KR100850792B1 - Device for generating the signals used for position tracing and the system including the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 위치 추적용 신호 발생 장치 및 이를 이용한 입력 시스템을 개시한다. 본 발명의 위치 추적용 신호 발생 장치는 복수의 초음파신호 발생부가 발생시킨 고주파수의 초음파신호가 중첩되어 증폭되도록 일정한 시간간격으로 초음파신호를 발생시킴으로써 초음파신호의 세기를 증가시켜 도달 거리를 증가시키는 효과가 있다. 또한, 본 발명의 상술한 구성적 특징으로 인해서, 초음파신호의 세기를 증가시키기 위해서 크기가 크며 주파수가 낮은 초음파 센서를 이용함으로써 초래되는 위치 추적용 신호 발생 장치의 두께가 두꺼워지는 종래기술의 문제점을 해결하는 효과가 있다.The present invention discloses a signal generator for tracking position and an input system using the same. The position tracking signal generating apparatus of the present invention has an effect of increasing the reach distance by increasing the intensity of the ultrasonic signal by generating ultrasonic signals at regular time intervals so that the ultrasonic signals of the high frequency generated by the plurality of ultrasonic signal generators overlap and amplify. have. In addition, due to the above-described structural features of the present invention, there is a problem of the prior art that the thickness of the position tracking signal generating device caused by using a large size and low frequency ultrasonic sensor to increase the intensity of the ultrasonic signal is increased. It is effective to solve.

Description

위치 추적용 신호 발생 장치 및 이를 포함하는 입력 시스템{Device for generating the signals used for position tracing and the system including the same}Device for generating position tracking signal and an input system including the same {Device for generating the signals used for position tracing and the system including the same}

도 1 은 종래의 위치 추적용 신호 발생 장치 구성을 도시하는 도면이다.1 is a diagram showing a conventional configuration of a signal generator for tracking position.

도 2 는 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 위치 추적용 신호 발생 장치의 구성을 도시한 도면이다.2 is a diagram illustrating a configuration of a signal generator for tracking position according to a first embodiment of the present invention.

도 3 은 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따라서 도 2 의 가이드부가 도 2 의 본체부에 결합된 경우에 가이드부의 단면을 도시한 도면이다.3 is a cross-sectional view of the guide part when the guide part of FIG. 2 is coupled to the main body part of FIG. 2 according to the first preferred embodiment of the present invention.

도 4 는 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따라서 생성된 초음파신호의 파형과, 각 초음파신호가 중첩되어 증폭되는 과정을 설명하는 도면이다.FIG. 4 is a diagram illustrating a waveform of an ultrasonic signal generated according to a first preferred embodiment of the present invention and a process of overlapping and amplifying each ultrasonic signal.

도 5 는 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 입력 시스템의 전체 구성과 입력 방법을 설명하는 도면이다.5 is a view for explaining the overall configuration and input method of the input system in a first preferred embodiment of the present invention.

도 6 은 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 입력 시스템의 전체 구성과 입력 방법을 설명하는 도면이다.6 is a view for explaining the overall configuration and input method of the input system in a second preferred embodiment of the present invention.

본 발명은 위치 추적용 신호 발생 장치, 및 위치 추적용 신호 발생 장치의 위치를 추적하여 정보를 입력하는 위치 추적 입력 장치를 포함하는 입력 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an input system including a location tracking signal generating device and a location tracking input device for inputting information by tracking a location of the location tracking signal generating device.

위치 추적 입력 장치란, 사용자가 움직이는 위치 추적용 신호 발생 장치의 위치를 인식하여, 신호 발생 장치의 위치 및 궤적에 따른 정보를 입력하는 것으로서, 현재로서는 입력펜으로 구현되는 위치 추적용 신호 발생 장치와 함께 자연 필기 입력 시스템으로서 구현되어 사용되고 있다. 따라서, 이하에서는 설명의 편의를 위하여, 본 발명의 위치 추적용 신호 발생 장치 및 위치 추적 입력 장치가 자연 필기 입력 시스템으로 구현된 예를 중심으로 본 발명의 기술적 사상들을 설명한다.The location tracking input device recognizes a location of a location tracking signal generator that a user moves, and inputs information according to the location and trajectory of the signal generating device. Together, it is implemented and used as a natural handwriting input system. Therefore, hereinafter, for the convenience of description, the technical idea of the present invention will be described with reference to an example in which the location tracking signal generator and the location tracking input device are implemented as a natural handwriting input system.

자연 필기 입력 시스템은 테이블릿 PC 상의 자연 필기 인식 방식과 달리, 입력펜에서 생성되는 기준 신호와 초음파 신호가 자연 필기 입력 장치에 수신되는 시간 차이를 이용하여 거리를 계산함으로써 입력펜의 좌표를 인식하고, 입력펜의 이동 좌표를 연결함으로써 입력펜의 궤적을 인식하여 입력한다. 이 때, 기준 신호로서는 적외선(IR) 또는 무선 주파수 신호(RF) 또는 전자기 유도 신호(EM)를 사용한다.Unlike the natural handwriting recognition method on the tablelet PC, the natural handwriting input system recognizes the coordinates of the input pen by calculating the distance using the time difference between the reference signal generated by the input pen and the ultrasonic signal received by the natural handwriting input device. By connecting the movement coordinates of the input pen, the trajectory of the input pen is recognized and input. At this time, infrared (IR) or radio frequency signal (RF) or electromagnetic induction signal (EM) is used as the reference signal.

종래의 위치 추적용 신호 발생 장치 구성을 도 1 에 도시하였다. 도 1 를 참조하면, 종래의 위치 추적용 신호 발생 장치는 펜타입으로 구현되어 입력펜의 본체부(10)에, 전원을 공급하는 전원부(15), 기준 신호를 발생시키는 기준신호 발생부(13), 및 초음파 신호를 발생시키는 초음파 발생부(17), 기준신호 발생부(13)와 초음파 발생부(17)를 제어하는 제어부(11)를 포함한다. 1 illustrates a conventional configuration of a signal generator for tracking position. Referring to FIG. 1, a conventional position tracking signal generator is implemented in a pen type to supply power to a main body 10 of an input pen, and a reference signal generator 13 to generate a reference signal. And an ultrasonic generator 17 for generating an ultrasonic signal, a reference signal generator 13, and a controller 11 for controlling the ultrasonic generator 17.

아울러, 사용자가 실제로 종이위에 기록할 수 있도록 내부에 잉크를 포함하는 펜심부(19), 또는 단순히 사용자의 필기감을 향상시키기 위하여 본체부의 중심을 관통하는 펜심부(19)를 포함하고, 펜심부(19)는 원통형으로 형성된 초음파 발생부(17)를 관통하며, 외부 하우징부가 초음파 발생부(17) 및 펜심부(19)를 둘러싸며 본체부와 결합된다. 이 때, 초음파 발생부(17)는 피에조 필름으로 형성되는 것이 일반적이다.In addition, the pen core portion 19 including ink therein so that the user can actually write on the paper, or the pen core portion 19 penetrating the center of the main body portion simply to improve the user's writing feeling, 19 penetrates the ultrasonic generator 17 formed in a cylindrical shape, and the outer housing portion surrounds the ultrasonic generator 17 and the pen core portion 19 and is coupled to the main body portion. At this time, the ultrasonic generator 17 is generally formed of a piezo film.

또한, 도 1 에 도시된 바와 같이, 외부 하우징부(20)는 초음파 발생부(17)가 생성한 초음파가 외부로 방출되도록 둘레에 관통부(22)가 형성되어 있다.In addition, as illustrated in FIG. 1, the outer housing part 20 has a penetrating portion 22 formed therein so that ultrasonic waves generated by the ultrasonic generator 17 are emitted to the outside.

한편, 이러한 종래의 위치 추적용 신호 발생 장치의 초음파 발생부(17)에서 생성된 초음파 신호의 도달 거리는 초음파 신호의 출력이 클수록 길어진다. Meanwhile, the reach distance of the ultrasonic signal generated by the ultrasonic generator 17 of the conventional position tracking signal generator is longer as the output of the ultrasonic signal becomes larger.

따라서, 입력 시스템의 초음파 신호를 수신하는 수신부가 위치 추적용 신호 발생 장치와 근거리에 있는 경우에는 위치 추적용 신호 발생 장치에서 발생되는 초음파 신호의 크기가 크게 문제되지 않으나, 초음파 신호를 수신하는 수신부가 위치 추적용 신호 발생 장치로부터 원거리에 배치되어 있는 경우에는, 초음파 신호가 초음파 신호 수신부까지 도달하지 않아 위치 추적용 신호 발생 장치의 위치를 정확하게 추적할 수 없는 문제점이 존재한다.Therefore, when the receiver for receiving the ultrasonic signal of the input system is located near the position tracking signal generator, the magnitude of the ultrasonic signal generated by the position tracking signal generator does not matter, but the receiver for receiving the ultrasonic signal does not matter. In the case of being disposed remotely from the position tracking signal generator, there is a problem in that the ultrasonic signal does not reach the ultrasonic signal receiver so that the position of the position tracking signal generator cannot be accurately tracked.

이러한, 문제를 해결하기 위해서 종래에는 초음파 신호의 출력을 크게하기 위한 방식이 제안되었으나, 초음파 신호의 출력을 크게 하려면 초음파 신호를 발생시키기 위하여 펜심부(19) 둘레를 감싸는 피에조 필름의 길이가 길어지고, 이에 비례하여 입력펜으로서 구현되는 위치 추적용 신호 발생 장치의 두께가 두꺼워져 사 용자들이 사용하기에 부적합한 문제점이 존재한다.In order to solve this problem, conventionally, a method for increasing the output of the ultrasonic signal has been proposed, but in order to increase the output of the ultrasonic signal, the length of the piezo film surrounding the pen core 19 to generate the ultrasonic signal becomes longer. In proportion to this, there is a problem that the thickness of the position tracking signal generating device implemented as an input pen becomes unsuitable for users to use.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 위치 추적용 신호 발생 장치의 두께를 증가시키지 않으면서도, 초음파 신호의 도달 거리를 증가시킬 수 있는 위치 추적용 신호 발생 장치 및 이를 이용하는 입력 시스템을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a location tracking signal generator and an input system using the same that can increase the reach of the ultrasonic signal without increasing the thickness of the location tracking signal generator.

상술한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 위치 추적용 신호 발생 장치는, 소정 거리만큼 이격 배치되어 소정의 제어 신호에 따라서 각각 초음파신호를 발생시키는 복수의 초음파신호 발생부; 복수의 초음파신호 발생부에서 발생된 초음파신호들이 상호 중첩되어 증폭되도록 제어 신호를 생성하여 복수의 초음파신호 발생부로 각각 출력하는 제어부; 및 초음파신호가 방출되도록 방출부가 형성되고, 복수의 초음파신호 발생부를 내부에 수용하면서 초음파신호 발생부가 지지되는 본체부와 결합되는 가이드부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a position tracking signal generator, comprising: a plurality of ultrasonic signal generators disposed to be spaced apart by a predetermined distance to generate ultrasonic signals according to predetermined control signals; A control unit for generating a control signal so that the ultrasonic signals generated by the plurality of ultrasonic signal generators overlap each other and amplified, and outputting the control signals to the plurality of ultrasonic signal generators; And a guide unit configured to emit an ultrasonic signal and to receive a plurality of ultrasonic signal generators therein and to be coupled with a main body unit on which the ultrasonic signal generator is supported.

또한, 상술한 제어부는 중첩된 초음파신호가 방출부를 통해서 방출되도록, 방출부로부터 원거리에 배치된 초음파신호 발생부부터 일정한 시간간격을 두고 제어 신호를 생성하여 출력할 수 있다.In addition, the controller may generate and output a control signal at a predetermined time interval from the ultrasonic signal generator disposed at a distance from the emitter so that the superposed ultrasonic signals are emitted through the emitter.

한편, 상술한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 입력 시스템은, 소정 거리만큼 이격 배치되어 소정의 제어 신호에 따라서 각각 초음파신호를 발생시키는 복수의 초음파신호 발생부와, 초음파신호가 방출되도록 방출부가 형성되고, 복수의 초음파신호 발생부를 내부에 수용하면서 초음파신호 발생부가 지지되는 본체부와 결합되는 가이드부를 포함하는 위치 추적용 신호 발생 장치; 및 위치 추적용 신호 발생 장치와 유선으로 연결되어, 소정의 시간 주기로 복수의 초음파신호 발생부에서 발생된 초음파신호들이 상호 중첩되어 증폭되도록 제어 신호를 생성하여 복수의 초음파신호 발생부로 각각 출력하는 제어장치를 포함한다.On the other hand, the input system of the present invention for achieving the above-described technical problem, a plurality of ultrasonic signal generators are arranged spaced apart by a predetermined distance to generate an ultrasonic signal according to a predetermined control signal, respectively, and the emission unit so that the ultrasonic signal is emitted A signal generator for position tracking including a guide unit coupled to a main body unit on which the ultrasonic signal generator is supported while receiving the plurality of ultrasonic signal generators therein; And a control device connected to a location tracking signal generator in a wired manner, to generate a control signal so that the ultrasonic signals generated by the plurality of ultrasonic signal generators are amplified by overlapping each other at predetermined time periods, and outputting the control signals to the plurality of ultrasonic signal generators, respectively. It includes.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위치 추적용 신호 발생 장치의 구성을 도시한 도면이다. 도 2 를 참조하면 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위치 추적용 신호 발생 장치는 물리적으로 크게 본체부(200)와 본체부(200)와 결합되는 가이드부(300)로 구성된다. 2 is a diagram illustrating a configuration of a signal generator for tracking position according to a preferred embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the position tracking signal generator according to the preferred embodiment of the present invention includes a main body 200 and a guide 300 coupled to the main body 200.

본체부(200)에는 전원부(230), 초음파신호 생성부(240), 기준신호 발생부(220), 제어부(210), 및 펜심부(250)가 설치된다. 전원부(230)는 초음파신호 생성부(240), 기준신호 발생부(220), 및 제어부(210)로 전원을 공급하고, 기준신호 발생부(220)는 전원을 공급받아 제어부(210)로부터 입력된 제어신호에 따라서 기준신호를 발생시킨다. 본 발명의 기준신호로서는 적외선 신호(IR) 또는 무선 주파수(RF) 혹은 전자기 유도 신호(EM)가 이용될 수 있다.The main body 200 includes a power supply 230, an ultrasonic signal generator 240, a reference signal generator 220, a controller 210, and a pen core 250. The power supply unit 230 supplies power to the ultrasonic signal generator 240, the reference signal generator 220, and the controller 210, and the reference signal generator 220 receives power from the controller 210. The reference signal is generated according to the control signal. As the reference signal of the present invention, an infrared signal (IR), a radio frequency (RF), or an electromagnetic induction signal (EM) may be used.

펜심부(250)는 일반적인 펜을 이용한 필기감만을 제공하도록 초음파신호 생성부(240)의 말단에 형성될 수 있고, 실제로 사용자가 필기를 수행할 수 있도록 내부에 잉크를 포함하여 초음파신호 생성부(240)를 관통하여 본체부(200) 내부로 삽입될 수도 있다.The pen core 250 may be formed at an end of the ultrasonic signal generator 240 to provide only a writing feeling using a general pen, and may include ink therein so that the user can actually write. ) May be inserted into the body 200.

초음파신호 생성부(240)는 제어부(210)로부터 제어신호가 입력되면 진동에 의해서 초음파신호를 발생시키는 복수의 초음파신호 발생부(240a,240b), 펜심부(250)가 수납될 수 있도록 중심에 실린더 형상의 공간이 형성된 심부(242), 및 가이드부(300)의 내면과 밀착되어 가이드부(300) 내에서 초음파신호 발생부(240)의 위치를 고정시키는 지지부(248)를 포함하여 구성된다. When the control signal is input from the controller 210, the ultrasonic signal generator 240 may be provided at the center so that the plurality of ultrasonic signal generators 240a and 240b and the pen core 250 may be accommodated. A core portion 242 having a cylindrical space formed therein, and a support portion 248 in close contact with the inner surface of the guide portion 300 to fix the position of the ultrasonic signal generator 240 in the guide portion 300. .

복수의 초음파신호 발생부(240a,240b) 각각은 일정한 거리(L1)만큼 서로 이격되어, 심부(242)의 외주면을 둘러싸도록 설치되거나 심부(242)의 일정 영역에만 설치된다. 복수의 초음파신호 발생부(240a,240b) 각각은 제어신호에 따라서 전원부(230)로부터 인가된 전기 에너지를 진동으로 변환하여 초음파를 발생시키고, 피에조 필름과 같은 압전 소자로서 구현되는 것이 바람직하다. Each of the plurality of ultrasonic signal generators 240a and 240b may be spaced apart from each other by a predetermined distance L1 to surround the outer circumferential surface of the core 242 or may be installed only in a predetermined region of the core 242. Each of the plurality of ultrasonic signal generators 240a and 240b generates ultrasonic waves by converting electrical energy applied from the power supply unit 230 into vibrations according to a control signal, and is preferably implemented as a piezoelectric element such as a piezo film.

비록, 도 2에는 2개의 초음파신호 발생부(240a,240b)가 설치된 것으로 도시하였으나, 3이상의 초음파신호 발생부도 설치될 수 있으며, 이 때, 각각 초음파신호 발생부는 서로 다른 이격 거리로 배치될 수도 있으나, 동일한 이격 거리마다 배치되는 것이 바람직하다.Although two ultrasonic signal generators 240a and 240b are illustrated in FIG. 2, three or more ultrasonic signal generators may be installed. In this case, the ultrasonic signal generators may be disposed at different distances from each other. It is preferable to arrange | position every same distance.

또한, 도 2 에 도시된 바와 같이, 초음파신호 생성부(240)는 사용자가 입력펜을 이용하여 필기 수행시 지면과 가깝게 위치(예컨대, "입력펜의 하단")하도록 배치되는 것이 바람직하고, 제어부(210), 기준신호 발생부(220), 및 전원부(230)의 위치는 본체부(200)내에서 임의로 배치될 수 있다.In addition, as illustrated in FIG. 2, the ultrasonic signal generator 240 may be disposed to be positioned close to the ground (eg, the “bottom of the input pen”) when the user performs writing using the input pen. The location of the reference signal generator 220 and the power source 230 may be arbitrarily disposed within the main body 200.

한편, 가이드부(300)는 그 내부에 초음파신호 생성부(240)를 수용하도록 공간이 형성되어 있고, 내부에 수용된 초음파신호 생성부(240)를 감싸면서 본체부(200)와 결합된다.On the other hand, the guide portion 300 is formed therein to accommodate the ultrasonic signal generator 240 therein, and is coupled to the main body 200 while surrounding the ultrasonic signal generator 240 accommodated therein.

가이드부(300)는 하부 가이드부(310)와 상부 가이드부(320)로 구성되는데, 상부 가이드부(320)의 단면은 본체부(200)와 끼움 결합, 나사 결합 또는 접착 결합의 방식으로 본체부(200)와 결합될 수 있도록 끼움부 또는 나사산이 형성되어 있다. Guide portion 300 is composed of a lower guide portion 310 and the upper guide portion 320, the cross section of the upper guide portion 320 is the main body 200 in the manner of fitting, screwing or adhesive coupling with the main body 200 The fitting portion or the thread is formed to be coupled to the portion 200.

하부 가이드부(310)의 외주면에는 가이드부(300) 내부에 수용된 초음파신호 발생부(240a,240b)에서 발생된 초음파 신호가 외부로 방출될 수 있도록 방출부(330)가 형성되어 있다. 방출부(330)의 길이는 지면과 가장 가깝도록 설치된 초음파신호 발생부(최하단 초음파신호 발생부:240a) 전체가 외부에서 관찰될 수 있는 길이로 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 최하단 초음파신호 발생부(240a)에서 발생된 초음파 신호는 초음파신호 생성부(240)와 가이드부(300) 사이에 형성된 가이드 경로를 따라 진행함이 없이 직접 공기중으로 방출될 수 있도록 형성되는 것이 바람직하다.On the outer circumferential surface of the lower guide part 310, an emission part 330 is formed so that ultrasonic signals generated by the ultrasonic signal generators 240a and 240b accommodated in the guide part 300 can be emitted to the outside. The length of the emitter 330 is preferably formed to a length that can be observed from the outside of the entire ultrasonic signal generator (lowest ultrasonic signal generator 240a) installed to be closest to the ground. That is, the ultrasonic signal generated by the lowermost ultrasonic signal generator 240a may be formed to be directly emitted into the air without traveling along the guide path formed between the ultrasonic signal generator 240 and the guide 300. desirable.

한편, 상부 가이드부(320)는 내부에서 수용된 초음파신호 발생부(상단 초음파신호 발생부;240b)에서 발생된 초음파신호가 방출부(330)를 통해서 방출되도록 상단 초음파신호 발생부(240b)와의 사이에 가이드 경로를 형성한다. 따라서, 상단 초음파신호 발생부(240b)에서 발생된 초음파 신호는 가이드 경로를 따라서 지면 방향으로 하강하여 방출부(300)를 통해서 공기중으로 방출된다. On the other hand, the upper guide portion 320 is between the ultrasonic signal generator (upper ultrasonic signal generator; 240b) accommodated therein between the upper ultrasonic signal generator 240b so that the ultrasonic signal generated through the emitter 330 is emitted. To form a guide path. Therefore, the ultrasonic signal generated by the upper ultrasonic signal generator 240b is lowered toward the ground along the guide path and is emitted into the air through the discharge unit 300.

이 때, 초음파신호 생성부(240)에 3이상의 초음파신호 발생부가 설치된 경우에, 지면 방향의 말단에 배치된 최하단 초음파신호 발생부를 제외한 나머지 초음파신호 발생부는 상부 가이드(320)에 의해서 감싸지도록 수용되고, 이들 초음파신호 발생부에서 발생된 초음파신호들은 가이드 경로를 따라서 방출부(330)로 진행하여 공기중으로 방출된다.In this case, when three or more ultrasonic signal generators are installed in the ultrasonic signal generator 240, the other ultrasonic signal generators other than the lowest ultrasonic signal generator disposed at the end of the ground direction are accommodated so as to be wrapped by the upper guide 320. The ultrasonic signals generated by the ultrasonic signal generators are emitted to the air by traveling to the emitter 330 along the guide path.

한편, 제어부(210)는 소정의 시간 주기마다 초음파신호 생성부(240)와 기준신호 발생부(220)가 각각 초음파신호와 기준신호를 발생시키도록 제어신호를 초음파신호 생성부(240)와 기준신호 발생부(220)로 출력한다. On the other hand, the control unit 210 is a reference to the ultrasonic signal generator 240 and the control signal so that the ultrasonic signal generator 240 and the reference signal generator 220 generates the ultrasonic signal and the reference signal for each predetermined time period. Output to the signal generator 220.

제어부(210)는 초음파신호 발생부(240a,240b) 각각이 소정의 시간 간격으로 초음파신호를 발생시킴으로써, 각 초음파신호 발생부(240a,240b)에서 발생된 초음파 신호들이 상호 중첩되어 증폭되도록 제어신호를 생성하여 각 초음파신호 발생부(240a,240b)로 출력한다. The controller 210 generates ultrasonic signals at predetermined time intervals by the ultrasonic signal generators 240a and 240b so that the ultrasonic signals generated by the ultrasonic signal generators 240a and 240b overlap each other and are amplified. Generates and outputs to each ultrasonic signal generator (240a, 240b).

도 3 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 가이드부(300)가 본체부(200)에 결합된 경우에 가이드부(300)의 단면을 도시한 도면이다. 도 3 을 참조하면, 초음파신호 생성부(240)가 가이드부(300)내로 삽입되면 펜심부(250)가 초음파신호 생성부(240)의 심부(242) 및 하부 가이드부(310)를 관통하여 외부로 돌출되고, 본체부(200)와 상부 가이드부(320)가 밀착되도록 결합되어 초음파신호 발생부(240a,240b)에서 발생된 초음파가 지면방향의 반대편으로 유출되는 것을 차단한다.3 is a cross-sectional view of the guide 300 when the guide 300 is coupled to the main body 200 in accordance with a preferred embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, when the ultrasonic signal generator 240 is inserted into the guide 300, the pen core 250 penetrates through the core 242 and the lower guide 310 of the ultrasonic signal generator 240. Protruding to the outside, the main body portion 200 and the upper guide portion 320 is coupled in close contact to block the outflow of the ultrasonic wave generated in the ultrasonic signal generator (240a, 240b) to the opposite side of the ground direction.

또한, 초음파신호 생성부(240)가 가이드부(300)에 삽입된 상태에서 초음파신호 생성부(240)의 심부(242)와 가이드부(300)의 내면 사이에는 일정한 공간인 가이드 경로(350)가 형성되고, 초음파신호 발생부(240a,240b)에서 발생된 초음파신호는 가이드 경로(340)를 따라서 진행하여 초음파 방출부(330)로 방출된다.In addition, the guide path 350 is a predetermined space between the core portion 242 of the ultrasonic signal generator 240 and the inner surface of the guide unit 300 while the ultrasonic signal generator 240 is inserted into the guide unit 300. Is formed, and the ultrasonic signals generated by the ultrasonic signal generators 240a and 240b travel along the guide path 340 and are emitted to the ultrasonic emitter 330.

도 4 는 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따라서 생성된 초음파신호의 파형과, 각 초음파신호가 중첩되어 증폭되는 과정을 설명하는 도면이다. 도 4 를 더 참조하면, 제어부(210)가 일정한 시간 간격으로 기준신호 및 초음파신호의 발생을 지시하는 제어신호를 생성하여 기준신호 발생부(220) 및 방출부(330)로부터 원거리의 초음파신호 발생부(240b)로 출력한다.FIG. 4 is a diagram illustrating a waveform of an ultrasonic signal generated according to a first preferred embodiment of the present invention and a process of overlapping and amplifying each ultrasonic signal. 4, the control unit 210 generates a control signal instructing the generation of the reference signal and the ultrasonic signal at regular time intervals to generate an ultrasonic signal at a distance from the reference signal generator 220 and the emitter 330. Output to the unit 240b.

제어신호를 수신한 기준신호 발생부(220)는 적외선신호 또는 무선주파수신호로서 구현되는 기준신호를 발생시키고, 초음파신호 발생부(240b)는 초음파신호를 발생시킨다(401:도 4 의 ⓐ 참조). The reference signal generator 220 receiving the control signal generates a reference signal implemented as an infrared signal or a radio frequency signal, and the ultrasonic signal generator 240b generates an ultrasonic signal (401: ⓐ in FIG. 4). .

초음파신호 발생부(240b)에서 발생된 초음파신호(ⓐ)는 가이드경로(350)를 따라서 방출부(330) 방향으로 진행한다(402). The ultrasonic signal ⓐ generated by the ultrasonic signal generator 240b proceeds toward the emitter 330 along the guide path 350 (402).

한편, 제어부(210)는 초음파신호 발생부(240b)에서 발생된 초음파신호(ⓐ)가 초음파신호 발생부(240a)에 도달하는 시간이 되면, 즉, 초음파신호(ⓐ)가 초음파신호 발생부(240a,240b)간의 이격거리(L1)만큼 진행되면, 초음파신호의 발생을 지시하는 제어신호를 초음파신호 발생부(240a)로 출력하여, 이미 발생된 초음파신호와 동일한 주파수와 위상으로 초음파신호를 발생시킨다(403:도 4 의 ⓑ 참조). On the other hand, the controller 210 when the ultrasonic signal ⓐ generated by the ultrasonic signal generator 240b reaches the ultrasonic signal generator 240a, that is, the ultrasonic signal ⓐ is the ultrasonic signal generator ( When the distance L1 between 240a and 240b is advanced, a control signal instructing the generation of the ultrasonic signal is output to the ultrasonic signal generator 240a to generate the ultrasonic signal at the same frequency and phase as the generated ultrasonic signal. (403: see ⓑ of FIG. 4).

그러면, 초음파신호(ⓐ)와 초음파신호(ⓑ)는 상호 중첩되어 증폭된 초음파신호(ⓐ+ⓑ)가 발생되고, 증폭된 초음파신호는 방출부(330)을 통해서 공기중으로 방출된다.Then, the ultrasonic signal ⓐ and the ultrasonic signal ⓑ overlap each other to generate an amplified ultrasonic signal ⓐ + ⓑ, and the amplified ultrasonic signal is emitted into the air through the emission unit 330.

도 5 는 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 입력 시스템의 전체 구성과 입력 방법을 설명하는 도면이다.5 is a view for explaining the overall configuration and input method of the input system in a first preferred embodiment of the present invention.

도 5 를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 입력 시스템의 동작을 살펴보면, 본체부(200)와 가이드부(300)가 결합된 위치 추적용 신호 발생 장치(50a:이하, "입력펜"이라 칭함)의 제어부(210)는 소정의 시간 주기로 기준 신호 및 초음파 신호를 생성하도록 지시하는 제어 신호를 생성하여 기준신호 발생부(220) 및 초음파신호 생성부(240)로 출력한다.Looking at the operation of the input system according to a preferred embodiment of the present invention with reference to Figure 5, the position tracking signal generating device 50a (hereinafter referred to as "input pen") combined with the main body 200 and the guide 300 The control unit 210 generates a control signal instructing to generate the reference signal and the ultrasonic signal at a predetermined time period and outputs the control signal to the reference signal generator 220 and the ultrasonic signal generator 240.

제어부(210)로부터 제어신호가 입력되면 기준신호 발생부(220)는 기준신호를 발생시키고, 초음파신호 생성부(240)의 초음파신호 발생부(240a)와 초음파신호 발생부(240b)는 상술한 바와 같은 일정한 시간 간격으로 순차적으로 초음파신호를 발생시키고, 각각 발생된 초음파신호는 중첩되어 증폭된 상태로 방출부(330)를 통해서 공기중으로 방출된다.When the control signal is input from the controller 210, the reference signal generator 220 generates a reference signal, and the ultrasonic signal generator 240a and the ultrasonic signal generator 240b of the ultrasonic signal generator 240 are described above. Ultrasonic signals are sequentially generated at predetermined time intervals as described above, and the generated ultrasonic signals are emitted into the air through the emission unit 330 in a superimposed state.

위치 추적 입력 장치(60a)는 기준 신호를 수신하는 기준신호 수신센서(40)와 초음파 신호를 수신하는 복수의 초음파신호 수신센서(30a,30b)를 구비한다. 이 때, 초음파신호 수신센서(30a,30b)들은 소정의 거리만큼 이격되어 설치된다. The position tracking input device 60a includes a reference signal receiving sensor 40 for receiving a reference signal and a plurality of ultrasonic signal receiving sensors 30a and 30b for receiving an ultrasonic signal. At this time, the ultrasonic signal receiving sensors 30a and 30b are spaced apart by a predetermined distance.

입력펜(50a)의 (x,y) 좌표는 다음의 수학식 1을 x 및 y 에 대해서 풀면 구할 수 있다.The (x, y) coordinates of the input pen 50a can be obtained by solving Equation 1 with respect to x and y.

a2=x2+y2 a 2 = x 2 + y 2

b2=(c-x)2+y2 b 2 = (cx) 2 + y 2

수학식 1에서 기준 신호인 적외선 또는 무선 주파수 신호가 빛의 속도로 진 행하므로 입력펜(50a)에서 생성됨과 동시에 기준신호 수신센서(40)에 수신된다고 간주하여, 거리 a 및 b 는 기준 신호가 수신된 시간과 초음파 신호가 좌측 초음파 센서(30a)와 우측 초음파 센서(30b)에 각각 수신된 시간간의 차이에 음속을 곱하여 구할 수 있고, 거리 c 는 사전에 설정된 값이므로, a, b, 및 c 값을 수학식 1 에 적용하여 (x,y) 좌표를 구할 수 있고, 입력펜(50a)이 움직인 좌표값들을 이용하여 문자와 같은 사용자가 필기를 수행한 내용을 입력할 수 있다.Since the infrared or radio frequency signal, which is a reference signal in Equation 1, proceeds at the speed of light, it is assumed that the reference signal is generated by the input pen 50a and received by the reference signal receiving sensor 40, and the distances a and b indicate that The received time and the ultrasonic signal can be obtained by multiplying the sound speed by the difference between the time received by the left ultrasonic sensor 30a and the right ultrasonic sensor 30b, respectively, and the distance c is a preset value, so a, b, and c The value may be applied to Equation 1 to obtain (x, y) coordinates, and a user's handwriting, such as a text, may be input by using coordinate values moved by the input pen 50a.

도 6 은 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 입력 시스템의 전체 구성과 입력 방법을 설명하는 도면이다.6 is a view for explaining the overall configuration and input method of the input system in a second preferred embodiment of the present invention.

제 2 실시예의 위치 추적용 신호 발생 장치(50b)는 제 1 실시예의 위치 추적용 신호 발생 장치(50a)의 구성에서 본체부(200)에 설치되는 제어부(210), 기준신호 발생부(220), 및 전원부(230)가 생략된다는 점을 제외하고, 초음파신호 생성부(240) 및 가이드부(300)의 구조적인 구성은 제 1 실시예와 동일하다. The position tracking signal generator 50b of the second embodiment includes a control unit 210 and a reference signal generator 220 installed in the main body 200 in the configuration of the position tracking signal generator 50a of the first embodiment. The structural configuration of the ultrasonic signal generator 240 and the guide unit 300 is the same as that of the first embodiment except that the power supply unit 230 is omitted.

즉, 제어부(210), 기준신호 생성부(220), 전원부(230)가 포함되지 않는다는 점을 제외하면, 본체부(200)에 초음파신호 생성부(240) 및 펜심부(250)가 포함되고, 가이드부(300)가 초음파신호 생성부(240)를 내부에 수용하면서 본체부(200)와 결합되는 구조적인 구성은 제 1 실시예와 동일하며, 초음파신호 생성부(240)가 제어신호와 전력을 위치 추적 입력 장치(60b)로부터 유선으로 입력받아 초음파신호를 발생시킨다는 점에서 차이가 있다. 따라서, 제 1 실시예와 다른 구성 및 동작 방식에 대해서만 설명한다.That is, except that the controller 210, the reference signal generator 220, and the power supply 230 are not included, the main body 200 includes the ultrasonic signal generator 240 and the pen core 250. The structural configuration in which the guide unit 300 is coupled to the main body unit 200 while accommodating the ultrasonic signal generator 240 therein is the same as that of the first embodiment, and the ultrasonic signal generator 240 is connected to the control signal. There is a difference in that power is input from the position tracking input device 60b to a wire to generate an ultrasonic signal. Therefore, only the configuration and operation manner different from the first embodiment will be described.

도 6 을 참조하면, 제 2 실시예의 위치 추적용 신호 발생 장치(50b)는 위치 추적 입력 장치(60b)와 유선으로 연결되어 전력을 공급받는다. 또한, 위치 추적 입력 장치(60b)는 위치 추적용 신호 발생 장치(50b: 이하, "입력펜"이라 칭함)로 하여금 초음파 신호를 발생시키도록 지시하는 제어 신호를 소정의 시간 주기로 생성하여 입력펜(50b)으로 출력한다. Referring to FIG. 6, the position tracking signal generator 50b of the second embodiment is connected to the position tracking input device 60b by wire to receive power. In addition, the position tracking input device 60b generates a control signal for instructing the position tracking signal generator 50b (hereinafter referred to as an "input pen") to generate an ultrasonic signal at a predetermined time period to generate an input pen ( 50b).

제어신호를 입력받은 입력펜(50b)의 각 초음파신호 발생부(240a,240b)는 일정한 시간 간격으로 초음파신호를 생성하여 증폭된 초음파신호를 초음파 방출부(330)를 통해서 방출하고, 초음파신호는 위치 추적 입력 장치(60b)에 설치된 복수의 센서(30a 및 30b)에 수신된다.Each of the ultrasonic signal generators 240a and 240b of the input pen 50b receiving the control signal generates ultrasonic signals at regular time intervals and emits the amplified ultrasonic signals through the ultrasonic emitter 330. A plurality of sensors 30a and 30b installed in the position tracking input device 60b are received.

위치 추적 입력 장치(60b)는 초음파 신호 발생을 지시하는 제어신호를 입력펜(50b)으로 출력한 시간을 기준 시간으로 설정하고, 기준시간으로부터 복수의 초음파 센서에 초음파 신호가 수신된 순간까지의 시간차를 이용하여 제 1 실시예와 동일한 방식으로 입력펜(50b)의 위치를 측정하여 입력을 수행할 수 있다.The position tracking input device 60b sets the time output from the input pen 50b to the reference time by setting the control signal indicating the generation of the ultrasonic signal as the reference time, and the time difference from the reference time to the moment when the ultrasonic signals are received by the plurality of ultrasonic sensors. Using the same method as in the first embodiment, the position of the input pen 50b may be measured to perform the input.

지금까지 본 발명의 바람직한 실시예들을 중심으로 본 발명의 위치 추적용 신호 발생 장치와 이를 이용하는 입력 시스템에 대해서 설명하였다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. So far, the position tracking signal generator and the input system using the same have been described with reference to the preferred embodiments of the present invention. Those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential features of the present invention.

예컨대, 상술한 실시예들에서는 초음파신호 생성부(240)가 2개의 초음파신호 발생부(240a,240b)를 포함하는 것으로 설명하였으나, 2이상의 초음파신호 발생부가 일정한 간격으로 서로 이격되어 배치되고, 최상단 초음파신호 발생부에서부터 차례 로, 초음파신호가 인접한 초음파신호 발생부까지 진행하는 시간간격으로 초음파신호를 발생시켜 증폭된 초음파신호를 방출하도록 구성될 수도 있다.For example, in the above-described embodiments, the ultrasonic signal generator 240 has been described as including two ultrasonic signal generators 240a and 240b, but two or more ultrasonic signal generators are spaced apart from each other at regular intervals. From the ultrasonic signal generator, in turn, it may be configured to generate an ultrasonic signal at a time interval in which the ultrasonic signal proceeds to the adjacent ultrasonic signal generator to emit the amplified ultrasonic signal.

그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, the disclosed embodiments should be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope will be construed as being included in the present invention.

상술한 바와 같이, 본 발명의 위치 추적용 신호 발생 장치는 복수의 초음파신호 발생부가 발생시킨 고주파수의 초음파신호가 중첩되어 증폭되도록 일정한 시간간격으로 초음파신호를 발생시킴으로써 초음파신호의 세기를 증가시켜 도달 거리를 증가시키는 효과가 있다. As described above, the position tracking signal generating apparatus of the present invention increases the intensity of the ultrasonic signal by generating the ultrasonic signal at a predetermined time interval so that the ultrasonic signals of the high frequency generated by the plurality of ultrasonic signal generators are overlapped and amplified, thereby increasing the reach distance. Has the effect of increasing.

또한, 본 발명의 상술한 구성적 특징으로 인해서, 초음파신호의 세기를 증가시키기 위해서 크기가 크며 주파수가 낮은 초음파 센서를 이용하므로 초래되는 위치 추적용 신호 발생 장치의 두께가 두꺼워지는 종래기술의 문제점을 해결하는 효과가 있다.In addition, due to the above-described configuration features of the present invention, the problem of the prior art that the thickness of the position tracking signal generator caused by using a large size and low frequency ultrasonic sensor to increase the intensity of the ultrasonic signal is thickened. It is effective to solve.

Claims (3)

기준신호를 발생시키는 기준신호 발생부;A reference signal generator for generating a reference signal; 서로 이격 배치되어 초음파 제어신호에 따라서 각각 초음파신호를 발생시키는 복수의 초음파신호 발생부; A plurality of ultrasonic signal generators spaced apart from each other to generate ultrasonic signals according to ultrasonic control signals; 상기 복수의 초음파신호 발생부의 이격 거리에 따라서 상기 복수의 초음파 신호 발생부에서 발생된 초음파신호들이 상호 중첩되어 증폭되도록 상기 초음파 제어신호를 생성하여 상기 복수의 초음파신호 발생부로 각각 출력하고, 기준신호를 발생시키도록 지시하는 기준제어신호를 상기 기준신호 발생부로 출력하는 제어부; 및According to the separation distances of the plurality of ultrasonic signal generators, the ultrasonic signals generated by the plurality of ultrasonic signal generators are generated so as to overlap each other and amplified, and output the ultrasonic control signals to the plurality of ultrasonic signal generators, respectively. A control unit for outputting a reference control signal instructing to generate the reference signal generator; And 상기 초음파신호가 방출되도록 방출부가 형성되고, 상기 복수의 초음파신호 발생부를 내부에 수용하면서 상기 초음파신호 발생부가 지지되는 본체부와 결합되는 가이드부를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 추적용 신호 발생 장치.An emission unit is formed to emit the ultrasonic signal, and includes a guide unit coupled to the main body portion that is supported by the ultrasonic signal generator while receiving the plurality of ultrasonic signal generators therein. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는 The method of claim 1, wherein the control unit 중첩된 상기 초음파신호가 상기 방출부를 통해서 방출되도록, 상기 방출부로부터 원거리에 배치된 초음파신호 발생부부터 일정한 시간차를 두고 상기 초음파 제어신호를 생성하여 출력하는 것을 특징으로 하는 위치 추적용 신호 발생 장치.And generating and outputting the ultrasonic control signal with a predetermined time difference from the ultrasonic signal generator disposed at a distance from the emitting unit so that the superimposed ultrasonic signals are emitted through the emitting unit. 기준신호를 발생시키는 기준신호 발생부와,A reference signal generator for generating a reference signal; 서로 이격 배치되어 초음파 제어신호에 따라서 각각 초음파신호를 발생시키는 복수의 초음파신호 발생부와, A plurality of ultrasonic signal generators spaced apart from each other to generate ultrasonic signals according to ultrasonic control signals; 상기 초음파신호가 방출되도록 방출부가 형성되고, 상기 복수의 초음파신호 발생부를 내부에 수용하면서 상기 초음파신호 발생부가 지지되는 본체부와 결합되는 가이드부를 포함하는 위치 추적용 신호 발생 장치; 및 A signal generator for tracking the position, the emitter being formed to emit the ultrasonic signal, and including a guide unit coupled to a main body unit on which the ultrasonic signal generator is supported while receiving the plurality of ultrasonic signal generators therein; And 상기 위치 추적용 신호 발생 장치와 유선으로 연결되어, 상기 복수의 초음파신호 발생부의 이격 거리에 따라서 상기 복수의 초음파신호 발생부에서 발생된 초음파신호들이 상호 중첩되어 증폭되도록 상기 초음파 제어신호를 일정한 시간 주기로 생성하여 상기 복수의 초음파신호 발생부로 각각 출력하고, 기준신호를 발생시키도록 지시하는 기준제어신호를 상기 기준신호 발생부로 출력하는 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 입력 시스템.The ultrasonic control signal is connected to the position tracking signal generator in a wired manner so that the ultrasonic signals generated by the ultrasonic signal generators are amplified by overlapping with each other according to the separation distance of the ultrasonic signal generators. And a control device for generating and outputting each of the ultrasonic signal generators to the reference signal generator, the reference control signal instructing to generate a reference signal.
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