KR20010100118A - 컴퓨터 사용자의 활동성을 지원하는 입력장치(키보드,마우스, 조이스틱 등) - Google Patents

Abstract

본 발명은, 데스크탑 전산기, 노트북 PC, PDA, 휴대폰 등에, 키보드, 마우스, 조이스틱 등, 입력장치를 제공함에 있어, 더욱 높은 사용자 편의성, 사용자 입력자세 및 각도 변경기능의 지원, 그리고 이동 사용성(Mobility)을 보장하는 입력장치를 개발하는 데 그 목적이 있다.

이를 위해서는일정 제한된 평면상에서, 3개 Point 이상의 일정위치로부터 거리환산 변수를 취할 수 있는, 즉 전자장의 세기 변화 또는 일정 무선신호가 도달하는 소요시간을 거리로 환산하는 체계를 구성하는 기술의 구현과상대적 배열의 최소단위를 정의한 상태에서, 키보드 전체의 자판배열을 기본자판 배열의 넓이로부터, 실시간 할당하는 체계를 구성하는 것이다. 주요 구성부분으로는, 입력신호 발생부, 입력신호 수집 및 Topology 할당부, 그리고 무선 전송부로 구분되며, 이를 통하여, 키보드 절대크기 제한으로부터의 불편 해소, 입력자의 자세나 다소의 방향변경에 대응하는 위치 편리성 제공, 휴대의 간편함 제공, 그리고 마우스나 조이스틱의 인터페이스 기능을 동일평면 내에서 통합구현 제공할 수 있다.

Description

컴퓨터 사용자의 활동성을 지원하는 입력장치(키보드, 마우스, 조이스틱등) {Input device system Supporting the mobility for Computer user}

핵심 기반기술 일반사항으로서 기존 키보드의 경우는 각각의 배열자판 버튼과 일대일로 연계되는ON/OFF 스위치 버튼 부분과 이를 인식하여 컴퓨터 운영체제의 해당 I/O Interface 수신/제어부에서 인식되도록 하는Digital 변환회로 부분,그리고유선/무선방식의 전송기능 부분으로 구성되나, 본 발명의 제안하는 기술방식은 배열자판 버튼과 일대일로 연계되는 ON/OFF 스위치 신호로의 입력자(Key값) 인식방식을 평면상의 상대위치(Topology) 확보 기술로써 대체하고자 하는 것이다. 이 같은 개념은, 입력 Key의 수와 I/O에서의 반응속도 수준에서 다소 차이가 있을 뿐, 마우스나 조이스틱 등의 경우에 있어서도 동일하게 반영될 수 있는 사항이다.

또한 본 발명은 기존의 자판(입력자) 버튼 입력, 인식 방식을 개선하였다.

이는 기존의 키보드 입력방식에서는, 알파벳, 한글자모, 숫자, 특수문자 등, 입력자(Key값)가 다수인 관계로, 배열자판의 버튼수도, 버튼 동시입력을 허용하는 범위내에서 일정의 중복체계를 적용하더라도, 최소 80여개 이상의 버튼 할당을 필요로 한다.

그러나 결국 입력하는 손가락의 수는 10개이므로,손가락 끝부분에 각각 On/Off 신호를 발생/감지하게 하는 기능과, 이를서로 구분되는 신호로 인식토록하는 기능, 그리고, 이렇게 구분된 On/Off 신호를,상대적 위치에 따라 배열된, 가상자판의 위치값과 연계함으로써, 운영체제의I/O Interface Keyboard 입력제어부에서 반응할 수 있도록 변환하는 기능으로 개선할 수 있다.

본 발명의 목적은 기존 전산기 입력장치 중 키보드, 마우스, 조이스틱 등, 입력기기의 사용자 편리성과 이동성을 제고하고자 하는 것이다.

입력장치의 한계를 극복하는 기반기술로는,자판을 누른 손가락 끝부분에서 키보드 버튼의 ON/OFF신호와 같은 입력 Signal의 확보방법과 ,정확도가 보장되는 상대위치값(Topology)의 확보기술, 그리고병렬/고속방식으로의 무선 전송기술이 전제된다.

무선 인터페이스 기술은 기존의 적외선 방식이나, BlueTooth의 근거리 전송방식 등을 채용하므로써 추가적인 개발부담을 덜 수 있다. 또한 반드시 무선 인터페이스 기술적용이 요구되지 않는 휴대폰이나 PDA사용 환경에 있어서는 기존의 유선 Serial 인터페이스 기술을 적용코자 한다.

휴대폰의 경우, 무선 인터넷 표준화 협의체가 구성되어, 유선 직렬 인터페이스 규격의 표준화 작업이 진행되고 있으며, 이동상황에서의 입력의 경우 일반 사무업무와 동시에 장시간의 입력요구는 발생하지 않아, 사용자 입력자세 및 다소간의 각도 변경에의 대응/지원기능 및 무선 인터페이스 기능은 반드시 요구되는 내용이 아니므로, 유선 직렬 인터페이스 규격으로 입력기능을 구성하여도 기능성을 저하시키는 문제는 없을 것으로 생각된다.

이러한 가상의 자판구성체계를, 사용자 입력자세나 각도 변경에 따라 실시간으로 지원하여 데스크탑 PC환경과 동일한 User Interrace를 제공하는 것은 다음과 같은 효과가 발현 가능하다.

우선, 키보드 절대크기 제한으로부터의 불편을 해소한점을 들수 있다. 기존 키보드의 경우 일정한 크기의 자판배열로 구성되어, 손이 작은 어린이나, 혹은 보통 사람들보다 상대적으로 손이 큰 사용자의 경우, 손가락을 벌리거나 오무려야 하는 잠재된 불편함이 있으나 이를 지원하여 더욱 높은 사용자 편의성을 제공할 수 있다. 또한 동일한 가상키보드 지원시스템 상황하에서 이같은 크기제한의 불편함을 해소하는 지원기능이 제공됨으로써, 동일 PC를 여러 사람이 함께 사용하는 환경하에서 사용자 개별의 편리성이 발휘될 수 있다.

또한 입력자의 자세나 다소의 방향변경에 대응할 수 있는 위치 편리성을 제공한다. 즉, 입력자의 자세나 방향이 변경될 경우, 사용자는 키보드를 움직여 놓아야 하는 불편함이 있으나 본 기술이 적용될 경우, 입력신호 수집 및 Topology 할당부 바닥판의 크기를 적절히 크게 하면 변경된 자세에 있어서도 기본자판의 8개 손가락을 한번 두드리는 작업만으로 새로운 가상자판의 형성이 가능해진다.

그리고 휴대하기 간편하여 더욱 높은 이동 사용성(Mobility) / 편리성을 제공하며, 마우스나 조이스틱의 인터페이스 기능을 동일 평면 내에서 통합구현할 수 있으므로, 더욱 높은 사용자 편의성을 제공할 수 있다.

다음으로 가상의 자판구성체계를, 사용자 입력자세나 각도 변경에 따라 실시간으로 지원하여 데스크탑 PC환경과 동일한 User Interface를 제공하는 것은 다음과 같은 응용분야에 적용될 수 있다.

기존 데스크탑 PC용 키보드 제품을 대체할 수 있어 책상 위에 높이가 있는 키보드가 차지하는 면적을 제거함으로써, 사무환경을 더욱 기능적으로 만들수 있으며, 자세를 조금씩 움직이더라도 기본자판의 8개 손가락을 동시에 한번 두드리는 작업만으로 새로운 가상자판의 형성이 가능해지므로 키보드를 움직여 놓아야 하는 기존의 불편함이 해소되어 전 세계적으로 기존 데스크탑 PC용 키보드를 대체할 수 있다.

그리고 본 기술로 구현되는 키보드의 경우, 마우스나 조이스틱의 인터페이스 기능을 동일 평면 내에서 Hot-Key 등의 기능할당으로, 중복하여 구현되므로, 기존 마우스, 조이스틱 등 제품을 통합화 대체할 수 있다.

또한 노트북, PDA, 휴대폰 등 이동용 기기에 Desk Top PC 사용자 환경을 제공하여 이동용 컴퓨터 관련기기의 사용자에게 크기면에서나, 기능면에서 Desk Top PC와 동일한 사용자 환경이 제공되어, 더욱 높은 이동 사용성(Mobility) / 편리성을 제공하게 된다.

그리고 동일 PC를 여러 사람이 함께 사용하는 환경하에서 사용자 개별의 편리성을 지원하며, 은행, 전표처리, 생산공장 등 전산관련 입력장치와 같이 반복적인 자판입력이 요구되는 은행 또는 생산환경의 사무기기나 기계류에 있어, 동일한 입력방식 또는 무선 인터페이스 방식을 적용함으로써, 자리를 이동하면서도 혹은 사용자의 각도나 손의 위치를 변경하더라도, 오른손 손가락의 검지/중지/약지의 Topology를 형성시킴으로써, 문서작업과 병행하여 오른 손만을 입력하는 기능으로 활용하는 사용자에 있어서는, 고정된 배열자판이 아닌 입력 바닥판의 어느 면을 두드리더라도 입력이 가능하도록 하는 체계/제품로써 관련 산업의 생산효율을 높일 수 있다.

평면상의 상대위치(Topology)를 확보하는 기술은,일정 제한된 평면상에서, 3개 Point 이상의 일정위치로부터 거리환산 변수를 취할 수 있는, 즉 전자장의 세기 변화 또는 일정 무선신호가 도달하는 소요시간을 거리로 환산하는 체계를 구성하는 것이다.이는 세 개의 고정점으로부터 같은 거리에 있는 점들의 집합, 즉 평면상 3개 이상 원의 접접 방정식으로부터 위치값을 확보하는 기술이다.

본 도면은 데스크탑 PC 및 휴대폰 등, 기기의 디스플레이 화면 하단에 표준형 자판 배열을 Display하고, 사용자가 버튼을 누르는 순간 일정시간의 지연을 두면서 눌러진 글쇠의 History를 순차별로 다른 색조 또는 명도차(반전)로 지속 표시함으로써, 사용자로 하여금 화면 상단의 어플리케이션에서 표시되는 글쇠입력의 확인방법 외에도, 하단의 글쇠 배열 및 Key-in History 정보를 통하여, 글쇠의 상대적 위치정보(Topology)를 더욱 쉽게 인지할 수 있도록 한다.

그리고, 일정 제한된 평면 영역은 전제하되, 기존의 키보드 자판배열과 같이 버튼 하나의 넓이를 제한하여 규격화하지 않고,상대적 배열의 최소단위를 정의한 상태에서, 키보드의 기본 자판배열 즉, 왼손 새끼손가락에서 오른손 새끼손가락까지의 'ASDF / JKL:'의 상대적 넓이를, 언급한 8개의 손가락 상대위치 정보로부터,실시간 가변적으로 할당하여, 키보드 전체의 자판배열을 기본자판 배열의 넓이로부터, 실시간 할당하는 망체계(Mesh Conpect)를 구성하는 것이다.

키보드의 자판배열은 일반 데스크탑 PC의 표준자판을 그대로 준용함으로써 근래 개발또는 출시된 노트북용, PDA, 휴대폰용 키보드의 자판배열 및 버튼크기의 한계를 극복할 수 있으며, 마우스나 조이스틱의 인터페이스 기능을 동일 평면내에서 Hot-Key 등의 기능할당으로, 중복하여 구현 할 수 있으므로 더욱 높은 사용자 편의성을 제공할 수 있다.

병렬/고속방식으로의 입력장치-컴퓨터간 Interface는 본 기술을 적용한 시제품의 제작 및 상품화에 있어, 손가락 끝으로부터 컴퓨터 본체 또는 휴대폰 등 Mobile Device간의 인터페이스는, 적용 기술의 수준 및 개발 소요기간에 따라 다음 표와 같은, 연구 / 상용의 2단계로 시행코져 한다.

무선 인터페이스 기술은 기존의 적외선 방식이나, BlueTooth의 근거리 전송방식 등을 채용함으로써 추가적인 개발부담을 덜 수 있다. 손가락 부분에는 장갑이나 골무착용으로, 손가락 끝의 On/Off신호를 발생시키는 기초단계에서, 인체 손끝 자체의 정전기, 자장 Bias를 이용하는 상용단계로 개발코져하며, 바닥판과 PC 또는 휴대폰간의 무선 Interface를 위한, RF모듈의 개발/적용으로, 더욱 자유롭고 활동적인 사용자 입력 편리성을 제공하고자 한다.

또한, 굳이 무선 인터페이스 기술적용이 요구되지 않는 휴대폰이나 PDA사용자의 경우에는, 조만간 '무선 인터넷 표준화위원회'에서 구체화 될 유선 Serial 인터페이스 표준기술을 적용코자 한다.

본 발명은, 데스크탑 전산기, 노트북 PC, PDA, 휴대폰 등에, 키보드, 마우스, 조이스틱 등, 입력장치를 제공함에 있어, 더욱 높은 사용자 편의성, 사용자 입력자세 및 각도 변경기능의 지원, 그리고 이동 사용성(Mobility)을 보장하는 입력장치를 개발하는 데 그 목적이 있다.

우선 이를 위하여, 다음의 구성 요소/장치를 개발/제품화하고자 한다. 이를 위한 장치는 입력신호 발생부를 기존의 버튼 방식으로의 신호 발생 방식을, 손가락 끝 부분에 착용토록 하는 장갑이나 골무를 이용하여, 또는 손 끝에 탈부착하는 전자장 영향물질을 이용하여, 10개의 손가락 끝에서 각기 다른 구분된 신호를 발생토록 하여야 한다.

입력신호 수집 및 Topology 할당부는 일정 제한된 평면상에서 입력신호 발생부와 연동하여, 10개의 손가락 접촉 여부를 감지하는 바닥판이며, 재질은 탄력성이높아, 말거나 구부리더라도 내구성을 유지하면서도, 동시에 일정수준이상의 소성을 가지고 있어, 평평한 곳에 펼쳤을 경우에는 다시 말리거나 구부러지지 않는 것으로, 이미 '돌돌 말리는 키보드'라는 제품명으로, 기능은 전혀 다르지만, 재질은 유사한 제품이 개발된 바 있다.

기술적으로는 입력신호 발생부와 연동하여 접촉한 손가락이 어떤 손가락인지를 구분해 내고, 각 접촉부위의 상대적 위치를 일정수준 이상의 Topology로 검지/구성 해낼 수 있어야 한다. 따라서, 일정 제한된 평면상에서, 3개 Point 이상의 일정위치로부터 거리환산 변수를 취할 수 있는, 즉 전자장의 세기 변화 또는 일정 무선신호가 도달하는 소요시간을 거리로 환산하는 기술체계가 적용되어야 한다. 또한, 표준 자판배열을 가상적으로 전제한 가운데, 왼손 새끼손가락에서 오른손 새끼손가락까지의 'ASDF / JKL:'의 상대적 넓이를, 언급한, 8개의 손가락 상대위치 정보로부터, 실시간으로 또한 다시 기본 글쇠 8개를 동시에 눌렀을 때, 실시간으로 반응하여 새로운 가상의, 키보드 전체 자판배열의 구성이 가능하도록, 실시간 할당하는 기술체계가 개발되어야 한다. 이러한, 거리로부터 위치를 계산하는 기술은 이미 GPS(Global Positioning System)등에서 활용되고 있는 기술이며, 가상의 자판배열을 실시간으로 할당하는 기술도 GIS(Geographical Information System)관련 기술등에서 일반화 된 기술로써 기개발된 기술을 공학적 관점에서 접목/조합하는 부분이 체계개발의 주요부분이며, 핵심요소기술을 기초기술 개발차원에서 새로이 연구할 필요는 없다.

첫째, 기술적 파급효과로서는

- 기존 데스크탑 PC용 키보드 제품의 대체

- 마우스, 조이스틱 등 제품의 대체

- 노트북, PDA, 휴대폰 등 이동용 기기에 Desk Top PC 사용자 환경을 제공

- 동일 PC를 여럿이 사용하는 경우의 개별 사용자 입력 편리성 제공

- 은행, 전표처리, 생산공장 등 전산관련 입력장치 기술개발 이외에도, 산업전반의 기능성 소재의 개발, 예를 들면 더러운 물건을 다루는 일을 하는 사람들의 피복류나 외과 수술용 고무장갑 등과의 기술 연계 공유가 가능할 수 있다고 생각한다.

또한, 반복적 이동작업에서의 업무효율을 제고하는 기술로의 파급효과는 매우 다양하며, 적용영역도 제한이 없을 것으로 생각한다.

또한, 이같은 제품은 단일제품만으로의 세계시장 공략도 경쟁력이 있으나, PC제조사와의 패키지 형태로의 수출 및 지적재산권의 제공으로, 우리 PC산업의 세계시장에서의 이미지 제고 및 외화획득에 기여될 수 있을 것으로 생각한다.

둘째, 경제적 파급효과로는 본 기술이 실제 적용되기 위해서는, 입력신호 발생부의 제품화 기술이 매우 중요하다. 기존의 버튼 방식으로의 신호 발생방식을, 손가락 끝 부분에 착용토록 하는 장갑이나 골무를 이용하여, 또는 손 끝에 탈부착하는 전자장 영향물질을 이용하여, 10개의 손가락 끝에서 각기 다른 구분된 신호를 발생토록 기능을 구현하기 위해서는 기술측면 외에도 사용자의 생활환경, 업무환경에 맞도록 구현되어 이전에 사용하지 않았던, 장갑을 사용하게 하기 위해서는, 골프/야구 등 스포츠용 장갑과의 병행 사용기능을 제공하여, 반드시 입력장치만을 위해 장갑 등을 휴대하여야 한다는 불편을 갖게 하지 말아야 한다.

셋째, 기존의 데스크탑 환경하에서의 키보드, 마우스를 대체하려면, 착용에 불편함이 없는 즉, 숨쉬는 재료, 재질로 만들어지는 '하이포라' 방식의 인공피부형 장갑이 요구된다. 이는 최적의 내수압과 최상의 투습도를 동시에 제공토록 하여 땀으로 답답하다는 느낌은 갖지 않게 하면서도, 일반 사무환경에서 키보드입력을 많이 하게되는 여성의 경우를 고려하여 손이 더러워지거나 종이에 베인다든지 하는 피부의 손상을 막아주는 추가효과를 함께 지니도록 해야 할 것이다.

넷째, 제품 상용화 기간의 단축 및 사업화 성공 가능성의 확대방안으로는 특별히 원천기술을 신규 개발할 필요는 없으나, 사업의 조기 안정화 기조를 확보하기 위하여, 기술적으로 조합이 어려운 방식보다는 먼저 개발/출시가 가능한 방향으로의 전략수립이 필요하다.

이에, 삼각측량의 기본원리나 전자장 방식으로 위치정보의 확보기술을 개발하면서 우선적으로, 일정 제한된 평면 바닥판에 신호감지를 위한 Mesh를 정의하고 손가락 끝에서 발생되는 서로 다른 신호를 상대적 배열의 최소단위에 따라 인식토록 하는, 상대적으로 사업화 기간이 단축되는 방식의 제품을 먼저 출시하고, 이어서 이상적인 기능으로 지속적으로 Version Up하는 전략을 구사해야 할 필요가 있다.

다섯째, 유사 제품과의 비교 경쟁력면에서는 일정 제한된 평면 바닥판에 신호감지를 위한 Mesh를 정의하고 손가락 끝에서 발생되는 신호를 구분하여 인식토록 하는 조기 제품화 전략을 구사한다고 하더라도, 가상의 자판구성체계 구현에는 문제가 없으므로, 사용자의 입력자세나 다소의 방향변경에 대응하여, 실시간으로 탄력적인, 개별 사용자의 요구에 부합하는 다양한 키보드 크기와 자판간격을 지원하는 기능은 완벽한 구현이 가능하다. 또한 이는 기존의 데스크탑 PC환경과 동일한 표준 자판의 User Interface를 제공하게 됨으로, 조기 사업화만 가능하게 한다면 경쟁력은 충분하다고 판단한다. 그러나, 제품 출시 이전에 특허, 실용신안 등 지적재산권을 확보하는 일은 사업화 성공에 매우 중요한 작업 중의 하나라고 생각한다.

Claims (5)

1. 입력장치의 한계를 개선하기 위해서, 평면상에서 입력자(Key값)를 구분/확보하는 방식의 개선으로서 배열자판 버튼과 일대일로 연계되는 On/Off 스위치 신호로의 입력자(Key값) 인식방식을, 평면상의 상대위치(Topology) 확보의 기술.
2. 제 1항에 있어서 기존의 키보드 입력방식의 알파벳, 한글자모, 숫자, 특수문자 등 입력자(Key값)가 다수인 관계로 배열자판의 버튼갯수도, 버튼 동시입력을 허용하는 범위내에서 일체의 중복체계를 적용하더라도, 최소 80여개 이상의 버튼 할당을 필요로 한다. 결국 입력하는 손가락의 수는 10개이므로, 손가락 끝부분에 각각 On/Off 신호를 발생/감지하게 하는 기능과 이를 서로 구분되는 신호로 인식토록 하는 기능에서 구분된 On/Off 신호를, 상대적 위치에 따라 배열된, 가상자판의 위치값과 연계함으로써, 운영체제의 I/O Interface Keyboard 입력제어부에서 반응할 수 있도록 변환하는 기능의 기술.
3. 제 1항, 제 2항에 있어서 상대위치를 확보하는 기술로서 일정 제한된 평면상에서 3개 Point 이상의 일정 위치로부터 거리환산 변수를 취할 수 있는, 즉 전자장의 세기 변화 또는 일정 무선신호가 도달하는 소요시간을 거리로 환산하는 체계를 구성하는 기술.
4. 제 3항에 있어서 상대적 배열의 최소단위를 정의한 상태에서 키보드의 기본 자판배열 즉 왼손 새끼손가락에서 오른손 새끼손가락까지의 'ASDF / JKL'의 상대적 넓이를 언급한 8개의 손가락 상대위치 정보로부터 실시간 가변적으로 할당하여 키보드 전체의 자판배열 기본자판 배열의 넓이로부터 실시간 할당하는 망체계(Mesh Conpect)를 구성하는 기술.
5. 제 1항, 제 2항, 제 3항, 제 4항에 있어서 무선 인터페이스 기술은 기존의 적외선 방식이나, Bluetooth의 근거리 전송방식등을 채용, 손가락 부분에는 장갑이나 골무착용으로 손가락 끝의 On/Off신호를 발생시키는 기초단계에서 인체 손끝 자체의 정전기, 자장 Bias를 이용하는 상용단계로 바닥판과 PC 또는 휴대폰간의 무선 Interface를 위한 RF모듈의 개발/적용기술.