KR100910348B1

KR100910348B1 - Coordinate input apparatus

Info

Publication number: KR100910348B1
Application number: KR1020070098801A
Authority: KR
Inventors: 아즈마 무라카미; 정민화
Original assignee: 아즈마 무라카미; 정민화
Priority date: 2007-10-01
Filing date: 2007-10-01
Publication date: 2009-08-04
Also published as: KR20090033659A

Abstract

본 발명에 따른 좌표 입력 장치는, 공진 회로를 갖는 포인터 및 상기 공진 회로에 유도 전압을 발생시키기 위한 에너지를 공급하기 위하여 루프 형태의 코일로 이루어진 여기 코일부와; 평행하게 배열된 다수의 라인으로 이루어지며 양단을 갖는 수평 안테나와 상기 수평 안테나에 직교하도록 배열되고 서로 평행하게 배열된 다수의 라인으로 이루어지며 양단을 갖는 수직 안테나를 포함하고, 상기 수평 안테나의 일단 및 상기 수직 안테나의 일단들은 라인들 사이가 서로 연결되어 있으며, 상기 수평 안테나 및 상기 수직 안테나는 상기 포인터로부터 방출되는 전자기파의 위치를 감지하기 위하여 상기 여기 코일부의 루프 형태의 내부에 배치되어 있는 차동 안테나부와; 및 상기 차동 안테나부의 상기 수평 안테나부의 타단과 상기 수직 안테나의 타단 중 적어도 하나에서 3개의 라인을 선택하고, 상기 선택된 3개의 라인 중에서 양측에 있는 라인의 타단을 서로 연결하여 폐루프를 형성하고, 상기 선택된 3개의 라인 중에서 중앙의 라인에서 출력되는 전압을 이용하여 상기 포인터의 위치를 감지하는 좌표 인식 수단;을 포함하는 타블렛을 포함하여 이루어진다.According to an aspect of the present invention, there is provided a coordinate input device, comprising: an excitation coil portion including a pointer having a resonant circuit and a coil having a loop shape to supply energy for generating an induced voltage to the resonant circuit; A horizontal antenna having a plurality of lines arranged in parallel and having both ends, and a vertical antenna having both ends arranged in parallel with each other and arranged to be perpendicular to the horizontal antenna and having both ends, one end of the horizontal antenna and One end of the vertical antenna is connected to each other between the lines, the horizontal antenna and the vertical antenna is a differential antenna which is disposed inside the loop form of the excitation coil portion to detect the position of the electromagnetic wave emitted from the pointer Wealth; And selecting three lines from at least one of the other end of the horizontal antenna unit and the other end of the vertical antenna unit, and connecting the other ends of the lines on both sides of the selected three lines to form a closed loop. It comprises a tablet comprising; coordinate recognition means for detecting the position of the pointer using the voltage output from the center line of the selected three lines.

좌표 입력 장치, 포인터, 차동 코일 Pointing device, pointer, differential coil

Description

Coordinate Input Device {COORDINATE INPUT APPARATUS}

본 발명은 좌표 입력 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전자기 유도 현상을 일으키는 포인터와 이 포인터의 위치를 감지하여 컴퓨터 등에 입력하는 타블렛을 포함하는 좌표 입력 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a coordinate input device, and more particularly, to a coordinate input device including a pointer that causes an electromagnetic induction phenomenon and a tablet that detects a position of the pointer and inputs it to a computer.

전자기 유도 현상을 일으키는 포인터와 이 전자기 유도 현상에 의해 포인터의 위치를 감지하여 컴퓨터 등에 입력하는 타블렛으로 이루어지는 좌표 입력 장치는, 그래픽 작업에서의 편리함 및 다양한 응용성에 의해, 맨-머신 인터페이스로서 각광받고 있다.Coordinate input devices comprising a pointer which causes electromagnetic induction and a tablet which senses the position of the pointer and inputs it to a computer by the electromagnetic induction phenomenon have come into the spotlight as a man-machine interface due to the convenience in graphics work and various applications. .

이와 같은 좌표 입력 장치로는, 한국 공개특허 제2000-6367호와 같이, 공진 회로를 갖는 포인터에 대해 전자기파를 여기하고, 동시에 이에 의한 포인터의 공진에 의해 발생하는 전자기파의 위치를 감지하기 위한 다수의 코일 안테나을 이용하는 기술이 개시되어 있다.As such a coordinate input device, as disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2000-6367, a plurality of points for exciting electromagnetic waves with respect to a pointer having a resonant circuit and at the same time detecting a position of electromagnetic waves generated by resonance of the pointer. A technique using a coil antenna is disclosed.

하지만, 이러한 형태의 구성에서는, 다수의 개별적인 코일 안테나을 하나의 기판에 절연된 상태로 중첩시켜 배치하여야 하기 때문에, 기판이 두꺼워지고 다수의 스루홀(through hole)이 필요하고, 이에 의해 설계 및 제조가 복잡하다는 문제 점이 있다. 또한, 포인터에 대해 전자기파를 통해 구동 에너지를 공급하고, 포인터에서 발생하는 전자기파를 감지하기 위한 두가지 동작을 코일 안테나에서 동시에 수행하게 되므로, 각각의 동작을 수행하기 위한 신호 처리가 복잡하고, 이에 따라 포인터에 의한 다양한 기능을 구현하기에 곤란하다는 문제점이 있다.However, in this type of configuration, since a large number of individual coil antennas must be arranged in an insulated state on one substrate, the substrate becomes thick and requires a large number of through holes, thereby making it easy to design and manufacture. There is a problem with complexity. In addition, since two operations for supplying driving energy to the pointer through electromagnetic waves and sensing electromagnetic waves generated from the pointer are simultaneously performed at the coil antenna, signal processing for performing each operation is complicated, and thus the pointer There is a problem that it is difficult to implement various functions by.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 중첩된 다수의 코일 안테나를 이용하지 않아서, 상기한 설계 및 제조상의 문제점을 개선한 좌표 입력 장치를 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a coordinate input device that does not use a plurality of superimposed coil antennas, thereby improving the above-described design and manufacturing problems.

또한, 좌표 입력 장치를 구성하는 타블렛과 포인터 간의 디지털 통신을 가능케 하고자 한다.In addition, to enable digital communication between the pointer and the tablet constituting the coordinate input device.

또한, 디지털 통신이 가능해짐에 따라, 포인터에 다양한 기능을 추가시켜, 이를 이용한 좌표 입력 장치의 응용성을 향상시키고자 한다.In addition, as digital communication becomes possible, various functions are added to the pointer to improve the applicability of the coordinate input device using the same.

상기한 목적을 달성하기 위하여, RFID 통신 기술을 이용하여 타블렛과 포인터 간의 디지털 통신이 가능하고, 동시에 타블렛에서 포인터의 위치를 2차원 좌표로서 감지하는 것이 가능한 좌표 입력 장치를 개발하였다. In order to achieve the above object, the RFID input technology has developed a coordinate input device capable of digital communication between the tablet and the pointer, and at the same time it is possible to detect the position of the pointer as a two-dimensional coordinate in the tablet.

이와 같은 좌표 입력 장치는, 공진 회로를 갖는 포인터 및 상기 공진 회로에 유도 전압을 발생시키기 위한 에너지를 공급하기 위하여 루프 형태의 코일로 이루어진 여기 코일부와; 평행하게 배열된 다수의 라인으로 이루어지며 양단을 갖는 수평 안테나와 상기 수평 안테나에 직교하도록 배열되고 서로 평행하게 배열된 다수의 라인으로 이루어지며 양단을 갖는 수직 안테나를 포함하고, 상기 수평 안테나의 일단 및 상기 수직 안테나의 일단들은 라인들 사이가 서로 연결되어 있으며, 상기 수평 안테나 및 상기 수직 안테나는 상기 포인터로부터 방출되는 전자기파의 위치 를 감지하기 위하여 상기 여기 코일부의 루프 형태의 내부에 배치되어 있는 차동 안테나부와; 및 상기 차동 안테나부의 상기 수평 안테나부의 타단과 상기 수직 안테나의 타단 중 적어도 하나에서 3개의 라인을 선택하고, 상기 선택된 3개의 라인 중에서 양측에 있는 라인의 타단을 서로 연결하여 폐루프를 형성하고, 상기 선택된 3개의 라인 중에서 중앙의 라인에서 출력되는 전압을 이용하여 상기 포인터의 위치를 감지하는 좌표 인식 수단;을 포함하는 타블렛을 포함하여 이루어진다.Such a coordinate input device includes: an excitation coil portion comprising a pointer having a resonant circuit and a coil having a loop shape for supplying energy for generating an induced voltage to the resonant circuit; A horizontal antenna having a plurality of lines arranged in parallel and having both ends, and a vertical antenna having both ends arranged in parallel with each other and arranged to be perpendicular to the horizontal antenna and having both ends, one end of the horizontal antenna and One end of the vertical antenna is connected to each other between the lines, the horizontal antenna and the vertical antenna is a differential antenna which is disposed inside the loop form of the excitation coil portion to detect the position of the electromagnetic wave emitted from the pointer Wealth; And selecting three lines from at least one of the other end of the horizontal antenna unit and the other end of the vertical antenna unit, and connecting the other ends of the lines on both sides of the selected three lines to form a closed loop. It comprises a tablet comprising; coordinate recognition means for detecting the position of the pointer using the voltage output from the center line of the selected three lines.

또한, 상기 수직 안테나 및 상기 수평 안테나는 각각 m(여기에서, m>=3)개의 라인으로 이루어지고, 상기 좌표 인식 수단은, 상기 m 개의 라인으로부터 상기 3개의 라인을 선택하는 멀티플렉서 유닛을 포함한다.Further, the vertical antenna and the horizontal antenna are each composed of m (here, m> = 3) lines, and the coordinate recognizing means includes a multiplexer unit for selecting the three lines from the m lines. .

또한, 상기 멀티플렉서 유닛은, 세 개의 멀티플렉서를 포함하고, 상기 외부 라인들 중 하나의 라인을 선택하는 제1 멀티플렉서에는 1 내지 m-2 라인, 상기 중심 라인을 선택하는 제2 멀티플렉서에는 2 내지 m-1 라인, 상기 외부 라인 중 다른 하나의 라인을 선택하는 제3 멀티플렉서에는 3 내지 m 라인이 연결된다.The multiplexer unit includes three multiplexers, 1 to m-2 lines for a first multiplexer for selecting one of the external lines, and 2 to m− for a second multiplexer for selecting the center line. 3 to m lines are connected to a third multiplexer that selects one line and the other of the external lines.

또한, 상기 좌표 인식 수단은, 상기 포인터의 위치가 감지되는 방향을 향하여 상기 외부 라인들 및 상기 중심 라인의 선택을 변경한다.Further, the coordinate recognizing means changes the selection of the outer lines and the center line toward the direction in which the position of the pointer is sensed.

또한, 상기 다수의 라인들은, 전도성 투명 재질로 형성된다.In addition, the plurality of lines are formed of a conductive transparent material.

또한, 상기 타블렛은, 상기 여기 코일부를 통하여 상기 공진 회로와 데이터의 송수신이 가능하도록 하는 데이터 송수신 수단을 더 포함한다.The tablet may further include data transmitting and receiving means for transmitting and receiving data to and from the resonant circuit through the excitation coil unit.

또한, 상기 데이터 송수신 수단은, 상기 포인터에 데이터를 송신하도록 상기 여기 코일부에 인가하는 전압의 위상을 변화시킨다.The data transmission / reception means also changes the phase of the voltage applied to the excitation coil section so as to transmit data to the pointer.

또한, 상기 포인터는 상기 여기 코일부에 데이터를 송신하도록 상기 공진 회로에 인가하는 전압의 크기를 변화시키는 변조기를 포함한다.The pointer also includes a modulator for varying the magnitude of the voltage applied to the resonant circuit to transmit data to the excitation coil section.

본 발명은, 단지 X축 방향으로 배열된 다수의 라인으로 이루어진 수직 안테나 및 Y축 방향으로 배열된 다수의 라인으로 이루어진 수평 안테나의 단지 두 개의 안테나를 가지므로, 좌표 입력을 위한 회로 구성 및 기판의 구조가 간단해진다. 따라서, 제조가 간단하고 가격이 저렴한 좌표 입력 장치를 제공할 수 있게 된다. The present invention has only two antennas of a vertical antenna consisting of a plurality of lines arranged only in the X-axis direction and a horizontal antenna consisting of a plurality of lines arranged in the Y-axis direction. The structure is simplified. Therefore, it is possible to provide a coordinate input device which is simple in manufacturing and inexpensive.

또한, 좌표 입력 장치를 구성하는 타블렛과 포인터 간의 디지털 통신이 가능하고, 이에 의해 포인터에 다양한 기능을 추가시킬 수 있으므로, 좌표 입력 장치의 이용 분야를 다양화시킬 수 있게 된다.In addition, since the digital communication between the tablet and the pointer constituting the coordinate input device is possible, various functions can be added to the pointer, thereby diversifying the field of use of the coordinate input device.

또한, 수평 및 수직 안테나의 회로 구성이 간단해짐에 따라, 타블렛의 크기 및 두께를 최소화할 수도 있다.In addition, as the circuit configuration of the horizontal and vertical antennas is simplified, the size and thickness of the tablet may be minimized.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 좌표 입력 장치의 원리 및 동작에 관하여 설명한다.Hereinafter, with reference to the drawings will be described the principle and operation of the coordinate input device according to an embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 좌표 입력 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면으로서, RFID 무선 통신 시스템과 무전지(battery-less)/무선 타블렛 시스템을 일체화한 구성을 도시하고 있다. 포인터(200)는 공지의 RFID 트랜스폰더와 유사한 구조를 갖는다. 타블렛(300)에는 포인터(200)의 공진 회로(210)에 에너지를 전송하고 동시에 데이터를 송신 및 수신하기 위한 여기 코일부(310)가 배치된다. 이에 의해, 포인터(200)로 구동 에너지를 공급하여 포인터(200)가 구동될 수 있도록 하여, 포인터(200)가 스위칭 데이터나 내부의 메모리(262; 도 15 참조) 등에 저장된 데이터를 송신하도록 할 수 있다.FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration of a coordinate input device according to an embodiment of the present invention, and illustrates a configuration in which an RFID wireless communication system and a battery-less / wireless tablet system are integrated. The pointer 200 has a structure similar to a known RFID transponder. The tablet 300 is provided with an excitation coil 310 for transmitting energy to the resonant circuit 210 of the pointer 200 and simultaneously transmitting and receiving data. As a result, the driving energy is supplied to the pointer 200 so that the pointer 200 can be driven so that the pointer 200 transmits switching data or data stored in the internal memory 262 (see FIG. 15). have.

한편, 포인터(200)의 위치를 감지하기 위하여 차동 안테나부(325, 325')가 설치된다. 차동 안테나부(325, 325')는 여기 코일부(310)가 형성하는 루프 내에 일단이 서로 연결된 상태에서 평행하게 배열된 m (여기에서, m>=3)개의 라인들로 구성되는 수직 안테나(325) 및 이 수직 안테나(325)와 동일 구성이며 동시에 이 수직 안테나(325)와 직교하게 배치되는 수평 안테나(325')를 포함하여 이루어진다. Meanwhile, differential antenna units 325 and 325 ′ are installed to detect the position of the pointer 200. The differential antennas 325 and 325 'are vertical antennas composed of m (here, m> = 3) lines arranged in parallel with one end connected to each other in a loop formed by the excitation coil part 310 ( 325 and a horizontal antenna 325 'having the same configuration as that of the vertical antenna 325 and disposed perpendicularly to the vertical antenna 325.

그리고 포인터(200)의 위치를 감지하기 위해서는 이 수직 안테나(325) 중 적어도 세 개의 라인과 수평 안테나(325') 중 적어도 세 개의 라인이 각각 선택되고, 이 라인들에서 출력되는 전압을 측정한다. 선택된 라인에 의한 좌표 측정의 원리는 이후 설명하며, 수직 안테나(325)와 수평 안테나(325')의 동작 원리는 동일하므로, 수직 안테나(325)만을 이용하여 설명한다. In order to detect the position of the pointer 200, at least three lines of the vertical antenna 325 and at least three lines of the horizontal antenna 325 ′ are selected, respectively, and voltages output from the lines are measured. The principle of the coordinate measurement by the selected line will be described later. Since the operation principle of the vertical antenna 325 and the horizontal antenna 325 'is the same, only the vertical antenna 325 will be described.

이와 같이 수직 안테나(325)에 의해 측정되는 포인터(200)의 위치는 단지 수평 방향을 따르는 1차원 위치가 되며, 수평 안테나(325')에 의해 측정되는 수직 방향을 따르는 위치와 결합하여 2차원 위치를 결정할 수 있게 된다. 한편, 수직 안테나(325)에서 선택되는 각 라인을 제1 외부 라인(321), 중심 라인(322) 및 제2 외부 라인(323)으로 한다. 그리고 제1 외부 라인(321), 중심 라인(322) 및 제2 외부 라인(323)에 의해 형성되는 루프 구조를, 이하 차동 코일(320)이라 한다.As such, the position of the pointer 200 measured by the vertical antenna 325 is merely a one-dimensional position along the horizontal direction, and a two-dimensional position in combination with the position along the vertical direction measured by the horizontal antenna 325 '. Can be determined. Meanwhile, each line selected by the vertical antenna 325 is defined as the first external line 321, the center line 322, and the second external line 323. The loop structure formed by the first outer line 321, the center line 322, and the second outer line 323 is hereinafter referred to as a differential coil 320.

포인터(200)와 타블렛(300) 간의 데이터의 송수신 및 위치 감지의 동작은, 여기 코일부(310)과 차동 코일(320) 간의 신호의 간섭을 제거하기 위한 목적에 의해, 시간적으로 분할되어 교대로 동작한다. 즉, 여기 코일부(310)에서 포인터(200)와 데이터를 송수신하는 동안에는 차동 코일(320)에 의한 위치 인식 동작은 정지되며, 여기 코일부(310)에서 포인터(200)에 에너지를 전송하는 동안에만 위치 인식 동작이 수행되도록 한다.The operation of transmitting and receiving data and detecting the position between the pointer 200 and the tablet 300 is divided in time and alternately for the purpose of eliminating interference of the signal between the excitation coil unit 310 and the differential coil 320. It works. That is, the position recognition operation by the differential coil 320 is stopped while the excitation coil unit 310 transmits and receives data to and from the pointer 200, and while the energy is transmitted from the excitation coil unit 310 to the pointer 200. Only location recognition operation is performed.

도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 좌표 입력 장치에 있어서, 포인터(200)의 위치를 감지하는 원리에 대해 설명한다. 도 2는 외부로부터 교류 전압을 제공받는 테스트 코일(205)이 루프 형태의 안테나 내부에 위치하는 경우, 이 테스트 코일(205)에 의해 안테나에 유도되는 전압의 크기의 변화를 설명하기 위한 것이다. 여기에서, 도 2(a)는 안테나와 테스트 코일(205)의 배치를 나타내고, 도 2(b)는 안테나에 대한 테스트 코일(205)의 위치에 따른 유도 전압의 크기를 나타낸다. Referring to FIGS. 2 and 3, the principle of sensing the position of the pointer 200 in the coordinate input device according to an embodiment of the present invention will be described. 2 illustrates a change in the magnitude of the voltage induced by the test coil 205 to the antenna when the test coil 205 that receives the AC voltage from the outside is located inside the loop-shaped antenna. Here, Figure 2 (a) shows the arrangement of the antenna and the test coil 205, Figure 2 (b) shows the magnitude of the induced voltage according to the position of the test coil 205 relative to the antenna.

여기에서, 테스트 코일(205)이 안테나의 루프 중심에 위치할 경우에는 출력되는 전압이 최대가 되며, 중심 위치를 벗어남에 따라 출력 전압이 감소함을 알 수 있다. 더욱, 테스트 코일(205)이 안테나의 루프의 외곽(S 또는 -S)을 지난 이후에는 전압의 위상이 180도 반전되어 나타남을 확인할 수 있다. Here, when the test coil 205 is located in the center of the loop of the antenna, the output voltage becomes the maximum, and it can be seen that the output voltage decreases as the deviation from the center position occurs. In addition, after the test coil 205 passes through the outside (S or -S) of the loop of the antenna, it can be seen that the phase of the voltage is reversed by 180 degrees.

도 3은 외부로부터 교류 전압을 제공받는 테스트 코일(205)이, 차동 안테나부(325, 325')의 양측 외부 라인(각각 321 및 323)과 이 외부 라인(321, 323)이 이루는 폐루프의 중심을 외부 라인(321, 323)과 평행하게 가로지르는 중심 라인(322) 으로 이루어지는 차동 코일(320)의 내부를 이동하는 경우, 중심 라인(322)을 통해 출력되는 전압의 크기 및 위상의 변화를 설명하기 위한 것이다. 여기에서, 도 3(a)는 차동 코일(320)과 테스트 코일(205)의 배치를 나타내고, 도 3(b)는 차동 코일(320)에 대한 테스트 코일(205)의 위치에 따라 중심 라인(322)에서 출력되는 전압의 크기 및 위상을 나타낸다.3 illustrates a closed loop of the test coil 205, which receives an AC voltage from the outside, of both external lines 321 and 323 of the differential antenna units 325 and 325 'and the external lines 321 and 323, respectively. When moving the inside of the differential coil 320 consisting of a center line 322 that traverses the center parallel to the outer lines 321 and 323, changes in the magnitude and phase of the voltage output through the center line 322 are observed. To illustrate. Here, FIG. 3 (a) shows the arrangement of the differential coil 320 and the test coil 205, and FIG. 3 (b) shows the center line (depending on the position of the test coil 205 relative to the differential coil 320). The magnitude and phase of the voltage output from 322 are shown.

테스트 코일(205)이 중심 라인(322) 상에 위치하는 경우에는 중심 라인(322)에서 출력되는 전압은 0V의 값을 갖지만, 중심 라인(322)로부터 (+)방향으로 이동하는 경우에는 출력 전압이 (+)의 방향으로 증가하다가 다시 외부 라인(323)에 근접하면서 출력 전압이 감소하는 특성을 보인다. 반대로 테스트 코일(205)이 (-)방향으로 이동하는 경우에는 출력 전압이 180도의 위상차를 갖는, 반전된 형태로 증가 및 감소하게 된다. 이러한 특성을 이용함으로써 차동 코일(320) 내에 위치하는 테스트 코일(205)의 위치를 감지할 수 있다. 특히, 출력 전압의 증가 또는 감소가 선형적으로 나타나는 구간(테스트 코일(205)이 중심 라인(322)에 인접한 구간) 내에서는 출력 전압의 크기 변화를 이용하여 테스트 코일(205)에 대한 위치 감지가 더욱 정확하게 행해지게 된다. When the test coil 205 is located on the center line 322, the voltage output from the center line 322 has a value of 0 V, but the output voltage when the test coil 205 moves in the positive direction from the center line 322. The output voltage decreases while increasing in the positive direction and approaching the external line 323 again. On the contrary, when the test coil 205 moves in the negative direction, the output voltage increases and decreases in an inverted form with a phase difference of 180 degrees. By using this characteristic, the position of the test coil 205 located in the differential coil 320 may be sensed. In particular, in a section where the output voltage increases or decreases linearly (a section in which the test coil 205 is adjacent to the center line 322), the position detection of the test coil 205 may be performed by using a change in the magnitude of the output voltage. More precisely.

이와 같은 특성을 이용하여, 다수의 차동 코일(320)을 이용하여 포인터(200)의 위치를 더욱 정확하게 감지하는 방법을 설명한다. 본 발명에서는, 세 개의 멀티플렉서(331, 332, 333)를 갖는 멀티플렉서 유닛(330)을 이용한 간단한 회로 구조를 이용하여, 다수의 차동 코일(320)이 평행으로 배열된 것과 동일한 효과를 얻을 수 있도록 한다. 이때, 멀티플렉서 유닛(330)은 수직 안테나(325)에 적용되는 세 개의 멀티플렉서(331, 332, 333)와, 수평 안테나(325')에 적용되는 또다른 세 개의 멀티플렉서(도시하지 않음)로 이루어지고, 좌표 입력 장치(100)는 이들을 모두 이용하여 포인터(200)의 좌표를 감지하게 되지만, 본 명세서에서는 수직 안테나(325)에 연결된 멀티플렉서(331, 332, 333) 만을 이용하여 설명한다.Using this characteristic, a method of more accurately detecting the position of the pointer 200 using the plurality of differential coils 320 will be described. In the present invention, by using a simple circuit structure using the multiplexer unit 330 having three multiplexers 331, 332, 333, the same effect as that of the plurality of differential coils 320 arranged in parallel can be obtained. . In this case, the multiplexer unit 330 is composed of three multiplexers 331, 332, 333 applied to the vertical antenna 325, and another three multiplexers (not shown) applied to the horizontal antenna 325 ′. The coordinate input device 100 detects the coordinates of the pointer 200 using all of them, but in this specification, only the multiplexers 331, 332, and 333 connected to the vertical antenna 325 will be described.

도 4는 일단이 서로 접속된 평행한 다수의 라인으로 이루어지는 수직 안테나(325)를 갖는 구조에서, 적어도 세 개의 라인에 대한 접점을 이동시키면서 포인터(200)에 의해 유도되어 출력되는 전압(Vo)을 측정함으로써, 다수의 차동 코일(320)이 배열된 것과 같은 효과를 얻을 수 있도록 하는 원리를 설명하기 위한 것이다. 즉, 중심 라인(322)과 외부 라인(321, 323)을 선택하기 위한 수직 안테나(325)에 대한 접점을 멀티플렉서(331, 332, 333)를 이용하여 순차적으로 이동시키고, 이 멀티플렉서(331, 332, 333)를 하나의 증폭 회로에 연결시키게 되면, 각각 개별적으로 이루어진 다수의 차동 코일(320)을 구비하지 않으면서도, 다수의 차동 코일(320)이 평행하게 중첩되어 배치된 것과 동일한 효과를 얻을 수 있게 되는 것이다. FIG. 4 illustrates a voltage Vo that is induced and output by the pointer 200 while moving a contact point for at least three lines in a structure having a vertical antenna 325 having a plurality of parallel lines connected at one end thereof. By measuring, it is intended to explain the principle that it is possible to obtain the same effect as a plurality of differential coils 320 are arranged. That is, the contacts to the vertical antenna 325 for selecting the center line 322 and the external lines 321 and 323 are sequentially moved using the multiplexers 331, 332, and 333, and the multiplexers 331, 332. , 333 to a single amplification circuit, it is possible to achieve the same effect as the plurality of differential coils 320 are arranged in parallel overlap without having a plurality of differential coils 320 each made separately. Will be.

이때, 접속할 각각의 라인을 선택하기 위한 멀티플렉서(331, 332, 333)의 구성 방법은 다음과 같다. 도 5는 수직 안테나(325)와 멀티플렉서(331, 332, 333)의 각 단자와의 연결 방법을 설명하기 위한 도면이다. 본 도면에서는 수직 안테나(325)가 1 내지 12로 표시되는 12개의 라인을 갖는 것으로 하고, 차동 코일(320)의 외부 라인(321, 323) 및 중심 라인(322)을 선택하기 위한 멀티플렉서(331, 332, 333)는 각각 10개(즉, 12-2 라인)의 단자를 갖는 것으로 한다. 여기에서, 외부 라인(321, 323) 중 하나인 제1 외부 라인(321)을 선택하기 위한 멀티플렉서(331)는 1 내지 10라인까지가 순차적으로 연결되어 있고, 중심 라인(322)을 선택하기 위한 멀티플렉서(332)는 2 내지 11라인 까지가 순차적으로 연결되어 있으며, 외부 라인(321, 323) 중의 다른 하나인 제3 외부 라인(323)을 선택하기 위한 멀티플렉서(333)는 3 내지 12라인 까지가 순차적으로 연결되어 있다. 이러한 구성에 의해 각각의 멀티플렉서(331, 332, 333)에서 인접하는 세 개의 라인을 선택하고, 라인을 동시에 순차적으로 변경함으로써, 제1 및 제2 외부 라인, 중심 라인을 갖는 차동 코일(320)이 다수 배치된 것과 같은 구성을 실현할 수 있게 된다. At this time, the configuration method of the multiplexers 331, 332, and 333 for selecting each line to be connected is as follows. FIG. 5 is a diagram illustrating a connection method between the vertical antenna 325 and each terminal of the multiplexers 331, 332, and 333. In the drawing, the vertical antenna 325 has 12 lines represented by 1 to 12, and the multiplexer 331 for selecting the external lines 321 and 323 and the center line 322 of the differential coil 320 is shown. 332 and 333 are assumed to have 10 terminals (ie, 12-2 lines), respectively. Here, the multiplexer 331 for selecting the first outer line 321, which is one of the outer lines 321 and 323, is connected to 1 to 10 lines sequentially, and for selecting the center line 322. The multiplexer 332 is sequentially connected to 2 to 11 lines, and the multiplexer 333 for selecting the third external line 323, which is another one of the external lines 321 and 323, may be connected to 3 to 12 lines. Are connected sequentially. With this configuration, by selecting three adjacent lines in each multiplexer 331, 332, and 333 and sequentially changing the lines at the same time, the differential coil 320 having the first and second external lines and the center line is formed. It is possible to realize the same configuration as that arranged in large numbers.

여기에서, 선택되는 각각의 라인은 반드시 인접한 세 개의 라인일 필요는 없으며, 하나 또는 다수의 라인을 건너뛰어 선택되어도 무방하다. 하지만, 이때 건너뛰게 되는 라인의 수는, 도 3(b)에 도시된 바와 같은 출력 전압의 형태에 있어서, 출력 전압의 증가 또는 감소가 선형적으로 나타나는 범위 이내의 것으로 한정하는 것이 바람직하다.Here, each line selected is not necessarily three adjacent lines, but may be selected by skipping one or more lines. However, the number of lines skipped at this time is preferably limited to the range within which the increase or decrease of the output voltage is linear in the form of the output voltage as shown in FIG.

한편, 각각의 멀티플렉서(331, 332, 333)들에 대해 12개의 라인을 모두 연결한 후, 연결된 라인을 선택하는 방법을 적절히 변경할 수도 있으나, 이는 멀티플렉서(331, 332, 333)에 필요한 단자의 수가 증가하게 된다는 단점이 있다.Meanwhile, after all 12 lines are connected to each of the multiplexers 331, 332, and 333, a method of selecting the connected lines may be appropriately changed. However, the number of terminals required for the multiplexers 331, 332, and 333 may be changed. The disadvantage is that it increases.

제1 및 제2 외부 라인, 중심 라인을 구비하는 차동 코일(320)이 설정된 상태에서 테스트 코일(205)을 차동 코일(320)에 수직으로 수평 이동시키는 경우, 각각의 라인을 통해 출력되는 전압의 크기 및 위상이 도 6 내지 도 8에 나타내어져 있 다.When the test coil 205 is horizontally moved perpendicularly to the differential coil 320 in the state where the differential coil 320 having the first and second external lines and the center line is set, the voltage output through each line The magnitude and phase are shown in Figures 6-8.

즉, 도 6에서와 같이 코일이 차동 코일(320)의 제1 외부 라인(321)과 중심 라인(322) 사이에 위치하게 되는 경우에는 중심 라인(322)으로부터의 출력 전압은 (-)의 방향이 된다. 또한, 도 7에서와 같이 테스트 코일(205)이 중심 라인(322) 상에 위치하게 되는 경우에는 중심 라인(322)으로부터의 출력 전압은 0(영)이 된다. 한편, 도 8에서와 같이, 테스트 코일(205)이 중심 라인(322)과 제2 외부 라인(323)의 사이에 위치하게 되는 경우에는 중심 라인(322)의 출력 전압은 (+)의 방향이 된다. That is, as shown in FIG. 6, when the coil is positioned between the first outer line 321 and the center line 322 of the differential coil 320, the output voltage from the center line 322 is in the negative direction. Becomes In addition, as shown in FIG. 7, when the test coil 205 is positioned on the center line 322, the output voltage from the center line 322 becomes 0 (zero). On the other hand, as shown in FIG. 8, when the test coil 205 is positioned between the center line 322 and the second external line 323, the output voltage of the center line 322 has a positive direction. do.

한편, 멀티플렉서(331, 332, 333)에 의해 차동 코일(320)의 제1 및 제2 외부 라인, 중심 라인을 각각 선택하는 방법은, 상술한 출력 전압의 방향을 이용하여 프로그래머블하게 구성할 수도 있다. 도 9는 이러한 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 차동 코일(320)의 제1 및 제2 외부 라인(321, 323)과 중심 라인(322)을 가변함으로써 고속으로 포인터(200)의 위치를 감지하는 방법을 나타낸다.In the meantime, the method of selecting the first and second external lines and the center line of the differential coil 320 by the multiplexers 331, 332, and 333 may also be configured to be programmable using the directions of the output voltages described above. . FIG. 9 is a diagram for explaining the method, which detects the position of the pointer 200 at high speed by varying the first and second external lines 321 and 323 and the center line 322 of the differential coil 320. The method is shown.

즉, 최초의 차동 코일(320)은, 도 9(a)와 같이 제1 외부 라인(321)을 수직 안테나(325)의 1라인으로 설정하고, 제2 외부 라인(323)을 수직 안테나(325)의 최종 라인인 m라인에 설정하고, 중심 라인(322)을 m/2이 되는 라인에 설정한다. 이러한 상태에서 중심 라인(322)의 출력 전압에 의해 포인터(200)가 제1 외부 라인(321)과 중심 라인(322)의 사이에 위치하는 것으로 감지된다. 이후, 도 9(b)와 같이 제1 외부 라인(321)은 유지하고, 제2 외부 라인(323)을 중심 라인(322)으로 설정되었던 라인으로 설정하고, 중심 라인(322)은 제1 외부 라인(321)과 제2 외부 라인(323)의 중심이 되는 라인으로 설정한다. 이러한 상태에서는 포인터(200)가 중심 라인(322)과 제2 외부 라인(323)의 사이에 위치하는 것으로 감지된다. 이후, 도 9(c)와 같이, 중심 라인(322)이었던 라인을 제1 외부 라인(321)으로 설정하고, 제2 외부 라인(323)은 유지하며, 중심 라인(322)은 다시 제1 외부 라인(321)과 제2 외부 라인(323)의 중심으로 설정한다. 이에 의해 포인터(200)의 위치를 더욱 좁은 범위의 차동 코일(320)로써 제한할 수 있게 된다. That is, the first differential coil 320 sets the first external line 321 to one line of the vertical antenna 325 and the second external line 323 to the vertical antenna 325 as shown in FIG. 9 (a). M line, which is the last line, is set, and the center line 322 is set to the line which becomes m / 2. In this state, the pointer 200 is detected as being positioned between the first external line 321 and the center line 322 by the output voltage of the center line 322. Thereafter, as shown in FIG. 9B, the first outer line 321 is maintained, the second outer line 323 is set to the line that has been set as the center line 322, and the center line 322 is the first outer line. It is set to a line which is the center of the line 321 and the second external line 323. In this state, the pointer 200 is detected to be positioned between the center line 322 and the second outer line 323. Thereafter, as shown in FIG. 9C, the line that was the center line 322 is set as the first outer line 321, the second outer line 323 is maintained, and the center line 322 is again the first outer line. It is set to the center of the line 321 and the second external line 323. As a result, the position of the pointer 200 may be limited to the differential coil 320 in a narrower range.

이후, 도 9(d)와 같이 차동 코일(320)의 범위를 제1 및 제2 외부 라인, 중심 라인으로 설정할 수 있는 최소 설정 폭까지 한정한 후, 도 9(e)와 같이 최소 범위를 갖는 차동 코일(320)의 제1 및 제2 외부 라인, 중심 라인(321, 322, 323)을 수평 이동함으로써 포인터(200)의 위치를 더욱 정확히 측정하도록 한다. Thereafter, as shown in FIG. 9 (d), the range of the differential coil 320 is limited to a minimum setting width that can be set as the first and second external lines and the center line, and then has the minimum range as shown in FIG. 9 (e). The position of the pointer 200 may be more accurately measured by horizontally moving the first and second external lines and the center lines 321, 322, and 323 of the differential coil 320.

한편, 이러한 차동 코일(320)을 형성하기 위한 수직 안테나(325) 및 수평 안테나(325')를 평행하지 않은 두 축 방향, 더욱 상세하게는 직교하는 방향으로 배치하고 각 방향에 대한 위치를 독립적으로 측정하여 결합함으로써, 포인터(200)의 위치를 직교 좌표계를 포함하는 다양한 좌표 형식으로 검출할 수 있게 된다.Meanwhile, the vertical antenna 325 and the horizontal antenna 325 'for forming the differential coil 320 are disposed in two non-parallel axial directions, more specifically, orthogonal directions, and independently positions positions in each direction. By measuring and combining, the position of the pointer 200 can be detected in various coordinate formats including a rectangular coordinate system.

다음으로는, 상술한 바와 같은 제1 및 제2 외부 라인, 중심 라인(321, 322, 323)을 구비하는 차동 코일(320)에 의한 위치 인식 원리를 이용한 본 발명의 일 실시예에 따른 좌표 입력 장치(100)의 구성 및 동작에 대해 설명한다.Next, coordinate input according to an embodiment of the present invention using the position recognition principle by the differential coil 320 having the first and second external lines and the center lines 321, 322, and 323 as described above. The configuration and operation of the apparatus 100 will be described.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 좌표 입력 장치의 전체 구성을 도시한 도면이다. 본 도면에 따르면 좌표 입력 장치(100)는 포인터(200)와, 여기 코일 부(310), 차동 안테나부(325, 325') 및 타블렛 회로부(305)를 구비하는 타블렛(300)을 포함한다.10 is a diagram showing the overall configuration of a coordinate input device according to an embodiment of the present invention. According to the drawing, the coordinate input device 100 includes a tablet 300 having a pointer 200, an excitation coil unit 310, differential antenna units 325 and 325 ′, and a tablet circuit unit 305.

포인터(200)는 공진 회로(210)와 포인터 회로부(220)를 포함하여 이루어진다. The pointer 200 includes a resonant circuit 210 and a pointer circuit unit 220.

공진 회로(210)는 타블렛(300)의 여기 코일부(310)로부터 공급되는 전자기파에 동조하여 유도 전압을 발생한다. 그리고 이 유도 전압은 다시 공진 회로(210)에 의해 전자기파를 발생시키고, 타블렛(300)의 차동 안테나부(325, 325')에 의해 이 전자기파의 발생 위치가 감지될 수 있도록 한다. 이에 의해 포인터(200)의 위치가 감지된다.The resonant circuit 210 generates an induced voltage by tuning to electromagnetic waves supplied from the excitation coil unit 310 of the tablet 300. The induced voltage again generates an electromagnetic wave by the resonant circuit 210, and enables the generation position of the electromagnetic wave to be sensed by the differential antenna units 325 and 325 ′ of the tablet 300. As a result, the position of the pointer 200 is detected.

포인터 회로부(220)는 공진 회로(210)에 인가하는 전압의 크기를 변화시켜 공진 회로(210)에서 발생하는 전자기파의 크기를 변화시키며, 이러한 변화는 결과적으로 타블렛(300)의 여기 코일부(310)에서 발생되는 유도 전압의 크기에 급격한 변화를 일으킨다. 이러한 현상은 포인터(200)에서 타블렛(300)에 대해 데이터를 전송하는 수단으로 이용된다.The pointer circuit unit 220 changes the magnitude of the electromagnetic wave generated in the resonance circuit 210 by changing the magnitude of the voltage applied to the resonant circuit 210, and this change results in an excitation coil 310 of the tablet 300. This causes a drastic change in the magnitude of the induced voltage generated at This phenomenon is used as a means for transmitting data from the pointer 200 to the tablet 300.

포인터(200)의 구조에 대한 더욱 상세한 설명은 후술한다.A more detailed description of the structure of the pointer 200 will be described later.

타블렛(300)은 포인터(200)에 대해 구동 에너지를 공급하고 이 공급된 에너지에 의해 포인터(200)의 위치를 감지하기 위한 여기 코일부(310) 및 차동 안테나부(325, 325'), 그리고 이러한 여기 코일부(310) 및 차동 안테나부(325, 325')를 구동하기 위한 타블렛 회로부(305)를 포함하여 이루어진다. 또한, 타블렛(300)은 소정의 전원 공급 장치가 구비될 수 있지만, 이는 일반적인 기술을 이용할 수 있으므로, 도면 및 설명에서는 생략하도록 한다. The tablet 300 supplies driving energy to the pointer 200 and the excitation coil part 310 and the differential antenna parts 325 and 325 'for sensing the position of the pointer 200 by the supplied energy, and The excitation coil part 310 and the tablet circuit part 305 for driving the differential antenna parts 325 and 325 'are included. In addition, the tablet 300 may be provided with a predetermined power supply, but since it may use a general technique, it will be omitted in the drawings and description.

여기 코일부(310)는, 타블렛(300)에서 포인터(200)의 위치를 감지하기 위한 영역의 외곽에 루프 형태로 배치된다. 여기 코일부(310)는 코일에 인가되는 전압의 파형에 대응하는 전자기파를 방출하여 포인터(200)의 공진 회로(210)에서 유도 전압을 발생시킬 수 있도록 하는 에너지를 공급한다. The excitation coil 310 is disposed in the form of a loop on the outside of the area for detecting the position of the pointer 200 in the tablet 300. The excitation coil part 310 supplies energy for emitting an electromagnetic wave corresponding to the waveform of the voltage applied to the coil to generate an induced voltage in the resonant circuit 210 of the pointer 200.

한편, 여기 코일부(310)의 코일에 인가되는 전압 파형의 위상은 타블렛 회로부(305)의 MCU에 의해 임의로 변경될 수 있으며, 이를 이용하여 방출되는 전자기파의 위상이 변화하게 되고, 결과적으로는 포인터(200)의 공진 회로(210)에 발생되는 유도 전압의 크기가 급격하게 변화하게 된다. 이러한 현상은 타블렛(300)에서 포인터(200)에 대해 소정의 데이터를 전송하는 수단으로 이용된다. On the other hand, the phase of the voltage waveform applied to the coil of the excitation coil unit 310 may be arbitrarily changed by the MCU of the tablet circuit unit 305, the phase of the electromagnetic wave emitted by using it changes, and consequently the pointer The magnitude of the induced voltage generated in the resonant circuit 210 of 200 is rapidly changed. This phenomenon is used as a means for transmitting predetermined data to the pointer 200 in the tablet 300.

차동 안테나부(325, 325')는 여기 코일부(310)에 의해 형성되는 루프의 내부에 배치되며, 서로 평행하지 않은 두 개의 축, 예를 들면 서로 직교하는 X축 방향과 Y축 방향을 따라 각각 평행한 다수의 라인을 갖는 수직 안테나(325) 및 수평 안테나(325')를 포함한다. 이때, 각 축 방향으로 배열된 각각의 수직 및 수평 안테나(325, 325')는 일단이 서로 연결되어 있으며 타단은 제1 및 제2 외부 라인, 중심 라인을 설정하기 위한 적어도 세 개의 멀티플렉서(331, 332, 333)에 대해 동시에 연결되어 있다. 따라서, 본 회로 구성에서는 각 축 방향의 차동 안테나부(325, 325')에 대해 3개씩, 적어도 6개의 멀티플렉서가 필요하게 된다. 그리고 수직 및 수평 안테나(325, 325')의 타단과 세 개의 멀티플렉서(331, 332, 333)와는 가변적 으로 연결되어, 설정되는 제1 및 제2 외부 라인, 중심 라인을 이동시킬 수 있도록 구성한다. 이러한 구성에 의해 도 5에서 설명한 바와 같은 라인 선택 동작이 가능하게 된다. 멀티플렉서에 의한 라인 선택 동작은 타블렛 회로부(305)의 제어에 의해 행해진다.The differential antenna portions 325, 325 ′ are arranged inside the loop formed by the excitation coil portion 310, and are arranged along two axes that are not parallel to each other, for example, the X and Y axis directions orthogonal to each other. A vertical antenna 325 and a horizontal antenna 325 'each having a plurality of parallel lines. At this time, each of the vertical and horizontal antennas 325, 325 'arranged in each axial direction is connected to each other, the other end of the at least three multiplexers 331 for setting the first and second external line, the center line 332 and 333 are simultaneously connected. Therefore, in this circuit configuration, at least six multiplexers are required, three for each of the differential antenna portions 325 and 325 'in the axial direction. The other ends of the vertical and horizontal antennas 325 and 325 'and the three multiplexers 331, 332 and 333 are variably connected to each other so as to move the first and second external lines and the center line. This configuration enables the line selection operation as described with reference to FIG. 5. The line selection operation by the multiplexer is performed by the control of the tablet circuit unit 305.

타블렛 회로부(305)는, 에너지/데이터 송신 수단(340)과, 데이터 수신 수단과(350), 좌표 인식 수단(360)을 포함하여 이루어진다. The tablet circuit unit 305 includes an energy / data transmission unit 340, a data reception unit 350, and a coordinate recognition unit 360.

에너지/데이터 송신 수단(340)은, 신호 소스(342), 변조기(344) 및 안테나 드라이버(346)를 포함하며 포인터(200)에 대해 전자기파를 이용하여 구동 에너지(유도 전압)를 공급하고 동시에 타블렛(300)으로부터 포인터(200)로 데이터를 송신하기 위하여 여기 코일부(310)에 인가하는 전압을 제어한다.The energy / data transmission means 340 comprises a signal source 342, a modulator 344 and an antenna driver 346 and supplies driving energy (induction voltage) to the pointer 200 using electromagnetic waves and simultaneously tablets. The voltage applied to the excitation coil unit 310 is controlled to transmit data from the 300 to the pointer 200.

데이터 수신 수단(350)은, 미분기(352), 로우패스 필터(354) 및 디지털라이저(356)를 포함하며, 포인터(200)에서 송신하는 데이터를 수신한다.The data receiving unit 350 includes a differentiator 352, a low pass filter 354, and a digitalizer 356, and receives data transmitted from the pointer 200.

좌표 인식 수단(360)은, 밴드패스 필터(362), 샘플/홀드 신호 발생기(366), 샘플/홀드 처리기(364) 및 A/D 변환기(368)를 포함하며, 포인터(200)에 의해 발생한 전자기파를 감지하여 포인터(200)의 좌표를 인식한다. The coordinate recognition means 360 includes a bandpass filter 362, a sample / hold signal generator 366, a sample / hold processor 364, and an A / D converter 368, which is generated by the pointer 200. The electromagnetic wave is detected to recognize the coordinates of the pointer 200.

또한, 타블렛 회로부(305)는 상기 타블렛(300)의 각 수단의 동작들을 제어하기 위한 제2 MCU(370)를 포함한다.In addition, the tablet circuit unit 305 includes a second MCU 370 for controlling operations of each means of the tablet 300.

에너지/데이터 송신 수단(340)에 있어서, 신호 소스(342)는 소정 주파수 및 소정 파형을 갖는 전기적 신호를 생성하고, 변조기(344)는 이 신호를 제2 MCU(370)의 제어에 따라 에너지를 전송하기 위한 신호 또는 데이터를 송신하기 위한 신호로 변조하고, 변조된 신호에 대응하는 전압이 안테나 드라이버(346)에 의해 여기 코일부(310)에 인가된다. 이러한 과정은 이후에 도 13을 참조하여 설명한다.In the energy / data transmission means 340, the signal source 342 generates an electrical signal having a predetermined frequency and a predetermined waveform, and the modulator 344 generates this signal under the control of the second MCU 370. A signal for transmitting or a signal for transmitting data is modulated, and a voltage corresponding to the modulated signal is applied to the excitation coil unit 310 by the antenna driver 346. This process will be described later with reference to FIG.

데이터 수신 수단(350)에 있어서, 포인터(200)의 전자기파에 의해 여기 코일부(310)에 발생하게 되는 유도 전압은, 정류된 후 미분기(352)에 의해 미분되고 로우패스 필터(354)를 통과한 후 디지털라이저(356)에 의해 디지털 신호로 변환됨으로써, 포인터(200)에서 송신한 데이터로 복조될 수 있고, 복조된 데이터는 제2 MCU(370)에서 처리된다. 이러한 과정은 이후에, 도 14를 참조하여 설명한다.In the data receiving means 350, the induced voltage generated in the excitation coil part 310 by the electromagnetic wave of the pointer 200 is differentiated by the differentiator 352 after being rectified and passes through the low pass filter 354. Thereafter, the digitalizer 356 converts the digital signal into a digital signal, thereby demodulating the data transmitted from the pointer 200, and the demodulated data is processed by the second MCU 370. This process will be described later with reference to FIG.

좌표 인식 수단(368)에 있어서, 포인터(200)의 전자기파에 의해 유도되어 차동 코일(320)의 중심 라인(322)에서 출력하는 전압은 밴드패스 필터(362)를 통과한 후 샘플/홀드 신호 발생기(366) 및 샘플/홀드 처리기(364)에 의해 피크가 샘플링되고, 이 값을 디지털화함으로써 제2 MCU(370)에서 포인터(200)의 위치를 2차원 좌표로서 인식할 수 있도록 한다.In the coordinate recognizing means 368, the voltage induced by the electromagnetic wave of the pointer 200 and output from the center line 322 of the differential coil 320 passes through the bandpass filter 362 and then the sample / hold signal generator. The peak is sampled by 366 and the sample / hold processor 364, and the value is digitized to allow the second MCU 370 to recognize the location of the pointer 200 as two-dimensional coordinates.

이와 같은 구성 및 동작을 수행하는 포인터(200) 및 타블렛(300)에 있어서의 신호의 흐름에 대해 도 11 내지 14를 참조하여 설명한다.The flow of signals in the pointer 200 and the tablet 300 which perform such a configuration and operation will be described with reference to FIGS. 11 to 14.

도 11은 포인터의 공진 회로와 타블렛의 여기 코일부에 인가 및 유도되는 전압의 파형을 나타낸 도면이다. 도면의 상부에 나타낸 파형은 포인터(200)의 공진 회로(210)에 나타나는 파형이며, 하부에 나타낸 파형은 타블렛(300)의 여기 코일부(310)에 나타나는 파형이다.FIG. 11 is a diagram showing waveforms of voltage applied and induced to the resonant circuit of the pointer and the excitation coil of the tablet. The waveform shown in the upper part of the figure is a waveform appearing in the resonant circuit 210 of the pointer 200, and the waveform shown in the lower part is a waveform appearing in the excitation coil part 310 of the tablet 300.

도 11에 있어서, A 내지 H 구간의 의미하는 바에 대해서는 표 1을 참조한다.In FIG. 11, the meanings of the sections A to H are referred to Table 1.

구간section 기능function 설명Explanation AA 좌표 측정 모드Coordinate measurement mode 타블렛의 여기 코일부에서 에너지를 전송하고, 포인터의 공진 회로에서 일정 크기의 전자기파를 방출하는 구간. 차동 코일에서 전자기파의 위치를 감지하여 포인터의 좌표를 측정함.A section in which energy is transmitted from the excitation coil portion of the tablet and emits electromagnetic waves of a certain size in the resonant circuit of the pointer. The position of the pointer is measured by detecting the position of electromagnetic waves in the differential coil. BB 수신 모드Receive mode 포인터에서 공진 회로에 인가하는 전압의 크기를 변경함으로써 타블렛에 대해 데이터를 송신하는 구간. 이에 의해, 타블렛의 여기 코일부에서는 전압 크기의 급격한 변화(상승)가 발생함.An interval in which data is transmitted to the tablet by changing the magnitude of the voltage applied from the pointer to the resonant circuit. As a result, a sudden change in voltage magnitude (rising) occurs in the excitation coil portion of the tablet. CC 수신 모드Receive mode 상동Same as above DD 좌표 측정 모드Coordinate measurement mode 포인터의 데이터 송신이 종료하고, 다시 차동 코일에 의한 좌표 측정 모드로 복귀함.The data transmission of the pointer ends, and the mode returns to the coordinate measuring mode by the differential coil. EE 좌표 측정 모드Coordinate measurement mode 상동Same as above FF 송신 모드Transmission mode 타블렛에서 여기 코일부에 인가하는 전압의 위상을 변경함으로써 포인터에 대해 데이터를 송신하는 구간. 이에 의해, 포인터의 공진 회로에서는 전압 크기의 급격한 변화(하강)이 발생함. A section in which data is transmitted to the pointer by changing the phase of the voltage applied to the excitation coil section in the tablet. As a result, a sudden change (fall) in voltage magnitude occurs in the resonant circuit of the pointer. GG 송신 모드Transmission mode 상동Same as above HH 좌표 측정 모드Coordinate measurement mode 타블렛의 데이터 송신이 종료하고, 다시 차동 코일에 의한 좌표 측정 모드로 복귀함.The tablet's data transmission ends and the unit returns to coordinate measuring mode by the differential coil.

도 12는 타블렛의 여기 코일부에 전압을 인가하는 과정과 포인터에 의해 발생한 전자기파에 의해 차동 코일에 발생한 유도 전압을 처리하는 과정을 나타낸 도면이다. 여기에서, 도 12(a)는 신호 소스(342)에서 출력하는 소정 주파수를 갖는 구형파 신호를 나타낸다. 만일 포인터(200)와 타블렛(300) 간의 데이터 송수신이 없는 경우에는 변조기(344)의 출력은 신호 소스(342)의 출력과 동일하므로 도면에서는 생략하였다. 이와 같이 변조된 신호는 안테나 드라이버(346)에 의해, 도 12(b)와 같은 파형의 신호로 변환되고 여기 코일부(310)를 통해 전자기파로서 출력된다.12 is a diagram illustrating a process of applying a voltage to an excitation coil portion of a tablet and a process of processing an induced voltage generated in a differential coil by an electromagnetic wave generated by a pointer. 12A illustrates a square wave signal having a predetermined frequency output from the signal source 342. If there is no data transmission / reception between the pointer 200 and the tablet 300, the output of the modulator 344 is the same as the output of the signal source 342 and thus is omitted in the drawing. The modulated signal is converted into a signal having a waveform as shown in FIG. 12B by the antenna driver 346 and is output as an electromagnetic wave through the excitation coil unit 310.

이 전자기파에 의해 포인터(200)의 공진 회로(210)는 에너지를 공급받게 되고, 공진 회로(210)에 의해 다시 전자기파를 발생하여 타블렛(300)의 차동 코일(320)에 유도 전압을 발생시키게 된다. 이때 발생한 유도 전압은 밴드패스 필터(362)를 통과한 후 도 12(c)와 같은 파형이 되며, 이 파형의 위상을 180도 반전시킴으로써 도 12(c')과 같은 파형으로 된다.The resonant circuit 210 of the pointer 200 is supplied with energy by the electromagnetic wave, and generates the electromagnetic wave by the resonant circuit 210 to generate an induced voltage in the differential coil 320 of the tablet 300. . At this time, the induced voltage becomes a waveform as shown in FIG. 12 (c) after passing through the band pass filter 362. The inverted voltage becomes a waveform as shown in FIG. 12 (c ') by inverting the phase of the waveform by 180 degrees.

이러한 신호의 최대값을 샘플링/홀드하기 위해, 변조기(344)로부터 출력되는 신호를 이용하여 샘플/홀드 신호 발생기(366)에서 도 12(d)와 같은 샘플/홀드 신호를 발생시키고, 이를 이용하여 도 12(c) 또는 도 12(c')의 신호로부터 도 12(e) 또는 도 12(e')와 같은 파형을 얻게 된다. 도 12(f)는 다수의 수직 안테나(325)로부터 멀티플렉서(331, 332, 333)를 이용하여 차동 코일(320)의 각 라인을 설정하는 구성에 있어서, 하나의 차동 코일(320)에서 다음 차동 코일(320)로 라인을 변경하도록 하는 신호를 나타낸다. 이와 같이 차동 코일(320)이 이동함으로써 도 12(c) 및 도 12(e)와 같이 신호의 변화가 발생하게 된다.In order to sample / hold the maximum value of the signal, a sample / hold signal as shown in FIG. 12 (d) is generated in the sample / hold signal generator 366 using a signal output from the modulator 344, 12 (e) or 12 (e ') are obtained from the signal of FIG. 12 (c) or 12 (c'). FIG. 12 (f) shows the next differential in one differential coil 320 in the configuration of setting each line of the differential coil 320 using multiplexers 331, 332, and 333 from the plurality of vertical antennas 325. FIG. A signal to change the line with the coil 320 is shown. As the differential coil 320 moves as described above, signal changes occur as shown in FIGS. 12 (c) and 12 (e).

도 13은 변조기에서 신호를 변조함으로써, 포인터에 대해 데이터를 송신하기 위한 과정을 나타낸 도면이다. 도 13(a)는 신호 소스(342)에서 출력하는 신호를 나타내고, 도 13(b)는 포인터(200)에 대해 데이터를 송신하기 위하여 제2 MCU(370)에 의해 변조기(344)가 제어되어 신호의 일부의 파형이 180도 지연된 형태를 나타낸다. 이와 같은 신호의 파형에 의해 샘플/홀드 신호도 동기되어 도 13(c)와 같은 파형이 발생되고, 이후 차동 코일(320)에 의해 발생하는 신호에 대한 샘플링/홀드에 이용된다. 한편, 도 13(b)의 파형을 갖는 신호는 안테나 드라이버(346)에 의해서 도 13(d)와 같이 위상이 급격하게 변화된 파형으로 나타난다. 이후 이러한 신호는 포인터(200)에서는 도 11의 F 및 G 구간에서와 같이 급격한 전압의 변화를 일으키게 되며, 이러한 현상을 이용하면 타블렛(300)에서 포인터(200)로의 데이터 송신이 가능하게 된다.13 is a diagram illustrating a process for transmitting data to a pointer by modulating a signal in a modulator. FIG. 13A illustrates a signal output from the signal source 342, and FIG. 13B illustrates a modulator 344 controlled by the second MCU 370 to transmit data to the pointer 200. Some waveforms in the signal are delayed by 180 degrees. The waveform of the signal is also synchronized with the sample / hold signal to generate a waveform as shown in FIG. 13 (c), and is then used for sampling / holding the signal generated by the differential coil 320. On the other hand, the signal having the waveform of Figure 13 (b) is shown by the antenna driver 346 as a waveform with a sharp phase change as shown in Figure 13 (d). Thereafter, such a signal causes a sudden change in voltage in the pointer 200 as in the F and G sections of FIG. 11. Using this phenomenon, data transmission from the tablet 300 to the pointer 200 becomes possible.

도 14은 포인터에서 도 11의 B 및 C 구간에서와 같이 전압의 변경에 의해 신호를 송신하는 경우, 타블렛의 여기 코일부에서 나타나는 전압의 파형 및 이를 처리하는 과정을 나타낸 도면이다. 도 14(a)는 포인터(200)에서의 전압의 변화에 의해 여기 코일부(310)에서 전압이 변화하는 모습을 나타낸다. 이 신호는 우선 정류되어 도 14(b)와 같은 파형이 되고, 이 파형은 미분기(352)에 의해 도 14(c)의 파형으로 나타나게 되며, 이후 로우패스 필터(354)에 의해 도 14(d)와 같은 파형을 갖는 신호가 된다. 그리고 이 신호는 디지털라이저(356)에 의해 도 14(e)와 같은 이진 신호로 변환된다. 변환된 신호는 제2 MCU(370)로 입력되어 포인터(200)에 의해 송신된 데이터를 판독할 수 있게 된다.FIG. 14 is a diagram illustrating a waveform of a voltage appearing in an excitation coil part of a tablet and a process of processing the same when a signal is transmitted by changing a voltage as in the sections B and C of FIG. 11. FIG. 14A illustrates a state in which the voltage is changed in the excitation coil part 310 by the change of the voltage at the pointer 200. This signal is first rectified to form a waveform as shown in FIG. 14 (b), which is represented by the differentiator 352 as the waveform of FIG. 14 (c), and then by the low pass filter 354 to FIG. 14 (d). Is a signal having a waveform such as This signal is then converted by the digitalizer 356 into a binary signal as shown in Fig. 14E. The converted signal is input to the second MCU 370 to read the data transmitted by the pointer 200.

이와 같은 신호의 송수신에 의해 타블렛(300)과 포인터(200)는 서로의 디지털 ID 또는 각각이 내장하는 메모리에 저장된 데이터, 포인터(200) 및 타블렛(300)의 동작에 관련한 신호 등을 송수신할 수 있게 된다. By transmitting and receiving such a signal, the tablet 300 and the pointer 200 may transmit and receive each other's digital ID or data stored in each of the internal memory, a signal related to the operation of the pointer 200 and the tablet 300, and the like. Will be.

다음으로, 도 15 내지 도 18을 참조하여, 포인터(200)의 구조 및 포인터(200)의 다양한 기능을 구현하기 위한 신호 처리 방법을 설명한다. 도 15는 포인터의 구조를 나타낸 도면이다. 포인터(200)는 여기 코일부(310)에 의해 발생한 전자기파에 의해 공진하여 유도 전압을 발생하는 공진 회로(210)와, 공진 회로(210)에서 발생하는 유도 전압을 정류하여 포인터(200)의 각부에 동작 전원을 공급하기 위한 정류기(232), 전류 제한기(234) 및 전압 제한기(236)를 포함하는 전원 공급 수단(230)과, 공진 회로(210)에 발생하는 유도 전압으로부터 여기 코일부(310)에서 송신하는 데이터를 전자기파로부터 분리하기 위한 복조기(242)를 포함하는 데이터 복조 수단(240)과, 제1 MCU(260)의 제어에 의해 전송할 데이터를 변조하여 공진 회로(210)를 통해 출력하기 위한 변조기(252)를 포함하는 데이터 송신수단(250)을 포함하여 이루어진다. Next, a signal processing method for implementing the structure of the pointer 200 and various functions of the pointer 200 will be described with reference to FIGS. 15 to 18. 15 is a diagram illustrating the structure of a pointer. The pointer 200 rectifies the induction voltage generated by the resonant circuit 210 and the induction voltage generated by the resonant circuit 210 by resonating by the electromagnetic wave generated by the excitation coil part 310, and thus, each part of the pointer 200. Power supply means 230 including a rectifier 232, a current limiter 234, and a voltage limiter 236 for supplying operating power to the excitation coil, and an excitation coil portion from an induced voltage generated in the resonant circuit 210. Data demodulation means 240 including a demodulator 242 for separating data transmitted from the electromagnetic wave from the electromagnetic wave, and modulating the data to be transmitted under the control of the first MCU 260 and through the resonant circuit 210. And data transmitting means 250 including a modulator 252 for outputting.

도 15에서는 변조기(252)의 출력이 스위칭 소자에 연결되고, 공진 회로(210)로부터 출력하는 전자기파를 단속함으로써 데이터를 송신하는 구성으로 하고 있으나, 공진 회로(210)의 저항 및 용량을 변화시켜 데이터를 송신하는 구성을 더욱 이용할 수도 있다. In FIG. 15, the output of the modulator 252 is connected to the switching element, and the data is transmitted by interrupting electromagnetic waves output from the resonant circuit 210. However, the data may be changed by changing the resistance and capacitance of the resonant circuit 210. It is also possible to further use a configuration for transmitting.

또한, 포인터(200)는 포인터(200)의 디지털 ID 등의 데이터를 저장하고 있는 데이터 메모리(262)와, 포인터(200)의 다양한 기능을 수행하는 다수의 버튼 및 스크롤 휠, 포인터(200)의 접촉 압력을 감지하기 위한 압력 센서(274)를 더 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 버튼으로서, 제1스위치(271) 및 제2스위치(272)를 구비하고, 압력 센서(274)로는 가변 콘덴서 또는 가변 저항기를 구비하는 것으로 한다(도 17 및 도 18 참조).In addition, the pointer 200 may include a data memory 262 that stores data such as a digital ID of the pointer 200, a plurality of buttons, a scroll wheel, and a pointer 200 that perform various functions of the pointer 200. It may further include a pressure sensor 274 for detecting the contact pressure. In this embodiment, the first switch 271 and the second switch 272 are provided as buttons, and the pressure sensor 274 is provided with a variable capacitor or a variable resistor (see FIGS. 17 and 18).

도 16은 타블렛에서 데이터를 송신하고 이를 포인터에서 수신하는 과정을 나타낸 도면이다. 도 16(a)는 포인터(200)의 공진 회로(210)와 데이터 복조 수단(240)의 일부분을 나타낸 도면이다. 도 16(b)는 타블렛(300)의 여기 코일부(310)에서 출력하는 전자기파의 형태를 나타낸다. 이러한 파형에 의해 포인터(200)의 공진 회로(210)에는 도 16(c)와 같은 파형의 전압이 유도되고, 이 전압은 데이터 수신 수단(240)을 통과하면서 도 16(d)와 같이 복조되고, 고주파 성분이 제거되어 도 16(e)와 같은 신호로 변환된다. 이 신호는 제1 MCU(260)로 입력되고, 제1 MCU(260)에서는 하강하는 에지를 감지함으로써 데이터를 판독한다.16 is a diagram illustrating a process of transmitting data from a tablet and receiving the same from a pointer. FIG. 16A shows a part of the resonant circuit 210 and the data demodulation means 240 of the pointer 200. FIG. 16B illustrates the form of electromagnetic waves output from the excitation coil unit 310 of the tablet 300. By the waveform, the voltage of the waveform as shown in FIG. 16 (c) is induced in the resonant circuit 210 of the pointer 200. The voltage is demodulated as shown in FIG. 16 (d) while passing through the data receiving means 240. The high frequency component is removed and converted into a signal as shown in Fig. 16E. This signal is input to the first MCU 260, and the first MCU 260 reads data by detecting a falling edge.

도 17은 포인터에 있어서, 다양한 기능을 수행하는 버튼 및 포인터의 접촉 압력을 감지하기 위한 압력 센서의 작동 원리를 설명하기 위한 도면이다. 본 도면에서는 제1 MCU(260)를 대신하여 LMC555 CMOS 타이머를 사용하였으며, 이 타이머를 이용하여 타블렛(300)에서 포인터(200)의 버튼 및 압력 센서(270)의 구동을 검출하는 원리를 설명한다. 이와 같이 제1 MCU(260)로서 LMC555 CMOS 타이머를 이용하게 되면, 포인터(200)로부터 데이터 메모리(262)에 저장된 데이터를 타블렛(300)으로 전송하는 것은 불가능하며, 단지 포인터의 다수의 버튼 및 압력 센서(274) 등의 동작에 관련한 신호를 전송하는 것이 가능하게 된다.FIG. 17 is a view for explaining a principle of operation of a pressure sensor for detecting a contact pressure of a button and a pointer which perform various functions in a pointer. In this figure, the LMC555 CMOS timer is used in place of the first MCU 260, and the principle of detecting the driving of the button and the pressure sensor 270 of the pointer 200 in the tablet 300 will be described using this timer. . As such, when the LMC555 CMOS timer is used as the first MCU 260, it is impossible to transfer data stored in the data memory 262 from the pointer 200 to the tablet 300, but only a plurality of buttons and pressures of the pointer. It is possible to transmit a signal relating to the operation of the sensor 274 or the like.

본 도면에 따르면, 포인터(200)는 버튼으로서는 스위치(271, 272) 및 이 스위치(271, 272)의 온/오프에 따라 접속되는 저항기를 이용하며, 압력 센서(274)로는 포인터(200)의 접촉 압력에 따라 정전 용량 값이 변화하는 가변 콘덴서를 이용한다. According to this figure, the pointer 200 uses switches 271 and 272 as buttons and resistors connected according to on / off of the switches 271 and 272, and the pressure sensor 274 uses the pointer 200 as a button. A variable capacitor whose capacitance value changes with contact pressure is used.

한편, 압력 센서(274)는 가변 저항기로 구성할 수도 있으며(도 18 참조), 동작 원리는 가변 콘덴서를 이용한 압력 센서(274)의 동작 원리와 동일하게 된다.On the other hand, the pressure sensor 274 may be configured with a variable resistor (see Fig. 18), the operation principle is the same as the operation principle of the pressure sensor 274 using a variable capacitor.

도 19는 타이머에서 출력하는 파형의 주파수와 압력 센서의 구동시의 파형을 나타낸 도면으로서, 도 17의 A 지점에서 측정되는 전압의 파형이다. 타이머(260)는 50% 듀티 모드로 동작하며, 압력 센서(274)에 가해지는 압력에 따라 출력하는 주파수(또는, 주기)가 변화된다. 즉, 접촉 압력에 따른 주기(Tp)는 압력 센서(274)인 가변 콘덴서의 용량의 크기에 반비례하게 된다. 따라서, 도 19(a)로부터 도 19(c)로 이동할수록 포인터(200)의 접촉 압력이 감소하는 것이 된다. 19 is a diagram showing the frequency of the waveform output from the timer and the waveform at the time of driving the pressure sensor, which is the waveform of the voltage measured at point A of FIG. The timer 260 operates in a 50% duty mode, and the output frequency (or period) changes according to the pressure applied to the pressure sensor 274. That is, the period Tp according to the contact pressure is inversely proportional to the magnitude of the capacity of the variable capacitor which is the pressure sensor 274. Therefore, the contact pressure of the pointer 200 decreases as it moves from Fig. 19A to Fig. 19C.

도 20은 버튼의 입력에 따른 신호의 변화를 설명하기 위한 예시 도면으로서, 도 20(a)는 타이머(260)에서 출력하는 신호로서 도 17의 A 지점에서 측정되는 전압의 파형이며, 도 20(b) 내지 도 20(e)는 타이머(260)에 의해 출력된 신호가 버튼의 입력에 의해 변화되고 이것이 NOT 게이트를 통과한 상태의 전압 파형으로서 도 17의 B 지점에서 측정되는 파형이며, 도 20(f)는 반전 증폭기를 통과한 파형이 XOR 게이트를 통과한 이후의 파형으로서 도 17의 C 지점에서 측정된다. 20 is an exemplary diagram for explaining a change in a signal according to a button input. FIG. 20A is a signal output from a timer 260 and is a waveform of a voltage measured at point A of FIG. 17. b) to 20 (e) are waveforms measured at point B of FIG. 17 as a voltage waveform in which the signal output by the timer 260 is changed by the input of a button and has passed the NOT gate, and FIG. 20 (f) is a waveform after the waveform passing through the inverting amplifier passes the XOR gate and is measured at point C of FIG.

도 20(b)는 제1 및 제2스위치(271, 272) 중 어떠한 스위치도 입력되지 않은 상태, 도 20(c)는 제1스위치(271)가 입력된 상태, 도 20(d)는 제2스위치(272)가 입력된 상태, 도 20(e)는 제1 및 제2스위치(271, 272)가 동시에 입력된 상태를 나타낸다. 도 20(f)는 도 20(b) 내지 도 20(e)의 파형 중 임의의 것에 대해서 펄스를 검출한 신호이다.20 (b) is a state in which no switch of the first and second switches 271 and 272 is input, FIG. 20 (c) is a state in which the first switch 271 is input, and FIG. 20 (e) shows a state in which the first and second switches 271 and 272 are simultaneously input. Fig. 20 (f) is a signal in which pulses are detected for any of the waveforms in Figs. 20 (b) to 20 (e).

도 20을 참조하면, 타이머(260)에서 포인터(200)의 압력에 따라 구형파 신호의 주기(Tp)가 변화하게 되기 때문에 포인터(200)의 접촉 압력을 감지할 수 있게 되고, 도 17과 같은 C-R 회로의 버튼을 설치하고 이 버튼을 온/오프함에 따라 B 지점에서 하강하는 신호의 폭(T0 내지 T3)이 변화하기 때문에 버튼의 온/오프를 감지할 수 있게 된다. 즉, 타이머(260)에서 출력되는 신호의 Tp는 일정한 상태로 유지되지만, 버튼이 눌려짐에 따라 버튼 부분을 통과한 신호에서 하강하는 부분의 신호의 폭(T0 내지 T3)이 좁아짐을 확인할 수 있다. 이에 의해, 도 20(e)와 같이 데이터 송신 수단(250)에서 출력되는 펄스 신호의 인접하는 펄스 간의 간격이 좁아지게 되며, 이 간격을 측정함으로써 어떠한 버튼이 눌려졌는지를 검출할 수 있게 된다. Referring to FIG. 20, since the period Tp of the square wave signal changes according to the pressure of the pointer 200 in the timer 260, the contact pressure of the pointer 200 may be sensed. As the button of the circuit is installed and the button is turned on / off, the width (T0 to T3) of the signal falling at the point B changes, so that the button can be detected on / off. That is, although the Tp of the signal output from the timer 260 is maintained at a constant state, it can be seen that as the button is pressed, the widths (T0 to T3) of the signal of the falling portion of the signal passing through the button portion become narrower. . As a result, the interval between adjacent pulses of the pulse signal output from the data transmission means 250 is narrowed as shown in Fig. 20 (e). By measuring this interval, it is possible to detect which button is pressed.

도 21은 포인터의 데이터 변조 수단을 통과한 신호가 공진 회로에서 출력하는 전자기파의 파형을 변화시키고, 이 파형이 타블렛의 여기 코일부에서 출력되는 상태까지를 나타낸다. 도 21(a)는 타이머(260)에서 출력한 신호가 압력 센서(274)에 의해 주기가 변화하고, 제1 및 제2스위치(271, 272)를 갖는 버튼에 의해 하강하는 부분의 폭이 변화하게 된 후, 데이터 송신 수단(250)을 통과하여 펄스로서 나타난 것이다. 도 21(b)는, 도 21(a)의 펄스에 의해 공진 회로(210)에서 출력하는 전자기파의 크기(진폭)가 변경된 상태를 나타낸다. 그리고 이 전자기파 크기의 변경은 타블렛(300)의 여기 코일부(310)에서 도 21(c)와 같이 유도 전압의 급격한 진폭 변화를 발생시키게 된다. 이후의 처리는 도 14를 참조하여 설명하였다.Fig. 21 shows a state in which the signal passing through the data modulation means of the pointer changes the waveform of the electromagnetic wave output from the resonant circuit, and this waveform is output from the excitation coil portion of the tablet. 21 (a) shows that the period of the signal output from the timer 260 is changed by the pressure sensor 274, and the width of the portion where the signal is lowered by the button having the first and second switches 271 and 272 is changed. After that, it passes through the data transmitting means 250 and appears as a pulse. FIG. 21B shows a state in which the magnitude (amplitude) of the electromagnetic waves output from the resonant circuit 210 is changed by the pulse of FIG. The change of the magnitude of the electromagnetic wave causes a sudden amplitude change of the induced voltage in the excitation coil portion 310 of the tablet 300 as shown in FIG. 21 (c). Subsequent processing has been described with reference to FIG.

이러한 과정을 살펴보면, 압력 센서(274)와 스위치(271, 272)들의 구동은 서로 독립적으로 변조되어 전자기파에 의해 타블렛(300)으로 송신될 수 있다. Looking at this process, the driving of the pressure sensor 274 and the switches 271, 272 may be modulated independently of each other and transmitted to the tablet 300 by electromagnetic waves.

한편, 버튼 및 압력 센서(270)의 동작에 의한 접촉 압력 및 버튼의 눌려짐에 대한 신호의 전송은, 포인터(200)의 위치를 감지하도록 하기 위한 전자기파를 출력하는 것과 시간적으로 분할하여 이루어진다. 즉, 버튼 및 압력 센서(270)의 동작이 지속된다고 하여, 공진 회로(210)에서 지속적으로 변조된 신호를 전송하는 것이 아니라, 시간 도메인을 분할하여 버튼 및 압력 센서(270)의 동작에 의해 변조된 신호를 전송하는 구간과 변조되지 않은 신호를 전송하는 구간을 갖도록 한다. On the other hand, the transmission of the signal for the contact pressure and the pressing of the button by the operation of the button and the pressure sensor 270 is made by dividing in time with the output of the electromagnetic wave for sensing the position of the pointer 200. That is, since the operation of the button and the pressure sensor 270 continues, instead of transmitting a continuously modulated signal from the resonant circuit 210, the time domain is divided and modulated by the operation of the button and the pressure sensor 270. It has a section for transmitting a signal and a section for transmitting an unmodulated signal.

이러한 구성에 의하면, 버튼 및 압력 센서(270)의 동작에 의해 공진 회로(210)에서 출력하는 전자기파의 파형이 변화되어 차동 코일(320)에서 포인터(200)의 위치를 잘못 인식하게 되는 오류를 제거할 수 있게 된다. According to this configuration, the waveform of the electromagnetic wave output from the resonant circuit 210 is changed by the operation of the button and the pressure sensor 270 to eliminate the error that the position of the pointer 200 is incorrectly recognized by the differential coil 320. You can do it.

다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 좌표 입력 장치를 응용하는 형태를 설명한다. 도 22는 좌표 입력 장치를 디스플레이 장치에 중첩시켜 적용한 예를 도시한 도면이다. 도 22(a)는 종래의 좌표 입력 장치에서 포인터의 위치를 감지하는 부분(이하 센서면(326))이 TFT LCD 또는 OLED 패널과 같은 디스플레이 장치의 후면에 장착된 형태를 도시하고 있다. 즉, 종래의 센서면(326)에는 포인터에 유도 전압을 여기하고 동시에 포인터의 위치를 감지하기 위한 안테나 코일이 다수 층 중첩되어 배치되었기 때문에, 회로 기판의 투명도를 충분히 확보하기 어려웠다. 그래서 종래의 좌표 입력 장치에서는 센서면을 디스플레이 장치의 후면에 배치하였으며, 이에 의해, 도 22(a)에 도시된 바와 같이 포인터의 접촉 위치와 측정 위치와의 오차가 클 수밖에 없었다.Next, a form of applying a coordinate input device according to an embodiment of the present invention will be described. 22 is a diagram illustrating an example in which a coordinate input device is superimposed and applied to a display device. FIG. 22 (a) shows a form in which a portion (hereinafter, the sensor surface 326) for detecting the position of the pointer in the conventional coordinate input device is mounted on the rear surface of a display device such as a TFT LCD or an OLED panel. That is, since a plurality of antenna coils are arranged on the conventional sensor surface 326 so as to excite the induced voltage to the pointer and simultaneously detect the position of the pointer, it is difficult to sufficiently secure the transparency of the circuit board. Therefore, in the conventional coordinate input device, the sensor surface is disposed on the rear side of the display device, whereby the error between the contact point and the measurement position of the pointer is large as shown in FIG.

하지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서면(326)은 나란하게 배열된 차동 안테나부(325, 325')를 X축으로 평행한 수직 안테나(325) 및 Y축으로 평행한 라인 안테나(325'), 단지 두 겹만 적층하면 되기 때문에, 수직 안테나(325)를 투명 전극(예를 들면, ITO)으로 형성하는 경우, 충분한 투명화를 실현할 수 있다. However, the sensor surface 326 according to an embodiment of the present invention has a vertical antenna 325 parallel to the X-axis and a line antenna 325 parallel to the Y-axis of the differential antenna units 325 and 325 'arranged side by side. Since only two layers need to be stacked, sufficient transparency can be realized when the vertical antenna 325 is formed of a transparent electrode (for example, ITO).

또한, 포인터(200)에 대해 에너지를 공급하기 위한 여기 코일부(310)가 포인터(200)의 위치를 감지하기 위한 차동 코일(320)과 별도로 구성되어 있기 때문에, 즉, 여기 코일부(310)가 센서면(326) 상에 형성되는 것이 아니기 때문에, 포인터(200)에 에너지를 공급하기 위한 구성에 의해 센서면(326)의 투명화가 저해되지 않는다. In addition, since the excitation coil part 310 for supplying energy to the pointer 200 is configured separately from the differential coil 320 for sensing the position of the pointer 200, that is, the excitation coil part 310. Since is not formed on the sensor surface 326, the transparency of the sensor surface 326 is not inhibited by the structure for supplying energy to the pointer 200.

즉, 포인터(200)에 에너지를 공급하기 위해 전자기파를 여기하는 코일은 저항이 작은 것이 바람직하고, 포인터(200)로부터의 전자기파를 감지하기 위한 코일은 저항이 높은 것이 바람직하다. 한편, 투명 전극인 ITO는 투명도가 높아질수록 저항이 증가한다는 특성을 갖기 때문에, 에너지 공급 성능을 향상시키기 위해 코일의 저항을 낮추면 투명도도 낮아지고, 포인터(200)에 대한 감지 성능을 높이면 투명도는 높아지지만 동시에 코일의 저항도 높아지게 된다.That is, the coil for exciting the electromagnetic wave to supply energy to the pointer 200 is preferably low in resistance, and the coil for sensing the electromagnetic wave from the pointer 200 is preferably high in resistance. On the other hand, since the transparent electrode ITO has a characteristic that the resistance increases as the transparency increases, the transparency decreases when the resistance of the coil is lowered to improve energy supply performance, and the transparency increases when the sensing performance of the pointer 200 is increased. At the same time, however, the resistance of the coil also increases.

따라서, 종래의 구성에서는 이러한 서로 상반되는 특성을 적당히 타협하여 코일의 저항 및 투명도를 결정하였기 때문에, 센서면(326)의 투명화에는 한계가 있었다. Therefore, in the conventional configuration, since the resistance and the transparency of the coil were determined by appropriately compromising these mutually opposite characteristics, there was a limit in the transparency of the sensor surface 326.

하지만 본 발명의 일 실시예에 따른 좌표 입력 장치(100)에서는, 에너지를 여기하는 여기 코일부(310)와 포인터(200)를 감지하는 차동 안테나부(325, 325')를 별도로 구성함으로써, 각각의 코일을 최대한 바람직한 저항 및 투명도를 갖도록 설정할 수 있게 된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 좌표 입력 장치(100)에서는, 센서면(326)을 최대한 투명하게 하고 이를 디스플레이 장치의 전면에 배치함으로써, 도 22(b)에 도시된 바와 같이 포인터(200)의 접촉 위치와 측정 위치와의 오차를 최소화할 수 있게 되었다. However, in the coordinate input device 100 according to an embodiment of the present invention, by separately configuring the excitation coil unit 310 for exciting energy and the differential antenna units 325 and 325 ′ for detecting the pointer 200, respectively. The coil can be set to have the most desirable resistance and transparency. Accordingly, in the coordinate input device 100 according to an embodiment of the present invention, the sensor surface 326 is made as transparent as possible and placed on the front of the display device, thereby as shown in FIG. 22 (b). It is possible to minimize the error between the contact position and the measurement position of the).

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 좌표 입력 장치(100)에서는, 차동 안테나부(325, 325')를 기판(328) 상에 패턴으로 형성할 수 있으므로, 제조에 있어서도 용이하다. 이러한 차동 안테나부(325, 325')의 형태는 도 23을 참조한다. 도 23은 센서면의 구성 형태를 나타낸 도면이다. 본 도면에 따르면, 도 23(a)는 투명 기판(328)상에 X축 방향으로 배열된 수직 안테나(325)의 패턴 및 Y축 방향으로 배열된 수평 안테나(325')의 패턴이 직교하여 중첩된 형태를 도시한다. 이때의 각 차동 안테나부(325, 325')는 도 23(b)에 도시된 바와 같이 투명 기판(328)의 상부면 및 하부면에 각각 배치될 수 있으며, 도 23(c)에 도시된 바와 같이 투명 기판(328)의 어느 한쪽면에 절연층을 개재하여 중첩시킨 형태로 배치될 수도 있다. In addition, in the coordinate input device 100 according to the exemplary embodiment of the present invention, the differential antenna units 325 and 325 ′ may be formed on the substrate 328 in a pattern, which is easy to manufacture. The shape of the differential antenna units 325 and 325 'refers to FIG. 23. It is a figure which shows the structural form of a sensor surface. Referring to FIG. 23A, the pattern of the vertical antenna 325 arranged in the X-axis direction and the pattern of the horizontal antenna 325 'arranged in the Y-axis direction overlap orthogonally overlap on the transparent substrate 328. Illustrated form. In this case, each of the differential antenna units 325 and 325 ′ may be disposed on the top and bottom surfaces of the transparent substrate 328 as shown in FIG. 23 (b), as shown in FIG. 23 (c). Likewise, the transparent substrate 328 may be disposed in a form in which one surface of the transparent substrate 328 is overlapped with an insulating layer.

한편, 센서면(326)에는 터치 스크린을 추가로 설치함으로써 더욱 다양한 응용성을 제공할 수도 있다.On the other hand, the sensor surface 326 may further provide a variety of applications by installing a touch screen.

상술한 원리들을 이용하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 좌표 입력 장치(100)는, 포인터(200)와 타블렛(300) 간의 다양한 대용량의 데이터 통신이 가능하게 되므로, 포인터(200)에 여러 가지 기능을 적용할 수 있게 된다. 도 24는 이와 같이 다양한 기능이 구현된 포인터의 외형을 나타낸 도면이다. Using the above-described principles, since the coordinate input device 100 according to an embodiment of the present invention enables various large-capacity data communication between the pointer 200 and the tablet 300, the pointer 200 may have various kinds of data. The function can be applied. 24 is a diagram illustrating the appearance of a pointer in which various functions are implemented as described above.

즉, 포인터(200)에는 일반적으로 이용되는 두 개의 버튼(271, 272) 외에도, 지움 버튼, 스크롤 휠, 기능 볼륨 등을 추가할 수 있으며, 이에 의해 좌표 입력 장치(100)의 응용 분야를 더욱 확장할 수 있게 된다.That is, in addition to the two buttons 271 and 272 which are generally used, the pointer 200 may add an erase button, a scroll wheel, a function volume, and the like, thereby further extending the application field of the coordinate input device 100. You can do it.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 좌표 입력 장치의 구성을 나타낸 도면.1 is a view showing the configuration of a coordinate input device according to an embodiment of the present invention.

도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 좌표 입력 장치에 있어서, 포인터(200)의 위치를 인식하는 원리를 설명하기 위한 도면.2 and 3 are views for explaining the principle of recognizing the position of the pointer 200 in the coordinate input device according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수직 안테나를 갖는 구조에서, 차동 코일을 형성하는 원리를 설명하기 위한 도면.4 is a view for explaining the principle of forming a differential coil in a structure having a vertical antenna according to an embodiment of the present invention.

도 5는 수직 안테나와 멀티플렉서의 각 단자와의 연결 방법을 설명하기 위한 도면.5 is a view for explaining a connection method between the vertical antenna and each terminal of the multiplexer.

도 6 내지 도 8은 테스트 코일에 의해 수직 안테나의 각 라인으로부터 출력되는 전압의 크기를 나타낸 도면.6 to 8 show the magnitude of the voltage output from each line of the vertical antenna by the test coil;

도 9는 차동 코일의 외부 라인과 중심 라인을 가변함으로써 포인터의 위치를 감지하는 방법을 나타낸 도면.9 illustrates a method of sensing the position of the pointer by varying the outer and center lines of the differential coil.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 좌표 입력 장치의 전체 구성을 도시한 도면.10 is a diagram showing the overall configuration of a coordinate input device according to an embodiment of the present invention.

도 11은 포인터의 공진 회로와 타블렛의 여기 코일부에 인가 및 유도되는 전압의 파형을 나타낸 도면.11 shows waveforms of voltages applied to and induced by the resonant circuit of the pointer and the excitation coil portion of the tablet;

도 12는 타블렛의 여기 코일부에 전압을 인가하는 과정과 포인터에 의해 차동 코일에 발생한 유도 전압을 처리하는 과정을 나타낸 도면.12 is a diagram illustrating a process of applying a voltage to an excitation coil portion of a tablet and a process of processing an induced voltage generated in a differential coil by a pointer;

도 13은 변조기에서 신호를 변조함으로써, 포인터에 대해 데이터를 송신하는 과정을 나타낸 도면.13 illustrates a process of transmitting data for a pointer by modulating a signal in a modulator.

도 14은 포인터에서 전압의 변경에 의해 신호를 송신하는 경우, 타블렛의 여기 코일부에서 나타나는 전압의 파형 을 나타낸 도면.Fig. 14 shows waveforms of voltages appearing in the excitation coil portion of the tablet when a signal is transmitted by changing the voltage at the pointer.

도 15는 포인터의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.Fig. 15 is a diagram schematically showing the configuration of a pointer.

도 16은 타블렛에서 데이터를 송신하는 경우, 포인터에서 이를 수신하여 처리하는 과정을 나타낸 도면.16 is a diagram illustrating a process of receiving and processing data at a pointer when transmitting data from a tablet.

도 17은 도 15에 따른 포인터의 회로 구성을 나타낸 도면.17 is a diagram showing the circuit configuration of a pointer according to FIG. 15;

도 18은 도 17의 포인터에 있어서, 압력 센서를 가변 저항으로 구성한 형태를 나타낸 도면.FIG. 18 is a diagram illustrating a configuration in which a pressure sensor is configured of a variable resistor in the pointer of FIG. 17. FIG.

도 19는 타이머에서 출력하는 파형과 압력 센서의 구동시 변화되는 파형을 나타낸 도면.19 is a view showing a waveform output from the timer and a waveform changed when the pressure sensor is driven.

도 20은 포인터의 버튼의 입력에 따른 신호의 변화를 설명하기 위한 도면.20 is a diagram for explaining a change in a signal according to an input of a button of a pointer.

도 21은 포인터의 데이터 송신 수단을 통과한 신호가 공진 회로에서 출력하는 전자기파의 파형을 변화시키고, 이 파형이 타블렛의 여기 코일부에서 출력되는 상태를 나타낸 도면.Fig. 21 is a diagram showing a state in which a signal passing through the data transmission means of the pointer changes the waveform of the electromagnetic wave output from the resonant circuit, and this waveform is output from the excitation coil portion of the tablet.

도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 좌표 입력 장치를 디스플레이 장치에 적용한 예를 도시한 도면.FIG. 22 illustrates an example of applying a coordinate input device according to an embodiment of the present invention to a display device. FIG.

도 23은 차동 안테나부를 기판상에 패턴으로 형성한 형태를 나타낸 도면.23 is a view showing a form in which a differential antenna unit is formed in a pattern on a substrate.

도 24는 다양한 기능이 구현된 포인터의 형태를 나타낸 도면. 24 is a diagram illustrating a form of a pointer in which various functions are implemented.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols for the main parts of the drawing)

100 : 좌표 입력 장치100: coordinate input device

200 : 포인터200: pointer

210 : 공진 회로210: resonant circuit

220 : 포인터 회로부220: pointer circuit

230 : 전원 공급 수단230: power supply means

240 : 데이터 복조 수단240: data demodulation means

250 : 데이터 송신 수단250: data transmission means

260 : 제1 MCU260: first MCU

270 : 버튼 및 압력 센서270: Button and Pressure Sensor

300 : 타블렛300: tablet

305 : 타블렛 회로부305: tablet circuit portion

310 : 여기 코일부310: excitation coil part

320 : 차동 코일320: differential coil

325, 325' : 차동 안테나부325, 325 ': differential antenna

330 : 멀티플렉서 유닛330: Multiplexer Unit

340 : 에너지/데이터 송수신 수단340: means for transmitting and receiving energy / data

350 : 데이터 수신 수단350: data receiving means

360 : 좌표 인식 수단360: coordinate recognition means

370 : 제2 MCU370: second MCU

Claims

In the coordinate input device comprising a pointer having a resonant circuit and a tablet for sensing the position of the pointer,

The tablet,

An excitation coil part formed of a coil of a loop type to supply energy for generating an induced voltage to the resonant circuit;

A horizontal antenna having a plurality of lines arranged in parallel and having both ends, and a vertical antenna having both ends arranged in parallel with each other and arranged to be perpendicular to the horizontal antenna and having both ends, one end of the horizontal antenna and One end of the vertical antenna is connected to each other between the lines, the horizontal antenna and the vertical antenna is a differential antenna which is disposed inside the loop form of the excitation coil portion to detect the position of the electromagnetic wave emitted from the pointer Wealth; And

Selecting three lines from at least one of the other end of the horizontal antenna and the other end of the vertical antenna of the differential antenna unit, and connecting the other ends of the external lines on both sides of the selected three lines to form a closed loop; And coordinate recognition means for detecting the position of the pointer by using a voltage output from the center line among the three selected lines.

The method of claim 1,

The vertical antenna and the horizontal antenna are each composed of m (here, m> = 3) lines,

And said coordinate recognition means comprises a multiplexer unit for selecting said three lines from said m lines.

The method of claim 2,

The multiplexer unit includes three multiplexers,

Selecting 1 to m-2 lines for the first multiplexer for selecting one of the external lines, 2 to m-1 lines for the second multiplexer for selecting the center line, and selecting another one of the external lines 3 to m lines are connected to the third multiplexer.

The method according to claim 2 or 3,

And the coordinate recognizing means changes the selection of the outer lines and the center line so that the loop by the outer lines is narrowed toward the direction in which the position of the pointer is sensed.

The method according to any one of claims 1 to 3,

The plurality of lines, coordinate input device, characterized in that formed of a conductive transparent material.

The method according to any one of claims 1 to 3,

And the tablet further comprises energy / data transmission / reception means for supplying driving energy of the pointer and transmitting / receiving predetermined data with the pointer via the excitation coil unit.

The method of claim 6,

And the energy / data transmitting and receiving means changes a phase of a voltage applied to the excitation coil unit so as to transmit data to the pointer.

The method of claim 6,

And the pointer further comprises data transmitting means having a modulator for changing a magnitude of a voltage applied to the resonant circuit so as to transmit data to the tablet.

The method of claim 8,

And the data transmission by the data transmitting means divides a section for transmitting a signal modulated by the modulator and a section for transmitting an unmodulated signal in time.

The method of claim 6,

And transmitting and receiving data between the tablet and the pointer are performed by dividing a section for transmitting data from the tablet and a section for transmitting data from the tablet in time.