KR101904899B1

KR101904899B1 - 전기 형태의 데이터 입력을 위한 방법 및 데이터 입력 장치

Info

Publication number: KR101904899B1
Application number: KR1020177033938A
Authority: KR
Inventors: 게저 발린트
Original assignee: 게저 발린트
Priority date: 2015-04-24
Filing date: 2015-11-05
Publication date: 2018-10-08
Also published as: AU2015391768A1; EP3286623B1; CN107592923A; CN107592923B; IL255124B; HUE045465T2; JP6419994B2; EP3286623A1; US20180129299A1; WO2016170374A1; KR20180005194A; AU2015391768B2; US10234961B2; EA201792349A1; CA2983087A1; JP2018514043A; MX2017013683A; CA2983087C; IL255124A0; HUP1500189A2

Abstract

본 발명의 전기적 형태로 데이터를 입력하기 위한 방법 및 데이터 입력 장치에 따르면, 간단한 손가락이나 엄지 동작 및/또는 동작 조합을 휴대용 장치를 사용하여 전기 신호의 형태로 제공되는 각각의 문자 및/또는 기능으로 변환할 수 있다.

Description

전기적 형태로 데이터를 입력하기 위한 방법 및 데이터 입력 장치

본 발명은 간단한 손가락이나 엄지 동작 및/또는 동작 조합을 휴대용 장치를 사용하여 전기 신호의 형태로 제공되는 각각의 문자 및/또는 기능으로 변환하는 방법에 관한 것이다.

조작의 기본 원리에 따라 여러 그룹으로 나누어질 수 있는 다수의 상이한 데이터 입력 방법 및 장치가 알려져 있다. 첫 번째 그리고 아마도 더 일반적으로 사용되는 유형은 직접 문자 입력을 사용하고 다른 문자와 연관된 미리 결정된 수의 키를 가지는 키보드를 포함하며, 키를 누르면 해당 키와 연관된 문자 또는 기능에 해당하는 데이터가 생성된다. 키의 수는 일반적으로 정의되어야 하는 문자/신호/명령 수보다 적으므로, 키보드는 기능 키를 포함하거나 특정 기능을 특정 키 조합으로 활성화할 수 있다. 전화기에서 숫자는 특별히 3열 및 4행으로 배열되며, 최대 개의 다른 문자가 반복하여 입력될 수 있다. 이러한 키보드는 일반적으로 ITU-T 키보드라고 한다. 키보드의 크기는 인간의 손과 손가락의 크기에 맞춰지므로, 그들의 사용은 인체 공학적 측면에서 선호된다. 그러나, 전자 장치의 소형화 경향을 따르지 못하고, 크기가 줄어들어 사용이 제한되거나 불편한 단점이 있다.

주로 이동 전화 및 태블릿, 특히 터치 스크린이 장착된 최근의 전자 장치 중 몇 가지에서는, 데이터 입력이 필요할 때 가상 키보드가 표시되고, 실제 데이터 입력은 선택된 키가 손가락 또는 펜으로 터치되어야 하는 각각의 필드에 의해 보여지는 표시된 키들 중에서 선택하는 것에 의해 종래의 키보드와 유사하게 수행된다. 이러한 전자 키보드의 단점은 사용 시 귀중한 스크린 표면의 일부가 가상 키보드에 의해 점유된다는 것이다. 또 다른 단점은 키보드에 이용 가능한 영역이 작 으면, 각각의 키들과 관련된 필드의 발견이 더욱 어려워져서 입력 에러의 가능성을 증가시키고 키를 선택하기 위해 필요한 시간을 증가시키며, 특히 작업이 긴 텍스트를 쓰는 경우에 불편하다. 특수 펜을 사용하면 그들의 팁이 손가락보다 훨씬 작은 영역을 차지하므로 부분적으로 이러한 문제를 줄일 수 있다. 인간의 눈은 더 작은 영역을 보아야 하고 표시된 소형 문자 중에서 선택해야 하므로 곧 지쳐버린다.

데이터 입력 장치의 또 다른 그룹은 선택의 원칙을 이용하고 마우스의 기능을 이용한다. 즉, 제1 그룹의 경우처럼 문자가 직접 입력되지 않지만, 사용자는 다수의 문자가 표시된 스크린을 보고, 관련 필드를 가리킨 다음 마우스를 클릭하여 필요한 것을 선택한다. 이 방법은 복수의 가능한 선택 사항이 스크린에 표시되어야 하고 그들 중에서 선택이 이루어져야 하는 단점이 있다. 이러한 디스플레이는 귀중한 디스플레이 필드의 일부분을 차지하며, 표시된 필드의 수가 증가하면 여러 필드 사이의 선택이 더 많은 시간과 노력을 필요로 한다. 마우스 및 그런 선택을 사용한 문자 입력은 짧은 메시지의 경우에만 선호된다. 또 다른 문제는 크기가 손의 크기에 맞고 마우스를 움직일 수 있는 사용 가능한 평면이 있는 경우에만 마우스가 편리하고 편안한 방법으로 사용될 수 있다는 것이다. 2개의 좌표를 따라 평면에서 이동될 수 있는 소형 장치가 알려져 있으며 이동은 화면의 커서 또는 마킹에 의해 이루어지고, 장치 수직선을 이동 평면에 밀어 넣으면 선택이 수행된다. 이러한 장치는 예를 들어, EP0422361 B1에 기재되어 있다.

마우스의 기능과 유사한 선택에 의한 데이터 입력은 전자 엔터테인먼트 장치의 대부분의 리모트 컨트롤러들에서 발견될 수 있으며, 4개의 화살표가 각각의 방향과 관련된 장치 상에 배치되고, 이로써 표시된 필드에 단계적으로 도달할 수 있으며, 선택하려면 확인 버튼을 누르면 된다. 폭 넓은 상업적 용도에도 불구하고, 그러한 입력 장치는 느리고 불편하며, 인터넷 사용에 필요한 데이터 입력 또한 느리고 불편하며 피곤하다. 자주 사용되지 않고 소수의 문자/기능 중에서 선택할 때만 그들의 사용이 타당하다.

첫 번째 및 두 번째 언급된 그룹의 조합은 US2009/00094에서 알 수 있다. 귀중한 스크린 영역의 사용을 방지하기 위하여 영상과 함께 제공되고 두 개의 엄지에 의해 움직여질 수 있는 이동 엘리먼트(판)가 스크린 아래에 배치되며, 각 문자 또는 기능의 선택은 네 개의 가능한 방향 중 하나에서 이동 엘리먼트를 기울임으로써 이루어지며 엘리먼트를 눌러 선택을 확인한다. 터치 감각으로 피드백을 사용하면 플레이트들이 여러 개별 위치에서 이동될 수 있으며, 각 위치에 별도의 문자 테이블이 연관된다. 이러한 입력은 스크린에 해당 테이블을 표시함으로써 용이하게 된다. 이 장치는 두 손으로 작동하는 것이 요구되고, 두 개의 플레이트를 필요한 개별 위치로 이동하는 데 더 많은 주의가 필요하며, 사용법을 익히기 어렵다.

데이터 입력 장치의 제 3 그룹은 또한 사용자가 터치 스크린 상에 펜으로 통상적인 필기로 텍스트를 기록하는 직접 데이터 입력을 사용하고, 가장 빈번하게 사용되는 문자 또는 명령이 간단한 제스처로 선택될 수 있는 특정한 단순화된 버전이 알려져 있다. 이러한 장치에서 스크린은 "빈 종이"의 기능을 가지며, 사용 가능한 표시 영역의 전부 또는 대부분을 차지한다는 단점이 있는 것에 비하여, 작은 영역에 문자를 쓰는 것이 실제로 효율적이지 않고, 손으로 쓰는 것에 대한 인식이 완벽하지 않으며 오류가 종종 발생한다.

공개 WO2010/149225에는 ITU-T 키보드의 개선으로 볼 수 있는 개선된 데이터 입력 방법이 개시되어 있으며, 여기서 각각의 키를 누르는 대신, 가상 ITU-T 키보드는 터치-감응 필드가 배열과 비 터치 감응인 그들 사이에 있는 아일랜드(island)를 포함하는 영역에서 재현되었다. 문서는 사전 설정된 규칙에 따은 영역을 따라 손가락 또는 스타일러스의 움직임을 제시하였고, 프로세서는 터치 감응 영역의 후속 활성화를 관찰하며 감지된 조합을 각각의 가능한 조합과 관련된 미리 저장된 문자 테이블과 비교했다. 각 터치 감응 세그먼트 영역이 각각의-문자 기능으로 어떻게 터치되어야 하는 지에 대한 기본 손가락 움직임 또는 제스처의 연관성은 단순한 의미에서 각각의 문자의 형상을 따랐다. 사용자는 이런 방법으로 글쓰기를 배워야했다. 이 방법을 사용할 때 사용자는 ITU-T 키보드의 경우와 같은 키를 여러 번 눌러야 할 필요가 없어졌다. 액티브 필드와 패시브 필드 사이의 구분을 더 용이하게 하기 위해 액티브 필드와 패시브 필드의 높이가 서로 다르므로 사용자가 필요한 패턴에 따라 손가락을 움직이면 햅틱 피드백이 그의 방향을 도왔다. 이 방법은 US 2004070569, US2005088415 및 US20090135142에 개시된 몇 가지 다른 유사한 시도를 개선한 것이다.

제스처를 만드는 것은 타겟 필드를 누르는 것보다 쉽지만, 제스처를 사용하는 제안된 방법은 ITU-T 키의 배열을 따르기 때문에 단점이 있으며, 터치 감응(활성) 및 인액티브 필드의 어레이가 존재하기 어렵고 신호를 처리하기 어렵다. 그러한 필드의 크기는 특정 최소값 이하로 감소될 수 없으며, 그렇지 않으면 그들을 찾기가 어려우므로 이 데이터 입력 시스템의 12개의 터치 감응 필드 모두를 사용하기 위해서는 다소 넓은 표면적이 필요하다. 마지막으로, 개별적인 분리된 터치 감응 영역을 인식하는 것을 돕는 햅틱 피드백은 단지 액티브 및 인액티브 필드의 경계만을 나타내므로 어레이의 손가락의 실제 위치와 관련하여 사용자에게 방향을 제공하지 않는다.

본 발명의 목적은 데이터 입력 방법 및 직접 데이터 입력 유형의 장치를 제공하는 것이다. 즉, 요구되는 문자 또는 기능이 손가락 움직임의 작은 영역만 요구하는 휴대용 장치에서 직접 입력될(즉, 임의의 선택을 사용하지 않음) 수 있는데, 가장 작은 스마트 장치에서도 사용 가능하고 스크린의 눈에 띄는 부분을 차지할 필요가 없거나 그것은 또한 스크린 없이도 작동하며 사용자가 필요한 이동 조합 및 데이터 입력 필드에서 손가락의 방향을 돕는 햅틱 피드백을 가지고 문자/기능의 연관성의 규칙 사이의 연관성을 쉽게 배울 수 있다.

본 발명의 전기적 형태로 데이터를 입력하기 위한 방법은, 휴대용 스마트 전자 장치(1, 60)를 이용하여 사용자의 기본 손가락 동작 및/또는 동작 조합을 전기 신호로서 제공된 각각의 문자 및/또는 기능으로 변환하는 방법에 있어서, - 상기 변환하는 단계의 시작 이전에, 상기 장치의 상부 표면을 만질 때 손가락에 의해 만들어진 상기 기본 손가락 동작 및/또는 조합의 각각을 상기 문자 및/또는 기능의 각각과 연관시는 단계; - 접촉된 상기 손가락의 동작의 시작부터 상기 손가락이 상기 표면으로부터 상승될 때까지의 실제 손가락 동작을 검출하고, 상기 동작의 시작부터 상기 표면으로부터 상기 손가락의 상승까지의 사이의 기간을 단일 문자 및/또는 기능의 입력으로 간주하는 단계; - 상기 손가락 상승 단계 후에, 관련된 문자 또는 기능에 대한 이전에 입력된 기본 동작 및/또는 동작 조합의 변환을 수행하는 단계; - 모든 요구되는 문자 또는 기능이 입력되고 변환되는 한 입력 단계를 반복하는 단계 - 데이터 입력 영역(66)은 상기 손가락을 위한 안내 경로로서 기능하는 폐쇄된 경계(7, 67)에 의해 둘러싸인 상기 장치(1, 60)의 표면 상에 규정되고, 상기 데이터 입력 영역(66)은 중앙 부분을 가지며, 복수의 이격된 특정 위치(8, 71-74)들이 상기 경계(7, 67)를 따라 제공되고, 상기 경계(7, 67) 및 상기 특정 위치(8, 71-74)들은 상기 손가락이 그들의 어느 하나에 도달할 때, 상기 경계(7, 67)의 인접 섹션들에 의해 제공되는 햅틱 감각과 구별될 수 있도록 사용자를 위해 햅틱 피드백 감각을 제공하도록 설계되며, 상기 기본 동작은 상기 중앙 부분으로부터 상기 특정 위치(8, 71-74) 중 하나의 상기 경계로의 상기 손가락의 동작 또는 안내 경로로서 상기 경계(6, 67)를 따라 상기 특정 위치(8, 71-74)에서 인접한 상기 특정 위치(8 ,71-74) 까지의 사이의 동작을 포함하고, 상기 검출 단계에서, 문자 또는 기능의 입력 도중 상기 손가락의 동작이 연속적으로 감지될 수 있다.

요구되는 문자 또는 기능이 손가락 움직임의 작은 영역만 요구하는 휴대용 장치에서 직접 입력될(즉, 임의의 선택을 사용하지 않음) 수 있는데, 가장 작은 스마트 장치에서도 사용 가능하고 스크린의 눈에 띄는 부분을 차지할 필요가 없거나 그것은 또한 스크린 없이도 작동하며 사용자가 필요한 이동 조합 및 데이터 입력 필드에서 손가락의 방향을 돕는 햅틱 피드백을 가지고 문자/기능의 연관성의 규칙 사이의 연관성을 쉽게 배울 수 있다.

도1은 데이터 입력 장치의 바람직한 실시예의 사시도,
도2는 다른 실시예의 사시도,
도3 내지 도6은 안내 경로의 다른 구현예를 나타내는 도면,
도7은 변위 조합을 문자, 숫자 및 명령과 연관시키는 예를 나타내는 도면,
도8은 자체 포함된 데이터 입력 장치의 사시도,
도9는 도8의 장치의 내부 설계의 개략적인 분해도,
도10은 스프링(29)이 위에 있는 베이스 플레이트(14)의 개략적인 사시도,
도11은 안내 경로(27)를 도시하는 도 10의 상세한 확대 사시도,
도12는 중간 플레이트(15)가 놓인 베이스 플레이트(14)를 나타내는 도면,
도13은 베이스 플레이트에 대해 두 방향으로 안내되는 상부 플레이트를 가지는 베이스 플레이트(14)를 나타내는 도면,
도14는 도13의 나타난 부분의 확대도,
도15는 베이스 플레이트(14)를 나타내는 도면,
도16은 안내 경로(27)에 의해 둘러싸인 안내 핀(23)을 나타내는 도면,
도17은 입력 장치의 입면 단면도,
도18은 변위 센서(38)의 실시예의 개략적인 상세도,
도19는 이동 전화와 함께 구성된 데이터 입력 장치의 실시예의 분해도,
도19A 내지 도19D는 각각 확대된 상세도,
도20은 도19의 실시예의 입력 엘리먼트(3)의 저면도,
도20A는 도20에 나타난 디테일이 도시된 확대도,
도21은 또 다른 실시예의 사시도,
도22는 도21의 확대도, 및
도23은 도21에 도시된 실시예의 평면도이다.

도1 및 도2는 손에 쥘 수 있는 작고 가벼우며 평평한 몸체(2)를 가지고, 몸체의 상부에 위치 하며 데이터 입력 장치에 대해 상대적으로 이동될 수 있는 입력 엘리먼트(3 또는 4)를 가지는 본 발명에 따른 데이터 입력 장치를 개략적으로 나타낸다. 몸체 (2)의 형상은 이동 전화의 형태 또는 전자 엔터테인먼트 장치의 리모트 컨트롤러와 유사하지만, 이들보다 더 작을 수 있다. 바람직한 실시예에서, 데이터 입력 장치(1)는 이동 전화와 함께 구성되거나 결합될 수 있다. 입력 엘리먼트(3 또는 4)의 핵심은 몸체(2)에 대해 주어진 범위 내에서 예정된 표면을 따라 자유롭게 움직일 수 있다는 점에 있다. 변위는 적어도 2개의 자유도를 가지는데, 다시 말해 엘리먼트의 선회 또는 회전은 불가능하지만 2개의 상호 수직인 축(방향)을 따라 이동 가능하다. 도1에 도시된 실시예에서, 입력 엘리먼트(3)는 데이터 입력 장치(1)(또는 터치 스크린을 덮는 유리판)의 전체 상부면을 덮는 터치 스크린으로 구성되며, 입력 엘리먼트(3)는 자유롭게 이중 화살표(5)를 따라 이동한다. 이동은 바람직하게는 장치를 받치는 손의 엄지 손가락으로 제어될 수 있다. 도2에 도시된 실시예는 단지 입력 엘리먼트(4)가 몸체(2)의 면의 일부분만을 덮는 점이 상이하며, 몸체(2)에 대해 동일한 방식으로 변위될 수 있다. 변위의 어느 위치에서도 입력 장치(3 또는 4)는 회전할 수 없으므로 이중 화살표(5)의 방향은 변하지 않는다.

입력 엘리먼트(3 또는 4)는 바람직하게는 바이어스(bias) 압력을 극복하지 못하도록 운동 표면에 수직 방향으로 2개의 자유도를 가지는 전술한 변위에 추가하여 이동될 수 있다. 나중에 설명될 데이터 입력 기능 외에도 이러한 기능을 사용하면 마우스를 이용한 클릭 또는 "줄 바꿈" 또는 "입력" 기능과 같은 추가 기능이 구현될 수 있다.

입력 엘리먼트(3 또는 4)의 변위는 안내 경로로서 폐곡선을 따라 발생하고, 도3 내지 도6은 이러한 움직임의 예를 보여준다. 도3 및 도4에서, 원형의 안내 경로(7)가 플레이트(6)로부터 절취된 것으로 도시되고, 경로 폐쇄 각도가 90°인 위치에 각각의 리세스(8)(recesses)들이 제공되며, 도3의 실시예에서 리세스(8)들은 변위의 주 방향과 각각 45°를 이룬다. 도4에서, 리세스(8)들은 이들 주 방향으로 배치되어 있다. 안내 경로(7)의 중앙 영역에 안내 핀(9)이 제공되고, 안내 경로(7)를 한정하는 플레이트(6)의 절단부에 끼워지는 점선으로 도시되어 있다. 안내 핀(9)의 위치가 고정되어 있는 경우, 이동 부분으로서 도1 또는 도2에 도시된 입력 엘리먼트(3 또는 4)는 플레이트(6)에 연결될 수 있거나, 대안적인 실시예에서 안내 핀(9)은 이동될 수 있고 플레이트(6)의 절단부를 따라 안내된다. 핵심은 플레이트(6)와 플레이트(6)의 절단부에 위치한 안내 핀(9)의 상대 위치가 전술한 2개의 자유도를 가진 움직임으로 변경될 수 있는 점에 있다. 2개의 대안 중 어느 하나가 선택될 수 있지만, 입력 엘리먼트(3 또는 4)에 압력이 가해지지 않을 때의 기본 위치에서, 안내 핀(9)은 도면에 도시된 위치인 안내 경로(7)의 중심부로의 약간의 힘을 이용하여 편향 어셈블리에 의해 유도된다.

입력 엘리먼트(3 또는 4)가 이동될 때, 손가락은 편향 어셈블리의 약간의 저항을 극복해야하고, 엘리먼트(3 또는 4)는 안내 경로(7)의 모서리에 도달할 때까지 임의의 방향으로 이동될 수 있다. 안내 경로(7)에 도달한 후, 모서리는 안내 경로(7)를 따라 이동될 수 있는 안내 핀(9)의 더 외측으로의 이동을 방지할 것이다. 이러한 슬라이딩 이동 중에, 안내 핀(9)이 리세스(8)들 중 하나에 도달할 때, 그것은 리세스 안으로 약간 들어가고 이동하는 손가락에 의해 약간의 저항이 느껴질 것이다. 손가락으로 움직이는 동안, 안내 경로(7)에 도달하는 것은 또한 터치 감각을 생성하고, 그것은 또한 리세스(8)들 중 하나에 도달할 때 느껴지며, 이 느낌은 안내 경로(7)를 따르는 손가락의 실제 위치에 관한 충분한 촉각 피드백 신호를 제공한다. 피드백으로서의 이 느낌은 본 발명의 기본 아이디어에 부합되는데, 중심 위치가 남겨진 방향, 경로(7)를 따르는 슬라이딩 안내 이동 및 리세스(8)들에서의 맞물림의 약간의 저항이 데이터 입력 장치(1)의 스크린을 추가적으로 관찰할 필요가 없는 명확한 촉각 정보(감각)를 제공하기 때문이다. 도3에서, 안내 핀(9)은 남서쪽 리세스(8a)와 결합하고, 도4에서는 서쪽 리세스(8b)와 맞물린 상태로 도시되어 있다. 터치 느낌은 너무 미세하여 수 밀리미터의 변위를 감지할 수 있으므로, 안내 경로(7)의 크기는 작게, 바람직하게는 10㎜ 미만으로, 보다 바람직하게는 4 내지 6㎜로 선택될 수 있고, 이러한 작은 범위에서 피곤하지 않지만 순간적 위치에 관해 충분한 느낌을 제공하는 움직임을 만들 수 있다.

도5 및 도6은 타원형 안내 경로(7a 및 7b)를 도시하고, 도5에서 리세스들은 주축과 45°에 가까운 두 개의 수직축의 단부에 있고, 도6에서 리세스들은 두 개의 주축의 종점에 온다.

리세스(8)들의 형상, 방향 및 위치는 데이터 입력 장치(1)의 몸체(2)의 형태에 따라 선택되어, 동작을 제어하는 손가락 또는 엄지 손가락이 인체 공학적으로 가장 편안한 방식으로 움직이도록한다. 예시적인 경우에, 리세스(8)의 개수는 4개이지만, 안내 경로(7)를 따라 더 많은 리세스들이 또한 생성될 수 있지만, 조작자가 터치 감각에 의해 각각의 리세스 위치를 서로 잘 구별할 수 있도록 주의해야 한다.

터치 감각에 의해 안내 경로(7)를 따라서 별개의 위치를 구별하기 위하여, 리세스의 사용이 유일한 방법이 아니며, 입력 엘리먼트의 위치가 그것의 안내된 이동 중에 예정된 특별한 위치들 중의 하나에 도달할 때, 촉각 피드백으로서 필요한 터치 감각을 제공할 수 있는 임의의 다른 구성이 사용될 수 있다. 이것은 예를 들어 안내 핀(9)이 자화 가능한 물질로 제조된 경우에 작동하는 예정된 위치에 근접 배치된 소형 자석에 의해 해결될 수 있거나, 또는 플레이트(6) 아래에 안내 핀(9)의 바닥이 이들 예정된 위치에서 안내 경로의 평면에 수직인 각각의 돌출부 또는 리세스가 있는 방식으로 지지될 수 있다. 본 발명의 관점에서, 입력 엘리먼트는 잘 구별되는 방향으로 안내 경로의 중앙 영역으로부터 경로에 도달하도록 이동해야 하며, 움직임이 경로를 따라 이루어질 때 엘리먼트는 예정된 특정 위치 중 하나 이상의 위치와 잘 구별되는 방식으로 이동되어야 한다.

이들 기본 동작은 쉽게 배우고 충분한 훈련을 통해 자동으로 수행할 수 있으므로, 각 동작 조합은 특정 언어의 각 문자와 연결될 수 있다. 그림 7은 라틴 알파벳, 숫자 및 명령어와 가장 중요한 구두점이 각각의 동작 조합과 관련되는 방식을 보여준다. 따라서, 임의의 동작 조합을 다른 문자, 즉 알파벳, 숫자 또는 구두점 대신에 연관시킬 수 있기 때문에, 데이터 입력 장치(1) 상에 그러한 시프트 동작의 배치를 위해 적절한 입력 가능성(미도시)들이 제공되어야 한다(손잡이 또는 가상 감지 영역 또는 기타 수단). 도7에 도시된 연관 시스템은 이러한 문자를 쓸 때 손동작과 비슷하거나 유사한 각각의 문자와 동작 조합이 연관되어 있기 때문에 바람직하다.

데이터 입력 장치(1)가 문자의 입력을 위해 사용되고, 각각의 연관성이 아직 자동으로 되지 않은 경우, 입력된 문자가 표시될 수 있는 장치 상에 디스플레이가 제공되는 것이 바람직할 수 있다(예를 들어, 도1에서 전체 입력 장치(3)는 이러한 디스플레이일 수 있음). 이것은 입력 및 어떤 가능한 오류의 수정을 위한 제어 가능성을 제공한다.

이러한 문자 입력 방법에 있어서, 각각의 입력(동작 조합) 후에 제어하는 핑거가 약간 들어 올려지고 안내 핀(9) 또는 입력 엘리먼트(3 또는 4)가 경로의 중심 영역의 기본 위치로 다시 움직일 수 있도록 허용된다.

직접적인 데이터 입력으로서 터치 감각에 기초한 피드백은 이전에 사용된 데이터 입력 방식보다 더 선호되는데, 그 이유는 입력되는 문자 또는 데이터가 가상의 키보드에서 손가락 움직임을 사용하거나, 마우스를 사용하고 디스플레이를 보는 선택 동작에 의해 한정되어 입력될 필요가 없기 때문이다. 연관된 터치 감각에 기초한 동작 조합에 의한 입력의 또 다른 장점은 시각 장애인 또는 부분 시력이 있는 사람들을 위한 해결책을 제공한다는 것이다.

도8 내지 도17에서, 본 발명에 따른 휴대 가능하고 손에 쥘 수 있는 데이터 입력 장치(1)의 실시예가 데이터 입력 작업을 위해 사용될 수 있는 내부 구조 설계와 함께 도시되어 있다. 도8의 사시도에서, 이 데이터 입력 장치(10)는 한 손으로 잡을 수 있도록 멋지게 설계된 몸체 또는 하우징(11)을 가지며 그 상부면의 주요 부분은 평평한 아치형 입력 엘리먼트(12)에 의해 덮히는데, 예를 들어 입력 엘리먼트(12)인 유리판이 하우징(11)에 대해 자체 평면을 따라 이동될 수 있다. 입력 엘리먼트(12)에는 윈도우(13)가 제공되고, 디스플레이(미도시)가 입력된 데이터 또는 문자를 표시할 수 있는 윈도우(13) 뒤에 배치된다. 하우징(11)에는, 상이한 데이터 입력 기능의 선택을 제공할 수 있는 복수의 제어 노브(14)(knobs) 또는 접촉-센싱 영역이 제공될 수 있다. 물론 필요한 기능을 선택하기 위해 다른 방법이 사용될 수도 있다. 데이터 입력 장치(10)는 무선 연결에 의해 제어되는 전자 장치 또는 기구에 바람직하게는 무선 연결로(어떤 경우에는 유선으로) 연결된다.

도9는 분해도에서 하우징 제거 후의 데이터 입력 장치(10)의 주요 부분을 개략적으로 나타내는 도면이다. 아래에서 위 방향으로 하우징(11)에 대해 고정된 베이스 플레이트(14), 중간 플레이트(15) 및 도8에 도시된 입력 엘리먼트(12)와 동일할 수 있는 상부 플레이트(16)를 볼 수 있지만, 별도의 엘리먼트로서 구성하는 것이 바람직하며 입력 엘리먼트(12)와 견고하게 연결된다. 각 요소 옆에 표시된 단일 또는 이중 화살표는 관련된 엘리먼트의 가능한 이동 방향을 나타낸다. 베이스 플레이트(14)의 양측에는 하우징(11)의 종 방향 축과 평행하게 연장되는 각각의 안내 레일(17)이 제공되며, 이들의 역할은 중간 플레이트(15)의 안내이다. 중간 플레이트(15)는 직사각형의 디자인을 가지며, 그것의 모든 4개의 측면으로부터 안내 엘리먼트(18)의 각각의 쌍이 관련 측면과 평행하도록 연장되고 관련 측면에 평행하게 연장되는 안내 슬롯을 포함한다. 2쌍의 안내 엘리먼트(18)의 슬롯은 안내 레일(17)에 평행하게 연장되고, 종 방향 축을 따라 이동하도록 그들을 안내한다. 중간 플레이트(15)의 옆에 도시된 이중 화살표(19)는 이 중간 플레이트(15)가 고정된 베이스 플레이트(14)에 대해 이 종 방향으로 1의 자유도 만큼만 이동될 수 있다는 것을 나타낸다.

상부 플레이트(16)의 바닥에는 도9에서 나타나지 않고 중간 플레이트(15)의 횡 방향 안내 엘리먼트에 제공된 횡 방향 안내 슬롯(21)에 끼워져 횡 방향 안내 레일(20)이 제공되어 안내 레일(20)이 그 안에서 안내된다. 이러한 방식으로, 상부 플레이트(16)는 중간 플레이트(15)에 대해 횡 방향으로만 움직일 수 있지만, 고정된 베이스 플레이트(14)에 대해 종 방향 및 횡 방향 모두 이동할 수 있다. 2개의 자유도를 가지는 이 운동은 상부 플레이트(16) 옆의 2차 화살표(22)에 의해 표시된다.

이 조립체는 상부 플레이트(16)의 하측으로부터 베이스 플레이트(14)를 향하여 하향 방향으로 연장되는 안내 핀(23)을 더 포함하고, 이 안내 핀(23)의 전체 이동 영역에서 중간 플레이트(15)에 개구부(24)가 제공된다. 안내 핀 (23)의 길이는 베이스 플레이트에 형성된 리세스(25)의 바닥에 도달하기에 충분하며, 자세히 설명되는 바와 같이, 이 핀(23)은 도3 및 도4에 도시된 안내 핀(9)의 역할을 담당한다. 그것은 데이터 입력 장치(10)를 쥐는 조작자 손의 엄지 손가락에 의해 이동되는 입력 엘리먼트(12)이며, 엘리먼트(12)는 상부 플레이트(16)에 견고하게 연결된다.

상술된 설계에 따라, 입력 엘리먼트(12), 상부 플레이트(16), 중간 플레이트(15) 및 베이스 플레이트를 포함하는 구조물은 상기 움직임에 수직인 방향으로 고정된다. 베이스 플레이트(14)는 하우징(11)에 그러한 방식(도 9에 도시되지 않은)으로 배치되어, 두께 방향, 즉 이동 평면에 수직인 방향으로 짧은 경로를 따라 스프링 바이어스(bias)에 대항하여 움직일 수 있다. 이것은 입력 엘리먼트(12)를 누름으로써, 이 이동에 의해 하나 이상의 마이크로 스위치가 작동되거나 깊이 방향의 변위가 임의의 다른 방식으로 감지되는 경우 추가의 새로운 엔트리 기능이 실현될 수 있음을 의미한다. 이러한 추가적인 자유도는 선택 사항으로서, 즉 본 발명에 따른 데이터 입력에 필연적으로 요구되는 것은 아니지만, 다수의 장점을 제공한다. 여섯 방향으로 도시되고 입력 엘리먼트(12) 옆에 표시된 화살표(26)는 3개의 자유도를 가지는 이동 가능성을 나타낸다.

이제 도10 내지 도12를 참조하면, 데이터 입력 장치(10)의 구조에 대한 더 상세한 내용이 도시되어 있다. 도10은 베이스 플레이트(14), 그 위에 제공된 2개의 안내 레일(17) 및 리세스(25)의 확대도이다. 리세스(25)의 바닥에는 도3 내지 도6과 관련하여 묘사된 안내 경로(7)가 입력 엘리먼트(12)의 움직임을 결정하고 제한하는 베이스 플레이트(14)의 물질로부터 제공된다. 도11은 안내 경로(27)의 형상이 보다 잘 보일 수 있는 리세스(25)의 바닥 부분의 확대도이며, 이는 이전에 설명된 안내 경로(7)와의 동일성을 나타낸다. 터치 감각은 전술한 리세스(8)의 기능을 제공하는 경로의 특정 부분에 배치된 리세스(28)에 의해 제공된다. 조립된 상태에서, 안내 핀(23)의 원통형 표면은 안내 경로(27)에 접하고, 이 접촉은 하우징(11)에 대한 입력 엘리먼트(12)의 변위를 결정한다. 도10에서, 리세스(25) 상에서 둥지 내에서와 같이 리세스(25) 내에 조립된 상태로 배치된 판 스프링(28)이 도시되어 있고, 이는 안내 핀(23)의 직경에 맞는 중앙 개구부(29)를 가지며, 조립체가 부착된 안내 핀(23)을 안내 경로(27)의 중앙 영역에 유지하거나 거기로 복귀시킨다.

도12는 중간 플레이트(15)를 베이스 플레이트(14) 상에 제공된 안내 레일(17)을 따라 종 방향으로 안내하는 것을 나타내는 확대도이다. 도면에서 안내 레일(17)은 내측으로 향한 쐐기 형 안내 프로파일(30)(profile)을 가지며, 중간 플레이트(15)의 안내 엘리먼트(18)에 제공된 슬롯(31)의 프로파일은 그에 일치하는 음부이다. 이 안정된 안내는 중간 플레이트(15)가 화살표(32)를 따라 임의의 극간없이 쉽게 종 방향으로 이동될 수 있게 한다. 이러한 안내는 중간 플레이트(15)의 임의의 회전을 방지한다. 도12는 또한 슬롯(31)의 프로파일과 유사한 프로파일을 가지는 중간 플레이트(15)의 횡 방향 안내 슬롯(21)을 나타낸다. 이 안내 슬롯(21)은 상부 플레이트(16)가 횡 방향으로 배치되도록 안내하는 역할을 한다.

도13은 상부 플레이트(16) 및 화살표(22)로 나타난 바와 같이 4 방향으로 이동되는 능력이 도시되어 있다. 이 도면에서 중간 플레이트(15)는 덮여 있지만, 도14의 확대된 상세도에 쐐기-프로파일(wedge-profiled) 안내 레일 및 일치하는 슬롯을 따라 안내가 어떻게 제공되는지 도시되어 있다.

도15는 베이스 플레이트(14)를 다시 나타내고, 이 실시 예에서는 별도의 삽입부(32)(insert)가 리 세스(25)를 덮고, 삽입부(32)의 내부에 스프링(28)을 배치시키기 위한 충분한 공간이 있으며 그 안에 삽입된 안내 핀(23)을 확실하게 지지한다. 도16은 안내 핀(23)이 안내 경로(27)의 폐쇄된 곡선의 중심부에 배치되고, 안내 핀(23)이 한정된 베어링의 외부 표면에 의해 의해 지지되는 것을 나타내는 확대된 상세도이다.

도17은 데이터 입력 장치(10)의 단면도로서, 여기서 전술된 엘리먼트들의 공간적 배치가 보여 질 수 있다. 도17의 실시예에서, 최상부 플레이트는 입력 엘리먼트(12)를 구성하고, 이 최상부 플레이트와 상부 플레이트(16) 사이에 이동 평면에 대한 안내 수직선이 제공되며, 전술된 깊이 방향 제어(입력 엘리먼트(12)를 누르는 것에 의해 작동됨)를 위하여 입력 엘리먼트(12)가 상부 플레이트(16)에 더 가까워질 때 활성화되는 마이크로 스위치(33)가 제공된다. 도면에는 또한 고정 프레임(35)에 의해 둘러싸인 입력된 문자를 표시하기 위해 사용되는 디스플레이(34)가 도시되어 있다.

기술된 데이터 입력 장치(10)의 사용은 간단하며 그것의 형태는 의도된 용도의 요건을 충족시키도록 설계될 수 있고, 설계자는 변위의 범위 및 변위 경로를 규정하는 실질적인 자유를 가진다. 입력 엘리먼트(12)의 표면은 평면일 필요는 없지만, 움직임을 제어하는 엄지 손가락 또는 손가락의 형상에 맞을 수 있고, 각각의 장치는 왼손 및 오른손 잡이를 위해 만들어질 수 있다.

제한된 경로를 따른 변위를 전자 신호로 변환하기 위하여 여러 가지 방법이 알려져 있다. 변위는 터치 스크린에서의 움직임 센싱 또는 정전 용량 센싱 또는 다른 방식으로 통상적으로 감지될 수 있다. 도18은 장치의 내부에 배치되고 제어된 움직임을 가지는 고정된 플레이트 표면과 상부 플레이트(16) 사이의 변위를 감지하는 변위 센서(38)의 바람직한 실시예의 개략적 레이아웃을 나타내는 도면이다. 고정된 플레이트에 2 쌍의 길고 둥근 센싱 표면, 즉 이동 플레이트 필드(37)에서 반대 위치에 있고 점선으로 도시된 센서(36)들이 제공된다. 센서(36)는 그들 위의 위치-의존 패턴의 반사를 감지하는 광-전기 트랜스듀서(opto-electric transducers)이다. 이러한 방식으로 이동하는 플레이트의 변위가 일련의 전기 신호로 변환될 수 있다.

도19 및 도20에서, 데이터 입력 장치(1)가 이동 전화와 함께 구성되도록, 도1에 나타난 바와 같이 데이터 입력 장치(1)의 실현예가 제공되었다. 도 1에서, 입력 엘리먼트(3)는 이동 전화 어플리케이션에 요구되는 터치 스크린을 포함하는 데이터 입력 장치(1)의 직사각형 몸체(2)의 거의 전체 상부 표면을 커버하는 것이 나타난다. 도 19는 이러한 실시예의 기계적 지지 부분의 단순 분해도를 나타내며, 서로 끼워진 부분이 서로 위에 일정한 거리로 도시되어 있다. 최상부는 장치의 상부 표면을 덮는 입력 엘리먼트(3)이고, 주요 부분은 이동 전화 어플리케이션에 사용되며 도19에 별도로 도시되지 않은 터치 스크린으로 구성된다. 입력 엘리먼트(3) 아래에는, 직사각형의 짧은 변에 평행한 횡 방향으로의 선형 이동을 위해 입력 엘리먼트(3)를 안내하는 임무를 가지는 중앙 부재(40)가 배치된다. 동시에, 중앙 부재(40)는 직사각형의 장변과 평행하게 이동할 수 있고, 이 종 방향 안내는 그 아래에 배치되는 고정되고 평탄한 안내 부재(41)에 의해 제공된다. 안내 부재(41)는 데이터 입력 장치의 몸체(2)의 직사각형 내부 리세스(recess) 내에 배치된다.

도19 내지 도20에 도시된 데이터 입력 장치(1) 및 그것의 상부의 입력 엘리먼트(3)는 변위의 크기에 비해 큰 크기를 가지고, 큰 면의 임의의 영역에서 접촉에 의해 이동될 수 있어야 하며, 요구되는 정밀한 제한된 변위는 이전의 실시예에 도시된 바와 같이 오직 하나의 안내 경로에 의해 이동이 한정되는 경우 한정된 방식으로 쉽게 제어될 수 없다. 이를 위해 몸체(2)의 내부에서, 4개의 모서리 영역에 각각의 더 작은 직사각형 안내 플레이트(42)가 제공되고, 각각의 중앙 영역에 4개의 완전히 동일한 안내 경로(43)가 제공된다. 안내 플레이트(42) 및 안내 경로(43)의 디자인은 도19a의 확대도에서 잘 볼 수 있다. 안내 경로(43)의 설계와 관련하여 동일한 고려 사항이 도3 내지 도6과 연관되어 언급된 것처럼 적용된다. 그 차이는 모든 4개의 안내 플레이트(42) 상에 만들어진 안내 경로가 완전히 같고 동일하게 배치된다는 것이다. 도19a에서, 2개의 리세스(44)는 안내 경로(43)를 따라 보일 수 있으며, 이는 전술된 리세스(8)와 동일한 임무를 가진다.

안내 부재(41)는 안내 플레이트(42)들의 상부와 도19c의 확대도에 도시된 관련 나선형 스프링(47)을 수용하도록 각각의 원형 네스트(46)(nest)들이 제공되는 안내 경로(43)들의 상부에 각각의 돌출 영역들을 가지고, 관련된 네스트(46)에 맞는 판 스프링 몸체를 가진다. 모든 나선형 스프링(47)의 내부는 이전의 실시예에서 설명된 안내 핀(9)과 실질적으로 동일한 작업을 하는 각각의 안내 핀(48)을 둘러싼다. 다시 말해, 그것의 이동은 부착된 입력 엘리먼트(3)에 의해 제어되고, 4개의 나선형 스프링(47)은 안내 경로(43)에 의해 한정된 개구부의 중심 영역에 엘리먼트를 복귀시키는 역할을 한다.

도19d에 나타난 바와 같이, 두 개의 상호 수직인 선형 가이드 중, 종 방향의 것(직사각형의 긴 측면에 평행하게 연장됨)은 안내 부재(41)의 양측에 형성된 안내 레일(49)에 의해 이루어지고, 안내 레일(49)의 내측에는 종 방향으로 연장되는 내향 선형 유도 슬롯(50)이 제공된다. 중앙 부재(40)의 평행한 종 방향 측면의 모서리가 이들 안내 슬롯(50)에 끼워 맞춰지고, 중앙 부재(40)는 안내 부재(41)에 대해 종 방향 및 제한된 범위에서 변위될 수 있다.

입력 엘리먼트(3)는 중앙 부재(40)에 대해 횡 방향으로 이동할 수 있다. 도20은 입력 엘리먼트(3)를 하부로부터 나타내고, 하부면의 두 측면으로 횡 방향 슬롯(52)을 향하는 내측(즉, 서로를 향한)을 가지는 한 쌍의 횡 방향 안내 레일(51)이 고정되며, 중앙 부재(40)의 두 짧은 변은 이들 횡 방향 슬롯(52)에 끼워 맞춰진다.

페이스플레이트(faceplate)의 평면에 수직으로 그렇게 설계된 데이터 입력 장치의 대체 가능성은 도19 및 도20에 나타나 있지 않지만, 평면에 고정된 안내 부재(41)와 몸체(2) 사이에, 스프링-바이어스(spring-biased) 변위가 마이크로 스위치 또는 변위 센서를 통해 입력 엘리먼트(3)의 일반적 움직임에 응답하는 페이스플레이트에 수직한 방향으로 제공될 수 있다.

도21 내지 도23을 참조하면, 제2 데이터 입력 방법을 도시하는 실시예가 나타나 있으며, 여기서 이동 가능한 별도의 데이터 입력 엘리먼트는 존재하지 않지만, 손가락 움직임은 이 데이터 입력 장치 표면의 지정된 터치 감지 영역 상에서 감지된다. 도21에는 특별히 설계된 데이터 입력 장치(60)가 도시되어 있는데, 사용 중에 그것이 쥐어지는 사람 손의 손바닥에 잘 맞는 곡선 형상을 가진다. 장치(60)는 원호형 단부(63)에 의해 상호 연결된 각각의 상부 및 하부를 포함하는 만곡된 몸체를 가진다. 상부와 하부(61, 62)의 외부 부분 사이에는 갭(64)이 형성된다. 몸체가 대략 최대 폭을 가지는 상부(61)의 윗 부분에는 특별한 데이터 입력 영역(65)이 제공된다. 도22는 데이터 입력 영역(65)을 가지는 상부(61)의 확대된 사시도를 나타내는 도면이다. 데이터 입력 영역(65)은 이전의 실시예에서 안내 경로(7)의 역할에 실질적으로 대응하는 역할을 가지는 폐쇄된, 바람직하게는 만곡된 경계(67)에 의해 둘러싸인 중앙의 함몰 영역(66)을 가진다. 함몰 영역(66)의 깊이는 작지만, 영역(66) 상에 배치된 손가락에 의해 경계(67)를 느끼도록 하기에 충분하다. 복수의 규칙적으로 배열된 아일(68)(isles)들은 함몰 영역(66)의 소정의 다른 위치에 형성되고, 상기 함몰 영역(66)의 평면으로부터 돌출되는데, 그들의 높이는 상부(61)의 외부 표면의 높이보다 다소 낮지만, 데이터 입력을 제어하는 ??손가락에 의해 영역(66)을 터치할 때 사용자가 그들의 존재 및 방향을 느끼기 충분할 정도로 돌출된다. 예시된 실시예에서, 4개의 그러한 아일(68)들이 사용되고, 그들 각각은 방사상으로 연장된 중앙 대칭 축을 가진다. 아일들의 대향하는 쌍들의 중심 축은 서로에 대해 상호 수직인 실질적으로 원형인 경계(67)의 동일한 대각선 상에 놓이며, 그들은 함몰 영역(66)의 2개의 주 대각선(69, 70)에 대해 45° 경사진다. 대각선(69)은 장치(66)의 종 방향으로 연장하고, 대각선(70)은 횡 방향으로 연장한다. 아일(68)들은 관련된 반경의 중간 또는 근접하여 배치되고, 도21에 도시된 바와 같이 둥근 내측 및 외측 윤곽 및 직선 측부를 가진다. 함몰 영역의 경계(67)의 곡선은 이전 실시예의 리세스(8)와 유사한 기능을 가지는 4개의 원호형 리세스(71, 72, 73 및 74)를 형성하는 대각선(69, 70)의 단부에서 약간 파단된다.

도23은 함몰된 데이터 입력 영역(65)을 가지는 장치(60)의 상부(61)의 평면도이다. 장치의 몸체 내부의 이 영역(65) 아래에 도23에 점선으로 도시된 터치 센서(75)가 배치되고, 사용자의 손가락에 의한 접촉 위치를 감지하기 위해 터치 스크린에서 그 작업과 유사한 작업을 가진다. 터치 센서(75)의 영역은 그 위의 영역(65)보다 큰 것이 바람직하며, 따라서 상부(61)의 표면상에는 그러한 구역 또는 영역이 터치될 때 다른 기능에 할당될 수있는 충분한 표면적이 남아있게 된다.

이 실시예의 작동은 이전의 것과 유사하지만, 데이터 입력 영역(65)이 고정되는 점에서 다르다. 사용자가 손가락(집게 손가락 또는 엄지 손가락) 중 하나를 영역(65)에 위치시키면, 그는 4개의 아일(68)들의 위치 및 장소를 느낄 것이고, 그 후 각각의 기본 동작의 조합 및 입력할 데이터 사이에서 이전에 학습된 연관 규칙들에 따라 그의 손가락을 움직일 수 있다. 사용자는 아일(68)들 사이에 형성된 채널에서 대각선(69, 70)들을 따라 네 방향 중 어느 방향으로든지 그의 손가락을 움직일 수 있고, 대각선 끝까지 도달하면 네 리세스들의 연관된 하나의 존재를 감지함으로써 그에게 피드백을 준다.

그 다음, 그는 그가 어느 방향 움직일지 선택할 수 있고, 안내 경로로서 경계(67)를 느낄 뿐만 아니라, 손가락이 아일(68)들의 외측 가장자리와 경계(67) 사이에 형성된 채널(channel)을 감지한다. 이 느낌은 경계(67) 선의 가장자리만 느낄 수 있는 것처럼 더욱 명확하며, 안내 채널의 존재는 사용자가 그의 손가락이 움직이는 위치를 더 정확히 감지할 수 있도록 돕는다. 움직임은 채널 부분을 따라 리세스들의 다음 하나에 도달할 때까지 계속된다. 햅틱 피드백은 실제 위치에서 완벽한 방향을 제공한다. 햅틱 피드백을 더 돕기 위해, 또 다른 바람직한 실시예에서, 장치의 내부에 소형 진동기(76)가 배치될 수 있으며, 그것은 손가락이 리세스(71 내지 74) 중 하나에 도달할 때 활성화된다. 이에 의해 발생된 진동은 매우 약하며, 손가락이 특별한 위치에 있음을 사용자에게 추가적 햅틱 신호로 제공하기에 충분해야 한다.

이 실시예에서, 이전의 실시예에서와 같이 입력될 기본 동작 조합 및 문자/기능 사이에 실질적으로 동일한 연관(associations)이 할당될 수 있다. 실질적인 차이점은 손가락을 들어올려질 때 중심 위치로 돌아갈 것이 없으므로 아일(68)들 사이의 중앙 채널이 다른 기능을 작동시키도록(triggering) 사용될 수 있다는 것이다. 도23에서, 각각의 화살표(77, 78)는 함몰 영역(66)의 대각선을 따라 도시되고, 손가락은 양 방향으로 그들 둘을 따라 이동될 수 있다. 터치 센서가 방향에 민감하기 때문에, 화살표(77, 78) 중 어느 하나를 따라 임의의 방향으로 손가락을 이동시킴으로써, 4가지 상이한 기능이 간단한 선형 움직임에 할당될 수 있다. 대문자나 소문자 또는 기타 일반적으로 사용되는 기능에서 문자와 숫자 또는 알파벳들 사이의 변경이 가능하다.

도21 내지 도23에서, 데이터 입력 장치(60)는 스크린 또는 터치 스크린 없이 도시되었다. 이것은 필수적으로 필요한 것은 아니며, 이 장치는 화면이 장착되거나 이동 전화와 함께 구성될 수 있다. 도시된 실시예는 주로 리모트 컨트롤러로 사용되거나 무선 통신을 통해 접속된 손바닥 상부 또는 스마트 엔터테인먼트 장치용 원격 키보드의 기능을 취하기 위한 것이다. 입력된 텍스트 또는 데이터가 원격 장치의 스크린 상에 디스플레이되는 것이 바람직하다. 스크린이 없어도 이동 전화보다 작은 핸드 헬드 마우스(hand held mouse)로 장치가 구현될 수 있으며 손에 쥐기에 잘 맞을 수 있다.

바람직한 실시예에서, 장치(60)는 추가의 유용한 기능, 즉 마우스의 기능을 가질 수 있다. 사용자가 상부 및 하부(61, 62)를 함께 압축함으로써 장치를 압축하려고 시도할 때, 갭(64)은 장치의 유연하고 약간 탄성있는 설계로 인하여 이들 두 부분(61, 62)이 서로 약간 더 가깝게 이동하게 한다. 이 약간의 움직임은 마우스의 클릭과 동등한 신호를 유발하는 장치의 내부에 내장된 별도의 동작 센서(79)(도21 참조)에 의해 감지될 수 있다. 이 클릭은 또한 클릭이 발생된 햅틱 피드백을 생성하도록 진동기(76)를 제어할 수 있다. 이러한 설계는 큰 장점을 가지는데, 즉 두 부분(61, 62)이 어디에서나 압축될 수 있기 때문에, 마우스 기능이 사용될 수 있는 장치 상에 특별한 위치가 없다.

본 발명에 따른 데이터 입력 장치는 예시적인 실시예들에 도시된 것 이외의 여러 가지 형태, 크기로 구현될 수 있고 상이한 전자 회로를 구비할 수 있다.

이동 전화 어플리케이션의 경우, 지능형 장치로서의 전화에 대한 데이터 입력은 직접적으로 구현될 수 있다. 이 장치는 컴퓨터, 랩탑, 태블릿 및 이와 유사한 장치의 원격 데이터 입력 또는 키보드를 대체하는 경우에 직접 사용될 수도 있다. 본 발명에 따른 데이터 입력 장치의 어플리케이션 분야는 이동 전화에 한정되지 않고, 그 장치는 스마트 전자 엔터테인먼트 장치(텔레비전 세트, DVD 플레이어, 전자 엔터테인먼트 센터, 디지털 리시버, 셋탑 박스 등과 같은)의 지능형 제어 및 작동에 필요한 데이터 입력 작업을 수행하기 위해 사용될 수 있다. 그러한 장치는 대부분의 경우 인터넷 접속을 허용하고, 인터넷의 사용은 기존의 원격 제어 장치가 다소 어렵고 불편한 방식으로만 만족시킬 수 있는 높은 데이터 입력 요구 사항을 부과하기 때문에 이러한 기능의 중요성이 커지고 있다. 필요한 경우, 현재의 데이터 입력 장치는 그러한 장치의 원격 제어 유닛과 함께 구성될 수 있다. 피 제어 장치와 데이터 입력 장치 간의 통신은 임의의 종래의 무선 연결에 의해 구현될 수 있지만 유선 연결 또한 가능하다. 최신 전자 장치의 프로세서 실행은 다운로드 및 적절한 응용 프로그램 소프트웨어를 통해 대부분의 경우 가능하게 할 수 있다. 그 장치는 이 데이터 입력 장치의 "언어"를 이해하거나, 또는 데이터 입력 장치에서 지능형 전자 시스템은 데이터 입력에 필요한 동작의 조합에 의해 생성된 전자 신호를 표준 문자 조합으로 "변환"하도록 구성될 수 있다. 데이터 입력 작업은 거의 모든 지능형 장치, 장비 또는 기계에서 필요하기 때문에 기술된 응용 분야는 총망라되지 않았다.

목적을 해결하기 위해 발명자는 누군가 엄지 손가락과 집게 손가락 사이, 또는 엄지 손가락과 다른 손가락들 사이에 놓여있는 편평한 물체를 쉽게 잡을 수 있다는 것을 알고 있으며, 엄지 손가락 또는 집게 손가락이 이전에 학습되고 연습된 기본 동작 및 움직임 조합의 코딩된 시스템에 따라 작은 영역 내에서 이동되는 경우, 손가락 움직임을 전기 신호로 변환시키는 종래의 센서를 사용하여 직접 데이터 입력을 제공할 수 있다. 단순화를 위해, 본 명세서에서 사용되는 용어 "손가락"은 양 손가락들과 엄지를 모두 포함한다. 햅틱 피드백이 손가락 움직임과 연관된다면, 특히 손가락이 각각의 특별한 위치에 도달할 때, 움직임 조합의 학습 및 조합의 실제 사용이 용이해지고 입력 오류가 최소화된다. 이러한 방식으로, 매우 민감하고 취급하기 쉬운 데이터 입력 방법이 얻어지며, 이것은 작은 움직임만을 필요로 하므로 사용자에게 피곤하지 않다. 손가락은 최소의 터치를 느낄 정도로 매우 민감하며, 따라서 햅틱 피드백의 특별한 위치가 적절한 방식으로 선택되면 문자 및 데이터 입력의 사용이 배우고 실습하기 쉬울 것이다.

쉽게 배울 수 있는 동작 또는 제스처 조합의 수보다 필요한 문자/기능의 수가 증가하면, 다른 코드 시스템이 이전에 학습된 움직임 조합에 할당되는 것에 의해, 장치의 표면에 특정 제스처 또는 별도의 설계된 영역이 하나 이상의 기능키를 가지도록 할당될 수 있다. 이것은 기존 키보드에서 기능키를 누르고 문자가 숫자와 명령으로 대체되거나, Shift 키가 대문자와 소문자 사이에서 변경될 때와 유사하다.

전술한 방식으로 설계된 데이터 입력 장치는 햅틱 또는 터치 감응 및 손가락의 미세한 움직임의 미세한 특성을 이용하여 예측할 수 없는 데이터 입력 및 이용 관점을 갖는 새로운 패러다임 시스템을 생성한다.

이 솔루션의 단점은 모든 새로운 패러다임 시스템에서 기존의 방식을 벗어나 새로운 것을 배워야한다는 것이며, 본 발명의 경우에는 제스처 조합이다. 이것은 각각의 문자가 논리적인 방식으로 그러한 조합과 관련되는 경우, 즉 문자가 동일한 문자를 쓰는 것과 유사하지만 매우 단순화된 방식인 움직임 조합과 관련되는 경우 용이하게 된다. 또한 새로운 과제를 가진 새로운 패러다임이 나타나면 새로운 시스템을 배우는 것과 연결된 장점/단점과 관련된 비율을 비교해야 하며, 장점이 어려움보다 많다면 배우는 것이 가치가 있다.

스마트 전자 장치의 광범위한 사용 전에, 즉 타이프라이팅이 주요한 방법이었던 시기에, 물리적인 노력이 필요했던 느린 타이프라이팅 대신에, 속기 쓰기가 발명되었으며, 학습되고 널리 사용되었다. 속기 쓰기는 또한 문자 및 자주 사용되는 표현의 단순하고 현명하게 축약된 버전의 작성을 이용한다. 즉 현대 용어로 표현될 때 속기 쓰기는 제스처의 스마트 코드 시스템이 아니다. 속기 쓰기를 배우는 것은 제안된 시스템보다 훨씬 더 많은 인력의 노력과 학습이 요구되는 작업이었는데, 그러한 어려움에도 불구하고, 수십억의 사람들이 그것을 배우고 사용했으며, 속기 쓰기의 몇 가지 응용 프로그램이 아직 사용 중이다.

일종의 비 전통적 조합을 배우고 사용하기 위해, 예를 들어, 전신의 시작 이래로 사용되어 왔고 광범위하게 습득되고 사용었으나, 제시된 제스처 조합의 사용보다 훨씬 더 어려운 모스 부호가 언급될 수 있다.

추가적인 예로서, 제시된 제스처 조합보다 배우기가 더 어려운 시스템인 점자 쓰기가 참조 될 수 있으며, 어려움에도 불구하고 그것은 광범위하게 사용된다.

제시된 제스처 조합에 대한 학습은 또 다른 장점과 관련이 있는데, 시각 장애인 및 약시를 가진 사람도 빠르고 쉽게 배울 수 있으며, 따라서 이러한 데이터 입력 장치는 사용하기에 적합하다.

제스처 조합을 사용하고 다음 문자를 입력하기 전에 각 문자의 "쓰기" 이후의 추가 인식에 따르면, 엄지 또는 손가락을 약간 올리거나 압력을 줄이면 충분하고, 이후 다음 문자의 입력이 시작될 수 있다. 손가락을 올리는 것에 의해 입력된 문자를 확인하는 것은, 장치의 클릭 또는 누르는 것보다 압력을 줄이는 것이 훨씬 쉽고 피곤하지 않기 때문에, 마우스의 기능을 복사하는 기존의 기존 방식과 비교해 볼 때 상당한 진보이다. 추가 장점은 가능한 기능으로서 클릭 또는 누르는 것이 문자의 입력과는 별도의 추가 사용을 위해 이용 가능하다는 점에 있으며, 예를 들어 명령이 검증되거나 스크린에 표시된 메시지가 승인될 수 있다.

기본 동작 조합을 사용하여 직접 데이터 입력은 두 가지 다른 방법 중 하나로 수행할 수 있다.

첫 번째 방식으로, 휴대용 날짜 입력 장치의 외부에 배치된 입력 엘리먼트는 장치의 몸체에 대해 손가락에 의해 이동되고, 필요한 이동 경로 및 촉각 피드백 위치는 장치의 몸체에 대하여 입력의 특별 안내에 의해 해결된다.

두 번째 방식에서는 전혀 움직이는 엘리먼트가 없지만 특별한 표면 영역이 데이터 입력에 할당되며, 이 영역에서 특정 돌출부 및/또는 오목부는 터치될 때 손가락에 대한 햅틱 피드백을 제공하는 미리 결정된 특정 장소에 형성되며, 터치 스크린과 마찬가지로 터치 센서에 의해 손가락의 움직임이 감지되고 전기 신호로 변환된다.

3, 4: 입력 엘리먼트 7: 안내 경로

Claims

휴대용 스마트 전자 장치(1, 60)를 이용하여 사용자의 기본 손가락 동작 및/또는 동작 조합을 전기 신호로서 제공된 각각의 문자 및/또는 기능으로 변환하는 방법에 있어서,
- 상기 장치의 상부 표면을 만질 때 손가락에 의해 만들어진 상기 기본 손가락 동작 및/또는 조합의 각각을 상기 문자 및/또는 기능의 각각과 연관시키는 단계;
- 접촉된 상기 손가락의 동작의 시작부터 상기 손가락이 상기 표면으로부터 상승될 때까지의 실제 손가락 동작을 검출하고, 상기 동작의 시작부터 상기 표면으로부터 상기 손가락의 상승까지의 사이의 기간을 단일 문자 및/또는 기능의 입력으로 간주하는 단계;
- 상기 손가락 상승 단계 후에, 관련된 문자 또는 기능에 대한 이전에 입력된 기본 동작 및/또는 동작 조합의 변환을 수행하는 단계; 및
- 모든 요구되는 문자 또는 기능이 입력되고 변환되는 한 입력 단계를 반복하는 단계 - 데이터 입력 영역(66)은 상기 손가락을 위한 안내 경로로서 기능하는 폐쇄된 경계(7, 67)에 의해 둘러싸인 상기 장치(1, 60)의 표면 상에 규정되고, 상기 데이터 입력 영역(66)은 중앙 부분을 가지며, 복수의 이격된 특정 위치(8, 71-74)들이 상기 경계(7, 67)를 따라 제공되고, 상기 경계(7, 67) 및 상기 특정 위치(8, 71-74)들은 상기 손가락이 상기 경계(7, 67) 및 상기 특정 위치(8, 71-74)들의 어느 하나에 도달할 때, 상기 경계(7, 67)의 인접 섹션들에 의해 제공되는 햅틱 감각과 구별될 수 있도록 사용자를 위해 햅틱 피드백 감각을 제공하도록 설계되며, 상기 기본 동작은 상기 중앙 부분으로부터 상기 특정 위치(8, 71-74) 중 하나의 상기 경계로의 상기 손가락의 동작 또는 안내 경로로서 상기 경계(7, 67)를 따라 상기 특정 위치(8, 71-74)에서 인접한 상기 특정 위치(8 ,71-74) 까지의 사이의 동작을 포함하고, 상기 검출 단계에서, 문자 또는 기능의 입력 도중 상기 손가락의 동작이 연속적으로 감지됨
를 포함하는 전기적 형태로 데이터를 입력하기 위한 방법.
제1항에 있어서,
상기 경계(7, 67)는 원 또는 타원의 형상을 가지고, 상기 특정 위치(8, 71-74)는 원의 경우에 상기 경계(7, 67)의 한 쌍의 상호 수직인 대각선의 종점에 위치하고, 타원의 최대 및 최소 축에 위치하는 것을 특징으로 하는 전기적 형태로 데이터를 입력하기 위한 방법.
제1항에 있어서,
상기 특정 위치에서 상기 햅틱 피드백을 발생시키는 상기 경계(7, 67)에 각각의 리세스(8, 71-74)(recesses)들이 제공되는 것을 특징으로 하는 전기적 형태로 데이터를 입력하기 위한 방법.
제1항에 있어서,
상기 장치(1, 60)에 배치된 진동기(76)에 의해 상기 특정 위치(8, 71-74) 중 임의의 위치가 상기 손가락에 의해 접촉될 때 진동을 제공하는 것을 특징으로 하는 전기적 형태로 데이터를 입력하기 위한 방법.
제1항에 있어서,
상기 문자/기능 입력 단계에서, 입력 엘리먼트(3 ,4)는 상기 손가락에 의해 움직이고, 상기 입력 엘리먼트(3 ,4)가 상기 장치(1)의 몸체(2)에 배치되어 분리되지 않으며, 회전 없이 두 개의 상호 수직인 선형 경로들을 따라 상기 영역 내에서 상기 몸체(2)에 대해 제한된 동작을 위해 안내되도록 하고; 상기 손가락 상승 단계 이후 및 다음 데이터 입력 단계 이전에 상기 입력 엘리먼트(3 ,4)를 편향 수단(biasing means)에 의해 상기 영역의 중앙 부분에 위치한 기본 위치로 이동시키는 단계를 포함하는 전기적 형태로 데이터를 입력하기 위한 방법.
제5항에 있어서,
상기 입력 엘리먼트(3, 4)는 동작의 평면에 수직인 약간의 스프링 바이어스(bias)에 대하여 밀릴 수 있고, 상기 밀림을 감지하는 것에 의해 새로운 입력 기능이 입력될 수 있는 것을 특징으로 하는 전기적 형태로 데이터를 입력하기 위한 방법.
제6항의 방법을 수행하기 위한 데이터 입력 장치에 있어서,
몸체(2), 상기 몸체의 외부에 배치되고 손가락 또는 엄지 손가락의 수단에 의해 상기 몸체에 대해 이동할 수 있는 입력 엘리먼트(3)를 포함하고, 상기 입력 엘리먼트의 변위를 감지하고 상기 변위를 전기 신호로 변환하는 변위 센서(38)를 포함하며,
상기 입력 엘리먼트(3)는 상기 몸체(2)에 연결되고 회전없이 두 상호 수직 축들을 따라 이동하도록 안내되고, 상기 입력 엘리먼트(3)의 상기 변위는 내부 영역을 둘러싸는 안내 경로(7, 43) 및 상기 영역의 중앙 부분에 상기 입력 엘리먼트(3)를 유지하지만 그것의 탄력적인 변위를 허용하는 편향 엘리먼트(28, 47)에 의해 제한되며, 상기 안내 경로를 따라 이격된 위치들에서 장애물로서의 특정 위치들은 상기 안내 경로를 따라 상기 특정 위치들을 느낄 수 있는 방식으로 상기 입력 엘리먼트(3)의 상기 변위를 제동하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 데이터 입력 장치.
제7항에 있어서,
상기 입력 엘리먼트(3)는 상기 변위의 상기 축들에 수직인 방향으로도 이동될 수 있고, 상기 몸체(2)와 상기 입력 엘리먼트(3) 사이에는 편향 엘리먼트(biasing element)가 상기 변위의 상기 축들에 수직인 방향으로 상기 입력 엘리먼트(3)가 이동되는 것에 대해 스프링 바이어스를 제공하도록 배치되며, 수직 방향의 상기 변위를 감지하고 그것을 전기 신호로 변환하는 변위 센서(38)를 포함하는 데이터 입력 장치.
제8항에 있어서,
상기 몸체(2)는 베이스 플레이트(14)에 결합되고, 상기 베이스 플레이트(14)는 상기 축들 중 제1축을 따라 이동될 수 있는 중간 플레이트(15)에 연결되는데, 상기 베이스 플레이트(14)를 향하는 측면에 마주하는 상기 중간 플레이트(15)의 측면에 연결되며, 상부 플레이트(16)는 상기 축들 중 제2축을 따라 이동하도록 안내되도록 연결되고, 상기 입력 엘리먼트(3)는 상기 상부 플레이트(16)와 함께 구성되는 것을 특징으로 하는 데이터 입력 장치.
제9항에 있어서,
상기 입력 엘리먼트(3)는 상기 몸체의 내부를 향해 연장되고 적어도 상기 안내 경로(7)에 의해 규정된 상기 내부 영역에 적어도 도달하는 안내 핀(9, 48)에 연결되며, 상기 중간 플레이트(15)는 상기 안내 핀(9, 48)의 통과를 허용하는 개구부를 규정하고, 상기 몸체(2)에 대해 고정되고 상기 안내 핀(9, 48)을 둘러싸며 상기 안내 핀(9, 48)에 결합되는 스프링(28, 47)에 의해 상기 편향 엘리먼트가 형성되는 것을 특징으로 하는 데이터 입력 장치.
제7항에 있어서,
실질적으로 직사각형이고 이동 전화와 함께 구성되며, 상기 입력 엘리먼트(3)가 상기 이동 전화의 표면 플레이트이고, 상기 몸체는 아래로부터 상기 표면 플레이트 쪽으로 진행할 때 중공의 내부를 가지며: 상기 몸체(2)에 연결되고 상기 직사각형의 종 방향으로 안내를 제공하는 상부 면의 안내 레일(49)을 포함하는 안내 부재(41)를 포함하고, 상기 안내 레일은 안내 슬롯(50)을 규정하며, 종 방향의 변위를 위하여 상기 안내 슬롯 내에 안내되는 평평한 중간 엘리먼트(40)를 포함하고, 상기 표면 플레이트를 형성하는 상기 입력 엘리먼트(39)는 상기 중간 엘리먼트(40)에 결합되어 상기 중간 엘리먼트(40)에 의해 안내되고 그에 의해 횡 방향으로 변위되도록 안내되며, 더하여 상기 몸체(2)는 4개의 동일한 안내 경로(43)들 중의 하나를 각각 규정하는 4개의 코너 영역들을 가지고 상기 경로들 위에 각각의 나선형 스프링(47)들이 상기 안내 부재(41)의 각각의 개구부들 내에 배치되며, 상기 나선형 스프링(47)들의 내부는 각각의 안내 핀(48)들에 연결되어 연관된 내측 영역의 중앙 영역으로 안내 핀(48)들을 기울도록(bias) 하고, 상기 안내 핀(48)들은 상기 안내 경로(43)들 중 연관된 하나로 연장하는 것을 특징으로 하는 데이터 입력 장치.