KR102587998B1 - pressure sensor calibration method of an optical digital pen by use of tilt angle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 일반적으로 광학식 전자펜의 압력센서 보정 기술에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 광학식 전자펜에서 얻어지는 수광 이미지를 영상 분석하여 전자펜의 틸트 각을 산출한 후에 이 틸트 각에 따라 전자펜의 압력센서 감도를 보정함으로써 사용자의 전자펜 사용 편의성을 개선할 수 있는 틸트 각 기반의 광학식 전자펜의 압력센서 보정 기술에 관한 것이다. 본 발명에 따르면 사용자가 광학식 전자펜을 일정한 느낌으로 사용할 수 있어 광학식 전자펜의 사용 편의성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. The present invention generally relates to pressure sensor correction technology for optical electronic pens. In particular, the present invention analyzes the light-receiving image obtained from the optical electronic pen to calculate the tilt angle of the electronic pen, and then corrects the sensitivity of the pressure sensor of the electronic pen according to the tilt angle, thereby improving the user's convenience in using the electronic pen. This is about pressure sensor correction technology for optical electronic pens based on tilt angle. According to the present invention, the user can use the optical electronic pen with a consistent feel, which has the advantage of improving the convenience of use of the optical electronic pen.
Description
본 발명은 일반적으로 광학식 전자펜의 압력센서 보정 기술에 관한 것이다. The present invention generally relates to pressure sensor correction technology for optical electronic pens.
특히, 본 발명은 광학식 전자펜에서 얻어지는 수광 이미지를 영상 분석하여 전자펜의 틸트 각을 산출한 후에 이 틸트 각에 따라 전자펜의 압력센서 감도를 보정함으로써 사용자의 전자펜 사용 편의성을 개선할 수 있는 틸트 각 기반의 광학식 전자펜의 압력센서 보정 기술에 관한 것이다. In particular, the present invention analyzes the light-receiving image obtained from the optical electronic pen to calculate the tilt angle of the electronic pen, and then corrects the sensitivity of the pressure sensor of the electronic pen according to the tilt angle, thereby improving the user's convenience in using the electronic pen. This is about pressure sensor correction technology for optical electronic pens based on tilt angle.
일반적으로 전자펜(스마트펜, 터치펜)은 사용자의 필기 내용을 전자기기(예: 랩톱컴퓨터, 스마트폰, 전자칠판 등)에 디스플레이하고 파일로 저장하는 용도로 사용된다. 태블릿 PC나 랩톱컴퓨터 등에서 전자펜 기능이 적용되고 있고 각종 전자필기 프로그램(앱)도 발전하고 있어 전자기기용 전자펜에 대한 관심이 커지고 있다. In general, electronic pens (smart pens, touch pens) are used to display the user's handwriting on electronic devices (e.g. laptop computers, smartphones, electronic whiteboards, etc.) and save them as files. As electronic pen functions are being applied to tablet PCs and laptop computers, and various electronic writing programs (apps) are also developing, interest in electronic pens for electronic devices is growing.
전자펜 솔루션으로서 전자기공명 방식의 스타일러스 펜(stylus pen)과 정전 방식의 액티브 펜(active pen)이 일반적으로 사용된다. 그런데, 이들 기술은 10인치 이상의 디스플레이에서는 성능 확보가 어렵다. 또한, 디스플레이 패널에 2차원 센서 배열을 설치해야 하므로 디스플레이 사이즈 증가에 따라 제조비용이 크게 증가하고 폼팩터 변화(예: 폴딩, 롤링, 슬라이딩 등)에 대응하기 곤란하다. As electronic pen solutions, electromagnetic resonance type stylus pens and electrostatic type active pens are commonly used. However, it is difficult to secure performance with these technologies on displays larger than 10 inches. Additionally, since a two-dimensional sensor array must be installed on the display panel, manufacturing costs increase significantly as the display size increases, and it is difficult to respond to form factor changes (e.g. folding, rolling, sliding, etc.).
이에, 전자기기용 펜 솔루션으로서 광학식 전자펜(optical digital pen)이 개발되고 있다. 도트 패턴이 적용된 투명필름을 디스플레이 패널에 부착하는 등에 의해 위치코드만 형성하면 되므로 디스플레이 사이즈가 증가해도 전자펜 성능 저하나 제조비용 상승이 거의 없고 폼팩터 변화에도 대응할 수 있다. Accordingly, optical digital pens are being developed as pen solutions for electronic devices. Since the location code only needs to be formed by attaching a transparent film with a dot pattern to the display panel, there is little decrease in electronic pen performance or increase in manufacturing costs even when the display size increases, and it can also respond to changes in form factor.
[도 1]과 [도 2]는 광학식 전자펜(10) 및 이를 이용한 광학식 전자펜 시스템의 일반적인 구성도이다. [도 2]를 참조하면, 광학식 전자펜 시스템은 광학식 전자펜(10)과 스마트 단말장치(30)로 구성된다. [FIG. 1] and [FIG. 2] are general configuration diagrams of the optical
펜바디(11)를 그립(grip)한 상태로 디스플레이 패널(20)에 필기하면 펜팁(12)이 디스플레이 패널(20)의 표면에 맞닿은 상태로 동작 궤적을 이루게 된다. 이때, 디스플레이 패널(20)은 다양한 재질로 이루어질 수 있는데, 일반적인 종이 재질로 이루어질 수도 있고 유리나 강화 플라스틱 재질의 액정(LCD) 또는 유기발광다이오드(OLED) 소자로 이루어질 수도 있다. When writing on the
전자펜 제어부재(14)는 전자펜 펜팁(12)과 디스플레이 패널(20)의 접촉을 압력센서(13)에 의해 식별할 수 있으며 이를 통해 사용자가 필기하고 있는 사실을 인지한다. 압력센서(13)는 압력센서 지지유닛(13a)에 의해 후방 지지되므로 필기가 시작될 때 펜팁(12)에 인가된 압력을 감지할 수 있다. 전자펜 제어부재(14)는 필기 사실을 식별하면 IR 발광유닛(17)을 제어하여 펜팁(12)의 움직임을 따라 디스플레이 패널(20)의 외표면에 빛(예: 적외선(IR) 광)을 조사시킨다. The electronic
IR 발광유닛(17)이 조사한 빛은 디스플레이 패널(20)의 표면에서 반사되는데, IR 수광유닛(16)이 그 반사광을 수광한다. 디스플레이 패널(20)에는 위치코드(21)가 인쇄 또는 디스플레이 형성되어 있다. 위치코드(21)는 특수한 인코딩 규칙에 따라 이루어진 도트 패턴으로 구현될 수 있다. The light emitted by the IR
IR 수광유닛(16)이 반사광(IR 반사광)을 수집하면 펜팁(12)의 이동궤적에 대응하는 위치코드(21) 정보도 함께 획득한다. IR 수광유닛(16)은 IR 필터부(16a), CMOS 광학부(16b), IR 센서부(16c)로 구성될 수 있으며 렌즈 등을 더 구비할 수 있다. 일 예로 IR 수광유닛(16)은 적외선 카메라 모듈로 구현될 수 있다. When the IR
전자펜 제어부재(14)의 좌표 계산부(14a)는 IR 수광유닛(16)이 획득한 위치코드(21)를 분석하여 펜팁(12)이 디스플레이 패널(20) 상에서 움직인 일련의 좌표정보를 획득한다. 좌표정보는 무선통신유닛(18)을 통해 스마트 단말장치(30)의 단말 통신부(31)로 전송된다. The
전자펜 제어부재(14)의 하드웨어 제어부(14b)는 광학식 전자펜(10)의 하드웨어를 전반적으로 제어한다. 바람직하게는 압력센서(13)로부터 전달되는 압력정보에 대응하여 IR 발광유닛(17)을 턴온(turn-on) 또는 턴오프(turn-off) 제어한다. 압력이 검출되면 IR 발광유닛(17)을 턴온하고 압력이 미검출되면 IR 발광유닛(17)을 턴오프한다. The hardware control unit 14b of the electronic
스마트 단말장치(30)는 단말 통신부(31)를 통해 전자펜(10)으로부터 일련의 좌표정보를 수신하고, 단말 제어부(32)의 궤적 산출부(32a)가 일련의 좌표정보를 기초로 펜팁(12)의 이동궤적을 산출한다. 단말 제어부(32)의 궤적 표시부(32b)는 펜팁(12)의 이동궤적을 단말 패널부(33)에 표시한다. 이때, 단말 패널부(33)는 일반적으로 디스플레이 패널(20)이다. The
광학식 전자펜(10)은 사람이 손에 쥐고 사용하는 것이기 때문에 사용 편의성이 매우 중요하다. 그에 따라 광학식 전자펜(10)의 사용 편의성을 개선하기 위한 다양한 기술개발이 요구된다. Since the optical
본 발명의 목적은 일반적으로 광학식 전자펜의 압력센서 보정 기술을 제공하는 것이다. The purpose of the present invention is to provide a pressure sensor correction technology for a general optical electronic pen.
특히, 본 발명의 목적은 광학식 전자펜에서 얻어지는 수광 이미지를 영상 분석하여 전자펜의 틸트 각을 산출한 후에 이 틸트 각에 따라 전자펜의 압력센서 감도를 보정함으로써 사용자의 전자펜 사용 편의성을 개선할 수 있는 틸트 각 기반의 광학식 전자펜의 압력센서 보정 기술을 제공하는 것이다. In particular, the purpose of the present invention is to improve the user's convenience in using the electronic pen by calculating the tilt angle of the electronic pen by analyzing the light-receiving image obtained from the optical electronic pen and then correcting the sensitivity of the pressure sensor of the electronic pen according to the tilt angle. The goal is to provide pressure sensor correction technology for optical electronic pens based on tilt angle.
본 발명의 해결 과제는 이 사항에 제한되지 않으며 본 명세서의 기재로부터 다른 해결 과제가 이해될 수 있다. The problem to be solved by the present invention is not limited to this matter, and other problems to be solved can be understood from the description in this specification.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 틸트 각 기반의 광학식 전자펜의 압력센서 보정 방법은, 광학식 전자펜(10)의 수광 이미지를 획득하는 제 1 단계; 수광 이미지를 이미지 분석하여 광학식 전자펜(10)의 기울어짐 정도에 대응하는 전자펜 틸트 각(θ)을 산출하는 제 2 단계; 전자펜 틸트 각(θ)에 기초하여 광학식 전자펜(10)의 압력센서(13) 감도를 보정하는 제 3 단계;를 포함하여 구성될 수 있다. In order to achieve the above object, the tilt angle-based pressure sensor calibration method of the optical electronic pen according to the present invention includes a first step of acquiring a light-receiving image of the optical
본 발명에서 제 2 단계는, 수광 이미지를 이미지 분석하여 위치코드의 그래픽 인디케이터 포맷에 따른 복수의 가상의 레퍼런스 라인을 식별하는 단계; 복수의 레퍼런스 라인 간의 교차각(이하, '레퍼런스 라인 교차각'이라 함)을 추출하는 단계; 레퍼런스 라인 교차각에 대응하여 전자펜 틸트 각(θ)을 산출하는 단계;를 포함하여 구성될 수 있다. In the present invention, the second step includes analyzing the light-receiving image to identify a plurality of virtual reference lines according to the graphic indicator format of the location code; Extracting the intersection angle between a plurality of reference lines (hereinafter referred to as 'reference line intersection angle'); It may be configured to include; calculating the electronic pen tilt angle (θ) in response to the reference line intersection angle.
또한, 본 발명에서 제 2 단계는, 위치코드의 그래픽 인디케이터 포맷에 따른 레퍼런스 라인 교차각과 전자펜 틸트 각 사이의 상관관계 테이블을 저장하는 단계; 수광 이미지를 이미지 분석하여 위치코드의 그래픽 인디케이터 포맷에 따른 복수의 가상의 레퍼런스 라인을 식별하는 단계; 복수의 레퍼런스 라인 간의 교차각(이하, '레퍼런스 라인 교차각'이라 함)을 추출하는 단계; 레퍼런스 라인 교차각을 상관관계 테이블에 조회하여 전자펜 틸트 각(θ)을 산출하는 단계;를 포함하여 구성될 수 있다. In addition, the second step in the present invention includes storing a correlation table between the reference line intersection angle and the electronic pen tilt angle according to the graphic indicator format of the location code; Analyzing the light-receiving image to identify a plurality of virtual reference lines according to the graphic indicator format of the position code; Extracting the intersection angle between a plurality of reference lines (hereinafter referred to as 'reference line intersection angle'); Calculating the electronic pen tilt angle (θ) by querying the reference line intersection angle in a correlation table.
이때, 제 3 단계에서 전자펜 틸트 각(θ)이 90도로부터 0도를 향하여 진행함에 비례하여 압력센서(13)의 감도를 기본값에서 미리 설정된 기준에 따라 점차적으로 증가시키도록 구성될 수 있다. At this time, in the third step, the sensitivity of the
또한, 제 3 단계에서 전자펜 틸트 각(θ)에 대응하여 압력센서(13)의 감도를 '기본값 / cos(90도 - θ)'에 대응하여 변경 설정하도록 구성될 수 있다. Additionally, in the third step, the sensitivity of the
본 발명에서 수광 이미지로부터 레퍼런스 라인 교차각을 복수 개 추출하고, 복수의 레퍼런스 라인 교차각의 조합을 상관관계 테이블에 조회하여 전자펜 틸트 각(θ)을 산출하도록 구성될 수 있다. In the present invention, a plurality of reference line intersection angles may be extracted from the light-receiving image, and a combination of the plurality of reference line intersection angles may be searched in a correlation table to calculate the electronic pen tilt angle (θ).
한편, 본 발명에 따른 컴퓨터프로그램은 컴퓨터에 이상과 같은 틸트 각 기반의 광학식 전자펜의 압력센서 보정 방법을 실행시키기 위하여 비휘발성 저장매체에 저장된 것이다.Meanwhile, the computer program according to the present invention is stored in a non-volatile storage medium in order to execute the above tilt angle-based pressure sensor correction method of the optical electronic pen on the computer.
본 발명에 따르면 사용자가 광학식 전자펜을 일정한 느낌으로 사용할 수 있어 광학식 전자펜의 사용 편의성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. According to the present invention, the user can use the optical electronic pen with a consistent feel, which has the advantage of improving the convenience of use of the optical electronic pen.
[도 1]은 광학식 전자펜의 일반적인 구성도.
[도 2]는 광학식 전자펜 시스템의 일반적인 구성도.
[도 3]은 광학식 전자펜을 위한 위치코드 패턴필름의 일반적인 구성도.
[도 4]는 광학식 전자펜을 위한 그래픽 인디케이터의 일반적인 구성도.
[도 5]는 본 발명에서 광학식 전자펜의 압력센서를 보정 처리하는 개념도.
[도 6]은 광학식 전자펜이 획득하는 수광 이미지의 예시도.
[도 7]은 본 발명에 따른 압력센서 보정장치의 블록도.
[도 8]은 본 발명에 따른 틸트 각 기반의 광학식 전자펜의 압력센서 보정 프로세스의 순서도.
[도 9]는 본 발명에서 레퍼런스 라인 및 그 교차각의 예시도.
[도 10]은 본 발명에서 레퍼런스 라인 교차각과 전자펜 틸트 각 사이의 상관관계 예시도.
[도 11]은 전자펜에 인가되는 힘과 압력센서 출력값 사이의 상관관계 예시도. [Figure 1] is a general configuration diagram of an optical electronic pen.
[Figure 2] is a general configuration diagram of an optical electronic pen system.
[Figure 3] is a general configuration diagram of a position code pattern film for an optical electronic pen.
[Figure 4] is a general configuration diagram of a graphic indicator for an optical electronic pen.
[Figure 5] is a conceptual diagram of compensation processing for the pressure sensor of an optical electronic pen in the present invention.
[Figure 6] is an example of a light-receiving image acquired by an optical electronic pen.
[Figure 7] is a block diagram of the pressure sensor correction device according to the present invention.
[Figure 8] is a flowchart of the pressure sensor correction process of the tilt angle-based optical electronic pen according to the present invention.
[Figure 9] is an illustration of a reference line and its intersection angle in the present invention.
[Figure 10] is an example of the correlation between the reference line intersection angle and the electronic pen tilt angle in the present invention.
[Figure 11] is an example of the correlation between the force applied to the electronic pen and the pressure sensor output value.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
본 발명을 설명함에 있어서 종래기술과 중복되는 부분에 대해서는 자세한 설명을 생략할 수 있다. In describing the present invention, detailed descriptions of parts that overlap with the prior art may be omitted.
[도 3]은 광학식 전자펜을 위한 위치코드 패턴필름(40)의 일반적인 구성도이다. [Figure 3] is a general configuration diagram of the position
위치코드 패턴필름(40)은 도트 패턴 형태의 위치코드(21)를 제공하는 구성요소로서 디스플레이 패널(20)에 부착 형성된다. [도 3]에 도시된 바와 같이, 위치코드 패턴필름(40)은 패턴층(41), 확산층(42), 보호층(43), 차단층(44), 점착층(45), 투광층(46)을 포함하여 이루어질 수 있다. The location
패턴층(41)은 위치코드(21)를 구현하기 위한 [도 4]와 같은 도트 패턴이 인쇄되어 있는 층이다. 도트 패턴은 프탈로시아닌계 화합물, 나프탈로시아닌계 화합물, 아미늄계 화합물 등을 재료로 하는 적외선 흡수 잉크로 인쇄되는 것이 일반적이다. The pattern layer 41 is a layer on which a dot pattern such as [FIG. 4] is printed to implement the
확산층(42)은 안티글레어 코팅 처리된 PET(PolyEthylene Terephthalate) 재질로 이루어져 전자기기로부터 발산되는 빛의 일부를 흡수하여 도트 패턴 인식률을 개선하는 층이다. The diffusion layer 42 is made of PET (PolyEthylene Terephthalate) material with an anti-glare coating and is a layer that improves the dot pattern recognition rate by absorbing part of the light emitted from the electronic device.
보호층(43)은 PET 또는 폴리카보네이트로 이루어져 위치코드 패턴필름(40)을 보호하는 층이다. The protective layer 43 is made of PET or polycarbonate and is a layer that protects the location
차단층(44)은 전자기기로부터 발산되는 빛의 10 내지 35% 정도를 반사시켜 도트 패턴 인식률을 개선하는 층이다. The blocking layer 44 is a layer that improves the dot pattern recognition rate by reflecting about 10 to 35% of the light emitted from the electronic device.
점착층(45)은 위치코드 패턴필름(40)을 전자기기의 전면에 부착하는 층이다. The adhesive layer 45 is a layer that attaches the location
투광층(46)은 아크릴판, 폴리카보네이트판, 유리판 등으로 이루어져 전자기기의 디스플레이를 보호하고 강도를 강화시켜 광학식 전자펜(10)에 의한 안정적인 필기를 제공하는 층이다. The light-transmitting layer 46 is made of an acrylic plate, a polycarbonate plate, a glass plate, etc., and is a layer that protects the display of the electronic device, strengthens its strength, and provides stable writing by the optical
[도 4]는 광학식 전자펜을 위한 그래픽 인디케이터(50)의 일반적인 구성도이다. [Figure 4] is a general configuration diagram of a
광학식 전자펜을 위해 디스플레이 패널(20)에는 위치코드(21)가 형성되어 있다. 이러한 위치코드(21)는 위치코드 패턴필름(40) 상에 도트 패턴의 형태로 구현되는데, 특정한 포맷에 의해 도트 패턴이 형성되어 있는 것을 그래픽 인디케이터(graphic indicator)라고 부른다. A
[도 4] (a)를 참고하면 패턴층(41)에 가로세로 격자선(51, 52)이 다수 형성되고 이들 격자선(51, 52)의 교차점(53)을 중심으로 도트(54)가 4가지 방향으로 이격 형성된다. 교차점(53)을 중심으로 도트(54)가 형성되는 위치에 따라 도트 값(dot value)이 결정되는데, 이들 도트 값의 패턴이 해당 지점의 위치 정보를 나타낸다. 일 예로, 격자선(51, 52) 사이의 거리는 250 ~ 300 ㎛로 형성되고 도트(54)는 직경 50 ㎛ 크기로 교차점(53)을 중심으로 격자 간격의 1/8 ~ 1/4 지점에 형성될 수 있다. [FIG. 4] (a), a plurality of horizontal and
[도 4] (b)는 격자 하나를 확대하여 나타낸 것이다. 도트(54a)가 교차점(53) 우측 위치에 존재하면 도트 값을 "1"로, 도트(54b)가 교차점(53)의 상측에 위치하면 도트 값을 "2"로, 도트(54c)가 교차점(53)의 좌측에 위치하면 도트 값을 "3"으로, 도트(54d)가 교차점(53)의 하측에 위치하면 도트 값을 "4"로 결정할 수 있다. 이때, 도트(54a)가 교차점(53)으로부터 1/8 지점에 형성되는지 아니면 1/4 지점에 형성되는지에 따라 도트 값을 상이하게 결정할 수도 있다. 또한, 도트(54)는 교차점(53)을 중심으로 대각선 방향으로도 형성될 수도 있으며, 각각의 대각선 방향에 따라 도트 값을 상이하게 결정할 수 있다. 이와 같이 결정되는 도트 값의 조합에 의해 위치정보, 예컨대 x 좌표와 y 좌표를 제공할 수 있다. [Figure 4] (b) shows an enlarged view of one grid. If the
[도 5]는 본 발명에서 광학식 전자펜의 압력센서(13)를 보정 처리하는 개념도이다. [Figure 5] is a conceptual diagram of correction processing for the
사용자는 일반적으로 전자펜(10)을 손으로 쥐고 약간 기울인 상태로 필기를 한다. 본 명세서에서는 디스플레이 패널(20)의 바닥면(22)에서 펜팁(12)의 종축 사이의 각도를 '틸트 각(tilt angle)(θ)'이라고 표기하는데, 이는 사용자가 전자펜(10)을 기울인 정도를 나타낸다. 전자펜(10)을 업라이트(upright)하게 세워서 사용하는 상태라면 틸트 각(θ)은 90도이다. 전자펜(10)을 기울일수록 틸트 각(θ)은 작아진다. The user generally holds the
그런데, 전자펜(10)을 기울일수록 점점더 바닥면(22)을 세게 눌러줘야 필기가 가능해진다. 전자펜(10)을 업라이트하게 세운 상태에서는 바닥면(22)을 약하게 눌러도 필기가 가능한데, 틸트 각이 40도 정도가 되면 전자펜(10)으로 바닥면(22)을 조금 세게 눌러줘야 필기가 작동한다. However, as you tilt the
전자펜 제어부재(14)는 펜팁(12)과 바닥면(22) 간의 접촉 여부를 압력센서(13)에 의해 식별하고 이를 통해 사용자가 필기를 시작했는지 또는 필기를 종료했는지 판단한다. 필기를 시작했다고 판단되면 전자펜 제어부재(14)는 IR 발광유닛(17)을 턴온(turn-on) 제어하고, 필기를 종료했다고 판단되면 전자펜 제어부재(14)는 IR 발광유닛(17)을 턴오프(turn-off) 제어한다. The electronic
사용자가 전자펜(10)으로 바닥면(22)을 누르는 힘을 F1이라 할 때, 펜팁(12)이 압력센서(13)를 누르는 힘 F2는 틸트 각(θ)에 영향을 받는다. 근사적으로 F2는 'F1 x cos(90도 - θ)'로 나타낼 수 있다. When the force with which the user presses the bottom surface 22 with the
전자펜(10)을 업라이트하게 세운 상태인 틸트 각(θ) 90도일 때에는 전자펜(10)이 바닥면(22)을 누르는 힘 F1이 온전히 압력센서(13)에 인가된다. 반면, 전자펜(10)을 기울여서 틸트 각(θ)이 작아질수록 F1 중에서 더 작은 부분만 압력센서(13)에 인가된다. 예를 들어, 틸트 각(θ)이 40도가 되면 F1의 64 퍼센트만 압력센서(13)에 인가된다. 이 경우, 전자펜(10)을 업라이트하게 세운 상태에 비해, 사용자는 전자펜(10)으로 바닥면(22)을 1.5배 정도 더 강하게 눌러주어야 IR 발광유닛(17)이 턴온된다. When the
본 발명에서는 전자펜(10)의 틸트 각(θ)을 산출하고, 그에 따라 압력센서(13)의 감도를 보정한다. In the present invention, the tilt angle (θ) of the
위의 예에서, 틸트 각(θ) 90도일 때에는 전자펜(10)이 바닥면(22)을 누르는 힘 F1이 온전히 압력센서(13)에 인가되므로 압력센서(13)의 감도를 기본값(default value)으로 설정한다. 틸트 각(θ)이 40도일 때에는 전자펜(10)이 바닥면(22)을 누르는 힘 F1의 64 퍼센트만 압력센서(13)에 인가되므로 압력센서(13)의 감도를 56 퍼센트 증가시킨다. 압력센서(13)의 감도를 56 퍼센트 증가시킨다는 것은 압력센서(13)가 F2에 1.56을 곱하여 취급한다는 것에 대응한다. In the above example, when the tilt angle (θ) is 90 degrees, the force F1 with which the
이처럼 전자펜(10)의 틸트 각(θ)이 90도로부터 0도를 향하여 진행함에 비례하여 압력센서(13)의 감도를 점차적으로 증가시킨다(incrementally increase). 근사적으로는 압력센서(13)의 감도를 '기본값 / cos(90도 - θ)'로 설정할 수 있다. 이때, 전자펜(10)이 완전히 누운 상태인 틸트 각(θ) 0도가 되면 수학적으로는 분모가 0으로 되어 압력센서(13)의 감도가 무한대로 되는 오류가 발생한다. 이러한 문제를 방지하기 위해 압력센서(13)의 감도에 대해 특정의 상한(upper limit)을 설정하는 것이 바람직하다. In this way, the sensitivity of the
본 발명에서는 광학식 전자펜(10)의 IR 수광유닛(16)에서 얻어지는 수광 이미지를 이미지 분석하여 전자펜 틸트 각(θ)을 산출한다. In the present invention, the electronic pen tilt angle (θ) is calculated by analyzing the light-receiving image obtained from the IR light-receiving
광학식 전자펜(10)의 IR 수광유닛(16)은 디스플레이 패널(20)의 표면을 예각 사다리꼴에 근접한 형상으로 인식한다. IR 수광유닛(16)에서 멀어질수록 수광 이미지에는 더 짧게 표현되는 것이다. 이러한 현상은 사용자가 전자펜을 기울일수록 심해지는데, 이는 수광 이미지가 일그러지는 것을 의미한다. The IR
[도 6]은 광학식 전자펜이 획득하는 수광 이미지의 예시도이다. 틸트 각이 90도에 가까울 때에는 [도 6] (a)와 같이 수광 이미지가 [도 4]의 그래픽 인디케이터 포맷에 유사하게 획득된다. 하지만, 틸트 각이 작아지면 [도 6] (b)와 같이 수광 이미지의 일그러짐이 심해진다. [Figure 6] is an example of a light-receiving image acquired by an optical electronic pen. When the tilt angle is close to 90 degrees, a light-receiving image is obtained similar to the graphic indicator format of [FIG. 4], as shown in (a) of [FIG. 6]. However, as the tilt angle becomes smaller, the distortion of the light-receiving image becomes more severe, as shown in [Figure 6] (b).
[도 7]은 본 발명에 따른 압력센서 보정장치(300)의 블록도이다.[Figure 7] is a block diagram of the pressure sensor correction device 300 according to the present invention.
[도 7]을 참조하면, 본 발명에 따른 압력센서 보정장치(300)는 수광이미지 임시저장부(310), 레퍼런스 라인 식별부(320), 라인 교차각 추출부(330), 전자펜 틸트각 산출부(340), 압력센서 감도 보정부(350)를 포함하여 구성된다. Referring to [Figure 7], the pressure sensor correction device 300 according to the present invention includes a light-receiving image temporary storage unit 310, a reference
압력센서 보정장치(300)는 광학식 전자펜(10)의 전자펜 제어부재(14)에서 구현되는 것이 일반적인데, 실시예에 따라서는 스마트 단말장치(30)의 단말 제어부(32)에서 구현될 수도 있다. The pressure sensor correction device 300 is generally implemented in the electronic
수광이미지 임시저장부(310)는 IR 수광유닛(16)이 획득한 수광 이미지를 이미지 분석을 위해 메모리에 임시 저장하는 구성요소이다. The light-receiving image temporary storage unit 310 is a component that temporarily stores the light-receiving image acquired by the IR light-receiving
레퍼런스 라인 식별부(320)는 수광이미지 임시저장부(310)에 저장되어 있는 수광 이미지를 이미지 분석하여 위치코드의 그래픽 인디케이터 포맷에 따른 복수의 가상의 레퍼런스 라인을 식별하는 구성요소이다. The reference
라인 교차각 추출부(330)는 레퍼런스 라인 식별부(320)가 식별한 레퍼런스 라인들 간의 교차각, 즉 레퍼런스 라인 교차각을 추출하는 구성요소이다. The line intersection
전자펜 틸트각 산출부(340)는 라인 교차각 추출부(330)가 추출한 레퍼런스 라인 교차각에 기초하여 전자펜 틸트 각(θ)을 산출하는 구성요소이다. 이때, 레퍼런스 라인 교차각과 전자펜 틸트 각(θ) 사이의 상관관계는 위치코드의 그래픽 인디케이터 포맷에 의해 미리 알 수 있다. The electronic pen tilt
압력센서 감도 보정부(350)는 전자펜 틸트각 산출부(340)가 획득한 전자펜 틸트 각(θ)에 따라 [도 5]를 참조하여 전술한 바와 같이 압력센서(13)의 감도를 보정해주는 구성요소이다. 바람직하게는 전자펜 틸트 각(θ)이 90도로부터 0도를 향하여 진행함에 비례하여 압력센서(13)의 감도를 증가시킨다.The pressure sensor
[도 8]은 본 발명에 따른 틸트 각 기반의 광학식 전자펜의 압력센서 보정 프로세스의 순서도이다. [Figure 8] is a flow chart of the pressure sensor correction process of the tilt angle-based optical electronic pen according to the present invention.
단계 (S100) : 먼저, 압력센서 보정장치(300)가 광학식 전자펜(10)의 수광 이미지를 획득한다. 예를 들어, 광학식 전자펜(10)의 IR 수광유닛(16)이 생성하는 적외선 촬영 이미지를 제공받는다. Step (S100): First, the pressure sensor correction device 300 acquires a light-receiving image of the optical
단계 (S110) : 다음으로, 압력센서 보정장치(300)는 수광 이미지를 이미지 분석하여 광학식 전자펜(10)의 기울어짐 정도에 대응하는 전자펜 틸트 각(θ)을 산출한다. Step (S110): Next, the pressure sensor correction device 300 analyzes the light-receiving image and calculates the electronic pen tilt angle θ corresponding to the degree of tilt of the optical
본 발명에서 전자펜 틸트 각(θ)을 산출하는 제 1 실시예를 기술한다. In the present invention, a first embodiment of calculating the electronic pen tilt angle (θ) will be described.
먼저, 수광 이미지를 이미지 분석하여 위치코드의 그래픽 인디케이터 포맷에 따른 복수의 가상의 레퍼런스 라인을 식별하고, 이들 레퍼런스 라인 간의 교차각, 즉 '레퍼런스 라인 교차각'을 추출한다. First, the light-receiving image is analyzed to identify a plurality of virtual reference lines according to the graphic indicator format of the location code, and the intersection angle between these reference lines, that is, the 'reference line intersection angle', is extracted.
광학식 전자펜(10)을 위해 디스플레이 패널(20)에 형성하는 위치코드(21)는 특정한 포맷에 의해 도트 패턴이 형성(인쇄)되어 있다. 그래픽 인디케이터 포맷에 따르면 위치코드 판독을 위하여 가상의 레퍼런스 라인(기준선)이 여러 개 규정되어 있다. The
수광 이미지에 대한 이미지 분석을 통해 이들 가상의 레퍼런스 라인을 식별하고, 이들 레퍼런스 라인 간의 교차각을 추출한다. These virtual reference lines are identified through image analysis of the light-receiving image, and the intersection angle between these reference lines is extracted.
[도 9]는 본 발명에서 레퍼런스 라인 및 그 교차각의 예시도이다. [도 9] (a) 내지 (c)에서와 같이 도트 패턴에 설정되어 있는 가상의 레퍼란스 라인을 식별하고, 이들 간의 교차각을 추출한다. 이들 레퍼런스 라인 교차각은 틸트 각에 따라 상이하게 나타난다. 단일의 그래픽 인디케이터 포맷에 따라 레퍼런스 라인이 설정되었지만, 전자펜(10)의 기울어짐 정도에 따라서 일그러짐 정도가 상이하게 반영되는 것이다. [Figure 9] is an exemplary diagram of a reference line and its intersection angle in the present invention. [FIG. 9] As shown in (a) to (c), virtual reference lines set in the dot pattern are identified, and the intersection angle between them is extracted. These reference line intersection angles appear differently depending on the tilt angle. Although the reference line is set according to a single graphic indicator format, the degree of distortion is reflected differently depending on the degree of inclination of the
이에, 레퍼런스 라인 교차각에 대응하여 전자펜 틸트 각(θ)을 산출한다. [도 9]를 참조하면, 레퍼런스 라인 교차각이 36도와 37도라면 전자펜 틸트 각(θ)이 43도라고 산출한다. 마찬가지로, 레퍼런스 라인 교차각이 40도와 43도라면 전자펜 틸트 각(θ)이 60도라고 산출하고, 레퍼런스 라인 교차각이 43도와 45도라면 전자펜 틸트 각(θ)이 70도라고 산출한다. Accordingly, the electronic pen tilt angle (θ) is calculated in response to the reference line intersection angle. Referring to [FIG. 9], if the reference line intersection angle is 36 degrees and 37 degrees, the electronic pen tilt angle (θ) is calculated to be 43 degrees. Similarly, if the reference line intersection angle is 40 degrees and 43 degrees, the electronic pen tilt angle (θ) is calculated to be 60 degrees, and if the reference line intersection angle is 43 degrees and 45 degrees, the electronic pen tilt angle (θ) is calculated to be 70 degrees.
이때, 전자펜 틸트 각(θ)의 산출 결과에 대한 신뢰도 향상을 위해 수광 이미지로부터 레퍼런스 라인 교차각을 복수 개(예: 36도, 37도) 추출하고, 이들 레퍼런스 라인 교차각의 조합으로부터 전자펜 틸트 각(θ)을 산출하도록 구성하는 것이 바람직하다. At this time, in order to improve the reliability of the calculation result of the electronic pen tilt angle (θ), a plurality of reference line intersection angles (e.g., 36 degrees, 37 degrees) are extracted from the light-receiving image, and the electronic pen is calculated from the combination of these reference line intersection angles. It is desirable to configure it to calculate the tilt angle (θ).
본 발명에서 전자펜 틸트 각(θ)을 산출하는 제 2 실시예를 기술한다. 앞서 기술한 제 1 실시예와 중복되는 부분에 대해서는 자세한 설명을 생략할 수 있다. In the present invention, a second embodiment of calculating the electronic pen tilt angle (θ) is described. Detailed descriptions of parts that overlap with the first embodiment described above may be omitted.
먼저, 위치코드의 그래픽 인디케이터 포맷에 따른 레퍼런스 라인 교차각과 전자펜 틸트 각(θ) 사이의 상관관계 테이블을 저장한다. [도 10]은 본 발명에서 레퍼런스 라인 교차각과 전자펜 틸트 각(θ) 사이의 상관관계 예시도이다. 레퍼런스 라인 교차각과 전자펜 틸트 각(θ) 사이의 관계는 위치코드의 그래픽 인디케이터 포맷에 의해 미리 알 수 있으므로 테이블로 정리하여 미리 저장한다. First, a correlation table is stored between the reference line intersection angle and the electronic pen tilt angle (θ) according to the graphic indicator format of the position code. [Figure 10] is an example of the correlation between the reference line intersection angle and the electronic pen tilt angle (θ) in the present invention. The relationship between the reference line intersection angle and the electronic pen tilt angle (θ) can be known in advance by the graphic indicator format of the position code, so it is organized in a table and stored in advance.
수광 이미지를 이미지 분석하여 위치코드의 그래픽 인디케이터 포맷에 따른 복수의 가상의 레퍼런스 라인을 식별하고, 이들 레퍼런스 라인 간의 교차각(레퍼런스 라인 교차각)을 추출한다. 그리고, 레퍼런스 라인 교차각을 상관관계 테이블에 조회하여 전자펜 틸트 각(θ)을 산출한다. The light-receiving image is analyzed to identify a plurality of virtual reference lines according to the graphic indicator format of the position code, and the intersection angle between these reference lines (reference line intersection angle) is extracted. Then, the reference line intersection angle is checked in the correlation table to calculate the electronic pen tilt angle (θ).
이때, 전자펜 틸트 각(θ)의 산출 결과에 대한 신뢰도 향상을 위해 수광 이미지로부터 레퍼런스 라인 교차각을 복수 개(예: 36도, 37도) 추출하고, 이들 레퍼런스 라인 교차각의 조합을 상관관계 테이블에 조회하여 전자펜 틸트 각(θ)을 산출하도록 구성하는 것이 바람직하다. At this time, in order to improve the reliability of the calculation result of the electronic pen tilt angle (θ), a plurality of reference line intersection angles (e.g., 36 degrees, 37 degrees) are extracted from the light-receiving image, and the combination of these reference line intersection angles is correlated. It is desirable to configure it to calculate the electronic pen tilt angle (θ) by checking the table.
단계 (S120) : 다음으로, [도 5]를 참조하여 전술한 바와 같이, 압력센서 보정장치(300)는 전자펜 틸트 각(θ)에 기초하여 광학식 전자펜(10)의 압력센서(13) 감도를 보정한다. 전자펜(10)의 틸트 각(θ)이 90도로부터 0도를 향하여 진행함에 비례하여 압력센서(13)의 감도를 점차적으로 증가시킨다. 근사적으로는 압력센서(13)의 감도를 '기본값 / cos(90도 - θ)'로 설정할 수 있다. Step (S120): Next, as described above with reference to [FIG. 5], the pressure sensor correction device 300 adjusts the
[도 11]은 전자펜(10)으로 바닥면(22)을 누르는 힘(F1)과 압력센서(13)의 출력값 사이의 상관관계 예시도이다. [도 11]은 본 발명의 발명자가 실험을 통해 얻은 결과이다. [도 11]을 참조하면, 사용자가 젠자펜(10)을 쥐고 동일한 힘(F1)으로 바닥면(22)을 누르더라도 틸트 각(θ)이 작아짐에 따라 압력센서(13)의 출력값은 점점 작아짐을 확인할 수 있다. 이로 인해, 전자펜(10)을 기울일수록 사용자는 전자펜(10)더 강하게 눌러야 작동이 이루어지는 것처럼 느끼게 된다. [FIG. 11] is an example of the correlation between the force F1 pressing the bottom surface 22 with the
본 발명에 따르면 전자펜 틸트 각(θ)을 산출하고 그에 따라 [도 11]과 같은 압력센서(13)의 감도 차이를 보정해줌에 따라 사용자는 얼마를 기울이든 동일한 느낌으로 광학식 전자펜(10)을 사용할 수 있게 된다. According to the present invention, by calculating the tilt angle (θ) of the electronic pen and correcting the difference in sensitivity of the
한편, 본 발명은 컴퓨터가 읽을 수 있는 비휘발성 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드의 형태로 구현되는 것이 가능하다. 이러한 비휘발성 기록매체로는 다양한 형태의 스토리지 장치가 존재하는데 예컨대 하드디스크, SSD, CD-ROM, NAS, 자기테이프, 웹디스크, 클라우드 디스크 등이 있다. 또한, 본 발명은 하드웨어와 결합되어 특정의 절차를 실행시키기 위하여 매체에 저장된 컴퓨터프로그램의 형태로 구현될 수도 있다. Meanwhile, the present invention can be implemented in the form of computer-readable code on a computer-readable non-volatile recording medium. These non-volatile recording media include various types of storage devices, such as hard disks, SSDs, CD-ROMs, NAS, magnetic tapes, web disks, and cloud disks. Additionally, the present invention may be implemented in the form of a computer program stored on a medium in order to execute a specific procedure in combination with hardware.
Claims (7)
상기 수광 이미지를 이미지 분석하여 상기 광학식 전자펜(10)의 기울어짐 정도에 대응하는 전자펜 틸트 각(θ)을 산출하는 제 2 단계;
상기 전자펜 틸트 각(θ)에 기초하여 상기 광학식 전자펜(10)의 압력센서(13) 감도를 보정하는 제 3 단계;
를 포함하여 구성되는 틸트 각 기반의 광학식 전자펜의 압력센서 보정 방법.
A first step of acquiring a light-receiving image of the optical electronic pen 10;
a second step of analyzing the light-receiving image to calculate a tilt angle (θ) of the electronic pen corresponding to the degree of tilt of the optical electronic pen (10);
A third step of correcting the sensitivity of the pressure sensor 13 of the optical electronic pen 10 based on the electronic pen tilt angle θ;
A pressure sensor correction method for an optical electronic pen based on tilt angle, including:
상기 제 2 단계는,
상기 수광 이미지를 이미지 분석하여 위치코드의 그래픽 인디케이터 포맷에 따른 복수의 가상의 레퍼런스 라인을 식별하는 단계;
상기 복수의 레퍼런스 라인 간의 교차각(이하, '레퍼런스 라인 교차각'이라 함)을 추출하는 단계;
상기 레퍼런스 라인 교차각에 대응하여 전자펜 틸트 각(θ)을 산출하는 단계;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 틸트 각 기반의 광학식 전자펜의 압력센서 보정 방법.
In claim 1,
The second step is,
Analyzing the light-receiving image to identify a plurality of virtual reference lines according to a graphic indicator format of the location code;
extracting an intersection angle between the plurality of reference lines (hereinafter referred to as 'reference line intersection angle');
calculating an electronic pen tilt angle (θ) in response to the reference line intersection angle;
A pressure sensor correction method for a tilt angle-based optical electronic pen, comprising:
상기 제 2 단계는,
위치코드의 그래픽 인디케이터 포맷에 따른 가상의 레퍼런스 라인들 간의 교차각과 전자펜 틸트 각 사이의 상관관계 테이블을 저장하는 단계;
상기 수광 이미지를 이미지 분석하여 위치코드의 그래픽 인디케이터 포맷에 따른 복수의 가상의 레퍼런스 라인을 식별하는 단계;
상기 복수의 레퍼런스 라인 간의 교차각(이하, '레퍼런스 라인 교차각'이라 함)을 추출하는 단계;
상기 레퍼런스 라인 교차각을 상기 상관관계 테이블에 조회하여 전자펜 틸트 각(θ)을 산출하는 단계;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 틸트 각 기반의 광학식 전자펜의 압력센서 보정 방법.
In claim 1,
The second step is,
Storing a correlation table between the intersection angle between virtual reference lines and the electronic pen tilt angle according to the graphic indicator format of the position code;
Analyzing the light-receiving image to identify a plurality of virtual reference lines according to a graphic indicator format of the location code;
extracting an intersection angle between the plurality of reference lines (hereinafter referred to as 'reference line intersection angle');
calculating the electronic pen tilt angle (θ) by querying the reference line intersection angle in the correlation table;
A pressure sensor correction method for a tilt angle-based optical electronic pen, comprising:
상기 제 3 단계에서 상기 전자펜 틸트 각(θ)이 90도로부터 0도를 향하여 진행함에 비례하여 상기 압력센서(13)의 감도를 기본값에서 미리 설정된 기준에 따라 점차적으로 증가시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 틸트 각 기반의 광학식 전자펜의 압력센서 보정 방법.
In claim 1,
In the third step, the sensitivity of the pressure sensor 13 is gradually increased from the default value to a preset standard in proportion to the electronic pen tilt angle θ progressing from 90 degrees to 0 degrees. A pressure sensor correction method for an optical electronic pen based on tilt angle.
상기 제 3 단계에서 상기 전자펜 틸트 각(θ)에 대응하여 상기 압력센서(13)의 감도를 '기본값 / cos(90도 - θ)'에 대응하여 변경 설정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 틸트 각 기반의 광학식 전자펜의 압력센서 보정 방법.
In claim 4,
Tilt angle, characterized in that in the third step, the sensitivity of the pressure sensor 13 is changed and set to 'default value / cos (90 degrees - θ)' in response to the electronic pen tilt angle (θ). A method of calibrating the pressure sensor of an optical electronic pen.
상기 제 2 단계는,
위치코드의 그래픽 인디케이터 포맷에 따른 가상의 레퍼런스 라인들 간의 교차각과 전자펜 틸트 각 사이의 상관관계 테이블을 저장하는 단계;
상기 수광 이미지를 이미지 분석하여 위치코드의 그래픽 인디케이터 포맷에 따른 복수의 가상의 레퍼런스 라인을 식별하는 단계;
상기 복수의 레퍼런스 라인 간의 교차각(이하, '레퍼런스 라인 교차각'이라 함)을 복수 개 추출하는 단계;
상기 복수의 레퍼런스 라인 교차각의 조합을 상기 상관관계 테이블에 조회하여 전자펜 틸트 각(θ)을 산출하는 단계;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 틸트 각 기반의 광학식 전자펜의 압력센서 보정 방법.
In claim 5,
The second step is,
Storing a correlation table between the intersection angle between virtual reference lines and the electronic pen tilt angle according to the graphic indicator format of the position code;
Analyzing the light-receiving image to identify a plurality of virtual reference lines according to a graphic indicator format of the location code;
extracting a plurality of intersection angles (hereinafter referred to as 'reference line intersection angles') between the plurality of reference lines;
Calculating an electronic pen tilt angle (θ) by querying the correlation table for a combination of the plurality of reference line intersection angles;
A pressure sensor correction method for a tilt angle-based optical electronic pen, comprising:
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2023
- 2023-03-06 KR KR1020230028899A patent/KR102587998B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
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KR100408518B1 (en) | 2001-04-12 | 2003-12-06 | 삼성전자주식회사 | Pen input device and Measuring method of coordinate |
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