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KR20060017512A - 다기능 플로팅 버튼 - Google Patents

다기능 플로팅 버튼 Download PDF

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KR20060017512A
KR20060017512A KR1020057021237A KR20057021237A KR20060017512A KR 20060017512 A KR20060017512 A KR 20060017512A KR 1020057021237 A KR1020057021237 A KR 1020057021237A KR 20057021237 A KR20057021237 A KR 20057021237A KR 20060017512 A KR20060017512 A KR 20060017512A
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KR
South Korea
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button
housing
physical
area
linear bearing
Prior art date
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Withdrawn
Application number
KR1020057021237A
Other languages
English (en)
Inventor
마크 에스. 나이튼
Original Assignee
시너다인 코포레이션
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by 시너다인 코포레이션 filed Critical 시너다인 코포레이션
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Abstract

플로팅 버튼은 복수의 버튼 및/또는 그래픽 포인팅 장치를 대체하여 사용될 수 있다. 플로팅 버튼은 하우징에 형성된 영역에서 이동한다. 센서는 상기 영역에서의 버튼의 위치를 검출한다. 상기 영역 내의 위치는 복수의 가상 버튼으로 매핑된다. 이로 인해, 버튼의 크기가 핑거에 의해 조작하기 편리하도록 적절해지고, 단일 버튼보다 다소 큰 공간에서 다수의 기능을 선택할 수 있다. 버튼은 그 이동 영역에서의 위치가, 선택될 기능에 대한 즉각적인 촉감 및 시각적인 참조를 제공하기도 한다.
플로팅 버튼, 센서, 위치, 기능 선택, 커플링, 이동, 키보드, 하우징

Description

다기능 플로팅 버튼 {A MULTIFUNCTION FLOATING BUTTON}
본 발명은 복수의 옵션 중에서 선택할 수 있도록 하는 버튼에 관한 것이며, 보다 구체적으로는, 복수의 개별 버튼을 대체할 수 있는 하나의 버튼에 관한 것이다.
커서 제어 장치는 다년간 흔히 존재해 왔었던 것이다. 매킨토시® 및 윈도우즈®의 오퍼레이팅 시스템은 모두 마우스, 트랙볼 또는 이와 유사한 커서 제어 장치를 이용한 드래그 앤 드롭(drag and drop)을 제공한다. 이러한 장치는 또한 커서를 아이콘에 중첩되도록 이동시킴으로써 복수의, 예를 들면, 스크린 아이콘을 선택할 수 있도록 한다. 이들 장치는 상대적으로 매핑(mapping)되어 있다. "상대적으로 매핑되어 있다"는 것은, 트랙볼과 같은 제어 장치의 이동이 커서가 어디에 위치하든지, 커서를 제어 장치가 움직이는 방향으로 움직이게 하는 것을 의미한다. 그러나, 제어 장치의 위치는 디스플레이 상에 커서가 발견될 수 있는 위치에 대한 표시를 하지 않는다. 마우스 기술의 발전은 마우스의 이동에 대한 커서의 개선된 응답성 영역에서 주로 이루어져 왔다. 예를 들면, 종래의 마우스는 상기 장치의 저부로부터 돌출된 물리적 이동이 가능한 볼에 의존하였다. 이러한 마우스는 오염되기 쉬워서 마우스의 임의의 이동에 대하여 응답하여 커서를 이동시킴에 있어서 신뢰성이 떨어지게 된다. 랩톱 컴퓨터, 및 다른 휴대형 장치에 있어서, IBM사의 씽크패드® 또는 터치패드에 사용되는 것과 같은 소형 조이스틱이 매킨토시® 파워북스에서도 일반적으로 발견되며, 모바일 환경에서 별도의 마우스를 휴대하고 사용해야 하는 불편을 피하기 위해 급격히 확산되고 있다. 이들 커서 제어 장치의 공통점은 이들이 상대적으로 매핑되어 있다는 점이다. 또한, 시간이 경과함에 따라 터치패드에 대해서, 사용자가 터치패드를 가로질러 핑거(finger)로 드래그하는 것은 터치패드 및 사용자의 핑거 모두의 감도를 저하시킬 수 있다.
본 발명은 실시예에 의해 설명되며, 첨부도면에 도시된 것으로만 한정되지 않는다. 또한, 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 부재를 의미한다. 본 명세서에서 "일 실시예"는 동일한 실시예일 필요는 없으며, 적어도 하나를 의미하는 것임에 유의하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플로팅 버튼의 부분단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플로팅 버튼이 하우징으로부터 분리된 것을 나타내는 저면 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플로팅 버튼의 부분단면도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서의 개략적인 다이어그램이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서의 일부분의 개략적인 다이어그램이다.
도 4c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서의 일부분의 개략적인 다이어그램이다.
도 4d 및 도 4e는 본 발명의 일 실시예에 따른 대안적인 광학 센서를 나타내는 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 플로팅 버튼의 대안적인 형상을 개략적으로 나타내는 다이어그램이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 버튼 및 제어 시스템을 구비한 블록 다이어그램이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에서 플로팅 버튼을 가지는 장치의 주변을 나타내는 사시도이다.
도 8은 휴대전화기와 연결되어 사용되는 본 발명의 일 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예를 나타내는 저부 배면 사시도이다.
도 10a는 콤팩트 터치형 키보드의 다이어그램이다.
도 10b는 도 10a의 버튼 1010과 대응되는 J 키에 대한 매핑을 나타내는 도면이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플로팅 버튼의 부분단면도이다. 하우징(112)은 버튼(110)이 이동될 수 있는 영역(114)을 갖는다. 일 실시예에서, 버튼(110)은 사용자의 핑거에 적당한 크기 및 형상을 가지도록 선택된다. 본 명세서에 서 사용된 용어 "핑거(finger)"는 손가락은 물론 엄지손가락을 포함하는 사람의 손을 포함하는 것으로 간주한다. 따라서, 버튼(110)은 사용자의 엄지버튼을 수용하기에 충분한 크기일 수 있다.
영역(114)은 관통 개구부(116)를 갖는다. 일 실시예에서, 버튼(110)은 개구부(116)를 통하여, 제1 선형 베어링(120) 및 제1 선형 베어링(120)과 직교하는 제2 선형 베어링(122)을 포함하는 이송 메커니즘과 결합된다. 버튼(110)은 제1 선형 베어링(120)과 평행한 힘 성분에 응답하여 제1 선형 베어링(120)을 따라 이동하도록 결합된다. 버튼(110) 및 제1 선형 베어링(120)은 다시 제2 선형 베어링(122)에 장착되며, 일 실시예에서 제2 선형 베어링(122)은 한 쌍의 로드를 포함한다. 버튼 및 제1 선형 베어링의 조합체는 제2 선형 베어링(122)의 축과 평행한 힘 성분에 응답하여 제2 선형 베어링(122)을 따라 이동한다. 이러한 방식에서, 버튼(110)은 하우징(112)에 형성된 영역(114) 내의 2개의 직교하는 방향으로 자유로이 이동한다.
상기 이동은 일반적으로 하우징에 형성된 표면을 따르는, 실질적으로 평면형이다. 버튼(110) 및 이에 고정된 임의의 구조체는 하우징에 대하여 이동한다. 일 단부가 그 하우징에 고정되는 제어 장치는, 고정된 단부가 이동하는 것이 아니라 피벗만 할 수 있는 것이 분명하다. 실질적으로 평면형이라는 것은 심미적 또는 인간공학적 목적을 위해 바람직할 수 있는 커다란 반경의 원호를 포함하는 것으로 간주한다. 버튼(110)이 이동 영역 내에서 하우징과 접촉을 유지할 필요는 없다. 일부의 실시예에서, 버튼(110)은 영역(114) 내에서 하우징(112)과 약간(또는 상당히) 떨어져서 상승되고 하우징(112)으로부터 상승된 채 하우징(112)과 실질적으로 평행 한 면 상에서 이동한다. 이러한 실시예는 하우징(112)과 버튼(110) 사이의 마찰을 저감시키거나 제거해준다. 이동에 대한 속박은 물리적인 배리어(barrier), 예를 들면 상기 영역을 둘러싸는 림(rim)에 의하거나 개구부의 치수에 의해 가해질 수 있다. 개구부에 의해 동작 범위가 정해지면, 버튼에 물리적 속박이 필요 없기 때문에 버튼에 대하여 프레임이 없는 설계가 가능해진다(도 7 및 도 8의 하단 참조). 일 실시예에서, 개구부의 치수는, 버튼이 그 이동 범위의 한계에 있는 경우에도 개구부가 노출되지 않도록 버튼의 크기 및 형상이 일관되게 선택된다. 예를 들어, 0.5인치 크기의 정사각형 개구부는 1.5인치 크기의 정사각형 버튼에 의해 확실하게 덮일 수 있다. 개구부가 항상 덮여있도록 하면 내부의 전기적 또는 기계적 부품이 오염되는 것을 저감시킬 수 있다. 또한, 결합 메커니즘 내의 별도의 슬라이딩 커버 부재 또는 플렉시블 커버에 의해 주변에 대한 저항을 제공함으로써, 개구부를 노출시키지 않고 주어진 버튼 크기로 많은 이동을 허용할 수도 있다. 버튼 및 하우징에 대하여 전자기식 또는 광학식 쌍(electromagnetic or optical pair)(후술함)과 같은 센서를 결합함으로써, 영역(114) 내의 버튼(110)의 위치가 원하는 해상도로 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 영역(114)에는 감촉면(textured surface)이 제공된다. 본 명세서에 사용된 용어 "감촉면"은 하나 이상의, 그루브(groove), 범프(bump), 디텐트(detent), 또는 사용자가 버튼(110)을 만졌을 때 질감을 수동적으로 제공하는 임의의 다른 표면 형상을 포함한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플로팅 버튼이 하우징으로부터 분리된 것을 나타내는 저면 사시도이다. 유지 기구(118)의 표면(210)은 버튼(110)과 동심 이다(이동되는 방향이 이동 평면과 직각이다). 이와 같이, 표면(210)은 하나의 부품, 예를 들면 이미터(emitter), 검출기(detector), 또는 이동 영역 내에서 버튼의 위치를 확인하기 위한 센서의 타겟에 대하여 적절한 장착 위치를 제공한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플로팅 버튼의 부분단면도이다. 버튼(110)은 하우징(112)에 형성된 영역(114) 전체에서 자유로이 이동한다. 버튼(110)은 제1 선형 베어링(120)과 결합되고, 버튼(110) 및 제1 선형 베어링(120)은 제2 선형 베어링(122)과 결합된다. 센서부(310)는 유지 기구(118)의 내측면에 배치되어 센서부(310)가 버튼(110)과 함께 이동하도록 한다. 제2 센서부(330)가 센서부(310)와 소정의 관계로 위치되어 센서 전체가 영역(114) 내의 버튼(110)의 위치를 소정 수준의 그래뉼래리티(granularity)로 식별할 수 있도록 한다.
일 실시예에서, 버튼(110)으로부터의 선택 입력을 검출하기 위한 추가의 센서(340)가 제공된다. 일 실시예에서, 센서(340)는 클릭 돔(click dome)이고, 버튼 및/또는 버튼 어셈블리의 추가적인 부분은 이동 영역(114)과 실질적으로 직각인 방향에서의 제한된 동작이 클릭 돔을 작동시켜 선택이 이루어질 수 있도록 한다. 이것은 상이한 위치에 있는 버튼을 한번 누름으로써 복수의 상이한 기능을 선택하도록 하여 하나의 버튼이 다중 버튼 또는 다중 키를 대체하여 사용될 수 있도록 한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 상이한 문자 및 숫자는 별도의 기능으로 간주된다. 일 실시예에서, 버튼 및 베어링 어셈블리는 센서(340) 위에 캔틸레버식으로 지지되어 Z방향(제1 선형 베어링은 X방향이고 제2 선형 베어링은 Y방향임)으로 누름으로써 작동되도록 한다. 일 실시예에서, 센서 부재(310)는 전자기(EM) 이미 터이고, 센서 부재(330)는 전자기 검출기이다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, EM은 전기장 및 자기장 모두를 포함하는 것으로 간주된다. 전기장 및 자기장 또는 전기적 성분 및 자기적 성분은 0을 포함하는 임의의 크기를 가질 수 있다. 따라서, 순수 전기장 또는 순수 자기장도 본 명세서에서 사용된 용어인 EM장(EM field)으로 간주되어야 한다.
일 실시예에서, 센서 부재(310)는 커패시터의 부분이고 센서 부재(330)는 인덕터의 다른 부분을 형성한다. 다른 실시예에서, 센서 부재(310)는 저항성 패드와 표면 접촉하는 프로브일 수 있다. 센서 부재(310, 330) 사이의 거리는 채용된 특정 EM 시스템의 특성에 따라 선택될 수 있다. 예를 들어, 전술한 바와 같이, 2개의 커패시터 플레이트(유전 물질의 층에 의해 형성될 수 있음) 사이에 한정된 거리가 존재할 때, 저항성 검출을 위해 접촉이 필요할 수 있다.
다른 실시예에서, 센서부(310, 330)는 광학 센서를 형성한다. 이러한 실시예에서, 센서부(310)는 예를 들어 발광다이오드(LED)와 같은 광원일 수 있고, 센서부(330)는 복수의 광검출기일 수 있다. 또는, 센서부(310)는 예를 들어 타겟 패턴(target pattern)일 수 있고, 센서부(330)는 이미지 어레이(imaging array) 및 광원을 포함하여 타겟의 이미지가 영역(114) 내의 버튼(110)의 위치를 알아낼 수 있도록 한다. 이들 실시예의 일부는 도 4a-e를 참조하여 후술하기로 한다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서의 개략적인 다이어그램이다. 도시한 실시예에서, 복수의 증폭기(450)는 센서부(430)의 용량성 플레이트(capacitive plate)(470)에 전압을 공급한다. 이러한 실시예에서, 풋프린트 (footprint)(410)를 가지는 패시브(passive) 플레이트는 플로팅 버튼과 결합되어 함께 이동하며, 플로팅 버튼과 동심인 것이 바람직하다. 동심은 필수가 아니고, 단지 이동 영역 내의 위치를 결정하는데 필요한 변형(transformation)을 변화시킨다. 복수의 증폭기(460)는 전기장의 지시를 제공하고, 따라서 여러 플레이트와 풋프린트(410)를 가지는 패시브 플레이트 사이에 정전용량을 제공한다. 정전용량은 중첩 영역과 비례하기 때문에, 4개의 고정된 플레이트 각각에 대한 상기 정전용량의 비율은, 풋프린트(410)에 의해, 이동하고 있는 플레이트의 위치를 결정한다. 풋프린트는 플로팅 버튼에 대하여 기지의 관계를 가지기 때문에, 필수적으로 영역 내의 버튼의 위치를 제공한다. 예를 들어 패시브 플레이트가 4개의 활성 플레이트 전체에서 중심을 맞추었을 때, 각각의 플레이트의 정전용량이 동일해지도록 영점이 형성된다. 그러면, 영역 내의 버튼의 위치는 이 영점과 관련하여 결정될 수 있다. 이것은 가능한 영점이고, 이 영점은 실질적으로 이 영점으로부터의 상대 동작을 나타내는 정전용량의 변화에 의해 독단적으로 형성될 수 있다. 결정된 영점에 대한 상대 동작의 아이디어는 EM 및 후술하는 광학적 센서와 공통이다. 다른 실시예에서, 이동 가능한 플레이트는 증폭기(450)와 같은 전원과 연결될 수 있다. 증폭기(450, 460)는 신호를 제공하고 예를 들어 마이크로컨트롤러와 같은 제어 하에서 판독을 허용한다. 버튼과 결합될 4개의 플레이트가 아래에 놓인 하나의 플레이트에 의해 이동 가능하다는 것 또한 본 발명의 범위 및 사상에 포함된다. 따라서, 센서와 결합되는 전자기 쌍의 부분은 상기 쌍의 어느 한쪽일 수 있다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서의 일부분의 개략적인 다이어그램 이다. 이 실시예에서, 복수의 유도성 부재(472)가, 풋프린트를 가지고 포인터 버튼에 의해 이동 가능한 유도성 부재와 관련하여 위치된다. 또한, 복수의 유도성 부재(472)와 풋프린트(412)를 가지는 유도성 부재 사이의 정전용량의 비율은 영역 내의 버튼의 단일 위치를 제공한다. 또한, 마찬가지로, 센서부(432)는 이동 가능하게 버튼과 결합될 수 있고, 풋프린트(412)를 가지는 유도성 부재는 하우징 내의 고정 위치에 유지된다.
도 4c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서의 일부분의 개략적인 다이어그램이다. X방향 및 Y방향으로 변화하는 저항을 가진 저항성 패드(434)는, X방향으로 전압을 인가하기 위한 전원(435) 및 Y방향으로 전압을 인가하기 위한 전원(454)을 갖는다. 표면과 접촉하여 프로브(414)의 전압을 측정함으로써, 가변 저항성 패드(434)에서의 프로브의 위치가 결정될 수 있다. 프로브가 플로팅 버튼과 관련하여 기지의 위치를 유지하기 때문에, 버튼의 위치는 프로브의 전압과 관계없을 수 있다. 일 실시예에서, 비접촉 프로브는 저항성 패드 상의 전압을 측정하기 위해 용량성 커플링을 채용한다.
도 4d 및 도 4e는 본 발명의 일 실시예에 따른 대안적인 광학 센서를 나타내는 도면이다. 도 4d에서, 광 감지 부재(436)를 조사하기 위해 광원(416)이 배치된다. 여러 광 감지 부재(436)에서의 강도 비율은 영역 내의 버튼의 위치의 단일 표시를 제공한다. 또는, 광원은 하우징에 고정될 수 있고, 광 감지 부재는 버튼에 의해 이동될 수 있다. 도 4e의 실시예에서, 광원(460) 및 광트랜지스터와 같은 광 검출 부재가 플로팅 버튼에 의해 이동되도록 장착된다. 타겟 패턴(438)은 광원 (460)에 의한 조사 및 광 검출 부재(462)에 의한 이미지화가 가능하도록 하우징에 고정되어 영역 내의 버튼의 위치를 결정할 수 있도록 한다. 또한, 타겟의 부착은 버튼에 대하여 가능하고, 이미저(imager) 및 광원은 하우징에 고정되어 유지된다. 이러한 실시예는 모두 본 발명의 사상 및 범위에 포함된다.
도 5a 및 도 5b는 플로팅 버튼의 대안적인 형상을 개략적으로 나타내는 다이어그램이다. 이러한 실시예에서, 하우징(512)은 플로팅 버튼(510)의 이동을 위해 하우징 내의 개구부로서, 개구부의 에지가 버튼(510)의 이동을 속박하도록 하는 영역을 갖는다. 일체로 형성된 플랜지(518)는 하우징에 의해 파지된다. 플랜지(518)는, 버튼(510)이 그 이동 영역의 단부에 있는 경우에, 버튼(510)은 플랜지(518)의 에지를 노출시키지 않고, 예를 들면 플랜지의 에지와 하우징 사이에 간극이 존재하지 않고, 상기 영역 전체를 이동할 수 있도록 해준다. 다른 실시예와 관련한 전술한 것과 같은 다른 관점은 이러한 버튼 구성에 채용될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 버튼 및 제어 시스템을 구비한 블록 다이어그램이다. 버튼(610)은 접촉 센서(612)를 포함한다. 접촉 센서(612)는, 예를 들어, 전기피부반응(galvanic skin response)에 응답하는 생체인식 검출기, 광의 결여에 응답하는 광 검출기, 사용자의 핑거와 버튼 사이의 접촉에 응답하는 압력 센서, 또는 버튼이 대기 위치로부터 눌려졌을 때 접촉을 해제시키는 "브레이크 스위치", 또는 사용자의 핑거를 검출할 수 있는 임의의 다른 적절한 센서일 수 있다. 다른 실시예에서, 접촉 센서(612)는 버튼의 외측일 수 있다. 접촉 센서(612)는 프로세서에 신호를 제공할 수 있으며, 일 실시예에서, 프로세서를 저전력 모드로부터 복귀하도록 하고 전체적인 시스템의 전력을 상승시키도록 하는 신호일 수 있다.
프로세서(670)는, 소비자용 전자제품, 마이크로프로세서, 주문형반도체(ASIC) 또는 응용에 필요한 제어 기능에 영향을 미치기에 충분한 단순 논리에 적절한 임의의 수많은 마이크로프로세서일 수 있다. 포지션 센서(630)는 버튼(610)과 통신 가능하게 결합되어 가능한 이동 영역 내의 버튼(610)의 위치를 확인하도록 한다. 포지션 센서(630)는 이러한 정보를 프로세서(670)에 제공하여, 제공된 정보에 기초하여 적절한 동작이 일어나도록 한다. 예를 들어, 전원(670)은 커서를 이동시키거나 디스플레이(680)가 이동 영역 내의 위치에 응답하도록 한다. 이것은 특히 이동 영역이 디스플레이(680)에 절대적으로 매핑되는 실시예에서 확실하다.
포지션 센서(630)는 임의의 전술한 실시예 또는 비교적 그래뉼래리티가 낮은 시스템에 적용 가능하며, 단순히 스위치 어레이일 수 있다. 스위치 어레이는 복수의 선택 가능한 옵션을 위한 액세스를 제공하는데 적절하지만, 상기 그래뉼래리티는 도 4a 내지 도 4e를 참조하여 설명한 전자기적 실시예 및 광학적 실시예의 일부 상황에서보다 적을 필요가 있다. 스위치 어레이가 적절한 일 실시예에서, 유일한 선택은 예를 들어 표준 전화기 키패드 상의 12개의 키이다. 따라서, 스위치 어레이는 일부의 원격조정기, 보안코드 키패드, 전화기 등에 적절할 수 있다.
선택 센서(640)는 버튼(610)의 압력 또는 직각 이동에 따라 선택 입력을 위한 메커니즘을 제공한다. 따라서, 선택 센서(640)는 클릭 돔(click dome), 도전성 고무 돔, 압력 센서, 용량성 스위치, 로커 스위치(rocker switch), 또는 이러한 선택이 일어난 것을 나타내기 위한 다른 적절한 검출기일 수 있다. 로커 스위치의 경우, 버튼에는 소형 스위치가 배치될 수 있어서 제어 중인 핑거의 방향 변화에 따라 작동되도록 한다. 당업자는, 선택 입력을 확인하는 다른 적절한 센서도 가능하다는 것을 이해하여야 할 것이다. 선택 입력은, 프로세서(670)에 신호를 제공하여, 포지션 센서로부터 얻어진 위치를 선택 입력과 연관시켜서 어떠한 복수의 옵션이 선택되었는지 확인하도록 한다. 일 실시예에서, 프로세서는 드라이버(660)에 연결되고, 드라이버(660)는 다시 버튼(610)과 결합된다. 드라이버(660)는, 진동과 같은, 버튼 또는 다른 질감 표시의 동작의 하나 이상의 축을 따라 힘을 피드백시킬 수 있다. 이것은 이동 영역 내의 버튼의 위치를 나타내거나, 상기 버튼의 위치에 의해 정의되는 커서의 위치와 관련하여 디스플레이(680)에 의해 제공되는 가상 환경의 형태를 나타낸다. 일부의 실시예에서, 드라이버(660)는 모터, 서보모터, 갤보(galvo), 또는 버튼(610) 상에 원하는 힘을 인가하기에 적절한 기계적 드라이버일 수 있다. 본 발명의 일부 실시예는 이동 영역이 디스플레이의 적어도 일부분에 절대적으로 매핑될 수 있는 디스플레이(680)를 가진다. 본 명세서에서 사용된 "절대적으로 매핑된"은 이동 영역 내의 버튼의 물리적 위치가 디스플레이 상의 특정 위치와 상호 연관되어 있다는 것을 의미한다. 디스플레이 상의 위치는 버튼(610)의 위치 검출과 관련한 센서(630)의 그래뉼래리티에 따른 단일 픽셀 또는 인접하는 복수의 픽셀을 나타낼 수 있다. 일부의 실시예에서, 버튼(610)이 이동될 수 있는 영역은, 절대적으로 매핑이 이루어진 디스플레이(680)와 일치하는 형상 및 방향성을 가지게 된다. 따라서, 예를 들어 디스플레이가 3×4의 종횡비를 가지는 경우, 이동 영역은 3×4의 종횡비를 가질 수 있다. 버튼(610)은 디스플레이의 전체 또는 일부분에만 매핑될 수 있다. 다중 플로팅 버튼은 단일 장치에 사용될 수도 있다. 이러한 실시예에서, 디스플레이에 대한 매핑은 버튼 사이에서 구분될 수 있다. 일부 실시예에서, 버튼과 접촉하는 검출에 따라 매핑 및 리매핑(remapping)이 일어날 수 있다. 버튼이 전술한 보안 키패드와 같은 디스플레이와 관계가 없는 순수한 선택 메커니즘인 시스템을 고려할 수도 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에서 플로팅 버튼을 가지는 장치의 주변을 나타내는 사시도이다. 이러한 실시예는 텔레비전 또는 컴퓨터용과 같은 원격조정기에 적절하다. 일 실시예에서, 선택될 기능을 작동시키기 위해 연관된 디스플레이 장치에 무선으로 신호를 보낼 수 있다. 일 실시예에서, 버튼의 동작은 원격 디스플레이 장치 상의 제어 커서일 수 있다. 적외선 신호 또는 무선주파수 신호 프로토콜이 사용될 수 있다. 영역(714)을 가지는 하우징(712)에서 플로팅 버튼(710)이 이동할 수 있다. 도면에서, 사용자의 핑거(700)는 플로팅 버튼(710)과 접촉되어 있다. 이러한 실시예에서, 영역(714)을 형성하기 위한, 예를 들어 림 또는 물리적인 배리어와 같은 물리적인 속박이 버튼의 외주 둘레에 존재하지 않는다. 대신에, 버튼은 개구부(미도시)의 치수에 의해 영역 내에서 속박되며, 버튼은 상기 개구부를 통해 하우징(712) 내에서 이동 메커니즘과 결합된다. 개구부를 적절하게 형성함으로써, 버튼(710)의 이동은, 하우징(712)의 에지를 넘어 확장되지 않도록 속박될 수 있다. 물론, 버튼(710)이 에지에 도달하지 않도록 그 동작을 속박하도록 하거나, 일부 실시예에서 버튼(710)이 하우징(712)의 에지를 넘어 확장되도록 하는 것 모두 본 발명의 범위 및 사상에 포함된다.
도 8은 휴대전화기와 연결되어 사용되는 본 발명의 일 실시예를 나타내는 사시도이다. 일 실시예에서, 하우징(812)은 영역(814)을 가지며, 플로팅 버튼(810)이 영역(814) 전체에서 2개의 직교하는 방향으로 이동할 수 있다. 버튼의 위치는 디스플레이(880)의 전체 또는 일부분에 절대적으로 매핑될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 영역(884)은 디스플레이의 절대적으로 매핑된 부분일 수 있고, 디스플레이 영역(882)은 버튼에 의해 액세스가 불가능할 수 있다. 여러 선택 가능한 옵션(886), 예를 들어 전화기의 키패드 또는 보다 진전된 다른 기능이, 포인터 버튼에 의해 선택 가능해질 절대적으로 매핑된 영역(884) 내에 존재한다. 예를 들어, 선택 옵션(886)이 전화기의 키패드를 포함한다고 가정하면, 사용자는 숫자를 선택할 수 있으며, 매핑되지 않은 영역(882)에는 제2 명령의 대기가 표시된다. 다른 실시예에서, 플로팅 버튼(810)은 임의의 매핑 또는 전화기 디스플레이와의 연관 없이 기능을 선택하는데 사용될 수 있다. 힘의 피드백 및/또는 패시브 촉감 표시기(passive tactile indicator)는 사용자가 디스플레이를 보지 않고 선택을 할 수 있도록 한다. 선택된 기능은 디스플레이가 그 기능에 맞도록 변화되게 한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예를 나타내는 저부 배면 사시도이다. 쌍안경 디스플레이를 구비한 디지털 카메라가 콤팩트 하우징(902) 내에 존재한다. 하우징은 한 쌍의 로브(lobe) 손잡이(928)를 갖는다. 이들 손잡이(928)는 사용자가 보다 용이하고 편안하게 쥘 수 있도록 탄성재로 코팅되어 있다. 하우징(902)은 한 쌍의 쌍안경 렌즈(904)가 배치될 수 있는 개구부를 갖는다. 렌즈(904)는 한 쌍의 메가픽셀(megapixel) 디스플레이의 광학 경로 내에 있으며, 뷰파인더의 역할을 한다. 이와 같이, 사용자는 렌즈를 통해 카메라 렌즈를 통해 들어오는 화상에 대하여 높은 해상도의 쌍안경 시야를 볼 수 있다. 또한, 이러한 방식의 상세는, 2001년 11월 9일에 미국특허출원 제09/990,831호로 출원된 발명, DISPLAY, INPUT AND FORM FACTOR FOR PORTABLE INSTRUMENTS에 기재되어 있다.
일 실시예에서, 좌측 및 우측 플로팅 버튼(920, 922)은 각각, 디스플레이 상에 포인터 기능성을 제공한다. 각각의 플로팅 버튼은 영역(916, 918) 내에 존재할 수 있으며, 디스플레이의 적어도 일부분에 절대적으로 매핑된다. 일 실시예에서, 상기 영역은, 예를 들어 디스플레이의 좌측 및 우측에 매핑되며 중첩되지 않는다. 또는, 각각의 영역은 디스플레이 전체에 매핑될 수 있거나, 약간 중첩, 예를 들어 디스플레이의 3분의 2에 각각 매핑된다. 일반적으로, 영역(916, 918)은 매핑될 디스플레이의 영역과 유사한 형상 및 방향성을 갖는다. 각각의 플로팅 버튼(920, 922)은 각각의 영역 내에서 2개의 직교 방향으로 이동 가능하다. 플로팅 버튼은 패드를 실질적으로 직각으로 누름으로써 2개의 직교 방향으로 작동될 수 있다. 예를 들어, 플로팅 버튼이 x-y 평면에서 이동하면, 패드가 z방향으로 눌려졌을 때 작동이 일어난다. 또한, 각각의 플로팅 버튼에는, 사용자가 각각의 플로팅 버튼과 접촉하였을 때를 나타내기 위한 센서(924, 926)가 제공된다. 이러한 센서는 예를 들어 전기피부반응을 검출하기 위한 생체인식 센서, 또는 버튼이 대기 위치로부터 눌려졌을 때 접촉을 해제시키는 "브레이크 스위치", 또는 사용자가 플로팅 버튼(920, 922)과 접촉한 것을 적절하게 나타내도록 하는 임의의 다른 센서를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 플로팅 버튼(920, 922) 모두가 접촉되었을 때, 각각의 플로팅 버튼은 디스플레이의 절반에 매핑되지만, 단지 하나의 플로팅 버튼이 접촉되면, 플로팅 버튼은 디스플레이 전체에 리매핑된다.
이상, 본 발명의 여러 실시예의 플로팅 버튼을 채용할 수 있는 여러 장치를 설명하였다. 추가의 예시는 노트북 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 및 핸드헬드 컴퓨터, 개인휴대용 정보단말기(PDA), 또는 단일 버튼이 복수의 버튼을 대체하여 사용하는데 있어서 크기의 제한이 바람직한 임의의 다른 장치를 포함한다.
도 10a는 콤팩트 터치형 키보드의 다이어그램이다. 하우징(1012)은 복수의 플로팅 버튼(10101, 1002, 1004, 1006, 1022, 1024, 1026, 1028, 1020)과 결합되어 있다. 버튼(1020)은 디스플레이(미도시)에 대하여 상대적으로 또는 절대적으로 매핑될 수 있는 마우스 또는 포인팅 장치에 해당할 수 있다. 나머지 버튼은 타자기의 키보드 기능으로 매핑될 수 있다. 일 실시예에서, 버튼(1022)은 문자 A로 매핑되고 QWERTY 키보드 상의 기능은 새끼손가락에 의해 작동되도록 되어 있다. 버튼(1026)은 문자 D 및 왼손 중지에 의해 제어되는 다른 기능으로 매핑된다. 버튼(1010)은 문자 J 및 오른손 검지에 의해 제어되는 다른 기능으로 매핑된다. 버튼(1004)은 문자 L 및 오른손 약지에 의해 제어되는 다른 기능으로 매핑된다. 버튼(1006)은 세미콜론 및 오른손 새끼손가락에 의해 제어되는 다른 기능으로 매핑된다. 타이핑을 하는 사람은 상기 매핑이 QWERTY 키보드의 기본 열(home row)에 해당하는 것을 알 수 있을 것이다. 일 실시예에서, 사용자의 핑거가 기본 열 위에 있을 경우, 스페이스바(1030)는 사용자의 엄지손가락에 의해 작동될 수 있는 위치에 제공된다. 일 실시예에서, 하우징(1012)의 3개의 로브는 보다 콤팩트한 형태로 접힐 수 있도록 서로 힌지식으로 결합될 수 있다. 상기 설명은 QWERTY 키보드에 대한 매핑을 설명하는 것이지만, 다른 키보드 배열에 대한 매핑 또한 본 발명의 범위 및 사상에 포함된다.
도 10b는 도 10a의 버튼 1010과 대응되는 J 키에 대한 매핑을 나타내는 도면이다. 도시한 바와 같이, 버튼을 기본 위치에서 하방으로 눌러 작동시키면 J 선택이 작동된다. 버튼을 6시 방향으로 움직이면 문자 M을 선택하고, 7시 방향으로 움직이면 문자 N을 선택하고, 9시 방향으로 움직이면 문자 H를 선택하고, 11시 방향으로 움직이면 문자 Y를 선택하고, 12시 방향으로 움직이면 문자 U를 선택하고, 문자 U 선택에서 12시 방향으로 한번 더 움직이면 숫자 7을 선택하고, 문자 U 선택에서 11시 방향으로 움직이면 숫자 6을 선택하게 된다. 이러한 매핑으로부터, 당업자는 도 10a의 나머지 버튼이 어떻게 QWERTY 키보드에 매핑될 수 있는지 이해하게 될 것이다. 각각의 버튼에 대하여 비교적 작은 개수의 기능이 연관되도록 하는데 있어서, 사용하기에 적절한 센서는 스위치 어레이 또는 전술한 임의의 다른 감지 실시예일 수 있다. 사용자에게 예를 들어 버튼이 12시 방향으로 "U"를 통과하여 "7" 구역에 도달하기에 충분히 움직였는지를 나타내도록 하기 위해 촉감 응답이 제공될 수 있다.
상기 실시예를 참조하여 나타내고 설명한 특징은 다른 실시예에도 적용 가능하며 이들 또한 본 발명의 범위 및 사상에 포함된다. 본 발명을 특정 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 특허청구범위에 기재한 광범위한 사상과 범위를 벗어나지 않고 여러 변형 및 변경이 가해질 수도 있다. 따라서, 본 명세서 및 도 면은 한정적인 것이 아니라 단지 예시적인 것으로 간주되어야 한다.

Claims (22)

  1. 하우징,
    핑거(finger)에 의한 조작이 용이한 크기 및 형상을 가지며 복수의 상이한 기능을 작동시킬 수 있는 물리적 버튼,
    상기 버튼 및 상기 버튼에 고정된 임의의 구성요소가 상기 하우징에 대하여 표면 상에서 이동할 수 있도록 하면서 상기 버튼을 상기 하우징과 링크시키는 커플링, 및
    정해진 원점에 대한 상기 물리적 버튼의 이동량의 비례적인 표시를 제공하기 위한 센서
    를 포함하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은 개구부를 구비하는 영역을 가지며, 상기 버튼은 상기 영역 내에 존재하고 상기 영역 내에서 2개의 직교하는 방향으로 이동 가능하며, 상기 개구부를 통해 연장된 유지 기구를 가지고 있으며, 상기 버튼의 크기는 상기 개구부를 노출시키지 않고 상기 영역 전체에서 이동을 허용하는
    것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 물리적 버튼의 둘레에는 그 동작을 속박하는 물리적 속박(constraint) 부재가 존재하지 않는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은 이동 범위와 대응되는 개구부를 구비한 영역을 가지고, 상기 물리적 버튼은 상기 개구부 아래에서 파지되는 플랜지를 가지며, 상기 플랜지의 크기는 상기 플랜지의 에지를 노출시키지 않고 상기 영역 전체에서 이동을 허용하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    사용자에게 상기 물리적 버튼의 표면의 위치에 대한 촉감 표시를 제공하도록 상기 하우징과 결합되어 있는 감촉면을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    사용자에게 상기 물리적 버튼의 표면의 위치에 대한 촉감 표시를 제공하도록 상기 버튼과 결합되어 있는 기계식 드라이브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    디스플레이를 더 포함하며, 상기 물리적 버튼의 이동 범위가 상기 디스플레 이에 절대적으로 매핑(mapping)되는 영역을 형성하여 각각의 가능한 버튼 위치가 하나의 디스플레이 위치에 정확하게 매핑되는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    형성된 상기 영역은 상기 디스플레이의 형상 및 방향성과 대응되는 형상 및 방향성을 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 디스플레이 상의 커서에 대한 가상 환경의 특성의 촉감 표시를 제공하기 위해 상기 버튼과 결합되는 기계식 드라이브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 커플링은 상기 버튼을 작동시키기 위해 상기 표면과 실질적으로 직교하는 방향으로 제한된 동작을 허용하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 하우징과 결합되는 제1 선형 베어링, 및
    상기 제1 선형 베어링과 실질적으로 직교하도록 장착되는 제2 선형 베어링
    을 더 포함하고,
    상기 물리적 버튼은, 상기 물리적 버튼 및 상기 제2 선형 베어링이 일체로서 상기 제1 선형 베어링과 평행한 힘 성분에 응답하여 상기 제1 선형 베어링을 따라 이동하도록 하고, 상기 물리적 버튼이 상기 제2 선형 베어링과 평행한 힘 성분에 응답하여 상기 제2 선형 베어링을 따라 이동하도록, 상기 제2 선형 베어링에 장착되는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 장치는 상기 표면의 일부분에 절대적으로 매핑되는 영역을 가지는 디스플레이와 링크되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    사용자가 상기 버튼과 접촉하고 있는 것을 검출하기 위해 상기 물리적 버튼과 결합되는 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제10항에 있어서,
    작동에 대하여 촉감 응답을 제공하는 메커니즘을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 물리적 버튼은 상기 촉감 응답을 용이하게 하도록 캔틸레버식으로 장착 되는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    광학적 이미터(optical emitter), 및
    광학적 쌍(optical pair)을 형성하도록 상기 광학적 이미터와 광학적으로 연결되어 있는 광학적 검출기
    를 더 포함하고,
    상기 광학적 쌍의 각각의 부재는 상기 표면 상의 상기 버튼의 위치를 부호화하기 위해 상기 물리적 버튼 및 상기 하우징 중 적어도 하나와 결합되는
    것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 센서는 상기 광학적 이미터에 대하여 상기 물리적 버튼 및 상기 하우징 중 나머지 하나와 결합되는 타겟 패턴을 더 포함하고, 상기 광학적 이미터로부터의 조사에 대한 상기 타겟의 반사를 통해 상기 표면 상의 상기 버튼의 위치가 부호화되는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 센서는, 전자기 이미터, 및 전자기 쌍을 상기 전자기 이미터와 전자기적으로 결합되는 전자기 검출기를 더 포함하고,
    상기 전자기 쌍의 각각의 부재는 상기 표면 상의 상기 버튼의 위치를 부호화하도록 상기 물리적 버튼 및 상기 하우징 중 하나와 결합되어 있는
    것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 전자기 쌍의 부재는 커패시터, 레지스터, 및 인덕터 중 하나의 구성요소인 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 하우징,
    핑거에 의한 조작이 용이한 크기 및 형상을 가지며 복수의 상이한 기능을 작동시킬 수 있는 물리적 버튼,
    상기 버튼 및 상기 버튼에 고정된 임의의 구성요소가 상기 하우징에 대하여 표면 상에서 이동할 수 있도록 하면서 상기 버튼을 상기 하우징과 링크시키는 커플링, 및
    10개 이상의 위치의 그래뉼래리티(granularity)에 상기 물리적 버튼의 위치 표시를 제공하기 위한 스위치 어레이
    를 포함하는 장치.
  21. 하우징,
    핑거에 의해 조작되기 용이한 크기 및 형상을 가지며 복수의 상이한 기능을 작동시킬 수 있는 물리적 버튼,
    상기 버튼이 상기 하우징에 대하여 실질적으로 편평한 면 상에서 이동할 수 있도록 하면서 상기 버튼을 상기 하우징과 링크시키는 커플링, 및
    정해진 원점에 대한 상기 물리적 버튼의 이동량의 비례적인 표시를 제공하기 위한 센서
    를 포함하는 장치.
  22. 하우징,
    조작자의 손의 핑거에 의해 조작이 용이한 크기 및 형상의 물리적 버튼의 어레이,
    상기 버튼 및 상기 버튼에 고정된 임의의 구성요소가 상기 하우징에 대하여 표면 상에서 이동할 수 있도록 하면서 각각의 버튼을 상기 하우징과 링크시키는 커플링, 및
    상기 버튼의 위치를 결정하기 위한 센서
    를 포함하고,
    상기 버튼의 위치는 각각의 핑거 위치와 연관되는 타자기의 키보드의 기능에 매핑되는
    장치.
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Legal Events

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Patent event date: 20051108

Patent event code: PA01051R01D

Comment text: International Patent Application

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