KR20040107515A - 전자 장치로 명령신호를 발생시키기 위한 장치 - Google Patents

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헨리크 드뤼셀리우스
스타판 드뤼셀리우스
토르비에른 닐손
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Abstract

본 발명은 사용자가 움직이는 것에 따라 사용자의 신체 말단부의 조직에서 발생되는 신호를 감지하기 위한 부착물 (1a 및 1b) 에 의하여 1이상의 사용자의 신체 말단부와 접촉하는 하나 이상의 음향 센서 (2a 및 2b)를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 장치에 명령신호를 주는 장치로 구성되며, 센서 (들) (2a 및 2b) 는 하나 이상의 신호 필터링 장치 (13a 및 13b) 가 전자 장치와 통신하도록 설정되어 있다.

Description

전자 장치로 명령신호를 발생시키기 위한 장치{APPARATUS FOR GENERATING COMMAND SIGNALS TO AN ELECTRONIC DEVICE}
기술 분야
본 발명은 예컨데, 컴퓨터 및 이동 전화와 같은 전자 장치에 캐릭터 (character; 부호, 문자, 기호) 를 입력하고 명령신호를 제공하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
발명의 배경
이동 전자 장치, 특히, 예컨데, 이동 전화 및 PDA (개인 휴대 정보 단말기) 등 포켓용 장치는 점차 더 작은 유닛으로 진화되고 있다. 현재, 이 장치들의 기능은 더욱 복잡해지고, 전보다 더 많은 정보의 입력을 요구하고 있어서, 기능적인 키보드의 요청은 현재, 크기 제한 요인이 되고 있다.
정보 입력을 개선하기 위해, 키보드에 대한 몇가지 대안들이 제시되고 있다. 그 예들은 손가락 움직임을 기록하는 방법 및 장치를 포함하여, 광학 센서, 압력 변환기, 또는 손목 힘줄의 초음파 이미징을 이용하는 것이다. 다른 접근법들은 투사된 키보드 평면에 대하여 상대적인 손가락의 각도 및 거리를 측정하여 손가락의 움직임을 기록하는 것이다. 또한, 종래의 키보드의 대안으로서, 음성 분석, 압력 감지 표면상에 기입, 또는 디지털화된 수기를 위한 특수 팬의 사용 등도 개발되고 있다. 이들 방법은 단점들을 각각 가지고 있으며, 사용되는 장비들이 비싸거나 또는 사용자에게 충분히 익숙하지 않다.
따라서, 전술한 예시된 장치 타입에 따라 캐릭터를 입력하고 명령신호를 제공하는 개선된 장치 및 방법이 요청되고 있다.
발명의 개시
본 발명의 목적은, 데스크탑 컴퓨터, 휴대용 컴퓨터, 포켓용 컴퓨터, 이동전화, 및 기타 가정용 전자장비 등의 전자 장치에 캐릭터를 입력하여 명령신호를 제공 하기 위한, 사용자에게 익숙하고 개선된 기술을 획득하는 것이다.
상기 목적은, 움직이는 동안, 세포조직에서 생성된 신호를 감지하도록 명령하는 도구을 제공함으로써 달성된다. 그 도구는 센서 사용자의 신체 말단부 중 하나 이상의 1개 이상의 부착물을 통해 근접하는 최소 1개의 센서를 구비한다. 그 센서는 하나 이상의 신호 필터링 장치와 통신하도록 배열되며, 신호 필터링 장치가 전자 장비와 통신하도록 교대로 배열된다.
본 발명을 이용함으로써, 전자 장치에 캐릭터 입력 및 기타 타입의 명령신호를 제공하는 것은 사용자의 자세나 손의 자세와도 무관하므로, 인간공학적인 이점들을 발생시킨다. 본 발명은 타이핑하기 위한 전자 장비 전면의 평평한 표면이 불필요하며, 장치는 전완 및 손목에 모두 또는 어느 하나에 착용할 때, 사용자에게 이동할 수 있는 자유도를 제공한다. 또한, 이 장치의 비돌출성에 의해, 심지어 타이핑 또는 다른 명령신호를 발생시키는 동안에도, 사용자로 하여금 다른 업무에 손을 사용할 수 있도록 한다.
이의 사용을 위한 장치 및 방법은 각 사용자의 요구에 맞게 구성할 수 있으며, 특히 정형외과적인 손상이 있거나 기타 형태의 장애를 가진 사람들에게 해결방안을 제공하도록 구성할 수 있다.
본 명세서에 사용된 "전자 장치" 라는 단어는 캐릭터 및 기타 명령신호를 사용자들이 입력하는데 필요한 상기 예시한 타입의 전자 장비의 가능한 모든 종류를 나타낸다. 캐릭터 및 다른 명령과 함께 신호들은 단독 또는 조합된 손가락 움직임 및 문장, 기타 캐릭터, 또는 모든 다른 타입의 명령신호를 나타내는 모든 다른 신호를 표시하는 모든 가능한 신호를 의미한다. 캐릭터 및 명령신호의 예로는, 전자장치 내에 부착되거나 일체된 키보드 및 키패드로부터 전송되는 것들이 있다. 이들 명령신호들은, 예컨데, "a","2" 및 "return" 뿐만 아니라 마우스 포인터, TV 리모콘등의 기타 타입의 입력장치에서 표현되는 신호들, 또는 "play" 및 "fast forward" 등과 같은 휴대용 음악 재생기의 명령들, 또는, 이동 전화로부터 전화를 거는 명령들일 수 있다.
손가락의 움직임에 따라 표현되는 캐릭터 또는 명령신호의 입력은, 손가락을 움직일 때의 음향 신호와 이전에 기록된 진폭 및/또는 주파수 패턴 (이하, 신호적 특성이라 한다) 의 상관관계에 기초하여 감지되고 식별된다. 음향 신호는 변환기를 통해 감지되고 변형되어, 상관관계를 분석하는 프로세서와 통신하도록 배열된 메모리 유닛으로 전송된다. 신호 특성을 메모리에 입력하고 저장하기 위해, 사용자는 구성 절차 (configuration procedure) 동안 그의 손가락들을 식별력있게 이동할 수 있다.
도면의 간단한 설명
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 장치를 전완, 손목에 모두 착용할 경우의 실시형태의 개략도이다.
도 2 는 본 발명의 기타 실시형태를 나타낸 도면이다.
발명의 상세한 설명
장치는, 사용자의 손 또는 손가락을 움직일 때 사용자의 손 및 전완으로부터 발생되는 음향 신호를 감지하도록 배열된 1개 이상의 센서를 구비한다. 이들 움직임이 장비로 입력되는 캐릭터 또는 신호를 특정한다.
손의 각 손가락은, 손목을 통해 전개되고 전완 내의 근육에 부착된 힘줄을 가진다. 손가락이 움직일 경우, 그 관절 및 특히 손의 힘줄에서 음파를 방사한다. 또한, 손가락을 마찰시키거나 두드리는 경우에도, 피부의 접촉부로부터 발생되는 음을 생성한다. 음파는 세포조직을 통과하여 변형되고 감쇄되며, 1개 이상의 센서의 적절한 배열에 의해, 어떤 손가락이 움직이는지, 어떻게 그들이 움직이는지에 관하여 이들 음들을 분석할 수 있다. 궁극적으로, 이 정보는 어떤 캐릭터 또는 명령신호가 전자 장비로 입력되었는지 결정하는데 이용된다.
예를 들어, 손가락 힘줄로부터 음들을 명확하게 감지하기 위해서, 하나 이상의 센서가 사용되지만, 분석을 수월하게 하기 위해, 바람직하게는 5개 이상의 센서들이 1개 이상의 손가락의 움직임들을 동시에 명확하게 결정하는데 사용될 수 있다. 5개 이하의 센서 (각 손가락에 대해 하나) 가 사용되는 경우, 동시에 사용되는 손가락들 간의 움직임을 구별하기 더 어렵지만, 원칙적으로는, 각 손가락의움직임으로부터 센서에 도달되는 신호의 외형의 차이를 이용하는 것이 가능하다. 해부학적인 힘줄의 배치 및 센서 배치에 대한 지식에 기초하여 주파수 및/또는 진폭 내의 시간 종속 변화량을 분석할 경우, 어떤 손가락이 움직였는지 결정하는 것이 가능하다. 또한, 힘줄의 해부학적인 위치에 따라 배열된 여러 개의 센서를 이용함으로써, 다른 센서들 사이의 패턴들이 분석을 수월하게 하도록 이용될 수 있다. 5개 이상의 센서를 이용하는 것에 대한 한가지 이점은 전완/손목 또는 손의 뒷면 (손등 부분) 에 대하여 센서를 위한 부착 기관이 동일한 정밀도를 적용할 필요가 없다는 것이다. 충분한 수의 센서를 가진다면, 손가락의 움직임을 결정하기에 적절한 신호를 줄 수 있는 몇몇의 센서가 항상 적합한 힘줄의 범위내에 있게 될 것이다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서는, 음향 센서들이 전완 또는 손목 상에 지닌 팔찌에 부착 또는 통합될 수 있다. 센서들은 각 손가락으로부터 손목을 거쳐 전완 상의 근육까지 움직이게 하는 힘줄 상방의 피부에 배열된다. 물론, 팔찌 대신에, 센서를 위한 대체적인 부착물도 가능하다.
음향 신호의 탐지는 센서가 피부와 필수적으로 직접 접촉해 있어야 한다는 것을 의미하지는 않으며, 손가락의 움직임으로부터 음을 수집할 수 있도록 배열된다는 것을 의미한다. 따라서, 본 발명은 센서가 공기 또는 다른 매체 또는 피부의 표면과 이격되서 음향 신호를 광학적으로 기록되는 곳을 통하여, 이격된 곳으로부터 소리를 수집하는 기술적 해결책을 포함한다.
예컨데, 적합한 수의 음향 센서 중 하나 이상을 사용자의 전완/손목의 둘레에 배열함으로써, 손가락 힘줄로부터의 음향신호에 기초하여 단일 또는 조합된 손가락 움직임을 감지할 수 있다. 또한, 5 개 이상의 센서의 사용은 센서들 사이에 더 넓은 분포 범위의 식별가능한 신호 패턴을 제공하며, 정확한 배열 및 다른 사용자들 간에 해부학적인 차이에 민감하지 않은 팔찌를 생산하게 한다.
1 개 이상의 신체 말단부 상에 손목/전완 또는 다리의 발목/하부로부터 음을 수집하도록 고안된 음향 센서가 각각 있는 1 개 이상의 팔찌 (바람직하게는 2개) 가 사용될수 있다.
음향 센서들은 압전물질을 이용할 수 있지만, 본 발명에 따른 넓은 범위의 다른 음향 센서 기법들도 이용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에서는, 음향 센서가 전술한 바에 따른 신호를 수집하기 위해 손등 상에 배열된다.
본 발명의 기타 실시형태에서는, 음향 센서가 손가락 관절 상에 배열되거나 또는, 손가락이 움직임에 따라, 손가락의 다른 관절로부터 소리를 수집하도록 하는 방식으로 배열된다.
도 1 은 사용자의 손목 또는 전완상에 배열된 부착 기관 (1a 및 1b) 을 구비하는 본 발명의 일 실시형태를 나타낸다. 구획된 필름 절편으로 제조된 경우, 음향 센서 (2a 및 2b) 가 팔찌에 통합되며, 피부와 접촉되게 된다. 손가락을 움직이면, 주로 손가락 힘줄 및 주변 세포조직으로부터 발생된 음향 신호가 센서 (2a 및 2b) 에 의해 전기적 신호로 전환된다. 유선 또는 무선으로 그들이 분석될 프로세서가 포함된 신호 프로세싱 유닛 (4) 에 전송되기 전에 그 신호들이 변환기 유닛 (3a 및 3b) 내에서 적합하게 변형되고 재성형되며, 여기서 A/D 컨버터에 의한 디지털화 단계가 포함된다. 프로세서 유닛은 신호가 입력될 전자 장비와 일체로 있을 수 있고, 또는 통신을 위한 수단과 함께 분리된 유닛으로 존재할 수도 있다. 예컨데, 대략 2.4 GHz 의 자유 ISM 주파수를 이용하는 블루투스 표준을 준수하는 무선 주파수를 위한 작은 수신기 및 송신 모듈에 의해 통신이 이루어 질 수 있다. 또한, 예를 들어, 팔찌와 함께 있는 블루투스 모듈은 바람직하게는 프로세서 유닛과 통신하는데 이용된다. 그 후, 프로세서 유닛은 다른 캐릭터 또는 다른 명령신호에 대한 분석된 신호를 전자 장치에 중계한다. 물론 모든 통신 또는 일부분의 통신은 케이블 또는 적외선 링크 등의 다른 기술들을 이용할 수도 있다.
음향 신호들은 그들이 손 및/또는 팔의 조직을 통하여 이동함에 따라 감쇄되기 때문에, 음원에서 가장 가까운 센서가 가장 강한 신호를 수집한다. 프로세서 유닛 (4) 에서는, 진폭 패턴 및/또는 주파수 패턴에 따라 센서 (2a 및 2b) 로부터의 신호가 분석되고, 어느 특정 손가락이 움직였는지 결정되어, 결국 사용자가 표현하고자 한 그 캐릭터 또는 명령신호가 결정된다. 그 분석은 센서로부터의 신호와 메모리 (5) 에 저장된 참조 패턴과의 비교에 기초한다. 먼저 참조패턴이 구성절차 동안 메모리 유닛에 저장되고, 그동안 손가락의 움직임이 각 신호 특성과 연결된다.
예컨데, QWERTY (첫 6개 키의 이름을 딴) 등의 표준 키보드 평면으로부터 또는 단일한 손가락 움직임 또는 조합된 손가락 움직임으로부터 다른 손가락 움직임에 따라 표현되는 문자 및 캐릭터들이 결정되고, 캐릭터 또는 기타 명령신호를 각각 표현한다. 단일 또는 조합된 손가락 움직임의 의미에 대한 분석은 전자 장치에서 수행되며, 이 경우, 단지 어떤 손가락이 움직였는지에 대한 정보만이 전자장치 또는 프로세서 (4) 내에 전송된다. 키보드 평면 (QWERTY 또는 기타) 에 기초한 키 스트로크의 분석은 각 손가락이 단지 한정된 수의 키를 누를 뿐이라는 사실을 이용한다. 한번, 일련의 손가락 움직임이 스페이스 바 스트로크 (엄지손가락 움직임) 를 따르는 경우에 하나의 단어가 기입되고, 가능한 문자의 조합, 캐릭터 및 이전에 저장된 문법적 규칙과 대해 신호를 매칭 (패턴 매칭) 시킴으로써, 이에 대한 정확한 의미가 결정될 수 있다.
손가락 움직임들을 이용하는 캐릭터를 입력하는 코드 타이핑은 대체적 또는 보완적인 입력기술이다. 각 캐릭터 또는 명령신호는 하나 이상의 손가락에 의한 움직임에 대하여 특유의 조합을 가지고 있다. 알파벳은 순차적이기 때문에 쉽게 기억될 수 있는 코드 타이핑에 대해서는 가능한 여러개의 대안이 있다. 서구 알파벳, 중국, 일본의 문자 또는 예컨데, 키릴 문자등의 기타 알파벳의 문자 또는 심볼들을 형성하도록 조합된 소수의 형상적인 심볼들에 대해 일정한 손가락 움직임을 할당하는 것도 생각해 볼 수 있다.
캐릭터 또는 명령신호의 입력의 시작은 하나 이상의 손가락의 움직임의 첫번째 부분에 의해 구별될 수 있으며, 입력 시퀀스의 종단은 그 최초 위치에 복귀함으로써 표시된다.
본 발명은 키 스트로크를 대체하는 것에 대해서 제한되지 않으며, 예컨데 마우스 입력 신호등으로도 또한 에뮬레이트할 수 있다. 예를 들어, 한손에서 검지 또는 중지를 엄지에 마찰시키는 음이 마우스 포인터를 종방향으로 움직이는 데 이용될 수 있다. 직교 방향으로 움직이는 경우는, 다른 손의 대응되는 손가락을 마찰시키는 것일 수도 있다. 물론, 그 방법은 좀 더 다차원적으로 일반화될 수도 있다. 손가락 힘줄의 음 및 엄지와 다른 손가락들 사이의 미끄러지는 접촉부로부터의 마찰음의 조합으로써 마우스 동작의 에뮬레이션이 수행될 수도 있으며, 그 음이 주로 손의 뼈를 통해 센서에 전달된다. 유사한 방법으로, 예컨데, 좌우 마우스 클릭은 검지 또는 중지와 엄지의 두드림에 의해 정의될 수 있다.
대체 또는 보충적인 실시형태에서는 (도시되지 않음), 센서들에 대한 부착 기관의 하나에 바람직하게 통합된 터치 패드 또는 터치 스크린이 프로세서와 통신하도록 설정될 수 있다.
대체적 또는 보완적인 실시형태에서 본 발명은 프레젠테이션 수단 (도시되지 않음) 을 구비한다. 이들은 캐릭터 및 다른 명령신호들의 입력에 대하여 피드백을 제공하고, 프로세서 또는 접속된 전자 장치에 대한 출력 유닛으로서 배열될 수 있다. 프레젠테이션 수단은 센서를 위한 하나 이상의 부착기관과 일체거나 또는 분리된 유닛일 수 있고, 또는 다른 적합한 방법으로 배열될 수 있다. 특히, 프레젠테이션 수단이 디스플레이 또는 하나 이상의 진동기이고, 부착 기관이 팔찌일 경우에는, 부착기관과의 통합이 바람직하다. 예컨데, 이어폰 (무선 통신 수단에 의한 것도 가능하다) 등 프레젠테이션의 음향적 수단의 이용도 바람직하다. 사용자에 대한 피드백은 서로 다른 종류의 입력이란 것을 표현하는 단순한음성 신호, 캐릭터 입력을 반영하는 합성 음성, 또는 전자 장치에 대한 이들 또는 다른 명령신호들의 조합이 될 수 있다.
도 2 에서는, 본 발명의 기타 실시형태를 나타내며, 사용자의 전완/손목에 적용을 위한 부착 기관 (1a 및 1b) 을 구비한다. 압전 센서가 팔찌에 내장된 경우, 음향 센서 (2a 및 2b) 가 피부와 충분히 접촉하도록 조정된다. 손가락을 움직이는 경우, 주로 주위 조직에 부딪쳐 움직이는 손가락 힘줄로부터 음향 신호가 생성된다. 이 실시형태에서 5개인 음향 센서는 전완/손목 하측 (손바닥) 의 각 손가락 힘줄 상방에 밀착하여 배열된다. 음향 신호들이 센서 (2a 및 2b) 에 의해 전기적 신호로 변환되며, 미리 정해진 진폭 간격에 따라, 신호들을 구분하고, 디지털화하는 필터 유닛 (13a 및 13b) 에 의해 프로세스된다. 신호들은 예를 들어, 팔찌에 통합된 블루투스 모듈을 이용하는 전자장치에 중계된다. 이 실시형태에서는, 진폭 자체만으로도 어떤 특정 손가락이 움직이는지 지정하는 데 충분하다. 다른 센서로부터의 반응들 사이에 또는 특정 주파수 내용의 형태에서 저장된 패턴에 대해 신호의 매치가 없는 경우도 필요하다. 손가락 움직임의 분석이 전자장치에서 수행된다. 또한, 필터 장치 (13a 및 13b) 가 전자 장치에 통합될 수도 있으며, 그 경우, 전자장치가 프로세스되지 않은 신호를 센서 (2a 및 2b) 로부터 수신한다.
본 발명은 전술한 실시형태에 의해 제한되지 않으며, 첨부된 본 발명의 청구에 따라 변형될 수 있다.

Claims (12)

  1. 전자장치에 명령신호를 제공하는 장치로서,
    하나 이상의 부착물 (1a) 에 의해 하나 이상의 신체 말단부와 접촉되며, 프로세서 유닛 (4) 와 통신하도록 배열되며, 사용자의 신체 말단부의 움직임에 따라 신체 말단부의 조직에서 생성되는 신호를 감지하기 위한 하나 이상의 음향 센서 (2a), 및
    주파수 및/또는 진폭 데이터를 포함하는 하나 이상의 신호 특성이 저장된 메모리 (5) 와 통신하도록 배열되며, 신호특성과의 상관관계에 관하여 센서 (2a) 에 의해 감지된 신호를 분석하도록 배열되며, 상당히 현저한 상관관계가 있는 경우에 상기 명령신호 발생 프로세서 유닛 (4) 을 구비하는, 명령신호 제공 장치.
  2. 전자장치에 명령신호를 제공하는 장치로서,
    하나 이상의 부착물 (1a) 에 의해 하나 이상의 사용자의 신체 말단부와 접촉되며, 전자 장비와 통신하도록 설정된 하나 이상의 신호 필터링 장치 (13a) 와 통신하도록 배열되며, 사용자의 신체 말단부의 움직임에 따라 사용자의 신체 말단부의 조직에서 생성되는 신호를 감지하기 위한, 하나 이상의 음향 센서 (2a) 를 구비하는, 명령신호 제공 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    명령신호는 단일 또는 조합된 손가락 움직임을 나타내는, 명령신호 제공 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    명령신호는 전자 장치와 함께 사용되는 다른 타입의 입력 장치에 의해 전송된 신호와 동일한 타입의 신호를 나타내는, 명령신호 제공 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    센서는 압전 재료로 제조된, 명령신호 제공 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    센서는 구획된 압전 필름으로 제조된, 명령신호 제공 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    부착물 (1a) 은, 사용자의 신체 말단부에서 발생하는 음향 신호를 센서 (2a) 에 의해 감지할 수 있게 배열된 팔찌인, 명령신호 제공 장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    감지되어지는 움직임은 손, 손가락, 및 발가락의 움직임인, 명령신호 제공 장치.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    센서는 신체 말단부의 조직에 매립된 힘줄의 움직임으로부터 발생되는 음향 신호를 감지하도록 배열된, 명령신호 제공 장치.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    센서 (2a) 는 신체 말단부의 조직에 매립된 근육의 움직임으로부터 발생하는 음향 신호를 감지하도록 배열된, 명령신호 제공 장치.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    센서 (2a) 는 사용자의 손의 관절부에서 발생되는 음향 신호를 감지하도록 배열되는, 명령신호 제공 장치.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    프레젠테이션 수단이, 사용자에의 피드백용으로, 그리고 프로세서 유닛 (4) 또는 접속된 전자 장비에 대한 출력 인터페이스로써 배열되는, 명령신호 제공 장치.
KR10-2004-7017738A 2002-05-10 2003-05-09 전자 장치로 명령신호를 발생시키기 위한 장치 KR20040107515A (ko)

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