KR100827233B1 - 외부 노이즈에 강인한 포인팅 디바이스 및 이를 이용한사용자 인터페이스 구현 방법 - Google Patents

외부 노이즈에 강인한 포인팅 디바이스 및 이를 이용한사용자 인터페이스 구현 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 포인팅 디바이스를 이용한 사용자 인터페이스 구현 기술에 관한 것으로서, 본 발명의 실시예에 따른 외부 노이즈에 강인한 포인팅 디바이스는, 소정 주기로 순차적으로 점멸하는 다수의 광원에 의해 방출되는 신호로부터 동기 신호를 검출하는 동기 신호 검출부; 상기 동기 신호의 주기에 맞추어 영상 카메라를 구동하여 상기 광원의 위치 정보를 검출하는 광원 위치 정보 검출부; 상기 위치 정보를 이용하여 상기 광원 중 노이즈 광원을 제거하는 노이즈 제거부; 및 상기 노이즈 광원이 제거된 비노이즈 광원의 위치 정보를 이용하여 포인팅하는 위치를 연산하는 포인팅 위치 연산부를 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 외부 노이즈에 강인한 포인팅 수신 장치는, 소정 주기로 순차적으로 점멸하는 다수의 광원을 이용하여 포인팅 디바이스로 신호를 출력하는 광원 출력부; 상기 포인팅 디바이스가 수신하는 상기 신호의 위치 정보 및 상기 포인팅 디바이스가 포인팅하는 위치 정보를 상기 포인팅 디바이스로부터 수신하는 데이터 수신부; 및 상기 포인팅하는 위치 정보에 따라 출력 데이터를 변경하는 디스플레이 제어부를 포함한다.
상기 포인팅 디바이스를 90 도 회전하거나 뒤집은 상태에서 포인팅 신호를 전송하는 경우의 오동작 문제와 노이즈 광원이 존재하는 경우의 오동작 문제를 방지할 수 있는 효과가 있다.
포인팅 디바이스, 노이즈 광원, 동기 신호

Description

외부 노이즈에 강인한 포인팅 디바이스 및 이를 이용한 사용자 인터페이스 구현 방법{Pointing device tenacious of outer noise and method for emboding user interface using this}
도 1은 종래 기술에 따른 포인팅 디바이스를 회전한 상태에서의 오동작 문제를 나타내는 도면이다.
도 2는 종래 기술에 따른 노이즈 광원이 존재하는 경우의 오동작 문제를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 포인팅 디바이스의 원리를 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 외부 노이즈에 강인한 포인팅 디바이스와 포인팅 수신 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 광원의 주기를 포인팅 디바이스의 프레임 레이트에 일치시키는 과정을 예시하는 도면이다.
도 6은 상기 도 5의 경우에 발생할 수 있는 문제점을 도시한 도면이다.
도 7은 다수의 광원에 의해 방출되는 신호로부터 동기 신호를 검출하는 과정을 예시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 외부 노이즈에 강인한 포인팅 디바이스 를 이용한 사용자 인터페이스 구현 방법의 전체 흐름을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 포인팅 수신 장치를 이용한 사용자 인터페이스 구현 방법의 전체 흐름을 나타내는 도면이다.
*도면의 주요 부분에 대한 설명*
100: 포인팅 디바이스 110: 신호 수신부
120: 동기 신호 검출부 130: 영상 카메라
140: 광원 위치 정보 검출부 150: 노이즈 제거부
160: 포인팅 위치 연산부 170: 데이터 송신부
200: 포인팅 수신 장치 200a: 광원부
200b: 디스플레이 장치 205: 점멸 제어부
210: 광원 출력부 250: 디스플레이 제어부
260: 포인팅 위치 연산부 270: 데이터 수신부
본 발명은 포인팅 디바이스를 이용한 사용자 인터페이스 구현 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 동기 신호를 이용하여 노이즈 광원과 비노이즈 광원을 구별함으로써 노이즈 광원을 제거할 수 있는, 외부 노이즈에 강인한 포인팅 디바이스 및 이를 이용한 사용자 인터페이스 구현 방법에 관한 것이다.
디지털 TV 방송의 도입에 따라 리모트 컨트롤러와 같은 원격 제어 장치를 통 해 메뉴를 선택하는 경우가 많아졌다. 이에 따라 리모트 컨트롤러와 연동할 수 있는 그래픽 사용자 인터페이스(Graphic User Interface)에 대한 요구가 증대되고 있으며, 또한 DCM(Digital Content Management)을 구현하기 위해 다양한 형태의 사용자 인터페이스가 제안되고 있다. 기존의 리모트 컨트롤러는 사용자가 현재 무엇을 선택하고 있는지를 표시하며, 상하좌우 방향키를 통해 메뉴를 선택하거나 기능을 제어하는 방식을 채택하고 있다. 그러나, 이러한 방향키를 이용한 제어 방식은 디지털 TV에 나타나는 다양한 기능들을 신속하게 실행시키는데에 한계가 있다. 또한, 디지털 TV와 웹 기능이 연동되는 경우에서는 리모트 컨트롤러의 방향키만으로는 웹 기능을 자유롭게 제어하기 어렵다. 따라서, 리모트 컨트롤러의 한계를 극복하기 위해 디스플레이 장치의 출력 화면의 지점을 직접 포인팅(Pointing)함으로써 출력 화면 내의 커서의 위치를 결정하는 포인팅 디바이스(Pointing Device)를 이용한 사용자 인터페이스 기술에 대한 연구가 진행 중이다.
상기 포인팅 디바이스를 이용한 인터페이스 기술은, DTV와 같은 디스플레이 장치의 화면 영역을 추출하여 상기 포인팅 디바이스가 가리키고 있는 포인팅 지점의 화면 내 좌표를 산출하는 방식으로 화면 내의 커서를 제어하는 기술로서, 디스플레이 장치의 화면 영역을 직접 포인팅함으로써 화면 영역 인식을 통한 절대 위치를 지정하는 방식의 기술이다. 상기 포인팅 디바이스를 이용한 인터페이스 기술을 구현하기 위해서는 포인팅 디바이스(리모트 컨트롤러, 포인터 등)와 사용자 인터페이스를 제공하는 디스플레이 장치 간에 포인팅 위치를 연산하는 과정이 요구되는데, 상기 포인팅 디바이스가 뒤집혀 진 상태에서 주파수 신호를 전송하거나, 상기 디스플레이 장치 외부의 광원이 존재하여 노이즈가 발생할 경우에는, 상기 포인팅 디바이스가 실제 포인팅하는 위치를 연산할 수 없게 되어 오동작하는 문제가 발생하게 된다. 이러한 오동작의 문제에 대해서는 도 1과 도 2를 참조하여 설명한다.
상기 도 1은 포인팅 디바이스를 회전한 상태에서의 오동작 문제를 나타내는 도면이다. 상기 도 1의 왼쪽 그림은 실제 디스플레이 장치의 화면에 배치된 광원의 배열 순서를 도시하고 있으며, 오른쪽 그림은 상기 포인팅 디바이스 내부에 존재하는 카메라에 잡힌 디스플레이 장치 화면의 영상을 도시하고 있다. 카메라에 잡힌 화면에서 보여지듯이, 광원 1, 2, 3, 4는 각각 광원 3, 1, 4, 2로 잘못 인식되므로 포인팅 디바이스에서 산출되는 좌표값은 90 도 회전한 값이 된다. 즉, 포인팅하는 지점을 위로 이동시키면 실제 커서는 화면 내에서 오른쪽으로 이동하게 되며, 상기 포인팅 디바이스를 뒤집거나 반대 방향으로 90 도 회전시킬 경우에도 같은 원리로 오동작이 발생한다는 문제가 있다.
상기 도 2는 노이즈 광원이 존재하는 경우의 오동작 문제를 나타내는 도면이다. 상기 도 2의 왼쪽 그림은 실제 디스플레이 장치의 화면과 상기 화면에 배치된 광원을 도시하고 있으며, 오른쪽 그림은 상기 포인팅 디바이스 내부의 카메라에 잡힌 영상을 도시하고 있다. 상기 오른쪽 그림에서 보여지듯이, 상기 포인팅 디바이스가 인식하는 광원 중에 어느 것이 노이즈 광원인지를 인식할 수 없기 때문에, 상기 포인팅 디바이스가 실제로 포인팅하는 위치의 좌표를 산출할 수 없는 오동작이 발생한다는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 상기 포인팅 디바이스를 90 도 회전하거나 뒤집은 상태에서 포인팅 신호를 전송하는 경우의 오동작 문제를 방지할 수 있는, 외부 노이즈에 강인한 포인팅 디바이스 및 이를 이용한 사용자 인터페이스 구현 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 노이즈 광원이 존재하는 경우의 오동작 문제를 방지할 수 있는, 외부 노이즈에 강인한 포인팅 디바이스 및 이를 이용한 사용자 인터페이스 구현 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 외부 노이즈에 강인한 포인팅 디바이스는, 소정 주기로 순차적으로 점멸하는 다수의 광원에 의해 방출되는 신호로부터 동기 신호를 검출하는 동기 신호 검출부; 상기 동기 신호의 주기에 맞추어 영상 카메라를 구동하여 상기 광원의 위치 정보를 검출하는 광원 위치 정보 검출부; 상기 위치 정보를 이용하여 상기 광원 중 노이즈 광원을 제거하는 노이즈 제거부; 및 상기 노이즈 광원이 제거된 비노이즈 광원의 위치 정보를 이용하여 포인팅하는 위치를 연산하는 포인팅 위치 연산부를 포함한다.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 외부 노이즈에 강인한 포인팅 수신 장치는, 소정 주기로 순차적으로 점멸하는 다수의 광원을 이용하여 포인팅 디바이스로 신호를 출력하는 광원 출력부; 상기 포인팅 디바이스가 수신하는 상기 신호의 위치 정보 및 상기 포인팅 디바이스가 포인팅하는 위치 정보를 상기 포인팅 디바이스로부터 수신하는 데이터 수신부; 및 상기 포인팅하는 위치 정보에 따라 출력 데이터를 변경하는 디스플레이 제어부를 포함한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 외부 노이즈에 강인한 사용자 인터페이스 구현 방법은, (a) 소정 주기로 순차적으로 점멸하는 다수의 광원에 의해 방출되는 신호로부터 동기 신호를 검출하는 단계; (b) 상기 동기 신호의 주기에 맞추어 영상 카메라를 구동하여 상기 광원의 위치 정보를 검출하는 단계; (c) 상기 위치 정보를 이용하여 상기 광원 중 노이즈 광원을 제거하는 단계; 및 (d) 상기 노이즈 광원이 제거된 비노이즈 광원의 위치 정보를 이용하여 포인팅하는 위치를 연산하는 단계를 포함한다.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 외부 노이즈에 강인한 사용자 인터페이스 구현 방법은, (a) 소정 주기로 순차적으로 점멸하는 다수의 광원을 이용하여 포인팅 디바이스로 신호를 출력하는 단계; (b) 상기 포인팅 디바이스가 수신하는 상기 신호의 위치 정보 및 상기 포인팅 디바이스가 포인팅하는 위치 정보를 상기 포인팅 디바이스로부터 수신하는 단계; 및 (c) 상기 포인팅하는 위치 정보에 따라 출력 데이터를 변경하는 단계를 포함한다.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 외부 노이즈에 강인한 포인팅 시스템은, 다수의 광원에 의해 방출되는 신호로부터 동기 신호를 검출하는 동기 신호 검출부; 상기 동기 신호의 주기에 맞추어 영상 카메라를 구동하여 상기 광원의 위치 정보를 검출하는 광원 위치 정보 검출부; 상기 위치 정보를 이용하여 상기 광원 중 노이즈 광원을 제거하는 노이즈 제거부; 상기 노이즈 광원이 제거된 비노이즈 광원의 위치 정보를 이용하여 포인팅하는 위치를 연산하는 포인팅 위치 연산부; 상기 다수의 광원을 이용하여 포인팅 디바이스로 신호를 출력하는 광원 출력부; 및 상기 포인팅 디바이스가 포인팅하는 위치 정보에 따라 출력 데이터를 변경하는 디스플레이 제어부를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들에 의하여 미리 정의된, 외부 노이즈에 강인한 포인팅 디바이스 및 이를 이용한 사용자 인터페이스 구현 방법을 설명하기 위한 블럭도 또는 흐름도들을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 포인팅 디바이스의 원리를 예시한 도면이다. 상기 도 1의 11, 12, 13, 14는 광원으로 적외선, 가시 광선 등의 신호를 방출하는 장치이다. 디스플레이 장치의 외곽에 장착된 광원들(11, 12, 13, 14)에서 방출된 신호를 수신한 센서(300)는 각 광원들의 센서내 위치(1, 2, 3, 4)를 알 수 있다. 이 때, 광원(11, 12, 13, 14)과 다른 빛(조명, 형광등, TV의 불빛, 다른 신호 등)간의 간섭을 막기 위해서 각 광원은 미리 약속된 방식의 신호를 송출한다. 예를 들어, 광원(11)은 A라는 방식으로 신호를 송출하고, 광원(12)은 B라는 방식, 광원(13)은 C라는 방식, 광원(14)은 D라는 방식으로 신호를 송출하고, 이러한 신호의 송출 방식이 센서(300)와 미리 약속되어 있다면, 센서(300)는 수신한 신호가 어느 광원에서 방출한 신호인지 판단할 수 있다. 상기 신호를 약속하기 위해서는 미리 센서(300)에 저장시킬 수도 있고, 소정의 메커니즘에 따라 센서(300)와 디스플 레이 장치가 신호를 약속하기 위한 데이터를 교환할 수 있다.
센서(300)가 지시하는 지점, 즉 센서(300)가 가리키는(포인팅하는) 위치(15)는 센서(300)의 중앙(5)이 된다. 센서(300)의 중앙(5)은 소정의 신호 없이도 자체적으로 계산할 수 있다. 그 결과, 광원(11, 12, 13, 14)을 센싱한 위치(1, 2, 3, 4)를 광원(11, 12, 13, 14)의 위치로 변환하는 행렬 H를 계산할 경우, 행렬 H를 센서(300)의 중앙(5)에 적용시켜 센서(300)가 포인팅하는 위치(15)를 계산할 수 있는 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 외부 노이즈에 강인한 포인팅 디바이스(100)와 포인팅 수신 장치(200)의 구성을 나타내는 도면이다. 상기 도 4를 참조하여 포인팅 디바이스(100)의 구성을 살펴 보면, 신호 수신부(110), 동기 신호 검출부(120), 영상 카메라(130), 광원 위치 정보 검출부(140), 노이즈 제거부(150), 포인팅 위치 연산부(160), 및 데이터 송신부(170)를 포함한다.
신호 수신부(110)는 다수의 광원에 의해 방출되는 신호를 수신하여 후술할 동기 신호 검출부(120)로 전송한다. 여기서, 상기 다수의 광원은 디스플레이 장치 화면의 테두리에 배치되는 것이 일반적이며, 상기 광원의 개수도 상기 디스플레이 장치 화면의 테두리에 4 개를 배치하는 것이 일반적이나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 디스플레이 장치 화면 내부에 배치될 수도 있으며, 상기 광원의 개수도 반드시 4 개로 한정되는 것도 아니다.
그리고, 상기 도 4 이하에서 사용되는 광원이라는 의미는 상기 디스플레이 장치에 배치된 정상적인 광원인 비노이즈 광원을 주로 의미하지만, 그뿐만 아니라 외부의 조명, 형광등, TV의 불빛, 상기 비노이즈 광원이 반사된 빛 등의 노이즈 광원도 포함하는 의미로 사용되고 있다. 그리고, 상기 비노이즈 광원은 LED(Light Emitting Diode)를 사용하는 것이 바람직하다.
동기 신호 검출부(120)는 소정 주기를 가지고 순차적으로 점멸하는 다수의 광원에 의해 방출되는 신호를 신호 수신부(110)로부터 전달받아 상기 신호로부터 상기 다수의 광원의 동기 신호를 검출해 낸다. 상기 동기 신호를 검출하는 실시예에 대해서는 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명하기로 한다.
상기 도 5는 광원의 주기를 포인팅 디바이스의 프레임 레이트(Frame Rate)에 일치시키는 과정을 예시하는 도면이다. 상기 도 5의 왼쪽 그림은 디스플레이 장치의 화면에 배치된 광원의 배열 순서를 도시하고 있는바, 상기 광원은 LED를 사용하고 광원의 개수는 4 개인 경우를 예로 들고 있다. 상기 도 5의 오른쪽 그림에서는 상기 디스플레이 장치 화면의 프레임을 총 5 프레임으로 구분하고 각 프레임이 바뀔 때마다 LED 가 순차적으로 점멸하는 것을 보이고 있다. 여기서, 상기 프레임의 수는 상기 LED의 개수보다 1이 많도록 설정해야 하므로, 만약 상기 LED를 6개로 배치한다면 상기 디스플레이 장치 화면의 프레임은 총 7 프레임이 될 것이다. 따라서, 본 발명에서는 LED의 개수와 프레임의 수에 제한되지 않으며, 다만 하나의 실시예로서 언급될 뿐이다.
1 프레임에서는 4 개의 LED 모두가 온(On) 상태이며, 2 프레임에서는 LED 1이 오프(Off)되고 나머지 LED 2, 3, 4는 온(On) 상태이며, 3 프레임에서는 LED 2가 오프(Off)되고 나머지 LED 1, 3, 4는 온(On) 상태이며, 4 프레임에서는 LED 3이 오 프(Off)되고 나머지 LED 1, 2, 4는 온(On) 상태이며, 5 프레임에서는 LED 4가 오프(Off)되고 나머지 LED 1, 2, 3은 온(On) 상태이며, 상기 5 프레임의 다음에는 다시 모든 LED가 온(On) 상태로 되기 때문에 상기 1 프레임 상태로 돌아가서 다시 반복됨을 알 수 있다. 즉, 상기 다수의 LED는 모두 온(On)인 상태부터 시작하여 하나의 LED마다 순차적으로 점멸하고 점멸시마다 프레임의 상태도 변하기 때문에, 상기 LED의 점멸 주기는 영상 카메라(130)가 디스플레이 장치(200b)의 화면을 스캔하는 속도인 프레임 레이트(Frame Rate)와 일치하도록 동기화된 것이라 할 수 있다.
그러나, 상기 도 5에서처럼 상기 LED의 점멸 주기를 상기 프레임 레이트와 동기화를 시킨다고 할지라도, 영상 카메라(130)의 영상 스캔 도중에 상기 LED가 점멸을 하는 경우에는 상기 LED의 위치를 검출해 낼 수 없다는 문제가 존재하는바, 이 문제를 나타낸 것이 도 6에 도시되어 있다. 상기 도 6은 상기 도 5의 경우에 발생할 수 있는 문제점을 도시한 도면이다.
상기 도 6에서 알 수 있듯이, LED 2가 오프되어 있는 3 프레임 상태(61)에서 영상 카메라(130)의 스캔(scan)이 시작되었지만, 스캔 도중에 LED 2는 온되고 LED 3이 새롭게 오프되는 4 프레임 상태(62)로 변한 경우에는, 오른쪽 그림처럼 최종 이미지(63)가 나타나게 된다. 즉, LED 2와 LED 3 모두가 오프된 상태의 이미지가 스캔되어 출력될 수 있기에, 원래 의도하지 않은 결과가 생성되는 것이다.
따라서, 이러한 것을 극복하기 위해 추가적인 동기화 과정이 요구되는데, 이는 도 7을 참조하여 설명하기로 한다. 도 7은 다수의 광원에 의해 방출되는 신호로부터 동기 신호를 검출하는 과정을 예시한 도면이다.
상기 도 7을 참조하면, 상기 LED 1, 2, 3, 4가 각 프레임마다 한번씩 순차적으로 오프되면서 고주파 신호를 방출하고 있는 상태에서, 동기 신호 검출부(120)는 상기 LED 1, 2, 3, 4에 의해 방출되는 고주파 신호의 상승 에지(rising edge)와 하강 에지(falling edge)를 각각 검출하고, 검출된 상승 에지와 하강 에지의 시간 간격을 산출하여 동기 신호인지 아닌지를 판단할 수 있으며, 동기 신호임을 확인한 직후 영상 카메라(130)를 구동하기 시작하여 다음 번의 상승 에지가 시작되기 직전에 영상의 스캔이 완료된다.
상기 도 7의 아래 그림에서는 동기 신호 검출부(120)에 의해서 검출된 상기 동기 신호의 파형을 도시하고 있으며, 일정 주기의 사각 파형이 끝나는 순간에 영상 카메라(130)가 구동되는 것을 표시하고 있다. 여기서, 영상 카메라(130)는 CCD(Charge Coupled Devices) 센서나 CMOS(complementary metal oxide semiconductor field effect transistor) 센서 중 하나를 포함할 수 있는데, 상기 CCD 센서의 경우는 각 픽셀에 대한 광량(빛의 양)의 최대값을 감지하는 방식이다.
한편, 광원 위치 정보 검출부(140)는 동기 신호 검출부(120)에 의해 검출된 동기 신호의 하강 에지가 끝나는 시점에 맞추어 영상 카메라(130)를 구동하게 되며, 영상 카메라(130)를 통해 상기 디스플레이 장치에 배치된 상기 LED 광원과 그 외의 노이즈 광원을 포함한 전체 광원의 위치 정보를 검출하게 되는 것이다.
노이즈 제거부(150)는 상기 검출된 광원의 위치 정보를 이용하여 상기 광원 중에서 노이즈 광원과 비노이즈 광원을 구별하여 그 중 상기 노이즈 광원을 제거하게 된다.
노이즈 광원을 제거하는 과정을 간단히 살펴 보기로 한다. 먼저, 노이즈 제거부(150)는 특정 광원의 현재 시점과 이전 과거 시점에서의 위치 정보를 비교하여 상기 광원이 온(On) 상태가 되어 새롭게 추가되었는지 또는 오프(Off) 상태가 되어 사라졌는지 여부를 판단하게 된다. 이로 인해, 어떤 광원이 현재 오프 상태인지를 알 수 있으므로 현재의 프레임 상태가 1 프레임 상태 내지 5 프레임 상태 중 어떤 프레임 상태인지를 파악할 수 있으며, 상기 프레임 상태가 파악되면 비노이즈 광원(본 발명의 실시예에서는 LED 광원)과 노이즈 광원을 구별할 수 있으므로 상기 노이즈 광원은 노이즈 제거부(150)에 의해 제거되는 것이다.
포인팅 위치 연산부(160)는 상기 노이즈 광원이 제거되고 남은 비노이즈 광원(본 발명의 실시예에서는 LED 광원)의 위치 정보를 이용하여 포인팅 디바이스(100)가 포인팅하는 위치를 연산하게 되는데, 노이즈 제거부(150)가 비노이즈 광원을 모두 인덱싱한 경우와 그렇지 못한 경우로 나누어서 구체적으로 살펴보기로 한다.
먼저, 노이즈 제거부(150)가 상기 비노이즈 광원을 모두 인덱싱하지 못한 경우에는, 포인팅 위치 연산부(160)는 인덱싱하지 못한 비노이즈 광원을 상기 인덱싱한 비노이즈 광원의 위치 정보를 참조하여 상기 인덱싱한 비노이즈 광원의 위치와 가장 근접한 곳에 존재하는 비노이즈 광원에 임시로 인덱싱(Indexing)을 하게 된다. 그러나, 노이즈 제거부(150)가 상기 비노이즈 광원을 모두 인덱싱하였고 현재의 프레임이 1 프레임(모든 LED 광원이 온 상태인 프레임) 단계가 아닌 경우에는, 오프(Off) 상태에 있는 하나의 비노이즈 광원의 위치를 파악해야 하는데, 상기 비 노이즈 광원이 온(On) 상태에 있었던 이전 시점에서의 위치 정보를 참조하여 상기 오프 상태에 있는 비노이즈 광원의 위치를 보정하게 된다. 따라서, 포인팅 위치 연산부(160)는 상기와 같이 인덱싱을 한 결과에 대한 정보와 위치 보정을 한 비노이즈 광원의 위치 정보를 가지고 포인팅 디바이스(100)가 포인팅하는 위치를 연산하게 되는 것이다.
데이터 송신부(170)는 포인팅하는 위치에 대한 정보를 디스플레이 장치(200b)의 데이터 수신부(270)에 송신한다. 디스플레이 장치(200b)는 수신한 정보에 따라 포인팅 동작을 디스플레이하거나 디스플레이 장치(200b)내에서 이미 약속되어 있는 포인팅 동작에 대응되는 작업을 수행할 수 있다.
데이터 송신부(170)와 디스플레이 장치(200b)의 데이터 수신부(270)는 다양한 방식으로 통신할 수 있는바, 기존의 적외선 통신, RF 통신, 유선 통신 등 다양한 통신 매체를 통하여 구현하는 것이 가능하다. 따라서, 상기 통신 방식은 상기 포인팅 디바이스(100)와 디스플레이 장치(200b) 간에 광원 신호를 송수신하는 특정의 방식에 국한되지 않는다.
또한, 입력부(미도시)가 상기 포인팅 디바이스(100)에 존재할 수 있는데, 입력부(미도시)는 포인팅 디바이스(100)에서 버튼이나 터치 패널 등으로 구현된다. 포인팅 디바이스(100)를 이용하여 특정 위치를 포인팅하면서 입력부(미도시)의 버튼을 누르게 되면, 포인팅되는 지점에 디스플레이된 메뉴를 실행하거나 특정 기능을 수행할 수 있다. 이 외에도 입력부(미도시)는 자동화된 프로그램이나 하드웨어에 의해서도 구동이 가능하다.
이제, 포인팅 디바이스(100)로부터 포인팅 신호를 수신하는 포인팅 수신 장치(200)의 구성을 설명한다. 여기서, 포인팅 수신 장치(200)는 광원의 점멸을 이용하여 신호를 출력하는 광원부(200a)와 포인팅하는 위치 정보에 따라 출력 데이터를 디스플레이하는 디스플레이 장치(200b)를 포괄하는 개념으로 사용되고 있다. 그러나, 포인팅 수신 장치(200)의 개념을 별도로 사용하지 않고 디스플레이 장치(200b)와 광원부(200a)를 독립적으로 분리하여 사용할 수도 있을 것이다. 본 발명의 도 4에서는 편의상 광원부(200a)와 디스플레이 장치(200b)를 포인팅 수신 장치(200)의 개념으로 포함하여 설명하고 있다.
상기 도 4를 다시 참조하면, 상기 포인팅 수신 장치(200)의 광원부(200a)는 점멸 제어부(205) 및 광원 출력부(210)를 포함하며, 상기 포인팅 수신 장치(200)의 디스플레이 장치(200b)는 디스플레이 제어부(250), 포인팅 위치 연산부(260), 및 데이터 수신부(270)를 포함한다.
광원 출력부(210)는 소정 주기를 가지고 순차적으로 점멸하는 다수의 광원을 이용하여 포인팅 디바이스(100)의 신호 수신부(110)로 신호를 출력하며, 점멸 제어부(205)는 상기 광원의 점멸을 제어한다.
데이터 수신부(270)는 포인팅 디바이스(100)가 수신하는 상기 신호의 위치 정보 및 포인팅 디바이스(100)가 포인팅하는 위치 정보를 상기 포인팅 디바이스(100)의 데이터 송신부(170)로부터 수신하게 된다. 데이터 송신부(170)와 데이터 수신부(270)는 전술한 바와 같이 다양한 방식으로 통신할 수 있는바, 기존의 적외선 통신, RF 통신, 유선 통신 등 다양한 통신 매체를 통하여 구현하는 것이 가능하 다.
포인팅 위치 연산부(260)는 상기 광원 중 노이즈 광원이 제거된 후의 광원인 비노이즈 광원의 위치 정보를 이용하여 포인팅하는 위치를 연산하는데, 포인팅 디바이스(100)에 포함될 수도 있으며, 지금과 같이 디스플레이 장치(200b)에 포함될 수도 있다.
디스플레이 제어부(250)는 상기 포인팅하는 위치 정보에 따라 출력 데이터를 변경한다. 현재 디스플레이된 화면 또는 메뉴에 따라 포인팅되는 지점에 디스플레이된 메뉴를 실행시키거나, 특정 메뉴가 선택되었음을 알리도록 화면 정보 또는 메뉴 정보 등을 제어한다. 또한 포인팅되는 지점을 표시할 수 있으며, 포인팅되는 지점에 화살표를 표시하면, 사용자는 어느 지점을 포인팅하는지 쉽게 알 수 있을 것이다.
그리고, 포인팅 수신 장치(200)에서도 상기 다수의 광원은 모두 온(On)인 상태부터 시작하여 하나의 광원마다 순차적으로 점멸하는 주기를 가진 광원이다. 상기 주기는, 상기 영상 카메라(130)가 디스플레이 장치(200b)의 화면을 스캔하는 속도인 프레임 레이트(Frame Rate)와 일치하게 할 수 있다.
한편, 상기와 같은 본 발명의 도 4에 도시되는 구성 요소로서, '~부'라는 용어는 소프트웨어, FPGA(Field Programmable Gate Array) 또는 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC)와 같은 하드웨어 구성 요소를 의미하며, 어떤 기능들을 수행한다. 그렇지만, 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. 상기 구성 요소는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 상기 구성 요소는 소프트웨어 구성 요소들, 객체지향 소프트웨어 구성 요소들, 클래스 구성 요소들 및 태스크 구성 요소들과 같은 구성 요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 상기 구성 요소가 제공하는 기능은 더 작은 수의 구성 요소들로 결합되거나 추가적인 구성 요소들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 구성 요소들은 디바이스 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
이제, 본 발명의 실시예가 수행되는 시간적 단계의 전체적 흐름을 도 8 및 도 9를 참조하여 설명하기로 한다. 상기 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 외부 노이즈에 강인한 포인팅 디바이스를 이용한 사용자 인터페이스 구현 방법의 전체 흐름을 나타내는 도면이고, 상기 도 9는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 포인팅 수신 장치를 이용한 사용자 인터페이스 구현 방법의 전체 흐름을 나타내는 도면이다.
먼저, 상기 도 8을 참조하여, 포인팅 디바이스(100)를 이용한 인터페이스 구현 방법을 설명한다. 동기 신호 검출부(120)는 소정 주기로 순차적으로 점멸하는 다수의 광원에 의해 방출되는 신호로부터 동기 신호를 검출한다(S110). 여기서, 상기 S110 단계에서, 상기 다수의 광원에 의해 방출되는 신호의 상승 에지와 하강 에지의 시간 간격을 산출함으로써 상기 신호가 동기 신호임을 확인하게 된다는 것 은 전술한 바 있다.
광원 위치 정보 검출부(140)는 상기 동기 신호의 주기에 맞추어 영상 카메라(130)를 구동하여 상기 광원의 위치 정보를 검출하게 되며(S120), 노이즈 제거부(150)는 상기 위치 정보를 이용하여 상기 광원을 노이즈 광원과 비노이즈 광원으로 인덱싱을 함으로써 상기 노이즈 광원을 제거한다(S130). 특히, 현재 시점과 과거 시점에서의 광원의 위치 정보를 비교하여 상기 광원의 추가 또는 사라짐 여부를 판단하여 상기 노이즈 광원과 상기 비노이즈 광원을 인덱싱하게 되는 것이다.
그리고, 포인팅 위치 연산부(160)는 상기 노이즈 광원이 제거된 비노이즈 광원의 위치 정보를 이용하여 포인팅 디바이스(100)가 포인팅하는 위치를 연산하게 된다(S140). 여기서, 상기 S130 단계에서 상기 비노이즈 광원을 모두 인덱싱하지 못한 경우에는, 상기 인덱싱하지 못한 비노이즈 광원을 상기 인덱싱한 비노이즈 광원의 위치 정보를 참조하여 임시로 인덱싱하게 되며, 상기 S130 단계에서 상기 비노이즈 광원을 모두 인덱싱한 경우에는, 오프(Off)인 상태의 비노이즈 광원에 대해서는 온(On) 상태에 있었던 이전 시점에서의 위치 정보를 참조함으로써 상기 포인팅하는 위치를 연산하게 된다.
상기 도 9를 참조하여 포인팅 수신 장치(200)를 이용한 인터페이스 구현 방법을 설명한다.
먼저, 광원 출력부(210)는 점멸 제어부(205)의 제어를 받아 소정 주기를 가지고 순차적으로 점멸하는 다수의 광원을 이용하여 포인팅 디바이스(100)의 신호 수신부(110)로 신호를 출력한다(S210).
그리고, 상기 포인팅 디바이스(100)가 수신하는 상기 신호의 위치 정보 및 상기 포인팅 디바이스(100)가 포인팅하는 위치 정보를 데이터 수신부(270)가 상기 포인팅 디바이스(100)로부터 수신하게 된다(S220).
마지막으로, 디스플레이 제어부(250)가 포인팅 디바이스(100)에 의해 포인팅되는 위치 정보에 따라 출력 데이터를 변경하게 되며(S230), 그 결과를 모니터나 TV 등의 디스플레이 장치가 출력하게 되는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 외부 노이즈에 강인한 사용자 인터페이스 구현 장치의 권리 범위는 상기와 같은 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 프로그램 코드를 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에도 미침은 당업자에게 자명하다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 포인팅 디바이스를 90 도 회전하거나 뒤집 은 상태에서 포인팅 신호를 전송하는 경우의 오동작 문제를 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 노이즈 광원이 존재하는 경우의 오동작 문제를 방지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

Claims (24)

  1. 소정 주기로 순차적으로 점멸하는 다수의 광원에 의해 방출되는 신호로부터 동기 신호를 검출하는 동기 신호 검출부;
    상기 동기 신호의 주기에 맞추어 영상 카메라를 구동하여 상기 광원의 위치 정보를 검출하는 광원 위치 정보 검출부; 및
    상기 위치 정보를 이용하여 상기 광원 중 노이즈 광원을 제거하는 노이즈 제거부를 포함하는, 외부 노이즈에 강인한 포인팅 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 광원에 의해 방출되는 신호를 수신하여 상기 동기 신호 검출부로 전송하는 신호 수신부를 더 포함하는, 외부 노이즈에 강인한 포인팅 디바이스.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 광원은,
    디스플레이 장치의 화면 주변에 배치되는 복수의 LED(Light Emitting Diode)를 포함하는, 외부 노이즈에 강인한 포인팅 디바이스.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 광원은,
    모두 온(On)인 상태부터 시작하여 하나의 광원마다 순차적으로 점멸하며, 상기 소정 주기는, 상기 영상 카메라가 디스플레이 장치의 화면을 스캔하는 속도인 프레임 레이트(Frame Rate)와 일치하는, 외부 노이즈에 강인한 포인팅 디바이스.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 동기 신호 검출부는,
    상기 다수의 광원에 의해 방출되는 신호의 상승 에지와 하강 에지의 시간 간격을 산출함으로써 상기 동기 신호를 검출하는, 외부 노이즈에 강인한 포인팅 디바이스.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상 카메라는,
    CCD 센서 또는 CMOS 센서를 포함하는, 외부 노이즈에 강인한 포인팅 디바이스.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 노이즈 제거부는,
    현재 시점과 과거 시점에서의 상기 위치 정보를 비교하여 상기 광원의 추가 또는 사라짐 여부를 판단하여 상기 노이즈 광원과 상기 비노이즈 광원을 인덱싱함으로써 상기 노이즈 광원을 제거하는, 외부 노이즈에 강인한 포인팅 디바이스.
  8. 제 7 항에 있어서,
    디스플레이 장치의 화면상에 제어하고자 하는 부분을 소정 무선 신호로 포인팅하는 위치를, 상기 노이즈 광원이 제거된 비노이즈 광원을 센싱하여 획득한 위치 정보를 이용하여 연산하는 포인팅 위치 연산부를 더 포함하며,
    상기 포인팅 위치 연산부는,
    상기 노이즈 제거부가 상기 비노이즈 광원을 모두 인덱싱하지 못한 경우에는, 인덱싱하지 못한 비노이즈 광원을 상기 인덱싱한 비노이즈 광원의 위치 정보를 참조하여 임시로 인덱싱함으로써 상기 포인팅하는 위치를 연산하며, 상기 노이즈 제거부가 상기 비노이즈 광원을 모두 인덱싱한 경우에는, 오프(Off)인 상태의 비노이즈 광원은 온(On) 상태에 있었던 이전 시점에서의 위치 정보를 참조함으로써 상기 포인팅하는 위치를 연산하는, 외부 노이즈에 강인한 포인팅 디바이스.
  9. 소정 주기로 순차적으로 점멸하는 다수의 광원을 이용하여 포인팅 디바이스로 신호를 출력하는 광원 출력부;
    상기 포인팅 디바이스가 수신하는 상기 신호의 위치 정보 및 상기 포인팅 디바이스가 포인팅하는 위치 정보를 상기 포인팅 디바이스로부터 수신하는 데이터 수신부; 및
    상기 포인팅하는 위치 정보에 따라 출력 데이터를 변경하는 디스플레이 제어 부를 포함하는, 외부 노이즈에 강인한 포인팅 수신 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 광원의 점멸을 제어하는 점멸 제어부; 및
    상기 광원 중 노이즈 광원이 제거된 비노이즈 광원의 위치 정보를 이용하여 상기 포인팅 디바이스가 포인팅하는 위치를 연산하는 포인팅 위치 연산부를 더 포함하는, 외부 노이즈에 강인한 포인팅 수신 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 다수의 광원은,
    모두 온(On)인 상태부터 시작하여 하나의 광원마다 순차적으로 점멸하며, 상기 소정 주기는, 상기 영상 카메라가 디스플레이 장치의 화면을 스캔하는 속도인 프레임 레이트(Frame Rate)와 일치하는, 외부 노이즈에 강인한 포인팅 수신 장치.
  12. (a) 소정 주기로 순차적으로 점멸하는 다수의 광원에 의해 방출되는 신호로부터 동기 신호를 검출하는 단계;
    (b) 상기 동기 신호의 주기에 맞추어 영상 카메라를 구동하여 상기 광원의 위치 정보를 검출하는 단계; 및
    (c) 상기 위치 정보를 이용하여 상기 광원 중 노이즈 광원을 제거하는 단계를 포함하는, 외부 노이즈에 강인한 사용자 인터페이스 구현 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    (e) 상기 다수의 광원에 의해 방출되는 신호를 수신함으로써 상기 (a) 단계를 수행하는 단계를 더 포함하는, 외부 노이즈에 강인한 사용자 인터페이스 구현 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 다수의 광원은,
    디스플레이 장치의 화면 주변에 배치되는 복수의 LED(Light Emitting Diode)를 포함하는, 외부 노이즈에 강인한 사용자 인터페이스 구현 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 다수의 광원은,
    모두 온(On)인 상태부터 시작하여 하나의 광원마다 순차적으로 점멸하며, 상기 소정 주기는, 상기 영상 카메라가 디스플레이 장치의 화면을 스캔하는 속도인 프레임 레이트(Frame Rate)와 일치하는, 외부 노이즈에 강인한 사용자 인터페이스 구현 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 (a) 단계는,
    상기 다수의 광원에 의해 방출되는 신호의 상승 에지와 하강 에지의 시간 간격을 산출함으로써 상기 동기 신호를 검출하는 단계를 포함하는, 외부 노이즈에 강인한 사용자 인터페이스 구현 방법.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 영상 카메라는,
    CCD 센서 또는 CMOS 센서를 포함하는, 외부 노이즈에 강인한 사용자 인터페이스 구현 방법.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    현재 시점과 과거 시점에서의 상기 위치 정보를 비교하여 상기 광원의 추가 또는 사라짐 여부를 판단하여 상기 노이즈 광원과 상기 비노이즈 광원을 인덱싱함으로써 상기 노이즈 광원을 제거하는 단계를 포함하는, 외부 노이즈에 강인한 사용자 인터페이스 구현 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    (d) 디스플레이 장치의 화면상에 제어하고자 하는 부분을 소정 무선 신호로 포인팅하는 위치를, 상기 노이즈 광원이 제거된 비노이즈 광원을 센싱하여 획득한 위치 정보를 이용하여 연산하는 단계를 더 포함하며,
    상기 (d) 단계는,
    (d1) 상기 (c) 단계에서 상기 비노이즈 광원을 모두 인덱싱하지 못한 경우에는, 상기 인덱싱하지 못한 비노이즈 광원을 상기 인덱싱한 비노이즈 광원의 위치 정보를 참조하여 임시로 인덱싱함으로써 상기 포인팅하는 위치를 연산하는 단계; 및
    (d2) 상기 (c) 단계에서 상기 비노이즈 광원을 모두 인덱싱한 경우에는, 오프(Off)인 상태의 비노이즈 광원은 온(On) 상태에 있었던 이전 시점에서의 위치 정보를 참조함으로써 상기 포인팅하는 위치를 연산하는 단계를 포함하는, 외부 노이즈에 강인한 사용자 인터페이스 구현 방법.
  20. (a) 소정 주기로 순차적으로 점멸하는 다수의 광원을 이용하여 포인팅 디바이스로 신호를 출력하는 단계;
    (b) 상기 포인팅 디바이스가 수신하는 상기 신호의 위치 정보 및 상기 포인팅 디바이스가 포인팅하는 위치 정보를 상기 포인팅 디바이스로부터 수신하는 단계; 및
    (c) 상기 포인팅하는 위치 정보에 따라 출력 데이터를 변경하는 단계를 포함하는, 외부 노이즈에 강인한 사용자 인터페이스 구현 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    (d) 상기 광원의 점멸을 제어하는 단계; 및
    (e) 상기 광원 중 노이즈 광원이 제거된 비노이즈 광원의 위치 정보를 이용하여 상기 포인팅 디바이스가 포인팅하는 위치를 연산하는 단계를 더 포함하는, 외부 노이즈에 강인한 사용자 인터페이스 구현 방법.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 다수의 광원은,
    모두 온(On)인 상태부터 시작하여 하나의 광원마다 순차적으로 점멸하며, 상기 소정 주기는, 상기 영상 카메라가 디스플레이 장치의 화면을 스캔하는 속도인 프레임 레이트(Frame Rate)와 일치하는, 외부 노이즈에 강인한 사용자 인터페이스 구현 방법.
  23. 제 12 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 프로그램 코드를 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
  24. 다수의 광원에 의해 방출되는 신호로부터 동기 신호를 검출하는 동기 신호 검출부;
    상기 동기 신호의 주기에 맞추어 영상 카메라를 구동하여 상기 광원의 위치 정보를 검출하는 광원 위치 정보 검출부;
    상기 위치 정보를 이용하여 상기 광원 중 노이즈 광원을 제거하는 노이즈 제거부;
    디스플레이 장치의 화면상에 제어하고자 하는 부분을 소정 무선 신호로 포인팅하는 위치를, 상기 노이즈 광원이 제거된 비노이즈 광원을 센싱하여 획득한 위치 정보를 이용하여 연산하는 포인팅 위치 연산부;
    상기 다수의 광원을 이용하여 포인팅 디바이스로 신호를 출력하는 광원 출력부; 및
    상기 포인팅 디바이스가 포인팅하는 위치 정보에 따라 출력 데이터를 변경하는 디스플레이 제어부를 포함하는, 외부 노이즈에 강인한 포인팅 시스템.
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