KR19990068206A

KR19990068206A - 사운드 발생 키를 구비한 키보드를 포함하는 전화 장치

Info

Publication number: KR19990068206A
Application number: KR1019990002886A
Authority: KR
Inventors: 라펠리쥬아
Original assignee: 요트.게.아. 롤페즈; 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date: 1998-01-30
Filing date: 1999-01-29
Publication date: 1999-08-25
Also published as: CN1233125A; EP0933909A1; JPH11273493A

Abstract

본 발명은 관련된 회로와의 임의의 전기적 접속을 방지하는 키를 갖는 키보드를 구비하는 전화 장치에 관한 것이다. 음원 주파수 발생 장치(23)가 제공되는데 각각의 키 아래에 특정 주파수로 진동할 수 있는 기계적 소자를 포함한다. 서브-셋(25)은 이들 주파수를 검출하고 그들 음원의 위치를 파악하고, 전기 신호로 변환한 후, 이들 신호 따라서 특정하게 눌려진 키에 대응하는 데이터의 처리를 보장한다.

Description

사운드 발생 키를 구비한 키보드를 포함하는 전화 장치{Telephony equipment comprising a keyboard with sound generating keys}

본 발명은 다수의 제어 키와 상기 키의 식별 수단을 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.

본 발명은 또한 다수의 키 중 눌려진 키를 식별하기 위한 키 누름 검출 방법에 관한 것이다.

본 발명은 키보드-입력이 요구되는 임의의 전자 장치, 특히 휴대형 전화 장치에서 사용될 수 있다.

1987년 3월 23일 발간된 일본 특허원 제 62-65750호의 요약서 제 63-233647(A)호는 사운드 발생기가 결합된 키보드를 상술한다. 하나의 키가 작동되는 것으로 인해 전송되는 사운드는 확성기를 통해 전화 수신기의 적절한 회로로 전송되고 종래의 전화 채널에 의해 컴퓨터로 경로 지정되고, 상기 컴퓨터는 키보드의 검출을 달성하게 할 것이다.

사운드 발생기를 포함하는 키보드와 아주 상이한 형태의 키의 작동을 검출하기 위한 장치를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다. 특히, 키보드의 검출은 키의 누름에 의해 국부적으로 작동되는 음원(sound source)의 위치를 파악함으로써 달성된다.

따라서, 서두에 정의된 장치는 상기 식별 수단이,

- 상기 키에 의해 제어되고 사운드 신호를 발생시키기 위한 다수의 국부 음원; 및

- 입력에서 상기 사운드를 수신하여 상기 음원의 위치를 파악하기 위한 서브-어셈블리(sub-assembly)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

기계적으로 아주 단순한 장치를 형성하는 이러한 구조는 프리트 배선 기판(printed circuit board)으로 동작하는 데이터 통신 장치와 유익하게 통합될 수 있고, 사실상, 프린트 배선 기판에 대한 키보드의 위치는 임의적인데, 그 이유는 둘 사이에 음향 링크(acoustic link) 외에는 다른 링크가 없기 때문이다. 상기 키보드는 원래의 형태를 가질 수도 있고 예를들면 구부려질 수도 있다.

또한, 키보드의 이면(back)과 프린트 배선 기판 사이의 전기적 접속의 부재는 장치가 얇게 되는 것을 가능하게 한다. 마지막으로, 상기 음향 주파수는 가청 주파수 범위 밖에 있도록 선택되어야 한다.

본 발명의 중요한 특징에 따르면, 상기 위치 파악 서브어셈블리(sub-assembly)는,

- 상기 사운드 신호를 검출하기 위한 검출 수단과,

- 상기 검출된 신호를 기억하기 위한 기억 수단과,

- 검출 지연을 검출하기 위한 상기 기억된 신호 사이의 상관 비율을 평가하기 위한 계산 수단과,

- 상기 검출 지연을 각각의 음원에 대응하는 설정된 지연과 비교하고, 상기 비교 결과의 함수로서 상기 음원의 위치를 파악하기 위한 비교 수단을 포함한다.

상기 검출 수단은 아나 이상의 음향 센서를 포함한다. 작동된 키는 상기 센서의 위치에 대한 음원의 위치를 결정함으로써 식별된다. 여러 포착된 사운드 신호 사이의 상관 비율을 계산함으로써, 센서에 대한 음원의 위치를 식별하도록 동일한 음원에 의해 전송된 사운드 사이의 상대적인 검출 지연을 결정하는 것이 가능하게 된다.

키 누름 검출 방법을 제공하는 것이 본 발명의 다른 목적인데, 적어도 하나의 센서의 방향에서 사운드 신호를 생성하기 위한 국부적 음원에 각각의 키가 관련되고, 상기 방법은,

- 국부적 음원에 기초하여, 제 1의 센서의 방향으로 제 1의 사운드 신호 및 제 2의 센서의 방향으로 제 2의 사운드 신호를 전파하는 단계와,

- 상기 제 1 및 제 2의 신호를 검출하고 디지털화하는 단계와,

- 상기 디지털화된 신호를 기억하는 단계와,

- 상기 신호 사이의 검출 지연을 결정하고 그로부터 상기 음원의 위치를 유도하도록 상기 제 1 및 제 2의 기억된 신호 사이의 상관 곱(correlation product)을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 이들 및 다른 양상은 첨부된 도면을 참조로 한 하기의 실시예로부터 명확해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 실시예(휴대형 전화 장치)를 도시한 도면.

도 2는 도 1에 도시된 전화 장치의 측면도.

도 3은 키보드 키의 구현예를 도시한 도면.

도 4 및 도 5는 각각 안정 위치로의 진동 복귀 이동(vibraging return movement)에서 안정(rest) 위치와 그 반대 위치에 있는 키의 다른 실시예를 도시하는 도면.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 위치 파악 장치를 나타내는 도면.

도 7은 도 6에 도시된 위치 파악 장치의 다른 실시예를 도시한 도면.

도 8은 본 발명에 따른 키 누름을 검출하는 방법을 도시하는 순서도.

♠ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명♠

23 : 신호 발생기

24, 61, 62 : 마이크로폰

25 : 서브-어셈블리

31 : 변형 가능부

32 : 푸시핀

63, 64 : 대역 통과 필터

65, 66 : 증폭기

67, 68 : 아날로그/디지털 변환기

도 1에 도시된 예증적인 실시예에 있어서, 휴대형 전화 장치(1)의 키보드는 사용자에 의해 기계적으로 눌려지게 될 0에서 9와 기능키(#과 *)에 대응하는 12 개(10a 내지 101)의 키를 포함한다. 각각의 키 이면에는, 눌려진 키의 동작에 의한 영향 하에서 키에 대응하는 데이터의 전송과 일반적으로 관련해서, 또는 본 발명과 직접적인 연관이 없는 임의의 다른 처리와 관련해서 전자 신호 처리 회로를 차단시키는 접촉부가 존재한다.

측면에서 전화 장치를 도시하는 도 2에 도시된 본 발명에 따른 실시예에서, 상기 장치는 하우징(housing; 22)의 표면에 키(21a, 21b 등등)가 미리 위치되어 있는 키보드(20)를 포함하지만, 상기 장치의 내부에 위치된 키의 이면에는 어떠한 전기적 접속도 포함하지 않는다.

이들 키의 각각, 예를들면 21a는 사운드 또는 음파(soundwave)를 발생하기 위한 기계적 장치에 단순히 관련된다(도 2에 개략적으로 도시된 이러한 장치(23)는 하기에 더 상세히 설명될 것이다).

키(21a)에 대한 동작에 의해 생성되는 음파는 전파되어 마이크로폰(24)에 의해 수신된다. 하우징에서 멀리 떨어져 위치된 이 마이크로폰은 전자적 음원 위치 파악 수단에 관련된다. 이들 수단은 도 6에 상세히 도시되어 있는데, 예를들면 인입하는 파(incident wave)를 기억하고, 그들의 상대적 지연을 유도하고 이러한 지연을 설정값(set value)과 비교하도록 그들의 상관 비율을 측정할 수 있는 처리 회로를 포함하며, 이러한 방식으로 눌려진 키를 인지할 것이다.

상기 마이크로폰(24)과 관련된 전자적 수단은 전자 신호-처리 모듈을 형성하는 서브-어셈블리(25)에 수용된다. 모듈(26)(상세히 도시되지 않음)은 전원 수단(power supply means)을 결합하며 이것과 함께 전화 장치가 형성된다.

사운드 신호 발생기(23)의 형태는, 예를들면, 도 3의 형태이다. 각각의 키 아래에 변형 가능부(deformable part; 31)에 대해서 푸시핀(32)이 얹어져 있고 상기 변형 가능부는 키를 통한 상기 핀에 대한 푸시(P)의 영향 하에서 안정 위치(rest position)에 대해 소정의 주파수로 진동할 수 있다.

상기 장치(23)의 다른 실시예에 따르면(도 4, 안정 위치), 이것은, 예를들면 금속의 볼록한 막(membrane) 또는 진동판(diaphragm)으로 구성될 수 있다. 이 진동판이 안정 위치에서 아래로 눌려질 때(도 4, 화살표(41)), 이것은 변형되어 오목한 형태를 취할 것이다(화살표(42)). 이러한 변화 상태는 역으로도 가능하다: 일단 추력(thrust)이 사라지면, 상기 진동판(도 5, 화살표(43))은 자신의 원래의 볼록한 위치로 되돌아 간다. 이러한 빠른 이중 이동은 진동판의, 또는 이 진동판의 일부의 짧은 진동(도 4에서 44로 나타남)을 유발하게 되고, 사운드 또는 음파를 생성하게 된다.

당연하겠지만, 어떠한 실시예가 고려되더라도, 파의 주파수는 가청 주파수 범위 내에 있든지 또는 이 가청 범위 밖에 있도록 선택될 것이다.

본 발명에 따른 위치 파악 장치는 도 6 및 도 7에서 도시되는데, 여기서 상기 서브-어셈블리(25)를 형성하는 소자가 상세히 도시된다.

도 3 내지 도 5를 참조로 상기 상술된 음파 발생 장치의 이들 예증적인 실시예에 있어서, 상기 서브-어셈블리(25)는 마이크로폰(61 및 62)을 통해 음원의 위치를 파악한다. 그 다음 눌려진 키와 관련된 데이터에 대응하여 처리되는 전자 신호를 전송하게 된다.

하기의 설명에서 각 키는 두 센서의 방향으로 사운드 신호(또는 인입 파)를 발생하기 위한 국부적 음원에 관련되는 것으로 간주된다. 동일한 음원으로부터 센서에 도달하는 인입 파가 상이한 전파 경로(특히 벽에 대한 반사에 의한 경로)를 커버할 수 있고, 검출시 식별가능하다면, 하나의 센서도 충분할 것이다.

도 6 및 도 7에 도시된 실시예에 있어서, 세 개의 키(10a, 10b 및 10c)는 세 개의 음원(도시되지 않음)을 작동시키고 a1, a2, b1, b2, c1 및 c2로 도시된 음파를 발생한다. 두 개의 마이크로폰(61 및 62)은 각각의 음원으로부터 다가오는 인입 파(incidetn wave)를 수신할 수 있도록 하우징 내에 정렬된다(하우징 내부 벽은 반사하지 않는다). 각각의 마이크로폰(61, 62)은 각각의 인입 파에 대응하는 아날로그 신호를 검출하는 사운드 센서이다. 이 신호는 그 다음 디지털화되어 계산 소자에 의해 처리되기 전에 대역 통과 필터(bandpass filter; 63, 64)에 의해 여파되고 증폭기(65, 66)에 의해 증폭된다.

위치 파악 장치(25)의 동작은 도 6을 참조로 설명될 것이다. 여파되고 증폭된 아날로그 신호는 아날로그/디지털 변환기(CAN; 67, 68)에 의해 샘플화되고 디지털화되며 그 다음 RAM에 기억되며 그 다음 소자(69)에 의해 처리된다. 예를들면 디지털 신호 처리기(DSP)인 이 소자는 판독 전용 메모리(ROM)를 또한 포함하는데 여기에 설정값이 기억되어 있다. 두 개의 마이크로폰(61, 62)은 그 다음 키(10a)의 누름에 의해 생성된 두 음파(a1 및 a2)를 디지털화되어 DSP의 RAM에 기억되기 전에 포착한다.

그 다음 포착된 사운드가 각각의 키 바로 아래에 제공된 사운드 생성기에 의해 생성된 펄스로부터 기인하는지가 검증된다. 이러한 목적을 위해, 상기 DSP는 각각의 인입 파(a1 및 a2)의 에너지를 계산하고 이것을 ROM 메모리 내의 설정된 에너지 임계와 비교한다. 만약 계산된 에너지가 상기 설정된 임계 이상이면, DSP는 다음 단계로 진행한다. 만약 그렇지 않다면, 검출 에러가 발생되고 어떠한 키도 인식되지 않는다.

검출 신뢰성을 향상시키기 위해서, 수신된 사운드의 형태가 예상된 사운드의 형태와 닮았는지를 검증하는 허용적인 부가 계산(facultative additional calculation)이 수행된다. 따라서, 사운드 발생기에 의해 전송되는 신호의 모델은 ROM에 기억되어 변환기(CAN)에 의해 DSP로 전송되는 신호의 형태와 비교된다. 기준 모델은 Xref(n)로 지칭되는 L 샘플에 의해 형성되는데, 여기서 n은 0에서 L-1까지인 디지털화 인덱스(digitizing index)이다. DSP에 의해 마이크로폰(61)으로부터 수신되는 신호는 샘플(X1(0) 내지 X1(L-1))에 의해 형성된다. 수신된 샘플과 기준 샘플 사이의 유사성을 검출하기 위해서, DSP는 그들의 상관 비율을 계산한다:

그 다음 상기 결과는 0.5 내지 1 사이에 있는 임계값과 비교된다. 통상적으로, 이 값은 0.9와 동일하도록 취해진다. 만약 상기 결과가 이 임계값 이상이면, 적절한 신호가 검출된 것으로 간주되고 처리는 계속된다. 만약 아니라면, 에러가 검출된다.

이러한 허용적인 단계는 센서에 의해 수신되는 사운드의 공간적인 원천을 인지하는데 사용되는 방법을 보다 더 확실하게 한다.

만약 각각의 수신된 신호의 형태가 기준 모델과 충분하게 유사하다면, 상기 센서의 레벨에서 수신되는 두 신호 사이의 상대적인 지연은 수신된 샘플 사이의 상관 비율을 계산함으로써 결정된다. 상기 지연의 계산은 샘플링 주기(Te)에서 상기 변환기(67 및 68)로부터 수신되는 L 샘플에 기초해서 DSP에 의해 수행된다.

X1이 마이크로폰(61)에 의해 포착되는 신호이고 X2가 마이크로폰(62)에 의해 포착되는 신호라고 가정하자. Rmin과 Rmax는 Rmin으로서 정의된다. Te는 두 마이크로폰 사이의 최소 검출 시프트와 Rmax의 최소 검출 시프트와 동일한 것으로 가정된다. Te는 두 마이크로폰 사이의 최대 검출 시프트와 동일한 것으로 가정된다. 이때 하기의 식을 계산할 수 있다:

여기서 R은 검출 사이의 시간 시프트를 나타내고 r은 Rmin과 Rmax 사이에 놓여 있는 정수이다. 만약 R이 양이라면, 61은 62를 리드한다. 반대의 경우, 62가 61을 리드한다. 만약 거의 0이라면, 두 신호는 거의 동시에 검출된 것이다. ROM에 기억된 대응표에서 이러한 결과가 어느 키에 대응하는지가 검증된다.

사실, 키보드의 키의 누름은 두 센서 사이의 검출 지연에 대응한다. 따라서 각각의 키에 대응하는 상기 지연은 어느 키가 눌려졌는지를 인지하기 위해 DSP를 인에이블 시키기 위해 ROM에서 참조된다. 상기의 실시예에서, 62에 대한 61의 리드는 키(10a)의 검출에 대응하고, 61에 대한 62의 리드는 키(10c)의 검출에 대응하며 61과 62의 동시 검출은 키(10b)의 검출에 대응한다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 상기 장치(25) 중 도 6의 오른쪽 부분에 위치된 부분만이 도시되었다. 명백하게도, 동작을 수행하기 위해 상기 장치의 왼쪽 부분에서 동일한 수정이 행해질 수 있다. 이러한 변형은 인입파 에너지 계산 단계를 방지하기 위해 임계-검출 장치(70)의 부가로 구성된다. 그 자체로 공지되어 있는 이러한 장치는 예를들면 한 입력이 증폭기(65 또는 66)의 출력에 연결되고 출력이 DSP(69)의 활성 포트(activation port)에 연결된 다이오드 검출기일 것이다. 이러한 조치(measure)는 이미 선택된 신호를 처리하기 위해서만 DSP를 활성화함으로써 DSP의 에너지 소비를 최소화하는 목적을 갖는다.

도 7에 도시된 본 발명에 따른 키 누름 검출 방법은 도 8의 순서도에서 도시된다. 상기 방법은 하기의 K1 내지 K10의 단계를 포함한다:

- K1 : 국부 음원이 키의 누름에 의해 작동되고, 제 1의 사운드 신호(X1)가 제 1의 센서의 방향으로 전파되고 제 2의 사운드 신호(X2)가 제 2의 센서의 방향으로 전파된다;

- K2 : 어느 한 쪽 센서에 의한 각각의 신호의 검출;

- K3 : 각각의 신호의 레벨 점검 및 임계값과의 비교;

- K4 : 아날로그-디지털 변환기(CAN)에 의한 각각의 신호의 디지털화, 상기 단계(K3 및 K4)가 병렬로 수행된다;

- K5 : 만약 두 신호의 레벨이 K3에 따른 임계값 이상이면, 각각의 디지털화된 신호(X1(n) 및 X2(n))는 메모리에 기억되고, 만약 아니라면, 상기 방법은 검출 에러를 나타낸다(K6);

- K7 : 각각의 신호에 대해 기준 모델에 대한 그 상관 비율이 계산된다. 만약 두 신호의 형태가 기준 모델과 충분히 유사하다면, 단계(K8)로 진행하고, 만약 아니라면, 검출 에러가 나타난다(K6);

- K8 : 이들 두 신호 사이의 검출 지연(R)을 결정하기 위해 두 신호(X1(n) 및 X2(n)) 사이의 상관 곱이 계산된다;

- K9 : 이 지연은 작동된 음원을 결정하기 위해 각각의 음원에 대응하는 설정값과 비교된다;

- K10 : 눌려진 키의 인지 및 종료.

전화 장치에 적용된 본 발명에 따른 키 누름 검출 장치 및 방법이 상술되고 도시되었다. 명백하게도, 본 발명은 제어 키를 포함하는 다른 전자 장치, 특히 임의의 원격통신 장치에서 쉽게 응용될 수 있을 것이다.

Claims

다수의 제어 키와 상기 키의 식별 수단을 포함하는 전자 장치에 있어서,

상기 식별 수단은,

상기 키에 의해 제어되고 사운드 신호를 생성하기 위한 다수의 국부적 음원, 및

입력에서 상기 사운드 신호를 수신하여 상기 음원의 위치를 파악하기 위한 서브-어셈블리(sub-assembly)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제 1항에 있어서, 상기 위치 파악 서브-어셈블리는,

상기 사운드 신호를 검출하기 위한 검출 수단과,

상기 검출된 신호를 기억하기 위한 기억 수단과,

검출 지연을 검출하기 위해 상기 기억된 신호 사이의 상관 비율을 평가하기 위한 계산 수단과,

상기 검출 지연을 각각의 음원에 대응하는 설정된 지연과 비욕하고 상기 음원을 상기 비교 결과의 함수로서 위치 파악하기 위한 비교 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제 1항에 있어서, 상기 음원은 키 아래에 위치된 핀의 영향하에서 특정 주파수로 안정 위치(position of rest) 주위에서 진동할 수 있는 변형 가능부를 포함하는 기계적 주파수 발생기를 각 키 아래에 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제 3항에 있어서, 각각의 키와 관련된 상기 기계적 소자는 볼록 진동판(convex diaphragm)을 오목한 위치로 가져가는 변형의 영향 하에서, 특정 주파수로 진동함으로써 원래의 볼록한 위치로 되돌아 갈 수 있는 볼록 진동판인 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제 1항 내지 제 4항에 있어서, 상기 장치는 입력 제어 신호를 데이터에 대응하는 전자 신호로 변환하기 위한 신호 처리단(signal processing stage)을 포함하는 데이터 통신 장치로 상기 입력 제어 신호를 제공하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제 5항에 있어서, 상기 데이터 통신 장치는 전화 장치와 통합되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
다수의 키 중에서 눌려진 키를 식별하기 위한 키 누름 검출 방법에 있어서,

각각의 키는 적어도 하나의 센서 방향으로 사운드 신호를 발생하기 위한 국부적 음원(local sound source)에 관련되고, 상기 방법은,

국부적 음원에 기초하여, 제 1의 센서 방향으로 제 1의 사운드 신호를 전파하고 제 2의 센서 방향으로 제 2의 사운드 신호를 전파하는 단계와,

상기 제 1 및 제 2의 신호를 검출하고 디지털화하는 단계와,

상기 디지털화된 신호를 기억하는 단계와,

상기 신호 사이의 검출 지연을 결정하고 이로부터 상기 음원의 위치를 유도하도록 상기 제 1 및 제 2의 기억된 신호 사이의 상관 곱(correlation product)을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 키 누름 검출 방법.
제 7항에 있어서, 상기 검출 및 디지털화 단계는 점검 부단계를 포함하고, 상기 점검 부단계는 상기 방법의 나머지에 대해 제 1의 임계값 보다 높은 레벨을 갖는 신호를 선택하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 키 누름 검출 방법.
제 7항에 있어서, 상기 계산 단계는 각각의 기억된 신호와 메모리에 기억된 기준 모델 사이의 상관 비율을 평가하여 그 비율이 제 2의 설정값 이상인 신호만을 저장하는 단계로 이루어진 예비 선택 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 키 누름 검출 방법.