KR20210070619A - 학습 증진용 전자펜 - Google Patents

Abstract

본 발명은 학습 증진용 전자펜에 관한 것이다.
본 발명은 바디부; 상기 바디부의 선단부 안쪽으로 마련되는 렌즈부; 상기 렌즈부의 일측에 마련되고, 학습 교재의 내용이 반사되어서 상기 렌즈부를 통과하도록 적외선을 투사하는 광원부; 상기 광원부의 적외선 투사를 통해 학습 교재에 형성된 도트 코드 인쇄층의 패턴을 이미지화하는 이미지 센서를 포함하고,
상기 이미지 센서에 의해 획득된 상기 도트 코드 인쇄층의 패턴을 음성으로 출력되게 하는 전자펜이 제공될 수 있다.

Description

학습 증진용 전자펜{Electronic Pen to Enhance Learning}

본 발명은 학습 증진용 전자펜에 관한 것이다.

영유아 또는 저학년 아동(이하, '저연령 학습자'라 통칭함)의 교육에 있어서 저연령 학습자의 집중력이 낮아 쉽게 흥미를 잃기 때문에 저연령 학습자의 흥미를 지속적으로 유발시켜줄 수 있는 학습 장치의 개발이 요구되는 실정이다.

또한 부모들은 자녀 교육을 위해 투자한 고가의 전집 도서 활용이 제대로 이뤄지고 있는지 궁금해 하며, 특정한 학습 장치에 의한 자녀의 도서 활용 역량 파악을 매우 필요로 하고 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 영유아의 학습에 대한 흥미를 높이고, 영유아의 학습 패턴을 분석하여 학습 증진을 위해 활용할 수 있는 전자펜을 제공하는 것이다.

본 발명의 해결 수단은, 바디부; 상기 바디부의 선단부 안쪽으로 마련되는 렌즈부; 상기 렌즈부의 일측에 마련되고, 학습 교재의 내용이 반사되어서 상기 렌즈부를 통과하도록 적외선을 투사하는 광원부; 상기 광원부의 적외선 투사를 통해 학습 교재에 형성된 도트 코드 인쇄층의 패턴을 이미지화하는 이미지 센서를 포함하고,

상기 이미지 센서에 의해 획득된 상기 도트 코드 인쇄층의 패턴을 음성으로 출력되게 하는 전자펜이 제공될 수 있다.

이와 같이 본 발명은 전자펜을 통해 각종 학습 교재에 터치하면, 해당 텍스트 또는 그림에 대한 설명이 음성으로 제공될 수 있으므로, 저연령 학습자에게 흥미를 유발시키고, 학습 효과를 높일 수 있다.

본 발명은 통신 모듈이 갖추어져서 단말기로부터 무선으로 각종 음원을 선택적으로 다운받아 저장할 수 있고, 저장된 음원을 통해 각종 학습 교재에 터치하면 음성이 출력되게 할 수 있다.

본 발명은 USB 케이블을 통해 단말기와 연결되어서 각종 음원을 다운받아 사용할 수 있다.

본 발명은 전자펜을 사용하여 자동적으로 생성되는 영유아의 로그 파일을 단말기로 전송받고, 단말기에서는 분석 서버에 전자펜으로부터 받은 로그 파일을 전송하며, 로그 파일을 전송받은 분석 서버에서는 학습 패턴을 파악하여 단말기의 독서 가이드 앱을 통해 단말기 사용자에게 알려주며, 이를 통해 자녀의 학습 증진에 활용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 학습 교재에 사용되는 전자펜의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 전자펜의 구조를 나타낸 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 전자펜 내부에 갖추어지는 제어부의 연결 구성도이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 첨부된 예시 도면에 의거 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 학습 교재에 사용되는 전자펜의 개략적인 구성도이고, 도 2는 본 발명의 전자펜의 구조를 나타낸 개략적인 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명은 학습 교재로서 예를 들어 학습 교재(100)에 터치하면 음성이 출력되는 전자펜(200)으로서, 상기 학습 교재(100)로서 다양한 내용의 텍스트 및/또는 그림이 담겨진 책이 될 수 있다.

상기 학습 교재(100)는 책에만 한정되지 않고 각종 다른 사물을 포함할 수 있다.

텍스트와 그림 등은 학습 교재(100)가 책인 경우, 종이층(101), 종이층(101)에 인쇄되는 CMYK 인쇄층(102), CMYK 인쇄층(102)에 형성되는 도트 코드(dot code) 인쇄층(103)으로 이루어질 수 있다.

상기 CMYK 인쇄층(102)은 파랑(Cyan), 자주(Magenta), 노랑(Yellow), 검정(Key=Black)의 약자로 감산 혼합법에 의해 형성된 인쇄층일 수 있다.

상기 도트 코드 인쇄층(103)은 적외선을 흡수할 수 있는 잉크로 인쇄된 것일 수 있다.

상기 전자펜(200)은 펜 형상으로 이루어진 바디부(210)의 선단부 안쪽으로 렌즈부(220)가 구비되고, 렌즈부(220)의 안쪽에는 도트 코드 인쇄층(103) 패턴이 반사되도록 적외선을 투사하는 광원부(230)가 마련될 수 있다.

또한, 상기 광원부(230)는 LED로 이루어질 수 있고, 광원부(230)에서 방출되는 적외선에 의해 반사되는 도트 코드 인쇄층(103)의 패턴을 감지하여 이미지화하는 이미지 센서(240), 상기 이미지 센서(240)에 의해 도트 코드 패턴을 고유 번호로 변환하여 전달받는 ISP(In System Programming))(250), ISP(250)를 통해 이미지 센서(240)에 의해 고유 번호로 변화된 도트 코트 패턴이 저장되는 메모리부(260), 상기 메모리부(260)에 저장된 패턴 연결 음원을 찾아서 음원이 재생되도록 하는 음원 재생부(270)로 이루어질 수 있다.

상기 바디부(210)의 일측에는 충전 포트가 형성될 수 있고, 내부에는 충전 가능한 배터리가 마련될 수 있다.

상기 렌즈부(220)는 OID(Optical Identification Device)인식 렌즈일 수 있다.

상기 광원부(230)는 적외선을 방출하는 것으로서, 전자펜(200)의 바디부(210) 선단부를 투사하여 학습 교재(100)의 도트 코드 인쇄층(103)을 렌즈부(220)로 반사되도록 할 수 있다.

상기 이미지 센서(240)는 예를 들어 CMOS 센서로 구성될 수 있다.

상기 메모리부(260)는 전자펜(200)이 학습 교재(100)에 터치하는 시점과 고유 번호를 로그 파일로 저장될 수 있다.

예를 들어, 상기 도트 코드 패턴에 따른 고유 번호는 다음과 같이 정할 수 있다.

패턴 숫자 범위는 -1 ~ 65535로 정할 수 있고, -1은 패턴 미인지 등 오류를 나타내고, 0 ~ 65535는 패턴의 고유 번호로 사용될 수 있다.

로그 파일의 형식은 도트 코드 패턴 인지 시점 및 고유 번호로서, YYMMDDHHMMSS : 패턴 고유 번호 형식으로 메모리부(260)에 로그 파일로 저장될 수 있다.

좀더 구체적으로 설명하면, YYMMDDHHMMSS:전집:터치영역으로 될 수 있고, 구체적인 예시로서, 191015180523:64283:BLANK, 191015180525:64283:12 등으로 마련될 수 있다.

또한, 음원 재생부(270)에서는 메모리부(260)에 저장된 음원중 해당 음원을 찾아서 재생되도록 하는 것으로서, 예를 들어 파일 형식이 다음과 같이 될 수 있다.

패턴 고유 번호_SET.SND 파일 형식으로 이루어지고, 예를 들어 64283_SET.SND로 될 수 있다.

도트 코드는 -1이 오류 처리 번호이므로, 0 ~ 65536개로 설정될 수 있다.

예를 들어, 학습 교재인 아동 전집을 출판하는 출판사가 약 50개, 출판사별 판매 전집 상품이 약 30종, 전집 상품당 구성 도서수는 보통 60권 이상, 도서당 구성 페이지는 보통 20페이지, 페이지당 전자펜 터치 이벤트 위치의 수는 보통 10곳 이므로, 현재 출판된 모든 출판사의 모든 책을 전자펜으로 수용하려면 필요한 도트 코드의 숫자는 18,000,000 이상이 되어야 한다

즉, 필요한 도트 숫자 = 50개(출판사)×30종(출판사별 판매 전집 상품)×60권(전집 상품당 구성 도서수)×20페이지(도서당 구성 페이지)×10곳(페이지당 전자펜 터치 이벤트 위치의 수) =18,000,000이 될 수 있다.

따라서 위의 문제를 해결하기 위해서는 65536개의 도트 코드를 확장 사용하기 위한 특정 관리 방식이 필요하다. 최적의 방법은, 65536개의 코드 중 일부를 출판사별 전집을 구분하는 것으로 할당하고, 나머지 코드는 전집에 구성된 도서의 각 페이지 터치 영역에 할당하는 것일 수 있다.

코드는 아래와 같은 구분으로 구간을 할당할 수 있다.

- 출판사별 전집 구분 코드 : 64000 ~ 65535

- 전집별 구성 도서의 각 페이지 터치 영역 코드 : 0 ~ 63399

위의 기준에 의하면, 도트 코드의 수를 비약적으로 확장할 수 있다.

　- 총 1,535종(65535-64000)의 전집을 처리 가능

　- 전집 당 64,000(0에서 63399까지) 터치 영역 처리 가능

　- 따라서, 도트 코드를 98,240,000으로 확장 가능(1,535×64,000)

전자펜(200)의 할당된 도트 코드는 아래와 같은 방식으로 작동될 수 있다.

- 전자펜(200)에 마련된 온/오프 스위치를 작동하여 전원을 켠다.

- 어떤 전집인지 전자펜(200)이 인지하도록, 도서 좌측 상단의 전집 아이콘을 터치할 수 있다. 전집 아이콘에는 출판사별 전집 구분 코드인 64000 ~ 65535가 할당될 수 있다.

- 도서안의 각 도트 코드 할당 영역을 터치하면, 연결된 음원을 들을 수 있다. 도서의 도트 코드 할당 영역에는 0 ~ 63999의 코드가 할당될 수 있다.

- 전집을 변경하지 않는 한 전집 아이콘을 전자펜으로 새로 터치할 필요는 없다. 보고자 하는 전집을 변경하는 경우에만 전집 아이콘을 다시 전자펜(200)으로 터치할 수 있다.

상기 음원 재생부(270)는 음원이 재생되어 사용자가 들을 수 있는 스피커가 연결될 수 있다.

상기 스피커는 바디부(210)의 소정 위치에 마련될 수 있는데, 예를 들어 바디부(210)의 후단부 안에 마련되게 할 수 있다.

또한, 상기 바디부(210)에는 단말기와 통신할 수 있는 통신 모듈(280)이 마련될 수 있다.

상기 단말기는 스마트폰, PC 등이 될 수 있다.

상기 통신 모듈(280)은 근거리 통신(블루투스 통신)이 가능한 것일 수 있다.

전자펜(200)은 예를 들어 일반 가정에서 자녀가 사용할 수 있고, 전자펜(200)과 통신하는 단말기는 보호자인 부모가 사용할 수 있다.

또한, 도 3을 참조하면, 바디부(210)의 내부에는 제어부(290)가 마련될 수 있다. 제어부(290)는 메모리부(260)에 저장된 음원들중에서 인식된 도트 코드 정보에 대응되는 음원이 음원 재생부(270)를 통해 재생되도록 제어할 수 있다.

본 발명의 전자펜(200)은 예를 들어 자녀가 2인 이상인 경우, 블루투스 페어링(bluetooth pairing)으로 사용될 수 있다.

본 발명의 전자펜(200)은 통신 모듈(280)을 통해 단말기로부터 다양한 음원을 다운받아서 음원 재생부(270)를 통해 해당 음원을 재생시킬 수 있고, 재생되는 해당 음원은 스피커를 통해 전자펜(200)의 외부로 출력되게 할 수 있다.

또한, 전자펜(200)은 상기 무선 통신에 의한 음원 다운 로드외에, 단말기와 USB 케이블로 연결되어서 단말기로부터 다양한 음원을 다운받을 수 있다.

또한, 본 발명의 전자펜(200)은 각종 음원의 다운 로드 뿐만 아니라, MP3 기능, 녹음 기능, 무한 반복 기능, 번역 기능, 듣고 말하기 기능, 피아노 기능, 홀드(hold) 기능, 속청 기능(speed up/down)을 갖출 수 있다.

상기 MP3 기능은 전자펜(200)에 MP3 칩을 내장하여 듣고 싶은 MP3 파일을 전송받아서 언제 어디서나 고음질의 사운드를 들을 수 있다.

녹음 기능은 전자펜(200)에 내장된 마이크를 통해 고품질의 녹음 기능이 이루어질 수 있다.

무한 반복 기능은 전자펜(200)을 통해 학습 교재의 도트 코드 인쇄층(103)을 읽어서 해당 음원의 음성을 들은 후, 방금 들었던 음원을 무한 반복해서 들을 수 있는 것이다.

번역 기능은 전자펜(200)을 통해 학습 교재의 도트 코드 인쇄층(103)을 읽어서 해당 음성을 들은 후, 해석 음원을 들을 수 있다. 이 경우, 음원은 번역 컨텐츠가 제공되는 음원일 수 있다.

듣고 말하기 기능은 원어민 음성을 듣고 바로 녹음하고, 내 목소리와 원어민 목소리를 비교해서 볼 수 있는 언어 교정 프로그램이 탑재될 수 있다.

피아노 기능은 전자펜(200)으로 피아노 건반을 누르면, 전자펜(200)이 악기를 연주할 수 있는 것으로서, 다양한 악기들의 소리를 직접 연주하고, 또 녹음하여 들어 볼 수 있는 기능일 수 있다.

홀드(hold) 기능은 전자펜(200)에 마련된 홀드 키를 작동시키면, 어떤 다른 버튼을 누르더라도 작동이 되지 않는 것이며, 오작동을 방지하기 위해 사용될 수 있다.

속청 기능(speed up/down)은 빠르고 느리게 음원을 들을 수 있는 것으로서, 속청 기능을 통해 듣는 훈련을 반복하면 집중력과 청취력을 동시에 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 바디부(210)의 일측면에 점멸되는 라이트부를 마련할 수 있고, 작동되는 기능에 따라 여러가지 색상으로 변환될 수 있다.

상기 라이트부는 사용자가 쉽게 확인할 수 있도록 LED로 구성될 수 있다.

본 발명의 전자펜(200)은 각종 학습 교재에 형성된 도트 코드 인쇄층(103)을 읽으면 관련된 내용이 음성으로 스피커를 통해 출력될 수 있으므로, 쉽게 싫증을 낼 수 있는 영유아에게 흥미를 유발시킬 수 있고, 그에 따라 학습 효과를 높일 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 언급한 바와 같이, 여러 가지 다양한 기능이 발휘될 수 있으므로, 사용자는 다양한 기능을 흥미롭게 사용할 수 있다.

더욱이, 본 발명의 전자펜(200)은 독서 가이드 앱이 설치된 단말기, 단말기로부터 전자펜 사용 이력을 알 수 있는 로그 파일을 전송받아 분석 및 관리하는 분석 서버와 연계하여 사용될 수 있다.

즉, 사용자인 영유아가 전자펜(200)을 각종 학습 교재에 사용한 이력이 발생하면, 자동적으로 로그 파일이 생성되고, 이러한 로그 파일은 전자펜(200)의 메모리부(260)에 저장되며, 저장된 로그 파일을 단말기로 전송하면, 단말기는 독서 가이드 앱을 통해 분석 서버에 전송하여 분석 요청을 할 수 있다.

분석 서버에서는 전송받은 로그 파일을 토대로 영유아의 학습 패턴을 파악하고, 파악된 현황을 통해 학습 증진용으로 활용할 수 있다.

100 : 학습 교재
101 : 종이층 102 : CMYK 인쇄층
103 : 도트 코드 인쇄층
200 : 전자펜
210 : 바디부 220 : 렌즈부
230 : 광원부 240 : 이미지 센서
250 : ISP 260 : 메모리부
270 : 음원 재생부 280 : 통신 모듈
290 : 제어부

Claims (5)

1. 바디부;
   상기 바디부의 선단부 안쪽으로 마련되는 렌즈부;
   상기 렌즈부의 일측에 마련되고, 학습 교재의 내용이 반사되어서 상기 렌즈부를 통과하도록 적외선을 투사하는 광원부;
   상기 광원부의 적외선 투사를 통해 학습 교재에 형성된 도트 코드 인쇄층의 패턴을 이미지화하는 이미지 센서;
   를 포함하고,
   상기 이미지 센서에 의해 획득된 상기 도트 코드 인쇄층의 패턴을 음성으로 출력되게 하는 전자펜.
   
2. 제1 항에 있어서,
   상기 바디부내에는,
   이미지 센서에 의해 도트 코드 패턴을 고유 번호로 변환하여 전달받는 ISP,
   상기 ISP를 통해 상기 이미지 센서에 의해 고유 번호로 변환된 도트 코트 패턴이 저장되는 메모리부,
   상기 메모리부에 저장된 패턴 연결 음원을 찾아서 음원이 재생되도록 하는 음원 재생부,
   상기 메모리부에 저장된 음원들중에서 인식된 도트 코드 정보에 대응되는 음원이 음원 재생부를 통해 재생되도록 제어하는 제어부로 이루어지는 전자펜.
   
3. 제1 항에 있어서,
   상기 메모리부에는 전자펜이 상기 학습 교재에 터치하는 시점과 고유 번호를 로그 파일로 저장되는 전자펜.
   
4. 제1 항에 있어서,
   상기 바디부내에는 단말기와 통신하여 상기 단말기로부터 각종 음원을 다운받아 저장할 수 있도록 하는 통신 모듈이 갖추어지는 전자펜.
   
5. 제2 항에 있어서,
   상기 도트 코드 인쇄층은 학습 교재의 형성된 CMYK 인쇄층 위에 형성되고, 상기 ISP에서 고유 번호로 변환시 패턴 미인지 또는 인지 상태를 구분하여 변환되게 하는 전자펜.

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