KR101410990B1

KR101410990B1 - 전자펜을 이용한 입력 시스템

Info

Publication number: KR101410990B1
Application number: KR1020120097537A
Authority: KR
Inventors: 이승희
Original assignee: 이승희
Priority date: 2012-09-04
Filing date: 2012-09-04
Publication date: 2014-06-23
Also published as: KR20140030853A; US20150301624A1; WO2014038804A1

Abstract

더욱 상세하게는 절대 좌표 정보를 나타내는 단위 패턴들과 이를 인식할 수 있는 전자펜을 이용한 입력 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 전자펜을 이용한 입력 시스템는 절대 좌표 정보를 나타내는 복수의 단위 패턴들이 배열된 좌표 패턴 시트와, 상기 좌표 패턴 시트 위를 이동하는 펜 팁과, 상기 펜 팁과 상기 단위 패턴 중 적어도 하나를 동시에 인식할 수 있는 시야 범위를 가지는 카메라를 포함하는 전자펜과, 상기 카메라가 인식한 상기 단위 패턴의 절대 좌표 정보를 획득하고, 상기 카메라가 인식한 상기 펜 팁의 위치와 상기 단위 패턴의 위치를 통해서 상기 단위 패턴을 기준으로 한 상기 펜 팁의 상대 좌표를 계산한 후, 상기 펜 팁의 상대 좌표와 상기 단위 패턴의 절대 좌표를 합산하여 상기 펜 팁의 절대 좌표를 계산하는 제어기를 포함한다. 본 발명에 따른 전자펜을 이용한 입력 시스템는 컴퓨터의 모니터, 휴대 단말기의 표시부 등의 표시부뿐만 아니라 모든 표면을 극히 용이하게 터치 패널과 유사한 입력 수단으로 만들 수 있다.

Description

전자펜을 이용한 입력 시스템{Input system with electronic pen}

본 발명은 입력 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 절대 좌표 정보를 나타내는 단위 패턴들과 이를 인식할 수 있는 전자펜을 이용한 입력 시스템에 관한 것이다.

컴퓨터, 휴대용 단말기 등의 전자장치에 정보를 입력하는 방법으로서, 종래에는 마우스, 키보드 등의 입력 방식이 사용되었으며, 최근에는 터치스크린을 이용한 입력방식이 많이 사용되고 있다.

터치스크린(Touch Screen)을 이용한 입력방식은 마우스나 키보드 등의 입력 방식을 대체할 수 있는 새로운 입력 방식으로, 손이나 펜을 이용하여 스크린에 직접 정보를 입력할 수 있는 입력 방식이다. 터치스크린을 이용한 입력방식은 사용자가 화면을 보면서 원하는 작업을 직접 수행할 수 있고, 누구나 쉽게 조작할 수 있기 때문에 GUI(Graphical User Interface) 환경 하에서 가장 이상적인 입력 방식으로 평가받고 있으며, 휴대폰, PDA, 은행이나 관공서의 단말기, 각종 의료장비, 관광기관의 안내 표시 장치 등 여러 분야에서 널리 사용되고 있다.

또한, 공개특허공보 제2010-52526호에는 다른 입력방식으로 절대 좌표 정보를 포함하는 토트 패턴이 표시된 투명한 시트를 전자장치의 표시 화면 등에 부착한 후 광학 독취 장치를 이용해서 토트 패턴을 읽어들임으로써, 터치 패널과 유사한 형태의 입력이 가능한 정보 처리 시스템이 개시되어 있다.

공개특허공보 제2006-66333호 공개특허공보 제2010-52526호 등록특허공보 제591301호

상술한 종래의 토트 패턴을 이용한 입력 시스템은 광학 독취 장치가 읽어들이는 좌표 패턴에 포함된 절대 좌표 정보를 직접 이용해서 광학 독취 장치의 위치를 인식한다.

따라서 정확하고 섬세한 입력을 위해서는 좌표 패턴이 매우 촘촘히 배치하여야 한다는 문제가 있었다. 예를 들어 좌표 패턴을 300dpi로 인쇄한다면 약 84㎛간격으로 좌표 패턴이 배치되어야 한다. 이와 같이 촘촘히 배치된 좌표 패턴은 표시화면의 투명도를 저하할 수 있다는 문제가 있다. 또한, 좌표 패턴의 형태가 복잡해지고, 크기가 매우 작으며, 수가 많기 때문에 좌표 패턴을 형성하기도 어렵다. 또한, 좌표 패턴을 형성하여도, 좌표 패턴 인쇄, 보호층 코팅 등 제작과정에서 좌표 패턴이 형성된 필름이 변형될 수 있고, 필름을 부착하는 과정에서도 수십㎛정도의 오차가 발생할 수 있으므로 적용이 어렵다.

특히, 600dpi의 고해상도의 좌표 패턴이 형성된 고정밀도의 입력 시스템을 형성하는 것이 매우 어려웠다.

본 발명은 상술한 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 소수의 좌표 패턴을 이용하여, 정확하고 섬세한 입력이 가능한 전자펜을 이용한 입력 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 기존의 저항막 방식과 정전용량방식의 터치 스크린에도 쉽게 추가로 적용할 수 있는 전자펜을 이용한 입력 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자펜을 이용한 입력 시스템는 절대 좌표 정보를 나타내는 복수의 단위 패턴들이 배열된 좌표 패턴 시트와, 상기 좌표 패턴 시트 위를 이동하는 펜 팁과, 상기 펜 팁과 상기 단위 패턴 중 적어도 하나를 동시에 인식할 수 있는 시야 범위를 가지는 카메라를 포함하는 전자펜과, 상기 카메라가 인식한 상기 단위 패턴의 절대 좌표 정보를 획득하고, 상기 카메라가 인식한 상기 펜 팁의 위치와 상기 단위 패턴의 위치를 통해서 상기 단위 패턴을 기준으로 한 상기 펜 팁의 상대 좌표를 계산한 후, 상기 펜 팁의 상대 좌표와 상기 단위 패턴의 절대 좌표를 합산하여 상기 펜 팁의 절대 좌표를 계산하는 제어기를 포함한다.

상기 단위 패턴은 상기 펜 팁과의 상대 좌표 계산시에 기준이 되는 중심 마크와 상기 중심 마크의 XY절대 좌표와 XY축 방향 정보를 나타내도록 소정의 알고리즘에 의해서 중심 마크를 기준으로 X축 방향과 Y축 방향으로 배열된 축방향 마크를 포함할 수 있다.

상기 좌표 패턴 시트는 복수의 단위 좌표 패턴 시트를 포함하며, 각각의 단위 좌표 패턴 시트는 상기 펜 팁과의 상대 좌표 계산시에 기준이 되는 중심 마크와 상기 중심 마크의 XY절대 좌표와 XY축 방향 정보를 나타내도록 소정의 알고리즘에 의해서 중심 마크를 기준으로 X축 방향과 Y축 방향으로 배열된 축방향 마크를 포함하는 복수의 단위 패턴들이 배열되어 있으며, 각각의 단위 좌표 패턴 시트의 중심 마크들은 서로 형태가 다를 수 있다.

상기 좌표 패턴 시트는 복수의 단위 패턴들이 형성된 투명 필름일 수 있다.

또한, 상기 좌표 패턴 시트는 터치 패널의 투명 전극 패턴이 인쇄된 필름이며, 상기 좌표 패턴 시트에는 투명 전극 패턴과 복수의 단위 패턴들이 함께 형성될 수 있다.

또한, 상기 전자펜을 이용한 입력 시스템은 상기 펜 팁과 연결되어, 상기 펜 팁에 가해지는 압력을 측정할 수 있는 압력센서를 더 포함하며, 상기 제어기는 상기 압력센서에 압력이 인가되면, 상기 카메라를 작동시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 카메라는 상기 단위 패턴 중 적어도 두 개 이상을 동시에 인식할 수 있는 시야 범위를 가지며, 상기 제어기가 상기 카메라로 획득한 상기 단위 패턴들의 이미지 중에서 선택된 하나의 단위 패턴의 절대 좌표 정보 획득에 실패하면, 상기 제어기는 경보 신호를 발생시키고, 다른 단위 패턴의 절대 좌표 정보를 획득하는 것이 바람직하다.

상기 카메라는 상기 단위 패턴 중 적어도 두 개 이상을 동시에 인식할 수 있는 시야 범위를 가지며, 상기 제어기는 상기 카메라로 획득한 상기 단위 패턴들의 이미지 중에서 적어도 두 개의 단위 패턴의 절대 좌표 정보를 획득하고, 상기 두 개의 단위 패턴의 절대 좌표 정보로부터 상기 두 개의 단위 패턴의 XY축 방향 정보를 획득할 수 있다.

본 발명에 따른 전자펜을 이용한 입력 시스템는 컴퓨터의 모니터, 휴대 단말기의 표시부 등의 표시부뿐만 아니라 모든 표면을 극히 용이하게 터치 패널과 유사한 입력 수단으로 만들 수 있다.

또한, 최소한의 단위 패턴들을 이용하여 정확하고 섬세한 입력이 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 전자펜을 이용한 입력 시스템의 일실시예를 컴퓨터와 모니터 및 플레이트에 장착하여 사용하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 좌표 패턴 시트의 일부를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 좌표 패턴 시트에 적외선이 조사된 상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 전자펜을 나타낸 도면이다.
도 5는 펜 팁의 절대 좌표를 계산하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 전자펜을 이용한 입력 시스템의 다른 실시예를 전자칠판에 장착하여 사용하는 방법을 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명에 따른 전자펜을 이용한 입력 시스템의 일실시예를 컴퓨터(1)와 모니터(2) 및 플레이트(3)에 장착하여 사용하는 방법을 나타낸 도면이다.

도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 전자펜을 이용한 입력 시스템의 일실시예는 좌표 패턴 시트(10)와 전자펜(20)을 포함한다. 본 실시예에 있어서, 좌표 패턴 시트(10)는 컴퓨터 모니터(2)와 플레이트(3)에 부착된다. 좌표 패턴 시트(10)는 투명한 점착제를 이용해서 모니터(2)와 플레이트(3)에 각각 부착할 수 있다. 도 1에 있어서, 좌표 패턴 시트(10)의 단위 패턴(11)들이 보이는 것을 표시하였으나, 단위 패턴(11)들은, 특히, 모니터(2)에 부착된 좌표 패턴 시트(10)의 단위 패턴(11)들은 투명한 것이 바람직하다.

좌표 패턴 시트(10)는 투명한 필름(12)에 절대 좌표 정보를 나타내는 복수의 단위 패턴(11)들이 형성된 것이다.

도 2는 도 1에 도시된 좌표 패턴 시트의 일부를 나타낸 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 좌표 패턴 시트(10)는 일정한 간격으로 배치되어 있는 복수의 단위 패턴(11)들을 포함한다. 단위 패턴(11)들은 펜 팁(22)과의 상대 좌표 계산시에 기준이 되는 중심 마크(12)와 단위 패턴(11)의 중심 마크(12)의 XY절대 좌표와 XY축 방향 정보를 나타내도록 소정의 알고리즘에 의해서 중심 마크(12)를 기준으로 X축 방향과 Y축 방향으로 배열된 축방향 마크(13)를 포함한다. 본 실시예에서는 중심 마크(12)가 반원으로 표시되어 있으나, 삼각형, 사각형 등 다각형이나 원, 별모양 등 다양한 형태일 수 있다. 축방향 마크(13)는 원형으로 표시하였으나, 축방향 마크(13) 역시 다양한 형태일 수 있다. 축방향 마크(13)는 그 형태와 숫자에 의해 XY절대 좌표를 나타낼 수 있으며, 축방향 마크(13)가 배열된 방향으로 XY축의 방향을 나타낼 수 있다.

도 2에 도시된 좌표 패턴 시트는 예시에 불과하며, 다양한 형태로 구현할 수 있다. 예를 들어, 2진 코드, 그레이코드 등 공지된 여러 코드 패턴을 사용할 수 있다. 또한, 좌표 패턴 시트(10)의 단위 패턴(11)에 중심 마크를 형성하지 않고, 카메라(23)를 통해서 획득된 단위 패턴(11)의 이미지를 처리하여 가상의 중심을 찾는 방법으로 단위 패턴(11) 중심을 찾을 수도 있다.

또한, 단위 패턴(11)들에 XY축의 방향 정보도 포함되어 있는 것으로 설명하였으나, 단위 패턴(11)들에는 XY절대 좌표 정보만이 포함되고, XY축의 방향 정보는 두 개 이상의 단위 패턴(11)들의 XY절대 좌표 정보로부터 획득될 수 있다. 예를 들어, 두 개의 단위 패턴(11)의 절대좌표가 (1,2), (2, 2)인 경우에는 두 단위 패턴(11)의 중심을 연결한 선이 Y축 방향이 되고, 절대 좌표가 (2, 2)인 단위 패턴이 위치하는 방향이 + 방향인 것을 알 수 있다. 그리고 Y축 + 방향을 알 수 있으므로, X축 방향도 바로 알 수 있다. 이 경우 카메라의 시야 범위에 단위 패턴 중 적어도 두 개 이상을 동시에 들어올 수 있어야 한다.

단위 패턴(11)들은 전자펜(20)에 장착된 카메라의 시야 범위(Field of view, FOV)에 2개 내지 4개 정도가 들어올 수 있을 정도의 밀도로 표시된다. 6.4㎜×5.2㎜ 정도의 시야범위를 가지는 카메라를 사용한다면, 단위 패턴은 3㎜정도의 간격으로 형성하는 것으로 충분하다.

투명한 필름(12)으로는 비닐, 염화비닐, PET(PolyEthylene Terephthalate), 폴리프로필렌 필름 등을 사용할 수 있다. 또한, 얇은 유리판을 사용할 수도 있다.

단위패턴(11)들과 투명필름(12)은 매질이 다르기 때문에 반사율, 투과율, 흡수율의 차이가 있어 카메라(23)에서 투명 필름(12)과 단위패턴(11)을 구분할 수는 있지만, 더욱 확실하게 이미지를 판독하기 위하여, 도 3에 도시된 바와 같이, 좌표 패턴 시트(10)에는 적외선을 반사할 수 있는 코팅층(13)이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 단위 패턴(11)으로는 가시광선은 투과하고, 적외선을 흡수하는 산화물질을 사용할 수 있다. 단위 패턴(11)들 위에는 단위 패턴(11)들을 보호하기 위한 보호 필름 층(14)을 형성할 수 있다. 단위 패턴(11)들은 스크린 프린팅 등의 인쇄방법으로 형성하거나, 포토리소그래피 공정을 이용해서 형성할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 좌표 패턴 시트(10)에 적외선이 조사되면, 단위 패턴(11)들이 형성된 부분 외에는 적외선이 반사되고, 단위 패턴(11)들이 형성된 부분은 적외선이 흡수된다. 따라서 적외선 카메라로 좌표 패턴 시트(10)를 촬영하면, 단위 패턴이 형성된 부분이 주변에 비해서 어둡게 표시된다.

또한, 반대로 투명한 필름에 적외선을 흡수할 수 있는 코팅층을 형성하고, 단위 패턴으로는 적외선을 반사하는 물질을 사용할 수 있다. 이 경우에는 단위 패턴이 형성된 부분이 주변에 비해서 밝게 표시된다.

컴퓨터(1)에는 전자펜(20)이 접속되어 있다. 도 4를 참고하면, 전자펜(20)은 외관을 형성하는 하우징(21), 펜 팁(22), 카메라(23), 제어기(24) 및 통신모듈(25)을 포함한다.

펜 팁(22)은 전자펜(20)의 끝단으로서 전자펜(20)으로 작업할 때 모니터(2) 또는 플레이트(3)의 표면에 접촉하는 부분이다. 펜 팁(22)은 압력센서(26)와 연결되어 스위치로서 작용할 수 있다. 압력센서(26)에 압력이 가해지면 전자펜(20)이 사용되는 것으로 인식되여 카메라(23)가 작동되게 된다. 펜 팁(22)은 단위 패턴(11)과 마찬가지로 적외선을 흡수하는 물질로 제작할 수 있다. 또한, 적외선을 반사하는 물질로 제작할 수도 있다. 펜 팁(22)의 상태좌표 계산을 위해서 카메라(23)의 시야 범위(FOV)에는 단위 패턴(11)과 펜 팁(22)이 함께 포함되어야 한다. 하지만 펜 팁(22)이 카메라(23)의 시야 범위의 중심에 배치되면, 카메라(23)의 이미지 획득에 방해가 될 수도 있으므로, 카메라(23) 시야 범위 중심에서 한쪽으로 치우치도록, 펜 팁(22)을 배치하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 시야 범위의 경계에 배치할 수 있다. 또한, 펜 팁(22) 부분에 조명장치(27)를 설치할 수도 있다.

카메라(23)는 초점이 시야 범위(FOV) 중심에 맞춰지도록 설치된다. 펜 팁(22)은 그 재질, 모양 및 배치 위치가 카메라(23) 시야에 가급적 영향을 주지 않는 것이 바람직하다. 본 실시예에 있어서, 조명장치(27)는 카메라 렌즈 주위에 설치되는 것으로 도시되었으나, 펜 팁(22) 부분에 설치될 수도 있다.

전자펜(20)의 조명장치(27)는 전자펜(20)의 사용시 조명장치(27)에 의한 빛이 전 반사되지 않도록 설치되어야 하며, 영상 이미지에 열 잡음 문제가 없는 위치에 설치되어야 한다.

또한, 카메라(23)는 적외선 조사 수단인 적외선 발광다이오드(27)와 반사광을 전기 신호로 변환하는 전하결합소자(Charge Coupled Device, CCD, 28)를 포함한다. 적외선 발광다이오드(27)는 압력센서(26)에 압력이 가해지면 동작한다. CCD(28)는 수만 내지 수십만 개의 감광소자를 포함하며, 감광소자의 수에 의해서 해상도가 결정된다. 본 발명에 있어서 카메라(23)의 해상도가 높을수록 입력시스템의 정밀도가 향상되지만 해상도가 640×520 정도로 낮은 카메라를 사용하여도 일반적인 터치 패널에 비해 높은 정밀도를 가질 수 있다.

적외선 발광다이오드(27)에서 조사된 적외선이 좌표 패턴 시트(10)에 조사되면, 도 3에 도시된 바와 같이, 단위 패턴(11)들은 적외선을 흡수하고, 나머지 부분은 적외선을 반사한다. 반사된 적외선은 감광소자에 입력된다. 또한, 적외선을 흡수하는 물질로 제작된 펜 팁(22)도 적외선을 흡수한다. 따라서 카메라(23)는 단위 패턴(11)들과 펜 팁(22)이 어둡게 표시된 디지털 이미지를 얻게 된다.

제어기(24)는 카메라(23)에서 입력된 디지털 이미지를 기초로 하여 펜 팁(22)의 절대 좌표를 계산한다. 제어기(24)는 디지털 필터를 이용해서 노이즈들이 제거된 디지털 이미지를 이용할 수 있다. 제어기(24)는 계산된 펜 팁(22)의 절대 좌표를 통신모듈(25)을 통해서 컴퓨터(1)에 전달한다. 제어기(24)의 메모리에는 단위 패턴(11)의 형태에 따른 단위 패턴(11)의 중심 마크(12)의 절대 좌표가 테이블 형태로 저장되어 있다. 제어기(24)는 카메라(23)에서 입력된 디지털 이미지를 처리하여 디지털 이미지에 찍힌 단위 패턴(11)들의 형태를 파악하고, 메모리에 저장된 데이터와 비교하여 단위 패턴(11)들의 중심 마크(12)의 절대 좌표들을 확인한다.

또한, 제어기(24)는 카메라(23)에서 인식된 중심 마크(12)를 기준으로 펜 팁(22)의 위치를 측정한다. 즉, CCD(28) 상에서의 중심 마크(12)와 펜 팁(22) 사이의 픽셀을 카운트 함으로써 중심 마크(12)에 대한 펜 팁(22)의 상대적인 좌표를 빠르게 계산한다.

그리고 중심 마크(12)의 절대 좌표에 측정된 중심 마크(12)에 대한 펜 팁(22)의 상대 좌표를 더 하여 펜 팁의(22) 절대 좌표를 계산한다. 하나의 단위 패턴(11)을 인식하여 절대 좌표를 계산한 후에는 카메라(23)의 시야 범위 내에서 그 단위 패턴(11)이 사라지기 전까지 인식된 단위 패턴(11)을 기준으로 펜 팁(22)과의 사이의 픽셀 카운트만으로 펜 팁(22)의 절대 좌표를 계산할 수 있으므로, 처리 속도가 매우 빠르다.

카메라(23)의 시야 범위가 6.4㎜×5.2㎜ 정도이고, 카메라(23)의 해상도가 640×520이라면, X축과 Y축의 분해능이 10㎛이다. 본 발명에서는 카메라(23)의 시야 범위 내에 하나의 단위 패턴(11)만 들어오면 펜 팁(22)의 절대 좌표를 측정할 수 있으나, 인쇄과정에서 일부 단위 패턴(11)이 손상되거나, 모니터(2) 표면의 오염에 의해서 일부 단위 패턴(11)이 인식되지 않을 수도 있으므로, 두 개에서 네 개의 단위 패턴(11)이 카메라(23)의 시야 범위 내에 들어오는 것이 바람직하다. 인식되지 않는 단위 패턴(11)을 제외하고 다른 단위 패턴(11)을 기준으로 펜 팁(22)의 절대 좌표를 계산할 수 있으며, 복수의 단위 패턴(11)을 기준으로 펜 팁(22)의 절대 좌표를 계산하여, 정확한 절대 좌표가 측정되었는지 확인할 수도 있다.

따라서 상술한 바와 같이, 카메라(23)의 시야 범위가 6.4㎜×5.2㎜ 정도라면, 단위 패턴(11)은 3㎜정도의 간격으로 형성하는 것이 바람직하다. 단위 패턴(11)은 3㎜정도의 간격으로 형성되나, X축과 Y축의 분해능은 카메라(23)의 분해능에 의해서 결정되므로, 분해능인 10㎛정도인 매우 정밀한 인식이 가능한 입력수단이 된다.

도 5를 통해서 펜 팁의 절대 좌표를 계산하는 방법을 설명한다. 단위 패턴 D1의 절대 좌표값이 (A㎜, B㎜)이며, 펜 팁 T와 단위 패턴 D1사이의 X축 방향 픽셀 수가 C이고, Y축 방향 픽셀 수가 D이면, 펜 팁 T의 절대 좌표는 (A㎜+C×10㎛, B㎜+D×10㎛)가 된다.

통신모듈(25)은 컴퓨터(1)에 전자펜(20)을 접속하여 펜 팁(22)의 절대 좌표를 전달하기 위한 것으로서, 컴퓨터(1)에 마련된 USB포트와 같은 I/O 인터페이스와 연결된다. 도 1에는 유선통신을 예로 들어 도시하였으나, 무선통신도 가능하다.

또한, 전자펜(20)은 컴퓨터(1)의 USB포트를 통해서 전원을 공급받을 수 있다. 전자펜(20)이 블루투스, 지그비 방식 등을 통해 무선으로 컴퓨터(1)와 연결되는 경우에는 전원을 공급하기 위한 배터리가 전자펜(20) 내에 설치될 수도 있다.

이하, 좌표 패턴 시트(10)를 모니터(2)에 부착한 후 캘리브레이션(calibration)하는 방법에 대해서 설명한다. 좌표 패턴 시트(10)를 모니터(2)에 부착한 후 캘리브레이션 프로그램을 작동하여, 모니터(2)의 4군데 모퉁이에 절대 좌표를 알고 있는 도트들이 표시되도록 한다. 그리고 전자펜(20)을 이용해서 절대 좌표를 알고 있는 도트 중에서 하나를 촬영한다. 촬영된 이미지에는 절대 좌표를 알고 있는 도트와 좌표 패턴 시트(10)의 단위 패턴(11)이 함께 표시된다. 이미지에서 촬영된 도트와 단위 패턴(11)의 사이의 픽셀을 카운트하여 오프셋 값을 계산한다. 그리고 그 오프셋 값이 펜 팁(20)의 절대 좌표 계산에 반영되도록, 컴퓨터(1)에 전달한다.

상술한 바와 같이, 플레이트(3)에도 좌표 패턴 시트(10)가 부착되어 있다. 좌표 패턴 시트(10)가 부착된 플레이트(3)는 터치패드와 거의 동일한 기능을 수행할 수 있다.

플레이트(3)에 좌표 패턴 시트(10)를 부착한 경우에는 터치 스크린이 아닌 터치 패드로서 사용된다는 점 이외에는 상술한 모니터(2)에 좌표 패턴 시트(10)를 부착한 경우와 차이가 없다. 다만, 플레이트(3)의 경우에는 모니터(2)와 달리 좌표 패턴 시트(10)가 투명할 필요가 없다. 그러나 본 실시예와 같이 동일한 전자펜(20)을 이용하여 플레이트(3)와 모니터(2)에 부착된 좌표 패턴 시트(10)를 모두 인식하는 경우에는 동일한 좌표 패턴 시트(10)를 사용하는 것이 바람직하다.

이때, 제어기가 플레이트(3)를 통한 입력인지, 모니터(2)를 통한 입력인지를 구별할 수 있도록, 플레이트(3)와 모니터(2)에는 단위 패턴(11)의 중심 좌표(12)의 형태가 서로 다른 좌표 패턴 시트(10)를 부착하는 것이 바람직하다.

또한, 플레이트(3)의 경우에는 캘리브레이션 방법에 있어서 차이가 있다.

우선, 플레이트(3)에 부착된 좌표패턴시트(10)의 네 군데 모퉁이에 전자펜(20)을 위치시킨 후 카메라(23)를 이용해서 단위패턴(11)의 이미지를 촬영한다. 다음, 촬영된 이미지를 통해서 각각의 단위패턴(11)의 절대 좌표를 측정한 후에 모니터(2) 화면에 각각의 좌표를 도트로 표시한다. 다음, 모니터(2) 화면에 표시된 도트 사이의 거리가 측정되고, 그 값이 캘리브레이션 프로그램에 입력된다. 프로그램은 단위패턴(11) 사이의 거리와, 모니터(2) 화면의 크기 값을 비교함으로써, 좌표패턴시트(10)의 네 군데 모퉁이와 모니터(2)의 네 군데 모퉁이가 서로 일치하도록 절대 좌표값을 보정한다. 즉, 캘리브레이션 프로그램에 의해서 플레이트와 모니터 크기 차이에 의한 오차가 보정된다.

한편, 도 1에서는 컴퓨터(1)와 모니터(2) 및 플레이트(3)를 이용했으나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. PDA, 텔레비전, 휴대용 전화, ATM, KIOSK, 내비게이션, 슬롯 머신, 스마트 폰 등의 표시부에 좌표 패턴 시트를 부착하고, 전자펜을 유선 또는 무선으로 각각의 장치에 연결하는 방법으로 표시부를 터치 스크린과 유사한 입력 수단으로 만들 수 있다.

또한, 표시부뿐 아니라 각각의 장치의 외부 표면 어디에든 좌표 패턴이 인쇄된 필름을 부착하는 방법으로 터치 패널과 유사한 입력 수단으로 만들 수 있다.

또한, 좌표 패턴 시트를 부착하는 방법 이외에 장치의 표면에 직접 단위 패턴을 인쇄하고 보호필름을 부착하는 방법도 가능하다.

또한, 일반적인 저항막 방식 또는 정전용량 방식의 터치 패널의 투명 전극 패턴이 형성된 필름에 단위 패턴들을 인쇄할 수도 있다. 터치 패널을 제작하는 과정에서 투명 전극과 동시에 인쇄하여 단위 패턴들을 형성할 수 있으므로 간단하게 제작이 가능하다. 이러한 형태의 터치 스크린은 손이나 펜을 이용한 터치에 의한 입력과 전자펜을 이용한 단위 패턴 인식에 의한 입력이 모두 가능하다.

도 6은 본 발명에 따른 전자펜을 이용한 입력 시스템의 다른 실시예를 칠판에 장착하여 사용하는 방법을 나타낸 도면이다. 칠판(4)은 면적이 넓기 때문에 여러 장의 단위 패턴 시트(10a~10d)를 부착한다. 이때 동일한 형태의 단위 패턴 시트를 사용하면 칠판(4)의 서로 다른 위치에 표시된 동일한 형태의 단위 패턴들이 동일한 절대 좌표를 가진 것으로 인식된다. 따라서 중심 코드의 형태가 다른 복수의 단위 패턴들이 배열된 단위 패턴 시트(10a~10d)들이 사용된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 좌측 상단의 단위 패턴 시트(10a)는 중심 코드가 우측 반원이며, 우측 상단의 단위 패턴 시트(10b)는 중심 코드가 별 모양이며, 좌측 하단의 단위 패턴 시트(10c)는 중심 코드가 삼각형이며, 우측 하단의 단위 패턴 시트(10d)는 중심 코드가 좌측 반원이다. 이렇게 중심 코드가 다른 단위 패턴 시트들(10a~10d)을 부착한 후 각각의 단위 패턴 시트들(10a~10d)의 위치를 전자펜과 유선 또는 무선으로 연결된 컴퓨터(1)나 스마트폰 등에 설치된 프로그램이나 어플리케이션을 통해서 입력함으로써, 칠판(4)의 전체 면적을 터치 패널과 같이 사용할 수 있다. 즉, 여러 장의 단위 패턴 시트(10a~10d)를 일반 칠판(4)에 부착하는 것만으로 일반 칠판(4)을 전자 칠판으로 사용할 수 있게 된다.

칠판 대신에 대형 LCD 패널을 사용할 수도 있으며, 복수의 LCD 패널이 연결된 대형 디스플레이를 사용할 수도 있다. 복수의 LCD 패널은 다중 제어기에 의해서 제어되어 하나의 큰 바탕화면을 이룰 수 있다.

이상에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

예를 들어, 제어기가 전자펜 내부에 설치되는 것으로 설명하였으나, 제어기는 컴퓨터나 휴대용 단말기 등의 제어기를 사용할 수도 있다.

예를 들어, 펜 팁이 스위치로서 작용하는 것으로 설명하였으나, 별도의 스위치를 설치할 수도 있음은 자명하다.

10: 좌표 패턴 시트 11: 단위 패턴
12: 중심 마크 13: 축방향 마크
20: 전자펜 22: 펜 팁
23: 카메라 24: 제어기
25: 통신모듈 26: 압력센서

Claims

절대 좌표 정보를 나타내는 복수의 단위 패턴들이 배열된 좌표 패턴 시트와,
상기 좌표 패턴 시트 위를 이동하는 펜 팁과, 상기 단위 패턴 중 적어도 하나와 상기 펜 팁을 동시에 인식할 수 있는 시야 범위를 가지는 카메라를 포함하는 전자펜과,
상기 카메라가 인식한 상기 단위 패턴의 절대 좌표 정보를 획득하고, 상기 카메라가 인식한 상기 펜 팁의 위치와 상기 단위 패턴의 위치를 통해서 상기 단위 패턴의 절대 좌표를 기준으로 한 상기 펜 팁의 상대 좌표를 계산한 후, 상기 펜 팁의 상대 좌표와 상기 단위 패턴의 절대 좌표를 합산하여 상기 펜 팁의 절대 좌표를 계산하는 제어기를 포함하는 전자펜을 이용한 입력 시스템.
제1항에 있어서,
상기 단위 패턴은 상기 펜 팁과의 상대 좌표 계산시에 기준이 되는 중심 마크와 상기 중심 마크의 XY절대 좌표와 XY축 방향 정보를 나타내도록 소정의 알고리즘에 의해서 중심 마크를 기준으로 X축 방향과 Y축 방향으로 배열된 축방향 마크를 포함하는 전자펜을 이용한 입력 시스템.
제1항에 있어서,
상기 단위 패턴은 XY절대 좌표와 XY축 방향 정보를 나타내도록 소정의 알고리즘에 의해서 배열된 축방향 마크를 포함하며,
상기 제어기는 상기 카메라가 인식한 상기 단위 패턴의 이미지 프로세싱을 통해서 상기 단위 패턴의 중심을 계산하고, 그 중심을 기준으로 상기 펜 팁의 상대 좌표를 계산하는 전자펜을 이용한 입력 시스템.
제1항에 있어서,
상기 좌표 패턴 시트는 복수의 단위 좌표 패턴 시트를 포함하며,
각각의 단위 좌표 패턴 시트는 상기 펜 팁과의 상대 좌표 계산시에 기준이 되는 중심 마크와 상기 중심 마크의 XY절대 좌표와 XY축 방향 정보를 나타내도록 소정의 알고리즘에 의해서 중심 마크를 기준으로 X축 방향과 Y축 방향으로 배열된 축방향 마크를 포함하는 복수의 단위 패턴들이 배열되어 있으며,
각각의 단위 좌표 패턴 시트의 중심 마크는 나머지 단위 좌표 패턴 시트들의 중심 마트와 서로 형태가 다른 전자펜을 이용한 입력 시스템.
제1항에 있어서,
상기 좌표 패턴 시트는 복수의 단위 패턴들이 형성된 투명 필름인 전자펜을 이용한 입력 시스템.
제1항에 있어서,
상기 좌표 패턴 시트는 터치 패널의 투명 전극 패턴이 인쇄된 필름이며, 상기 좌표 패턴 시트에는 투명 전극 패턴과 복수의 단위 패턴들이 함께 형성된 전자펜을 이용한 입력 시스템.
제1항에 있어서,
상기 펜 팁과 연결되어, 상기 펜 팁에 가해지는 압력을 측정할 수 있는 압력센서를 더 포함하며,
상기 제어기는 상기 압력센서에 압력이 인가되면, 상기 카메라를 작동시키는 전자펜을 이용한 입력 시스템.
제1항에 있어서,
상기 카메라는 상기 단위 패턴 중 적어도 두 개 이상을 동시에 인식할 수 있는 시야 범위를 가지며,
상기 제어기가 상기 카메라로 획득한 상기 단위 패턴들의 이미지 중에서 선택된 하나의 단위 패턴의 절대 좌표 정보 획득에 실패하면, 상기 제어기는 경보 신호를 발생시키고, 다른 단위 패턴의 절대 좌표 정보를 획득하는 전자펜을 이용한 입력 시스템.
제1항에 있어서,
상기 카메라는 상기 단위 패턴 중 적어도 두 개 이상을 동시에 인식할 수 있는 시야 범위를 가지며,
상기 제어기는 상기 카메라로 획득한 상기 단위 패턴들의 이미지 중에서 적어도 두 개의 단위 패턴의 절대 좌표 정보를 획득하고, 상기 두 개의 단위 패턴의 절대 좌표 정보로부터 상기 두 개의 단위 패턴의 XY축 방향 정보를 획득하는 전자펜을 이용한 입력 시스템.