KR20080033824A - 인체공학적인 포인팅장치 - Google Patents

Abstract

컴퓨터의 입력장치로 쓰이는 기존의 마우스를 대체할 수 있는 범용의 터치패드, 포인팅스틱 혹은 트랙킹볼 형태의 포인팅장치

포인팅장치, 터치패드, 포인팅스틱, 키보드/포인팅 복합장치 복합기, 마우스

Description

인체공학적인 포인팅장치{Ergonomically designed pointing device}

도 1은 터치패드를 포인팅장치를 갖는 일반적인 노트북 컴퓨터를 나타내는데 포인팅장치의 구성은 터치패드(110), 명령선택/실행 버튼(120), 스크롤 휠(140), 메뉴확장버튼(130)으로 구성된다. 명령선택/실행버튼(110)은 모니터에서 포인터를 명령을 실행하기 위한 메뉴를 선택하고 실행시키는 기능을 담당하고, 메뉴확장버튼(130)은 GUI(graphic user interface) 시스템에서 숨겨진 명령, 정보, 메뉴를 드러내기 위한 기능을 담당하게 된다. 스크롤 휠은 모니터상의 내용을 좀더 효율적으로 검색하기위해 화면의 내용을 상하로 신속하게 움직이게 하는 기능을 담당한다.

도 2는 탈착식 터치패드와 마우스볼 겸용인 유무선식 입력장치로 갖는 노트북 컴퓨터를 보여 주는데, 그림의 탈착식 터치패드(210)의 밑면에 볼마우스가 있어서 본체에서 떼어 낸 다음 뒤집어서 무선으로 작동시키면 마우스의 기능을 담당하게 된다.

도 3은 기능버튼을 터치패드의 좌측에 배열시켜 양손의 엄지로서 작동하도록 한 노트북컴퓨터를 보여주고 있다.

도 4는 터치패드를 오른손으로 작동하도록 한 포인팅장치를 보여준다. 터치패드(410)의 상단 우측에 명령실행버튼 및 메뉴확장버튼(420)이 있고, 그 바로 밑에 스크롤휠(430)이 배열되어 있어 터치패드 위에서 엄지를 움직여 포인터를 화면상에서 움직이고 명령실행 및 메뉴확장을 검지와 중지가 버튼(420)을 작동시켜 담당하게 한 장치이다.

도 5는 본 발명의 포인팅장치의 구조를 나타내는 바 원형의 터치패드(5a)와 전형적인 직사각형 터치패드(5b)의 경우인데, 터치패드(510)가 중앙에 위치하고 그 상하에 명령실행버튼과 메뉴확장버튼(520, 530)이 위치하며 기존의 마우스에서와 같이 컴퓨터 시스템 프로그램의 조작으로 사용자의 습관이나 편리성에 따라 두개의 버튼의 기능이 상호 전환되어 사용될 수 있다. 오른손으로 작동하는 경우 엄지와 중지가 버튼(520, 530)을 각각 작동시키고 검지로는 터치패드(510)를 작동하게 되는데 실제 손이 본 발명의 포인팅장치에 위치하는 모습을 도식적으로 5a와 5b의 우측 그림에 나타내고 있다.

도 6은 포인팅장치에 스크롤 휠(640)이 추가되어 터치패드(610)의 위쪽에 위치하는 경우를 나타내는데 위쪽 기능버튼(630)사이에 배열되어 사용이 용이하게 만들어진 경우이다.

도 7은 터치패드 대신에 포인팅스틱(710)을 사용하여 도 6의 포인팅장치와 동일한 기능을 담당하게 되는 포인팅장치의 구조를 나타낸다.

도 8은 본 발명에서 제공하는 두 가지 기능의 기능버튼(810, 820)이 포인팅장치의 상하에 배치된 구조로 기존의 사각형 터치패드에서 원형과 반 타원형 형태의 터치패드로의 변화된 형태를 보여주고 있다. 사각형 터치패드의 경우 컴퓨터 화면과의 기하학적인 연계가 용이한 점이 장점이고 원형(도 8d)이나 반 타원형(도 8g)은 사각형과 달리 컴퓨터 화면과의 연계성은 떨어지지만 검지가 터치패드위에서 움직이는 동안 위쪽 기능버튼(810)을 담당하는 중지가 무리 없이 기능버튼(810)위에 위치하여 버튼 동작이 더 용이하게 된다. 이와 중간적인 성격을 갖는 터치패드의 형태가 도 8b, 8c, 8e 및 8f에 나타나 있다.

도 9는 포인팅장치를 키보드 내에 장착하는 방식으로 포인팅스틱(910)을 영어자판 G, H, B 사이에 위치하고 스페이스바와 영어자판 T, Y, U를 명령실행버튼과 메뉴확장버튼의 기능을 담당하게 하는 키보드/포인팅장치 복합기의 구조를 나타내며, 도 6과 도 7의 포인팅장치와 동일하게 스크롤기능을 추가하기 위해 자판 G와 H(Scroll up) 및 B(Scroll down)가 스크롤휠(640, 740)의 기능을 갖도록 한 구조이다. 또 키보드/포인팅장치 복합기의 경우 기능의 변환을 위해 스페이스바 밑에 변환버튼(940)를 배치하여 키보드에서 본래의 글자입력과 명령실행버튼과 메뉴확장 기능버튼의 기능이 동시에 수행될 수 있도록 한 배열을 보여준다. 이러한 구조에서 포인팅 작업이 집중적으로 수행될 때는 작업이 용이하게 진행되도록 키보드를 이용 한 기능버튼 기능을 이용하고 단순한 일회적인 포인팅 작업은 변환버튼의 좌우에 배치된 기능버튼(920, 930)을 이용하여 키보드의 본래의 기능을 계속적으로 사용하여 전체적인 입력 작업을 용이하게 수행할 수 있다.

도 10은 키보드/포인팅장치 복합기(도 9)에 손이 놓인 위치를 표시한 것으로 변환버튼의 위치는 손가락이 스페이스바를 누를 때 변환버튼에 닿지 않고 대신에 변환버튼을 작동하고자 할 때는 스페이스바로부터 변환버튼으로의 이동이 용이함을 보여주는 예시도이다.

도 11은 키보드 내에 포인팅스틱을 두 개 장착하여 문자를 입력할 때 손이 놓이는 위치와 포인팅스틱을 작동시키기 위한 위치를 동일하게 하여 포인팅장치의 작동이 더 효율적이 될 수 있도록 한 키보드/포인팅장치 복합기를 나타내고 있으며 두 개의 포인팅스틱의 다양한 위치를 보여주고 있다. 도 11a는 각각의 포인팅스틱이 키 F, G, V와 H, J, N사이에 위치하는 경우이고 도 11b는 각각의 포인팅스틱이 키 F, C, V와 J, N, M사이에 위치하는 경우이며 마지막으로 도 11c는 각각의 포인팅스틱이 키 T, F, G와 U, H, J사이에 위치하는 경우이다. 이들 위치에 있는 포인팅스틱은 검지로서 작동할 경우 손의 움직임을 수반하지 않고도 포인팅스틱을 작동할 수 있게 한다. 왼손잡이의 경우는 좌측의 포인팅스틱(1110)을 작동시키고 오른손잡이의 경우는 우측의 포인팅스틱(1120)을 작동시켜 포인팅장치로서의 기능을 수행하게 되며(one-pointer two-pointing devices, one-two 시스템) 두 개의 포인터 를 갖는 two-pointer 시스템의 경우(two-pointers two-pointing devices, two-two 시스템) 각각의 포인터스틱은 각기 다른 포인터를 제어하게 된다. 더욱이 명령실행버튼의 기능은 스페이스바가 왼손잡이, 오른손잡이 공통으로 담당하게 되며 메뉴확장버튼의 기능은 키보드의 키 R, T, Y, U, I (혹은 타이핑할 때와 동일하게 손가락이 놓인 위치의 A, S, D, K, L, :)가 스크롤휠의 기능은 키F, G, H, J(Scroll up)와 V, B, N(Scroll down)이 담당하는 배열을 갖게 되어 마우스와는 달리 포인팅장치를 작동 시킬 때에 키보드로부터 손이 이탈될 필요가 없게 된다. 이러한 키들의 버튼 기능은 변환버튼(1130)을 누르면 활성화 되고 다시 누르게 되면 원래의 문자입력 기능으로 되돌아가게 된다. 더 나아가서 통상적으로 포인팅장치에 수반되는 명령실행버튼과 메뉴확장버튼을 추가로 두지 않고 대신 좌우 포인팅장치 중의 하나에 이와 같은 버튼기능을 부여하여 손이 타이핑하는 상태에 놓인 위치에서 포인팅 작업을 수행할 수 있게 되어 손의 위치 이동이 없이 포인팅과 문자입력이 동시에 수행 가능하게 한다. 예를 들면 오른손잡이의 경우 오른쪽 포인팅스틱(1120)은 본래의 포인팅장치로서의 기능을 담당하고 좌측 포인팅스틱(1110)은 버튼기능을 담당하게 하는 것이며 왼손잡이의 경우는 이와 반대로 적용된다. 버튼 기능을 담당하는 포인팅스틱의 경우 아래쪽(좌측 포인팅스틱의 경우 키 V 방향, 우측 포인팅스틱의 경우 키 N 방향)으로 눌렸을 경우 명령실행 기능을 위쪽(좌측 포인팅스틱의 경우 키 F, G 방향, 우측 포인팅스틱의 경우 키 H, J 방향)으로 눌렸을 경우 메뉴확장 기능을 담당하게 하거나 그 반대로 작동한다. 또 기능버튼 기능을 수행하는 포인팅스틱을 두 번 연이어서 아래쪽 혹은 위로 누를 경우 더블 클릭에 해당하는 기능을 담당하고 계속적으로 아래쪽이나 위쪽으로 누르고 있으면 기존 마우스의 실행버튼이나 확장버튼을 누르고 있는 상태와 동일하게 수행하게 할 수 있게 되어 두개의 포인팅스틱으로 외장형 마우스와 동일한 기능을 담당한다. 이와 같이 포인팅스틱이 버튼 기능을 담당하게 되면 간단한 포인팅작업은 굳이 변환버튼를 눌러 키를 이용한 버튼기능을 작동시키지 않더라도 쉽게 포인팅작업을 수행할 수 있게 된다. 그리고 이러한 포인팅스틱의 버튼기능과 연계되어 변환버튼(1130)을 누르면 버튼기능을 담당하는 포인팅스틱도 본래의 포인팅기능으로 복귀시키고 다시 변환버튼을 누르면 기능버튼의 기능을 담당하도록 할 수 있어 두개의 포인터를 작동시킬 수 있는 두 개의 포인터와 각각의 포인터를 제어하는 포인팅장치가 구성된다. 이러한 키보드내의 포인팅장치 구성과 그에　따른 기능변화는 지금까지 손이 포인팅장치와 키보드를 오고가야 하는 번거로움이 없어져서 작업의 편리성과 효율성이 훨씬 향상되는 것이며 왼손, 오른손잡이에 따르는 장치상의 변화가 하드웨어적인 수정이나 조정이 없이 소프트웨어적인 방법으로 가능하여 누구나 쉽게 사용할 수 있다. 그리고 손의 움직임이 없이 두 개의 포인터를 동시에 작동시킬 수 있는 인체공학적인 포인팅장치를 제공하여 진정한 다중 포인터시스템을 제공할 수 있게 한다. 변환버튼을 눌러 키보드의 자판이 기능버튼의 기능을 작동 시에 각각의 키에 본래의 문자입력 기능 외에 다양하고 새로운 기능을 부여할 수 있게 되어 컴퓨터 프로그램의 작동에서 필요한 단축키의 기능 담당도 가능할 수 있으므로 컴퓨터의 효율성은 더욱 증가된다. 그리고 두개의 기능버튼(1140, 1150)의 배열은 지금까지 노트북 컴퓨터에 익숙한 사용자에게 동일한 작동 방식을 제공하여 쉽게 적응할 수 있도록 하며 특히 단순한 포인팅 작업의 경우 굳이 변환버튼을 누르지 않더라도 손쉽게 수행할 수 있도록 한다.

도 12는 도 11의 두개의 포인팅스틱을 갖는 키보드/포인팅장치 복합기에 손이 놓인 위치를 표시한 것으로 키보드의 문자입력 모드와 포인팅작업 모드에서 손의 위치가 동일함을 보여주고 있다.

도 13은 도 11의 두개의 포인팅스틱을 갖는 키보드/포인팅장치 복합기에서 기능버튼을 이용하여 기존의 노트북 컴퓨터와 동일하게 포인팅작업을 수행하는 손의 모양을 보여주고 있다.

도 14는 명령실행버튼(1420)과 확장버튼(1430)는 터치패드(1410) 상단에 위치하되 포인터의 움직임을 엄지가 담당하고 검지와 중지가 담당할 수 있게 한 포인팅장치를 보여주는데 명령실행버튼(1420)과 확장버튼(1430)이 상대적으로 상하로 위치하여 검지와 중지가 자연스럽게 각각의 버튼에 놓이게 하여 손가락의 이동이 없이 버튼위에서 누름 동작만으로 버튼의 작동이 가능하게 한 포인팅장치로서 도 5의 포인팅장치와는 달리 이 경우는 엄지에 의해 포인팅작업이 수행된다. 사용자의 습관 혹은 편리성에 따라 명령실행버튼과 확장버튼의 위치가 상호 전환될 수 있고 화면의 움직임을 제어하는 스크롤휠(1440)이 터치패드 중앙 아래에 위치하여 기능버튼의 작동이 원활하게 수행될 수 있다.

도 15는 도 14의 포인팅장치에 손이 놓인 모습을 보여준다.

도 16은 포인팅장치의 위치에 따른 손의 모양과 손가락의 위치가 달라짐을 보여주는데 16a는 일반적인 노트북컴퓨터의 터치패드를 사용시의 손의 위치, 16b는 외장 마우스를 사용시의 손의 위치, 16c는 팜탑(Palmtop) 컴퓨터 혹은 PDA 등 손으로 들고 작동해야 하는 기기에 있어서 포인팅장치를 사용시에 손의 위치와 손가락의 위치를 보여준다.

도 17는 마우스를 사용할 때 손이 마우스를 파지하는 방법을 나타내는데 일반적으로 손이 놓이는 위치와 방향에 따라 마우스의 방향도 달라지며 사용상의 편리함을 위해 손의 길이방향이 마우스의 길이방향과 일치한다. 이러한 일치는 도 17a,b에 나타난 바와 같이 마우스의 길이 방향으로의 이동이나 그 직각방향으로의 이동이 손목의 관절운동만으로도 가능하게 하기위한 자연스러운 파지 방법임을 보여주고 있다.

도 18은 마우스의 길이 방향과 손가락의 길이 방향으로부터 기울어져 있을 때 컴퓨터 화면상에서 포인터를 상하, 좌우로 움직이기 위해서는 도 17에 나타난 바와는 달리 손목의 관절운동에 의한 마우스의 움직임만으로는 불가능하고 대신 손목의 상하, 좌우로의 움직임을 수반함을 보여주고 있다. 따라서 손가락방향과 마우 스의 길이 방향의 일치가 인체공학적으로 사용상의 편리함을 가져온다는 점을 보여주고 있다.

도 19는 원형터치패드를 사용함에 있어서 터치패드의 기준방향(원형의 세로방향)과 손가락의 길이 방향이 일치하지 않아서 화면상에서 포인터를 움직이기 위해서는 손가락과 손목의 관절운동으로는 불가능하고 대신 손목의 상하, 좌우로의 움직임이 수반되어야 함을 보여주고 있다. 이는 도 18에 나타나 있는 마우스의 길이 방향과 손가락의 길이 방향이 일치하지 않는 경우와 동일한 경우이다.

도 20는 원형 터치패드의 기준방향(시계 반대 방향으로 45도 회전)과 손가락방향의 일치로 인한 손의 움직임(손가락과 손목의 관절운동-원호로 표시)을 보여주고 있다.

도 21는 원형 터치패드의 기준방향의 이동을 보여주고 있는 바 도 21b는 오른손 잡이를 위한 시계 반대방향으로의 45도 회전효과, 도 21c는 도 21b에 나타난 기준방향의 수직, 수평방향의 프로그램상의 상호 전환으로 인해 포인팅장치의 구조적인 변화가 없이도 프로그램만으로 왼손잡이가 사용할 수 있도록 할 수 있음을 보여주고 있다.

도 22는 직사각형 터치패드의 기준방향과 손가락방향의 불일치로 인한 손의 움직임(손목의 직선운동-직선으로 표시)을 보여주고 있다.

도 23은 직사각형 터치패드의 기준방향(시계 반대 방향으로 45도 회전)과 손가락방향의 일치로 인한 손의 움직임을 보여주고 있다.

도 24는 원형 및 직사각형 터치패드 포인팅장치에서 기준방향의 45도 변화에 따른 손의 위치와 사용 상태를 도식적으로 나타낸 것이다.

도 25는 터치패드의 형태의 변화를 나타내는 것으로

컴퓨터가 GUI(graphic user interface)시스템으로 전환되게 한 것은 컴퓨터 모니터에서 실행 명령의 내용과 위치를 지정하여 주는 포인터을 움직일 수 있게 하는 장치로 마우스가 등장하고 나서부터이다. 그 이후로 컴퓨터가 휴대용으로 크기가 작아짐에 따라 사용상의 편리성을 더하기 위해 컴퓨터의 외부에 연결된 마우스를 대체하기 위해 컴퓨터에 일체형으로 터치패드 및 포인팅스틱형 포인팅장치가 내장용 형태로 개발되어 사용되게 되었다. 하지만 이들 장치와 마우스의 차이는 마우스가 위치를 설정하기 위해서 마우스 자체를 이동시키는 것과는 달리 이들 장치 는 위치가 고정되어 있고 대신 손가락을 움직여서 포인터의 위치를 설정하게 점에서 그 차이가 발생하게 되고 이 차이점에 의해서 사용상의 편리성에서 이들 장치가 마우스에 비해 떨어지게 된다. 이런 연유에서 아직까지 노트북의 본체에 이들 포인터 입력장치가 있음에도 불구하고 별도의 마우스를 연결하여 사용하고 있는 것이다. 즉 컴퓨터가 GUI시스템으로 운영되는 경우 입력좌표 외에도 추가적으로 수반되는 실행명령을 입력하기 위해 추가적인 명령버튼을 마우스, 터치패드, 포인팅스틱 장치에 필수적으로 추가되게 되었다. 특히 마우스의 그 사용상의 편리성은 포인터의 위치 설정에 필요한 동작과 그에 따르는 실행 명령을 위한 명령버튼을 작동하는 손동작이 마우스의 움직임이 끝난 후에 손가락이 정지된 상태에서 누름동작에 의해 종료되는데 반해 터치패드나 포인팅스틱은 포인트의 위치를 설정한 후에 추가적으로 손가락의 위치가 이동해야 하고 그럼으로 해서 입력행위의 연속성과 신속성에서 마우스에 비해 불편함을 초래하게 된다. 예를 들면 마우스는 위치좌표 선정과 동시에 손이나 손가락의 추가적인 이동 없이 실행명령을 엄지, 검지, 중지에 의해 다양하게 수행할 수 있음에 반해 터치패드나 포인팅스틱 장치는 명령버튼을 작동시키기 위해 부자연스럽거나 추가적인 손목, 손가락의 움직임이 필요하며 경우에 따라서는 양손을 사용하여야만 실행명령의 입력이 완성되게 된다. 이러한 사용상의 불편함을 개선하기 위해 터치패드나 포인팅스틱 장치의 입력을 구조를 개선하여 마우스와 같은 사용상의 편리함을 완성하고자 많은 노력이 있었으며 더욱이 마우스의 경우에도 마우스의 움직여서 좌표를 변경시키기 위한 마우스의 움직임을 줄이기 위해 볼 마우스가 개발되었으며 명령버튼도 처음의 하나에서 세 개까지 더 나아가서 이들 명령버튼의 위치도 검지, 중지, 인지가 닿는 부분에서 다양하게 변화하게 되었다. 이러한 노력의 일환을 보여주는 예가 한국특허 10-0259264호(등록번호)인데 도 2에 그 구조가 나타나 있다. 이 특허에서는 터치패드의 불편함을 극복하기 위해 탈착식 터치패드를(210)을 고안하였는데 터치패드의 반대편에 볼마우스의 형태의 부가적인 입력장치를 형성하여 필요시에 컴퓨터 본체로부터 떼어내어 무선으로 작동하게 함으로써 마우스와 같이 사용할 수 있게 하였다. 또 한국실용신안 1997-003481호(출원번호)의 경우 터치패드를 작동시키기 위한 손의 움직임을 줄이기 위해 엄지를 제외한 나머지 손가락은 키보드에 위치하고 단지 양손의 엄지손가락만으로 터치패드로 위치좌표를 설정 및 명령실행 버튼을 작동시킬 수 있게 명령버튼 두 개를 키보드의 스페이스 바 좌측에 배치하였다(도 3). 또 다른 한국특허 10-2000-0013510호(출원번호)에는 키보드의 키를 터치패드의 기능을 담당하도록 하여 마우스 혹은 터치패드를 사용하기 위한 손의 움직임을 줄이거나 마우스나 터치패드가 차지하는 공간을 감소시킬 수 있는 방안도 제시하고 있다. 그리고 일본 특허 제2000213492호(출원번호)는 터치패드(410)와 실행버튼(420) 및 스크롤버튼(430)을 도 4와 같이 배치하여 엄지손가락으로 포인터를 이동시키고 이후 수반되는 명령을 추가적인 손의 움직임이 없이 검지와 중지로 클릭버튼을 작동시켜 실행할 수 있는 형태를 고안하였다. 이러한 일련의 노력에도 불구하고 현재 노트북에 일체형으로 제공되는 포인팅장치는 일반적으로 도 1에 나타나 있는 터치패드의 형태를 갖거나 포인팅스틱을 자판 중앙에 위치하고 실행 버튼을 스페이스바 아래쪽에 위치시킨 형태를 갖는다. 이에 본 발명은 마우스를 추가적으로 장착하지 않고도 컴퓨터에 기본 적으로 제공되는 터치패드나 키보드에 장착된 포인팅스틱을 이용하여 마우스와 같은 사용상의 편리성을 완성하고자 한다.

위에서 언급한 바와 같이 포인팅장치로서 터치패드나 포인팅스틱이 마우스에 비해 사용상에 불편함을 초래하는 이유는 그것들이 놓이는 위치 때문이다. 예를 들면 도 16b에 나타난 바와 같이 컴퓨터 시스템 상에서 마우스는 키보드의 우측이나 좌측에 놓이게 되는데 이때 마우스에 놓이는 손가락의 위치는 특히 마우스의 기능버튼을 작동시키는 검지와 중지는 마우스의 길이 방향에 평행하게 좌우에 위치한 버튼에 자연스럽게 놓여서 버튼 작동시에 검지와 중지에 무리한 힘이 가해지지 않는다. 이에 반해 종래의 컴퓨터에 일체형으로 제공되는 터치패드는 형태는 일반적으로 도 1의 형태를 갖게 되는데 이 때 터치패드는 사용자의 중심에 위치하여 터치패드와 기능버튼을 작동시키기 위해서 손이 사용자의 중심으로 이동하게 되면 자연스럽게 좌우버튼 잇는 방향과 손과 팔을 있는 방향이 45도 정도 기울어져서(도 16a) 마우스와는 달리 두개의 버튼을 검지와 중지 혹은 엄지와 중지가 상하로 위치하게 되어 좌우로 배치되어 있는 기능버튼을 작동시킬 수가 없게 된다. 이러한 터치패드의 형태에서는 손가락이 놓일 수 있는 방법은 엄지, 검지, 혹은 중지 중의 하나가 터치패드위에 놓여져서 컴퓨터 모니터 상의 포인터를 움직이게 하는 경우이며 이 때 명령버튼을 누르기 위해서는 터치패드위에 놓여 있는 검지나 중지를 고정시킨 채 엄지 손가락으로 좌우버튼을 번갈아 작동시키는 경우, 아니면 오른손 검지 로 터치패드를 작동시키고 왼손으로 좌우기능버튼을 작동시키면 된다. 하지만 두 개의 명령버튼(120, 130)을 한 손으로 작동할 경우 좌우버튼을 작동시키기 위해 주로 엄지를 번갈아 사용하게 되는데 이때 손가락의 움직임은 부자연스럽게 되거나 손가락 상호간의 작용을 유발하여 명령실행의 오차를 일으키게 된다. 또 양손을 사용할 경우는 한 손으로 포인팅장치를 작동시킬 때보다 작업의 원활성이 떨어지게 된다. 이러한 손가락의 움직임을 원활하게 하기위해서 본 발명은 기존의 터치패드나 포인팅스틱 형태의 포인팅장치의 도안이 명령실행/선택버튼(120)과 메뉴확장버튼(130)을 좌우 배치 형태를 갖고 있는데서 기인한다는 점을 극복하기 위해 명령실행/선택버튼과 메뉴확장버튼을 상하 배치 형태로 변경하여 손이 놓이는 위치 특히 손가락이 놓이는 위치를 기능버튼의 배열과 일치시키도록 하였다. 이러한 기능버튼의 배열은 화면상의 포인터를 움직이는 손가락의 움직임이 명령버튼을 작동시키는 손가락의 움직임과 교차하는 것을 막고 더 나아가 명령버튼 작동 손가락이 포인터 작동 손가락의 움직임을 지지하는 피봇의 기능도 동시에 이루게 되어 마우스를 사용하는 것과 같은 정확하고 신속한 입력을 이룰 수 있고 그 편리성에 있어서도 동일한 수준을 완성하고자 한다. 따라서 본 발명이 제공하는 포인팅장치의 기능버튼의 배열은 데스크탑 컴퓨터, 노트북컴퓨터, 팜탑 컴퓨터, PDA, Videogame player controller 등 사용하고자 하는 기기가 사용자의 손의 위치를 결정함에 따라 그에 따르는 자연스런 손과 손가락의 위치에 포인팅장치의 각각의 기능버튼과 포인터 입력기의 위치를 배열하여 손이 고정된 상태에서 포인터의 움직임과 명령의 실행이 동시에 이루어질 수 있게 한다.

본 발명의 구성은 도 5에서 도 24까지 구조적인 내용이 도식적으로 나타나 있으며 그 내용을 차례로 설명하고자 한다. 본 발명에서 설명한 기술적 과제의 해결책으로 고안된 내용의 기본이 도 5에 나타나 있는 바 컴퓨터 특히 노트북컴퓨터의 포인팅장치의 구조로 터치패드가 사용될 경우 명령실행버튼을 포함한 배치 형태가 원형터치패드의 경우 도 5a에 전형적인 직사각형 터치패드의 경우 도b에 나타나 있고 실제 손과 손가락의 위치의 배열은 각각의 우측 그림에 보여지고 있다.

도 5에 나타난 포인팅장치의 터치패드와 명령실행버튼과 메뉴확장버튼의 배열은 사용자가 왼손, 오른손 잡이냐에 따라 입력장치의 위치를 변경시킬 필요가 없으며 입력장치에 필요한 공간을 최소화 할 수 있다. 일반적인 노트북의 GUI(Graphic User Interface) 포인팅장치로서 터치패드를 사용할 경우은 검지에 의해 모니터 상에서 포인터의 위치를 설정하고, 이어지는 명령의 실행을 엄지나 중지가 명령버튼을 작동시켜 담당하게 된다. 본 발명의 입력장치(도 5)와 기존의 포인팅장치(도 1)를 비교하면 본 발명은 다음과 같은 장점을 갖는다. 즉 본 발명의 포인팅장치(도 5)는 포인터를 움직이기 위해 검지가 터치패드(510) 위에서 움직일 때 엄지와 중지가 기능버튼(520, 530)위에 놓여져서 엄지가 지지대가 되거나 엄지와 검지가 동시에 지지대가 되어 포인터의 움직임의 미세한 조절도 가능해진다. 또 엄지나 중지가 명령실행을 위한 움직임에는 검지가 터치패드에 고정된 상태에서 피봇(pivot)역할을 하게 되어 엄지와 중지의 움직임을 도와주고 동시에 검지가 터치 패드위에 정지되어 포인터의 움직임도 방지하여 명령실행이 정확한 위치에서 실행되게 되는 장점을 가져오게 된다. 더 나아가서 본 발명이 고안한 포인팅장치는 기존의 기능버튼이 좌우로 배열된 형태에 비해 손과 손가락들의 움직임이 상호 교차하여 방해 요인이 되는 점을 극복했다는 면에서 마우스의 작동하는 방식과 동일한 점이다. 특히 도 4에 나타나 있는 터치패드를 이용한 포인팅장치도 한 손으로 마우스와 같이 작동시킬 수 있는 장점이 있는데 비해 좌우대칭형태가 아니어서 왼손잡이와 오른손잡이가 공용할 수 없고 버튼을 작동시키기 위해 손가락이 상하로 움직여야 하고 심지어 손목의 움직임까지 수반되는 단점을 갖는데 비해 본 발명의 포인팅장치(도 5)는 좌우가 대칭이어서 좌우 손잡이 모두 동일하게 적용되고 두 개의 버튼을 각기 다른 손가락이 작동시키게 되어 손가락의 고정된 상태에서 기능버튼을 작동시킬 수 있어, 노트북컴퓨터와 같은 좁은 공간에 배치되어야 하는 공간적인 문제가 발생되지 않는다. 현재 마우스에도 선택적으로 장착되고 있는 스크롤기능을 추가하기 위해 본 발명의 포인팅장치에도 기능버튼과 함께 스클롤휠을 본 발명의 목적에 맞게 배열한 구조가 도 6과 도 7에 보여진다. 스크롤휠은 터치패드나 포인팅스틱이 화면의 포인터를 움직이는 기능을 담당하는데 반해 스크롤휠은 화면을 상하로 움직이는 기능을 담당하여 입력의 효율성을 증가시키기 위한 장치이다. 도 6은 포인팅장치가 터치패드인 경우를, 도 7은 포인팅스틱인 경우에 있어서 스크롤휠의 배치를 각각 보여주고 있다. 또 각각의 경우 스크롤휠이 터치패드나 포인팅스틱의 위쪽에 위치하게 되는데 도 6b는 스크롤버튼이 터치패드의 위쪽에 위치할 경우 아래쪽 버튼의 기능은 스크롤휠(640)의 기능과 동시에 실행될 수 있는 기능 즉 명 령실행과 선택 기능 등을 담당하게 되며 스크롤버튼과 같은 방향에 있는 명령버튼은 메뉴확장 등 명령의 확장의 기능 등을 담당하여 스크롤버튼과 동시에 수행되지 않아도 되는 기능이 부여되게 된다. 도 7에 나타나 있는 포인팅스틱의 경우도 스크롤휠(640)의 배열에 따른 기능버튼 배열 방법은 도 6에 나타난 터치패드의 경우와 동일하다.

도 8~도 13은 키보드 내에 장치된 포인팅스틱 형태의 포인팅장치의 경우 별도의 명령버튼을 설치하지 않고 기능버튼의 기능을 키보드의 한 개의 키 혹은 여러 개의 키가 담당하게 하여 컴퓨터의 공간을 최대한 활용할 수 있게 하기 위한 장치이다. 이는 노트북 컴퓨터 뿐만이 아니라 데스크탑 컴퓨터의 경우도 마우스 없이 키보드만으로도 포인터 입력장치로서의 기능을 충분히 할 수 있게 하며 필요한 경우 기존의 키보드 밑에 배열되는 기능버튼과 병용하여 사용될 수 있다. 구체적으로 설명하면 도 8은 키보드 상에 영어자판 G, H, B키 사이에 포인팅스틱을 장착하고 영어자판의 키 T,Y,U가 메뉴 확장 기능을 스페이스바가 명령실행 및 선택 기능을 담당하게 하는 기본적인 구조를 보여주고 있으며 추가적인 화면 스크롤 기능을 영어자판 G와 H(Scroll up), 및 B(Scroll down)가 담당하게 하는 일예를 보여준다. 이럴 경우 키보드의 기능을 동시에 수행할 수 없으므로 문자입력장치기능과 포인팅기능 사이에 변환이 필요하며 이를 위한 변환버튼(940)을 추가한 배치도가 도 9에 나타나 있다. 도 10은 실제 이러한 키보드/포인팅장치 복합기의 사용 시 손의 위치를 보여주고 있다. 특히 변환버튼의 위치는 다른 기능을 방해하지 말아야 하며 동시에 쉽게 접근하여 작동시킬 수 있는 위치여야 하므로 이를 스페이스바 아래의 공 간에 배치하여 문자입력장치로서의 작동 중이나, 포인팅장치로서의 작동 중 어느 상황에서도 접근이 용이하여 키보드/포인팅장치 복합기의 목적을 구현함에 적합하다. 도11은 포인팅스틱이 자판 내에 두 개가 위치하여 문자입력을 위한 손의 위치와 포인팅스틱을 작동시킬 때의 손의 위치에 변화가 없게 한 것으로 컴퓨터의 입력 시스템의 효율성을 극대화 시킨 것이다. 다만 추가적으로 포인팅스틱과 자판의 사용상의 혼란을 줄이기 위해 변환버튼을 하나 혹은 두 개를 장착하는 점이 다를 뿐이다. 포인팅장치의 효율성을 높이기 위해 키보드의 문자입력 모드로 작동하는 중에도 두 개의 포인팅스틱 중 하나가 버튼기능을 담당하게 할 경우 변환버튼을 사용하지 않고서도 컴퓨터 작업을 용이하게 수행할 수 있게 된다. 즉 우측 포인팅스틱이 포인팅장치로 사용되고 좌측 포인팅장치를 기능버튼의 기능을 담당하게 하는 바 좌측 포인팅장치가 위쪽으로 눌려졌을 때와 아래로 눌려 졌을 때 각각 메뉴확장버튼과 명령실행버튼 기능을 누르는 동작과 동일한 기능을 갖게 하는 것이다. 더구나 아직 기능을 담당하고 있지 않은 많은 키보드의 키가 있어서 컴퓨터를 사용상에 필요한 기능을 갖는 단축키로 적용시킬 수 있고 이를 이용할 경우 작업의 능률은 크게 향상시킬 수 있게 된다. 그리고 이러한 손목이 고정된 상태에서 두 개의 포인팅스틱을 사용할 수 있는 상황은 각각의 포인팅스틱에 포인터(커서)를 하나씩 배정하여 두개의 포인터를 갖는 GUI 구현이 가능하게 된다. 다시 말하자면 손목이 고정된 상태에서 손가락만의 움직임을 이용하여 포인팅장치를 작동시킬 경우 각각의 포인터를 독립적으로 작동시킬 수 있고 따라서 두 개의 포인터를 이용한 포인팅 작업이 가능하게 하는 실질적인 two-pointer 시스템이 구현되는 것이다.

마지막으로 도 14에 나타난 포인팅장치는 기능버튼이 터치패드의 상하에 배치되지 않고 위쪽에만 배치되는 점이 도 5와 다른 점이고 실제로 사용상에서 도 5의 포인팅장치는 검지가 터치패드를 작동시키는데 반해 도 14의 포인팅장치는 엄지가 터치패드를 작동시키고 검지와 중지가 기능버튼을 작동시키게 된다. 그럼에도 불구하고 도 14의 포인팅장치에 있어서도 중앙에 위치하는 명령실행버튼과 확장버튼이 상하로 이격되어 검지와 중지가 자연스럽게 놓이게 되고, 기능버튼 작동 시에 손에 무리가 가지 않는 점은 도 5가 갖는 기본개념과 동일하다. 즉 두 개의 기능버튼이 상하 높이가 같고 좌우로 배치되어 이들 버튼에 각기 다른 손가락이 놓일 경우 손에 무리가 오는 것을 방지하기 위해 좌우 버튼을 상하로 간격을 벌린 점에서 일치하는 것이다.

이상에서 포인팅장치에서 사용상의 편리성은 기능버튼의 위치선정이 중요한 것을 확인하였는데 이러한 포인팅장치의 사용상의 편리성을 추구함에 있어서 한 가지 더 고려하여야 할 점이 있다. 이는 손의 위치에 기인하는 점인데, 바로 도16에 나타난 바와 같이 포인팅장치가 일체형으로 쓰이는 장치의 경우 손이 몸의 앞쪽 중앙에 위치하게 되므로 자연적으로 손이 몸과 45도를 갖게 된다. 다라서 손가락의 길이 방향도 똑 같은 이치로 몸과 45도를 이루게 되며, 본 발명이 추구하는 손목의 움직임이 없도록 한 경우 손가락의 관절 움직임도 자연스럽게 몸통과 45도를 이루게 되지만 포인터를 움직이게 하기위한 손가락의 움직임이 상하 혹은 좌우로 치중되어 결국 손가락만의 움직임만이 아닌 손목의 움직임도 수반되게 되어 포인팅장치의 사용이 불편하게 된다. 이러한 자연스런 손가락의 관절 운동과 포인터의 움직임 을 연결시키고자 포인팅장치의 좌표를 컴퓨터장치의 상하방향과 45도 기울어진 방향으로 기울게 하여 손가락의 관절운동에 의해 포인터의 주된 움직임 방향이 일치하도록 한 것이 본 발명의 또 하나의 고안이다. 도 17, 18은 마우스의 경우를 보여주는데 마우스의 길이 방향이 손의 길이 방향과 일치하는 경우(도 17)는 손목의 관절 운동만으로 포인터가 상하 좌우로 이동이 가능하지만 마우스의 길이 방향이 손의 길이 방향과 일치하지 않을 경우(도 18) 포인터를 움직이기 위해서는 손목이 상하 좌우로 움직여야 함을 도식적으로 나타내고 있다. 터치패드와 같이 포인팅장치가 고정되어 있는 경우 마우스의 길이방향에 해당하는 것이 이들 고정형 포인팅장치의 좌표의 기준방향이다. 마우스의 경우와 비교할 때 터치패드를 포인팅장치로 사용하는 노트북의 경우 좌표의 기준 방향인 노트북의 상하 방향이 마우스의 길이방향에 해당하게 되어 터치패드를 사용하는 손의 방향은 도 18에 나타난 바와 같이 마우스의 길이 방향과 기울어진 상태로 파지하는 경우와 같게 된다. 따라서 이렇게 손이 터치패드의 기준 방향과 45도 기울어져서 놓이게 되면 결국 포인터를 움직이기 위해서는 손가락의 관절운동이 아니라 손목이 상하로 움직여야 한다.(도 19, 22) 이에 반해 터치패드의 기준방향이 노트북의 상하방향과 45도 기울어져서 손의 길이 방향으로 놓이게 되면(도 20, 23) 화면상에서 포인터의 상하, 좌우 움직임은 손목의 상하 방향으로의 이동이 아니라 손목과 손가락의 관절운동에 의해서 이루어지게 되며 결과적으로 손이 고정된 상태에서 포인팅작업이 이루어져 인체공학적인 포인팅장치가 된다. 이러한 포인팅장치의 기준방향이 전형적인 수직형태(도 21a)에서 좌우로 45도 변화하여(도 21b, c) 좌우로 대칭을 적용할 경우 왼손잡이도 용이 하게 포인팅장치를 사용할 수 있게 하여, 결과적으로 하나의 포인팅장치를 좌표입력 신호 변환 프로그램의 간단한 적용으로 왼손 오른손잡이가 공용으로 사용할 수 있게 한다. 실제로 적용한 원형 및 직사각형 터치패드의 사용 예가 도 24에 나타나있는 바 손목의 움직임이 없이 손목과 손가락의 관절 운동에 의해서만 포인터를 쉽게 움직일 수 있게 된다.

본 발명은 컴퓨터에서의 포인팅 입력장치인 터치패드와 포인팅스틱형태의 구조를 인체공학적으로 편리하게 사용할 수 있도록 하여 컴퓨터의 마우스를 대체할 수 있는 입력장치를 제공하며, 사용 공간의 확보 및 컴퓨터 사용에 필요한 장치의 간소화도 함께 이루게 되며 더 나아가 PDA, Palmtop computer, Video game controller 등의 GUI 시스템에서도 포인팅장치로서 외장 마우스의 편리성과 내장형으로 소형화를 동시에 이룩할 수 있게 한다. 궁극적으로 데스크탑 컴퓨터의 경우에도 마우스가 없이 키보드만으로 포인팅 기능을 담당하게 하여 사용 공간의 감소와 마우스와 키보드 사이를 움직여야 하는 손의 움직임을 없앨 수 있어 사용자의 편리성이 극대화 될 수도 있고 지금까지 컴퓨터 GUI 시스템에서 하나만의 포인터를 사용하던 것을 two-pointer 시스템 구현이 가능하게 한다.

Claims (28)

1. 컴퓨터 시스템에 이용되는 포인터 입력장치인 터치패드와 이와 함께 쓰이는 기능 버튼(명령실행 버튼과 확장버튼)을 마우스와 같이 왼손잡이, 오른손 잡이 모두 한 손으로 용이하게 작동할 수 있도록 하기위해 기능버튼의 위치를 상하로 배치하여 터치패드와 기능버튼을 각각 다른 손가락이 담당하게 한 포인팅장치
2. 청구항 1에서 명령실행 버튼 및 메뉴 확장 버튼을 터치패드를 기준으로 상하로 배열하고 좌우 대칭 형태를 갖게 하여 왼손잡이와 오른손잡이 모두 동일하게 작동할 수 있게 한 것으로, 명령실행 및 메뉴확장 버튼의 기능을 서로 다른 손가락이 담당하게 함으로써 손이 고정된 상태에서 포인팅장치의 기능을 수행할 수 있게 한 터치패드 및 포인팅스틱 형태의 포인팅장치
3. 청구항 1에서 명령실행 버튼과 확장 버튼이 터치패드의 위쪽에 위치하고 명령 실행 버튼이 가운데에, 확장버튼이 실행버튼의 좌상, 우상에 각각 위치하여 명령실행버튼과 확장버튼이 상대적으로 상하로 위치하게 한 포인팅장치.
4. 청구항 3에서 터치패드나 포인팅스틱의 하단 중앙에 스크롤 휠을 갖는 포인팅장치.
5. 청구항 1에서 터치패드 대신에 포인팅스틱이 사용되는 장치
6. 청구항 1에서 터치패드 대신에 트랙킹볼이 사용되는 장치
7. 청구항 2에서 터치패드의 모양이 원형의 형태를 가지고, 명령수행 버튼 및 확장 버튼이 동심원의 형태를 갖고 명령수행 버튼은 터치패드의 아래쪽에 메뉴 확장 버튼은 터치패드의 위쪽에 배치되거나 그 반대의 배치를 갖는 포인팅장치
8. 청구항 7에서 스크롤 휠이 메뉴확장 버튼 사이에 추가적으로 배치되고 메뉴확장 버튼이 둘로 나뉘어져서 스크롤 휠 좌우에 대칭적으로 배치되는 포인팅장치
9. 청구항 5의 장치에서 포인팅스틱이 키보드 내에 위치하게 하고 명령수행 버 튼과 메뉴확장 버튼의 기능을 자판 키로 대신하게 하는 키보드와 포인팅장치의 복합기능 장치
10. 청구항 9에서 포인팅스틱이 영어자판 G, H, B사이에 위치하고 명령수행버튼 을 스페이스바로, 메뉴확장버튼을 T, Y, U로 대신하며 스크롤바의 기능을 B와 G, H로 담당하게 하되 스크롤 다운(Scroll Down)은 키 B가 스크롤 업(Scroll Up)은 키 G와 H가 담당하게 하는 키보드와 포인팅장치의 복합기능 장치
11. 청구항 9에서 키보드의 기능을 본래의 기능과 포인팅장치로서의 기능을 전환 시킬 수 있는 추가적인 변환버튼을 가지는 키보드/포인팅 복합장치
12. 청구항 11에서 변환버튼의 위치를 스페이스바 아래에 양손의 엄지손가락이 미치는 중앙의 위치에 배열되는 키보드/포인팅 복합장치
13. 청구항 9에서 포인팅스틱 한 개가 추가로 장착되어 키보드 좌우에 위치하여 왼손이나 오른손의 위치가 키보드 작동 시와 동일한 위치에서 포인팅장치를 작동 시킬 수 있게 한 키보드/포인팅 복합장치
14. 청구항 13에서 두개의 포인팅스틱 중에서 하나는 포인팅기능을 담당하고 또 하나의 포인팅스틱은 기능버튼의 기능을 담당하도록 하는 포인팅장치
15. 청구항 13에서 각각의 포인팅스틱의 배열과 이와 함께 작동하는 키의 조합이 다음과 같고 특히 스페이스바가 좌우로 나누어진 장치. 즉 첫 번째 포인팅스틱은 영어자판 H, J, N키사이에 위치하고 이와 함께 작동하는 첫 번째 기능버튼은 오른쪽 스페이스바가, 두 번째 기능버튼은 영어자판 A, S, D, Y, U, I, K, L, : 키가 대신하고, 스크롤휠의 기능을 키H, J와 N으로 담당하게 하되 스크롤 다운(Scroll Down)은 키N이 스크롤 업(Scroll Up)은 키H와 J가 담당하게 한다. 두 번째 포인팅스틱은 영어자판 키F, G, V사이에 위치하고 이와 함께 작동하는 첫 번째 기능버튼은 왼쪽 스페이스바가, 두 번째 기능버튼은 영어자판 키E, R, T가 대신하고, 스크롤휠의 기능을 키F와 G, V로 담당하게 하되 스크롤 다운(Scroll Down)은 키V가 스크롤 업(Scroll Up)은 키F와 G가 담당하게 한다.
16. 청구항 15의 포인팅장치의 버튼 기능을 갖는 키를 활성화시키거나 이들 키를 원래의 자판 기능으로 전환시켜주는 기능의 변환버튼을 갖는 키보드/포인팅 복합장치
17. 청구항 16에서 변환버튼이 자판의 기능 전환과 함께 포인팅스틱이 기능버튼 을 담당하는 경우 포인팅스틱의 기능버튼 기능과 포인팅 기능 사이의 전환도 동시에 이루어지게 하는 포인팅장치
18. 청구항 16에서 변환버튼의 위치를 스페이스바 아래에 양손의 엄지손가락이 미치는 중앙의 위치에 배열되는 키보드/포인팅 복합장치
19. 청구항 16에서 변환버튼이 추가로 장착되어 각 포인팅스틱이 독립적으로 기능을 발휘하게 한 키보드/포인팅 복합장치
20. 청구항 19에서 각각의 변환버튼이 그와 연동된 포인팅스틱과 이것과 함께 작동하는 키(Y, U, I, H, J, 스페이스바)의 포인팅 기능이 활성화 되고 나머지 키는 원래의 문자입력기능을 유지하거나 비활성화 되는 작동 기작을 갖게 되어 오직 하 나의 포인팅스틱이 포인팅장치로 작동하게 된 키보드/포인팅 복합장치.
21. 청구항 19에서 두 개의 변환버튼이 스페이스바 아래에 위치하는 구조를 갖는 장치.
22. 청구항 1에서 컴퓨터시스템 외에 PDA, Video game controller 등의 GUI 시스템에서도 사용될 수 있는 포인팅장치.
23. 청구항 1에서 사용되는 포인팅장치를 사용하는 손가락의 움직임을 자연스럽게 하기위해 포인팅장치의 기준 좌표 방향을 45도 기울어지게 하여 포인팅장치의 상하 방향과 손가락 길이 방향이 일치하도록 하여 손가락의 움직임이 화면상에서는 커서의 상하 움직임으로 변환시켜 주는 프로그램을 갖는 포인팅장치 및 그 방법
24. 청구항 23에서 포인팅장치의 좌표변환 프로그램에서 x, y축을 변환시켜 왼손, 오른손잡이의 사용이 동일하게 하는 포인팅장치 및 그 방법
25. 청구항 2에서 터치패드의 모양이 사각형의 형태를 가지고, 명령수행 버튼 및 확장 버튼이 명령수행 버튼은 터치패드의 아래쪽에 메뉴 확장 버튼은 터치패드의 위쪽에 배치되거나 그 반대의 배치를 갖는 포인팅장치
26. 청구항 14에서 변환버튼이 화면상에서 두 개의 포인터를 활성화 시켜 각각의 포인팅스틱에 각기 다른 포인터를 할당하는 기능을 갖도록 하는 포인팅장치
27. 청구항 15에서 변환버튼이 화면상에서 두 개의 포인터를 활성화 시켜 각각의 포인팅스틱에 각기 다른 포인터를 할당하는 기능을 갖도록 하는 포인팅장치
28. 청구항 2에서 터치패드의 형태가 타원, 반원, 삼각형으로 좌우대칭 형태를 갖는 포인팅장치

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