KR101076369B1 - 디지타이징 장치용 전자펜과 태블릿 - Google Patents

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신민구
이성복
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Abstract

본 발명은 컴퓨터 입력 장치의 하나인 무전지 및 무코드 전자펜으로부터의 버튼 조작 신호와 필압 신호를 간단한 회로 구성에 의해 안전하고 확실하게 송수신하는 디지타이징 장치용 전자펜과 태블릿에 관한 것이다.
본 발명의 일 특징에 따른 디지타이징 장치용 전자펜은 가로 및 세로 방향으로 일정 간격을 두고 상호 교차되도록 매설된 다수의 송수신 코일을 갖는 태블릿의 상기 송수신 코일로부터 연속파를 전달받아 동작하되, 전자유도결합에 의해 상기 송수신 코일로부터 상기 연속파를 전달받는 LC 공진회로; 1개 이상의 버튼 스위치와 필압 센서를 구비하며, 상기 LC 공진회로가 상기 연속파를 전달받는 동안, 조작된 상기 버튼 스위치의 종류나 상기 필압 센서에 의해 감지된 필압의 크기에 따라 상기 LC 공진회로가 상기 연속파를 전달받는 시점부터 서로 다른 타이밍에 부하 변조 제어용 펄스 신호를 출력하는 전자펜 구동부 및 상기 부하 변조 제어용 펄스 신호에 의해 온되어 상기 LC 공진회로를 쇼트시키는 부하변조 스위치를 포함하여 이루어진다.

Description

디지타이징 장치용 전자펜과 태블릿{electronic pen and tablet for digitizing apparatus}
본 발명은 디지타이징 장치용 전자펜과 태블릿에 관한 것으로, 특히 컴퓨터 입력 장치의 하나인 무전지 및 무코드 전자펜으로부터의 버튼 조작 신호와 필압 신호를 간단한 회로 구성에 의해 안전하고 확실하게 송수신하는 디지타이징 장치용 전자펜과 태블릿에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, 디지타이저(digitizer)란 아날로그 데이터를 디지털 데이터 형식으로 변환시키는 장치를 말한다. 원래 디지타이저는 기능을 표현하고 태블릿(tablet)은 판 모양의 형상을 의미했는데, 이제는 대형ㅇ고분해 능력의 기종을 디지타이저라 하고, 탁상에 얹어서 사용하는 소형의 것을 태블릿이라 부르는 경우가 많다.
이러한 디지타이저는 가로(X) 및 세로(Y) 위치를 입력할 수 있는 장치로서, 직사각형 판 모양의 태블릿과 그 위에서 사용자가 이용할 수 있는 전자펜으로 구성되어 있다. 이러한 구성에서, 사용자가 전자펜을 움직이면 태블릿이 그 좌표 정보를 읽어 자동으로 컴퓨터 시스템의 화면 기억장소로 전달하고, 특정 위치에서 전자펜을 누르거나 커서의 버튼을 누르면 그에 해당되는 명령이 수행된다.
한편, 디지타이저의 발전이 계속됨에 따라 태블릿에서 독립, 즉 전원 케이블을 사용하지 않을 뿐만 아니라 배터리조차 사용하지 않는 무전지 및 무코드 전자펜이 제안되어 널리 사용되고 있고, 더 나아가 육필 수준의 글씨체를 정확하게 재현하는데 필요한 필압 신호나 예를 들어 마우스의 좌측 및 우측 버튼과 같은 다수의 버튼 조작 신호를 전자펜에서 발생시키고 이를 태블릿에서 정확하게 수신하는 기술까지 제안되어 있다.
한편, 무전지 및 무코드 전자펜의 경우는 내부에 배터리 등의 전력원을 갖지 않기 때문에 외부에서 동작 전력을 공급받을 필요가 있는데, 그 일환으로 태블릿으로부터 전자유도결합을 이용하여 동작 전력을 생성하고 있다.
즉, 가로 및 세로 방향으로 일정 간격을 두고 상호 교차되도록 다수의 X축 코일과 Y축 코일이 매설된 태블릿에서는 X축 코일과 Y축 코일을 차례로 동작시키되 1개의 송수신 코일을 소정의 주파수로 구동시킨 후에 각 송수신 코일의 구동 시간 사이에는 소정 시간 동안 그 구동을 중지시키는데, 전자펜에서는 각 송수신 코일이 구동되는 동안에 전자유도결합을 이용하여 동작 전력을 생성하고 이렇게 생성된 전력을 사용하여 자체의 위치 신호, 버튼 조작 신호 및 필압 신호를 생성한다. 그러면, 태블릿에서는 상기한 각 송수신 코일의 구동 중지 시간 동안에 전자펜으로부터의 위치 신호, 버튼 조작 신호 및 필압 신호를 모두 수신하여 전자펜의 위치, 필압 및 조작된 버튼의 파악 등을 수행하게 된다.
여기에서, 태블릿은 수신 에너지가 가장 큰 지점의 X축 코일 및 Y축 코일의 좌표값을 전자펜의 현재 위치로 인식하는데, 종래에는 전자펜에서 이러한 위치 신호와 함께 버튼 조작 신호와 필압 신호를 동일한 타이밍에 전송하기 때문에 위상 변조(Phase Shift Ley; PSK) 방식에 의해서 전자펜이 태블릿 측으로 전달하는 위치 신호 에너지가 약화되고, 이에 따라 전자펜의 성능이 저하되는 문제점이 있었다.
나아가, 이와 같이 전자펜에서 전달되는 위치 신호 에너지가 약화되고 여기에 더하여 버튼 조작 신호와 필압 신호가 중복됨에 따라 태블릿 측에서는 위치 신호로부터 버튼 조작 신호와 필압 신호를 분리해야 하는데 따르는 고정밀 및 고성능의 앰프와 복잡한 회로 구성이 요구되고, 마이크로 컨트롤러가 처리해야 할 작업량이 증가되는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 컴퓨터 입력 장치의 하나인 무전지 및 무코드 전자펜으로부터의 버튼 조작 신호와 필압 신호를 간단한 회로 구성에 의해 안전하고 확실하게 송수신하는 디지타이징 장치용 전자펜과 태블릿을 제공함을 목적으로 한다.
본 발명의 일 특징에 따른 디지타이징 장치용 전자펜은 가로 및 세로 방향으로 일정 간격을 두고 상호 교차되도록 매설된 다수의 송수신 코일을 갖는 태블릿의 상기 송수신 코일로부터 연속파를 전달받아 동작하되, 전자유도결합에 의해 상기 송수신 코일로부터 상기 연속파를 전달받는 LC 공진회로; 1개 이상의 버튼 스위치와 필압 센서를 구비하며, 상기 LC 공진회로가 상기 연속파를 전달받는 동안, 조작된 상기 버튼 스위치의 종류나 상기 필압 센서에 의해 감지된 필압의 크기에 따라 상기 LC 공진회로가 상기 연속파를 전달받는 시점부터 서로 다른 타이밍에 부하 변조 제어용 펄스 신호를 출력하는 전자펜 구동부 및 상기 부하 변조 제어용 펄스 신호에 의해 온되어 상기 LC 공진회로를 쇼트시키는 부하변조 스위치를 포함하여 이루어진다.
전술한 구성에서, 상기 전자펜 구동부는, 상기 LC 공진회로가 전달받은 상기 연속파를 정류 및 평활하여 직류 동작 전원을 공급하는 전원 공급부; 상기 LC 공진회로가 상기 연속파를 전달받는 시간 구간과 동기된 트리거 신호를 발생하는 트리거 신호 발생부 및 상기 1개 이상의 버튼 스위치와 상기 필압 센서를 포함하여 이루어져서 상기 LC 공진회로가 상기 연속파를 전달받는 동안, 조작된 상기 버튼 스위치의 종류나 상기 필압 센서에 의해 감지된 필압의 크기에 따라 상기 트리거 신호 발생 시점부터 서로 다른 타이밍에 상기 부하 변조용 펄스 신호를 출력하는 부하 변조용 펄스 신호 발생 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 부하 변조용 펄스 신호 발생 수단은, 단안정 멀티바이브레이터, 상기 1개 이상의 버튼 스위치와 각각의 상기 버튼 스위치에 연결된 저항, 상기 버튼 스위치에 연결된 저항과 병렬 연결된 저항 및 콘덴서를 포함하여 이루어져서 상기 트리거 신호 발생 시점부터 상기 저항과 상기 콘덴서의 RC 시정수에 의해 결정되는 시간 동안 하이 레벨을 유지하는 버튼 조작 신호를 출력하는 버튼 조작 신호 발생부; 단안정 멀티바이브레이터, 필압의 크기에 따라 값이 변화하는 가변 저항 및 콘덴서를 포함하여 이루어져서 상기 버튼 조작 신호의 하강 에지 시점부터 상기 가변 저항과 상기 콘덴서의 RC 시정수에 의해 결정되는 시간 동안 하이 레벨을 유지하는 필압 신호를 출력하는 필압 신호 발생부; 상기 필압 신호의 상승 에지 시점과 하강 에지 시점에 각각 상기 부하 변조용 펄스 신호 출력하는 에지 검출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 다른 특징에 따른 디지타이징 장치용 태블릿은 구동 시간에 소정 주파수의 구형파 발진 신호를 출력하고 구동 중지 시간에 상기 구형파 빌진 신호의 출력을 중지하는 신호 송신부; 가로 및 세로 방향으로 일정 간격을 두고 상호 교차되도록 매설되고, 상기 구형파 발진 신호에 의해 연속파를 출력하는 송수신 코일 및 상기 구동 시간 동안에 상기 구형파 발진 신호의 각 구형파의 하강 에지 부근의 상기 송수신 코일의 출력 전압을 샘플앤홀드 및 교류 증폭한 후에 기준치와 비교하고, 상기 구동 시간의 시작 시점부터 상기 기준치를 초과하는 전압값이 출력되는 시점까지의 시간을 산출하여 전자펜에서 조작된 버튼 스위치의 종류와 전자펜의 필압을 파악하는 수신 회로부를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 디지타이징 장치용 전자펜과 태블릿에 따르면, 컴퓨터 입력 장치의 하나인 무전지 및 무코드 전자펜으로부터의 버튼 조작 신호와 필압 신호를 간단한 회로 구성에 의해 안전하고 확실하게 송수신함으로써 고성능의 디지타이징 장치를 저가로 제공할 수가 있다.
도 1은 본 발명의 디지타이징 장치의 전체적인 블록 구성도,
도 2는 본 발명의 디지타이징 장치에서 전자펜의 상세 회로 구성도,
도 3은 도 2에 도시한 전자펜의 주요부의 출력 파형도,
도 4는 본 발명의 디지타이징 장치에서 태블릿의 상세 회로 구성도,
도 5는 본 발명의 디지타이징 장치에서 태블릿의 주요부의 출력을 확대 도시한 파형도,
도 6은 본 발명의 디지타이징 장치에서 전자펜과 태블릿의 주요부의 출력 파형도이다.
이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 디지타이징 장치용 전자펜과 태블릿의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명에서는 버튼 조작 신호와 필압 신호는 위치 신호의 수신 에너지가 최대가 되는 시점, 즉 현재 전자펜이 위치한 지점에 대해 한번만 수신하기 때문에 나머지 지점에 대해서는 이들을 위치 신호와 분리해야 하는데 따르는 복잡하고 정밀한 하드웨어 구성을 사용하지 않고도 태블릿에서 높은 정밀도로 위치 신호와 버튼 조작 신호와 필압 신호를 수신할 수가 있다. 한편, 현재 전자펜이 위치한 지점에서 버튼 조작 신호와 필압 신호를 위치 신호로부터 용이하게 분리하기 위해 본 발명에서는 버튼 조작 신호와 필압 신호의 수신 타이밍을 위치 신호의 수신 타이밍과 다르게 설정, 즉 위치 신호는 종래와 마찬가지로 각 송수신 코일의 구동이 중지되는 동안에 수신하는 반면에 버튼 조작 신호와 필압 신호는 각 송수신 코일이 구동되는 동안에 수신하고, 이를 위해 본 발명에서는 위상 변조 방식이 아닌 부하 변조 방식을 사용하고 있다.
도 1은 본 발명의 디지타이징 장치의 전체적인 블록 구성도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 디지타이징 장치는 크게 전자펜(100)과 태블릿(200)으로 구성된다. 이러한 구성에서, 태블릿(200)은 가로 및 세로 방향으로 일정 간격을 두고 상호 교차되도록 매설된 다수의 X축 코일과 Y축 코일로 이루어진 송수신 코일(210), 각 송수신 코일(210)을 차례로 구동시키되 다음 번의 송수신 코일을 구동시키기 전에 소정 시간 동안 구동을 중지시키는 송신 회로부(220) 및 송수신 코일(210)을 통해 전자펜(100)으로부터 신호를 수신하는 수신 회로부(230)를 포함하여 이루어질 수 있다.
이하에서 별다른 주체가 없는 한, "송신"이라함은 태블릿(200)이 전자펜(100)의 위치 신호를 인식하기 위해 송수신 코일(110)을 통해 전자펜(100)으로 에너지가 전달하는 동작, 즉 구동 시간 동안 송수신 코일(210)을 소정의 발진 주파수로 구동시키는 동작을 나타내고, "수신"이라 함은 송수신 코일(210)을 통해 전자펜으로부터 위치 신호가 전달되는 동작, 즉 구동 중지 시간 동안 전자펜으로부터 잔향(殘響) 신호(후술함)를 수신하는 동작을 나타내는바, 전술한 바와 같이 본 발명에서는 송수신 코일(210)을 통해 전자펜(100)으로부터 에너지가 전달되는 동안에 전자펜(100)이 버튼 조작 신호와 필압 신호를 송신하기 때문에 태블릿(200)에서는 이 기간 동안에 전자펜(100)으로부터 버튼 조작 신호와 필압 신호를 수신하게 된다.
반면에, 전자펜(100)의 입장에서는 태블릿(200)의 송수신 코일(210)로부터 동작 전력을 전달받는 동작이 수신이 되고, 위치 신호와 버튼 조작 신호 및 필압 신호를 태블릿(200)에 전달하는 동작이 송신이 된다. 이하에서는 위치 신호는 종래 기술과 동일하기에 버튼 조작 신호 및 필압 신호를 송신 및 수신하는 회로를 위주로 하여 설명한다,
한편, 전자펜(100)은 전자유도결합에 의해 송수신 코일(210)로부터 에너지를 전달받는 LC 공진회로(110), 후술하는 부하변조 스위치(120) 및 전자펜 구동부(130)를 포함하여 이루어진다.
도 2는 본 발명의 디지타이징 장치에서 전자펜의 상세 회로 구성도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 전자펜 구동부(130)는 다이오드, 콘덴서 및 제너 다이오드를 포함하여 이루어져서 LC 공진회로(110)에 의해 전자유도된 교류 전압을 정류 및 평활하여 안정적인 직류 동작 전원을 공급하는 전원 공급부(131); 단안정 멀티바이브레이터, 1개 이상의 버튼 스위치와 각각의 버튼 스위치에 연결된 저항 및 이들 저항과 병렬 연결된 저항 및 콘덴서를 포함하여 이루어져서 각각의 버튼 조작 타이밍 신호를 발생시키는 버튼 조작 신호 발생부(133); 단안정 멀티바이브레이터, 가변 저항 및 콘덴서를 포함하여 이루어져서 필압에 따른 타이밍 신호를 발생시키는 필압 신호 발생부(134); 다이오드, 콘덴서 및 제너 다이오드를 포함하여 이루어져서 LC 공진회로(110)가 송수신 코일(210)로부터 에너지를 전달받는 시점과 동기하여 에너지를 전달받는 동안에 버튼 조작 신호 발생부(133)에 트리거 신호를 제공하는 트리거 신호 발생부(132) 및 XOR 게이트, 저항 및 콘덴서로 이루어져서 필압 신호 발생부(134)로부터 출력된 펄스 신호의 상승 에지와 하강 에지, 즉 트리거 시점부터 버튼 조작 신호 발생 시점과 필압 신호 발생 시점을 각각 검출하여 부하 변조 제어용 펄스 신호로 출력하는 에지 검출부(135)를 포함하여 이루어지는데, 에지 검출부(135)에서 출력된 부하 변조 제어용 펄스 신호에 따라 부하변조 스위치(120)가 온 또는 오프된다. 버튼 조작 신호 발생부(133)의 각 버튼 스위치에 연결된 저항은 서로 다른 값으로 설정될 수 있다. 버튼 조작 신호 발생부(133) 필압 신호 발생부(134)의 단안정 멀티바이브레이터로는, 예를 들어 74LV123 IC가 사용될 수 있을 것이다. 나아가, 필압 신호 발생부(134)의 가변 저항은 전자펜(100)이 눌리는 압력에 따라 그 저항값이 변하게 된다. 부하변조 스위치(120)는 FET 등으로 구현될 수 있을 것이다.
도 3은 도 2에 도시한 전자펜의 주요부의 출력 파형도이다. 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 태블릿(200)의 송수신 코일(210)이 구동됨과 함께 전자펜(100)의 LC 공진회로(110)는 전자유도결합에 의해 도 3의 (a)에 도시한 바와 같은 파형을 갖는 연속파를 출력하는데, 전원 공급부(131) 및 트리거 신호 발생부(132)에서는 이러한 공진 신호가 입력됨과 동시에 이를 정류 및 평활하여 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이 상응하는 직류 전원 및 트리거 신호(ⓒ 신호)를 출력한다.
한편, 이러한 트리거 신호(ⓒ 신호)가 발생함에 따라 버튼 조작 신호 발생부(133)에서는 트리거 신호 발생 시점, 즉 트리거 신호의 상승 에지시부터 콘덴서와 조작된 버튼 스위치에 연결된 저항의 RC 시정수에 의해 결정되는 시간, 즉 T1 동안 하이 레벨을 유지하는, 도 3의 (c)에 도시한 바와 같은 펄스 신호(ⓓ 신호)를 출력한다. 반면에 필압 신호 발생부(134)에서는 버튼 조작 신호 발생부(133)의 출력 펄스 신호(ⓓ 신호)의 하강 에지 시점부터 역시 그 가변 저항과 콘덴서의 RC 시정수에 의해 결정되는 시간, 즉 T2 동안, 하이 레벨을 유지하는, 도 3의 (d)에 도시한 바와 같은 펄스 신호(ⓑ 신호)를 출력한다. 다음으로, 에지 검출부(135)에서는 도 3의 (e)에 도시한 바와 같이 필압 신호 발생부(134)에서 출력하는 펄스 신호(ⓑ 신호)의 상승 에지 시점부터 그 저항과 콘덴서의 RC 시정수에 의해 정해지는 상대적으로 짧은 시간 동안 하이 레벨을 유지하는 펄스 신호 및 상기 펄스 신호(ⓑ 신호)의 하강 에지 시점부터 그 저항과 콘덴서의 RF 시정수에 의해 정해지는 상대적으로 짧은 시간 동안 하이 레벨을 유지하는 펄스 신호(ⓐ 신호)를 출력한다.
다음으로, 부하변조 스위치(120)는 에지 검출부(135)의 출력 펄스 신호(ⓐ 신호)와 동기되어 온된다. 그리고 이에 따라 전자펜(100)의 LC 공진회로(110)가 순간적으로 쇼트(부하 변조)되게 되고, 이와 동기하여 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이 LC 공진회로(100)의 출력 전압이 순간적으로 감소되었다가 회복되게 된다.
결과적으로, 태블릿(200)에서는 각 송수신 코일(210)의 구동 시작 시점부터 LC 공진회로(110)의 출력 전압이 급격히 감소되는 시점(부하 변조 시점) 사이의 시간을 체크함으로써 조작된 버튼의 종류와 필압을 정확하게 파악할 수가 있다.
도 3의 (a) 파형에서 시간 구간 T3은 태블릿(200)의 각 송수신 코일(210)의 구동이 중지되는 구동 중지 구간을 나타내는바, 태블릿(200)에서는 이 T3 구간 동안 수신되는 LC 공진회로(110)의 잔향 신호의 진폭의 크기에 따라 전자펜(100)의 위치를 파악하게 된다.
도 4는 본 발명의 디지타이징 장치에서 태블릿의 상세 회로 구성도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 태블릿(200)의 송신 회로부(220)는 각 송수신 코일(210)의 구동 시간(송신 시간) 동안 송수신 코일(210)이 에너지를 갖는 소정 주파수의 연속파(Sinusoidal Continuous Wave)를 출력하도록 구형파 발진 신호를 출력하고 구동 중지 시간 동안에는 구형파 발진 신호의 출력을 중단하는바, 이러한 송신 회로부(220)는 마이크로 컨트롤러로부터 지속적으로 출력되는 지속적 구형파 발진 신호와 역시 마이크로 컨트롤러로부터 상기 구형파 발진 신호에 위상 동기되어 구동 시간 동안만 출력되는 구동용 구형파 발진 신호를 논리곱하는 AND 게이트를 포함하여 이루어질 수 있다.
한편, 전자펜(100)으로부터 수신되는 버튼 조작 신호와 필압 신호는 송수신 코일(210)이 출력하는 연속파 위에 작게 실리기(그 이유는 LC 공진회로가 쇼트되면 공진주파수가 변화되어 LC 공진회로로 에너지를 전달하지 않는 것이 되고 이에 따라 나가는 전류가 적어져서 송수신 코일의 양단 전압이 약간 상승하기 때문이다)때문에 이러한 버튼 조작 신호와 필압 신호를 연속파로부터 추출하는데 많은 어려움이 따른다. 실제로 연속파의 진폭이 5V라고 할 때 연속파 위에 실리는 버튼 조작 신호와 필압 신호의 크기는 10㎷ 전후로 매우 작은 값을 갖는다.
또한 버튼 조작 신호 및 필압 신호는 송수신 코일(210)이 출력하는 연속파를 부하 변조한 것으로 연속파 보다 그 크기가 약간 크기 때문에 본 발명에서는 연속파의 단일 파형의 크기가 최대가 되는 일부 시간 구간에서만 전압 크기를 검출하는데, 이렇게 전압이 최대가 되는 일부 시간 구간은 송신 회로부(220)에서 출력하는 구형파 발진 신호로부터 용이하게 산출될 수 있다.
도 5는 본 발명의 디지타이징 장치에서 태블릿의 주요부의 출력을 확대 도시한 파형도이고, 도 6은 본 발명의 디지타이징 장치에서 전자펜과 태블릿의 주요부의 출력 파형도이다. 먼저, 송신 회로부(220)에서는 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이 구형파 발진 신호(ⓕ 신호)가 출력되는데, 이에 의해 구동되는 송수신 코일(210)에서는 정현파 형태의 연속파(ⓖ 신호)가 출력되며, 더욱이 그 전압의 크기는 구형파 발진 신호의 하강 에지에서 최대가 된다.
다시 도 4로 돌아가서, 수신 회로부(230)는 구형파 발진 신호의 하강 에지 직전부터 하강 에지까지의 일부 시간 구간 동안만 온되는 샘플링용 펄스 신호를 출력하는 샘플링 펄스 신호 발생부(236), 샘플링 펄스 신호에 의해 온되는 샘플링 스위치(231), 샘플링 스위치(231)가 온되는 동안에 샘플링된 전압값을 다음의 샘플링 펄스 신호가 발생되기 전까지 그대로 유지하는 샘플앤홀드부(232), 샘플앤홀드부(232)의 출력에서 직류 성분은 제거하고 교류 성분만을 증폭하는 교류 증폭부(233),(235) 및 교류 증폭부(233),(235)의 출력을 기준치와 비교하는 비교부(234)를 포함하여 이루어질 수 있다.
전술한 구성에서, 샘플링 펄스 신호 발생부(236)는 AND 게이트, 저항, 콘덴서 및 다수의 NOT 게이트를 포함하여 이루어져서 저항 및 콘덴서의 RC 시정수에 의해 결정되는 시간과 NOT 게이트의 전파 지연 시간의 총합으로 결정되는 지연 시간만큼 지연된 구동용 구형파 발진 신호와 지속적 구형파 발진 신호를 AND 게이트에 의해 논리곱하여 도 5의 (c)에 도시한 바와 같은 샘플링 펄스 신호(ⓔ 신호)를 출력한다. 샘플링 스위치(231)는 통상의 전자식 스위치, 예를 들어 FET 등으로 구현될 수 있다.
다음으로, 샘플앤홀드부(232)는 연산 증폭기와 콘덴서를 포함하여 이루어질 수 있는바, 샘플앤홀드부(232)에서는 도 5의 (d)에 도시한 바와 같은 신호(ⓗ 신호)가 출력된다.
다음으로 교류 증폭부(233),(235)는 연산 증폭기와 콘덴서 및 저항을 포함하여 이루어져서 샘플앤홀드부(232)의 출력 신호에서 직류 성분을 제거하고 교류 성분만을 증폭하여 도 6의 (f)에 도시한 바와 같은 신호(ⓘ 신호)를 출력하는데, 버튼 조작 신호와 필압 신호의 크기가 미약한 경우에 본 발명에서와 같이 2단의 교류 증폭부(233),(235)를 사용할 수도 있다. 마지막으로 비교부(234)에서는 교류 증폭부(233)의 출력 신호를 버튼 조작 신호와 필압 신호의 존재 여부를 판단하는 기준치와 비교하여 그 결과를 마이크로 컨트롤러에 출력하는데, 마이크로 컨트롤러에서는 송수신 코일(210)의 구동 시점, 즉 구형파 발진 신호의 출력 시점부터 버튼 조작 신호가 존재하기까지의 시간과 버튼 조작 신호부터 필압 신호가 존재하기까지의 시간, 즉 비교부(234)에서 첫 번째 펄스 신호가 출력되기까지의 시간과 이 시간부터 두 번째 펄스 신호가 출력되기까지의 시간을 각각 측정하여 어떤 버튼이 조작되었는지와 필압의 크기를 파악하게 된다.
본 발명의 동작을 총괄적으로 설명하면, 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 전자펜(100)에서는 조작되는 버튼의 종류와 필압에 따라 그 타이밍이 달라지는 펄스 신호가 출력된다. 그리고 이러한 펄스 신호에 동기되어 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 전자펜의 LC 공진회로(110)는 순간적으로 쇼트되는데, 이에 따라 공진주파수가 변화되어 LC 공진회로로 에너지를 전달하지 않는 것이 되고 결과적으로 나가는 전류가 적어져서 도 6의 (c)에 도시한 연속파가 도 6의 (d)에 도시한 바와 같이 부하 변조된 파형으로 된다.
한편, 태블릿(200)의 수신 회로부(230)의 샘플앤홀드부(232)에서는 도 6의 (d)의 파형을 샘플앤홀드하여 도 6의 (e)에 도시한 바와 같은 맥류 파형을 출력하고, 교류 증폭부(233),(235)에서는 이러한 맥류 파형에서 직류 성분을 제거하고 교류 성분만을 증폭함으로써 최종적으로 도 6의 (f)에 도시한 바와 같은 파형이 출력되게 된다.
본 발명의 디지타이징 장치용 전자펜과 태블릿은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다. 예를 들어, 전술한 실시예에서 버튼 조작 신호가 없을 수도 있는바, 이 경우에는 버튼 조작 신호 발생부의 상시 연결 저항과 콘덴서의 RC 시정수에 의해 결정되는 시점부터 필압 신호가 나타나기까지의 시간을 측정하여 필압을 파악하게 된다.
100: 전자펜, 110: LC 공진회로,
120: 부하변조 스위치, 130: 전자펜 구동부,
131: 전원 공급부, 132: 트리거 신호 발생부,
133: 버튼 조작 신호 발생부, 134: 필압 신호 발생부,
135: 에지 검출부,
200: 태블릿, 210: 송수신 코일,
220: 송신 회로부, 230: 수신 회로부,
231: 샘플링 스위치, 232: 샘플앤홀드부,
233, 235: 교류 증폭부, 234: 비교부,
236: 샘플링 펄스 신호 발생부

Claims (4)

  1. 가로 및 세로 방향으로 일정 간격을 두고 상호 교차되도록 매설된 다수의 송수신 코일을 갖는 태블릿의 상기 송수신 코일로부터 연속파를 전달받아 동작하되,
    전자유도결합에 의해 상기 송수신 코일로부터 상기 연속파를 전달받는 LC 공진회로;
    1개 이상의 버튼 스위치와 필압 센서를 구비하며, 상기 LC 공진회로가 상기 연속파를 전달받는 동안, 조작된 상기 버튼 스위치의 종류나 상기 필압 센서에 의해 감지된 필압의 크기에 따라 상기 LC 공진회로가 상기 연속파를 전달받는 시점부터 서로 다른 타이밍에 부하 변조 제어용 펄스 신호를 출력하는 전자펜 구동부 및
    상기 부하 변조 제어용 펄스 신호에 의해 온되어 상기 LC 공진회로를 쇼트시키는 부하변조 스위치를 포함하여 이루어진 디지타이징 장치용 전자펜.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자펜 구동부는,
    상기 LC 공진회로가 전달받은 상기 연속파를 정류 및 평활하여 직류 동작 전원을 공급하는 전원 공급부;
    상기 LC 공진회로가 상기 연속파를 전달받는 시간 구간과 동기된 트리거 신호를 발생하는 트리거 신호 발생부 및
    상기 1개 이상의 버튼 스위치와 상기 필압 센서를 포함하여 이루어져서 상기 LC 공진회로가 상기 연속파를 전달받는 동안, 조작된 상기 버튼 스위치의 종류나 상기 필압 센서에 의해 감지된 필압의 크기에 따라 상기 트리거 신호 발생 시점부터 서로 다른 타이밍에 상기 부하 변조용 펄스 신호를 출력하는 부하 변조용 펄스 신호 발생 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지타이징 장치용 전자펜.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 부하 변조용 펄스 신호 발생 수단은,
    단안정 멀티바이브레이터, 상기 1개 이상의 버튼 스위치와 각각의 상기 버튼 스위치에 연결된 저항, 상기 버튼 스위치에 연결된 저항과 병렬 연결된 저항 및 콘덴서를 포함하여 이루어져서 상기 트리거 신호 발생 시점부터 상기 저항과 상기 콘덴서의 RC 시정수에 의해 결정되는 시간 동안 하이 레벨을 유지하는 버튼 조작 신호를 출력하는 버튼 조작 신호 발생부;
    단안정 멀티바이브레이터, 필압의 크기에 따라 값이 변화하는 가변 저항 및 콘덴서를 포함하여 이루어져서 상기 버튼 조작 신호의 하강 에지 시점부터 상기 가변 저항과 상기 콘덴서의 RC 시정수에 의해 결정되는 시간 동안 하이 레벨을 유지하는 필압 신호를 출력하는 필압 신호 발생부;
    상기 필압 신호의 상승 에지 시점과 하강 에지 시점에 각각 상기 부하 변조용 펄스 신호 출력하는 에지 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지타이징 장치용 전자펜.
  4. 구동 시간에 소정 주파수의 구형파 발진 신호를 출력하고 구동 중지 시간에 상기 구형파 빌진 신호의 출력을 중지하는 신호 송신부;
    가로 및 세로 방향으로 일정 간격을 두고 상호 교차되도록 매설되고, 상기 구형파 발진 신호에 의해 연속파를 출력하는 송수신 코일 및
    상기 구동 시간 동안에 상기 구형파 발진 신호의 각 구형파의 하강 에지 부근의 상기 송수신 코일의 출력 전압을 샘플앤홀드 및 교류 증폭한 후에 기준치와 비교하고, 상기 구동 시간의 시작 시점부터 상기 기준치를 초과하는 전압값이 출력되는 시점까지의 시간을 산출하여 전자펜에서 조작된 버튼 스위치의 종류와 전자펜의 필압을 파악하는 수신 회로부를 포함하여 이루어진 디지타이징 장치용 태블릿.
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