KR101332407B1 - 적외선 무선 포인팅 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저비용 구성으로 뛰어난 조작감을 제공하는 무선 포인팅 장치를 제공하도록 한 적외선 무선 포인팅 장치에 관한 것으로, 이를 위해서 적외선 신호를 송신하는 복수의 광원을 가지는 리모콘이 제공하는 적외선 신호를 효과적으로 수신하여 각 광원의 신호 크기를 출력하는 적외선 수신용 신호 처리부를 제공함으로써, 대단히 낮은 비용으로도 사용자의 움직임에 따른 무선 포인팅이 가능한 효과가 있다. 또한, 일반적인 적외선 리모콘 신호의 수신 방식과 달리 상이한 크기의 신호들을 효과적으로 수신할 수 있도록 구성된 단일 반도체 칩을 통해 낮은 가격으로도 뛰어난 성능의 무선 포인팅이 가능한 효과가 있다.

위치 정보, 적외선, 가변 이득 조절, 가변 이득 증폭 속도, 복수 광원

Description

적외선 무선 포인팅 장치{INFRARED WIRELESS POINTING APPARATUS}

본 발명은 적외선 무선 포인팅 장치에 관한 것으로, 특히 저비용 구성으로 뛰어난 조작감을 제공하는 무선 포인팅 장치를 제공하도록 한 적외선 무선 포인팅 장치에 관한 것이다.

다양한 멀티미디어 기기의 사용이 일반화되면서 원거리에서 원하는 멀티미디어 기기를 용이하게 작동시키기 위한 리모콘(remote controller)은 그 가격에 비한 편의성 때문에 널리 사용되고 있다. 하지만, 더 큰 화면을 가지는 디스플레이와 더 복잡한 기능들을 가지는 멀티미디어 기기들의 폭발적인 보급에 따라 리모콘에 의한 조작은 점점 더 어렵고 복잡하게 변해가고 있다.

예를 들어, TV를 통해 화면의 색상을 변경하려면 특정한 버튼을 눌러 원하는 메뉴를 실행시켜야 하고, 여러 메뉴들 중에서 원하는 메뉴를 방향 버튼을 통해 선택한 후 해당 하위 메뉴에서 원하는 값을 조절한 후 다시 특정한 버튼을 눌러 해당 작업을 마치고 상위 메뉴로 복귀하고, 또 다시 특정한 버튼을 눌러 메뉴 화면을 종 료해야 하는 복잡하고 조합적인 조작이 필요하게 된다. 한편, 여러 기능들을 크기가 제한된 리모콘에 통합하기 때문에 버튼의 종류와 숫자가 증가하여 해당 기능을 정확하게 기억하기 어렵고, 복수의 기능이 단일 버튼에서 선택적으로 사용되는 경우도 있어 정확하게 원하는 기능을 사용하기도 어렵다. 무엇보다도 버튼의 종류가 많을 경우 많은 조작은 가능하지만 리모콘의 크기가 커지고 관리가 어려우며 비용도 높아지기 때문에 새로운 입력 수단의 필요성이 대두되고 있다.

한편, 다양한 채널들 중에서 원하는 채널을 선택하는 VOD(Video On Demend) 시스템이나, 디스플레이 장치에 연결되어 멀티미디어 재생을 수행하는 멀티미디어 재생기나, 인터넷 연결에 따른 정보 획득과 교환이 가능한 IP-TV 등이 급속하게 증가함에 따라 점차 단순한 리모콘을 이용한 입력으로는 다양한 기능을 제공하는 서비스를 효과적으로 활용하기 어려워, 무선 키보드를 이용하거나 무선 마우스를 이용하는 등의 대안이 등장하고 있으나 비용이나 휴대성 및 사용 편의성에서 리모콘을 대체하기는 어려운 것으로 판단되고 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 다양한 방식의 무선 포인팅 장치를 컴퓨터 혹은 멀티미디어 가전기기에 적용하기 위한 연구가 진행되고 있다.

도 1은 무선 포인팅 장치의 개념을 나타낸 것으로, 도시한 바와 같이 디스플레이 장치(10)에 화살표(포인터)를 나타낸 후 원격 입력 수단(11)을 통해 해당 화살표를 움직여 원하는 위치로 이동한 후 하나 이상의 버튼을 눌러 원하는 동작을 지시할 수 있도록 구성된다. 즉, 일종의 무선 마우스와 유사한 것이나 별도의 지지 대상 없이 허공에서 조작이 이루어진다는 점에서 편의성이 두드러진다.

도시된 예는 자이로 센서를 이용한 원격 입력 수단(11)의 예를 나타낸 것으로 원격 입력 수단(11)의 움직임을 해당 수단에 내장된 자이로 센서가 측정하여 그 움직임을 상기 디스플레이 장치(10)에 기 설정된 근거리 통신 방식에 따른 신호로 제공하면 대응되는 화살표가 움직이는 방식이다.

현재 국내외 복수의 업체들에서 시판 중인 무선 포인팅 장치로는 원격 입력 수단에 공간 위치 측정이 가능한 자이로 센서를 내장하여 측정 값을 전송하는 방식, 원격 입력 수단에 움직임의 상대값을 측정하는 가속도 센서를 내장하여 측정 값을 전송하는 방식, 움직임 조절을 위한 물리적인 조작부(예를 들어, 트랙볼, 조이스틱 등)를 내장하여 해당 조작부의 움직임을 전송하는 방식과 같이 원격 입력 수단에서 위치 정보를 얻은 후 이를 단순 전송하는 방식이 있고, 원격 입력 수단에 적외선 발광부를 장착한 후 수신부에 적외선 카메라를 장착하여 해당 카메라를 통해 원격 입력 수단의 움직임을 파악하는 수신부 확인 방식이 있다.

도 2는 무선 포인팅 방식 중 대부분의 방식인 원격 입력 수단에서 움직임을 파악하는 방식의 기본 구성을 보인 것으로, 도시한 바와 같이 위치를 결정하여 결정된 정보를 전달하는 원격 입력 수단과 단순히 수신된 정보를 이용하는 수신 수단으로 이루어진다.

즉, 원격 입력 수단은 사용자의 움직임에 따른 위치를 결정하는 위치 결정부(32)와 상기 위치 결정부(32)에서 얻어진 위치 정보를 전송을 위한 정보로 변환하는 제어부(33)와, 해당 제어부(33)가 제공하는 정보를 전송하는 통신부(31)로 이루어진다.

한편, 수신 수단은 상기 통신부(31)가 제공하는 정보를 수신하는 수신부(21)와 수신된 정보를 통해 화면 포인터(화살표 등)의 위치를 산출하여 표시하도록 하는 제어부(22)와, 상기 제어부(22)에 따라 포인터를 표시하는 표시부(23)로 이루어진다.

도시된 구성과 같이 원격 입력 수단에서 움직임을 파악하는 방식에서는 사용자가 휴대해야 하는 원격 입력 수단에 위치에 대한 정보를 생성하는 위치 결정부(32)가 존재하기 때문에 위치 결정부의 태생적인 제한에 의해서 구성에 제한이 발생하고, 비용면에서도 불리하게 될 뿐만 아니라 충격에 민감해져 신뢰성도 낮아지게 된다.

예를 들어, 자이로 센서를 적용하는 경우 비용이 대단히 높고 충격에 민감하여 신뢰성이 취약할 뿐만 아니라 자이로 센서의 결과를 위치 정보로 변환하기 위한 고성능 제어기가 필요하게 된다. 즉, 소모품 개념이 강한 위치 결정부에 적용하기에는 비용이 너무 높은 치명적인 문제점이 있다.

다른 예로 트랙볼이나 조이스틱 등과 같은 사용자의 움직임에 대한 정보를 물리적으로 획득하는 위치 결정부를 이용하는 경우 원격 입력 수단의 제한된 크기에 의해 상기 위치 결정부의 크기를 줄여야 하므로 해상도가 낮고 조작이 어려울 뿐만 아니라 비용 역시 높아지게 된다. 특히 조이스틱을 적용한 경우는 구성을 단순화할 수도 있으나 움직임이 둔하기 때문에 조작감은 일반적인 리모콘을 이용하는 경우와 크게 다르지 않아 본격적인 무선 포인팅 장치라 할 수 없다.

결국 원격 입력 수단에 고가의 위치 결정부를 적용하는 기존의 방식은 원격 입력 수단을 가능한 단순화하고 경량화하여 사용자의 부담을 줄이고자 하는 추세에 역행하는 것일 뿐만 아니라 잦은 충격에도 높은 신뢰성이 요구되는 위치 결정부에 적용하기에는 적당하지 않다.

한편, 도시된 구성과 달리 수신 수단에서 원격 입력 수단에 적용된 적외선 광원의 위치 변화를 인식하는 방식으로 앞서 언급한 적외선 카메라를 이용하는 방식이 있는데, 자이로 센서를 이용하는 방식보다는 가격이 저렴하지만 여전히 고가인 카메라(광학부, CCD/CMOS 셀, 영상 처리부)를 이용해야 할 뿐만 아니라 영상 보정을 위한 고성능 영상 처리부가 필요하기 때문에 비용이 높아 실용화에 한계가 있으며, 적외선 광원을 인식하는 거리의 제한으로 인해 조작 거리가 짧다.

그 외에 초음파를 이용하는 방식도 있으나 고주파 잡음이 발생하고 비용이 높으며 복수의 센서들이 필요할 뿐만 아니라 해상도가 낮고 잡음 및 검출 거리의 제한도 심해 무선 포인팅 장치로는 적당하지 않다.

그 외에, 전술한 방식들은 일반적인 제어를 위해 보편적으로 사용되는 적외선 리모콘 송수신 방식과 호환성이 낮아 위치 정보 외에 제어 정보를 제공하기 위한 별도의 구성이 추가되거나 별도의 적외선 리모콘 송수신기를 복합적으로 구성해야 한다.

따라서, 낮은 가격으로도 뛰어난 조작감을 제공하면서도 높은 신뢰성 및 긴 조작 거리를 제공함과 아울러 일반적으로 사용되는 리모콘의 기능도 통합적으로 제공할 수 있는 무선 포인팅 장치에 대한 요구가 급증하고 있다.

상기와 같은 무선 포인팅 장치의 문제점을 해결하기 위해 새롭게 제안하는 본 발명 실시예들의 목적은 적외선 신호를 송신하는 복수의 광원을 가지는 리모콘이 제공하는 적외선 신호를 효과적으로 수신하여 각 광원의 신호 크기를 출력하는 적외선 수신용 신호 처리부를 통해 대단히 낮은 비용으로도 사용자의 움직임에 따른 무선 포인팅이 가능하도록 하는 적외선 무선 포인팅 장치를 제공하는 것이다.

본 발명 실시예들의 다른 목적은 일반적인 적외선 리모콘 신호의 수신 방식과 달리 상이한 크기의 신호들을 효과적으로 수신할 수 있도록 구성된 단일 반도체 칩을 통해 리모콘의 움직임을 효과적으로 파악하는 적외선 무선 포인팅 장치를 제공하는 것이다.

본 발명 실시예들의 또 다른 목적은 적외선 리모콘 신호를 수신하여 전송하고자 하는 디지털 데이터를 출력함과 아울러 리모콘의 움직임에 따라 가변되는 신호를 출력하는 신호 처리 부분을 단일한 CMOS 반도체칩으로 구성하여 비용을 줄이고 복수 기능을 제공하는 수신부의 설치 부담을 경감시킨 적외선 무선 포인팅 장치를 제공하는 것이다.

본 발명 실시예들의 또 다른 목적은 적외선 리모콘 신호 대역을 이용하여 리모콘의 움직임을 신호의 크기 차이로 파악하면서도 일반 리모콘 신호 또한 수신할 수 있도록 한 적외선 수신용 신호 처리부를 제공함으로써 무선 포인팅을 위한 위치 정보와 리모콘 제어 정보를 최소한의 비용으로 수신할 수 있도록 한 적외선 무선 포인팅 장치를 제공하는 것이다.

본 발명 실시예들의 또 다른 목적은 적외선 리모콘 신호와 리모콘의 움직임에 따른 적외선 신호를 단일한 수신 소자와 단일한 신호처리 반도체 칩을 통해서 상이한 대역으로 수신하도록 하여 적외선 리모콘 신호와 리모콘의 움직임에 따른 신호 각각을 보다 정확하게 수신하면서도 비용을 줄일 수 있도록 한 적외선 무선 포인팅 장치를 제공하는 것이다.

본 발명 실시예들의 또 다른 목적은 적외선 리모콘 신호와 리모콘의 움직임에 따른 적외선 신호를 단일 수신 소자와 단일 신호처리 반도체 칩을 통해 수신한 후 그 출력을 통합 또는 분리하도록 하여 그 제어에 대한 처리와 포인팅을 위한 처리를 수행하는 후속단의 설계 자유도를 높인 적외선 무선 포인팅 장치를 제공하는 것이다.

단, 상기 목적들은 본 발명의 실시예들에 의해 적어도 하나 이상 달성되는 것이며 모든 목적들이 모든 실시예들에서 통합적으로 달성되는 것으로 해석되어서는 안 되는 것임에 주의한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 무선 포인팅 장치는 복수의 적외선 광원을 기 설정된 순서로 동작시키면서 기 설정된 대역의 적외선 신호를 생성하는 원격 입력 수단의 적외선 신호를 수신하여 상기 원격 입력 수단의 위치에 대응하는 신호를 출력하는 무선 포인팅 장치에 있어서, 상 기 적외선 신호를 수신하여 전기적 신호로 변환하는 수신부와; 상기 수신부를 통한 수신 신호 중 상기 기 설정된 대역의 수신 신호가 기 설정된 크기가 되도록 제 1속도로 가변 증폭한 후 후속 수신 신호는 기 설정된 크기가 되도록 제 2속도로 가변 증폭하는 증폭부와; 상기 증폭부를 통해 증폭된 수신 신호를 해당 수신 신호의 세기를 나타내는 값으로 변환하여 출력하는 신호 변환부를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 증폭부의 제 2속도는 상기 제 1속도보다 느려야 한다.

상기 증폭부는 상기 수신부를 통한 전기적 신호를 저잡음 증폭하는 초단 증폭부와; 상기 초단 증폭기의 출력 신호를 가변 적으로 증폭하는 가변 이득 증폭부와; 상기 가변 이득 증폭부의 출력에서 상기 기 설정된 대역의 신호만 필터링하여 상기 신호 변환부에 제공하는 대역통과 필터부와; 상기 대역통과 필터부의 출력을 복조하여 복조된 신호를 상기 기 설정된 크기의 전압이 되도록 제 1속도 또는 제 2속도로 상기 가변 이득 증폭부의 증폭도를 가변시키는 자동이득 조절부를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 자동이득 조절부는 초기 수신되어 복조된 신호를 문턱 전압과 포화 전압의 중간 지점인 센터 전압이 되도록 제 1속도로 상기 가변 이득 증폭부를 가변시고, 후속 수신되어 복조된 신호는 제 1속도보다 느린 제 2속도로 상기 가변 이득 증폭부를 가변시킬 수 있고,

상기 자동이득 조절부는 수신되어 복조된 신호를 최대 전압이 되도록 제 1속도로 상기 가변 이득 증폭부를 가변시키고 후속 복조되는 신호가 상기 최대 전압 미만인 경우 제 1속도 보다 느린 제 2속도로 상기 가변 이득 증폭부를 가변시키며, 상기 후속 복조되는 신호가 상기 최대 전압 이상인 경우 최대 전압이 되도록 제 1속도로 상기 가변 이득 증폭부를 가변시킬 수 있다.

상기 원격 입력 수단은 리모콘 송신기 기능을 겸할 수 있다.

상기 파형 정형부와 신호 변환부의 신호를 더하여 출력하는 덧셈기를 더 포함하는 것으로 출력을 단일화 할 수 있다.

상기 증폭부 및 신호 변환부와 동일 칩에 구성되며, 상기 수신부의 출력을 공유하여 적외선 리모콘 신호를 수신 및 복조하여 디지털 신호로 파형 정형한 후 출력하는 적외선 리모콘 수신 회로부를 더 포함할 수 있고, 상기 적외선 리모콘 수신 회로부의 출력과 상기 신호 변환부의 출력을 더하여 단일 출력을 제공하는 덧셈기를 더 포함할 수도 있다.

한편, 상기 증폭부는 상기 수신부를 통한 전기적 신호를 저잡음 증폭하는 초단 증폭부와; 상기 초단 증폭기의 출력 신호를 가변 적으로 증폭하는 가변 이득 증폭부와; 상기 가변 이득 증폭부의 출력에서 상기 기 설정된 대역의 신호만 필터링하여 상기 신호 변환부에 제공하는 제 1대역통과 필터부와; 상기 가변 이득 증폭부의 출력에서 적외선 리모콘 송수신용 대역 신호만 필터링하여 출력하는 제 2대역통과 필터부와; 상기 제 1대역 통과 필터부의 출력과 상기 제 2대역통과 필터부의 출력을 가산하여 이를 복조하는 복조부와; 상기 복조부에서 복조된 신호를 상기 기 설정된 크기의 전압이 되도록 제 1속도 또는 제 2속도로 상기 가변 이득 증폭부의 증폭도를 가변시키는 자동이득 조절부와; 상기 복조부의 출력을 파형 정형하여 출력하는 리모콘 신호 출력부를 더 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 신호변환부의 출력과 상기 리모콘 신호 출력부를 가산하여 단일 출력을 제공하는 덧셈기를 더 포함하여 출력을 단일화 할 수 있다.

상기 신호 변환부는 수신되는 신호의 진폭에 비례하는 펄스폭을 가지는 펄스를 생성하거나, 수신되는 신호의 크기를 디지털 값으로 변환하는 아날로그 디지털 변환기를 포함하거나, 혹은 수신되는 신호의 펄스의 폭을 카운팅하여 n 비트로 출력하는 진폭-펄스폭 변환부와 카운터부를 포함할 수 있다.

상기 신호 변환부가 제공하는 수신 신호의 세기를 획득하고, 상기 원격 입력 수단의 적외선 광원 배치 및 동작 순서에 대한 기 설정된 정보를 통해 상기 원격 입력 수단의 위치를 연산하여 그 위치 정보를 출력하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 적외선 무선 포인팅 장치는 복수의 광원을 통해 기 설정된 대역의 적외선 신호를 생성하는 원격 입력기와; 상기 적외선 신호를 수신하여 전기적 신호로 변환하는 수신부와; 상기 수신부의 출력에 따른 상기 각 광원의 적외선 신호 세기를 출력하는 반도체 신호 처리부로 구성되며, 상기 반도체 신호 처리부는 상기 수신부를 통한 전기적 신호를 저잡음 증폭하는 초단 증폭부와; 상기 초단 증폭기의 출력 신호를 가변적으로 증폭하는 가변 이득 증폭부와; 상기 가변 이득 증폭부의 출력에서 상기 기 설정된 대역의 신호만 필터링하는 대역통과 필터부와; 상기 대역통과 필터부의 출력을 복조하여 복조된 신호를 문턱 전압과 포화 전압의 중간 지점인 센터 전압이 되도록 제 1속도로 상기 가변 이득 증폭부를 가변시키고, 후속 수신되어 복조된 신호는 제 1속도보다 느린 제 2속도로 상기 가변 이득 증폭부를 가변시키는 자동이득 조절부와; 상기 대역통과 필터부의 출력을 신호의 세기를 나타내는 값으로 변환하여 출력하는 신호 변환부를 포함할 수 있다.

상기 반도체 신호 처리부는 CMOS 공정만으로 이루어진 단일 칩으로 구성될 수 있으며, 상기 대역통과 필터부의 중심 주파수를 결정하는 트리밍 회로가 더 구성되고, 상기 초단 증폭부는 필터링과 증폭을 동시에 수행하며, 상기 트리밍 회로의 출력에 따라 상기 초단 증폭기의 필터링 주파수가 연동되어 결정되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 적외선 무선 포인팅 장치는 상이한 위치에 배치된 복수의 적외선 광원을 기 설정된 순서로 동작시키면서 기 설정된 대역의 적외선 신호를 생성하는 원격 입력 수단과, 상기 원격 입력 수단의 복수의 적외선 광원이 제공하는 적외선 신호를 수신하여 상기 원격 입력 수단의 위치에 대응하는 신호를 출력하는 적외선 신호 처리부를 포함하는 무선 포인팅 장치에 있어서, 상기 적외선 신호 처리부는, 상기 적외선 신호를 수신하여 전기적 신호로 변환하는 수신부와; 상기 수신부를 통한 수신 신호 중 상기 기 설정된 대역의 수신 신호를 신호의 크기에 따른 증폭도를 설정하기 위한 제 1조건을 근거로 가변 증폭하거나 증폭도가 기 설정된 상태인 경우 수신 신호의 크기를 확인하기 위한 제 2조건으로 가변 증폭하면서 수신 신호를 해당 수신 신호의 세기를 나타내는 값으로 변환하여 출력하는 CMOS 공정 만으로 구성된 반도체 신호처리 칩을 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 적외선 무선 포인팅 장치는 적외선 신호를 송신하는 복수의 광원을 가지는 리모콘이 제공하는 적외선 신호를 효과적으로 수신하여 각 광원의 신호 크기를 출력하는 적외선 수신용 신호 처리부를 제공함으로써, 대단히 낮은 비용으로도 사용자의 움직임에 따른 무선 포인팅이 가능한 효과가 있다.

본 발명의 실시예에 따른 적외선 무선 포인팅 장치는 일반적인 적외선 리모콘 신호의 수신 방식과 달리 상이한 크기의 신호들을 효과적으로 수신할 수 있도록 구성된 단일 반도체 칩을 통해 낮은 가격으로도 뛰어난 성능의 무선 포인팅이 가능한 효과가 있다.

본 발명의 실시예에 따른 적외선 무선 포인팅 장치는 적외선 리모콘 신호를 수신하여 전송하고자 하는 디지털 데이터를 출력함과 아울러 리모콘의 움직임에 따라 가변되는 신호를 출력하는 신호 처리 부분을 단일한 CMOS 반도체칩으로 구성함으로써 비용을 줄이고 복수 기능을 제공하는 수신부의 설치 부담을 경감시킬 수 있는 뛰어난 효과가 있다.

본 발명의 실시예에 따른 적외선 무선 포인팅 장치는 적외선 리모콘 신호 대역을 이용하여 리모콘의 움직임을 신호의 크기 차이로 파악하면서도 일반 리모콘 신호 또한 수신할 수 있도록 한 적외선 수신용 신호 처리부를 제공함으로써 무선 포인팅과 제어를 위한 수신부분 구성을 간소화 하고 설치 공간을 줄일 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 실시예에 따른 적외선 무선 포인팅 장치는 적외선 리모콘 신호와 리모콘의 움직임에 따른 적외선 신호를 단일한 수신 소자와 단일한 신호처리 반도체 칩을 통해서 상이한 대역으로 수신하도록 하여 적외선 리모콘 신호와 리모콘의 움직임에 따른 신호 각각을 보다 정확하게 수신하면서도 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 실시예에 따른 적외선 무선 포인팅 장치는 적외선 리모콘 신호와 리모콘의 움직임에 따른 적외선 신호를 단일 수신 소자와 단일 신호처리 반도체 칩을 통해 수신한 후 그 출력을 통합 또는 분리하도록 함으로써 적외선 리모콘 제어에 대한 처리와 포인팅을 위한 처리를 수행하는 후속단의 설계 자유도를 높일 수 있는 효과가 있다.

단, 상기 효과들은 본 발명의 실시예들에 의해 적어도 하나 이상 달성되는 것이며 모든 효과들이 모든 실시예들에서 통합적으로 달성되는 것으로 해석되어서는 안 되는 것임에 주의한다.

상기한 바와 같은 본 발명을 첨부된 도면들과 실시예들을 통해 상세히 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명 일 실시예의 기본적인 개념을 보인 것으로, 도시한 바와 같이 원격 입력 수단으로부터 제공되는 적외선 광신호를 수신하여 상기 원격 입력 수단의 위치 좌표와 변화량을 얻는 위치정보 수신부(100)의 개념적 구성을 보인 것이 다.

상기 위치정보 수신부(100)는 적외선 광신호를 수신하여 수신된 광신호의 세기를 출력하는 수신 및 신호 처리부(110)와 상기 광신호의 세기를 디지털값으로 변환하는 디지털 변환부(120)와, 상기 디지털 변환부(120)의 값을 근거로 광신호를 제공하는 원격 입력 수단의 위치에 대응하는 좌표값을 제공하는 위치 추적부(131) 및 원격 입력 수단의 움직임에 대응하는 변화량을 제공하는 움직임 추적부(132)를 포함하는 위치 결정부(130)로 이루어진다.

여기서, 수신 및 신호 처리부(110)는 적외선을 수신하는 포토 다이오드나 포토 트랜지스터 등의 수신 소자와 상이한 광신호 세기를 효과적으로 획득하여 연속되는 광신호의 크기를 절대값 또는 상대값으로 제공할 수 있도록 구성된 적외선 수신용 신호처리부를 포함한다. 상기 적외선 수신용 신호처리부는 단일 반도체 칩으로 구성될 수 있다.

후속되는 디지털 변환부(120)는 상기 수신 및 신호 처리부(110)가 제공하는 광신호의 세기를 정량적인 값으로 변환하는 수단을 의미하는 것으로 값의 크기를 나타내는 바이너리 정보, 값의 크기에 대응하는 펄스 수, 값의 크기에 대응하는 펄스 폭 등의 정보를 제공할 수 있다.

한편, 위치 결정부(132)는 논리 소자나 마이크로 콘트롤러 등으로 이루어진 제어부로 상기 디지털 변환부(120)의 출력을 근거로 실제 포인터의 위치를 결정하는 연산을 수행하게 된다.

여기서, 상기 디지털 변환부(120)의 기능 중 일부 혹은 전부는 상기 수신 및 신호 처리부(110)에 구성될 수 있고, 상기 위치 결정부(132)는 사용자가 필요에 따라 다양한 종류의 것을 적용할 수 있다.

도 4는 복수의 적외선 광원(201, 202)을 구비한 원격 입력 수단(200)이 제공하는 적외선 신호에 대한 위치 정보 수신부(수신 및 신호 처리부)(230)의 출력 예를 보인 것으로, 도시한 바와 같이 서로 다른 지향성을 가지며 서로 상이한 위치에 배치된 적외선 광원(201, 202)에서 순차적으로 제공하는 적외선 신호를 수신하는 수신 및 신호 처리부는 수신되는 적외선 신호의 세기에 따라 상이한 폭을 가지는 펄스를 출력한다. 물론, 출력되는 방식은 다양할 수 있으나 본 실시예에서는 세기에 비례하는 진폭을 제공하는 것으로 도시하였으며, 신호를 대비시켜 표현한 것이다. 상기 광원(201, 202)은 배치되는 이격 거리와, 지향각에 의해 움직임 민감도와 측정 가능 각도가 결정되므로 이를 적절하게 조절할 필요가 있다.

좌측에 도시된 바와 같이 원격 입력 수단(200)이 포인터(220)를 나타내는 디스플레이(210)의 중심을 지향하면 상기 디스플레이(210)의 중심 부분에 위치한 위치 정보 수신부(230)는 적외선 광원(201, 202)으로부터 동일한 세기의 적외선 신호를 수신하므로 각 적외선 광원에 대응하는 신호의 세기를 나타내는 펄스(각각 A와 B)는 서로 동일하거나 유사하게 되며, 이때 포인터(220)는 디스플레이(210)의 중심에 표현된다.

우측에 도시된 바와 같이 원격 입력 수단(200)을 우측으로 기울이면 일측의 적외선 광원(201)으로부터 상기 위치 정보 수신부(230)에 제공되는 적외선 신호의 세기가 타측의 적외선 광원(202)으로부터 제공되는 적외선 신호의 세기보다 커지게 되며, 그로 인한 위치 정보 수신부(230)의 출력 펄스는 도시된 바와 같이 일측 적외선 광원(201)으로부터 수신한 적외선 신호의 세기를 나타내는 펄스(A)가 타측 적외선 광원(202)으로부터 수신한 적외선 신호의 세기를 나타내는 펄스(B)의 길이보다 길어지게 된다. 이러한 펄스 신호의 차이에 의해 포인터(220)는 디스플레이의 우측에 치우쳐 표현된다.

도시된 방식은 고정된 좌표를 이용하는 방식의 예를 든 것으로, 상기 각 광원(201, 202)의 세기가 완전히 동일하지 않을 수 있으므로 절대 좌표를 얻을 경우 편차가 발생할 수 있으나, 이는 초기화 과정이나 동작 조정을 통해 보상될 수 있다. 예를 들어 위치 측정을 위해서 사용자가 원격 입력 수단(200)의 특정 버튼을 누르면 상기 광원(201, 202)이 동작하여 포인터 위치 변경이 발생하게 되고, 그 시작 지점을 디스플레이의 중심으로 인식하거나, 혹은 초기화 과정을 통해 디스플레이의 중심을 지향하도록 하는 과정에서 편차를 측정하여 이를 보상하도록 하는 것으로 물리적 편차가 보상될 수 있다.

도 5는 펄스의 폭으로 제공되는 적외선 수신 신호의 세기를 정량화하는 방식의 예를 보인 것으로 펄스의 폭을 카운터를 통해 카운트하는 것으로 펄스 폭에 대응하는 N 비트 산술값을 제공할 수 있어 실질적인 좌표 연산이나 움직임 연산 등을 위한 디지털 정보로 활용할 수 있다. 상기 구성은 예를 들어 펄스폭 변조 복조(PWM demodulation) 방식을 적용할 수 있으며, 간단한 카운터 구성으로도 구현할 수 있다.

한편, 이러한 적외선 수신 신호의 세기를 정량화하는 구성은 수신 및 신호 처리부 내에 구성될 수 있으며, 외부에 별도로 구성될 수도 있으므로 실제 물리적 구성 위치는 설계자의 의도에 따라 용이하게 선택될 수 있다.

도시한 방식은 수신 및 신호 처리부에서 수신된 적외선 신호의 세기를 구형파 형태의 펄스폭으로 나타내도록 구성된 경우이며, 단순히 아날로그 진폭을 가지는 신호를 제공하거나 아날로그 전압을 제공할 수도 있으므로 그 구성 역시 고정된 것은 아니라는데 주의한다.

도 6은 2개의 광원으로부터 수신되는 적외선 신호의 변화를 통해 원격 입력 수단의 움직임 변화량을 측정하는 과정을 나타낸 것으로, 대부분의 사용자가 손목 운동을 통해 원격 입력 수단의 방향을 전환하는 방식으로 포인팅 위치를 조절하게 되므로 각속도의 변화량으로 파악할 수도 있다.

도시된 경우는 도 4에 도시한 예의 시간당 변화량을 측정한 것으로, 도 4와 같은 좌표를 측정하는 방식 외에도 도시한 바와 같이 시간당 각 광원으로부터 수신되는 적외선 광신호의 세기 변화를 측정하는 것으로 시간당 변화량에 따른 각속도를 얻을 수 있어 좌표 측정과 병용하여 포인팅 위치 설정에 사용할 경우 정밀도를 높일 수 있으며, 시간당 변화량의 추이를 통해 가속이나 감속 혹은 노이즈 제거 등의 부가적인 조절이 가능해 질 수 있다. 예를 들어, 초기 설정시 좌표를 측정한 후 후속 포인팅 위치 변화는 시간당 변화량을 근거로 조작할 수 있다.

상기와 같이 개별 광원에 대한 적외선 신호의 세기를 측정하여 포인터의 위치를 연산하는 다양한 방법이 실질적으로 신뢰성 있게 수행되기 위해서는 우선적으로 수신되는 적외선 신호의 세기를 신뢰성있게 측정할 수 있는 신호처리부의 구성 이 필수적이라 할 수 있다.

특히, 적외선 신호와 같이 다양한 외부 광 잡음에 의한 오작동 위험이 높고, 효율적인 신호 수신을 위해 수십~수천배 사이를 가변하면서 수신 신호를 수신 환경에 맞추어 가변해야 하는 적외선 통신의 특성상 무선 포인팅을 위해 적어도 수십 Cm에서 수십m의 동작 거리를 확보하면서도 신호의 세기를 효과적으로 구분하여 판별한 후 출력하는 적외선 수신용 신호처리부를 구성해야 하지만, 이러한 기능은 일반적인 적외선 리모콘 신호를 수신하기 위한 수신용 신호처리부나 적외선 무선 통신(IrDA 등)을 위한 수신용 신호처리부에서는 달성할 수 없다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 위치 정보 수신부의 구성을 보인 것으로, 수신부(290)와 수신 신호 처리부(300) 및 제어부(400)로 구성되어 있음을 알 수 있다.

상기 수신부(290)는 적외선 신호를 수신하여 전기적 신호로 변환하는 기능을 수행하는 소자이며, 상기 제어부(400)는 상기 신호 처리부(300)가 제공하는 적외선 신호의 세기를 이용하여 포인터의 위치를 산출하는 기능을 수행하는 것이므로 구체적인 동작 방식은 앞서 설명한 것으로 대체하도록 한다.

상기 신호 처리부(300)는 적외선 신호를 수신하여 해당 적외선 신호의 세기를 정형된 펄스폭 신호로 제공하는 것으로 BJT 공정을 이용하거나 CMOS 공정, 혹은 이들의 조합을 이용하여 반도체 기판 상에 형성되는 칩으로서 제조될 수 있다. 도시된 실시예에서는 CMOS 공정만으로 구성된 것으로 이러한 경우 제조 단가를 낮출 수 있다.

도시된 구성을 보면, 우선 수신부(290)에서 제공되는 전기적 신호를 저잡음 증폭(CMOS인 경우 필터링 기능도 동시에 수행)하는 초단 증폭부(310)와, 상기 초단 증폭부(310)를 통해 저잡음 증폭된 신호를 가변적으로 증폭하는 가변 이득 증폭부(320)와, 상기 가변 이득 증폭부(320)에 의해 증폭된 신호 중에서 적외선 신호 전달을 위해 기 설정된 대역의 신호만 필터링하는 대역 통과 필터(330)와, 상기 대역 통과된 고주파 신호를 저주파 신호로 복조하는 복조부(340)와, 상기 복조부(340)에 의해 복조된 신호를 소정의 기준에 따라 판단하여 상기 가변 이득 증폭부(320)의 증폭도를 조절하는 자동이득 조절부(350)와, 상기 대역 통과 필터(330)의 출력 진폭을 수신된 적외선 신호의 세기 정보로 간주하여 해당 진폭을 펄스폭으로 변환하는 진폭-펄스폭 변환부(360) 및 상기 진폭-펄스폭 변환부(360)의 출력 파형을 매끄러운 구형파로 정형하는 파형 정형부(370)를 포함한다.

여기서, 일반적인 적외선 리모콘 신호 수신을 위한 신호처리부의 경우 복조부(340)의 출력을 파형 정형하여 디지털 신호로 출력하도록 하며, 상기 자동 이득 조절부(350)를 통해 수신되는 신호가 항상 최상의 상태가 되도록 가변 이득 증폭부(320)의 증폭도를 고속 조절하도록 구성되어 있다는 것에 주목할 필요가 있다.

즉, 도 8에 도시한 바와 같이 일반적으로 디지털 신호를 적외선 신호를 통해 전송하는 일반적인 적외선 리모콘 송신 신호나 적외선 통신 신호(IrDA)는 신호의 유무에 특징이 있는 것이기 때문에 수신되는 신호가 잡음 신호로 간주되는 임계 전압(th) 이하인 경우 해당 신호를 제거하고 그 이상이고 기 설정된 설정 전압(Set) 이하인 경우 상기 설정 전압(Set)이 되도록 가변이득 증폭부의 증폭도를 빠르게 상 향 조절하고, 포화 전압(Sat) 이상인 경우에도 상기 설정 전압(Set)이 되도록 빠르게 증폭도를 하향 조절함으로써, 수신되는 신호가 항상 상기 설정 전압(Set)에 인접하도록 가변 이득 증폭부의 증폭도를 조절하도록 구성된다. 도시된 예에서는 포화 전압(Sat) 이상의 신호를 신속하게 설정 전압(Set)으로 낮추어 최대값이 a에서 b가 되도록 하는 예가 나타나 있다. 즉, 디지털 신호의 복원이 목적인 일반적인 적외선 신호를 수신하는 신호처리부는 자동이득 조절부에서 복조된 신호를 기 설정된 값(Set 전압)과 비교하여 가변이득 증폭부의 증폭도를 조절하게 됨으로써, 작게 수신되는 적외선 신호는 크게 증폭하고 크게 수신되는 적외선 신호는 작게 증폭하여 항상 설정된 크기 정도로 신호를 증폭하여 신호의 형태를 복조하는 방식이기 때문에 신호의 크기 정보를 알 수 없게 된다. 크기가 조절된 후 수신되는 신호의 폭(c, d)은 일정하게 된다.

따라서, 도시된 실시예와 같은 자동이득 조절부(350)는 도 9 또는 도 11과 같은 새로운 방식으로 조절되도록 하여 거리나 전반적인 신호 세기 변화를 노멀라이즈함에 따른 수신 거리 확보와 후속되는 신호들의 세기 측정이 동시에 가능하도록 구성되어야 한다.

도 9는 초기 수신되는 신호를 임계 전압(th)과 포화 전압(Sat) 중간의 센터 전압(Cent)이 되도록 제 1속도로 조절하고, 후속되는 신호는 센터 전압(Cent)을 기준으로 측정하며 이때의 가변 이득 증폭부 조절은 상기 제 1속도 보다 느린 제 2속도로 조절하도록 한 경우이다. 도시된 예는 초기 신호가 포화 전압(Sat)보다 큰 것을 센터 전압(Cent)으로 조절하여 해당 신호의 최대값이 a'에서 b'가 되도록 한 것 이다. 그에 따라 신호를 측정하기에 적당한 증폭도를 결정한 후 후속되는 신호들을 결정된 증폭도에 맞추어 수신하는 것으로 크기 정보를 소실하지 않고 획득할 수 있게 되는 것이다. 도시된 예에서, 증폭도가 결정된 후 수신되는 신호들의 폭(c', d')은 서로 다를 수 있다.

도 10은 상기 도 9와 같은 방식으로 수신되는 신호들의 세기를 측정하는 방식을 수치를 통해 나타낸 것이다. 가변이득 증폭되는 최대값을 100이라 하고 임계값을 50이라 하며, 센터값을 75라 가정한다. 도시한 바와 같이 제 1광원으로부터 수신되는 적외선 신호에 대한 가변 이득 증폭부 입력(A)이 80이고, 제 2광원으로부터 수신되는 적외선 신호에 대한 가변 이득 증폭부 입력(B)이 80일 때, 도 9와 같은 방식으로 자동이득 조절되어 변화되는 가변 이득 증폭부의 출력(A', B')은 센터 전압에 맞추어지므로 각각 75와 75가 될 수 있다.

이후 원격 입력 수단의 지향각이 변화하여 A값이 107이 되고 B 값이 53이 되는 경우, 자동이득 조절에 의해 조절된 가변 이득 증폭부의 출력(A', B')은 각각 100과 50이 되어 신호의 차이가 그대로 측정될 수 있다. 이때, 가변 이득 증폭부의 증폭도는 변화되지 않는다. 즉, 초기 신호를 적정한 크기로 수신하기 위해 가변이득 증폭부의 증폭도가 설정된 후 후속되는 신호는 설정된 증폭도를 기준으로 크기가 파악되도록 하는 방식이다. 물론, 후속 수신되는 신호가 포화 전압을 초과하는 경우에는 다시 처음과 같은 증폭부의 증폭도 설정이 필요하게 된다.

도 11은 초기 수신되는 신호가 임계 전압(th) 이상인 경우 최대 전압(Max)이 되도록 제 1속도로 조절하는 것으로 증폭도를 설정하여 후속되는 신호를 측정하며 이때의 가변 이득 증폭부 조절은 상기 제 1속도 보다 느린 제 2속도로 조절하도록 한다. 도시된 예는 초기 신호가 최대 전압(Max)보다 작기 때문에 제 1속도로 신속하게 최대 전압(Max)이 되도록 조절하여 해당 신호의 최대값이 a에서 b가 되도록 한 것이다. 그에 따라 신호를 측정하기에 적당한 증폭도를 결정한 후 후속되는 신호들을 결정된 증폭도에 맞추어 수신하는 것으로 크기 정보를 소실하지 않고 획득할 수 있게 되는 것이다. 도시된 예에서, 증폭도가 결정된 후 수신되는 신호들의 폭(c', d')은 서로 다를 수 있다. 한편, 후속 수신되는 신호의 크기가 최대 전압(Max)보다 커지는 경우 해당 신호를 최대 전압(Max)이 되도록 제 1속도로 조절한다. 이를 통해서 n+a번째 광원의 신호 크기가 n 번째 광원의 신호 크기보다 클 경우에 대응할 수 있으며, 이러한 신호는 반복적으로 수신되므로 수신되는 일련의 적외선 신호들 중에서 가장 큰 신호가 자연스럽게 최대 전압이 되며(이때의 증폭도가 측정 증폭도로 설정됨), 그보다 작은 크기의 신호들은 신호 크기를 유지한 상태로 판별될 수 있게 된다.

도 12은 상기 도 11과 같은 방식으로 수신되는 신호들의 세기를 측정하는 방식을 수치를 통해 나타낸 것이다. 가변이득 증폭되는 최대값을 100이라 하고 임계값을 50이라 가정한다. 도시한 바와 같이 제 1광원으로부터 수신되는 적외선 신호에 대한 가변 이득 증폭부 출력(A)이 66이고, 제 2광원으로부터 수신되는 적외선 신호에 대한 가변 이득 증폭부 출력(B)이 100일 때, 도 11과 같은 방식으로 자동이득 조절된 다음의 가변 이득 증폭부의 출력(A', B')은 최대 전압에 맞추어지므로 각각 66과 100이 되며 이때의 증폭도가 측정 증폭도로 설정된다.

이후 원격 입력 수단의 지향각이 변화하여 A값이 100이 되고 B 값이 133이되는 경우, 자동이득 조절에 의해 조절된 가변 이득 증폭부의 출력(A', B')은 각각 75와 100이 되도록 측정 증폭도를 재 설정하며, 이러한 재설정이 수행된다 하더라도 신호의 차이는 그대로 측정된다.

즉, 초기에는 66으로 수신되는 A값을 최대 값인 100으로 하였다가 후속되는 B값이 더 커지게 되므로 B 값을 100으로 맞추게 되며, 그로 인해 A'값으로 66이 출력되고 B'값으로 100이 출력된다. 이후 지향각 변화에 따라 A값이 100이되고 B값이 133이 되면 다시 B' 값을 100으로 맞추게 되므로 그에 따라 A'값은 75가 된다. 즉, 항상 수신되는 신호의 최대값을 기준으로 증폭도를 조절하고, 이를 근거로 수신되는 더 작은 신호들의 크기를 구하는 것이다. 따라서, 각 신호들의 편차를 통해서 신호 세기의 상대값을 알 수 있게 된다.

결과적으로, 도시된 실시예들의 동작 방식은 제 1속도로 신호들에 대한 증폭 정도를 결정하고 제 2속도로 천천히 가변이득 증폭을 실시하면서 신호들 간의 편차를 얻어 원격 입력 수단에 구비된 복수의 광원들에 대한 움직임을 알 수 있게 된다. 보다 정밀한 포인팅을 위해서 상기 신호들의 세기를 통해 포인터의 위치를 연산하는 제어부가 상기 원격 입력 수단에 구비된 광원들의 배치 정보를 알 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

따라서, 도 7에 도시한 실시예의 자동 이득 조절부(350)는 적어도 2개 이상의 속도로 가변이득 증폭부를 조절하도록 하여 측정 증폭도를 설정하고, 해당 증폭도를 기준으로 수신되는 신호들의 세기를 측정할 수 있게 된다. 이는 달리 표현할 경우 2개 이상의 기준으로 가변이득 증폭부를 조절하는 것이며, 증폭도 설정을 위한 기준, 신호 세기 측정을 위한 기준 등을 포함한다.

그에 따라 상기 대역통과 필터(330)를 통한 신호는 진폭-펄스폭 변환부(360)를 통해 신호의 세기에 대응하는 신호로 변환되어 파형 정형부(370)에서 정형되어 출력되게 된다. 상기 진폭-펄스폭 변환부(360)는 신호 변환부의 한 예로서, 수신되는 신호의 진폭에 비례하는 폭을 가지는 펄스를 생성하는 것으로 신호의 크기를 폭으로 대응시킨 펄스를 출력한다.

상기 신호 변환부는 다양하게 변경될 수 있는데, 수신되는 신호의 크기를 디지털 값으로 변환하는 아날로그 디지털 변환기를 포함할 수 있고, 수신되는 신호의 진폭을 펄스로 변환한 후 펄스의 폭을 카운팅하여 n 비트로 출력하는 진폭-펄스폭 변환부와 카운터부를 포함하여 구성될 수도 있는 등 필요한 출력의 형태에 따라 다양하게 구성될 수 있어 신호의 세기를 제어부가 판단 가능한 형태로 변환하기 위한 일반적인 구성을 포괄하며, 이는 당업자에게 일반적인 구성이므로 이러한 기능을 수행하는 범주의 회로 구성은 명료하다 할 것이다.

도시된 구성에서 트리밍부(380)는 공정 편차에 따라 변경되는 대역통과 필터(330)의 대역 통과 주파수가 원하는 값이 되도록 필터의 폴 주파수를 후속 결정하기 위해 사용된다.

또한, 상기 적외선 신호처리부(300)가 CMOS 공정만으로 구성될 경우 상기 초단 증폭부(310)는 저잡음 증폭을 위해 증폭 기능과 필터링 기능을 동시에 수행해야 하는데, 공정 편차에 의해 필터값이 변화되게 되므로, 상기 트리밍부(380)에 의한 대역통과 필터(330) 조정시 연동되어 함께 조정되도록 구성되는 것이 바람직하다.

도 13 내지 도 16은 본 발명의 실시예들에 따른 적외선 신호 처리부의 구성을 보인 것으로, 무선 포인팅을 위한 적외선 신호 수신과 함께 일반 적외선 리모콘 신호 또한 수신할 수 있도록 한 적외선 신호 처리 수단에 대한 내부 구성의 예들을 보인 것이다. 이러한 구성을 통해서 원격 입력 수단과 일반 적외선 리모콘을 통합 구성할 수 있으며, 위치 정보 수신부와 리모콘 신호 수신부를 통합 구성할 수 있어 경제성이 높아지게 된다. 특히 적외선 리모콘 신호 수신용 신호 처리 칩과 원격 모니터링을 위한 적외선 신호 수신용 신호처리 칩을 단일화 할 수 있고, 수신부를 공유할 수 있어 단일 패키지화가 가능하게 된다. 현재 수 센트(cent)에 불과한 적외선 리모콘 수신용 신호처리 칩에 본 발명 실시예에 따른 무선 포인팅을 위한 적외선 신호 수신용 신호처리 칩을 결합 구성한다 할지라도 역시 제조 원가는 수 센트(cent) 정도에 불과하게 되므로 대단히 경제적인 수신 장치의 구성이 가능하게 된다.

도 13 및 도 15는 초단 증폭부(310)와 가변이득 증폭부(321)를 공유하는 구성을 보인 것으로 도 13은 단일 출력으로 설계한 것이고, 도 15는 적외선 리모콘 수신 출력과 위치 확인을 위한 적외선 신호의 출력을 분리하여 각각 출력하도록 설계한 것이다.

도 13의 구성을 보면, 가변 이득 증폭부(321)의 출력에서 적외선 리모콘 수신을 위한 제 2주파수 대역(10~40kHz 대역으로 주로 38kHz 대역을 이용)의 신호만 필터링하는 제 2대역 통과 필터부(331)와, 가변 이득 증폭부(321)의 출력에서 적외선 위치 정보 수신을 위한 제 1주파수 대역(제 2주파수 대역과 상이하거나 동일할 수 있음)의 신호만 필터링하는 제 1대역 통과 필터부(332), 상기 제 1대역 통과 필터부(332)와 제 2대역 통과 필터부(331)의 출력을 가산하여 복조부(341)에 제공하는 제 1덧셈기(381), 상기 제 1덧셈기(381)의 출력인 고주파 신호를 해당 신호의 형태를 나타내는 저주파 신호로 복조하는 복조부(341), 상기 복조된 신호의 파형을 구형파 디지털 신호로 정형하여 적외선 리모콘 신호를 복원하는 제 2파형 정형부(372), 상기 제 1대역 통과 필터(332)를 통해 출력되는 적외선 위치 정보 신호의 크기 정보를 정량화하기 위해 진폭을 펄스폭으로 변환하는 진폭-펄스폭 변환부(361), 상기 진폭-펄스폭 변환부(361)의 출력을 구형파로 정형하여 수신되는 각 광원의 세기를 서로 상이한 펄스폭의 구형파로 제공하는 제 1파형 정형부(371), 그리고 상기 복조부(341)의 출력을 기 설정된 기준(도 9 및 도 11을 통해 설명한 속도 선택 기준)에 따라 파악하여 복수의 속도로 기 설정된 수준의 크기가 되도록 가변 이득 증폭부(321)의 증폭 정도를 조절하는 신호를 생성하는 자동이득 조절부(351)를 포함한다. 제 1대역통과 주파수와 제 2대역통과 주파수가 동일한 경우 상기 제 1대역 통과 필터부(331)와 제 2대역통과 필터부(331)는 통합될 수 있다.

한편, 도시된 트리밍부(381)는 제조 후 상기 제 1대역 통과 필터부(332)와 제 2대역 통과 필터부(331)의 필터링 주파수를 조절하기 위한 것이며, 상기 수신 신호처리부(301, 303)가 CMOS 공정으로만 이루어진 반도체 칩으로 구성될 경우, 상기 초단 증폭부(310)가 증폭과 필터링을 동시에 수행해야 하기 때문에 초단 증폭기 의 필터링을 위한 주파수 역시 상기 트리밍부(381)에 의해 조절되도록 구성하며, 상기 제 1대역 및 제 2대역을 포괄하는 대역으로 설정되어야 한다.

도시된 구성에서, 상기 제 1파형 정형부(371)의 출력과 제 2파형 정형부(372)의 출력은 제 2덧셈기(382)에 의해 가산되어 단일 출력으로 제어부(400)에 제공되며, 도 15의 구성에서는 제 2덧셈기 없이 상기 제 1파형 정형부(371)의 출력과 제 2파형 정형부(371)의 출력이 각각 제어부(400)에 제공된다. 물론 이때 각 출력에 연결되는 제어부는 각각 분리된 구성일 수 있다.

상기 구성에서 알 수 있듯이 가변 이득 증폭부(321)에서 출력되는 적외선 신호를 원하는 목적에 따라 처리 경로를 달리하도록 함으로써, 적외선 리모콘 신호가 수신되는 경우와 적외선 위치 정보 신호가 수신되는 경우의 처리를 달리하면서도 적외선 수신에서 구현이 어려운 초단 증폭부와 가변 이득 증폭부의 구성을 공유할 수 있게 된다.

한편, 상기 진폭-펄스폭 변환부(361)의 구성은 다른 방식의 구성으로 변경될수 있음은 앞서 여러번 설명한 바 있으므로 생략하도록 한다.

도시된 도 13 및 도 15의 구성은 자동이득 조절부(351)를 적외선 리모콘 수신을 위한 목적과 적외선 위치 정보 수신을 위한 목적으로 공유하기 때문에 수신되는 신호에 따라 최적 증폭 상태로 항상 가변하는 적외선 리모콘 수신 전용 수단에 비해서는 감도가 낮을 수 있으나 일반적인 사용 목적이 실내에서 멀티미디어 시스템 조작을 위해 디스플레이에 표시되는 포인터를 움직이는 것이므로 실제 제어 거리는 수십Cm~ 수m 정도로 한정할 수 있기 때문에 큰 오동작 없이 적용이 가능하다.

하지만, 보다 높은 신뢰성을 원하거나 적용 범위의 최적화를 원하는 경우 도 14 및 도 16에 도시한 것과 같은 분리형 구성을 적용할 수 있다.

도 14는 적외선 리모콘 신호를 수신하여 신호처리하는 부분과 적외선 위치 정보 신호를 수신하여 신호처리하는 부분을 분리하여 구성한 것으로, 실질적으로 거의 독립된 개별 구성을 단일 칩에 구성하고 외부 수신부(290)의 출력을 공유하고 최종 출력을 공유하도록 한 것이다. 상기 최종 출력을 공유하지 않고 각각 출력되도록 구성한 경우가 도 16의 구성이 된다.

도 14 및 도 16의 제 1대역에 대한 신호 처리부 구성은 적외선 위치 신호 수신용 신호처리부 구성으로서 다음과 같은 방식으로 동작한다. 제 1초단 증폭부(311)를 통해 증폭된 신호를 제 1가변 이득 증폭부(322)를 통해 가변적 이득으로 증폭하면, 그 출력에서 목표 대역 신호만 제 1대역 통과 필터부(333)를 통해 필터링 된다. 이러한 필터링된 고주파 신호를 제 1복조부(342)에서 해당 신호의 형태를 알 수 있는 저주파 신호로 복조하고, 해당 복조된 신호와 기 설정된 속도 판단 기준을 근거로 제 1가변 이득 증폭부(322)의 증폭도를 조절하여 적절한 증폭도를 선택하여 유지하면서 수신되는 신호들의 세기에 따른 특징을 가지는 신호를 수신할 수 있다. 상기 제 1대역 통과 필터부(333)를 통과한 고주파 신호는 신호의 세기에 따라 각각 상이한 진폭을 가지기 때문에 상기 진폭-펄스폭 변환부(362)를 통해 진폭에 상응하는 펄스폭으로 변환한 다음 제 1파형 정형부(373)를 통해 구형파로 출력한다.

도 14 및 도 16의 제 2대역에 대한 신호 처리부 구성은 적외선 리모콘 신호 수신용 처리부 구성으로서 다음과 같은 방식으로 동작한다. 제 2초단 증폭부(312)를 통해 증폭된 신호를 제 2가변 이득 증폭부(323)를 통해 가변적 이득으로 증폭하면, 그 출력에서 목표 대역 신호만 제 2대역 통과 필터부(334)를 통해 필터링 된다. 이러한 필터링된 고주파 신호를 제 2복조부(343)에서 해당 신호의 형태를 알 수 있는 저주파 신호로 복조하고, 해당 복조된 신호를 기 설정된 설정 전압과 비교하여 제 2가변 이득 증폭부(323)의 증폭도를 조절하는 것으로 항상 신호의 크기가 설정 전압에 근접하도록 조절하면서 신호를 수신한다. 이는 신호의 크기는 의미가 없고 신호의 유무가 의미가 있는 디지털 신호(목표로 하는 복원 신호)의 수신이기 때문이다. 상기 제 2복조부(343)를 통해 얻어진 저주파 신호는 제 2파형 정형부(374)를 통해 구형파 디지털 신호로 정형되어 출력되며, 해당 신호는 적외선 리모콘 송신기가 전달하고자 하는 디지털 신호에 대응한다.

한편, 도시된 트리밍부(382)는 제조후 상기 제 1대역 통과 필터부(333)와 제 2대역 통과 필터부(334)의 필터링 주파수를 조절하기 위한 것이며, 상기 수신 신호처리부(302, 304)가 CMOS 공정으로만 이루어진 반도체 칩으로 구성될 경우, 상기 제 1초단 증폭부(311) 및 제 2초단 증폭부(312)가 증폭과 필터링을 동시에 수행해야 하기 때문에 초단 증폭기의 필터링을 위한 주파수 역시 상기 트리밍부(382)에 의해 조절되도록 구성하며, 각 초단 증폭부(311, 312)는 각각의 대역에 최적화되어 통과 대역이 설정될 수 있다.

도시된 구성에서, 상기 제 1파형 정형부(373)의 출력과 제 2파형 정형부(374)의 출력은 제 1덧셈기(383)에 의해 가산되어 단일 출력으로 제어부(400)에 제공되며, 도 16의 구성에서는 제 1덧셈기 없이 상기 제 1파형 정형부(373)의 출력과 제 2파형 정형부(374)의 출력이 각각 제어부(400)에 제공된다. 물론 이때 각 출력에 연결되는 제어부는 각각 분리된 구성일 수 있다.

한편, 도 16의 구성은 적외선 리모콘 수신용 신호 처리부와 적외선 위치 정보 수신용 신호 처리부가 완전히 독립적으로 구성되므로 적외선 위치 정보 전달을 위한 적외선 신호와 적외선 리모콘 신호 전달을 위한 적외선 신호를 동시에 수신하여 처리할 수 있게 된다. 따라서, 동시에 포인팅 위치 변화와 리모콘 제어가 가능해 진다.

하지만, 원격 입력 수단의 기능을 구비하는 리모콘을 적용하는 것이 바람직하고, 포인팅 위치 변화 도중에 리모콘 제어가 동시에 요구되는 경우는 드물기 때문에 도 13내지 도 15의 구성을 통해서도 충분히 실용적 시스템 구성이 가능하다.

도 17 내지 도 19는 원격 입력 수단(500)에 복수의 광원을 배치하고 각 광원의 신호를 출력하는 방식의 예를 보인 것으로, 도시된 광원의 위치는 구체적인 실제 위치일 수 있으나, 한편으로는 각 광원이 지향해야 하는 각도를 나타낸 것이라는데 주의한다. 즉, 광원이 인접하여 배치되더라도 지향 각도가 도 17 내지 도 19의 예를 비롯한 다양한 방식의 광원 배치에 대응된다면 유사한 효과를 나타내게 된다. 도시되는 각 광원들은 적외선 위치 정보 전송 외에 적외선 리모콘 신호 전송을 위해서도 범용적으로 사용될 수 있다.

도 17은 2개의 광원을 배치하여 하나의 축에 대한 이동이 가능하도록 한 것 으로 좌측의 경우 제 1광원(501)과 제 2광원(502)를 수평 배치하여 좌우 이동에 따른 위치 변화 감지가 가능하도록 한 것이고, 우측의 경우 제 1광원(503)과 제 2광원(504)을 수직 배치하여 수직 이동에 따른 위치 변화 감지가 가능하도록 한 것이다. 한편, 각 광원은 서로 다른 지향각을 가지는 것이 바람직한데, 지향하는 방향이 서로 벌어지도록 배치되는 것이 좋다.

각각 출력되는 위치 정보는 원하는 대역에 맞추어 신호를 순차적으로 교번하면서 제공할 수 있다. 즉, 특정한 펄스를 A→B→A→B→A...의 순서로 원하는 대역에 맞추어 출력할 수 있으며, 그 외의 다양한 반복 펄스 배치와 교번 순서 등이 적용될 수 있다. 이때, 상기 제 1광원과 제 2광원 사이의 거리 정보를 수신 신호 처리부의 신호를 통해 위치를 판별하는 제어부가 인지할 경우 포인팅 위치의 정확도가 높아진다.

도 18은 3개의 광원 배치하여 평면 이동을 감지할 수 있도록 한 것으로, 좌측의 경우 제 1광원(504)과 제 2광원(505)을 수평 배치하고 제 3광원(506)을 제 1광원(504) 하부에 수직 배치한 경우이고 우측의 경우 제 1광원(507), 제 2광원(508) 및 제 3광원(509)을 역삼각형으로 배치한 경우이다. 이 겨우 역시, 각 광원은 서로 다른 지향각을 가지는 것이 바람직한데, 지향하는 방향이 서로 벌어지도록 배치되는 것이 좋다. 이러한 구성에서도 다양한 신호 전달 순서를 이용할 수 있는데, 예를 들어 A→B→C→A→B→C→A...나, A→B→A→C→A→B→A→C...나, A→B→C→B→A→B→C→A... 등 다양할 수 있다.

도 19는 4개의 광원을 배치한 경우로, 좌측은 4개의 광원(501~513)을 사각형 형태로 배치한 경우이고, 우측은 4개의 광원(514~517)을 십자로 배치한 경우이다. 이 경우 역시 지향각 조정이 배치 위치 조절 못지 않게 중요하며, 다양한 신호 전달 순서를 이용할 수 있다.

이상에서는 본 발명에서 특정의 바람직한 실시예들에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 첨부하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능할 것이다.

도 1은 무선 포인팅 장치의 개념을 나타낸 개념도.

도 2는 종래 무선 포인팅 장치의 구성도.

도 3은 본 발명 실시예에 따른 기본 구성도.

도 4는 본 발명의 동작 방식 중 하나를 설명하는 예시도.

도 5는 적외선 신호의 세기를 정량화하는 예를 보인 개념도.

도 6은 본 발명의 동작 방식 중 다른 하나를 설명하는 예시도.

도 7은 본 발명 실시예에 따른 위치 정보 수신부의 구성도.

도 8은 일반 디지털 신호 수신용 적외선 신호처리부의 동작 방식을 설명하는 파형도.

도 9는 본 발명 일 실시예의 동작 방식을 설명하는 파형도.

도 10은 도 9의 동작 방식에 따른 예를 보인 표.

도 11은 본 발명 다른 실시예의 동작 방식을 설명하는 파형도.

도 12는 도 10의 동작 방식에 따른 예를 보인 표.

도 13 내지 도 16은 본 발명 실시예에 따른 위치 정보 수신부를 구성하는 다양한 적외선 신호 처리부들의 예를 보인 구성도.

도 17 내지 도 19는 복수의 광원이 배치되는 원격 입력 수단의 광원 배치 예를 보인 예시도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

100: 위치 정보 수신부 110: 수신 및 신호 처리부

120: 디지털 변환부 130: 위치 결정부

200: 원격 입력 수단 201, 202: 적외선 광원

210: 디스플레이 220: 포인터

230: 위치 정보 수신부 290: 수신부

300: 수신 신호 처리부 310: 초단 증폭부

320: 가변 이득 증폭부 330: 대역 통과 필터

340: 복조부 350: 자동 이득 조절부

360: 진폭-펄스 변환부 370: 파형 정형부

380: 트리밍부 400: 제어부

Claims (1)

1. 복수의 적외선 광원을 기 설정된 순서로 동작시키면서 기 설정된 대역의 적외선 신호를 생성하는 원격 입력 수단의 적외선 신호가 수신부를 통해 수신되면 상기 원격 입력 수단의 위치에 대응하는 신호를 출력하는 무선 포인팅 장치에 있어서,

   상기 수신부를 통해 수신된 신호 중 상기 기 설정된 대역의 수신 신호가 기 설정된 크기가 되도록 제 1속도로 가변 증폭한 후 후속 수신 신호는 기 설정된 크기가 되도록 제 2속도로 가변 증폭하는 증폭부와;

   상기 증폭부를 통해 증폭된 수신 신호를 해당 수신 신호의 세기를 나타내는 값으로 변환하여 출력하는 신호 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 무선 포인팅 장치.

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