KR20020023401A

KR20020023401A - 헤드 마우스

Info

Publication number: KR20020023401A
Application number: KR1020020008526A
Authority: KR
Inventors: 김성봉
Original assignee: 김성봉
Priority date: 2002-02-18
Filing date: 2002-02-18
Publication date: 2002-03-28

Abstract

본 발명은 사용자의 머리나 얼굴 또는 안경 등에 착용하여 사용하는 헤드 마우스(head mouse)의 신규한 발명에 관한 것으로, 상세하게는 컴퓨터를 사용하는 대부분의 시간 동안 사용자의 머리나 이마 또는 얼굴이 모니터 화면을 마주(對)하는 점을 감안하여 사용자의 머리나 이마 또는 얼굴부위에 헤드마우스를 착용하거나 또는 안경이나 헤드폰(이어폰, 이어마이크, 보청기, 헬멧 등을 포함한다.)과 같이 사용자가 얼굴부위에 착용하는 보조도구에 헤드마우스를 설치시켜 머리(head)의 움직임으로 모니터 화면상의 마우스 커서(포인트)를 움직일 수 있도록 함으로써 양 손에 보다 증진된 자유로움을 주어 컴퓨터 작업능률을 향상시키고 장시간 사용에도 어깨나 손가락, 손목, 팔, 팔목 등의 신체에 주는 피로를 줄일 수 있도록 한 것이다.

Description

헤드 마우스{head mouse}

본 발명은 사용자의 머리나 얼굴 또는 안경 등에 착용하여 사용하는 헤드 마우스(head mouse)의 신규한 발명에 관한 것으로, 상세하게는 컴퓨터를 사용하는 대부분의 시간 동안 사용자의 머리나 이마 또는 얼굴이 모니터 화면을 대(對)하는 점을 감안하여 사용자의 머리나 이마 또는 얼굴부위에 헤드마우스를 착용하거나 또는 안경이나 헤드폰(이어폰, 이어마이크, 보청기, 헬멧 등을 포함한다)과 같이 사용자가 얼굴부위에 착용하는 보조도구에 헤드마우스를 부착시켜 머리(head)의 움직임으로 모니터 화면상의 마우스 커서(포인트)를 움직일 수 있도록 함으로써 양 손에 보다 증진된 자유로움을 주어 컴퓨터 작업능률을 향상시키고 장시간 사용에도 어깨나손가락, 손목, 팔, 팔목 등의 신체에 주는 피로를 줄일 수 있도록 한 것이다.

컴퓨터 입력장치의 일종인 마우스(mouse)는 1968년 12월, 미국의 발명가 더글라스 엥글바트가 처음 발명한 지 30여 년이 지난 지금 볼 마우스, 휠 마우스, 광 마우스, 펜 마우스, 무선 마우스 등으로 종류가 다양해졌고 디자인도 인체공학적으로 현격하게 개선되었다.

상기 마우스는 컴퓨터 운영체제(OS)가 윈도환경으로 바뀌면서 키보드와 함께 대표적인 입력 도구로 자리잡고 있으며, 인터넷의 보편화에 따라 마우스에 대한 의존도는 점점 높아지고 있다.

즉, 웹 브라우저로 인터넷을 이용할 때는 베너광고 또는 하이퍼 텍스트 링크를 클릭하면서 따라가면 되기 때문에 키보드를 사용할 필요가 거의 없다. 대부분의 명령은 마우스를 이용하여 아이콘이나 버튼을 클릭하여 실행할 수 있으므로, 인터넷을 사용하는 동안 문자를 입력해야 하는 경우는 그리 많지 않은 편이다.

주소창에 입력하는 문자형태의 URL인 경우에도 한 번 찾았던 주소라면 북마크나 히스토리 기능 또는 즐겨찾기에 등록시켜 사용할 수 있으므로 굳이 키보드를 이용한 주소 입력이 불 필요할 정도여서 처음부터 끝까지 마우스 만으로 작업하는 것이 가능하다.

그런데, 컴퓨터 사용 시간이 길어지면서, 인터페이스 기구들 때문에 발생하는 불편과 질병 등의 부작용 또한 급격히 늘어나고 있다. 컴퓨터 모니터로 인한 VDT 증후군에 대해서는 이미 전사회적으로 널리 인식된 바 있고, 모니터 제조업체와 사용자들은 전자파 규제 등에 꾸준히 관심을 보이고 있다.

그러나, 키보드나 마우스 사용에서 오는 손과 팔의 저림, 어깨 결림, 그로 인한 두통 등에 대해서는 사용자의 불량한 자세가 주요 원인인 것처럼 알려져 왔기 때문에 특별한 주의를 끌지 못했다.

더구나 저가형 컴퓨터 보급을 위해, 충분한 인체공학적 고려없이 최소한의 기능만을 만족시키는 마우스들이 확산되고 있는 실정이다. 키보드의 경우 인체공학적인 키보드들이 나오기는 했지만, 사실 전문 타이피스트들을 제외하면 같은 자세로 장시간 키보드로 작업할 일이 그렇게 많지 않은 편이다.

그러나, 마우스의 경우에는 팔과 손의 제한된 근육만으로 장시간 고정된 자세로 장시간 작업하는 것이 일상적이므로 장시간의 마우스 사용으로 인하여 많은 사용자들이 육체적 고통을 경험하고, 또한 호소하고 있다.

한편, '마우스 증후군'에 속하는 증상들로는 손가락과 손목의 저림 및 통증, 어깨 결림, 그로 인한 두통 등이 있다. 이 모두가 의학 용어로 '반복 사용에 의한 긴장성 손상(Repetitive Strain Injuries/RSI)'에 해당하는 것으로, 수근관증후군(Carpal Tunnel Syndrome/CTS)도 여기에 속한다.

특히, 마우스 사용이 대부분을 차지하는 프로 게이머들의 경우 상당수가 어깨 결림을 호소하고 있음은 간과할 일이 아니다. 컴퓨터 게임에 열중하는 청소년들을 대상으로 조사한 바에 의하면 응답자의 15%가 이런 증상을 호소하고 있다고 한다. 사람들은 보통 이런 증상들에 대해 조금 쉬면 낫는 것으로 대수롭지 않게 생각하지만, 일단 손상된 신경이나 근육은 회복되지 않을 수도 있고, 회복된 뒤에도 재발하는 경우가 많으며, 심하면 컴퓨터 사용을 포기해야 하는 경우 마저 있다.

마우스의 사용이 이런 증상을 일으키는 것은 현재 사용되고 있는 대부분의 마우스들이 손목을 수평이 되도록 팔을 비트는 자세를 요구하기 때문이다. 뿐만 아니라 손목이 책상에 닿은 자세에서 손을 위쪽으로 꺾게 만들어 손목 안의 근관(筋關)을 좁아지게 한다.

이런 자연스럽지 못한 자세를 취한 체 수도 없이 마우스를 움직이면서 손가락을 눌러 버턴을 클릭해야 하는 것이다. 팔이 수평을 유지하도록 책상과 의자의 높이를 조절하고, 가능하면 마우스를 팔의 정면에 놓아 손목이 옆으로 꺾이지 않게 하는 등 사용 자세를 바로잡는 것도 도움이 되겠지만, 자세를 바르게 하는 것 만으로 해결될 일이 아니다.

현재의 마우스 사용에 구조적인 문제가 있기 때문이다. 그렇다면 현재의 마우스가 가지고 있는 원인을 살펴보고 근본적인 문제를 해결하기 위해서는 다른 대안을 찾아봐야 할 것이다.

마우스를 대체하려는 시도는 크게 두 가지로 나누어진다. 하나는 기존의 형태를 유지하면서 필요한 부분을 조금씩 개선하는 것이고, 또 하나는 완전히 획기적인 방향으로의 전환을 모색하는 것이다. 아직 상품화되지 않은 컨셉트 가운데는 손 대신 눈동자의 움직임, 혹은 눈의 깜박임 등을 감지해 마우스 커서를 제어하려는 시도 등도 포함되어 있으나 실용화까지는 요원한 실정이다.

특히, 요즈음 사용하는 대부분의 프로그램이 윈도우 환경에서 마우스를 이용한 작업이 주를 이루는 점을 감안할 때 한 쪽 손은 마우스를 조작하기 위해 키보드로부터 분리되어 움직여야 하므로 손에 자유(自由)를 주면서 보다 사용이 간단하고편리한 마우스의 개발이 요구되고 있다.

그러나, 마우스는 뛰어난 포인팅 디바이스 임에 틀림없다. 30년 동안이나 그렇게 단순한 기구를 대체할 만한 것이 뚜렷하게 나타나지 않았다는 사실만으로도 충분히 알 수 있는 일이다. 하지만 저린 손목과 뻐근한 어깨, 손가락, 팔, 팔목의 통증은 한사코 새로운 아이디어를 찾아보라고 재촉하고 있다.

한편, 마우스는 대부분 2버턴으로 왼쪽 클릭과 오른쪽 클릭을 사용해서 명령을 전달하고 있으나 인터넷 사용이 보편화되면서 새로운 기능을 가진 마우스가 속속 등장하고 있다.

예컨데, 버튼 사이에 설치된 휠을 회전시키면서 화면창을 상.하로 자유롭게 이동시키거나 출력화면을 확대 또는 축소시킬 수 있는 휠 마우스, 연결선을 없앤 무선 마우스, 여러 가지 기능을 합친 4버튼 마우스, 캐드 전문가를 위한 캐드 전용 마우스, 그래픽 전문가들을 위한 펜 마우스 등이 있으며, AT 포트(시리얼 포트), PS/2 포트, USB 포트를 이용하여 컴퓨터와 연결된다.

일반적으로 볼 마우스는 마우스 안에 들어 있는 볼(ball)이 움직이는 위치를 계산하여 상대적으로 마우스 커서를 움직이는 방식이고, 광 마우스는 볼 대신에 격자가 그려진 전용 패드를 사용하거나 패드없이 투광빔을 수광하여 센서가 위치를 감지하여 포인터를 움직이는 방식이다.

많은 사용자를 확보하고 있는 볼 마우스의 경우 볼을 바닥면이나 마우스 패드면에 마찰시켜 구름운동방식으로 볼이 구르게 하고, 상기 볼에 면접촉되는 엔코더 휠에 의해 마우스 커서의 좌표가 결정되며, 바닥면이나 마우스 패드면에 접촉되는 볼과 엔코더 휠에 이물이 끼게 되어 오염으로 인한 동작불량과 고장이 발생되는 문제점이 있다.

또한, 학교 또는 공공시설에서 사용하는 마우스의 경우 사용자들의 장난으로 볼(ball)을 분실해 사용하지 못하거나 마우스의 사용 영역에 패드를 놓기 위한 공간을 확보해야하는 등의 문제점이 있다.

그리고, 편리성을 유지하면서 사용자의 건강까지 고려한 다양한 형태의 마우스들이 개발되고는 있으나 손에 자유를 주면서 '마우스 증후군'을 경감시킬 만한 마우스는 아직까지 등장하고 있지 않는 실정이다.

따라서, 본 발명은 종래의 핸드 마우스(hand mouse)들이 안고 있는 문제점인 장시간 사용시 사용자에게 피로감(어깨나 손가락, 손목, 팔, 팔목 등)을 주는 점과 접촉부분이나 틈사이로 이물이 및 먼지가 부착 또는 유입되는 문제점과 한 손으로 마우스를 조작하던 기존의 방식을 탈피하여 머리의 적당한 움직임으로 모니터 화면상의 마우스 커서를 간편히 움직일 수 있는 헤드마우스(head mouse)를 제공함에 목적이 있다.

즉, 컴퓨터를 사용하는 대부분의 시간 동안 사용자의 머리나 이마 또는 얼굴이 모니터 화면을 주시하면서 마주(對)하는 점을 감안하여 사용자의 머리나 이마 또는 얼굴부위에 헤드마우스를 착용하도록 하여 머리의 움직임으로 모니터 화면상의 마우스 커서를 움직일 수 있게 함으로써 양 손이 항상 키보드나 책상위에 머무를 수 있어서 컴퓨터 작업능률을 향상시키고, 마우스의 장시간 사용에 따른 어깨나손가락, 손목, 팔, 팔목 등의 신체부분에 주는 피로를 해소할 수 있도록 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 컴퓨터 사용자의 머리나 이마 또는 얼굴부위에 착용할 수 있는 착용수단이나 보조도구(안경다리, 헤드폰, 이어폰, 이어마이크, 보청기, 헬멧 등)에 헤드마우스를 일체형 또는 탈/부착형으로 설치하여 컴퓨터 모니터를 향하도록 하여 머리(head)의 움직임으로 모니터 화면상의 마우스 커서를 간편히 움직일 수 있게 구성된다. 즉, 사용자의 시선이 모니터 화면 상의 마우스 커서를 향하게 되므로 머리의 움직임에 따라 마우스 커서가 저절로 그리고 자연스럽게 따라 움직이게 된다.

그리고, 상기 헤드마우스는 컴퓨터에 접속되는 제어기와 유선 또는 무선으로 연결되어 전기신호를 주고받으면서 모니터 화면상의 마우스 커서를 감지하고, 또한 머리의 움직임에 따라 마우스 커서의 이동위치를 결정하게 된다.

상기 제어기는 수직동기신호 및 수평동기신호를 검출하고 헤드마우스를 물리적으로 인식할 수 있게 하는 드라이버(또는 인터페이스)가 포함되며, 마우스 커서의 현재좌표와 이동좌표를 인식할 수 있게 하는 프로그램(soft ware) 및 펌웨어(ferm ware)가 포함되어 헤드마우스의 좌표를 인식하고, 또한 변화된 좌표를 컴퓨터로 전달하여 모니터로 표시되게 기능하며, 마우스 커서의 위치검출과 이동위치 및 이동할 좌표 등을 감지하고 또한 동기화시키게 된다.

그리고, 기존의 볼 마우스는 볼과 볼의 접촉면에 90도 각도를 이루는 회전축을 만들고 그 축에 원형 슬릿을 끼워두어, 마우스가 움직일 때마다 회전되는 볼이 슬릿을 돌린다. 그리고 입력받은 광 센서의 신호가 슬릿을 통과해 적외선의 변화로마우스의 움직임을 감지하게 된다.

반면, 본 발명 헤드 마우스는 모니터의 수직/수평동기신호를 직접 검출하여 마우스 커서의 현재위치와 이동위치를 결정하거나 머리 부분에 위치하는 센서를 이용하여 마우스 커서의 이동위치와 이동할 위치를 결정하게 된다.

이런 이유로 본 발명의 헤드 마우스는 손으로 잡고 조작하던 기존의 핸드마우스와는 색다른 외양을 띤다. 즉, 사용자의 머리나 이마 및 얼굴부위에 착용할 수 있도록 하는 착용부와 볼 대신 빔을 쏘거나 동기신호를 검출하도록 하는 인체공학적 디자인으로, 모니터 화면을 마주하고 있는 머리의 움직임으로 마우스 커서를 원하는 위치로 이동시킬 수 있게 된다.

따라서, 볼의 마모와 어깨나 손가락, 손목, 팔, 팔목의 부담이 없고, 마우스의 볼을 움직이기 위해 차지하던 평탄한 바닥공간도 필요 없어진다. 또한 마우스 자체는 사용자의 신체나 신체에 착용되는 물건에 고정되어 움직이지 않기 때문에 마우스 선으로 골머리를 썩히거나, 접촉부분이 없으므로 마우스 볼에 낀 때를 제거하지 않아도 된다.

그리고, 인터페이스와 그 드라이버와 마우스웨어(Mouse Ware)를 부가하여 컴퓨터가 헤드마우스를 인식할 수 있도록 하고 마우스헤드의 사용환경을 설정할 수 있도록 구성한다.

도 1 : 본 발명의 구성도.

도 2 : 본 발명 헤드마우스의 일 실시예 사시도.

도 3 : 본 발명 헤드마우스의 다른 실시예 측면도.

도 4 : 본 발명 헤드마우스의 사용 상태 측면도.

도 5 : 본 발명 일 실시예의 회로블럭도.

도 6 : 본 발명 광학계의 일 실시 예 단면 구성도.

도 7 : 본 발명에서 수직동기신호(H-SYNC)와 수평동기신호(V-SYNC) 및 래치신호(Latch)에 의해 마우스 커서의 좌표신호(P-SIGN)가 결정되는 신호파형도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

(2)--헤드마우스 (4)--머리띠

(6)--안경다리 (8)--헤드폰

(10)--모니터 (12)--마우스 커서

(14)--컴퓨터 (16)--제어기

(17)--유.무선 터미널(인터페이스) (18)--수직동기신호 추출부

(20)--카운터 (22)--세로위치신호부

(24)--세로 래치부 (26)--마우스 커서 이동좌표 신호부

(28)--수평동기신호 추출부 (30)--타이머

(32)--가로위치신호부 (34)--가로 래치부

(36)--마우스 커서 종전좌표 신호부 (38)--좌표신호 비교부

(40)--좌표이동신호 출력부 (42)--클럭발생부

(44)--증폭부 (46)--광학계

(48)(50)--수광소자 (52)--발광소자

(54)--전지 (56)--광호(화소의 집합체)

(58)--경통 (60)--렌즈

(62)--슬릿

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 헤드 마우스(2)의 구성도로, 컴퓨터를 사용하는 사용자의 머리나 이마 또는 얼굴이 모니터 화면을 마주(對)하는 점을 감안하여 도 2와 같이 사용자의 머리나 이마 또는 얼굴부위에 착용할 수 있는 착용수단, 이를테면 신축밴드를 갖는 머리띠(4)의 전면부에 헤드마우스(2)를 장착하여 모니터 화면을 향하도록 하거나, 또는 사용자가 얼굴이나 머리부위 또는 그 주변에 착용하는 보조도구들, 예컨데 도 3과 같이 안경다리(6) 부분이나 도 1과 같이 헤드폰(8)(이어폰, 이어마이크, 보청기, 헬멧 등을 포함한다)의 상부 또는 측면부에 헤드마우스(2)를 고정하거나 탈/부착할 수 있는 구조로 설치하여 모니터(10) 화면을 향하도록 함으로써 손을 전혀 사용하지 않고 머리(head)의 움직임으로 모니터(10) 화면상의 마우스 커서(12)(포인터)를 원하는 위치로 간편하게 움직일 수 있도록 한다.

상기 머리 움직임은 모니터(10)의 화면을 향하여 상.하.좌.우.대각선 및 곡선방향으로의 움직임이나 또는 그 방향으로의 회전을 포함하며, 모니터(10) 화면상의 마우스 커서(12)를 원하는 위치로 움직일 수 있는 동작(움직임)이면 만족한다. 그리고, 도 4와 같이 사용자의 시선이 모니터(10) 화면 상의 마우스 커서(12)를 향하게 되므로 머리의 움직임이 마우스 커서(12)를 따라 저절로 그리고 자연스럽게 이루어진다.

상기 헤드마우스(2)는 컴퓨터(14)의 내부 슬롯(터미널)에 전기적으로 접속되는 내장형 제어기(16), 또는 컴퓨터(14)의 외부에 위치하면서 슬롯이나 인터페이스 또는 터미널을 통하여 컴퓨터에 전기적으로 접속되는 제어기(16)를 통하여 컴퓨터(14) 및 모니터(10)와 전기신호를 주고 받게 되며, 또한 모니터(10) 화면상의 마우스 커서(12)를 감지하고 머리의 움직임에 따라 마우스 커서(12)의 이동위치를 결정하게 된다.

상기 제어기(16)는 모니터(10) 또는 모니터(10)로 인가되는 수직동기신호 및 수평동기신호를 검출하고, 또한 헤드마우스(2)를 물리적으로 인식할 수 있게 하는 드라이버(또는 인터페이스)가 포함되며, 헤드마우스(2)는 제어기(16)에 접속되는 유.무선 인터페이스 또는 터미널(17)을 통하여 유선 또는 광(光)이나 전파(電波)에 의한 무선방식(블루투스를 포함한다.)으로 신호를 교환하게된다.

상기에서 제어기(16)가 컴퓨터에 접속된 그래픽카드의 수직/수평동기신호 또는 좌표신호를 검출하거나 전달받는 방법으로 구성할 수도 있다.

본 발명에서 기기선택부(43)를 이용하여 선택할 수 있는 모니터로는 텔레비젼 수상기, 음극선관을 이용한 컴퓨터용 모니터, 액정 디스플레이(LCD)장치, 플라즈마 디스플레이(PDP)장치, 전계방출 디스플레이(FED)장치 사용할 수 있으며, 도 4는 액정 디스플레이(LCD)장치를 사용한 일 실시 예의 측면 상태도이다.

또한, 상기 제어기(16)는 현재좌표와 이동좌표를 인식할 수 있게 하는 프로그램(soft ware) 및 펌웨어(ferm ware)가 포함되어 헤드마우스(2)의 좌표를 인식하고, 또한 변화된 좌표를 컴퓨터(14)로 전달하여 모니터(10)로 표시되게 기능하며, 마우스 커서(12)의 위치검출과 이동위치 및 이동할 좌표 등을 감지하고 또한 동기화시키게 된다.

컴퓨터용으로 사용되는 통상의 모니터는 50㎐ ~ 500㎐의 수직주파수와, 20㎑ ~ 200㎑의 수평주파수를 사용하고 있으며, 제어기(16)는 도 5와 같이모니터(10)의 수직동기신호(V-SYNC: 순차주사 및 비월주사 등을 포함한다.)를 추출하는 수직동기신호 추출부(18)와, 추출된 수직동기신호의 펄스 수를 카운터하여 마우스 커서(12)의 세로위치를 확인하는 카운터(20)와, 상기 카운터값을 토대로 세로위치신호를 추출하는 세로위치신호부(22)와, 헤드마우스(2)로 입력되는 광호(56) 신호에 의해 출력되는 래치신호를 토대로 마우스 커서의 세로위치신호를 래치하는 세로 래치부(24)와, 세로위치신호가 세로 래치신호에 의해 상기 마우스 커서(12)의 세로 이동위치좌표를 얻는 마우스 커서 이동좌표 신호부(26)가 접속된다.

그리고, 모니터(10)의 수평동기신호(H-SYNC)를 추출하는 수평동기신호 추출부(28)와, 추출된 수평동기신호와 수직동기신호가 동기화된 상태에서 수평동기신호를 시간개념으로 카운터하여 마우스 커서(12)의 세로위치를 확인하는 타이머(30)와, 상기 타이머값을 토대로 마우스 커서(12)의 가로위치신호를 추출하는 가로위치신호부(32)와, 헤드마우스(2)로 입력되는 광호(56) 신호에 의해 출력되는 래치신호를 토대로 마우스 커서의 가로위치신호를 래치하는 가로 래치부(34)와, 가로위치신호가 가로 래치신호에 의해 상기 마우스 커서(12)의 가로 이동위치좌표를 얻는 마우스 커서 이동좌표 신호부(26)가 접속된다.

상기 마우스 커서 이동좌표 신호부(26)로는 세로 래치부(24)와 가로 래치부(34)에 의해 래치된 세로위치신호와 가로위치신호가 입력된다.

상기 가로 및 세로 래치(Latch)부(24)(34)는 보통 D형 플립플롭을 요소로 구성한 레지스터로, 헤드 마우스로(2)부터 클럭이 주어짐에 따라 마우스 커서(12)의 세로이동위치신호와 가로이동위치신호를 취입하여 마우스 커서(12)가 이동하게 되며, 마우스 커서(12)의 다음 번 이동클럭이 주어질 때까지(그 사이에 입력변화가 있거나 없거나 관계없이) 마우스 커서(12)의 이동된 현재좌표가 유지되게 된다.

또한, 상기 마우스 이동좌표 신호부(26)에는 마우스 커서의 종전위치좌표신호와 이동좌표신호를 비교하는 좌표신호 비교부(38)가 접속되고, 상기 좌표신호 비교부(38)의 일단에는 마우스 커서의 종전위치좌표신호를 인식 및 저장하고 있는 마우스 종전위치좌표 신호부(36)가 접속되며, 좌표신호 비교부(38)의 출력에는 좌표비교에 의한 차이분 만큼 마우스 커서(12)의 위치이동을 명하는 좌표이동신호 출력부(40)와, 상기 이동명령에 따라 커서의 위치를 이동위치로 이동시킬 수 있게 클럭신호를 발생시키는 클럭발생부(42)가 접속된다.

그리고, 사용자의 머리나 얼굴부분 또는 보조도구를 이용하여 착용하게 되는 헤드 마우스(2)는 모니터(10) 화면상에 표출되는 광호(화소의 집합체)(56)를 검출하여 전기신호로 변환 출력하는 수광소자(48)와, 상기 수광소자(48)의 전방에 위치하면서 광호(56)의 평면적 크기(즉, 검출 평면적)를 결정하는 광학계(46)와, 수광소자(48)가 검출한 광호검출신호를 증폭하는 증폭부(44)와, 증폭된 신호를 수광부의 수광소자(50)로 투광하는 발광소자(52)와, 전지(54) 및 헤드 마우스(2)를 사용자의 머리나 이마 또는 얼굴부위에 착용할 수 있게 하는 착용수단 또는 헤드 마우스(2)가 탈/부착되는 보조도구로 구성된다.

상기 착용수단과 보조도구는 앞서 기술한 바와 같이 신축밴드를 갖는 머리띠(4), 안경다리(6), 헤드폰(8), 이어폰, 이어마이크, 보청기, 헬멧 등이 포함되며, 이들에게 장착 또는 부착되는 헤드 마우스(2)는 모니터(10) 화면을 주시하게되는 사용자의 머리 움직임을 반영하여 자연스럽게 모니터(10) 화면을 향하게 된다.

상기 전지(54)는 소형 경량화 된 고용량의 전지, 이를테면 수은전지, 니켈카드뮴전지, 니켈수은전지 등을 독립적으로 사용하도록 하되, 사용에 의해 방전된 경우 새로운 전지로 쉽게 교환할 수 있게 구성하도록 한다. 상기 소형 경량화 된 고용량의 전지는 충전이 가능한 전지를 사용할 수 있을 것이다.

본 발명의 헤드 마우스(2)는 전지(54)와 투.수광소자(52)(50)에 의해 무선(wireless) 방식을 구현할 수 있게되며, 따라서, 연결선에 의한 선의 거추장스러움이 해소된다.

상기 투.수광소자(52)(50)는 주변의 가시광선이나 모니터(10) 표출광의 간섭이나 방해를 받지않는 빛, 이를테면 적외선 광(光)을 이용하도록 한다. 물론, 투.수광소자(52)(50) 대신 무선전파(無線電波)에 의한 라디오파(RF) 또는 블루투스(근거리 무선인터페이스의 일종)를 이용한 무선방식으로 신호를 주고 받을 수 있게 구성할 수 있다.

상기 신호는 고유의 부호화 및 복호화 수단을 구비하여 개별 부호화 및 복호화과정을 거치도록 함으로써 인근에 위치하는 헤드 마우스와의 신호간섭을 방지하도록 한다.

그리고, 수광부(50)의 출력에는 수광신호를 큰 세력의 신호로 증폭하는 증폭기(Amp)가 접속되고, 상기 증폭기(Amp)의 출력에는 세로 래치부(24)와 가로 래치부(34)가 각각 접속되어 마우스 커서(12)의 이동좌표신호를 얻을 수 있게된다.

그리고, 좌표신호 비교부(38)와 좌표이동신호 출력부(40)에는 마우스 드라이브와 그 프로그램이 탑재된다.

또한, 수광소자(46)의 전방에 설치되는 광학계(46)의 경우, 도 6과 같이 경통(58) 내부 전방에 1개 이상의 렌즈(60)와 1개 이상의 슬릿(62)이 조합 구성되며, 경통(58)의 후단에는 수광소자(46)가 결합된다.

상기 슬릿(62)은 관호의 산란이나 색수차와 같은 불요성 광호를 제거시켜 정확한 동작을 구현할 수 있게 된다.

그리고, 상기 렌즈(60) 또는 슬릿(62) 또는 렌즈(60)와 슬릿(62)의 위치를 통상의 구조와 방법으로 이동시킬 수 있도록 구성하여 이들 렌즈(60) 또는 슬릿(62)의 이동위치에 따라 마우스 커서(12)의 1배 ~ 5배로 큰 면적의 광호(56)가 수광소자(48)로 입력되게 조절할 수 있으며, 광호(56)의 평면적에 따라 헤드마우스(2)의 감도(마우스 커서의 좌표 감도)가 사용자에게 맞도록 조정된다.

물론, 헤드 마우스(2) 드라이버 또는 운영체제(OS)를 통하여 마우스 커서(12)의 감도를 조절할 수 있으며, 상기 수광소자(48)로 검출하는 광호(56)는 촛점이 무한대로 되게하여 모니터와 헤드 마우스(2)의 거리차이에 따른 오동작을 방지하도록 함이 바람직하다.

따라서, 마우스 커서(12)의 종전좌표가 사용자의 머리 및 헤드 마우스(2)의 움직임이나 이동에 의해 마우스 커서(12)가 이동할 좌표 및 그 신호가 출력되고, 마우스 커서(12) 이동을 위한 클럭신호가 발생되어 컴퓨터의 중앙처리장치(CPU)와 그래픽카드로 전달되어 마우스 커서(12)가 결정된 위치로 좌표이동하게되며, 이러한 과정의 반복으로 모니터(10) 화면의 마우스 커서(12)를 간편하게 이동시킬 수 있게 된다.

본 발명에서는 제어기(16)는 입력되는 수직동기신호와 수직동기신호를 계속하여 추출하다가 광호(56)에 의해 헤드 마우스로(2)로 출력되는 래치신호에 의해 가로위치신호 및 세로위치신호가 래치(Latch)되면 마우스 커서(12)의 좌표신호가 결정되고, 상기 좌표신호는 마우스 커서의 종전좌표신호와 비교되어 이동좌표신호가 결정되고 좌표이동을 위한 클럭신호가 발생되며, 상기 클럭신호가 운영체제(OS)와 그래픽카드로 전달되어 이동된 좌표가 모니터(10) 화면상에 표출되게 된다.

즉, 헤드 마우스의 수광소자(48)는 프로그램에서 가상의 좌표를 가지고 있다가 헤드 마우스(2)로 부터 광호가 입력되면 세로위치신호와 가로위치신호가 래치되면서 마우스 커서(12)의 초기위치(좌표)가 설정된다.

상기에서 수직동기신호를 검출할 때, 입력되는 수직동기펄스를 카운터(20)로 카운터하여 세로위치가 파악되며, 수평동기신호의 경우 타이머를 이용한 시간개념으로 가로위치가 파악되며, 헤드 마우스(2)로부터 가로와 세로 래치신호가 상기 세로위치신호와 가로위치신호를 래치하여 마우스 커서(12)의 좌표를 결정하게 된다.

상기 래치신호는 헤드 마우스(2) 드라이버의 클럭신호에 따라 순간적으로 반복하여 이루어지게 되므로 헤드 마우스(2)의 움직임이 발생될 때마다 마우스 커서(12)의 좌표가 바뀌게 되고, 그 좌표는 모니터(10) 화면상으로 시시각각 표출되는 것이다.

본 발명에서 현재좌표와 이동시킬 좌표를 상대비교(또는 절대비교)하여 계산하게된다.

그리고, 본 발명에서 헤드 마우스(2)의 실행 및 선택키, 즉 왼쪽클릭버턴과 오른쪽 클릭버턴은 키보드상의 엔터키(Enter-key)와 스페이스-바)(Space-bar)로 대체하거나 또는 마우스 드라이버 또는 프로그램을 이용하여 키보드 상의 특정키로 설정할 수 있으며, 노트북 컴퓨터 처럼 키보드 상에 헤드 마우스(2) 전용의 키를 별도로 설치할 수도 있다.

그리고, 모니터의 해상도가 1,024 ×768 인 경우 가로해상도가 2¹⁰이고 10비트(10bit) 이상의 데이터버스가 필요하게 되므로 본 발명에서는 10bit ~ 16bit 의 데이터버스를 갖도록 한다.

본 발명은 역학을 이용하여 움직임을 기록하던 기존 방식을 인간의 눈과 비슷한 광학 체계로 변화시킴으로써 손을 전혀 사용하지 않고 머리의 상.하.좌.우.대각선 및 곡선방향 움직임(또는 그 방향으로의 회전)으로 마우스 커서를 간단하고 편리하게 움직일 수 있게 된다.

도 7은 수직동기신호(H-SYNC)와 수평동기신호(V-SYNC) 및 헤드 마우스(2)에 의한 래치신호(Latch)에 의해 마우스 커서(12)의 현재위치 또는 이동위치 좌표신호(P-SIGN)가 결정되는 신호파형도이다.

본 발명에서 종전좌표와 이동좌표를 인식하기 위한 수단으로 모니터의 수평동기신호와 수직동기신호와 헤드 마우스(2)의 래치신호를 이용하는 것으로 일 예를 들었으나, 그래픽카드로 입력되는 동기신호 또는 그래픽카드로 부터 출력되는 동기신호 또는 좌표신호와 헤드 마우스(2)의 래치신호를 이용할 수 있음은 물론이다.

그리고, 상기 수평동기신호와 수직동기신호 또는 좌표신호는 그래픽카드 또는 모니터의 내부단자를 통하여 취할 수도 있으며, 물론 CPU(중앙처리장치)의 좌표신호를 이용할 수도 있다.

미 설명 부호 (41)은 좌표신호 비교부(38)와 좌표이동신호 출력부(40)와 상호 연관되는 헤드 마우스 드라이버 및 그 프로그램을 예로 든 것이다.

이상과 같이 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능할 수 있으며, 이는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에는 자명한 것이다.

이상과 같이 본 발명은 모니터 화면을 대(對)하는 사용자의 머리나 이마 또는 얼굴부위에 착용하거나 또는 안경이나 헤드폰(이어폰, 이어마이크, 보청기를 포함한다)과 같이 사용자가 얼굴부위에 착용하는 보조도구에 설치되는 헤드마우스를 이용하여 머리(head)의 움직임만으로 모니터 화면상의 커서(포인트)를 간편히 움직일 수 있게 되므로 양 손에 보다 증진된 자유로움을 줄 수 있어서 컴퓨터 작업능률이 크게 향상될 뿐 아니라, 종래 핸드 마우스가 가지고 있는 문제점들이 해소되고 어깨나 손가락, 손목, 팔, 팔목 등의 신체부분에 작용되는 피로가 크게 경감되는 효과가 있다.

또한, 커서 포인터의 좌표 검출방식도 비 접촉방식을 원칙으로 하여 그 변화량을 검출하는 비기계적인 방식이므로 수명이 반영구적이며, 검출부가 외부로 노출되지 않아 오염에 대한 부담도 없어서 성능이 크게 향상되는 효과가 있다.

또한, 그러한 물리적인 측면도 있지만 마우스의 위치를 자신의 체형에 맞도록 조절할 수 있으며, 양쪽 손으로 키보드 작업을 할 수 있어서 컴퓨터 작업 능률이 크게 향상되는 등의 효과가 있는 유용한 발명이다.

Claims

인터페이스로 컴퓨터에 연결되는 마우스에 있어서 ; 사용자의 머리나 얼굴에 착용하는 헤드 마우스로 모니터 화면의 광호를 검출한 다음 제어기의 마우스 커서 좌표신호를 래치시켜 마우스 커서의 이동좌표신호를 얻을 수 있도록 함을 특징으로 하는 헤드 마우스.
인터페이스로 컴퓨터에 연결되는 마우스에 있어서 ; 검출되는 수직동기신호와 수평동기신호를 추출하는 수단과, 추출되는 수직동기신호를 카운터하여 마우스 커서의 세로위치 신호를 획득하는 세로위치신호부와, 추출되는 수평동기신호를 타이머로 카운터하여 마우스 커서의 가로위치 신호를 획득하는 가로위치신호부와, 사용자의 머리나 얼굴에 착용하는 헤드 마우스로 모니터 화면상의 광호가 검출되면 출력되는 래치신호로 상기 제어기의 가로위치신호와 세로위치신호를 래치시켜 마우스 커서의 이동좌표신호를 얻도록 함을 특징으로 하는 헤드마우스.
청구항 2에 있어서 ; 컴퓨터 사용자의 머리나 이마 또는 얼굴부위에 착용할 수 있는 보조도구에 헤드마우스를 고정 또는 탈/부착형으로 설치하여 머리(head)의 움직임으로 모니터(10) 화면상의 커서(12)(포인트)를 간편히 움직일 수 있도록 함을 특징으로 하는 헤드마우스.
청구항 3에 있어서 ; 보조도구로는 헤드폰, 머리띠, 안경, 이어폰, 이어마이크, 보청기, 헬멧 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 헤드마우스.
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서 ; 헤드마우스(2)는 컴퓨터(14)의 내부 슬롯(터미널)에 전기적으로 접속되는 내장형 제어기(16), 또는 컴퓨터(14)의 외부에 위치하면서 전기적으로 접속되는 제어기(16)를 통하여 모니터(10)와 전기신호를 주고받도록 하고, 제어기(16)는 헤드마우스(2)와 그 변화추이를 인식할 수 있는 드라이버(인터페이스)와 프로그램이 포함되며, 헤드마우스(2)는 제어기(16)에 접속되는 유.무선 인터페이스 또는 터미널(17)을 통하여 유선 또는 무선방식(블루투스를 포함한다.)으로 신호를 교환하도록 함을 특징으로 하는 헤드마우스.
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서 ; 제어기(16)는 현재좌표와 이동좌표를 인식할 수 있게 하는 프로그램(soft ware) 및 펌웨어(ferm ware)가 포함되어 헤드마우스(2)의 좌표를 인식하고, 또한 변화된 좌표를 컴퓨터(14)로 전달하여 모니터(10)로 표시되게 함을 특징으로 하는 헤드마우스.
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서 ; 상기 마우스 이동좌표 신호부(26)에 마우스 커서의 종전위치좌표신호와 이동좌표신호를 비교하는 좌표신호 비교부(38)와, 좌표신호 비교부(38)의 출력에 비교에 의한 차이분 만큼 마우스 커서(12)의 위치이동을 명하는 좌표이동신호 출력부(40)를 접속하고, 좌표이동신호 출력부(40)에 클럭발생부(42)를 접속하여서 된 헤드 마우스.
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서 ; 헤드 마우스(2)는 모니터(10) 화면상에 표출되는 광호(화소의 집합체)(56)를 검출하여 전기신호로 변환 출력하는 수광소자(48)와, 상기 수광소자(48)의 전방에 위치하면서 광호(56)의 평면적 크기(즉, 검출 평면적)를 결정하는 광학계(46)와, 수광소자(48)가 검출한 광호검출신호를 증폭하는 증폭부(44)와, 증폭된 신호를 수광부의 수광소자(50)로 투광하는 발광소자(52)와, 전지(54) 및 헤드 마우스(2)를 사용자의 머리나 이마 또는 얼굴부위에 착용할 수 있게 하는 착용수단 또는 헤드 마우스(2)가 탈/부착되는 보조도구로 구성하여서 된 헤드 마우스.
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서 ; 헤드 마우스(2)의 전방에 설치되는 광학계(46)는, 경통(58) 내부 전방에 위치이동 가능한 1개 이상의 렌즈(60)와 슬릿(62)을 조합 구성하고, 경통(58)의 후단에 수광소자(46)를 결합하여서 된 헤드 마우스.