KR101480646B1 - 음파 진동 증폭 기반 사용자 입력 장치, 시스템 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음파 진동 증폭 기반 사용자 입력 장치, 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 청진기 원리를 적용하여 사용자의 입력을 증폭시키는 기술이다.
본 발명의 실시예에 따른 음파 진동 증폭 기반 사용자 입력 장치는, 사용자의 음파 진동이 입력되는 패드부; 패드부를 통해 입력된 음파 진동을 밀어내는 멤브레인; 상기 멤브레인의 하부에 연결되어 상기 멤브레인을 통해 전달되는 음파 진동이 통과하는 관; 상기 관 주변의 압력을 측정하는 제 1 압력센서; 상기 관의 출구쪽의 압력을 측정하는 제 2 압력센서; 및 상기 제 1 압력센서의 출력신호와 상기 제 2 압력센서의 출력신호를 비교하는 비교부를 포함한다.

Description

음파 진동 증폭 기반 사용자 입력 장치, 시스템 및 그 방법{Apparatus for user input based on a sonic vibration and method thereof}

본 발명은 음파 진동 증폭 기반 사용자 입력 장치, 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 청진기 원리를 적용하여 사용자의 입력을 증폭시키는 기술이다.

터치 방식의 화면을 가지는 터치스크린은 키보드 대신 화면에 나타난 문자나 특정 위치에 사람의 손 또는 물체가 닿으면 그 위치를 파악하여 저장된 소프트웨어에 의해 특정 처리를 할 수 있도록 하여 아주 쉽게 자신이 원하는 정보를 얻을 수 있도록 한 것으로, 각종 컴퓨터 기기, 키오스크 단말기, 카AV시스템 등 다양한 분야에서 많이 활용되고 있다.

이러한 터치스크린은 접촉식 또는 비접촉식 마이크가 패드에 직접 연결되어 있어, 패드의 울림이 직접 마이크에 전달되어 울림 에너지가 감쇠없이 전달될 수 있다.

그러나 차량의 진동 노이즈가 여과없이 마이크에 입력되어 노이즈가 심하고 그로 인해 입력된 신호 인식 오류가 발생될 수 있다. 이에, 마이크의 감도를 약하게 조절하기도 하나 감도가 낮아지면 음파의 음량 포화나 외부 잡음에 대해 강하지만 인식이 어려운 문제점이 있다. 즉, 사용자가 일정 레벨 이하로 두드리게 되면 입력의 크기가 작아 이를 입력 신호로 인지하지 못하는 문제점이 있다.

본 발명의 실시예는 패드부와 마이크 사이에 청진기 원리 기반의 증폭부를 구비하여, 음파 진동 신호가 마이크에 입력되기 전에 노이즈는 증폭시키지 않고 입력신호만 증폭시키도록 하는 음파 진동 증폭 기반 사용자 입력 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 실시예에 따른 음파 진동 증폭 기반 사용자 입력 장치는, 사용자의 음파 진동이 입력되는 패드부; 패드부를 통해 입력된 음파 진동을 밀어내는 멤브레인; 상기 멤브레인의 하부에 연결되어 상기 멤브레인을 통해 전달되는 음파 진동이 통과하는 관; 상기 관 주변의 압력을 측정하는 제 1 압력센서; 상기 관의 출구쪽의 압력을 측정하는 제 2 압력센서; 및 상기 제 1 압력센서의 출력신호와 상기 제 2 압력센서의 출력신호를 비교하는 비교부를 포함한다.

상기 관은 상기 멤브레인의 폭보다 좁은 폭을 가지고, 상기 패드부는 상기 멤브레인과 일체형으로 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 음파 진동 증폭 기반 사용자 입력 시스템은 사용자에 의해 음파 진동이 입력되면 청진기 원리에 의해 상기 음파 진동을 증폭시키는 사용자 입력부; 상기 사용자 입력부에 의해 증폭된 음파 진동을 전기신호로 변환하는 마이크; 상기 마이크를 통해 수신한 전기신호를 디지털 신호로 변환하는 신호 변환부; 상기 디지털 신호를 분석하는 신호 처리부; 및 상기 신호처리부의 분석결과에 따라 차량 내 전장품을 제어하는 제어신호를 생성하는 제어부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 신호처리부는, 상기 디지털 신호에 의해 진동 횟수, 진동 패턴 중 어느 하나를 분석할 수 있다.

상기 사용자 입력부는, 사용자의 음파 진동이 입력되는 패드부; 패드부를 통해 입력된 음파 진동을 밀어내는 멤브레인; 상기 멤브레인의 하부에 연결되어 상기 멤브레인을 통해 전달되는 음파 진동이 통과하는 관; 상기 관 주변의 압력을 측정하는 제 1 압력센서; 상기 관의 출구쪽의 압력을 측정하는 제 2 압력센서; 및 상기 제 1 압력센서의 출력신호와 상기 제 2 압력센서의 출력신호를 비교하는 비교부를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 음파 진동 증폭 기반 사용자 입력 방법은 사용자 입력부를 통해 음파 진동이 입력되면, 청진기 원리로 상기 음파 진동을 증폭하는 단계; 상기 증폭된 음파 진동을 전기 신호로 변환하는 단계; 상기 전기 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계; 상기 디지털 신호를 분석하는 단계; 및 상기 분석결과에 따라 차량 내 전장품을 제어하기 위한 제어신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 음파 진동을 증폭하는 단계는, 패드부를 통해 입력된 음파 진동이 멤브레인을 통과하여 상기 멤브레인 하부에 연결된 관을 통해 이동하고, 상기 관의 끝단과 상기 관의 주변 압력차이를 산출할 수 있다.

본 기술은 터치 패드에 있어서 마이크의 감도를 낮추지 않고 노이즈를 저감하여 입력신호의 인식 성능을 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 음파 진동 증폭 기반 사용자 입력 시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1의 사용자 입력부를 상세 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 음파 진동 증폭 기반 사용자 입력 방법을 나타내는 순서도이다.

이하 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하기로 한다.

이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 실시예들을 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 음파 진동 증폭 기반 사용자 입력 시스템의 구성도이다.

본 발명의 실시예에 따른 음파 진동 증폭 기반 사용자 입력 시스템은, 사용자 입력장치(110), 마이크(120), 신호변환부(130), 신호처리부(140), 제어부(150), 전장품(160)을 구비한다.

사용자 입력부(110)는 사용자로부터 두드림 등의 입력을 받으면 이를 청진기 원리로 증폭한다. 이때, 청진기 원리는 추후 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.

마이크(120)는 사용자 입력부(110)로부터 입력되는 음파 진동을 전기신호로 변환한다.

신호변환부(130)는 마이크(120)로부터 입력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다.

신호처리부(140)는 신호변환부(130)에서 변환된 디지털 신호를 이용하여 음파의 성질, 두드림 횟수, 패턴 등을 분석한다.

제어부(150)는 신호처리부(140)에서 분석된 결과를 이용하여 전장품(160)들 각각에 대한 차량 시스템 제어 신호를 생성한다.

전장품(160) 제어부(150)의 제어신호에 따라 구동되는데, 헤드유닛부(161), 오디오(162), 네비게이션(163), 윈도우(164)를 포함할 수 있다.

즉 사용자가 사용자 입력부(110)를 통해 미리 정한 두드림 횟수, 패턴 등을 입력하면 신호처리부(140)가 전장품(160) 중 어느 것을 제어하고 자 하는 것인지 사용자의 의도를 파악하고 제어부(150)가 사용자 의도에 따른 제어신호를 생성하여 전송하면 해당 전장품이 구동된다.

예를 들어, 두드림을 두 번 하면 오디오(162)를 온(ON) 시키는 것으로 정해져 있는 경우, 사용자 입력부(110)에 사용자가 두드림 두 번을 행하면 신호처리부(140)가 이를 인식하고 제어부(150)에 알리면 제어부(150)가 오디오(162)로 온 시키라는 제어신호를 전송한다.

이하, 도 2를 참조하여 도 1의 사용자 입력부(110)의 구성 및 원리를 구체적으로 설명하기로 한다.

사용자 입력부(110)는 도 2에 도시된 바와 같이, 패드부(111), 멤브레인(112), 관(114), 압력센서(115, 116), 비교부(117)를 구비한다.

패드부(111)는 사용자로부터 음파진동(두드림 등)을 입력받는다.

멤브레인(112)은 패드부(111)와 일체화되어 패드부(111)를 통해 입력되는 음파 진동을 관(114)으로 밀어낸다.

관(114)은 멤브레인(112)의 하부쪽에 연결되며, 그 폭이 멤브레인(112)의 폭보다 좁게 형성된다. 이때, 음파 진동은 매질이 아닌 관(114) 내의 공기중을 통해 전달됨으로써 노이즈에 강하게 된다.

압력센서(115) 관(114)의 측벽에 설치되어 관(114) 주변의 압력을 측정하고, 압력센서(116)는 관(114)의 끝단에 구비되어 관(114)의 끝단의 압력을 측정한다.

비교부(117)는 압력센서(115)의 출력신호와 압력센서(116)의 출력신호를 비교하여 압력차이를 산출한다.

이러한 사용자 입력부(110)의 구동 방법을 설명하면 아래와 같다.

먼저, 패드부(111)에 사용자가 두드림을 입력하면 멤브레인(112)이 움직인다. 즉, 공기의 경우 압축성이기는 하나 두드림처럼 작은 압력이 걸리는 경우 비압축성으로 볼 수 있으며, 비압축성인 경우 유량 보존의 법칙이 성립된다.

이에, 넓은 부피를 가지는 맴브레인(112)에 붙어 있는 패드부(111)에 작은 두드림 입력이 있는 경우에도 동일한 부피의 공기가 좁은 관(114)을 통해서 나가려면 움직임이 커지게 된다.

이처럼 유체가 근사적으로 비압축되는 환경에서 많이 움직이는 것은 유속의 증가를 의미하고, 유속의 증가는 동적압력(dynamic pressure)의 증가를 가져온다. 즉, 유체가 흐르는 관의 단면적이 변하더라도 유체의 전체 압력은 일정하게 된다. 단면적이 좁으면 유체의 속도가 빠르고 동적 압력이 정적 압력(static pressure)보다 크게 된다. 반대로 단면적이 넓으면 정적 압력이 동적 압력보다 크게 된다.

이에, 정적 압력과 동적 압력의 차이값을 구하면 신호 강도는 결과적으로 더욱 증가하게 되고, 강도가 증가된 신호를 인식함으로써 노이즈의 증가없이 신호의 인식률이 향상된다.

이와 같이, 본 발명은 청진기 원리를 가지는 사용자 입력부(110)를 통해 매질이 아닌 공기를 통해 음파 진동을 증폭시킴으로써, 노이즈는 증폭시키지 않으면서 음파 진동만 증폭시킬 수 있도록 한다.

이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 음파 진동 증폭 기반 사용자 입력 방법을 설명하기로 한다.

사용자 입력부(111)에 사용자가 두드림을 통해 음파 진동이 입력되면(S101), 멤브레인(112)을 통해 음파진동이 좁은 관(114)으로 이동하게 되고 압력값의 차이에 의해 신호가 증폭된다(S102). 즉, 넓은 부피를 가지는 맴브레인(112)에 붙어 있는 패드부(111)에 작은 두드림 입력이 있는 경우에도 동일한 부피의 공기가 좁은 관(114)을 통해서 나가려면 움직임이 커지게 되고, 유속이 증가하게 되어 동적 압력이 높아지게 된다. 이에, 동적 압력과 정적 압력의 차이값을 구하면 신호가 증폭된다.

그 후, 증폭된 신호가 마이크(120)에 입력되면 마이크(120)에서 전기신호로 변환되고(S103), 변환된 전기신호는 신호변환부(130)에서 디지털신호로 변환되어 신호처리부(140)로 전달된다(S104).

이에, 신호처리부(140)는 디지털신호로부터 음파의 성질, 두드림 횟수, 패턴 등을 분석하는 신호처리를 수행하고(S105), 신호 처리 분석 결과에 따라 전장품(160)들 각각에 대한 차량 시스템 제어 신호를 생성한다.

이와 같이, 본 발명은 작은 신호를 크게 증폭시키는 청진기 구조를 구비하는 사용자 입력부(110)를 통해 매질이 아닌 공기를 통해 음파 진동을 증폭시킴으로써, 노이즈는 증폭시키지 않으면서 음파 진동만 증폭시킬 수 있도록 한다.

상술한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

110 : 사용자 입력부 120 : 마이크
130 : 신호변환부 140 : 신호 처리부
150 : 제어부 161 : 헤드유닛부
162 : 오디오 163 : 네비게이션
164 : 윈도우 111 : 패드부
112 : 멤브레인 114 : 관
115, 116: 압력센서 117 : 비교부

Claims (10)

1. 사용자의 음파 진동이 입력되는 패드부;
   패드부를 통해 입력된 음파 진동을 밀어내는 멤브레인;
   상기 멤브레인의 하부에 연결되어 상기 멤브레인을 통해 전달되는 음파 진동이 통과하는 관;
   상기 관 주변의 압력을 측정하는 제 1 압력센서;
   상기 관의 출구쪽의 압력을 측정하는 제 2 압력센서; 및
   상기 제 1 압력센서의 출력신호와 상기 제 2 압력센서의 출력신호를 비교하는 비교부
   를 포함하는 음파 진동 증폭 기반 사용자 입력 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 관은 상기 멤브레인의 폭보다 좁은 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 음파 진동 증폭 기반 사용자 입력 장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 패드부는 상기 멤브레인과 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 음파 진동 증폭 기반 사용자 입력 장치.
4. 사용자에 의해 음파 진동이 입력되면 청진기 원리에 의해 상기 음파 진동을 증폭시키는 사용자 입력부;
   상기 사용자 입력부에 의해 증폭된 음파 진동을 전기신호로 변환하는 마이크;
   상기 마이크를 통해 수신한 전기신호를 디지털 신호로 변환하는 신호 변환부;
   상기 디지털 신호를 분석하는 신호 처리부; 및
   상기 신호처리부의 분석결과에 따라 차량 내 전장품을 제어하는 제어신호를 생성하는 제어부
   를 포함하는 음파 진동 증폭 기반 사용자 입력 시스템.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 신호처리부는,
   상기 디지털 신호에 의해 진동 횟수, 진동 패턴 중 어느 하나를 분석하는 것을 특징으로 하는 음파 진동 증폭 기반 사용자 입력 시스템.
6. 청구항 4에 있어서,
   상기 사용자 입력부는,
   사용자의 음파 진동이 입력되는 패드부;
   패드부를 통해 입력된 음파 진동을 밀어내는 멤브레인;
   상기 멤브레인의 하부에 연결되어 상기 멤브레인을 통해 전달되는 음파 진동이 통과하는 관;
   상기 관 주변의 압력을 측정하는 제 1 압력센서;
   상기 관의 출구쪽의 압력을 측정하는 제 2 압력센서; 및
   상기 제 1 압력센서의 출력신호와 상기 제 2 압력센서의 출력신호를 비교하는 비교부
   를 포함하는 음파 진동 증폭 기반 사용자 입력 시스템.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 관은 상기 멤브레인의 폭보다 좁은 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 음파 진동 증폭 기반 사용자 입력 시스템.
8. 청구항 6에 있어서,
   상기 패드부는 상기 멤브레인과 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 음파 진동 증폭 기반 사용자 입력 시스템.
9. 사용자 입력부를 통해 음파 진동이 입력되면, 청진기 원리로 상기 음파 진동을 증폭하는 단계;
   상기 증폭된 음파 진동을 전기 신호로 변환하는 단계;
   상기 전기 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계;
   상기 디지털 신호를 분석하는 단계; 및
   상기 분석결과에 따라 차량 내 전장품을 제어하기 위한 제어신호를 생성하는 단계
   를 포함하는 음파 진동 증폭 기반 사용자 입력 방법.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 음파 진동을 증폭하는 단계는,
    패드부를 통해 입력된 음파 진동이 멤브레인을 통과하여 상기 멤브레인 하부에 연결된 관을 통해 이동하고, 상기 관의 끝단과 상기 관의 주변 압력차이를 산출하는 것을 특징으로 하는 음파 진동 증폭 기반 사용자 입력 방법.
    
    
    

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