KR100942374B1

KR100942374B1 - 화면 위치정보 입력 방식

Info

Publication number: KR100942374B1
Application number: KR1020080076228A
Authority: KR
Inventors: 손창원
Original assignee: 손창원
Priority date: 2008-08-05
Filing date: 2008-08-05
Publication date: 2010-02-12

Abstract

본 발명은 화면에서의 위치정보 추출에 광 신호를 사용함에 있어, 위치정보 추출에 필요한 데이터를 디지털 통신 전송 알고리즘으로 변조된 광 신호를 송신하고, 광 수신 모듈에서는 위치정보를 수신된 광 신호의 복조를 함으로 구한다. 주사되는 광에 주사 각도 와 같은 위치 정보연산에 필수적인 데이터를 실어 보냄으로 송수신 모듈이 분리되어있는 경우 별도의 경로로 동기신호를 교환할 필요도 없고, 또한 복수의 송신 모듈로부터의 광 신호를 쉽게 구분하고 처리할 수 있다.

디스플레이, 위치정보, 입력장치

Description

화면 위치정보 입력 방식{Positioning Device for Display}

본 발명은 대형 디스플레이에 사용 가능한 디스플레이 좌표정보 입력방식을 구현하는 방법에 관한 것이다.

프로젝터, 컴퓨터 모니터와 같은 화면상에서 화면상의 위치를 지적하고자 하기 위하여 터치 패널과 같은 입력 장치를 사용한다.

제안하고자 하는 방식은 레이저나 LED와 같은 광원을 사용하여 화면상의 위치를 구하는 방식으로 고정된 지점에 있는 광원에서 발생하는 광속을 화면 위를 스캔하듯이 주사하고, 화면위에 존재하는 수신 장치가 수신된 빛에 포함된 정보로 자신의 위치를 알아내거나, 화면위에 있는 장애물로 인한 빛의 산란 혹은 반사파를 광원의 위치 혹은 제 삼의 위치에 있는 광 수신 장치에서 수신된 빛의 정보로 장애물의 위치를 알아내는 방법이다.

도 1과 같이 평면으로 이루어진 화면(101)위에 임의의 지점 C(102)의 위치정보는 이미 알고 있는 지점 A(103)와 B(104)의 위치 정보와 이들로부터 C(102)까지 의 방위각을 알고 있으면, 삼각측량 기법으로 구할 수 있다.

A(103)와 B(104)를 위치정보장치라 하고, 이 장치의 내부에 광원과 광센서를 두고, 광원이 생성한 빛을 방향성을 가지고 화면에 일정 속도로 회전 시킨다. 위치를 알고자 하는 장애물C(102)는 광원으로부터의 광속이 자신의 위치에 도달할 때, 이 빛을 산란/반사하고, 이 반사된 빛은 위치정보장치A(103)와 B(104)에 있는 광 센서에 의하여 감지되고, 현 광속의 방향에 장애물이 있음을 감지하게 된다. 이와 같이 장애물 C(102)의 위치정보는 장치A(103)와 B(104)로부터의 방향 정보를 가지고 구할 수 있다.

도 1과 같이 2개의 위치정보장치A(103)와 B(104)가 존재하고, 장애물은 광속에 대한 난반사를 한다면, 위치정보장치 A(103)내의 광 센서는 위치정보장치 A(103)와 위치정보장치 B(104)로부터 발생한 모든 광속에 대한 반사광을 수신하게 된다. 따라서 수신한 빛의 광원을 구별 할 수 있는 방안이 마련되어야 한다.

장애물은 매우 다양한 형태와 반사 조건을 가지고 있을 수 있으며, 장애물의 광원으로부터의 거리 또한 일정하지 않기에, 광원으로부터 생성된 빛이 장애물에 의하여 반사되고 광 센서에서 수신되는 빛의 밝기는 매우 큰 편차를 가지게 된다. 따라서 빛의 송신 및 수신에 있어서 전력 증폭률은 수시로 조절되어야 한다.

도 1에서 위치정보장치 A(103)와 위치정보장치 B(104)는 광원으로서의 역할만 하며, 장애물C(102)에서 위치정보를 구하고자 하는 경우에는, 장애물C(102)에서 각기 광원으로부터의 광속을 수신할 때, 장애물 C(102)가 각기 광원으로부터 장애물까지의 광속의 회전각을 알 수 있는 방안이 마련되어야 한다.

도 1에서 위치정보장치 A(103)와 B(104)의 광원이 각 위치정보장치의 고유 정보 및 광속의 회전각도정보 등으로 변조된 빛을 생성하면, 광센서가 수신한 빛을 수신할 때 수신된 빛의 정보에 의하여, 해당 빛이 어느 광원으로부터 어떤 각도로 방출 된 빛인지를 알 수 있게 된다. 이에 따라 장애물의 위치 정보를 별도의 추가 정보가 없더라도 연산할 수 있다.

본 발명은 화면상의 임의의 지점의 위치 정보를 읽을 수 있는 입력장치를 매우 저렴하게 만들 수 있는 장점을 가진다.

도 1과 같이 평면 화면(101)의 외곽에 A(103), B(104)와 같은 2개 이상의 위치정보장치가 부착되고, 위치를 알고자 하는 장애물 C(103)가 화면상에 존재한다고 가정한다.

도 2와 같이 위치정보장치A(103)와, B(104)는 장치되는 위치에 따라 90도(A) 혹은 180도(B)의 회전각을 가지고 주기적으로 빛을 회전 주사한다.

각 위치정보장치는 도 3과 같이 송신부(209)와 수신부(210)부로 이루어진다. 송신부(209)는 패킷생성기(201), 신호변조기(202), 파워암프PA(203)와 광소자(204)로 구성된다. 수신부(210)는 광센서(205), LNA/VGA(206), 신호변조기(207), 및 위치정보처리기(208)로 구성된다.

도 3의 위치정보장치가 가동을 시작하면, 장치의 고유정보, 장치 ID, 장치 기능 등의 정보가 만들어지고, 광소자로부터의 빛은 광속의 형태로 화면위로 회전 운동을 시작한다. 위치정보장치의 패킷생성기(201)는 광속의 회전 각도정보와 장치의 고유정보, 장치 ID 등의 정보를 가지고 패킷 정보를 만든다. 신호변조기(202)는 패킷정보에 PSK, FSK, OFDM과 같은 변조 알고리즘을 이용하여 패킷을 변조를 한다. 10ms이하의 광속 회전주기, 각도 분해도 1/200정도를 고려하면, 최대 허용 패킷 전송 시간은 50us정도가 된다. 이를 패킷을 구성하는 장치의 고유 정보, 장치 ID, 장치 기능과 패킷의 시작을 알리는 sync정보 및 광속 회전 각도정보들을 포함한 정보의 길이를 50 bits라 가정하면, 정보 전송속도는 1MHz이상이 되어야 한다. 전송 오류를 줄이기 위하여, 패킷 간 휴지기간 및 동일 정보의 반복 전송을 고려하면 보다 높은 주파수를 사용 할 수 있다. 이렇게 생성된 신호는 파워암프PA(203)에 의하여 증폭된 후 광소자(204)로 출력된다.

도 3의 위치정보장치에서 장애물로부터 반사되어온 광신호를 받아 처리하는 경우에는 수신부(210)를 사용하게 된다. 이의 처리과정은 광센서(205)로부터 수신된 광신호는 LNA와 VGA(206)를 거쳐 적절한 신호크기로 증폭되고, 신호 복조기(207)에 의하여 PSK, FSK, OFDM과 같은 송신부(209)의 신호변조기(202)가 사용한 변조알고리즘에 대응하는 복조알고리즘을 이용하여 패킷을 추출 한다. 이때, 패킷은 위치정보처리기에 의하여 자신이 생성한 광신호인지, 입출력 광신호의 크기는 변/복조를 수행하기에 적절한지를 판독하고, 필요하다면, 송신부(209)의 파워암프PA(203)의 이득을 조절하거나 수신부의 VGA의 이득을 조절하는 것과 같은 AGC 기능을 수행한다. 이러한 AGC기능은 다양한 장애물의 광학적 특성 편차가 매우 클 수 있기에 중요하다. 시스템에 있는 복수의 위치정보장치들 중, 하나의 위치정보장치는 다른 위치정보장치들로부터 수집한 데이터들을 취합하여, 화면상에 있는 장애물 혹은 장애물들의 위치정보를 위치정보연산 알고리즘을 사용하여 생성하고, PC와 같은 장비에 이들 위치정보를 유선 혹은 RF 무선 통신을 사용하여 전송한다.

위치정보장치는 단순히 송신부(209)만 가동하고, 장애물의 위치에서 수신기능을 담당하는 경우는 도 4와 같은 무선센서장치를 사용하여 장애물의 역할을 담당한다. 무선센서장치는 광학랜즈(402), 광센서(401), 컨트롤러(403), RF송신기(404), 안테나(405)로 구성된다. 광학랜즈(402)는 화면상의 광 신호를 수집하여 광센서(401)로 보낸다. 컨트롤러(403)에서는 광센서(401)의 신호를 가지고 복조와 위치정보처리 등을 수행한다. 위치정보처리에 의하여 구하여진 장애물 자신의 위치정보는 RF송신기(404)와 안테나(405)를 사용하여 PC와 같은 장치에 송신된다.

무선센서장치(도 4)를 사용하는 시스템의 장점은 광원과 광센서사이에 직접 광 경로가 확보되기에 통신 효율이 매우 높고, 균일한 송수신 이득을 기대할 수 있다. 또한 다수의 무선센서장치가 동시에 한 시스템에서 동작을 하더라도 상호 간섭이 매우 적은 장점을 가지고 있다. 반면 단점으로는 반사광을 수신하는 방식에서는 필요치 않았던, 특수기구인 무선센서장치를 사용해야하는 부담이 있다.

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Claims

레이저, LED와 같은 다양한 광원을 이용한 화면 위치정보 입력장치를 2개 이상의 광원을 사용하는 방법에 있어서, 구하고자 하는 화면상의 위치를 광원으로부터의 광속의 회전정보를 가지고 구하는 방법에 있어서, 구하고자 하는 지점의 위치 정보연산에 필요한 정보들을 디지털 변조 방식으로 광 변환하여 이용하는 방법.
제 1항에 있어서, 디지털 통신 방법인 PSK, FSK, OFDM과 같은 다양한 통신 변조 알고리즘을 이용하여 패킷화된 광소자의 빛을 사용하여 광수신 모듈이 수신한 빛으로부터 위치 연산에 필요한 모든 정보를 확보할 수 있게 하는 방법.
제 1항에 있어서, RF 무선송신 기능을 가진 장애물의 화면상에서의 위치 정보를 광센서에서 수집한 정보만을 사용하여 연산하고 이를 RF경로로 PC등에 전송하는 방법.