KR20080113832A - 액정표시장치상의 특정 패턴을 촬영하는 카메라를 내장하여위치를 판독하는 전자펜과 이를 이용한 전자칠판 - Google Patents

액정표시장치상의 특정 패턴을 촬영하는 카메라를 내장하여위치를 판독하는 전자펜과 이를 이용한 전자칠판 Download PDF

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Abstract

1. 발명이 속한 기술분야
본 발명은, 디지털 카메라를 내장하여 액정표시장치에 미리 표시해 둔 특정 패턴을 읽어내어 화면상의 위치를 판독하는 전자펜과 이를 이용한 전자칠판 및 그 구현방법에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은 액정모니터상에 별도의 장치를 부가하지 않고 액정모니터 화면상에 미리 표시해 둔 위치정보가 담긴 패턴정보를 본 발명에 따른 전자펜의 말단에 내장한 카메라로 촬영하고 이를 판독하여 전자펜의 위치를 얻어내고 이를 이용한 전자칠판 시스템을 제공하는데 그 목적이 있음.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은 액정표시장치상의 특정 패턴을 촬영하는 카메라를 내장하여 위치를 판독하는 전자펜과 이를 이용한 전자칠판은 기본적인 강의 내용을 표시하는 액정표시창과 그림이나 문서등의 강의 자료를 구동하여 액정표시창으로 출력하도록 하는 프로그램이 운영되는 컴퓨터와, 컴퓨터에 장착된 비디오카드로부터 출력되는 VGA나 DVI등 형식의 영상정보 신호를 액정표시창에 인가할 수 있는 적절한 신호 형식으로 변환하는 액정모니터컨트롤러와, 위치정보를 무선 또는 유선으로 전송하는 전자펜와, 전자펜으로 부터의 위치정보 신호를 컴퓨터가 인식할 수 있는 형태의 신호로 변환하는 전자펜정보수신부으로 구성되어 지는 것을 특징으로 함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은, 그림이나 문서등 강의자료가 나타나는 화면상에 직접 강의내용을 기록할 수 있어 강의 효과를 극대화 할 수 있고,
화면크기에 따른 사용상의 제한이 없이 다양한 화면크기의 전자칠판을 구성하는 등에 이용됨.
전자펜, 전자칠판

Description

액정표시장치상의 특정 패턴을 촬영하는 카메라를 내장하여 위치를 판독하는 전자펜과 이를 이용한 전자칠판 {The electric pen for reading locations having the camera which is taken specific patten images on a liquid crystal display and the electric blackboard using the electric pen}
도 1은 본 발명에 따른 디지털 카메라를 내장하여 액정표시장치에 미리 표시해둔 특정 패턴을 읽어내어 화면상의 위치를 판독하는 전자펜과 이를 이용한 전자칠판 장치의 블록 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 전자칠판에 포함되는 액정모니터 컨트롤러부의 블록 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 전자펜의 블록 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 전자칠판에 포함되는 전자펜 정보수신부의 블록구성도.
도 5는 본 발명에 따른 디지털 카메라를 내장하여 액정표시장치에 위치 정보를 표시하는 실시 예를 설명하는 첫 번째 참고도.
도 6은 본 발명에 따른 디지털 카메라를 내장하여 액정표시장치에 위치 정보를 표시하는 실시 예를 설명하는 두 번째 참고도.
도 7은 본 발명에 따른 디지털 카메라를 내장하여 액정표시장치에 위치 정보를 표시하는 실시 예를 설명하는 세 번째 참고도이다.
<주요부호의 설명>
100 : 액정표시창, 101 : 컴퓨터, 102 : 액정모니터컨트롤러,
103 : 전자펜정보수신부, 104 : 전자펜.
201 : 1024*768의크기를 갖는 화면의 예,
202 : 4*4로 분할된 단위셀
301 : 8단계의 색상코드표, 302 : 단위셀에 부여된 코드,
303 : 동기패턴이 부여된 단위셀,
400 : 패턴정보와 동기패턴의 배열, 401a : 촬영영역a , 401b : 촬영영역b
본 발명은, 디지털 카메라를 내장하여 액정표시장치에 미리 표시해 둔 특정 패턴을 읽어내어 화면상의 위치를 판독하는 전자펜과 이를 이용한 전자칠판 및 그 구현방법에 관한 것이다.
최근에는, 다양한 디지털 기기의 개발 및 보급에 따라, 학교, 학원 또는 각종 교육현장에서 강의 되고 있는 내용을 비디오 카메라를 이용하여 동영상으로 녹화하거나 강사가 강의하는 도중에 기록하는 내용을 전자 칠판 등을 이용하여 쉽게 인쇄하거나 파일로 저장하여 수강자에게 배포할 수 있게 되었다.
종래의 기술에 따른 전자칠판에 기록하는 방법은,
터치 판넬 상에서 접촉 또는 비접촉 방식으로 펜을 움직이면 이 궤적을 기록하여 화면상에 나타내거나 사람의 눈에는 보이지 않는 적외선 발광, 수광 센서를 가로, 세로축에 일정하게 배열하고 사람의 손이나 펜등이 적외선을 차단하는 위치를 판독하여 손이나 펜의 움직임에 따라 화면에 기록하는 방법이 있다.
그러나, 종래의 기술에 따른 액정화면상의 위치정보의 입력방법에는 다음과 같은 문제가 있다.
터치 판넬을 이용한 방법은 일반 모니터에 투명한 터치 판넬을 덧붙여 접촉이 일어난 위치를 판독하는 특성상 액정표시장치가 가지는 휘도에서 터치 판넬의 투명도에 따라 저하된 휘도로 사용하게 되는 문제점과, 대화면을 만들어 내기 어렵다는 것과 가격이 다른 방식에 비하여 높다는 문제가 있다. 또한, 사용자가 터치하는 부분의 유리판을 얇게 만들어야 하는 특성상 충격이나 긁힘에 약하다는 문제가 있다.
적외선 발광, 수광 센서를 가로, 세로축에 일정하게 배열하여 적외선 차단위치의 판독을 독한 위치정보의 입력방법은 적외선 센서 자체의 크기와 적외선 센서가 간섭문제로 인하여 해상도를 높이는데 한계가 있어 정미한 위치의 판독성능이 상대적 으로 떨어진다는 문제가 있다. 또한, 화면 크기가 커질수록 이에 비례하여 센서의 수도 늘려야 하므로 가격 또한 비싸지게 되는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 액정모니터 상에 별도의 장치를 부가하지 않고 액정모니터 화면상에 미리 표시해 둔 위치정보가 담긴 패턴정보를 본 발명에 따른 전자펜의 말단에 내장한 카메라로 촬영하고 이를 판독하여 전자펜의 위치를 얻어내고 이를 이용한 전자칠판 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치상의 특정 패턴을 촬영하는 카메라를 내장하여 위치를 판독하는 전자펜과 이를 이용한 전자칠판은 기본적인 강의 내용을 표시하는 액정표시창(100)과 그림이나 문서등의 강의 자료를 구동하여 액정표시창으로 출력하도록 하는 프로그램이 운영되는 컴퓨터(101)와, 컴퓨터(101)에 장착된 비디오카드로부터 출력되는 VGA나 DVI등 형식의 영상정보 신호를 액정표시창(100)에 인가할 수 있는 적절한 신호 형식으로 변환하는 액정모니터컨트롤러(102)와, 위치정보를 무선 또는 유선으로 전송하는 전자펜(104)와, 전자펜(104)으로 부터의 위치정보 신호를 컴퓨터(101)가 인식할 수 있는 형태의 신호로 변환하는 전자펜정보수신부(103)으로 구성되어 지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 액정표시창(100)은 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(TFT-LCD : Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display) 또는 플라즈마 디스플레이 패널(PDP : Plasma Display Panel)로 구성되어 지고, 상기 액정모니터컨트롤러(102)는 디지털영상신호인 DVI로 컴퓨터와 접속되는 DVI입력부(102d)와 아날로그 영상신호인 VGA 신호로 컴퓨터와 접속되는 VGA입력부(102f)와, 아날로그로 입력된 영상신호를 디지털로 변환하는 AD변환기(102e)와, 디지털영상신호 또는 아날로그영상신호를 상기 전자펜(104)이 읽어낼 위치정보의 패턴신호와 혼합하기 위한 신호혼합기(102c)와, 컴퓨터에서 출력된 영상신호를 상기 액정표시창(100)에 적합한 타이밍 신호로 변환하는 스케일러(102b)와, 스케일러(102b)와 상기 액정표시창(100)과 전기적인 접속을 위한 LVDS변환기(102a)와, 상기 액정표시창(100)과의 접속을 위한 컨넥터(102h)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전자펜(104)은 상기 액정표시창(100)에 표시된 위치정보 패턴을 영상정보로 읽어내는 CCD이미지센서(104b)와, 상기 액정표시창(100)에 표시된 위치정보 패턴이 상기 CCD이미지센서(104b)에 정확히 초점이 맞도록 나타나게 하는 렌즈부(104a)와, 상기 CCD이미지센서(104b)의 구동에 필요한 제어신호를 발생하는 CCD센서드라이버(104c)와, 상기 CCD이미지센서(104b)에 의하여 입력된 신호를 디지털 영상정보로 변환하고 미리 설정된 프로그램에 의하여 해상도 변경이나 촬영속도 변경등을 수행하는 이미지신호처리부(104d)와 상기 이미지신호처리부(104d)에 의하여 만들어진 디지털 영상신호를 상기 컴퓨터로 유선 또는 무선으로 전송하기 위한 유/무선송수신부(104e)와, 상기 유/무선송수신부(104e)가 무선으로 작동될 때 무선신호를 방사하기 위한 안테나부(104f)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 전자펜정보수신부(103)는 상기 전자펜(104)에서 생성한 위치 패턴정보를 수신하는 유/무선송수신부(103b)와, 수신된 정보를 올바른 위치 패턴정보인지 여부를 판별하는 패턴인식부(103c)와, 상기 패턴인식부(103c)에서 올바른 위치 패턴 정보로 판별한 정보에 대하여 상기 액정표시창(100) 상의 실체 위치좌표를 코드로 생성해 내는 위치코드생성부(103d)와, 생성된 위치 코드를 범용직렬버스 또는 직렬포트 또는 PS/2 마무스 포트등을 이용하여 컴퓨터로 전송하는 컴퓨터접속부(103e)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 액정표시장치상의 특정 패턴을 촬영하는 카메라를 내장하여 위치를 판독하는 전자펜과 이를 이용한 전자칠판에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
먼저, 도1은 본 발명에 따른 액정표시장치상의 특정 패턴을 촬영하는 카메라를 내장하여 위치를 판독하는 전자펜과 이를 이용한 전자칠판을 구성하기 위한 연결상태를 도시한 것으로,
기본적인 강의 내용이나 공백을 표시하도록 하는 액정표시창(100)과 그림이나 문 서등의 강의 자료를 구동하여 액정표시창으로 출력하도록 하는 프로그램이 운영되는 컴퓨터(101)와, 컴퓨터(101)에 장착된 비디오카드로부터 출력되는 VGA나 DVI등 형식의 영상정보 신호를 액정표시창(100)에 인가할 수 있는 적절한 신호 형식으로 변환하는 액정모니터컨트롤러(102)와, 위치정보를 무선 또는 유선으로 전송하는 전자펜(104)와, 전자펜(104)으로 부터의 위치정보 신호를 컴퓨터(101)가 인식할 수 있는 형태의 신호로 변환하는 전자펜정보수신부(103)로 구성된다 .
상기 컴퓨터(101)와 상기 액정모니터컨트롤러(102)와 상기 액정표시창(100)의 구성은 일반적인 컴퓨터와 모니터 장치의 연결 접속과 동일하여, 운영체계가 탑재된 컴퓨터 상에서 수행되는 프로그램의 실행확인이나 문서작성, 편집 등 통상의 컴퓨터를 활용하기 위한 표시장치의 접속과 동일하게 볼 수 있다. 본 발명에 따른 액정표시장치상의 특정 패턴을 촬영하는 카메라를 내장하여 위치를 판독하는 전자펜과 이를 이용한 전자칠판을 구성하기 위해서는 전자펜(104)과 전자펜정보수신부(103) 및, 상기 액정모니터컨트롤러(102)에 구비되는 위치패턴발생기(102g)가 더 구비되어 진다.
상기 위치패턴발생기(102g)는 표시영역 전체를 일정한 가로, 세로크기를 갖는 단위 셀로 분할하여 각각의 분할된 셀마다 고유의 패턴을 갖는 색상정보를 부여한다.
또한, 도2에 도시한 바와 같이, 상기 액정모니터컨트롤러(102)내에 구비된 신호혼합기(102c)에서는 컴퓨터로부터 전달된 영상정보에 상기 각각의 분할된 셀마다 고 유의 패턴을 갖는 색상정보를 혼합하여 원래의 영상정보에 분할된 셀의 크기단위로 고유의 패턴이 마스킹된 혼합영상정보가 만들어 진다.
이렇게 만들어진 혼합영상정보가 액정표시창(100)에 표시되면 상기 전자펜(104)에 구비된 CCD이미지센서(104b)를 이용하여 촬영하고 촬영된 정보를 유선 또는 무선으로 상기 전자펜정보수신부(103)로 전송하고, 전자펜정보수신부(103)에서는 수신된 정보중에서 고유의 패턴정보를 추출하여 어느 위치에서 촬영된 이미지인지 인식할 수 있다.
어느 위치에서 촬영된 이미지인지가 판독되면 판독된 위치정보를 상기 컴퓨터(101)로 전송하여 전자펜(104)이 액정표시창(100)의 어디에서 움직이고 있는지를 다시 액정표시창(100)에 표시하여 전자칠판으로서의 기능을 수행하도록 한다.
본 발명의 실효성 및 이해를 높이고자 첨부된 도면을 참고하여 보다 상세한 실시예를 설명토록 한다.
먼저, 도5는 상기 위치패턴발생기(102g)가 생성하는 위치패턴신호의 예로서, 가로1024 픽셀과 세로 768픽셀의 크기를 가지는 화면(201)을, 가로 4픽셀씩 256개와 세로 4픽셀씩 192개의 단위셀(202)로 나눈 모습이다. 4*4의 단위셀(202)이 각각 고유의 패턴 정보를 갖게 되어 전자펜(104)에 구비된 CCD이미지센서(104b)에 의하여 촬영된다.
도 6은, 단위셀(202)에 고유패턴 정보를 부여하는 실시예로서, 한 개의 픽셀당 일정한 단계의 밝기를 갖는 색상코드 중 하나를 부여한다. 도 6의 예시표(301)는 8단계의 밝기를 갖는 색상코드가 부여된 것을 도시한다. 이러한 색상코드에 의하여 각각의 단위셀(202)마다 고유의 코드를 부여하고(302), 상기 CCD이미지센서(104b)에 의하여 촬영된 이미지 정보에서 각각의 단위셀(202)마다 부여된 고유패턴(302)를 추출해 내는 방법으로 전자펜(104)의 위치를 판독해 내는 것이다.
상기 단위셀(202)과 단위셀 사이에는 특정한 동기패턴(303)을 삽입하여 상기 CCD이미지센서(104b)에 의하여 촬영된 이미지 정보에서 각각의 단위셀(202)마다 부여된 고유패턴(302)를 추출해 내는 방법을 쉽게 할 수도 있다. 상기 CCD이미지센서(104b)가 한번에 촬영 가능한 크기가 6개 이상의 단위셀(202)일 경우 고유패턴(302)과 동기패턴(303)과의 구분은 충분히 가능하다.
실제로, 최근에 사용되고 있는 17인치의 액정모니터의 경우 1개의 픽셀의 크기는 통상 0.3mm 미만이며 6개의 단위셀(202)이상을 한번에 촬영하려면 가로*세로, 7.2mm * 7.2mm 의 영역이 촬영가능 하면 된다.
또한, 이 경우 1개의 단위셀(202)의 물리적인 크기는 약 0.3mm * 4 = 1.2mm 이므로 상기 전자펜(104)으로 그릴 수 있는 선의 최소 두께가 약 1.2mm가 됨을 알 수 있다.
도7은, 고유의 패턴정보가 표시된 단위셀(202)들과 동기패턴(303)들의 배열(400) 을 상기 CCD이미지센서(104b)가 한번에 촬영 가능한 크기(401a, 401b)가 4개 이상일 때 최소 1개 이상의 단위셀(202)이 포함됨을 예시한 참조도면이다.
한편, 상기 액정모니터컨트롤러(102)내에 구비된 신호혼합기(102c)에서는 상기 고유패턴(302)이 상기 CCD이미지센서(104b)에 의하여 밝기가 구분되는 한도내에서 최대한 흐리게 혼합되도록 하여 강의교재나 자료등 원래의 이미지를 최소한으로 왜곡시키는 수준에서 혼합이 되도록 한다.
또한, 고유의 패턴 정보는 노랑색과 같은 단일한 색으로 하고 상기 신호혼합기(102c)에서는 고유의 패턴 정보와 중복되는 컬러신호 성분을 원래의 이미지에서 제거하면 보다 우수한 판독 성능을 얻을 수 있다.
이와 같이 액정표시장치상의 특정 패턴을 촬영하는 카메라를 내장하여 위치를 판독하는 전자펜과 이를 이용하여 전자칠판을 만들면, 대형 액정화면에 나타나는 강의자료 상에 전자펜으로 직접 판서할 수 있고, 판서한 내용을 컴퓨터상에 기록하여 기록된 파일은 수강자들과 쉽게 공유할 수도 있을 것이다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시에 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
상기와 같은 본 발명은, 그림이나 문서등 강의자료가 나타나는 화면상에 직접 강의내용을 기록할 수 있어 강의 효과를 극대화 할 수 있는 효과가 있고,
또한 본 발명은, 화면의 크기에 따라 교체해야 하는 터치 판넬이나 센서가 없으므로 화면크기에 따른 사용상의 제한이 없어 다양한 화면크기의 전자칠판을 구성하는 등 활용도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 전자칠판장치에 있어서,
    액정표시장치상의 특정 패턴을 촬영하는 카메라를 내장하여 위치를 판독하는 전자펜부;
    강의 내용을 표시하는 액정표시창부;
    그림이나 문서등의 강의 자료를 구동하여 액정표시창으로 출력하도록 하는 프로그램이 운영되는 컴퓨터부;
    컴퓨터에 장착된 비디오카드로부터 출력되는 VGA나 DVI등 형식의 영상정보 신호를 액정표시창에 인가할 수 있는 적절한 신호 형식으로 변환하는 액정모니터컨트롤러부;
    전자펜으로 부터 유선 또는 무선으로 전송된 위치정보 신호를 컴퓨터가 인식할 수 있는 형태의 신호로 변환하는 전자펜정보수신부로 구성되어 지는 것을 특징으로 하는 전자칠판 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    액정표시창에 표시할 위치정보패턴을 발생하는 위치정보패턴발생기와 컴퓨터로 부터의 영상정보와 위치정보패턴신호를 혼합하는 신호혼합기를 더 포함하는 전자칠판 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    위치정보패턴을 전체화면을 단위셀로 구분하여, 단위셀마다 밝기가 다른 점들의 집합으로 유일한 위치코드를 만들고 전자펜 내부에 구비된 CCD이미지센서로 촬영하고 촬영된 이미지에서 위치코드를 추출하여 전자펜의 액정표시창상의 위치를 판독해내는것을 특징으로 하는 전자칠판 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    각종 동작키와 표시 소자들을 제어하기 위한 조작 인터페이스부; 및 외부 디바이스들을 연결하기 위한 확정 소켓부를 더 포함하는 전자칠판 장치
  5. 제 1항에 있어서,
    스마트카드 리더기를 설치하여 전자칠판 장치 사용을 스마트카드로 인증하게 함을 특징으로 하는 전자칠판 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    비밀번호 입력을 통하여, 전자칠판 장치 사용을 비밀번호로 인증하게 함을 특징으로 하는 전자칠판 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    펜의 색과 굵기를 조작하는 키, 지우기 키가 함께 설치됨을 특징으로 하는 전자펜
KR1020070062769A 2007-06-26 2007-06-26 액정표시장치상의 특정 패턴을 촬영하는 카메라를 내장하여위치를 판독하는 전자펜과 이를 이용한 전자칠판 KR20080113832A (ko)

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