KR100951251B1 - Pointing apparatus - Google Patents

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KR100951251B1
KR100951251B1 KR1020080119113A KR20080119113A KR100951251B1 KR 100951251 B1 KR100951251 B1 KR 100951251B1 KR 1020080119113 A KR1020080119113 A KR 1020080119113A KR 20080119113 A KR20080119113 A KR 20080119113A KR 100951251 B1 KR100951251 B1 KR 100951251B1
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이상엽
양창수
양완철
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삼성전기주식회사
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Abstract

PURPOSE: A pointing apparatus is provided to suitably control the range and accuracy of distance measurement. CONSTITUTION: A pointer(11) includes an antenna and a communications module. Three or more antennas for anchor(12~15) perform wireless communication with the antenna. A coordinator(16) transmits a distance measurement signal to the pointer. The coordinator receives a response signal transmitted from the pointer.

Description

포인팅 장치{POINTING APPARATUS}Pointing device {POINTING APPARATUS}

본 발명은 포인팅 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다양한 크기의 공간및 다양한 사이즈의 디스플레이에 적응적으로 사용될 수 있는 포인팅 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a pointing device, and more particularly, to a pointing device that can be adaptively used for various sized spaces and various sized displays.

최근 다양한 디스플레이 수단이 개발되고 더욱 편리한 입력 수단 등에 대한 요구의 증가에 따라, 마우스 등과 같은 전형적인 포인팅 장치 이외의 포인팅 장치에 대한 수요가 증가하고 있다.Recently, as various display means have been developed and the demand for more convenient input means and the like increases, demand for pointing devices other than typical pointing devices such as a mouse is increasing.

예를 들어, 터치스크린은 기존의 키보드나 마우스와 같은 입력장치를 사용하지 않고, 스크린에 손가락, 펜 등을 접촉하여 입력하는 방식으로 휴대폰, 게임기 등의 소형 디스플레이에 적용되고 있다.For example, a touch screen is applied to a small display such as a mobile phone or a game machine by inputting a finger or a pen by touching a screen without using an input device such as a keyboard or a mouse.

또한, 마이크로소프트(microsoft)사 또는 파나소닉(panasonic)사와 같은 업체들이 개발 중 또는 개발 완료한 월사이즈(Wall size) TV나 서피스 컴퓨팅(surface computing) 기술은 터치 스크린 기능을 통해 개인기기에서 사용하는 컨텐츠를 벗어나 모든 컨텐츠를 자연스럽게 조작하며 실제 존재하는 것처럼 감상하고 사용 할 수 있다고 보고있다. 즉, 이러한 새로운 기술은 디스플레이의 개념을 책상, 컴퓨터 상의 모니터 뿐만 아니라 생활하는 공간 전체를 디스플레이로 간주한다.In addition, Wall size TV or surface computing technology, which is being developed or completed by companies such as Microsoft or Panasonic, can be used for personal devices through the touch screen function. He believes that all contents can be manipulated naturally and that they can be viewed and used as if they existed. In other words, this new technology regards the concept of a display not only as a desk or a monitor on a computer, but also as a display as a whole.

현재 이러한 월사이즈 TV나 서피스 컴퓨팅 기술을 실현하기 하는데 있어, 종래에 알려진 마우스나 터치스크린 등의 포인팅 장치를 적용하기에는 한계점이 발생한다. 다양한 방법의 터치스크린 구현기술이 존재하지만 디스플레이 패널의 사이즈가 증가하면서 대형 사이즈의 패널에 터치스크린용 센서를 적용하는데 많은 어려움이 있다. 특히, 생활 공간 전체가 디스플레이 수단이 되는 월사이즈 TV나 서피스 컴퓨팅 기술에서는 정형화된 사이즈가 존재하지 않는 디스플레이에도 사이즈나 위치에 무관하게 적용할 수 있는 포인팅 장치가 요구된다. 즉, 적용 공간의 크기에 따른 포인팅 거리나 디스플레이의 사이즈에 따른 포인팅 정밀도와 같은 제약에 유연하게 적용될 수 있는 포인팅 장치가 요구되고 있다.At present, in implementing such a wall-size TV or surface computing technology, there are limitations in applying a conventionally known pointing device such as a mouse or a touch screen. Various methods of implementing touch screens exist, but as the size of the display panel increases, there are many difficulties in applying a touch screen sensor to a large size panel. In particular, in a wall-size TV or surface computing technology in which the entire living space is a display means, a pointing device that can be applied to a display in which a standardized size does not exist regardless of size or position is required. In other words, there is a need for a pointing device that can be flexibly applied to constraints such as a pointing distance according to the size of the application space or a pointing precision according to the size of the display.

본 발명은 다양한 사이즈를 갖는 각종 디스플레이에 공통으로 적용될 수 있으며, 포인터의 적용 범위를 유연하게 조정할 수 있는 포인팅 장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.The present invention can be commonly applied to various displays having various sizes, and a technical problem to be solved to provide a pointing device that can flexibly adjust the application range of the pointer.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,According to an aspect of the present invention,

안테나 및 통신모듈을 구비한 포인터;A pointer having an antenna and a communication module;

디스플레이 수단의 주변에 배치되어 상기 포인터의 안테나와 무선통신하는 셋 이상의 앵커용 안테나; 및Three or more anchor antennas disposed in the periphery of the display means and in wireless communication with the antenna of the pointer; And

상기 복수의 앵커용 안테나를 이용하여, 상기 포인터로 거리측정 신호를 송신하고 상기 거리측정 신호에 응답하여 상기 포인터에서 송신된 응답신호를 수신하며, 각 앵커용 안테나에서 상기 거리측정 신호가 송신된 시점과 상기 응답신호가 수신된 시점을 이용하여 상기 포인터와 상기 복수의 앵커용 안테나 각각 사이의 거리를 측정하는 코디네이터When the distance measuring signal is transmitted to the pointer using the plurality of anchor antennas, a response signal transmitted from the pointer is received in response to the distance measuring signal, and when the ranging signal is transmitted from each anchor antenna And a coordinator for measuring a distance between the pointer and each of the plurality of anchor antennas using a time point at which the response signal is received.

를 포함하는 포인팅 장치를 제공한다.It provides a pointing device comprising a.

본 발명의 바람직한 실시형태에서, 상기 코디네이터는, 상기 복수의 앵커용 안테나 각각에서 상기 거리측정 신호를 송신하는 시점에, 제1 주파수를 갖는 기준 펄스를 생성하는 기준펄스 생성부; 상기 복수의 앵커용 안테나 각각에서 상기 응답신호를 수신하는 시점에, 상기 제1 주파수와는 다른 제2 주파수를 갖는 지연펄스를 생성하는 지연펄스 생성부; 상기 기준펄스와 상기 지연펄스가 오버랩되는 시점을 검출하는 오버랩 검출부; 상기 오버랩되는 시점까지 상기 기준펄스 또는 상기 지연펄스를 카운트하는 카운터; 및 상기 제1 주파수, 제2 주파수 및 상기 카운터의 카운트값을 적용하여 상기 거리측정 신호의 송신 시점에서 상기 응답신호 수신 시점까지의 시간을 연산하고, 상기 시간을 이용하여 상기 포인터와 상기 복수의 앵커용 안테나 사이의 거리를 각각 연산하는 거리 연산부를 포함할 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the coordinator includes: a reference pulse generator for generating a reference pulse having a first frequency at the time point of transmitting the ranging signal from each of the plurality of anchor antennas; A delay pulse generator configured to generate a delay pulse having a second frequency different from the first frequency at a time point at which each of the plurality of anchor antennas receives the response signal; An overlap detector detecting a time point at which the reference pulse and the delay pulse overlap; A counter for counting the reference pulse or the delay pulse until the overlapping time point; And calculating the time from the time point at which the ranging signal is transmitted to the time point at which the response signal is received by applying the first frequency, the second frequency, and the count value of the counter, and using the time, the pointer and the plurality of anchors. It may include a distance calculator for calculating the distance between the antenna for each.

상기 실시형태에서, 상기 기준펄스 생성부는, 상기 제1 주파수의 클럭을 생성하는 제1 프로그래머블 클럭 생성기 및 상기 제1 주파수의 클럭의 듀티비를 조정하여 상기 기준펄스를 생성하는 제1 듀티비 제어기를 포함하며, 상기 지연펄스 생성부는, 상기 제2 주파수의 클럭을 생성하는 제2 프로그래머블 클럭 생성기 및 상기 제1 듀티비 제어기와 동일한 듀티비로 상기 제2 주파수의 클럭의 듀티비를 조정하여 상기 지연펄스를 생성하는 제2 듀티비 제어기를 포함하는 것이 바람직하다.In the above embodiment, the reference pulse generator may include a first programmable clock generator for generating a clock of the first frequency and a first duty ratio controller for adjusting the duty ratio of the clock of the first frequency to generate the reference pulse. The delay pulse generator may include a second programmable clock generator generating the clock of the second frequency and a duty ratio of the clock of the second frequency at the same duty ratio as the first duty ratio controller to adjust the delay pulse. It is preferred to include a second duty ratio controller that generates.

또한, 상기 거리 연산부는, 하기 식 1에 의해 상기 거리측정 신호의 송신 시점에서 상기 응답신호 수신 시점까지의 시간을 연산할 수 있다.The distance calculating unit may calculate a time from a transmission point of the ranging signal to a reception point of the response signal by Equation 1 below.

[식 1][Equation 1]

Figure 112008082027719-pat00001
Figure 112008082027719-pat00001

상기 식 1에서, Tx는 상기 거리측정 신호의 송신 시점에서 상기 응답신호 수신 시점까지의 시간을 나타내고, N은 상기 기준펄스의 카운트값 또는 상기 지연펄스의 카운트값을 나타내며, f0는 상기 기준펄스의 주파수, f1은 상기 지연펄스의 주파수, δ는 임의의 오프셋값을 나타낸다.In Equation 1, Tx represents the time from the transmission time of the ranging signal to the response signal reception time, N represents the count value of the reference pulse or the count value of the delay pulse, f0 represents the reference pulse Frequency, f1 is the frequency of the delay pulse, δ represents an arbitrary offset value.

또한, 상기 기준펄스 생성부는, 상기 기준펄스의 주파수와 듀티비를 조정하여 상기 거리측정 신호의 송신 시점에서 상기 응답신호 수신 시점까지의 시간의 최대 측정 가능값을 하기 식 2과 같이 결정할 수 있다.In addition, the reference pulse generator may determine the maximum measurable value of the time from the time of transmitting the ranging signal to the time of receiving the response signal by adjusting the frequency and duty ratio of the reference pulse as shown in Equation 2 below.

[식 2][Equation 2]

Figure 112008082027719-pat00002
Figure 112008082027719-pat00002

상기 식 2에서 TMAX는 상기 거리측정 신호의 송신 시점에서 상기 응답신호 수신 시점까지의 시간의 최대 측정 가능값을 나타내고, T0는 상기 기준펄스의 주기를 나타내며, rd는 상기 기준펄스 또는 지연펄스의 듀티비를 나타낸다.In Equation 2, T MAX represents the maximum measurable value of the time from the time point at which the ranging signal is transmitted to the time point at which the response signal is received, T 0 represents the period of the reference pulse, and r d represents the reference pulse or delay. The duty ratio of the pulse is shown.

또한, 상기 기준펄스 생성부 및 지연펄스 생성부는, 상기 기준펄스의 주파수와 듀티비 및 상기 지연펄스의 주파수와 듀티비를 각각 조정하여 상기 카운트값의 최대값을 하기 식 3과 같이 결정할 수 있다.The reference pulse generator and the delay pulse generator may determine the maximum value of the count value by adjusting the frequency and duty ratio of the reference pulse and the frequency and duty ratio of the delay pulse, respectively, as shown in Equation 3 below.

[식 3][Equation 3]

Figure 112008082027719-pat00003
Figure 112008082027719-pat00003

상기 식 3에서, NMAX는 상기 카운트값의 최대값을 나타내고, Tn는 1/fn과 같고 fn는|(f1-f0)/f0|와 같은 값을 가지며, f0는 기준펄스의 주파수, f1은 지연펄스의 주파수를 나타낸다.In Equation 3, N MAX represents the maximum value of the count value, T n is equal to 1 / f n , f n is equal to | (f 1 -f 0 ) / f 0 |, and f 0 is The frequency of the reference pulse, f 1 represents the frequency of the delay pulse.

또한, 상기 코디네이터에 의해 상기 복수의 앵커 안테나와 상기 포인터 사이의 거리 측정의 해상도는 하기 식 4에 의해 결정될 수 있다.In addition, the resolution of the distance measurement between the plurality of anchor antennas and the pointer by the coordinator can be determined by the following equation (4).

[식 4][Equation 4]

Figure 112008082027719-pat00004
Figure 112008082027719-pat00004

상기 식 4에서, Rres는 상기 거리 측정 장치의 거리 측정 해상도를 나타내고, DMAX는 0.5·TMAX·c와 같으며, c는 광속을 나타낸다.In Equation 4, R res represents a distance resolution of the distance measuring device, D MAX is equal to 0.5 · T MAX · c, and c represents a luminous flux.

본 발명에 따르면, 포인터와 포인터의 위치를 결정하는 기준이 되는 앵커용 안테나 사이의 거리측정 시 사용되는 기준펄스와 지연펄스의 주파수 및/또는 듀티비의 조정을 통해 거리측정의 범위나 거리측정의 정확도를 적절하게 제어할 수 있 다. 이를 통해 본 발명은 교실이나 회의실과 같이 좁은 실내환경에서부터 대형 강당이나 공연장 같은 큰 공간에 이르기까지 다양한 사이즈의 공간에서 다양한 사이즈의 디스플레이의 포인팅 장치로 적용될 수 있는 유연성을 갖는다.According to the present invention, the range of distance measurement or distance measurement by adjusting the frequency and / or duty ratio of the reference pulse and the delay pulse used in the distance measurement between the pointer and the anchor antenna as a reference for determining the position of the pointer. Accuracy can be properly controlled. Through this, the present invention has the flexibility that can be applied as a pointing device of a display of various sizes in a space of various sizes ranging from a narrow indoor environment such as a classroom or a conference room to a large space such as a large auditorium or a performance hall.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail an embodiment of the present invention. However, embodiments of the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Embodiment of this invention is provided in order to demonstrate this invention more completely to the person skilled in the art to which this invention belongs. In addition, in the description of the present invention, terms defined are defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or convention of those skilled in the art, and thus limit the technical components of the present invention. It should not be understood as meaning.

도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 포인팅 장치를 도시한 도면이다.1 is a view showing a pointing device according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시형태에 따른 포인팅 장치는, 포인터(11)와, 상기 포인터(11)와 무선통신하는 복수의 앵커용 안테나(12-15)와, 상기 앵커용 안테나(12-15)로부터 송수신되는 신호를 분석하여 상기 복수의 앵커용 안테나(12-15) 각각과 포인터(11) 사이의 거리를 연산하는 코디네이터(16)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a pointing device according to an embodiment of the present invention includes a pointer 11, a plurality of anchor antennas 12-15 in wireless communication with the pointer 11, and the anchor antenna ( The coordinator 16 may analyze a signal transmitted and received from 12-15 to calculate a distance between each of the plurality of anchor antennas 12-15 and the pointer 11.

상기 포인터(11)는, 사용자의 조작에 의해 그 위치가 이동되면 그 이동량에 따라 디스플레이(1)에 표시되는 화면 내에 존재하는 포인팅용 화상(예를 들어 화살표)을 이동시키는데 사용될 수 있다. 도 2는 본 발명의 일실시형태에 따른 포인터의 일례를 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 포인터(11)는 안테나(111)와, 무선통신모듈(112) 및 클릭 및 드레그용 버튼(113)을 포함할 수 있다. 상기 안테나(111) 및 무선통신 모듈(112)은 디스플레이(1)의 주변에 설치된 앵커용 안테나(12-15)와 무선통신을 하는데 사용될 뿐만 아니라, 사용자의 클릭 및 드레그용 버튼(113)의 입력을 무선으로 송신하는데 사용될 수 있다.The pointer 11 can be used to move a pointing image (for example, an arrow) existing in the screen displayed on the display 1 according to the movement amount when the position is moved by a user's operation. 2 is a diagram illustrating an example of a pointer according to an embodiment of the present invention. The pointer 11 illustrated in FIG. 2 may include an antenna 111, a wireless communication module 112, and a button 113 for clicking and dragging. The antenna 111 and the wireless communication module 112 are not only used for wireless communication with the anchor antenna 12-15 installed in the periphery of the display 1, but also for input of a user's click and drag button 113. Can be used to transmit wirelessly.

상기 복수의 앵커용 안테나(12-15)는 디스플레이(1)의 외곽에 배치될 수 있으며, 그 수는 셋 이상이다. 상기 복수의 앵커용 안테나(12-15)는 상기 포인터(11)의 안테나와 거리측정에 필요한 신호들을 송수신하는데 사용되는 것으로 이 앵커용 안테나(12-15) 각각과 포인터(11) 간의 거리를 측정함으로써 포인터(11)의 위치를 결정하게 된다. 따라서, 상기 앵커용 안테나(12-15)의 위치는 포인터(11)의 위치좌표를 결정하기 위한 기준점이 될 수 있으므로, 좌표 연산에 편리하도록 네 개의 앵커용 안테나(12-15)를 직사각형의 디스플레이(1) 네 모서리에 인접하게 배치하는 것이 바람직하다.The plurality of anchor antennas 12-15 may be disposed outside the display 1, and the number of anchor antennas 12-15 is three or more. The plurality of anchor antennas 12-15 are used to transmit and receive signals for distance measurement with the antenna of the pointer 11 to measure the distance between each of the anchor antennas 12-15 and the pointer 11. As a result, the position of the pointer 11 is determined. Therefore, since the position of the anchor antenna 12-15 may be a reference point for determining the position coordinate of the pointer 11, the four anchor antennas 12-15 are arranged in a rectangular display for convenient coordinate calculation. (1) It is preferable to arrange | position adjacent to four corners.

상기 코디네이터(16)는 상기 복수의 앵커용 안테나(12-15)를 이용하여, 상기 포인터(11)로 거리측정 신호를 송신하고 상기 거리측정 신호에 응답하여 상기 포인 터(11)에서 송신된 응답신호를 수신하며, 각 앵커용 안테나(12-15)에서 상기 거리측정 신호가 송신된 시점과 상기 응답신호가 수신된 시점을 이용하여 상기 포인터(11)와 상기 복수의 앵커용 안테나(12-15) 각각 사이의 거리를 측정한다.The coordinator 16 transmits a distance measurement signal to the pointer 11 by using the plurality of anchor antennas 12-15, and a response transmitted from the pointer 11 in response to the distance measurement signal. Receives a signal, and the pointer 11 and the plurality of anchor antennas 12-15 using the time point at which the ranging signal is transmitted from each anchor antenna 12-15 and the time point at which the response signal is received. Measure the distance between each one.

도 3은 본 발명의 일실시형태에 따른 포인터 장치에 포함된 코디네이터의 세부 구성도이다. 도 3을 참조하면, 상기 코디네이터(16)는, 기준펄스 생성부(161), 지연펄스 생성부(162), 오버랩 검출부(163), 카운터(164) 및 거리 연산부(165)를 포함하여 구성된다. 3 is a detailed block diagram of a coordinator included in a pointer device according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the coordinator 16 includes a reference pulse generator 161, a delay pulse generator 162, an overlap detector 163, a counter 164, and a distance calculator 165. .

기준펄스 생성부(161)는, 상기 복수의 앵커용 안테나(12-15) 각각에서 상기 거리측정 신호를 송신하는 시점에, 제1 주파수를 갖는 기준펄스를 생성한다. 이와 유사하게, 지연펄스 생성부(162)는, 상기 복수의 앵커용 안테나(12-15) 각각에서 상기 응답신호를 수신하는 시점에, 상기 제1 주파수와는 다른 제2 주파수를 갖는 지연펄스를 생성한다. 도 4는 상기 기준펄스 생성부(161) 또는 지연펄스 생성부(162)의 세부 구성도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 기준펄스 생성부(161)는, 제1 주파수(f0)의 클럭을 생성하는 제1 프로그래머블 클럭 생성기(21) 및 상기 제1 주파수의 클럭의 듀티비를 조정하여 기준펄스를 생성하는 제1 듀티비 제어기(22)를 포함한다. 상기 기준펄스 생성부(161)는 앵커용 안테나(12-15)에서 포인터(11)로 거리측정 신호가 송신되기 시작하는 시점에 기준펄스를 출력한다. 상기 지연펄스 생성부(162)도 상기 기준펄스 생성부(161)와 유사한 구조로 구현될 수 있다. 상기 지연펄스 생성부(162)는, 상기 제1 주파수(f0)와는 다른 제2 주파수(f1)의 클럭을 생성하는 제2 프로그래머블 클럭 생성기(21) 및 상기 제1 듀티비 제어기와 동일한 듀티비로 상기 제2 주파수의 클럭의 듀티비를 조정하여 지연펄스를 생성하는 제2 듀티비 제어기(22)를 포함한다. 상기 지연펄스 생성부(162)는 상기 거리측정 신호에 응답하여 상기 포인터(11)에서 송신된 응답신호가 상기 복수의 앵커용 안테나(12-15)에서 수신되기 시작하는 시점에 상기 지연펄스를 출력한다.The reference pulse generator 161 generates a reference pulse having a first frequency at the time point when each of the plurality of anchor antennas 12-15 transmits the ranging signal. Similarly, the delay pulse generator 162 generates a delay pulse having a second frequency different from the first frequency at the time when each of the plurality of anchor antennas 12-15 receives the response signal. Create 4 is a detailed configuration diagram of the reference pulse generator 161 or the delay pulse generator 162. As shown in FIG. 4, the reference pulse generator 161 adjusts the duty ratio of the first programmable clock generator 21 for generating a clock of the first frequency f 0 and the clock of the first frequency. And a first duty ratio controller 22 for generating a reference pulse. The reference pulse generator 161 outputs a reference pulse at the time when the ranging signal starts to be transmitted from the anchor antenna 12-15 to the pointer 11. The delay pulse generator 162 may also be implemented in a structure similar to the reference pulse generator 161. The delay pulse generator 162 may have the same duty as the second programmable clock generator 21 and the first duty ratio controller that generate a clock having a second frequency f 1 different from the first frequency f 0 . And a second duty ratio controller 22 that adjusts the duty ratio of the clock of the second frequency to generate a delay pulse. The delay pulse generator 162 outputs the delay pulse when the response signal transmitted from the pointer 11 starts to be received by the plurality of anchor antennas 12-15 in response to the distance measurement signal. do.

상기 기준펄스 생성부(11) 및 지연펄스 생성부(12)는 각각에서 출력되는 기준펄스와 지연펄스의 주파수 및 듀티비를 조정함으로써 본 발명의 거리 측정 장치의 허용 측정 거리(거리측정 범위) 및 거리 측정 해상도를 환경에 따라 적절하게 제어할 수 있다. 이는 후술하는 본 발명의 작용에 대한 설명에서 더욱 명확하게 설명될 것이다.The reference pulse generator 11 and the delay pulse generator 12 adjust the frequency and duty ratios of the reference pulse and the delay pulse output from the allowable measurement distance (distance measurement range) of the distance measuring apparatus of the present invention and The ranging resolution can be controlled according to the environment. This will be explained more clearly in the following description of the operation of the present invention.

상기 오버랩 검출부(163)는, 상기 기준펄스와 상기 지연펄스의 온듀티가 서로 오버랩되는 시점을 검출하며, 상기 카운터(164)는 상기 오버랩되는 시점까지 상기 기준펄스 또는 상기 지연펄스를 카운트하여 카운트값(N)을 출력한다.The overlap detection unit 163 detects a point in time when the on-duties of the reference pulse and the delay pulse overlap each other, and the counter 164 counts the reference pulse or the delay pulse until the overlap point and counts a count value. Output (N).

상기 거리 연산부(165)는, 상기 기준펄스의 주파수인 제1 주파수(f0)와, 상기 지연펄스의 주파수인 제2 주파수(f1) 및 상기 카운터의 카운트값(N)을 적용하여 상기 앵커용 안테나에서 거리측정 신호가 송신되기 시작하는 시점에서 상기 응답신호가 수신되기 시작하는 시점까지의 시간을 연산하고, 이 연산된 시간을 이용하여 상기 포인터(11)와 각 앵커용 안테나(12-15) 사이의 거리를 산출한다.The distance calculator 165 applies the first frequency f 0 , the frequency of the reference pulse, the second frequency f 1 , the frequency of the delay pulse, and the count value N of the counter. Compute the time from the time point at which the ranging signal starts to be transmitted from the antenna to the time point at which the response signal starts to be received, and using the calculated time, the pointer 11 and the anchor antennas 12-15. Calculate the distance between

도 1과 같은 실시형태에서, 코디네이터(16)는 각 앵커용 안테나(12-15)로부터 포인터(11)까지의 거리를 나타내는 4개의 거리정보를 연산하게 되고, 디스플레이(1)를 제어하는 시스템(예를 들어, PC)(미도시됨)에 이 거리정보를 전달하면, 디스플레이 제어 시스템은 네 개의 지점을 기준으로 한 네 개의 거리정보를 이용하여 포인터의 위치를 2차원 또는 3차원적으로 파악할 수 있게 된다.In the embodiment as shown in FIG. 1, the coordinator 16 calculates four pieces of distance information representing the distance from each anchor antenna 12-15 to the pointer 11, and controls the display 1 ( For example, if the distance information is transmitted to a PC (not shown), the display control system can determine the position of the pointer two-dimensionally or three-dimensionally by using the four distance information based on the four points. Will be.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 작용 및 효과에 대해서 더욱 상세하게 설명한다. 이하에서는 하나의 앵커용 안테나를 이용한 거리측정 방법에 대해 주로 설명되나, 설명된 거리측정 방법은 모든 앵커용 안테나에 동일하게 적용되며, 각 앵커용 안테나와 포인터 사이에 측정된 복수의 거리정보를 통해 포인터의 좌표가 결정된다는 점을 주지하고 있어야 할 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in more detail the operation and effect of the present invention. Hereinafter, a description will be mainly given of a distance measuring method using one anchor antenna, but the described distance measuring method is equally applicable to all anchor antennas, and through a plurality of distance information measured between each anchor antenna and a pointer. It should be noted that the coordinates of the pointer are determined.

먼저, 거리 측정이 시작되면 기준펄스 생성부(161)에서 기준펄스가 출력되고 카운터(164)에서 상기 기준펄스를 카운트한다. 코디네이터(16)의 무선 통신부(166)는 앵커용 안테나(12-15)를 통해 거리측정 신호를 포인터(11)로 송신하고, 이와 동시에 기준펄스 생성부(161)는 프로그래머블 클럭생성기(21)에서 주파수 제어신호에 의해 주파수가 결정된 클럭을 생성하고, 듀티비 제어기(22)에서 듀티비 제어신호에 따라 상기 클럭의 듀티비를 조정하여 기준펄스를 생성한 후 출력한다. 상기 기준펄스의 주파수를 제1 주파수(f0)라 하기로 한다. 이와 동시에, 상기 카운터(164)는 상기 기준펄스를 카운트하기 시작한다. 도 5는 본 발명의 일실시형태에 따른 코디네이터의 동작을 설명하는 타이밍도로서, 상기 거리측정 신호의 송신, 기준펄스의 출력 및 카운트의 시작은 모두 도 5의 't0' 시점에서 이루어진다.First, when the distance measurement is started, the reference pulse is output from the reference pulse generator 161 and the reference pulse is counted by the counter 164. The wireless communication unit 166 of the coordinator 16 transmits the ranging signal to the pointer 11 through the antenna 12-15 for anchoring, and at the same time, the reference pulse generator 161 transmits the signal to the programmable clock generator 21. A clock whose frequency is determined by the frequency control signal is generated, and the duty ratio controller 22 adjusts the duty ratio of the clock according to the duty ratio control signal to generate and output a reference pulse. The frequency of the reference pulse is referred to as a first frequency f 0 . At the same time, the counter 164 starts to count the reference pulse. FIG. 5 is a timing diagram illustrating the operation of the coordinator according to an embodiment of the present invention. The transmission of the ranging signal, the output of the reference pulse, and the start of the count are all performed at the time point 't0' of FIG. 5.

본 실시형태는 카운터(164)가 상기 기준펄스를 카운트하는 것으로 설명되고 있으나, 다른 실시형태에서 상기 카운터(164)는 이후에 설명되는 제2 주파수를 갖는 지연펄스를 카운트할 수도 있다. 이에 대해서는 하기에 더욱 명확하게 설명될 것이다.Although this embodiment is described as the counter 164 counting the reference pulse, in another embodiment the counter 164 may count a delay pulse having a second frequency described later. This will be explained more clearly below.

이어, 포인터(11)가 상기 거리측정 신호를 수신하고 이에 응답하는 응답신호를 앵커용 안테나(12-15)로 송신한다. 이 응답신호를 앵커용 안테나(12-15)에서 수신하면, 지연펄스 생성부(162)는 앵커용 안테나(12-15)가 상기 응답신호를 수신한 시점(도 5의 't1' 시점)에서 지연펄스를 출력한다. 즉, 상기 지연펄스 생성부(162)는, 프로그래머블 클럭생성기(21)에서 주파수 제어신호에 의해 상기 제1 주파수(f0)와는 다른 주파수로 결정된 클럭을 생성하고, 듀티비 제어기(22)에서 듀티비 제어신호에 따라 상기 클럭의 듀티비를 조정하여 상기 기준펄스와 동일한 듀티비를 갖는 기준펄스를 생성한 후 출력한다. 상기 기준펄스의 주파수를 제2 주파수(f1)라 하기로 한다. 이 때, 상기 카운터(164)는 계속 기준펄스를 카운트한다. 전술한 바와 같이 본 발명의 다른 실시형태는 상기 기준펄스를 카운트하는 대신 상기 지연펄스를 카운트할 수도 있다. 따라서, 지연펄스를 카운트하는 본 발명의 다른 실시형태에서는 상기 지연 펄스가 기동됨과 동시에 상기 카운터(164)에서 지연펄스의 카운트를 시작하게 될 것이다.Subsequently, the pointer 11 receives the ranging signal and transmits a response signal corresponding thereto to the anchor antenna 12-15. When the response signal is received by the anchor antenna 12-15, the delay pulse generator 162 receives the response signal when the anchor antenna 12-15 receives the response signal ('t1' in FIG. 5). Output delay pulse. That is, the delay pulse generator 162 generates a clock determined at a frequency different from the first frequency f 0 by the frequency control signal in the programmable clock generator 21, and the duty ratio controller 22 generates a clock. The duty ratio of the clock is adjusted according to the non-control signal to generate and output a reference pulse having the same duty ratio as the reference pulse. The frequency of the reference pulse is referred to as a second frequency f 1 . At this time, the counter 164 continues to count the reference pulse. As described above, another embodiment of the present invention may count the delay pulse instead of counting the reference pulse. Therefore, in another embodiment of the present invention for counting delay pulses, the counting of the delay pulses will be started at the counter 164 at the same time as the delay pulses are activated.

이어, 오버랩 검출부(163)에서 상기 기준펄스와 상기 지연펄스가 서로 오버랩되는 부분(도 5의 't2' 시점 이후)이 발생하는 것을 검출하면, 상기 카운터(164)는 상기 기준 펄스의 카운터를 종료하고, 상기 거리측정 신호의 송신 시점(도 5의 't0' 시점) 즉, 상기 기준펄스가 출력되기 시작한 시점에서, 상기 기준펄스와 지연펄스의 오버랩이 검출된 시점(도 5의 't2' 시점)까지의 카운트값(N0)을 거리연산부(165)에 전달하고, 거리연산부(165)는 이 카운트값을 이용하여 앵커용 안테나(12-15)와 포인터(11) 사이의 거리를 연산한다.Subsequently, when the overlap detection unit 163 detects that the portion where the reference pulse and the delay pulse overlap each other (after 't2' of FIG. 5) occurs, the counter 164 ends the counter of the reference pulse. When the distance measurement signal is transmitted ('t0' in FIG. 5), that is, when the reference pulse starts to be output, the overlap of the reference pulse and delay pulse is detected ('t2' in FIG. 5). ) calculates the distance between the count value (N 0) for transmission to the distance calculating section 165, and the distance calculation unit 165 using the count value anchor antenna (12 to 15) and a pointer (11) to the .

상기 거리연산부(15)에서 이루어지는 포인터(11)와 앵커용 안테나(12-15) 사이의 거리 연산 방법을 도 5를 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.A distance calculation method between the pointer 11 and the anchor antenna 12-15 in the distance calculator 15 will be described in more detail with reference to FIG. 5.

상기에 설명한 바와 같이, 앵커용 안테나(12-15)에서 위치검출 신호를 송신한 시점을 t0, 앵커용 안테나(12-15)가 상기 위치검출 신호에 대한 포인터(11)의 응답신호를 수신한 시점을 t1, 기준펄스와 지연펄스의 오버랩이 검출된 시점을 t2라고 한다. 또한, 상기 위치검출 신호를 송신한 시점에서 상기 응답신호를 수신한 시점까지의 시간을 Tx, 오버랩이 검출된 시점까지 상기 기준펄스의 카운트값을 N0, 오버랩이 검출된 시점까지 상기 지연펄스의 카운트값을 N1라 정의한다. 전술한 바와 같이, 본 발명은 기준펄스 또는 지연펄스 중 하나의 펄스만 카운트하므로, 상기 카운트값 N0, N1는 실제 카운트에서 카운트된 값이 아니라 설명을 위해 정의된 카운트값이다.As described above, when the position detection signal is transmitted from the anchor antenna 12-15, t0, and the anchor antenna 12-15 receives the response signal of the pointer 11 to the position detection signal. The time t1 is referred to, and the time t2 at which the overlap of the reference pulse and the delay pulse is detected is called t2. Further, the delay pulse at the time when transmitting the position detection signal and the time of the time until the time when receiving the response signal Tx, the overlap is the count value of the reference pulse N 0, to the detection time overlap is detected, Define the count value as N 1 . As described above, since the present invention counts only one pulse of the reference pulse or the delay pulse, the count values N 0 and N 1 are not counted in actual counts, but count values defined for explanation.

상기 오버랩이 검출된 시점(t2)는 상기 기준펄스의 카운트값(N0)과 지연펄스의 카운트값(N1)를 이용하여 하기 식 5와 같이 표현될 수 있다.The time point t2 at which the overlap is detected may be expressed by Equation 5 using the count value N 0 of the reference pulse and the count value N 1 of the delay pulse.

[식 5][Equation 5]

Figure 112008082027719-pat00005
Figure 112008082027719-pat00005

(f0: 기준펄스의 주파수(제1 주파수), f1: 지연펄스의 주파수(제2 주파수))(f 0 : frequency of reference pulse (first frequency), f 1 : frequency of delay pulse (second frequency))

상기 식 5로부터 하기 식 6와 같이, 상기 위치검출 신호를 송신한 시점에서 상기 응답신호를 수신한 시점까지의 시간(Tx)를 구할 수 있다. 이 Tx는 포인터(11)와 앵커용 안테나(12-15) 사이에서 신호의 왕복이 이루어진 시간이므로, 이 시간(Tx)을 결정함으로써 포인터(11)와 앵커용 안테나(12-15) 사이의 거리를 연산할 수 있다.From Equation 5, as shown in Equation 6 below, the time Tx from the time point at which the position detection signal is transmitted to the time point at which the response signal is received can be obtained. Since Tx is the time at which the signal is round-trip between the pointer 11 and the anchor antenna 12-15, the distance between the pointer 11 and the anchor antenna 12-15 by determining this time Tx. Can be calculated.

[식 6][Equation 6]

Figure 112008082027719-pat00006
Figure 112008082027719-pat00006

한편, Tx의 값이 상기 기준펄스의 주기(1/f0) 또는 지연펄스의 주기(1/f1)에 비해 충분히 작은 값을 가지는 거리(예를 들어, 본 발명과 같이 포인터 장치가 적용되는 최대거리 30 m 내외의 실내공간) 내에서 거리측정이 이루어질 때, 기준펄스의 카운트값(N0)과 지연펄스의 카운트값(N1)은 거의 동일한 값(N)을 나타내게 되므로, 상기 식 6는 하기 식 1와 같이 근사화될 수 있다.On the other hand, the distance that the value of Tx has a value sufficiently smaller than the period (1 / f 0 ) of the reference pulse or the period (1 / f 1 ) of the delay pulse (for example, the pointer device is applied as in the present invention) When the distance measurement is performed in the indoor space of the maximum distance of 30 m), the count value (N 0 ) of the reference pulse and the count value (N 1 ) of the delay pulse show almost the same value (N). Can be approximated as in Equation 1 below.

[식 1][Equation 1]

Figure 112008082027719-pat00007
Figure 112008082027719-pat00007

(N: 기준펄스 또는 지연펄스의 카운트값)(N: count value of reference pulse or delay pulse)

상기 식 1에서 임의로 결정될 수 있는 오프셋 값(δ)는 본 발명이 적용되는 과정에서 포함될 수 있는 모든 오차성분을 포함한다. 예를 들어, 상기 식 1을 도출하는 과정에서 상기 기준펄스의 카운트값(N0)과 지연펄스의 카운트값(N1)을 거의 동일한 것으로 근사화한 경우에 발생할 수 있는 오차성분을 포함할 수 있다. 또한, 앵커용 안테나(12-15)에서 송신된 거리측정 신호를 수신하고 이에 응답하는 응답신 호를 송신하는 과정에서 포인터(11)의 신호 처리 등에 소요되는 시간에 따른 오차성분 등을 포함할 수 있다. 상기 오프셋 값(δ)은 단위 거리(예를 들어, 1 m)에서 캘리브레이션을 실행하는 것과 같은 실험적인 방법으로 결정될 수 있다.The offset value δ that can be arbitrarily determined in Equation 1 includes all error components that can be included in the process to which the present invention is applied. For example, in the process of deriving Equation 1, it may include an error component that may occur when the count value N 0 of the reference pulse and the count value N 1 of the delay pulse are approximated to be substantially the same. . In addition, in the process of receiving the ranging signal transmitted from the anchor antenna 12-15 and transmitting a response signal in response thereto, an error component according to time required for signal processing of the pointer 11 may be included. have. The offset value δ may be determined by an experimental method such as performing a calibration at a unit distance (eg 1 m).

한편, 본 발명의 발명자들은 반복적인 실험 및 시뮬레이션을 통해, 상기 거리 측정 장치에서 생성되는 기준펄스의 주파수(f0)와 듀티비 및 지연펄스의 주파수(f1)와 듀티비를 적절하게 제어함으로써, 거리측정 범위 및 거리 측정 해상도를 조정할 수 있음을 알아내었다.On the other hand, by the inventors of the present invention through repeated experiments and simulations, properly controlling the frequency (f 1) and the duty ratio of the frequency (f 0) and the duty ratio and the delayed pulses of the reference pulse is generated by the distance measuring device We found that we could adjust the range and resolution of the distance measurement.

먼저, 거리 측정 장치의 거리측정 범위를 산출하는데 사용될 수 있는 거리측정 신호의 송신 시점에서 응답신호 수신 시점까지의 시간(도 5의 Tx)의 최대 측정 가능값은 하기 식 2에 의해 결정될 수 있다.First, the maximum measurable value of the time (T x in FIG. 5) from the time of transmitting the ranging signal to the time of receiving the response signal, which may be used to calculate the ranging range of the ranging apparatus, may be determined by Equation 2 below. .

[식 2][Equation 2]

Figure 112008082027719-pat00008
Figure 112008082027719-pat00008

상기 식 2에서 TMAX는 거리측정 신호의 송신 시점에서 응답신호의 수신 시점까지의 시간의 최대 측정 가능값이고, T0는 기준펄스의 주기이며, rd는 기준펄스 또는 지연펄스의 듀티비이다.In Equation 2, T MAX is the maximum measurable value of the time from the time of transmitting the ranging signal to the time of receiving the response signal, T 0 is the period of the reference pulse, r d is the duty ratio of the reference pulse or delay pulse. .

상기 식 2에 의해서 거리측정 신호의 송신 시점에서 응답신호의 수신 시점까지의 최대 측정 가능값이 결정됨으로써 본 발명에 따른 거리 측정 장치의 거리측정 범위(DMAX)는 하기 식 7과 같이 결정될 수 있다.The maximum measurable value is determined of the received and the time being the distance measuring range (D MAX) of the distance measuring apparatus according to the invention of the response signal at the transmission time of the ranging signal by the above formula (2) may be determined as the following formula 7 .

[식 7][Equation 7]

Figure 112008082027719-pat00009
Figure 112008082027719-pat00009

상기 식 7에서 c는 광속을 나타낸다.In Equation 7 c represents the luminous flux.

또한, 상기 기준펄스 생성부에서 생성되는 기준펄스의 주파수와 듀티비 및 지연펄스 생성부에서 생성되는 지연펄스의 주파수와 듀티비를 조정함으로써 카운터에서 출력되는 카운트값의 최대값을 하기 식 3과 같이 결정될 수 있음을 알아내었다.In addition, by adjusting the frequency and duty ratio of the reference pulse generated by the reference pulse generator and the frequency and duty ratio of the delay pulse generated by the delay pulse generator, the maximum value of the count value output from the counter is expressed by Equation 3 below. It was found that it can be determined.

[식 3][Equation 3]

Figure 112008082027719-pat00010
Figure 112008082027719-pat00010

상기 식 3에서 NMAX는 카운트값의 최대값이며, Tn은 1/fn과 같은 값이며, 상기 fn은 기준펄스와 지연펄스의 주파수차를 정규화하여 나타낸 값으로 |(f1-f0)/f0| (f0: 기준펄스의 주파수, f1: 지연펄스의 주파수)와 같다.In the formula 3 N MAX is a maximum value of the count value, T n is 1 / f n is a value, such as the f n is a reference pulse and the delayed pulse frequency normalized by the difference indicated by the value of | (f 1 -f 0 ) / f 0 | It is equal to (f 0 : frequency of reference pulse, f 1 : frequency of delay pulse).

또한, 본 발명에 따른 거리 측정 장치의 거리 측정 해상도는, 본 발명의 거리 측정 장치가 갖는 거리측정 범위와 최대 카운트값의 비로 결정될 수 있으며, 이는 하기 식 4와 같이 표현될 수 있다. In addition, the distance measurement resolution of the distance measuring device according to the present invention may be determined by the ratio of the distance measuring range and the maximum count value of the distance measuring device of the present invention, which can be expressed as Equation 4 below.

[식 4][Equation 4]

Figure 112008082027719-pat00011
Figure 112008082027719-pat00011

상기 식 4에서 Rres는 상기 거리 측정 장치의 거리 측정 해상도이다.In Equation 4, R res is a distance measuring resolution of the distance measuring device.

이와 같이, 본 발명은 상기 식 2 내지 식 4 및 식 7에 나타난 바와 같이, 기준펄스의 주파수(f0), 기준펄스 주파수와 지연펄스 주파수의 편차(fn) 및 듀티비(rd)의 세개의 파라미터를 이용하여 거리 측정 장치의 거리측정 범위 및 거리측정의 해상도 사이의 트레이드 오프(trade off)를 자유롭게 설정할 수 있게 됨으로써 거리 측정 장치의 유연성을 향상시킬 수 있다.As described above, the present invention provides the frequency (f 0 ) of the reference pulse, the deviation (f n ) of the reference pulse frequency and the delay pulse frequency (f n ), and the duty ratio (r d ) as shown in Equations 2 to 4 and 7. Three parameters can be used to freely set a trade off between the range of the distance measuring device and the resolution of the distance measuring device, thereby improving the flexibility of the distance measuring device.

도 6 내지 도 9는 전술한 식 2 내지 식 4 및 식 7에 나타난 식들에 의한 본 발명의 거리측정 장치의 각종 특성을 도시한 그래프이다.6 to 9 are graphs showing various characteristics of the distance measuring device of the present invention by the equations shown in Equations 2 to 4 and 7 described above.

먼저, 도 6은 듀티비 및 상기 식 3에 나타낸 정규화된 주파수 차이(fn)를 고정한 상태에서, 기준펄스의 주파수(f0)를 각각 1.0 MHz, 2.0 MHz,0.5 MHz로 변경시켜, 각각의 경우에 거리측정 범위 및 카트값의 관계를 도시한 그래프이다.First, in FIG. 6, the frequency f 0 of the reference pulse is changed to 1.0 MHz, 2.0 MHz, and 0.5 MHz, respectively, while the duty ratio and the normalized frequency difference fn shown in Equation 3 are fixed. Is a graph showing the relationship between the distance measurement range and the cart value.

도 6에 도시된 바와 같이, 기준펄스의 주파수가 낮을수록 거리측정 범위는 증가됨을 볼 수 있다. 이는 식 2의, 기준펄스의 주파수와 거리측정 신호의 송신 시점에서 응답신호의 수신 시점까지의 시간의 최대 측정 가능값(TMAX)의 관계를 도시 하는 것으로 이해될 수 있다. 이는, 기준펄스의 주파수와 거리측정 신호의 송신 시점에서 응답신호의 수신 시점까지의 시간의 최대값(TMAX)에 상수(0.5*광속)를 곱한 것이 거리측정 범위(DMAX)이기 때문이다. 또한 도 6은, 식 3의 카운트값의 최대값(NMAX)이 고정된 상태에서(Tn과 rd가 고정되므로) 기준펄스의 주파수가 감소할수록(기준펄스의 주기가 증가할수록) 식 1에 의해 거리측정 범위(DMAX)가 증가하므로 거리측정 해상도값(Rres)이 증가함(정밀도가 떨어짐)을 나타내는 식 4의 결과를 도시한다.As shown in FIG. 6, the lower the frequency of the reference pulse, the greater the range of measurement. This can be understood as showing the relationship between the frequency of the reference pulse and the maximum measurable value T MAX of the time from the transmission point of the ranging signal to the reception point of the response signal of Equation 2. This is because the distance measurement range D MAX is obtained by multiplying the maximum value T MAX of the frequency of the reference pulse and the time from the transmission of the ranging signal to the reception time of the response signal by a constant (0.5 * beam). 6 shows equation 1 as the frequency of the reference pulse decreases (as the period of the reference pulse increases) while the maximum value N MAX of the count value of equation 3 is fixed (since T n and r d are fixed). As a result of the increase in the distance measurement range D MAX , the result of equation 4 indicating that the distance resolution value R res increases (decreases in precision) is shown.

상기 도 6에 나타난 것과 같이, 본 발명에 의하면 듀티비와 정규화된 주파수 차이(fn)이 고정될 때, 기준펄스의 주파수를 변경시켜 거리측정 장치의 정밀도와 거리측정 범위 사이의 트레이드 오프가 가능함을 알 수 있다. 즉, 본 발명은 기준펄스의 주파수를 감소시킴으로써 거리측정 범위를 감소시키는 대신 거리측정의 정밀도를 향상시킬 수 있고, 반대로 기준펄스의 주파수를 증가시킴으로써 거리측정의 정밀도를 감소시키는 대신 거리측정 범위를 증가시킬 수 있다.As shown in FIG. 6, when the duty ratio and the normalized frequency difference f n are fixed, By changing the frequency of the reference pulse it can be seen that a trade-off between the accuracy of the distance measuring device and the range of distance measurement is possible. That is, the present invention can improve the accuracy of the distance measurement by reducing the frequency of the reference pulse by reducing the frequency of the reference pulse, and increase the distance measurement range instead of reducing the precision of the distance measurement by increasing the frequency of the reference pulse. You can.

도 7 및 도 8은 정규화된 주파수 차이(fn)를 고정한 상태에서 기준펄스 주파수(f0)를 각각 1.0 MHz, 2.0 MHz, 0.5 MHz로 변경할 때 듀티비와 거리측정 범위 및 듀티비와 거리측정 해상도의 변화를 도시한다.7 and 8 show the duty ratio, ranging range, duty ratio, and distance measurement resolution when the reference pulse frequency f 0 is changed to 1.0 MHz, 2.0 MHz, and 0.5 MHz, respectively, with the normalized frequency difference (fn) fixed. Shows the change.

도 7을 통해, 식 2에 나타난 듀티비와 거리측정 범위(DMAX)의 반비례 관계를 확인할 수 있다. 즉, 듀티비가 증가할수록 기준펄스의 주파수와 거리측정 신호의 송신 시점에서 응답신호의 수신 시점까지의 시간의 최대 측정 가능값(TMAX)이 증가하므로, 거리측정 범위(DMAX)가 증가함을 알 수 있다. 또한, 도 8에 의하면, 식 3 및 식 7에 나타난 것과 같이 듀티비의 변동에 의한 거리측정 범위(DMAX) 및 최대 카운트값(NMAX)의 변동분이 동일하므로 식 4에 나타난 거리측정 해상도는 듀티비의 변화에 따라 변화가 없음을 확인할 수 있다.7, the inverse relationship between the duty ratio and the distance measurement range (D MAX ) shown in Equation 2 can be confirmed. That is, as the duty ratio increases, the maximum measurable value (T MAX ) of the time from the transmission of the frequency of the reference pulse and the ranging signal to the reception of the response signal increases, thus increasing the distance measuring range (D MAX ). Able to know. In addition, according to FIG. 8, as shown in Equations 3 and 7, the variation in distance measurement range (D MAX ) and maximum count value (N MAX ) due to the variation in duty ratio is the same, so the distance measurement resolution shown in Equation 4 is As the duty ratio changes, it can be seen that there is no change.

상기 도 7 및 도 8에 나타난 결과와 같이, 본 발명의 거리 측정 장치는 기준펄스와 지연펄스의 주파수 차이를 고정한 상태에서 듀티비를 조정함으로써 거리측정 장치의 정밀도는 그대로 유지하면서 거리측정 범위를 증가시킬 수 있다.As shown in FIG. 7 and FIG. 8, the distance measuring device of the present invention increases the distance measuring range while maintaining the precision of the distance measuring device by adjusting the duty ratio while fixing the frequency difference between the reference pulse and the delay pulse. You can.

도 9는, 듀티비 및 기준펄스 주파수(f0)를 고정한 상태에서, 지연펄스 주파수(f1)을 조정함으로써 정규화된 주파수차(fn)를 각각 0.001, 0.002, 0.003으로 변경할 때, 거리측정 범위와 카운트값(N) 사이의 관계를 도시한다.Fig. 9 is a range of measurement when the normalized frequency difference fn is changed to 0.001, 0.002 and 0.003 by adjusting the delay pulse frequency f 1 while the duty ratio and the reference pulse frequency f 0 are fixed. And the relationship between the count value N is shown.

도 9에 도시된 바와 같이, 주파수 차이가 적을수록 기울기가 커짐을 알 수 있다. 이는 주파수 차이(fn)가 적을수록(주기차이(Tn)가 클수록) 카운트값이 증가하는 식 3의 결과를 도시한다. 카운트값이 증가하면 상기 식 4에 의해 거리측정 장치의 해상도값이 작아진다(정밀도가 커진다). 즉, 본 발명의 거리 측정 장치는, 기준펄스 주파수(f0)와 듀티비를 고정한 상태에서, 정규화된 주파수 차이(fn)를 조정하 여 거리측정 범위는 그대로 유지하면서 거리측정의 정밀도 향상시킬 수 있다.As shown in FIG. 9, the smaller the frequency difference, the larger the slope. This shows the result of equation 3 in which the count value increases as the frequency difference f n is smaller (the period difference T n is larger). When the count value is increased, the resolution value of the distance measuring device is decreased by the above equation (the precision is increased). That is, the distance measuring device of the present invention can improve the accuracy of the distance measurement while maintaining the distance measuring range by adjusting the normalized frequency difference fn while fixing the reference pulse frequency f 0 and the duty ratio. have.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 거리측정 방법에 의하면 기준펄스와 지연펄스의 주파수 및/또는 듀티비의 조정을 통해 거리측정의 범위나 거리측정의 정확도를 적절하게 제어할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의한 포인팅 장치는, 교실이나 회의실과 같이 좁은 실내환경에서부터 대형 강당이나 공연장 같은 큰 공간에 이르기까지 다양한 사이즈의 공간에서 다양한 사이즈의 디스플레이의 포인팅 장치로 적용될 수 있다.As described above, according to the distance measuring method of the present invention, it is possible to appropriately control the range of the distance measurement or the accuracy of the distance measurement by adjusting the frequency and / or duty ratio of the reference pulse and the delay pulse. Therefore, the pointing device according to the present invention can be applied as a pointing device for displays of various sizes in various sizes of spaces from narrow indoor environments such as classrooms or conference rooms to large spaces such as large auditoriums or performance halls.

본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위 및 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.In the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the following claims and their equivalents.

도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 포인팅 장치를 도시한 도면이다.1 is a view showing a pointing device according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일실시형태에 따른 포인터의 일례를 도시한 도면이다.2 is a diagram illustrating an example of a pointer according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일실시형태에 따른 포인터 장치에 포함된 코디네이터의 세부 구성도이다.3 is a detailed block diagram of a coordinator included in a pointer device according to an embodiment of the present invention.

도 4는 도 3의 코디네이터에 포함된 기준펄스 생성부 또는 지연펄스 생성부의 세부 구성도이다.4 is a detailed configuration diagram of a reference pulse generator or a delay pulse generator included in the coordinator of FIG. 3.

도 5는 본 발명의 일실시형태에 따른 코디네이터의 동작을 설명하는 타이밍도이다.5 is a timing diagram illustrating the operation of the coordinator according to the embodiment of the present invention.

도 6 내지 도 9은 본 발명의 거리측정 장치의 각종 특성을 도시한 그래프이다.6 to 9 are graphs showing various characteristics of the distance measuring device of the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

1: 디스플레이 11: 포인터1: display 11: pointer

12-15: 앵커용 안테나 16: 코디네이터12-15: Anchor Antenna 16: Coordinator

161: 기준펄스 생성부 162: 지연펄스 생성부161: reference pulse generator 162: delay pulse generator

163: 오버랩 검출부 164: 카운터163: overlap detection unit 164: counter

165: 거리연산부 166: 무선통신부165: distance computing unit 166: wireless communication unit

Claims (7)

안테나 및 통신모듈을 구비한 포인터;A pointer having an antenna and a communication module; 디스플레이 수단의 주변에 배치되어 상기 포인터의 안테나와 무선통신하는 셋 이상의 앵커용 안테나; 및Three or more anchor antennas disposed in the periphery of the display means and in wireless communication with the antenna of the pointer; And 상기 복수의 앵커용 안테나를 이용하여, 상기 포인터로 거리측정 신호를 송신하고 상기 거리측정 신호에 응답하여 상기 포인터에서 송신된 응답신호를 수신하며, 각 앵커용 안테나에서 상기 거리측정 신호가 송신된 시점과 상기 응답신호가 수신된 시점을 이용하여 상기 포인터와 상기 복수의 앵커용 안테나 각각 사이의 거리를 측정하는 코디네이터When the distance measuring signal is transmitted to the pointer using the plurality of anchor antennas, a response signal transmitted from the pointer is received in response to the distance measuring signal, and when the ranging signal is transmitted from each anchor antenna And a coordinator for measuring a distance between the pointer and each of the plurality of anchor antennas using a time point at which the response signal is received. 를 포함하는 포인팅 장치.Pointing device comprising a. 제1항에 있어서, 상기 코디네이터는,The method of claim 1, wherein the coordinator, 상기 복수의 앵커용 안테나 각각에서 상기 거리측정 신호를 송신하는 시점에, 제1 주파수를 갖는 기준펄스를 생성하는 기준펄스 생성부;A reference pulse generator for generating a reference pulse having a first frequency at a time point when each of the plurality of anchor antennas transmits the ranging signal; 상기 복수의 앵커용 안테나 각각에서 상기 응답신호를 수신하는 시점에, 상기 제1 주파수와는 다른 제2 주파수를 갖는 지연펄스를 생성하는 지연펄스 생성부;A delay pulse generator configured to generate a delay pulse having a second frequency different from the first frequency at a time point at which each of the plurality of anchor antennas receives the response signal; 상기 기준펄스와 상기 지연펄스가 오버랩되는 시점을 검출하는 오버랩 검출부;An overlap detector detecting a time point at which the reference pulse and the delay pulse overlap; 상기 오버랩되는 시점까지 상기 기준펄스 또는 상기 지연펄스를 카운트하는 카운터; 및A counter for counting the reference pulse or the delay pulse until the overlapping time point; And 상기 제1 주파수, 제2 주파수 및 상기 카운터의 카운트값을 적용하여 상기 거리측정 신호의 송신 시점에서 상기 응답신호 수신 시점까지의 시간을 연산하고, 상기 시간을 이용하여 상기 포인터와 상기 복수의 앵커용 안테나 사이의 거리를 각각 연산하는 거리 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 포인팅 장치.The time from the time point at which the ranging signal is transmitted to the time point at which the response signal is received is calculated by applying the first frequency, the second frequency, and the count value of the counter, and uses the time for the pointer and the plurality of anchors. Pointing device comprising a distance calculation unit for calculating the distance between the antenna, respectively. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 기준펄스 생성부는, 상기 제1 주파수의 클럭을 생성하는 제1 프로그래머블 클럭 생성기 및 상기 제1 주파수의 클럭의 듀티비를 조정하여 상기 기준펄스를 생성하는 제1 듀티비 제어기를 포함하며, The reference pulse generator includes a first programmable clock generator for generating a clock of the first frequency and a first duty ratio controller for adjusting the duty ratio of the clock of the first frequency to generate the reference pulse. 상기 지연펄스 생성부는, 상기 제2 주파수의 클럭을 생성하는 제2 프로그래머블 클럭 생성기 및 상기 제1 듀티비 제어기와 동일한 듀티비로 상기 제2 주파수의 클럭의 듀티비를 조정하여 상기 지연펄스를 생성하는 제2 듀티비 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 포인팅 장치.The delay pulse generator is configured to generate the delay pulse by adjusting the duty ratio of the clock of the second frequency to the same duty ratio as the second programmable clock generator and the first duty ratio controller to generate the clock of the second frequency. And a two duty ratio controller. 제2항에 있어서, 상기 거리 연산부는,The method of claim 2, wherein the distance calculation unit, 하기 식 1에 의해 상기 거리측정 신호의 송신 시점에서 상기 응답신호 수신 시점까지의 시간을 연산하는 것을 특징으로 하는 포인팅 장치.Pointing device for calculating the time from the transmission time of the ranging signal to the time of receiving the response signal by the following equation 1. [식 1][Equation 1]
Figure 112008082027719-pat00012
Figure 112008082027719-pat00012
 (Tx: 상기 거리측정 신호의 송신 시점에서 상기 응답신호 수신 시점까지의 시간, N: 상기 기준펄스의 카운트값 또는 상기 지연펄스의 카운트값, f0: 상기 기준펄스의 주파수, f1: 상기 지연펄스의 주파수, δ: 임의의 오프셋값)(Tx: time from when the ranging signal is transmitted to when the response signal is received, N: count value of the reference pulse or count value of the delay pulse, f0: frequency of the reference pulse, f1: of the delay pulse) Frequency, δ: any offset value) 제3항에 있어서, 상기 기준펄스 생성부는,The apparatus of claim 3, wherein the reference pulse generator comprises: 상기 기준펄스의 주파수와 듀티비를 조정하여 상기 거리측정 신호의 송신 시점에서 상기 응답신호 수신 시점까지의 시간의 최대 측정 가능값을 하기 식 2과 같이 결정하는 것을 특징으로 하는 포인팅 장치.And a maximum measurable value of a time from the time point at which the ranging signal is transmitted to the time point at which the response signal is received by adjusting the frequency and duty ratio of the reference pulse, as in Equation 2 below. [식 2][Equation 2]
Figure 112008082027719-pat00013
Figure 112008082027719-pat00013
 (TMAX: 상기 거리측정 신호의 송신 시점에서 상기 응답신호 수신 시점까지의 시간의 최대 측정 가능값, T0: 상기 기준펄스의 주기, rd: 상기 기준펄스 또는 지연펄스의 듀티비)(T MAX : the maximum measurable value of the time from when the ranging signal is transmitted to when the response signal is received, T 0 : period of the reference pulse, r d : duty ratio of the reference pulse or delay pulse) 제5항에 있어서, 상기 기준펄스 생성부 및 지연펄스 생성부는,The method of claim 5, wherein the reference pulse generator and delay pulse generator, 상기 기준펄스의 주파수와 듀티비 및 상기 지연펄스의 주파수와 듀티비를 각 각 조정하여 상기 카운트값의 최대값을 하기 식 3과 같이 결정하는 것을 특징으로 하는 포인팅 장치.And the maximum value of the count value is determined by adjusting the frequency and duty ratio of the reference pulse and the frequency and duty ratio of the delay pulse, respectively. [식 3][Equation 3]
Figure 112008082027719-pat00014
Figure 112008082027719-pat00014
 (NMAX: 상기 카운트값의 최대값, Tn=1/fn, fn=|(f1-f0)/f0|, f0: 기준펄스의 주파수, f1: 지연펄스의 주파수)(N MAX : maximum value of the count value, T n = 1 / f n , f n = | (f 1 -f 0 ) / f 0 |, f 0 : frequency of reference pulse, f 1 : frequency of delay pulse ) 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 코디네이터에 의해 상기 복수의 앵커 안테나와 상기 포인터 사이의 거리 측정의 해상도는 하기 식 4에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 포인팅 장치.And the resolution of the distance measurement between the plurality of anchor antennas and the pointer by the coordinator is determined by the following Equation 4. [식 4][Equation 4]
Figure 112008082027719-pat00015
Figure 112008082027719-pat00015
 (Rres: 상기 거리 측정 장치의 거리 측정 해상도, DMAX=0.5·TMAX·c, c: 광속)(R res: resolution distance measurement of the distance measuring device, D MAX = 0.5 · T MAX · c, c: speed of light)
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