KR20160089717A - 3d hovering digitizer system using pen tilt - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a digitizer system, and more specifically, to a digitizer system capable of three-dimensional hovering recognition by detecting triaxial magnetic field information based on the inclination of a stylus pen. The digitizer system capable of 3D hovering recognition using information on the inclination of a pen, according to an embodiment of the present invention, comprises: a stylus pen for generating a magnetic field therearound by moving while being spaced apart from an upper part of a touch screen; multiple sensors, arranged on an outer surface of the touch screen, for detecting triaxial magnetic field information on the stylus pen; and a control unit for receiving input of the triaxial magnetic field information detected by the multiple sensors, calculating information on the inclination of the stylus pen, and performing three-dimensional hovering recognition for the stylus pen by using the calculated information. The digitizer system according to the present invention can accurately trace a real location of the stylus pen.

Description

펜의 기울기 정보를 이용하여 3D 호버링 인식이 가능한 디지타이저 시스템{3D HOVERING DIGITIZER SYSTEM USING PEN TILT}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a digitizer system capable of recognizing a 3D hovering using a pen tilt information (3D HOVERING DIGITIZER SYSTEM USING PEN TILT)

본 발명은 디지타이저 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스타일러스 펜의 기울임에 따른 3축 자기장 정보를 감지하여 3차원 호버링 인식이 가능한 디지타이저 시스템에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a digitizer system, and more particularly, to a digitizer system capable of recognizing three-axis magnetic field information according to tilting of a stylus pen and recognizing three-dimensional hovering.

디지타이저(Digitizer)는 디스플레이 기기에 사용되는 입력 장치의 한 종류로서, 매트릭스 형태의 전극 구조를 포함하고, 사용자가 펜 또는 커서를 움직이면 매트릭스 상의 X, Y 좌표를 읽어 입력 장치의 위치 신호를 전달하고, 그에 해당되는 명령을 수행하는 장치이다. A digitizer is a type of input device used in a display device and includes a matrix electrode structure. When a user moves a pen or a cursor, it reads X and Y coordinates on a matrix to transmit a position signal of the input device, And executes the corresponding command.

디지타이저는 광의적으로 터치패널 또는 태블릿이라고도 불리며, 투명전극 층이 코팅되어 있는 두 장의 기판을 Dot Spacer를 사이에 두고 상호 마주보도록 합착시켜, 손가락이나 펜에 의해 상부 기판을 접촉할 시 위치 검출을 위한 신호가 인가되는 저항막 방식과, 표면파 발생의 트랜스듀서를 응용한 압전소자를 이용하는 초음파 반사 방식, 전자기파를 발생하는 패턴층 위에서 전자기파를 공명 흡수하는 코일을 이용하는 전자기공명 방식 및 사람의 몸에 있는 정전용량을 이용하여 전류의 양이 변경된 부분을 인식하여 위치를 검출하는 정전 용량 방식 등에 따라 구현된다. A digitizer is also referred to as a touch panel or a tablet in a broad sense, and two sheets of substrates coated with a transparent electrode layer are adhered to each other with a dot spacer therebetween so as to face each other. When the upper substrate is contacted with a finger or a pen, An ultrasonic reflection method using a piezoelectric element using a surface wave generating transducer, an electromagnetic resonance method using a coil that resonates electromagnetic waves on a pattern layer that generates electromagnetic waves, and a static electricity in a human body And a capacitive method of detecting the position where the amount of current is changed by using the capacitance.

종래 기술에 따른 정전 용량 방식은 터치스크린 표면으로부터 약 10mm의 에어 갭(Air gap) 이내에서만 인식되고, 종래 기술에 따른 EMR(Electro Magnetic Resonance) 방식은 펜에 내장된 코일이 단말기 센서로부터 나오는 특정 주파수를 주고 받으면서 펜의 필압, 속도, 좌표 정보를 감지하는 것으로, 약 10mm의 에어 갭(Air gap) 이내에서만 인식이 가능하게 되는, 거리적 측면에서 인식의 한계를 가지는 문제점이 있다. The electrostatic discharge method according to the related art is recognized only within an air gap of about 10 mm from the surface of the touch screen. In the electromagnetic magnetic resonance (EMR) method according to the related art, Sensing the pen pressure, speed, and coordinate information of the pen while receiving and exchanging the pen, and recognizing the pen only within an air gap of about 10 mm.

또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 종래 기술에 따르면 스타일러스 펜(110)이 터치 스크린(104)을 기준으로 일정 거리(h)만큼 떨어져 있는 경우, 외부 왜곡이 발생함에 따라 3차원 자기력선 정보에 대한 정확한 측정이 용이하지 아니한 문제점이 있었다.
1, when the stylus pen 110 is separated from the touch screen 104 by a predetermined distance h according to the related art, as external distortion occurs, There is a problem that accurate measurement is not easy.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 스타일러스 펜의 기울기 정보를 이용하여, 3D 호버링 인식이 가능하고, 스타일러스 펜의 실제 위치를 정확하게 추적하는 것이 가능한 디지타이저 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed in order to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a digitizer system capable of recognizing 3D hovering using skew information of a stylus pen and accurately tracking an actual position of the stylus pen .

본 발명의 일면에 따른 펜의 기울기 정보를 이용하여 3D 하버링 인식이 가능한 디지타이저 시스템은 터치스크린 상부로부터 이격되어 이동하며 주변으로 자기장을 발생시키는 스타일러스 펜과, 터치스크린의 외면에 배치되어 스타일러스 펜의 3축 자기장 정보를 감지하는 복수 개의 센서 및 복수 개의 센서가 감지한 3축 자기장 정보를 입력 받아 스타일러스 펜의 기울임 정보를 산출하고, 이를 이용하여 스타일러스 펜에 대한 3차원 호버링 인식을 수행하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. A digitizer system capable of 3D harboring recognition using pen tilt information according to one aspect of the present invention includes a stylus pen that moves away from an upper portion of a touch screen and generates a magnetic field around the touch screen, Axis magnetic field information and three-axis magnetic field information sensed by the plurality of sensors to calculate inclination information of the stylus pen, and performing a three-dimensional hovering recognition on the stylus pen using the information .

본 발명의 실시예에 따른 제어부는 복수 개의 센서가 감지하고, 스타일러스 펜의 기울여짐에 따라 변동되는 자기력 정보를 수신하여, 스타일러스 펜의 기울여진 방향 및 기울여진 정도를 인식하는 것을 특징으로 한다.
The controller according to an embodiment of the present invention is characterized in that the plurality of sensors detect the stylus pen and receive the magnetic force information that varies according to the tilting of the stylus pen to recognize the tilted direction and the tilted degree of the stylus pen.

본 발명에 따른 펜의 기울기 정보를 이용하여 3D 호버링 인식이 가능한 디지타이저 시스템은 3D 호버링 인식이 가능하고, 스타일러스 펜의 실제 위치를 정확하게 추적하는 것이 가능한 효과가 있다. The digitizer system capable of recognizing the 3D hovering using the inclination information of the pen according to the present invention is capable of recognizing the 3D hovering and is capable of accurately tracking the actual position of the stylus pen.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 종래 기술에 따른 3D 호버링 인식을 나타내는 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 복수 개 센서의 삼각측정법을 이용한 스타일러스 펜의 위치 결정 방식을 나타내는 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 삼각측정법을 통하여 산출한 스타일러스 펜의 위치(T)와 스타일러스 펜팁의 실제 위치(X)를 함께 나타내는 예시도이다.
도 4는 센서로부터의 거리에 따른 자기력선 세기를 나타내는 그래프이다. 1 is an exemplary diagram illustrating 3D hovering recognition according to the prior art.
FIG. 2 is an exemplary view illustrating a stylus pen positioning method using triangulation of a plurality of sensors according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
FIG. 3 is an exemplary view showing the position (T) of the stylus pen calculated through the triangulation method according to the embodiment of the present invention and the actual position (X) of the stylus pen tip together.
4 is a graph showing the intensity of a magnetic field line according to the distance from the sensor.

본 발명의 전술한 목적 및 그 이외의 목적과 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, advantages and features of the present invention and methods of achieving them will be apparent from the following detailed description of embodiments thereof taken in conjunction with the accompanying drawings.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 이하의 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 목적, 구성 및 효과를 용이하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐으로서, 본 발명의 권리범위는 청구항의 기재에 의해 정의된다. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the exemplary embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, And advantages of the present invention are defined by the description of the claims.

한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가됨을 배제하지 않는다.
It is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. &Quot; comprises "and / or" comprising ", as used herein, unless the recited component, step, operation, and / Or added.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 복수 개 센서의 삼각측정법을 이용한 스타일러스 펜의 위치 결정 방식을 나타내는 예시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 삼각측정법을 통하여 산출한 스타일러스 펜의 위치(T)와 스타일러스 펜팁의 실제 위치(X)를 함께 나타내는 예시도이며, 도 4는 센서로부터의 거리에 따른 자기력선 세기를 나타내는 그래프이다.
FIG. 2 is a view illustrating an example of a positioning method of a stylus pen using triangulation of a plurality of sensors according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram illustrating a position of a stylus pen calculated through a triangulation method according to an embodiment of the present invention. (T) and the actual position (X) of the stylus pen tip are shown together, and FIG. 4 is a graph showing the strength of a magnetic field line according to the distance from the sensor.

본 발명의 실시예에 따른 펜의 기울기 정보를 이용하여 3D 하버링 인식이 가능한 디지타이저 시스템은 터치스크린 상부로부터 이격되어 이동하며 주변으로 자기장을 발생시키는 스타일러스 펜(110)과, 터치스크린(104)의 외면에 배치되어 스타일러스 펜(110)의 3축 자기장 정보를 감지하는 복수 개의 센서(106) 및 복수 개의 센서(106)가 감지한 3축 자기장 정보를 입력 받아 스타일러스 펜(110)의 기울임 정보를 산출하고, 이를 이용하여 스타일러스 펜(110)에 대한 3차원 호버링 인식을 수행하는 제어부(108)를 포함하는 것을 특징으로 한다. A digitizer system capable of recognizing 3D harboring using the inclination information of the pen according to an embodiment of the present invention includes a stylus pen 110 which moves away from the top of the touch screen and generates a magnetic field around the stylus pen 110, A plurality of sensors 106 disposed on the outer surface to sense three axis magnetic field information of the stylus pen 110 and three axis magnetic field information sensed by the plurality of sensors 106 to calculate the tilting information of the stylus pen 110 And a control unit 108 for performing three-dimensional hovering recognition on the stylus pen 110 using the input signals.

본 발명의 실시예에 따른 제어부(108)는 스타일러스 펜(110)이 터치스크린(104) 상부와 접촉되어 터치 스크린을 기준으로 수직으로 세워진 경우, 터치스크린(104) 상부와 접촉되어 기울어진 경우, 터치 스크린(104) 상부와 이격된 경우에 따라 각 센서(터치스크린 모서리에 하나씩 총 4개가 배치되는 것을 실시예로 하여 도시하였음, 106a 내지 106d)가 3차원 호버링 인식이 가능한 감지 범위에 대한 테이블을 저장한다. The control unit 108 according to the embodiment of the present invention is configured such that when the stylus pen 110 contacts the upper portion of the touch screen 104 and is erected vertically with respect to the touch screen, According to the case where the sensors are separated from the upper part of the touch screen 104, four sensors 104a to 106d are disposed at the edges of the touch screen. .

본 발명의 실시예에 따른 제어부(108)는 스타일러스 펜(110)의 3차원 위치 정보를 산출하기 위하여, 4개의 센서(106a 내지 106d)로부터 3축 자기장 정보를 수신하여 삼각측정법에 따라 스타일러스 펜의 위치를 계산한다. The control unit 108 according to the embodiment of the present invention receives the triaxial magnetic field information from the four sensors 106a to 106d to calculate the three-dimensional position information of the stylus pen 110, Calculate the position.

도 3의 T는 이러한 삼각측정법에 따른 계산 결과 산출된 스타일러스 펜의 위치를 도시하는 점이고, X는 스타일러스 펜의 일단인 펜팁의 위치를 도시하는 점이다. 삼각측정법은 오차를 5mm범위 내로 설정하게 되면, 스타일러스 펜의 기울임 변화가 적은 경우 기울임 변화에 따라 ?X-T?≤5mm가 되므로, 기울임 경향에 대한 인식은 가능하나 기울임 변화에 대한 확실한 차이를 인식하기는 어렵다. T in Fig. 3 is a point showing the position of the stylus pen calculated as a result of calculation according to the triangulation method, and X is a position showing the position of the pen tip as one end of the stylus pen. When the error is set within the range of 5mm, the triangulation method will be able to recognize the tendency of tilting because the tilting change of the stylus pen will be? XT? 5mm according to the tilting change. However, it's difficult.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 제어부(108)는 복수 개의 센서(106)가 감지하고, 스타일러스 펜(110)의 기울여짐에 따라 변동되는 자기력 정보를 수신하고, 센서(106)로부터의 거리에 따른 자기력선 세기 정보를 이용하여, 스타일러스 펜(110)의 기울여진 방향 및 기울여진 정도를 인식한다. Therefore, the control unit 108 according to the embodiment of the present invention receives the magnetic force information which is sensed by the plurality of sensors 106 and fluctuates according to the tilting of the stylus pen 110, And recognizes the tilted direction and the tilted degree of the stylus pen 110 by using the magnetic-field strength information according to the tilting direction.

도 4에 도시된 바와 같이, 자기력 펜인 스타일러스 펜(110)이 센서(106)로부터 이격된 거리가 멀어질 수록, 센서(106)가 인식하는 자기력선 세기 정보는 약해지는 경향을 보인다. As shown in FIG. 4, as the distance of the stylus pen 110 from the sensor 106 is increased, the magnetic line strength information recognized by the sensor 106 tends to weaken.

일례로, 스타일러스 펜(110)이 ro의 위치에서 제1센서(106a)가 배치된 방향으로 기울여지는 경우, 제1센서(106a)가 감지하는 자기력선 세기 정보는 B0’이 되어, 제1센서(106a)는 스타일러스 펜(110)이 ro’의 위치에 있는 것으로 인식하게 된다. For example, when the stylus pen 110 is tilted in the direction of the first sensor 106a in the position of ro, the magnetic line strength information sensed by the first sensor 106a becomes B0 ' 106a will recognize that the stylus pen 110 is in position ro '.

그러나, ro’과 T는 상이한 위치점이므로, 제어부는 R=(ro'-T) 수식을 이용하여, 기저장된 테이블에 대하여 R의 만족 여부를 확인한다. However, since ro 'and T are different position points, the control unit confirms the satisfaction of R with respect to the pre-stored table using the formula R = (ro'-T).

이러한 과정은 제1센서(106a) 내지 제4센서(106d)의 3축 자기장 정보 센싱과 연동되어 일어나며, 총 4개의 센서(106a 내지 106d)에 대하여 기설정된 감지 범위를 만족하는 것을 조건으로, 제어부(108)는 스타일러스 펜(110)이 기울여진 방향과 기울여진 정도에 대하여 인식하는 것이 가능하다.
This process is performed in conjunction with the three-axis magnetic field information sensing of the first sensor 106a to the fourth sensor 106d, and on condition that the four sensors 106a to 106d satisfy a preset sensing range, It is possible for the stylus pen 108 to recognize the direction in which the stylus pen 110 is inclined and the degree to which the stylus pen 110 is inclined.

이제까지 본 발명의 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
The embodiments of the present invention have been described above. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.

102: 케이스 104: 터치스크린
106: 센서 108: 제어부
110: 스타일러스 펜102: Case 104: Touch screen
106: sensor 108:
110: Stylus Pen

Claims (2)

터치스크린 상부로부터 이격되어 이동하며 주변으로 자기장을 발생시키는 스타일러스 펜;
상기 터치스크린의 외면에 배치되어 상기 스타일러스 펜의 3축 자기장 정보를 감지하는 복수 개의 센서; 및
상기 복수 개의 센서가 감지한 3축 자기장 정보를 입력 받아 상기 스타일러스 펜의 기울임 정보를 산출하고, 이를 이용하여 상기 스타일러스 펜에 대한 3차원 호버링 인식을 수행하는 제어부
를 포함하는 펜의 기울기 정보를 이용하여 3D 하버링 인식이 가능한 디지타이저 시스템.
A stylus pen which moves away from the top of the touch screen and generates a magnetic field around the touch screen;
A plurality of sensors disposed on an outer surface of the touch screen and sensing three axis magnetic field information of the stylus pen; And
A controller for receiving the three-axis magnetic field information sensed by the plurality of sensors and calculating the tilting information of the stylus pen and performing three-dimensional hovering recognition on the stylus pen using the tilting information,
The 3D digitizing system is capable of recognizing 3D harboring using the inclination information of the pen.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 복수 개의 센서가 감지하고, 상기 스타일러스 펜의 기울여짐에 따라 변동되는 자기력 정보를 수신하여, 상기 스타일러스 펜의 기울여진 방향 및 기울여진 정도를 인식하는 것
인 펜의 기울기 정보를 이용하여 3D 하버링 인식이 가능한 디지타이저 시스템.The method according to claim 1,
The control unit recognizes the tilted direction and the tilted degree of the stylus pen by receiving the magnetic force information which is sensed by the plurality of sensors and fluctuates according to the tilting of the stylus pen
A digitizer system capable of recognizing 3D harboring using the inclination information of the pen.
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