WO2020076030A1 - 입력장치 - Google Patents

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WO2020076030A1
WO2020076030A1 PCT/KR2019/013108 KR2019013108W WO2020076030A1 WO 2020076030 A1 WO2020076030 A1 WO 2020076030A1 KR 2019013108 W KR2019013108 W KR 2019013108W WO 2020076030 A1 WO2020076030 A1 WO 2020076030A1
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WO
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key
input
finger
input device
keys
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Application number
PCT/KR2019/013108
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English (en)
French (fr)
Inventor
한결
Original Assignee
문림 유한책임회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/02—Input arrangements using manually operated switches, e.g. using keyboards or dials

Definitions

  • the present invention relates to an input device, in particular, by adopting an input method that conforms to the anatomical shape and structure of the hand, it minimizes the possibility of fatigue and pathological phenomena due to long-term use, and enables input with high user convenience and productivity. It relates to an input device.
  • the natural posture of the lower arm is a posture without 'supination' or 'pronation'.
  • the thumb points outward (right), in the maximum 'outside' the thumb points outward (right), and in the maximum 'outside' the thumb points inside (left).
  • This symptom is often called "tennis elbow" because it often appears in tennis players.
  • the lower arm has two long bones, the ulna and the radius, respectively. One end of the two bones meets the humerus, the upper arm bone, and the other end meets the eight bone masses, the carpals.
  • the median nerve is connected to the four fingers from the thumb to the ring finger. For this reason, when the long side of the wrist is pressed, the carpal canal is pressed and the median nerve is pressed, causing pain, numbness and numbness in four fingers. This is called 'carpal tunnel syndrome' or carpal tunnel syndrome (CTS).
  • CTS carpal tunnel syndrome
  • the second to fifth palmar bones are in the palm, supporting the palm, and the first palmar bone is the root of the thumb.
  • the ribs extend from the same place but are not parallel.
  • the thumb's lower back bone extends at an angle of about 45 degrees from the extending angle of the sternal and nostrils, and the gap increases as the other lower back bones are further away from the body.
  • the metacarpophalangeal joint the joint between the tongue and finger bones, can do up and down movements, ie flexion and extension, and left and right movements, such as abduction and adduction. can do.
  • the range of left and right movements is narrow, so anatomically, the angle of 0 ° to 20 ° is viewed as the normal range. Also, this is the only joint that can move left and right on the finger.
  • the interphalangeal joint the joint in the finger, cannot move left and right at all.
  • the length of each finger bone is also significantly different.
  • the thumb is relatively free to move.
  • the other palmar bones are not independent because they are in the same palm, while the palmar bones of the thumb are not in the palms and can be moved separately.
  • more muscles are connected to the movements of the lower back and thumb joints, so movement is large and free, and abduction and pronation can be performed at a wider angle without much pain.
  • the thumb is also the only finger that can be 'facing'. That is, it can move in the opposite direction to other fingers. For this reason, the human hand can move the thumb and other fingers to face each other, such as a 'pinch' to lift an object.
  • the natural angle of the thumb is closer to that of other fingers. For example, when you reach out with your right hand in a handshake position, your palm bends to the left when you look at the left and bends your other fingers, but your thumb bends down.
  • the movements of the other four fingers are not independent because the tendons and ligaments inside the skin tie the fingers together. Since the flexor tendons of the four fingers are connected to each other, it is difficult not to bend the other finger while bending only one finger.
  • the muscles must be contracted so that the fourth finger, the ring finger, can be unfolded.
  • the index finger, the second finger, and the other finger, the other finger, are also connected to other muscles, so they can move a little more independently, but still cannot achieve maximum flexion or extension while holding the other finger.
  • the arc is drawn with the radius of the bone as the center of the joint.
  • the shape of the input device does not conform to the movable range of the finger, unnatural posture or unnecessary motion frequently occurs in the process of using the input device.
  • (1) 'Handshake posture' is the natural posture of the lower arm.
  • the thumb can be face to face. Movement direction is different from other fingers.
  • a known input device such as a keyboard has not been designed in consideration of medical problems identified from the anatomical structure of the hand, and has caused various pathologies as described above.
  • the first problem is that, for example, when looking at a known keyboard, when placing the hand in the basic position, about 50 percent of the keys are out of reach of the fingers, and the user can lift the hand to press it.
  • a coordinate input device such as a mouse or touch pad.
  • the second problem is closely related to the first. Since the relative position of the finger is also restricted while the palm is fixed, a human can perform input activities without focusing on the display device without looking at the input device.
  • the typewriter of the public notice was developed to allow only uppercase letters to be entered, and later, it was improved to allow input of lowercase letters.
  • To enter uppercase letters while entering lowercase letters press the Shift key.
  • Case-insensitive input was implemented through 'key combination' of pressing the desired key while pressing. Without a 'key combination', the typewriter would have to install 52 keys, which is twice the 26 characters for entering the uppercase and lowercase letters of the alphabet.
  • modifier keys such as Control (Ctrl), Alt (Alt), and Shift (Shift) are called modifier keys.
  • modifier keys are keys that modify the behavior of other keys. The user can make special input by holding down the modifier key and pressing the normal key.
  • the modifier key must be arranged to operate independently of the other finger and to be pressed with a finger having no problem in combination operation with the other finger, and only such a finger is a thumb.
  • US 6,031,469 which correctly recognizes this and places all modifier keys on the thumb.
  • the prior art also has limitations that could not solve the other medical problems.
  • the present invention has been devised to solve the problems of the prior art, and its object is to propose a structure of a new input device that solves a known medical problem through anatomical research on the hand.
  • the input device includes: a first input unit having a key arrangement surface in which a plurality of key rows are arranged in a lateral direction, and a plurality of key arrangement surfaces are arranged in a longitudinal direction; And a second input unit having one or more keys on the upper surface.
  • the key arrangement surface of the first input unit forms a curved shape inward by arranging the keys of the key row in a curved shape, and at least a portion of the bottom surface of the second input unit is directed toward the curved space of the key arrangement surface. It has a protruding structure.
  • the virtual surface extending in the longitudinal direction of the key arrangement surface has a structure in contact with the bottom surface of the second input unit.
  • At least one pair of key columns among the key columns of the first input unit has different curvatures, or different distances from the key array surface, or positions or key arrangements in which key arrangement starts in the lateral direction
  • the end position may be configured differently.
  • the difference in the number of keys included in at least one pair of key columns among the key columns of the first input unit may be 2 or more, and it is preferable that the number of keys in the bottom row in the longitudinal direction is the smallest among all the key columns. Do.
  • At least one pair of key columns among the key columns of the first input unit is arranged to be inclined at a predetermined angle with respect to at least two axes among virtual x, y, and z axes in space.
  • the key arrangement surface of the first input unit may have a shape orthogonal to the bottom surface on which the input device is placed, but may also have a shape inclined at a predetermined angle with the bottom surface.
  • the second input unit includes a pair of key sequences each having one or more keys, and the pair of key rows are preferably inclined to each other by a predetermined angle.
  • a cradle to one side of the first input unit may be further provided, and a recessed portion is formed on the upper surface of the cradle along one side direction.
  • the cross-sectional area of the recessed cross-section of the mounting portion may have a shape that becomes smaller toward the direction of the first input portion.
  • the key for the thumb is on the top side, and the other keys are on the side, so the hand is mounted in a handshake position and the palm is facing the side, not the bottom.
  • the device can be used naturally and comfortably in the state.
  • the input device of the present invention does not require left and right movement on the fingers from the second to the fifth from which the left and right movements are limited and the range of abduction and civil war is narrow, and the user presses the modifier keys with the thumb, which makes it unnatural for key combination input. There is no need to twist or break the wrist or force the ligament between your fingers. Since the hand is placed in a natural position and only the natural movement of the finger is used, the risk of pathological symptoms, such as hayitis and tendonitis, frequently occurring in a hand-intensive occupation group, can be reduced.
  • the wide range of motion of the thumb can be utilized, and in addition to the modifier keys included in the known keyboard, other modifier keys can be added, thereby greatly increasing the number of key combinations, thereby leaving the hand in a comfortable hand posture. You can digest various inputs required by complex systems without having to.
  • the coordinate input device is disposed where the thumb touches, it is possible to prevent the attention of the operator from being broken by solving the problem of having to release the hand while moving between the keyboard and the coordinate input device.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an input device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a perspective view showing a state of use of the input device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a range of finger movements in the first input unit.
  • FIG. 4 is a view showing the position of the fingertips when the fingers are bent and released.
  • 5 to 7 are views each showing an input device according to an embodiment of the present invention in different directions.
  • FIG. 8 is a perspective view showing an input device according to this embodiment of the present invention.
  • the input device illustrated in FIG. 1 is a view illustrating an input device for a right hand.
  • the present invention consists of a pair for the left hand and the right hand, as shown in FIG. 2.
  • the input device 100 includes first input units 110 and 110 'and second input units 120 and 120', respectively.
  • the key arrangement surfaces 115 of the first input units 110 and 110 ' are each provided with a plurality of key columns 111, 112, 113, and 114 in which a plurality of keys are successively arranged.
  • the plurality of key rows (111, 112, 113, 114) has a shape in which a plurality of spaced apart or adjacently stacked at a predetermined distance in the longitudinal direction.
  • the second input units 120 and 120 ′ are provided with one or more keys on the upper surface, and a bottom surface on which the key is not provided is formed on the opposite side of the upper surface.
  • the first input units 110 and 110 'and the second input units 120 and 120' may be integrally assembled, or some parts may be integrally injected from the beginning to be fixed without being separated from each other.
  • the virtual surface extending the key arrangement surface 115 in the longitudinal direction is a structure that contacts the bottom surfaces of the second input units 120 and 120 '.
  • the first input units 110 and 110 ′ are portions where the index finger, middle finger, ring finger, and possession other than the thumb are located, and the second input units 120 and 120 ′ are portions where the thumb is located. .
  • the user can detect, stop, and ring the hands of both hands.
  • the second input unit 120 corresponding to the upper end of the joint between the fingers 'bones of the index finger, in a state in which the possession touches an arbitrary position on the first input units 110, 110' and the key columns 111, 112, 113, and 114. , 120 ') Can be comfortably placed on the top surface.
  • the user's both hands can maintain a natural posture with minimal muscle tension while the four fingers except for the thumb are naturally bent and the thumb is raised over the joint between the index finger's fingers. It is possible to maintain a natural posture when the hand is lightly placed on the input device according to the present invention.
  • both hands of the user can maintain a neutral posture without applying force to the veterinary muscle without 'outside' or 'inside'.
  • the user does not move the arm or wrist, but extends or bends the index finger, middle finger, ring finger, and other hand, respectively, except for the thumb, and then the desired key on the key columns 111, 112, 113, and 114 of the first input unit 110, 110 '. Press to enter.
  • the first input units 110, 110 have four key columns 111, 112, 113, and 114, and the key columns 111, 112, 113, 114 correspond to detection, middle finger, ring finger, and possession. do.
  • the keys of the key columns 111, 112, 113, and 114 are arranged in correspondence with the range of operation of the detection, middle finger, ring finger, and possession.
  • the user may press and input a desired key on the key columns 111, 112, 113, and 114 through the left and right movements of the index finger, middle finger, ring finger, and possession, except for the thumb, that is, bending or unfolding without abduction and pronation. .
  • the following structures are further adopted so that the four key columns 111, 112, 113, and 114 of the first input units 110, 110 'can be input while maintaining a natural posture while excluding unnatural movements. can do.
  • the key columns 111, 112, 113, and 114 of the first input units 110, 110 ' may be configured to have different curvatures.
  • each key column 111, 112, 113 and 114 of the first input units 110 and 110 ′ may be configured differently.
  • a start position or an end position of each key column 111, 112, 113, and 114 of the first input units 110 and 110 ′ may be configured differently.
  • the above design may be applied simultaneously or all may be applied, or may be applied to all four key columns 111, 112, 113, 114, or any one or more pair of key columns.
  • This design takes into account that the range of motion of the four fingers except the thumb and the length of the finger bones are different.
  • the range of motion of the finger is generally curved when the finger is bent.
  • the bent finger joints are bent together with the intercranial joints when bending the fingers, so the trajectories drawn by the tips of the four fingers except the thumb arcs with different curvatures. Will draw.
  • the key columns 111, 112, 113, and 114 of the first input units 110, 110 ' are configured to correspond to the curvatures of the corresponding fingers so that each key is generally located on the trajectory of the corresponding fingertip. do.
  • FIG. 4 shows a state in which the four-fingered joints of the four fingers except for the thumb are generally bent, and the right side shows a state in which all the fingers including the thumb are stretched.
  • the tip of the lower body reaches the extended position by a distance corresponding to l 1 in the wrist direction based on the index finger in the state where the joint between the fingers is bent, and the tip of the middle finger is l It will stay at a position shorter than the distance corresponding to 2 .
  • the end of the middle finger is extended from the wrist position to a distance corresponding to l 4 from the wrist position based on the index finger, and the end of the finger is based on the index finger. It can be seen that it is shorter by a distance corresponding to l 3 in the direction.
  • the key closest to the direction of the cradle 130, 130' is the starting position, and the most distant key is ended.
  • the starting positions of the four key rows 111, 112, 113, and 114 correspond to the positions of each finger tip in the state in which the left finger in FIG. 4 is bent, and the ending position is the right finger in FIG. It can be seen that it corresponds to the end position of each finger in the state.
  • the starting and ending positions of the four key sequences 111, 112, 113, and 114 can be determined based on the position of each finger tip when the four fingers except the thumb are opened or bent.
  • each key row 111, 112, 113, and 114 is designed to be placed on the trajectory of each fingertip when the user extends or bends four fingers excluding the thumb with both hands mounted.
  • Each key column 111, 112, 113, 114 of the first input units 110, 110 'as shown in FIG. 5 corresponds to a finger that opens when a finger is bent and unfolded as described above. It may be configured such that the gap between (111, 112, 113, 114) gradually increases.
  • each key column (111, 112, 113, 114) of the first input unit (110, 110 ') the spacing of each adjacent key column (111, 112, 113, 114) is the narrowest state
  • the spacing of each adjacent key column (111, 112, 113, 114) is the widest.
  • each finger is bent as shown in FIG.
  • the arcs drawn by the tips of the fingers are not parallel to each other.
  • each key column (111, 112, 113, 114) of the first input unit (110, 110 ') is inclined by a predetermined angle relative to at least two of the virtual x, y, z axes set in space. It may be a jean shape.
  • At least one pair of key strings among the key columns 111, 112, 113, and 114 of the first input units 110, 110 ' is respectively associated with at least two axes among the virtual x, y, and z axes. It can be arranged to tilt within a predetermined angle by rotating within about 5 degrees in parallel.
  • a combination of at least one pair of each of the key columns 111, 112, 113, and 114 of the first input units 110, 110 ' may be configured such that the number of keys included in each other is different. More specifically, the number of keys included in the lowest key column 114 can be made smaller than the number of keys included in the other key columns 111, 112, and 113.
  • the number of keys that a user with general physical condition can enter without a typo with the smallest finger is the number of keys that a user with general physical condition can enter without a typo with the smallest finger.
  • the allocation of 4 keys to the possession and the allocation of 5 or 6 to each of the fingers is the most in view of the finger's range of movement. natural.
  • the key string 114 input by the owner arranges four keys, and the key strings 111, 112, and 113 input by other fingers are five or six keys. It is preferred to arrange.
  • the key arrangement surfaces 115 of the first input units 110 and 110 ' may be designed to be orthogonal to the bottom surface on which the input device is placed, so that they can be in a handshake position when used, but the user can maintain a handshake position by tilting slightly inward. It is desirable to allow the user to use the hand comfortably.
  • the key arrangement surfaces 115 of the first input units 110 and 110 ' are inclined at an angle of 40 ° or more and less than 90 ° with the bottom surface on which the input device is placed, so that the hands can be comfortably mounted while maintaining a natural posture. It can minimize fatigue when used for a long time.
  • a pair of key rows 121 and 122 each having one or more keys may be provided on the second input units 120 and 120 ′, respectively.
  • the pair of key rows 121 and 122 may be configured to be inclined at a predetermined angle with each other.
  • the key rows 121 and 122 are arranged in a pair, since the thumb has a narrow range of motion between the interosseous joints and a short length from the interdigital joint to the tip of the finger.
  • Modifier keys may be preferably disposed in the key columns 121 and 122 of the second input units 120 and 120 '. Accordingly, various inputs can be performed in combination with other keys of the first input units 110 and 110 '.
  • cradles 130 and 130 ′ for placing a user's hand at one position of the first input units 110 and 110 ′ may be further provided.
  • the cradle (130, 130 ') may be preferably formed integrally with the first input unit (110, 110'), but may be configured as a separate independent member.
  • the cradle (130, 130 ') is provided with a mounting portion 131 recessed on the upper surface.
  • the recessed mounting portion 131 corresponds to a space in which a user can place a hand.
  • the recessed cross section of the mounting portion 131 increases in cross-sectional area toward the first input units 110 and 110 '. It can be designed to be small.
  • the palmar portion of the lower body can be more stably seated on the mounting portion 131, and in particular, when the key is input, the position of the lower wrist joint of the lower body can be held well so as not to swing back and forth.
  • the recessed cross-section of the mounting unit 131 is designed with some margin to allow the wrist bone and the wrist joint to move freely.
  • the upper end portion of the mounting portion 131 is a predetermined distance from the starting position of each key column 111, 112, 113, 114 of the first input units 110, 110 ′. It is desirable to be spaced apart.
  • the user can input the index finger, the middle finger, the ring finger, and the other hand, without excessively bending the finger joint of the index finger, while the hand is gently placed on the mounting portion 131 without bending or bending the joint between the fingers. .
  • coordinate input means 140 and 140 ′ may be further provided to one side of the first input units 110 and 110 ′.
  • the coordinate input means 140 and 140 ' may be a mouse, a track ball, a touch pad, or a variety of input means equivalent thereto, and is preferably disposed within a range of movement of the user's thumb.
  • the coordinate input means (140, 140 ') is provided on one side of the first input unit (110, 110'), this is only an example, the position of the coordinate input means (140, 140 ') is
  • the second input units 120 and 120 ' may be provided at various positions, such as side surfaces.
  • Figure 8 shows an input device according to another embodiment of the present invention.
  • the positions of the second input unit 120 and the coordinate input means 140 are reversed as compared to the embodiment described above.
  • the shape and structure of the first input unit 110 and the cradle 130 are roughly the same, but at least some sections of the bottom surface of the coordinate input means 140 are curved on the key arrangement surface 115 of the first input unit 100. It is arranged to protrude in the space direction, the second input unit 120 is provided with a bias in the opposite direction of the first input unit 110 with respect to the coordinate input means 140.
  • the thumb can be positioned naturally in the coordinate input means 140.
  • the coordinate input means 140 may be a track ball, a track point or a touch pad, etc., which can be operated with a thumb slightly pushed to manipulate the position of the cursor.
  • the second input unit 120 includes only one key 121, but it is natural that one or more key strings may be provided as an example.
  • FIG. 8 shows only the right portion of the pair of left and right input devices 100, and the left portion having the same symmetrical structure also has the same technical characteristics as described above.

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Abstract

입력장치가 개시된다. 본 발명에 의한 입력장치는 손의 해부학적 형상 및 구조에 부합하는 입력방식을 채택함으로써 장시간 사용에 따른 피로와 병리적 현상의 가능성을 최소화하기 위한 것으로, 횡방향으로 다수의 키가 연이어 배열되는 키 열이 종방향으로 다수개 배치되는 키 배열면을 구비하는 제1 입력부; 및 상면에 하나 이상의 키가 구비되는 제2 입력부를 구비한다. 이때, 제1 입력부의 키 배열면은 적어도 하나 이상의 키 열의 키들이 곡면상으로 배열됨으로써 내측으로 만곡된 형상을 이루며, 상기 제2 입력부 저면의 적어도 일부 구간이 상기 키 배열면의 만곡된 공간 내측으로 돌출되는 구조를 갖는다.

Description

입력장치
본 발명은 입력장치에 관한 것으로 특히, 손의 해부학적 형상 및 구조에 부합하는 입력방식을 채택함으로써 장시간 사용에 따른 피로와 병리적 현상의 가능성을 최소화하고, 높은 사용자 편의성과 생산성으로 입력을 할 수 있는 입력장치에 관한 것이다.
인간의 손의 사용 과정에서 발생하는 다양한 병리적 현상에 대한 의학적 연구가 진행된 바 있다.
인체에서 손을 포함하는 아래팔에는 해부학적으로 자연스러운 자세(natural position)로 불리는 자세가 존재한다.
아래팔의 자연스러운 자세란 '회외(supination)' 또는 '회내(pronation)'가 없는 자세이다.
인간의 오른팔을 앞으로 뻗었을 때 팔꿈치 관절을 감싸는 근육이 아래팔을 회전시킬 수 있다.
아래팔의 최대 '회외'에서는 엄지가 바깥쪽(오른쪽)을 가리키며, 최대 '회외'에서는 엄지가 바깥쪽(오른쪽)을 가리키며, 최대 '회내'에서는 엄지가 안쪽(왼쪽)을 가리키게 된다.
수의근에 힘을 가하지 않은 중립 자세에서는 엄지가 위를 가리킨다. 이 자세가 팔과 어깨에 가장 부담이 없는 자세이며, 악수 자세(handshake position)로도 불린다.
그런데, 반복적이거나 오랫동안 지속된 회내는 단요측수근신근(extensor carpi radialis brevis)의 조직에 찢어짐을 유발할 수 있으며, 이 찢어짐이 팔꿈치 관절 힘줄에 발생하는 염증인 상과염(lateral epicondylitis)의 원인이 된다.
이 증상은 테니스를 즐기는 사람들에게 자주 나타나기 때문에 '테니스 엘보'라고 불리기도 한다.
아래팔에는 두 개의 긴 뼈가 있는데, 각각 자뼈(ulna)와 노뼈(radius)이다. 이 두 뼈의 한쪽 끝은 상완의 뼈인 위팔뼈(humerus)와 만나고, 반대쪽 끝은 여덟 개의 뼈 덩어리인 손목뼈(carpal)들과 만난다.
손목뼈 중 네 개를 몸쪽손목뼈(proximal row), 다른 네 개를 먼쪽손목뼈(distal row)로 구분한다.
이 뼈들은 배측면(dorsal)에 있기 때문에 손등 쪽에서 손목뼈를 만질 수 있고, 반대편인 장측면(palmar)으로는 굴근지대(flexor retinaculum)라는 인대가 있다.
손목뼈와 인대 사이에 수근관(carpal tunnel)이 있고, 이 관 속으로 정중신경(median nerve)이 통과한다.
정중신경은 엄지부터 약지까지 네 손가락과 연결되어 있다. 이 때문에 손목의 장측면이 눌리면 수근관이 눌리고 정중신경이 눌려서 네 손가락에 통증, 무감각, 저림 등을 유발하게 되는데 이를 '수근관 증후군' 또는 손목 터널 증후군'(carpal tunnel syndrome; CTS)이라 한다.
이것은 일반적인 자판을 사용할 때 흔히 나타날 수 있는 증상이다. 이는 중력이 사용자의 손바닥면을 탁상 쪽으로 누르기 때문이다.
손목뼈로부터 뻗어나가는 다섯 개의 '손허리뼈'(metacarpal)가 있다. 둘째부터 다섯째까지의 손허리뼈는 손바닥 안에 있어서 손바닥을 지탱하고, 첫째 손허리뼈는 엄지의 뿌리가 된다.
손허리뼈는 같은 곳에서 뻗어나가지만 평행하지 않다는 점이 중요하다. 자연스러운 자세에서 엄지의 손허리뼈는 자뼈, 노뼈의 뻗어나가는 각도로부터 45˚ 가량 기울어 뻗어나가고, 다른 손허리뼈들도 몸쪽에서 멀어질수록 간격이 벌어진다.
손허리뼈마다 길이도 다르기 때문에, 손가락의 '시작 지점'이 달라지게 된다.
한편, 손허리뼈가 끝나는 곳에 손가락뼈(phalange)들이 있다. 손혀리뼈와 손가락뼈 사이의 관절인 손허리손가락관절(metacarpophalangeal joint)은 상하 운동 즉, 굴곡(flexion)과 신전(extension)을 할 수 있고, 좌우 운동 즉, 외전(abduction)과 내전(adduction)도 할 수 있다.
그러나 엄지를 제외한 다른 손가락들은 좌우 운동의 범위가 좁아서, 해부학적으로는 0˚에서 20˚ 각도를 정상 범위로 본다. 또한, 이 관절이 손가락에서 좌우 운동할 수 있는 유일한 관절이다.
손가락 안에 있는 관절인 손가락뼈사이관절(interphalangeal joint)은 전혀 좌우 운동할 수 없다. 각 손가락뼈의 길이 또한 유의하게 다르다.
엄지는 상대적으로 움직임이 자유롭다. 다른 손허리뼈들은 같은 손바닥 안에 있어서 독립적이지 못한 반면, 엄지의 손허리뼈는 손바닥 안에 있지 않고 따로 움직일 수 있다. 또한, 엄지의 손허리손가락관절 움직임에는 더 많은 근육이 연결되어 있어서 움직임이 크고 자유로우며, 별다른 통증 없이도 더 넓은 각도로 외전과 내전을 할 수 있다.
엄지는 또한, '마주보기'가 가능한 유일한 손가락이다. 즉, 다른 손가락과 반대 방향으로 움직일 수 있는 것이다. 이 때문에 인간의 손은 엄지와 다른 손가락을 서로 마주보게 하여 물체를 집어올리는 '꼬집기'와 같은 동작이 가능하다.
엄지의 자연스러운 각도는 다른 손가락과 비교해 수직에 가깝다. 가령, 오른손을 악수 자세로 내밀었을 때, 손바닥은 왼쪽을 바라보고 다른 손가락들을 구부리면 왼쪽으로 구부러지지만, 엄지는 아래로 구부러진다.
다른 네 손가락의 움직임은 독립적이지 않은데 피부 안쪽의 힘줄과 인대가 손가락들을 서로 묶고 있기 때문이다. 네 손가락의 굽힘힘줄(flexor tendon)은 서로 연결되어 있어서 한 손가락만 구부리면서 다른 손가락을 구부리지 않는 것은 어렵다.
해부학적으로 셋째부터 다섯째까지의 손가락을 하나만 구부릴 수 없고, 대개 힘줄을 늘리기 위한 길고 고통스러운 연습이 필요하다. 손가락을 하나만 펴는 것은 이와는 별개로 어려운 문제인데, 손가락폄근(extensor digitorum)이 이 네 손가락을 연결하기 때문이다.
반드시 이 근육을 수축시켜야만 넷째 손가락인 약지를 펼 수 있기 때문에, 다른 모든 손가락을 구부려 주먹을 쥔 상태에서 약지만 끝까지 펼 수 없다. 둘째 손가락인 검지와 다섯째 손가락인 소지는 다른 근육과도 연결되어 있어 조금 더 독립적으로 움직일 수 있지만, 여전히 다른 손가락을 고정한 상태에서 최대 굴곡이나 신전을 달성할 수 없다.
마지막으로, 모든 손가락의 가동범위(range of motion)는 곡선이라는 점을 특기할 만하다.
손가락의 움직임은 근육이 관절에 연결된 뼈를 움직여 만들어내는 것이므로, 관절을 중심으로 뼈의 길이를 반지름으로 하는 호를 그리게 된다. 그런데, 입력장치의 형상이 이러한 손가락의 가동범위에 부합하는 않는 경우 입력장치의 사용 과정에서 부자연스러운 자세나 불필요한 동작이 빈번하게 일어나게 된다.
이처럼 인간 손의 해부학적 구조로부터 확인할 수 있는 기술적으로 중요한 사실들을 '의학적 문제'라 하고, 다음과 같이 요약할 수 있다.
(1) '악수자세'가 아래팔의 자연스러운 자세이다.
(2) 모든 손가락은 가동범위가 다르다.
(3) 모든 손가락의 가동범위는 곡선이다.
(4) 손가락이 닿을 수 있는 손목으로부터 가장 먼 위치는 손가락마다 다르다.
(5) 손가락이 닿을 수 있는 손목에 가장 가까운 위치는 손가락마다 다르다.
(6) 엄지를 제외한 네 손가락은 독립적 움직임이 제한된다.
(7) 엄지를 제외한 네 손가락은 좌우 운동이 제한된다.
(8) 엄지는 넓고 독립적인 움직임이 가능하다.
(9) 엄지는 마주볼 수 있다. 다른 손가락과 운동 방향이 다르다.
그러나, 공지의 자판과 같은 입력장치는 이러한 손의 해부학적 구조로부터 확인되는 의학적 문제들을 충분히 고려하여 설계되지 않아 상술한 바와 같은 다양한 병리현상을 초래하는 원인이 되어왔다.
구체적으로, 손의 해부학적 구조 측면에서 볼 때 공지의 입력장치들은 대부분 다음과 같은 문제점을 갖는다.
첫째, 어떤 입력점은 손의 기본 위치에서 손가락이 도달할 수 없다.
둘째, 어떤 입력점은 시각적 확인 없이 도달할 수 없다.
셋째, 어떤 입력점은 다른 입력점과 함께 도달되어야 한다.
첫째 문제점을 공지의 자판을 예를 들어 살펴보면, 손을 기본 위치에 두면 키의 약 50 퍼센트 정도는 손가락이 닿지 않는 곳에 있어서, 사용자가 손을 들어올려야만 누를 수 있다는 것이다. 마우스나 터치패드 등의 좌표 입력장치를 사용하고자 할 때에도 마찬가지다.
둘째 문제점은 첫째 문제점과 긴밀히 연관된다. 손바닥이 고정된 상태에서는 손가락의 상대 위치도 제한되므로 인간은 입력장치를 보지 않고 표시 장치(display device)에 시선을 집중한 채 입력 활동을 할 수 있다.
그러나 어떤 입력점이 손에서 너무 멀리 있어서 기본 위치에서 손가락이 도달할 수 없다면 손을 통째로 들어 올려야 하는데, 이 상태에서 입력점의 위치로 손을 옮길 때에는 손이 허공에 떠 있는 상태로 인간에게 주어지는 되먹임(feedback)이 없기 때문에, 시각적으로 손의 위치를 확인할 수밖에 없어서, 인간은 일반적인 작업 환경에서 표시 장치로 향하고 있던 시선을 돌려서 입력장치를 볼 수밖에 없다. 이로 인해 상당한 생산성의 손실과 신체적 불편이 초래된다. 또한, 손의 해부학적 위치 때문에 눈이 손을 보려면 고개를 숙여야 하는데, 고개를 숙이는 행위의 반복으로 경추부상 또는 추간판 탈출증 등의 병리현상을 초래할 위험도 있다.
현대의 컴퓨팅 환경에서는 인간과 컴퓨터 상호작용을 달성하기 위한 수단으로서 자판 외의 입력장치에 대한 요구가 증가하고 있는데, 이는 상기와 같은 문제점을 더욱 심각하게 하는 요인으로 작용한다. 예컨대, 공지의 마우스나 터치패드와 같은 좌표 입력장치를 사용하기 위해 사용자는 자판과 좌표 입력장치 간에 손을 계속 옮겨야 하기 때문에 상기에서 언급한 둘째 문제점이 심화된다.
셋째 문제점은, 시스템이 고도화됨에 따라 다양한 종류의 입력이 필요하지만, 한정된 공간 안에 설치할 수 있는 입력점의 수는 한정되어 있기 때문에 발생한다. 공지의 타자기를 예를 들어 살펴보자면, 영문 타자기는 당초 대문자만 입력할 수 있게 개발되었다가, 이후에 소문자도 입력할 수 있도록 개량되었는데, 소문자를 입력하다가 대문자를 입력하기 위해서는 시프트(Shift)라는 키를 누른 채로 원하는 키를 누르는 식의 '키 조합'을 통해 대소문자의 구별 입력을 구현하였다. '키 조합'이 없다면 타자기에는 알파벳 26자의 대소문자 입력을 위해 26자의 2배인 52개의 키를 설치해야 했을 것이다.
이러한 문제점들을 해소하기 위해 다양한 접근들이 있어왔다.
예컨대, US 4,597,681, 및 US 5,426,449의 경우에는 악수 자세로 사용하는 것이 가능하다. 따라서, 회내와 손바닥 눌림으로 인한 손목 터널 증후군과 테니스 엘보의 예방이 어느 정도 가능하다. 그러나 그 밖의 나머지 의학적 문제 (2), (3), (4), (5), (6) 및 (7)에 대한 고려가 없다는 한계를 여실히 드러내고 있다.
한편, 공지의 자판에서 컨트롤(Ctrl), 알트(Alt), 및 시프트 (Shift)와 같은 키를 수식자 키(modifier key)라 한다. 보통 키와 달리 수식자 키는 다른 키의 동작을 수식하는 키이다. 사용자는 수식자 키를 누른 상태로 보통 키를 눌러서 특별한 입력을 할 수 있다.
이때, 시프트 키를 소지로 눌러야 하는 위치에 배치하는 것은 소지로 한 키를 누른 채로 다른 손가락으로 다른 키를 누를 것을 사용자에게 강제하게 되는데, 이는 사용자가 손목을 꺾어 자뼈 편향(ulnar deviation) 자세로 하고 인대를 잡아당겨야 한다는 뜻이다. 이로 인해 사용자의 신체에 심각한 불편감이 초래되고, 이러한 입력을 반복하다 보면 상기의 병리현상들을 초래할 수 있다.
따라서, 상기 수식자 키는 다른 손가락과는 독립적으로 가동하며 다른 손가락과 조합 동작하는 데에 문제가 없는 손가락으로 누르게끔 배치되어야 하는데 그런 손가락은 엄지 뿐이다. 선행기술 가운데 이 점을 올바르게 인식하고 모든 수식자 키를 엄지에 배치한 것으로 US 6,031,469가 있다. 그러나 상기 선행기술 또한 상기한 다른 의학적 문제들을 해결하지 못한 한계를 가지고 있다.
본 발명은 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 손에 대한 해부학적 연구를 통해 알려진 의학적 문제를 해소하는 새로운 입력장치의 구조를 제시하는 것을 그 목적으로 한다.
더 나아가, 입력과정에서 거치된 손을 이탈시킴으로써 발생하는 주의 집중의 깨짐을 방지할 수 있는 새로운 입력장치의 구조를 제시하는 것에 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 입력장치는 횡방향으로 다수의 키가 연이어 배열되는 키 열이 종방향으로 다수개 배치되는 키 배열면을 구비하는 제1 입력부; 및 상면에 하나 이상의 키가 구비되는 제2 입력부를 구비한다.
이때, 상기 제1 입력부의 키 배열면은, 상기 키 열의 키들이 곡면상으로 배열됨으로써 내측으로 만곡된 형상을 이루며, 상기 제2 입력부 저면의 적어도 일부 구간이 상기 키 배열면의 만곡된 공간 방향으로 돌출되는 구조를 갖는다.
이때, 상기 키 배열면을 종방향으로 연장한 가상의 면이 상기 제2 입력부의 저면에 닿는 구조를 가지는 것이 바람직하다.
한편, 상기 제1 입력부의 키 열 가운데 적어도 한 쌍의 키 열은 서로 다른 곡률을 가지거나, 또는 키 배열면으로부터의 거리가 상이하게 구성되거나, 또는 횡방향으로 키 배열이 시작되는 위치 또는 키 배열이 종료되는 위치가 상이하게 구성될 수 있다.
한편, 상기 제1 입력부의 키 열 가운데 적어도 한 쌍의 키 열에 포함된 키의 개수의 차이는 2 또는 그 이상일 수 있으며, 종방향으로 가장 하부에 위치한 열의 키 개수가 전체 키 열 가운데 가장 적은 것이 바람직하다.
한편, 상기 제1 입력부의 키 열 가운데 적어도 한 쌍의 키 열은 공간상의 가상의 x, y, z 축 가운데, 적어도 두개의 축을 기준으로 상호 소정 각도 기울어지도록 배열되는 것이 바람직하다.
제1 입력부의 키 배열면은 입력장치가 놓이는 바닥면과 직교하는 형상일 수도 있으나, 바닥면과 소정각도 경사지는 형상일 수도 있다.
한편, 제2 입력부는 각각 하나 이상의 키를 갖는 한 쌍의 키 열을 구비하는데, 상기 한 쌍의 키 열은 상호 소정 각도 경사지는 형상을 가짐이 바람직하다.
또한, 상기 제1 입력부의 일측으로 거치대;가 더 구비될 수 있으며, 상기 거치대의 상면에는 일측방향을 따라 함몰된 거치부가 형성된다. 상기 거치부의 함몰된 단면의 단면적은 상기 제1 입력부의 방향으로 갈수록 작아지는 형상을 가질 수 있다.
이러한 본 발명에 의한 입력장치에 의할 때, 손에 대한 해부학적 연구를 통해 알려진 의학적 문제들을 해소할 수 있을 뿐 아니라, 입력장치 사용 과정에서의 주의 집중의 깨짐을 방지함으로써 생산성을 증진시킬 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 입력장치는 엄지를 위한 키가 윗면에 있고, 다른 키들은 측면에 있기 때문에 손은 악수 자세로 거치되어 손바닥이 아래가 아닌 옆을 바라보게 되므로 사용자는 근육의 긴장이 최소화된 상태에서 자연스럽고 편안하게 장치를 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 입력장치를 사용할 때에는 공지의 자판을 사용할 때와 달리 수근관이 눌리지 않으므로 손목 터널 증후군 등의 우려가 없다.
또한, 본 발명의 입력장치는 좌우 운동이 제한되고 외전과 내전의 범위가 좁은 둘째부터 다섯째까지의 손가락에 좌우 운동을 요구하지 않으며 사용자는 수식자 키를 엄지로 누르기 때문에 키 조합 입력을 위해 부자연스럽게 손목을 비틀고 꺾거나 손가락 사이 인대를 억지로 벌릴 필요가 없다. 손을 자연스러운 자세로 두고 손가락의 자연스러운 움직임만을 사용하기 때문에 손을 많이 쓰는 직군에서 자주 발생하는 건초염, 건막염 등 병리적 증상의 위험도 줄일 수 있다.
또한, 엄지의 넓은 가동범위를 활용할 수 있어, 공지의 자판에 포함되는 수식자 키 외에도 다른 수식자 키를 추가할 수 있고, 이로써 키 조합의 경우의 수를 대폭 늘려서 편안한 손의 자세에서 손을 이탈시키지 않고도 복잡한 시스템이 요구하는 다양한 입력을 소화할 수 있다.
또한, 엄지가 닿는 곳에 좌표 입력장치가 배치되므로, 자판과 좌표 입력장치를 오가느라 손을 이탈시켜야 하는 문제를 해소하여 작업자의 주의 집중이 깨지는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 입력장치를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 입력장치의 사용 상태를 도시한 사시도.
도 3은 제1 입력부에서 손가락 가동 범위를 예시한 도면.
도 4는 손가락을 구부렸을 때와 폈을 때의 손끝 위치를 나타낸 도면.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 입력장치를 각각 다른 방향에서 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 이 실시예에 의한 입력장치를 도시한 사시도.
- 도면 부호의 설명 -
100 : 입력장치
110, 110' : 제1 입력부
111, 112, 113, 114 : 제1 입력부의 키 열
115 : 키 배열면
120, 120' : 제2 입력부
121, 122 : 제2 입력부의 키 열
130, 130' : 거치대
131 : 거치부
140, 140' : 좌표 입력 수단
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 첨부하는 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하되, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭함을 전제하여 설명하기로 한다.
발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에서 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 당해 구성요소만으로 이루어지는 것으로 한정되어 해석되지 아니하며, 다른 구성요소들을 더 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
도 1에 도시한 입력장치는 오른손용 입력장치를 예시한 도면이다. 바람직하게는 본 발명은 도 2와 같이 왼손용과 오른손용이 함께 한 쌍으로 구성된다.
본 발명에 의한 입력장치(100)는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 입력부(110, 110')와 제2 입력부(120, 120')를 각각 구비한다.
제1 입력부(110, 110')의 키 배열면(115)에는 횡방향으로 다수의 키가 연이어 배열되는 키 열(111, 112, 113, 114)이 각각 다수 구비된다. 이때, 상기 다수의 키 열(111, 112, 113, 114)은 종방향으로 다수가 소정 거리로 이격되거나 또는 인접하여 적층되는 형상을 갖는다.
이때, 상기 키 열(111, 112, 113, 114)의 전부 또는 적어도 일부는, 인접한 키들이 곡면상으로 배열되며, 이에 따라 상기 키 배열면(115)은 내측으로 만곡된 형상을 이룬다.
한편, 제2 입력부(120, 120')는 도 1에 도시된 바와 같이 상면에 하나 이상의 키가 구비되며, 상면의 반대측 면에 키가 구비되지 않는 저면이 형성된다.
제1 입력부(110, 110') 및 제2 입력부(120, 120')는 일체로 조립되거나, 또는 처음부터 일부 부품이 일체로 사출되어 서로 분리되지 않고 고정될 수 있다.
이때, 제2 입력부(120, 120')의 저면 부위의 적어도 일부가 제1 입력부(110, 110')의 키 배열면(115)의 상기 만곡된 공간 내측으로 돌출되는 형상을 갖는다.
키 배열면(115)을 종방향으로 연장한 가상의 면이 상기 제2 입력부(120, 120')의 저면에 닿는 구조가 됨이 바람직하다.
도 2에 도시된 바와 같이 상기 제1 입력부(110, 110')는 엄지를 제외한 검지, 중지, 약지 및 소지가 위치하는 부분이며, 제2 입력부(120, 120')는 엄지가 위치하는 부분이다.
제2 입력부(120, 120')의 저면이 제1 입력부(110, 110')의 키 배열면(115)의 상기 만곡된 공간 내측으로 돌출되도록 구성함으로써, 사용자는 양 손의 검지, 중지, 약지 및 소지를 제1 입력부(110, 110') 키 열(111, 112, 113, 114) 상의 임의의 위치에 닿게 한 상태에서, 엄지를 검지의 손가락뼈사이관절 상단에 해당하는 제2 입력부(120, 120') 상면에 편하게 얹을 수 있다.
엄지를 제외한 네 손가락을 자연스럽게 구부린 채, 엄지를 검지의 손가락뼈사이관절 위로 올린 상태에서 사용자의 양 손은 근육의 긴장이 최소화된 자연스러운 자세를 유지할 수 있는데, 상기와 같은 구조를 채택함으로써 사용자가 양 손을 본 발명에 의한 입력장치에 가볍게 얹었을 때 자연스러운 자세를 유지할 수 있도록 한다.
즉, 입력을 위해 손을 본 발명에 의한 입력장치에 가볍게 얹은 상태에서, 사용자의 양 손은 '회외' 또는 '회내' 없이 수의근에 힘을 가하지 않은 중립 자세를 유지할 수 있게 되는 것이다.
사용자는 이 상태에서 팔 또는 손목을 움직이지 않고 엄지를 제외한 검지, 중지, 약지 및 소지를 각각 펴거나 구부려 제1 입력부(110, 110') 키 열(111, 112, 113, 114) 상의 원하는 키를 눌러 입력할 수 있다.
바람직하게는 제1 입력부(110, 110')는 4개의 키 열(111, 112, 113, 114)을 가지며, 키 열(111, 112, 113, 114)은 검지, 중지, 약지 및 소지에 대응한다.
즉, 키 열(111, 112, 113, 114)의 키는 검지, 중지, 약지 및 소지의 가동 범위에 대응하여 배열된다.
이에 따라, 사용자는 엄지를 제외한 검지, 중지, 약지 및 소지의 좌우 운동 즉, 외전과 내전 없이 굽히거나 펴는 동작을 통해 키 열(111, 112, 113, 114) 상의 원하는 키를 눌러 입력할 수 있다.
바람직하게는, 제1 입력부(110, 110')의 4개의 키 열(111, 112, 113, 114)은 부자연스러운 동작을 배제한 채 자연스러운 자세를 유지하면서 입력할 수 있도록 다음과 같은 구조를 더 채택할 수 있다.
우선, 상기 제1 입력부(110, 110')의 각 키 열(111, 112, 113, 114)이 서로 다른 곡률을 갖도록 구성할 수 있다.
또한, 상기 제1 입력부(110, 110')의 각 키 열(111, 112, 113, 114)의 키 배열면(115)으로부터의 거리를 상이하게 구성할 수 있다.
또한, 상기 제1 입력부(110, 110')의 각 키 열(111, 112, 113, 114)의 시작 위치 또는 종료 위치를 상이하게 구성할 수 있다.
상기와 같은 설계는 동시에 적용되거나 또는 전부가 적용이 될 수도 있으며, 4개의 키 열(111, 112, 113, 114) 전부 또는 그 가운데 임의의 한 쌍의 이상의 키 열에 적용될 수도 있다.
이와 같은 설계는 엄지를 제외한 네 손가락의 가동범위(range of motion)와 손가락뼈의 길이가 각각 상이함을 감안한 것이다.
도 3에 도시한 바와 같이 손가락을 구부릴 때 손가락의 가동범위(range of motion)는 대체로 곡선인 것을 알 수 있다. 하지만, 각 손가락의 길이가 상이할 뿐 아니라 손가락을 구부리는 동작을 할 때에 손허리손가락관절이 손가락뼈사이관절과 함께 구부려지기 때문에 엄지를 제외한 네 손가락의 끝이 그리는 궤적은 서로 다른 곡률을 갖는 호를 그리게 된다.
이에 따라, 상기 제1 입력부(110, 110')의 각 키 열(111, 112, 113, 114)을 대응하는 손가락의 곡률에 대응하도록 구성하여 각 키가 대체로 대응하는 손끝의 궤적상에 위치하도록 한다.
한편, 도 4의 좌측은 엄지를 제외한 네 손가락의 손허리손가락관절을 대체로 편 상태에서 손가락뼈사이관절을 구부린 모습을, 우측은 엄지를 비롯한 모든 손가락을 편 모습을 각각 도시한다.
도 4의 좌측에 도시된 바와 같이 손가락뼈사이관절을 구부린 상태에서 검지를 기준으로 소지의 끝 부분은 손목 방향으로 l1에 해당하는 거리만큼 더 연장된 위치에 닿으며, 중지의 끝 부분은 l2에 해당하는 거리만큼 더 짧은 위치에 머무르게 된다.
반면, 도 4의 우측에 도시된 바와 같이 손가락을 편 상태에서 중지의 끝 부분은 검지를 기준으로 손목 위치로부터 l4에 해당하는 거리만큼 멀리까지 연장되며, 소지의 끝 부분은 검지를 기준으로 손목 방향으로 l3에 해당하는 거리만큼 더 짧다는 것을 알 수 있다.
도 5에서 제1 입력부(110, 110')의 4개의 키 열(111, 112, 113, 114)의 키 가운데 거치대(130, 130') 방향에 가장 가까운 키를 시작 위치, 가장 먼 키를 종료 위치라고 할 때, 4개의 키 열(111, 112, 113, 114)의 시작 위치는 도 4의 좌측 손가락을 구부린 상태에서의 각 손가락 끝 위치에 대응하며, 종료 위치는 도 4의 우측 손가락을 편 상태에서의 각 손가락의 끝 위치에 대응하는 것을 알 수 있다.
즉, 엄지를 제외한 네 손가락을 펴거나 구부렸을 때의 각 손가락 끝의 위치를 기준으로 4개의 키 열(111, 112, 113, 114)의 시작 위치와 종료 위치를 정할 수 있다.
한편, 도 5에 의할 때 제1 입력부(110, 110')의 4개의 키 열(111, 112, 113, 114) 각각의 키 배열면(115)으로부터의 거리가 상이한 것을 알 수 있는데, 이 또한 같은 이유에서 사용자가 양 손을 거치한 상태로 엄지를 제외한 네 손가락을 펴거나 구부렸을 때 각 손끝의 궤적에 각 키 열(111, 112, 113, 114)의 키가 배치되도록 설계한 것이다.
한편, 도 4의 좌측에 도시된 바와 같이 손가락을 구부린 상태에서 도 4의 우측에 도시된 것처럼 손가락을 펴면 자연스럽게 각 손가락 사이의 간격이 벌어진다.
이와 같이 손가락을 구부렸다 펼 때 벌어지는 손가락에 대응되도록 도 5와 같이 제1 입력부(110, 110')의 각 키 열(111, 112, 113, 114)이 시작 위치에서 종료 위치로 갈수록 인접한 각 키 열(111, 112, 113, 114) 사이의 간격이 점차 벌어지도록 구성할 수도 있다.
즉, 제1 입력부(110, 110')의 각 키 열(111, 112, 113, 114)의 시작 위치에서, 인접한 각 키 열(111, 112, 113, 114)의 간격은 가장 좁은 상태가 되며, 반대로 종료 위치에서 인접한 각 키 열(111, 112, 113, 114)의 간격은 가장 넓은 상태가 된다.
한편, 도 4에서 확인되는 바와 같이 검지, 중지, 약지 및 소지의 손허리손가락관절 및 손가락뼈사이관절의 위치와 구조가 조금씩 상이하기 때문에, 각 손가락을 도 3에 도시된 바와 같이 구부렸을 때 각 손가락의 끝이 그리는 호는 서로 평행하지 않다.
즉, 공간상에 가상의 x, y, z 축을 설정하고, 검지, 중지, 약지 및 소지를 구부렸을 때 각 손가락 끝이 그리는 호를 비교해보면, 적어도 둘 이상의 축을 기준으로 소정 각도 기울어진 것을 확인할 수 있다.
이에 따라, 제1 입력부(110, 110')의 각 키 열(111, 112, 113, 114)은 공간상에 설정된 가상의 x, y, z축 가운데 적어도 두 개의 축을 기준으로 상호 소정 각도만큼 기울어진 형상일 수 있다.
바람직하게는, 제1 입력부(110, 110')의 각 키 열(111, 112, 113, 114) 가운데 적어도 한 쌍의 키열을, 가상의 x, y, z축 가운데 적어도 두 개의 축에 대해 각각 평행한 상태에서 약 5˚ 이내로 회전시켜 소정 각도 기울어지도록 배열할 수 있다.
더 나아가, 상기 제1 입력부(110, 110')의 각 키 열(111, 112, 113, 114) 가운데 적어도 한 쌍의 조합은, 서로 포함된 키의 수가 상이하게끔 구성할 수 있다. 더 구체적으로, 최하단 키 열(114)에 포함되는 키의 수를 다른 나머지 키 열(111, 112, 113)에 포함되는 키의 수보다 더 적게 할 수 있다.
도 5 내지 도 7에 예시된 바에 의할 때, 최하단 키 열(114)에는 4개의 키가 포함되나, 나머지 키 열(111, 112, 113)에는 각각 6개의 키 열이 포함되는 것을 확인할 수 있는데, 이는 소지의 가동 범위가 검지나 중지, 약지의 가동 범위에 비하여 특히 좁다는 점을 반영한 것이다.
일반적인 신체조건을 가진 사용자가 가장 작은 손가락인 소지로 오타 없이 입력할 수 있는 키 수는 4개다. 종래의 101키 수를 갖는 입력장치를 기준으로 각 손가락마다 키의 개수를 나누어 할당하였을 때 소지에 4개의 키를 할당하고 나머지 손가락에는 각각 5개 또는 6개로 할당하는 것이 손가락의 가동 범위에 비추어 가장 자연스럽다.
따라서, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이 소지가 입력하는 키 열(114)은 4 개의 키를 배열하고, 다른 손가락이 입력하는 키 열(111, 112, 113)은 5개 또는 6개의 키를 배열하는 것이 바람직하다.
한편, 제1 입력부(110, 110')의 키 배열면(115)은 입력 장치가 놓이는 바닥면과 직교하도록 설계함으로써 사용시 악수 자세가 되도록 할 수도 있으나, 내측방향으로 살짝 기울여 악수 자세를 유지하면서도 사용자가 손을 편안하게 거치한 상태로 사용할 수 있도록 함이 바람직하다.
예컨대, 제1 입력부(110, 110')의 키 배열면(115)을 입력 장치가 놓이는 바닥면과 40°이상, 90°미만의 각도로 경사지도록 함으로써, 자연스러운 자세를 유지하면서도 손을 편하게 거치할 수 있어 장시간 사용시 피로를 최소화할 수 있다.
한편, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 제2 입력부(120, 120')에는 각각 하나 이상의 키를 갖는 한 쌍의 키 열(121, 122)이 상면에 구비될 수 있다.
이때, 바람직하게는 상기 한 쌍의 키 열(121, 122)은 상호 소정 각도 경사지도록 구성될 수 있다.
엄지는 손가락뼈사이관절의 가동 범위가 좁고, 손가락뼈사이관절에서 손가락 끝까지의 길이가 짧은 편이어서 키 열(121, 122)을 한 쌍으로 배치함이 바람직하다.
특히, 한 쌍의 키 열(121, 122)을 서로 소정 각도 경사지게 형성함으로써, 손허리손가락관절의 위치를 바꾸지 않은 채, 손허리손가락관절의 내전 또는 외전 동작 또는 손가락뼈사이관절의 구부림 또는 폄 동작을 통해 엄지로 각 키 열(121, 122)의 모든 키를 누를 수 있다.
이와 같은 제2 입력부(120, 120')의 키 열(121, 122)에는 바람직하게는 수식자 키를 배치할 수 있다. 이로써, 제1 입력부(110, 110')의 다른 키들과 조합하여 다양한 입력을 할 수 있게 된다.
한편, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 입력부(110, 110')의 일측 위치에 사용자의 손을 올려놓는 거치대(130, 130')가 더 구비될 수 있다.
거치대(130, 130')는 바람직하게는 제1 입력부(110, 110')와 일체로 형성될 수도 있으나, 분리되는 독립적인 부재로 구성하여도 무방하다.
한편, 거치대(130, 130')는 상부 면에 함몰된 거치부(131)가 구비된다.
함몰된 거치부(131)는 사용자가 손을 거치할 수 있는 공간에 해당하는데, 바람직하게는 상기 거치부(131)의 함몰된 단면은 제1 입력부(110, 110') 방향으로 갈수록 그 단면적이 작아지도록 설계할 수 있다.
이와 같이 설계함으로써 소지의 손허리뼈 부분이 상기 거치부(131)에 더욱 안정적으로 안착될 수 있으며, 특히 키 입력시 소지의 손허리손가락관절의 위치가 앞뒤로 흔들리지 않도록 잘 붙잡아 줄 수 있다.
반면, 제1 입력부(110, 110')의 반대 방향으로는 상기 거치부(131)의 함몰된 단면을 다소 여유있게 설계함으로써 손목뼈와 손목관절 부분을 자유롭게 움직일 수 있도록 한다.
또한, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이 상기 거치부(131)의 상면 말단부는 제1 입력부(110, 110')의 각 키 열(111, 112, 113, 114)의 시작 위치로부터 소정거리 이격되도록 함이 바람직하다.
이와 같이 설계함으로써 사용자는 손을 거치부(131)에 가볍게 얹은 상태로 검지, 중지, 약지 및 소지의 손허리손가락관절을 과도하게 굽히지 않고 손가락뼈사이관절의 구부림 또는 폄 동작만으로도 입력을 할 수 있다.
한편, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 입력부(110, 110')의 일측으로 좌표 입력수단(140, 140')이 더 구비될 수 있다.
좌표 입력수단(140, 140')은 마우스, 트랙볼, 터치패드 또는 이에 준하는 다양한 입력수단일 수 있으며, 사용자의 엄지의 가동 범위 내에 배치함이 바람직하다.
한편, 상기에서는 좌표 입력수단(140, 140')이 제1 입력부(110, 110')의 일측에 구비되는 것으로 설명하였으나, 이는 예시적인 것일 뿐, 좌표 입력수단(140, 140')의 위치는 제2 입력부(120, 120')의 측면 등 다양한 위치에 구비될 수 있다.
한편, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 입력장치를 도시한다.
도 8에 도시된 본 발명의 입력장치(100)는 상기에서 살펴본 실시예와 비교할 때 제2입력부(120)와 좌표 입력 수단(140)의 위치가 서로 반대로 변경되어 있다.
즉, 제1입력부(110) 및 거치대(130)의 형상과 구조는 대동소이하나, 좌표입력수단(140) 저면의 적어도 일부 구간이 상기 제1입력부(100)의 키 배열면(115)의 만곡된 공간 방향으로 돌출되도록 배치되며, 제2입력부(120)는 좌표입력수단(140)을 기준으로 제1입력부(110)의 반대방향으로 치우쳐 구비된다.
이와 같이 좌표입력수단(140)을 배치함으로써 수의근에 힘을 가하지 않은 중립 자세에서는 엄지가 자연스럽게 좌표입력수단(140)에 위치하도록 할 수 있다.
좌표입력수단(140)은 바람직하게는 엄지 손가락을 살짝 얹은 상태로 움직여 커서 등의 위치를 조작할 수 있는 트랙볼, 트랙포인트 또는 터치패드 등일 수 있다.
도 8에 도시된 예에서 제2입력부(120)는 하나의 키(121)만을 구비하고 있으나, 이는 예시적인 것으로 하나 이상의 키열이 구비될 수 있음은 당연하다.
한편, 도 8은 좌우 한 쌍의 입력장치(100) 가운데 우측 부분만을 도시한 것으로, 대칭의 구조를 같은 좌측 부분 역시 상술한 바와 동일한 기술적인 특징을 갖는다.
이상 실시예를 들어 본 발명의 기술적 사상을 살펴보았다.
첨부하는 도면을 참조하여 설명된 상기의 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 목적으로 기술된 것이며 본 발명의 권리범위는 이러한 실시예에 국한되지 아니한다.

Claims (8)

  1. 입력장치에 있어서,
    횡방향으로 다수의 키가 연이어 배열되는 키 열이 종방향으로 다수개 배치되는 키 배열면(115)을 구비하는 제1 입력부(110, 110'); 및
    좌표입력수단(140, 140');을 구비하되,
    상기 키 배열면(115)은 내측으로 만곡된 형상을 이루며,
    상기 좌표입력수단(140, 140') 저면의 적어도 일부 구간이 상기 키 배열면(115)의 만곡된 공간 방향으로 돌출되는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 입력장치.
  2. 입력장치에 있어서,
    횡방향으로 다수의 키가 연이어 배열되는 키 열이 종방향으로 다수개 배치되는 키 배열면(115)을 구비하는 제1 입력부(110, 110'); 및
    상면에 하나 이상의 키가 구비되는 제2 입력부(120, 120')를 구비하되,
    상기 키 배열면(115)은 내측으로 만곡된 형상을 이루며,
    상기 제2 입력부(120, 120') 저면의 적어도 일부 구간이 상기 키 배열면(115)의 만곡된 공간 방향으로 돌출되는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 입력장치.
  3. 제1항 또는 제2항 가운데 어느 한 항에 있어서,
    상기 키 배열면(115)을 종방향으로 연장한 가상의 면이 상기 제2 입력부(120, 120')의 저면에 닿는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 입력장치.
  4. 제1항 또는 제2항 가운데 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 입력부(110, 110')의 키 열 가운데 적어도 한 쌍의 키 열은 서로 다른 곡률을 갖는 것을 특징으로 하는 입력장치.
  5. 제1항 또는 제2항 가운데 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 입력부(110, 110')의 키 열 가운데 적어도 한 쌍의 키 열은 상기 키 배열면(115)으로부터의 거리가 상이한 것을 특징으로 하는 입력장치.
  6. 제1항 또는 제2항 가운데 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 입력부(110, 110')의 키 열 가운데 적어도 한 쌍의 키 열은 횡방향으로 키 배열이 시작되는 위치 또는 키 배열이 종료되는 위치가 상이한 것을 특징으로 하는 입력장치.
  7. 제1항 또는 제2항 가운데 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 입력부(110, 110')의 키 열 가운데 적어도 한 쌍의 키 열에 포함된 키의 개수의 차이는 2 또는 그 이상이며, 종방향으로 가장 하부에 위치한 열의 키 개수가 전체 키 열 가운데 가장 적은 것을 특징으로 하는 입력장치.
  8. 제1항 또는 제2항 가운데 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 입력부(110, 110')의 키 열 가운데 적어도 한 쌍의 키 열은 가상의 x, y, z 축 가운데, 적어도 두개의 축을 기준으로 상호 소정 각도 기울어지게 배열된 것을 특징으로 하는 입력장치.
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