KR200315179Y1 - 휴대기기에서 초음파를 이용한 무선 입력 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 휴대기기에서 쉽게 사용이 가능한 휴대기기용 마우스 및 입력 장치에 관한 고안으로서 초음파를 이용한 위치정보를 이용하고자 한다.

초음파를 이용한 위치정보 입력시스템은 볼펜형의 초음파신호 송신부에서 송신되는 초음파신호를 이용하여 수신부에서 송신부의 위치를 추적 하는 것으로 초음파를 송신하는 센서는 볼펜에 구비하고, 송신되는 초음파신호를 수신하는 수신 센서는 휴대기기에 내장하거나 외장하여 송신부의 움직임을 추적하게 한다. 이러한 구성을 활용하면 휴대기기에서도 쉽게 마우스, 디지타이저, 필기정보의 입력 및 그림으로 된 메시지의 작성과 전송이 가능한 시스템의 구현이 가능하고, 이를 활용하여 그림으로 된 단문 메시지의 작성과 전송 및 컴퓨터의 마우스로 가능했던 게임 및 콘텐츠가 휴대기기에서도 쉽게 가능하게 된다.

따라서 본 고안의 목적은 두개 이상의 초음파 수신센서와 한개 이상의 초음파 송신센서 및 송신부와 수신부간의 타이밍 동기 정보를 제공하는 타이밍신호를 이용하여 휴대기기에 적합한 입력기기 시스템 구성을 제공하고자 하는데 있다.

Description

휴대기기에서 초음파를 이용한 무선 입력 장치{Wireless input apparatus using the ultrasound at mobile device}

종래에는 볼펜형의 전자펜 종단에 카메라를 장착하고, 여기에서 종이에 입력되는 사용자의 필기정보를 인식하여 그림으로 된 메시지를 작성하도록 하는 기기가 최근 등장하였다. 그러나 이러한 이미지인식과 합성을 이용한 입력기기에서는 이미지의 합성을 위하여 미리 정하여진 일정한 점들로 구성된 특수용지를 사용하여야만 하는 단점이 있었다. 또한 고전력의 이미지 신호처리를 이용하여야 하고, 고용량의 이미지 데이터는 특수종이를 휴대하여야만 하는 외에도, 휴대기기와의 통신수단에 많은 제약을 가지고 있었다.

광 마우스를 볼펜형으로 구성하는 휴대기기용 볼펜형 마우스도 일부 상용화 되었으나, 이는 볼펜의 상대적인 좌표정보를 취급함으로서 디지타이저나 테블렛과 같은 절대적인 좌표개념을 사용하는 입력기기의 기능은 활용이 어렵게 되었다.

본 고안에 따른 초음파를 이용한 전자펜은 종래의 광 마우스를 볼펜형으로 구성하여 구현한 상대좌표개념과 관련된 응용분야 뿐만 아니라, 종래의 기술과는 달리 디지타이저나 테블렛과 같은 절대좌표개념에서 출발하는 다양한 응용분야에 활용될 수 있을 뿐만 아니라 가격이 저렴하고 일반평면위에서 사용하므로 휴대성이 탁월하게 구성된다. 따라서 휴대기기에서도 컴퓨터와 동등한 기능과 활용도가 가능하게 하는 입력기기를 활용할 수 있게 하여 숫자 버튼이라는 입력의 한계로부터 발생하는 여러 가지 휴대기기용 콘텐츠의 제약에서도 벗어나 다양한 응용분야의 활용이 가능하게 한다.

따라서 본 고안은 휴대기기에서 초음파를 이용하는 입력수단을 제공하고, 마우스, 디지타이저, 필기정보 입력 및 그림으로 된 메시지의 전송 등 다양한 분야의 응용이 가능하도록 효과적인 구성을 제공 한다.

도 1은 본 고안에 따른 시스템 구성 도면.

도 2는 위치정보를 추출하기 위한 개념 도면.

도 3은 수신부에서 수신되는 신호의 타이밍 도면.

도 4는 본 고안에 따른 수신부의 구성 블록 도면.

도 5는 본 고안에 따른 송신부의 구성 블록 도면.

도 6은 본 고안에 따른 그림으로 된 메일에의 응용 예.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>

100 : 수신부 200 : 송신부

300 : 초음파신호 수신센서부400 : 동기신호 수신부

500 : 휴대기기·110 : 저잡음 증폭블록

120 : 동기신호 생성블록130 : 인터페이스 블록

140 : 디지털신호처리블록210 : 고전압 증폭블록

220 : 전원공급 블록230 : 제어 블록

600 : 초음파발생센서와 동기신호발생부

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징은, 초음파와 동기신호를 발생하기 위한 송신부; 상기 송신부에서 송신된 초음파신호와 동기신호를 수신하기 위한 수신부; 상기 수신부에 위치하여 초음파신호를 수신하는 초음파수신센서수단; 상기 수신부에 위치하여 동기신호를 수신하는 동기신호수신수단; 상기 수신부에 위치하여 상기 송신부와 상기 수신부의 신호처리 시간을 동기화시키는 동기신호생성수단; 상기 동기신호생성수단에서 출력되는 동기신호로부터 송신부와 두개 이상의 초음파 센서간의 이격거리를 계산하는 이격거리계산수단, 상기 이격거리계산수단에서 출력되는 두개 이상의 이격거리정보로부터 좌표정보를 계산하기 위한 좌표정보계산수단을 포함함을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 송신부는 초음파를 발생하는 소자와 적외선이나 RF신호와 같이 공기 중에서 전달속도가 빠른 동기신호를 송신하는 소자를 포함함을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 수신부는 상기 송신부에서 발생되는 초음파신호를 수신하는 두개 이상의 초음파수신 센서와 동기신호를 수신하는 한개 이상의 동기신호수신수단을 포함함을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 초음파수신센서수단은 수신되는 초음파신호를 전기신호로 변환하는 압전소자로 구성됨을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 동기신호수신수단은 상기 송신부에서 송신되는 적외선 신호나 RF신호와 같이 공기중에서의 전달속도가 빠른 신호를 수신하여 전기신호로 변환하는 소자로 구성됨을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 동기신호생성수단은 상기 동기신호수신수단에서 출력되는 전기신호를 증폭하고 디지털신호로 변환함을 특징으로 한다.

바람직하게, 이격거리계산수단은 상기 동기신호생성수단에서 출력되는 디지털신호로부터 상기 두개 이상의 초음파수신센서수단에서 출력되는 출력신호까지의 시간을 계산함을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 좌표정보계산수단은 상기 이격거리계산수단에서 출력되는 두개 이상의 이격거리정보로부터 상기 송신부의 절대적인 좌표정보를 계산함을 특징으로 한다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시 예에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일부호로 표시되었음에 유의하여야 한다.

도 1은 본 고안에 따른 초음파를 이용한 휴대기기의 입력장치의 시스템 구성 예이다. 수신부(100)를 휴대기기(500)에 삽입하는 외장형의 일 예로서, 송신부(200)의 움직임 정보는 수신부(100)에서 추적되어 휴대기기(500)에 전송되는 구조로 이루어져 있다. 수신부(100)에서 송신부(200)의 움직임을 추적하는 원리에 대해서는 도 2와 도 3에 나타내었다. 도 2에서와 같이 두개 이상의 초음파센서(300)와 한개 이상의 동기신호수신부(400)를 구비하는 수신부(100)에서는 송신부(200)에서 전달되어오는 초음파신호와 동기신호의 전달시간을 측정하여 송신부(200)의 위치를 계산하게 된다. 도 2에서 동기신호로는 적외선 신호를 사용한 예를 나타내었으며, 동기신호로는 공기중에서의 이동속도가 빠른 적외선 신호나 RF신호 및 유선을 이용하고 이로부터 초음파신호의 공기중에서의 이동시간을 측정하면 송신부(200)의 위치정보가 계산되게 된다. 각각의 초음파 수신센서(300)에서부터의 송신부까지의 이격거리를 a,b라고 할때, 미리 정하여진 초음파 수신센서(300)의 이격거리 c를 알고 있으면 절대적인 송신부(200)의 좌표정보가 계산되어 질수 있다. 도 3은 공기중에서의 이동속도가 다른 적외선 동기신호와 초음파신호의 도달 시간을 나타내는 파형이다. 초음파 수신센서에서 수신되는 신호는 그 이격거리에 따라 도달되는 시간이 차이가 나게 되고 이로부터 음파의 공기중에서의 전달속도로부터 이격거리를 계산할수 있게 된다. 도 4는 수신부의 블록 도면이다. 초음파수신센서에서 수신되는 초음파신호는 저잡음증폭블록(110)에서 그 크기가 증폭된다. 동기신호수신부에서 수신된 동기신호는 동기신호생성블록(120)에서 디지털 동기신호가 만들어진다. 디지털신호처리블록(140)에서는 도 3에서 표기된 수신신호로부터 이격거리를 계산하고 좌표정보를 계산하여 외부기기에 전달하는 역할을 수행한다. 도 5는 송신부(200)의 구성 블록도면이다. 제어블록(230)에서 초음파 및 동기신호생성부를 포함하는 센서블록(600)에서 필요한 타이밍신호를 생성한다. 생성된 타이밍신호로부터 각각의 센서를 구동할 수 있는 전압으로 증폭하는 기능은 고전압증폭블록(210)에 의해 수행된다. 송신부에서 필요한 전원은 배터리(220)에서 공급받도록 구성되어진다. 도 6은 본 고안을 그림으로 된 메시징 서비스에 응용 하였을 때의 일 실시 예이다.

본 고안에 따르면, 두 개 이상의 초음파 수신센서와 한 개 이상의 동기신호 수신부를 포함하는 초음파를 이용한 휴대기기용 입력 장치에 있어서 절대적인 송신부의 위치정보가 실시간으로 추적되고 계산되는 구성을 구현하여 휴대기기에서도 컴퓨터의 마우스와 동일한 기능뿐만 아니라 디지타이저와 동일한 기능 및 활용이 가능하게 한다. 본 고안의 시스템을 이용하면 사용자는 휴대폰과 같은 휴대기기에서도 숫자버튼으로 가능하였던 게임뿐만 아니라 마우스로도 가능한 게임을 즐길 수 있고, 그림으로 된 전자메일 및 메시지의 작성과 입력이 가능하게 되며, 문자인식기능과 결합하면 단문메시지를 단순하게 필기함으로서 가능하게 된다. 휴대기기의 개인정보 및 데이터도 숫자버튼이 아니라 일반 볼펜형의 본 고안을 이용하여 입력과 관리가 가능하게 된다.

Claims (2)

1. 송신부와 수신부를 가지는 초음파센서를 이용한 입력 장치에 있어서,

   상기 송신부에 위치하여 초음파신호를 발생하는 초음파센서수단;

   상기 송신부에 위치하여 상기 수신부까지의 전달속도가 빠른 동기신호를 발생하는 동기신호발생수단;

   상기 송신부에 위치하여 상기 초음파센서수단을 구동하기 위한 구동신호와 상기 동기신호발생수단을 구동하기 위한 동기신호를 생성하는 제어수단;

   상기 송신부에 위치하여 상기 초음파센서수단을 구동하기 위한 높은 전압을 발생하는 전압증폭수단;

   상기 수신부에 위치하여 상기 송신부에서 송신된 초음파 신호를 수신하는 초음파수신센서수단

   상기 수신부에 위치하여 상기 송신부에서 송신된 동기신호를 수신하는 동기신호수신수단;

   상기 수신부에 위치하여 상기 초음파수신센서수단에서 출력되는 초음파신호를 증폭하는 저잡음증폭수단;

   상기 수신부에 위치하여 상기 동기신호수신수단에서 출력되는 신호로부터 동기신호를 생성하는 동기신호생성수단;

   상기 수신부에 위치하여 상기 송신부로부터 상기 초음파수신센서수단까지의 이격거리를 계산하는 이격거리계산수단;

   상기 수신부에 위치하여 상기 이격거리 계산수단에서 계산된 이격거리정보로부터 상기 송신부의 절대좌표를 계산하는 좌표계산수단을 포함함을 특징으로 하는 초음파를 이용한 입력장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 이격거리계산수단은 상기 저잡음증폭수단에서 얻어진 신호로부터 상기 동기신호생성수단에서 출력되는 신호까지의 시간을 카운팅하여 계산됨을 특징으로 하는 초음파를 이용한 입력장치.