KR101007027B1 - 반사 초음파 신호를 이용한 입력 장치 및 방법 - Google Patents

반사 초음파 신호를 이용한 입력 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 정보 입력 방법 및 장치를 개시한다. 본 발명은 초음파 발생부에서 발생된 초음파 신호가 사용자가 움직이는 물체에서 반사된 후 초음파 수신부에 수신되기까지 걸린 시간을 이용하여 초음파 신호가 초음파 발생부로부터 초음파 수신부까지 진행한 거리를 계산하고, 계산된 거리를 이용하여 사용자가 움직이는 물체의 물체의 위치를 측정하므로, 별도의 초음파 신호 발생장치를 구비하지 않고도 입력을 수행할 수 있는 효과가 나타난다.

Description

반사 초음파 신호를 이용한 입력 장치 및 방법{Inputting apparatus and method using reflected ultrasonic signal}
본 발명은 입력 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 초음파 신호를 이용하여 물체의 위치를 측정하고, 위치 정보를 입력하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
컴퓨터 및 PDA 와 같은 전자 기기가 보편화 되면서, 사용자들은 중요한 메모나 지인들의 연락처 등을 수첩에 기록하는 대신에 이러한 전자 기기를 이용하여 기록하는 것이 일반화되었다.
특히, 타블렛 PC 와 PDA 등과 같은 전자 기기들이 대중화되면서, 사용자들은 키보드를 이용하지 않고 펜등을 이용하여 직접 타블렛 PC 또는 PDA 와 같은 전자 기기에 자신의 필기를 입력하여 저장할 수 있게 되었다. 또한, 사용자는 그림판과 같은 각종 응용 프로그램을 이용하여 필기뿐만 아니라 간단한 그림 등의 편집을 수행할 수 있게 되었다.
이러한 전자 기기들에 정보를 입력하기 위해서는 사용자가 움직이는 입력 수단의 위치를 측정하는 것이 필수적이고, 사용자가 움직이는 입력 수단의 위치를 측 정하여 입력을 수행하는 대표적인 입력 방식은 마우스를 이용하는 것이고, 최근에는 터치스크린이나 타블렛 PC를 이용하여 입력을 수행하는 방식이 일반화되었다.
이 밖에 최근에 각광받고 있는 입력 방식이 적외선 또는 RF 신호로 구현되는 기준 신호와 초음파 신호간의 시간차를 이용하여 기준 신호와 초음파 신호를 발생하는 신호 발생 장치를, 사용자가 문자 등을 입력하는 입력펜이나 무선 마우스 등에 구현하여, 신호 발생 장치의 절대적인 위치를 측정하고, 신호 발생 장치의 위치 정보를 입력받으며, 신호 발생 장치가 움직인 좌표를 연결하여 사용자의 필기 등을 입력하는 방식이다.
그러나, 이러한 초음파신호를 이용한 입력 방식은, 사용자가 반드시 기준 신호와 초음파 신호를 발생시키는 신호 발생 장치를 휴대하여야 하는 제한이 따르고, 초음파 신호 및 기준 신호를 발생시키기 위해서는 휴대용 신호 발생 장치에 배터리를 이용하여 전원을 공급하여야 하므로, 휴대용 신호 발생 장치의 부피가 커지고 일정한 시간 주기로 배터리를 교체하여야 하는 사용상의 문제점이 존재하였다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 별도의 신호 발생 장치를 사용하지 않고, 초음파신호를 이용하여 정보를 입력할 수 있는 입력 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 입력 장치는, 초음파신호를 발생시키는 하나 이상의 초음파 발생부; 초음파신호를 수신하는 복수의 초음파 수신부; 및 초음파 발생부에서 발생된 초음파신호 중 사용자가 움직이는 물체에 반사되어 초음파 수신부에 수신된 초음파 신호를 이용하여 물체의 위치를 측정하는 위치 측정부를 포함한다.
또한, 상술한 위치 측정부는 초음파 발생부에서 발생된 초음파신호가 물체에 반사되어 초음파 수신부에 수신될때까지의 시간을 이용하여 물체의 위치를 측정할 수 있다.
또한, 상술한 초음파 발생부와 복수의 초음파 수신부는 사전에 정의된 거리로 서로 이격되어 설치되고, 상술한 위치 측정부는 초음파신호가 초음파 발생부로부터 초음파 수신부로 직접 수신되기까지의 시간이 경과된 이후에, 물체에 반사되어 수신되는 초음파 신호를 이용하여 물체의 위치를 측정할 수 있다.
또한, 상술한 위치 측정부는 초음파신호가 초음파 발생부에서 발생된 후 각 초음파 수신부에 수신될 때까지의 시간을 이용하여, 초음파 발생부로부터 물체까지 의 거리 및 물체로부터 각 초음파 수신부까지의 거리를 계산하고, 계산된 거리를 이용하여 물체의 위치를 측정할 수 있다.
또한, 상술한 초음파 발생부는 초음파 수신부와 동일한 수로 초음파 수신부에 인접한 위치에 각각 설치되어 소정의 시간차를 두고 순차적으로 초음파신호를 발생시키고, 상술한 위치 측정부는 초음파신호를 발생시킨 초음파 발생부에 인접한 초음파수신부와 물체와의 거리를 순차적으로 측정하여 물체의 위치를 측정할 수 있다.
또한, 상술한 위치 측정부는 물체로부터 복수의 초음파 수신부까지의 각각의 거리를 측정하고 가장 거리가 짧은 2개의 거리를 이용하여 물체의 위치를 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 입력 장치는 위치 측정부로부터 입력되는 물체의 위치 정보의 패턴을 분석하여 선택 신호를 생성하는 선택 신호 생성부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 입력 장치는 위치 정보를 입력 장치와 연결된 외부 전자기기 또는 입력 장치가 설치된 컴퓨터에 설치된 응용프로그램의 입력값으로서 출력하는 입력부를 더 포함할 수 있다.
한편, 상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 입력 방법은, (a) 초음파 발생부에서 초음파 신호를 발생시키는 단계; (b) 사용자가 움직이는 물체에 반사된 초음파 신호를 초음파 수신부가 수신하는 단계; 및 (c) 반사된 초음파 신호를 수신한 초음파 수신부로부터 입력되는 초음파 수신 정보를 이용하여 물체의 위치를 측정하여 위치 정보를 생성하는 단계를 포함한다.
또한, 상술한 (c) 단계는 초음파 발생부에서 발생된 초음파신호가 물체에 반사되어 초음파 수신부에 수신될때까지의 시간을 이용하여 물체의 위치를 측정할 수 있다.
또한, 상술한 초음파 발생부와 복수의 초음파 수신부는 사전에 정의된 거리로 서로 이격되어 설치되고, 상술한 (c) 단계는, 초음파신호가 초음파 발생부로부터 초음파 수신부로 직접 수신되기까지의 시간이 경과된 이후에, 물체에 반사되어 수신되는 초음파 신호를 이용하여 물체의 위치를 측정할 수 있다.
또한, 상술한 (c) 단계는, 초음파신호가 초음파 발생부에서 발생된 후 각 초음파 수신부에 수신될 때까지의 시간을 이용하여, 초음파 발생부로부터 물체까지의 거리 및 물체로부터 각 초음파 수신부까지의 거리를 계산하고, 계산된 거리를 이용하여 물체의 위치를 측정할 수 있다.
또한, 상술한 초음파 발생부는 초음파 수신부와 동일한 수로 초음파 수신부에 인접한 위치에 각각 설치되고, 상술한 (a) 단계에서, 각 초음파 발생부는 소정의 시간차를 두고 순차적으로 초음파신호를 발생시키고, 상술한 (c) 단계에서, 초음파신호를 발생시킨 초음파 발생부에 인접한 초음파수신부와 물체와의 거리를 순차적으로 측정하여 물체의 위치를 측정할 수 있다.
또한, 상술한 (c) 단계는 물체로부터 복수의 초음파 수신부까지의 각각의 거리를 측정하고 가장 거리가 짧은 2개의 거리를 이용하여 물체의 위치를 측정할 수 있다.
또한, 상술한 입력 방법은 (d) 위치 정보의 패턴을 분석하여 선택 신호를 생 성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상술한 입력 방법은 (e) 입력 장치와 연결된 외부 전자기기 또는 입력 장치가 설치된 컴퓨터에 설치된 응용프로그램의 입력값으로서 위치 정보를 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 초음파 발생부에서 발생된 초음파 신호가 사용자가 움직이는 물체에서 반사된 후 초음파 수신부에 수신되기까지 걸린 시간을 이용하여 초음파 신호가 초음파 발생부로부터 초음파 수신부까지 진행한 거리를 계산하고, 계산된 거리를 이용하여 사용자가 움직이는 물체의 위치를 측정하므로, 별도의 초음파 신호 발생장치를 구비하지 않고도 입력을 수행할 수 있는 효과가 나타난다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다.
이하에서 설명되는 실시예에서는, 대형 모니터(200)의 상단에 복수개의 초음파 수신부(120)를 설치하고, 사용자가 자신의 손가락이나 일반적인 펜을 이용하여 모니터(200) 위에 표시되는 화면을 클릭하거나 모니터(200)상에서 글씨를 써서 타블렛 PC와 같이 동작하는 경우를 예시적으로 설명한다. 즉, 일반적인 컴퓨터에 연결된 마우스의 포인터의 위치를 입력하는 것과 동일하게 위치 정보를 입력하는 경우를 예시적으로 설명한다. 따라서, 본 발명은 도 1 내지 도 5 에 도시된 예 이외에, 사용자가 책상에 손가락 또는 일반 펜 등의 물체로 글씨를 쓰는 경우는 물론 허공에서 글씨를 쓰는 경우에도 적용될 수 있으며, 본 발명의 입력 장치는 휴대 전화, PDA 등의 전자기기로 구현될 수도 있음을 주의하여야 한다.
먼저, 도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 입력 장치의 전체 구성을 도시하는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 입력 장치(100)는 하나 이상의 초음파 발생부(110), 복수의 초음파 수신부(120), 위치 측정부(130), 제어부(150), 및 입력부(160)를 포함하여 구성되며, 위치 측정부(130), 제어부(150), 및 입력부(160)는 전자기기에 소프트웨어적으로 구현될 수도 있다.
먼저, 초음파 발생부(110)는 초음파 발생 제어신호에 따라서 초음파 신호를 발생시키고, 초음파 수신부(120)는 초음파 발생부(110)에서 발생된 초음파신호를 수신한다.
위치 측정부(130)는 초음파 수신부(120)에서 수신된 초음파 수신 정보(초음파 신호를 수신한 시간 정보를 포함함)를 이용하여 사용자가 움직이는 물체와 각 초음파 수신부(120)간의 거리를 측정하여 사용자가 움직이는 물체의 위치를 측정한다.
구체적으로, 위치 측정부(130)는 제어부(150)로부터 초음파 발생 제어신호를 입력받은 시간 또는 제어부(150)로부터 입력된 초음파 발생 시간과 각 초음파 수신부(120)에서 초음파 신호가 수신된 시간간의 시간차를 이용하여, 각 초음파 수신부(120)와 사용자가 움직이는 물체의 거리를 측정하고, 물체와 각 초음파 수신부(120)간의 거리를 이용하여 물체의 좌표를 계산하여 위치 정보를 생성한다.
제어부(150)는 초음파 발생을 지시하는 초음파 발생 제어신호를 일정한 시간 주기로 생성하여 초음파 발생부(110)로 출력한다. 또한, 제어부(150)는 초음파 발생 제어신호를 위치 측정부(130)로 함께 출력하거나 별도의 초음파 발생 시간을 위치 측정부(130)로 통지한다.
입력부(160)는 위치 측정부(130)에서 생성된 위치 정보를, 입력 장치(100)와 USB, IEEE 1394 방식, 블루투스 등 다양한 유무선 방식으로 연결된 외부 전자기기의 입력값으로 출력하거나, 입력장치가 컴퓨터에 소프트웨어적으로 구현된 경우에는 컴퓨터에 설치된 다른 응용 프로그램의 입력값으로 출력한다. 이 때, 입력부(160)는 위치 정보를 외부 전자기기 또는 응용 프로그램의 입력값으로 적합하도록 변환하여 출력할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라서 본 발명의 입력 장치(100)가 구현된 예를 도시한 도면이다. 도 2를 더 참조하여 본 발명의 입력 장치(100)를 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 입력 장치(100)는, 초음파를 발생시키는 초음파 발생부(110)가 모니터(200)의 중앙 상부에 설치되고, 초음파 발생부(110)로부터 소정 거리만큼 이격된 좌우 측면에는 제 1 초음파 수신부(120-1)와 제 2 초음파 수신부(120-2)가 각각 설치된다.
초음파 발생부(110)는 제어부(150)로부터 초음파 발생 제어신호가 입력되면 초음파 신호를 발생시킨다. 초음파 발생부(110)는 초음파 신호가 모니터(200)의 화면과 수평방향으로 진행하도록 초음파 신호를 발생시키는 것이 바람직하다.
사용자가 모니터(200) 앞에서 자신의 손가락 또는 일반 펜 등(이하, 손가락으로 예시함)과 같은 물체를 이동시키면, 초음파 발생부(110)에서 방사된 초음파 신호는 손가락에서 반사되고, 반사된 초음파 신호는 제 1 및 제 2 초음파 수신부(120-1,120-2)에서 각각 수신되며, 제 1 및 제 2 초음파 수신부(120-1,120-2)는 초음파 신호가 수신되었음을 나타내는 초음파 수신 정보를 위치 측정부(130)로 출력한다.
위치 측정부(130)는 초음파 신호가 발생된 시간과, 손가락에서 반사된 초음파 신호가 제 1 및 제 2 초음파 수신부(120-1,120-2)에 각각 수신된 시간간의 시간차를 이용하여 손가락으로부터 제 1 초음파 수신부(120) 및 제 2 초음파 수신부(120)까지의 거리를 측정하여 손가락의 위치 좌표를 나타내는 위치 정보를 생성한다. 위치 측정부(130)에서 위치 정보를 생성하는 방식을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
초음파 발생부(110)로부터 손가락까지의 거리를 a 라 하고, 손가락으로부터 제 1 초음파 수신부(120)까지의 거리를 b 라 하며, 손가락으로부터 제 2 초음파 수신부(120)까지의 거리를 c 라 하면, a, b, c 의 관계는 다음의 수학식 1을 만족한다.
a+b=α
a+c=β
여기서 α는 초음파 신호가 초음파 발생부(110)에서 진행하여 제 1 초음파 수신부(120)까지 진행한 거리를 나타내고, 음속에 초음파 신호가 발생되어 제 1 초음파 수신부(120)에 수신되기까지 걸린 시간을 승산하면 구할 수 있다.
마찬가지로, β는 초음파 신호가 초음파 발생부(110)에서 진행하여 제 2 초음파 수신부(120)까지 진행한 거리를 나타내고, 음속에 초음파 신호가 발생되어 제 2 초음파 수신부(120)에 수신되기까지 걸린 시간을 승산하면 구할 수 있다.
또한, 사전에 정의된 초음파 발생부(110)로부터 제 1 초음파 수신부(120-1)까지의 거리를 m 이라하고, 초음파 발생부(110)로부터 제 2 초음파 수신부(120-2)까지의 거리를 n 이라 하며, 제 1 초음파 수신부(120-1)와 제 2 초음파 수신부(120-2)간의 거리를 k(k=m+n)이라 하면, 손가락의 위치(x,y)는 상술한 수학식 1의 b 및 c를 a 에 대해서 정리하여 다음의 수학식 2에 대입하여 풀면 계산할 수 있다.
x2+y2=b2
(m-x)2+y2=a2
(k-x)2+y2=c2
이 때, 초음파 발생부(110)가 초음파 신호를 발생시키면, 초음파 수신부(120)에는 물체에서 반사된 초음파신호뿐만 아니라, 초음파 발생부(110)로부터 직접 진행된 초음파 신호도 수신된다. 따라서, 위치 측정부(130)는 초음파 신호가 초음파 발생부(110)로부터 직접 초음파 수신부(120)로 수신되기까지 걸리는 시간을 사전에 계산하고, 해당 시간이 경과된 후에 수신되는 초음파 신호를 이용하여 물체의 위치를 측정한다.
한편, 입력부(160)는 위치 측정부(130)로부터 입력되는 위치 정보를 본 발명의 입력 장치(100)가 소프트웨어적으로 구현된 컴퓨터, PDA 및 휴대 전화에 설치된 다른 응용프로그램으로 입력값으로서 출력한다. 또한, 본 발명의 입력 장치(100)가 개별 전자기기로 구현된 경우에, 입력부(160)는 USB, IEEE 1394, 블루투스 등 다양한 유무선 방식으로 본 발명의 입력 장치(100)와 연결된 외부 전자기기의 입력값으로서 본 발명의 위치 정보를 출력한다.
지금까지 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 입력 장치 및 방법을 설명하였다. 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 입력 장치 및 방법은 상술한 제 1 실시예의 위치 정보와 함께 마우스의 클릭 신호와 같은 선택 신호를 더 입력하는 방법 및 장치를 설명한다.
제 2 실시예에 따른 입력 장치는 도 1 에 도시된 구성에 선택 신호 생성부(140)를 더 포함한다. 위치 정보를 생성하는 방법은 제 1 실시예와 동일하므로, 선택신호를 생성하는 구성에 대해서만 설명한다.
선택신호 생성부(140)는 상술한 위치 측정부(130)에서 측정된 위치 정보의 패턴을 분석하여 마우스 입력 장치(100)의 클릭 신호와 같은 선택신호를 생성한다. 사용자가 터치스크린을 이용할 때와 같이, 손가락을 이용하여 앞에 위치하는 모니터(200)의 특정 영역을 선택하는 경우에, 사용자는 먼저 팔을 움직여서 손가락을 터치할 영역위에 놓은 후, 손가락을 뻗어서 모니터(200)를 터치하게 된다.
이 경우, 선택할 영역위로 손가락을 움직일 때까지는 손가락의 x 좌표 및 y 좌표가 함께 변화되지만, 사용자가 대략적인 위치를 확정한 후 손가락을 뻗어서 모 니터(200)를 터치하는 경우에는, 도 3a 에 도시된 바와 같이 손가락의 x 좌표는 아주 미세한 변화만이 일어나는 반면에, 도 3b 에 도시된 바와 같이 y 좌표는 x 좌표에 비하여 상대적으로 큰 변화가 나타나게 된다.
도 3a 및 도 3b 에 도시된 경우에, 선택이 수행되는 동안 X 좌표값은 y 좌표값의 변화에 비하여 아주 미세한 변화가 발생하는 대신에, y 좌표값은 사용자가 손가락을 모니터(200) 표면으로 가까이 움직일수록 증가하다가(모니터(200)의 좌측 상단을 (0,0)으로 설정하는 경우), 터치가 되고 사용자가 손가락을 모니터(200) 표면으로부터 분리하면 다시 감소하게 된다.
상술한 패턴 이외에, 사용자가 선택을 수행하는 패턴은 다양하게 나타날 수 있다. 예컨대, 사용자가 화면을 수직으로 터치하고 수직으로 분리하는 경우에는 사용자 손가락의 x 좌표 및 y 좌표의 변화 없이 일정시간동안 동일한 좌표상에 머무는 패턴이 나타날 수도 있고, 3차원 좌표 측정이 가능한 경우에는 손가락의 x 좌표 및 y 좌표의 변화 없이 z 축 방향(모니터 화면 평면에 수직인 방향)의 변화만이 발생하는 패턴이 나타날 수 있다.
따라서, 선택신호 생성부(140)는 위치 측정부(130)로부터 입력되는 위치 정보가 이러한 사전에 정의된 특정 패턴이 발생하게 되면 사용자가 모니터(200)상의 해당 위치의 항목을 선택한 것으로 판단하여 선택신호를 생성하여 입력부(160)로 출력하고, 입력부(160)는 위치 정보와 선택신호를 함께 출력한다.
지금까지 본 발명의 제 2 실시예를 설명하였다. 이하에서는 제 1 및 제 2 실시예와 결합될 수 있는 변형 실시예들을 설명한다.
도 4 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 입력 방법 및 장치를 설명하는 도면이다. 도 4를 참조하면, 두 개의 초음파 수신부(120-1,120-2)가 모니터(200)의 상부 양측면에 하나씩 설치되어 있고, 두 개의 초음파 발생부(110-1,110-2)가 초음파 수신부(120-1,120-2)와 인접한 위치에 각각 설치되어 시간차를 두고 각각 초음파 신호를 발생시킨다.
사용자가 움직이는 손가락의 위치를 측정하기 위해서, 제어부(150)는 먼저 좌측에 설치된 제 1 초음파 발생부(110-1)로 초음파 발생 제어신호를 출력하고, 제 1 초음파 발생부(110-1)에서 발생된 초음파 신호는 손가락에서 반사되어 좌측에 설치된 제 1 초음파 수신부(120-1) 및 우측에 설치된 제 2 초음파 수신부(120-2)로 각각 입력된다.
위치 측정부(130)는 제 2 초음파 수신부(120-2)에서 발생된 초음파 수신 정보는 무시하고, 제 1 초음파 발생부(110-1)에서 초음파신호가 발생된 시간과 제 1 초음파 수신부(120-1)에서 초음파 신호가 수신된 시간간의 차를 이용하여 거리 p를 측정한다. 이 때, 위치 측정부(130)는 제 1 초음파 발생부(110-1)에서 초음파신호가 발생된 시간과 제 1 초음파 수신부(120-1)에서 초음파 신호가 수신된 시간간의 차에 음속을 승산한 후, 승산 결과를 2로 나누어 근사적으로 거리 p를 구할 수도 있다.
제어부(150)는 제 1 초음파 발생부(110-1)로 초음파발생 제어신호를 출력하고 일정한 시간이 경과한 후, 우측에 설치된 제 2 초음파 발생부(110-2)로 초음파 발생 제어신호를 출력하고, 제 2 초음파 발생부(110-2)에서 발생된 초음파 신호는 손가락에서 반사되어 좌측에 설치된 제 1 초음파 수신부(120-1) 및 우측에 설치된 제 2 초음파 수신부(120-2)로 각각 입력된다.
위치 측정부(130)는 제 1 초음파 수신부(120-1)에서 발생된 수신 정보는 무시하고, 제 2 초음파 발생부(110-2)에서 초음파신호가 발생된 시간과 제 2 초음파 수신부(120-2)에서 초음파 신호가 수신된 시간간의 차를 이용하여 거리 q를 측정한다. 이 때, 위치 측정부(130)는 제 2 초음파 발생부(110-2)에서 초음파신호가 발생된 시간과 제 2 초음파 수신부(120-2)에서 초음파 신호가 수신된 시간간의 차에 음속을 승산한 후, 승산 결과를 2로 나누어 근사적으로 거리 q를 구할 수도 있다.
그 후, 위치 측정부(130)는 다음의 수학식 3 에 따라서 손가락의 좌표값을 계산하여 위치 정보를 생성하여 입력부(160)로 출력한다.
p2=x2+y2
q2=(k-x)2+y2
한편, 도 4 에 도시된 예에서 선택 신호를 생성하는 방식은 도 3을 참조하여 상술한 바와 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 입력 방법 및 장치를 설명하는 도면이다. 도 5 에 도시된 예는 대형 모니터(200)에서 입력을 수행하기 위한 것으로서, 대형 모니터(200)의 상부 좌측부터 제 1 내지 제 4 초음파 수신부(120-1 내지 120-4)가 설치되고, 중앙에 초음파 발생부(110)가 설치된다.
정보 입력 과정에서, 제어부(150)가 초음파 발생 제어신호를 초음파 발생부(110)로 출력하면, 초음파 발생부(110)에서 방사된 초음파 신호는 사용자의 손가락에서 반사되어 제 1 내지 제 4 초음파 수신부(120-1 내지 120-4)에서 각각 수신된다.
위치 측정부(130)는 초음파 발생부(110)로부터 각 초음파 수신부(120)까지의 거리를 측정하고 가장 거리가 짧은 두 개의 초음파 수신부(120)를 선택하여 상술한 수학식 1 및 수학식 2 에 기재된바와 동일한 방식으로 손가락의 위치를 측정한다. 도 5 에 도시된 예에서, 초음파 발생부(110)로부터 손가락까지의 길이는 공통이고, 손가락으로부터 각 초음파 수신부(120-1 내지 120-4)까지의 거리는 s<u<r<v 인 관계가 성립하므로, 위치 측정부(130)는 제 2 및 제 3 초음파 수신부(120-2 및 120-3)의 초음파 수신 정보를 이용하여 손가락의 위치를 측정한다.
이와 같이 복수의 초음파 수신부(120)를 설치하는 이유는, 대기중으로 진행하는 초음파 신호는 거리에 따라서 급격하게 감쇄되므로, 광대한 영역에서 입력을 수행하기 위해서는 도 1에 도시된 예와 같이 2개의 초음파 수신부(120)만을 설치하여 정확한 측정을 수행하기 어렵다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 일차적으로 손가락으로부터 각 초음파 수신부(120)까지의 거리(보다 정확하게는, 초음파 신호가 초음파 발생부(110)에서 발생되어 초음파 수신부(120)까지 진행한 거리)를 일차적으로 측정하고, 그 거리가 가장 짧은 초음파 수신부(120)(즉, 손가락의 위치와 가장 인접한 초음파 수신부(120))에서 수신된 초음파 수신정보를 이용하여 손가락의 위치를 측정한다.
또한, 도 5 에 도시된 예에서 선택 신호를 생성하는 방식은 상술한 바와 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플라피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 입력 장치의 전체 구성을 도시하는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따라서 본 발명의 입력 장치가 구현된 예를 도시한 도면이다.
도 3a 및 도 3b 는 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따라서 선택 신호를 생성하는 방식을 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 입력 방법 및 장치를 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따라서 광대한 영역에서 수행되는 입력 방법 및 장치를 설명하는 도면이다.

Claims (17)

  1. 초음파신호를 발생시키는 하나 이상의 초음파 발생부;
    상기 초음파 발생부와 사전에 정의된 거리만큼 서로 이격되어 설치되어 초음파신호를 수신하는 복수의 초음파 수신부; 및
    상기 초음파 발생부에서 발생된 초음파신호 중 사용자가 움직이는 물체에 반사되어 상기 초음파 수신부에 수신된 초음파 신호를 이용하여 상기 물체의 위치를 측정하되, 초음파신호가 상기 초음파 발생부로부터 상기 초음파 수신부로 직접 수신되기까지의 시간이 경과된 이후에, 상기 물체에 반사되어 수신되는 초음파 신호를 이용하여 상기 물체의 위치를 측정하는 위치 측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 입력 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 위치 측정부는 상기 초음파 발생부에서 발생된 초음파신호가 상기 물체에 반사되어 상기 초음파 수신부에 수신될때까지의 시간을 이용하여 상기 물체의 위치를 측정하는 것을 특징으로 하는 입력 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 위치 측정부는 상기 초음파신호가 상기 초음파 발생부에서 발생된 후 각 초음파 수신부에 수신될 때까지의 시간을 이용하여, 상기 초음파 발생부로부터 물체까지의 거리 및 상기 물체로부터 각 초음파 수신부까지의 거리를 계산하고, 상기 계산된 거리를 이용하여 상기 물체의 위치를 측정하는 것을 특징으로 하는 입력 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 초음파 발생부는 상기 초음파 수신부와 동일한 수로 상기 초음파 수신부에 인접한 위치에 각각 설치되어 소정의 시간차를 두고 순차적으로 초음파신호를 발생시키고,
    상기 위치 측정부는 초음파신호를 발생시킨 초음파 발생부에 인접한 초음파수신부와 상기 물체와의 거리를 순차적으로 측정하여 상기 물체의 위치를 측정하는 것을 특징으로 하는 입력 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 위치 측정부는 상기 물체로부터 상기 복수의 초음파 수신부까지의 각각의 거리를 측정하고 가장 거리가 짧은 2개의 거리를 이용하여 상기 물체의 위치를 측정하는 것을 특징으로 하는 입력 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 위치 측정부로부터 입력되는 상기 물체의 위치 정보의 패턴을 분석하여 선택 신호를 생성하는 선택 신호 생성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입력 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 위치 정보를 상기 입력 장치와 연결된 외부 전자기기 또는 상기 입력 장치가 설치된 컴퓨터에 설치된 응용프로그램의 입력값으로서 출력하는 입력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입력 장치.
  9. 초음파 발생부 및 상기 초음파 발생부와 사전에 정의된 거리로 서로 이격되어 설치된 복수의 초음파 수신부가 설치된 입력장치를 이용한 입력 방법으로서,
    (a) 상기 초음파 발생부에서 초음파 신호를 발생시키는 단계;
    (b) 사용자가 움직이는 물체에 반사된 초음파 신호를 상기 복수의 초음파 수신부가 수신하는 단계; 및
    (c) 초음파신호가 상기 초음파 발생부로부터 상기 복수의 초음파 수신부로 직접 수신되기까지의 시간이 경과된 이후에, 상기 복수의 초음파 수신부로 수신된 초음파 신호를 상기 물체에 반사된 초음파 신호라고 판단하고,
    상기 반사된 초음파 신호를 수신한 상기 복수의 초음파 수신부로부터 입력되는 초음파 수신 정보를 이용하여 상기 물체의 위치를 측정하여 위치 정보를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 입력 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 (c) 단계는
    상기 초음파 발생부에서 발생된 초음파신호가 상기 물체에 반사되어 상기 복수의 초음파 수신부에 수신될때까지의 시간을 이용하여 상기 물체의 위치를 측정하는 것을 특징으로 하는 입력 방법.
  11. 삭제
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 (c) 단계는, 상기 초음파신호가 상기 초음파 발생부에서 발생된 후 상기 복수의 초음파 수신부에 각각 수신될 때까지의 시간을 이용하여, 상기 초음파 발생부로부터 물체까지의 거리 및 상기 물체로부터 복수의 초음파 수신부까지의 거리를 계산하고, 상기 계산된 거리를 이용하여 상기 물체의 위치를 측정하는 것을 특징으로 하는 입력 방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 초음파 발생부는 상기 복수의 초음파 수신부와 동일한 수로 상기 복수의 초음파 수신부에 인접한 위치에 각각 설치되고,
    상기 (a) 단계에서, 각 초음파 발생부는 소정의 시간차를 두고 순차적으로 초음파신호를 발생시키고,
    상기 (c) 단계에서, 초음파신호를 발생시킨 초음파 발생부에 인접한 초음파수신부와 상기 물체와의 거리를 순차적으로 측정하여 상기 물체의 위치를 측정하는 것을 특징으로 하는 입력 방법.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 (c) 단계는 상기 물체로부터 상기 복수의 초음파 수신부까지의 각각의 거리를 측정하고 가장 거리가 짧은 2개의 거리를 이용하여 상기 물체의 위치를 측정하는 것을 특징으로 하는 입력 방법.
  15. 제 9 항에 있어서,
    (d) 상기 위치 정보의 패턴을 분석하여 선택 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입력 방법.
  16. 제 9 항에 있어서,
    (e) 상기 입력 장치와 연결된 외부 전자기기 또는 상기 입력 장치가 설치된 컴퓨터에 설치된 응용프로그램의 입력값으로서 상기 위치 정보를 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입력 방법.
  17. 제 9 항, 제 10 항, 및 제 12 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항의 입력 방법을 컴퓨터에서 판독할 수 있고 실행가능한 프로그램 코드로 기록한 기록 매체.
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