KR20220025072A - 핸드-착용 데이터-입력 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전자기 센싱을 통해, 서로 상대적인(relative to each other) 손가락들, 손의 다른 부분들 및 데이터-입력 장치의 다른 핸드-착용 컴포넌트들 간의 정적/동적 사용자-입력 제스처들을 해석하는 것에 의해 전자/컴퓨팅 디바이스들에 데이터-입력들을 인가하기 위한, 오직 하나의 손에만 웨어러블(wearable)한, 센싱 유닛들은 상기 손의 특정 스팟들/영역들에/주위에 배치되도록 구성되고 고정, 절연 및/또는 전자기 차폐 수단을 포함하고, 상기 장치는 적어도 하나의 에너지 유닛, 적어도 하나의 엄지-착용 센싱 유닛, 적어도 하나의 신체-접촉 센싱 유닛, 적어도 하나의 신호들/데이터 연결 유닛 및 적어도 하나의 데이터-인풋들 연결 유닛을 포함하고, 몇개의 손가락 끝 센싱 유닛들이 착용된 때 상기 유닛들이 고유하게 식별될 수 있고 상기 손가락 끝 센싱 유닛들과 다른 센싱 유닛들 간의 동시 다중 채널(multi-channeled) 전자기 결합이 가능해지는, 핸드-착용 데이터-입력 장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 핸드-착용 데이터-입력 장치에 관한 것으로, 더 구체적으로는 전자기 센싱을 통해, 상기 청구되는 장치의 부분들이 장착된 엄지 및 같은 손의 나머지 손가락들의 피부 또는 손톱들 또는 상기 청구되는 장치의 다른 착용된 부분들 중 어느 것 간에 근본적으로(fundamentally) 생기는 다른 정적 또는 동적 제스처들을 읽고 해석하는 것에 의해 다른 종류의 데이터를 클라이언트 전자 또는 컴퓨팅 디바이스들에 인가하기 위한 싱글-핸드(single-hand) 웨어러블(wearable) 장치에 관한 것이다.
상기 장치는 잠재적으로 상당한 개수의 현재 입력 인터페이싱 장치들(키보드, 마우스, 키패드, 터치스크린, 촉각 패드 등)을 대체/통합하고 여러가지 중요한 이점들을 제공할 수 있다:
개선된 건강 & 안전(상기 장치는 핸드-착용되지 않은 인터페이싱 요소들을 만질 필요를 제거해서, 특히 코비드 코로나바이러스 전염병 아래 살았던 기간과 같은 질병 기간동안 박테리아 또는 바이러스의 확산/전염의 위험을 피하거나/최소화하는 것으로 나타나기 때문이다),
착용성(wearability) 및 휴대성(상기 장치의 이용 용이성, 최소 부피, 간결함(compactness) 때문에??),
원-핸드의(one-hand) 장애가 있는 사용자들 및 원-핸드로 이용하는 사용자들을 위한 적합성(상기 장치는 오직 한 손에만 결합되기(engage) 때문이다),
시야-제한된 사용자들 및 시각-장애가 있는 사용자들을 위한 적합성(상기 장치는 손을 봐야 할 필요 없이 실행되도록 학습될 수 있는 사용자-입력 제스처들을 읽고 해석하기 때문이다),
어떠한 위험하거나 불편한 환경에서의 적합성(작동이 폐색(occlusions) 또는 조명 조건들에 의해 영향을 받지 않기 때문이다),
기구의 단순화와 관련된 비용 감소(상기 장치는 다수의 다른 인터페이싱 장치들을 단일한 하나로 통합하기 때문이다),
화면 크기 최적화(상기 장치가 휴대폰과 같은 컴퓨팅 장치들에 화면 키보드들이 있을 필요를 제거하기 때문이다),
넓은 적용가능성(상기 장치의 입력들의 잠재적인 풍부함은 어떠한 언어들 및 어떠한 많은 문자 또는 명령의 세트라도 커버할 수 있기 때문이다), 및
고유한 사용자 맞춤화(customization)(상기 장치는 생체 정보(biometric) 인증 및 보안 액세스 시스템으로 이용될 수 있기 때문이다).
일부 새로운 웨어러블 데이터-입력 솔루션들은 키보드, 마우스 및 터치스크린과 같이 현재 복잡하고 번거로운 널리 이용되는 데이터 인터페이싱 장치들의 결점들을 극복하기 위해 시도해왔다; 그러나, 그들은 부분적으로, 불충분하게 또는, 실제로는, 불편하게만 성공했다. 사실, 이러한 새로운 솔루션들의 대다수는 베어-스킨(bear-skin) 촉각 능력들의 무효화(annulment), 착용 불편함, 부피감, 이용의 복잡성, 동작 제한들(예: 폐색에 의한 보살핌(affection)), 빈약한 상호작용의 풍부성(예: 코드들(chords)의 제한된 범위), 판독의 비신뢰성, 환경적 요인들의 제한, 또는 추가 외부 요소들의 의존성과 연관된 단점들과 같은 일부 새로운 단점들을 내포하고 있다. 이하 성공하지 못하거나 오직 부분적으로만 성공한 발명들의 몇 가지 예시들이 있다:
US2016259408a1은 사용자가 한 손(장갑형 장치로 상기 손의 전체 피부 표면을 가리는(occluding)) 뿐만 아니라 그/그녀의 두 눈 및 머리의 부분도 사용하도록(employ) 요하는, 머리에 착용하는 디스플레이(head-mounted display)와 결합된 외부 지향 센서들(상기 손의 피부와 닿지 않는 센싱 전도성 패드들을 포함)을 가지는 장갑 인터페이스 오브젝트를 포함하는 복잡한 데이터-입력 장치를 개시한다.
US2013169420a1은 기본적인 핸드 제스처들의 감지를 가능하도록 하기 위해 손가락들을 덮는 상기 장갑의 외부 표면의 다른 스팟들에 배치된, 신체-접촉이 아닌 외부 지향 센서들을 제공하는, 그러나 엄지의 전도성 패드로 손가락의 전도성 패드를 터치하는 것은 제스처 셀렉터(selector)로서의 역할을 하는 전자 제어 장갑을 개시한다. US20070132722 및 US6141643A는 또한 상기 전체 손을 덮는 장갑-타입 의복 내에 완전히 내장된 원-핸드 데이터-입력 장치들을 개시한다.
US2010220054A1은 검지에 착용되도록 구성되고 피부 대 피부 접촉들의 감지를 용이하게 하는 전류 흐름을 생성하는 고리형 신호 전극들의 인접한 쌍을 포함하는 고리형 데이터-입력 웨어러블 장치를 개시한다. WO2009024971은 또한 사용자 액션들과 제스처들이 상기 장치 안에 포함된 고정(stationary) 및 회전(rotatable) 섹션들간 상대적인 로테이션들 및 위치들의 기계적인 센싱을 통해 식별되는, 근본적으로 기계적 센싱 기술에 기초한 한-손가락 고리-타입 사용자-입력 장치를 개시한다.
US20120139708은 이용된 신호들은 700-1000MHz 범위이며, 신호 센싱 유닛들은 고리들 또는 스트라이프들을 통해 손가락들의 원위 분절(distal segments)에 부착되는 수동 RFID 태그들이고, 신호 에미팅(emitting) 유닛은 벨트 또는 슬리브와 같은 의복들을 통해 신체의 다른 부분들에 부착되는 RFID 요소인, 근본적으로 RFID 기술에 기초한 손가락 및 핸드 제스처들을 추적하기 위한 원- 또는 투-핸드 장치를 개시한다.
US2011187637은 센싱 유닛들은 손가락들 2-5의 원위 분절들에 착용된 고리형 요소들에 부착된 촉각 정전용량 센서들인, 근본적으로 용량성 센싱 기술에 기초한 원-핸드 촉각 입력 장치를 개시한다.
US7109970B1은 적어도 하나의 접촉-센서티브 요소 - 상기 접촉-센서티브 요소들의 모든 수신 유닛들은 외부에 있음 - 및 마이크로폰을 내장한 복수의 손가락형 슬리브들을 이용하는, 음성 명령들 및 손가락 움직임들의 조합을 이용하는 데이터-입력 디바이스를 개시한다.
US6380923B1은 사용자 액션들이 물리적 표면에 대한 손가락들의 타격(strikes)을 통해 실행되고, 센서들은 가속도계와 같은 충격(shock) 센서들이며 모든 손가락들에 착용된 고리형 요소들에 의해 지지되는, 근본적으로 충격 센싱 기술에 기초한 웨어러블 데이터-입력 장치를 개시한다.
US20120319940은 센서들이 손가락들의 근위 분절에 착용가능한 고리형 요소들에 부착된, 근본적으로 가속 센싱 기술에 기초한 투-핸드 다중 손가락 데이터-입력 장치를 개시한다.
US8743052B1 및 US20150185852A1은 메인 센서는 사용자의 엄지에 부착된 단지 하나의 가속도계인, 근본적으로 가속 센싱 기술(용량성 센싱 기술이 아닌)에 기초한 고리-타입 엄지-착용 데이터-입력 장치들을 개시한다.
US20100156783은 근본적으로 표면-접촉 센싱 기술에 기초한 부분적인 핸드-덮개 방식(covering) 의복에 의해 지지되는 투-핸드 데이터-입력 장치를 개시한다. 유사하게, US7839383B2는 모든 손가락들을 덮지 않는 부분-장갑 타입 장치를 개시한다.
US20040263473은 카메라가 있는 팔찌 및 모션 센서들을 포함하는 손가락-착용 고리형 요소들을 포함하는, 근본적으로 사진 및 이미지-인식 기술에 의해 모션들을 감지하는 원-핸드 데이터-입력 장치를 개시한다.
언급된 특허들을 기초로 하거나 기초로 하지 않는, 데이터를 입력하기 위한 많은 새로운 핸드-기반 시스템들이 다양한 과학 출판물들을 통해 제공되었다. 그러나, 이들 중 어느 것도 견고하고(solid), 편안하며 폐색적이지 않은 원-핸드-웨어러블 데이터-입력 솔루션으로 입증되지 않았다. 이하 이러한 공개들 및 그들의 기본적인 단점들의 일부 예시가 있다:
'SkinTrack', 'Abracadabra', 'SkinPut', 'iSkin', 'Omnitouch' 및 'HoverFlow'는 원 핸드가 아니라, 투 핸드를 위해 고안되었다;
'Kitty', 'DigiTouch' 및 'FJG Wearable Keypad'는 원-핸드 웨어러블들이지만 손의 피부 대부분을 가리는 장갑을 기초로 한다; 및
'LightRing', 'SmartFinger', 'CyclopsRing', 'PickRing', 'PinchWatch', 'FingerInput' 및 'TypingRing'은 장갑-기반 웨어러블들이 아닌 원-핸드/손목 웨어러블들이지만, 오직 하나의 고리 또는 손목 밴드를 이용하기 때문에 및/또는 근본적으로 적외선 근접/깊이 센서, 카메라, 자이로스코프 또는 가속도계를 통해 사용자의 입력 제스처들을 센싱하는 것에 기초하였기 때문에 및/또는 외부 표면들 또는 손/손목-착용 아닌 컴포넌트들과 같은 추가적인 요소들을 필요로 하기 때문에 기능이 상당히 제한적이다.
참조된 최신 기술과 대조적으로, 본 발명은 이하와 같이 합성될(synthesized) 수 있는 몇 가지 근본적인 이점들을 제공한다: 오직 원 핸드의 최소화된 폐색성, 바디-접촉 센싱 유닛을 통한 손가락 끝(fingertip) 센싱 유닛과 베어 스킨(bear skin) 간의 접촉을 식별하기 위한 전자기 센싱, 및 다중-채널 통신/상호작용을 제공하는 썸(thumb) 셀렉터(selector) 상의 전자기적으로 차별화된 다중 센싱 유닛들.
여기에서 제시된 발명에 의해, 현재 널리 이용되는 인터페이싱 시스템들의 많은 일반적인 단점들뿐만 아니라 새로운 최첨단 웨어러블 데이터-입력 시스템들 및 방법들과 연관된 많은 단점들을 극복하는 것이 가능해야 한다. 더하여, 본 발명은 사용자들이 매일 그들의 개인 전자 장치들과 상호작용하는 기동성의 단순성, 속도 및 자유를 상당히 개선할 수 있기 때문에 수천만 사용자에게 가치의 혁신적인 기술적 기여를 잠재적으로 암시할 수 있다.
전술한 선행 기술의 관점에서, 본 발명의 목적은 핸드 모션을 통한 인간-컴퓨터 상호작용을 위한 개선된 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 추가적인 목적은 사용자의 싱글-핸드에 의한 사용을 위해 맞춰진(adapted) 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 추가적인 목적은 근본적으로 접촉(터치/근접(approximation)) 센싱 기술들에 기초한 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 추가적인 목적은 모두 최소한으로 장착된(instrumented), 같은 손의 엄지 및 다른 손가락들간 물리적인 접촉들을 포함하는 사용자-입력 제스처들을 감지하고 처리하도록 고안된 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 추가적인 목적은 근본적으로 전자기 센싱 기술들에 기초한 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적들의 적어도 일부는 청구항 1에 따른 장치에 의해 해결된다. 본 발명의 유리한 실시 예들 및 추가적인 측면들은 종속항들의 대상(subject)이다.
본 발명의 요약되고 상세한 설명들을 용이하게 하기 위해, 몇 가지 가정들 및 용어 설명들이 필요하다:
장치는 동작 위치(operating position)에 착용되도록 설명된다;
장치 또는 그 장치의 요소들의 "착용(wearing)"은 더 넓은 의미로 이해되며 "운반(carrying)"과 동등하므로, 예를 들어, 피부- 또는 손톱- 임플란트된(implanted) 컴포넌트들로서의 요소들을 운반하는 것 또한 포함한다;
"피부(skin)"는 피부뿐만 아니라 손톱 조직 및 인체의 임의의 다른 외부 또는 내부 조직들을 포함하는 "인체 조직"을 나타내는 데에도 이용된다;
"센싱(sensing)"은 더 넓은 의미로 이해되며, 여기에는 "읽는", "측정하는", "감지하는" 또는 "식별하는"과 같은 동등, 유사, 및/또는 밀접하게 연관된 액션들/액티비티들이 포함된다.
"전자기(electromagnetic)"는 더 넓은 의미로 이해되며, 이는 전기장/전기회로뿐만 아니라 자기와 관련된 임의의(any) 전자기 현상과 관련된다.
"전자기 센싱(electromagnetic sensing)"은 더 넓은 의미로 이해되며, 여기에는 용량성(또는 정전 용량) 센싱, 유도(inductive) 센싱 또는 단순 전기 전류/전위 센싱과 같은 전자기 현상과 연관된 임의의 센싱 기술들이 포함된다;
"센싱 유닛들(sensing units)"은 용량성/정전 용량 센서들, 유도 센서들 또는 전기 센서들과 같은 전자기 센서들의 전체 또는 일부이다;
"전도성 단자(conductive terminal)"은 더 넓은 의미로 이해되며, 이는 전도성 패드, 정전 용량 플레이트, 전극 등과 동등하며 결국 전자기 에너지를 보유, 수신 또는 전달하기 위한 용량성 물질로 만들어진 임의의 컴포넌트와 동등하고, 플레이트, 패드, 핀, 고리, 코일, 메쉬 등 임의의 형상을 제공한다;
"전자기 결합(electromagnetic coupling)"은 더 넓은 의미로 이해되며, 이는 동일한 전자기장 또는 회로에 의해 상호 영향을 받는 두 매체 간의 전자기 매칭(전자기 에너지의 가능한 전송을 포함)을 나타낸다(referring to);
전도성 단자들이 적절하게 구성되고 참여하는 전자기장/회로들에 배치된 전자기적으로 결합된 센싱 유닛들은 상기 전자기장/회로 내에서 유전체로서 역할을 하는 물질들의 양 및 질의 변형 및/또는 상기 전자기회로/장에 참여하는 전도성 단자들 간의 거리의 변형을 감지하고 측정할 수 있다;
센싱 유닛들이 결합될 때, 하나 이상의 센싱 유닛들은 그들의 센싱 기능들(예: 오실레이터 회로)에 이용되는 전자기 신호를 창조/생성 및 형성하는데 필요한 수단을 포함한다;
"전자기 신호(electromagnetic signals)"는 더 넓은 의미로 이해되며, 이는 전자기 복사(radiations)(예: 파동 진폭, 파장, 파동 주파수, 커패시턴스 등)뿐만 아니라 정전기 회로(예: 전기 포텐셜, 전류 강도, 저항, 전도도 등)로부터의 정보를 나타낸다.
사용자-입력 제스처들은 정적 위치들(코드들(chords) 또는 이산(discrete) 제스처들) 및/또는 동적 움직임들(또는 동적 제스처들)에 도달하거나 실행하기 위해 손의 일부 및/또는 상기 장치의 요소들이 참여하는 액션들로 구성된다;
사용자의 정적 또는 동적 접촉들 또는 접촉 액션들은 물리적 터치 상호작용들뿐만 아니라 근접(approximating), 가까이-터칭(near-touching) 또는 거의-터칭(almost-touching)하는 물리적/전자기 상호작용들도 나타낸다;
"변형(variation)"은 더 넓은 의미로 이해되며, 이는 변화(changes)뿐만 아니라 차이(differences) 또는 격차(differentials)도 나타낸다.
솔루션은, 제1 실시 예에서 클라이언트 전자 또는 컴퓨팅 디바이스에 데이터의 입력들을 인가하기 위한 데이터-입력 장치를 포함하고, 상기 데이터-입력 장치는 사용자의 단 하나의 싱글 핸드, 즉 엄지(손의 제1 손가락이라고도 참조됨) 및 제2, 제3, 제4 및 제5 손가락들(2-5손가락들이라고도 참조됨) 또는 핸드의 제1, 제2, 제3 또는 제4 손가락 사이 영역(손가락 사이 1-4라고도 참조됨) 중 적어도 하나에 착용되도록 구성되었다.
클라이언트 디바이스를 위한 데이터-입력들(데이터-입력 장치의 출력들)은 서로 상대적인, 핸드의 손가락들, 다른 부분들 및 상기 핸드에 착용된 데이터-입력 장치의 컴포넌트들 간의 위치들 및 움직임들로 구성된 사용자-입력 제스처들을 읽고 해석하는 것에서 야기된다.
데이터-입력 장치가 장착된 사용자의 핸드의 위치들 및 움직임들의 대부분은 상기 장치의 요소들이 착용된 같은 핸드의 엄지 및 다른 손가락들 간의 상호작용들이다.
사용자-입력 제스처들은 정적 제스처들(정적 핸드/손가락 위치들, 또한 코드들(chords) 또는 이산 제스처들이라고도 참조됨), 동적 제스처들(동적 핸드/손가락 상호작용들, 또한 연속 제스처들이라고도 참조됨), 또는 둘의 조합들로 분류될 수 있다. 동적 제스처들은 근접(approximating), 누르는(pressuring) 또는 슬라이딩 액션들과 같은 다양한 움직임 액션들을 포함할 수 있고, 정적 제스처들에 도달하기 위해 실행되는 임의의 동작들도 포함한다.
사용자-입력 제스처들을 읽고 해석하는 것은 근본적으로 전자기 센싱을 통해 이루어지고, 이는 센싱 유닛들(전자기 센서들의 일부/전체)이 참여하며 사용자-입력 제스처가 실행되면, 센싱 유닛들의 전자기적으로 결합된 전도성 단자들은 서로 거리를 변경하고/하거나 서로 분리하는 유전체 물질들(공기 또는 인체 조직과 같은)의 양과 품질을 변경하는, 전자기장/회로에서 읽은 정보의 변형을 센싱하는 것을 통한 것이다.
상기 장치의 전자기 센싱은 손의 특정 스팟들/영역들에/주위에 배치되도록 구성된 센싱 유닛들에 의해 수행된다.
센싱 유닛들은 "손가락 끝" 센싱 유닛들 및 "비-손가락 끝"센싱 유닛들이 될 수 있다:
손가락 끝 센싱 유닛들은 손가락의 원위 근절들 또는 그에 인접한 영역들에 착용될 전도성 단자들로 고안되거나 구성된 센싱 유닛들을 나타낸다;
비-손가락 끝 센싱 유닛들은 손가락 끝 센싱 유닛들의 전도성 장치들이 착용되지 않은 핸드의 부분들에 착용될 전도성 단자들로 고안되거나 구성된 센싱 유닛들을 나타낸다.
제1 실시 예에서, 데이터-입력 장치는:
상기 데이터-입력 장치에 의해 이용되는 에너지를 제공하기 위한 적어도 하나의 에너지 유닛(전체 데이터-입력 장치에 필요한 전력 에너지를 생성, 변환, 준비 및 전송하는 것과 같은 태스크들을 수행을 위함);
엄지에 착용되는 적어도 하나의 손가락 끝 센싱 유닛;
인체 조직과 닿는 전도성 단자(들)를 가지는, 손가락 사이 또는 상기 엄지가 아닌 손가락에 착용되는, 및 상기 인체 조직이 유전체로서의 역할을 하는 전자기 결합을 센싱하도록 구성된 적어도 하나의 신체-접촉 센싱 유닛;
센싱 유닛들에 의해 센싱된 전자기 결합으로부터의 정보를 처리하고, 상기 클라이언트 디바이스에 전송될 데이터-입력들을 생성하기 위한 적어도 하나의 처리(processing) 유닛(전자기 센싱으로부터의 정보를 스캔, 청소, 변환, 처리, 저장??하는 것과 같은 태스크들을 수행하기 위함);
전력을 에너지 유닛들로부터 상기 데이터-입력 장치의 다른 컴포넌트들로 (무선으로 또는 케이블을 통해) 전달하기 위한 적어도 하나의 에너지 연결 유닛;
센싱 유닛들을 처리 유닛들과 (무선으로 또는 케이블을 통해) 연결하기 위한 적어도 하나의 신호들/데이터 연결 유닛; 및
처리 유닛들을 상기 클라이언트 디바이스와 (무선으로 또는 케이블을 통해) 연결하기 위한 적어도 하나의 데이터-입력들 연결 유닛
을 포함한다.
데이터 입력 장치는 다양한 선택적인 보조 컴포넌트들을 더 포함할 수 있다.
손가락 끝 센싱 유닛 각각은
인체 조직과 직접 접촉하지 않도록 구성된 적어도 하나의 외부 지향(outwards-oriented) 전도성 단자(들)(손가락 끝 센싱 유닛을 터칭(touching) 셀렉터로 이용하는 것을 용이하게 하도록 구성됨);
절연 및/또는 전자기 차폐(또는 보호(guarding)) 수단(예: 손가락 끝 센싱 유닛 및 손가락 끝 센싱 유닛을 지지하는 인체 조직 사이의 전자기 결합을 피하거나 줄이기 위함); 및
손가락 끝 센싱 유닛을 고정 및 지지하고 상기 손가락 끝 센싱 유닛의 전체 또는 일부의 제거할 수 있는 부착을 보장하는 고정(fixation) 수단
을 더 포함한다.
바람직한 제1 실시 예에서, 2개 이상의 손가락 끝 센싱 유닛들이 같은 손가락 또는 다른 손가락들에 착용될 때, 상기 손가락 끝 센싱 유닛에 의해 이용되는 전자기 신호들은 사용자-입력 제스처들에 참여할 때 고유한 식별이 가능하도록 하고, 상기 손가락 끝 센싱 유닛들과 다른 센싱 유닛들 간의 동시 다중 채널(multi-channeled) 전자기 결합을 용이하게 하기 위해 다른 주파수들에서 및/또는 다른 특성을 가지고 생성된다. 다중 채널 전자기 상호 작용들/통신들의 이런 특성은 필요한 경우, 정적 제스처, 동적 제스처, 또는 둘의 조합이든 간에(be it) 동일한 사용자-입력 제스처 내에서 서로 다른 손가락 끝 센싱 유닛들의 물리적 참여를 완벽하게 구별할 수 있도록 한다.
추가 실시 예에서, 상기 데이터 입력 장치는 상기 데이터-입력 장치는 손가락 사이들(손가락 사이들 1-4) 또는 상기 엄지가 아닌 손가락들(손가락들 2-5)에 착용되고, 비-손가락 끝 센싱 유닛(not-fingertip sensing unit)(들)이라고 참조되는, 손가락 끝들에 착용되지 않는 하나 이상의 추가적인 센싱 유닛(들)을 더 포함한다. 상기 비-손가락 끝 센싱 유닛(들)은 신체-접촉 센싱 유닛들 및/또는 도체-접촉 센싱 유닛들이 될 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 신체-접촉 센싱 유닛들(상기 데이터-입력 장치가 적어도 하나를 포함함)은 손가락들 2-5 또는 손가락 사이들 1-4 중 하나에(바람직하게는 손가락들 또는 손가락 사이들의 근위 분절에) 착용되고 인체 조직을 통해 전자기 센싱을 이용하도록 구성되는, 인체 조직에 닿는(동작 위치에 있을 때) 전도성 단자들을 가지는 비-손가락 끝 센싱 유닛들이다.
대조적으로, 도체-접촉 센싱 유닛들은 인체 조직과 닿지 않는 외부 지향 전도성 단자(들)가 있고, 전혀 없거나 가변적인 양의 공기가 유전체로서의 역할을 하는 전자기 결합을 센싱하도록 구성된 비-손가락 끝 센싱 유닛들이다.
도체-접촉 센싱 유닛들의 전도성 단자들이 손가락 끝 센싱 유닛들의 전도성 단자들에 의해 직접 터치될 때(결합 간 유전체로서의 역할을 하는 공기 또는 인체 조직의 양이 거의 없는, 전도성 물질들 간의 전자기 결합), 상기 도체-접촉 센싱 유닛들은 손가락 끝 센싱 유닛 및 도체-접촉 센싱 유닛이 참여하는 전기 회로와 연관된 전자기 신호들의 위치 변형(정전 위치 에너지 격차와 같은)을 센싱할 수 있다.
도체-접촉 센싱 유닛들의 전도성 단자들을 손가락 끝 센싱 유닛들의 전도성 단자들에 근접할 때(전도성 물질들 사이에서 유전체로서의 역할을 하는 적어도 일정량의 공기가 있는 전도성 물질들 간의 전자기 결합), 상기 도체-접촉 센싱 유닛들은 손가락 끝 센싱 유닛들 및 도체-접촉 센싱 유닛들이 참여하는 전자기장/회로와 연관된 전자기 신호들(커패시터와 같은)의 변형을 센싱할 수 있다.
더 추가적인 실시 예에서, 도체-접촉 센싱 유닛들의 전도성 단자들은 손가락들의 근위 분절의 볼라(volar) 및/또는 방사상(radial) 사이드(side)의 옆에(by) 배치되도록 구성되었다.
신체-접촉 센싱 유닛 각각은:
인체 조직과 닿도록 구성된 적어도 하나의 내부 지향(inwards-oriented) 전도성 단자(들),
절연 및/또는 전자기 차폐 수단, 및
신체-접촉 센싱 유닛을 고정 및 지지하고 상기 신체-접촉 센싱 유닛의 전체 또는 일부의 제거할 수 있는 부착을 보장하는 고정 수단
을 포함한다.
그리고 도체-접촉 센싱 유닛 각각은:
인체 조직과 닿지 않도록 구성된 적어도 하나의 외부 지향 전도성 단자(들),
절연 및/또는 전자기 차폐 수단, 및
도체-접촉 센싱 유닛을 고정 및 지지하고 상기 도체-접촉 센싱 유닛의 전체 또는 일부의 제거할 수 있는 부착을 보장하는 고정 수단
울 포함한다.
신체-접촉 센싱 유닛은 인체 조직을 통한 전자기 결합들의 센싱을 보장 및 최적화하도록 구성된 고정, 절연 및 전자기 차폐/보호 수단 및 전도성 단자들을 가진다(예: 피부에-닿지 않는 접촉들(not skin-touching contacts)로부터의 가능한 간섭들 방지/최소화). 대조적으로, 도체-접촉 센싱 유닛은 정확히(precisely) 인체 조직을 통하지 않고 가변적인 양의 공기를 통해(손가락 끝 센싱 유닛으로부터의 근접 액션에서와 같이) 또는 거의 없는 양의 유전체를 통해(손가락 끝 센싱 유닛으로부터의 직접적 터치에서와 같이) 전자기 결합들의 센싱을 보장 및 최적화하도록 구성된 고정, 절연 및 전자기 차폐/보호 수단 및 전도성 단자들을 가진다.
하나 이상의 손가락 끝 센싱 유닛들이 같은 손가락에 착용될 때, 상기 손가락 끝 센싱 유닛(들)은 공통 지지대(common support)를 가지는 요소들의 세트로 통합된다. 이 요소들의 세트는 손가락 끝 세트로 참조되고,
하나 이상의 비-손가락 끝 센싱 유닛들이 같은 손가락에 착용될 때, 상기 비-손가락 끝 센싱 유닛(들)은 공통 지지대를 가지는 요소들의 세트로 통합된다. 이 요소들의 세트는 손가락 세트로 참조되고,
하나 이상의 비-손가락 끝 센싱 유닛들이 같은 손가락 사이(interdigit)에 착용될 때, 상기 비-손가락 끝 센싱 유닛(들)은 공통 지지대를 가지는 요소들의 세트로 통합된다. 이 요소들의 세트는 손가락 사이 세트로 참조된다.
예시적인 실시 예에서, 손가락 끝 세트의 지지대는 손가락의 손가락 끝 및/또는 상기 손가락의 피부 표면의 다른 부분들을 완전히/부분적으로 덮거나 감싸도록 상기 손가락에 착용되도록 구성된 후드형(hood-like) 요소로 근본적으로 구성된 형상을 제공한다.
다른 예시적인 실시 예에서, 손가락 끝 세트의 지지대는 손가락의 피부 표면을 부분적으로 덮거나 가리도록 상기 손가락에 착용되도록 구성된 고리형 요소로 근본적으로 구성된 형상을 제공한다. 이 예시적인 실시 예의 다른 버전에서, 상기 지지대는 상기 고리형 요소에 붙어있고 상기 손가락 끝을 완전히/부분적으로 덮거나 감싸도록 상기 손가락 상에(on) 착용되거나 손가락 위로(over) 착용되도록 구성된 후드형 요소를 포함하는, 고리-기반 및 후드-기반 지지대의 하이브리드 조합이다.
다른 실시 예에서, 손가락 끝 세트의 지지대는 사용자의 손톱에 고정되어 부착된 작은 보조 컴포넌트에/로부터 쉬운 결합(engagement)/분리(disengagement)를 허용하는 부착 메커니즘 등에 의해 손가락에/으로부터 쉽게 부착(attachable)/분리(detachable) 가능하다.
다른 실시 예에서, 손가락 끝 세트의 지지대는 사용자의 손톱을 보완, 연장 또는 교체하고 적어도 하나의 손가락 끝 센싱 유닛을 통합하는 인조 손톱으로 구성된다.
추가적인 실시 예에서, 손가락 끝 세트의 지지대는 상기 손가락 끝 센싱 유닛(들)의 외부 지향 전도성 단자들이 바깥쪽을 향하고 피부 밖으로 튀어나오게 두는, 사용자의 손가락 끝의 인체 조직 내부의 상기 적어도 하나의 손가락 끝 센싱 유닛의 부분 임플란트로 구성된다.
더 추가적인 실시예에서, 손가락 끝 세트의 지지대는 이하의 조합들 중 어느 하나를 포함할 수 있다:
후드형 요소와 결합된 원형인 고리형 요소;
손톱 부착 메커니즘 등과 결합된 원형인 고리형 요소;
인조 손톱과 결합된 원형인 고리형 요소; 및
부분 임플란트와 결합된 원형인 고리형 요소.
더욱이, 바람직한 실시 예에서, 손가락 세트의 지지대는 손가락의 근위 분절들(proximal segments of a digit)에 착용되도록 구성된 완전히/부분적으로 원형인 고리형 요소의 형상을 제공한다.
이전의 바람직한 실시 예의 다른 버전에서, 손가락 세트의 지지대는 비-손가락 끝 센싱 유닛들의 특정 착용/동작 위치들로의 회전 및/또는 병진 조정(adjusting)을 허용하기 위한 조정 컴포넌트들/적응들(adaptations)을 제공한다.
이전 실시 예의 다른 버전에서, 손가락 사이 세트의 지지대는 상기 손가락 사이에 착용하도록 구성된 후크형 형상, 및 상기 손가락 사이에 인접한 손가락들의 근위 분절에 착용되도록 구성된 2개의 부분적으로 원형인 고리형 형상들의 조합을 포함하는 형상을 제공한다.
이전 실시 예의 더 추가적인 버전에서, 상기 손가락 사이 세트의 상기 지지대는 상기 지지대의 두 부분들(parts) 간의 관절 연결(articulated connection)을 허용하기 위한 가동(movable) 조인트 - 상기 가동 조인트는, 상기 가동 조인트를 통해 상기 지지대의 두 연결된 부분들이 연결되도록 유지하면서, 상기 지지대의 상기 연결된 부분들의 서로로부터의 분리를 유도하도록 및/또는 근접(approximation)을 피하도록 구성됨 -를 포함한다. 착용성을 개선하고 손가락들의 인체 조직과 상기 지지되는 신체-접촉 센싱 유닛들의 적절한 접촉을 용이하게 하기 위해, 상기 가동 조인트를 통해 상기 지지대의 두 조인트-연결된(joint-connected) 부분들이 연결되도록 유지하면서, 상기 지지대의 상기 조인트-연결된 부분들의 서로로부터의 분리를 유도하도록 및/또는 근접을 피하기 위해, 예를 들어 부분들(parts)의 특정 형상들 및/또는 물질들(materials)을 통해 및/또는 스프링-메커니즘과 같은 추가적인 간단한 압력-행사(pressure-exerting) 메커니즘 등을 통한 다른 구성들이 고려될 수 있다.
추가적인 바람직한 실시 예에서, 적어도 하나의 손가락 세트 또는 하나의 손가락 사이 세트는, 상기 적어도 하나의 세트의 개입과 함께 그리고 손가락 끝 센싱 유닛들의 개입 없이 닿는(touching) 접촉들을 감지하는(detects) 비-손가락 끝 세트 접촉 디텍터(detector)를 포함한다.
상기 비-손가락 끝 세트 접촉 디텍터는 인접-착용된 비-손가락 끝 세트들간 및/또는 비-손가락 끝 세트 및 인접한 손가락들 간, 및/또는 같은 손가락 사이 세트의 부분들 간의 상호작용들을 식별할 수 있는 센서형(sensor-like) 컴포넌트이다. 비-손가락 끝 센싱 유닛들은 참여하지만 손가락 끝 센싱 유닛들은 개입하지 않는 접촉들은 비-손가락 끝 세트 접촉들로 참조된다. 근본적으로 바이너리(닿음 또는 닿지 않음)인 이러한 접촉들의 감지는 간단한 전자기 센싱의 이용 및 상기 데이터-입력 장치의 기존의 또는 보조의 요소들의 도움으로 수행될 수 있을 것이다. 예를 들어, 인접-착용된 비-손가락 끝 세트들 간의 접촉들을 감지하기 위해, 상기 요소들은 하나의 비-손가락 끝 세트가 착용되는 손가락의 척골(ulnar) 사이드에 하나가, 다른 비-손가락 끝 세트가 착용되는 가장 인접한 손가락의 방사상(radial) 사이드에 다른 하나가 서로 마주보도록 배치도록 구성될 수 있다.
추가적인 가능한 실시 예에서, 인접한 손가락 또는 손가락 사이 세트들은 유연한(flexible) 브리징(bridging) 요소들에 의해 서로 조인된다(joined). 이러한 브리지(bridge)라고 참조되는 브리징 요소들은 상기 비-손가락 끝 세트들을 핸들링하는 것을 용이하게 하거나 신호들/데이터 연결 유닛들의 개수 및 길이를 줄이는 것과 같은 다양한 목적을 가질 수 있다.
추가적인 바람직한 실시 예들에서, 도체-접촉 센싱 유닛들은 상기 손가락들의 근위 분절들의 볼라(volar) 및/또는 방사상(radial) 사이드의 옆에(by) 배치되도록 구성되었다. 그리고 더 추가적인 바람직한 실시 예들에서, 같은 손가락에 착용된 도체-접촉 센싱 유닛들은 개수가 2개이다: 하나는 상기 손가락의 상기 근위 분절의 상기 볼라 사이드에 착용되도록 구성되고, 다른 하나는 상기 손가락의 상기 근위 분절의 상기 방사상 사이드에 착용되도록 구성됨.
추가의 바람직한 실시 예에서, 상기 데이터-입력 장치는 상기 손의 손목에 착용되고 상기 데이터-입력 장치의 상기 컴포넌트들의 전체 또는 일부의 임시적인 호스팅(hosting)을 용이하게 하도록 구성된 팔찌-타입 컴포넌트를 더 포함한다. 이 손목-착용 팔찌-타입 컴포넌트는 팔찌라고 참조되고 에너지 유닛들, 처리 유닛들 또는 특정 보조 컴포넌트들과 같이 손가락들 또는 손가락 사이들에 착용될 필요가 없는 상기 데이터-입력 장치의 요소들을 영구적으로 호스트할 수 있을 것이다.
다른 추가적인 바람직한 실시 예에서, 에너지 유닛들은 상기 팔찌 내에 영구적으로 배치되고, 에너지 연결 유닛들은 무선이거나, 자동 또는 반(semi)-자동으로 들어가거나(retractable) 상기 팔찌 안으로 롤-업 되거나 접힐 수 있는 케이블링(cabling) 시스템을 이용한다.
다른 추가적인 실시예에서, 처리 유닛들은 상기 팔찌 내에 영구적으로 배치되고, 신호들/데이터 연결 유닛들은 무선이거나, 자동 또는 반(semi)-자동으로 들어가거나(retractable) 상기 팔찌 안으로 롤-업되거나 접힐 수 있는 케이블링(cabling) 시스템을 이용한다.
다른 추가적인 개선된 바람직한 실시 예에서, 신체-접촉 센싱 유닛들은 적어도 2개 이상이고 다른 손가락들에 착용되고, 프로세싱 유닛들은 상기 손의 피부의 구분된(delimited) 표면을 터치패드들 - 상기 터치패드들에서 포인터로서의 역할을 하는 손가락 끝 세트를 포지셔닝 및/또는 슬라이딩하는 것으로 구성된 동적 제스처들이 클라이언트-디바이스를 위한 데이터-입력들의 동적 변형들로 변환됨 - 로서 이용하는 것을 가능하게 하도록 구성된다. 상기 손의 피부의 상기 구분된 표면이 "피부 터치패드" 라고 참조된다.
이 마지막 실시 예에서, 주로 동적 사용자-입력 제스처들이 해석될 때, 데이터-입력 장치의 퍼포먼스는 센싱 유닛들의 개수와 포지셔닝의 정도 및 빠른 센싱과 사용자-입력 제스처들의 클라이언트 디바이스에 의해 이용되는 데이터-입력들로의 변형을 가능하도록 하기 위해 데이터-입력 장치의 처리 능력이 충분히 향상되었는지 여부에 크게 의존한다.
더 추가적인 개선된 바람직한 실시 예에서, 손가락들 2-5의 엄지손가락이 닿을 수 있는 볼라(volar) 및 방사상 피부 영역들의 전체 또는 일부들은 상기 데이터-입력 장치를 착용하고 있는 사용자가 동적 2차원 위치 데이터-입력들을 클라이언트 디바이스의 화면으로 도입할(introduce) 수 있게 하는 피부 터치패드로 구성된다.
다른 추가적인 바람직한 실시 예에서, 데이터-입력 장치는 엄지가 아닌 손가락들에 착용되는 하나 이상의 추가적인 손가락 끝 센싱 유닛(들) 및/또는 엄지에 착용되는 하나 이상의 추가적인 비-손가락 끝 센싱 유닛(들)을 더 포함한다.
그리고 다른 더 추가적인 바람직한 실시 예에서, 하나 이상의 신체-접촉 센싱 유닛들이 같은 손가락에 착용될 때, 상기 신체-접촉 센싱 유닛(들)은 상기 신체-접촉 센싱 유닛(들)이 상기 사용자의 손가락의 상기 인체 조직 내부의 상기 신체-접촉 센싱 유닛(들)의 전체 임플란트로 구성된 제거 불가능한 비-손가락 끝 세트 지지대 - 상기 지지대는 상기 신체-접촉 센싱 유닛(들)을 완전히 상기 피부 아래에 및 상기 인체 조직과 접촉하도록 둠 - 에 의해 지지되고 상기 손가락에 부착된다.
도 1은 오른손 정적 제스처 또는 코드(chord)의 예시를 도시한다.
도 2는 오른손 동적 제스처의 예시를 도시한다.
도 3은 오른손 손가락 끝-피부 접촉의 예시를 도시한다.
도 4는 오른손 비-손가락 끝-세트 접촉의 예시를 도시한다.
도 5는 오른손 피부-피부 접촉의 예시를 도시한다.
도 6은 오른손 손가락 끝-비-손가락 끝 접촉의 예시를 도시한다.
도 7은 동시 다중 손가락 끝-피부 및 피부-피부 접촉들을 가지는 오른손 코드(chord)의 예시를 도시한다.
도 8a는 신체-접촉 센싱 유닛들이 손가락들 D2-5에 임플란트되고 도체-접촉 센싱 유닛들이 손가락들 D2 및 D3에 임플란트된 손가락들의 개략적인 정면 단면도이다.
도 8b는 도 8a의 실시 예의 개략적인 손등-사이드 상부도이다.
도 9a는 손가락 세트들의 개략적인 정면 단면도이다.
도 9b는 도 9a의 실시 예의 개략적인 손등-사이드 상부도이다.
도 10a는 브리지된(bridged) 손가락 세트들의 개략적인 정면 단면도이다.
도 10b는 도 10a의 실시 예의 개략적인 손등-사이드 상부도이다.
도 11은 후드 기반 엄지의 손가락 끝 세트의 상부-측면 사시도이다.
도 12는 고리 기반 엄지의 손가락 끝 세트의 상부-측면 사시도이다.
도 13은 단 하나의 손가락 끝 센싱 유닛을 포함하는 손톱-부착된 엄지의 손가락 끝 세트의 측면 개략도이다.
도 14는 단 하나의 손가락 끝 센싱 유닛을 포함하는 손톱-일체형(nail-integrated) 엄지의 손가락 끝 세트의 측면 개략도이다.
도 15는 단 하나의 손가락 끝 센싱 유닛을 포함하는 피부-임플란트된 엄지의 손가락 끝 세트의 개략적인 측면 개략도이다.
도 16은 손가락 세트들 내에서 신체-접촉 및 도체-접촉 센싱 유닛들의 가능한 배치(disposition)의 개략적인 정면 단면도이다.
도 17a는 2개의 신체-접촉 센싱 유닛들 및 2개의 도체-접촉 센싱 유닛들을 가지는 손가락 세트의 정면도이다.
도 17b는 도 17a의 실시 예의 저면도이다.
도 17c는 도 17a의 실시 예의 상부도이다.
도 17d는 도 17a의 실시 예의 오른쪽 도면이다.
도 18a는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른, 오른손에 착용된 전체 장치(apparatus)의 손등-사이드 도면이다.
도 18b는 도 18a의 실시 예의 손바닥-사이드 도면이다 - 그러나 클라이언트 디바이스는 도시하지 않음 -.
도 19a는 손가락 사이 세트들의 개략적인 정면도이다.
도 19b는 도 19a의 실시 예의 상부도이다.
도 20a는 특정 피부 터치패드에서 동적 제스처를 실행하기 위해 데이터-입력 장치를 이용하는 오른손 손바닥-도면이다.
도 20b는 도 20a의 동적 제스처들을 처리한 후 상기 장치에 의해 생성된 스마트폰의 화면을 따르는 이동 경로를 도시한다.
도 20c는 도 20a의 동적 제스처들을 처리한 후 상기 장치에 의해 생성된 컴퓨터/태블릿의 화면을 따르는 커서의 이동 경로를 도시한다.
도 2는 오른손 동적 제스처의 예시를 도시한다.
도 3은 오른손 손가락 끝-피부 접촉의 예시를 도시한다.
도 4는 오른손 비-손가락 끝-세트 접촉의 예시를 도시한다.
도 5는 오른손 피부-피부 접촉의 예시를 도시한다.
도 6은 오른손 손가락 끝-비-손가락 끝 접촉의 예시를 도시한다.
도 7은 동시 다중 손가락 끝-피부 및 피부-피부 접촉들을 가지는 오른손 코드(chord)의 예시를 도시한다.
도 8a는 신체-접촉 센싱 유닛들이 손가락들 D2-5에 임플란트되고 도체-접촉 센싱 유닛들이 손가락들 D2 및 D3에 임플란트된 손가락들의 개략적인 정면 단면도이다.
도 8b는 도 8a의 실시 예의 개략적인 손등-사이드 상부도이다.
도 9a는 손가락 세트들의 개략적인 정면 단면도이다.
도 9b는 도 9a의 실시 예의 개략적인 손등-사이드 상부도이다.
도 10a는 브리지된(bridged) 손가락 세트들의 개략적인 정면 단면도이다.
도 10b는 도 10a의 실시 예의 개략적인 손등-사이드 상부도이다.
도 11은 후드 기반 엄지의 손가락 끝 세트의 상부-측면 사시도이다.
도 12는 고리 기반 엄지의 손가락 끝 세트의 상부-측면 사시도이다.
도 13은 단 하나의 손가락 끝 센싱 유닛을 포함하는 손톱-부착된 엄지의 손가락 끝 세트의 측면 개략도이다.
도 14는 단 하나의 손가락 끝 센싱 유닛을 포함하는 손톱-일체형(nail-integrated) 엄지의 손가락 끝 세트의 측면 개략도이다.
도 15는 단 하나의 손가락 끝 센싱 유닛을 포함하는 피부-임플란트된 엄지의 손가락 끝 세트의 개략적인 측면 개략도이다.
도 16은 손가락 세트들 내에서 신체-접촉 및 도체-접촉 센싱 유닛들의 가능한 배치(disposition)의 개략적인 정면 단면도이다.
도 17a는 2개의 신체-접촉 센싱 유닛들 및 2개의 도체-접촉 센싱 유닛들을 가지는 손가락 세트의 정면도이다.
도 17b는 도 17a의 실시 예의 저면도이다.
도 17c는 도 17a의 실시 예의 상부도이다.
도 17d는 도 17a의 실시 예의 오른쪽 도면이다.
도 18a는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른, 오른손에 착용된 전체 장치(apparatus)의 손등-사이드 도면이다.
도 18b는 도 18a의 실시 예의 손바닥-사이드 도면이다 - 그러나 클라이언트 디바이스는 도시하지 않음 -.
도 19a는 손가락 사이 세트들의 개략적인 정면도이다.
도 19b는 도 19a의 실시 예의 상부도이다.
도 20a는 특정 피부 터치패드에서 동적 제스처를 실행하기 위해 데이터-입력 장치를 이용하는 오른손 손바닥-도면이다.
도 20b는 도 20a의 동적 제스처들을 처리한 후 상기 장치에 의해 생성된 스마트폰의 화면을 따르는 이동 경로를 도시한다.
도 20c는 도 20a의 동적 제스처들을 처리한 후 상기 장치에 의해 생성된 컴퓨터/태블릿의 화면을 따르는 커서의 이동 경로를 도시한다.
이하 측면들은 본 발명의 다른 실시 예들에 중요하다.
이하의 텍스트 단락들 중 일부에서, 첨부된 도면들에 나타나는 참조 부호들이 언급된다.
착용성(Wearability)
데이터-입력 장치는 그/또는 그녀의 손들의 오직 하나에만 사용자에 의해 착용되도록, 바람직하게는 엄지(제1 손가락, 손가락 1 또는 D1이라고 참조됨) 및 손가락들 제2, 제3, 제4 및 제5(엄지가 아닌 손가락들, 손가락들 2-5 또는 D2-5로 참조됨) 또는 손가락 사이들 제1, 제2, 제3 및 제4(손의 손가락 사이 영역, 손가락 사이들1-4 또는 I1-4로 참조됨) 중의 적어도 하나에 착용되도록 되어 있다.
데이터-입력 장치는 엄지의 피부 또는 손톱의 부분들 및 손가락들 2-5 또는 손가락 사이들1-4의 근위 분절들의 피부의 부분들을 제외하고 사용자의 피부 또는 손톱을 덮거나 크게 가리지 않는다. 이는 최신 기술에서 볼 수 있는 장갑형 장치들에 비해 강력한 차별적 특성이다.
사용자-입력 제스처들
데이터-입력 장치에 의해 공급되는 데이터("데이터-입력들"이라고 참조됨)는 클라이언트 전자 기기, 컴퓨팅 디바이스 등("클라이언트 디바이스" 또는 CD라고 참조됨)에 입력될 운명이다. 이러한 데이터-입력들은 데이터-입력 장치가 장착된 사용자의 손의 사용자-입력 제스처들을 읽고, 식별 및 해석한 것으로부터 야기되고, 대부분의 상기 제스처들은 상기 장치의 요소들을 착용하거나 착용하지 않은 같은 손의 손가락들 간의 상호작용들이다. 이러한 사용자-입력 제스처들은 단독으로 또는 조합하여, 근본적으로 다음을 포함할 수 있다:
이산 정적 위치들("코드들(chords)" 또는 "정적 제스처들"이라고 참조됨),
슬라이딩 같은 터칭(touching) 또는 거의-터칭(근접) 액션들 또는 누르는(pressure) 액션들과 같은 동적 움직임들("동적 제스처들"이라고 참조됨).
매우 확장된 범위의 사용자-입력 제스처들은 데이터-입력 장치에 의해 잠재적으로 센싱될 수 있고, 특정 이산 또는 동적 제스처들에 도달하는 프로세스에 있을 때 실행될 수도 있다.
데이터 입력 장치에 의해 식별되고 처리되는 사용자-입력 제스처들의 대부분은 엄지 및 손가락들 2-5 또는 손가락 사이들 1-4의 영역과 같은 손의 다른 부분들- 장착된 엄지는 바로 상기 손가락들 또는 손가락 사이들의 피부 또는 손톱, 또는 상기 손가락들 또는 손가락 사이들에 착용된 데이터-입력 장치의 요소들에 접촉함 -에 착용되는 데이터-입력 장치의 요소들 간에 일어나는 상호작용들을 내포하는 정적 및 동적 제스처들이고;
데이터-입력 장치 안에 포함되어 있고 사용자의 손에 착용되는 것 이외의 외부 요소와의 물리적 상호작용의 필요 없이 실행 가능하고;
그/그녀의 시력 기능을 가지거나 이용할 필요 없이 사용자에 의해 생성될 수 있다.
피부가 터치 및/또는 눌려지는 사용자-입력 제스처들을 읽고 해석하는 것은 손가락 끝 센싱 유닛들 및 "신체-접촉" 센싱 유닛들(BU1/2/3??이라고 참조됨)- 상기 신체-접촉 센싱 유닛들은 인체 조직과 닿는 전도성 단자(들)를 제공하고 유전체로서의 역할을 하는 인체 조직을 통해 전자기 신호들을 센싱하도록 구성됨 -간의 전자기 결합들을 센싱하는 것을 통해 이루어진다.
비-손가락 끝 세트들이 거의-터치되거나(근접 액션들에서와 같이) 또는 직접 터치되는 사용자-입력 제스처들을 읽고 해석하는 것은 손가락 끝 센싱 유닛들 및 "도체-접촉" 센싱 유닛들(CU1/2/3??이라고 참조됨) - 상기 도체-접촉 센싱 유닛들은 인체 조직과 닿지 않은 전도성 단자(들)를 제공하고 유전체로서의 역할을 하는 전혀 없거나(직접 터치) 가변적인(근접 또는 거의-터치 접촉) 양의 공기를 통해 전자기 신호들을 센싱하도록 구성됨 -간의 전자기 결합들을 센싱하는 것을 통해 이루어진다.
손가락 끝 센싱 유닛 및 도체-접촉 센싱 유닛 간의 직접적인 터치의 감지는 전자기 결합에 유전체가 거의 없고(공기나 인체 조직이 센싱 유닛들의 전도성 패드들 간에 유전체로서 역할을 하지 않으므로) 접촉 또는 비접촉의 감지가 간단한 정전기 회로에 참여하는 한 쌍의 전도성 컴포넌트들 간의 전기적 접촉의 간단한 식별을 통해 이루어지는, 전자기 센싱의 매우 기본적인 경우로 이해될 수 있다.
데이터-입력 장치에 의해 이용되는 근본적인 기술은 전자기 센싱이다. 따라서 가속도계, 자이로스코프, 적외선, 광학 또는 다른 물리적 압력 또는 굽힘 센싱 장치들과 같은 센서들은 보완적일 수 있지만 본 발명의 핵심은 아니다.
데이터-입력 장치에 의해 이용되는 대부분의 전자기 신호들은 1mA 미만의 암페어 및 1MHz 미만의 주파수를 갖는 작은 전류 방사(radiations)일 수 있다.
핵심 컴포넌트들
제1 예시적인 실시 예에서, 본 발명은 이하의 컴포넌트들을 포함한다:
전체 데이터-입력 장치에 필요하고 특히 전자기 센싱에 필요한 전력을 공급하기 위한 에너지를 소싱(sourcing)하는 하나 이상의 유닛들("에너지 유닛들" 이라고 참조됨),
바람직하게는 손가락 1에 착용되는, 손가락 끝에 착용되는 하나 이상의 센싱 유닛들("손가락 끝 센싱 유닛들" 또는 FU1/2/3??이라고 참조됨) - 상기 손가락 끝 센싱 유닛(들)은 공통 지지 기능들을 가지는 세트(세트는 "손가락 끝 세트" 또는, 엄지에 착용되는 경우, "엄지의 손가락 끝 세트" 또는 FS1이라고 참조됨)로 조직됨(organized) -,
인체 조직과 닿는 전도성 단자(들)를 가지고, 손가락 사이 또는 엄지가 아닌 손가락에 착용되고, 인체 조직이 유전체로서의 역할을 하는 전자기 결합을 센싱하도록 구성된 적어도 하나의 신체-접촉 센싱 유닛,
클라이언트 디바이스로 전송될 데이터-입력들을 생성하기 위해 센싱된 전자기 신호들 및 그로부터 파생된(derived) 데이터로부터 정보를 스캔, 청소, 처리, 변환 및 저장하는 하나 이상의 처리 및 데이터 저장 요소들("처리 유닛들" 이라고도 참조됨),
데이터-입력 장치의 컴포넌트들에 전력을 전달(convey)하는 하나 이상의 무선 또는 케이블 연결된 에너지 전달 요소들("에너지 연결 유닛들" 또는 EC라고 참조됨),
센싱된 전자기 신호들로부터의 정보 또는 그로부터 파생된 데이터를 센싱 유닛들로부터 처리 유닛들로 전달하는 하나 이상의 무선 또는 케이블 연결된 신호들 또는 데이터 전달 요소들("신호들/데이터 연결 유닛들" 또는 SC라고 참조됨),
처리 장치들로부터 클라이언트 디바이스로 데이터-입력들을 전달하는 하나 이상의 무선 또는 케이블 연결된 데이터-입력 연결 요소들("데이터-입력들 연결 유닛들" 또는 IC라고 참조됨), 및
온-오프 스위칭 유닛들, 모드 버튼들, 리셋 버튼들, 커넥터들, 발광 상태 인디케이터들, 또는 데이터-입력 장치와 연관된 적절한 구성(configuration), 조정, 착용, 동작 및 다른 활동들을 추가적으로 용이하게 하는 보조기구들(aids)과 같은 다양한 선택적 보조 구성요소들.
손가락 끝 센싱 유닛들
대부분의 손가락 끝 센싱 유닛들은 손의 특정(거의 항상 동일하거나, 미리-설정 또는 앞서 고정된) 스팟들/영역들에 배치되도록 구성된다.
각각의 손가락 끝 센싱 유닛들은 다음을 구성한다:
상기 손가락 끝 센싱 유닛이 착용된 손가락의 인체 조직과 직접 접촉하지 않도록 구성된 적어도 하나의 외부 지향 센싱 전도성 단자(들) 등,
전자기 결합들의 품질을 제어 및 개선하기 위해 절연 및/또는 전자기 보호 또는 차폐 특성("절연/보호 컴포넌트"(들) 또는 IN이라고 참조됨)을 가지는 적어도 하나의 요소(들) (그리고 손가락 끝 센싱 유닛 및 상기 손의 인체 조직 간 전자기 결합을 방지/완화하기 위해 바람직하게는 센싱 유닛을 착용한 손가락의 전도성 패드들 및 인체 조직간에 배치됨), 및
손가락 끝 센싱 유닛을 지지 및 상기 센싱 유닛을 착용하는 손가락의 피부 또는 손톱의 표면의 특정 (고정 또는 미리-설정된) 대략적인 스팟들/영역들에 부착 가능하도록(및 스팟들/영역들로부터 제거 가능하도록) 보장하기 위한 다양한 지지 컴포넌트들(고정 수단).
비-손가락 끝 센싱 유닛들
대부분의 비-손가락 끝 센싱 유닛들은 손의 특정 스팟들/영역들(미리-설정된 거의 항상 같은 고정된 위치들)에/주위에 배치되도록 구성된다.
비-손가락 끝 센싱 유닛들은 "신체-접촉" 센싱 유닛들 혹은 "도체-접촉" 센싱 유닛들이 될 수 있다.
신체-접촉 센싱 유닛들(BU1/2/3??이라고 참조됨)은 사용자의 손의 손가락 끝 센싱 유닛 및 인체 조직(일반적으로 피부 또는 손톱) 간의 물리적인 상호작용(일반적으로 터칭 액션이지만, 근접, 슬라이딩액션 또는 누르는 액션과 같은 다른 액션들 또한 가능함)의 결과로서 생성/형성되는, 인체 조직을 통해 센싱되는 전자기 신호들을 처리하도록 구성되었다.
각각의 신체-접촉 센싱 유닛은 다음을 포함한다:
인체 조직과 직접 접촉하도록 구성된 센싱 면(face)(들)을 가지는 적어도 하나의 내부 지향 전도성 단자(들),
인체 조직을 통한 전자기 결합들의 품질을 제어 및 개선하기 위한 절연 및/또는 전자기 차폐 또는 보호 수단(손가락 끝 센싱 유닛들 및 신체-접촉 센싱 유닛간에 센싱되는 전자기 신호들과의 간섭을 방지/완화하기 위해 바람직하게는 상기 전도성 단자(들)의 상단에 배치/지지됨), 및
신체-접촉 센싱 유닛을 고정 및 지지하고 각각의 신체-접촉 센싱 유닛이 손에(손가락에, 손가락 사이에 또는 장치가 착용된 손의 다른 부분들에) 제거 가능하게 부착되도록 보장하는 고정 수단.
신체-접촉 센싱 유닛들은 바람직하게는 손가락들 1-5 및/또는 손가락 사이들 1-4의 근위 분절에 착용되도록 구성된다.
데이터-입력 장치는 적어도 하나의 신체-접촉 센싱 유닛을 포함한다.
도체-접촉 센싱 유닛들(CU1/2/3??이라고 참조됨)은 인체 조직이 핵심 유전체로서의 역할을 하지 않는 손가락 끝 센싱 유닛들 및 상기 도체-접촉 센싱 유닛들간의 전자기 결합들에서 센싱된 전자기 신호들을 처리하도록 구성된다. 손가락 끝 센싱 유닛들 및 도체-접촉 센싱 유닛들 간의 전자기 결합에서 상기 핵심 유전체는 가변적인 양의 공기(근접 액션의 경우에서와 같이) 이거나, 또는 존재하지 않거나 전혀 없는 양의 공기로 간주된다(직접 터칭 또는 손가락 끝의 전도성 단자들 및 도체-접촉 센싱 유닛 간의 슬라이딩 액션의 경우와 같이).
각각의 도체-접촉 센싱 유닛은 다음을 포함한다:
상기 도체-접촉 센싱 유닛을 지지하는 손의 인체 조직과 직접 접촉하지 않도록 구성된 센싱 면(들)을 가지는 적어도 하나의 외부 지향 전도성 단자(들),
상기 장치의 전자기 결합들의 품질을 제어 및 개선하기 위한 절연 및/또는 전자기 차폐 또는 보호 수단(바람직하게는 정확히 인체 조직을 통한 의도하지 않은 전자기 결합들을 방지/완화하기 위해 상기 전도성 단자(들) 및 인체 조직 간에 배치/지지되는), 및
도체-접촉 센싱 유닛을 고정 및 지지하고 각각의 도체-접촉 센싱 유닛이 손 또는 손가락에 제거 가능하도록 부착되도록 보장하기 위한 고정 수단.
본 발명의 바람직한 실시 예들에서, 도체-접촉 센싱 유닛들은 손가락들의 근위 분절들의 볼라 및/또는 방사상 사이드(radial side)에 배치되도록 구성된다.
본 발명의 더 추가적인 바람직한 실시 예들에서, 같은 손가락에 착용된 도체-접촉 센싱 유닛들은 개수가 2개이다: 하나는 상기 손가락의 근위 분절의 볼라 사이드에 배치되는 전도성 단자들과 착용되도록 구성되고, 다른 하나는 상기 손가락의 근위 분절의 방사상 사이드에 배치되는 전도성 패드들과 착용되도록 구성된다.
접촉들의 타입들
사용자-입력 제스처들은 서로 상대적인, 데이터-입력 장치의 컴포넌트들이 장착되거나 장착되지 않은 손의 손가락들 및 다른 부분들 간의 위치들 및 움직임들로 구성된다. 이러한 사용자-입력 제스처들은 정적(이산) 또는 동적일 수 있으며 이하의 하나 이상을 포함할 수 있다:
"손가락 끝-피부" 접촉 또는 F-S라고 참조되는, 손가락 끝 센싱 유닛 및 손의 인체 조직(손가락의 피부 또는 손톱들과 같은) 간의 접촉 액션;
"손가락 끝-비-손가락 끝 접촉" 또는 F-N이라고 참조되는, 손가락 끝 센싱 유닛 및 도체-접촉 센싱 유닛 간의 접촉 액션;
"비-손가락 끝-세트 접촉" 또는 N-N이라고 참조되는, 비-손가락 끝 세트 및 손의 인접한 부분 간의, 또는 2개의 비-손가락 끝 세트들 간의, 또는 비-손가락 끝 세트의 부분들 간의 접촉 액션; 및
손의 다른 부분들의 인체 조직(피부나 손톱들과 같은)의 부분들 간의 접촉 액션("피부-피부 접촉" 또는 S-S라고 참조됨).
데이터-입력 장치에 의해 처리되는 사용자-입력 제스처들의 대부분은 엄지의 손가락 끝 세트가 참여하는 액션들을 의미하며, 이는 손가락 끝-피부 접촉들 및 손가락 끝-비-손가락 끝 접촉들이다.
다중 채널(multi-channeled) 결합
본 발명의 바람직한 실시 예에서, 같은 손가락에 착용된 손가락 끝 센싱 유닛들은 개수가 하나 이상이고, 그들의 대부분은 사용자-입력 제스처에 참여할 때 손가락 끝 및 비-손가락 끝 센싱 유닛들 간의 동시 다중 채널 전자기 센싱이 가능하도록 하고 각각의 손가락 끝 센싱 유닛의 고유한 식별을 용이하도록 하기 위한 목적을 가지고, 다른 주파수들에서 및/또는 다른 특성들을 가지는 전자기 신호들을 이용한다.
손가락 끝 세트들 및 그들의 지지대들
하나 이상의 손가락 끝 센싱 유닛들이 같은 손가락에 착용된 때, 상기 손가락 끝 센싱 유닛들은 "손가락 끝 세트"라고 참조되는 요소들의 세트로 통합된다. 손가락 끝 세트의 손가락 끝 센싱 유닛들은 바람직하게는 서로 묶이고(bound to each other) 공통의 지지대에 의해 같은 손가락에 부착된다.
더욱이, 본 발명의 바람직한 실시 예에서, 손가락 끝 세트의 상기 지지대는 "후드-기반" 이며, 이는 손가락의 손가락 끝 및/또는 상기 손가락의 피부 표면의 다른 부분들을 완전히/부분적으로 덮거나 감싸도록 상기 손가락에 착용되도록 구성된 후드형 요소로 근본적으로 구성된 형상을 제공한다.
손가락에 대한 적절한 조정을 용이하도록 하기 위해, 손가락 끝 세트의 후드-기반 지지대는 바람직하게는 어느 정도의 탄성을 가지는 유연한 재료로 구성된다.
본 발명의 대안적인 실시 예에서, 손가락 끝 세트의 지지대는 "고리-기반" 이고, 완전히/부분적으로 원형인 고리형 요소("고리-요소" 또는 RE라고 참조됨)에 의해, 손가락의 피부 표면을 부분적으로 덮거나 가리면서 상기 손가락에 착용되도록 근본적으로 구성된 형상을 제공한다.
손가락에 대한 적절한 조정을 용이하게 하기 위해, 손가락 끝 세트의 고리-기반 지지대는 바람직하게는 근본적으로 강성(rigid) 또는 반강성(semi-rigid) 재료들로 구성된다.
본 발명의 이 대안적인 실시 예의 다른 버전에서, 손가락 끝 세트의 지지대는 손가락 끝 세트의 고리-기반 지지대(고리형 요소를 포함하는) 및 손가락 끝 세트의 후드-기반 지지대(또한 손가락의 끝의 일부 또는 전부를 덮는 후드형 요소를 포함하는)의 하이브리드 조합이다.
본 발명의 다른 대안적인 실시 예에서, 손가락 끝 세트의 지지대는 사용자의 손톱에 고정되어 부착된 작은 보조 컴포넌트에/로부터 쉬운 결합/분리를 허용하는 부착 메커니즘 등에 의해 손가락에/으로부터 쉽게 부착/분리 가능하다.
추가적인 실시 예에서, 손가락 끝 세트의 지지대는 사용자의 손톱을 보완, 연장 또는 교체하고 적어도 하나의 손가락 끝 센싱 유닛을 통합하는 인조 손톱으로 구성된다.
추가적인 실시 예에서, 손가락 끝 세트의 지지대는 상기 손가락 끝 센싱 유닛(들)의 센싱 면들을 가지는 외부 지향 전도성 패드(들)이 바깥쪽을 향하고 피부 밖으로 튀어나오게 두는, 사용자의 손가락 끝의 인체 조직 내부의 적어도 하나의 손가락 끝 센싱 유닛의 임플란트로 구성된다.
손가락 및 손가락 사이 세트들
하나 이상의 비-손가락 끝 센싱 유닛들이 같은 손가락에 착용될 때, 상기 비-손가락 끝 센싱 유닛들은 "손가락 세트"라고 참조되는 요소들의 세트로 통합된다. 손가락 세트의 비-손가락 센싱 유닛들은 바람직하게는 서로 묶이고 공통 지지대에 의해 같은 손가락에 부착된다. 손가락 세트들은 각각 손가락들 2-5(D2-5)에 착용되는 경우 DS2-5라고 참조된다.
하나 이상의 비-손가락 끝 센싱 유닛들이 같은 손가락 사이에 착용될 때, 상기 비-손가락 끝 센싱 유닛들은 "손가락사이 세트"라고 참조되는 요소들의 세트로 통합된다. 손가락사이 세트의 비-손가락 끝 센싱 유닛들은 바람직하게는 서로 묶이고 공통 지지대에 의해 같은 손가락에 부착된다. 손가락사이 세트들은 각각 손가락사이들 1-4(I1-4)에 착용되는 경우 IS1-4라고 참조된다.
신호들/데이터 연결 유닛들(SC)은 각각 손가락 세트들 DS1-4 또는 손가락사이 세트들 IS1-4와 연관되는 경우 SC1-4라고, 또는 손가락 세트 DS5에 연관되는 경우 SC5라고 참조된다.
고리-기반 손가락 세트들
더해서, 본 발명의 바람직한 실시 예에서, 손가락 세트의 적어도 하나의 지지대는 "고리-기반" 형상을 제공하고, 이는 손가락들의 근위 분절들에 착용되도록 구성된 완전히/부분적으로 원형인 고리형 요소로 근본적으로 구성된 형상이다.
이전의 바람직한 실시 예의 추가적인 버전에서, 손가락 지지대들은 지지되는 비-손가락 끝 센싱 유닛들의 특정한(거의 항상 동일한) 최적의 착용/동작 위치들로의 빠르고, 쉽고 정확한 회전 및/또는 병진(translational) 조정을 허락하는 조정 컴포넌트들/적응들을 제공할 수 있다.
이러한 조정 컴포넌트들/적응들("측면(lateral) 회전 조정기들(adjustors)" 또는 LRA로 참조됨)의 예시는 서로 마주하고 인접한 손가락들에 착용되는 고리-기반 손가락 세트들에 속하는 척골 및 방사상 사이드들의 측면 평평한 표면들(lateral flat-surfaces)이다.
조정 컴포넌트들/적응들의 다른 예시("상단 회전 조정기들" 또는 TRA로 참조됨)는 고리-기반 손가락 세트들의 상단 외부 표면에 배치된 특정 표시들, 조각들(carvings) 또는 돌기들이다.
후크/고리-기반 손가락사이 세트들
본 발명의 추가적인 실시 예에서, 손가락사이 세트의 적어도 하나의 지지대는 "후크/고리-기반"형상을 제공하고, 이는 상기 손가락사이에 착용되도록 구성된 후크형 형상 및 상기 손가락사이에 인접한 손가락들의 근위 분절들에 착용되도록 구성된 2개의 완전한 원형이 아닌 고리형 형상들의 조합을 포함하는 형상이다.
추가적인 실시 예에서, 손가락사이 세트의 후크/고리-기반 지지대는 손가락사이 세트의 두 부분들 간의 관절 연결을 허용하는 가동 조인트(MJ라고 참조됨)를 포함한다.
가동 조인트들이 있는 손가락사이 세트들의 후크/고리-기반 지지대들은 또한, 착용성을 개선시키도록 및 지지되는 신체-접촉 센싱 유닛들의 손가락들의 인체 조직과의 적절한 접촉을 용이하도록 하기 위해, 가동 조인트를 통해 2개의 서로 연결된 부분들이 연결되도록 유지하면서, 특정 형상들 및/또는 재료들을 통해 및/또는 추가적인 단순 스프링-메커니즘 등을 통해, 서로 상대적으로 연결된 두 부분들(two connected parts relative each other)의 분리를 유도하도록 및/또는 근접(approximation)을 피하도록 구성될 수 있다.
임플란트된 센싱 유닛들
추가적인 실시 예에서, 하나 또는 여러 개의 신체-접촉 센싱 유닛들이 같은 손가락에 착용될 때, 상기 신체-접촉 센싱 유닛(들)은 사용자의 손가락의 인체 조직 내부의 상기 신체-접촉 센싱 유닛(들)의 전체 임플란트로 구성된 제거 불가능한 지지 컴포넌트 - 상기 지지 컴포넌트는 상기 신체-접촉 센싱 유닛(들)을 완전히 상기 피부 아래에 및 상기 인체 조직과 접촉하도록 둠 -에 의해 지지되고 상기 손가락에 부착될 수 있다.
비-손가락 끝 세트 접촉 디텍터들
본 발명의 추가적인 바람직한 실시 예에서, 적어도 하나의 손가락 세트 또는 하나의 손가락사이 세트는, 상기 적어도 하나의 세트의 개입과 함께 그리고 손가락 끝 센싱 유닛들의 개입 없이 터칭 접촉들을 감지하는(detects) 컴포넌트("비-손가락 끝 세트 접촉 디텍터" 또는 NND라고 참조됨)를 포함한다. 그것은, 예를 들어 상기 세트 및 상기 세트가 착용되는 손/손가락 사이와 인접한 손가락 사이의 접촉들, 또는 상기 세트 및 인접하여 착용된 다른 손가락/손가락사이 세트 사이의 접촉들, 또는 서로에 대해 상대적으로 움직일 수 있는(move relative to each other) 상기 세트의 부분들 사이의 접촉들을 감지할 수 있는, 간단한 전기 또는 기계 센서가 될 수 있다.
이러한 비-손가락 끝 세트 접촉 디텍터들은 데이터-입력 장치에 의해 처리되는 감지 가능한 사용자-입력 제스처들의 범위를 풍부하게 하고 확장한다.
본 발명의 더 추가적인 바람직한 실시 예에서, 비-손가락 끝 세트 접촉 디텍터들은 데이터-입력 디바이스의 기존 또는 보조 요소들 - 상기 요소들은 서로 인접한 제1 세트 및 제2 세트에 부착되고 손가락 또는 손가락사이 세트들일 수 있음 - 사이의 간단한 접촉을 감지함으로써 비-손가락 끝 세트 접촉들을 식별할 수 있고, 상기 요소들은 제1 세트가 연관된 손가락의 척골 사이드에 하나가, 제2 세트가 연관된 가장 가까이 인접한 손가락의 방사상 사이드에 다른 하나가 서로 마주보도록 배치되도록 구성될 수 있다.
브리징 요소들
본 발명의 가능한 실시 예들에서, 손가락 또는 손가락사이 세트들은 손가락/손가락사이 세트들의 빠르고, 쉽고 정확한 핸들링(입기, 벗기 및 조정)을 용이하게 하기 위한 및/또는 신호들/데이터 연결 유닛들의 개수와 복잡성을 감소시키기 위한 목적으로 브리징 요소들("브리지들" 또는 BR이라고 참조됨)에 의해 서로 "브리지"되거나 조인될(joined) 수 있다.
데이터-입력 장치를 편안하게 착용하고 민첩하게 동작시키면서 손가락/손가락사이 세트들의 적절한 조정 및 착용을 용이하게 하기 위해, 브리지들은 바람직하게는 어느 정도의 유연성 및 탄성을 가지는 재료들로 구성된다.
사용자-입력 제스처들의 식별
데이터-입력 장치는 아마 다음을 제공하는 덕분에 상당히
풍부하고 높은 범위의 사용자-입력 제스처들을 명료하고 명백하게 식별 및 해석하기 위한 것이다:
같은 손가락 끝 또는 다른 손가락 끝들의 다른 특정 스팟들/영역들에 부착된 다른 손가락 끝 센싱 유닛들,
손의 같은 손가락/손가락사이 또는 다른 손가락/손가락사이의 다른 특정 스팟들/영역들에 부착된 다른 신체-접촉 센싱 유닛들 및 도체-접촉 센싱 유닛들,
다른 특성들(손가락 끝 및 비-손가락 끝 센싱 유닛들 간의 다중 채널 통신들을 의미함)을 가지는 전자기 신호들을 이용함으로 인한 전자기 결합의 다른 채널들,
식별될 수 있다:
코드(chord) 실행 시 어떤 코딩 모드들(chording modes) 및 핸드 제스처 언어들이 활성화되어 있는지,
어떤 신체-접촉 센싱 유닛들이 전자기 신호들을 센싱하는지 및 이러한 신호들의 특정 특성들은 무엇인지(이용되는 전자기 결합의 채널들 / 손가락 끝 센싱 유닛들 및 손가락 끝-피부 접촉들에 있어서 접촉되는 피부의 가능한/대략적인 포인트들을 식별하기 위해), 및
어떤 도체-접촉 센싱 유닛들이 접촉되고 어떤 손가락 끝 센싱 유닛들에 의해 접촉되는지(손가락 끝-비-손가락 끝 접촉들을 식별하기 위해), 어떤 비-손가락 끝 세트들이 인접한 손가락들 또는 다른 비-손가락 끝 세트들과 접촉하는지(비-손가락 끝 세트 접촉들을 식별하기 위해).
센싱의 속도 및 해상도(손 피부의 구분된(delimited) 영역에 관련한 근접 또는 슬라이딩 액션들과 같은 동적 사용자-입력 제스처들을 센싱할 때 핵심) 또는 손가락 끝-피부 접촉들의 접촉의 지점들(points)의 판단의 정확성(다른 타입들의 접촉들 또한 사용자-입력 제스처들에 개입했는지 여부의 확실성을 포함)으로 이해되는 데이터-입력 장치의 퍼포먼스는, 처리 전력, 민감도 및 센서들 / 센싱 유닛들의 해상도 뿐만 아니라, 신체-접촉 및 도체-접촉 센싱 유닛들의 배치의 개수 및 다양성은 물론이고 통신 / 전자기 결합 채널들의 개수와 함께 크게 증가할 수 있다.
엄지의 손가락 끝 세트 외에(apart from) 추가적인 손가락 끝 세트들을 포함하면 데이터-입력 장치의 퍼포먼스를 더 향상시킬 수 있다.
사용자-입력 제스처들의 해석
데이터-입력 장치가 사용자에 의해 실행된 클라이언트 디바이스 사용자-입력 제스처들을 위한 데이터-입력들로 적절히 해석 및 변환하기 위해서는, 사용자는 특정 핸드 제스처 언어를 이용해야 하고 업로드/등록 및 활성화된 상기 핸드 제스처 언어로 구성된 데이터-입력 장치를 가져야 한다.
핸드 제스처 언어들은 클라이언트 디바이스에 의해 요구되는 가능한 데이터-입력들의 전체 범위를 포함(cover)할 수 있도록 필요한 만큼 충분하고(ample) 풍부한 차별화된 정적/동적 제스처들의 세트를 제공하기 위한 것이다. 상기 언어들은 표준 또는 맞춤형일 수 있고, 일반적으로 제스처 액션들의 속도 및 용이성을 최적화하도록 고안되었다.
일부 사용자-입력 제스처들은, 정적 또는 동적이든, 클라이언트 디바이스를 위한 데이터-입력들이 아니라 데이터-입력 장치를 위한 명령들로 해석 및 변환될 수 있다. 특정 코드들(chords)은 예를 들어, 데이터-입력 장치 리셋, 사용자에 의해 이용될 데이터-입력 모드들 간 전환(예: 정적 대(vs) 동적 제스처들), 사용자에 의해 이용될 코드들(chords)의 세트들 간 전환(예: 숫자들 대 문자들(letters) 대 기호들, 또는 문자(characters) 대 단어(words), 또는 다른 핸드 제스처 언어 중에서 선택), 데이터-입력 장치에 의해 이용될 해석/변환 규칙들 간 전환(예: 스페인어 대 영어), 또는 피부 터치패드들 사이 전환(예: 손 전체 대 손가락들 2-5의 등쪽 영역만 대 피부 터치패드 모드 없음)을 위해 예약될 수 있다.
동일한 코드들(chords)은 코드 실행 시 활성 모드(들) 및/또는 코드 실행 이전 또는 이후에 인식된 사용자 액션들에 따라 다르게 해석될 수 있다.
클라이언트 디바이스로 보내지는 결과적인(resulting) 데이터-입력들은 영 숫자 문자(alphanumeric characters), 숫자, 기호, 명령, 공간 포지셔닝 데이터 등 다양한 종류일 수 있다
데이터-입력 장치의 향상된 실시 예들에서, 처리 유닛들의 처리 능력뿐만 아니라 센싱 유닛들의 개수, 배치(disposition) 및 센싱 능력들의 개선과 근본적으로 관련하여, 데이터-입력 장치의 퍼포먼스는 근접, 슬라이딩 또는 압력 액션들과 같은 동적 사용자-입력 제스처들의 빠르고 안정적인 센싱, 해석 및 변환을 가능하게 하기에 충분하다(이는 일련의 많은 매우 빠르게 실행되는 이산 사용자-입력 제스처들로 센싱 및 처리될 수 있다). 이 향상된 구성들에서, 데이터-입력 장치는 손의 피부 영역들을 피부 터치패드들- 상기 피부 터치패드에 대한 동적 사용자-입력 제스처들은 즉시 클라이언트 디바이스를 위한 데이터-입력들의 등가 변형으로 변환됨 -로 이용하는 것을 가능하게 하도록 구성될 수도 있다.
이 마지막 고급(advanced) 기능을 설명하기 위한 예시의 수단으로, 손가락들 2-5의 등 영역을 피부 터치패드로 이용할 때, 상기 피부 터치패드에 대한 손가락 끝 세트의 공간 터칭 포지셔닝은 클라이언트 디바이스의 화면 내 포인터의 동등한 공간 포지셔닝으로 자동 변환될 수 있다.
데이터-입력 장치의 참조된 향상된 실시 예들에서, 신체-접촉 센싱 유닛들은 개수가 적어도 2개이고 다른 손가락들에 착용되고, 처리 유닛들은 손 피부의 구분된 표면들을 포인터로서의 역할을 하는 손가락 끝 세트의 포지셔닝 및/또는 슬라이딩으로 구성된 동적 제스처들이 클라이언트-디바이스를 위한 데이터-입력들의 동적 변형들로 변환되는 터치패드들로 이용하는 것을 가능하게 하도록 구성된다.
팔찌 & 연결 유닛들
본 발명의 다른 바람직한 실시 예는 손의 손목에 착용되고 데이터-입력 장치의 일부 요소들을 영구적 또는 일시적으로 호스트할 수 있는 팔찌-타입 컴포넌트("팔찌" 또는 BR이라고 참조됨)를 더 포함한다. 영구적으로-호스트되는 예시적인 요소들은, 동작 모드에 있을 때, 손의 손가락들이나 손가락사이들에 반드시 착용될 필요는 없는 임의의 요소들(에너지 유닛들, 처리 유닛들 및 보조 컴포넌트들의 전체 또는 일부와 같은)일 수 있다. 임시적으로-호스트되는 예시적인 요소들은, 동작 모드에 있을 때, 손의 손가락들이나 손가락사이들에 착용되어야 하는 임의의 요소들(손가락 끝 세트들, 손가락/손가락사이 세트들, 에너지 연결 유닛들 및 신호들/데이터 연결 유닛들의 전체 또는 일부와 같은)일 수 있다.
팔찌는 시계, 화면, 카메라, 가속도계 또는 다른 센서들과 같은 데이터-입력 장치에 추가적인 보완 요소들을 통합할 수도 있다.
본 발명의 추가적인 실시 예에서, 에너지 유닛들은 크기 및 중량이 매우 최소이고 손가락 끝 세트들 내에 내장될 수 있다.
본 발명의 추가적인 바람직한 실시 예에서, 에너지 유닛들은 팔찌 내에 영구적으로 배치되고, 에너지 연결 유닛들은 무선이거나 자동으로 또는 반(semi)-자동으로 들어가거나 상기 팔찌 안으로 롤-업 되거나 접힐 수 있는 케이블링 시스템을 이용하고, 데이터-입력 장치가 동작 모드에서 착용되지 않을 때, 팔찌에 케이블들이 수집 및 호스팅되는 것을 용이하게 하는 것 외에도 착용된 손가락/손가락사이 세트들의 지지 기능을 돕기 위해 손목 쪽으로 적당한 당기는 압력을 생성하는 보완 기능을 취할 수 있다.
본 발명의 다른 추가적인 바람직한 실시 예에서, 처리 유닛들은 팔찌 내에 영구적으로 배치되고, 신호들/데이터 연결 유닛들은 무선이거나 자동 또는 반-자동으로 접을 수 있거나 상기 팔찌 안으로 롤-업 되거나 접힐 수 있는 케이블링 시스템을 이용하고, 데이터-입력 장치가 동작 모드에서 착용되지 않을 때, 팔찌에 케이블들이 수집 및 호스팅되는 것을 용이하게 하는 것 이외에도 착용된 비-손가락 끝 세트 지지대들의 지지 기능을 돕기 위해 손목 쪽으로 적당한 당기는 압력을 생성하는 보완 기능을 취할 수 있다.
도면의 상세한 설명
다른 실시 예들에 공통인 노출된(exposed) 개념들 및 기능들을 염두에 두고, 첨부된 도면들에 반영된 다른 실시예들이 아래에서 더 상세하게 설명된다:
도 1은 제안된 데이터-입력 장치에 의해 식별 및 해석될 수 있는 관련 타입들의 사용자-입력 제스처들 중 하나인 오른손 정적 사용자-입력 제스처 또는 코드(chord)를 도시한다. 도 1에서, 상기 코드는 제1 손가락(엄지)(D1) 및 제2 손가락(D2) 사이의 터칭 접촉으로 예시되어 있다.
도 2는 제안된 데이터-입력 장치에 의해 식별 및 해석될 수 있는 관련 타입들의 사용자-입력 제스처들 중 하나인 오른손 동적 사용자-입력 제스처를 도시한다. 도 2에서, 상기 동적 제스처는 제1 손가락(엄지)(D1) 및 제2 손가락(D2) 사이의 슬라이딩 터칭 접촉으로 예시되어 있다.
도 3은 제안된 데이터-입력 장치를 착용한 사용자에 의해 실행되는 오른손 코드(chord)의 예시를 보여주고, 상기 코드의 식별은 손가락 끝-피부 접촉(F-S)(여기서 엄지의 손가락 끝 세트 (FS1)(손가락(D1)에 착용됨) 및 제4 손가락(D4) 사이의 터칭 접촉으로 예시됨)를 감지하는 것을 기초로 한다. 도 4는 손가락들(D2-5)(비-엄지 손가락들)에 각각 착용된 손가락 세트들(DS2-5)을 보여준다.
도 4는 도 3의 동일한 오른손 코드(chord)를 나타내고, 상기 코드의 식별은 비-손가락 끝 세트 접촉 (N-N)(여기서 손가락 세트(DS2)(손가락(D2)에 착용됨) 및 손가락 세트 (DS3)(손가락(D3)에 착용됨) 사이의 터칭 접촉으로 예시됨)의 감지로 보완될 수 있다. 도 3에서와 같이, 엄지 손가락 끝 세트(FS1)은 엄지(D1)에 착용된다.
도 5는 도 3의 동일한 오른손 코드(chord)를 나타내고, 상기 코드의 식별은 피부-피부 접촉 (S-S)(여기서 제4 손가락(D4) 및 제5 손가락(D5) 사이의 터칭 접촉으로 예시됨)의 감지로 보완될 수 있다. 다시, 도 3-4에서처럼, 엄지의 손가락 끝 세트(FS1)는 엄지(D1)에 착용된다.
도 6은 데이터-입력 장치를 착용한 사용자에 의해 실행된 오른손 코드(chord)의 또 다른 예시를 보여주고, 상기 코드의 식별은 손가락 끝-비-손가락 끝 접촉(F-N)(여기서 엄지(D1)에 착용된 엄지의 손가락 끝 세트(FS1) 및 제2 손가락(D2)에 착용된 손가락 세트(DS2) 사이의 터칭 접촉으로 예시됨)의 감지에 기초한다.
도 7은 데이터-입력 장치를 착용한 사용자에 의해 실행되는 더 복잡한 오른손 코드(chord)의 또 다른 예시를 보여주고, 상기 코드의 식별은 근본적으로 여러 동시 손가락 끝-피부 접촉들(F-S)을 감지하는 것에 기초하고 피부-피부 접촉들(S-S)의 감지에 의해서도 보완될 수도 있다. 이 도면에서, 예시된 동시 손가락 끝-피부 접촉들(F-S)은 엄지의 손가락 끝 세트(FS1) 및 제2 손가락(D2) 사이, 엄지 손가락 끝 세트(FS1) 및 제3 손가락 사이, 엄지 손가락 끝 세트(FS1) 및 제4 손가락(D4), 및 엄지 손가락 끝 세트(FS1) 및 제5 손가락(D5) 사이에서 발생한다; 그리고 예시된 동시 피부-피부 접촉들(S-S)은 제2 손가락(D2) 및 제3 손가락(D3) 사이, 제3 손가락(D3) 및 제4 손가락(D4) 사이, 및 제4 손가락(D4) 및 제5 손가락(D5) 사이에서 발생한다.
도 8a-8b는 정면 단면도(도 8a) 및 손등-사이드 상부도(도 8b)에서, 오른손에 착용된 본 발명의 예시적인 실시 예를 보여주고, 여기서 신체-접촉 및 도체-접촉 센싱 유닛들이 손가락들(D2-5)에 임플란트된다. 손가락들(D2-5)의 횡단면들은 도 8a에서 원으로 개략적으로 표시되고, 엄지는 생략된다. 손가락들(D2-5)의 각각은 손가락의 근위 분절의 상부 방사상 사이드의 피부 아래에 임플란트된 하나의 신체-접촉 센싱 유닛(BU)을 제공한다. 손가락(D3)은 손가락의 근위 분절의 볼라-방사상 사이드의 피부 아래에 부분적으로 임플란트된 도체-접촉 센싱 유닛(CU)을 추가적으로 제공한다. 손가락(D2)은 신체-접촉 센싱 유닛(BU) 및 도체-접촉 센싱 유닛(CU)을 제공하고, 둘 다 손가락의 근위 분절의 볼라-방사상 사이드의 피부 아래에 부분적으로 임플란트된 하나의 단일 컴포넌트- 상기 컴포넌트는 신체-접촉 센싱 유닛(BU)을 완전히 피부 아래에 및 인체 조직과 접촉하도록 두고, 도체-접촉 센싱 유닛(CU)이 피부 바깥을 향하고 피부 밖으로 튀어나오게 둠 -로 통합된다.
도 9a-9b는 정면 단면도(도 9a) 및 손등-사이드 상부도(도 9b)에서, 오른손에 착용된 본 발명의 실시 예로서, 손가락들(D2-D5) 각각을 위한 고리-기반 손가락 세트들(DS2-5)을 보여준다. 이 실시 예에서, 손가락 세트들(DS2-5)을 위한 지지대들은 완전히 원형인 고리들의 형상을 가지고, 손가락 세트들(DS2-5)은 각각의 케이블 연결된 신호들/데이터 연결 유닛들(SC2-5)에 의해 처리 유닛들에 연결된다.
도 10a-10b는 도 9a-9b의 실시 예와 유사한 실시 예를 도시하고, 같은 정면 단면도(도 10a) 및 같은 손등-사이드 상부도(도 10b)를 제공하고 부분적으로 동일한 참조 번호들을 이용한다. 그러나, 이 실시 예에서 손가락 세트들(DS2-5)은 상기 비-손가락 끝 세트들의 빠르고, 쉽고 정확한 입기, 벗기 및 조정을 용이하게 하기 위해 브리지형 요소들(브리지들)(B2-4)에 의해 서로에게 조인된다. 이 도면들에서, 손가락 세트들(DS2-5)의 지지대들은 부분적으로 원형인 고리들이고, 인접한 손가락들의 손가락 세트들은 이하의 방식으로 서로 연결된다: 브리지(B2)는 손가락 세트(DS2)를 손가락 세트(DS3)와 연결하고, 브리지(B3)는 손가락 세트(DS3)를 손가락 세트(DS4)와 연결하고, 브리지(B4)는 손가락 세트(DS4)를 손가락 세트(DS5)와 연결한다. 데이터-입력 장치의 민첩한 동작 동안 손가락 세트들(DS2-5)의 적절한 조정을 용이하게 하기 위해, 브리지들(B2-4)은 바람직하게는 어느 정도의 유연성 및 탄력성을 가지는 재료들로 구성된다. 이 실시 예에서, 손가락 세트들(DS2-5)은 단일 케이블 연결된 신호/데이터 연결 유닛(SC)에 의해 처리 유닛들로 연결된다.
도 11은 엄지 손가락 끝 세트(FS1)의 손가락 끝 세트의 지지대(FSS)가 후드 등의 형상을 제공하고, 엄지(D1)의 손가락 끝 및/또는 엄지(D1)의 표면의 다른 부분들을 부분적으로/완전히 덮거나 감싸도록 상기 엄지(D1)에 착용되도록 구성되는, 본 발명의 바람직한 실시예를 보여준다. 도면은 오른손을 위한 후드-기반 엄지 손가락 끝 세트(FS1)의 상부-측면 사시도를 도시한다. 엄지 손가락 끝 세트(FS1)는 절연/차폐/보호 컴포넌트들(IN)도 포함하는 통합된 손가락 끝 지지대(FSS)에 지지되는 복수의 손가락 끝 센싱 유닛들(FU1-6)을 포함하고, 이 예시에서 손가락 끝 센싱 유닛들의 전도성 패드들 및 상기 손가락(이 경우 엄지(D1)) 끝 센싱 유닛들을 홀딩하는(holding) 손가락의 인체 조직 사이의 전자기 복사의 직접적인 흐름을 방해/완화 및/또는 제어할 필요가 있다. 각각의 손가락 끝 센싱 유닛들(FU1-6)은 하나 이상의 전도성 단자들(도시되지 않음)을 포함한다.
도 12는 엄지 손가락 끝 세트(FS1)의 유사한 구성을 보여주지만, 후드-기반이 아니라 고리-기반인데, 근본적으로 고리형 요소(RE)에 지지되기 때문이다. 본 발명의 이러한 대안적인 실시 예에서, 손가락 끝 세트(FS1)는 엄지(D1)의 일부만(정면 및 상부) 덮으며 엄지(D1)에 착용되도록 구성되고, 완전히 원형인 고리형 요소(RE)에 기초한 통합된 지지대(FSS)를 제공한다. 통합된 지지대(FSS)는 또한 절연/차폐/보호 컴포넌트들(IN)을 포함하고, 이 예시에서 손가락 끝 센싱 유닛들로부터 상기 손가락 끝 센싱 유닛들을 홀딩하는(holding) 손가락의 인체 조직으로의 전자기-신호들의 흐름을 방해/완화 및/또는 제어할 필요가 있다.
도 13은 하나의 손가락 끝 센싱 유닛(FU1)을 포함하는 엄지의 손가락 끝 세트(FS1)의 지지대(FSS)가, 사용자의 손톱에 고정되어 부착된 작은 보조 컴포넌트(AUX)에/로부터 쉬운 결합/분리를 허용하는 부착 메커니즘 등에 의해 쉽게 손가락에/으로부터 부착/분리 가능한, 본 발명의 추가적인 실시 예를 도시한다. 도면을 더 명확히 하기 위해, 도시된 실시 예는 단일 손가락 끝 센싱 유닛을 포함하는 손가락 끝 세트를 보여준다. 그러나 위에서 언급된 바와 같이, 동일한 손가락 끝 세트에 하나 이상의 손가락 끝 센싱 유닛이 있을 수 있다.
도 14는 하나의 손가락 끝 센싱 유닛(FU1)을 포함하는 엄지 손가락 끝 세트(FS1)의 지지대(FSS)가 사용자의 손톱을 보완, 연장 또는 대체하는 인조 손톱과 통합되는, 본 발명의 추가적인 실시 예를 보여준다. 도면을 더 명확히 하기 위해, 도시된 실시 예는 단일 손가락 끝 센싱 유닛을 포함하는 손가락 끝 세트를 보여준다. 그러나 위에서 언급된 바와 같이, 동일한 손가락에 하나 이상의 손가락 끝 센싱 유닛이 있을 수 있다.
도 15는 본 발명의 추가적인 실시 예를 도시하며, 여기서 하나의 손가락 끝 센싱 유닛(FU1)을 포함하는 엄지 손가락 끝 세트(FS1)의 지지대(FSS)는 상기 손가락 끝 센싱 유닛의 외부 지향 전도성 단자(들)가 바깥쪽을 향하고 피부 밖으로 튀어나오게 두고, 사용자의 손가락 끝의 인체 조직 내부에 임플란트된다. 도면을 더 명확히 하기 위해, 도시된 실시 예는 단일 손가락 끝 센싱 유닛을 포함하는 손가락 끝 세트를 보여준다. 그러나 위에서 언급된 바와 같이, 동일한 손가락 끝 세트에 하나 이상의 손가락 끝 센싱 유닛이 있을 수 있다.
도 16은 각각의 오른손 손가락들(D2-D5)을 위한 4개의 완전히-원형인 고리-기반 손가락 세트들(DS2-5)의 각각의 신체-접촉 센싱 유닛들(BU1-BU2) 및 도체-접촉 센싱 유닛들(CU1-CU2)의 바람직한 배치의 개략적인 정면도이다. 각각의 표시된 손가락 세트들(DS2-5)은 대응하는 착용 손가락(엄지 손가락에 가장 가까운 측면 사이드)의 방사상 사이드에 배치된 제1 도체-접촉 센싱 유닛(CU1) 및 대응하는 착용 손가락(상기 손가락의 바닥 또는 손바닥-사이드)의 볼라 사이드에 배치된 제2 도체-접촉 센싱 유닛(CU2)을 부착했다. 각각의 표시된 손가락 세트들(DS2-5)은 또한 비-손가락 끝 세트 지지대의 내부 표면의 정반대 사이드들에 배치된 제1 신체-접촉 센싱 유닛(BU1) 및 제2 신체-접촉 센싱 유닛(BU2)을 부착했다.
도 17a-17b-17c-17d는 오른손의 제3 또는 제4 손가락을 위해 구성된 고리-기반 손가락 세트(DS)의 몇 가지 그림들(각각 정면, 상부, 하부 및 측면)을 보여준다. 도시된 손가락 세트(DS)는 완전히-원형인 고리의 형상의 통합된 지지대, 착용 손가락의 방사상 및 볼라 사이드에 각각 배치되도록 구성된 2개의 도체-접촉 센싱 유닛들(CU1-CU2), 착용 손가락의 피부와 직접 접촉하여 배치되도록 구성된 2개의 정반대의 신체-접촉 센싱 유닛들(BU1-BU2), 착용 손가락의 척골 사이드에 배치되도록 구성된 하나의 비-손가락 끝-세트 접촉 디텍터(NND), 및 몇 개의 보조 컴포넌트들(도시되지 않음)을 포함한다. 손가락 세트(DS)는 또한 케이블 연결된 신호들/데이터 연결 유닛(SC)(이 예시에서 손가락의 후면 상단 방사상 사이드에 위치함), 손가락 세트의 상단에 위치한 상단 회전 조정 컴포넌트(TRA), 손가락 세트의 볼라 사이드에 있는 평평한-면의(flat-faced) 측면 회전 조정기(LRA) 및 비-손가락 끝-세트 접촉 디텍터(NND), 및 손가락 세트의 방사상 사이드에 있는 도체-접촉 센싱 유닛(CU1)과 통합된 또 다른 평평한-면의 측면 회전 조정기들(LRA)을 포함한다. 조정 컴포넌트들(TRA 및 LRA)은 데이터-입력 장치의 동작을 위해 손가락 세트의 특정한 최적 착용 위치로의 빠르고, 쉽고 정확한 회전 및/또는 병진 조정을 용이하게 하도록 구성된다.
도 18a-18b는 손등-사이드 뷰(도 18a) 및 손바닥-사이드 뷰(도 18b)를 제공하는, 오른손에 착용된 본 발명의 추가적인 실시 예를 도시하고, 도 18a는 또한 데이터-입력들을 처리 유닛들(도시되지 않음)로부터 클라이언트 디바이스(CD)로 전달하기 위한 연관된 클라이언트 디바이스(CD) 및 무선의 데이터-입력들 연결 유닛(IC)를 개략적으로 보여준다. 두 도면 모두 엄지(D1)에 착용된 후드-기반 엄지의 손가락 끝 세트(FS1), 손가락들(D2-5)에 착용된 4개의 고리-기반 손가락 세트들(DS2-5), 같은 손의 손목에 착용된 팔찌(BR), 케이블 연결된 에너지 연결 유닛(EC), 및 4개의 케이블 연결된 신호들/데이터 연결 유닛들(SC2-5)을 포함하는 데이터-입력 장치를 착용한 오른손을 도시한다. 팔찌-타입 구성요소(BR)는 적어도 하나의 에너지 유닛(도시되지 않음) 및 적어도 하나의 처리 유닛(마찬가지로 도시되지 않음)을 포함하고, 케이블 연결된 에너지 연결 유닛(EC)은 에너지 유닛들을 엄지 손가락 끝 세트(FS1)의 손가락 끝 센싱 유닛들과 연결하고, 케이블 연결된 신호들/데이터 연결 유닛들(SC2-5)은 각각의 손가락 세트들(DS2-5)의 신체-접촉 센싱 유닛들과 도체-접촉 센싱 유닛들 및 팔찌(BR) 내부에 호스트된 처리 유닛(들) 사이의 연결을 만든다. 에너지 연결 유닛들이 데이터-입력 장치의 임의의 컴포넌트들에 전력을 전달할 수 있기 때문에, 제공된 구성은 단지 예시적인 실시 예일뿐이다. 이 실시 예에서, 손의 피부 및 손톱들의 표면은 엄지(D1)의 주요 상부 부분 및 손가락들(D2-5)의 하부 근위 섹션들을 제외하고는 근본적으로 덮개(coverings) 또는 폐색(occlusions)이 없다. 도 18b는 또한 손의 손가락사이들(I1-4)을 보여준다.
도 19a-19b는 손가락 세트들이 없고 오직 2개의 손가락사이 세트들 IS2(인접한 손가락들 D2 및 D3이 있는 손가락사이 2에 착용됨) 및 IS4(인접한 손가락들 D4 및 D5가 있는 손가락사이 4에 착용됨)가 있는 본 발명의 대안적인 실시 예의 정면 단면도(도 19a) 및 손등-사이드 상부도(도 19b)를 도시한다. 손가락사이 세트들(IS2 및 IS4)의 지지대들은 후크형 형상(손가락사이와 접촉하여 착용됨) 및 2개의 부분적인 고리형 형상들(상기 손가락사이에 인접한 손가락들의 근위 분절과 접촉하여 착용됨)의 조합을 제공한다. 손가락사이 세트들(IS2 및 IS4)의 지지대들 각각은 MJ2(IS2의 일부인 경우) 또는 MJ4(IS4의 일부인 경우)라고 참조되는, 가동 조인트에 대해 서로 상대적으로 회전할 수 있는 2개의 부분들로 나뉜다. SC2 및 SC4는 2개의 손가락사이 세트들의 센싱 유닛들 및 처리 유닛(들) 사이에 연결을 만드는 케이블 연결된 신호들/데이터 연결 유닛들을 보여준다.
도 20a-20b-20c는 근본적으로 엄지 손가락 끝 세트(FS1), 4개의 손가락 세트들(DS2-5) 및 팔찌(BR)을 포함하는 것으로 제공되는 데이터-입력 장치를 착용한 손에 의해 실행되는 동적 사용자-입력 제스처를 도시한다(나머지 컴포넌트들은 도시되지 않음). 도시된 경우에서, 엄지는 엄지 손가락 끝 세트(FS1)을 착용하고, 사용자의 손의 손바닥의 가상 포인트들 A-B-C-D로 구분되는 "피부 터치패드"(STP) 내에서, 손가락들(D2-5)의 볼라 면들(faces)의 피부와 동적 터칭 접촉을 유지하면서 오른쪽-상단으로부터 왼쪽-중앙으로 오른쪽-하단으로 이동하는 거의 반-원형인 경로(PA1)를 따른다. (손가락들(D2-5)의 볼라 면들의 앙상블을 포함하는)피부 터치패드 상의(on)/위의(over) 동적 사용자-입력 제스처들은 데이터-입력 장치에 의해, 스마트폰(도 20b) 또는 태블릿 또는 컴퓨터 화면(도 20c)로 예시되는 클라이언트 디바이스(CD)의 코너들 a-b-c-d에 의해 구분되는 직사각형 화면을 따라 대응하는 경로(PA2)를 설명하는 위치 움직임들로 변환된다. 사용자-입력 제스처가 (데이터-입력 장치가 장착되거나 되지 않은) 손의 다른 부분들 간에 서로 상대적으로 발생하므로, 이산적이거나 동적인 사용자-입력 제스처는 손이 정적인 위치에 유지되도록 요하지 않는다는 점이 강조되어야 한다. 더욱이, 피부-터칭 동적 사용자-입력 제스처들의 경우, 피부에 닿은 표면들은 반드시 단단하게(rigid) 유지될 필요가 없다. 이러한 제스처 유연성의 예시의 방법으로서, 도 20a에서, 피부 터치패드(STP)를 형성하는 오른손 또는 4개의 손가락들(D2-5)은 경로(PA1)가 엄지 손가락 끝 세트(FS1)에 의해 그려지는 동안 서로 상대적으로 구부러지고/거나 이동할 수 있다; 사실, 이러한 움직임들은 사용자-입력 제스처들의 적절한 도달 및 개선된 실행 품질을 실제로 가능하게 할 수 있다.
도 20a-20b-20c에 도시된 예시적인 실시 예는 사용자가 피부 터치패드(STP) 상에 그릴 수 있는 포인터로 이용되는 착용된 손가락 끝 세트(FS1)를 사용하여 동적 사용자-입력 제스처를 실행하고, 데이터-입력 장치가 사용자-입력 제스처들을 그려진 경로의 형태로 클라이언트 디바이스(CD)의 화면에 제공되는 대응하는 2차원 위치 데이터-입력들로 해석 및 변환하는 예시를 참조한다.
손가락들 2-5의 볼라 영역들로 구성되는 피부 터치패드를 이용하는 애플리케이션(application)의 더 간단한 예는 동적이 아니라 정적 사용자-입력 제스처들이 피부 터치패드 상에서 실행되는 경우이다(손가락 끝 세트가 스크린 상의 포인트들을 선택하기 위해서만 이용되는 포인터인 것처럼 이용됨). 도시되지 않은 이 응용에서, 데이터-입력 장치는 손가락 끝 세트 및 피부 터치패드 간의 이산 터칭 액션들을 예를 들어 그려진 포인트들의 집합의 형태로 클라이언트 디바이스의 화면에 제공되는 동등한 2차원 위치 데이터-입력들로 해석 및 변환한다.
피부 터치패드들을 이용하는 다른 응용의 예시에서, 피부 터치패드가 검지의 세로 방사상의 영역들로 정의되고, 엄지 손가락 끝 세트의 끝(tip)에 의해 실행되는 상기 피부 터치패드를 따른(위 및 아래로) 피부-터칭 슬라이딩 액션들을 포함하는 동적 사용자-입력 제스처들이 클라이언트 디바이스에 의해 이용되는 1차원 데이터-입력의 대응하는 변동들(variances)(음악 플레이어의 볼륨과 같은)로 해석 및 변형된다. 설명된 사용자-입력 제스처는 도 2에 도시된 제스처와 유사하다.
이전에 설명된 예시들 중 임의의 것에서, 사용자-입력 제스처들을 시작하기에 앞서, 사용자는 이용될 피부 터치패드를 활성화하기 위해 특정 학습 코드(chord)를 실행했을 것이다. 비슷하게, 상기 이용된 피부 터치패드를 비활성화 하기 위해, 사용자는 다른 특정 학습 코드를 실행해야 할 것이다.
데이터-입력 장치 준비
이하 바람직한 실시 예에서 데이터-입력 장치가 동작을 위해 시작 및 준비되는 방법에 대한 설명(explanatory) 단계들의 리스트가 있다:
1) 사용자는 팔찌와 함께/팔찌 내부에서 완전히 접히고 보호되는 데이터-입력 장치를 가지고 그/그녀의 손목에 착용한다.
2) 사용자는 팔찌에서 엄지 손가락 끝 세트를 빼서, 그/그녀의 엄지에 놓고, 엄지의 특정 스팟들/영역들에/주위에 배치된 손가락 끝 센싱 유닛들의 모든 전도성 단자들과 함께 적절하게 배치되도록 보장하기 위해 필요한 조정들을 한다.
3) 사용자는 팔찌로부터 손가락들 및/또는 손가락사이 세트들을 빼서, 그/그녀의 손가락들 2-5 및/또는 손가락사이들 2-4에 놓고, 손가락들 2-5 및/또는 손가락사이들 2-4의 특정 스팟들/영역들에 배치된 신체-접촉 센싱 유닛들의 내부 지향 전도성 단자들 및 도체-접촉 센싱 유닛들의 외부 지향 전도성 단자들 모두와 함께 적절히 배치되도록 보장하기 위해 필요한 조정들을 한다(아마(possibly) 상단 또는 측면의 회전 조정기들의 도움과 함께). 검색, 착용 및 조정 조작(maneuvers)은 데이터-입력 장치가 더 많거나 적은 개수의 손가락/손가락사이 세트들 및 브리징 요소들로 구성되어 있는지 여부에 따라 실행 방식 및 용이성이 달라질 것이다. 예를 들어, 4개의 손가락 세트들 대신 오직 2개의 손가락사이 세트들의 핸들링은 비-손가락 끝 센싱 유닛들의 개수 및 포지셔닝의 감소를 암시(imply)할 필요 없이 잠재적으로 더 쉽고 빠를 수 있다.
4) 사용자는 예를 들어, 팔찌에 배치된 온-오프 스위치와 같은 보조 컴포넌트를 통해 데이터-입력 장치를 활성화한다.
사용자는 또한 예를 들어 엄지 손가락 끝 센싱 유닛과 통합된 지문 센서의 형태의 보조 컴포넌트를 통해, 또는 오직 사용자에 의하여만 알려지고 장치에 의해서 또한 읽히는 사용자의 손의 특정 생체 정보(biometric) 및 운동 특성들과 연결될 수도 있는 특정 사용자-입력 제스처를 통해 자신을 인증하고 데이터-입력 장치를 차단 해제할 수 있다.
5) 처리 유닛들은 컴포넌트들의 준비, 연결들의 유효성 및 환경 조건의 적합성과 같은 적절한 동작 조건들을 확인 및 보장하기 위해 초기 내부 프로세스들을 실행한다.
6) 사용자는 팔찌에 배치되거나 처리 유닛들에 의해 실행되는 프로세스들의 결과를 나타내는 데이터-입력 장치의 다른 요소들과 통합되는 보조 컴포넌트들을 읽음으로써 데이터-입력 장치의 상태를 확인한다.
7) 필요하거나 조언받는 경우, 사용자는 데이터-입력 장치를 부분적으로/완전히 리셋, 보정(calibrate), 이용하려는 핸드 제스처 언어와 같은 구성 정보를 로드, 또는 그/그녀의 바람 또는 그/그녀의 손의 특정 형상들 및 운동 특성들에 따라 기능을 커스터마이징하는 것과 같은 보완 프로세스들을 실행할 수 있다.
모든 확인, 수리, 구성 및 맞춤화 동작들이 완료되면, 데이터-입력 장치는 동작할 준비가 된다.
정적 사용자-입력 제스처들(코드들)이 있는 데이터-입력 장치의 동작
이하 사용자가 정적 사용자-입력 제스처들 또는 코드들(chords)을 실행할 때 데이터-입력 장치가 작동하는 방법에 대한 설명 단계들의 리스트가 있다:
1) 사용자는 명령 또는 문자를 의미하는 핸드 사인과 같이 클라이언트 디바이스에 입력될 특정 이산 사용자-입력 제스처를 생성하기 원하고, 그/그녀는 데이터-입력 장치에 등록 및 활성화된 특정 핸드 제스처 언어들을 이미 알고 있거나 참고할 수 있기 때문에 원하는 데이터-입력(명령 또는 문자)를 생성하기 위해 어떤 특정 코드(chord)를 실행할 필요가 있을지 알고 있다.
2) 필요한 경우, 사용자는 보조 컴포넌트의 전환을 통해 또는 특정 코드(chord) 또는 코드들의 조합의 실행을 통해 코드들을 입력하는 모드를 활성화한다.
3) 사용자는 엄지-착용된 손가락 끝 세트의 특정 영역(하나 이상의 특정 손가락 끝 센싱 유닛들의 접촉을 의미함) 및 그/그녀의 손가락들 4의 피부와 같은 손의 인체 조직의 특정 스팟 사이 정적 터칭 위치로 그/그녀의 손가락들/손을 움직임으로써, 예를 들어 간단한 손가락 끝-피부 접촉으로 구성되는 기본적인 코드(chord)를 실행시킨다(도 3 참조).
사용자는 또한 엄지-착용된 손가락 끝 세트의 특정 영역(하나 이상의 특정 손가락 끝 센싱 유닛들의 접촉을 의미함) 및 예를 들어 그/그의 검지의 볼라 사이드에 착용된 도체-접촉 센싱 유닛과 같은 비-손가락 끝 세트의 특정 스팟 사이 정적 터칭 위치로 그/그녀의 손가락들/손을 움직임으로써, 간단한 손가락 끝-비-손가락 끝 접촉으로 구성되는 기본적인 코드(chord)를 실행시킬 수 있다(도 6 참조).
사용자는 또한 예를 들어, 비-손가락 끝-세트 접촉 디텍터들과 같은 센싱 컴포넌트들의 도움과 함께 감지될 수 있는, 인접-착용된 손가락 세트들 간의 터칭 접촉을 생성하기 위해 손가락들 2-5의 근접하는(approximating) 인접한 2개의 손가락들과 같은 간단한 비-손가락 끝-세트 접촉으로 구성되는 기본적인 코드(chord)를 실행시킬 수 있다.
사용자는 또한 다른 타입들의 접촉들의 조합인 사용자-입력 제스처들을 실행할 수도 있고, 이는 앞서 언급한 손가락 끝-피부 접촉들, 손가락 끝-비-손가락 끝 접촉들, 또는 비-손가락 끝-세트 접촉들뿐만 아니라 피부-피부 접촉들일 수도 있다.
그리고 사용자는 또한 엄지 손가락 끝 세트의 몇 가지 손가락 끝 센싱 유닛들이 동시에 결합되고/되거나 같은 손가락의 피부의 하나 이상의 스팟/영역이 동시에 터치되고/되거나(예: 피부 영역들을 나누는 크레스트(crest)의 양 사이드들의 상기 피부 영역들), 하나 이상의 도체-접촉 센싱 유닛들이 또한 동시에 결합되거나, 심지어 피부-터칭 및 비-손가락 끝 세트 터칭 코드들(chords)이 결합된 때의 상호작용들과 같은 더 복잡한 코드들을 실행할 수 있다.
코드들(chords)은 또한 다른 타입들의 접촉 지속시간들 및 압력들로 실행될 수 있다(이 마지막 경우는 인체 조직 및/또는 장치의 다른 보조 컴포넌트들의 질량이 동적으로 변하기 때문에, 동적 사용자-입력 제스처들로 간주될 것이다).
코드들(chords)의 식별은 엄지 손가락 끝 세트로부터 손가락들 2-5 중 하나로 근접하는 움직임들 또는 엄지의 손가락 끝 세트로 근접하는 손가락들 2-5 중 하나의 움직임들과 같은 선행 또는 성공한 동적 액션들의 추가적인 식별에 의해 지지될 수 있다.
코드(chord) 실행은 예를 들어 스마트폰의 온-스크린 키보드에서 키를 탭핑(tapping)하거나 일반 컴퓨터 키보드의 키 혹은 키들의 조합을 탭핑하는 액션을 대체할 수 있다.
4) 손가락 끝 센싱 유닛 및 손가락의 피부의 스팟 사이의 손가락 끝-피부 접촉을 포함하는 코드(chord)의 경우(손가락 끝-피부 접촉의 경우), 엄지 손가락 끝 세트 상의 결합된 손가락 끝 센싱 유닛은, 결합된 손가락 끝 센싱 유닛의 외부 지향 전도성 단자들 및 신체-감지 센싱 유닛들의 내부 지향 전도성 단자들- 지절간(interphalangeal) 조인트들 가까이 배치됨 - 사이의 전자기 결합들로부터 손가락 끝 세트에 의해 접촉된 손가락의 인체 조직을 통해, 전자기 신호들을 센싱한다.
손가락 끝 센싱 유닛 및 인체 조직 간의 전자기 결합들의 방지/완화는 엄지 손가락 끝 세트의 절연/보호 컴포넌트(들) 덕분에 이루어진다.
손가락 끝 센싱 유닛 및 도체-접촉 센싱 유닛 사이의 직접적인 터칭 접촉을 포함하는 코드(chord)의 경우(손가락 끝-비-손가락 끝 접촉의 경우), 전자기 에너지의 센싱은 간단한 전기 센싱(양쪽 모두 같은 기본적인 정전 회로에 참여하는, 결합된 손가락 끝 센싱 유닛의 전도성 단자(들) 및 결합된 도체-접촉 센싱 유닛의 전도성 단자(들) 사이 흐르는 전기 흐름 감지)으로 단순화될 수 있다.
코드들(chords)의 해석의 개선된 품질 및 해석 가능한 사용자-입력 제스처들의 확장된 범위는, 추가적인 피부-피부 접촉들(손의 인체 조직의 다른 부분들 사이에서 발생하는 접촉들) 및 비-손가락 끝-세트 접촉들(손가락/손가락사이 세트의 일부 및 인접한 손가락들의 인체 조직 또는 같은 손가락/손가락사이 세트 또는 또다른 손가락/손가락사이 세트의 다른 부분 중 어느 것 사이의 접촉들)을 감지(또는 적어도 거의 추측 감지)하는 입력-장치의 능력에 의해 크게 개선될 수 있다. 손가락 끝-피부 접촉들 또는 손가락 끝-비-손가락 끝 접촉들보다 센싱하기 더 어려울 수 있지만, 비-손가락 끝-세트 접촉들 및 피부-피부 접촉들은 또한 데이터-입력 장치에 의해 센싱될 수 있고, 이는 임의의 이러한 접촉들이, 더 작거나(lesser) 더 큰(greater) 방식으로, 데이터-입력 장치가 장착된 손의 인체 조직을 통해 유도되는 전자기장들/전자기회로들의 특성들을 필연적으로 변경하기 때문이다.
5) 신체-접촉 및 도체-접촉 센싱 유닛들은 센싱된 전자기 신호들 또는 그들로부터 파생된 데이터를, 데이터 연결 유닛들을 통해 처리 유닛들로 전송한다.
6) 처리 유닛들은 수신된 전자기 신호들 또는 로우-데이터(raw-data)를, 올바르게-실행된 코드들(chords)을 최대 수준의 정확도로 식별하는 것을 용이하게 하기 위해 적절히 감지 및 해석될 수 있는 전-처리된(pre-processed) 데이터로 스캔, 청소, 필터, 정제, 변형 및 준비하기 위해 다양한 전-처리 프로세스들을 실행한다. 이러한 전-처리 기능들의 일부는 비-손가락 끝 센싱 유닛들에 기초한 다른 컴포넌트들로 시프트될(shifted) 수 있다.
7) 처리 유닛들은 또한 코드(chord)와 연관된 전-처리된 데이터를 특정 데이터-입력으로 변환하기 위해 다양한 프로세스들을 실행한다. 대안으로, 일부 또는 모든 데이터 처리가 데이터-입력 장치로부터 클라이언트 디바이스로 시프트될 수 있다.
8) 처리 유닛들은 생성된 데이터-입력들을 데이터-입력들 연결 유닛을 통해 클라이언트 디바이스로 보낸다. 데이터 처리의 일부 또는 전체가 클라이언트 디바이스로 시프트되는 경우, 최종 데이터-입력들이 아니라 가공 전-데이터 또는 전-처리된 데이터가 클라이언트 디바이스로 보내진다.
9) 클라이언트 디바이스는 데이터-입력 장치에 의해 보내진 데이터-입력들을 수신하고 처리한다. 데이터 처리의 일부 또는 전체가 클라이언트 디바이스로 시프트되는 경우, 데이터-입력들이 아니라 가공 전-데이터 또는 전-처리된 데이터가 클라이언트 디바이스에 의해 수신되고 처리된다.
동적 사용자-입력 제스처들로 데이터-입력 장치 동작
이하 사용자가 동적 사용자-입력 제스처들인 사용자-입력 제스처들을 실행할 때 데이터-입력 장치가 작동하는 방법에 대한 설명 단계들의 리스트가 있다:
1) 사용자는 클라이언트 디바이스의 변수의 점진적인 변형 또는 클라이언트 디바이스의 화면 내 요소의 위치 움직임과 같은, 클라이언트 디바이스를 위한 데이터-입력의 특정 동적 변화를 생성하기를 원한다.
사용자는 데이터-입력들의 원하는 동적 변형을 생성할 동적 사용자-입력 제스처를 실행할 방법을 안다. 사용자-입력 제스처들을 데이터-입력들로 변환할 변환 규칙들은 이미 코딩되고(coded) 데이터-입력 장치에 업로드되었으며, 예를 들어 특정 코드(chord)의 실행을 통해 사용자에 의해 활성화되었다.
동적 사용자-입력 제스처들이 데이터 입력들의 변형들로 변환되는(그리고 손의 특정 영역이 피부 터치패드로서 이용되는) 일부 애플리케이션들은 예를 들어 이하와 같다:
클라이언트 디바이스에서 수직 슬라이더(slider)의 이동(선형 위치 데이터-입력들이 필요함)은 엄지 손가락 끝 세트의 등쪽 끝을 손가락들 2-5의 끝의 피부를 따라 위아래로 터치하고 움직임으로써 이루어진다.
클라이언트 디바이스에서 수평 슬라이더의 이동(선형 위치 데이터-입력들이 필요함)은 엄지 손가락 끝 세트의 등쪽 끝을 손가락들 2-5 중 임의의 것의 피부를 따라 좌우로 터치하고 움직임으로써 이루어진다.
클라이언트 디바이스의 스크린을 가로지르는 커서의 움직임(2차원적 위치의 데이터-입력들이 필요함)은 손가락들 2-5의 끝들, 손가락들 2-5의 근위 크레스트들(crests), 손가락 2의 전체 방사상 사이드 표면 및 손가락 5의 전체 볼라 표면 내에 둘러싸인(encompassed) 피부를 가로질러 엄지 손가락 끝 세트의 볼라 팁을 터치하고 움직임으로써 이루어진다.
데이터-입력 장치의 고급/향상된 구성들을 이용하는 앞서 언급한 응용들에서, 상기 장치는 정적 사용자-입력 제스처들과 유사한 방식으로 전자기 센싱을 이용하여 동적 사용자-입력 제스처들로부터 파생된 전자기 신호들을 처리 및 변환하지만, 동적 센싱 판독값들(readings)을 수많은 이산(discrete) 판독값들로 해석해야 하고 예를 들어 느리게-실행되는 일련의 정적 사용자-입력 제스처들을 해석할 때와 같이 훨씬 더 빠른 속도로 다양한 전자기 결합들을 센싱 및 처리해야 한다.
2) 필요한 경우, 사용자는 보조 컴포넌트의 전환 또는 특정 코드(chord) 또는 코드들의 조합의 실행을 통해, 동적 사용자-입력 제스처들의 인가를 허용하기 위한 모드를 활성화 또는 비활성화시킨다.
다른 동적 사용자-입력 모드들(다른 피부 터치패드들이 연관됨을 의미함)이 존재할 수 있다(예: 수직 슬라이더 이동, 수평 슬라이더 이동, 커서 이동 등)
3) 사용자는 예를 들어 손가락들 2-5 중 하나의 피부 부분을 따라 그/그녀의 엄지-착용된 손가락 끝 세트를 근접한 다음 터치 및 슬라이딩함으로써, 또는 그/그녀의 검지에 착용된 손가락 세트들 중 하나의 부분을 따라 그/그녀의 엄지-착용된 손가락 끝 세트로 근접한 다음 터치 및 슬라이딩함으로써 동적 사용자-입력 제스처를 실행시킨다.
터치하는 경우, 동적 사용자-입력 제스처들은 다른 타입들의 압력 및 접촉 지속시간으로 실행될 수 있을 것이다.
데이터-입력 장치로 동적 사용자-입력 제스처를 실행하는 것은 예를 들어 전자 장치의 화면의 볼륨 또는 조명을 변경하거나, 스마트폰, 태블릿, 랩탑 또는 데스크탑 컴퓨터의 스크린에 커서를 놓거나 슬라이더를 움직이는 것과 같은 액션들을 대체할 수 있다.
4) 앞서 언급된 바와 같이, 동적 사용자-입력 제스처들로 데이터-입력 장치를 동작시키기 위한 나머지 기능 단계들은 정적 사용자-입력 제스처들 또는 코드들(chords)을 이용하는 단계들과 상당히 유사하지만, 훨씬 더 많은 양의 데이터를 처리해야 하고 더 빠르고 더 치열하고 빠른 프로세스들을 실행시켜야 한다는 차이점들이 있고, 결과적으로 감도, 연결성, 정확도, 처리 퍼포먼스, 스토리지 q 등과 같은 다양한 기능들과 관련하여 높은 퍼포먼스의 더 고급인 컴포넌트들을 포함하는 데이터-입력 장치의 고급 구성들을 요구한다.
실행이 결코 위의 실시 예들 및 위에서 참조된 측면들과 기능들로 제한되지 않지만, 첨부된 청구범위의 범위 내에서 많은 변경들(modifications) 및 조합들이 만들어질 수 있다.
용어 해설
도면에서 코드(codes)/숫자를 참조할 때 용어들은 대문자로 표시된다: 또한 종합적인 주석이 뒤따른다.
전자기(electromagnetism) 관련:
전자기(electromagnetic): 자기/전기 현상들과 관련되고, 이하 EM이라고 참조됨
전자기 신호들: EM 현상들의 신호들, EM 복사들(radiations)
전자기 결합: 매체간의 EM 에너지 전달
전자기 센싱: EM 장/회로에서 유전체/도체의 양/위치 변화의 감지 및 정량화를 허용함
인체 관련:
손가락(D): 손의 손가락
손가락 1(D1): 엄지, 손의 제1 손가락(1st digit or 1st finger)
손가락들 2-5(D2-5): 제2, 제3, 제4 및 제5 손가락들
손가락사이(I): 손의 손가락사이 영역
손가락사이들 1-4(I1-4): 제1, 제2, 제3 및 제4 손가락사이들
피부(S): 임의의 인체 조직(피부, 손톱, ??)
센싱 유닛들:
센싱 유닛: EM 센서의 부분, 이하 SU라고 참조됨
손가락 끝 센싱 유닛(FU): 손가락의 끝에 착용됨
비-손가락 끝 센싱 유닛: 손가락의 끝에 착용되지 않고, 신체-접촉 센싱 유닛들 또는 도체-접촉 센싱 유닛들일 수 있음
신체-접촉 센싱 유닛(BU): 인체 조직과 터칭 접촉
도체-접촉 센싱 유닛(CU): 인체 조직을 터칭하지 않음
센싱 세트들:
손가락 끝 세트(FS): 다양한 손가락 끝 SU들을 통합함
손가락 1 상의 손가락 끝 세트(FS1): 엄지에 착용된 손가락 끝 세트
비-손가락 끝 세트: 다양한 비-손가락 끝 SU들을 통합하고, 손가락 세트들 또는 손가락사이 세트들일 수 있음
손가락 세트(DS): 손가락에 착용된 비-손가락 끝 세트
손가락사이 세트(IS): 손가락사이에 착용된 비-손가락 끝 세트
손가락 끝-세트 지지대(FSS): 비-손가락 끝 세트의 지지대, 손가락들 1-5에 착용된 경우 FSS1-5
사용자 입력들 관련:
사용자-입력 제스처: 손가락들/손 위치들/움직임들
코드(chord): 손가락들/손-부분들/손 정적 위치들 또는 정적 제스처
동적 제스처: 손가락들/손-부분들/손 움직임들(정적 제스처 아님)
접촉 타입들:
손가락 끝-피부 접촉(F-S): 손가락 끝 세트 및 인제 조직간 접촉
비-손가락 끝 세트 접촉(N-N): 비-손가락 끝 세트들의 일부들이 그들 간에 또는 인접한 세트들/피부와 접촉
손가락 끝-비-손가락 끝 접촉(F-N): 손가락 끝 세트들 및 비-손가락 끝 세트들간 접촉
연결들:
신호들/데이터 연결 유닛(SC): 센싱 유닛들 - 처리 유닛들 연결
데이터-입력들 연결 유닛(IC): 장치 - 클라이언트 디바이스(들) 연결
에너지-연결 유닛(EC): 에너지 전력의 장치로의 연결
그 밖에:
처리 유닛들: 연산 능력(computing power)이 있는 컴포넌트들
에너지 유닛들: 에너지 전력이 있는 컴포넌트들
전도성 단자: 전도성 물질로 만들어진, 임의의 형상
보조 컴포넌트(AUX): 임의의 보조 요소들
브리지(B): SU들의 세트들을 물리적으로 조인시킴
팔찌(BR): 장치 요소들의 홀더, 손목에 착용됨
클라이언트 디바이스(CD): 장치에 의해 생성된 데이터-입력들을 수신함
피부 터치패드(STP): 손가락 끝 SU들에 의해 정적 또는 동적 접촉들이 실행되는 촉각 패드들로서의 역할을 하도록 구성 가능한 손 피부 영역
절연/차폐 컴포넌트(IN): EM 복사 유도, EM 결합 제어
측면 회전 조정기(LRA): SU들 세트 지지대의 상부에서 착용 조정
상단 회전 조정기(TRA): SU들 세트 지지대의 측면에서 착용 조정
가동 조인트(MJ): 컴포넌트들간 회전을 용이하게 함
비-손가락 끝-세트 접촉 디텍터(NND): N-N접촉들의 감지를 용이하게 함
경로(PA): 손가락 끝 SU 움직임의 가상 경로
고리 요소(RE): 고리형 지지 컴포넌트
CD: 클라이언트 디바이스
IC: 연결 유닛
D1: 엄지 FS1: 손가락 끝 세트
D1: 엄지 FS1: 손가락 끝 세트
Claims (16)
- 전자 또는 컴퓨팅 클라이언트 디바이스에 데이터-입력을 인가하기 위한 데이터- 입력 장치에 있어서,
상기 데이터-입력 장치는 사용자에 의해 오직 하나의 단일 손(hand)에만 착용되도록 구성되고,
상기 데이터-입력들은 사용자-입력 제스처들을 읽고 해석한 것으로부터 야기되고;
상기 사용자-입력 제스처들은 서로 상대적인(relative to each other), 상기 손의 손가락들(digits), 다른 부분들 및 상기 손에 착용된 상기 데이터-입력 장치의 컴포넌트들(components)간의 위치들 및 움직임들로 구성되고;
상기 사용자-입력 제스처들을 읽고 해석하는 것은 전자기 센싱을 통해 획득되고;
상기 장치의 전자기 센싱은 상기 손의 특정 스팟들/영역들에/주위에 배치되도록 구성된 센싱 유닛들에 의해 수행되고;
상기 데이터-입력 장치는:
- 상기 데이터-입력 장치에 의해 이용되는 에너지를 제공하기 위한 적어도 하나의 에너지 유닛;
- 엄지에 착용되는 적어도 하나의 손가락 끝(fingertip) 센싱 유닛;
- 인체 조직과 닿는 전도성 단자(들)를 가지는, 손가락 사이 또는 상기 엄지가 아닌 손가락에 착용되고, 전자기 결합(coupling)을 센싱하도록 구성된 적어도 하나의 신체-접촉 센싱 유닛;
- 센싱 유닛들에 의해 센싱된 전자기 결합으로부터의 정보를 처리하고(process), 상기 클라이언트 디바이스에 전송될 데이터-입력들을 생성하기 위한 적어도 하나의 처리(processing) 유닛;
- 전력을 에너지 유닛들로부터 상기 데이터-입력 장치의 다른 컴포넌트들로 (무선으로 또는 케이블을 통해) 전달하기 위한 적어도 하나의 에너지 연결 유닛;
- 센싱 유닛들을 처리 유닛들과 (무선으로 또는 케이블을 통해) 연결하기 위한 적어도 하나의 신호들/데이터 연결 유닛; 및
- 처리 유닛들을 상기 클라이언트 디바이스와 (무선으로 또는 케이블을 통해) 연결하기 위한 적어도 하나의 데이터-입력들 연결 유닛
을 포함하고,
손가락 끝 센싱 유닛 각각은,
- 인체 조직과 직접 접촉하지 않도록 구성된 적어도 하나의 외부 지향(outwards-oriented) 전도성 단자(들);
- 절연 및/또는 전자기 차폐 수단; 및
- 상기 손가락 끝 센싱 유닛을 고정 및 지지하고 상기 손가락 끝 센싱 유닛의 전체 또는 일부의 제거할 수 있는 부착을 보장하는 고정(fixation) 수단;
을 더 포함하며,
2개 이상의 손가락 끝 센싱 유닛들이 같은 손가락 또는 다른 손가락들에 착용될 때, 상기 손가락 끝 센싱 유닛들에 의해 이용되는 전자기 신호들이 사용자-입력 제스처들에 참여할 때 개별 손가락 끝 센싱 유닛의 각각의 고유한 식별을 가능하도록 하고, 상기 손가락 끝 센싱 유닛들과 다른 센싱 유닛들 간의 동시 다중 채널(multi-channeled) 전자기 결합을 용이하게 하도록 다른 주파수들에서 및/또는 다른 특성으로 생성되는,
데이터-입력 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 데이터-입력 장치는 손가락 사이 또는 상기 엄지가 아닌 손가락에 착용되고, 비-손가락 끝 센싱 유닛(not-fingertip sensing unit)(들)이라고 참조되는, 손가락 끝들에 착용되지 않는 하나 이상의 추가적인 센싱 유닛(들)을 더 포함하고;
상기 추가적인 비-손가락 끝 센싱 유닛(들)은:
- 제1항에 기재된 신체-접촉 센싱 유닛들; 및/또는
- 인체 조직과 닿지 않는 외부 지향 전도성 단자(들)가 있고, 전혀 없거나 가변적인 양의 공기가 유전체로서의 역할을 하는 전자기 결합을 센싱하도록 구성된 도체-접촉 센싱 유닛들인,
데이터-입력 장치.
- 제2항에 있어서,
도체-접촉 센싱 유닛들의 전도성 단자들은 손가락들의 근위 분절의 볼라(volar) 및/또는 방사상(radial) 사이드(side)의 옆에(by) 배치되도록 구성된,
데이터-입력 장치.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
신체-접촉 센싱 유닛 각각은:
- 신체 조직과 닿도록 구성된 적어도 하나의 전도성 단자(들),
- 절연 및/또는 전자기 차폐 수단, 및
- 상기 신체-접촉 센싱 유닛을 고정 및 지지하고 상기 신체-접촉 센싱 유닛의 전체 또는 일부의 제거할 수 있는 부착을 보장하는 고정 수단
을 포함하고,
도체-접촉 센싱 유닛 각각은:
- 신체 조직과 닿지 않도록 구성된 적어도 하나의 전도성 단자(들),
- 절연 및/또는 전자기 차폐 수단, 및
- 상기 도체-접촉 센싱 유닛을 고정 및 지지하고 상기 도체-접촉 센싱 유닛의 전체 또는 일부의 제거할 수 있는 부착을 보장하는 고정 수단
을 포함하는,
데이터-입력 장치.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
하나 이상의 손가락 끝 센싱 유닛들이 같은 손가락에 착용될 때, 상기 손가락 끝 센싱 유닛(들)이 공통 지지대(common support)를 가지는 요소들의 세트로 통합되고 - 상기 요소들의 세트는 손가락 끝 세트로 참조됨 -; 및/또는
하나 이상의 비- 손가락 끝 센싱 유닛들이 같은 손가락에 착용될 때, 상기 비-손가락 끝 센싱 유닛(들)이 공통 지지대를 가지는 요소들의 세트로 통합되는 - 상기 요소들의 세트는 손가락 세트로 참조됨 -; 및/또는
하나 이상의 비-손가락 끝 센싱 유닛들이 같은 손가락 사이(interdigit)에 착용될 때, 상기 비-손가락 끝 센싱 유닛(들)이 공통 지지대를 가지는 요소들의 세트로 통합되는 - 상기 요소들의 세트는 손가락 사이 세트로 참조됨 -,
데이터-입력 장치.
- 제5항에 있어서,
손가락 끝 세트들의 지지대들은 이하의 구성들(configurations):
- 손가락의 손가락 끝 및/또는 상기 손가락의 피부 표면의 다른 부분들을 완전히/부분적으로 덮거나 감싸도록 상기 손가락에 착용되도록 구성된 후드형 요소;
- 손가락의 피부 표면을 부분적으로 덮거나 가리도록 상기 손가락에 착용되도록 구성된 완전히/부분적으로 원형인 고리형 요소- 상기 고리형 요소는 상기 고리형 요소에 부착되고 상기 손가락의 손가락 끝을 완전히/부분적으로 덮거나 감싸도록 상기 손가락 상에(on) 착용되거나 손가락 위로(over) 착용되도록 구성된 후드형 요소를 포함함 -;
- 사용자의 손톱에 고정되어 부착되는 작은 보조 컴포넌트와/로부터 쉬운 결합(engagement)/분리(disengagement)를 가능하게 하는 부착 메커니즘 등(or the like);
- 상기 사용자의 손톱을 보완, 연장 또는 교체하고, 상기 적어도 하나의 손가락 끝 센싱 유닛을 통합하는 인조 손톱;
- 상기 손가락 끝 센싱 유닛(들)의 외부 지향 전도성 단자들이 바깥쪽을 향하고 상기 피부 밖으로 튀어나오게 두는, 상기 사용자의 손가락 끝의 상기 인체 조직 내부의 상기 적어도 하나의 손가락 끝 센싱 유닛의 부분 임플란트; 및
이하의 조합들 중 어느 하나:
- 상기 후드형 요소와 결합된 상기 원형인 고리형 요소;
- 상기 손톱 부착 메커니즘 등(or the like)과 결합된 상기 원형인 고리형 요소;
- 상기 인조 손톱과 결합된 상기 원형인 고리형 요소; 및
- 상기 부분 임플란트와 결합된 상기 원형인 고리형 요소
중 어느 하나를 제공하는(present),
데이터-입력 장치.
- 제5항에 있어서,
손가락 세트들의 지지대들은,
손가락의 근위 분절들(proximal segments)에 착용되도록 구성된 완전히/부분적으로 원형인 고리형 요소의 형상(shape)을 제공하는,
데이터-입력 장치.
- 제7항에 있어서,
손가락 세트들의 지지대들은,
지지되는 비-손가락 끝 센싱 유닛들의 특정 착용/동작 위치들로의 회전 및/또는 병진 조정(adjusting)을 허용하기 위한 조정 컴포넌트들/적응들(adaptations)을 제공하는,
데이터-입력 장치.
- 제5항에 있어서,
손가락 사이 세트들의 지지대들은,
상기 손가락 사이에 착용되도록 구성된 후크형 형상, 및 상기 손가락 사이에 인접한 손가락들의 근위 분절들에 착용되도록 구성된 두 개의 부분적으로 원형인 고리형 형상들의 조합을 포함하는 형상을 제공하는,
데이터-입력 장치.
- 제9항에 있어서,
손가락 사이 세트들의 지지대들은,
상기 지지대의 두 부분들 간의 관절 연결(articulated connection)을 허용하기 위한 가동(movable) 조인트 - 상기 가동 조인트는, 상기 가동 조인트를 통해 상기 지지대의 두 연결된 부분들이 연결되도록 유지하면서, 상기 지지대의 상기 연결된 부분들의 서로로부터의 분리를 유도하도록 및/또는 근접을 피하도록 구성됨 - 를 포함하는,
데이터-입력 장치.
- 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 손가락 세트 또는 하나의 손가락 사이 세트는, 상기 적어도 하나의 세트의 개입 또는 손가락 끝 센싱 유닛들의 개입 없이 닿는(touching) 접촉들을 감지(detects)하는 비-손가락 끝 세트 접촉 디텍터(detector)를 포함하는,
데이터-입력 장치.
- 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
인접한 손가락 또는 손가락 사이 세트들은 플렉시블 브리징(bridging) 요소들에 의해 서로 연결되는,
데이터-입력 장치.
- 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 손의 손목에 착용되고 상기 데이터-입력 장치의 상기 컴포넌트들의 전체 또는 일부의 임시적인 호스팅을 용이하게 하도록 구성된 팔찌-타입 컴포넌트
를 더 포함하는,
데이터-입력 장치.
- 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
신체-접촉 센싱 유닛들은 개수가 적어도 두 개이고, 다른 손가락들에 착용되는, 및 프로세싱 유닛들은 상기 손의 피부의 구분된(delimited) 표면을 터치패드들 - 상기 터치패드들에서 포인터로서의 역할을 하는 손가락 끝 세트를 포지셔닝 및/또는 슬라이딩하는 것으로 구성된 동적 제스처들이 클라이언트-디바이스를 위한 데이터-입력들의 동적 변형들로 변환됨 - 로서 이용하는 것을 가능하게 하도록 구성되는,
데이터-입력 장치.
- 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 데이터-입력 장치는,
- 상기 엄지가 아닌 손가락들에 착용되는 하나 이상의 추가적인 손가락 끝 센싱 유닛(들), 및/또는
- 상기 엄지에 착용되는 하나 이상의 추가적인 비-손가락 끝 센싱 유닛(들)
을 더 포함하는,
데이터-입력 장치.
- 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
하나 이상의 신체-접촉 센싱 유닛들이 같은 손가락에 착용될 때,
상기 신체-접촉 센싱 유닛(들)이 상기 사용자의 손가락의 상기 인체 조직 내부의 상기 신체-접촉 센싱 유닛(들)의 전체 임플란트로 구성된 제거 불가능한 비-손가락 끝 세트 지지대 - 상기 지지대는 상기 신체-접촉 센싱 유닛(들)을 완전히 상기 피부 아래에 및 상기 인체 조직과 접촉하도록 둠 - 에 의해 지지되고 상기 손가락에 부착되는,
데이터-입력 장치.
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