KR101346374B1

KR101346374B1 - 전자칠판의 좌표 인식 장치

Info

Publication number: KR101346374B1
Application number: KR1020120068248A
Authority: KR
Inventors: 구기도
Original assignee: 주식회사 아하정보통신
Priority date: 2012-06-25
Filing date: 2012-06-25
Publication date: 2013-12-31

Abstract

본 발명은 전자칠판의 좌표 인식 장치에 관한 것이다. 본 발명은 발광부를 광원과 광확산부재로 구성하여 광원으로부터 주사되는 광선을 확산시켜 주사 광선이 광원에 대하여 대각선 방향 코너부에 이르기까지 전체적으로 균일하고 충분하게 주사되도록 한 것으로서 재귀반사부재로부터 재귀반사되는 재귀반사 광선도 전체적으로 균일하고 충분하게 되어 터치부의 좌표를 전면적으로 정확하게 인식할 수 있다. 또한 본 발명은 광확산부재를 환봉체로 구성하고 그 양단이 전면과 후면을 향하도록 배치함으로써 광원에서 주사되는 광선이 전체적으로 보다 균일하고 충분하게 주사되도록 함으로써 재귀반사부재로부터 재귀반사되는 재귀반사 광선도 전체적으로 균일하고 충분하게 되어 터치부의 좌표를 전면적으로 정확하게 인식할 수 있다.

Description

전자칠판의 좌표 인식 장치{Apparatus for detecting coordinates of electronic black board}

본 발명은 전자칠판의 좌표 인식 장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 광원으로부터 주사되는 광선을 확산시켜 주사 광선이 광원에 대하여 대각선 방향 코너부에 이르기까지 전체적으로 균일하고 충분하게 주사되도록 함으로써 재귀반사부재로부터 재귀반사되는 재귀반사 광선도 전체적으로 균일하고 충분하게 되어 터치부의 좌표를 전면적으로 정확하게 인식할 수 있도록 함과 아울러 광확산부재를 환봉체로 구성하고 그 양단이 전면과 후면을 향하도록 배치함으로써 광원에서 주사되는 광선이 전체적으로 보다 균일하고 충분하게 주사되도록 함으로써 재귀반사부재로부터 재귀반사되는 재귀반사 광선도 전체적으로 균일하고 충분하게 되어 터치부의 좌표를 전면적으로 정확하게 인식할 수 있도록 한 전자칠판의 좌표인식장치에 관한 것이다.

예로부터 사용되어 오던 칠판은 분필을 사용하여 판서하고 칠판지우개를 사용하여 판서 내용을 지워야 하는 것으로서 판서 내용의 시인성이 떨어질 뿐만 아니라 판서내용을 칠판지우개로 지우는 과정에서 많은 분진이 발생하여 강의자나 수강자 모두의 건강을 해치게 되는 문제점이 있다.

따라서 최근에는 터치스크린과 전자펜을 사용한 전자칠판이 널리 사용되고 있다.

종래 전자칠판의 일예로서 터치스크린 상에서 접촉 또는 비접촉 방식으로 펜을 움직이면 이 궤적을 기록하여 화면상에 나타내거나 사람의 눈에 보이지 않는 적외선 발광, 수광 센서를 가로, 세로축에 일정하게 배열하고, 사람의 손이나 펜 등이 적외선을 차단하는 위치를 판독하여 손이나 펜의 궤적을 화면에 기록하는 방식이 있다.

종래 전자칠판과 관련하여 대한민국 공개특허 제2011-0062824호에는 관심 영역을 한정하는 광원과, 관심 영역 내의 이벤트의 반사광을 수광하는 수광부와, 수광부에서 수광된 반사광을 굴절시키는 리플렉터 및, 리플렉터에서 굴절된 반사광이 결상되는 이미지 센서를 포함하는 좌표 인식 모듈이 개시되어 있다. 상기 좌표 인식 모듈은 광원에서 주사된 적외선 광이 관심영역에서 발생한 이벤트에 의해 반사되어 각각의 수광부로 수광되어 이벤트의 좌표를 인식하게 된다. 그러나 이러한 좌표 인식 모듈은 전자칠판의 구석부분에 하나 또는 두 개 설치되는 것으로 광원으로부터 주사되는 적외선 광이 전자칠판의 전체 관심영역 전체에 걸쳐서 균일하게 확산되지 못하게 되어 좌표 인식의 정밀도가 저하되는 문제점이 있다.

또한 일본 공개특허공보 제2001-290602호에는 광선을 발광하는 광원과, 상기 검출면의 주위의 적어도 3변을 포위하도록 설치되며 지시체에 설치되어 광원으로부터 발광되어 주사된 광선을 재귀반사하는 재귀반사부재와, 광원으로부터 주사되어 재귀반사부재에서 재귀반사된 광선을 이용하여 지시체를 촬상하여 전기신호로 변환하는 촬상수단과, 검출면에 대한 수직방향의 두께를 얇게 하기 위하여 광축에 대하여 평행하게 슬라이스하여 그 상하로 평면을 가지는 형상으로서 촬상수단에 결상하기 위한 결상렌즈로 구성되며, 광원에서 주사된 광선의 광축과 결상렌즈의 광축을 가깝게 하기 위하여 광원을 결상렌즈에 근접하여 설치한 광 디지타이저가 개시되어 있다. 그러나 이러한 광 디지타이저는 광원에서 발광된 광선이 단순히 터널 미러에 의하여 반사되어 검출면에 주사되기 때문에 검출면에 대한 광선의 주사가 전면적으로 균일하게 이루어지지 않게 되어 지시체의 좌표를 정확하게 인식할 수 없게 되는 문제점이 있다.

또한 대한민국 등록특허 제0913758호에는 터치 패널의 주변부에 설치되는 재귀 반사 테이프와, 상기 재귀 반사 테이프에 광선을 주사하기 위하여 터치 패널의 일측변에 상호 이격되어 설치되는 제1 발광부 및 제2 발광부, 상기 제1 발광부에서 발광되어 상기 재귀 반사 테이프로부터 반사된 제1 광선을 수광하는 제1 수광부, 상기 제1 광선이 상기 터치 패널을 터치하는 터치물체에 의하여 차단되는 경우 상기 제1 광선이 상기 제1 발광부를 통과하는 직선인 제1 기준선과 이루는 각도인 제1 터치각을 검출하도록 제1 수광부에 연결되는 제1 검출부, 상기 제2 발광부에서 발광되어 상기 재귀 반사 테이프로부터 반사된 제2 광선을 수광하는 제2 수광부, 상기 제2 광선이 상기 터치물체에 의하여 차단된 경우 상기 제2 광선이 상기 제2 발광부를 통과하는 직선인 제2 기준선과 이루는 각도인 제2 터치각을 검출하도록 상기 제2 수광부에 연결되는 제2 검출부 및, 상기 제1 발광부와 제2 발광부 사이의 거리 및 제1 터치각과 제2 터치각을 이용하여 상기 터치물체의 위치를 산출하는 연산부를 포함하여 구성되는 터치 패널의 터치 위치 검출 장치가 개시되어 있다. 그러나 이러한 터치 패널의 터치 위치 검출 장치는 제1 및 제2 발광부에서 주사되는 광선이 제1 발광부에 대한 대각선 방향 코너부 및 제2 발광부에 대한 대각선 방향 코너부에는 광선이 충분히 주사되지 않는 취약 영역이 생기게 되고, 상기 제1 및 제2 기준선이 상기 취약 영역에 대응되는 경우 재귀반사되어 제1 및 제2 수광부에 수광되는 수광감도가 현저히 저하되기 때문에 상기 취약 영역에 대응하는 제1 및 제2 기준선 상에 터치부가 있을 경우 터치 위치를 정확하게 검출할 수 없게 되는 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 광원으로부터 주사되는 광선을 확산시켜 주사 광선이 광원에 대하여 대각선 방향 코너부에 이르기까지 전체적으로 균일하고 충분하게 주사되도록 함으로써 재귀반사부재로부터 재귀반사되는 재귀반사 광선도 전체적으로 균일하고 충분하게 되어 터치부의 좌표를 전면적으로 정확하게 인식할 수 있도록 한 전자칠판의 좌표인식장치를 제공하려는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 광확산부재를 환봉체로 구성하고 그 양단이 전면과 후면을 향하도록 배치함으로써 광원에서 주사되는 광선이 전체적으로 보다 균일하고 충분하게 주사되도록 함으로써 재귀반사부재로부터 재귀반사되는 재귀반사 광선도 전체적으로 균일하고 충분하게 되어 터치부의 좌표를 전면적으로 정확하게 인식할 수 있도록 한 전자칠판의 좌표인식장치를 제공하려는 것이다.

본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여, 전자칠판을 구성하는 프레임의 일변의 양단에 설치되며, 전자칠판의 후면측에서 대각선 방향 코너부를 향하여 개방된 주사구와, 전자칠판의 전면측에서 대각선 방향 코너부를 향하여 개방된 수광구를 가지는 케이싱과; 상기 주사구에 인라인으로 배치되는 발광부와; 상기 수광구에 대하여 인라인으로 배치되는 수광부;를 포함하며, 상기 발광부는 상기 주사구보다 안쪽에 배치되는 광원과, 상기 광원과 주사구 사이에 배치되고 양단이 전자칠판 전면과 후면을 향하도록 배치되는 플라스틱 환봉체 이루어진 광확산부재 및 상기 광확산부재와 주사구 사이에 배치되어 광원에서 주사되는 광선 중 소정의 파장을 가지는 광선만을 통과시키는 필터로 구성되고, 상기 수광부는 상기 수광구측에 배치되는 렌즈와, 상기 렌즈보다 안쪽에 배치되는 리니어 이미지 센서로 구성되는 것을 특징으로 전자칠판의 좌표인식장치를 제공한다.

상기 광원은 적외선 엘이디로 구성하는 것이 바람직하다.

상기 주사구에는 상기 광원에서 주사되는 광선 중 소정 주파수를 가지는 광선만을 통과시키는 필터를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 광확산부재는 양단이 전자칠판의 전면과 후면을 향하도록 배치되는 플라스틱 환봉체로 구성하는 것이 바람직하다.

본 발명은 발광부를 광원과 광확산부재로 구성하여 광원으로부터 주사되는 광선을 확산시켜 주사 광선이 광원에 대하여 대각선 방향 코너부에 이르기까지 전체적으로 균일하고 충분하게 주사되도록 한 것으로서 재귀반사부재로부터 재귀반사되는 재귀반사 광선도 전체적으로 균일하고 충분하게 되어 터치부의 좌표를 전면적으로 정확하게 인식할 수 있다.

또한 본 발명은 광확산부재를 환봉체로 구성하고 그 양단이 전면과 후면을 향하도록 배치함으로써 광원에서 주사되는 광선이 전체적으로 보다 균일하고 충분하게 주사되도록 함으로써 재귀반사부재로부터 재귀반사되는 재귀반사 광선도 전체적으로 균일하고 충분하게 되어 터치부의 좌표를 전면적으로 정확하게 인식할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 좌표 인식 장치가 적용된 전자칠판의 정면도,
도 2는 도 1의 부분 확대 단면도,
도 3은 본 발명에 의한 좌표 인식 장치의 단면도,
도 4 및 도 5는 본 발명에 의한 좌표 인식 장치의 좌표 인식 작용을 보인 전자칠판의 부분 파단 정면도로서,
도 4는 광원으로부터 주사되는 광선을 보인 도면,
도 5는 반사체로부터 반사되어 수광되는 광선에 의하여 좌표를 인식하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명에 의한 전자칠판의 좌표 인식 장치의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

본 발명에 의한 전자칠판의 좌표 인식 장치가 적용된 전자칠판(1)은 장방형이 프레임(2)과, 상기 프레임(2)의 테두리 안쪽에 구비되는 재귀반사부재(3)를 포함한다.

본 발명에 의한 좌표 인식 장치(100, 200)는 상기 전자칠판(1)의 일변 양단에 위치하는 코너부 내부에 내장된다. 전자칠판(1)의 네 변 중 어느 한 변의 양단에 위치하는 코너부 내부에 내장되는 것으로, 통상적인 전자칠판에서와 마찬가지로 좌표 인식 장치(100, 200)는 전자칠판(1)의 상면 양단에 위치하는 코너부 내부에 내장된다.

본 발명에 의한 좌표 인식 장치(100, 200)는, 케이싱(110, 210)과, 상기 케이싱(110, 210) 내에 설치되는 발광부(120, 220) 및 수광부(130, 230)를 포함하여 구성된다.

상기 케이싱(110, 210)은 대각선 방향의 코너부를 향하여 개방된 주사구(111, 211)와, 수광구(112, 212)를 구비한다.

상기 주사구(111, 211)는 전자칠판의 전면측에 배치되고, 수광구(112, 212)는 전자칠판의 후면측에 배치된다.

상기 케이싱(110, 210)에는 통상적인 좌표 인식 장치에서와 마찬가지로 광축방향을 조정하기 위한 수단(미도시)이 구비된다.

상기 발광부(120, 220)는 상기 주사구(111, 211)보다 안쪽에 배치되는 광원(121, 221)과, 상기 광원(121,221)과 주사구(111, 211) 사이에 배치되는 광확산부재(122, 222)로 구성되며, 상기 수광부(130, 230)는 상기 수광구(112, 212)측에 배치되는 렌즈(131, 231)와, 상기 렌즈(131, 231)보다 안쪽에 배치되는 리니어 이미지 센서(132, 232)로 구성된다.

상기 광원(121, 221)은 적외선 엘이디를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 광확산부재(122, 222)는 플라스틱 환봉체로 구성하며, 그 양단이 전자칠판(1)의 전면과 후면을 향하도록 배치하는 것이 바람직하다.

이는 환봉체로 구성되는 상기 광확산부재(122, 222)에 광원(121, 221)에서 주사되는 광선이 입사되면, 광확산부재(122, 222)의 법선 방향으로 확산하게 되는데, 광확산부재(122, 222)의 원주면이 전자칠판(1)의 전면과 후면을 향하도록 배치한 경우에는 광원(121, 221)에서 주사되어 광확산부재(122, 222)로 입사된 광선이 전자칠판(1)의 전면과 후면측으로 확산되기 때문에 광원(121, 221)에 대하여 대각선 방향에 위치하는 코너부, 즉 하변과 양측변 사이의 코너부에 대한 광선의 주사가 충분하게 이루어지지 않게 되는 반면, 본 발명의 광확산부재(122, 222)는 그 양단이 전자칠판(1)의 전면과 후면을 향하도록 배치되어 있으므로 광원(121, 221)에서 주사되어 광확산부재(122, 222)로 입사된 광선이 전자칠판(1)의 하변과 양측변을 향하여 확산되기 때문에 광원(121, 221)에 대하여 대각선 방향에 위치하는 코너부, 즉 하변과 양측변 사이의 코너부에 대한 광선의 주사가 충분하게 이루어지기 때문이다.

상기 발광부(120, 220)는 상기 광원(121, 221)에서 주사되는 광선 중 소정 주파수(파장)의 광선만을 통과시키도록 하기 위한 필터(123, 223)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 필터(123, 223)는 상기 주사구(111, 211) 측에 배치하여 상기 광원(121, 221)에서 주사되고 상기 광확산부재(122, 222)에 의해 확산된 광선이 필터링되도록 하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 의한 전자칠판의 좌표 인식 장치에 의한 좌표 인식 과정을 설명한다.

전자칠판의 전원을 "온"시키면, 상기 좌표 인식 장치(100, 200)의 광원(121, 221)에서 광선이 주사된다. 상기 광원(121, 221)에서 주사된 광선은 광확산부재(122, 222)에 입사된 후 환봉체로 이루어진 상기 광확산부재(122, 222)에 의하여 법선 방향으로 확산된다. 이때 상기 광확산부재(122, 222)는 그 양단이 전자칠판(1)의 전면과 후면을 향하도록 배치되어 있으므로 상기 광확산부재(122, 222)에 의한 확산방향은 전자칠판(1)의 하변과 양측변을 향하는 방향으로 되어 상기 광원(121, 221)에 대하여 대각선 방향에 위치하는 코너부, 즉 하변과 양측변 사이의 코너부에 이르기까지 전체적으로 균일하며 충분한 확산이 이루어지게 된다.

상기 광원(121, 221)에서 주사되어 상기 광확산부재(122, 222)에 의하여 확산된 광선은 도 4에 도시한 바와 같이 확산되며, 전자칠판(1)의 하변과 양측변 내부에 구비된 재귀반사부재(3)에 의하여 재귀반사된 재귀반사 광선이 상기 수광부(130, 230)에 수광된다.

상기 수광부(130, 230)로 수광되는 재귀반사 광선은 상기 렌즈(131, 231)를 통해 집광된 후 리니어 이미지 센서(132, 232)에 의하여 검출된다.

상기 리니어 이미지 센서(132, 232)에 의하여 검출된 재귀반사 광선 검출신호는 통상적인 연산부(미도시)에 의하여 연산된다.

도 5에 도시한 바와 같이, 사용자가 전자칠판(1)의 전면, 즉 터치스크린을 손가락이나 펜 등으로 터치하면, 상기 재귀반사부재(3)에서 재귀반사되는 광선 중 터치부(T)에 대응하는 재귀반사 광선(B1, B2)이 차단되어 상기 렌즈(131, 231)를 통한 집광과 리니어 이미지 센서(132, 232)에 의한 검출이 이루어지지 않게 된다.

재귀반사 광선(B1)은 좌표 인식 장치(100)에 대응하는 광선이고 재귀반사 광선(B2)은 좌표 인식 장치(200)에 대응하는 광선이다.

터치부에 대응하는 재귀반사 광선(B1, B2)의 검출이 이루어지지 않게 되면, 연산부(미도시)에서는 검출되지 않는 재귀반사 광선(B1, B2)의 터치각(θ1, θ2)과 양측 좌표 인식 장치(100, 200)의 렌즈(131, 231) 사이의 거리(L)를 연산하여 터치부(P)의 x좌표와 y좌표를 산출해내게 된다.

여기서 상기 광원(121, 122)에서 주사된 광선은 상기 광확산부재(122, 222)에 의하여 확산되어 상기 광원(121, 122)에 대하여 대각선 방향에 위치하는 코너부, 즉 전자칠판(1)의 하변과 양측변 사이의 코너부에 이르기까지 전체적으로 균일하고 충분하게 주사된 상태이며, 이와 같이 전체적으로 균일하고 충분하게 주사된 광선이 상기 재귀반사부재(3)에 의하여 재귀반사되므로 사용자가 손가락이나 펜 등에 의하여 전자칠판(1)의 전면, 즉 터치스크린의 어느 부위를 터치하더라도 터치부(P)에 대한 좌표 인식이 정확하게 이루어지게 된다.

한편, 사용자가 한 손가락으로 터치하여 터치부(P)가 하나인 경우에는 하나의 좌표가 검출 및 연산되어 통상적인 마우스의 왼쪽 버튼을 클릭 것과 같은 효과를 얻을 수 있고, 사용자가 두 손가락으로 터치하여 터치부(P)가 두 개인 경우에는 두 개의 좌표가 검출 및 연산되어 통상적인 마우스의 오른쪽 버튼을 클릭한 것과 같은 효과를 얻을 수 있다. 또한 사용자가 두 손가락으로 터치한 상태를 유지하면서 손가락을 이동시키면 두 개의 터치부(P)가 이동하는 것으로 검출 및 연산되어 통상적인 마우스의 오른쪽 버튼을 클릭한 상태에서 이동시키는 것과 같은 효과를 얻을 수 있게 된다.

이상, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.

1 : 전자칠판 3 : 재귀반사부재
100, 200 : 좌표 인식 장치 110, 210 : 케이싱
111, 211 : 주사구 112, 212 : 수광구
120, 220 : 발광부 121, 221 : 광원
122, 222 : 광확산부재 123, 223 : 필터
130, 230 : 수광부 131, 231 : 렌즈
132, 232 : 리니어 이미지 센서

Claims

전자칠판(1)을 구성하는 프레임(2)의 일변의 양단에 설치되며, 전자칠판(1)의 후면측에서 대각선 방향 코너부를 향하여 개방된 주사구(111, 211)와, 전자칠판(1)의 전면측에서 대각선 방향 코너부를 향하여 개방된 수광구(112, 212)를 가지는 케이싱(110, 210)과;
상기 주사구(111, 211)에 인라인으로 배치되는 발광부(120, 220)와;
상기 수광구(112, 212)에 대하여 인라인으로 배치되는 수광부(130, 230);를 포함하며,
상기 발광부(120, 220)는 상기 주사구(111, 211)보다 안쪽에 배치되는 광원(121, 221)과, 상기 광원(121, 221)과 주사구(111, 211) 사이에 배치되고 양단이 전자칠판(1)의 전면과 후면을 향하도록 배치되는 플라스틱 환봉체 이루어진 광확산부재(122, 222) 및 상기 광확산부재(122, 222)와 주사구(111, 211) 사이에 배치되어 광원(121, 221)에서 주사되는 광선 중 소정의 파장을 가지는 광선만을 통과시키는 필터(123, 223)로 구성되고,
상기 수광부(130, 230)는 상기 수광구(112, 212)측에 배치되는 렌즈(131, 231)와, 상기 렌즈(131, 231)보다 안쪽에 배치되는 리니어 이미지 센서(132, 232)로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자칠판의 좌표인식장치.
제1항에 있어서,
상기 광원(121, 221)은 적외선 엘이디임을 특징으로 하는 전자칠판의 좌표인식장치.
제1항에 있어서,
상기 전자칠판의 좌표인식장치는 전자칠판에 터치되는 터치부(P)가 하나인 경우에는 하나의 좌표가 검출 및 연산되어 마우스의 왼쪽 버튼을 클릭한 것과 동등하게 작동되도록 구성되고, 전자칠판에 터치되는 터치부(P)가 두 개인 경우에는 두 개의 좌표가 검출 및 연산되어 마우스의 오른쪽 버튼을 클릭한 것과 동등하게 작동되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전자칠판의 좌표인식장치.
제1항에 있어서,
상기 전자칠판의 좌표인식장치는 전자칠판에 터치되는 두 개의 터치부(P)가 터치상태를 유지하면서 이동시키면 두 개의 터치부(P)가 이동하는 것으로 검출 및 연산되어 마우스의 왼쪽 버튼을 클릭한 상태에서 이동되는 것과 동등하게 작동되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전자칠판의 좌표인식장치.