촉각 피드백을 갖는 데이터 글로브 및 그 방법(Data glove having tactile feedback and method)

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 공개특허공보(A)
(11) 공개번호 10-2014-0081801
(43) 공개일자 2014년07월01일
(51) 국제특허분류(Int. Cl.)
G06F 3/01 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2014-7007388
(22) 출원일자(국제) 2012년09월04일
심사청구일자 없음
(85) 번역문제출일자 2014년03월20일
(86) 국제출원번호 PCT/DE2012/000881
(87) 국제공개번호 WO 2013/044893
국제공개일자 2013년04월04일
(30) 우선권주장
10 2011 114 535.8 2011년09월29일 독일(DE)
(71) 출원인
이에이디에스 도이치란트 게엠베하
독일, 오토번 85521, 윌리-메세르쉬미트-
스트라쎄1
(72) 발명자
묄러, 크리스토프
독일, 잘펠트 07318, 핑거슈타인슈트라쎄. 3에프
오피트츠, 마르코
독일, 로흐르바흐 85296, 에덴탈베그 4
(뒷면에 계속)
(74) 대리인
강명구
전체 청구항 수 : 총 12 항
(54) 발명의 명칭 촉각 피드백을 갖는 데이터 글로브 및 그 방법
(57) 요 약
본 발명은 손가락이 적외선 터치스크린(7)에서의 상호작용 요소와 상호작용하는 때손가락에서 촉각 피드백을 발
생시키기 위한 데이터 글로브(4)에 대한 것이며, 상기 데이터 글로브(4)는 오퍼레이터의 손가락을 수용하기 위한
수용 요소(4a) 그리고 촉각 피드백을 발생시키기 위한 수단(2)을 포함하고, 촉각 피드백을 발생시키기 위한 자극
장치(2)가 손가락-수용 요소(4a)에 부착되며, 적외선 터치스크린(7)과 상호작용하는 손가락을 식별하기 위한 수
단(1, 3)이 제공되고, 그리고 적외선 터치스크린(7)에서 상호작용 요소의 성공적인 작동이 있는 때 상호작용 손
가락의 터치스크린 자극기(2)를 자극하기 위한 신호 발생기(5a)가 제공된다.
본 발명은 또한 상기 상호작용 손가락이 식별되는 터치스크린(7)에서 상호작용 요소와 상기 손가락의 상호작용이
있는 때 데이터 글로브(4)의 손가락에서 촉각 피드백을 발생시키기 위한 방법에 대한 것이며, 터치스크린(7)에서
상호작용 요소의 성공적인 작동이 있는 때, 촉각 자극이 상기 상호작용 손가락에서 발생 된다.
대 표 도 - 도1
공개특허 10-2014-0081801
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(72) 발명자
코스트카, 알렉산더
독일, 로젠버그 93047, 독터.-마르틴-루터-슈트라
쎄 18 / 카하 904
코르나우, 닐스
독일, 라이네 48431, 뤼버스 호프 15
공개특허 10-2014-0081801
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특허청구의 범위
청구항 1
손가락이 적외선 터치스크린(7)에서의 상호작용 요소와 상호작용하는 때 손가락에서 촉각 피드백을 발생시키기
위한 데이터 글로브(4)로서, 오퍼레이터의 손가락을 수용하기 위한 수용 요소(4a) 그리고 촉각 피드백을 발생시
키기 위한 수단(2)을 포함하는 상기 데이터 글로브(4)에 있어서,
촉각 피드백을 발생시키기 위한 자극장치(2)가 손가락-수용 요소(4a)에 부착되며, 적외선 터치스크린(7)과 상호
작용하는 손가락을 식별하기 위한 수단(1, 3)이 제공되고, 그리고 적외선 터치스크린(7)에서 상호작용 요소의
성공적인 작동이 있는 때 상호작용 손가락의 터치스크린 자극기(2)를 자극하기 위한 신호 발생기(5a)가 제공됨
을 특징으로 하는 손가락에서 촉각 피드백을 발생시키기 위한 데이터 글로브.
청구항 2
제1항에 있어서, 적외선 터치스크린(7)에 의해 방출된 적외선 방사선을 식별할 수 있는 적외선 광검출기(1)가
손가락 팁의 영역 내 상기 수용 요소(4a)에 부착됨을 특징으로 하는 손가락에서 촉각 피드백을 발생시키기 위한
데이터 글로브.
청구항 3
제1항에 있어서, 상기 적외선 터치스크린(7)과 상호작용하는 손가락을 식별하기 위해, 적외선 광검출기(1)에 연
결되고 상기 적외선 광검출기(1)에서 발생된 광전류를 비교하기 위한 한 신호-치리 논리 유닛(3)이 제공됨을 특
징으로 하는 손가락에서 촉각 피드백을 발생시키기 위한 데이터 글로브.
청구항 4
제3항에 있어서, 상기 신호-처리 논리 유닛(3)이 한 인터페이스(5)를 통하여 상기 적외선 터치스크린(7)으로 연
결됨을 특징으로 하는 손가락에서 촉각 피드백을 발생시키기 위한 데이터 글로브.
청구항 5
제4항에 있어서, 상기 신호 발생기(5a)가 마이크로컨트롤러(3)에 연결되거나 신호-처리 논리 유닛(3) 내에 통합
됨을 특징으로 하는 손가락에서 촉각 피드백을 발생시키기 위한 데이터 글로브.
청구항 6
제1항 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서, 자극기(2)가 진동 자극, 기계적, 전기적 또는 열적 자극을 발생시키기
위한 수단임을 특징으로 하는 손가락에서 촉각 피드백을 발생시키기 위한 데이터 글로브.
청구항 7
터치스크린(7)에서 상호작용 요소와 손가락의 상호작용이 있는 때 데이터 글로브(4)의 손가락에서 촉각 피드백
을 발생시키기 위한 방법에 있어서,
상기 상호작용 손가락이 확인되고, 그리고
상기 터치스크린(7)에서 상호작용의 요소의 성공적인 작동이 있는 때 , 상기 상호작용 손가락에서 촉각 자극이
발생 됨을 특징으로 하는 촉각 피드백을 발생시키기 위한 방법.
청구항 8
제7항에 있어서, 상기 터치스크린이 적외선 터치스크린이며,
상기 적외선 터치스크린(7)과 상호작용하는 손가락을 결정하기 위해, 상기 적외선 손가락 팁 영역에서 데이터
글로브에 부착된 적외선 광검출기가 평가되며, 그리고 최대 광전류를 갖는 적외선 광검출기가 결정됨을 특징으
로 하는 촉각 피드백을 발생시키기 위한 방법.
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청구항 9
제7항 또는 8항에 있어서, 상기 터치스크린(7)에서 상기 상호작용 요소의 성공적인 작동이 있는 때, 한 전기 신
호가 상기 터치스크린(7)으로부터 상기 데이터 글로브(4)로 보내져서 상호작용 손가락에서 발생 될 촉각 자극을
발생시키도록 함을 특징으로 하는 촉각 피드백을 발생시키기 위한 방법.
청구항 10
제9항에 있어서, 상기 데이터 글로브(4)로 전기 신호를 전송하는 것이 상호작용 손가락의 식별을 트리거함을 특
징으로 하는 촉각 피드백을 발생시키기 위한 방법.
청구항 11
제9항 또는 10항에 있어서, 성공적으로 작동된 상호작용 요소의 동작 기능에 따라, 특정 전기 신호가 상기 데이
터 글로브(4)로 보내짐을 특징으로 하는 촉각 피드백을 발생시키기 위한 방법.
청구항 12
제11항에 있어서, 상기 데이터 글로브(4)로 보내진 특정 전기 신호에 해당하는, 촉각 자극을 발생시키기 위한
또 다른 특정 신호가 자극기로 보내짐을 특징으로 하는 촉각 피드백을 발생시키기 위한 방법.
명 세 서
기 술 분 야
본 발명은 청구항 1항의 특징에 따라, 적외선 터치 스크린에서 상호작용 요소와 손가락의 상호작용이 있는 때[0001]
손가락에서 촉각 피드백을 갖는 데이터 글로브에 대한 것이다. 본 발명은 또한 청구항 7항에 특징에 따라 터치
스크린에서 상호작용 요소와 상기 손가락의 상호작용이 있는 때 데이터 글로브의 손가략에서 촉각 피드백을 발
생시키기 위한 방법에 대한 것이다.
다음 설명에서, 터치 스크린은 일반적으로 터치-감지 표면으로 이해된다. [0002]
배 경 기 술
터치 스크린은 잘 알려져 있으며 현금 인출기를 동작시키는 것과 같은 일상의 많은 영역에서 발견된다. 원칙적[0003]
으로, 터치 스크린에는 두 가지의 다른 기술이 존재한다: 저항성 터치 스크린과 용량성 터치 스크린. 또한 이들
에 기초하는 근거리 이미지, 음향 파 또는 적외선 터치 스크린과 같은 기술들이 있다.
터치 스크린, 촉각 스크린, 터치-감지 스크린 또는 터치 패널은 결합된 입력 및 출력 장치이며, 이미지 부분을[0004]
터치함에 의해 대부분의 컴퓨터 경우에서 기술적인 장치의 프로그램 시퀀스가 직접 컨트롤 될 수 있다. 이 같은
명령 입력의 기술적인 실현은 사용자가 눈으로 볼 수 없으며, 따라서 손가락 팁을 통해 컴퓨터를 직접 제어하는
인상을 발생시킨다.
터치스크린은 간단하면서 유연한 동작의 특징을 갖는다. 이들은 디스플레이에서 제공된 그래픽 객체와 직접 상[0005]
호작용하는 것이 가능하다. 이는 그래픽 객체 주변에 배치된 터치-감지 활성 표면을 통해 실현된다. 이 같은 그
래픽 객체들은 상호작용 요소의 시각적인 식별을 돕는다. 상기 활성 표면 아래에 놓인 동작 논리는 예를 들면
스위치 또는 컨트롤 요소와 같은 실제의 동작 장치 동작에 따른다. 이와 같이 하여, 모든 입력 장치의 특징들이
시뮬레이션 될 수 있다.
그러나, 터치스크린을 통한 동작은 자주 가령 키보드와 같은 실제 동작 장치에서와 같이 효율적이지 않다. 이[0006]
이유는 터치스크린의 피드백이 없기 때문이다. 이는 실제 입력 장치를 통해 입력 작용을 하는 동안 촉각 피드백
이 한편으로 바른 입력 장치를 식별하도록 도우며, 다른 한편으로 수행된 동작 액션의 성공에 대한 피드백을 제
공하기 때문에 이중 효과를 갖는다. 실제 키보드의 경우, 식별은 눈을 통해 통상의 식별을 통해서 뿐 아니라,
손가락 팁의 촉각을 통해 에지, 표면 그리고 갭을 느낌에 의해 발생될 수 있다. 그런데 가상의 키보드 경우 후
자는 가능하지 않다. 가상의 키보드를 통해 입력하는 때, 따라서 가상의 감지 채널은 더욱 도전을 받게 되며,
그 결과 더 이상의 작용을 위해 단지 줄어든 가상의 능력만이 이용될 수 있을 뿐이다. 또한, 이는 만약 피드백
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을 기대하지만 이를 수신하지 못하면 오퍼레이터의 제한된 수행을 초래할 수 있다.
또한, 실제 동작 액션을 수행하는 때, 상기 가상의 키보드는 어떠한 촉각 피드백도 제공하지 않는다. 오퍼레이[0007]
터는 손가락 팁의 수용체를 통하여 피드백을 수신한다. 그러나, 이 같은 피드백은 상기 동작 액션의 성공과 연
관되어야 할 필요는 없다. 이 같은 이유로, 피드백이 가시적으로 다시 발생 되어야 한다. 이와 대조적으로, 물
리적으로 실제 키보드의 경우, 오퍼레이터는 입력 액션 동안, 스프링의 압력 포인트를 먼저 극복하여야 하며 뒤
이어 병진 작동 이동을 수행하여야 한다. 오퍼레이터는 상기 병진 작동 이동을 제한하는 키 정지 포인트를 통해
동작 액션의 성공에 대한 피드백을 수신한다.
이는 실제 키보드가 입력 액션 전후에 오퍼레이터에게 촉각 피드백을 제공하며, 그 결과 상기 오퍼레이터의 시[0008]
각적 감지 채널이 완화됨을 의미한다. 따라서, 이 같은 입력 액션은 가상의 키보드보다 더욱 효율적으로 수행될
수 있다.
터치스크린의 경우, 터치 스크린의 손가락 위치가 검출될 수 있다. 따라서, 한 입력 액션이 오퍼레이터에 의해[0009]
스크린상에서 수행되면, 먼저, 적외선 터치 프레임이 스크린에서 상기 터치스크린을 터치하는 또는 상기 터치스
크린 위에 근접하여 위치하는 손가락의 상대적인 위치를 검출한다. 만약 이 같은 위치가 상호작용 요소의 위치
와 일치한다면, 의도된 동작 기능이 수행된다.
DE 10 2005 011 432 A1로부터, 데이터 글로브의 개별 손가락이 카메라 시스템에 의해 식별될 수 있는 가상의 실[0010]
재 시스템이 알려져 있다. DE 20 2005 019 953 U1로부터, 피드백을 갖는 데이터 글로브가 알려져 있다.
발명의 내용
해결하려는 과제
본 발명의 목적은 적외선 터치스크린에서 동작 액션의 성공적인 완성이 있는 때 오퍼레이터가 촉각 피드백을 수[0011]
신할 수 있는 데이터 글로브를 제안하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 터치스크린에서 동작 액션의 성공적인 완성이 있는 때, 터치스크린과 상호작용하는[0012]
데이터 글로브 손가락에서 촉각 피드백이 발생 되는 방법을 제안하는 것이다.
과제의 해결 수단
이들 목적은 청구항 제1항과 제7항의 특징으로 달성된다. 본 발명의 유리한 구성은 종속 청구항의 청구 대상이[0013]
다.
본 발명에 따라, 촉각 피드백을 발생시키는 자극기는 데이터 글로브의 손가락-수용 요소에 부착된다. 본 발명에[0014]
따른 데이터 글로브는 적외선 터치스크린과 상호작용하는 손가락을 식별하기 위한 수단 그리고 상기 적외선 터
치스크린에서 상호작용 요소의 성공적인 작동이 있는 때 상기 상호작용 손가락의 자극기를 자극하기 위한 신호
발생기를 갖는다.
본 발명에서 설명된 방법에 따라, 손가락이 터치스크린과 상호작용하는 데이터 글로브의 손가락이 식별된다. 상[0015]
기 터치스크린에서 상호작용 요소의 성공적인 작동이 있는 때, 촉각 자극이 상기 상호작용 손가락에서 발생 된
다.
여기서, 상기 터치스크린과 상호작용하는 것으로 식별된 손가락에서 촉각 피드백(션택적 피드백)은 바람직하게[0016]
진동 자극, 기계적, 전기적 또는 열적 자극을 발생시키기 위한 자극기에 의해 발생 된다. 자극기의 빠른 응답
특성, 오퍼레이터의 양호한 지각 그리고 물리적 안락으로 인하여, 상기 진동 자극이 다른 타입의 자극(압력 자
극, 열적 자극, 전기적 자극)보다 선호된다.
상호작용 손가락을 식별하는 것은 예를 들면 DE 10 2005 011 432 A1의 가르침에 따라 다수의 카메라에 의해 발[0017]
생 될 수 있다.
본 발명의 바람직한 구성에서, 상기 터치스크린은 적외선 터치스크린이다. 이 경우, 적외선 기술이 사용되어 상[0018]
기 적외선 터치스크린에서 상호작용하는 손가락을 검출하도록 한다. 바람직하게, 예를 들면 적외선 광트랜지스
터 또는 적외선 광다이오드와 같은, 적외선 터치스크린으로부터 방출된 적외선 광선을 검출할 수 있는 적외선
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광검출기가 상기 데이터 글로브의 손가락 팁 영역에 부착된다.
검출을 위해 사용된 적외선 광검출기의 광전류가 평가되고, 최대 광전류를 갖는 적외선 광검출기가 결정된다.[0019]
상기 평가는 바람직하게 예를 들면 적외선 비교기에 의해, 마이크로제어기에 의해 수행된다. 적외선 터치스크린
의 적외선 그리드는 디스플레이로부터의 거리가 증가함에 따라 더욱 약해지기 때문에, 최대 광전류를 갖는 적
외선 광검출기는 다른 적외선 광검출기와 비교하여 터치스크린의 스크린 표면에 더욱 가까이 있다. 바람직하게
손가락 팁의 영역에 있는 상기 데이터 글로브의 손가락 수용 요소 각각이 적외선 광검출기와 연결되기 때문에,
따라서 상기 터치스크린과 상호작용하는 손가락이 결정될 수 있다.
적외선 터치스크린 상에서 상호작용 요소의 성공적인 작동이 있는 때, 적외선 터치스크린은 데이터 글로브로 전[0020]
기 신호를 보낸다. 상기 적외선 터치스크린과 데이터 글로브 사이 연결은 예를 들면 직렬 인터페이스와 같은,
알려진 인터페이스에 의해 만들어진다.
본 발명의 특정 실시 예에서, 전기 신호를 데이터 글로브로 전송함이 적외선 터치스크린과 상호작용하는 손가락[0021]
의 식별을 트리거한다. 다시 말해서, 적외선 터치스크린이 상호작용 요소의 성공적인 작동을 등록하고 따라서
상응하는 트리거 신호를 데이터 글로브로 전송한 후에서야, 그와 같은 손가락의 식별이 상기 터치스크린과 상호
작용하는 데이터 글로브에서 시작되며 이에 의해 상기 상호작용 요소의 성공적인 작동을 트리거하였다.
상기 트리거 신호는 특수한 전기 신호이며, 그 속에 또 다른 정보가 담겨있다. 예를 들면, 상호작용 요소의 성[0022]
공적인 작동이 "리프트 오프(lift off)" 이벤트 (= 상호작용 손가락이 활성 스크린 표면을 떠난다) 또는 "터치"
이벤트 (= 상호작용 손가락이 터치스크린의 활성 스크린 표면을 터치하여 터치스크린에서의 동작 요소들을 식별
하도록 한다)와 같은 특별한 동작 기능인가에 대한 정보를 담고 있을 수 있다. 또 다른 예는 "드레그(drag)" 이
벤트 (= 상호작용 손가락이 바깥으로부터 터치스크린의 활성 스크린 표면 내로 이동한다)일 수 있다.
적외선 터치스크린 상에서 상호작용 요소의 성공적인 작동이 등록되고 데이터 글로브로 전송된 뒤에 그리고 해[0023]
당하는 상호작용 손가락이 식별된 뒤에, 한 신호가 해당하는 손가락의 자극기로 보내져서 촉각 자극을 발생시키
도록 한다. 여기서 상기 자극기로 보내진 신호는 상기 동작 기능에 따라 데이터 글로브에 의해 보내진 트리거
신호에 의존하는 한 특정 신호인 것이 가능하다. 따라서, 상기 동작 기능에 따라, 상응하는 한 피드백을 상호작
용 손가락으로 전송하는 것이 가능하며, 이 같은 피드백은 가령 진동, 지속시간, 진동 주파수(세기) 그리고 진
폭 곡선이 다양하다.
적외선 터치스크린의 디스플레이 품질은 어떠한 경우에도 사용된 센서 시스템에 의해 부정적으로 영향을 받지[0024]
않으며; 전송 정도가 줄어들지 아니한다. 상기 터치스크린으로부터 피드백 발생 장치(데이터 글로브에서의 자극
기)를 떼어 놓음으로써, 어떠한 진동-유발 명확하지 않은 영향도 터치스크린에서 발생 되지 않는다.
하기에서는 첨부도면을 참조하여 본원 발명을 상세히 설명한다. [0025]
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명에 따른 테이터 글로브의 개략적 도면. [0026]
도 2는 적외선 터치스크린과 상호작용하는 데이터 글로브의 개략적인 도면.
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
도 1은 본 발명에 따른 데이터 글로브의 개략적 도면이다. 자극기(2), 예를 들면 자극-발생 전기 모터 그리고[0027]
자극-처리 논리 유닛(3), 예를 들면 연산 증폭기와 같은 마이크로제어기가 상기 데이터 글로브(4)의 손가락-수
용 요소(4a) 상에 배치된다. 터치스크린(7) 그리고 다른 물리적으로 존재하는 동작 요소와의 오퍼레이터(도시되
지 않음)의 동작 작용을 제한하지 않도록, 모든 컴포넌트들이 상기 글로브의 손등(hand back)에 배치될 수
있다. 따라서 다른 상호작용 요소들을 감지하기 위해 오퍼레이터에 의해 사용되는 손가락의 예민한 아래 측은
완전히 자유로워진다.
바람직하게, 상기 자극기(2)는 데이터 글로브(4)의 손가락-수용 요소(4a) 중간 지골 영역에 부착되며, 케이블[0028]
(2a)에 의해 마이크로제어기(3)에 연결된다. 상기 자극기(2)는 셀룰러 폰에서 사용되기도 하는 것과 같이 상용
DC 전기 모터일 수 있다. 직류 전기 모터를 위한 글로브(4)에 부착된 직류 전원은 도시되지 않는다.
상기 자극기(2)는 한 신호 발생기(5a)를 통하여 작동된다. 상기 신호 발생기(5a)는 마이크로제어기(3) 내에 통[0029]
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합된다. 그러나, 상기 신호 발생기(5a)가 상기 마이크로제어기(3) 바깥에 배치되는 것이 가능하기도 하다.
예를 들면 적외선 트랜지스터와 같은 적외선 광검출기는 손가락-수용 요소(4a)의 손가락 팁 영역에 배치되어 동[0030]
작 액션 중에, 이들이 적외선 터치 프레임(7)의 광 다이오드(전송기) 방향을 향하도록 된다. 이들은 견고함과
낮은 조달 비용을 특징으로 한다. 마찬가지로, 이들은 간단한 케이블(1a)을 통해 마이크로제어기(3)에
연결된다.
상기 마이크로제어기(3)는 컴퓨터(6)를 통하여 트리거 신호를 수신하기 위해 통상의 직렬 인터페이스(5)를 통해[0031]
적외선 터치스크린(7)에 연결된다. 이 같은 연결은 또한 무선 연결 또는 적외선 연결일 수 있기도 하다.
도면
도면1
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도면2
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