WO2016117789A1 - 펜의 기울기 정보를 이용하여 3d 호버링 인식이 가능한 디지타이저 시스템 - Google Patents

펜의 기울기 정보를 이용하여 3d 호버링 인식이 가능한 디지타이저 시스템 Download PDF

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pen
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허성환
김홍채
이광구
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    • G06F3/03545—Pens or stylus

Definitions

  • the present invention relates to a digitizer system, and more particularly, to a digitizer system capable of three-dimensional hovering recognition by sensing three-axis magnetic field information according to the tilt of the stylus pen.
  • Digitizer is a type of input device used in display devices, and includes an electrode structure in the form of a matrix, and when a user moves a pen or a cursor, the digitizer reads the X and Y coordinates on the matrix and transmits a position signal of the input device. It is a device that performs the corresponding command.
  • the digitizer is also widely called a touch panel or tablet, and two substrates coated with a transparent electrode layer are bonded to face each other with a Dot Spacer interposed therebetween to detect a position when the upper substrate is touched by a finger or a pen.
  • a resistive film method to which a signal is applied an ultrasonic reflection method using a piezoelectric element using a transducer for surface wave generation, an electromagnetic resonance method using a coil that resonancely absorbs electromagnetic waves on a pattern layer generating electromagnetic waves, and an electrostatic discharge in a human body It is implemented according to a capacitive method that detects a position by recognizing a portion where the amount of current is changed by using the capacitance.
  • the capacitive method according to the prior art is recognized only within an air gap of about 10 mm from the surface of the touch screen, and the Electro Magnetic Resonance (EMR) method according to the prior art uses a specific frequency at which a coil embedded in the pen comes from the terminal sensor.
  • EMR Electro Magnetic Resonance
  • the present invention has been proposed to solve the above problems, and an object thereof is to provide a digitizer system capable of 3D hovering recognition and accurately tracking the actual position of the stylus pen using the tilt information of the stylus pen. .
  • the digitizer system capable of recognizing 3D harboring using tilt information of a pen includes a stylus pen which moves away from an upper part of a touch screen and generates a magnetic field around the touch screen, and is disposed on an outer surface of the touch screen. It includes a plurality of sensors for sensing the three-axis magnetic field information and the control unit for receiving the three-axis magnetic field information detected by the plurality of sensors to calculate the tilt information of the stylus pen, and performs three-dimensional hovering recognition for the stylus pen using this Characterized in that.
  • the control unit is characterized by sensing a plurality of sensors, receiving magnetic force information that changes as the inclination of the stylus pen, to recognize the tilted direction and the degree of inclination of the stylus pen.
  • the digitizer system capable of 3D hovering recognition using the tilt information of the pen according to the present invention has the effect of enabling 3D hovering recognition and accurately tracking the actual position of the stylus pen.
  • 1 is an exemplary diagram illustrating 3D hovering recognition according to the prior art.
  • FIG. 2 is an exemplary view illustrating a positioning method of a stylus pen using triangulation of a plurality of sensors according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is an exemplary view showing the position (T) of the stylus pen and the actual position (X) of the stylus pen tip calculated through triangulation according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a graph showing magnetic field strength with respect to distance from a sensor.
  • FIG. 2 is an exemplary view illustrating 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 position of a stylus pen calculated through a triangulation method according to an embodiment of the present invention.
  • T is an exemplary view showing the actual position (X) of the stylus pen tip together
  • Figure 4 is a graph showing the magnetic field line strength with respect to the distance from the sensor.
  • the digitizer system capable of 3D harboring recognition using tilt information of a pen includes a stylus pen 110 and a touch screen 104 that move away from the top of the touch screen and generate a magnetic field around the touch screen.
  • the tilt information of the stylus pen 110 is calculated by receiving the plurality of sensors 106 and the three-axis magnetic field information sensed by the plurality of sensors 106, which are disposed on the outer surface and detect three-axis magnetic field information of the stylus pen 110. And, using this, it characterized in that it comprises a control unit 108 for performing three-dimensional hovering recognition for the stylus pen (110).
  • the controller 108 When the stylus pen 110 is in contact with the upper portion of the touch screen 104 and is erected vertically with respect to the touch screen, the controller 108 according to the embodiment of the present invention is inclined to contact the upper portion of the touch screen 104.
  • four sensors one at a corner of the touch screen, are disposed in a corner of the touch screen 104 and spaced apart from each other, and 106a to 106d provide a table for a sensing range capable of three-dimensional hover recognition. Save it.
  • the control unit 108 receives three-axis magnetic field information from the four sensors 106a to 106d in order to calculate the three-dimensional position information of the stylus pen 110. Calculate your location.
  • the triangulation method becomes [XT] ⁇ 5mm according to the change of the tilt when the change of the tilt of the stylus is small. It is difficult.
  • control unit 108 receives the magnetic force information that is sensed by the plurality of sensors 106 and changes as the stylus pen 110 is tilted, and at a distance from the sensor 106.
  • the tilted direction and the tilted degree of the stylus pen 110 are recognized using the magnetic force line strength information.
  • the stylus pen 110 which is the magnetic force pen
  • the magnetic force line intensity information recognized by the sensor 106 tends to be weakened.
  • the magnetic force line intensity information detected by the first sensor 106a becomes B0 ', and thus the first sensor ( 106a) recognizes that the stylus pen 110 is in the ro 'position.
  • This process occurs in conjunction with the three-axis magnetic field information sensing of the first sensor (106a) to the fourth sensor (106d), the condition that meets the predetermined detection range for a total of four sensors (106a to 106d), the control unit 108 may recognize the inclination direction and the degree of inclination of the stylus pen 110.

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Abstract

본 발명은 디지타이저 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스타일러스 펜의 기울임에 따른 3축 자기장 정보를 감지하여 3차원 호버링 인식이 가능한 디지타이저 시스템에 관한 것이다. 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.

Description

펜의 기울기 정보를 이용하여 3D 호버링 인식이 가능한 디지타이저 시스템
본 발명은 디지타이저 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스타일러스 펜의 기울임에 따른 3축 자기장 정보를 감지하여 3차원 호버링 인식이 가능한 디지타이저 시스템에 관한 것이다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
그러나, ro’과 T는 상이한 위치점이므로, 제어부는 R=(ro'-T) 수식을 이용하여, 기저장된 테이블에 대하여 R의 만족 여부를 확인한다.
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.
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.

Claims (2)

  1. 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.
  2. 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.
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