KR100437545B1 - 프레젠테이션 보드 디지타이저 - Google Patents

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KR100437545B1
KR100437545B1 KR10-2001-7012924A KR20017012924A KR100437545B1 KR 100437545 B1 KR100437545 B1 KR 100437545B1 KR 20017012924 A KR20017012924 A KR 20017012924A KR 100437545 B1 KR100437545 B1 KR 100437545B1
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기던 센홀즈
이쯔하크 쯔로터
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페가수스 테크놀로지 엘티디
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Abstract

핸드헬드 장치(200)는 내부에 원통형 공동(204)을 갖는 하우징(202)을 포함하고, 공동은 하우징의 말단부(206)까지 이어져 있으며, 말단부에는 공동과 통하는 중앙 오리피스가 형성된다. 이 하우징은 제도팁이 중앙 오리피스를 통해 돌출한 상태로 제도기의 몸체 일부를 수용하는 역할을 한다. 이 장치(200)는 하우징내에 장착된 초음파 수신기나 송신기(220)를 더 포함하는데, 이 송신기는 제도팁에서 떨어져 있으면서 공동의 기단부에 가까이 있다. 이 장치는 공동과 다수의 구멍을 통해 단속적 초음파 신호를 수신하거나 송신하여, 제도팁의 삼각측량을 가능케하는 역할을 한다.

Description

프레젠테이션 보드 디지타이저{Presentation board digitizers}
과거 10년간 단체 회의에서의 데이터 프레젠테이션은 기술적으로 진보된 오디오-비주얼 장치의 사용을 포함해 크게 디지털화되었다. 화이트보드와 같은 통상적인 보드의 이용은 그 자체적으로 이런 프레젠테이션 분야에서 급속히 쇠퇴하였다.
그러나, 몇몇 발표자들은 단체회의중에 아이디어를 발표하고 개발하는데 마커와 화이트보드를 사용하기를 선호한다. 이런 수단으로 프레젠테이션된 정보를 기록하기 위한 여러가지 디지타이징 화이트보드 시스템들이 개발되었다.
이런 시스템들은 흔히 핸드헬드(hdndheld) 장치로부터의 신호들을 처리하기 위해 송신기와 수신기를 함께 이용한다. 이들 장치에 의해 생성된 필기 움직임을 추적 및 기록하고, 그 결과 회의의 문자 및 도형 내용을 디지털화하여 컴퓨터로 전송할 수 있다.
평탄면상의 핸드헬드 장치나 철필의 위치를 판단하는데는 여러가지 기술이 이용된다. 글렌 일행의 미국특허 4,564,928, 스즈키 일행의 미국특허 4,886,943,고바야시 일행의 미국특허 4,910,363 및 5,073,685, 요시무라 일행의 미국특허 5,097,102 모두 펜에 관련된 진동요소를 보드의 재료를 통해 전송하는 시스템들을 개시한다. 이 진동은 보드에 부착된 트랜스듀서로 검출되고, 펜의 위치는 보드를 통한 진동의 전송시간으로부터 계산된다. 이들 시스템들은 기본적으로 펜이 보드와 접촉해 있을 때만 작동하여 진동을 보드로 전송한다. 그 결과, 필기를 하지 않는 펜의 움직임에서 필기를 구분하는데 특별한 메커니즘이 불필요하다.
이들 시스템은 보드를 통한 불균일한 전송시간으로 인해 대개 부정확하다. 사실 이들 시스템은 아주 특별한 보드구조를 필요로 하고, 이때문에 고가이고 불편하다.
다른 방법으로는 공중 초음파신호들을 이용하는 것이다. 이런 시스템의 예들이 몰리코트의 미국특허 4,777,329, 스테픽 일행의 미국특허 4,814,552, 핸슨의 미국특허 4,506,354, 드브리네의 미국특허 4,758,691 및 페가서스 테크놀로지사에서 1998년 2월 25일 출원한 PCT/IL98/00093에 기재되어 있는바, 모두 본 명세서에 충분히 기재되어 있다.
이들 시스템들은 보드에 대해 고정된 두 지점에 배열된 초음파 송신기들과 수신기들의 다양한 조합을 이용한다. 가동 필기구의 위치는 삼각측량법으로 구동된다. 이들 시스템은 시간-이동 초음파 계산을 위한 타이밍 정보를 제공하기 위해, 가동구와 기본유니트 사이에 적외선 링크 등의 하드 와이어식 또는 전자기식 링크를 필요로 한다. 가동요소가 보드와 접촉해 있을 때를 확인하는데는 역시 다른 스위치가 필요하다.
이들 시스템은 통상 비교적 작은 보드에 한정된다. 사실상, 이는, 정확한 측정값을 얻는데 방해가 되는 신호대 잡음비(SNR; signal-to-noise ratio)의 제한때문이다. 사용된 초음파의 볼륨은 귀찮은 휘파람성 잡음을 동반하지 않고는 매우 높일 수 없다. 또, 무선 시스템에서는 동력문제로 전송 볼륨이 극히 제한된다. 신뢰성 있는 위치정보를 생성하려면, 송신기와 수신기의 간격이 좁아야만 한다. 대형 보드의 각각의 영역에 수신기 세트를 각각 사용하려는 시도는 가동요소가 영역들 사이를 이동할 때의 불연속 문제를 야기한다.
이들 시스템의 다른 단점은 파단선을 그릴 때와 같은 급속 단절 펜스트로크를 재생할 수 없다는 것이다. 통상, 펜의 송신기나 수신기는 펜이 동작하지 않을 때 꺼지고 펜이 보드와 접촉할 때마다 재작동된다. 이 시스템은 제대로 반응하기 전에 재동기화하는데 수분의 일초의 시간이 소요된다. 짧은 스트로크의 경우, 동작 스트로크의 길이는 시스템의 응답시간과 비교될 수 있으므로, 그 결과가 매우 나빠진다.
공중 초음파 디지타이저 시스템의 다른 문제는, 제도기나 철필의 측면에 비대칭적으로 초음파 수신기나 송신기가 장착된다는 것이다. 그 결과, 측정 위치는 제도기의 회전과 함께 변하는 방향으로 실제 제도위치에서 어긋난다. 이로 인해, 제도기 위치가 스트로크들 사이에서 변하면 디지털화된 영상에 불연속이 생기고 판독이 어려워진다.
또, 통상의 프레젠테이션 보드 디지타이저 시스템들은 특별히 생산된 필기구를 사용해야만 한다. 이로 인해 펜의 수명이 매우 짧아 시스템 가격이 비싸진다.심지어는 잉크 카트리지가 별도로 교체 가능할 경우에도, 사용된 부품들을 호환성 있도록 아주 특별히 설계해야만 한다.
끝으로, 컬러 필기팁을 이용하는 철필은 단색팁을 사용해야만 하고 다른 색을 채택하거나 다른 기능의 팁을 이용할 수는 없는데, 이는 팁이 다르면 기록시스템이 팁을 구분할 수 없기 때문이다.
본 발명은 디지타이저에 관한 것으로, 구체적으로는 프레젠테이션 보드에 사용되는 장치 및 이 보드에 손으로 그린 라인들을 디지털화하는 펜에 관한 것이다.
도 1은 서로 다른 초음파 수신기 그룹을 구비한 영역들 사이의 천이영역을 보여주는 디지타이저 시스템의 종래의 프레젠테이션 보드의 정면도;
도 2는 종래의 프레젠테이션 보드를 가로지르는 위치의 함수로서 도 1의 두쌍의 초음파 수신기로부터의 위치표시의 상대적 가중치의 변화를 보여주는 그래프;
도 3은 종래의 프레젠테이션 보드 디지타이저 시스템에 사용되는 트윈 초음파 수신기 조립체의 측면도;
도 4는 도 3의 트윈 초음파 수신기 조립체의 수신 특성을 나타낸 개략도;
도 5는 디지타이저 시스템의 종래의 제도기와 함께 사용되는 종래의 송신장치의 측단면도;
도 6A는 도 5의 송신장치에 사용되는 종래의 마이크로스위치 구조의 전개사시도;
도 6B는 도 6A의 마이크로스위치 구조의 조립상태의 사시도;
도 6C는 종래의 리테이닝 스프링 배열을 보여주는 도 6A의 마이크로스위치의 평면도;
도 7은 도 5의 송신장치에 사용되는 하우징에 대한 리테이닝 부재의 종래의 부착구조의 개략적 사시도;
도 8A는 종래의 시간 함수로서 제도기와 프레젠테이션 보드 사이의 기능적 접촉에 의해 작동되는 접촉스위치의 출력 그래프;
도 8B는 도 5A의 접촉 프로파일에 대응하는 열악한 종래 시스템에 의해 생성된 기록 제도기 동작시간 프로파일을 나타낸 도면;
도 8C는 종래의 프레젠테이션 보드 디지타이저 시스템의 일실시예에 따라 생성된 대응 기록 제도기 동작시간 프로파일을 나타낸 도면;
도 9는 디지타이저 시스템에 사용되는 종래의 지우개 송신기의 측단면도;
도 10은 종래의 프레젠테이션 보드 디지타이저 시스템의 다른 실시예에 따른, 공중 초음파 수신기와 보드부착 트랜스듀서에 의해 수신된 신호들을 각각 나타낸 도면;
도 11은 종래의 송신장치의 제2 실시예;
도 12A, 12B는 두가지 다른 형태의 종래기술의 상부 바이어스 요소를 나타낸 도면;
도 13은 종래의 지우개의 제2 실시예;
도 14는 초음파 송신장치나 수신장치가 제도팁에서 떨어져 있는 본 발명의 일 특징에 따른 핸드헬드 장치의 말단부의 단면도로서, 제도팁 자체의 삼각측량법을 가능케 하는 실시예;
도 15는 작동구의 전단을 대체하여 채택된 리테이너와 작동구에 의해 동작되는 마이크로스위치를 갖는 본 발명의 다른 측면에 따른 핸드헬드 장치의 단면도;
도 16은 본 발명의 또다른 측면에 따라 신호대 잡음비가 개선된 방법의 동작을 보여주는 그래프;
도 17은 작동구의 변화의 표시로서, 초음파 송신기의 주파수를 제어하기 위한 제어기와 작동구 대신에 채택된 리테이너를 갖는 본 발명의 다른 측면에 따른 핸드헬드 장치의 단면도;
도 18은 주파수 부호화 초음파 정보를 송신할 수 있는 본 발명에 따른 핸드헬드 장치의 단면도;
도 19는 적외선 링크가 하우징을 통하도록 배열된 본 발명에 따른 핸드헬드장치의 말단부의 단면도;
도 20은 원격 제어통신라인을 통해 동작명령을 수신할 수 있는 본 발명에 따른 원격제어식 핸드헬드 장치의 단면도;
도 21은 투명 초음파 장치가 작동구 자체의 작동팁을 둘러싸고 있는 본 발명에 따른 핸드헬드 장치의단면도.
따라서, 보드에 대한 제도기의 위치를 정확히 판단하기 위해 모든 크기의 종래의 프레젠테이션 보드에 사용될 수 있는 신뢰성 있고 저렴한 디지타이저 시스템이 필요하다.
본 발명의 일면에 따르면, 보드에 대한 작동 스트로크를 디지털화하기위한 프로세싱 시스템이 구비된 보드에 사용하는 핸드헬드 장치로서: ⒜ 말단부까지 이어진 원통형 공동과 이 공동에 통하는 중앙 오리피스를 갖고, 상기 중앙 오리피스에서 돌출한 제도팁을 구비한 제도기의 몸체 일부를 수납하며, 상기 말단부를 둘러싸도록 배열되어 상기 공동과 통하는 다수의 구멍들이 형성되어 있는 하우징; 및 ⒝ 상기 제도팁에서 떨어지면서 상기 공동 기단부 가까운 위치로 상기 하우징 내부에 장착되고, 상기 공동과 다수의 구멍들을 통해 단속적 초음파 신호를 수신하거나 송신하여 상기 제도팁의 삼각측량을 실현하는 초음파 수신 또는 송신장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 장치가 제공된다.
본 발명에 따르면, 보드에 대한 작동 스트로크를 디지털화하기위한 프로세싱 시스템이 구비된 보드에 사용하는 핸드헬드 장치로서: ⒜ 말단부까지 이어진 원통형 공동과 이 공동에 통하는 중앙 오리피스를 갖고, 상기 중앙 오리피스에서 돌출한 제도팁을 구비하여 착탈 가능하게 부착된 제도기의 몸체 일부를 상기 오리피스를 통해 수납 및 배출하는 하우징; ⒝ 상기 착탈식으로 장치된 제도기를 상기 하우징내에 분리 가능하게 보유하기 위한 하우징내의 리테이너; ⒞ 상기 하우징에 연결되어 단속적 초음파신호를 수신하거나 송신하는 초음파 수신 또는 송신장치; ⒟ 상기 몸체의 기단부에 접촉했을 때 작동하여, 상기 제도기의 제도팁에 가해진 힘에 반응하는 하우징내의 마이크로스위치; 및 ⒠ 상기 제도기의 제도팁에 상기 힘이 가해졌음을 상기 마이크로스위치가 표시했을 때 마이크로스위치와 전자적으로 접속되어 장치의 동작에 영향을 주는 하우징내의 전자회로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 장치가 더 제공된다.
본 발명은 또한, 보드나 스크린에 대한 작동 스트로크를 디지털화하기위한 프로세싱 시스템이 구비된 보드나 스크린에 사용하는 핸드헬드 장치로서: ⒜ 말단부까지 이어진 원통형 공동과 이 공동에 통하는 중앙 오리피스를 갖고, 상기 중앙 오리피스에서 돌출한 작동팁을 구비하여 착탈 가능하게 부착된 작동기의 몸체 일부를 상기 오리피스를 통해 수납 및 배출하며, 상기 작동기는 제도기와 주해기(註解器)로 이루어진군으로부터 선택되는 하우징; ⒝ 상기 착탈식으로 장치된 작동구를 상기 하우징내에 분리 가능하게 보유하기 위한 하우징내의 리테이너; 및 ⒞ 상기 하우징에 연결되어 단속적 초음파신호를 수신하거나 송신하는 초음파 수신 또는 송신장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 장치가 제공된다.
본 발명에 따르면, 보드나 스크린과 관련된 적어도 3개의 이격된 초음파 수신기들, 및 단속적 신호송신기를 구비한 핸드헬드 장치를 포함한 보드 또는 스크린 디지타이징 시스템에서, 소정의 제1 시간 간격을 두고 전송되는 신호들을 이용해 핸드헬드 장치를 추적하는 방법에 있어서: 상기 적어도 3개의 이격된 초음파 수신기들 각각에 의해 다수의 시간기준 아닌 초음파신호들을 수집하는 단계; 및 상기 시간기준 아닌 초음파신호들 각각에 대해 핸드헬드 장치의 위치를 계산하여 핸드헬드 장치를 추적하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 장치의 추적방법이 더 제공된다. 바람직하게, 상기 적어도 3개의 이격된 초음파 수신기들 각각의 수신은 신호 수신 뒤 제1 시간간격보다 짧은 제2 시간간격동안 지연된다.
본 발명의 또다른 특징에 따르면, 보드나 스크린에 대한 작동 스트로크를 디지털화하기위한 프로세싱 시스템이 구비된 보드나 스크린에 사용하는 핸드헬드 장치로서: ⒜ 말단부까지 이어진 원통형 공동과 이 공동에 통하는 중앙 오리피스를 갖고, 상기 중앙 오리피스에서 돌출한 작동팁을 구비하여 착탈 가능하게 부착된 작동구의 몸체 일부를 상기 오리피스를 통해 수납 및 배출하며, 상기 작동구는 서로 다른 다수의 작동구들중에서 선택되는 하우징; ⒝ 상기 착탈식으로 장치된 작동구를 상기 하우징내에 분리 가능하게 보유하기 위한 하우징내의 리테이너; ⒞ 상기 하우징에 연결되어 주파수가 각각 다른 다수의 단속적 초음파신호들중 하나를 송신하고, 상기 주파수들 각각은 상기 다수의 서로 다른 작동구들 각각에 관련되어 있는 초음파 송신장치; 및 ⒟ 상기 다수의 서로 다른 작동구들중 하나와 관련된 주파수의 단속적 초음파신호를 송신하도록 상기 송신장치를 세팅하기 위해 상기 하우징 표면이나 내부에 장착되는 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 장치가 제공된다.
본 발명의 또다른 특징에 따르면, 보드나 스크린에 대한 작동 스트로크를 디지털화하기위한 프로세싱 시스템이 구비된 보드나 스크린에 사용하는 핸드헬드 장치로서: ⒜ 말단부까지 이어진 원통형 공동과 이 공동에 통하는 중앙 오리피스를 갖고, 상기 중앙 오리피스에서 돌출한 작동팁을 구비한 작동구의 몸체 일부를 수납 하는 하우징; ⒝ 상기 하우징에 연결되어, 주파수가 서로 다른 두개의 단속적 초음파신호들중 하나를 송신하는 초음파 송신장치; ⒞ 제1 또는 제2 모드에 있도록 상기 하우징내에 장착되고, 상기 몸체의 기단부에 접촉했을 때는 상기 제1 모드에 있고, 상기 몸체의 기단부에 접촉하지 않았을 때는 상기 제2 모드에 있는 마이크로스위치; 및 ⒟ 상기 마이크로스위치와 상기 송신장치 사이의 전자적 통신을 담당하며, 상기 송신장치를 상기 제1 및 제2 모드들중의 하나로 설정하여, 상기 주파수가 다른 단속적 초음파 신호들이 모드 의존 방식으로 상기 송신장치에서 송신되도록 함으로써, 상기 작동팁이 보드나 스크린에 접촉되어 있는지 또는 떨어져 있는지의 여부를 프로세싱시스템에 알려주는 전자회로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 보드나 스크린에 대한 작동 스트로크를 디지털화하기위한 프로세싱 시스템이 구비된 보드나 스크린에 사용하는 핸드헬드 장치로서: ⒜ 말단부까지 이어진 원통형 공동과 이 공동에 통하는 중앙 오리피스를 갖고, 상기 중앙 오리피스에서 돌출한 작동팁을 구비한 작동구의 몸체 일부를 수납 하며, 상기 말단부부터 시작하는 그 길이부가 적외선 전파물질로 구성되는 하우징;⒝ 상기 하우징에 연결되어, 단속적 초음파신호를 수신하거나 송신하는 초음파 수신 또는 송신장치; 및 ⒞ 상기 하우징의 상기 길이부의 기단부에 설치되고, 방사된 적외선이 상기 하우징의 길이부를 향하도록 설계된 적외선 송신장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 장치가 제공된다.
후술하는 본 발명의 바람직한 실시예의 또다른 특징에 따르면, 하우징의 길이부에 하우징으로부터의 적외선을 반사하기 위한 적외선 반사기를 설치한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 보드나 스크린에 대한 작동 스트로크를 디지털화하기위한 프로세싱 시스템이 구비된 보드나 스크린에 사용하는 핸드헬드 장치로서: ⒜ 말단부까지 이어진 원통형 공동과 이 공동에 통하는 중앙 오리피스를 갖고, 상기 중앙 오리피스에서 돌출한 작동팁을 구비한 작동구의 몸체 일부를 수납 하는 하우징; ⒝ 상기 하우징에 연결되어, 단속적 초음파신호를 수신하거나 송신하는 초음파 수신 또는 송신장치; ⒞ 상기 몸체의 기단부에 의해눌려질 때 작동하여 상기 작동구의 작동팁에 가해진 힘에 반응하는 하우징내의 압력감지 마이크로스위치; 및 ⒟ 상기 마이크로스위치와 전자적으로 통신하고 상기 하우징 내부에 위치하여, 상기작동구의 작동팁에 상기 힘이 가해졌음을 마이크로스위치가 표시했을 때 상기 장치의 작동에 영향을 주는 전자회로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 장치가 제공된다.
본 발명의 또다른 특징에 따르면, 보드나 스크린에 대한 작동 스트로크를 디지털화하기위한 프로세싱 시스템이 구비된 보드나 스크린에 사용하는 원격조정 핸드헬드 장치로서: ⒜ 말단부까지 이어진 원통형 공동과 이 공동에 통하는 중앙 오리피스를 갖고, 상기 중앙 오리피스에서 돌출한 작동팁을 구비한 작동구의 몸체 일부를 수납 하는 하우징; ⒝ 상기 하우징에 연결되어, 단속적 초음파신호를 수신하거나 송신하는 초음파 수신 또는 송신장치; 및 ⒞ 작업자에 의해 제어되는 원격 신호송신기로부터의 작동명령 신호들을 수신하기 위한 원격 신호수신기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 장치가 제공된다.
본 발명의 또다른 특징에 따르면, 보드나 스크린에 대한 작동 스트로크를 디지털화하기위한 프로세싱 시스템이 구비된 보드나 스크린에 사용하는 핸드헬드 장치로서: ⒜ 말단부까지 이어진 원통형 공동과 이 공동에 통하는 중앙 오리피스를 갖고, 상기 중앙 오리피스에서 돌출한 작동팁을 구비한 작동구의 몸체 일부를 수납 하는 하우징; 및 ⒝ 상기 작동팁이 사용자에게 보이도록 상기 작동팁을 둘러싸고 상기 하우징에 연결되어, 단속적 초음파신호를 수신하거나 송신하는 투명한 초음파 수신 또는 송신장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 장치가 제공된다.
본 발명은 핸드헬드 장치의 작동 스트로크들을 디지털화하기 위한 프로세싱 시스템들이 구비된 보드나 스크린에 사용되는 핸드헬드 장치들을 여러가지 개선하여 기존의 구성의 단점들을 성공적으로 극복하였는바, 이들 개선점에 대해서는 첨부 도면들을 참조하여 후술한다.
이하, 본 발명에 의해 제공되는 다른 필요성과 개선점들을 상세히 설명한다.
본 발명은 프로세싱 시스템이 구비된 보드나 스크린에 사용되는 핸드헬드 장치에 관한 것으로서, 보드나 스크린에 대한 핸드헬드 장치의 작동 사트로크들을 디지털화하는데 사용될 수 있다. 특히, 본 발명은 프레젠테이션 보드 표면에 그려진 그래픽이나 주해(註解) 데이터를 디지털화함은 물론 컴퓨터 스크린 등의 스크린의 주해를 디지털화하는데 이용될 수 있다.
도 14-21에 도시된 본 발명의 이해를 돕기 위해, 우선 PCT/IL98/00093에 관련된 도 1-13의 종래의 핸드헬드 장치의 구조와 동작에 대해 설명한다.
도 1은 프레젠테이션 보드 디지타이저 시스템(10)으로서, 종래의 기술에 따라 구성되고 동작하며, 서로 다른 초음파 수신기 그룹 사이에 천이 영역이 존재한다.
요컨대, 이 시스템(10)은 종래의 형식일 수도 있는 프레젠테이션 보드(12)를 특징으로 하는데, 이 보드에는 다수의 초음파 수신기 조립체들(14,16,18)이 설치된다. 초음파 수신기 조립체들(14,16,18)은 크기와 두께가 서로 다른 프레젠테이션보드들에 부착되기에 적합한 스트립(20)에 장착되는 것이 바람직하다. 이런 부착은 어떤 형태의 클램프나 클립을 이용해서도 이루어질 수 있다. 스트립(20)에는 적외선(IR) 수신기(22)가 장착된다. 이들 초음파 수신기 조립체(14,16,18) 및 IR 수신기(22)를 보드(12)에서 발생되는 소리와 방사선으로부터 차폐하기 위해 커버(도시 안됨)를 설치하는 것이 바람직하다. 이 시스템(10)은 초음파 송신기와 적외선 송신기 둘다를 구비한 가동요소와 함께 동작하는바, 이 가동요소에 대해서 상세히 설명하면 아래와 같다. 가동 요소의 현재 위치는 가동요소로부터 삼각분할에 의해 수신기 조립체로 전송되는 초음파 신호의 TOF(time-of-flight)로부터 유도된다. IR 신호는 동기화정보를 제공할 뿐만아니라, 사용되는 펜의 색깔과 같은 부가정보를 포함한다.
원칙적으로, 보드(12)에 접촉되는 가동요소의 위치를 판단하는데는 두개의 초음파 수신기로 충분하다. 그러나, 대형 보드 전면에 걸쳐 초음파를 신뢰성 있게 수신하려면, 1세트 이상의 수신기를 이용하는 것이 좋다. 따라서, 도시된 시스템에서는, 제1 수신기 세트를 한쌍의 초음파 수신기 조립체(14,16)로 형성하고, 제2 수신기 세트를 한쌍의 초음파 수신기 조립체(16,18)로 형성한다. 분명한 것은, 이렇게 형성된 제1 초음파 수신기 세트는 가동요소가 제1 영역(A)에 있을 때 송신기로부터의 초음파신호를 수신하기 좋은 위치에 있고, 제2 초음파 수신기 세트는 가동요소가 제2 영역(C)에 있을 때 신호를 수신하기 좋은 위치에 있다는 것이다. 따라서, 가동요소가 영역(A)에 있을 때는 초음파 수신기 조립체(14,16)의 출력으로부터, 그리고 가동요소가 영역(C)에 있을 때는 초음파 수신기 조립체(16,18)의 출력으로부터 각각 가동요소의 위치를 유도함으로써 정밀도와 신뢰성이 최적화된다.
가동요소가 보드(12)를 가로지를 때 그 위치를 추적하는데 있어 가능한한 불연속성을 피하기 위해, 영역들(A,C) 사이의 천이영역(B)에 어떤 구성을 부여한다. 천이영역(B)내의 가동요소의 현재 위치는 제1 및 제2 수신기 세트의 출력으로부터 계산된 위치들의 가중함수를 기초로 유도된다. 이 가중함수는 천이영역(B)을 가로지르는 위치에 따라 부드럽게 변하여, 가동요소가 제1 영역(A) 경계에 있을 때는 제1 수신기 세트로부터 계산된 값에 접근하고, 가동요소가 제2 영역에 접근할 때는 제2 수신기 세트로부터 계산된 값에 접근한다.
도 2는 보드(12)를 가로지르는 거리에 대한 가중함수의 통상적 변화를 보여준다. 여기서, 선(24)은 제1 초음파 수신기 그룹에 인가된 가중인자에 대응하고, 선(26)은 제2 초음파 수신기 그룹에 인가된 가중인자에 대응한다. 이 경우, 천이영역(B)내의 변화는 선형으로 나타난다. 그러나, 필요에 따라 다른 더욱 복잡한 함수들을 이용할 수도 있다. 영역(A)에서 선(24)은 일정하게 1을 나타내고 선(26)은 0을 나타내지만, 영역(B)에서 이들 값은 반대로 된다.
주지해야 할 것은, 이상 설명한 시스템에 따른 가동요소의 현재 위치의 계산에는 위치함수 자체인 가중인자의 계산을 필요로 한다는 것이다. 이런 겉보기 계산사이클은 여러가지 방법으로 우회할 수도 있다. 가장 간단하게는, 짧은 간격으로 위치를 반복 측정하기 때문에, 새로운 현재위치는 앞서 측정된 위치에서 비교적 짧은 거리에 있다고 가정하는 것이 타당하다. 따라서, 최종 측정 위치를 채택하여 후속 측정을 위한 가중 인자들을 계산하는 것이 타당하다. 한편, 또는 초기 측정의목적으로, 각각의 세트에 대해 0.5와 같은 보조 가중인자를 이용해 개략적으로 측정할 수도 있다.
천이영역 알고리즘 이외에, 어느정도의 측정 여유를 두기에 충분히 초음파 수신기들을 접근시켜 놓는 것이 바람직하다. 이런 여유는 (천이영역의 고려와는 별개로) 정확도를 위한 자체테스트를 제공함은 물론 일시적으로 발생할 수 있는 모든 오측정을 확인하는데 이용될 수 있다.
구체적으로, 수신기(14,16,18)는 동일 간격(A)으로 동일선상에 위치하고, TOF 계산법으로 측정한 수신기 사이의 간격이 s1, s2, s3이면, 간단한 삼각법에 의해 다음 식이 성립한다.
s1 2- 2s2 2+ s3 2= 2A2(일정)
3개의 동시 TOF 측정이 이루어질때마다 이들 합을 계산하면, 가능한 정확도 범주내에서 기능하고 있음을 시스템이 연속적으로 테스트할 수 있다. 상당한 에러가 발견될 경우, 어떤 수신기가 판독을 잘못하였는지를 확인하고 그 수신기를 위치계산에서 일시 배제하는 또다른 통계적 자가진단 알고리즘을 채택할 수도 있다.
도 3, 4를 참조하여, 프레젠테이션 보드 디지타이저 시스템에 사용되는 초음파 수신기 조립체(30)의 설계에 대해 설명한다.
대개, 초음파 수신기 조립체(30)는 프레젠테이션 보드의 표면(34) 가까이 위치한 제1 초음파 수신기(32), 및 표면(34)에 직각 방향으로 제1 초음파 수신기(32) 반대쪽에 위치한 제2 초음파 수신기(36)를 포함한다.
제1 및 제2 초음파 수신기(32,36)는 서로 연결되어, 수신하는 초음파신호의 진폭의 순시 합에 대응하는 종합 출력신호를 생성한다. 통상, 간단한 트랜스듀서에서는, 트랜스듀서들을 직렬 연결하여 출력전압을 합산함으로써 이것이 달성된다.
도 4는 표면(34)에 수직평면에 대한 입사각에 따른 조립체(30)의 감도 변화의 극좌표 곡선을 보여준다. 두개의 수신기들에 도달하는 초음파 진동들 사이의 위상차를 더하면, 도시된 바와 같이, 입사각에 따라 조립체(30)의 감도가 현저히 변한다. 구체적으로, 조립체(30)의 최대 감도는 수신기들(32,36) 사이의 대칭면에 대응하는 도 4의 메인 로브의 중앙면에서 발생한다. 이 중앙면에서부터 입사되어 두개의 수신기에 도달하는 신호들은 필히 제로 경로와 제로 위상차를 가지므로, 최대 진폭의 출력신호들을 생성한다. n=1인 사이드 로브들로부터의 수신은 표면(34)으로부터 큰 각도로 입사되는 소리로부터 조립체(30)를 차폐하는 커버(도시 안됨)를 사용해 최소화하는 것이 바람직하다.
이상 설명한대로 조립체(30)를 배열하면, 최대 감도의 평면은 표면(34)에 인접하여 평행하게 배향된다. 이렇게 하는 것이 프레젠테이션 보드(s2) 근방으로부터 입사되는 신호들을 수신하는데 이상적이다. 반대로, 프레젠테이션 보드로부터 멀리서 입사되는 신호들(s1)에 대한 감도는 크게 저하됨을 보여준다. 이런 방향성 성질은 디지타이저 시스템에 중요한 초음파 신호들을 격리하여, 신호대 잡음비를 증가시키는데 크게 도움을 준다. 이때문에, 낮은 수신강도 및/또는 대형 보드를 이용할 수 있고, 광범위한 공통 잡음원에 의해 생기는 문제점들을 해결할 수 있다. 주의할것은, 표면(34)에 평행한 조립체(30)의 감도 단면은 각 수신기의 단면과 비슷하게 거의 전방향성을 유지한다는 것이다.
이제 도 5-7을 참조하여, 디지타이저 시스템의 제도기(42)와 함께 사용되는 송신장치(40)에 대해 설명한다.
일반적으로, 송신장치(40)는 원통형 공동(46)을 갖는 하우징(44)을 포함하고, 하우징의 하단부는 원형 구멍(50)이 뚫린 환형 쐐기면(48)으로 이루어진다. 제도기(42)는 작동팁(52)이 구멍(50)에서 돌출된 상태로 공동(46)내에 수용된다.
송신장치(40)는 또한 공동(46)의 상단부에 부착되는 커버 형태의 리테이너(54)를 포함하여, 하우징(44)내에 제도기(42)를 제위치로 유지한다. 리테이너(54)에는 제도기(42)를 환형 쐐기면(48)쪽으로 밀어주는 스프링 요소(56)가 들어 있다. 구멍(50) 부근의 하우징(44) 밑면에 초음파 송신기(58)가 장착된다. 스프링요소(56)는 제도기 후단부의 중심을 맞추기 위한 소정의 접촉면(60)을 구비한다. 통상, 접촉면(60)은 거의 모든 프레젠테이션 보드펜에 공통적인 후방 축선 요홈부와 맞물려 제도기의 중심을 맞추기 위한 원추형 돌출부를 갖는다. 한편, 제도기의 후방부의 중심을 맞추기 위한 원추형 요홈이나 기타 특징들이 접촉면(60)에 형성될 수도 있다.
주지하는 바와 같이, 환형 쐐기면(48)과 스프링요소(60)는 접촉면(60)과 함께 하우징의 측면과 접촉하지 않고 소정 길이와 폭의 범위내에서 제도기를 원통형 공동(46)내의 중앙에 정렬시키는 역할을 한다. 이런 배열로 인해 송신장치(40)는 제도기 폭의 변화에 민감하지 않게 된다. 하우징(44)의 측면과의 마찰접촉을 피하는 것도 접촉-감지 마이크로스위치의 효율적인 동작에 중요한바, 이에 대해 설명한다.
초음파 송신기(58)는 중앙 구멍(50) 둘레의 하우징(44) 하단부에 접촉되는 원통형 압전 송신요소로 형성된다. 이런 배열로 인해, 사용중에 원통형 송신기가 제도기(42)와 동축으로 작동팁(52) 부근의 제도기(42) 일부를 확실히 둘러싼다. 이런 대칭적 배열로 인해, 제도기(42)의 위치의 TOF 측정은 송신장치(40)의 축선 회전과 완전히 독립적이 된다. 또, TOF로부터 계산된 값에 송신기(58)의 반경 크기를 더하면 작동팁(52)의 위치를 매우 정밀하게 결정할 수 있다.
송신장치(40)는 또한 전자기 통신링크, IR 송신기(60), 및 하우징(44)의 하단부 둘레에 이격되어 있는 약 4개의 송신기들중 적어도 하나를 포함한다. 이렇게 되면, 적어도 하나의 IR 송신기는 언제라도 프레젠테이션 보드에 장착된 IR 수신기를 정확히 마주보도록 배열된다. 명심할 것은, IR 링크가 보드 장착 송신기인 반대 배열에서도 송신장치(40)를 이용할 수 있다는 것이다. 각각의 위치를 계산하는데 3개의 초음파 수신기를 사용하면 IR 링크가 완전히 없어도 될 것이다. 그러나, 이상 설명한 배열은 송신장치내의 복잡한 IR 신호처리회로의 필요성을 없애면서도 순수한 초음파 기본 시스템보다 더 정밀성을 부여하는데 바람직하다. 또, IR 송신기는 펜의 색상 등과 같은 다른 정보를 송신할 수 있다.
초음파 송신기(58)와 IR 송신기들(60)은 배터리로 동작하는 전자회로의 제어하에 동작한다. 전자회로와 배터리 둘다 하우징(44)의 격벽내에 위치한다.
송신장치(40)는 필기 보드의 표면과 작동팁(52) 사이의 접촉을 검출하는 스위치를 포함한다. 이 스위치는 전자회로와 연결되고 초음파 송신기(58)와 IR 송신기(60)를 동작시키는데 이용된다. 이 스위치는 환형 쐐기면(48)에 작용하는 제도기(42)의 힘의 변화에 응답하여 위치하는 마이크로스위치이다.
도 6A-6C는 마이크로스위치(64)의 구성을 보여준다. 마이크로스위치(64)는 3개의 기능층으로 이루어진다. 첫째, 바닥층(66)에는 마이크로스위치의 두 개의 단자, 하나의 주변 접점(68), 및 바닥층(66) 중심 둘레에 이격되어 있는 공통 접점(70) 세트가 제공된다. 바닥층(66)의 윗면에는 접점(70)에 대향하는 천공(74)을 갖는 도전 탄성 포움층(72)이 놓인다. 이 포움층(72) 위에는 제3의 단단한 도전층(76)이 놓인다. 이 도전층(76)에는 천공(74)과 일치되는 작은 하향 도전 돌기들(78)이 구비된다. 환형 쐐기면(48)과 일체로 형성된 상부 커버(80)는 바닥층(66)과 느슨하게 접촉하여 구조를 일체화하면서도 스위치를 동작시키기에 충분한 상하 운동을 허용한다. 각 층에는 도 5의 구멍(50)에 대응하는 중앙 구멍이 형성된다.
비압축 상태에서, 주변 접점(68)과 포움층(72) 사이 및 포움층(72)과 상부 도전층(76) 사이에 도전접촉이 이루어진다. 그러나, 포움층(72)의 두께로 인해 돌기(78)와 내부 접점들(70) 사이의 접촉이 방지되기 때문에 스위치는 여전히 개방상태에 있다. 압축 마이크로스위치(64)에 압력이 가해지면, 돌기(78)가 내부 접점들(70)과 접촉할 때까지 포움층(72)이 압축되어, 스위치를 폐쇄하게 된다. 원칙적으로, 압력이 해제되면 포움층이 원래 상태로 되돌아가 회로를 개방한다. 그러나, 실제로, 포움 재료는 이완 응답시간이 아주 느리다. 이 때문에, 바닥층(66)과상부 도전층(76) 사이에 스프링(82)을 장착하여, 압력이 해제되었을 때 상부 도전층(76)이 즉각적으로 상승하여 회로를 개방하도록 한다.
제도기(42)를 사용하지 않으면, 스프링요소(56)가 환형 쐐기면(48)을 향해 제도기(42)를 아래로 밀어 마이크로스위치(64)를 폐쇄한다. 제도기(42)를 이용해 프레젠테이션 보드에 그림을 그리면, 제도기(42)의 작동팁(52)에 하우징(44)을 향한 힘이 가해져서 스프링요소(56)에 대해 제도기(42)가 약간 반동하게 된다. 이렇게 되면 환형 쐐기면(48)에 가해지는 압력이 줄어들어 마이크로스위치(64)의 회로가 개방된다. 송신장치(40)의 전자회로는 적어도 마이크로스위치(64)의 개방에 반응하여 송신장치(40)에 의해 전송된 신호에 영향을 준다.
도 6B는 초음파 송신기(58)와 IR 송신기(60)가 조립된 마이크로스위치(64)를 보여준다. 도 6C는 환형 쐐기면(48)내에 장착되어 중앙 구멍(50)을 통해 삽입된 제도기의 단부를 조이기 위한 한쌍의 스프링요소들(84)을 보여준다. 이렇게 되면, 마이크로스위치(64)의 상부층이 제도기(42)의 동작에 민감해진다.
마이크로스위치(64)와 관련하여, 스프링요소(56)에 대한 제도기(42)의 축선 이동의 자유도에 따라 스위치의 정확한 동작이 좌우됨을 명심해야 한다. 이런 이유로, 리테이너(54)가 접촉되었을 때는 스프링요소(56)가 충분히 압축되지 않는 것이 중요하다.
도 7은 하우징(44)에 리테이너(54)를 부착하는 구조의 일례를 보여주는바, 측방 돌기(86)는 완전히 결합되었을 때 릴리스(90) 여유를 제공하는 형상으로 된 채널들(88)과 맞물린다. 릴리스(90) 마진은 마이크로스위치(64)의 작동 범위를 수용하기에 충분하도록 설계된다.
도 11에는 송신장치(40)의 제2 옵션이 도시되어 있다. 도 5에 도시된 구성과 마찬가지로, 송신장치(40)는 제도기(42)와 함께 사용하도록 되어 있다. 송신장치(40) 역시 원통형 공동(46)을 갖는 하우징(44)을 포함한다. 그러나, 원통형 공동(46)의 하단부에는 개스켓(134)이 설치되어 있다. 이 개스켓(134)에는 중앙 구멍(136)이 뚫려 있고, 이 구멍을 통해 제도기(42)의 작동팁(52)이 돌출한다.
리테이너(54) 대신에, 다른 형태의 리테이너로서 홀더(138)를 구비한다. 이 홀더(138)는 하우징(44)의 상단부에 힌지(137)를 통해 힌지결합되고, 공동(46) 중앙에 제도기(42)를 위치시키는 기능을 한다. 홀더(138)는 잠금핀(139)에 의해 하우징(44)에 잠겨진다. 홀더(138)는 개스켓(134)을 향해 제도기(42)를 밀어주는 스프링요소(140)를 포함한다. 개스켓(134) 부근에 위치한 제2 스프링요소(142)로 인해 제도기(42)는 공동(46) 중앙부쪽으로 더 밀린다. 스프링요소(140)가 스프링요소 (142)보다 더 강하다. 제도기(42)에 또한 커버(143)가 제공된다.
제도기(42)를 중앙에 유지하기 위해, 홀더(138)에 상부 바이어스요소(144)가 구비된다. 상부 바이어스 요소(144)는 도 12A, 12B에 도시된 두가지 형태중 하나일 수 있다. 도 12A에는 대부분의 프레젠테이션 보드 펜들에 공통적인 후방 축선 요홈부(148)와 맞물려 제도기(42)를 중앙에 위치시키기 위한 축선상 원추형 돌기(146)를 구비한 상부 바이어스요소(144)가 도시되어 있다. 그러나, 이 실시예는, 축선 요홈부(148)의 직경이 모든 펜들에 일정하지 않기 때문에 특수한 직경의 축선 요홈부를 갖는 프레젠테이션 보드펜에만 사용이 제한된다. 다른 바람직한 것으로는, 도12B에 도시된 바와 같이, 제도기(42)의 상단부를 삽입하는 요홈부(150)를 갖는 상부 바이어스요소(144)가 있다. 이 두 번째 구성은 대부분의 프레젠테이션 보드펜들에 사용할 수 있다는 점에서 유리한데, 이는 펜들의 외경이 대개 일정하기 때문이다.
상부 바이어스요소(144), 개스켓(134) 및 스프링요소들(140,142)의 조합은 다양한 길이와 외경의 제도기들을 하우징(44) 측벽과의 접촉 없이 원통형 공동(46)의 중앙에 유지할 수 있다는 점에서 유리하다. 도 5에서 전술한 바와 같이, 하우징(44) 측벽과의 마찰접촉을 피하는 것은 접촉-감지 마이크로스위치(152)의 유효 동작에 중요하다.
홀더(138)에는 또한 압력감지요소(152)가 있는데, 이 요소는 핀(154)과 인쇄회로판(156)의 두가지 부분으로 구성된다. 핀(154)은 상부 바이어스요소(144)와 접촉하여, 제도기(42)와 프레젠테이션 보드 사이에 접촉이 이루어진 시점을 감지한다. 이들 두가지 부분이 조합하여, 송신장치(40)가 프레젠테이션 보드와 접촉했을 때 송신장치(40)가 그 접촉을 감지할 수 있다.
송신장치(40)는 또한 도 5의 구성과 마찬가지로 초음파 송신기(58)와 IR 송신기(60)를 포함한다. 초음파 송신기(58)와 IR 송신기(60)는 배터리(160)에 의해 동작되는 전자회로(158)의 제어하에 작동된다. 전자회로(158)와 배터리(160) 둘다 하우징(44)의 홀더(138)에 위치한다.
도 8A-8C로 돌아가, 송신장치(40)의 전송 프로파일에 대해 설명한다. 도 8A는 마이크로스위치(64)에 의해 시간의 함수로 측정된 제도기(42)의 접촉 프로파일을 나타낸다. 제1 주기(100)중에, 제도기(42)는 확장주기동안 프레젠테이션 보드와 접촉상태를 유지하여 연속 형상을 그린다. 그뒤, 제2 주기(102)중에, 제도기(42)는 일련의 짧은 별개의 스트로크로 사용되어 파단선을 형성한다.
전술한 바와 같이, 어떤 디지타이저 시스템들은 각각의 펜의 스트로크의 시작을 픽업하는데 상당한 지연을 겪는다. 이는, 송신기들이 펜 접촉이 이루어질때마다 동작하고 펜접촉이 중단될때마다 동작이 중단되기 때문이다. 그 결과, 각각의 펜의 스트로크는 데드타임과 함께 시작하고, 이 데드타임중에 수신시스템이 동기화되어 전송신호들에 동기화된다. 이 시스템의 결과가 도 8B에 도시되어 있다. 주기(100)중에는 이 영향이 중요하지 않다. 주기의 시작점에서는 작은 신호손실이 있지만, 스트로크의 대부분은 잘 기록된다. 그러나, 주기(102)중에는, 시스템 응답시간이 펜 스트로크의 길이에 대응된다. 그 결과, 파단선이 거의 대부분 손실된다.
이 문제를 해결하기 위해, 각각의 펜 스트로크가 끝난 뒤 일정 기간 송신장치(40)와 수신시스템 사이에 동기화가 유지된다. 통상, 이것은 제도기의 작동팁을 향해 외부 하우징에 가해지는 힘을 표시하도록 마이크로스위치(64)가 정지한 뒤 일정 시간동안 IR 송신기들(60)을 계속 동작시키는 전자회로에 의해 달성된다. 지연기간동안 초음파 송신기(58)를 중단시키는 전자회로에 의해, 또는 IR 신호의 내용을 변경하여 비접촉 펜 상태를 표시함으로써 잘못된 제도신호들을 피할 수 있다.
도 8C는 전술한 바와 같은 송신장치(40)의 응답 프로파일을 도시한 것이다. 싱글 펜스트로크의 초기 주기동안에는, 덜 포괄적인 장치들의 반응과 비슷한 반응을 한다. 그러나, 짧은 반복 스트로크들을 만나면, 송신장치(40)가 연속 스트로크들 사이의 동기화를 유지하여, 마이크로스위치(64)의 스위칭과 동시에 정확한 응답을 한다.
이제 도 9를 참조하여, 프레젠테이션 보드 디지타이저 시스템과 함께 사용되는 지우개(104)에 대해 설명한다. 디지타이저 시스템에 사용되는 지우개의 큰 문제점은 지우개 표면의 일부만 이용한다는데 있다. 디지타이저는 대개 지우개의 평면 접촉과 모서리 접촉을 구별하지 못하기 때문에, 디지털화된 영상은 흔히 프레젠테이션 보드 자체로부터 실제로 지워진 영역보다 훨씬 더 큰 영역을 지워진 것으로 보여준다. 이 문제를 해결하기 위해, 지우개 표면이 프레젠테이션 보드 표면에 평행하게 되도록 지우개(104)를 구성한다. 이렇게 하면, 지우개의 접촉영역이 항상 정확하게 정의된다.
따라서, 지우개(104)는 평탄한 지우개면(110)을 갖는 지우개 요소(108)와 핸들(106)을 구비한다. 핸들(106)과 지우개 요소(108)는 볼-소켓 형태의 피봇 조인트(112)로 연결되고, 이 피봇조인트는 두가지 회전 자유도를 갖는다. 피봇조인트(12)를 사용하면, 지우개요소(108)가 핸드(106)을 잡는 방향에 상관 없이 프레젠테이션 보드면에 평행한 지우개면(110)을 갖도록 배향된다.
지우개(104)는 또한 전술한 송신장치(40)와 비슷한 송신장치들을 갖는다. 이들 송신장치에는 하나의 원통형 초음파 송신기(114), 다수의 IR 송신기들(116) 및 하나의 전자회로/배터리 블록(118)이 있다. 피봇조인트(112)에 대한 핸들(106)의 연결은 스프링 핀 조립체(120)을 통해 이루어진다. 핀 조립체(120)의 시트에 압력감지 마이크로스위치(122)를 장착하여, 핸들(106)과 지우개요소(108) 사이의 접촉압력을 감지한다. 블록(118)으로부터 송신기(114,116)까지의 배선은 핀 조립체 (120)내에 축선상으로 배치되어 피봇조인트(112)를 관통하는 것이 바람직하다.
지우개면(110)은 원형이고, 원통형 초음파 송신기(114)는 그 축선이 지우개면(110)의 중심과 일치하도록 배열된다. TOF 측정값에 실린더의 반경을 추가하면, 지운 부분의 원의 중심과 정확히 일치하여, 지우개면(110)으로 덮인 전체면적과 정확히 일치한다. 따라서, 지우개(104)는 다른 종래의 장치보다 훨씬 더 정확도가 높고 지워진 면적을 정확하게 판단한다.
다른 지우개(162)가 도 13에 도시되어 있다. 이 지우개(162)는 작은 면적, 특히 폭이 좁은 면적을 지우도록 설계되어 있으므로, 이하 "협역 지우개"라 한다. 지우개(104)와 마찬가지로, 지우개(162)에도 평탄한 지우개면(168)을 갖는 지우개요소(166)와 핸들(164)이 있다. 그러나, 핸들(164)은 압력감지요소(170)에 의해 지우개요소(166)에 연결된다. 압력감지요소(170)는 스프링(172)을 구비하고 있으므로, 지우개면(168)의 적어도 일부가 프레젠테이션 보드에 접촉하면 터치스위치(174)로 신호가 전송된다. 터치스위치(174)는 인쇄회로판(176)과 전자회로(178)를 포함하고, 이들로 인해 지우개면(168)이 프레젠테이션 보드와 접촉한 시점을 터치스위치(174)가 확인할 수 있다.
프레젠테이션 보드의 터치를 확인하는 다른 방법은 지우개(162)의 다음 특징을 이용하는 것이다. 지우개면(168)의 각 단부에는 두개의 접촉 마이크로스위치 (180)가 있고, 이들 마이크로스위치는 도 6의 접촉 마이크로스위치(64)와 거의 비슷한 기능을 한다. 한개의 접촉 마이크로스위치(180)만이 프레젠테이션 보드와의접촉을 감지하면, 글자그대로 작은 면적만 지워질 것이다. 그러나, 두 개의 접촉 마이크로스위치(180)가 둘다 프레젠테이션 보드와의 접촉을 감지하면, 지우개면 (168)의 길이와 폭에 대응하는 면적이 지워질 것이다.
지우개(104)와 마찬가지로, 지우개(162)에도 송신장치들이 있다. 구체적으로는, 하나 이상, 바람직하게는 두 개의 원통형 초음파 송신기들(182)이 핸들(164), 바람직하게는 핸들(164)의 양단에 위치한다. 각각의 초음파 송신기(182)가 핸들(164)에 위치하기 때문에, 각각의 송신기(182)에 초음파 전달관(184)이 구비된다. 각각의 초음파 전달관(184)이 핸들(164)에서 지우개요소(166)가지 이어져 있으므로, 초음파 송신기(182)의 초음파신호가 하향 전송된다. 지우개(162)에는 각각의 초음파송신기(182)마다 반사콘(cone)(186)이 있다. 반사콘(186)은 지우개요소(166)에 배치되어 초음파를 전방향으로 반사하는 것이 바람직하다.
핸들 양단에는 IR 송신기(188)가 구비된다. 각각의 IR 송신기(188)는 핸들(164)에 배치된 적외선 반사기(190)를 구비하고, 이 적외선 반사기는 반사콘과 비슷한 기능을 한다.
도 10에는 프레제테이션 보드 디지타이저 시스템에 사용되는 송신장치의 다른 실시예의 동작원리가 도시되어 있다. 이 송신장치는 전술한 송신장치(40)와 거의 비슷하지만, 마이크로스위치(64)가 없는 대신 보드를 통한 진동의 전달에 의해 펜-보드 접촉을 확인한다.
앞서 설명한 바와 같이, 보드를 통한 전송을 이용하는 디지타이저 시스템들은 정확도가 떨어지고 특정 설계에 의존한다는 문제가 있다. 그러나, 이들 시스템들은 기본적으로 펜-보드 접촉 확인에 있어 큰 장점이 있다. 이 실시예와 관련해 전술한 종래의 장치는 접촉 검출만을 위한 보드를 통한 검출을 이용해 공중 초음파 시스템들에 의해 제공되는 보드 디자인과는 독립적이고 정확하다는 장점들과 상기 특징을 함께 갖는다.
따라서, 이 실시예는, 보드를 통해 전달되는 송신기로부터의 진동을 검출하기 위한 트랜스듀서(도시 안됨)를 추가하여, 도 1의 경우와 기본적으로 비슷한 프레젠테이션 보드 시스템에 사용될 수 있다. 수신시스템의 프로세서는 공중 초음파 수신기의 출력에 응답하여 송신기의 현재 위치를 계산하고, 보드에 장착된 트랜스듀서의 출력에 응답하여 제도기와 보드 사이의 접촉을 확인함으로써, 제도기의 동작 스트로크들을 확인한다.
이 시스템의 원리가 도 10에 도시되어 있는바, 그래프(130)는 초음파 수신기 조립체들중 하나의 신호를 나타내고, 그래프(132)는 보드 장착형 트랜스듀서의 신호를 나타낸다. 그래프(130)는 본 실시예에 따라 펜을 사용하는한 송신기들이 연속적으로 동작하기 때문에 연속적인 펄스 시퀀스로 나타난다. 한편, 그래프(132)는 펜이 보드와 접촉된 기간중에만 대응 펄스들을 나타낸다. 그래프(132)의 신호품질이 나쁘더라도, 접촉이나 비접촉 상태를 확인하는데는 충분하다.
본 발명에 따른 핸드헬드 장치 및 디지타이징 시스템의 원리와 동작을 도 14-21을 참조하여 설명하면 더 잘 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예들을 자세히 설명하기에 앞서 알아야 할 것은, 본 발명은 다음 설명이나 도면에 도시된 것에 한정되지 않는다는 것이다. 본 발명은 다른 실시예에도 적용할 수 있음은 물론 다양한 방법으로 실시될 수 있다. 물론, 본 명세서에 사용된 문언과 서술은 설명을 위한 것이고 한정적인 것은 아니다.
본 발명은 전술한 종래기술의 디지타이징 시스템을 여러 가지로 개량한 것으로서, 이들 종래 시스템보다 더 정확하고 사용상 편리하다.
따라서, 본 발명은 보드상의 핸드헬드 장치의 동작 스트로크들을 디지털화하기 위한 프로세싱 시스템이 부가된 보드에 사용되는 핸드헬드 장치를 제공한다. 본 발명에 따른 핸드헬드 장치(200)가 도 14에 도시되어 있다.
이 핸드헬드 장치(200)는 하우징(202)을 포함한다. 하우징(202)에는 원통형 공동(204)이 있다. 공동(204)은 하우징(202) 말단부(206)까지 이어지고, 말단부에는 공동(204)과 연통하는 중앙 오리피스(208)가 형성된다. 하우징(202)은 제도기 (212)의 몸체(210) 일부를 수납하는 기능을 하고, 제도기의 제도팁(214)은 중앙 오리피스(208)에서 돌출한다. 하우징(202)에는 그 말단부(206) 주변에 배치되어 공동(204)과 통하는 다수의 구멍들(216)이 형성된다.
핸드헬드 장치(200)는 초음파 수신 또는 송신장치(220)를 포함하는바, 이 장치로는 압전 초음파 장치가 바람직하다. 이 장치(220)는 하우징(202)내에 장착되되, 제도팁(214)에서는 떨어지고 공동(204)에는 근접해 있다. 이 장치(220)는 공동 (204)과 다수의 구멍(216)을 통해 단속적인 초음파 신호를 수신하거나 전송하여, 보드와 적당한 관계로 배치된 호환성 있는 초음파 수신기/송신기에 의해 제도팁 (214)의 삼각츨량을 실현할 수 있다.
본 발명의 이런 특징은 초음파 수신기/송신기를 제도팁에 가까이 배치하고통상 좁은 제도기 부분을 두껍게 하는 구성보다 유리하다. 공동(204)과 구멍(216)을 통한 초음파 전달로 인해, 초음파 수신기/송신기를 제도팁에서 멀리 배치해도 제도팁의 정확한 삼각측량이 보장된다.
당업자라면 이해하겠지만, 앞에서 설명한 종래의 핸드헬드 장치들의 다른 특징들과 본 발명의 다양한 특징에 따른 핸드헬드 장치의 새로운 특징들을 핸드헬드 장치(200)에 결합할 수 있다.
다른 측면에 따르면, 본 발명은 보드나 스크린에 작용하는 핸드헬드 장치의 동작 스트로크들을 디지털화하는 프로세싱 시스템이 부가된 보드나 스크린에 사용되는 핸드헬드 장치를 제공한다. 이런 측면에 따른 핸드헬드 장치(300)가 도 15에 도시되어 있다.
이 장치(300)는 하우징(302)을 포함한다. 하우징(302)은 그 말단부(306)까지 이어진 원통형 공동(304)을 구비하고, 말단부에는 공동(304)과 통하는 중앙 오리피스(308)가 있다. 하우징(302)은 오리피스(308)를 통해 착탈식 작동구(312)의 몸체(310) 일부를 수납하고 배출하는 기능을 하고, 이 작동구의 작동팁(314)은 중앙 오리피스(308)에서 돌출되어 있다.
따라서, 본 발명의 이 특징에 따르면, 작동구(312)를 전방에서 장전 및 교환할 수 있으므로, 작동구(312)를 교환할 때 전자부품들의 방해를 받지 않을 수 있다. 또, 구조적으로 간단하고 비용면에서 효율적이다.
이 장치(300)는 리테이너(316)를 더 포함한다. 리테이너(316)는 하우징(302)과 결합하여 착탈식 작동구(312)를 하우징(302)내에 착탈 가능하게 유지한다.
이 장치(300)는 초음파 수신 또는 송신장치(318)를 더 포함하는바, 이에는 압전식 초음파 수신 또는 송신장치가 바람직하다. 이 장치(318)는 단속적 초음파신호를 수신하거나 송신하기 위해 하우징(302)에 내장되거나 외장(도시됨)된다. 도시된 장치(318)는 환형이고 작동구(312)의 작동팁(314)을 둘러싼다. 그러나, 주지하는 바와 같이, 장치(200)에 관련하여 설명한 바와 같이 장치(318)를 하우징 내에 멀리 설치할 수도 있음은 물론이다.
이 장치(300)는 하우징(302) 내에 장치되는 마이크로스위치(320)를 더 포함한다. 마이크로스위치(320)는 몸체(310)의 말단부(322)에 접촉했을 때 동작하여 작동구(312)의 작동팁(314)에 가해진 힘에 반응한다. 마이크로스위치의 구성과 동작은 종래 장치에 대해 설명한 바와 같다. 이들 설명을 다시 반복하여 마이크로스위치(320)의 구성과 동작을 설명한다.
터치식 및 압력식 마이크로스위치들을 고려한다. 터치식의 경우는 비감각적인 것 모두를 경험하지만, 압력식의 경우는 연속 가변적인 감각이 필수적이다. 이 경우, 압력정보는 채택된 다른 작동구들에 관련된 데이터로 암호화할 수 있다.
어떤 경우에도, 마이크로스위치(320)가 감지한 정보는 적외선 통신라인 등의 전용 통신라인을 통해 디지타이징 시스템으로 보내진다. 그러나, 본 발명의 다른 특징들에 관련된 다른 가능성들에 대해 설명한다.
이 장치(300)는 전자회로(324)를 더 포함한다. 이 회로(324)는 하우징(302)내에 장착되어 마이크로스위치(320)와 전자적으로 통신함으로써, 작동구(312)의 작동팁(314)에 힘이 가해졌음을 마이크로스위치(320)가 확인 했을 때 장치(300)의 동작에 영향을 준다.
한쌍의 배터리 등의 전원(326)은 장치(318)와 마이크로스위치(320)에 동력을 제공하는 역할을 한다.
본 발명의 이런 특징에 따른 작동구는 제도기, 주해기(註解器) 또는 지우개일 수 있다.
당업자라면 알겠지만, 전술한 종래의 핸드헬드 장치들의 기타 특징들과 이상 설명한 본 발명의 여러 특징에 따른 핸드헬드 장치들의 특징들을 장치(300)에 결합할 수 있다.
도 16에 도시된바와 같이, 본 발명의 또다른 측면에 따르면, 보드나 스크린표면에 관련된 적어도 3개의 이격된 초음파 수신기들을 포함하는 보드 또는 스크린 디지타이징 시스템 및 단속적 신호송신기(예; 신호를 송신하는 동안 40-100㎑의 주파수를 이용함)를 포함하는 핸드헬드 장치에서의 동작 방법을 제공한다. 이 방법은 핸드헬드 장치로부터 초음파신호들을 수집하고 보드에 관한 핸드헬드 장치의 움직임을 추적하는 것이다.
핸드헬드 장치에 의해 발생되는 인접 초음파신호들(S1...Sn) 사이의 시간 간격이 일정하게 K라고 가정한다. 임의의 시점(T0)에서, 3개의 초음파 수신기 (CH1,CH2,CH3) 각각이 동작하여 첫번째 신호(S1)를 수신한다. 수신기들 각각의 수신 시간(A11,A21,A31)은, 첫번째 신호(S1)의 실제 송신과 각각의 수신기들에 대한 수신 지연시간(d11,d21,d31) 사이의 시간처럼, 송신 시점에서 각각의 수신기와 핸드헬드 장치 사이의 간격에 따라 변한다. 각각의 수신기에 대한 인접 신호수신점들 사이의 시간은 이동량에 따라 변하고, 이에 따라 각각의 수신기에 대한 핸드헬드 장치의 위치 변동에 따라서도 변한다. 이 시간이 도 16에 상수 D를 포함하도록 도시되어 있는바, 상수 D는 K와 위치성 간격(A11,A12,...A1n; A21,A22,...A2n; A31,A32,...A3n)보다 약 20-60% 짧게 선택된다. 실제 신호전송시점과 각 수신기의 신호수신시점 사이의 시간간격을 d11,d12,...d1n; d21,d22,...d2n; d31,d32,...d3n로 표시한다. 전술한 바와 같이, D는 상수이고 수신기에 의한 신호수신 다음의 신호주기를 의미한다. D를 K보다 짧게 선택하므로, D 기간중에는 어떤 신호도 아무 수신기에 도달하지 않는다고 예상되고, 이에따라 D 기간동안에는 신호수집이 중단될 수 있다. 이때문에 각각의 수신기에 의해 수집된 배경신호들이 감소되고 시스템의 신호대 잡음량이 개선된다.
따라서, 시스템이 핸드헬드 장치의 위치를 추적하기 위해, 신호 타이밍 자유 방식으로, 다음 단계들이 수행된다.
첫째, 소정 주파수의 신호들을 송신하도록 핸드헬드 장치를 선택하되, 신호들 사이의 시간 간격은 K와 같다.
둘째, 수신기들 각각이 스위치 온되는 임의의 신호수집 시점 T0를 설정한다.
셋째, 각각의 수신기에 대해 시스템은 실제 신호 전송과 실제 신호 수신 사이의 경과 시간을 계산한다. 예컨대, 첫번째 수신기에 의한 두번째 신호 송신 및 신호 수신 사이에 경과된 시간은 다음과 같이 계산된다.
d12= D + A12- K + d12
이 계산은 각각의 수신기와 각각의 신호에 대해 반복된다.
그러나, d11은 미지수이다. d11, d21, d31을 계산하기 위해, 시스템은 두쌍의 3개 수신기, 즉 CH1-CH2 및 CH1-CH3 또는 CH2-CH3를 채용하고, 두쌍의 수신기들 각각에 대해 신호(S1-Sn) 수신시의 시간차를 계산한다. 주지하는 바와 같이, 각쌍의 수신기에 대한 이런 차이는 쌍곡선으로 나타난다. 또, 두개의 쌍곡선들 사이의 교점은 첫번째 송신(S1)시의 핸드헬드 장치의 좌표를 나타내고, 이로부터 d11, d21, d31을 계산할 수 있다.
따라서, 이상 설명한 방법을 이용해, 첫번째 신호를 송신할 때 핸드헬드 장치를 계산하고, 또 후속 신호들을 송신할 때 그 이후의 위치 변화를 계산함으로써 핸드헬드 장치의 위치를 추적할 수 있다.
그 결과들을 입증하기 위해, 몇가지 수정을 하는 것이 바람직하다.
처음 m 포인트들(m은 20에서 100 사이, 바람직하게는 약 50)에 관한 데이터를 수집한다. 수신기쌍들 사이의 차이를 이용해 전술한 방법대로 각 데이터 포인트를 먼저 계산하여 첫번째 데이터 포인트를 계산한 뒤 그 다음 m-1 데이터 포인트들을 계산하고, 이어서 후속 데이터 포인트에 대한 기준으로서 각 데이터 포인트를 고려하여 두번째 데이터 포인트를 계산한다. 다음, m 데이터 포인트들을 평균하여 결과를 입증한다.
보드나 스크린에 대한 핸드헬드 장치의 합당한 속도 및 보드나 스크린에 스케치하거나 필기할 때 핸드헬드 장치를 쥔 손의 연속성을 고려한 다른 평균처리를실시하여 결과를 더 입증할 수 있다.
주지하는 바와 같이, 신호주파수는 이용된 압전 액정에 따라 그리고 어느정도는 흡도나 온도 등의 주변인자에 따라 변하기 때문에 K는 항상 상수는 아니다. 이상의 모든 계산은 K의 값에 따라 달라지므로, 주어진 시간에 시스템에 관련된 실제 K를 계산해야만 한다.
실제 K값을 주어진 동작시간에 계산하기 위해 다음 방정식을 이용한다.
K = K + A12- d12+ d11
d12와 d11은 전술한대로 계산되고, K는 모든 신호마다 다음과 같이 재계산된다.
Kj= {(j-1)Kj-1+ Kj}/j
여기서 j는 샘플링된 최종 신호로서 1000번째 신호다. K는 따라서 모든 신호에 대해 계산되고 평균화된다.
그러므로, 본 발명의 이런 특징에 따르면, 적어도 3개의 이격된 초음파 수신기들 각각에 의해 시간기준이 다수의 초음파 신호들이 수집되고, 이들 초음파신호들 각각에 대해 핸드헬드 장치의 위치를 계산하여, 핸드헬드 장치를 추적할 수 있음은 물론, 각각의 신호의 시간을 참조하기 위한 적외선 링크에 대한 필요성을 배제할 수 있는데, 이런 적외선 링크는 에너지 소비가 많다고 알려져 있다.
전술한 바와 같이, K 간격에 비해 D 간격의 길이는 송신기에서 송신된 실제 신호들 각각을 확실히 픽업하여, 핸드헬드 장치의 작동팁을 더욱 정확히 추적하고신호대 잡음비를 훨씬 더 높이도록 선택된다.
당업자라면 알 수 있듯이, 이상 설명한 종래 기술의 핸드헬드 장치의 기타 특징들과 전술한 바와 같은 본 발명의 각종 특징에 따른 핸드헬드 장치의 새로운 특징들을 결합하여 본 명세서에서 설명된 방법으로 동작할 수 있다.
본 발명의 또다른 특징에 따르면, 보드나 스크린에 대한 핸드헬드 장치의 동작 스트로크들을 디지털화하는 프로세싱시스템이 구비된 보드나 스크린에 사용되는 핸드헬드 장치를 제공한다. 이런 특징에 따른 핸드헬드 장치(400)가 도 17에 도시되어 있다.
이 장치(400)는 하우징(402)을 포함한다. 하우징(402)에는 원통형 공동(404)이 있다. 이 공동(404)은 하우징(402)의 말단부(406)까지 이어지고, 말단부에는 공동(404)과 통하는 중앙 오리피스(408)가 형성되어 있다. 하우징(402)은 이동 가능하게 부착되는 작동구(412)의 몸체(410) 일부를 오리피스(408)를 통해 수납 및 해제하는 기능을 하고, 작동구(412)의 작동팁(414)이 중앙 오리피스(408)에서 돌출되어 있다. 작동구(412)는 서로 다른 색상의 제도기나 지우개, 주해기를 포함한(물론 이들에 한정되지 않음) 다수의 작동구중에서 선택될 수 있다.
이 장치(400)는 또한 리테이너(416)를 더 포함한다. 리테이너(416)는 하우징 (402) 내부에 맞물리고, 하우징내에 이동 가능하게 부착된 작동구(412)를 해제 가능하게 보유하는 역할을 한다.
이 장치(400)는 초음파 송신장치(418)를 더 포함한다. 이 송신장치(418)는 하우징(402)에 내장되거나 외장되어 다수의 송신 초음파신호들중 하나를 전송한다.본 발명의 이런 특징에 따른 다수의 단속적 초음파 신호들 각각은 40-100㎑ 범위내에서 약간씩 다른 주파수를 갖고, 채용된 각각의 주파수는 장치(400)에 사용될 수 있는 복수의 다른 작동구들(412)중 하나와 관련된다.
본 발명에 따른 장치(400)는 송신장치(418)를 세팅하도록 하우징(402)내에 있는 제어기(440)를 더 포함하여, 복수의 서로 다른 작동구들(412)중 하나와 관련된 주파수의 단속 초음파신호를 전송한다.
따라서, 본 발명의 이런 특징에 따르면, 주어진 시간에 채용된 작동구들을 디지털화된 시스템이 경계하여 적시에 대응한다. 또, 제어기(440)를 다른 작동구들 (412)에 결합하여, 하우징(402)에 작동구들중 하나를 삽입하면 삽입된 작동구가 자동으로 확인된다. 한편, 도 17에 도시된 바와 같이, 제어기(440)의 일부에 유저 인터페이스를 채용한다. 뒤에 자세히 설명하는 바와 같이, 원격통신을 통해 제어기(440)를 원격조정할 수도 있다.
당업자라면 이해하겠지만, 이상 설명한 종래의 핸드헬드 장치의기타 특징들과 본 발명에 따른 핸드헬드 장치의 새로운 특징들을 결합하여 장치(400)를 동작시킬 수 있다.
본 발명의 또다른 특징에 따르면, 보드나 스크린에 대한 핸드헬드 장치의 작동 스트로크들을 디지털화하는 프로세싱 시스템이 구비된 보드나 스크린에 사용되는 핸드헬드 장치가 제공된다. 본 발명의 이 특징에 따른 핸드헬드 장치(500)에 대해 도 18을 참조하여 설명한다.
이 장치(500)는 하우징(502)을 포함한다. 하우징(502)에는 원통형 공동(504)이 있다. 이 공동(504)은 하우징(502)의 말단부(506)까지 이어지고, 말단부에는 공동(504)과 통하는 중앙 오리피스(508)가 형성되어 있다. 하우징(502)은 작동구 (512)의 몸체(510) 일부를 오리피스(508)를 통해 수납하는 기능을 하고, 작동팁 (514)이 중앙 오리피스(508)에서 돌출되어 있다.
이 장치(500)는 초음파 송신장치(518)를 더 포함한다. 이 송신장치(518)는 하우징(502)에 내장되거나 외장되어 두개의 단속적 초음파신호들중 하나를 전송한다. 두개의 단속적 초음파 신호들 각각은 40-100㎑ 범위내에서 약간씩 다른 주파수를 갖는다.
이 장치(500)는 하우징(502)내에 결합된 마이크로스위치(520)를 더 포함한다. 마이크로스위치(520)는 제1 또는 제2 동작모드를 획득할 수 있다. 마이크로스위치(520)는 몸체(510)의 말단부(522)와 접촉되어 있을 때는 제1 동작모드를, 몸체(510)의 말단부와 접촉하지 않을 때는 제2 동작모드를 획득한다. 마이크로스위치(520)로는 터치식이나 압력식 마이크로스위치가 있다.
장치(500)는 전자회로(524)를 더 포함한다. 이 전자회로(524)는 마이크로스위치(520)와 송신장치(518) 사이를 전자적으로 통신시킨다. 전자회로(524)는 송신장치(518)와 마이크로스위치(520)의 제1, 제2 동작모드중의 하나를 관련시켜, 주파수가 다른 단속적 초음파 신호들이 관련 모드의 송신장치(518)에 의해 전송됨으로써, 작동팁(514)과 보드의 접촉 또는 분리상태를 프로세싱시스템에 알려준다.
주파수 부호화 정보를 이용하면 적외선 통신 등의 별도의 통신라인 없이도 이런 정보를 디지타이징 시스템에 전송한다. 이때문에 배터리 동력이 절감된다.
당업자라면 이해하겠지만, 이상 설명한 종래의 핸드헬드 장치의 기타 특징들과 본 발명에 따른 핸드헬드 장치의 새로운 특징들을 결합하여 장치(500)를 동작시킬 수 있다.
본 발명의 또다른 특징에 따르면, 보드나 스크린에 대한 핸드헬드 장치의 작동 스트로크들을 디지털화하는 프로세싱 시스템이 구비된 보드나 스크린에 사용되는 핸드헬드 장치가 제공된다. 본 발명의 이 특징에 따른 핸드헬드 장치(600)에 대해 도 19를 참조하여 설명한다.
이 장치(600)는 하우징(602)을 포함한다. 하우징(602)에는 원통형 공동(604)이 있다. 이 공동(604)은 하우징(602)의 말단부(606)까지 이어지고, 말단부에는 공동(604)과 통하는 중앙 오리피스(608)가 형성되어 있다. 하우징(602)은 작동구 (612)의 몸체(610) 일부를 수납하는 기능을 하고, 작동팁(614)이 중앙 오리피스 (608)에서 돌출되어 있다.
하우징(602)의 말단부(606)부터 시작하여 하우징(602)의 기단부까지 이어진 하우징(602)의 길이부(615)는 적외선 전파물질로 이루어진다. 바람직한 일례에 따르면, 모든 하우징(602)은 적외선 전파물질로 이루어지고 적외선 반사막(617)으로 코팅되는바, 반사막(617)은 공동(604)도 코팅하는 것이 바람직하다. 하우징(602)에 적합한 적외선 전파물질로는 불투명을 유도하는 안료를 포함하도록 제조될 수 있는 렉산(lexan)이 있지만, 이것에 한정되지는 않는다.
이 장치(600)는 초음파 수신 또는 송신장치(618)를 더 포함한다. 이 장치(618)는 하우징(602)에 내장되거나 외장되어 단속적 초음파신호를 수신하거나전송하는 역할을 한다.
이 장치(600)는 적외선 송신장치(630)를 더 포함한다. 이 송신장치(630)는 하우징(602) 길이부(615)의 기단부(632)에 설치된다. 적외선 송신장치(630)는 방사된 적외선이 하우징(602) 길이부(615)를 지나가도록 설계된다. 하우징의 말단부에서, 길이부(615)는 적어도 하나의 적외선 반사경(634)을 포함하여 적외선을 하우징 외부로 반사한다.
따라서, 본 발명에 따르면, 작동팁에서 멀리 떨어진 위치에 적외선 송신기를 설치할 수 있으며, 작동팁은 일반적으로 핸드헬드 장치에서 가장 좁은 부분으로서, 많은 경우 사용자의 손에 의해 차폐되고 이런 조건하에 작동되지 않는 핸드헬드 장치의 기단부나 중간부이다.
당업자라면 이해하겠지만, 이상 설명한 종래의 핸드헬드 장치의 기타 특징들과 본 발명에 따른 핸드헬드 장치의 새로운 특징들을 결합하여 장치(600)를 동작시킬 수 있다.
본 발명의 또다른 특징에 따르면, 보드나 스크린에 대한 핸드헬드 장치의 작동 스트로크들을 디지털화하는 프로세싱 시스템이 구비된 보드나 스크린에 사용되는 핸드헬드 장치가 제공된다. 본 발명의 이 특징에 따른 핸드헬드 장치(700)에 대해 도 20을 참조하여 설명한다.
이 장치(700)는 하우징(702)을 포함한다. 하우징(702)에는 원통형 공동(704)이 있다. 이 공동(704)은 하우징(702)의 말단부(706)까지 이어지고, 말단부에는 공동(704)과 통하는 중앙 오리피스(708)가 형성되어 있다. 하우징(702)은 작동구(712)의 몸체(610) 일부를 수납하는 기능을 하고, 작동팁(714)이 중앙 오리피스 (708)에서 돌출되어 있다.
이 장치(700)는 초음파 수신 또는 송신장치(718)를 더 포함한다. 이 장치 (718)는 하우징(702)에 내장되거나 외장되어 단속적 초음파신호를 수신하거나 전송하는 역할을 한다.
이 장치(700)는 작업자에 의해 제어되는 원격 신호송신기(리모트 콘트롤)로부터 동작명령신호를 수신하기 위한 원격 신호수신기(740)를 더 포함한다. 본 발명의 이 특징에 의한 동작명령들은 on/off 명령, 작동구 교체명령 등을 포함한다.
당업자라면 이해하겠지만, 이상 설명한 종래의 핸드헬드 장치의 기타 특징들과 본 발명에 따른 핸드헬드 장치의 새로운 특징들을 결합하여 장치(700)를 동작시킬 수 있다.
본 발명의 또다른 특징에 따르면, 보드나 스크린에 대한 핸드헬드 장치의 작동 스트로크들을 디지털화하는 프로세싱 시스템이 구비된 보드나 스크린에 사용되는 핸드헬드 장치가 제공된다. 본 발명의 이 특징에 따른 핸드헬드 장치(800)에 대해 도 21을 참조하여 설명한다.
이 장치(800)는 하우징(802)을 포함한다. 하우징(802)에는 원통형 공동(804)이 있다. 이 공동(804)은 하우징(802)의 말단부(806)까지 이어지고, 말단부에는 공동(804)과 통하는 중앙 오리피스(808)가 형성되어 있다. 하우징(802)은 작동구 (812)의 몸체(610) 일부를 수납하는 기능을 하고, 작동팁(814)이 중앙 오리피스 (808)에서 돌출되어 있다.
이 장치(800)는 투명 초음파 수신 또는 송신장치(818)를 더 포함한다. 이 장치(818)는 하우징에 연결되고 작동팁(814)을 둘러싸 단속적 초음파 신호를 수신함으로써, 작동팁(814)이 사용자에게 보이도록 한다. 투명 압전중합체들이 당 분야에 알려져 있고, PVdF, PVF2, P(VF2-VF3) 공중합체를 포함한다.
주지하다시피, 이 장치(800)의 이 특징은 아주 중요하다. 작동팁(814)을 일련의 삼각측량으로 추척해야만 하기때문에 장치(818)는 가능한한 작동팁 가까이 설치한다. 그러나, 제도기나 주해기 등의 작동구를 사용할 때, 사용자는 대부분 작동팁을 보는데 익숙해 있다. 이런 습관은 그 위치에서 작동되는 초음파장치에 의해 종래의 장치에서는 방해되었다. 투명장치를 설치하면 이런 한계가 극복된다.
당업자라면 이해하겠지만, 이상 설명한 종래의 핸드헬드 장치의 기타 특징들과 본 발명에 따른 핸드헬드 장치의 새로운 특징들을 결합하여 장치(800)를 동작시킬 수 있다.
본 발명을 특정 실시예들에 관해 설명하였지만, 당업자라면 많은 변경, 변화 및 변동들이 명백할 것이다. 따라서, 이런 모든 변경들은 첨부 청구의 범위의 정신과 범위내에 있는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (12)

  1. 보드에 대한 작동 스트로크를 디지털화 하기 위한 프로세싱 시스템이 구비된 보드에 사용하는 핸드헬드 장치로서:
    ⒜ 말단부까지 이어진 원통형 공동과 이 공동에 통하는 중앙 오리피스를 갖고, 상기 중앙 오리피스에서 돌출한 제도팁을 구비한 제도기의 몸체 일부를 수납하며, 상기 말단부를 둘러싸도록 배열되어 상기 공동과 통하는 다수의 구멍들이 형성되어 있는 하우징; 및
    ⒝ 상기 제도팁에서 떨어지면서 상기 공동 기단부 가까운 위치로 상기 하우징 내부에 장착되고, 상기 공동과 다수의 구멍들을 통해 단속적 초음파 신호를 수신하거나 송신하여 상기 제도팁의 삼각측량을 실현하는 초음파 수신 또는 송신장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 장치.
  2. 보드에 대한 작동 스트로크를 디지털화 하기 위한 프로세싱 시스템이 구비된 보드에 사용하는 핸드헬드 장치로서:
    ⒜ 말단부까지 이어진 원통형 공동과 이 공동에 통하는 중앙 오리피스를 갖고, 상기 중앙 오리피스에서 돌출한 제도팁을 구비하여 착탈 가능하게 부착된 제도기의 몸체 일부를 상기 오리피스를 통해 수납 및 배출하는 하우징;
    ⒝ 상기 착탈식으로 장치된 제도기를 상기 하우징내에 분리 가능하게 보유하기 위한 하우징내의 리테이너;
    ⒞ 상기 하우징에 연결되어 단속적 초음파신호를 수신하거나 송신하는 초음파 수신 또는 송신장치;
    ⒟ 상기 몸체의 기단부에 접촉했을 때 작동하여, 상기 제도기의 제도팁에 가해진 힘에 반응하는 하우징내의 마이크로스위치; 및
    ⒠ 상기 제도기의 제도팁에 상기 힘이 가해졌음을 상기 마이크로스위치가 표시했을 때 마이크로스위치와 전자적으로 접속되어 장치의 동작에 영향을 주는 하우징내의 전자회로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 장치.
  3. 보드나 스크린에 대한 작동 스트로크를 디지털화하기위한 프로세싱 시스템이 구비된 보드나 스크린에 사용하는 핸드헬드 장치로서:
    ⒜ 말단부까지 이어진 원통형 공동과 이 공동에 통하는 중앙 오리피스를 갖고, 상기 중앙 오리피스에서 돌출한 작동팁을 구비하여 착탈 가능하게 부착된 작동기의 몸체 일부를 상기 오리피스를 통해 수납 및 배출하며, 상기 작동기는 제도기와 주해기(註解器)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하우징;
    ⒝ 상기 착탈식으로 장치된 작동구를 상기 하우징내에 분리 가능하게 보유하기 위한 하우징내의 리테이너; 및
    ⒞ 상기 하우징에 연결되어 단속적 초음파신호를 수신하거나 송신하는 초음파 수신 또는 송신장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 장치.
  4. 보드나 스크린과 관련된 적어도 3개의 이격된 초음파 수신기들, 및 단속적신호송신기를 구비한 핸드헬드 장치를 포함한 보드 또는 스크린 디지타이징 시스템에서, 소정의 제1 시간 간격을 두고 전송되는 신호들을 이용해 핸드헬드 장치를 추적하는 방법에 있어서:
    상기 적어도 3개의 이격된 초음파 수신기들 각각에 의해 시간기준이 아닌 다수의 초음파신호들을 수집하는 단계; 및
    상기 시간기준이 아닌 초음파신호들 각각에 대해 핸드헬드 장치의 위치를 계산하여 핸드헬드 장치를 추적하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 장치의 추적방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 적어도 3개의 이격된 초음파 수신기들 각각의 수신이 신호 수신 뒤 상기 제1 시간간격보다 짧은 제2 시간간격동안 지연되는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 장치의 추적방법.
  6. 보드나 스크린에 대한 작동 스트로크를 디지털화 하기 위한 프로세싱 시스템이 구비된 보드나 스크린에 사용하는 핸드헬드 장치로서:
    ⒜ 말단부까지 이어진 원통형 공동과 이 공동에 통하는 중앙 오리피스를 갖고, 상기 중앙 오리피스에서 돌출한 작동팁을 구비하여 착탈 가능하게 부착된 작동구의 몸체 일부를 상기 오리피스를 통해 수납 및 배출하며, 상기 작동구는 서로 다른 다수의 작동구들중에서 선택되는 하우징;
    ⒝ 상기 착탈식으로 장치된 작동구를 상기 하우징내에 분리 가능하게 보유하기 위한 하우징내의 리테이너;
    ⒞ 상기 하우징에 연결되어 주파수가 각각 다른 다수의 단속적 초음파신호들중 하나를 송신하고, 상기 주파수들 각각은 상기 다수의 서로 다른 작동구들 각각에 관련되어 있는 초음파 송신장치; 및
    ⒟ 상기 다수의 서로 다른 작동구들중 하나와 관련된 주파수의 단속적 초음파신호를 송신하도록 상기 송신장치를 세팅하기 위해 상기 하우징 표면이나 내부에 장착되는 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 장치.
  7. 보드나 스크린에 대한 작동 스트로크를 디지털화 하기 위한 프로세싱 시스템이 구비된 보드나 스크린에 사용하는 핸드헬드 장치로서:
    ⒜ 말단부까지 이어진 원통형 공동과 이 공동에 통하는 중앙 오리피스를 갖고, 상기 중앙 오리피스에서 돌출한 작동팁을 구비한 작동구의 몸체 일부를 수납 하는 하우징;
    ⒝ 상기 하우징에 연결되어, 주파수가 서로 다른 두개의 단속적 초음파신호들중 하나를 송신하는 초음파 송신장치;
    ⒞ 제1 또는 제2 모드에 있도록 상기 하우징내에 장착되고, 상기 몸체의 기단부에 접촉했을 때는 상기 제1 모드에 있고, 상기 몸체의 기단부에 접촉하지 않았을 때는 상기 제2 모드에 있는 마이크로스위치; 및
    ⒟ 상기 마이크로스위치와 상기 송신장치 사이의 전자적 통신을 담당하며, 상기 송신장치를 상기 제1 및 제2 모드들중의 하나로 설정하여, 상기 주파수가 다른 단속적 초음파 신호들이 모드 방식으로 상기 송신장치에서 송신되도록 함으로써, 상기 작동팁이 보드나 스크린에 접촉되어 있는지 또는 떨어져 있는지의 여부를 프로세싱 시스템에 알려주는 전자회로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 장치.
  8. 보드나 스크린에 대한 작동 스트로크를 디지털화 하기 위한 프로세싱 시스템이 구비된 보드나 스크린에 사용하는 핸드헬드 장치로서:
    ⒜ 말단부까지 이어진 원통형 공동과 이 공동에 통하는 중앙 오리피스를 갖고, 상기 중앙 오리피스에서 돌출한 작동팁을 구비한 작동구의 몸체 일부를 수납 하며, 상기 말단부부터 시작하는 그 길이부가 적외선 전파물질로 구성되는 하우징;
    ⒝ 상기 하우징에 연결되어, 단속적 초음파신호를 수신하거나 송신하는 초음파 수신 또는 송신장치; 및
    ⒞ 상기 하우징의 상기 길이부의 기단부에 설치되고, 방사된 적외선이 상기 하우징의 길이부를 향하도록 설계된 적외선 송신장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 하우징의 길이부에 하우징으로부터의 적외선을 반사하기 위한 적외선 반사기를 설치한 것을 특징으로 하는 핸드헬드 장치.
  10. 보드나 스크린에 대한 작동 스트로크를 디지털화 하기 위한 프로세싱 시스템이 구비된 보드나 스크린에 사용하는 핸드헬드 장치로서:
    ⒜ 말단부까지 이어진 원통형 공동과 이 공동에 통하는 중앙 오리피스를 갖고, 상기 중앙 오리피스에서 돌출한 작동팁을 구비한 작동구의 몸체 일부를 수납 하는 하우징;
    ⒝ 상기 하우징에 연결되어, 단속적 초음파신호를 수신하거나 송신하는 초음파 수신 또는 송신장치;
    ⒞ 상기 몸체의 기단부에 의해눌려질 때 작동하여 상기 작동구의 작동팁에 가해진 힘에 반응하는 하우징내의 압력감지 마이크로스위치; 및
    ⒟ 상기 마이크로스위치와 전자적으로 통신하고 상기 하우징 내부에 위치하여, 상기작동구의 작동팁에 상기 힘이 가해졌음을 마이크로스위치가 표시했을 때 상기 장치의 작동에 영향을 주는 전자회로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 장치.
  11. 보드나 스크린에 대한 작동 스트로크를 디지털화 하기 위한 프로세싱 시스템이 구비된 보드나 스크린에 사용하는 원격조정 핸드헬드 장치로서:
    ⒜ 말단부까지 이어진 원통형 공동과 이 공동에 통하는 중앙 오리피스를 갖고, 상기 중앙 오리피스에서 돌출한 작동팁을 구비한 작동구의 몸체 일부를 수납 하는 하우징;
    ⒝ 상기 하우징에 연결되어, 단속적 초음파신호를 수신하거나 송신하는 초음파 수신 또는 송신장치; 및
    ⒞ 작업자에 의해 제어되는 원격 신호송신기로부터의 작동명령 신호들을 수신하기 위한 원격 신호수신기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 장치.
  12. 보드나 스크린에 대한 작동 스트로크를 디지털화 하기 위한 프로세싱 시스템이 구비된 보드나 스크린에 사용하는 핸드헬드 장치로서:
    ⒜ 말단부까지 이어진 원통형 공동과 이 공동에 통하는 중앙 오리피스를 갖고, 상기 중앙 오리피스에서 돌출한 작동팁을 구비한 작동구의 몸체 일부를 수납 하는 하우징; 및
    ⒝ 상기 작동팁이 사용자에게 보이도록 상기 작동팁을 둘러싸고 상기 하우징에 연결되어, 단속적 초음파신호를 수신하거나 송신하는 투명한 초음파 수신 또는 송신장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 장치.
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