KR20070001292A - 마우스기능과 디지털펜의 기능과 공중형 포인터의 기능이결합된 복합입력장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사용이 편리하게 구성된 포인팅 입력장치에 관한 것이다. 개량된 광네비게이션 모듈을 사용하여, 손으로 일반펜처럼 잡고 사용할 수 있고, 기존의 마우스처럼 바닥면에 놓여진 상태에서도 사용 가능할 수 있다. 또한 광네비게이션 모듈에서 제공되는 기울기(틸트)정보와, 내장된 지자기센서(컴파스)의 방위각 정보를 활용하여, 마우스기능이 내장된 프리젠테이션용 레이저 포인터와 같은 기능을 하나의 장치안에서 구현되도록 하였다.

특히 기울기 정보를 적극적으로 활용하여 설치되는 버튼의 수를 줄여서 필기시에 불필요한 버튼의 조작으로 인한 불편함을 줄였다. 또한 다수의 피에조소자를 선형으로 배치하여 접촉이동상태와 정지압력상태를 구분하여 버튼조작시에 발생되는 불필요한 움직임을 제거하였다.

디지털펜. 마우스펜. 이미지센서. 지자기센서. 틸트센서. 거울. 레이저. 광네비게이션. 공간형 포인터. 레이저포인터.

Description

마우스기능과 디지털펜의 기능과 공중형 포인터의 기능이 결합된 복합입력장치 {Complex input device comprising mouse function, digital pen function and space pointer function}

제1도는 본 발명에서 사용된 광네비게이션 모듈의 구성도이다.

제2도는 본 발명에서 사용된 광네비게이션 모듈의 블럭도이다.

제3도는 본 발명의 구성도이다.

제4도는 본 발명의 블럭도이다.

제5도는 본 발명의 복합입력장치가 펜의 기능으로 사용된 예시도이다.

제6도는 본 발명의 복합입력장치가 마우스의 기능으로 사용된 예시도이다.

제7도는 본 발명의 복합입력장치가 공간형 포인터의 기능으로 사용된 예시도이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※

100 : 광네비게이션 모듈 110 : 광원

120 : 접안거울 125 : 집광렌즈

130 : 이미지센서 140 : 대물거울

150 : 3축가속도센서 200 : 반사면 혹은 바닥면

300 : 조사광 301 : 반사광

400 : 제어부 500 : 복합입력장치 및 구조물

520 : 지자기 센서부 530 : 피에조소자배열부

540 : 피에조소자부 600 : 제어부

본 발명은 사용하기 편리하게 구성된 펜형상의 입력장치에 관한 것이다.

펜컴퓨팅 환경을 구현하기 위해서, 기존의 마우스가 펜형태로 진보하고 있다. 펜형태의 마우스(이하 마우스펜)는 또한 마우스에 의해 발생되는 근골격계질환을 예방해주는 효과가 있어서 많은 관심을 끌고 있다.

그러나 광마우스와는 다른 형태의 특징으로 인하여, 마우스펜은 사용각도나 반사면의 상태에 만감하게 되고, 치명적으로 움직임을 감지하지 못하는 문제점을 갖게된다. 또한 마우스펜을 사용하게되면, 기존의 마우스를 사용할때 통증을 느낀 부분은 좋아지지만, 새로운 부위가 통증을 느끼게 되는 문제점을 갖게된다.

또한 키보드를 사용할때 놓아두었던 펜형태의 마우스를 다시 사용하기 위해서 집어드는 동작이 반복되면서 사용자는 스트레스를 받게 된다. 물론 이와같은 불편함을 줄이기 위해서 크래들이라는 받침대를 제공하지만 부가적인 장치의 증가가 오히려 더 불편하게 만들고 있다.

또한 펜형태라는 특징으로 인하여, 버튼을 배치하기가 어렵고, 버튼의 조작시에 발생하는 위치의 이동으로 사용자를 불편하게 만든다.

이와같은 문제점이외에 사용자가 편리한 프리젠테이션을 진행하기를 원할 경우에는 별도의 공간형 포인터(예를들면 마우스기능을 갖는 레이저포인터)를 마련해야하는 불편함이 있다. 또한 프리젠테이션을 진행하면서 글씨를 써야하는 경우에 별도의 장치를 사용해야하는 불편함이 있다.

본 발명의 목적은 상기의 불편함을 해결하기 위한 것으로써, 개량된 광네비게이션 모듈에서 제공하는 움직임정보와 가속도정보, 지자기센서로부터의 방위각 정보, 피에조소자배열로부터의 접촉정보와 압력정보를 이용하여, 바닥면을 이동하는 마우스의 기능과 손에 쥐고 바닥면에 대하여 사용하는 펜의 기능과 손에 들고 공간에서 사용하는 공간형 포인터의 기능을 갖는 복합입력장치를 만드는데 있다. 본 발명의 또다른 목적은 상기 정보들을 소프트웨어적으로 결합하여 사용이 편리한 복합입력장치를 만드는데 있다.

본 발명은 바닥면을 이동하는 마우스의 기능과 손에 쥐고 바닥면에 대하여 사용하는 펜의 기능과 손에 들고 공간에서 사용하는 공간형 포인터의 기능을 갖는 복합입력장치에 관한 것으로, 휴대가 가능한 형태의 구조물(500), 바닥면(200)에 대한 움직임정보와 기울기정보 를 제공하는 광네비게이션 모듈부(100), 방위각 정보를 제공하는 지자기 센서부(520), 상기 구조물(500)의 표면에 설치되어 접촉정보 와 압력정보를 제공하는 피에조소자배열부(530), 상기 구조물(500)의 팁부에 설치되어 상기 구조물(500)의 선단부와 바닥면의 접촉정보와 압력정보를 제공하는 피에조소자부(540), 상기 각부(100,520,530,540)에서 제공되는 정보를 분석하고 제어하는 제어부(600)로 구성되어있다.

본 발명의 구성을 설명하기 위해 먼저 본 출원인에 의해 출원된 광네비게이션 모듈(특허출원번호 10-2005-0054216 "마우스펜의 감도 향상을 위한 광모듈")의 작동 상태를 도1과 도2에서 설명한다.

도1은 본 출원인에 의해 출원된 광네비게이션 모듈의 구성도이다. 광원(110)에서 나온 조사광(300)은 접안거울(120)의 중앙에 형성된 구멍(121)을 손실없이 통과하여 대물거울(140)에 의해 반사되어 반사면(200)에 조사되어진다. 반사면(200)에서 반사된 반사광(301)은 대물거울(140)에 의해 반사되어져 접안거울(120)의 반사면(122)에 의해 다시 반사되어져 집광렌즈(125)에 의해서 집속되어져 이미지센서(130)으로 들어가 디지털화상데이터로 변환이 되는 구성을 하고 있다. 가속도센서(150)는 (X,Y,Z) 3축의 관성가속도와 중력가속도를 측정할 수 있게 구성이 되고, 중력가속도로부터 경사각(틸트)을 결정할 수가 있다. 측정된 경사각으로부터 모듈(100)의 상태를 알 수 있다. 모듈(100)이 바닥면(200)과 이루는 각도가 펜의 사용 각도인 80도에서 30도 정도의 구간일 경우에 펜으로의 기능이 강조된 작업을 할 수 있다. 여기에서 펜으로의 기능이 강조된 작업이란 모듈(100)의 실제 움직임이 컴퓨터등에서 일대일로 대응되게 하는 것을 말한다. 즉 컴퓨터에서 적용되는 마우스의 가속개념이 적용되지 않게 하는 것을 말한다. 또한 모듈(100)을 이용하여 만들 어진 마우스펜이 바닥면(200) 위에서 움직일때 필기시 움직인 거리와 일대일로 대응하여 움직이는 기능을 갖는 것이 좋다. 가속도센서(150)은 마우스펜의 사용각도를 도2에 도시된 제어부(400)에 알려주고, 제어부(400)는 대물거울(140)의 반사각을 조절하여 최적의 디지털화상데이터를 얻게 한다. 사용할 수 있는 광원(110)은 단순한 바닥면(200)의 반사무늬만을 사용할 경우에는 LED광원을 사용할 수 있지만, 바닥면(200)의 종류에 관계없이 모듈(100)의 움직임을 추적하기 위해서는 레이저광을 사용하고, 레이저에 의해 형성된 간섭무늬인 스펙클의 이동을 분석하는 방법을 사용할 수 있다.

제2도는 본 출원인에 의해 출원된 광네비게이션 모듈의 제어부(400)의 블럭도이다. 경사각에 대응된 가속도센서(150)의 신호는 AD 변환기(430)에 의해 디지털 신호로 변환이 되어 고속의 디지털신호처리기(DSP)(410)으로 들어간다. DSP에서는 경사각에 대응하여 대물거울(140)을 작동시키는 드라이버(450)에 제어신호를 보내게 된다. 필요에 따라 조사광원(110)을 ON/OFF 시키는 신호를 드라이버(440)에 보내게 된다. DSP(410)은 이미지센서(130)에서의 디지털데이터를 인터페이스(420)을 통하여 받아들이고, 필요한 연산을 통하여 모듈(100)의 움직임신호로 환산을 한다. 최적의 반사무늬나 스펙클 데이터를 얻기 위해서 대물거울(140)의 반사각을 조절할 수도 있다. 모듈(100)의 경사각 데이터와 움직임 데이터는 외부와의 인터페이스 모듈(460,470)에 의해 전송되어진다.

제3도는 본 발명의 구성도이다. 움직임정보와 기울기정보를 제공하는 광네비게이션 모듈(100)을 복합입력장치(500)의 내부에 설치하고, 지자기센서(520)를 배 치하여 방위각정보를 얻는다. 복합입력장치(500)의 펜팁쪽에 피에조소자(540)을 배치하여 바닥면(200)과의 접촉압력을 측정하게 하여 마우스의 왼쪽버튼효과나 펜의 필기압 효과 용도로 사용되게 한다. 또한 피에조소자들(531)을 복합입력장치(500)의 몸통 표면에 일렬로 붙여서 손가락의 접촉순서에 의한 다양한 응용으로 사용되게 한다. 여기에 적합한 피에조소자로는 PVDF 재질의 피에조 필름이 있다.

제4도는 본발명의 블럭도이다. 광네비게이션 모듈(100)에서의 움직임정보와 기울기정보가 내장형마이크로프로세서(610)으로 전송되어지고, 지자기센서(520)으로 복합입력장치(500)의 방위각정보가 ADC(620)에 의하여 디지털정보로 전환되어진다. 이 디지털정보는 기울기정보와 함께 내장형마이크로프로세서(610)에 의하여 정확한 방위각정보로 환산되어진다. 복합입력장치(500)의 펜팁은 피에조소자(540)로 구성이 되어지고 바닥면(200)에 대한 압력의 정도가 ADC(630)에 의해서 디지털정보로 전환되어진다. 이 디지털정보는 내장형마이크로프로세서(610)에 의해 접촉정보 혹은 버튼정보로 전환된다. 복합입력장치(500)의 표면에 부착되어진 피에조소자배열(530)은 각각의 피에조소자(531)의 압력정도가 ADC(640)의해서 디지털정보의 배열로 전환되어진다. 이 디지털정보의 배열을 분석하여 손가락이 접촉되어 흘러가는 상태와 방향을 알 수 있다. 내장형마이크로프로세서(610)는 마우스데이터나 펜데이터를 무선제어칩(650)을 이용하여 외부장치로 보내준다.

제5도는 본 발명의 복합입력장치가 펜의 기능으로 사용된 예시도이다. 복합입력장치(500)가 적당한 각도로 세워질 때 광네비게이션 모듈(100) 내부의 가속도센서(150)는 기울기변화 정보를 모듈(100)의 제어부(400)에 보내게 된다. 모듈 (100)의 제어부(400)은 대물거울(140)을 조정하여 이미지센서(130)에서 이미지를 받아들이고 DSP(410)에서 연산을 하여 바닥면에 접해있는 지를 판정한다. 선명한 이미지가 존재할 경우 광네비게이션 모듈(100)은 움직임정보를 이동데이터 전송용 인터페이스(460)을 통하여 복합장치(500)의 제어부(600)에 보내주게 된다. 또한 기울기정보를 기울기데이터 전송용 인터페이스를 통하여 복합장치(500)의 제어부(600)에 보내주게 된다. 물론 실제의 구현에 있어서 인터페이스 방식은 2가지 데이터를 하나의 물리적라인으로 처리할 수도 있다. 제어부(600)는 2가지의 정보로부터 복합장치(100)가 펜으로의 기능을 가짐을 알 수 있게 된다. 사용의 단순함을 위해서 Z-축에 대한 회전각과 피에조소자부(540)의 압력데이터를 이용한다. Z-축에 대한 회전각이 0도 근처일 때, 피에조소자부(540)의 압력데이터가 일정값을 초과할 경우 마우스의 왼쪽버튼이 눌려진 것으로 할 수 있다. 손가락의 조작으로 복합장치(500)을 Z-축에 대해 회전시켜 회전각을 90도 근처로 맞추고, 피에조소자부(540)를 바닥면에 눌러서 압력데이터가 일정값을 초과하게 되면 마우스의 오른쪽버튼이 눌려진 것으로 할 수 있다. 또 다른 조작으로 복합장치(500)을 Z-축에 대해 회전시켜 회전각을 -90도 근처로 맞추고, 피에조소자부(540)를 바닥면에 눌러서 압력데이터가 일정값을 초과하게 되면 펜의 기능과 마우스 기능을 토글시켜 주는 기능을 하는 버튼이 눌려진 것으로 할 수 있다. 펜의 기능일 경우 제어부(600)는 펜전용의 프로토콜을 이용하여 컴퓨터등의 외부장치에 움직임데이터를 보내주게 된다. 또한 펜전용일 경우에는 복합장치(500)의 움직임이 바닥면(2000의 실척과 유사하여야하기 때문에 촛점심도가 깊어야하고, 광네비게이션 모듈(100)에서 펜전용의 작동을 할 수 있게 명령을 보내야한다. 즉 복합장치(5000의 팁부가 바닥면(2000으로부터 5Cm 정도 위에서 움직여도 움직임정보를 생성하게해야 한다. 펜처럼 잡은 상태에서도 마우스의 기능으로 사용할 수 있다. 이 경우는 촛점심도를 적게하여 마우스의 움직임과 유사하게 만든다. 이와같은 사용에 있어서는 피에조소자배열부(530)을 마우스의 스크롤 기능으로 사용할 수 있다.

제6도는 본 발명의 복합입력장치(500)가 마우스의 기능으로 사용된 예시도이다. 복합입력장치(500)를 사용하다가 키보드작업으로 전환할 경우에 복합입력장치(500)를 바닥면(200)에 놓아두어야한다. 그 작업들이 짧은 시간에 여러번 반복될 경우는 복합입력장치(500)를 잡는 것이 귀찮아진다. 이 경우에 바닥면(200)에 있는 상태에서 마우스로 사용하는 것이 편리하다. 복합입력장치(500)가 바닥면에 놓여질때 광네비게이션 모듈(100) 내부의 가속도센서(150)는 기울기변화 정보를 모듈(100)의 제어부(400)에 보내게 된다. 모듈(100)의 제어부(400)은 대물거울(140)을 조정하여 이미지센서(130)에서 이미지를 받아들이고 DSP(410)에서 연산을 하여 바닥면에 접해있는지를 판정한다. 선명한 이미지가 존재할 경우 광네비게이션 모듈(100)은 움직임정보를 이동데이터 전송용 인터페이스(460)을 통하여 복합장치(500)의 제어부(600)에 보내주게 된다. 또한 기울기정보를 기울기데이터 전송용 인터페이스를 통하여 복합장치(500)의 제어부(600)에 보내주게 된다. 제어부(600)는 2가지의 정보로부터 복합장치(100)가 마우스 기능을 가짐을 알 수 있게된다. 피에조소자배열부(530)의 각 피에조소자(531)은 접촉정보와 누름정보를 제어부(600)에 주게되고, 전면부(532)를 누르면 마우스의 왼쪽버튼이 눌린 것으로 하고, 후면부(533) 을 누르면 마우스의 오른쪽버튼이 눌린 것으로 제어부(600)가 판정을 한다. 나머지부분은 마우스의 스크롤기능을 하게 한다.

제7도는 본 발명의 복합입력장치(500)가 공간형 포인터의 기능으로 사용된 예시도이다. 광네비게이션 모듈(100)에서의 움직임정보가 없을때 제어부(600)는 공간형 포인터의 기능으로 전환을 한다. 광네비게이션 모듈(100)로부터의 기울기 정보로 Z-축에 대한 회전각을 산출하여 마우스의 Y-축의 데이터로 취급한다. 지자기센서(520)의 데이터를 기울기정보를 이용하여 방위각정보로 환산을 한다. 환산된 데이터는 마우스의 X-축 데이터로 취급한다. 피에조소자배열부(530)의 각 피에조소자(531)은 접촉정보와 누름정보를 제어부(600)에 주게되고, 전면부(532)를 누르면 마우스의 왼쪽버튼이 눌린 것으로 하고, 후면부(533)을 누르면 마우스의 오른쪽버튼이 눌린 것으로 제어부(600)가 판정을 한다. 이 경우에 접촉정보를 이용하여 버튼을 누를때 발생되는 포인트의 포커스이동을 줄일 수 있다.

본 발명은 바닥에 놓고 사용하는 마우스기능과 손에 쥐고 사용하는 펜의 기능과 손바닥에 올려놓고 사용하는 공간형 포인터 기능을 하나의 장치에서 구현하는 복합입력장치로서 필요에 따라서 자신에 맞는 기능을 선택하여 사용할 수 있게 한다. 프리젠테이션을 진행할 때는 공간형 포인터로 사용할 수 있고, 글씨등을 쓸 경우에 그 자리에서 펜의 기능으로 전환하여 안정적인 필기동작을 수행하게 한다. 또한 펜으로 사용하다가 키보드를 쓸 경우는 복합입력장치를 바닥면에 놓고 마우스처럼 사용하여, 한가지 작업의 집중에 의한 근육의 긴장을 완화시킬 수 있어서 근골 격계의 질환 등을 예방할 수 있게 한다. 이와같은 다중 기능으로 디지털 펜 컴퓨팅의 활성화에 도움을 준다.

Claims (4)

1. 포인팅 장치에 있어서,

   휴대가 가능한 형태의 구조물(500);

   상기 구조물(500)에 내장되어 바닥면(200)에 대한 움직임정보와 기울기정보 를 제공하는 광네비게이션 모듈부(100);

   상기 구조물(500)에 내장되어 방위각 정보를 제공하는 지자기 센서부(520);

   상기 구조물(500)의 외부에 설치되어 접촉정보와 압력정보를 제공하는 피에조소자배열부(530);

   상기 구조물(500)의 팁부에 설치되어 상기 구조물(500)의 선단부와 바닥면의 접촉정보와 압력정보를 제공하는 피에조소자부(540);

   상기 각부(100,520,530,540)에서 제공되는 정보를 분석하고 제어하는 제어부(600);

   상기 각부(100,520,530,540,600)들이 결합되어, 바닥면을 이동하는 마우스의 기능과 손에 쥐고 바닥면에 대하여 사용하는 펜의 기능과 손에 들고 공간에서 사용하는 공간형 포인터의 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 복합입력장치
2. 마우스의 기능과 펜의 기능과 공간형 포인터의 기능을 갖는복합입력장치에 있어서,

   상기 광네비게이션 모듈(100)로부터 움직임정보와 기울기정보를 입력받는 단 계;

   상기 움직임정보와 기울기정보로부터 마우스의 기능과 펜의 기능과 공간형 포인터의 기능 중에서 하나의 기능을 결정하는 단계;

   상기에서 결정된 기능에 따라서 피에조소자배열부(530)의 정보를 취급하는 단계;

   상기에서 결정된 기능에 따라서 피에조소자부(540)의 정보를 취급하는 단계;

   상기에서 결정된 기능에 따라서 각기 다른 인터페이스 데이터를 형성하는 단계로 구성되는 복합입력장치화 방법
3. 제2항에 있어서, 복합입력장치가 펜의 기능으로 결정되었을때, 피에조소자부(540)의 압력정보를 상기 구조물(500)의 Z축에 대한 회전각도에 따라서 각각 다른 버튼으로의 기능으로 사용되게하는 방법
4. 제2항에 있어서, 복합입력장치가 마우스의 기능이나 공간형 포인터의 기능으로 결정되었을때, 피에조소자배열부(530)에서 제공되는 압력배열정보의 취급에 있어서, 전단부(532)와 후단부(533)에 각각 다른기능의 버튼기능을 부여하는 방법

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