KR20070068692A - 핸드폰 마우스 및 이를 이용한 모바일 컴퓨팅 시스템 - Google Patents

핸드폰 마우스 및 이를 이용한 모바일 컴퓨팅 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 관성센서 및 단거리 무선통신을 이용한 핸드폰 마우스에 관한 것으로, 본 발명에 따른 핸드폰 마우스는, x, y 및 z 방향 움직임에 따른 핸드폰 마우스의 위치정보를 측정하는 센서부; 측정된 위치정보를 단거리 무선통신 프로토콜에 따른 데이터 패킷으로 구성하는 제어부; 및 단거리 무선통신 프로토콜을 이용하여 측정된 위치정보를 송신하는 무선통신부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 핸드폰에 볼이나 광센서 등의 별도의 장치를 추가하지 않고도 핸드폰이 마우스의 역할을 수행할 수 있어 노트북과 같은 모바일 컴퓨터에 편리한 사용자 인터페이스를 제공할 수 있다.
핸드폰 마우스, 관성센서, 단거리 무선통신

Description

핸드폰 마우스 및 이를 이용한 모바일 컴퓨팅 시스템{Mobile phone mouse and mobile computing system thereof}
도 1은 본 발명에 따른 핸드폰 마우스를 이용한 모바일 컴퓨팅 시스템의 일 실시예,
도 2는 본 발명에 따른 핸드폰 마우스를 이용한 모바일 컴퓨팅 시스템의 블록도,
도 3은 본 발명에 따른 핸드폰 마우스의 위치정보 감지 방법을 설명하기 위한 참고도,
도 4a 내지 도 4d는 관성센서를 이용한 핸드폰 마우스의 위치정보 감지 방법을 설명하기 위한 참고도,
도 5a 내지 도 5c는 관성센서를 이용한 핸드폰 마우스의 위치정보 측정 방법을 설명하기 위한 참고도,
도 6은 본 발명에 따른 핸드폰 마우스의 위치정보 송신 방법을 도시한 흐름도,
도 7은 위치정보 송신을 위한 데이터 패킷 구성의 일 예,
도 8은 위치정보 송신을 위한 블루투스 프로토콜의 구조를 도시한 참고도,
도 9는 본 발명에 따라 모바일 컴퓨터의 위치정보 수신 방법을 도시한 흐름 도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1: 핸드폰 마우스 5: 모바일 컴퓨터
10: 위치정보 검출부 12: 제어부
14, 50: 무선통신모듈 52: 제어부
54: 위치정보 변환부 56: 디스플레이부
본 발명은 핸드폰 마우스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 관성센서 및 단거리 무선통신을 이용한 핸드폰 마우스와 이를 이용한 모바일 컴퓨팅 시스템에 관련된다.
일반적인 데스크 탑 컴퓨터는 사무실이나 가정에 고정되어 있고 키보드와 마우스를 사용자 입력 수단으로 사용하여 비교적 편리한 사용자 인터페이스를 제공한다. 반면, 노트북이나 핸드 헬드 피씨(hand-held PC) 등과 같은 모바일 컴퓨터의 경우 그 크기가 제한되므로 사용자 입력 수단으로 터치 패드나 터치스크린을 이용하는 것이 일반적이다.
그러나, 터치 패드는 마우스에 비해 사용이 불편하고, 터치스크린은 사용빈도가 높아짐에 따라 LCD에 흠집이 나거나 무리가 가게 되는 문제점이 있다. 그렇지 않으면 마우스와 같은 입력장치를 별도로 구비하고 다녀야 하는 불편함이 따른 다.
따라서, 전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는, 관성센서 및 단거리 무선통신을 이용한 핸드폰 마우스와 이를 이용한 모바일 컴퓨팅 시스템을 제공하는 것이다. 즉, 노트북과 같은 모바일 컴퓨터의 사용자들이 마우스를 따로 준비하는 것을 몹시 귀찮아해도 거의 대부분 핸드폰은 소지하고 다닌다는 데서 착안하여 핸드폰을 마우스로 이용할 수 있는 핸드폰 마우스와 이를 이용한 모바일 컴퓨팅 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면 전술한 기술적 과제는, x, y 및 z 방향 움직임에 따른 핸드폰 마우스의 위치정보를 측정하는 센서부; 측정된 위치정보를 단거리 무선통신 프로토콜에 따른 데이터 패킷으로 구성하는 제어부; 및 단거리 무선통신 프로토콜을 이용하여 측정된 위치정보를 송신하는 무선통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드폰 마우스에 의해 달성된다.
여기서, 센서부는 관성센서를 이용하여 빔(beam)의 변형량에 따라 변화하는 저항 값을 이용하여 가속도를 측정하고 가속도를 적분하여 xy 평면에서의 핸드폰 마우스의 상대적인 위치 값을 구하며, z축 방향의 움직임을 이용하여 상대적인 위치 값을 초기화하는 것이 바람직하다.
또한, 제어부는 측정된 위치정보를 단거리 무선통신 프로토콜에 맞추어 데이터 패킷으로 구성하는 것이 바람직하며, 무선통신부는 블루투스 프로토콜 또는 지 그비 프로토콜을 이용하는 것이 특히 바람직하다.
한편, 본 발명의 다른 분야에 따르면 전술한 기술적 과제는, 단거리 무선통신 프로토콜을 이용하여 x, y, 및 z 방향 움직임에 따른 핸드폰 마우스의 위치정보를 포함하는 데이터 패킷을 수신하는 무선통신부; 수신된 데이터 패킷을 해석하여 화면에 표시될 마우스 포인터의 위치정보로 변환하는 변환부; 및 변환된 위치정보를 이용하여 마우스 포인터를 화면에 표시하는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 컴퓨터에 의해서도 달성된다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 핸드폰 마우스를 이용한 모바일 컴퓨팅 시스템의 일 실시예이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 핸드폰 마우스를 이용한 모바일 컴퓨팅 시스템은, 관성센서 및 단거리 무선통신모듈을 내장한 핸드폰 마우스(1)와, 단거리 무선통신모듈이 내장된 노트북과 같은 모바일 컴퓨터(5)로 구성된다. 핸드폰 마우 스에 내장된 관성센서는 핸드폰 마우스의 x, y, z 방향 움직임에 따라 3차원 공간의 위치정보를 측정한다. 관성센서에서 측정된 핸드폰 마우스의 위치정보는 보정 과정을 거쳐 단거리 무선통신 모듈을 통해 모바일 컴퓨터에 송신된다. 모바일 컴퓨터는 수신된 단거리 무선통신 모듈을 통해 수신된 핸드폰 마우스의 위치정보를 마우스 포인터로 변환하여 화면에 디스플레이 한다.
도 2는 본 발명에 따른 핸드폰 마우스를 이용한 모바일 컴퓨팅 시스템의 블록도이다.
도 2를 참조하면, 먼저 핸드폰 마우스(1)는 위치정보 검출부(10), 제어부(12) 및 무선통신모듈(14)을 구비한다. 위치정보 검출부(10)는 사용자가 핸드폰 마우스(1)를 x, y, z 방향으로 움직임에 따라 그 3차원 상에서의 움직임에 따른 위치정보를 감지한다. 제어부(12)는 감지된 위치정보를 보정 과정을 거쳐 단거리 무선통신 프로토콜에 맞추어 데이터 패킷으로 구성한다. 무선통신모듈(14)은 위치정보가 포함된 데이터 패킷을 단거리 무선통신 프로토콜에 따라 모바일 컴퓨터(5)로 송신한다.
한편, 모바일 컴퓨터(5)는 무선통신모듈(50), 제어부(52), 위치정보 변환부(54) 및 디스플레이부(56)를 구비한다. 무선통신모듈(50)은 핸드폰 마우스(1)로부터 위치정보가 포함된 데이터 패킷을 수신한다. 제어부(52)는 수신된 데이터 패킷을 해석하여 핸드폰 마우스의 위치정보를 추출한다. 위치정보 변환부(54)는 추출된 위치정보를 화면상의 마우스 포인터로 변환하여 디스플레이부(56)를 통해 화면에 표시한다.
이하, 상기 핸드폰 마우스를 이용한 모바일 컴퓨터 시스템의 동작을 첫째, 위치정보 검출, 둘째, 위치정보 송신, 셋째, 위치정보 수신 및 표시 과정으로 나누어 상세히 설명한다.
먼저, 위치정보 검출 과정을 살펴보면, 도 3은 본 발명에 따른 핸드폰 마우스의 위치정보 감지 방법을 설명하기 위한 참고도이다.
도 3을 참조하면, 핸드폰 마우스(1)에 내장된 관성센서를 이용하여 xy 평면상의 핸드폰 마우스의 위치정보를 감지한다. 또한, z 방향 움직임은 마우스의 위치정보를 초기화한다. 이에 따라 일반적인 마우스와 동일한 방식으로 핸드폰 마우스를 사용할 수 있어 터치 패드나 터치스크린보다 훨씬 편리한 사용자 인터페이스를 제공할 수 있다.
도 4a 내지 도 4d는 관성센서를 이용한 핸드폰 마우스의 위치정보 감지 방법을 설명하기 위한 참고도이다.
도 4a 및 4b를 참조하면, 고정부(fixed parts), 질량부(mass portion) 및 빔(beam)으로 구성된 관성센서의 구조가 도시되어 있다. 즉, 본 발명에 따른 관성센서로는 빔의 변형량에 따라 저항 값이 변화하는 피에조-저항 타입(Piezo-Resistants Type)의 가속도 센서가 사용될 수 있다.
도 4c 및 4d를 참조하면, 사용자가 핸드폰 마우스(1)를 움직이면, 중심부에 위치한 질량부(Mass portion)가 관성의 법칙에 따라 움직이게 되고 이로 인한 빔의 변형이 저항 값의 변화로 이어진다. 이때, 각 저항 값의 변화에 따른 출력 전압(Vout)을 구할 수 있는데, 이 값을 이용하여 가속도 값을 측정하게 된다.
빔의 변형 량과 전압 검출을 위한 브리지 회로를 이용하여 핸드폰 마우스의 위치변화에 따른 출력 전압(Vout)은 다음과 같이 구할 수 있다.
Figure 112005076749811-PAT00001
XY 축 :
Figure 112005076749811-PAT00002
Z 축 :
즉, 빔의 변형에 따른 출력 전압( Vout) 값에서 비틀림 및 변형 값을 수치화하고 이를 도 5a 내지 도 5c에서 후술하는 방법에 따라 가속도 값으로 변환한다. 가속도 값을 적분하면 속도 값을 얻을 수 있고, 속도를 다시 적분하면 이동거리를 구할 수 있다. 이러한 과정을 통해 XY 평면에서 핸드폰의 상대적인 위치 값을 구함으로써 관성센서를 구비한 핸드폰이 마우스의 역할을 할 수 있다. 또한, Z축방향의 움직임을 통해 핸드폰 마우스의 위치 값을 초기화하면, 좁은 마우스 패드 위에서 핸드폰 마우스를 사용하여 모든 종류의 마우스 작동을 구현할 수 있다. 즉, 핸드폰 마우스를 마우스 포인터를 움직일 때 일반 마우스를 사용하듯이 xy 평면상에서 위치 이동할 수 있고, 핸드폰 마우스를 z 방향으로 들었다 놓음으로써 위치정보를 초기화할 수 있다.
도 5a 내지 도 5c는 관성센서를 이용한 핸드폰 마우스의 위치정보 측정 방법 을 설명하기 위한 참고도이다.
도 5a 및 5b를 참조하면, 빔(Piezo-resistants)의 변형 각에 따른 출력 전압(Vout) 값이 그래프로 도시되어 있다. 각도의 변화에 따라 xy 축은 사인(sin) 곡선을, z축은 코사인(cos) 곡선을 그린다. 따라서, 실측된 출력 전압(Vout) 값을 통해 각 축의 가속도 값을 얻을 수 있다. 이 가속도 값을 적분하여 속도를 구하고, 속도를 다시 적분하여 거리(위치)를 구한다. 각 곡선의 최대 가속도 값을 xg라 설정하면, xy축의 가속도 값은 xgsin??, z축은 xgcos??로 구할 수 있다.
도 5c를 참조하면, x가 1, 즉 1g일 때의 가속도 그래프를 보여준다. xy축의 이동 값을 구하여 노트북과 같은 모바일 컴퓨터의 화면에 마우스 포인터를 표시한다. 따라서, 관성센서를 내장한 핸드폰을 일반 마우스처럼 사용할 수 있다.
두 번째 단계로, 단거리 무선통신 프로토콜인 블루투스를 이용하여 측정된 위치정보를 모바일 컴퓨터로 송신하는 방법을 살펴본다. 도 6은 본 발명에 따른 핸드폰 마우스의 위치정보 송신 방법을 도시한 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 먼저 블루투스 통신을 위한 피코넷을 설정하기 위해 주위의 블루투스 기기가 있는지 연결된 디바이스를 검색한다(S200). 이때, 블루투스 표준에 따라 INQUIRY() 함수가 사용된다. 디바이스 검색결과 연결 가능한 디바이스의 주소 및 포트를 지정한다(S202). 주소 및 포트는 슬래이브(slave) 디바이스와 동기화하기 위한 필수 인자(parameter)이다. 이때, 블루투스 표준에 따라 INQUIRY_RESULT(), BD_ADDR(), 및 CLOCK_OFFSET 함수가 사용된다. 전술한 두 가지 인자를 이용하여 디바이스 간 동기화를 수행한 후 피코넷을 구성하고 ACL_LINK를 생성한다(S204). 즉, 디바이스 검색 결과 얻은 주소 및 포트(Clock_offset) 값에 따라 디바이스를 연결한다. ACL_LINK 생성결과를 이용하여 데이터 패킷 구성을 위한 핸들을 획득한다(S206). 블루투스 표준에 따라 CONNECTION_COMPLETE() 함수와 CONNECTION_HANDLE() 함수가 사용된다. 핸들을 이용하여 측정된 위치정보를 데이터 패킷으로 구성한다(S208). CREATE_ACL 및 DATA PACKET() 함수가 사용된다.
도 7은 위치정보 송신을 위한 데이터 패킷 구성의 일 예이다. 도 7을 참조하면, 핸들과 데이터 총 길이를 포함하여 핸드폰 마우스의 위치정보가 데이터로서 패킷에 포함된다.
다음으로 위치정보가 포함된 데이터 패킷을 단거리 무선통신을 위한 블루투스의 상위 프로토콜로 분배한다(S210). L2CAP 함수가 사용된다. 도 8은 위치정보 송신을 위한 블루투스 프로토콜의 구조를 도시한 참고도이다. 도 8을 참조하면, 핸드폰의 위치정보는 데이터 패킷으로 구성되어 RF 프로토콜, 베이스 밴드 프로토콜, 링크 매니저, L2CAP 프로토콜 위에 실리며 TCP/IP, HID, RFCOMM과 같은 상위 프로토콜에 분배되어 애플리케이션 레벨에서 이용된다. 블루투스 통신을 통해 위치정보를 포함한 패킷을 수신한 모바일 컴퓨터(5)는 수신된 패킷으로부터 위치정보를 추출하여 마우스 포인터로 변환하여 화면에 표시할 수 있다.
상위 프로토콜로 들어온 위치정보는 모바일 컴퓨터(5)로 송신된다(S212).
한편, 도 9는 본 발명에 따라 모바일 컴퓨터의 위치정보 수신 방법을 도시한 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 모바일 컴퓨터(5)는 단거리 무선통신 디바이스의 연결을 수락하고(S300,ACCEPT), 핸드폰 마우스(1)에서 송출된 데이터를 상위 프로토콜을 통해 입수하여 하위 프로토콜로 분배한다(S302. L2CAP). 데이터 패킷을 읽어 위치정보를 해석하고 (S304, READ_ACL), 해석한 위치정보를 마우스 포인터의 위치 데이터로 기록한다(S306, WRITE_POSITION). 이제, 마우스 포인터의 위치 데이터를 화면상에 디스플레이 한다(S308, SHOW).
이상에서는 블루투스 프로토콜을 기준으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 지그비 등 다양한 단거리 무선통신 프로토콜에서도 동일한 방법을 사용할 수 있음은 물론이다.
한편, 이상에서 상술한 가속도계를 갖는 관성센서를 이용하면 현재의 xy평면 이동 정보에 z축 이동 정보를 구할 수 있어서, 평면이동 정보뿐만 아니라 공간 이동 정보 추출까지 가능하므로, 산업용 로봇의 제어 등에 응용할 수도 있다.
또 한편, 본 발명에 따른 핸드폰 마우스의 위치정보 송신방법 및 모바일 컴퓨터의 위치정보 수신방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성 가능하다. 상기 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 또한, 상기 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 정보저장매체(computer readable media)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써 핸드폰 마우스의 위치정보 송신방법 및 모바일 컴퓨터의 위치정보 수신방법을 구현한다. 상기 정보저장매체는 자기 기록매체, 광 기록매체, 및 캐리어 웨이브 매체를 포함한다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 관성센서 및 단거리 무선통신을 이용한 핸드폰 마우스와 이를 이용한 모바일 컴퓨팅 시스템이 제공된다.
이에 따라, 휴대폰에 부가적으로 볼(ball)이나 광센서를 장치할 필요 없이, 내장되어 있는 관성 센서를 이용하여 마우스의 역할을 대신할 수 있다. 또한, USB 포트 등의 유선 연결을 이용하지 않고 블루투스나 지그비 등의 단거리 무선통신을 이용하여 노트북 등의 모바일 컴퓨터들과 손쉽게 연결할 수 있다. 나아가, 모바일 컴퓨터의 입력장치로 거의 모든 사용자들이 항상 휴대하는 휴대폰을 이용함으로써, 모바일 컴퓨터의 휴대편리성을 높이고 보다 편리한 사용자 인터페이스를 제공할 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (5)

  1. x, y 및 z 방향 움직임에 따른 핸드폰 마우스의 위치정보를 측정하는 센서부;
    상기 측정된 위치정보를 단거리 무선통신 프로토콜에 따른 데이터 패킷으로 구성하는 제어부; 및
    상기 단거리 무선통신 프로토콜을 이용하여 상기 측정된 위치정보를 송신하는 무선통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드폰 마우스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서부는 관성센서를 이용하여 빔(beam)의 변형량에 따라 변화하는 저항 값을 이용하여 가속도를 측정하고 상기 가속도를 적분하여 xy 평면에서의 상기 핸드폰 마우스의 상대적인 위치 값을 구하며, z축 방향의 움직임을 이용하여 상기 상대적인 위치 값을 초기화하는 것을 특징으로 하는 핸드폰 마우스.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 측정된 위치정보를 상기 단거리 무선통신 프로토콜에 맞추어 데이터 패킷으로 구성하는 것을 특징으로 하는 핸드폰 마우스.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 무선통신부는 블루투스 프로토콜 또는 지그비 프로토콜을 이용하는 것을 특징으로 하는 핸드폰 마우스.
  5. 단거리 무선통신 프로토콜을 이용하여 x, y, 및 z 방향 움직임에 따른 핸드 폰 마우스의 위치정보를 포함하는 데이터 패킷을 수신하는 무선통신부;
    수신된 데이터 패킷을 해석하여 화면에 표시될 마우스 포인터의 위치정보로 변환하는 변환부; 및
    상기 변환된 위치정보를 이용하여 마우스 포인터를 화면에 표시하는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 컴퓨터.
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