KR101452343B1 - 웨어러블 디바이스 - Google Patents

Abstract

사용자의 터치 동작을 감지하여 터치 감지 신호를 생성하는 터치 센서, 터치 센서와 일대일 대응되고 터치 감지 신호가 생성됨에 따라 3차원 위치 정보를 생성하는 위치 센서, 위치 센서가 공유하는 3차원 좌표계의 원점이 되는 기준점 설정부 및 3차원 위치 정보를 분석하여 터치 동작에 매칭되는 입력 값을 생성하는 키 결정부를 포함하며, 키 결정부는 제 3 좌표를 이용하여 입력 모드를 선택하고, 선택된 입력 모드에서 제 1 좌표 및 제 2 좌표를 이용하여 특정되는 값을 입력 값으로 결정하는 웨어러블 디바이스가 개시된다.

Description

웨어러블 디바이스{WEARABLE DEVICE}

본 발명은 웨어러블 디바이스에 관련된 기술이다.

일상 생활에서 전자 기기의 사용이 필수적인 최근의 생활 환경에서 전자 기기들은 각각의 입력 수단을 포함한다. 그러나, 이러한 일반적인 입력 수단들은 키보드, 마우스 등의 2차원 입력 수단에서 큰 개선이 이루어지지 않고 있다. 나아가, 휴대성과 편리성 측면에서도 개선될 필요가 있다.

이에 따라, 휴대성과 편리성을 동시에 충족시킬 수 있는 입력 수단의 등장이 요구된다. 특히, 전자 기기들이 소형화되는 추세에서, 새로운 입력 수단은 휴대성과 편리성뿐 아니라 전자 기기들의 기능을 충분히 활용할 수 있도록 다양한 입력 값들을 처리할 수 있어야 한다.

본 발명은 상기한 바와 같은 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 휴대 가능한 입력 수단을 활용하여 사용자가 편리하게 데이터 입력을 가능하도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 웨어러블 디바이스의 장점인 휴대성을 유지하면서도 입력 가능한 값의 수를 극대화함으로써 효율적인 데이터 입력을 가능케 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 웨어러블 디바이스가 다른 어플리케이션과 연동하여 동작케 함으로써 기설정된 입력 값뿐 아니라 어플리케이션 종류에 따른 여러 가지 기능을 편리하게 입력할 수 있게끔 하는 것이다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 목적들은 이상에서 언급한 사항들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 이하 설명할 본 발명의 실시 예들로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 고려될 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 웨어러블 디바이스는 사용자의 터치 동작을 감지하여 터치 감지 신호를 생성하는 복수의 터치 센서, 복수의 터치 센서와 일대일 대응되는 복수의 위치 센서, 복수의 위치 센서가 공유하는 3차원 좌표계의 원점이 되는 기준점 설정부 및 3차원 위치 정보를 분석하여 터치 동작에 매칭되는 입력 값을 생성하는 키 결정부를 포함하고, 복수의 위치 센서 또는 기준점 설정부는 터치 감지 신호가 생성됨에 따라 3차원 위치 정보를 생성하고, 3차원 위치 정보는 3차원 좌표계에 의한 제 1 좌표, 제 2 좌표 및 제 3 좌표를 포함하며, 키 결정부는 제 3 좌표를 이용하여 입력 모드를 선택하고, 선택된 입력 모드에서 제 1 좌표 및 제 2 좌표를 이용하여 특정되는 값을 입력 값으로 결정할 수 있다.

제 1 좌표는 3차원 좌표계에서의 가로 축에 대응하고, 제 2 좌표는 3차원 좌표계에서의 세로 축에 대응하고, 제 3 좌표는 3차원 좌표계에서의 높이 축에 대응할 수 있다.

기준점 설정부는 사용자의 손바닥 또는 손등에 접하는 위치에 마련되고, 복수의 터치 센서 및 복수의 위치 센서는 사용자의 손가락 끝에 접하는 위치에 마련될 수 있다.

웨어러블 디바이스는 데이터를 송신 및 수신할 수 있는 통신부를 더 포함하고, 통신부는 입력 값을 외부로 송신할 수 있다.

웨어러블 디바이스는 복수의 터치 센서와 일대일 대응되는 복수의 진동부를 포함하고, 복수의 진동부는 입력 값이 결정됨에 따라 진동을 생성할 수 있다.

웨어러블 디바이스는 사용자의 엄지 손가락에 접하는 위치에 마련되는 지문 센서를 더 포함하고, 지문 센서는 외부 입력 신호에 따라 엄지 손가락의 지문을 인식할 수 있다.

웨어러블 디바이스는 문자 인식부를 더 포함하고, 문자 인식부는 사용자의 엄지 손가락의 스캔 동작에 따라 동작할 수 있다.

웨어러블 디바이스는 복수의 터치 센서와 일대일 대응되고 전단 응력(shear stress)을 측정하는 복수의 드래그 센서를 포함하고, 복수의 드래그 센서가 터치 동작에 이은 드래그 동작을 감지하면, 키 결정부는 입력 모드 대신에 보조 입력 모드를 활성화할 수 있다.

키 결정부는 드래그 동작이 수신되는 횟수가 증가함에 따라 보조 입력 모드를 기결정된 순서에 따라 전환할 수 있다.

입력 모드는 한글 입력 모드, 외국어 입력 모드, 숫자 입력 모드 및 사용자 설정 모드를 포함할 수 있다.

터치 동작은 탭(tap) 동작, 롱 탭(long tap) 동작, 더블 탭(double tap) 동작 및 스와이프(swipe) 동작을 포함할 수 있다.

웨어러블 디바이스는 복수의 광원부를 포함하고, 복수의 광원부는 선택된 입력 모드 및 웨어러블 디바이스의 동작 상태에 따라 서로 다른 색상의 광 신호를 생성할 수 있다.

복수의 터치 센서 중 둘 이상의 터치 센서가 동시에 터치 동작을 감지하는 경우, 키 결정부는 입력 모드를 숫자 입력 모드로 전환할 수 있다.

웨어러블 디바이스는 사용자의 연속적인 터치 동작에 따른 입력 값들을 누적하여 저장하는 저장부를 더 포함할 수 있다.

웨어러블 디바이스는 접촉된 외부 대상과의 압력을 측정하는 복수의 압력 센서를 포함하고, 키 결정부는 복수의 압력 센서 각각이 측정하는 압력에 기초하여 사용자의 필기 동작에 대한 필기 입력을 생성할 수 있다.

웨어러블 디바이스는 복수의 터치 센서, 복수의 위치 센서, 기준점 설정부 및 키 결정부를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

웨어러블 디바이스는 레이저 신호를 송출하고 감지하는 레이저 발생부를 더 포함하고, 키 결정부는 레이저 발생부가 감지한 레이저 신호에 기초하여 마우스의 포인터를 이동시키는 포인터 이동 입력을 생성할 수 있다.

본 발명의 실시 예들에 따르면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

첫째로, 사용자는 휴대성과 편리성을 동시에 제공할 수 있는 웨어러블 디바이스를 통해 효율적인 데이터 입력이 가능하다.

둘째로, 웨어러블 디바이스의 휴대성과 편리성을 만족시킬 수 있을뿐 아니라, 입력되는 데이터의 경우의 수를 충분히 늘림으로써 활용도 또한 만족시킬 수 있다.

셋째로, 다양한 어플리케이션들이 등장하는 스마트 디바이스 환경에서 다른 디바이스나 서버와도 연동하여 동작할 수 있어, 입력 수단으로써의 활용도 또한 극대화할 수 있다.

본 발명의 실시 예들에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 이하의 본 발명의 실시 예들에 대한 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 도출되고 이해될 수 있다. 즉, 본 발명을 실시함에 따른 의도하지 않은 효과들 역시 본 발명의 실시 예들로부터 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 도출될 수 있다.

이하에 첨부되는 도면들은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명에 대한 실시 예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시 예로 구성될 수 있다. 각 도면에서의 참조 번호(reference numerals)들은 구조적 구성요소(structural elements)를 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 웨어러블 디바이스의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 디바이스의 구현 예를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 디바이스의 구현 예를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 디바이스의 동작 과정을 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 디바이스의 동작 과정을 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 디바이스의 동작 과정을 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 디바이스의 동작 과정을 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 디바이스의 동작 과정을 도시한다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 디바이스의 동작 과정을 도시한다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 디바이스의 동작 과정을 도시한다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 디바이스의 동작 과정을 도시한다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 디바이스의 동작 과정을 도시한다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 디바이스의 동작 과정을 도시한다.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

이하의 실시 예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시 예를 구성할 수도 있다. 본 발명의 실시 예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시 예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시 예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시 예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다.

도면에 대한 설명에서, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 절차 또는 단계 등은 기술하지 않았으며, 당업자의 수준에서 이해할 수 있을 정도의 절차 또는 단계는 또한 기술하지 아니하였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함(comprising 또는 including)”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 “…부”, “…기”, “모듈” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 명세서 전체에서 어떠한 구성이 다른 구성에 “연결”된다고 할 때, 이는 물리적 연결뿐 아니라 전기적 연결 또한 포함할 수 있으며, 나아가 논리적인 연결 관계에 있음을 의미할 수도 있다.

또한, “일(a 또는 an)”, “하나(one)”, “그(the)” 및 유사 관련어는 본 발명을 기술하는 문맥에 있어서(특히, 이하의 청구항의 문맥에서) 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.

또한, 본 명세서에서 “사용자”는 웨어러블 디바이스의 착용자, 사용자 등이 될 수 있으며 웨어러블 디바이스를 수리하는 기술자 또한 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다.

또한, 본 발명의 실시 예들에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 웨어러블 디바이스의 구성을 도시한 블록도이다. 웨어러블 디바이스(100)는 도 1에 도시된 구성 이외에도 다른 범용적인 구성을 더 포함할 수 있으며, 도 1에 도시된 구성보다 적은 구성으로 구현될 수도 있다. 즉, 웨어러블 디바이스(100)에 대한 권리범위는 도시되고 설명하는 내용에 한정되는 것은 아니다.

웨어러블 디바이스(100)는 사용자의 신체 일부(예를 들어, 손)에 장착되는 입출력 수단이다. 웨어러블 디바이스(100)는 사용자 신체의 움직임에 따라 데이터와 신호를 생성하며, 이를 출력하거나 외부 디바이스, 서버 등으로 전송할 수 있다. 웨어러블 디바이스(100)는 스마트 폰, 스마트 TV 등 다양한 스마트 디바이스가 등장하는 흐름에 맞추어 스마트 글러브(smart gloves)로 불릴 수도 있다.

이하에서는 웨어러블 디바이스(100)가 포함할 수 있는 여러 가지 구성들에 대해 설명한다. 일 실시 예에 의한 웨어러블 디바이스(100)는 터치 센서(110), 위치 센서(120), 기준점 설정부(130), 키 결정부(140), 드래그 센서(150), 진동부(160), 통신부(170), 광원부(180), 지문 센서(190), 문자 인식부(200), 저장부(210), 전원부(220), 압력 센서(230) 및 제어부(240)를 포함할 수 있다. 도시된 구성들은 서로 유선 또는 무선으로 연결되어 데이터와 신호를 주고 받을 수 있다. 또한, 웨어러블 디바이스(100)는 터치 센서(110), 위치 센서(120), 드래그 센서(150), 진동부(160), 광원부(180), 압력 센서(230)를 복수 개씩 포함할 수도 있다.

상술한 바와 같이, 도 1에 도시되고 설명될 여러 구성들은 단순한 예시에 불과하며 웨어러블 디바이스(100)는 도시된 구성보다 적거나 많은 구성을 포함하도록 구현될 수 있다. 이하에서는 각 구성요소들에 대해 구체적으로 설명한다.

터치 센서(110)는 사용자의 터치 동작을 감지하여 터치 감지 신호를 생성한다. 터치 센서(110)는 웨어러블 디바이스(100)를 장착한 사용자의 손가락 끝에 인접한 위치에 배치될 수 있다. 이에 따라, 터치 센서(110)는 웨어러블 디바이스(100)의 사용자가 외부 표면에 타자를 치면서 손가락이 표면에 닿을 때마다 이러한 사용자의 터치 동작을 감지할 수 있다. 즉, 터치 센서(110)는 사용자가 웨어러블 디바이스(100)를 입력 수단으로 활용하기 위한 트리거 조건이 되는 터치 동작을 감지할 수 있다.

이러한 터치 동작은 단순한 탭(tap) 동작뿐 아니라, 임계 시간 이상 터치를 유지하는 롱 탭(long tap) 동작, 임계 시간 내에 두번 터치하는 더블 탭(double tap) 동작, 표면과 접촉된 위치를 다른 위치로 이동시키는 스와이프(swipe) 또는 플릭(flick) 동작을 포함할 수 있다.

터치 센서(110)는 터치 동작을 감지함에 따라 생성된 터치 감지 신호를 위치 센서(120) 또는 기준점 설정부(130)로 전송한다. 즉, 터치 센서(110)는 터치 센서(110)에 일대일 대응되는 위치 센서(120) 또는 하나 이상의 위치 센서(120)에 공통적으로 대응되는 기준점 설정부(130)로 터치 감지 신호를 전송함으로써 3차원 위치 정보를 생성하도록 할 수 있다.

한편, 웨어러블 디바이스(100)는 복수의 터치 센서(110)를 포함할 수 있다. 일 예에 의한 복수의 터치 센서(110)는 사용자의 손가락 각각의 끝에 마련되어 각 손가락의 터치 동작을 감지할 수 있다.

위치 센서(120)는 3차원 위치 정보를 생성한다. 이러한 3차원 위치 정보는 3개 축에 따라 특정되는 좌표계에서의 3차원 좌표를 의미할 수 있다. 한편, 웨어러블 디바이스(100)는 터치 센서(110)에 일대일 대응되도록 위치 센서(120)를 포함할 수 있다. 즉, 웨어러블 디바이스(100) 터치 센서(110)의 개수와 동일한 개수의 위치 센서(120)를 포함할 수 있으며, 각 위치 센서(120)는 터치 센서(110)와 인접하게 사용자의 손가락 끝에 접하도록 배치될 수 있다.

위치 센서(120)는 후술할 기준점 설정부(130)를 원점으로 하는 3차원 좌표계에서의 3차원 위치 정보를 생성할 수 있다. 즉, 위치 센서(120)는 사용자 신체의 움직임에 따라 기준점 설정부(130)로부터의 상대적 위치 변화를 측정하고 3차원 위치 정보를 생성할 수 있다. 이러한 과정은 위치 센서(120)와 기준점 설정부(130)와의 위치 관계, 거리 및 각도를 측정함으로써 수행될 수 있다. 위치 센서(120)는 생성한 3차원 위치 정보를 키 결정부(140)로 전송하며, 이러한 전송 과정은 유선 또는 무선으로 수행될 수 있다.

복수의 위치 센서(120)가 3차원 위치 정보를 생성하고 키 결정부(140)로 전송하는 과정에서, 각 위치 센서(120)는 키 결정부(140)가 자신을 식별할 수 있도록 식별자를 함께 전송할 수 있다. 또는, 각 위치 센서(120)는 3차원 위치 정보를 서로 다른 방식으로 변조하거나 부호화하여 전송함으로써 키 결정부(140)가 이를 구별할 수 있게끔 할 수 있다.

한편, 위치 센서(120)는 터치 센서(110)의 터치 감지 신호에 따라 3차원 위치 정보를 생성할 수 있다. 즉, 위치 센서(120)는 3차원 좌표를 상시 측정하는 것이 아니라, 터치 센서(110)가 사용자의 터치 동작을 감지하는 경우에 있어서만 3차원 좌표를 측정할 수 있다. 다시 말해서, 위치 센서(120)는 터치 센서(110)가 표면을 터치했을 때의 3차원 위치 정보를 생성할 수 있다. 이와 같이 구현되는 경우, 웨어러블 디바이스(100)의 전력 소모를 줄일 수 있다.

반대로, 위치 센서(120)는 터치 센서(100)의 터치 감지 신호와는 관계 없이 항상 3차원 위치 정보를 주기적 또는 비주기적으로 생성하도록 동작할 수도 있다. 이러한 경우, 위치 센서(120)는 기설정된 시간 간격에 따라 또는 특정 외부 신호에 따라 3차원 위치 정보를 생성하게 되며, 터치 동작이 없더라도 웨어러블 디바이스가 장착된 사용자 신체의 움직임을 연속하여 감지할 수 있게 된다. 본 실시 예는 도 12에서 구체적으로 설명한다.

또는, 위치 센서(120)는 터치 센서(110)가 터치 감지 신호를 생성하지 않더라도 특정 조건을 만족하는 경우 3차원 위치 정보를 생성할 수 있다. 즉, 위치 센서(120)는 3차원 위치 정보를 상시 생성하다가 후술할 높이축 좌표가 특정 임계값 이하로 감지되는 경우, 생성된 3차원 위치 정보를 키 결정부(140)로 전송할 수 있다. 이러한 실시 예를 통해서, 웨어러블 디바이스(100)는 터치 센서(110)와는 무관하게 공중에서 입력 값을 생성할 수도 있다.

웨어러블 디바이스(100)는 터치 센서(110)에 일대일 대응되는 위치 센서(120)를 포함하므로, 위치 센서(120) 또한 복수 개 포함할 수 있다. 이에 따라, 각 위치 센서(120)는 자신에 매칭된 터치 센서(110)의 터치 감지 신호에 따라 3차원 위치 정보를 생성할 수 있다.

기준점 설정부(130)는 위치 센서(120)가 생성하는 3차원 위치 정보의 원점이 된다. 즉, 앞서 설명한 바와 같이 위치 센서(120)들은 기준점 설정부(130)로부터의 위치 변화, 거리 변화, 각도 변화 등을 측정함으로써 3차원 위치 정보를 생성한다. 이에 따라, 기준점 설정부(130)는 하나 이상의 위치 센서(120)가 공유하는 3차원 좌표계의 원점이 될 수 있다.

한편, 기준점 설정부(130)는 웨어러블 디바이스(100)가 사용자의 손바닥 또는 손등과 접하는 위치에 배치될 수 있다. 이에 따라, 기준점 설정부(130)로부터 각 위치 센서(120)들과의 거리 편차가 일정 범위 이내가 되도록 구현될 수 있으며, 웨어러블 디바이스(100)는 사용자 신체의 움직임에도 불편함이 없도록 구현될 수 있다.

한편, 기준점 설정부(130)가 원점이 되는 좌표계는 앞서 설명한 바와 같이 3차원 좌표계가 될 수 있다. 위치 센서(120)들이 공유하는 3차원 좌표계에서 제 1 좌표는 3차원 좌표계의 가로 축, 제 2 좌표는 3차원 좌표계의 세로 축, 제 3 좌표는 3차원 좌표계의 높이 축이 각각 될 수 있다.

이상에서는 하나 이상의 위치 센서(120)가 기준점 설정부(130)와의 관계에 따라 3차원 위치 정보를 생성하는 실시 예를 설명하였으나, 웨어러블 디바이스(100)의 동작 형태는 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 반대로, 터치 센서(110)로부터의 터치 감지 신호가 기준점 설정부(130)에 수신되면, 기준점 설정부(130)가 하나 이상의 위치 센서(120)들에 대한 3차원 위치 정보를 생성할 수도 있다. 즉, 3차원 위치 정보를 생성하는 주체는 기준점 설정부(130) 및/또는 위치 센서(120)가 될 수 있다.

키 결정부(140)는 위치 센서(120)로부터 수신되는 3차원 위치 정보를 분석하여 터치 센서(110)가 감지한 터치 동작에 매칭되는 입력 값을 생성한다. 즉, 특정 터치 센서(110)가 터치 동작을 감지함에 따라 그에 매칭된 위치 센서(120)가 3차원 위치 정보를 생성하면, 키 결정부(140)는 3차원 위치 정보를 수신하고 분석하여 해당 터치 동작에 대응하는 입력 값을 생성할 수 있다. 한편, 키 결정부(140)는 상술한 바와 같이 터치 센서(110)에 의한 3차원 위치 정보를 분석하여 입력 값을 생성할 수 있고, 터치 센서(110)와는 관계 없이 높이축 좌표가 특정 임계값 범위 이내임에 따라 전송되는 3차원 위치 정보를 분석하여 입력 값을 생성할 수도 있다. 즉, 키 결정부(140)는 주기적 또는 비주기적으로 수신되는 3차원 위치 정보를 분석하여 입력 값을 생성할 수 있다.

이러한 입력 값은 키보드의 특정 키(key) 입력 또는 마우스의 휠(wheel) 입력 등이 될 수 있으나, 이러한 단순한 예에 한정되는 것은 아니다. 웨어러블 디바이스(100)가 음악연주 어플리케이션과 연동되는 경우 입력 값은 악기의 특정 음계 입력을 의미할 수 있다. 웨어러블 디바이스(100)가 게임 어플리케이션과 연동되는 경우 입력 값은 게임 상에서 특정 기능을 수행하는 입력을 의미할 수 있다. 다시 말해서, 키 결정부(140)는 웨어러블 디바이스(100)와 연동되어 실행되는 어플리케이션에서 인지할 수 있는 다양한 종류의 입력을 생성할 수 있다.

한편, 키 결정부(140)는 입력 값을 생성하고 결정하기 위해서 먼저 입력 모드를 선택할 수 있다. 입력 모드(mode)는 키 결정부(140)가 생성하는 입력 값의 종류를 의미할 수 있으며, 예를 들어 한글 입력 모드, 외국어 입력 모드, 숫자 입력 모드, 사용자 설정 모드 등 여러 가지 종류의 모드를 포함할 수 있다. 구체적으로 설명하면, 한글 입력 모드에서 키 결정부(140)는 3차원 위치 정보에 따라 한글 키보드 자판의 특정 키를 입력 값으로 생성할 수 있다.

반면에, 입력 모드가 외국어(예를 들어, 영어) 입력 모드인 경우 키 결정부(140)는 한글 입력 모드의 경우와 동일한 3차원 위치 정보를 획득하더라도 한글이 아닌 영어 키보드 자판의 특정 키를 입력 값으로 생성할 수 있다. 키 결정부(140)가 입력 모드를 결정하고 변경하는 구체적인 실시 예에 대해서는 후술한다.

한편, 상술한 바와 같이 키 결정부(140)는 복수의 위치 센서(120) 각각으로부터 수신된 3차원 위치 정보들을 구별할 수 있다. 이에 따라, 키 결정부(140)는 2가지 방식으로 입력 값을 생성할 수 있다. 먼저, 키 결정부(140)는 복수의 위치 센서(120)들이 기준점 설정부(130)를 3차원 좌표계의 원점으로 공유하는 것을 전제하고 입력 값을 생성할 수 있으며, 이는 앞서 설명한 바와 같다. 이러한 경우, 둘 이상의 위치 센서로부터 동일한 3차원 위치 좌표가 전송되면, 키 결정부(140)는 동일한 입력 값을 생성한다(예를 들어, 중지 손가락이 검지 손가락 위치의 표면을 터치하는 경우).

반면에, 복수의 위치 센서(120)들은 기준점 설정부(130)를 원점으로 하는 3차원 좌표계를 각각 별개로 가질 수도 있다. 이러한 경우, 키 결정부(140)는 각 위치 센서(120)에서 수신되는 3차원 위치 정보를 구별하여 해석한다. 즉, 두 위치 센서에서 동일한 3차원 위치 정보가 수신되는 경우, 키 결정부(140)는 앞서 설명한 실시 예와는 달리 서로 다른 입력 값을 생성할 수 있다. 이러한 경우, 키 결정부(140)는 각 손가락에 접하는 위치 센서들에 대해서 입력 값이 중복되지 않도록 생성할 수 있다.

드래그(drag) 센서(150)는 사용자의 드래그 동작을 감지한다. 드래그 센서(150)는 상술한 터치 센서(110)와 일대일 대응되며, 터치 센서(110)와 인접하게 사용자의 손가락 끝에 접하도록 배치될 수 있다. 드래그 센서(150)는 전단 응력(shear stress)을 측정하며, 사용자의 손가락이 외부 표면을 터치한 채로 특정 방향으로 움직임에 따라 생성되는 표면과의 마찰력으로부터 전단 응력을 측정할 수 있다. 웨어러블 디바이스(100)는 드래그 센서(150)를 복수 개 포함할 수 있다.

한편, 터치 센서(110)가 감지한 터치 동작에 이어서 드래그 센서(150)가 드래그 동작을 감지하는 경우, 키 결정부(140)는 보조 입력 모드를 활성화할 수 있다. 보조 입력 모드는 상술한 입력 모드를 일부 영역에 대해서 보완하는 추가적인 입력 모드로써, 구체적으로는 후술한다.

진동부(160)는 터치 센서(110)와 일대일 대응되며, 키 결정부(140)에 의해 입력 값이 결정되면 터치 동작을 감지한 터치 센서(110)와 대응하는 진동부(160)는 진동을 생성한다. 또는, 키 결정부(140)가 입력 값을 결정하기에 앞서서 터치 센서(110)가 터치 감지 신호를 생성하면, 해당 터치 센서(110)와 매칭되는 진동부(160)는 진동을 생성할 수도 있다. 또한, 진동부(160)는 외부 신호에 의해서도 진동을 생성할 수 있다. 즉, 웨어러블 디바이스(100)에 연동된 외부 디바이스로부터 특정 이벤트 발생에 따른 신호가 수신되면, 진동부(160)는 진동을 생성할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 디바이스(100)가 스마트폰과 연동되었을 때 스마트폰에서 호(call) 또는 문자 메시지가 수신되거나 특정 시간에 지정된 알람이 울리는 등 여러 가지 경우에 있어서 진동부(160)는 진동을 생성할 수 있다.

진동부(160)의 진동을 느낌으로써 사용자는 자신의 터치 동작을 웨어러블 디바이스(100)가 인지하였음을 알 수 있다. 즉, 진동부(160)는 사용자의 동작에 대한 촉각적인 피드백(feedback)을 제공할 수 있다.

통신부(170)는 데이터 통신을 수행하며 외부와의 송신 및 수신을 수행한다. 예를 들어, 통신부(170)는 무선으로 외부 네트워크와 연결되어 외부 디바이스, 서버 등과 통신할 수 있으며, 통신을 수행하기 위한 하나 이상의 통신 모듈을 포함할 수 있다.

통신부(170)는 근거리 통신을 위한 모듈로써 무선 랜(Wireless LAN), 와이파이(Wi-Fi), 블루투스, 지그비(zigbee), WFD(Wi-Fi Direct), UWB(ultra wideband), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), BLE(Bluetooth Low Energy), NFC(Near Field Communication) 등의 통신 기능을 구현하기 위한 모듈을 포함할 수 있다. 통신부(170)는 상술한 통신 모듈을 이용하여 키 결정부(140)가 생성한 입력 값을 외부로 전송할 수 있다.

광원부(180)는 광 신호를 생성한다. 광원부(180)가 생성하는 광 신호는 키 결정부(140)에 의해 선택된 입력 모드에 따라 색상, 밝기, 점멸 여부 등이 달라질 수 있다. 또는, 웨어러블 디바이스(100)의 동작 상태(예를 들어, 전화 통화 상태, 입력 상태, 모션 감지 상태 등)에 따라 다른 종류의 광 신호를 생성할 수 있다.

또한, 웨어러블 디바이스(100)는 복수의 광원부(180)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 광원부(180)가 터치 센서(110)에 각각 일대일 대응되는 경우에는 터치 센서(110)가 터치 신호를 생성하는 광원부(180)만이 광 신호를 생성하도록 구현될 수도 있다.

지문 센서(190)는 사용자 엄지 손가락의 지문을 감지한다. 즉, 지문 센서(190)는 사용자의 엄지 손가락에 접하는 위치에 배치되어, 사용자의 엄지 손가락 지문을 스캔할 수 있다. 지문 센서(190)가 외부 입력 신호에 따라 사용자의 지문을 스캔하면, 통신부(170)는 스캔한 지문 정보를 외부로 전송할 수 있다.

지문 센서(190)는 외부 시스템의 통제 하에 외부 입력 신호에 따라 사용자의 지문을 스캔할 수 있게 되고, 통신부(170)는 스캔한 지문 정보를 외부로 전송할 수 있다. 이에 따라, 사용자의 지문 정보가 웨어러블 디바이스(100)에 저장되지 않아서 사용자의 개인 정보에 대한 보안상의 문제점을 해결할 수 있게 된다. 또한, 지문 센서(190)는 전자 상거래, 신용카드나 교통카드를 이용한 결제, 개인의 신원 확인, 여권을 이용한 출입국 심사, 자동차의 스마트 키 사용 등 여러 가지 기술 및 산업 분야에서 개인의 신상 정보를 제공하기 위한 수단으로 활용될 수 있다.

한편, 지문 센서(190)는 후술할 전원부(220)로부터 전력을 공급받는 대신, 외부 전력을 활용하여 사용자의 지문을 감지할 수 있다. 즉, 지문 센서(190)는 사용자 지문을 스캔하는 외부 신호와 함께 외부로부터 전력을 공급받기 위한 별도의 전력 수신 수단을 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 웨어러블 디바이스(100)의 동작에 필요한 전원을 절약할 수 있게 된다.

문자 인식부(200)는 사용자의 스캔 동작에 따라 동작하여 외부의 문자, 문장 등을 스캔한다. 예를 들어, 문자 인식부(200)는 사용자의 엄지 손가락에 접하는 위치에 배치될 수 있어, 사용자가 엄지 손가락을 일정 방향으로 이동시키는 스캔 동작에 따라 동작할 수 있다. 스캔 동작이 수행되면, 문자 인식부(200)는 스캔 동작에 따라 이동하며 외부 표면의 문자를 스캔할 수 있다. 이어서, 문자 인식부(200)는 OCR(Optical Character Recognition) 알고리즘을 이용하여 스캔한 결과를 텍스트로 생성할 수 있다.

저장부(210)는 웨어러블 디바이스(100)로 입출력되는 데이터와 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 저장부(210)는 키 결정부(140)가 생성한 입력 값을 저장할 수 있고, 연속적인 터치 동작에 따른 입력 값들을 그 순서에 따라 누적하여 저장할 수도 있다. 또한, 저장부(210)는 웨어러블 디바이스(100)가 실행할 수 있는 여러 가지 종류의 프로그램 데이터나 알고리즘 데이터를 저장할 수도 있다.

저장부(210)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(RAM, Random Access Memory) SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ROM, Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) 및 PROM(Programmable Read-Only Memory) 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 또한, 웨어러블 디바이스(100)는 인터넷 상에서 저장부(210)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage) 또는 클라우드 서버를 운영할 수도 있다.

전원부(220)는 웨어러블 디바이스(100)의 동작을 위한 전원을 공급한다. 전원부(220)는 리튬-이온(Li-ion) 배터리, 리튬-폴리머(Li-polymer) 배터리 등 다양한 종류의 전원 공급 수단을 포함할 수 있으며, 웨어러블 디바이스(100)는 복수의 전원부(220)를 포함할 수도 있다. 전원부(220)는 웨어러블 디바이스(100)의 다른 구성들과 유선으로 연결되어 전원을 공급할 수 있으며, 무선 전력 전달 기술 등을 통해 전력을 충전할 수도 있다.

압력 센서(230)는 웨어러블 디바이스(100)에서 외부 표면과 접촉하는 일부 면적의 압력을 측정한다. 압력 센서(230)는 웨어러블 디바이스(100)에 복수 개 포함될 수 있으며, 각각 서로 다른 위치에 배치되어 각 위치에서 감지되는 압력을 측정할 수 있다.

웨어러블 디바이스(100)는 압력 센서들에 측정하는 압력에 대한 정보를 수집하여 사용자의 필기 동작을 감지할 수 있다. 즉, 사용자가 펜이나 스타일러스 등 필기 도구를 잡은 채로 표면에 필기를 하면, 표면과의 마찰력으로 인하여 필기 도구를 파지한 사용자 신체에 전달되는 압력이 변화한다. 이에 따라, 웨어러블 디바이스(100) 압력 변화를 측정함으로써 사용자의 필기 동작에 대한 필기 입력을 생성할 수 있다.

제어부(240)는 이상에서 설명한 구성들과 연결되어 웨어러블 디바이스(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어, 제어부(240)는 터치 센서(110)에 의한 터치 감지 신호를 위치 센서(120)로 전달할 수 있으며, 위치 센서(120)에 의한 3차원 위치 정보를 키 결정부(140)로 전달할 수 있다. 즉, 제어부(240)는 웨어러블 디바이스(100)가 사용자의 동작에 따라 입력 수단 또는 출력 수단으로 동작하기 위한 여러 가지 기능을 제어할 수 있다.

이하에서는 웨어러블 디바이스가 사용자 신체의 움직임에 따라 동작하는 실시 예를 설명한다. 이하에서 특별한 설명이 없는 한 도시된 웨어러블 디바이스는 사용자의 왼손에 장착되도록 구현된 실시 예를 도시한다. 반면에, 웨어러블 디바이스는 사용자의 오른손에 장착되도록 구현될 수도 있으며, 이는 단순한 설계와 구조 변경을 통해 구현될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 디바이스의 구현 예를 도시한다. 도 2는 사용자의 왼손 손바닥에 접하는 웨어러블 디바이스(100)의 일면을 도시한다.

먼저, 웨어러블 디바이스(100)는 복수의 터치 센서(110a, 110b, 110c, 110d, 110e), 복수의 위치 센서(120a, 120b, 120c, 120d, 120e), 기준점 설정부(130), 키 결정부(140), 복수의 드래그 센서(150a, 150b, 150c, 150d, 150e), 복수의 진동부(160a, 160b, 160c, 160d, 160e), 저장부(210) 및 제어부(240)를 포함할 수 있다. 각 구성요소들의 배치 형태 및 위치는 단순한 실시 예에 불과하며, 도시된 구성에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 사용자 손가락 끝에 접하도록 배치되는 복수의 터치 센서(110a, 110b, 110c, 110d, 110e), 위치 센서(120a, 120b, 120c, 120d, 120e), 진동부(160a, 160b, 160c, 160d, 160e)들이 드래그 센서(150a, 150b, 150c, 150d, 150e)에 인접하도록 도시하였으나, 이러한 형태는 구현 예에 불과하다. 또한, 명시적으로 도시되지는 않으나 제어부(240)에 인접한 위치에 사용자의 손바닥에 배치되는 구성요소들을 위한 별도의 전원부가 마련될 수도 있다.

웨어러블 디바이스(100)가 복수 개 포함하는 구성들(터치 센서, 위치 센서, 드래그 센서, 진동부)은 사용자의 각 손가락에 접하도록 배치될 수 있는 반면, 그렇지 않은 구성들(기준점 설정부, 키 결정부, 저장부, 제어부)은 사용자의 손바닥 또는 손등에 접하는 위치에 배치될 수 있다.

한편, 웨어러블 디바이스(100)에서 각 구성요소들이 배치되는 부분 이외에는 천 등 환기성이 임계 이상인 소재로 구현될 수 있다(250). 이와 같은 부분은 각 구성요소들을 연결하고 웨어러블 디바이스(100)의 외형을 형성하도록 구현될 수 있다.

또한, 웨어러블 디바이스(100)는 사용자의 엄지 손가락에 접하는 위치에는 터치 센서, 위치 센서, 드래그 센서, 진동부를 포함하지 않을 수도 있다. 즉, 사용자의 엄지 손가락에 접하는 위치에는 지문 센서, 문자 인식부 등 다른 구성이 배치될 수 있어, 점선으로 도시된 바와 같이 웨어러블 디바이스(100)는 일부 구성 요소를 생략할 수도 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 디바이스의 구현 예를 도시한다. 도 3은 사용자의 왼손 손등에 접하는 웨어러블 디바이스(100)의 일면을 도시한다.

웨어러블 디바이스(100)는 통신부, 복수의 광원부(180a, 180b, 180c, 180d, 180e) 및 전원부(220a, 220b, 220c, 220d, 220e)를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 각 구성요소들의 배치 형태 및 위치는 단순한 실시 예에 불과하다.

도 3을 도 2와 함께 설명하면, 복수의 전원부(220a, 220b, 220c, 220d, 220e)는 도 2에서 사용자의 손가락에 접하는 위치에 배치되는 구성요소들(터치 센서, 위치 센서, 드래그 센서, 진동부)과 유선으로 연결되어 각각 전원을 공급한다. 또한, 통신부(170)는 도 2에서 사용자의 손바닥에 접하는 위치에 배치되는 제어부(240), 저장부(210) 등과 유선으로 연결되어 동작할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 디바이스의 동작 과정을 도시한다. 도 4에서는 웨어러블 디바이스를 왼손에 장착한 사용자의 터치 동작을 설명한다. 웨어러블 디바이스는 터치 센서(410), 위치 센서(420), 및 진동부(430)를 포함하며, 설명의 편의상 사용자의 왼손 검지 손가락에만 해당 구성들이 도시된다.

웨어러블 디바이스를 장착한 사용자가 외부 표면을 터치하면, 터치 센서(410)는 이를 감지하여 터치 감지 신호를 생성한다. 이어서, 위치 센서(420)는 터치 감지 신호가 생성된 시점의 3차원 위치 좌표를 생성할 수 있다. 한편, 진동부(430)는 터치 감지 신호가 생성되면 진동을 생성할 수 있다. 이에 따라, 웨어러블 디바이스를 장착한 사용자는 자신의 터치 동작이 웨어러블 디바이스에 의해 인식되었음을 알 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 디바이스의 동작 과정을 도시한다. 도 5는 사용자의 왼손에 장착되는 웨어러블 디바이스를 도시한다. 도 5에서 웨어러블 디바이스는 사용자의 엄지 손가락에 접하는 지문 센서(510), 문자 인식부(520) 및 광원부(530)를 포함한다.

도 1에서 설명한 바와 같이, 지문 센서(510)는 외부 신호에 따라 외부 전력을 공급 받아 사용자 엄지 손가락의 지문을 스캔한다. 이어서, 지문 센서(510)는 스캔한 사용자의 지문 정보를 외부로 전송할 수 있다. 한편, 광원부(530)는 지문 센서(510)가 사용자의 지문을 스캔하는 동안 특정 색상과 밝기의 광 신호를 생성할 수 있다.

문자 인식부(520)는 특정 입력 모드(예를 들어, 사용자 설정 모드 또는 보조 입력 모드)에서 사용자가 엄지 손가락을 움직이는 스캔 동작이 감지되면, 동작하여 외부 텍스트를 감지한다. 이어서, 문자 인식부(520)는 문자 인식 결과를 파일이나 데이터로 생성할 수 있다.

도 6 내지 도 8은 웨어러블 디바이스의 위치 센서가 3차원 위치 정보를 생성함에 따라 키 입력부가 입력 값을 결정하는 실시 예를 설명한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 웨어러블 디바이스는 복수의 위치 센서를 포함할 수 있고, 키 입력부는 각 위치 센서의 3차원 위치 정보를 분석하여 입력 값을 결정한다. 도 6 내지 도 8에서는 편의상 사용자의 검지 손가락과 중지 손가락을 예로 들어 설명한다.

먼저, 도 6에서 기준점 설정부는 3차원 좌표계의 원점(600)이 된다. 이에 따라, 검지 손가락에 배치된 제 1 위치 센서(610)는 원점(600)과의 관계에서 (x1, y1, z1)의 3차원 좌표를 생성할 수 있다. 마찬가지로, 중지 손가락에 배치된 제 2 위치 센서(620)는 원점(600)과의 관계에서 (x2, y2, z2)의 3차원 좌표를 생성할 수 있다.

도시된 환경에서, 사용자가 검지 또는 중지 손가락으로 외부 표면을 터치하면, 두 위치 센서(610, 620)는 터치 감지 신호에 따라 각각 3차원 위치 정보를 생성한다.

다음으로, 도 7을 설명한다. 도 7에서 웨어러블 디바이스를 장착한 사용자는 손바닥의 높이를 도 6 보다 낮춰서 외부 표면에 붙힌 채로 터치 동작을 수행한다. 이에 따라, 원점(700)의 위치는 도 6과 동일한 기준점 설정부에 의한 원점(600) 보다 낮게 형성된다.

따라서, 제 1 위치 센서(710) 및 제 2 위치 센서(720)는 사용자의 터치 동작이 도 6과 동일한 위치를 터치하더라도 3차원 위치 정보를 다르게 생성할 수 있다. 구체적으로, 원점의 높이축 방향 변화로 인해서 두 위치 센서(710, 720)는 z 축 방향 좌표가 상대적으로 증가한 3차원 위치 정보를 생성한다.

마지막으로, 도 8을 설명한다. 도 8에서 사용자는 손바닥의 높이를 도 6 보다 높여서 터치 동작을 수행한다. 이에 따라, 원점(800)의 위치는 도 6의 실시 예에서의 원점(600) 보다 높게 형성된다. 따라서, 두 위치 센서(810, 820)에 의한 3차원 위치 정보는 z 축 방향 좌표가 도 6 에 비해 상대적으로 감소하여 생성된다.

한편, 앞서 기준점 설정부를 원점으로 가정하였으나, 실제로 기준점 설정부는 차지하는 공간과 방향성을 갖는 3차원 오브젝트이다. 이에 따라, 웨어러블 디바이스는 3차원 위치 정보에서 z 축 방향의 좌표를 보정할 수 있다. 즉, 손바닥과 외부 표면과의 높이가 달라짐에 따라 기준점 설정부와 표면이 형성하는 각도가 달라진다. 구체적으로, 도 6의 실시 예에서 기준점 설정부와 표면이 형성하는 각도(손가락 끝을 꼭지점으로 했을 때)는 도 7의 경우에는 작아지고 도 8의 경우에는 커진다.

이에 따라, 웨어러블 디바이스는 3차원 위치 정보에서 높이축 방향 좌표가 속하는 범위에 따라 소정의 삼각 함수(사인 함수, 코사인 함수, 탄젠트 함수)를 이용하여 높이축 방향 좌표를 보정할 수 있다. 이에 따라, 웨어러블 디바이스는 사용자의 터치 동작에 대한 정확한 입력 값을 생성할 수 있다.

한편, 도 6 내지 도 8에서는 각 위치 센서들이 기준점 설정부와의 관계에서 3차원 위치 정보를 생성하는 것으로 설명하였다. 그러나, 도 1에서 설명한 바와 같이 3차원 위치 정보는 기준점 설정부에 의해 생성될 수도 있다. 즉, 기준점 설정부는 터치 감지 신호가 수신되면 기준점 설정부로부터 각 위치 센서들의 3차원 벡터를 측정한다. 이에 따라, 기준점 설정부는 각 위치 센서들의 가로축, 세로축, 높이축에 대한 좌표를 수집하여 위치 센서 각각에 대한 3차원 위치 정보를 생성할 수 있다.

이상의 도 6 내지 도 8에서 설명한 일련의 실시 예에 따라, 웨어러블 디바이스는 3차원 위치 정보의 높이축 방향 좌표를 이용하여 입력 모드를 결정할 수 있다. 이와 같은 입력 모드의 결정 및 변화 과정에 대해서 도 9에서 구체적으로 설명한다. 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 디바이스의 동작 과정을 도시한다.

상술한 바와 같이, 사용자가 제 1 축인 x 축 방향 및 제 2 축인 y 축 방향의 변화 없이 외부 표면을 터치 한다 하더라도, 웨어러블 디바이스는 제 3 축인 z 축 방향이 변화함에 따라 서로 다른 입력 모드로 동작할 수 있다.

예를 들어, 도 6과 같이 사용자가 손을 자연스럽게 위치시킨 채로 외부 표면에 타이핑을 수행하는 경우, 웨어러블 디바이스는 한글 입력 모드로 동작할 수 있다. 반면에, 도 7과 같이 사용자가 손바닥을 낮춰서 타이핑을 수행하는 경우, 웨어러블 디바이스는 기설정된 외국어 입력 모드로 동작할 수 있으며, 도 8과 같이 사용자가 손바닥을 높여 타이핑하는 경우 웨어러블 디바이스는 또 다른 외국어 모드 또는 사용자 설정 모드로 동작할 수 있다.

즉, 웨어러블 디바이스는 도 9에 도시된 바와 같이 3개의 서로 다른 입력 모드(910, 920, 930)를 미리 저장할 수 있다. 이에 따라, 웨어러블 디바이스는 3차원 위치 정보에서 높이축 좌표를 이용하여 먼저 입력 모드를 결정하고, 가로축 좌표 및 세로축 좌표를 이용하여 해당 입력 모드에서 두 좌표에 의해 특정되는 키 값을 선택할 수 있다. 3차원 위치 좌표는 터치 동작이 감지될 때마다 생성되므로, 사용자는 손의 높낮이를 변경해가며 여러 가지 입력 모드를 자유롭게 선택하여 타이핑할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 한글로 타이핑 중에 손의 높이를 높이거나 낮추는 단순한 동작을 통해 다른 언어를 선택하여 타이핑을 계속할 수 있다.

입력 모드 중 사용자 설정 모드는, 사용자가 기설정한 키 셋팅(key setting)으로 동작하는 모드를 의미한다. 즉, 사용자는 한글 입력 모드 및 외국어 입력 모드와 같이 30개의 자판에 포함된 키들에 특정 기능을 매칭시킬 수 있다. 이러한 특수 기능은 한글/외국어 입력 모드에 해당하는 키들로 커버할 수 없는 다른 키들(예를 들어, 스페이스 바, 엔터, 컨트롤, 알트, 쉬프트, 홈, 엔드, 페이지 업/다운 등)을 매칭시켜 활용할 수 있다. 또는, 사용자 입력 모드는 특정 어플리케이션에 매칭되어 어플리케이션 마다 수행될 수 있는 특정 기능을 입력하도록 동작할 수도 있다.

구체적 예를 들면, 웨어러블 디바이스는 문서 작업 프로그램이나 프리젠테이션(presentation) 작성 프로그램 등과 연동되어 동작할 수 있다. 이때, 3차원 위치 정보에서 높이축 좌표가 변화하는 경우 웨어러블 디바이스는 표, 차트, 수식 등의 입력 모드로 동작할 수 있다. 즉, 웨어러블 디바이스는 3차원 위치 정보의 높이축 좌표가 임계값 이상으로 높아지거나 낮아짐에 따라서, 여러 가지 특수 입력을 위한 입력 모드로 동작할 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 디바이스의 동작 과정을 도시한다. 도 10에서는 드래그 입력에 따라 웨어러블 디바이스가 보조 입력 모드를 활성화하는 실시 예를 설명한다. 도 10에서는 편의상 사용자의 검지 손가락에 접하는 위치에만 드래그 센서(1010)를 도시하였으나, 나머지 손가락에도 드래그 센서가 마련될 수 있다.

먼저, 사용자가 표면을 터치하는 터치 동작에 이어서 터치를 유지한 채로 일정 방향으로 드래그하는 드래그 동작을 수행하는 경우, 외부와의 전단 응력을 측정하는 드래그 센서(1010)는 이러한 드래그 동작을 감지한다. 드래그 동작이 감지되면, 웨어러블 디바이스는 드래그 동작이 감지된 손가락에 대한 보조 입력 모드를 활성화한다.

보조 입력 모드는 상술한 입력 모드를 보완하는 동작 모드로써, 보조 입력 모드의 활성화는 상술한 입력 모드의 전환/변경과는 구별된다. 즉, 보조 입력 모드는 현재 입력 모드를 유지한 채로 부분적으로 다른 입력 모드를 임시로 적용하는 모드이다.

도시된 예를 들어 설명하면, 도 10에서 사용자는 외국어 입력 모드(1020)로 동작 중에 검지 손가락으로 드래그 동작을 수행한다. 이에 따라, 웨어러블 디바이스는 검지 손가락이 매칭되는 키(R, F, V)들에 해당하는 입력 값을 임시로 변경한다. 예를 들어, 검지 손가락이 매칭되는 키들에 키보드의 F1, F2, F3 기능이 보조 입력 모드(1030)로써 미리 저장될 수 있다. 이에 따라, 외국어 입력 모드(1020)로 동작하는 상황에서 보조 입력 모드(1030)가 활성화되면, 드래그 동작이 감지된 검지 손가락에 해당하는 입력 값들만이 부분적으로 변경된다.

이어서, 검지 손가락에 대한 드래그 동작이 감지되면 새로운 보조 입력 모드(1040)가 활성화된다. 즉, 보조 입력 모드는 하나 이상 설정될 수 있으며, 웨어러블 디바이스는 드래그 동작이 감지됨에 따라 기저장된 하나 이상의 보조 입력 모드를 순차적으로 활성화할 수 있다. 두 번째 보조 입력 모드(1040)에서는 F4, F5, F6 기능이 미리 저장된다.

마지막으로, 세 번째 드래그 동작이 감지되고 더 이상 저장된 보조 입력 모드가 없는 경우, 웨어러블 디바이스는 보조 입력 모드를 종료하고 원래의 입력 모드인 외국어 입력 모드(1020)로 복귀한다. 한편, 상술한 바와 같이 보조 입력 모드를 활성화하는 도중에도, 드래그 동작이 감지된 검지 손가락 이외의 다른 손가락에 대해서는 원래의 외국어 입력 모드(1020)를 유지한다. 즉, 웨어러블 디바이스는 다른 손가락을 통한 터치 입력이 감지되면 보조 입력 모드가 아닌 외국어 입력 모드(1020)에 해당하는 입력 값을 생성할 수 있다.

이상에서는 드래그 동작이 사용자의 손가락이 굽어지는 방향, 즉 도 10에 화살표로 표시된 방향인 것으로 가정하고 설명하였으나, 이에 한정되지는 않는다. 드래그 동작은 좌우상하뿐 아니라 대각선 등 다양한 방향으로 감지될 수 있다. 또한, 웨어러블 디바이스는 드래그 동작 각각의 방향에 따라 서로 다른 보조 입력 모드를 활성화할 수도 있다. 예를 들어, 아래쪽 방향의 드래그 동작에 대해서는 제 1 보조 입력 모드를, 위쪽 방향의 드래그 동작에 대해서는 제 2 보조 입력 모드를 활성화할 수 있다.

도시되지는 않으나, 숫자 입력 모드에 대해서도 설명한다. 웨어러블 디바이스는 상술한 터치 동작, 드래그 동작 등 이외에도 다양한 조합과 특정 입력 모드의 활성화를 매칭시켜서 미리 저장할 수 있다.

예를 들어, 웨어러블 디바이스는 둘 이상의 터치 센서가 동시에 터치 동작을 감지하는 경우에 대해서 숫자 입력 모드를 매칭시켜 저장할 수 있다. 이에 따라, 사용자가 검지와 중지를 동시에 터치하는 경우 웨어러블 디바이스는 숫자 키패드에 따라 다양한 숫자에 대한 입력 값을 생성하는 숫자 입력 모드로 동작할 수 있다.

도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 디바이스의 동작 과정을 도시한다. 도 11에서는 엄지 손가락에 접하도록 배치되는 위치 센서의 동작을 구체적으로 설명한다.

도 6 내지 도 8에서 설명한 바와 같이 기준점 설정부는 위치 센서들이 공유하는 3차원 좌표계의 원점(1100)이 된다. 한편, 위치 센서는 위치 1110에 배치될 수 있으며 사용자의 엄지 손가락 움직임에 따라 위치 1120 내지 위치 1130으로 이동할 수 있다. 이러한 사용자의 엄지 손가락 움직임은 y 축과 z 축 방향 이동은 무시할 수 있을만큼 작아서 x 축 방향의 이동으로 근사할 수 있다. 이에 따라, 사용자의 엄지 손가락 움직임에 따른 위치 센서의 3차원 위치 좌표는 도시된 바와 같이 x 축 방향만의 좌표 변화로 인식될 수 있다. 또는, 앞서 도 8에서 설명한 바와 같이 정확한 x 축 방향 좌표 변화를 계산하기 위해 웨어러블 디바이스는 삼각함수를 이용하여 좌표의 위치 변화에 대한 x 축 방향 요소(factor)만을 계산해낼 수도 있다.

한편, 이러한 엄지 손가락의 움직임은 웨어러블 디바이스가 마우스와 연동되는 경우 마우스의 휠을 올리거나 내리는 동작에 매칭될 수 있다. 이에 따라, 웨어러블 디바이스는 사용자의 움직임에 따라 화면을 위아래로 스크롤하는 입력 값을 생성할 수 있게 된다.

또한, 웨어러블 디바이스가 도 1에 도시된 구성에 더하여 사용자 손목과 인접하는 위치에 레이저를 발생시키는 레이저 발생부(1150)를 포함하는 경우, 레이저 발생부(1150)는 레이저 신호와 같은 광 신호를 생성하여 송출할 수 있고, 사용자의 손목이 인접하는 외부 표면에 반사되는 레이저를 감지할 수 있다. 이에 따라, 웨어러블 디바이스는 감지된 반사 레이저를 통해 마우스의 포인터를 이동시키는 입력 값을 생성할 수 있다.

도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 디바이스의 동작 과정을 도시한다. 이상에서는 웨어러블 디바이스가 사용자의 터치 동작에 따라 입력 값을 생성하는 타이핑 모드(typing mode)를 설명하였다. 도 12에서는 웨어러블 디바이스가 사용자의 신체 동작을 감지하는 모션 모드(motion mode)를 설명한다.

웨어러블 디바이스는 앞서 설명한 바와 같이 복수의 위치 센서(1210, 1220, 1230, 1240, 1250)를 포함할 수 있다. 이러한 위치 센서들은 터치 동작에 의한 터치 감지 신호에 의해서 3차원 위치 정보를 생성할 수 있는 반면, 터치 동작과는 무관하게 3차원 위치 정보를 생성할 수도 있다. 후자의 경우, 웨어러블 디바이스는 웨어러블 디바이스가 장착된 사용자 신체의 움직임을 계속하여 추적할 수 있다. 웨어러블 디바이스는 상술한 두 가지 동작 환경을 외부 입력 신호에 기초하여 전환할 수 있다.

즉, 기준점 설정부에 의한 원점(1200)을 공유하는 복수의 위치 센서(1210, 1220, 1230, 1240, 1250)들은 기설정된 주기에 따라 3차원 위치 정보를 계속하여 생성한다. 이러한 3차원 위치 정보는 웨어러블 디바이스에 저장되거나 외부 서버 등에 저장되어 사용자의 행동 패턴 등을 분석하기 위한 데이터 표본으로 활용될 수 있다.

예를 들어, 웨어러블 디바이스가 사용자의 3차원 위치 정보를 계속하여 수집하는 경우, 웨어러블 디바이스는 수집되는 데이터들을 특정 시간대와 장소에 따라 분류하여 저장할 수 있다. 이에 따라, 웨어러블 디바이스는 계속하여 반복되는 패턴의 움직임의 경우 미리 예측할 수도 있으며, 차후 데이터를 분석하여 사용자의 행동을 분석하고 통계를 구할 수도 있다.

이러한 실시 예는 동작 인식이 요구되는 수화나 군용 커뮤니케이션 등에서 활용될 수 있다. 즉, 웨어러블 디바이스를 장착한 사용자의 손동작을 분석하여 특정 입력을 간편하게 디지털화할 수 있으며, 동작 인식을 눈으로 식별하기 위한 거리의 한계도 극복할 수 있게 된다. 나아가, 사용자가 운동할 때의 움직임, 술을 마시는 손동작 등도 패턴화하여 분류 및 관리할 수 있게 되며 웨어러블 디바이스는 사용자의 행동 패턴 분석을 용이하게 할 수 있다.

도 12의 모션 모드에서도 마찬가지로, 3차원 위치 정보는 위치 센서가 아닌 기준점 설정부가 생성할 수 있다. 즉, 기준점 설정부는 복수의 위치 센서(1210, 1220, 1230, 1240, 1250)와의 거리, 각도, 높이 등 여러 가지 벡터 요소들을 주기적 또는 비주기적으로 수집하고, 각 위치 센서들의 3차원 위치 정보를 생성할 수 있다.

한편, 도 12를 이용하여 상술한 모션 모드의 실시 예 이외에 웨어러블 디바이스의 또 다른 동작 모드인 러닝 모드(running mode)를 설명한다. 러닝 모드는 웨어러블 디바이스가 사용자의 최소한의 동작만을 감지하는 모드로써, 사용자가 웨어러블 디바이스를 장착한 손을 말아쥐고 달리는 상태에서 개시될 수 있다.

러닝 모드에서 웨어러블 디바이스는 사용자의 엄지 손가락을 제외한 나머지 손가락들의 터치 센서들이 사용자의 손바닥에 닿는지 여부만을 판단하며, 위치 센서는 3차원 위치 정보를 생성하지 않는다. 즉, 웨어러블 디바이스는 복수의 터치 센서의 터치 감지 신호 생성에 따라 각 터치 센서에 매칭된 최소한의 기능만을 실행할 수 있다.

반면, 러닝 모드에서 웨어러블 디바이스는 엄지 손가락의 위치 센서는 계속하여 활성화할 수 있는데, 사용자가 손을 말아쥐더라도 엄지 손가락의 움직임은 다소 유동적이기 때문이다. 즉, 러닝 모드로 동작하는 경우, 웨어러블 디바이스는 엄지 손가락의 드래그 동작을 감지하는 것에 더하여 다른 손가락들의 터치만을 감지함으로써, 다른 손가락들의 3차원 위치 정보 생성에 요구되는 전력 소모를 줄일 수 있다.

도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 디바이스의 동작 과정을 도시한다. 도 13에서는 왼손이 아닌 오른손에 웨어러블 디바이스가 장착된 실시 예를 도시한다.

웨어러블 디바이스는 복수의 압력 센서를 포함할 수 있음은 앞서 설명한 바 있다. 한편, 도 13(a)에 도시된 실시 예에서 웨어러블 디바이스는 4개의 압력 센서(1310, 1320, 1330, 1340)를 포함하며, 도 13(b)에 도시된 실시 예는 도 13(a)의 실시 예에서 사용자가 필기 수단(1300)를 파지한 상황을 도시한다. 한편, 이러한 구현은 단순한 예시에 불과하며 압력 센서는 웨어러블 디바이스의 손가락 끝, 손바닥 중앙, 손가락과 손가락이 연결되는 부분 등 다양한 위치에 다양한 크기로 배치될 수 있다.

한편, 도 13(a) 및 도 13(b)에 도시된 실시 예의 경우, 웨어러블 디바이스는 사용자의 필기 동작을 감지하고 필기 동작에 대응하는 필기 입력 값을 생성할 수 있다. 즉, 사용자가 볼펜 등의 필기 수단(1300)을 파지한 채로 표면에 필기 수단(1300)을 마찰시켜 필기 동작을 수행하는 경우, 웨어러블 디바이스의 압력 센서(1315, 1325, 1345)들은 이러한 마찰에 따라 웨어러블 디바이스로 전달되는 압력을 감지한다. 즉, 마찰력은 필기 방향의 반대쪽으로 작용하며, 이러한 마찰력은 웨어러블 디바이스와 접촉하는 압력 센서(1315, 1325, 1345)에 전달될 수 있다.

웨어러블 디바이스는 측정된 압력들을 분석하여 필기 수단(1300)의 움직임을 계산할 수 있다. 이에 따라, 웨어러블 디바이스는 필기 동작에 따른 필기 입력을 생성할 수 있게 된다.

이와 더불어, 압력 센서에 여러 가지 기능이 미리 저장된 경우, 웨어러블 디바이스는 더욱 구체화되고 다양한 종류의 필기 입력을 생성할 수 있다. 구체적인 예를 들면, 웨어러블 디바이스는 필기 입력을 생성하는 과정에서 필기 입력의 중심좌표를 고정시킬 수 있다. 이에 따라, 사용자가 필기 수단(1300)을 파지한 채로 손을 움직이더라도 다시 필기를 시작하면 필기 입력은 이전의 위치에서 이어져서 생성된다.

나아가, 사용자가 검지를 뗐다가 붙임으로써 검지에 대한 압력 센서(1320, 1325)에 가해지는 압력의 임계값 이상의 변경이 있는 경우, 필기 위치는 변경되지만 글씨나 그림은 그려지지 않는 채로 필기 입력이 생성될 수 있다. 또는, 사용자가 엄지를 뗐다가 붙임으로써 엄지에 대한 압력 센서(1310, 1315)가 감지하는 압력의 임계값 이상의 변경이 있는 경우, 필기 위치가 리셋되어 중심좌표로 이동하도록 구현될 수 있다. 중지에 대해서는 필기 색상을 변경하는 등 또 다른 기능이 매칭되어 저장될 수 있다.

이러한 실시 예를 통해서 사용자는 왼손에 장착한 웨어러블 디바이스를 통해 표, 차트, 글씨, 숫자 등을 입력하고 오른손에 장착한 웨어러블 디바이스를 통해서는 그림을 그리는 등 다양한 활용예가 구현될 수 있다.

본원 발명의 실시 예 들과 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아닌 설명적 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 발명의 상세한 설명이 아닌 특허청구 범위에 나타나며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (17)

1. 웨어러블(wearable) 디바이스에 있어서,
   사용자의 터치 동작을 감지하여 터치 감지 신호를 생성하는 복수의 터치 센서;
   상기 복수의 터치 센서와 일대일 대응되는 복수의 위치 센서;
   상기 복수의 위치 센서가 공유하는 3차원 좌표계의 원점이 되는 기준점 설정부; 및
   3차원 위치 정보를 분석하여 상기 터치 동작에 매칭되는 입력 값을 생성하는 키 결정부를 포함하고,
   상기 복수의 위치 센서 또는 상기 기준점 설정부는 상기 터치 감지 신호가 생성됨에 따라 상기 3차원 위치 정보를 생성하고,
   상기 3차원 위치 정보는 상기 3차원 좌표계에 의한 제 1 좌표, 제 2 좌표 및 제 3 좌표를 포함하며,
   상기 키 결정부는 상기 제 3 좌표를 이용하여 입력 모드를 선택하고, 상기 선택된 입력 모드에서 상기 제 1 좌표 및 상기 제 2 좌표를 이용하여 특정되는 값을 상기 입력 값으로 결정하는 것인, 웨어러블 디바이스.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 좌표는 상기 3차원 좌표계에서의 가로 축에 대응하고, 상기 제 2 좌표는 상기 3차원 좌표계에서의 세로 축에 대응하고, 상기 제 3 좌표는 상기 3차원 좌표계에서의 높이 축에 대응하는 것인, 웨어러블 디바이스.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 기준점 설정부는 상기 사용자의 손바닥 또는 손등에 접하는 위치에 마련되고, 상기 복수의 터치 센서 및 상기 복수의 위치 센서는 상기 사용자의 손가락 끝에 접하는 위치에 마련되는 것인, 웨어러블 디바이스.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 웨어러블 디바이스는 데이터를 송신 및 수신할 수 있는 통신부를 더 포함하고,
   상기 통신부는 상기 입력 값을 외부로 송신하는 것인, 웨어러블 디바이스.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 웨어러블 디바이스는 상기 사용자의 엄지 손가락에 접하는 위치에 마련되는 지문 센서를 더 포함하고,
   상기 지문 센서는 외부 입력 신호에 따라 상기 엄지 손가락의 지문을 인식하는 것인, 웨어러블 디바이스.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 웨어러블 디바이스는 상기 복수의 터치 센서와 일대일 대응되는 복수의 진동부를 포함하고,
   상기 복수의 진동부는 상기 입력 값이 결정됨에 따라 진동을 생성하는 것인, 웨어러블 디바이스.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 웨어러블 디바이스는 문자 인식부를 더 포함하고,
   상기 문자 인식부는 상기 사용자의 엄지 손가락의 스캔 동작에 따라 동작하는 것인, 웨어러블 디바이스.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 웨어러블 디바이스는 상기 복수의 터치 센서와 일대일 대응되고 전단 응력(shear stress)을 측정하는 복수의 드래그 센서를 포함하고,
   상기 복수의 드래그 센서가 상기 터치 동작에 이은 드래그 동작을 감지하면, 상기 키 결정부는 상기 입력 모드 대신에 보조 입력 모드를 활성화하는 것인, 웨어러블 디바이스.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 키 결정부는 상기 드래그 동작이 수신되는 횟수가 증가함에 따라 상기 보조 입력 모드를 기결정된 순서에 따라 전환하는 것인, 웨어러블 디바이스.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 입력 모드는 한글 입력 모드, 외국어 입력 모드, 숫자 입력 모드 및 사용자 설정 모드를 포함하는 것인, 웨어러블 디바이스.
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치 동작은 탭(tap) 동작, 롱 탭(long tap) 동작, 더블 탭(double tap) 동작 및 스와이프(swipe) 동작을 포함하는 것인, 웨어러블 디바이스.
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨어러블 디바이스는 복수의 광원부를 포함하고,
    상기 복수의 광원부는 상기 선택된 입력 모드 및 상기 웨어러블 디바이스의 동작 상태에 따라 서로 다른 색상의 광 신호를 생성하는 것인, 웨어러블 디바이스.
13. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 터치 센서 중 둘 이상의 터치 센서가 동시에 터치 동작을 감지하는 경우, 상기 키 결정부는 상기 입력 모드를 한글 입력 모드, 외국어 입력 모드, 숫자 입력 모드, 사용자 입력 모드 또는 숫자 입력 모드로 전환하는 것인, 웨어러블 디바이스.
14. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨어러블 디바이스는 상기 사용자의 연속적인 터치 동작에 따른 입력 값들을 누적하여 저장하는 저장부를 더 포함하는 것인, 웨어러블 디바이스.
15. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨어러블 디바이스는 접촉된 외부 대상과의 압력을 측정하는 복수의 압력 센서를 포함하고,
    상기 키 결정부는 상기 복수의 압력 센서 각각이 측정하는 압력에 기초하여 상기 사용자의 필기 동작에 대한 필기 입력을 생성하는 것인, 웨어러블 디바이스.
16. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨어러블 디바이스는 상기 복수의 터치 센서, 상기 복수의 위치 센서, 상기 기준점 설정부 및 상기 키 결정부를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것인, 웨어러블 디바이스.
17. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨어러블 디바이스는 레이저 신호를 송출하고 감지하는 레이저 발생부를 더 포함하고,
    상기 키 결정부는 상기 레이저 발생부가 감지한 레이저 신호에 기초하여 마우스의 포인터를 이동시키는 포인터 이동 입력을 생성하는 것인, 웨어러블 디바이스.

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