KR20050062894A - 초음파 센서를 이용한 공간 포인팅 장치 및 그 방법 - Google Patents

초음파 센서를 이용한 공간 포인팅 장치 및 그 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20050062894A
KR20050062894A KR1020030093890A KR20030093890A KR20050062894A KR 20050062894 A KR20050062894 A KR 20050062894A KR 1020030093890 A KR1020030093890 A KR 1020030093890A KR 20030093890 A KR20030093890 A KR 20030093890A KR 20050062894 A KR20050062894 A KR 20050062894A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ultrasonic
signal
present
calculating
sensor
Prior art date
Application number
KR1020030093890A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100632184B1 (ko
Inventor
정현태
신형철
조일연
김배선
한동원
Original Assignee
한국전자통신연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전자통신연구원 filed Critical 한국전자통신연구원
Priority to KR1020030093890A priority Critical patent/KR100632184B1/ko
Publication of KR20050062894A publication Critical patent/KR20050062894A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100632184B1 publication Critical patent/KR100632184B1/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0354—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0354—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
    • G06F3/03543—Mice or pucks
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/038—Control and interface arrangements therefor, e.g. drivers or device-embedded control circuitry
    • G06F3/0383—Signal control means within the pointing device
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/043—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using propagating acoustic waves

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Position Input By Displaying (AREA)

Abstract

본 발명은 컴퓨터의 입력 장치인 마우스, 터치 패널을 초음파 센서를 이용하여 구현하는 공간 포인팅 장치에 관한 것이다. 본 발명은 초음파를 일정한 시간 간격으로 송신하고 버튼 입력을 받는 초음파 송신부와 이차원적으로 배열된 3개 이상의 초음파 수신부, 수신된 초음파로부터 화면 좌표를 계산하여 표시하고, 버튼의 눌림 여부를 판단하는 컴퓨터 시스템으로 구성됨을 특징으로 한다. 또한, 본 발명은 초음파 수신부로부터 초음파 송신부의 공간 좌표를 계산하지 않고, 초음파 송신부에서 보낸 신호가 이차원으로 배열된 각 초음파 센서로 도달된 시간차만을 이용하여 화면 좌표를 연산하는 방법을 제공한다. 시간차만을 이용하므로 공간상의 좌표를 계산할 필요가 없고, 센서의 간격을 정밀하게 설치하지 않아도 되기 때문에 설치 및 응용이 매우 손쉽다. 본 발명은 부가적인 송신 수단 없이 하나의 초음파 송신부만을 이용하여 마우스 버튼의 눌림을 전달할 수 있는 방법을 제공한다.

Description

초음파 센서를 이용한 공간 포인팅 장치 및 그 방법{3-DIMENSIONAL POINTING DEVICE USING ULTRASONIC WAVE SENSOR AND POINTING METHOD THEREOF}
본 발명은 초음파 센서를 이용한 포인팅 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초음파 송신부에서 초음파를 발생시키고, 초음파 수신 부에서 신호를 받아 이로부터 버튼의 눌림과 화면에 표시될 포인터의 위치를 계산하는 장치 및 방법에 대한 것이다.
현재 대부분의 포인팅 장치는 이차원적인 평면에서 움직여 포인터의 위치를 입력하는 장치들이다. 마우스는 볼 마우스 및 광 마우스가 있으며 이들은 모두 이차원의 면 위에서만 사용할 수 있다. 휴대형 기기에 많이 적용되어 있는 터치 스크린은 역시 제한된 공간에서만 입력이 가능하며, 터치 펜과 같은 별도의 입력 장치가 있어야 한다. 터치 펜이 없을 경우에는 정밀한 입력이 어려워진다.
마우스 외에 각도 센서 및 가속 센서를 이용한 포인팅 장치가 많이 개발되고 있으나 이는 직관적인 입력이 어려워 사용자에게 일정 시간의 학습 시간을 요구하고 있다.
종래의 초음파 포인팅 장치들은 수신 센서로부터 공간상의 거리를 측정하여 공간 좌표를 계산하고 이로부터 화면상의 좌표로 환산하는 과정을 거친다. 공간상의 거리를 측정하기 위해 센서들의 위치는 정확히 설치되어야 하며, 송신으로부터 수신되기까지의 시간을 알아야 하기 때문에 광센서 등의 부가적인 동기화 수단을 갖추어야만 한다. 거리를 측정하는 방법을 사용하기 때문에 대부분의 응용 분야는 PC, 디지털 TV와 같은 고정 시스템에 국한되고 있다.
공간 포인팅 장치가 필요한 분야는 휴대형 단말기나 착용형 컴퓨터, 그리고 디지털 TV 또는 셋탑 박스와 같이 점점 그 응용 분야가 넓어지고 있다. 그러나 기존의 초음파를 이용한 공간 포인팅 장치는 수신부로부터 공간상의 거리를 측정하여 공간상의 좌표를 계산하고, 이를 화면 좌표로 계산하기 때문에 장치의 설치에 정밀성을 요하게 되어 응용 분야가 제한되고, 많은 연산이 필요하기 때문에 더 높은 사양의 시스템을 요구하고 있다.
본 발명은 상기 설명한 종래의 기술적 과제를 해결하기 위한 것으로서, 공간상의 제약 사항이 없으며, 센서 설치시 오차에 덜 민감하여 다양한 응용 분야에 적용 가능하며, 직관적인 입력 방법을 제공함으로써 별도의 학습 시간 없이 자유롭게 입력할 수 있는 공간 포인팅 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 동기화에 필요한 부가적인 신호 전달 수단 없이 초음파 신호만으로 포인터의 화면 좌표를 계산하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 포인터 버튼 입력을 부가적인 신호 전달 수단 없이 초음파 신호만으로 전달하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 목적은 주기적인 초음파 신호를 보내고, 버튼 입력을 갖는 초음파 송신부, 초음파 신호를 받는 센서와 이로부터 버튼 입력과 화면의 포인터 좌표 값을 계산하는 초음파 수신부에 의해서 달성된다.
본 발명에서의 초음파 송신부는 자체 전원을 가진 독립된 시스템이며, 손에 들거나 착용할 수 있도록 구성될 수 있다. 초음파 송신부의 마이크로콘트롤러는 주기적인 초음파 송신 신호를 보내도록 하며, 버튼의 눌림 여부에 따라 초음파 신호의 ON 비율을 조정하여 송신하게 된다.
본 발명에서 초음파 수신부는 이차원적으로 배열된 초음파 센서로부터 신호를 받아 도착 시간차로부터 포인터의 화면 좌표값을 계산하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 초음파 송신 모듈의 개요도이다.
상기 도 1을 참조하면, 초음파 송신 모듈(100)은 버튼(103)의 눌림 여부를 판단하고, 주기적인 신호를 발생해 주는 마이크로콘트롤러(101), 주기적인 신호를 초음파 신호로 전송하는 초음파 송신 회로(102)로 구성된다. 초음파 송신 모듈은 독립적인 전원을 가진 시스템으로 실제적인 포인팅 장치의 역할을 하게 된다.
도 2는 상기 도 1의 초음파 송신 모듈에서 전송된 초음파 신호를 수신하여 이로부터 화면 포인터를 위치를 환산하여 표시하는 초음파 수신 모듈에 대한 개요도이다.
도 2를 참조하면, 초음파 수신 모듈(200)은 세 개의 초음파 센서(201, 202, 203)로부터 신호를 수신 받아 수신된 시간차를 이용해 화면상의 포인터 위치를 계산 및 표시하고, 버튼의 눌림 여부에 따라 정해진 동작을 취하는 마이크로콘트롤러(211)와 디스플레이 장치로 구성된다. 초음파 센서는 X축과 Y축으로 설치되며, 도 1의 초음파 송신 모듈은 설치된 초음파 센서의 X, Y 면에 대해 움직이거나 멀어지는 방향으로 움직여 입력 작업을 행할 수 있다. X 축 또는 Y 축 상의 센서의 거리에 따라 신호 주기 T가 결정될 수 있으나, 센서간의 거리가 크게 변하지 않는다면 오차를 가지고도 원하는 목적을 이룰 수 있다.
도 3은 도 1의 초음파 송신부에서 버튼이 눌리지 않았을 때(a)와 버튼이 눌렸을 때(b)의 신호 타이밍도이다. 도 2의 초음파 수신부에서 마이크로콘트롤러(211)에 입력되는 파형도 이와 같은 형태이다. 초음파 수신부에서는 수신된 신호의 ON 비율에 따라 버튼이 눌림 여부를 판단하게 된다. 송신되는 초음파 신호만으로 신호 동기화를 이루기 위해 각 신호는 0.5T 안에 도달되도록 센서(201, 202, 203)를 설치하도록 한다.
도 4는 도 1의 초음파 송신 모듈의 동작을 상세하게 설명한 흐름도이다. 신호 주기 T(401)를 적절히 선정하고, 버튼의 눌림 여부를 입력 받아(402) 각각에 대한 신호 ON 비율을 설정하여(402, 404) 초음파를 송신한다(405).
도 5는 도 2의 초음파 수신 모듈에서 센서를 통해 마이크로콘트롤러(211)에 입력되는 신호의 타이밍도이다. 각 센서로 입력되는 신호는 T의 주기를 가지며 그 이외의 신호는 무시하도록 한다.
도 6은 도 5의 신호로부터 화면상의 포인터 좌표를 계산하는 상세 흐름도이다. 초음파 신호가 수신되었으면(601), 이 신호가 올바른 신호인지를 판별한다(602). 아래의 수학식 1에 의해 표현되는 주기 T안에 들어온 신호들은 무시하도록 한다(603).
또한, 세 개의 센서에서 들어온 신호는 서로 0.5T에 들어오는지 확인한다(604). 이는 별도의 신호 없이 동기를 맞추기 위해 필요하다.
처음 신호로부터 주기 T안에 세 개의 신호가 모두 도달하지 않으면 모든 데이터를 무시한다(605).
X축 방향 신호의 시간차는 tx와, Y축 방향 신호의 시간차는 ty라 할 때 tx, ty를 계산하고(606), 이로부터 화면상의 포인터 위치를 계산한다(607). 마지막으로 계산 결과가 적절한지 판단한 후(608) 화면에 포인터를 표시한다(609).
상기 본 발명의 실시예에 따른 초음파 센서를 이용한 공간 포인팅 방법은 컴퓨터 프로그램으로 제작되어서 하드디스크, 플로피 디스크, 광자기 디스크, 씨디 롬, 롬, 램 등의 기록매체에 저장될 수 있다.
상기 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 초음파 포인팅 장치는 동기화를 위한 별도의 신호 수단을 갖추지 않으며, 또한 버튼 입력을 전달하는 별도의 수단도 갖지 않아 더욱 간단한 구성의 시스템으로도 목적하는 바를 이루어낼 수 있다. 또한 정밀한 센서의 설치를 요구하지 않으므로 적용 분야가 더욱 넓고, 특히 착용형 컴퓨터와 같은 휴대형 단말의 포인팅 장치에 적용이 용이하다.
디스플레이 장치와 수신 센서가 평행면상에 설치되면 직관적인 입력이 가능하므로 사용에 따른 학습 시간이 줄어 들게 된다.
이상으로 설명한 것은 본 발명에 따른 초음파 센서를 이용한 공간 포인팅 장치 및 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 미친다고 할 것이다.
도 1은 본 발명에서 사용하는 초음파 송신부의 구성도.
도 2는 본 발명에서 사용하는 초음파 수신부의 구성도.
도 3은 초음파 송신부에서 버튼이 눌렸을 때와 버튼이 눌리지 않았을 때의 신호도.
도 4는 본 발명에서 사용하는 초음파 송신부의 알고리즘을 설명하기 위한 상세 흐름도.
도 5는 초음파 수신부에 전달되는 신호를 설명하는 타이밍도.
도 6은 수신된 초음파 신호로부터 화면 좌표를 환산하는 알고리즘을 설명하기 위한 상세 흐름도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 초음파 송신 모듈 101 : 마이크로콘트롤러
102 : 초음파 송신 회로 112 : 버튼
200 : 초음파 수신 모듈 201, 202, 203 : 초음파 센서
210 : 초음파 수신 시스템 211 : 마이크로콘트롤러
212 : 디스플레이 장치

Claims (2)

  1. 주기적인 초음파 송신 신호를 전송하며, 버튼의 눌림 여부에 따라 초음파 신호의 온(ON) 비율을 조정하여 송신하는 초음파 송신부; 및
    이차원적으로 배열된 초음파 센서로부터 신호를 수신하여 도착 시간차로부터 포인터의 화면 좌표값을 계산하는 초음파 수신부를 포함하는 것을 특징으로 하는
    초음파 센서를 이용한 공간 포인팅 장치.
  2. (a) 신호 주기를 적절히 선정하고, 버튼의 눌림 여부를 입력받아 각각에 대한 온(ON) 비율을 설정하여 초음파를 송신하는 단계;
    (b) 초음파 신호를 수신하여 올바른 신호인지를 판단하고, 상기 초음파 신호가 소정의 주기 안에 들어오는지를 확인하는 단계; 및
    (c) 초음파 센서의 수에 해당하는 신호가 모두 도달한 경우에만 X축 방향 신호와 Y축 방향 신호의 시간차를 각각 계산하고, 이로부터 화면상의 포인터 위치를 계산하여 화면 상에 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    초음파 센서를 이용한 공간 포인팅 방법.
KR1020030093890A 2003-12-19 2003-12-19 초음파 센서를 이용한 공간 포인팅 장치 및 그 방법 KR100632184B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030093890A KR100632184B1 (ko) 2003-12-19 2003-12-19 초음파 센서를 이용한 공간 포인팅 장치 및 그 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030093890A KR100632184B1 (ko) 2003-12-19 2003-12-19 초음파 센서를 이용한 공간 포인팅 장치 및 그 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050062894A true KR20050062894A (ko) 2005-06-28
KR100632184B1 KR100632184B1 (ko) 2006-10-11

Family

ID=37254800

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020030093890A KR100632184B1 (ko) 2003-12-19 2003-12-19 초음파 센서를 이용한 공간 포인팅 장치 및 그 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100632184B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100813998B1 (ko) * 2006-10-17 2008-03-14 (주)펜앤프리 3차원 위치 추적 방법 및 장치
KR101007027B1 (ko) * 2008-11-12 2011-01-12 (주)펜앤프리 반사 초음파 신호를 이용한 입력 장치 및 방법

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6198470B1 (en) 1998-12-28 2001-03-06 Uri Agam Computer input device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100813998B1 (ko) * 2006-10-17 2008-03-14 (주)펜앤프리 3차원 위치 추적 방법 및 장치
KR101007027B1 (ko) * 2008-11-12 2011-01-12 (주)펜앤프리 반사 초음파 신호를 이용한 입력 장치 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR100632184B1 (ko) 2006-10-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3772137B2 (ja) ポインティング装置
US5144594A (en) Acoustic mouse system
US7075524B2 (en) Coordinate input apparatus, control method thereof, and program
US7333087B2 (en) Method of adjusting pointing position during click operation and 3D input device using the same
US6184873B1 (en) Pen positioning system
US20170102771A1 (en) Wearable ultrasonic haptic feedback system
US20040169644A1 (en) Wireless display systems and stylii
US9436297B2 (en) Method for remote-controlling target apparatus using mobile communication terminal and remote control system thereof
US20150177856A1 (en) Digital pen system and pen based input method
WO2019019606A1 (zh) 超声波触控装置及方法、显示装置
US20050073497A1 (en) Remote control device capable of sensing motion
CN103593093A (zh) 一种触控显示装置及其实现方法
EP0602913B1 (en) Method of use of multiple input styli in a system of multiple computers
US9285901B2 (en) Electronic device for recognizing asynchronous digital pen and recognizing method thereof
KR20050062894A (ko) 초음파 센서를 이용한 공간 포인팅 장치 및 그 방법
KR100819026B1 (ko) 화면 상의 커서 제어 장치 및 방법
KR100699670B1 (ko) 원격 입력장치를 이용하는 디스플레이 시스템
KR20180025736A (ko) 팔굽혀 펴기 측정기
KR20100062101A (ko) 동작 인식을 이용한 리모트 컨트롤러
KR101220172B1 (ko) 초음파를 이용한 리모컨의 포인팅 지점 검출 방법
JP2625160B2 (ja) 入力指示装置
JPH086703A (ja) 遠隔入力装置
KR100468064B1 (ko) 초음파 센서를 이용한 포인팅 장치
KR200305086Y1 (ko) 필기 정보입력 시스템에서 사용자 인터페이스 수단
KR20070028148A (ko) 컴퓨터 및 컴퓨터시스템

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee