WO2012111862A1 - 터치 패널을 이용한 정보 입력 방식과 초음파 신호를 이용한 정보 입력 방식간의 자동 전환이 가능한 정보 입력 장치 및 방법 - Google Patents

터치 패널을 이용한 정보 입력 방식과 초음파 신호를 이용한 정보 입력 방식간의 자동 전환이 가능한 정보 입력 장치 및 방법 Download PDF

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touch panel
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information input
ultrasonic signal
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이재준
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(주)펜앤프리
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Definitions

  • the present invention relates to an information input apparatus and method, and more particularly, to an information input apparatus and method that can input information using a touch panel and an electronic pen.
  • keyboards and keypads used in conventional portable notebooks and mobile phones are increasingly used as touch panels that can simultaneously display and input information.
  • capacitive touch panels rather than pressure sensitive touch panels, are mainly used in portable electronic devices.
  • the problem to be solved by the present invention is to combine a portable electronic device having a touch panel and an information input device capable of precise information input using an ultrasonic signal, the information input using a conventional touch panel and precise information input using an ultrasonic signal At the same time, it is possible to provide an information input device and method.
  • Another object of the present invention is to provide an information input method and apparatus capable of automatically switching between an information input method using a touch panel and an information input method using an ultrasonic signal by grasping a user's intention.
  • the ultrasonic receiving unit for receiving the ultrasonic signal generated from the electronic pen;
  • a reference signal receiver configured to receive a reference signal generated from the electronic pen;
  • a position measuring unit configured to measure a position of the electronic pen using a time difference received from the reference signal and the ultrasonic signal by the reference signal receiver and the ultrasonic receiver, and input second position information indicating the position of the electronic pen;
  • an input means selection unit configured to output the first location information or the second location information input from the touch panel which senses a user's contact and outputs first location information according to the user's intention of using the user.
  • the input means selector may determine the contact area of the user on the touch panel by using the first location information, and output the second location information when the contact area exceeds a first predetermined threshold.
  • the first location information may be output when the contact area does not exceed the first threshold.
  • the input means selector may determine whether the electronic pen is positioned on the touch panel using the second position information, and output the second position information when the electronic pen is positioned on the touch panel. can do.
  • the position measuring unit measures the three-dimensional position of the electronic pen to output the second position information to the input means selector, the input means selector is located on the touch panel, the electronic pen from the touch panel When the second position information is located within a predetermined height, the second position information may be output.
  • the information input device may further include a proximity signal receiver configured to receive and output a proximity signal from the electronic pen, wherein the input means selector is configured to have a second threshold value of a signal intensity received from the proximity signal receiver defined in advance. When exceeding, the second location information may be output.
  • the electronic pen may emit an ultrasonic signal toward the touch panel so that the ultrasonic signal may travel along the surface of the touch panel.
  • the electronic pen may further include: a main body unit in which an ultrasonic signal generator for generating an ultrasonic signal; And a guide unit coupled to the main body unit while accommodating the ultrasonic signal generator in such a manner that the ultrasonic signal generated by the ultrasonic signal generator is emitted to the touch panel.
  • the thickness of the outer wall of the guide portion may be formed so thick as not to generate a fine ultrasonic signal by the vibration transmitted when the ultrasonic signal is generated in the main body portion.
  • a vibration absorbing unit may be installed around the guide unit to prevent the ultrasonic signal from being generated by the vibration of the guide unit.
  • the vibration absorbing unit may be made of a material that can absorb or prevent vibration.
  • the vibration absorbing unit may be formed of any one of rubber, silicone, high density synthetic sponge, metal, and plastic.
  • the guide unit may include an ultrasonic emitter configured to emit the ultrasonic signal in one direction, and the ultrasonic signal generated by the ultrasonic signal generator may guide a guide path formed between an inner surface of the guide unit and the ultrasonic signal generator accommodated therein. Therefore, it can proceed and be discharged through the ultrasonic emitter.
  • main body portion may be provided in close contact with the inner surface of the guide unit to block the ultrasonic signal so that the ultrasonic signal proceeds in only one direction.
  • the information input method of the present invention for solving the above problems, in the information input device coupled to a portable electronic device equipped with a touch panel, a method for inputting information to the portable electronic device, (a) the information Determining, by the input device, input means which the user intends to use for inputting information among the touch panel and the electronic pen; (b) when it is determined that the user wants to input information by using the touch panel, the information input device inputs first position information indicating a position where the user touches the touch panel, inputted from the touch panel. Outputting to the portable electronic device; And (c) if it is determined that the user wants to input information using the electronic pen, the information input device outputs second position information indicating the position of the electronic pen to the portable electronic device. .
  • the step (a) may include: (a1) receiving an area (contact area) from which the user contacts the touch panel; And (a2) comparing the contact area with a predefined first threshold to determine an input means that the user wants to use for inputting the information, and (a3) the user inputs the electronic pen to the information input.
  • the method may further include generating the second position information by measuring the position of the electronic pen using a time difference between the ultrasonic signal generated by the electronic pen and the reference signal.
  • the information input device measures the position of the electronic pen using the time difference between the ultrasonic signal generated by the electronic pen and the reference signal to generate the second position information. Doing; And (a2) identifying, by the information input device, an input means to be used by a user by identifying a region where the electronic pen is located.
  • step (a2) when the electronic pen is positioned on the touch panel, it may be determined that the user intends to input information using the electronic pen.
  • the step (a1) is to measure the three-dimensional position of the electronic pen
  • the step (a2) is the user when the electronic pen is located on the touch panel, within a predetermined height from the touch panel, It may be determined that information input is to be performed using the electronic pen.
  • the method may further include generating the second position information by measuring the position of the electronic pen by using a time difference between the ultrasonic signal generated by the electronic pen and the reference signal.
  • the information input device and the information input method of the present invention by combining a portable electronic device having a touch panel with a receiver capable of receiving an ultrasonic signal and a reference signal, not only the information input using the touch panel but also the ultrasonic signal is emitted. It is possible to input precise information using an electronic pen.
  • the present invention can grasp the intention of the user, it is possible to automatically switch between the information input method using the touch panel and the information input method using the ultrasonic signal.
  • the present invention can minimize the height of the receiver module coupled to the portable electronic device by allowing the electronic pen used for information input to emit ultrasonic waves only in the direction of the touch panel.
  • FIG. 1A is a block diagram showing the configuration of an information input apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIGS. 1B to 1D are diagrams showing examples of implementing the information input device 100 according to the preferred embodiment of the present invention.
  • 2A to 2C are diagrams for describing a method of identifying an input means that a user wants to use.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating an information input method according to a preferred embodiment of the present invention.
  • 4A to 4C are flowcharts illustrating a method of determining an input unit that a user intends to use in operation S310 of FIG. 3.
  • 5A is a diagram illustrating an example in which a signal receiving module of the information input device of the present invention is coupled to a portable electronic device.
  • 5B is a diagram illustrating a problem that occurs when using a conventional electronic pen.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a structure of an electronic pen according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example in which an electronic pen according to a preferred embodiment of the present invention is used for information input.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating waveforms of an ultrasonic signal emitted from an ultrasonic wave emitter and an ultrasonic signal generated by vibration of the guide unit.
  • 9A to 9D are diagrams for describing a method of measuring a three-dimensional position of an electronic pen.
  • FIGS. 1B to 1D are examples of implementing the information input apparatus 100 according to a preferred embodiment of the present invention. It is a figure which shows.
  • the information input device 100 of the present invention basically includes an ultrasonic receiver 120, a reference signal receiver 110, a position measuring unit 130, and an input means selector 140.
  • the ultrasonic receiver 120 includes two or more ultrasonic sensors 120-1, 120-2, 120-3.
  • the above-described information input apparatus 100 may further include at least one proximity signal receiver 150, a first wireless transceiver 160, and a second wireless transceiver 165 according to an embodiment. .
  • each component of the above-described information input device 100 of the present invention may be implemented by being embedded in a portable electronic device 400 such as a tablet PC.
  • two or more ultrasonic sensors 120-1, 120-2, 120-3 and 120-4 constituting the ultrasonic receiver 120 are installed at a plurality of positions of the portable electronic device 400 (example shown). Installed at each corner) may receive an ultrasonic signal generated from the electronic pen 300.
  • one or more proximity sensors 150-1, 150-2, 150-3, and 150-4 that form the proximity signal receiver 150 are also installed at a plurality of locations of the portable electronic device 400 to generate the proximity generated by the electronic pen 300. You can also receive a signal.
  • the one or more proximity sensors 150-1, 150-2, 150-3, and 150-4 may be installed as sensors having directivity, and may be installed to detect the electronic pen 300 approaching in a specific direction.
  • the ultrasonic receiver 120, the reference signal receiver 110, and the proximity signal receiver 150 of the above-described information input apparatus 100 of the present invention are included in the signal receiving module 160.
  • the signal receiving module 160 may be inserted into an input / output port such as a USB port of the portable electronic device 400 such as a tablet PC and combined with the portable electronic device 400.
  • the position measuring unit 130 and the input means selector 140 may be installed and implemented in a microprocessor of the portable electronic device 400 by software.
  • the initial position setting is performed by the information input device ( It may be set in advance by the manufacturer of 100).
  • 160 is included in the signal receiving module 160-2, and the remaining components are included in the portable electronic device 400, so that information on the signals received by the signal receiving module 160-2 may be, for example, Bluetooth.
  • information on the signals received by the signal receiving module 160-2 may be, for example, Bluetooth.
  • it may be wirelessly transmitted to the position measuring unit 130 and the input means selector 140 installed in software on the portable electronic device 400.
  • the user can place and use the signal receiving module 160-2 anywhere in the vicinity of the portable electronic device 400, so the user must perform initial positioning of the signal receiving module, Initial position setting is possible by designating a corresponding area (eg, a corner of the touch panel) of the touch panel 200 with the electronic pen 300.
  • a corresponding area eg, a corner of the touch panel
  • the ultrasonic receiver 120 and the reference signal receiver 110 may receive the ultrasonic signals and the reference signals emitted from the electronic pen 300. Receive each.
  • the electronic pen 300 generates an ultrasonic signal and a reference signal such as an infrared signal or an RF signal simultaneously or with a predetermined time difference.
  • the ultrasonic receiver 120 includes a plurality of ultrasonic sensors 120-1, 120-2, 120-3... Which are spaced apart from each other by a predetermined distance from each other, and the ultrasonic signal emitted from the electronic pen 300. Receives and outputs to the position measuring unit 130.
  • the reference signal receiving unit 110 receives the reference signal generated by the electronic pen 300 and outputs it to the position measuring unit 130.
  • the proximity signal receiver 150 receives and inputs a proximity signal generated separately in the ON state of the electronic pen 300 to indicate that the electronic pen 300 is in operation in addition to the ultrasonic signal and the reference signal in the electronic pen 300. Output to the means selector 140. As described above, the proximity signal receiver 150 may be included as a component or omitted according to an embodiment.
  • the first wireless transceiver 160 and the second wireless transceiver 165 include the signal receiver module 160 described above with reference signal receiver 110, the ultrasonic receiver 120, and the proximity signal receiver 150 shown in FIG. 1D.
  • the components included in the information input device 100 the first wireless transceiver 160 is included in the signal receiving module 160-2, the signals received at each receiver Information is transmitted to the second wireless transceiver 165 wirelessly, and the second wireless transceiver 165 inputs information on the proximity signal received from the first wireless transceiver 160 to the input means selector 140. ) And outputs information about the ultrasonic signal and the reference signal to the position measuring unit 130.
  • a wireless transceiver may be omitted when the wire is configured.
  • the position measuring unit 130 includes a time when a reference signal is received by the reference signal receiving unit 110 and an ultrasonic signal by each ultrasonic sensor 120-1, 120-2, 120-3, or 120-4 of the ultrasonic receiving unit 120.
  • the coordinates of the electronic pen 300 are measured using the received time difference.
  • the electronic pen 300 since the reference signal proceeds at the speed of light, the electronic pen 300 is received by the reference signal receiver 110 at the same time as the generation of the electronic pen 300. Is considered the time at which the ultrasonic signal is generated. Since the ultrasonic signal proceeds at a speed of 340 m / s, the time difference between the time when the reference signal is received and the time when the ultrasonic signal is received is that the ultrasonic signal is transmitted from the electronic pen 300 to the ultrasonic sensors 120-1, 120-2, 120-3, 120.
  • the distance from the electronic pen 300 to each of the ultrasonic sensors 120-1, 120-2, 120-3, and 120-4 can be calculated.
  • the distance between the ultrasonic sensors 120-1, 120-2, 120-3, and 120-4 is a predefined distance. Therefore, since the positions of the electronic pen 300 and the positions of the respective ultrasonic sensors 120-1, 120-2, 120-3, and 120-4 are known as the lengths of the three sides of the triangle with the three vertices of the triangle, the trigonometric formula When applied, it is possible to simply determine the two-dimensional coordinates or three-dimensional coordinates of the electronic pen 300.
  • each of the three sensors implementing the ultrasonic signal receiver 120 is called S1, S2, and S3, and each sensor is installed at right angles to each other in the same plane as shown in FIG. 9A.
  • Each coordinate is set as (0,0,0), (Lx, 0,0), and (Lx, Ly, 0) for convenience, and the position P of the electronic pen 300 in the three-dimensional space P is The coordinate is called (x, y, z).
  • the distance Lx between S1 and S2, and the Ly between the sensors S2 and S3 are known values, the distance L1 between the electronic pen 200 and S1, the distance L2 between the electronic pen 200 and S2, and the electronic pen ( As described above, the distance L3 between the 200) and S3 can be obtained by using the reception time difference between the reference signal and the ultrasonic signal.
  • the x coordinate of the electronic pen 200 is set by obtaining a triangle having lengths L1, L2, and Lx as one side of a triangle, and the following equation 1 is established. Solving 1 for x yields the x-coordinate value as shown in Equation 2 below.
  • the y coordinate of the electronic pen 200 is set to a triangle having lengths L2, L3, and Ly as one side of a triangle, and is obtained in the same manner as in Equation 1 above.
  • a triangle having lengths of L4, y, and z, respectively, may be set, and z may be set as shown in Equation 4 below. You can get the value.
  • the input means selector 140 receives first position information from the touch panel 200 and second position information from the position measuring unit 130. In addition, the input means selector 140 determines a user's intention of which input means the user inputs information using, among the touch panel 200 and the electronic pen 300, so that the user touches the touch panel 200. When the user wants to input the information using the), the first location information is output. When the user wants to input the information using the electronic pen 300, the second location information is output as the location information for the input.
  • the touch panel 200 input method and the electronic pen 300 input method may be switched by determining the user's intention by using any one of the following three methods of the input means selector 140.
  • FIGS. 2A to 2C are diagrams for explaining three methods of outputting location information by switching input methods by grasping a user's intention.
  • the signal receiving module 160-1 of the present invention is illustrated based on an example in which the portable electronic device 400 is coupled to the portable electronic device 400 through an input / output port (see FIG. 1C).
  • the illustrated example can be applied in the same manner.
  • the input means selector 140 determines whether an area in which a human body contacts the touch panel 200 exceeds a predetermined threshold. Can understand the intention of
  • the touch panel 200 when a user wants to input information by touching the touch panel 200 with his or her hand, it is common to touch the touch panel 200 using a fingertip, as shown in FIG.
  • the area where the finger touches the touch panel 200 is only a very small area, as shown at 22.
  • the electronic pen 300 should touch the touch panel 200 to input handwriting or select a button.
  • the user places the palm on the touch panel 200, and as shown in reference numeral 27, the touch is relatively touched when inputting information using the touch panel 200 (see reference numeral 22). Many areas of the panel 200 come into contact with the human body.
  • the input means selector 140 measures the contact point and the area of the touch panel 200, and when the contact area or the contact point exceeds a predefined threshold, the user uses the electronic pen 300. It is determined that the user wants to input the information, and outputs the second position information input from the position measuring unit 130, and if the threshold value is not exceeded, the first position information is output again, so that the touch panel input is easily made according to the user's intention. You can switch between the method and the electronic pen input method.
  • the input means selector 140 may allow a user to touch the panel using second position information of the electronic pen 300 input from the position measurer 130. It is determined whether or not to use 200 or to input information using the electronic pen 300.
  • the user When the user wants to input precise information using the electronic pen 300 while inputting information using the touch panel 200, the user turns on the electronic pen 300 to generate a reference signal and an ultrasonic signal.
  • the electronic pen 300 is moved inside the touch panel 200 from the outside of the touch panel 200.
  • the input means selector 140 outputs first position information input from the touch panel 200 when the electronic pen 300 is located outside the touch panel 200.
  • the electronic pen 300 moves inside the touch panel 200, it is determined that the user wants to input information using the electronic pen 300, and the second position information input from the position measuring unit 130. Outputs
  • the position measuring unit 130 may measure the three-dimensional position of the electronic pen 300 and output it to the input means selector 140.
  • the two-dimensional position of the electronic pen 300 enters the touch panel 200 and the height of the electronic pen 300 is within a predetermined distance from the touch panel 200. (For example, when it is located within a height of 1 cm from the touch panel 200), it is determined that the user wants to input information using the electronic pen 300, and the second input from the position measuring unit 130. Location information can be output.
  • the electronic pen 300 In addition to the ultrasonic signal and the reference signal, the electronic pen 300 according to the present invention has separate proximity signals indicating that the electronic pen 300 is operating (sound waves, electromagnetic waves, Implemented using light quantity, etc.).
  • the input means selector 140 measures the strength of the proximity signal to measure the strength of the electronic pen 300 and the proximity signal receiver ( If the distance between the 150 and the strength of the proximity signal is greater than a predetermined threshold, the user touches the electronic pen 300 to input information using the electronic pen 300 touch panel 200
  • the second position information input from the position measuring unit 130 is output instead of the first position information input from the touch panel 200.
  • the distance where the strength of the proximity signal is greater than or equal to the threshold is indicated by a dotted line.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating an information input method according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the information input method according to the preferred embodiment of the present invention will be described.
  • the touch panel 200 is driven together to input information using the touch panel 200. It becomes a state (S310).
  • the information input device 100 checks whether the user wants to input information by using an input means of the touch panel 200 and the electronic pen 300 (S310) and uses the touch panel 200. In this case, information is input using the touch panel 200 by outputting first location information generated by the touch panel 200 (S320).
  • the information input apparatus 100 may provide second position information indicating the position of the electronic pen 300. Input the information using (S330).
  • 4A to 4C are flowcharts illustrating a method of determining an input unit that a user intends to use in operation S310 of FIG. 3.
  • the information input apparatus 100 measures the point where the user touches on the touch panel 200 and the contact area (S311). Thereafter, it is determined whether the contact area or the number of contact points exceeds a predefined threshold, and if the threshold is not exceeded, the process proceeds to step S320 (S312).
  • step S312 when it is determined that the threshold value is exceeded, it is determined that the user grips the electronic pen 300 and put his hand on the touch panel 200 to receive a reference signal and an ultrasonic signal to position the electronic pen 300. Measure and proceed to step S330 (S313).
  • the information input apparatus 100 examines whether an ultrasound signal and a reference signal are received, If the signal and the ultrasonic signal are not input, the process proceeds to step S320 to perform information input using the touch panel 200 (S314).
  • the ultrasonic signal and the reference signal are received, the electronic signal is received as described above using the received signals.
  • the position of the pen 300 is measured (S315).
  • step S330 the electronic pen 300 is moved. Information is input using the location information of the electronic pen 300. If the location of the electronic pen 300 is not inside the touch panel 200, the process proceeds to step S320 to perform information input using the touch panel 200. (S316-1).
  • the ultrasonic receiver 120 includes three or more ultrasonic sensors to measure the three-dimensional position of the electronic pen 300, the position of the electronic pen 300 as a result of the irradiation in step S316-1 described above
  • the height of the electronic pen 200 is out of a predetermined height (for example, the height of the electronic pen touch panel If more than 1cm from) to proceed to the step S320 may be input information using the touch panel 200 (S316-2).
  • the information input apparatus 100 determines whether a proximity signal of the electronic pen 300 is received, and thus the proximity signal of the electronic pen 300. Is not received, the process proceeds to step S320 and information is input using the first location information output from the touch panel 200 (S317). When the proximity signal of the electronic pen 300 is received, the strength of the proximity signal is preset. If it is determined whether the threshold is exceeded, and the signal strength does not exceed the threshold, the process proceeds to step S320 (S318).
  • operation S318 when the strength of the proximity signal exceeds the threshold, the position of the electronic pen 300 is measured by using the reference signal and the ultrasonic signal, and the flow proceeds to operation S330 to perform the second operation of the electronic pen 300.
  • Information input is performed using the location information (S319).
  • 5A illustrates an example in which the signal receiving module 160-1 is coupled to a portable electronic device.
  • the ultrasonic generator 510 implemented with a piezo film or the like to wrap the pen core on the lower end of the electronic pen 500 ) Is installed, and the ultrasonic generator 510 is protected by the cap unit 520 so that the ultrasonic generator 510 is not contacted by the user.
  • the ultrasonic signal generated by the ultrasonic generator may be emitted to the cap unit 520.
  • the discharge groove 522 is formed to be able to.
  • the ultrasonic signals emitted through the emission grooves 522 are spread upward and downward, so that only some of the ultrasonic signals are ultrasonic sensors 120-1 and 120 of the signal receiving module 160. -2) directly received.
  • the ultrasonic generator is driven slightly, sound waves are emitted to another set of receivers nearby, which affects the interference easily. Therefore, it should be driven at a small intensity, but accordingly, the ultrasonic receiving sensors 120-1 and 120-2 should be installed at positions much higher than the height of the touch panel 200 to receive more ultrasonic signals.
  • the signal receiving module 160 installed to protrude higher than the surface of the 200 is expected to cause inconvenience to the user.
  • the user may contact the pen core 530 with the touch panel 200 to input information and perform handwriting input.
  • the pen core 530 of the electronic pen 500 is located at the same point, but according to the direction of the touch panel 200 of the electronic pen 500 and the degree of tilting, the ultrasonic generator ( The position of the 510 may be moved together with the P1 position, the P2 position, and the P3 position.
  • the distance between the electronic pen 300 and the ultrasonic receiver 120 based on the pen core is the same, the distance of the electronic pen 500 recognized by the information input device 100 is electronic.
  • the pen 500 is recognized as L1 in the P1 position, L2 in the P2 position, and L3 in the P3 position. This error in distance results in incorrect input.
  • the distance between the ultrasonic wave generator 510 and the information input device 100 changes rapidly, and thus the information input device 100 The position of the recognized electronic pen 500 is rapidly changed, causing incorrect information input that is different from the user's intention.
  • the problem of the electronic pen 500 is changed to change the structure of the electronic pen 500 to be directed toward the touch panel 200 as described below.
  • FIG. 6 is a view showing the structure of an electronic pen 300 according to a preferred embodiment of the present invention
  • Figure 7 shows an example in which the electronic pen 300 according to a preferred embodiment of the present invention is used for information input One drawing.
  • the electronic pen 300 includes a main body 3200 and a guide 3300 coupled to the main body 3200.
  • the main body 3200 is basically provided with a power supply 3230, an ultrasonic signal generator 3240, a reference signal generator 3220, a controller 3210, and a pen core 3250.
  • the signal generator 3250 may be further included.
  • the power supply unit 3230 supplies power to the ultrasonic signal generator 3240, the reference signal generator 3220, the proximity signal generator 3250, and the controller 3210, and the reference signal generator 3220 supplies power.
  • the control signal input from the control unit 3210 generates a reference signal.
  • various signals such as an infrared signal (IR) or a radio frequency (RF) signal may be used.
  • the control unit 3210 may control the ultrasonic signal generator 3240 and the reference signal generator 3220 to generate the ultrasonic signal and the reference signal at predetermined time periods, respectively.
  • the proximity signal generator 3250 When the proximity signal generator 3250 is installed, the proximity signal generator 3250 is controlled to generate a proximity signal.
  • the proximity signal generation period may be set longer than the period in which the reference signal and the ultrasonic signal are generated to reduce power consumption.
  • the pen core 3250 may be formed at an end of the ultrasonic signal generator 3240 to provide only a writing feeling using a general pen.
  • the ultrasonic signal generator 3240 includes a core portion 3422, an ultrasonic wave generator 3244, an ultrasonic wave blocker 3246, and a support portion 3248, and is configured to control signals input from the controller 3210. Therefore, an ultrasonic signal is generated.
  • the core portion 3242 of the ultrasonic signal generator 3240 has a cylindrical space formed at the center thereof to accommodate the pen core portion 3250, and the ultrasonic shield 3246 has a constant height on the outer circumferential surface of the core portion 3324. It is formed to protrude to be in close contact with the inner surface of the guide unit 3300 to be described later so that the ultrasonic signal is emitted in only one direction.
  • the ultrasonic generator 3244 is installed to surround the outer circumferential surface of the core portion 3322 or is installed in a predetermined region of the outer circumferential surface of the core portion 3322 to convert electrical energy applied from the power supply unit 3230 into vibration in accordance with a control signal. It is preferable to generate an ultrasonic wave and to implement it as a piezoelectric element such as a piezo film. In addition, a plurality of ultrasonic generators may be installed to increase the size of the signal.
  • the support part 3248 is in close contact with the inner surface of the guide part 3300 and performs a function of fixing the position of the ultrasonic signal generator 3240 in the guide part 3300.
  • the ultrasonic signal generator 3240 is positioned close to the surface of the touch panel 200 when the user performs writing using the electronic pen 300 (eg, the “bottom of the electronic pen 300”).
  • the position of the controller 3210, the reference signal generator 3220, and the power supply 3230 may be arbitrarily disposed within the main body 3200.
  • the guide portion 3300 is a direction in which the ultrasonic signal generated by the ultrasonic signal generator 3240, the pen core 3250 abuts the surface of the touch panel 200 (hereinafter referred to as "touch panel 200 direction") It is coupled to the main body 3200 while surrounding the ultrasonic signal generator 3240 so as to be emitted.
  • the guide part 3300 has a space formed therein so as to accommodate the ultrasonic signal generator 3240 therein, and is formed in a cone or cylinder shape as a whole.
  • one end surface of the guide portion 3300 is formed with a fitting portion or a thread to be coupled with the main body portion 3200 in a manner of fitting, screwing or adhesively bonding with the main body portion 3200, the opposite end surface
  • the ultrasonic emitter 3310 is formed to emit an ultrasonic signal.
  • a vibration absorbing part 3320 is provided around the guide part 3300.
  • the ultrasonic signal impinges on the inner surface of the guide part 3300 and proceeds toward the touch panel 200 along the ultrasonic guide path 3340 which will be described later. At this time, the intensity of the ultrasonic signal is weakened by the collision with the inner surface of the guide unit 3300.
  • the ultrasonic signal In order to receive the ultrasonic signal of a predetermined size or more capable of position measurement in the ultrasonic receiver 120, it is necessary to increase the output of the ultrasonic signal. However, when the output of the ultrasonic signal is increased, more energy is transmitted to the inner surface of the guide unit 3300 due to the collision of the ultrasonic signal, which causes the guide unit 3300 to vibrate to generate a fine ultrasonic signal. The ultrasonic signal is received by the ultrasonic receiver 120 to act as noise. 8 illustrates waveforms of the ultrasonic signal 810 generated by the ultrasonic signal 810 emitted from the ultrasonic emitter 3310 and the vibration of the guide 3300.
  • the vibration absorbing unit 3320 was installed to cause the vibration absorbing unit 3320 to block the generation of the ultrasonic signal by the vibration of the guide unit 3300.
  • the vibration absorbing part 3320 may be formed of a material capable of absorbing or preventing vibration such as rubber, silicon, a high density synthetic sponge, and a metal.
  • the thickness of the outer wall of the guide unit 3300 instead of the vibration absorbing unit 3320 is not affected by the vibration transmitted when generating the ultrasonic signal in the ultrasonic generator 3244 of the main body 3200 (that is,
  • the guide portion may be formed to be thick enough to vibrate so as not to generate a fine ultrasonic signal.
  • a problem may occur in the case of polycarbonate or transparent ABS at least 0.7 mm below the diagonal of 10 inches and should be formed at least 0.7 mm accordingly.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the guide part 3300 when the guide part 3300 is coupled to the main body part 3200 according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the ultrasonic signal generator 3240 when the ultrasonic signal generator 3240 is inserted into the guide unit 3300, the pen core 3250 protrudes outwards through the ultrasonic emitter 3310, and the ultrasonic signal generator 3240 of the ultrasonic signal generator 3240 is separated from each other.
  • the ultrasonic blocking unit 3246 is in close contact with the inner surface of the guide unit 3300 to block the ultrasonic wave generated by the ultrasonic generating unit 3244 from flowing out to the opposite side of the ground direction.
  • a predetermined space (hereinafter, referred to as a "guide path") is provided between the core portion 2324 of the ultrasonic signal generator 3240 and the inner surface of the guide unit 3300. 3340), and the ultrasonic waves generated by the ultrasonic generator 3344 travel along the guide path 3340 and are emitted to the ultrasonic emitter 3310.
  • the information input method of the present invention can also be embodied as computer readable codes on a computer readable recording medium.
  • the computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, and the like, which are also implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission over the Internet). It also includes.
  • the computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.

Abstract

본 발명은 터치 패널 및 전자펜을 이용하여 휴대용 전자기기에 정보를 입력할 수 있는 정보 입력 장치 및 정보 입력 방법을 공개한다. 본 발명의 정보 입력 장치 및 정보 입력 방법에 따르면, 터치 패널을 구비하는 휴대용 전자기기에 초음파 신호와 기준신호를 수신할 수 있는 수신기를 결합함으로써, 터치패널을 이용한 정보 입력뿐만 아니라, 초음파 신호를 방출하는 전자펜을 이용한 정교한 정보 입력이 가능하다. 또한, 본 발명은 사용자의 의도를 파악하여, 터치 패널을 이용한 정보 입력방식과 초음파 신호를 이용한 정보 입력 방식을 자동으로 전환할 수 있다. 또한, 본 발명은 정보 입력에 이용되는 전자펜이 터치 패널 방향으로만 초음파를 방출하도록 함으로써, 휴대용 전자기기와 결합되는 수신기 모듈의 높이를 최소화 할 수 있다.

Description

터치 패널을 이용한 정보 입력 방식과 초음파 신호를 이용한 정보 입력 방식간의 자동 전환이 가능한 정보 입력 장치 및 방법
본 발명은 정보 입력 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 터치 패널 및 전자펜을 이용하여 정보를 입력할 수 있는 정보 입력 장치 및 방법에 관한 것이다.
정보통신 기술이 발달함에 따라서 휴대용 전자기기의 성능이 급속도로 발전하고 있다. 과거에는 전화를 걸고 받을 수 있는 기능에 국한되었던 휴대폰의 경우에는, 인터넷 접속이 가능하고, 고성능 연산을 수행하여 다양한 어플리케이션 프로그램을 실행할 수 있는 스마트폰으로 진화되어 급속도로 확산되고 있으며, 스마트폰의 디스플레이 공간의 협소함을 해결하기 위해서, 휴대가 간편하면서도 가벼운 테블릿 PC의 보급도 확산되고 있는 추세이다.
이러한 휴대용 전자기기의 경우에는 휴대성을 향상시키기 위해서, 부피와 무게를 줄이는 것이 필수적이고, 이를 위해서, 종래의 휴대용 노트북 및 휴대폰에서 채택하던 키보드 및 키패드는 점점 디스플레이와 정보 입력이 동시에 가능한 터치 패널로 대체되고 있으며, 최근에는 감압식 터치 패널보다는 정전용량식 터치 패널이 주로 휴대용 전자기기에 이용되고 있다.
그러나, 최근에 많이 사용되는 정전용량식 터치 패널은 인체와 접촉하여야만 정보 입력이 가능하므로 정교한 입력이 불가능한 문제점이 있다. 즉, 사용자가 손을 터치 패널에 접촉시켜 필기를 입력하는 경우에는 손이 터치패널과 접촉하는 공간이 매우 넓어 세밀한 필기를 입력하는 것이 불가능하고, 다양한 선택 버튼들이 표시된 웹 페이지상에 표시된 특정 버튼을 선택하는 경우에도, 손으로 터치하는 영역이 자신이 선택하고자 하는 버튼과 인접한 다른 버튼을 동시에 접촉하게 되어 원하지 않는 항목을 선택하게 되는 문제점이 존재한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 터치 패널을 구비한 휴대용 전자기기와 초음파 신호를 이용하여 정밀한 정보 입력이 가능한 정보 입력 장치를 결합하여, 종래의 터치 패널을 이용한 정보 입력과 초음파 신호를 이용한 정밀한 정보 입력이 동시에 가능한 정보 입력 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 사용자의 의도를 파악하여 터치 패널을 이용한 정보 입력방식과 초음파 신호를 이용한 정보 입력 방식을 자동으로 전환할 수 있는 정보 입력 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 정보 입력 장치는, 전자펜으로부터 발생되는 초음파 신호를 수신하는 초음파 수신부; 상기 전자펜으로부터 발생되는 기준신호를 수신하는 기준신호 수신부; 기준신호 및 초음파 신호가 상기 기준신호 수신부 및 상기 초음파 수신부에 각각 수신된 시간차를 이용하여 상기 전자펜의 위치를 측정하고, 상기 전자펜의 위치를 나타내는 제 2 위치 정보를 입력하는 위치 측정부; 및 상기 사용자의 사용 의도에 따라서, 사용자의 접촉을 감지하여 제 1 위치 정보를 출력하는 터치 패널로부터 입력된 상기 제 1 위치 정보 또는 상기 제 2 위치 정보를 출력하는 입력 수단 선택부를 포함한다.
또한, 상기 입력 수단 선택부는, 상기 제 1 위치 정보를 이용하여, 상기 터치 패널상의 사용자의 접촉면적을 판단하고, 상기 접촉 면적이 사전에 정의된 제 1 임계치를 초과하면 상기 제 2 위치 정보를 출력하고, 상기 접촉 면적이 상기 제 1 임계치를 초과하지 않으면 상기 제 1 위치 정보를 출력할 수 있다.
또한, 상기 입력 수단 선택부는, 상기 제 2 위치 정보를 이용하여 상기 전자펜이 상기 터치 패널위에 위치하는지 여부를 조사하고, 상기 전자펜이 상기 터치 패널 위에 위치하는 경우에는 상기 제 2 위치 정보를 출력할 수 있다.
또한, 상기 위치 측정부는 상기 전자펜의 3차원적 위치를 측정하여 상기 제 2 위치 정보를 상기 입력 수단 선택부로 출력하고, 상기 입력 수단 선택부는 상기 전자펜이 상기 터치 패널위에 위치하고, 상기 터치 패널로부터 소정 높이 이내에 위치하는 경우에 상기 제 2 위치 정보를 출력할 수 있다.
또한, 상기 정보 입력 장치는, 전자펜으로부터 근접신호를 수신하여 출력하는 근접신호 수신부를 더 포함하고, 상기 입력 수단 선택부는 상기 근접신호 수신부로부터 수신된 신호의 세기가 사전에 정의된 제 2 임계치를 초과하는 경우에 상기 제 2 위치 정보를 출력할 수 있다.
또한, 상기 전자펜은, 초음파신호가 상기 터치패널의 표면을 따라서 진행될 수 있도록 터치패널 방향으로 초음파 신호를 방출할 수 있다.
또한, 상기 전자펜은, 초음파신호를 발생시키는 초음파신호 발생부가 설치된 본체부; 및 상기 초음파 신호 발생부에서 발생된 초음파 신호가 상기 터치 패널로 방출되도록 상기 초음파신호 발생부를 내부에 수용하면서 상기 본체부와 결합되는 가이드부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 가이드부의 외벽의 두께는, 상기 본체부에서 초음파신호가 발생될때 전달되는 진동에 의해서 미세한 초음파신호도 발생시키지 않을 정도로 두껍게 형성될 수 있다.
또한, 상기 가이드부 둘레에 상기 가이드부의 진동에 의해서 초음파 신호가 발생하는 것을 방지하는 진동 흡음부가 설치될 수 있다.
또한, 상기 진동 흡음부는 진동을 흡수하거나 막을 수 있는 재질로 구성될 수 있다.
또한, 상기 진동 흡음부는, 고무, 실리콘, 고밀도 합성 스폰지, 금속, 플라스틱 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
또한, 상기 가이드부는 상기 초음파 신호를 일방향으로 방출하는 초음파 방출부를 포함하고, 상기 초음파신호 발생부에서 발생된 초음파신호는, 상기 가이드부의 내면과 내부에 수용된 상기 초음파신호 발생부 사이에 형성된 가이드 경로를 따라서 진행하여 상기 초음파 방출부를 통해서 방출될 수 있다.
또한, 상기 본체부에는 상기 가이드부의 내면과 밀착됨으로써 초음파 신호를 차단하여 초음파 신호가 일방향으로만 진행하도록 하는 초음파 차단부가 설치될 수 있다.
한편, 상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 정보 입력 방법은, 터치 패널이 구비된 휴대용 전자기기와 결합된 정보 입력 장치에서, 상기 휴대용 전자기기에 정보를 입력하는 방법으로서, (a) 상기 정보 입력 장치가, 터치 패널 및 전자펜 중 사용자가 정보 입력에 이용하고자 하는 입력 수단을 판단하는 단계; (b) 사용자가 상기 터치 패널을 이용하여 정보를 입력하고자 하는 것으로 판단된 경우에, 상기 정보 입력 장치가 상기 터치 패널로부터 입력된, 사용자가 상기 터치 패널을 접촉한 위치를 나타내는 제 1 위치 정보를 상기 휴대용 전자기기로 출력하는 단계; 및 (c) 사용자가 전자펜을 이용하여 정보를 입력하고자 하는 것으로 판단된 경우에, 상기 정보 입력 장치가 상기 전자펜의 위치를 나타내는 제 2 위치 정보를 상기 휴대용 전자기기로 출력하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 (a) 단계는, (a1) 상기 터치 패널로부터 사용자가 상기 터치 패널에 접촉한 면적(접촉 면적)을 입력받는 단계; 및 (a2) 상기 접촉 면적을 사전에 정의된 제 1 임계치와 비교하여 사용자가 정보 입력에 이용하고자 하는 입력 수단을 판별하는 단계를 포함할 수 있고, (a3) 사용자가 상기 전자펜을 정보 입력에 이용하고자 하는 경우에, 상기 전자펜에서 발생된 초음파 신호와 기준신호 간의 시간차를 이용하여 상기 전자펜의 위치를 측정하여, 상기 제 2 위치 정보를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 (a) 단계는, (a1) 상기 정보 입력 장치가, 상기 전자펜에서 발생된 초음파 신호와 기준신호 간의 시간차를 이용하여 상기 전자펜의 위치를 측정하여, 상기 제 2 위치 정보를 생성하는 단계; 및 (a2) 상기 정보 입력 장치가, 상기 전자펜이 위치하는 영역을 식별하여 사용자가 이용하고자 하는 입력 수단을 식별하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 (a2) 단계는, 상기 전자펜이 상기 터치 패널 위에 위치하는 경우에, 사용자가 전자펜을 이용하여 정보 입력을 수행하고자 하는 것으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 (a1) 단계는 상기 전자펜의 3차원적 위치를 측정하고, 상기 (a2) 단계는 상기 전자펜이 상기 터치 패널 위에 위치하고, 상기 터치 패널로부터 소정 높이 이내에 위치하는 경우에, 사용자가 상기 전자펜을 이용하여 정보 입력을 수행하고자 하는 것으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 (a) 단계는, (a1) 상기 전자펜으로부터 상기 전자펜이 동작중임을 나타내는 근접신호를 수신하는 단계; 및 (a2) 상기 근접신호의 세기를 사전에 정의된 임계치와 비교하여 사용자가 이용하고자 하는 입력 수단을 판별하는 단계를 포함할 수 있고, (a3) 사용자가 상기 전자펜을 정보 입력에 이용하고자 하는 경우에, 상기 전자펜에서 발생된 초음파 신호와 기준신호 간의 시간차를 이용하여 상기 전자펜의 위치를 측정하여, 상기 제 2 위치 정보를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 정보 입력 장치 및 정보 입력 방법에 따르면, 터치 패널을 구비하는 휴대용 전자기기에 초음파 신호와 기준신호를 수신할 수 있는 수신기를 결합함으로써, 터치패널을 이용한 정보 입력뿐만 아니라, 초음파 신호를 방출하는 전자펜을 이용한 정교한 정보 입력이 가능하다.
또한, 본 발명은 사용자의 의도를 파악하여, 터치 패널을 이용한 정보 입력방식과 초음파 신호를 이용한 정보 입력 방식을 자동으로 전환할 수 있다.
또한, 본 발명은 정보 입력에 이용되는 전자펜이 터치 패널 방향으로만 초음파를 방출하도록 함으로써, 휴대용 전자기기와 결합되는 수신기 모듈의 높이를 최소화할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정보 입력 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 1b 내지 도 1d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정보 입력 장치(100)가 구현된 예를 도시하는 도면이다.
도 2a 내지 도 2c는 사용자가 이용하고자 하는 입력 수단을 식별하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정보 입력 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 4a 내지 도 4c는 도 3의 제 S310 단계에서 사용자가 이용하고자 하는 입력수단을 판별하는 방식을 설명하는 흐름도이다.
도 5a 는 본 발명의 정보 입력 장치의 신호 수신 모듈이 휴대용 전자기기에 결합된 일 예를 도시하는 도면이다.
도 5b는 종래 방식의 전자펜을 이용할 때 발생하는 문제점을 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자펜의 구조를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자펜이 정보 입력에 이용되는 일 예를 도시한 도면이다.
도 8은 초음파 방출부에서 방출된 초음파 신호 및 가이드부의 진동에 의해서 발생된 초음파 신호의 파형을 각각 도시한 도면이다.
도 9a 내지 도 9d는 전자펜의 3차원적 위치를 측정하는 방법을 설명하는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다.
도 1a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정보 입력 장치(100)의 구성을 도시한 블록도이고, 도 1b 내지 도 1d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정보 입력 장치(100)가 구현된 예를 도시하는 도면이다.
먼저, 도 1a를 참조하면, 본 발명의 정보 입력 장치(100)는 초음파 수신부(120), 기준신호 수신부(110), 위치 측정부(130), 및 입력수단 선택부(140)를 기본적으로 포함하고, 초음파 수신부(120)는 2개 이상의 초음파 센서(120-1, 120-2, 120-3,,,)를 포함한다.
또한, 상술한 정보 입력 장치(100)는 실시예에 따라서는 하나 이상의 근접신호 수신부(150)와, 제 1 무선 송수신부(160) 및 제 2 무선 송수신부(165)를 더 포함할 수 도 있다.
먼저, 도 1b 내지 도 1d를 더 참조하여 본 발명의 정보 입력 장치(100)가 휴대용 전자기기와 결합되어 구현되는 예를 설명한다.
도 1b를 참조하면, 상술한 본 발명의 정보 입력 장치(100)의 각 구성 요소들은 테블렛 PC와 같은 휴대용 전자기기(400) 내부에 내장되어 구현될 수 있다.
도 1b에 도시된 예와 같이, 초음파 수신부(120)를 구성하는 두개 이상의 초음파 센서(120-1,120-2,120-3,120-4)는 휴대용 전자기기(400)의 복수의 위치에 설치되어(도시된 예에서는 각 모서리에 설치됨) 전자펜(300)에서 발생되는 초음파 신호를 수신할 수 있다. 마찬가지로, 근접 신호 수신부(150)를 구성하는 하나 이상의 근접 센서들(150-1,150-2,150-3,150-4)도 휴대용 전자기기(400)의 복수의 위치에 설치되어 전자펜(300)에서 발생되는 근접 신호를 수신할 수 도 있다. 또한, 하나 이상의 근접 센서들(150-1,150-2,150-3,150-4)은 지향성을 갖는 센서들로 설치되어, 특정 방향에서 근접하는 전자펜(300)을 감지하도록 설치될 수 있다.
도 1c에 도시된 예와 같이, 상술한 본 발명의 정보 입력 장치(100)의 초음파 수신부(120), 기준신호 수신부(110) 및 근접신호 수신부(150)는 신호 수신 모듈(160) 내부에 포함되도록 설치되고, 신호 수신 모듈(160)은 테블릿 PC와 같은 휴대용 전자기기(400)의 USB 포트와 같은 입출력 포트에 삽입되어 휴대용 전자기기(400)와 결합될 수 있다. 위치 측정부(130) 및 입력 수단 선택부(140)는 소프트웨어적으로 휴대용 전자기기(400)의 마이크로프로세서에 설치되어 구현될 수 있다.
도 1c에 도시된 예에서, 휴대용 전자기기(400)와 결합되는 신호 수신 모듈(160-1)의 위치는 휴대용 전자기기(400)에 대해서 고정되므로, 초기 위치 설정은 본 발명의 정보 입력 장치(100)의 제조자에 의해서 사전에 설정될 수 도 있다.
도 1d에 도시된 예와 같이, 상술한 본 발명의 정보 입력 장치(100)의 구성 요소들 중 초음파 수신부(120), 기준신호 수신부(110), 근접신호 수신부(150) 및 제 1 무선 송수신부(160)는 신호 수신 모듈(160-2)에 포함되고, 나머지 구성 요소들은 휴대용 전자기기(400)에 포함되어, 신호 수신 모듈(160-2)에서 수신된 신호들에 대한 정보는 블루투스와 같은 근거리 통신 방식에 의해서 무선으로 휴대용 전자기기(400)에 소프트웨어적으로 설치된 위치 측정부(130) 및 입력 수단 선택부(140)로 전송될 수 있다.
도 1d에 도시된 예에서, 사용자는 신호 수신 모듈(160-2)을 휴대용 전자기기(400) 주변의 임의의 위치에 놓고 사용할 수 있으므로, 사용자는 신호 수신 모듈의 초기 위치 설정을 수행해야 하고, 초기 위치 설정은 전자펜(300)으로 터치 패널(200)의 대응되는 영역(예컨대, 터치 패널의 모서리)을 지정함으로써 가능하다.
후술하는, 본 발명의 정보 입력 장치(100)에 관한 설명은, 본 발명의 정보 입력 장치(100)가 휴대용 전자기기의 본래의 구성과 결합되어 수행되는 정보 입력 과정과 관련된 부분만을 설명하는 것이고, 입력 수단 선택부(140)에서 출력되는 제 1 위치 정보 및 제 2 위치 정보는 터치 패널(200)에서 출력되는 위치 정보와 동일한 방식으로 휴대용 전자 기기의 입력 신호로서 이용됨을 주의해야 한다.
다시 도 1을 참조하여, 본 발명의 정보 입력 장치의 각 구성 요소들의 기능을 설명하면, 초음파 수신부(120)와 기준신호 수신부(110)는 전자펜(300)으로부터 방출되는 초음파 신호 및 기준신호를 각각 수신한다.
전자펜(300)은 초음파 신호와, 적외선 신호 또는 RF 신호 등과 같은 기준신호를 동시에 또는 일정한 시간차를 두고 발생시킨다.
초음파 수신부(120)는 서로 사전에 정의된 거리만큼 이격되어 설치된 복수의 초음파 센서(120-1,120-2, 120-3 .... )를 포함하고, 전자펜(300)에서 방출된 초음파 신호를 수신하여 위치 측정부(130)로 출력한다.
기준신호 수신부(110)는 전자펜(300)에서 발생된 기준신호를 수신하여 위치 측정부(130)로 출력한다.
근접신호 수신부(150)는 전자펜(300)에서 초음파 신호 및 기준신호 이외에 전자펜(300)이 동작 중임을 나타내기 위해서 전자펜(300)이 ON 상태에서, 별도로 발생시키는 근접신호를 수신하여 입력 수단 선택부(140)로 출력한다. 상술한 바와 같이, 근접신호 수신부(150)는 실시예에 따라서 구성요소로서 포함될 수도 있고, 생략될 수도 있다.
제 1 무선 송수신부(160) 및 제 2 무선 송수신부(165)는 상술한 기준신호 수신부(110), 초음파 수신부(120) 및 근접신호 수신부(150)가 도 1d에 도시된 신호 수신 모듈(160-2)에 포함되는 경우에, 정보 입력 장치(100)에 포함되는 구성 요소들로서, 제 1 무선 송수신부(160)는 신호 수신 모듈(160-2)에 포함되어, 각 수신부에서 수시된 신호들에 대한 정보를 무선으로 제 2 무선 송수신부(165)로 전송하고, 제 2 무선 송수신부(165)는 제 1 무선 송수신부(160)로부터 수신된 근접 신호에 대한 정보를 입력 수단 선택부(140)로 출력하고, 초음파 신호 및 기준 신호에 대한 정보를 위치 측정부(130)로 출력한다. 이러한 무선 송수신부는 유선으로 구성시 생략될 수 있다.
위치 측정부(130)는 기준신호가 기준신호 수신부(110)에 수신된 시간과, 초음파 신호가 초음파 수신부(120)의 각 초음파 센서(120-1,120-2, 120-3, 120-4)에 수신된 시간차를 이용하여 전자펜(300)의 좌표를 측정한다.
즉, 전자펜(300)이 기준신호와 초음파 신호를 동시에 발생시켰다고 가정하면, 기준신호는 빛의 속도로 진행하므로 발생과 동시에 기준신호 수신부(110)에 수신되고, 이 시간은 전자펜(300)에서 초음파 신호가 발생된 시간으로 간주된다. 초음파 신호는 340m/s의 속도로 진행하므로 기준신호가 수신된 시간과 초음파 신호가 수신된 시간간의 시간차는 초음파 신호가 전자펜(300)으로부터 초음파 센서(120-1,120-2, 120-3, 120-4)까지 진행하는데 걸리는 시간이라고 간주할 수 있으므로, 전자펜(300)으로부터 각 초음파 센서(120-1,120-2, 120-3, 120-4)까지의 거리를 계산할 수 있다. 또한, 초음파 센서(120-1,120-2, 120-3, 120-4)간의 거리는 사전에 정의된 거리이다. 따라서, 전자펜(300)의 위치, 각 초음파 센서(120-1,120-2, 120-3, 120-4)의 위치를 삼각형의 세 꼭지점으로 하는 삼각형의 세 변의 길이를 알고 있으므로, 삼각함수 공식을 적용하면 간단하게 전자펜(300)의 2차원적인 좌표 또는 3차원적인 좌표를 결정할 수 있다.
전자펜(300)의 2차원적 위치를 측정하는 방식은 본 출원인의 공개된 선행 특허출원들에 자세하게 기술되어 있으므로 자세한 설명은 생략하고, 도 9a 내지 도 9d를 참조하여, 전자펜(300)의 3차원적 위치를 측정하는 방법을 설명한다.
먼저, 도 9a 에 도시된 바와 같이 초음파 신호 수신부(120)를 구현하는 3개의 센서 각각을 S1, S2, 및 S3 라 하고, 각각의 센서는 도 9a 에 도시된 바와 같이 동일 평면에서 서로 직각으로 설치되며, 각각의 좌표를 편의상 (0,0,0), (Lx,0,0), 및 (Lx,Ly,0)이라 설정하고, 전자펜(300)의 3차원 공간상의 위치(P)의 좌표를 (x,y,z)라 한다.
이 때, S1 과 S2 간의 거리 Lx, 및 센서 S2 와 S3간의 Ly 는 사전에 알려진 값이고, 전자펜(200)와 S1 간의 거리 L1, 전자펜(200)와 S2 간의 거리 L2,및 전자펜(200)와 S3 간의 거리 L3 는 기준 신호와 초음파 신호간의 수신 시간 차를 이용하여 구할 수 있음은 상술한 바와 같다.
이 때, 전자펜(200)의 x 좌표를 도 9b 에 도시된 바와 같이, 길이 L1, L2, 및 Lx 를 각각 삼각형의 한변으로 하는 삼각형을 설정하여 구하면 다음의 수학식 1 이 성립되고, 수학식 1 을 x 에 대해서 풀면 다음의 수학식 2 와 같이 x 좌표값을 구할 수 있다.
수학식 1
Figure PCTKR2011001039-appb-M000001
수학식 2
Figure PCTKR2011001039-appb-M000002
한편, 전자펜(200)의 y 좌표를 도 9c 에 도시된 바와 같이, 길이 L2, L3, 및 Ly 를 각각 삼각형의 한변으로 하는 삼각형을 설정하여 상술한 수학식 1 과 동일한 방식으로 구하면 다음의 수학식 3 과 같이 y 좌표값을 구할 수 있다.
수학식 3
Figure PCTKR2011001039-appb-M000003
또한, 도 9a에서 A 방향으로 바라보면, 도 9d 에 도시된 바와 같이, 삼각형의 한 변의 길이가 각각 L4, y, z 인 삼각형을 설정할 수 있고, 이를 이용하여 다음의 수학식 4 와 같이, z 값을 구할 수 있다.
수학식 4
Figure PCTKR2011001039-appb-M000004
상술한 바와 같이, 수학식 1 내지 수학식 4 에 따라서 전자펜(200)의 3차원 공간상에서의 좌표값을 구할 수 있다. 또한, 상술한 수학식1 내지 수학식 4 와 관련하여 설명한 방식 이외에 다양한 방식으로 전자펜(200)의 위치 좌표를 측정할 수 있음은 물론이다.
입력 수단 선택부(140)는 터치 패널(200)로부터 제 1 위치 정보를 입력받고, 위치 측정부(130)로부터 제 2 위치 정보를 입력받는다. 또한, 입력 수단 선택부(140)는 사용자가 터치 패널(200)과 전자펜(300) 중 어떤 입력 수단을 이용하여 정보를 입력하고자 하는지에 대한 사용자의 의도를 파악하여, 사용자가 터치 패널(200)을 이용하여 정보를 입력하고자 하는 경우에는 제 1 위치 정보를 출력하고, 사용자가 전자펜(300)을 이용하여 정보를 입력하고자 하는 경우에는 제 2 위치 정보를 입력을 위한 위치 정보로서 출력한다.
입력 수단 선택부(140)의 다음의 3가지 방식 중 어느 하나의 방식을 이용하여 사용자의 의도를 파악함으로써, 터치 패널(200) 입력 방식과 전자펜(300) 입력 방식을 전환할 수 있다.
도 2a 내지 도 2c는 사용자의 의도를 파악하여 입력 방식을 전환하여 위치 정보를 출력하는 3가지 방식을 각각 설명하기 위한 도면이다. 도 2a 내지 도 2c에서는, 본 발명의 신호 수신 모듈(160-1)이 휴대용 전자기기(400)와 입출력 포트를 통해서 결합된 예(도 1c 참조)를 기준으로 도시하였으나, 도 1b 및 도 1d에 도시된 예의 경우에도 동일한 방식으로 적용될 수 있음은 물론이다.
먼저, 도 2a를 참조하여 첫 번째 입력 방식 전환 방법을 설명하면, 입력 수단 선택부(140)는 터치 패널(200)에 인체가 접촉하는 면적이 사전에 정의된 임계치를 초과하는 여부를 판단하여 사용자의 의도를 파악할 수 있다.
예컨대, 사용자가 손으로 터치 패널(200)을 접촉하여 정보를 입력하고자 하는 경우에는, 도면 부호 21에 도시된 바와 같이, 손가락 끝을 이용하여 터치 패널(200)에 접촉하는 것이 일반적이고, 이 때, 터치 패널(200)에 손가락이 접촉하는 면적은 도면 부호 22에 도시된 바와 같이 아주 작은 영역에 불과하다.
반면, 사용자가 전자펜(300)을 이용하여 정보를 입력하고자 하는 경우에는 전자펜(300)을 터치 패널(200)에 접촉하여 필기를 입력하거나 버튼을 선택해야 하고, 이 경우, 도면 부호 26에 도시된 바와 같이 사용자는 손바닥을 터치 패널(200)에 올려놓게 되어, 도면 부호 27에 도시된 바와 같이, 터치 패널(200)을 이용하여 정보를 입력할 때(도면 부호 22 참조)보다 상대적으로 터치 패널(200)의 많은 영역이 인체와 접촉하게 된다.
따라서, 입력 수단 선택부(140)는 터치 패널(200)의 접촉 지점 및 면적을 측정하고, 접촉 면적이나 접촉 지점이 사전에 정의된 임계치를 초과하는 경우에는 사용자가 전자펜(300)을 이용하여 정보를 입력하고자 하는 것으로 판단하여 위치 측정부(130)로부터 입력된 제 2 위치 정보를 출력하고, 임계치를 초과하지 않는 경우에는 다시 제 1 위치 정보를 출력함으로써, 간편하게 사용자의 의도에 따라서 터치 패널 입력 방식과 전자펜 입력 방식을 전환할 수 있다.
도 2b를 참조하여, 두 번째 입력 방식 전환 방법을 설명하면, 입력 수단 선택부(140)는 위치 측정부(130)로부터 입력되는 전자펜(300)의 제 2 위치 정보를 이용하여 사용자가 터치 패널(200)을 이용하고자 하는지 또는 전자펜(300)을 이용하여 정보를 입력하고자 하는지 여부를 판단한다.
사용자가 터치 패널(200)을 이용하여 정보를 입력하는 과정중에서 전자펜(300)을 이용하여 정밀한 정보 입력을 하고자 하는 경우에, 사용자는 전자펜(300)을 켜서 기준신호 및 초음파 신호를 발생시키고, 전자펜(300)을 터치 패널(200) 밖에서 터치 패널(200) 안쪽으로 이동시키게 된다.
따라서, 입력 수단 선택부(140)는 도 2b에 도시된 바와 같이, 전자펜(300)이 터치 패널(200) 외부에 위치할 때는 터치 패널(200)로부터 입력되는 제 1 위치 정보를 출력하고, 전자펜(300)이 터치 패널(200) 내부로 이동하는 경우에는 사용자가 전자펜(300)을 이용하여 정보를 입력하고자 하는 경우라고 판단하여, 위치 측정부(130)로부터 입력되는 제 2 위치 정보를 출력한다.
이 때, 초음파 수신부(120)가 3개 이상의 초음파 센서를 포함하는 경우에, 위치 측정부(130)는 전자펜(300)의 3차원적 위치를 측정하여 입력 수단 선택부(140)로 출력할 수 있고, 입력 수단 선택부(140)는 전자펜(300)의 2차원적 위치가 터치패널(200) 내부로 들어오고, 전자펜(300)의 높이가 터치패널(200)로부터 소정 거리 내인 경우(예컨대, 터치패널(200)로부터 1cm 이내의 높이에 위치하는 경우), 사용자가 전자펜(300)을 이용하여 정보를 입력하고자 하는 경우라고 판단하여, 위치 측정부(130)로부터 입력되는 제 2 위치 정보를 출력할 수 있다.
도 2c를 참조하여 세 번째 입력 전환 방식을 설명하면, 본 발명의 전자펜(300)은 초음파 신호와 기준신호 이외에, 전자펜(300)이 동작하고 있음을 나타내는 별도의 근접신호(음파, 전자파, 광량 등을 이용하여 구현함)를 발생시킬 수 있다.
전자펜(300)에서 발생된 신호의 세기는 전자펜(300)에서 멀어질수록 감소하게 되므로, 입력 수단 선택부(140)는 근접신호를 세기를 측정하여 전자펜(300)과 근접신호 수신부(150)간의 거리를 측정할 수 있고, 근접신호의 세기가 사전에 정의된 임계치 이상으로 커지는 경우에는, 사용자가 전자펜(300)을 이용하여 정보를 입력하고자 전자펜(300)을 터치 패널(200) 위에 위치시킨 것으로 판단하여, 터치 패널(200)로부터 입력되는 제 1 위치 정보 대신에 위치 측정부(130)로부터 입력되는 제 2 위치 정보를 출력한다. 도 2c에 근접신호의 세기가 임계치 이상인 거리를 점선으로 표시하였다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정보 입력 방법을 설명하는 흐름도이다. 도 3을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정보 입력 방법을 설명하면, 먼저, 휴대용 전자 기기가 구동되면 터치 패널(200)이 함께 구동되어 터치 패널(200)을 이용하여 정보를 입력할 수 있는 상태가 된다(S310).
그 후, 정보 입력 장치(100)는 사용자가 터치 패널(200) 및 전자펜(300) 중 어떤 입력 수단을 이용하여 정보를 입력하고자 하는지 여부를 조사하여(S310), 터치패널(200)을 이용하고자 하는 경우에는 터치 패널(200)에서 발생된 제 1 위치 정보를 출력함으로써 터치 패널(200)을 이용하여 정보를 입력한다(S320).
한편, 상술한 제 S310 단계에서 조사한 결과 사용자가 전자펜(300)을 이용하여 정보를 입력하고자 하는 것으로 판단되면, 정보 입력 장치(100)는 전자펜(300)의 위치를 나타내는 제 2 위치 정보를 이용하여 정보를 입력한다(S330).
도 4a 내지 도 4c는 도 3의 제 S310 단계에서 사용자가 이용하고자 하는 입력수단을 판별하는 방식을 설명하는 흐름도이다.
먼저, 도 4a를 참조하면, 정보 입력 장치(100)는 터치 패널(200)이 구동된 후, 터치 패널(200)상에 사용자가 접촉한 지점 및 접촉 면적을 측정한다(S311). 그 후, 접촉 면적이나 혹은 접촉 지점의 수가 사전에 정의된 임계치를 초과하는지 여부를 판단하여 임계치를 초과하지 않으면 제 S320 단계로 진행한다(S312).
제 S312 단계에서, 임계치를 초과하는 것으로 판단되면 사용자가 전자펜(300)을 파지하고 터치 패널(200)위에 손을 올려놓은 것으로 판단하여 기준신호 및 초음파 신호를 수신하여 전자펜(300)의 위치를 측정하고 제 S330 단계로 진행한다(S313).
한편, 도 4b를 참조하여 사용자의 의도를 판단하는 다른 방식을 설명하면, 정보 입력 장치(100)는 터치 패널(200)이 구동된 후, 초음파 신호와 기준신호가 수신되는지 여부를 조사하여, 기준신호 및 초음파 신호가 입력되지 않으면 제 S320 단계로 진행하여 터치 패널(200)을 이용한 정보 입력을 수행하고(S314), 초음파 신호 및 기준신호가 수신되면, 수신된 신호들을 이용하여 상술한 바와 같이 전자펜(300)의 위치를 측정한다(S315).
그 후, 전자펜(300)의 위치가 터치패널 영역내에 위치하는지 여부를 조사하여, 전자펜(300)의 위치가 터치 패널(200) 영역 내부인 경우에는 제 S330 단계로 진행하여 전자펜(300)의 위치 정보를 이용하여 정보 입력을 수행하고, 전자펜(300)의 위치가 터치 패널(200) 내부가 아닌 경우에는 제 S320 단계로 진행하여 터치 패널(200)을 이용하여 정보 입력을 수행한다(S316-1).
한편, 초음파 수신부(120)가 3개 이상의 초음파 센서를 포함하여 전자펜(300)의 3차원적 위치를 측정하는 경우에, 상술한 제 S316-1 단계에서 조사한 결과 전자펜(300)의 위치가 터치 패널(200) 영역 내부인 경우에는, 전자펜(300)의 높이가 터치 패널(200)로부터 소정 높이 이내인지 여부를 조사하여 소정 높이 이내(예컨대, 전자펜의 높이가 터치패널로부터 1cm 이내)인 경우에만, 제 S330 단계로 진행하여 전자펜(300)의 위치 정보를 이용하여 정보 입력을 수행하고, 전자펜(200)의 높이가 소정 높이를 벗어나는 경우(예컨대, 전자펜의 높이가 터치패널로부터 1cm를 넘는 경우 )에는 제 S320 단계로 진행하여 터치 패널(200)을 이용하여 정보 입력을 수행할 수 있다(S316-2).
한편, 도 4c를 참조하여 사용자의 의도를 판단하는 또 다른 방식을 설명하면, 정보 입력 장치(100)는 전자펜(300) 근접신호가 수신되는지 여부를 조사하여, 전자펜(300)의 근접신호가 수신되지 않으면 제 S320 단계로 진행하여 터치 패널(200)에서 출력되는 제 1 위치 정보를 이용하여 정보를 입력하고(S317), 전자펜(300)의 근접신호가 수신되면 근접신호의 세기가 사전에 정의된 임계치를 초과하는지 여부를 조사하여, 신호의 세기가 임계치를 초과하지 않는 경우에는 역시 제 S320 단계로 진행한다(S318).
제 S318 단계에서, 근접신호의 세기가 임계치를 초과하는 경우에는, 기준신호 및 초음파 신호를 이용하여 전자펜(300)의 위치를 측정하고, 제 S330 단계로 진행하여 전자펜(300)의 제 2 위치 정보를 이용하여 정보 입력을 수행한다(S319).
지금까지 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정보 입력 장치(100) 및 정보 입력 방법에 대해서 설명하였다. 이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예에서 이용되는 전자펜(300)에 대해서 설명한다.
도 5a에 신호 수신 모듈(160-1)을 휴대용 전자기기에 결합한 일 예를 도시하였다.
현재 상용화된 초음파 신호를 방출하는 전자펜(500)의 구조를 살펴보면, 도 5에 도시된 바와 같이, 전자펜(500)의 하단에 펜심부를 감싸도록 피에조 필름 등으로 구현된 초음파 발생부(510)가 설치되고, 초음파 발생부(510)가 사용자에 의해서 접촉되지 않도록 초음파 발생부(510) 주위를 캡부(520)로 보호하며, 캡부(520)에는 초음파 발생부에서 발생된 초음파 신호가 방출될 수 있도록 방출홈(522)이 형성되어 있다.
그러나, 도 5a에 도시된 바와 같이, 방출홈(522)을 통해서 방출되는 초음파 신호는 상방향 및 하방향으로 퍼지게 되어, 일부의 초음파 신호만이 신호 수신 모듈(160)의 초음파 센서(120-1,120-2)로 직접 수신된다. 또한 조금만 강하게 초음파 발생부를 구동할 경우 근처에 있는 다른 세트의 수신기 까지 음파가 발산되어 영향을 미쳐서 혼선을 쉽게 야기 한다. 따라서 작은 세기로 구동하여야 하나 그에 따라서 초음파 수신 센서(120-1,120-2)는 더 많은 초음파 신호를 수신하기 위해서 설치되는 위치가 터치 패널(200)의 높이보다 훨씬 높게 설치되어야 하는데, 이렇게 터치 패널(200)의 표면보다 높게 돌출되도록 설치된 신호 수신 모듈(160)은 사용자로 하여금 사용상 불편함을 초래할 것으로 예상된다.
또한, 종래의 전자펜(500)을 이용하는 경우에, 사용자는 펜심부(530)를 터치 패널(200)에 접촉시켜 정보를 입력하고 필기 입력을 수행하게 된다. 그런데, 사용자의 필기 과정에서 전자펜(500)의 펜심부(530)는 동일한 지점에 위치하지만, 전자펜(500)의 터치 패널(200)면에 대한 방향 및 기울임의 정도에 따라서 초음파 발생부(510)의 위치는 P1 위치, P2 위치, 및 P3 위치와 같이 이동할 수 있게 된다. 이 경우, 도시된 바와 같이, 펜심부를 기준으로한 전자펜(300)과 초음파 수신부(120)까지의 거리는 동일함에도 불구하고, 정보 입력 장치(100)에서 인식하는 전자펜(500)의 거리는 전자펜(500)의 방향 및 기울임의 정도에 따라서 각각 P1 위치인 경우에 L1 으로, P2 위치인 경우에는 L2로, P3 위치인 경우에는 L3로 서로 다르게 인식된다. 이러한 거리의 오차는 부정확한 입력을 초래한다.
특히, 사용자가 필기중에 전자펜(500)을 기울인 방향을 급격하게 변동시키는 경우에는 초음파 발생부(510)와 정보 입력 장치(100)간의 거리가 급격하게 변화되고, 따라서 정보 입력 장치(100)가 인식한 전자펜(500)의 위치가 급격하게 변화되어 사용자의 의도와는 다른 부정확한 정보 입력이 발생하는 문제점이 발생한다.
따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 초음파 신호의 방출 방향을 터치 패널(200) 방향으로 향하도록 전자펜(500)의 구조를 아래에 설명하는 바와 같이 변경하여 이러한 문제점을 개선하고자 한다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자펜(300)의 구조를 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자펜(300)이 정보 입력에 이용되는 일 예를 도시한 도면이다.
먼저, 도 6을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자펜(300)은 크게 본체부(3200)와 본체부(3200)와 결합되는 가이드부(3300)로 구성된다.
본체부(3200)에는 전원부(3230), 초음파신호 발생부(3240), 기준신호 발생부(3220), 제어부(3210), 및 펜심부(3250)가 기본적으로 설치되고, 실시예에 따라서는 근접신호 발생부(3250)가 더 포함될 수 있다.
전원부(3230)는 초음파신호 발생부(3240), 기준신호 발생부(3220), 근접신호 발생부(3250) 및 제어부(3210)로 전원을 공급하고, 기준신호 발생부(3220)는 전원을 공급받아 제어부(3210)로부터 입력된 제어신호에 따라서 기준신호를 발생시킨다. 본 발명의 기준신호로서는 적외선 신호(IR) 또는 무선 주파수(RF) 신호와 같은 다양한 신호들이 이용될 수 있다.
제어부(3210)는 소정의 시간 주기마다 초음파신호 발생부(3240)와 기준신호 발생부(3220)가 각각 초음파신호와 기준신호를 발생시키도록 제어신호를 초음파 발생부와 기준신호 발생부(3220)로 출력하고, 근접신호 발생부(3250)가 설치된 경우에는 근접신호 발생부(3250)를 제어하여 근접신호를 발생시킨다. 단, 근접신호 발생주기는 전력 소모 감소를 위하여 기준신호 및 초음파신호가 발생되는 주기보다 길게 설정 할 수도 있다.
펜심부(3250)는 일반적인 펜을 이용한 필기감 만을 제공하도록 초음파신호 발생부(3240)의 말단에 형성될 수 있다.
한편, 초음파신호 발생부(3240)는 심부(3242), 초음파 생성부(3244), 초음파 차단부(3246), 및 지지부(3248)를 포함하여 구성되고, 제어부(3210)로부터 입력된 제어신호에 따라서 초음파 신호를 발생시킨다.
초음파신호 발생부(3240)의 심부(3242)는 펜심부(3250)가 수납될 수 있도록 중심에 실린더 형상의 공간이 형성되고, 초음파 차단부(3246)는 심부(3242)의 외주면에 일정한 높이로 돌출되도록 형성되어 후술하는 가이드부(3300)의 내면과 밀착됨으로써 초음파 신호가 일방향으로만 방출되도록 한다.
초음파 생성부(3244)는 심부(3242)의 외주면을 둘러싸도록 설치되거나, 심부(3242)의 외주면의 일정 영역에 설치되어, 제어신호에 따라서 전원부(3230)로부터 인가된 전기 에너지를 진동으로 변환하여 초음파를 발생시키고, 피에조 필름과 같은 압전 소자로서 구현되는 것이 바람직하다. 또한, 신호의 크기를 크게하기 위하여 다수의 초음파 생성부를 설치 할 수도 있다.
지지부(3248)는 가이드부(3300)의 내면과 밀착되어 가이드부(3300) 내에서 초음파신호 발생부(3240)의 위치를 고정시키는 기능을 수행한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 초음파신호 발생부(3240)는 사용자가 전자펜(300)을 이용하여 필기 수행시 터치 패널(200) 표면과 가깝게 위치(예컨대, "전자펜(300)의 하단")하도록 배치되는 것이 바람직하고, 제어부(3210), 기준신호 발생부(3220), 및 전원부(3230)의 위치는 본체부(3200)내에서 임의로 배치될 수 있다.
한편, 가이드부(3300)는 초음파신호 발생부(3240)에서 발생된 초음파 신호가, 펜심부(3250)가 터치 패널(200) 표면과 맞닿는 방향(이하, "터치 패널(200) 방향"이라 칭함)으로 방출되도록 초음파신호 발생부(3240)를 감싸면서 본체부(3200)와 결합된다.
가이드부(3300)는 그 내부에 초음파신호 발생부(3240)가 수용되도록 공간이 형성되고, 전체적으로 콘 혹은 실린더 형상으로 형성된다. 또한, 가이드부(3300)의 일단면은 본체부(3200)와 끼움 결합, 나사 결합 또는 접착 결합의 방식으로 본체부(3200)와 결합될 수 있도록 끼움부 또는 나사산이 형성되고, 그 반대편 일단면에는 초음파 신호가 방출될수 있도록 초음파 방출부(3310)가 형성되어 있다.
또한, 가이드부(3300)의 둘레에는 진동 흡음부(3320)가 설치되어 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자펜(300)의 경우에는, 초음파 신호가 가이드부(3300)의 내면에 충돌하면서 후술하는 초음파 가이드 경로(3340)를 따라서 터치 패널(200) 방향으로 진행하게 되고, 이 때, 가이드부(3300)의 내면과의 충돌에 의해서 초음파 신호의 세기는 약해지게 된다.
따라서, 초음파 수신부(120)에서 위치 측정이 가능한 소정 크기 이상의 초음파 신호를 수신하기 위해서는 초음파 신호의 출력을 높일 필요가 있다. 그런데, 초음파 신호의 출력을 높이면 초음파 신호의 충돌로 인하여 가이드부(3300)의 내면에 더 많은 에너지가 전달되고, 이로 인해 가이드부(3300)가 진동하여 미세한 초음파 신호를 발생시키게 되며, 이렇게 발생된 초음파 신호는 초음파 수신부(120)에 수신되어 노이즈로서 작용하게 된다. 도 8에 초음파 방출부(3310)에서 방출된 초음파 신호(810) 및 가이드부(3300)의 진동에 의해서 발생된 초음파 신호(820)의 파형을 도시하였다.
따라서, 보다 정확한 전자펜(300)의 위치 측정을 위해서는 가이드부(3300)의 진동에 의해서 발생된 초음파 신호가 발생되는 것을 차단할 필요가 있고, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 가이드부(3300) 둘레에 진동 흡음부(3320)를 설치하여, 진동 흡음부(3320)로 하여금 가이드부(3300)의 진동에 의해서 초음파 신호가 발생되는 것을 차단하도록 하였다. 진동 흡음부(3320)는 고무, 실리콘, 고밀도 합성 스폰지, 금속 등과 같은 진동을 흡수하거나 막을 수 있는 재질로 구성될 수 있다. 또한, 진동흡음부(3320) 대신에 가이드부(3300)의 외벽의 두께를 본체부(3200)의 초음파 생성부(3244)에서 초음파신호를 발생시킬때 전달되는 진동에 의해서 영향받지 않을 정도(즉, 가이드부가 진동하여 미세한 초음파신호도 발생시키지 않을 정도)로 두껍게 형성할 수도 있다. 사용하고자 하는 터치 패널의 사이즈에 따라 다르나 대각선 10인치 기준 최소 0.7 mm 이하 폴리 카보네이트 혹은 투명 ABS의 경우 문제가 발생 할 수 있으며 그에 따라서 최소 0.7 mm 이상으로 형성 하여야 한다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 가이드부(3300)가 본체부(3200)에 결합된 경우에 가이드부(3300)의 단면을 도시한 도면이다. 도 7을 참조하면, 초음파신호 발생부(3240)가 가이드부(3300)내로 삽입되면 펜심부(3250)가 초음파 방출부(3310)를 관통하여 외부로 돌출되고, 초음파신호 발생부(3240)의 초음파 차단부(3246)는 가이드부(3300)의 내면과 밀착되어 초음파 생성부(3244)에서 발생된 초음파가 지면방향의 반대편으로 유출되는 것을 차단한다.
또한, 초음파신호 발생부(3240)가 가이드부(3300)에 삽입된 상태에서 초음파신호 발생부(3240)의 심부(3242)와 가이드부(3300)의 내면 사이에는 일정한 공간(이하,"가이드 경로(3340)"라 칭함)이 형성되고, 초음파 생성부(3244)에서 발생된 초음파는 가이드 경로(3340)를 따라서 진행하여 초음파 방출부(3310)로 방출된다.
본 발명의 정보 입력 방법은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플라피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 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.

Claims (22)

  1. 전자펜으로부터 발생되는 초음파 신호를 수신하는 초음파 수신부;
    상기 전자펜으로부터 발생되는 기준신호를 수신하는 기준신호 수신부;
    기준신호 및 초음파 신호가 상기 기준신호 수신부 및 상기 초음파 수신부에 각각 수신된 시간차를 이용하여 상기 전자펜의 위치를 측정하고, 상기 전자펜의 위치를 나타내는 제 2 위치 정보를 입력하는 위치 측정부; 및
    상기 사용자의 사용 의도에 따라서, 사용자의 접촉을 감지하여 제 1 위치 정보를 출력하는 터치 패널로부터 입력된 상기 제 1 위치 정보 또는 상기 제 2 위치 정보를 출력하는 입력 수단 선택부를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 입력 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 입력 수단 선택부는
    상기 제 1 위치 정보를 이용하여, 상기 터치 패널상의 사용자의 접촉면적을 판단하고, 상기 접촉 면적이 사전에 정의된 제 1 임계치를 초과하면 상기 제 2 위치 정보를 출력하고, 상기 접촉 면적이 상기 제 1 임계치를 초과하지 않으면 상기 제 1 위치 정보를 출력하는 것을 특징으로 하는 정보 입력 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 입력 수단 선택부는
    상기 제 2 위치 정보를 이용하여 상기 전자펜이 상기 터치 패널위에 위치하는지 여부를 조사하고, 상기 전자펜이 상기 터치 패널 위에 위치하는 경우에는 상기 제 2 위치 정보를 출력하는 것을 특징으로 하는 정보 입력 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 위치 측정부는 상기 전자펜의 3차원적 위치를 측정하여 상기 제 2 위치 정보를 상기 입력 수단 선택부로 출력하고,
    상기 입력 수단 선택부는 상기 전자펜이 상기 터치 패널위에 위치하고, 상기 터치 패널로부터 소정 높이 이내에 위치하는 경우에 상기 제 2 위치 정보를 출력하는 것을 특징으로 하는 정보 입력 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    전자펜으로부터 근접신호를 수신하여 출력하는 근접신호 수신부를 더 포함하고,
    상기 입력 수단 선택부는 상기 근접신호 수신부로부터 수신된 신호의 세기가 사전에 정의된 제 2 임계치를 초과하는 경우에 상기 제 2 위치 정보를 출력하는 것을 특징으로 하는 정보 입력 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 전자펜은
    초음파신호가 상기 터치패널의 표면을 따라서 진행될 수 있도록 터치패널 방향으로 초음파 신호를 방출하는 것을 특징으로 하는 정보 입력 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 전자펜은
    초음파신호를 발생시키는 초음파신호 발생부가 설치된 본체부; 및
    상기 초음파 신호 발생부에서 발생된 초음파 신호가 상기 터치 패널로 방출되도록 상기 초음파신호 발생부를 내부에 수용하면서 상기 본체부와 결합되는 가이드부를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 입력 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 가이드부의 외벽의 두께는, 상기 본체부에서 초음파신호가 발생될때 전달되는 진동에 의해서 미세한 초음파신호도 발생시키지 않을 정도로 두껍게 형성되는 것을 특징으로 하는 정보 입력 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 가이드부 둘레에 상기 가이드부의 진동에 의해서 초음파 신호가 발생하는 것을 방지하는 진동 흡음부가 설치된 것을 특징으로 하는 정보 입력 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 진동 흡음부는 진동을 흡수하거나 막을 수 있는 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 정보 입력 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 진동 흡음부는
    고무, 실리콘, 고밀도 합성 스폰지, 금속, 플라스틱 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로하는 정보 입력 장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 가이드부는 상기 초음파 신호를 일방향으로 방출하는 초음파 방출부를 포함하고,
    상기 초음파신호 발생부에서 발생된 초음파신호는, 상기 가이드부의 내면과 내부에 수용된 상기 초음파신호 발생부 사이에 형성된 가이드 경로를 따라서 진행하여 상기 초음파 방출부를 통해서 방출되는 것을 특징으로 하는 정보 입력 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 본체부에는 상기 가이드부의 내면과 밀착됨으로써 초음파 신호를 차단하여 초음파 신호가 일방향으로만 진행하도록 하는 초음파 차단부가 설치된 것을 특징으로 하는 정보 입력 장치.
  14. 터치 패널이 구비된 휴대용 전자기기와 결합된 정보 입력 장치에서, 상기 휴대용 전자기기에 정보를 입력하는 방법으로서,
    (a) 상기 정보 입력 장치가, 터치 패널 및 전자펜 중 사용자가 정보 입력에 이용하고자 하는 입력 수단을 판단하는 단계;
    (b) 사용자가 상기 터치 패널을 이용하여 정보를 입력하고자 하는 것으로 판단된 경우에, 상기 정보 입력 장치가 상기 터치 패널로부터 입력된, 사용자가 상기 터치 패널을 접촉한 위치를 나타내는 제 1 위치 정보를 상기 휴대용 전자기기로 출력하는 단계; 및
    (c) 사용자가 전자펜을 이용하여 정보를 입력하고자 하는 것으로 판단된 경우에, 상기 정보 입력 장치가 상기 전자펜의 위치를 나타내는 제 2 위치 정보를 상기 휴대용 전자기기로 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 입력 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 (a) 단계는
    (a1) 상기 터치 패널로부터 사용자가 상기 터치 패널에 접촉한 면적(접촉 면적)을 입력받는 단계; 및
    (a2) 상기 접촉 면적을 사전에 정의된 제 1 임계치와 비교하여 사용자가 정보 입력에 이용하고자 하는 입력 수단을 판별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 입력 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    (a3) 사용자가 상기 전자펜을 정보 입력에 이용하고자 하는 경우에, 상기 전자펜에서 발생된 초음파 신호와 기준신호 간의 시간차를 이용하여 상기 전자펜의 위치를 측정하여, 상기 제 2 위치 정보를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 입력 방법.
  17. 제 14 항에 있어서, 상기 (a) 단계는
    (a1) 상기 정보 입력 장치가, 상기 전자펜에서 발생된 초음파 신호와 기준신호 간의 시간차를 이용하여 상기 전자펜의 위치를 측정하여, 상기 제 2 위치 정보를 생성하는 단계; 및
    (a2) 상기 정보 입력 장치가, 상기 전자펜이 위치하는 영역을 식별하여 사용자가 이용하고자 하는 입력 수단을 식별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 입력 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 (a2) 단계는
    상기 전자펜이 상기 터치 패널 위에 위치하는 경우에, 사용자가 전자펜을 이용하여 정보 입력을 수행하고자 하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 정보 입력 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 (a1) 단계는 상기 전자펜의 3차원적 위치를 측정하고,
    상기 (a2) 단계는 상기 전자펜이 상기 터치 패널 위에 위치하고, 상기 터치 패널로부터 소정 높이 이내에 위치하는 경우에, 사용자가 상기 전자펜을 이용하여 정보 입력을 수행하고자 하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 정보 입력 방법.
  20. 제 14 항에 있어서, 상기 (a) 단계는
    (a1) 상기 전자펜으로부터 상기 전자펜이 동작중임을 나타내는 근접신호를 수신하는 단계; 및
    (a2) 상기 근접신호의 세기를 사전에 정의된 임계치와 비교하여 사용자가 이용하고자 하는 입력 수단을 판별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 입력 방법.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 (a) 단계는
    (a3) 사용자가 상기 전자펜을 정보 입력에 이용하고자 하는 경우에, 상기 전자펜에서 발생된 초음파 신호와 기준신호 간의 시간차를 이용하여 상기 전자펜의 위치를 측정하여, 상기 제 2 위치 정보를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 입력 방법.
  22. 제 14 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항의 정보 입력 방법을 컴퓨터에서 판독할 수 있고, 실행 가능한 프로그램 코드로 기록한 기록매체.
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