인식하여 쉽고 간단하게 단말기에 대한 입력을 조작할 수 있는 휴대용 단말기를 위한 동작인식 사용자 인터페이스에 관한 것이다.

오늘날 IT(Information Technology) 기술의 발달로 휴대용 단말기는 통화, 음악파일 재생, 동영상 재생, 일정관리, 인터넷 등 많은 기능을 탑재한다.

그러나, 휴대용 단말기는 이동성을 갖기 위해 소형으로 제작되기 때문에 위와 같은 멀티 기능을 효과적으로 제공하는 입출력 장치를 갖는데 한계가 있으며, 최근 등장하고 있는 타블랫 형태의 중형 휴대 단말기나 휴대형 컴퓨터 등 역시 넓어진 화면에 가상 키보드 등의 입력 수단을 제공하고 있으나 그 크기 및 편의성 면에서 제약이 있는 상황이다.

이에 대해 종래에는 화면 상에 입력 조작과 출력 표시가 동시에 가능한 터치스크린이 이용되는데, 이는 화면이 표시되는 스크린에 터치 패널을 덧붙여 정전식 또는 정압식으로 손끝 등의 접촉을 인지하고 입력을 조작할 수 있다.

그러나, 터치스크린은 화면에 손가락 등을 직접 접촉시켜 사용하는 것으로 휴대용 단말기가 거치된 상태에서는 스크린 상에 표시된 이미지자판에 손을 올려 치기가 불편하고 휴대용 단말기를 바닥에 놓은 상태에서는 화면을 바라보기 위해 고개를 과도하게 숙여 장시간 자세를 취하기가 매우 부담스럽다.

게다가, 스크린에 올려진 손이 화면의 일부를 가리기 때문에 이미지로 표시되는 자판의 키 또는 버튼 등을 확인하기 위해서는 일일이 손을 치워 화면을 봐야하는 등 번거로움이 많다.

또한, 종래에는 휴대용 단말기의 제한된 면적을 벗어나 임의의 평면에 키보드의 프레임 화상을 레이저 등을 통해 제공하여 입력받는 일명, 광학 키보드가 소개된 바 있다.

이러한 광학 키보드는 광학 장치로부터 출력된 키보드의 프레임 화상을 임의의 평면에 투영시키고 이에 위치하는 손가락의 입력 동작을 인지한다.

따라서, 임의의 평면에 넓게 표시된 광학 키보드를 이용하여 기존의 컴퓨터 자판과 같이 손가락 전부를 이용하여 자유자재로 입력 조작을 할 수 있다.

그러나, 광학 키보드는 임의의 평면 즉, 책상이나 딱딱한 테이블 위에 투영되기 때문에 이를 손가락으로 치다 보면 손가락 끝에 통증이 생긴다.

또한, 터치스크린과 마찬가지로 광학 키보드의 프레임 화상에 손을 올리면 화상 일부가 손에 가려 투영되지 못하기 때문에 일일이 손을 치워 키보드의 프레임 화상을 투영시켜 봐야하는 불편함이 있어 입력에 집중하지 못하게 된다.

한편, 최근 컴퓨터 그래픽스, 가상현실(Virtual Reality) 및 증강현실 기술(Augmented Reality Technologies) 등의 발달로 이를 응용하기 위해 3차원 가상공간에서의 사용자 인터페이스가 소개되고 있다.

여기서 3차원 가상공간이란 2차원적 평면의 개념에서 깊이 정보가 추가된 입체 공간으로서 이에 필요한 사용자 인터페이스는 6 자유도를 갖는 입체적 조작을 감지하고 이를 가상의 입력장치와 상호작용시켜 입력 조작을 수행한다.

하지만, 이를 지원하기 위해서는 고가이면서 부피가 큰 별도의 인터페이스 수단을 휴대해야 하는 불편함이 있고, 카메라를 통한 동작 인식 기술을 이용한다 하더라도 현재의 평면형 단말기에 내장된 카메라를 적절한 지향 각도로 제공하는 것은 불가능한 상황이다.

따라서, 점차 다양한 기능을 탑재하고 보다 효과적인 인터페이스를 요구하는 최근의 휴대용 단말기에 3차원 가상공간의 인터페이스를 제공할 수 있는 대안이 필요한 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 실정을 감안하여 안출된 것으로, 기존의 타블렛 형태의 휴대용 단말기의 베젤 영역을 활용하고 공간 상의 동작을 인지하는 센싱수단이 지향 각을 조절할 수 있게 마련되여 휴대용 단말기와 이격된 전방의 공간에서 취해지는 사용자의 양손 동작으로 휴대용 단말기에 대한 직관적인 조작을 이룰 수 있는 휴대용 단말기를 위한 동작인식 사용자 인터페이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 휴대용 단말기 양측의 길이방향을 따라 배치되고 상기 휴대용 단말기에 대해 각각 상대 회전하는 한 쌍의 베젤 프레임; 및 상기 한 쌍의 베젤 프레임에 각각 장착되어 상기 휴대용 단말기와 전기적으로 연결된 센싱수단를 포함하는 휴대용 단말기를 위한 동작인식 사용자 인터페이스를 제공한다.

또한, 상기 센싱수단은 상기 한 쌍의 베젤 프레임 각각에 회전축과 일 끝단 사이로 장착되고 상기 휴대용 단말기의 전방으로 센싱영역을 갖도록 배치된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 한 쌍의 베젤 프레임 각각의 상대 회전을 고정하도록 상기 베젤 프레임과 상기 휴대용 단말기의 사이에 개재된 디텐트를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 휴대용 단말기를 위한 동작인식 사용자 인터페이스는 타블렛 형태의 기존의 휴대용 단말기에서 필요적으로 디자인된 베젤 부분을 응용한 베젤 프레임의 회전을 이용하고 베젤 프레임에 장착된 센싱수단으로 가상의 인터페이스 공간인 센싱영역을 제공하여 공간 상에서 취해지는 사용자의 양손 동작을 통해 휴대용 단말기에 대한 조작을 할 수 있다.

또한, 센싱수단이 장착된 베젤 프레임이 휴대용 단말기의 거치수단으로 활용될 수 있고, 베젤 프레임의 회전각을 조절하여 센싱수단이 감지할 수 있는 센싱영역의 위치를 조정할 수 있다.

또한, 사용자는 일반적인 키보드를 치듯이 가상의 인터페이스 공간에서 타이핑하는 동작을 취해 자판을 입력할 수 있고 나아가, 화면 상에 표시되는 가상의 손을 통해 자판의 입력 상황을 직관적으로 확인할 수 있다.

또한, 가상의 인터페이스 공간에서 취해지는 조작 동작을 3차원으로 해석하여 3차원의 조작이 필요한 게임 등을 직관적으로 조작하고 실감나게 즐길 수 있다.

도 1은 기존의 타블렛 형태의 휴대용 단말기를 나타낸 정면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 단말기를 위한 동작인식 사용자 인터페이스를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 단말기를 위한 동작인식 사용자 인터페이스에 관한 디텐트를 나타낸 분해 사시도.
도 4, 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 단말기를 위한 동작인식 사용자 인터페이스에 관한 센싱영역을 나타낸 모식도.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 휴대용 단말기를 위한 동작인식 사용자 인터페이스를 나타낸 사시도.
도 7 내지 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 단말기를 위한 동작인식 사용자 인터페이스에 관한 사용 상태를 나타낸 모식도.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 단말기를 위한 동작인식 사용자 인터페이스에 관한 구성 및 작동에 대해 상세히 살펴본다.

현재 관심이 높아지고 있는 타블렛 형태의 휴대형 단말기의 경우 그 관심의 이유를 살펴보면, 우선적으로 휴대 가능한 크기이면서 극적으로 향상된 화면 품질과 터치에 의한 직관적이고 직접적인 반응성이 주원인이라 할 수 있다. 그에 따라 사용자가 휴대 단말기를 손 안에 쥐고 화면을 이리 저리 조작하는 조작감에 대한 만족도가 타블렛 형태의 휴대형 단말기의 매력이라고 할 때, 이러한 휴대형 단말기를 이용해 문자를 입력할 때 이러한 매력을 반감시키는 불편함이 발생하게 된다. 즉, 넓은 화면의 많은 부분을 가리면서 나타나는 가상 키패드를 시야를 방해하는 손을 통해 조작해야 한다. 또한, 많은 작업을 위해서는 시선 확보를 위해서 타블렛을 거치해야 하며 이러한 배치에서는 손을 통한 입력 자체가 불가능하여 별도의 키보드가 필요한 상황이 발생하게 된다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 이러한 휴대형 단말기의 거치 문제와 입력 문제를 동시에 해결할 수 있는 새로운 형태의 사용자 인터페이스를 제공한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 단말기를 위한 동작인식 사용자 인터페이스는 도 1과 같이 기존의 휴대용 단말기(10)에 마련된 베젤(12) 부분을 응용한 베젤 프레임(120, 도 2 참조)을 이용하여 휴대형 단말기를 거치함과 동시에 이러한 거치 조작에 따른 자연스러운 구조적 배치에 따라 센싱수단(130, 도 2 참조)이 사용자의 양손을 충분히 인식할 수 있는 최적의 각도를 유지할 수 있다.

여기서 베젤(Bezel)이란 사전적 의미로 시계에 있어서 유리와 같은 투명 커버를 고정하는 테두리 부분을 말하는데, 타블렛 형태의 기존의 휴대용 단말기(10)에서도 이러한 베젤(12)을 찾아볼 수 있다.

즉, 베젤(12)은 터치로 조작되는 화면(11)을 갖는 타블렛 형태의 기존의 휴대용 단말기(10)에 있어서 파지되는 손가락에 의해 화면(11)에 대한 터치 조작이 의도치 않게 발생하는 것을 방지하기 위한 영역이다. 즉, 타블렛 형태의 기존의 휴대용 단말기(10)를 파지할 때는 주로 양측단을 손으로 감아 쥐게 되는데 베젤(12)은 화면(11)의 터치 조작과 무관하게 손가락으로 집을 수 있는 공간이 된다.

이러한, 베젤(12)은 디자인 적으로는 두께감이 상당히 느껴져 부담스러운게 사실이지만 실제 사용시 파지되는 엄지 등의 손가락에 대한 터치 화면(11)의 간섭을 회피하고 안정적으로 단말기를 들 수 있게 하는 것으로, 타블렛 형태의 휴대용 단말기에 있어서는 UX(User eXperience)적인 디자인의 필수 구성이 되고 본 발명에 따른 휴대용 단말기를 위한 동작인식 사용자 인터페이스는 이를 적극 활용한 것이다.

특히, 타블렛 형태의 휴대형 단말기에 대한 조작을 위해 배치된 양손이 일반 키보드 입력을 위한 배치와 유사한, 즉 익숙한 배치일 때 최적의 손가락 인식이 가능한 각도를 확보할 수 있게 됨으로써 사용자는 익숙한 상황에서 입력을 실시할 수 있다.

이를 위해 본 발명에 따른 휴대용 단말기를 위한 동작인식 사용자 인터페이스는 도 2와 같이, 휴대용 단말기(100) 양측의 길이방향을 따라 배치되고 휴대용 단말기(100)에 대해 각각 상대 회전하는 한 쌍의 베젤 프레임(120), 한 쌍의 베젤 프레임(120)에 각각 장착되어 휴대용 단말기(100)와 전기적으로 연결된 센싱수단(130)을 포함한다.

여기서, 휴대용 단말기(100)는 별도의 베젤 프레임(120)이 마련됨에 따라 기존의 베젤(12, 도 1 참조)과 같은 테두리 공간이 필요 없고 전면의 양측단에 꽉차게 배치된 화면(11)이 마련된다.

이러한 휴대용 단말기(100)의 양측단에는 바람직하게는 한 쌍의 베젤 프레임(120)을 회전 가능하게 연결하는 회전축(110)이 마련된다.

그러나 후술하는 바와 같이 한 쌍의 베젤 프레임(120)이 휴대용 단말기(100)가 탈착되는 별도의 케이스(160, 도 5참조)에 마련된 경우에는 회전축(110)이 휴대용 단말기(100)에서 생략되는 것은 당연하다.

다음으로, 한 쌍의 베젤 프레임(120)은 바람직하게는 타블렛 형태의 기존의 휴대용 단말기(10, 도 1 참조)에 포함된 베젤(12)이 제공하는 그립감을 그대로 살리기 위해 이와 유사한 크기와 형상으로 마련된다.

이를 위해, 베젤 프레임(120)은 휴대용 단말기(100)의 길이방향 길이와 동일한 길이로 연장되고 휴대용 단말기(100)의 양측단과 동일한 형상을 취한다.

그 결과, 베젤 프레임(120)은 휴대용 단말기(100)의 양측단과 일치하게 접힐 수 있고 휴대용 단말기(100)를 쉽게 파지할 수 있는 영역을 제공하여 타블렛 형태의 기존의 휴대용 단말기(10, 도 1 참조)와 같은 그립감을 구현한다.

또한, 베젤 프레임(120)은 길이방향의 길이가 조정되게 마련될 수 있다.

이때, 베젤 프레임(120)과 회전축(110) 사이에는 바람직하게는 휴대용 단말기(100)에 대한 베젤 프레임(120)의 상대 회전을 구분적으로 고정하는 디텐트(140)를 더 포함한다.

여기서, 디텐트(140)는 바람직하게는 도 3과 같이 휴대용 단말기(100)와 베젤 프레임(120)의 사이로 회전축(110)에 게재되는 것으로 톱니의 면이 맞물리는 제 1, 2 멈춤쇠(141, 143)로 마련되고, 제 1 멈춤쇠(141)는 베젤 프레임(120)에, 제 2 멈춤쇠(143)는 휴대용 단말기(100)의 측단에 고정된다.

이때, 제 1 멈춤쇠(141)는 스프링(150)의 탄성으로 휴대용 단말기(100) 측으로 밀리게 베젤 프레임(120)에 고정되어 제 1, 2 멈춤쇠(141, 143)는 톱니의 면이 맞물려 서로의 상반되는 회전이 구분적으로 고정된다.

그 결과, 휴대용 단말기(100)에 대해 상대 회전하는 베젤 프레임(120) 또한 회전이 구분적으로 고정된다.

따라서, 베젤 프레임(120)은 여러 각도로 회전이 고정되어 휴대용 단말기(100)를 원하는 각도로 세울 수 있고 센싱수단(130)의 후술하는 센싱영역을 일정한 위치로 조정할 수 있다.

본 발명에 따른 휴대용 단말기를 위한 동작인식 사용자 인터페이스는 3차원의 공간에서 행해지는 동작을 6자유도의 입체좌표로 인지하고 단말기의 GUI를 직관적으로 조작할 수 있는 영상 기반 3D 인터페이스 시스템 등을 이용하는 것으로, 센싱수단(130)은 바람직하게는 3D 카메라일 수 있다.

이와 더불어 센싱수단(130)은 센싱영역에 배치되는 사용자의 양손과 기타의 물체를 구분하여 조작에 대한 사용자의 양손에 대해서만 실질적인 동작을 파악하는 적외선 카메라가 추가될 수 있고, 투사 표시 장치 또한 포함할 수 있다.

여기서 투사 표시 장치는 다른 말로 프로젝터를 말하는 것으로, 근래에 초소형화로 개발되어 휴대폰, 노트북, PMP 등에 영상 투영 장치로 장착되는 피코 프로젝터(131, 도 11 참조)를 이용할 수 있다.

따라서, 화면(11) 외부에 별도의 디스플레이 영역을 형성시켜 이에 대한 사용자의 손동작까지 인식하는 것으로 보다 확장되고 다양한 UI를 제공할 수 있다.

이러한 센싱수단(130)은 한 쌍의 베젤 프레임(120) 각각에 회전축(110)과 일 끝단 사이로 장착되고 휴대용 단말기(100)의 전방으로 센싱영역을 갖도록 배치된다.

즉, 도 4 및 도 5와 같이 각각의 베젤 프레임(120)에 장착된 센싱수단(130)은 휴대용 단말기(100)의 전방을 향하여 그 촬영영역이 휴대용 단말기(100)에서 소정 간격으로 이격된 전방의 어느 한 공간에서 입체적인 동작을 감지할 수 있는 센싱영역을 형성한다.

이러한 센싱영역은 일종의 가상 인터페이스 공간이 되고 이곳에서 취해지는 손 동작 등이 조작 동작으로 간주되어 휴대용 단말기(100)에 대한 실질적인 조작이 수행된다. 그 결과, 조작 동작은 휴대용 단말기(100)로부터 이격된 소정의 센싱영역에서 이루어지기 때문에 휴대용 단말기(100)의 화면(11)을 가리지 않는다.

또한, 기존의 휴대용 단말기에 설치된 고정 카메라와 달리, 센싱수단(130)은 베젤 프레임(120)의 회전에 의한 위치 조정으로 센싱영역의 위치를 조정하여 사용자가 조작하기 편한 자세를 취할 수 있고 휴대용 단말기(100)의 거치각과 무관하게 일정한 센싱영역을 제시할 수 있다.

지금까지 설명된 실시예와 달리, 본 발명에 따른 휴대용 단말기를 위한 동작인식 사용자 인터페이스는 도 6과 같은 또 다른 실시예로도 가능하다.

즉, 회전축(110)이 양측으로 마련된 케이스(160)에 휴대용 단말기(100)가 착탈 가능하고 베젤 프레임(120)은 회전축(110)을 매개로 케이스(160)와 상대 회전하게 연결된다.

또한, 케이스(160)의 내부 하단에는 연결단자(170)가 마련되어 휴대용 단말기(100)의 입출력단자(17)와 결합하고 센싱수단(130)과 휴대용 단말기(100)를 전기적으로 연결한다.

이와 같은 본 발명에 따른 휴대용 단말기를 위한 동작인식 사용자 인터페이스는 다음과 같이 활용될 수 있다.

도 7과 같이, 휴대용 단말기(100)의 화면(11) 상에는 이미지자판(13) 위로 센싱영역에서 타이핑하는 사용자의 양손 동작과 매칭되는 가상의 손(20)이 표시되어 자판의 입력상태를 직관적으로 확인할 수 있다.

즉, 손가락의 움직임을 화면 상에 투영시켜 보여줄 수 있기 때문에 사용자가 직접 자신의 손을 볼 필요조차 없이 지속적이면서 원활한 자판작업이 가능하게 된다.

또한, 이때 표시되는 이미지자판(13)은 입력의 상태만 보여주기 위한 것으로, 입력받기 위한 기존 터치스크린 상의 자판과는 달리 크기가 작게 표현될 수 있다. 따라서 휴대용 단말기(100)의 화면(11)을 최소한 차지하면서 표현될 수 있다.

또한, 공간 상에서 타이핑 동작을 취할 수 있어 손 끝에는 아무런 통증도 생기지 않고 실제 키보드를 치듯이 모든 손가락을 이용해 자판을 쉽게 입력할 수 있다.

또한, 도 8과 같이 이북(e-Book)을 이용해 책을 보는 경우 공간에서의 조작 동작으로 휴대용 단말기(100)의 화면(11)에 표시된 책장(15)을 넘기는 조작을 직관적으로 이룰 수 있다.

또한, 도 9와 10과 같이 큐빅 내지 자동차 게임을 하는 경우 공간 상의 손 동작으로 이와 일치된 화면(11)에 표시된 가상의 손(20)으로 큐빅(17) 내지 자동차의 핸들(19)을 직관적으로 조작할 수 있어 보다 실감나는 게임을 즐길 수 있다.

또한, 도 11과 같이 화면(11)과 별도로 피코 프로젝터(131)에서 투영된 또 다른 조작이미지(133)를 통해 다채로운 조작이 가능하다.

이상의 설명은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 지나지 않는바, 다양한 변형이 있을 수 있다. 하지만, 이들 변형이 본 발명의 기술사상에 포함된다면 본 발명의 권리범위 내에 있다 해야 할 것이며, 본 발명의 권리범위는 이하의 특허청구범위를 통해 당업자에게 쉽게 파악될 수 있다.

10: 기존의 휴대용 단말기 11: 화면
12: 베젤 13: 이미지자판
15: 책장 17: 입출력단자
18: 큐빅 19: 핸들
20: 가상의 손 100: 휴대용 단말기
110: 회전축 120: 베젤 프레임
130: 센싱수단 131: 피코 프로젝터
140: 디텐트 141: 제 1 멈춤쇠
143: 제 2 멈춤쇠 150: 스프링
160: 케이스 170: 연결단자

Claims (3)

1. 휴대용 단말기 양측의 길이방향을 따라 배치되고, 회전축을 중심으로 상기 휴대용 단말기에 대해 각각 상대 회전하는 한 쌍의 베젤 프레임;
   상기 한 쌍의 베젤 프레임에 각각 장착되어 상기 휴대용 단말기와 전기적으로 연결된 센싱수단; 및
   상기 한 쌍의 베젤 프레임 각각의 상대 회전을 구분적으로 고정하도록 상기 베젤 프레임과 상기 회전축 사이에 게재되는 디텐트를 포함하는 휴대용 단말기를 위한 동작인식 사용자 인터페이스.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 센싱수단은 상기 한 쌍의 베젤 프레임 각각에 상기 회전축과 일 끝단 사이로 장착되고 상기 휴대용 단말기의 전방으로 센싱영역을 갖도록 배치된 휴대용 단말기를 위한 동작인식 사용자 인터페이스.
   
3. 삭제

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