(57)【要約】      （修正有）【課題】携帯性に優れ、既存キーボードの使用方法と同様に直感的に文字を早く正確に入力できる文字入力装置を提供する。【解決手段】モバイルデバイスまたはウェラブル端末機のための文字入力装置３０２は、使用者の指３０３の位置を感知するバイオレーダー、使用者の手の傾きを感知する勾配センサー、バイオレーダー及び勾配センサーから受信した信号を処理して使用者の最終入力情報を算出するマイクロプロセッサ、及び前記使用者の最終入力情報を前記モバイルデバイスまたはウェラブル端末機に送る無線通信モジュールを備える。この構成は、既存のハードウェア的なキーボードと、使用者の手を必ずキーボード等におかれなければならないという制約を除去するため携帯性が高められる。また、方向キーなどの特殊キーは勾配センサーを通じて直観的に入力されるため、モバイルデバイスやウェラブルコンピュータ機器に相応しい文字入力装置を実現することができる。【選択図】図４
2008287714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モバイルデバイスまたはウェラブル端末機のための文字入力装置において、
使用者の指位置を感知するバイオレーダー、
使用者の手の傾きを感知する勾配センサー、
前記バイオレーダー及び勾配センサーから受信した信号を処理して使用者の最終入力
情報を算出するマイクロプロセッサ、及び
前記使用者の最終入力情報を前記モバイルデバイスまたはウェラブル端末機に送る無
線通信モジュール、を備えた文字入力装置。
【請求項２】
前記文字入力装置が、使用者の手首に着用可能な形態に形成される、請求項１記載の文字入力装置。
【請求項３】
前記文字入力装置が、前記使用者の最終入力情報に対応するフィードバック音響を出力するスピーカー装置をさらに含む、請求項１記載の文字入力装置。
【請求項４】
前記バイオレーダーが、信号を送出して指に衝突して反射した反射波の強さ及び指の角度と係わる数値を上記マイクロプロセッサに送る請求項１記載の文字入力装置。
【請求項５】
前記マイクロプロセッサが、認識するまでの時間のスキャン全体周期に対する割合によって指の角度を計算し、かつ、前記指から反射した反射波の信号強さによって指と前記文字入力装置との距離を計算して、入力情報を検出する、請求項１記載の文字入力装置。
【請求項６】
前記マイクロプロセッサは指による入力がない場合、前記勾配センサーで手の傾きを測定し、下記の表によって同傾きに対応する特殊キーの入力を感知する、請求項１記載の文字入力装置。
【表１】
2008287714.tif 000007
【請求項７】
前記マイクロプロセッサが、文字入力装置に予め保存されたキーボード上の各キー位置の座標値と、使用者の指の位置によって認識可能な初期範囲値と、キーボード上の各キー位置に指が置かれた時の指末端の太さ情報とを含む基準情報と、前記検出された入力情報を比較して、入力された文字を判別する、請求項５に記載の文字入力装置。
【請求項８】
前記マイクロプロセッサが、使用者の入力指が３本以上と認識された場合には文字入力の間違いとして処理して入力認識を遂行しない、請求項７に記載の文字入力装置。
【請求項９】
前記マイクロプロセッサが、使用者の入力指が２本認識された場合、各指の末端太さ情報を検出して、該検出された末端太さ情報の前記基準情報に含まれる末端太さ情報値に対する割合を指毎に比較して最終入力情報を識別する、請求項８に記載の文字入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、文字入力装置に関するもので、特にキーボードなしのモバイルデバイスまたはウェラブル端末機のための文字入力装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、レーダー（ＲＡＤＡＲ）は、ＲＡｄｉｏ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  Ａｎｄ  Ｒａｎｇｉｎｇの略字で、第２次世界大戦中に開発されたシステムであり、航空交通官制及び航空機精密接近のための補助施設に使用されて、１９４０年代末に米連邦航空庁（ＦＡＡ）によって空港に設置され始め、現在は航空交通官制［ＡＴＣ（Ａｉｒ  Ｔｒａｆｆｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）］の主要装備となっている。
【０００３】
レーダーの基本原理は、ＲＡＤＩＯ  ＥＮＥＲＧＹ（ｓｈｏｒｔ  ｐｕｌｓｅ）が指向性アンテナから発射されて何かの目標物に衝突すると、エネルギーの一部が戻る反射波が生じ、この反射波を受信・検波する装備で、その目標物に対する方位を知るというものである。すなわち、電波を目標物に送ってその電波エネルギーの反射波を受信して電波の直進性と定速性を使用して、その往復時間とアンテナの指向特性によって目標物の位置（方位及び距離）を測定する装備である。したがって、電波の地上アンテナから全方向への発射とその受信は、その所要時間が距離に比例するので、目標物の方位での位置確認と同時に距離も分かるようになり、これは距離測定施設の原理にも使用されている。
【０００４】
このようなレーダー装備は、ＳＯＣ（Ｓｙｓｔｅｍ  Ｏｎ  ａ  Ｃｈｉｐ）技術の発達で超小型化及び低電力化されて、人の脈搏、呼吸を感知することができるバイオレーダーの装備も商用化され、モバイルデバイスにも適用することができるようになった。
一般に、バイオレーダーは、無線を利用して非接触方式で心拍及び呼吸信号を測定する装置に使用されている。非接触式で呼吸及び心拍数を測定するバイオレーダーシステムが１９７０年代に開発され、最初のシステムは導波管を利用し測定距離も数ｃｍに過ぎなかったが、最近は半導体、ＲＦ、通信技術などの発達により安価で長い測定距離を有する携帯可能なシステムが活発に研究されている。
【０００５】
キーボード（Ｋｅｙｂｏａｒｄ）は、コンピューターにおいて使用者が命令語とデータを入力することができる入力装置で、キーボード内のＲＯＭにコンピューターが使用する文字を定義しておいて、使用者がキーを押すと該当のキー値をコンピューターに伝達するものである。キーボードは、入力キーの配列によってクワティーキーボードと、デボラキーボードなどに区分され、クワティーキーボードは一番普遍的に使用されるキーボードであり、左手小指が位置するキー順序である「Ｑ，Ｗ，Ｅ，Ｒ，Ｔ，Ｙ」から名付けられたものである。
【０００６】
図１は、一般的なコンピューターで使用されるキーボード１００に関する構造とコンピューター１０１との連結１０２を示した図である。従来のキーボード１００は、デスクトップコンピューター１０１を基準に製作されているので少なくとも８０キー以上で嵩高く、携帯に不便な短所がある。図示のように、従来技術による文字入力装置であるキーボード１００は、使用者１０３の文字入力を受けるためのキーボードと、キーボード内部には使用者の手が入力した文字の内容を感知してそれをコンピューターに送信するためのマイクロプロセッサ１０４を内蔵している。これは、ＵＳＢまたはＰＳ／２方式１０５でコンピューター１０１に送信され、それを受信したコンピューターのＰＳ／２またはＵＳＢポートは、キーボード１００からデータを受信する度にインタラプトを発生させて、コンピューター１０１に入力情報があるという事実を知らせる構造になっている。前記のような
キーボード１００は、固定されたコンピューター環境には相応しいが、移動をしながら使用者１０３の入力が必要なモバイルデバイス器機やウェラブルデバイスの文字入力装置として使用する場合には、文字入力装置の携帯性が悪く有用性が非常に下がるという短所がある。
【０００７】
このような問題点を補うために多様な文字入力装置が開発された。
【０００８】
図２は、そのような従来の文字入力装置を示した図である（特許文献１）。図２を参照すると、特許文献１は、既存の文字入力装置の携帯性を解決するために、少数のキーだけで既存のキーの代わりとなり、携帯が簡便で、マウスと一体型になっていて片手で入力することができるポータブルキーボード２００を提案したが、使用者はいつも文字入力装置２００を携帯しなければならず、文字入力装置を携帯している手の自由度が落ち、また、該キーボード２００の入力方法に慣れるためには多くの学習が必要であるという短所が存在する。
【０００９】
別の従来の文字入力装置を示した図である（特許文献２，３）。特許文献２は手袋を使用したデータ入力装置を開示し、特許文献３は着用する手袋型文字入力装置を開示している。特許文献２，３は、前記キーボードの携帯性及び使用性の問題点を解決できるように、モバイルデバイスまたはウェラブルデバイスのような端末機を使用する時、器機自体に具備されたキーボードではなく多数の接点を具備する手袋型キー入力装置２０１を着用して、プログラム遂行に必要なデータを有線／無線２０２で入力するようにする手袋を提案したが、使用者は手袋２０１を着用してはじめて文字を入力することができるので煩わしさがあり、各指の関節にセンサー２０３が付着すると共に両手が有線２０４で連結されており、両手の自由度が害されるという短所がある。
【特許文献１】韓国特許公開第１０−２００３−００９２１７５号
【特許文献２】韓国特許公開第１０−２００７−００３６４５８号
【特許文献３】韓国特許公開第１０−２００３−００３９６４８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上述の従来技術の課題を解決するために案出されたもので、バイオレーダーを使用して使用者が入力する文字情報を得て、既存キーボードの使用方法と同様に文字を早く正確に入力することができ、使用者がよく使用する方向キーなどの特殊キーは、勾配センサーを通じて直観的に入力するようにして、モバイルデバイスやウェラブルコンピュータ機器に相応しい文字入力装置を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決するための本発明による文字入力装置は、モバイルデバイスまたはウェラブル端末機のための文字入力装置において、使用者の指位置を感知するバイオレーダー、使用者の手の傾きを感知する勾配センサー、前記バイオレーダー及び勾配センサーから受信した信号を処理して使用者の最終入力情報を算出するマイクロプロセッサ、及び
前記使用者の最終入力情報を前記モバイルデバイスまたはウェラブル端末機に送る無
線通信モジュールを備える。
【００１２】
ここで、前記文字入力装置は、使用者の手首に着用可能な形態に形成される。
【００１３】
また、前記文字入力装置は、前記使用者の最終入力情報に対応するフィードバック音響を出力するスピーカー装置をさらに含む。
【００１４】
また、前記バイオレーダーは、信号を送出して指に衝突して反射した反射波の強さ及び
指の角度と係わる数値を上記マイクロプロセッサに送る。
マイクロプロセッサは、認識するまでの時間のスキャン全体周期に対する割合によって指の角度を計算し、かつ前記指から反射した反射波の信号強さによって指と前記文字入力装置との距離を計算して、入力情報を検出し得る。
また、マイクロプロセッサは指による入力がない場合、前記勾配センサーで手の傾きを測定し、同傾きに対応する特殊キーの入力を感知し得る。
さらに、マイクロプロセッサは、文字入力装置に予め保存されたキーボード上の各キー位置の座標値と、使用者の指の位置によって認識可能な初期範囲値と、キーボード上の各キー位置に指が置かれた時の指末端の太さ情報とを含む基準情報と、前記検出された入力情報を比較して、入力された文字を判別し得る。
また、マイクロプロセッサが、使用者の入力指が３本以上と認識された場合には文字入力の間違いとして処理して入力認識を遂行しなくてもよいし、使用者の入力指が２本認識された場合、各指の末端太さ情報を検出して、該検出された末端太さ情報の前記基準情報に含まれる末端太さ情報値に対する割合を指毎に比較して最終入力情報を識別してもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付した図面を参照して本発明の実施態様を下記に説明する。
【００１６】
図４は、本発明による文字入力装置の構成を示した図である。
【００１７】
図４を参照すると、入力装置３０２は、使用者の手の位置と入力情報及び傾きを感知して、使用者が意図した最終入力文字を感知して、それをモバイルデバイスまたはウェラブル端末機３００に無線３０１で送る。なお、本明細書でいう「文字入力」の「文字」には、アルファベットや漢字等の文字以外に、記号や数字も含まれるものとする。
【００１８】
入力装置３０２は、レーダー信号３０４を入力装置３０２内部のアンテナを通じて発射して使用者の１０本の指３０３のうち、文字を入力しようとする指に衝突して発生した反射波３０５の強さを測定して、バイオレーダーがスキャニングを始めた角度から指が感知される角度までの間の角度、すなわち入力を加えた指の角度θ’３０６を測定する。前記、入力を加えた指の角度θ’３０６は、下の数式（１）で表される。
【００１９】
【数１】
2008287714.tif 000003
ここでＴ’は、同じくバイオレーダーがスキャニングを始めた時点から指が感知される時点までの時間を、スキャン全体周期Ｔは、図においてバイオレーダーがスキャニング開始時点である左側からスキャニング最後の時点である右側までの時間を意味する。
【００２０】
また、入力装置３０２は、方向キーなどの特殊キーの入力が容易にできるようにするために、勾配センサー３０７を使用して、使用者がいかなる入力もなしに手を傾ける（つまり手を水平に維持して指の動きなしに手首を上下左右に傾ける）時は、下記の表１のような特殊キーとして認識をすることを特徴とする。なお、本明細書でいう「入力」とは、実際のキーボードであったならばその指によるキープレスに相当する、指の一定の上げ下げのことを指す。
【００２１】
【表１】
2008287714.tif 000004
【００２２】
矢印の上方向は、手先を手首より上に持ち上げた場合をいい、矢印の下方向は手先を手首より低く傾けた場合をいう。
【００２３】
矢印が左側または右側方向の場合も同じく手首を中心に方向を判断する。これは、入力装置３０２が手首に装着される形態なので、入力装置３０２を中心に判断されるからである。
【００２４】
ここで、左手と右手の両方を上側に向けると、Ｐａｇｅ  ＵＰキーが入力されるものと判断して、左手と右手の両方を下側に向けると、Ｐａｇｅ  Ｄｏｗｎキーが入力されるものと判断する。
【００２５】
前記で説明した使用者の入力装置３０２の具体的な構成を図５に図示している。図５を参照すると、入力装置３０２は、使用者の指の位置及び入力情報を知るためのバイオレーダー４００と、使用者の特殊キー入力のための勾配センサー４０１と、前記勾配センサー４０１とバイオレーダー４００から受信した信号を分析して使用者の最終入力情報を判断するためのマイクロプロセッサ４０２と、使用者の最終入力情報を使用者のモバイルデバイスまたはウェラブル端末機４０６に送信４０５するための無線通信モジュール４０４とを含んで構成される。
【００２６】
また、使用者に入力文字に対するフィードバックをするためのスピーカー装置４０３をさらに含むことができる。
【００２７】
まず、バイオレーダー４００は指に反射した反射波４０７信号を測定して、反射波の強さ及び指の角度と係わる数値をマイクロプロセッサ４０２に送る。
【００２８】
勾配センサー４０１は、バイオレーダー４００を通じて入力された情報がなく手先の傾きが感知された場合、前記表１のように該当特殊キー値をマイクロプロセッサ４０２に送る。
【００２９】
マイクロプロセッサ４０２は、バイオレーダー４００と勾配センサー４０１から送信受けたデータを分析して指または手の動きに対応する文字または特殊キー値を判別して、判別された文字値を無線通信モジュール４０４に送る。
【００３０】
無線通信モジュール４０４は、マイクロプロセッサ４０２から送信受けたデータをモバイルデバイスまたはウェラブル端末機４０６に無線で送信４０５する。
【００３１】
スピーカー装置４０３は、マイクロプロセッサ４０２によって分析された最終入力情報
によって該当効果音を出力したり、該当文字の発音を出力したりして、使用者がいかなる文字を入力したのかを確認できるようにする。
【００３２】
図６は、バイオレーダーを通じて文字入力装置にて最終入力文字を認識する方法を示した図である。図６を参照すると、使用者は実際にクワティーキーボード上のキーに指を置き、使用者が各キーを押すたびにバイオレーダーはスキャンによって各指の初期セッティング位置５０１の値を得る。このような過程をキーボード全体のキーに対して反復する。初期セッティング位置５０１の値を得る過程において入力装置５００は、使用者の指位置による初期範囲５０２の値と実際のキーボードの座標５０１をマッピングして、各キーに指が位置した時の各指の末端太さ情報５０３を保存する。ここで、末端の太さ情報５０３は、指の末端の幅に対応する中心角を意味する。このような情報を基準情報と言う。このような初期セッティングされた基準情報は、マイクロプロセッサに保存したり、入力装置内に別個にメモリー素子をさらに具備してそれに保存したりする。
【００３３】
図７は、前記図６で得た初期セッティング基準情報を使用して、使用者の文字入力情報を得る過程を示すための図面である。本発明では、仮想のキーボードに対する指の入力が感知されると、反射波の強さ及び指の角度を測定して、それを仮想の座標に変換して前記メモリーに保存された初期セッティング基準情報と比較してどのキーが押されたのか判別する。詳細に説明すると、マイクロプロセッサは、反射波の強さによって仮想のＹ座標であるＹ’（６０２）を求めて、指の角度θ’（６０３）を使用して仮想のＸ座標を計算する。それをメモリーに保存された初期セッティング基準情報と比較して入力しようとするキーを識別する。ここで、前記指の角度θ’（６０３）は、前記数式１のようにスキャン全体周期（Ｔ）と認識した時間（Ｔ’）の比率を使用して求めることができる。
【００３４】
マイクロプロセッサは、検出されたＹ’６０２とθ’６０３を使用して入力情報の座標を算出し、それを前記初期セッティングされた基準情報と比較して入力しようとする文字が何であるのかを判別する。
【００３５】
図８は、使用者の入力指が２本以上で認識された時の認識方法を示すものである。万一、３本以上の指が認識された場合、文字入力間違として処理して入力認識を遂行しない。また、２本の指が認知された場合、どの指が使用者が実際に意図した指なのかを認識するが、この場合、図６で認識をした初期セッティング値として保存された各指の末端太さ情報５０３と入力された２本の指７０２、７０３の末端太さ情報を比較して、下記の式（２），（３）を使用して入力文字を認識する。
【００３６】
万一、紛らわしい二本の指に対する基準になる末端幅（太さ）情報がａ、ｂで、現在検出された指末端幅（太さ）に対応する角度がα（７００）、β（７０１）とすると
【００３７】
【数２】
2008287714.tif 000005
【００３８】
なら、ａに該当する指が最終入力された情報として認識をして
【００３９】
【数３】
2008287714.tif 000006
【００４０】
の場合、ｂに該当する指が最終入力された情報として認識をする。なお、角度α、βを通過している図８中の２本の中央の太線はθ’を測定する基準になる線である。
【００４１】
以上のように本発明による文字入力装置を例示した図を参照して説明したが、本明細書に開示された実施例と図によって本発明は限定されず、技術思想が保護される範囲内で応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】一般的なコンピューターで使用される従来のキーボードに関する構造とコンピューターとの連結を示した図である。
【図２】従来の文字入力装置を示した図である。
【図３】別の従来の文字入力装置を示した図である。
【図４】本発明による文字入力装置の構成を示した図である。
【図５】本発明による文字入力装置の内部構成と連結を示した図である。
【図６】本発明による文字入力装置でバイオレーダーを通じて最終入力文字を認識する方法を示した図である。
【図７】本発明による文字入力情報を使用者から獲得する過程を示した図である。
【図８】本発明による文字入力情報を使用者から獲得する過程を示した図である。
【符号の説明】
【００４３】
１００：文字入力装置                ２００：中央位置サーバー
２０１：手袋型キー入力装置          ３００：モバイルデバイス
４００：バイオレーダー              ４０１：勾配センサー
【図１】
2008287714.tif 000008
【図２】
2008287714.tif 000009
【図３】
2008287714.tif 000010
【図４】
2008287714.tif 000011
【図５】
2008287714.tif 000012
【図６】
2008287714.tif 000013
【図７】
2008287714.tif 000014
【図８】
2008287714.tif 000015