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KR100634494B1 - 착용가능한 정보 입력 장치, 정보 처리 장치 및 정보 입력방법 - Google Patents

착용가능한 정보 입력 장치, 정보 처리 장치 및 정보 입력방법 Download PDF

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KR100634494B1
KR100634494B1 KR1020020048973A KR20020048973A KR100634494B1 KR 100634494 B1 KR100634494 B1 KR 100634494B1 KR 1020020048973 A KR1020020048973 A KR 1020020048973A KR 20020048973 A KR20020048973 A KR 20020048973A KR 100634494 B1 KR100634494 B1 KR 100634494B1
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KR
South Korea
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finger
distance
information input
user
unit
Prior art date
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KR1020020048973A
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김성철
이상국
구지훈
Original Assignee
삼성전기주식회사
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Publication date
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Priority to EP03003932A priority patent/EP1416360A3/en
Priority to CNB031063292A priority patent/CN1231829C/zh
Priority to US10/376,592 priority patent/US6861945B2/en
Priority to JP2003295653A priority patent/JP3813600B2/ja
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Abstract

본 발명은 사용자의 신체나 손가락에 착용하는 정보 입력 장치, 정보 처리 장치 및 정보 입력 방법에 관한 것이다. 상기 본 발명에 따른 사용자의 손에 착용할 수 있는 정보 입력 장치는, 손가락의 구부림에 따라 변화하는 상기 손가락의 소정 부위와 상기 손가락의 다른 부위 사이의 거리를 감지하는 거리감지부와, 상기 거리감지부에 의해 감지된 거리가 정보 입력 항목의 선택을 결정하도록 처리하는 신호처리부를 포함한다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 착용감과 내구성을 향상시키는 정보 입력 장치를 제공할 수 있다.

Description

착용가능한 정보 입력 장치, 정보 처리 장치 및 정보 입력 방법{Wearable information input device, information processing device and information input method}
도 1은 종래기술에 따라 손가락의 굽힘 정도를 이용하여 컴퓨터에 정보를 입력하는 원리를 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명에 따라 손가락의 구부림에 따라 변화하는 거리를 이용하여 컴퓨터에 정보를 입력하는 원리를 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 정보 처리 시스템의 일 예를 도시한 도면,
도 4a는 본 발명에 따라 손가락의 구부림 정도에 따라 변화하는 거리를 감지하기 위한 정보입력장치의 일 예를 도시한 도면,
도 4b는 본 발명에 따른 정보입력장치의 일 예를 장착한 손의 손등을 보여주는 도면,
삭제
삭제
도 4c는 본 발명에 따른 정보입력장치의 일 예를 장착한 손의 손바닥을 보여주는 도면,
도 5는 본 발명에 따른 정보입력장치에 포함되는 센싱부의 일 예를 도시한 도면,
도 6a는 도 5에 도시된 센싱부에 포함되는 센서가 정보입력장치에 설치되는 위치의 일 예를 도시한 도면,
도 6b는 도 5에 도시된 센싱부에 포함되는 센서가 정보입력장치에 설치되는 위치의 다른 예를 도시한 도면,
도 7은 도 5에 도시된 거리감지센서의 구체적인 회로도,
도 8은 손가락의 구부림에 따른 거리 변화에 의해 나타나는 전압의 그래프를 도시하는 도면,
도 9a는 본 발명에 따른 정보처리 시스템의 일 예를 도시한 도면,
도 9b는 본 발명에 따른 정보처리 시스템의 다른 예를 도시한 도면,
도 10은 본 발명에 따른 정보처리 시스템의 일 예의 구성의 개략적인 블럭도,
도 11은 본 발명에 따른 정보처리 시스템의 다른 예의 구성의 개략적인 블럭도,
도 12는 임계치 조정을 위한 사용자 인터페이스를 도시한 도면,
도 13은 본 발명에 따라 정보를 입력하는 과정의 일 예를 나타내는 흐름도,
도 14는 본 발명에 따라 정보를 입력하는 과정의 다른 예를 나타내는 흐름도.
* 도면의 주요한 부분에 대한 부호의 설명 *
1000 : 센싱부 1001 : 가속도 센서
1002 : 거리감지용 센서 1010 : 신호처리부
1011 : 증폭 및 필터링부 1012 : A/D 변환부
1013 : 손가락 위치 계산부 1014 : 키위치 추적부
1020 : 컴퓨터 1021 : 매핑부
1030 : 출력장치
본 발명은 사용자의 신체나 손가락에 착용하는 정보 입력 장치, 정보 처리 장치 및 정보 입력 방법에 관한 것이다.
컴퓨터를 효율적으로 사용할 수 있게 하는 요인의 하나는 컴퓨터와 그것을 사용하는 사람사이의 인터페이스이다. 그리고, 현재 가장 널리 사용되는 컴퓨터 인터페이스 장치는 특정한 문자나 기호에 대응하는 복수의 키가 구비된 쿼티(QWERTY)키보드라 할 수 있다. 그러나, 근래에는 이러한 쿼티 키보드대신 사용자의 편리성과 휴대성을 고려하여 가상적으로 키보드 역할을 하는 가상 키보드 등이 개발되고 있다.
"가상 키보드를 구비한 컴퓨터 시스템"이라는 발명의 명칭으로 공개된 한국 실용신안 출원(출원번호 1996-33413)은 모니터상에 팝업 디스플레이되는 가상 키보드상의 키를 선택하기 위해서 마우스나 터치 패드를 사용한다. 따라서, 장시간에 걸쳐 키들을 입력하는 과정이 매우 번거롭고 피곤할 뿐만 아니라 키를 선택하는 시간도 길어지게 된다.
또한, "손가락 장착용 컴퓨터 입력 장치"라는 발명의 명칭으로 공개된 미국 특허 제5,581,414호(1996년 12월 3일 공개)는 사용자의 손가락 끝에 부착될 수 있는 압력 센서와 한쌍의 가속도 센서를 사용한다. 사용자의 손가락이 소정의 표면을 누르면 압력 센서가 압력을 감지하고 가속도 센서는 손가락의 가속도를 측정한다. 이러한 센서들의 신호가 사용자의 손가락의 상대 위치를 계산하는데 사용되는데, 측정된 가속도를 두번 적분함으로써 손가락의 상대 위치를 구하고, 압력 신호는 상기 가속도 신호를 유효하게 하는데 사용된다. 그러나, 이와 같은 정보 입력 장치는 가속도 센서가 갖는 오차 및 중력 가속도 등의 영향으로 인하여 가속도 센서로부터 출력되는 가속도 신호에 에러가 발생하는 문제점이 있다.
또한, "데이터 처리 시스템과의 인터페이스를 위한 손가락없는 글로브"라는 발명의 명칭으로 공개된 미국 특허 제6,304,840호(2001 년 10월 16일 공개)는 손가락의 관절의 구부러짐을 감지하는 센서를 사용한다. 도 1에 도시된 바와 같이 사용자의 손가락의 관절(100)이 구부러진 각도(θ)는 키보드의 특정 행을 디코드하는데 사용되고, 각 손가락은 하나 이상의 열을 제어한다. 동일한 손가락으로 키보드의 열을 구별하는 것은 애덕션, 애브덕션 센서에 의한다.
이와 같은 손가락없는 글로브가 가속도 센서에 의한 오차를 방지하는 효과를 가지고는 있지만, 여전히, 상기 손가락없는 글로브 기술은 사용자의 손가락의 관절의 구부러짐 정도를 측정하기 위한 센서가 손가락의 관절 부위를 덮어야 하므로 접촉면적이 넓어 착용감이 좋지 않으며, 또한, 정보 선택을 위한 손가락의 반복적인 구부림과 핌 동작은 손가락의 관절 부위에 장착된 센서 장치의 마모를 촉진시킨다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하여 착용감을 향상시키고, 내구성을 강하게 하기 위한 정보 입력 장치, 정보 처리 장치, 정보 입력 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 하나의 특징은, 사용자의 신체에 착용할 수 있는 정보입력장치에 있어서, 신체의 관절의 구부림에 따라 변화하는 상기 신체의 소정 부위와 상기 신체의 다른 부위 사이의 거리를 감지하는 거리감지부와, 상기 거리감지부에 의해 감지된 거리가 정보 입력 항목의 선택을 결정하도록 처리하는 신호처리부를 포함하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 특징은, 사용자의 손에 착용할 수 있는 정보입력장치에 있어서, 손가락의 구부림에 따라 변화하는 상기 손가락의 소정 부위와 상기 손가락의 다른 부위 사이의 거리를 감지하는 거리감지부와, 상기 거리감지부에 의해 감지된 거리가 정보 입력 항목의 선택을 결정하도록 처리하는 신호처리부를 포함하는 것이다.
여기서, 상기 손가락의 소정 부위는 손가락 끝으로부터 첫 번째 마디이고, 상기 손가락의 다른 부위는 손가락 끝으로부터 두 번째 또는 세 번째 마디인 것이 바람직하다.
또한, 상기 정보 입력 항목은 문자, 숫자, 기호를 포함할 수 있다.
또한, 상기 거리감지부는 사용자의 손가락에 반지 형태로 또는 사용자의 손 에 장갑형태로 착용될 수 있다.
또한, 상기 거리감지부로는 광센서 또는 초음파 센서를 이용할 수 있다.
상기 거리감지부로 광센서를 이용하는 경우에, 상기 신호처리부는 상기 광센서에 의해 감지된 거리를 나타내는 신호로부터 자연광을 보상하는 보상부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 신호처리부는, 상기 거리감지부로부터 감지된 거리로부터 손가락의 상대 위치를 계산하는 손가락위치 계산부와, 임계치를 이용하여 상기 계산된 손가락의 상대 위치가 복수의 정보 입력 항목들중 어느 것에 대응하는지를 결정하는 위치 추적부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 임계치는 상기 사용자의 의도에 따라 조정될 수 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 선택된 정보 입력 항목의 입력을 결정하는 가속도를 감지하는 가속도 감지부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또다른 특징은, 정보 처리 장치에 있어서, 정보처리부와, 사용자의 손에 착용될 수 있고, 손가락의 구부림에 따라 변화하는 상기 손가락의 소정 부위와 상기 손가락의 다른 부위 사이의 거리를 감지하는 거리감지부와, 상기 거리감지부에 의해 감지된 거리가 상기 정보처리부로 입력되는 정보 입력 항목의 선택을 결정하도록 처리하는 신호처리부를 구비하는 정보입력부를 포함하는 것이다.
여기서, 상기 정보처리부는 상기 선택된 정보 입력 항목을 출력 장치로 출력되기 위한 값으로 매핑하는 매핑부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 정보처리부는 사용자 인터페이스를 통하여 사용자가 의도하는 임계치를 설정할 수 있도록 하는 임계치 조정부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 정보처리장치는 컴퓨터, PDA, 셀룰러 폰을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 또다른 특징은, 정보 입력 방법이 사용자의 손가락의 구부림에 따라 변화하는 상기 손가락의 소정 부위와 상기 손가락의 다른 부위 사이의 거리를 감지하는 단계와, 상기 감지된 거리를 이용하여 정보 입력 항목의 선택을 결정하는 단계를 포함하는 것이다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 2에 손가락의 구부림 정도에 따라서 변화되는 손가락의 첫번째 마디와 두번째 마디 사이의 거리가 도시되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이 손가락의 구부림 정도에 따라서 손가락의 첫번째 마디(210)와 두번째 마디(220) 사이의 거리는 변화하며, 손가락의 구부림이 큰 경우 즉, 손가락의 첫번째 마디와 두번째 마디사이의 각(θ1)이 작은 경우에는 손가락의 첫번째 마디와 두번째 마디사이의 거리(d1)가 짧아지고, 손가락의 구부림이 작은 경우 즉, 손가락의 첫번째 마디와 두번째 마디사이의 각(θ3)이 큰 경우에는 손가락의 첫번째 마디와 두번째 마디사이의 거리(d3)가 길어진다는 것을 알 수있다.
본 발명은 이와 같이 손가락의 구부림 정도에 따라서 변화하는 거리를 키보드 등의 키 입력장치에서 키를 선택하는데 이용한다. 즉, 하나의 손가락은 키보드에 제공된 키배열에서 하나의 열을 선택하는데 이용하고, 각 손가락의 구부림 정도 에 따라서 변화하는 거리를 선택된 열에서 행을 선택하는데 이용할 수 있다. 예를 들어, 도 2a에서, 손가락의 첫번째 마디와 두번째 마디 사이의 거리 d3은 특정 열의 첫번째 행을 선택하고, d2는 상기 특정 열의 두번째 행을 선택하고, d1는 상기 특정 열의 세번째 행을 선택하는데 사용할 수 있을 것이다. 물론, 본 명세서 전체에서는 주로 손가락의 첫번째 마디와 두번째 마디 사이의 거리를 이용하지만, 손가락의 구부림에 따라서 거리가 변화하는 것이라면 손가락의 어느 마디라도 상관이 없으므로, 손가락의 첫번째 마디와 세번째 마디 사이의 거리 또는 손가락의 두번째 마디와 세번째 마디 사이의 거리 모두 키를 선택하는데 사용할 수 있음은 본 발명에 관련된 기술분야의 당업자라면 충분히 이해할 것이다.
이제, 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 정보 처리 장치를 설명한다. 도 3에 도시된 정보 처리 장치는 센서(300)가 설치된 센싱부(310)와, 신호처리부(320)와, 컴퓨터(330)를 포함한다.
센서(300)에 의해 감지된 사용자의 손가락의 소정 부위 사이의 거리를 나타내는 전기적 신호는 신호처리부(320)로 전송되고, 상기 신호처리부(320)는 상기 센서(300)로부터 수신한 전기적 신호를 컴퓨터의 키 입력을 위한 정보 신호로 처리하여 컴퓨터(330)로 전송하면, 컴퓨터(330)는 상기 수신한 정보 신호를 키보드의 키값으로 매핑하여 출력 장치로 출력한다. 도 3에서는 컴퓨터로만 도시하였지만, 정보를 처리하여 출력 장치로 출력하는 수단이면 어떠한 장치에라도 적용할 수 있으면, 예를 들어, PDA, 셀룰러 폰 이나 기타 개인용 휴대 단말기를 포함한다.
먼저, 상기 센싱부(310)를 도 4a 내지 도 7을 참조하여 설명한다.
도 4a에 키 입력장치의 키를 선택하는데 이용되는 손가락의 구부림 정도에 따라 변화하는 거리를 감지하기 위한 센싱부(310)의 일 예가 도시되어 있다.
도 4a에 도시된 거리를 감지하기 위한 수단(310)은 사용자 손가락의 첫번째 마디에 착용되며, 사용자 손가락의 첫번째 마디와 두번째 마디 사이의 거리를 감지하기 위해 상기 거리감지수단(310)의 첫번째 마디 손가락 안쪽(손등쪽의 반대편)에 거리감지센서를 설치한다. 실제로, 이와 같은 형태로 설치할 경우 감지되는 것은 첫번째 마디 손가락에 착용된 거리감지 수단과 두번째 마디 손가락 사이의 거리(d)이다.
도 4b와 도 4c에 센싱부가 사용자의 손가락에 장착되는 형태의 일 예를 도시하였다. 도 4b는 사용자의 검지손가락의 첫번째 마디에 센싱부(310)가 장착된 손등을 도시하며, 도 4c는 사용자의 검지손가락의 첫번째 마디에 센싱부(310)가 장착된 손의 손바닥을 도시한다. 손바닥에서 보았을 때, 센서와 두번째 마디 손가락 사이의 거리를 정확하게 감지하게 위해 센서(300)는 사용자의 손가락의 중심에 위치되는 것이 바람직하다.
도 5에 도 3에 도시된 센서(300)의 일 예의 구체적인 구성이 도시되어 있다. 상기 센서(300)는 가속도 센서(301)와, 거리감지 센서(302)와, 인쇄회로기판(306)을 포함한다. 인쇄회로기판(306)의 상부에 있는 가속도 센서(301)는 사용자의 손가락이 움직일 때의 가속도를 감지하여 "클릭"과 같은 정보 입력을 위한 센서로 사용되고, 인쇄회로기판(306)의 하부에 있는 거리감지 센서(302)는 사용자의 손가락이 움직일 때 사용자의 손가락 사이와의 변화하는 거리를 측정하여 정보 선택을 위 한 센서로 사용된다. 도 5에 도시된 센서는 가속도 센서와 거리감지 센서를 배치하는 형태의 일 예로 나타낸 것일 뿐이며, 다른 형태로 배치할 수도 있다.
도 5에서는 가속도 센서(301)와 거리감지 센서(302)를 일체로 하여 도시하였지만, 도 6a에 도시한 바와 같이, 센싱부(310)의 위쪽에 가속도 센서(301)를 설치하고 센싱부(310)의 아래쪽에 거리감지센서(302)를 설치할 수도 있으며, 또한, 도 6b에 도시한 바와 같이, 센싱부의 아래쪽에 가속도 센서(301)와 거리감지 센서(302)를 모두 설치할 수도 있다. 어떤 형태로 설치해도 상관은 없지만, 도 6a에 도시한 바와 같이 가속도 센서(301)를 손가락의 윗부분에 설치하는 것이 가속도 센서(301)의 가속도 감지 효과를 향상시키는 데에는 더 바람직하다.
이제, 도 7을 참조하여 거리감지센서(302)의 일 예를 설명한다.
거리감지센서(302)로는 거리를 감지하는 기능을 가진 어떠한 센서라도 상관이 없으며, 예를 들어, 광센서(reflective sensor)나 초음파 센서가 이용될 수 있다.
도 7에 도시된 거리감지센서의 일 예인 광센서(302)는 발광소자(303)와 수광 소자(304)를 포함한다. 광센서의 원리는 대상체와의 상호작용에 의해 발생하는 광신호의 변화가 광전자 수신기에서 전기적인 신호변화를 만들어내는 것으로 도 7의 대상체(305)는 본 예에서 사용자의 손가락을 말한다. 즉, 발광소자(303)에서 광을 출력하면 출력된 광은 대상체(305)에서 반사되어 수광소자(304)로 입사되는데 이때 센서와 대상체와의 거리가 길면 수광소자로 입사되는 광량은 작아지고 센서와 대상체와의 거리가 짧으면 수광소자로 입사되는 광량은 커진다.
이러한 광센서의 원리를 이용하여, 사용자가 정보를 선택하기 위해 손가락을 구부리면, 그 구부림 정도에 따라 손가락 마디사이의 관절 각도가 변화하고, 그에 따라 센서와 손가락 사이의 거리도 변화하게 된다. 손가락의 구부림 정도가 커질수록 센서로 수신되는 광량은 많아지게 되어 센서의 신호는 커지고, 손가락의 구부림 정도가 작을수록 센서로 수신되는 광량은 작아지게 되어 센서의 신호는 작아진다. 즉, 이러한 광량의 변화를 이용하여 손가락의 구부림 정도를 측정할 수 있다.
한편, 거리감지센서의 다른 예로서 초음파 센서를 사용할 수 있다. 그 원리를 설명하면, 초음파 센서가 대상체를 향하여 초음파 펄스를 발생시키면, 대상체에 반사되어 되돌아온 초음파를 수신함으로써 대상체의 존재를 인식하게 된다. 대상체까지의 거리 정보는 도플러 효과를 이용하여 얻게 되는데 본 발명에서는 이용할 수 있는 초음파 센서로는 스위칭 또는 반사형의 거리측정 초음파 센서이다.
이제 도 8을 참조하여 거리감지센서에 의해 감지된 거리를 이용하여 정보 입력 항목의 선택이 결정되는 원리를 설명한다.
거리감지센서에 의해 감지된 거리를 나타내는 신호는 소정의 전압으로 나타낼 수 있다. 즉, 사용자의 손가락의 구부림에 따라 거리가 변화하고, 거리에 따라 전압이 변화하게 된다. 따라서, 사용자 손가락의 소정 마디에 착용된 센서와 다른 마디 손가락 사이의 거리를 나타내는 전압이 임계치1(810)과 임계치2(820)사이에 위치하면, 키1을 선택한 것으로 결정하고, 전압이 임계치2(820)와 임계치3(830)사이에 위치하면, 키 2를 선택한 것으로 결정하고, 전압이 임계치3(830)과 임계치4(840) 사이에 위치하면 키 3을 선택한 것으로 결정한다. 결정된 키1,키2, 키3은 실제 컴퓨터의 키입력장치의 키값으로 매핑된다.
상기 키1, 키2, 키3는 키보드나 키패드에서 하나의 열에 있는 키들과 대응되고, 각 키1, 키2, 키3는 하나의 열에 있는 각 행을 선택하게 된다. 즉, 각 손가락은 특정의 열을 선택하고, 각 손가락의 움직임에 의한 거리는 특정 열에 포함된 하나의 행을 선택한다.
따라서, 도 9a에 도시한 바와 같이, 다섯 손가락 모두에 센싱부(910, 920, 930, 940, 950)를 장착하는 경우에는 키보드의 5개 열을 선택할 수 있고, 각 손가락마다 구부림 정도를 3단계를 둔다면 각 열의 3개 행을 선택할 수 있게 된다. 도 9a에서, 각 손가락에 착용되는 센싱부(910-950)로부터 감지된 거리 신호를 수신하여 신호를 처리하는 신호처리부(960)는 사용자의 손등에 위치되도록 도시하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 사용의 편의를 위해 신호처리부는 사용자의 손목에 설치될 수도 있을 것이다.
또한, 도 9b에 도시한 바와 같이, 셀룰러 폰(331)의 경우에는 키패드의 선택해야 하는 열이 3개 이므로, 센싱부(970,980,990)를 세개의 손가락에 착용하여 키패드의 3개 열을 선택할 수 있다.
이제, 도 10을 참조하여 본 발명에 의한 정보 입력 및 처리 장치의 일 예를 설명한다.
도 10에 도시된 정보 입력 및 처리 장치는 센싱부(1000)와, 신호처리부(1010)와, 컴퓨터(1020)와, 출력장치(1030)를 포함한다.
센싱부(1000)는 손가락의 움직임의 가속도를 측정하는 가속도 센서(1001)와 손가락의 구부림에 의해 변화되는 손가락의 소정 부위와의 거리를 감지하는 거리감지센서(1002)를 포함한다.
가속도 센서(1001)에 의한 "클릭"과 같은 정보 입력을 위한 처리를 개략적으로 설명하면, 센싱부(1000)의 가속도 센서(1001)에 의해 감지된 사용자 손가락의 움직임의 가속도를 나타내는 신호는 디지털 신호로 신호처리부(1010)에 입력되고, 신호처리부는 소정의 임계치를 초과하는지 하지 않는지에 따라 정보 입력에 해당하는지 않는지를 판단하여 그 여부에 관한 정보(예를 들어, 1 또는 0)만을 컴퓨터로 전송함으로써 가속도 센서에 의한 정보 입력을 구현할 수 있다. 다만, 이 부분은 본 발명의 핵심적인 부분이 아니고, 위와 같은 간단한 신호 처리에 의해 구현할 수 있으므로 더이상의 설명은 생략하기로 한다.
신호처리부(1010)는 거리감지용 센서(1002)로부터 수신된 거리를 나타내는 전기적 신호를 증폭시키고 필터링하는 증폭 및 필터링부(1011)와, 상기 증폭 및 필터링부(1011)로부터 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환부(1012)와, 상기 A/D 변환부(1012)로부터 출력된 디지털 신호를 이용하여 손가락의 상대적인 위치를 계산하는 손가락위치 계산부(1013)와, 상기 손가락 위치 계산부(1013)로부터 출력된 손가락의 상대 위치를 임계치(1015)를 이용하여 손가락이 선택한 키의 위치를 추적하는 키위치 추적부(1014)를 포함한다.
상기 손가락 위치 계산부(1013)의 동작을 좀더 구체적으로 설명하면, 사용자 손가락의 구부림에 의해 변화되는 위치 구간이 예를 들어, 10에서 150까지 라고 하 면, 손가락 위치 계산부는 A/D 변환부(1012)로부터 수신된 신호가 상기 전체 구간 10 -150 중 상대적으로 어느 위치에 존재하는지를 계산하는 것이다.
이와 같이 계산된 손가락의 상대 위치를 손가락 위치 계산부(1013)로부터 수신한 키위치 추적부(1014)는 도 8에 도시된 바와 같이 임계치를 이용하여 키 위치를 추적한다. 손가락의 상대위치는 도 8의 그래프에서 전압으로 나타낼 수 있는데, 센서와 손가락의 거리가 길수록 즉, 전압은 높은 것으로 나타내지고, 센서와 손가락의 거리가 짧을 수록 전압은 낮은 것으로 나타내진다. 실제로는, 센서와 손가락의 거리가 짧을수록 전압 즉, 실제 신호는 커지지만, 도 8에서 반대로 도시된 것은 위치계산시, 프로그램 코딩의 편의상 신호를 반전시킨 결과임을 당업자라면 이해할 수 있을 것이다.
전압이 임계치1(810)과 임계치2(820)의 사이에 있으면 키 1로, 전압이 임계치 2(820)와 임계치 3(830)사이에 있으면 키 2로, 전압이 임계치 3(830)과 임계치 4(840) 사이에 있으면 키 3으로 결정한다. 물론, 이와 같은 임계치의 개수나 임계치 사이의 구간은 사용되는 키 입력 장치에 따라서 적절한 변형이 가능하다는 것은 당업자라면 충분히 이해할 것이다. 이와 같이 키 위치 추적부(1014)에 의해 추적된 키의 위치는 컴퓨터의 매핑부로 전송된다. 물론, 신호처리부(1010)에서 컴퓨터(1020)로 전송되는 신호는 거리감지센서에 의해 거리로 측정된 손가락 움직임 정보 뿐만이 아니라 가속도 센서에 의해 감지된 클릭 정보도 포함한다.
다음, 컴퓨터(1020)에 포함된 매핑부(1021)는 키위치 추적부(1014)로부터 수신된 키의 (논리적인) 위치를 실제 컴퓨터(1020)의 키 입력 장치의 (물리적인) 키 값으로 매핑하여 출력장치(1030)로 전송한다. 물론, 이때 가속도 센서에 의해 감지된 신호가 정보 입력을 위한 신호로써 판단되어야 할 것이다.
한편, 상기 임계치(1015)는 제조시에 기본값으로 설정되겠지만, 사용자마다의 손의 크기나 손가락의 크기가 다르므로 해서 기본값으로 설정된 임계치 구간이 맞지 않을 수도 있다. 이를 위해 도 11에 임계치를 조정할 수 있는 정보 입력 장치의 구성이 도시되어 있다.
도 11에서 신호처리부(1110)는 증폭 및 필터링부(1111)와 A/D 변환부(1112)와, 손가락 위치 계산부(113)를 포함하며, 컴퓨터(1120)가 키위치 추적부(1121)와, 임계치 조정부(1124)와 매핑부(1122)를 포함한다. 도 10에 도시된 구성과의 차이는 임계치를 조정할 수 있는 임계치 조정부(1124)를 더 포함한다는 것이며, 키위치 추적부가 컴퓨터에 포함되어 있다는 것이다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 키위치 추적부와 임계치 조정부는 신호처리부(1110)에 구비되어 있을 수도 있다.
임계치 조정부(1124)는 예를 들어 도 12에 도시된 바와 같은 그래픽 사용자 인터페이스(1200)를 제공함으로써 사용자가 임계치를 조정할 수 있도록 한다.
그래픽 사용자 인터페이스(1200)의 왼쪽에 키 입력 장치의 키 배열(1210)이 표시되고, 오른쪽에 사용자가 사용하는 키 입력 장치의 타입을 선택하거나 임계치를 설정할 수 있도록 입력할 수 있는 창(1220)이 표시된다.
키배열(1210)에서 a-b-c와 j-k-l은 TH_1이 구별하고, j-k-l과 p-q-r은 TH_2가 구별하고 p-q-r과 Caps는 TH_3과 구별한다는 것을 표시하고, 예를 들어, 사용자 가 키배열(1210)의 맨 왼쪽에 있는 열의 키들을 구분하는 임계치를 새로 설정하려고 할 때, 사용자는 키배열의 맨 왼쪽에 있는 열을 선택한 다음, 오른쪽 창(1220)에 마련된 사용자 키 위치 부분의 임계치를 입력할 수 있는 입력란에 의도하는 임계치를 입력한다. 그리고 나서, 실제로 키 입력 장치를 이용하여 키를 입력해보아 의도하는 키가 제대로 출력장치로 출력되면 사용자가 설정한 임계치는 적절하다는 것이고, 사용자가 의도하는 키가 출력장치에 제대로 출력되지 않는다면 사용자가 설정한 임계치는 적절하지 못하다는 것이므로, 사용자는 다시 임계치를 입력하여 또다시 검사해 볼 수 있다. 이와 같은 간단한 방법에 의해, 사용자는 키들을 구별하는 임계치를 자신의 손이나 손가락에 맞게 설정할 수 있다.
다음, 도 10에 도시된 신호처리부의 동작 흐름이 도 13에 도시되어 있다.
신호처리부가 거리감지 센서(1002)로부터 전기적 아날로그 신호를 수신하면(S1310), 증폭 및 필터링부(1011)는 수신된 신호를 증폭하고 필터링하여 노이즈를 제거한다(S1320). 다음 노이즈 제거된 신호는 A/D 변환부(1012)에 의해 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환되고(S1330), 변환된 디지털 신호로 손가락 위치 계산부(1013)는 손가락의 상대 위치를 계산한다(S1340). 다음, 키위치 추적부(1014)는 임계치(1015)를 이용하여 키의 위치를 추적하고(S1350), 컴퓨터로 출력한다(S1360).
한편, 도 7을 참조하면, 거리감지센서의 수광소자는 발광소자로부터 출력되어 사용자의 손가락(305)에 의해 반사된 광을 수신하는데, 이경우 실제로 수광소자는 발광소자로부터 출력된 광뿐만 아니라 자연광도 포함하여 수신하므로, 실제로 손가락의 구부림에 의한 광량과는 오차가 날 수 있다. 이러한 오차를 보상하기 위한 방법의 일 예가 도 14에 도시되어 있다.
신호처리부(1010)에 포함된 소정의 마이크로프로세서(도시되지 않음)가 거리감지센서의 발광부를 일정시간 간격으로 구동한다(S1410). 다음, 신호처리부가 거리감지 센서의 수광부로부터 전기적 아날로그 신호를 수신한다(S1420). 다음, 증폭 및 필터링부(1011)는 수신한 신호를 증폭하고 노이즈를 제거하여(S1430) A/D 변환부로 전송하면, A/D 변환부(1012)는 수신된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시킨다(S1440), 다음 도 10에는 도시되지 않은 보상부는 변환된 디지털 신호의 자연광을 보상하고, 선형화를 수행한다(S1450). 이러한 보상은, 발광부가 구동된 시점에서는 손가락의 구부림에 의한 광과 자연광 모두를 수신하고, 발광부가 구동되지 않은 시점에서는 자연광 만을 수신하기 때문에 가능하다. 다음, 상대위치 계산부(1013)는 보상된 신호를 바탕으로 손가락의 상대위치를 계산하고(S1460), 키 위치 추적부(1014)는 계산된 손가락의 상대위치를 임계치를 이용하여 키 위치를 추적한(S1470) 다음 컴퓨터로 출력한다(S1480).
상기 설명한 바와 같은 예에서는 본 발명에 따른 정보 입력 장치를 사용자의 손에 착용하는 형태로 주로 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 사용자의 신체 중 구부림이 가능하고 그 구부림에 의해 거리를 감지할 수 있는 부위라면 어느 부위에라도 본 발명에 따른 정보 입력 장치를 착용할 수 있다.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 착용감과 내구성을 향상시키는 손에 착용되 는 정보 입력 장치를 제공할 수 있다.

Claims (21)

  1. 사용자의 신체에 착용할 수 있는 정보입력장치에 있어서,
    신체의 관절의 구부림에 따라 변화하는 상기 신체의 소정 부위와 상기 신체의 다른 부위 사이의 거리를 감지할 수 있도록 광센서 또는 초음파 센서를 구비하는 거리감지부와,
    상기 거리감지부에 의해 감지된 거리가 정보 입력 항목의 선택을 결정하도록 처리하는 신호처리부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 입력 장치.
  2. 사용자의 손에 착용할 수 있는 정보입력장치에 있어서,
    손가락의 구부림에 따라 변화하는 상기 손가락의 소정 부위와 상기 손가락의 다른 부위 사이의 거리를 감지할 수 있도록 광센서 또는 초음파 센서를 구비하는 거리감지부와,
    상기 거리감지부에 의해 감지된 거리가 정보 입력 항목의 선택을 결정하도록 처리하는 신호처리부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 입력 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 손가락의 소정 부위는 손가락 끝으로부터 세 번째 마디이고, 상기 손가락의 다른 부위는 손가락 끝으로부터 첫 번째 마디 또는 두 번째 마디인 것인 정보 입력 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 정보 입력 항목은 문자, 숫자, 기호를 포함하는 것인 정보 입력 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 거리감지부는 사용자의 손가락에 반지 형태로 착용되는 것인 정보 입력 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 거리감지부는 사용자에 손에 장갑형태로 착용되는 것인 정보 입력 장치.
  7. 삭제
  8. 제2항에 있어서,
    상기 신호처리부는 상기 광센서에 의해 감지된 거리를 나타내는 신호로부터 자연광을 보상하는 보상부를 더 포함하는 것인 정보 입력 장치.
  9. 삭제
  10. 제2항에 있어서,
    상기 신호처리부는,
    상기 거리감지부로부터 감지된 거리로부터 손가락의 상대 위치를 계산하는 손가락위치 계산부와,
    임계치를 이용하여 상기 계산된 손가락의 상대 위치가 복수의 정보 입력 항목들중 어느 것에 대응하는지를 결정하는 위치 추적부를 포함하는 것인 정보 입력 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 임계치는 상기 사용자의 의도에 따라 조정될 수 있는 것인 정보 입력 장치.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 선택된 정보 입력 항목의 입력을 결정하는 가속도를 감지하는 가속도 감지부를 더 포함하는 것인 정보 입력 장치.
  13. 정보 처리 장치에 있어서,
    정보처리부와,
    사용자의 손에 착용될 수 있고, 손가락의 구부림에 따라 변화하는 상기 손가락의 소정 부위와 상기 손가락의 다른 부위 사이의 거리를 감지할 수 있도록 광센서 또는 초음파 센서를 구비하는 거리감지부와, 상기 거리감지부에 의해 감지된 거리가 상기 정보처리부로 입력되는 정보 입력 항목의 선택을 결정하도록 처리하는 신호처리부를 구비하는 정보입력부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 처리 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 손가락의 소정 부위는 손가락 끝으로부터 세 번째 마디이고, 상기 손가락의 다른 부위는 손가락 끝으로부터 첫 번째 마디 또는 두 번째 마디인 것인 정보 처리 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 거리감지부는 사용자의 손가락에 반지 형태로 착용되는 것인 정보 처리 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 거리감지부는 사용자에 손에 장갑형태로 착용되는 것인 정보 처리 장치.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 신호처리부는,
    상기 거리감지부로부터 감지된 거리 신호로부터 손가락의 상대 위치를 계산하는 손가락위치 계산부와,
    임계치를 이용하여 상기 계산된 손가락의 상대 위치가 복수의 정보 입력 항목들중 어느 정보 입력 항목에 대응하는지를 결정하는 위치추적부
    를 포함하는 것인 정보처리 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 정보처리부는,
    상기 위치추적부가 결정한 정보 입력 항목을 출력 장치로 출력되기 위한 값으로 매핑하는 매핑부를 포함하는 것인 정보처리장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 정보처리부는,
    사용자 인터페이스를 통하여 사용자가 의도하는 임계치를 설정할 수 있도록 하는 임계치 조정부를 더 포함하는 것인 정보처리장치.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 정보처리장치는 컴퓨터, PDA, 셀룰러 폰을 포함하는 것인 정보처리장 치.
  21. 정보 입력 방법에 있어서,
    광 신호 또는 초음파 신호를 이용하여 사용자의 손가락의 구부림에 따라 변화하는 상기 손가락의 소정 부위와 상기 손가락의 다른 부위 사이의 거리를 감지하는 단계와,
    상기 감지된 거리를 이용하여 정보 입력 항목의 선택을 결정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 입력 방법.
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