KR101801608B1 - 쿠션에 구비되는 마커의 이미지처리를 이용하는 입력장치 및 이를 포함한 컴퓨팅장치를 위한 입력시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 내부에 공기가 충진되어 있는 쿠션을 구비하는 쿠션부, 상기 쿠션 내부 일면에 소정의 방식으로 배열되어 설치되는 복수개의 마커, 상기 쿠션에 대한 사용자입력에 대응하여 변화하는 상기 복수개의 마커의 촬영이미지로서의 마커이미지를 수집하는 촬상부, 상기 마커이미지를 처리하여 사용자입력패턴을 판단 및 결정하는 기능을 수행하고, 출력신호를 생성하는 프로세서를 포함하는 프로세서부를 포함하여 이루어지는 입력장치에 관한 것으로, 부드러운 소재로 되는 쿠션을 이용하므로, 촉감 등의 감성품질을 증대시킬 수 있고, 다양한 패턴의 사용자입력을 처리하는 구성을 낮은 비용으로 구현할 수 있다는 장점이 있다.

Description

쿠션에 구비되는 마커의 이미지처리를 이용하는 입력장치 및 이를 포함한 컴퓨팅장치를 위한 입력시스템{A input device using processing of markers’ image installed on a cushion’s surface}

본 발명은, 쿠션에 구비되는 복수개의 마커의 이미지처리를 이용하는 입력장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 쿠션 표면에 입력되는 사용자입력에 대응하여 변화하는 마커이미지의 변화를 촬상부에 의해 기록 및 처리하고, 그 결과를 사용자입력패턴의 판단 및 결정에 활용하는 입력장치에 관한 것으로, 부드러운 소재로 되는 쿠션을 이용하므로, 촉감 등의 감성품질을 증대시킬 수 있고, 다양한 패턴의 사용자입력을 처리하는 구성을 낮은 비용으로 구현할 수 있다는 장점이 있다.

현재 통상적으로 사용되는 입력장치로는, 마우스, 키보드, 터치패드, 트랙볼 등이 있으며, 이들은, 사용자가 해당 장치의 케이싱 및 주요부위를 적절한 힘으로 파지 또는 접촉하여 이동 및 클릭하여야 하는 등 사용자에게 다소 정교한 동작을 요구하고 있다.

그러나, 장애인이나 어린이, 노인의 경우, 상기와 같은 구성을 갖는 입력장치를 사용하는데 필요한 정교한 동작을 형성하는 것이 어렵거나 불가능할 수 있다. 그러나 최근 이러한 사용자들도 쉽게 활용가능한 입력장치 등의 개발이 이루어지고 있으나, 음성인식 등의 고도한 기술을 이용하거나, 특수한 구조를 채택하는 것이 일반적이어서, 대부분 생산원가가 높은 것이 일반적이다.

대한민국 등록특허공보 10-0616331호(발명의 명칭 : 장애인을 위한 스위치 마우스, 이하 종래기술1 이라 한다.)에서는, 움직임에 따라서 클릭포인트를 지정하고 지정된 포인트에 사용자의 클릭스위치의 선택에 따라 해당 포인트를 클릭 지정

동작하는 유무선 마우스에 있어서, 사용자의 접촉유무에 따라 스위치클릭신호를 발생시키는 스위치수단과, 사용자가 마우스모드와 스위치모드를 선택적으로 사용할 수 있도록 마우스의 본체 외부 소정의 위치에 구성되는 모드선택수단과, 모드선택수단에 의해 선택된 모드에 따라 마우스 또는 스위치로 동작제어하는 제어수단을 포함하여 구성되며, 상기 스위치회로는 마우스의 본체 외부 상면에 설치되며 인체의 접촉을 감지하기위한 감지수단과, 감지수단의 감지결과에 따라 스위치 클릭신호를 발생시키는 클릭신호발생수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 장애인을 위한 스위치마우스가 개시되어 있다.

KR 10-0616331 B1

종래기술1은, 움직임에 따라 클릭포인트를 지정하고, 지정된 포인트에 사용자의 클릭스위치의 선택에 따라 해당 포인트를 클릭 지정 동작하는 특정 패턴의 입력만 처리할 수 있어, 다양한 패턴의 입력을 처리가 불가능하다는 제1문제점, 마우스모드가 아닌 스위치모드로 사용하더라도 마우스의 본체를 소정의 방식으로 파지해야 하므로, 사용자의 범위가 상당히 제한될 수 밖에 없다는 제2문제점, 일반적인 마우스와 같은 케이스를 채택하고 있으므로, 촉감 등 감성품질의 증대를 꾀할 수 없다는 제3문제점을 갖는다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출되는 본 발명은, 사용자입력을 입력받아 처리하는 기능을 구비하고, 내부에 공기가 충진되어 있는 쿠션을 구비하는 쿠션부, 상기 쿠션 내부 일면에 소정의 방식으로 배열되어 설치되는 복수개의 마커,

상기 쿠션에 대한 사용자입력에 대응하여 변화하는 상기 복수개의 마커의 촬영이미지로서의 마커이미지를 수집하는 촬상부, 상기 마커이미지를 처리하여 사용자입력패턴을 판단 및 결정하는 기능을 수행하는 프로세서를 포함하는 프로세서부를 포함하여 이루어지는 입력장치를 제공한다.

또한, 상기 프로세서부에 의한 상기 사용자입력패턴의 판단은, 상기 마커이미지의 시간에 따른 변화를 처리하여 수행할 수 있다.

또한, 프로세서부에 의한 상기 사용자입력패턴의 판단은, 상기 복수개의 마커 각각의 이미지의 크기 또는 모양의 변화패턴을 인식하여 수행될 수 있다.

또한, 상기 사용자입력은, 사용자가 상기 쿠션의 상면의 소정의 누름위치를 누르거나 누름해제하는 것을 포함하는 누름패턴이고, 상기 프로세서부는 상기 누름패턴에 관한 누름신호를 생성하는 기능을 더 포함할 수 있다.

또한, 소정의 누름위치는, 상기 쿠션의 상면을 소정의 패턴으로 구획하여 결정되는 하나 이상의 영역 각각에 형성될 수 있다.

또한, 상기 프로세서부는, 상기 소정의 누름위치를 누르는 힘의 크기를 반영하여 상기 사용자입력패턴을 판단할 수 있다.

또한, 상기 사용자입력은, 사용자가 상기 쿠션의 상면의 일부위를 누른 상태에서 임의의 경로를 따라 이동하는 것을 포함하는 이동패턴이고, 상기 프로세서부는 상기 이동패턴에 관한 이동패턴신호를 생성하는 기능을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 촬상부는, 상기 복수개의 마커의 설치 영역에 조명을 제공하는 조명부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 촬상부는, 상기 쿠션의 내부에 설치될 수 있다.

또한, 상기 사용자입력은 각각 소정의 형상을 갖는 복수개의 제스처패턴 중 하나에 대응하고, 상기 프로세서부는, 상기 복수개의 제스처패턴으로 구성되는 제스처패턴세트를 저장하는 저장부를 더 구비하고, 상기 사용자입력과 상기 제스처패턴세트를 대비하여 상기 사용자입력패턴을 판단 및 결정할 수 있다.

또한, 상기 마커이미지의 처리의 조건을 설정하고 저장하는 설정조건부를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 컴퓨팅장치를 위한 입력시스템은, 본 발명의 입력장치를 포함하여 이루어지고, 사용자입력을 입력받고 처리하는 기능을 구비하며, 상기 프로세서부로부터 상기 사용자입력패턴에 대응하는 출력신호를 수신 및 처리하여 상기 컴퓨팅장치를 위한 작동신호를 생성하는 제어부를 포함하여 이루어질 수 있다.

또한, 상기 작동신호는, 상기 컴퓨팅장치에 대한 표시장치에 대하여 포인터 기능의 수행을 목적으로 할 수 있다.

본 발명은, 클릭, 누름, 이동 등 다양한 사용자입력을 인식, 판단하여 처리할 수 있다는 제1효과, 부드러운 소재를 사용하여 촉감, 질감 등 감성품질을 증대시킬 수 있다는 제2효과, 파지 등의 복잡한 동작이 필요없이, 누름, 이동 등의 사용자입력을 구현할 수 있어 장애인, 환자, 유아 등 정교한 거동이 어려운 사용자에게도 적용할 수 있다는 제3효과, 기존의 마우스가 수행하는 표시장치에 대한 포인터기능뿐만 아니라, 로봇, 이동장치, 경고등 등 다양한 장치 또는 기구 등을 제어하는데 활용할 수 있도록 확장 응용될 수 있다는 제4효과, 부드러운 천소재 및 저사양의 이미지센서 등을 주요구성요소로 하여 저가로 구현할 수 있다는 제5효과, 사용자의 상황에 따라 다양한 형상으로 쿠션부를 커스터마이징할 수 있다는 제6효과, 장시간 사용해도 손목에 대한 부담이 없다는 제7효과를 갖는다.

도 1은, 본 발명의 입력장치의 일실시예의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는, 본 발명의 입력장치의 일실시예의 구성을 나타내는 측단면도이다.
도 3은, 본 발명의 입력장치의 일실시예의 구성을 나타내는 저면도이다.
도 4는, 본 발명의 입력장치에 대한 누름의 사용자입력 및 이에 대응하는 마커이미지의 일실시예를 나타내는 설명도이다.
도 5는, 본 발명의 입력장치에 대한 이동의 사용자입력 및 이에 대응하는 마커이미지의 일실시예를 나타내는 설명도이다.
도 6은, 본 발명의 쿠션의 상면을 소정의 패턴으로 구획하여 설정되는 누름위치의 설정의 일실시예를 나타내는 설명도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 "직접 접속되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1을 참조할 때, 본 발명은, 내부에 공기가 충진되어 있는 쿠션을 구비하는 쿠션부, 상기 쿠션 내부 일면에 소정의 방식으로 배열되어 설치되는 복수개의 마커, 상기 쿠션에 대한 사용자입력에 대응하여 변화하는 상기 복수개의 마커의 촬영이미지로서의 마커이미지를 수집하는 촬상부, 상기 마커이미지를 처리하여 사용자입력패턴을 판단 및 결정하는 기능을 수행하는 프로세서를 포함하는 프로세서부를 주요 구성요소로 갖는다.

이하, 각 구성요소별로 상술하기로 한다.

본 발명에서의 사용자입력은 누름, 누름해제 및 이동 중 적어도 하나 이상을 포함한다.

도 4를 참조하여 볼 때, 누름의 경우, 누르는 압력, 누름을 유지하는 시간을 한정하는 것은 아니며, 이러한 파라미터의 구체적인 값은, 후술하는 쿠션의 구체적인 구성 및 본 발명이 사용되는 응용예에 따라 다르게 결정될 수 있음은 물론이다.

누름해제의 경우, 누름해제에 소요되는 시간 등을 특정한 범위내로 한정할 것은 아니며, 후술하는 쿠션의 구체적인 구성 및 본 발명이 사용되는 응용예에 따라 다르게 결정될 수 있다. 나아가, 소정의 시간동안 누름이 발생하고, 이후 즉시 누름해제가 발생하는 경우, 이를 클릭이라고 칭할 수 있다.

도 5를 참조할 때, 이동은, 사용자가 누름의 상태를 유지하면서, 쿠션의 표면의 제1지점에서부터 제2지점으로 움직이는 것을 의미하는데, 움직이는 경로는 특정한 것에 한정되지 않으며, 직선, 곡선을 포함할 수 있으며, 곡선도, 원, 타원, 호, 스플라인 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정할 것은 아니다.

다만, 후술하는 바와 같이, 누름, 누름해제, 이동 등의 사용자입력의 패턴의 실시예는, 복수개의 마커 각각의 이미지의 크기 또는 모양의 변화의 유형을 고찰하고, 그룹핑하여 부여한 패턴 명칭인 것며, 상기와 같은 예시적인 패턴으로 그룹핑될 수 없는 패턴에 대하여, 본 발명에서 배제할 의도가 전혀 없음은 분명하다.

도 2 및 도3을 참조하여 볼 때, 쿠션은 내부에 공기가 주입되어 있고, 소정의 형상을 가지도록 성형된다. 이러한 형상은 사용자가 손 또는 발 등을 쿠션 위에 올려놓고, 사용자입력을 발생시키는 것이 가능하기만 하면, 특정한 형상으로 한정될 필요는 없다. 또한, 쿠션의 크기는 손, 발 기타 사용자의 신체 부위의 사이즈에 맞도록 결정되어야 한다. 그리고, 쿠션의 재질의 결정에 있어서는, 표면이 너무 거칠거나, 너무 미끄러운 재질인 경우, 사용자입력의 생성과정에서 사용자가 불편하거나, 사용자입력이 제대로 생성되지 않을 수 있음을 감안하여야 한다. 나아가, 사용자의 편의성뿐만 아니라, 촉감 등의 감성품질을 충족할 수 있도록 그 소재를 결정하여야 한다. 그리고, 쿠션의 소재는 신축성이 있을 수 있다. 또한, 쿠션은, 빛을 일정 정도 이상 투과될 수 있는 소재를 사용하는 것이 바람직하지만, 불투명한 소재로 되는 것을 배제하지는 않는데, 이런 경우, 촬상부에 조명부가 더 구비되어야 하며, 이에 관하여는 후술하기로 한다.

다만, 쿠션은, 공기가 주입된 입체형상일 것을 반드시 요청하지는 않는데, 일례로, 부드러운 천소재로 되고, 사용자입력에 따라 변화할 수 있도록, 가장자리가 고정되는 면을 포함하도록 구성할 수 있을 것이다. 또한 쿠션은 소정의 기판에 고정될 수 있다.이때의 기판은 투명하게 이루어지는 것이 바람직할 것이다.

쿠션의 내부에는 복수개의 마커가 설치된다. 복수개의 마커는, 쿠션에 사용자입력이 사용자에 대해 발생되면, 변형되는 쿠션의 표면에 따라 변화하도록 되어야 하므로, 쿠션의 상면에 부착되는 것이 바람직하나, 쿠션의 측면 등 기타 부위에 형성되는 것을 배제하지는 않는다. 또한, 쿠션의 이면(안쪽면)에 설치되는 것이 바람직한데, 표면(겉면)에 설치되는 경우, 사용자의 사용과정에서 쿠션으로부터 탈락되는 등의 문제가 생길 수 있기 때문이다.

도 3을 참조할 때, 복수개의 마커 각각의 형상은 원형, 타원형, 정사각형 등 다양한 형상으로 구성할 수 있으며, 그 두께도 특정한 범위로 한정할 필요가 없다. 복수개의 마커는 사용자입력의 다양한 패턴을 인식할 수 있도록, 쿠션의 상면 면적 또는 그보다 작은 면적에 걸쳐 설치하는 것을 고려할 수 있다. 물론, 사용자입력의 패턴이 단순 누름/누름해제 등 간단한 패턴으로 한정되는 경우, 하나 또는 두 개의 마커로도 충분할 수도 있음은 물론이다. 이 때, 복수개의 마커 전체의 개수는, 마커 각각의 크기 및 마커 각각 사이의 설치간격을 고려하여 결정하여야 할 것인데, 마커 각각의 크기가 작아지거나, 마커 각각 사이의 설치간격이 작아지면 더 많은 개수의 마커가 설치되어야 할 것이다.

복수개의 마커는, 쿠션에 사용자입력이 발생할 때, 변형되는 쿠션의 표면 형상에 따라 연동되어 기준위치에 대한 위치(절대위치) 및 자세가 달라지게 된다. 상기 자세는, 수평면에 대한 각도 및 기울어져 바라보는 방향을 포함하는 개념이다. 다만, 사용자입력이 발생하더라도, 마커 각각의 형상이나 크기는 달라지지는 않는다.

복수개의 마커의 설치 패턴은, 소정의 개수의 행과 열을 갖고, 행과 행, 열과 열 사이의 간격을 동일하게 하거나, 동심원의 배열 등 다양한 패턴을 모두 고려할 수 있다. 다만, 복수개의 마커의 설치 패턴에 따라, 후술하는 바와 같이 프로세서부의 마커이미지의 처리 알고리즘이 달라져야 함은 자명하다.

도 3을 참조할 때, 촬상부는, 상기 쿠션에 대한 사용자입력에 대응하여 변화하는 상기 복수개의 마커의 촬영이미지로서의 마커이미지를 촬영하고, 수집하는 기능을 수행한다. 여기서의 마커이미지는 복수개의 마커 전체의 이미지를 의미하며, 마커이미지라는 용어는, 마커 각각의 이미지와는 구별하여 사용하기로 한다. 촬상부는, 촬영한 이미지를 디지털이미지로 변환하는 기능을 더 수행할 수 있고, CCD 등의 소자로 될 수 있으나, 이러한 예에 한정할 것은 아니다. 요구되는 해상도는, 특정범위로 한정할 필요는 없으나, 사용자입력이 발생함에 따른 마커이미지의 변화를 식별할 수 있을 정도의 최소해상도를 갖출 필요가 있다. 또한, 복수개의 마커의 설치 영역에 조명을 제공하는 조명부를 더 포함할 수 있는데, 쿠션이 빛을 투과하는 소재로 되는 경우에도, 어두운 환경에서 본 발명의 입력장치를 사용하는 경우, 적외선카메라 등을 사용하는 등의 특수한 경우가 아니면, 마커이미지의 변화를 식별할 수 없으므로, 이러한 경우를 대비하기 위해서는, 조명부를 필수적으로 구비해야 할 수도 있다. 조명부는 LED램프 등으로 되고, 사용자입력이 소정의 시간을 초과하여 발생하지 않는 경우, 자동으로 소등되는 등의 구성을 채택할 수도 있을 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 촬상부는, 상기 쿠션의 내부에 설치될 수도 있고, 쿠션의 외부에 설치될 수도 있으나, 후자의 경우, 촬상부와 복수개의 패턴 사이에는 일정 수준 이상의 불투명한 구성요소가 위치하거나, 외부요소가 게재되어서는 안될 것임은 분명하다.

도 1을 참조하여, 프로세서부는, 마커이미지를 처리하여 사용자입력패턴을 판단 및 결정하는 기능을 수행한다. 사용자입력이 발생하면, 쿠션의 표면 형상을 연속적으로 변화시키게 되는데, 촬상부는, 시간에 따라 계속 변화하는 마커이미지를 획득할 수 있게 된다.

프로세서부에 의한 사용자입력패턴의 판단은, 상기 복수개의 마커 각각의 이미지의 크기 또는 모양의 변화패턴을 인식하여 수행된다. 일례로, 누름의 사용자입력이 발생하는 경우, 촬영부의 시점에서는 복수개의 마커 중 일부의 이미지가 초기상태의 이미지와 대비하였을 때, 그 크기나 모양의 차원에서 차이가 발생하게 될 것이며, 구체적으로는, 초기상태의 이미지가 소정의 반지름을 갖는 원형인 경우에, 누름의 사용자입력 시, 일부 마커는 반지름이 커지거나, 타원형의 모양으로 변형될 것이다. 다른 일례로, 누름해제의 사용자입력이 발생하면, 크기와 형상의 측면에서 변화되었던 마커 각각의 이미지는 초기상태의 이미지로 복원될 것이다. 또 다른 일례로, 이동(누름의 상태를 유지한 상태를 전제로 함)의 사용자입력이 발생하면, 이동의 경로에 따라, 해당 경로의 아래에 위치한 마커들 및 이러한 마커들의 주위에 설치되어 있는 마커들의 이미지의 형상 및 크기는 변화하게 되는데, 이는 이동의 사용자입력에 있어, 제1시각(t1)에서 눌려졌던 부분은 제2시각(t2)에서는 복원되고, t1에서 초기상태였던 부분은 t2에서는 눌려지게 될 수 있다는 것이다.

프로세서부는, 마커이미지의 시간에 따른 변화를 처리하여, 사용자입력패턴의 판단 및 결정을 수행할 수 있다. 복수 개의 마커의 이미지로서의 마커이미지를 고려한다면, t1으로부터 t2까지의 시간동안 이동의 사용자입력이 발생하는 경우, t1에서의 마커이미지와 t2에서의 마커이미지는 차이가 존재할 수 밖에 없으며, 이를 처리하면, 이동의 방향, 속도 등을 계산할 수 있을 것이다.

일례로, 이동은, 사용자가 누름의 상태를 유지하면서, 쿠션의 표면의 제1지점에서부터 제2지점으로 움직이는 것을 의미하는데, t1으로부터 t2까지의 시간동안 제1지점에서부터 제2지점으로 이동이 발생하였다면, t1시점에서는 제1지점 주변의 마커의 이미지의 크기가 커지고, t2시점에서는 제2지점 주변의 마커의 이미지의 크기가 커지게 될 것인데, 제1지점 주변의 마커 중 t1시점에서 그 이미지 크기가 가장 커진 것과 제2지점 주변의 마커 중 t2시점에서 그 이미지 크기가 가장 커진 것을 선택하고, 이러한 두 마커의 중심점을 연결하는 선을 찾아낼 수 있으며, 이러한 선이 바로 t1에서 t2의 시간동안 이동입력의 패스(path)로 간주할 수 있다는 것이다. 물론 이러한 실시예에 한정할 것은 아니며, 이동의 사용자입력을 처리하는 다양한 알고리즘을 고려할 수 있다.

다른 예로서, 누름입력의 경우, t1으로부터 t2까지의 제3지점에 발생하였다면, t1시점 및 직후에는 제3지점 주변의 마커의 이미지의 크기가 점차적으로 커지고, t2시점에 가까워질수록 제3지점 주변의 마커의 이미지의 크기가 점차적으로 작아지게 될 것인데, 이렇게 소정의 시간동안 하나의 영역에 포함된 마커들의 이미지 크기의 변화가 발생한다면, 프로세서는 이를 누름입력이 발생한 것으로 판단할 수 있으며, 마커의 이미지 크기의 변화속도 및 변화량을 측정하여 누름입력의 크기 또는 누름입력의 속도를 연산할 수 있다. 그러나, 누름입력의 처리에 있어 이와 같은 실시예에 한정할 것이 아님은 당연하다.

제3지점 주변의 마커 중 t1시점에서 그 이미지 크기가 가장 커진 것과 제2지점 주변의 마커 중 t2시점에서 그 이미지 크기가 가장 커진 것을 선택하고, 이러한 두 마커의 중심점을 연결하는 선을 찾아낼 수 있으며, 이러한 선이 바로 t1에서 t2의 시간동안 이동입력의 패스(path)로 간주할 수 있다는 것이다.

나아가, 본 발명의 프로세서부의 출력을 입력으로서 받아들이는 장치에 따라, 이동의 방향을 벡터분석하여, x축 및 y축 좌표계를 이용하여 계산 및 표시하거나, 극좌표계를 적용, 원점으로부터의 거리(r) 및 각도(θ) 등을 이용하여 계산 및 표시할 수 있으나, 이러한 예에 한정할 것은 아니다. 이러한 좌표계의 적용 문제는, 이동 등의 사용자입력과 관련하여, 위치뿐만 아니라 이동 관련 속도 또는 가속도 등의 표현에 있어서도 모두 적용됨은 물론이다.

본 발명에 있어, 사용자입력패턴은, 프로세서부에 의해 판단되어 생성된 응용정보로서, 발생한 사용자입력이 누름, 누름해제, 이동 또는 이들의 조합에 해당하는지를 판단하고, 나아가, 이동의 방향, 속도 등을 포함한 개념으로 사용하기로 한다. 사용자입력패턴은, 특히 후술하는 바와 같이, 이러한 사용자입력패턴에 따라, 본 발명의 입력장치가 적용되는 어플리케이션에 발생하는 기능 등을 결정하게 되는 파라미터로서 작용할 수 있으므로 중요한 의미를 갖는다. 또한, 이동의 사용자입력의 경우, 이동의 방향 또는 속도 등은, 본 발명의 입력장치가 컴퓨터 등의 어플리케이션에 주변장치로서 적용될 때는, 표시장치의 화면 상에 포인터 등으로 나타나도록 하는 기능을 갖도록 구성되는 경우에 있어 의미를 갖게 될 것이나, 다른 어플리케이션에 적용되는 경우에는 다른 의미를 갖게 될 수 있음은 물론이다.

프로세서부는, 상기와 같이 사용자입력패턴을 판단하고, 그 결과를 다양하게 활용할 수 있으며, 특히 사용자입력패턴에 관한 정보를 담아 출력신호를 생성하고, 이를 다양한 외부장치 등에 제공할 수 있다. 이 때, 외부장치 등에 제공되는 출력신호는 전기신호일 수 있는데, 이에 한정되지는 않으며, 출력신호의 종류로는, 누름패턴의 사용자입력에 관한 누름신호 또는 이동패턴의 사용자입력에 관한 이동패턴신호일 수 있으나 다른 패턴의 사용자입력에 관한 신호일 수 있음을 배제하지 않는다. 누름신호의 경우, 누름의 사용자입력이 발생한 위치 및 누름이 지속되고 있는 시간에 대한 정보를 포함할 수 있다. 나아가, 누름과 누름해제를 조합하여 이루어지는 클릭을 사용자입력의 한 패턴으로 고려하는 경우에는, 누름해제가 발생한 시점에 클릭신호를 발생시킬 수 있으며, 이때 클릭신호에는 누르고 있었던 시간 등의 정보가 포함될 수 있을 것이나 이러한 정보에 한정할 것은 아니다.

도 5를 참조하여 볼 때, 이동패턴신호(이동신호)의 경우, t1, t2, t3, .. 등 소정의 간격을 갖는 각 시각에서의 위치에 관한 정보를 모두 포함할 수 있고, 추가로, 이동 속도 및 이동 방향 등의 계산 결과를 포함할 수 있을 것이다. 물론, 이동 방향 등의 정보는 극좌표계 또는 직교좌표계로 표시하는 등 다양한 기준좌표계를 이용하여 표시할 수 있다.

도 4를 참조할 때, 누름신호의 경우, 누름이 발생한 위치(누름위치)가 중요한 의미를 가짐은 전술한 바와 같다. 이때, 쿠션의 상면을 소정의 패턴으로 구획하여 결정되는 하나 이상의 영역 각각에 누름위치를 사전설정해 둘 수 있다. 일례로, 쿠션을 4등분하여, 총 4개의 누름위치를 설정하거나, 쿠션의 중심점을 기준으로, 중심각을 6등분하여 총 6개의 누름위치를 설정할 수 있으나, 이러한 예에 한정하지 는 않는다. 다른 예로, 쿠션 상면을 2등분하여 좌측부, 우측부로 분할하는 것을 고려하는 경우, 좌측부 또는 우측부에 누름의 사용자입력이 발생하는 경우, 각각 마우스의 왼쪽 및 오른쪽 버튼에 누름 이벤트가 발생한 것으로 매핑하여 이해할 수 있다는 것이다. 그리고, 이러한 누름위치의 영역은 그 넓이를 넓게 지정할 수도 있고, 좁게 지정할 수도 있는데, 전자의 경우, 정해진 위치상에 정밀하게 사용자입력을 발생시키기 어려운 장애인을 대상으로 하는 입력장치에 적합할 것이다.

또한, 프로세서부는, 누름위치를 누르는 힘의 크기를 반영하여 상기 사용자입력패턴을 판단할 수 있다. 즉, 누름의 사용자입력이 발생한 경우, 그 압력을 사용자입력패턴에 포함시킬 수도 있다는 것이다. 압력이 큰 경우, 해당 누름의 사용자입력이 발생한 부위 근처의 마커의 이미지의 크기 변화는 크게 될 것이므로, 그러한 크기의 변화량을 계산하여 활용할 수 있다. 이때, 해당 마커의 이미지의 크기 변화량을 압력값으로 변환하는 테이블이나, 알고리즘을 적용하여 압력값을 직접적으로 계산한 후 활용하거나, 해당 마커의 이미지의 크기 변화량을 등급화하여, 작용한 누름의 크기를 등급화하고 이러한 등급값을 사용자입력패턴에 포함시킬 수 있다. 이렇게 별도의 압력센서나 힘센서의 구비가 필요없다는 점이 본 발명의 장점이기도 하다.

도 1을 참조할 때, 본 발명의 입력장치에는, 마커이미지의 처리의 조건을 설정하고 저장하는 설정조건부가 더 포함될 수 있다. 이는, 프로세서부의 마커이미지 처리기능과 연관이 되어 있는 것으로, 본 발명의 입력장치의 민감도(감도)와 관련이 있다. 마커이미지 처리의 일실시예에 따르면, 프로세서부는, 소정의 시간간격을 갖고 수집되는 마커이미지의 시간적 선후 관계를 반영하여, 이동 위치, 방향, 속도 등을 계산 및 판단하는데, 이 경우, 시간간격을 작게 설정하면, 발생하는 사용자입력에 대하여 더욱 많은 정보를 수집할 수 있다는 것이다. 이러한 조건은, 사전설정될 수 있으며, 소정의 인터페이스를 두고 사용자가 직접 변경 설정하도록 할 수 있다. 사용자가 변경 설정한 조건은, 소정의 저장장치로 구현되는 설정조건부에 저장되어, 프로세서부에 의해 참조될 수 있다.

본 발명의 입력장치는, 누름, 누름해제, 이동 등의 사용자입력뿐만 아니라, 소정의 코드 체계를 갖는 사용자입력을 처리하는 것도 가능하다. 각각 소정의 형상을 갖는 복수개의 제스처패턴으로 이루어지는 제스처패턴세트를 고려할 수 있는데, 일례로, ‘ㄱ’, ‘ㄴ’, ‘ㅁ’등의 제스처패턴을 고려할 수 있을 것인데, (이러한 예에 한정할 것은 아님은 물론이다.) 프로세서부는, 제스처패턴세트를 저장하는 저장부를 더 구비하고, 사용자입력과 제스처패턴세트를 대비하여 상기 사용자입력패턴을 판단 및 결정할 수 있다. 물론, 이러한 제스처패턴을 이용하는 실시예는 표시장치에 적용하는 것보다는 장치 조정이나 제어 등 하나의 제스처패턴과 장치기능을 일대일 대응시키고자 하는 경우, 적당할 것이다.

나아가, 하나의 제스처패턴을 한붓그리기가 가능한 소정의 형상을 갖는 것에 한정하지 않고, 시간적으로 단절되어 입력되는 단위요소들의 묶음으로 구성되는, 모스 코드 체계 등 코드체계를 이용할 수도 있을 것이다.

또한, 본 발명의 컴퓨팅장치를 위한 입력시스템은, 앞서 상술한 입력장치를 포함하여 이루어지고, 사용자입력을 입력받고 처리할 수 있다. 구체적으로는, 프로세서부로부터 사용자입력패턴에 대응하는 출력신호-일례로, 누름신호, 이동신호, 제스처패턴신호-를 수신 및 처리하여 상기 컴퓨팅장치를 위한 작동신호를 생성하는 제어부를 포함하여 이루어질 수 있다. 제어부는 본 발명의 입력장치와 관련되어 컴퓨팅장치에 설치되는 입력장치용드라이버 등일 수 있는데, 일례로, 컴퓨팅장치가 퍼스널컴퓨터인 경우, 컴퓨팅장치에 본 발명의 입력장치가 최초로 연결될 때, 입력장치용드라이버는 프로그램의 형식으로 설치될 수 있으나, 컴퓨팅장치에 처음부터 임베디드되는 구성을 취할 수 있음은 물론이다.

작동신호는, 컴퓨팅장치에 대한 표시장치 등 다양한 기능모듈에 대한 것일 수 있다. 특히, 표시장치에 있어서는 포인터 기능-커서위치 표시, 커서이동의 표시, 커서의 활성화 등-의 수행을 위한 것일 수 있다. 이러한 작동신호, 포인터 기능의 수행을 위한 구성은 공지의 것을 적용할 수 있으며, 일례로, 이동의 사용자입력이 발생하는 경우, 소정 형상의 커서(cursor)이미지를 해당 사용자입력의 패턴과 동일 또는 유사한 패턴으로 표시장치-모니터, 스마트폰의 화면 등?의 화면상에서 이동시키는 등의 포인터 기능을 디스플레이할 수 있다.

다만, 컴퓨팅장치의 종류 및 이들 컴퓨팅장치에 포함되는 기능모듈의 종류에 따라 작동신호의 종류는 상이하게 될 것인데, 다만, 하기와 같은 컴퓨팅장치의 실시예에 한정할 것이 아님은 분명하다.

컴퓨팅장치가 경보기에 포함되는 경우, 상기 작동신호는, 사용자의 사용자입력을 받아 경보기의 작동, 해제 등을 위한 것일 수 있다.

또한, 컴퓨팅장치가 로봇에 포함되는 경우, 상기 작동신호는, 상기 사용자의 사용자입력에 대응되는 로봇의 특정행동을 구현하기 위한, 기능모듈-모터나 액추에이터-에 대한 구동신호일 수 있다.

또한, 컴퓨팅장치가 장애인용휠체어에 포함되는 경우, 상기 작동신호는, 상기 사용자의 사용자입력에 대응되는 휠체어의 구동-일례로, 전진, 후진, 정지, 선회, 제자리회전 등-을 구현하기 위한 기능모듈에 대한 구동신호-모터, 브레이크 등을 위한-일 수 있다.

상기 기술한 설명은 본 발명의 최상의 모드를 제시하고 있으며, 본 발명을 설명하기 위하여, 그리고 당업자가 본 발명을 제작 및 이용할 수 있도록 하기 위한 예를 제공하고 있다. 이렇게 작성된 명세서는 그 제시된 구체적인 용어에 본 발명을 제한하는 것이 아니다.

따라서, 상술한 예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 당업자라면 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 본 예들에 대한 개조, 변경 및 변형을 가할 수 있다. 요컨대 본 발명이 의도하는 효과를 달성하기 위해 도면에 도시된 모든 기능을 별도로 포함하거나 도면에 도시된 모든 순서를 도시된 순서 그대로 따라야만 하는 것은 아니며, 그렇지 않더라도 얼마든지 청구항에 기재된 본 발명의 기술적 범위에 속할 수 있음에 주의한다.

1 : 입력장치
2 : 마커이미지
3 : 출력신호
4 : 작동신호
8 : 누름의 사용자입력
9 : 이동의 사용자입력
10 : 컴퓨팅장치
11: 제어부
12 : 기능모듈
20 : 쿠션부
21 : 쿠션
21a : 상면
22.: 기판
x1~ x4 : 누름위치
y1~ y6 : 누름위치
30 : 마커
40 : 촬상부
50 : 프로세서부
51: 프로세서
52 : 설정조건부

Claims (13)

1. 사용자입력을 입력받아 처리하는 입력장치에 있어서,
   내부에 공기가 충진되며, 신축성을 갖는 소재로 마련된 쿠션을 구비하는 쿠션부;
   상기 쿠션 내부 일면에 소정의 방식으로 배열되어 설치되며, 사용자입력의 다양한 패턴을 인식할 수 있도록, 쿠션의 상면 면적 또는 그보다 작은 면적에 걸쳐 설치되는 복수개의 마커;
   상기 쿠션에 대한 상기 사용자입력에 대응하여 시간에 따라 계속 변화하는 상기 복수개의 마커의 촬영이미지로서의 마커이미지를 수집하는 촬상부;
   상기 마커이미지를 처리하여 사용자입력패턴을 판단 및 결정하는 기능을 수행하고, 출력신호를 생성하는 프로세서를 포함하는 프로세서부;
   를 포함하며,
   상기 촬상부는, 상기 복수개의 마커의 설치 영역에 조명을 제공하며, 상기 사용자입력이 소정의 시간을 초과하여 발생하지 않는 경우, 자동으로 소등되는 조명부를 갖고,
   상기 프로세서부는, 소정의 시간동안 하나의 영역에 포함된 마커들의 이미지 크기의 변화가 발생했을 때, 누름입력이 발생한 것으로 판단하고, 마커의 이미지 크기의 변화속도 및 변화량을 측정하여 누름입력의 크기 또는 누름입력의 속도를 연산하며, 상기 마커의 이미지 크기의 변화량을 등급화하여 작용한 누름의 크기를 등급화하고, 상기 등급화한 값을 사용자 입력패턴에 포함시키는 것을 특징으로 하는 입력장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 프로세서부에 의한 상기 사용자입력패턴의 판단은, 상기 마커이미지의 시간에 따른 변화를 처리하여 수행되는 것을 특징으로 하는 입력장치.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 프로세서부에 의한 상기 사용자입력패턴의 판단은, 상기 복수개의 마커 각각의 이미지의 크기 또는 모양의 변화패턴을 인식하여 수행되는 것을 특징으로 하는 입력장치.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 사용자입력은, 사용자가 상기 쿠션의 상면의 소정의 누름위치를 누르거나 누름해제하는 것을 포함하는 누름패턴이고, 상기 출력신호는, 상기 누름패턴에 관한 누름신호인 것을 특징으로 하는 입력장치.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 소정의 누름위치는, 상기 쿠션의 상면을 소정의 패턴으로 구획하여 결정되는 하나 이상의 영역 각각에 형성되는 것을 특징으로 하는 입력장치.
   
6. 청구항 4에 있어서,
   상기 프로세서부는, 상기 소정의 누름위치를 누르는 힘의 크기를 반영하여 상기 사용자입력패턴을 판단하는 것을 특징으로 하는 입력장치.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 사용자입력은, 사용자가 상기 쿠션의 상면의 일부위를 누른 상태에서 임의의 경로를 따라 이동하는 것을 포함하는 이동패턴이고, 상기 출력신호는 상기 이동패턴에 관한 이동패턴신호인 것을 특징으로 하는 입력장치.
   
8. 삭제
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 촬상부는, 상기 쿠션의 내부 또는 외부에 설치되는 것을 특징으로 하는 입력장치.
   
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 사용자입력은 각각 소정의 형상을 갖는 복수개의 제스처패턴 중 하나에 대응하고,
    상기 프로세서부는, 상기 복수개의 제스처패턴으로 구성되는 제스처패턴세트를 저장하는 저장부를 더 구비하고, 상기 사용자입력과 상기 제스처패턴세트를 대비하여 상기 사용자입력패턴을 판단 및 결정하는 것을 특징으로 하는 입력장치.
    
11. 청구항 1에 있어서,
    상기 프로세서부는, 마커이미지의 처리의 조건을 설정하고 저장하는 설정조건부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입력장치.
12. 청구항 1의 입력장치를 포함하여 이루어지고, 사용자입력을 입력받고 처리하는 기능을 구비하는 컴퓨팅장치를 위한 입력시스템에 있어서,
    상기 프로세서부로부터 상기 사용자입력패턴에 대응하는 출력신호를 수신 및 처리하여 상기 컴퓨팅장치에 포함되는 기능모듈을 위한 작동신호를 생성하는 제어부;
    를 포함하여 이루어지는 컴퓨팅장치를 위한 입력시스템.
    
13. 청구항 12에 있어서,
    상기 작동신호는, 상기 컴퓨팅장치에 대한 표시장치에 대하여 포인터 기능의 수행을 위한 것임을 특징으로 하는 컴퓨팅장치를 위한 입력시스템.
    

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