WO2020105880A1 - 이미지 센서를 이용하여 전자펜의 기울기를 획득하는 방법, 그 장치 및 전자펜 - Google Patents

이미지 센서를 이용하여 전자펜의 기울기를 획득하는 방법, 그 장치 및 전자펜

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WO2020105880A1
WO2020105880A1 PCT/KR2019/014220 KR2019014220W WO2020105880A1 WO 2020105880 A1 WO2020105880 A1 WO 2020105880A1 KR 2019014220 W KR2019014220 W KR 2019014220W WO 2020105880 A1 WO2020105880 A1 WO 2020105880A1
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WO
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image sensor
electronic pen
image
axis
pixel
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PCT/KR2019/014220
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Inventor
안경수
이상규
김상호
Original Assignee
주식회사 네오랩컨버전스
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Definitions

  • the present invention relates to a method for obtaining an inclination of an electronic pen using an image sensor, an apparatus and an electronic pen, and more specifically, by detecting a moving distance of pixels in an image obtained from a plurality of image sensors, respectively A method for obtaining a tilt of an electronic pen according to a difference in a moving distance of pixels, an apparatus and an electronic pen.
  • An object of the present invention is to provide a method, an apparatus and an electronic pen for obtaining a tilt of an electronic pen by arranging a plurality of image sensors without an inertial sensor or a 6-axis sensor.
  • the present invention is a method for detecting a movement distance of pixels in an image acquired by a plurality of image sensors, and obtaining a tilt of an electronic pen according to a difference in movement distance of detected pixels, an apparatus and Provide an electronic pen.
  • the electronic pen is not equipped with an inertial sensor or a six-axis sensor, and the tilt of the electronic pen can be obtained only with image sensors, so that the manufacturing cost of the electronic pen is reduced and light weight can be achieved.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an electronic pen according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing a cross-sectional view of a portion of the electronic pen (dotted line in FIG. 1) according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a view when the electronic pen is perpendicular to the surface
  • FIG. 4 is a view when the electronic pen is moved a predetermined distance in a state perpendicular to the surface.
  • FIG. 5 is a view when the electronic pen is at a predetermined angle on the surface
  • FIG. 6 is a view when the electronic pen is moved at a predetermined distance in a state where the electronic pen is at a predetermined angle.
  • FIG. 7 is a view for explaining the length of the optical path in contact with the surface when the electronic pen is inclined at a predetermined angle as shown in FIG. 5.
  • FIG. 8 is a view showing the movement of a pixel in an image when the electronic pen is moved at a predetermined distance in a right angle state
  • FIG. 9 is a case when the electronic pen is moved at a predetermined distance in a tilted state of 41.5 °
  • This is a diagram showing the movement of pixels.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a method for obtaining a tilt of an electronic pen according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram of a flow chart embodying the method of FIG. 10.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of the first image sensor and the second image sensor viewed from one axis.
  • FIG. 13 is a block diagram of an apparatus for obtaining a tilt of an electronic pen according to an embodiment of the present invention.
  • a method for obtaining a tilt of an electronic pen includes obtaining a plurality of images through a plurality of image sensors provided in the electronic pen; And after the electronic pen moves a predetermined distance, detecting an inclined angle of the electronic pen based on a moving distance of a pixel from an image acquired through the plurality of image sensors.
  • the step of detecting the inclined angle of the electronic pen may include acquiring a plurality of images through the plurality of image sensors after the electronic pen moves a predetermined distance; Detecting a moving distance of a pixel based on an image obtained before the electronic pen moves a predetermined distance and an image obtained after the electronic pen moves a predetermined distance; And detecting an inclined angle of the electronic pen according to a difference in the moving distance of the detected pixels.
  • the electronic pen includes a first image sensor and a second image sensor, and detecting the inclined angle of the electronic pen comprises: determining a first moving distance of a predetermined pixel from images acquired from the first image sensor. Acquiring and acquiring a second moving distance of a predetermined pixel from images acquired from the second image sensor; And an angle at which the electronic pen is inclined with respect to the surface according to the difference between the first movement distance of the pixel and the second movement distance of the pixel.
  • the electronic pen includes a first image sensor and a second image sensor, and when the direction toward the surface of the electronic pen is referred to as a Z-axis, the first image sensor and the second image sensor are either X-axis or Y-axis. Arranged side by side in the uniaxial direction, the first image sensor and the second image sensor may be inclined at a predetermined angle in the Z-axis direction.
  • the electronic pen further includes a third image sensor, and the first image sensor and the third image sensor are arranged side by side in either the X-axis or Y-axis direction, and the first image sensor and the third image sensor are the It can be inclined at a predetermined angle in the Z-axis direction.
  • the electronic pen includes a first image sensor and a second image sensor, and when the direction toward the surface of the electronic pen is referred to as a Z-axis, the first image sensor is disposed on the XY plane of the surface, and the second image sensor Is arranged at an angle in the X-axis and Y-axis directions, and the second image sensor may be inclined at a predetermined angle in the Z-axis direction.
  • the tilt detection device of the electronic pen includes a plurality of image sensors for acquiring a plurality of images; And a controller configured to detect an inclined angle of the electronic pen based on a moving distance of a pixel from an image acquired through the plurality of image sensors after the electronic pen moves a predetermined distance.
  • the electronic pen is elongated in one direction, a housing having a first opening and a second opening formed at a lower end; A pen tip coupled to the housing to be exposed to the outside through the first opening of the housing; A light emitting unit that emits predetermined light; A plurality of image sensors for capturing the surface of the emitted light and converting it into an image signal; And a control unit that detects an inclined angle of the electronic pen based on a moving distance of a pixel from an image obtained through the plurality of image sensors after the pen tip moves a predetermined distance.
  • the electronic pen 100 is a pen that electronically restores handwriting by detecting the movement of the laser speckle pattern on a surface or paper without a printed code.
  • the present invention can be applied even if a predetermined code capable of locating a surface or paper is printed.
  • FIG. 1 is a view showing a schematic diagram of an electronic pen according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a view showing a cross-sectional view of a part of the electronic pen (dotted part in FIG. 1) according to an embodiment of the present invention.
  • the electronic pen 100 includes a housing 110, a pen tip 120, a pen pressure sensing unit 130, and a position sensing module 140, and the position sensing module 140 emits light.
  • a unit, an image sensing unit, and a control unit may be included.
  • the electronic pen 100 includes a control unit that controls overall functions of the electronic pen 100, and may further include a battery, a memory, a transmitter, and / or an input / output interface.
  • the housing 110 corresponds to the main body of the electronic pen, and is elongated in one direction, and has a first opening and a second opening formed at a lower end.
  • the first opening is a hollow formed to expose the pen tip 120
  • the second opening is a hollow formed to receive light irradiated from the position sensing module 140 and light reflected from the surface.
  • the pen tip 120 is a unit for ejecting and writing ink on a surface (for example, paper), and is coupled to the housing 110 so as to be exposed to the outside through the first opening of the housing 110.
  • the pen tip 120 When the pen tip 120 writes on the surface of the pen pressure sensing unit 130, the pen tip 120 senses the pressure caused by the pen tip 120 because the pen tip 120 moves to the opposite side of the surface.
  • the pressure sensing unit 130 senses the pressure, the handwriting start signal is transmitted to the position sensing module 140.
  • the hover mode is maintained.
  • the position sensing module 140 is accommodated in the barrel, and the barrel is formed in a hollow shape, and may be disposed above the second opening 112 inside the housing 110.
  • the tube is a device for maximally removing interference signals caused by ambient light. Since the image sensing unit is greatly affected by the interference signal, the barrel is a unit for removing the influx of ambient light as much as possible.
  • the light emitting unit When the electronic pen 100 is turned on, the light emitting unit emits light. In another embodiment of the present invention, when the handwriting start signal is received, the light emitting unit 141 may irradiate light toward the surface.
  • the light emitting unit 141 is installed on the top of the barrel.
  • the light emitting unit is preferably a laser. This is because a speckle pattern can be generated by using a wavefront interference phenomenon of plural light scattered from a surface only when a laser is used.
  • the light emitting unit may be disposed to be inclined at a predetermined angle upward with respect to a direction orthogonal to the longitudinal direction of the housing 110 so that the laser light irradiated from the light emitting unit is irradiated in the longitudinal direction and the inclined direction of the housing.
  • the laser beam is irradiated on the surface, and the speckle pattern is formed due to the coherent reflected from the surface.
  • the image sensing unit detects the speckle pattern Convert to video signal. Thereafter, the image sensing unit transmits the converted video signal to the control unit.
  • CCD or CMOS may be used as the image sensing unit.
  • the image sensing unit may be composed of a plurality, preferably two or three image sensors.
  • the control unit detects the moving direction and the moving distance of the pen tip by comparing the speckle pattern image received from the image sensing unit.
  • the control unit sets the Speckle pattern image subset of the position (current position) after the position change of the pen tip 120, and correlates most with the image of the currently set subset and the position before the position change (previous position). It scans whether the relationship is high, finds the previous position, and detects the position change and speed from the previous position of the pen tip to the current position.
  • the control unit of the electronic pen 100 may detect the tilt of the electronic pen 100 according to the moving distance of the pixels in the captured images to be described later.
  • the control unit receives a pressure detection signal from the pressure sensing unit. Thereafter, the control unit may generate a handwriting start signal, and may transmit it to the light emitting unit.
  • control unit 144 When the control unit receives the pen pressure detection signal, data on the movement direction and movement distance of the pen tip since reception is transmitted to an external device (not shown). Thereafter, the external device digitally restores and displays the offline handwriting of the electronic pen 100 according to the received data.
  • the control unit 144 does not receive the pressure sensing signal, the hover mode is maintained.
  • 3 to 9 are diagrams illustrating an example related to movement of a pixel in an image captured by an image sensor according to an inclination of an electronic pen according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a view when the electronic pen 300 is perpendicular to the surface (eg, paper, 400), and FIG. 4 is a predetermined distance in a state where the electronic pen 300 is perpendicular to the surface 400 It is the figure when it moved.
  • the number of the surfaces 400 refers to a randomly determined distance unit.
  • the distance unit is the same distance, and the description is only an example for convenience.
  • the optical path 320 recognized by the image sensor 310 has two distances (3-4).
  • FIG. 5 is a view when the electronic pen 300 is at a predetermined angle on the surface 400, and FIG. 6 is moved by a predetermined distance while the electronic pen 300 is at a predetermined angle on the surface 400 It is a drawing of one case. 7 is a view for explaining the length of the optical path in contact with the surface when the electronic pen is inclined at a predetermined angle as shown in FIG. 5.
  • the size of the optical path when the electronic pen 300 is perpendicular to the surface, that is, the distance between the optical path and the surface (width of the optical path) in FIG. 3 is called x1
  • the distance x2 between the optical path and the surface in FIG. 6 is x1 / sin ⁇ °.
  • the electronic pen 300 moves at a right angle, the moving distance of the pixel in the image captured by the image sensor and the electronic pen 300 is tilted When moving in the dark state, the moving distance of the pixels in the image captured by the image sensor is different.
  • the movement distance of the pixel in the image captured by the image sensor is d1 when the electronic pen 300 moves at a right angle
  • the image sensor when the electronic pen 300 moves in a tilted ⁇ ° D2 the moving distance of the pixels in the captured image, is sin ⁇ ⁇ d1.
  • FIG. 8 shows the movement of a pixel within an image when the electronic pen 300 moves at a right angle in a right angle state
  • FIG. 9 shows a predetermined distance in a state where the electronic pen 300 is inclined 41.5 ° It shows the movement of the pixel when it is moved. It is assumed that the image sensors in FIGS. 8 and 9 have a 6 ⁇ 1 resolution.
  • the moving distance of the pixel in the image captured by the image sensor does not move to correspond to the moving distance of the electronic pen 300, but the electronic pen 300 is tilted
  • the moving distance varies depending on the degree.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a method for obtaining a tilt of an electronic pen according to an embodiment of the present invention.
  • step 1010 a plurality of images are acquired through a plurality of image sensors provided in the electronic pen.
  • the electronic pen includes two image sensors.
  • the first image sensor and the second image sensor are arranged side by side in either the X-axis or the Y-axis, and a predetermined Z-axis direction It is arranged at an angle.
  • the electronic pen may include three image sensors.
  • a third image sensor is further provided, and the first image sensor and the third image sensor are arranged side by side in either the X-axis or Y-axis direction, that is, the third image sensor is the second
  • the image sensor is arranged in parallel with the first image sensor in a right angle direction, and is inclined by a predetermined angle in the Z-axis direction.
  • the inclined angles of the first image sensor and the second image sensor and the inclined angles of the first image sensor and the third image sensor may be the same or different.
  • the electronic pen may include two image sensors, the electronic pen may include a first image sensor and a second image sensor, and the electronic pen may face the surface in a state perpendicular to the surface.
  • the first image sensor is disposed on the surface in the XY plane
  • the second image sensor is disposed obliquely in the X and Y axis directions
  • the first image sensor and the second image sensor are in the Z axis direction It may be arranged obliquely. Since one image sensor can detect the moving distances of pixels in the X direction and the Y direction, it can perform the same function as arranging three image sensors according to the arrangement state of the two image sensors.
  • step 1020 after the electronic pen moves a predetermined distance, an inclined angle of the electronic pen is detected based on the moving distance of the pixel from the image acquired through the plurality of image sensors.
  • a plurality of images are acquired through a plurality of image sensors. Then, in the image obtained before the electronic pen moves a predetermined distance and the image obtained after the electronic pen moves the predetermined distance, the moving distance of the pixel is calculated.
  • a method of calculating the moving distance of a pixel in a sequential image is obtained according to a known image processing technique. As described above, when the electronic pen moves in an inclined state, the moving distance of the pixel moves differently depending on the inclined angle. Therefore, the moving distances of the pixels in the image captured by the plurality of image sensors are different from each other, and the inclined angle of the electronic pen can be detected according to the difference in the moving distances of the pixels.
  • FIG. 11 is a diagram of a flow chart embodying the method of FIG. 10.
  • step 1110 a first image and a second image are respectively acquired through a first image sensor and a second image sensor provided in the electronic pen.
  • the first image sensor and the second image sensor are arranged side by side in either the X-axis or the Y-axis, and a predetermined Z-axis direction It is arranged at an angle.
  • 12 is a cross-sectional view of the first image sensor and the second image sensor viewed from one axis.
  • the first image sensor 1210 and the second image sensor 1220 were disposed to be inclined by ⁇ °.
  • the angle of the first image sensor 1210 with the surface 1230 is ⁇ 1 °
  • the angle of the second image sensor 1220 with the ground 1230 is ⁇ 2 °.
  • the first image sensor 1210 and the second image sensor 1220 are inclined by ⁇ °, so ⁇ 2 ° is ⁇ 1 ° - ⁇ °.
  • D1 is a distance between the optical path 1211 of the first image sensor 1210 and the surface 1230
  • step 1120 after the electronic pen moves a predetermined distance, a third image and a fourth image are respectively obtained through the first image sensor and the second image sensor.
  • a first moving distance of a predetermined pixel is obtained from the first image and the third image obtained from the first image sensor, and a predetermined pixel from the second image and the fourth images obtained from the second image sensor To obtain the second moving distance.
  • the second movement distance is sin ( ⁇ 2 °) / sin ( ⁇ 1 °) ⁇ q, that is, sin ( ⁇ 1 ° - ⁇ °) / sin ( ⁇ 1 °) ⁇ q It becomes a pixel.
  • step 1140 a difference between the first movement distance of the pixel and the second movement distance of the pixel is obtained, and according to the difference, an angle at which the electronic pen is inclined with respect to the surface is detected.
  • ⁇ 1 ° is an angle at which the electronic pen is inclined with respect to the surface.
  • ⁇ ° is set in advance, and a difference between the first movement distance of the pixel and the second movement distance of the pixel can be obtained from image sensors, so that the inclined angle ⁇ 1 ° of the electronic pen can be obtained.
  • Table 1 is a table showing a difference between a first moving distance of a pixel and a second moving distance of a pixel when there is a difference of 10 ° between the first image sensor and the second image sensor.
  • the first moving distance is assumed to be 1 pixel.
  • the difference between the first movement distance of the pixel and the second movement distance of the pixel is (( ⁇ 1 ° -10 °) / Sin ( ⁇ 1 °) -1).
  • the angle at which the electronic pen is inclined with respect to the surface may be detected according to the difference.
  • the inclination of the electronic pen can be obtained when only the movement of the electronic pen and the moving distance of the pixels are detected by the image sensors without using the inertial sensor or the six-axis sensor.
  • the inclination of the electronic pen is obtained in the X direction.
  • the third image sensor is further provided in the Y direction, and the third image sensor may be arranged to be inclined by a predetermined angle in the Z-axis direction. In this case, the inclination of the electronic pen in the Y direction can be obtained. Therefore, it is possible to obtain an accurate tilt of the electronic pen in all XY directions.
  • the electronic pen may include two image sensors, and the electronic pen includes a first image sensor and a second image sensor, and the direction in which the electronic pen faces the surface in a state perpendicular to the surface
  • Z is the Z-axis
  • the first image sensor is disposed on the surface in the XY plane
  • the second image sensor is disposed obliquely in the X-axis and Y-axis directions
  • the first image sensor and the second image sensor are in the Z-axis direction. It can also be arranged obliquely. Since one image sensor can detect the moving distances of pixels in the X direction and the Y direction, it can perform the same function as arranging three image sensors according to the arrangement state of the two image sensors. The same steps as in the case of FIG. 11 are performed, and it is repeatedly performed so that the respective inclinations in the X and Y directions are obtained.
  • FIG. 13 is a block diagram of an apparatus for obtaining a tilt of an electronic pen according to an embodiment of the present invention.
  • the tilt acquisition device 1300 includes a plurality of image sensors 1310 and a controller 1320.
  • the plurality of image sensors 1310 acquire a plurality of images.
  • the plurality of image sensors 1310 may include two image sensors.
  • the first image sensor 1311 and the second image sensor 1312 are arranged side by side in either the X axis or the Y axis, It is arranged to be inclined at a predetermined angle in the Z-axis direction.
  • the first image and the second image are respectively obtained through the first image sensor 1311 and the second image sensor 1312.
  • the electronic pen may include three image sensors.
  • a third image sensor 1313 is further provided, and the first image sensor 1311 and the third image sensor 1313 are arranged side by side in either the X-axis or the Y-axis, That is, the third image sensor 1313 is arranged in parallel with the first image sensor 1311 in the direction perpendicular to the second image sensor 1312, and is inclined by a predetermined angle in the Z-axis direction.
  • the first image sensor 1311 and the second image sensor 1312 determine the inclination of the electronic pen in the X direction
  • the first image sensor 1311 and the third image sensor 1313 are configured to detect the electronic pen in the Y direction. You can find the slope. Therefore, it is possible to obtain an accurate tilt of the electronic pen in all XY directions.
  • the inclined angles of the first image sensor 1311 and the second image sensor 1312 and the inclined angles of the first image sensor 1311 and the third image sensor 1313 may be the same or different.
  • the electronic pen may include two image sensors, the electronic pen includes a first image sensor 1311 and a second image sensor 1312, and the electronic pen is perpendicular to the surface.
  • the first image sensor 1311 is disposed on the XY plane on the surface
  • the second image sensor 1312 is disposed obliquely in the X axis and Y axis directions.
  • the first image sensor 1311 and the second image sensor 1312 may be arranged to be inclined in the Z-axis direction. Since one image sensor can detect the moving distances of pixels in the X direction and the Y direction, it can perform the same function as arranging three image sensors according to the arrangement state of the two image sensors.
  • the controller 1320 detects the inclined angle of the electronic pen based on the moving distance of the pixel from the image obtained through the plurality of image sensors 1310. Specifically, after the electronic pen or pen tip moves a predetermined distance, a plurality of images are acquired through the plurality of image sensors 1310, and the controller 1320 obtains the images obtained before the electronic pen moves the predetermined distance. And in the image obtained after the electronic pen moves a predetermined distance, the moving distance of the pixel is calculated. A method of calculating the moving distance of a pixel in a sequential image is obtained according to a known image processing technique. As described above, when the electronic pen moves in an inclined state, the moving distance of the pixel moves differently depending on the inclined angle. Therefore, the moving distances of the pixels in the image captured by the plurality of image sensors are different from each other, and the inclined angle of the electronic pen can be detected according to the difference in the moving distances of the pixels.
  • the controller 1320 acquires a first moving distance of a predetermined pixel from the first image and the third image obtained from the first image sensor 1311, and the second image and the second image acquired from the second image sensor 1312 The second moving distance of a given pixel is obtained from 4 images.
  • the controller 1320 obtains the difference between the first movement distance of the pixel and the second movement distance of the pixel, and detects the angle at which the electronic pen is inclined with respect to the surface according to the difference.
  • the moving distance of pixels in the images acquired by the first image sensor 1311 and the third image sensor 1313 may be detected, and accordingly, the inclination of the electronic pen in another axis may be further detected.
  • the computer-readable recording medium includes all kinds of recording media in which data readable by a computer system is stored. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disks, and optical data storage devices.
  • the computer-readable recording medium may be distributed over network-connected computer systems so that the computer-readable code is stored and executed in a distributed manner.
  • functional programs, codes, and code segments for implementing the disk management method can be easily inferred by programmers in the technical field to which the present invention pertains.

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Abstract

전자펜에 구비된 복수의 이미지 센서를 통하여 복수의 이미지를 획득하고, 전자펜이 소정의 거리를 이동한 후, 복수의 이미지 센서를 통하여 획득된 이미지로부터의 픽셀의 이동 거리에 기초하여, 전자펜의 기울어진 각도를 검출하는 전자펜의 기울기 획득 방법, 그 장치 및 전자펜이 개시되어 있다.

Description

이미지 센서를 이용하여 전자펜의 기울기를 획득하는 방법, 그 장치 및 전자펜
본 발명은 이미지 센서를 이용하여 전자펜의 기울기를 획득하는 방법, 그 장치 및 전자펜에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 이미지 센서에서 획득한 이미지에서 픽셀들의 이동 거리를 각각 검출하여, 검출된 픽셀들의 이동 거리의 차이에 따라 전자펜의 기울기를 획득하는 방법, 그 장치 및 전자펜에 관한 것이다.
기존의 펜마우스 제품은 일반적으로 펜의 모양을 가진 마우스일 뿐이다. 그리하여, 사용자들은 제품을 손에 쥐고 사용하거나 컴퓨터에서 무엇인가를 그릴 때 어색함과 불편함을 느껴 왔다.
더욱이 대부분 마우스 센서와 렌즈를 사용해서 일반적인 펜보다는 훨씬 더 크게 만들어져 있고, 낮은 DOF 특성, 펜을 쥐는 방향 및 각도에 따른 필기 오류 등으로 인해 실제로 펜이라기 보다는 마우스 특성만 가질 뿐이었다.
또한, 최근에는 소정의 코드가 인쇄된 종이에서 전자펜이 필기를 하는 경우, 전자펜에 부착된 카메라를 이용하여 필기 궤적에 따라 코드를 획득하고, 이를 기초로 스마트폰의 어플리케이션에서 필기 궤적을 디지털 적으로 표시하는 기술이 개발되어 활용되고 있다.
또한, 필기 데이터를 획득하더라도 전자펜의 기울기 등으로 인한 왜곡으로 인하여 정확하게 필기를 복원할 수가 없는 문제점이 있어 왔다. 따라서, 왜곡을 보정하기 위해서는 전자펜의 기울기를 알아야 되는데, 이를 위하여 관성 센서 또는 6축 센서가 전자펜에 구비되어 있다.
본 발명의 기술적 과제는 관성 센서 또는 6축 센서를 구비하지 않고, 이미지 센서들만 복수로 배치하여 전자펜의 기울기를 획득하는 방법, 그 장치 및 전자펜을 제공하는데 있다.
기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 복수의 이미지 센서에서 획득한 이미지에서 픽셀들의 이동 거리를 각각 검출하여, 검출된 픽셀들의 이동 거리의 차이에 따라 전자펜의 기울기를 획득하는 방법, 그 장치 및 전자펜을 제공한다.
본 발명에 의하면, 전자펜에 관성 센서 또는 6축 센서를 구비하지 않고, 이미지 센서들만으로 전자펜의 기울기를 구할 수가 있어, 전자펜의 제조 비용이 감소하고, 경량화를 이룰 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자펜의 개략도에 관한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자펜 일부(도 1에서의 점선 부분)의 단면도를 나타내는 도면이다.
도 3은 전자펜이 표면에 직각으로 있는 경우의 도면이고, 도 4는 전자펜이 표면에 직각인 상태에서 소정의 거리만큼 이동한 경우의 도면이다.
도 5는 전자펜이 표면에 소정의 각도로 있는 경우의 도면이고, 도 6은 전자펜이 표면에 소정의 각도로 있는 상태에서 소정의 거리만큼 이동한 경우의 도면이다.
도 7은 도 5와 같이 전자펜이 소정의 각도로 기울어진 경우, 표면과 접하는 광경로의 길이를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 전자펜이 직각인 상태에서 소정의 거리만큼 이동한 경우, 이미지 내에서의 픽셀의 이동을 나타내는 도면이고, 도 9는 전자펜이 41.5°기울어진 상태에서 소정의 거리만큼 이동한 경우의 픽셀의 이동을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자펜의 기울기 획득 방법에 관한 흐름도를 나타내는 도면이다.
도 11은 도 10의 방법을 구체화한 흐름도에 관한 도면이다.
도 12는 제 1 이미지 센서 및 제 2 이미지 센서를 일축 방향에서 바라본 단면도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자펜의 기울기 획득 장치에 관한 블록 다이어그램을 나타내는 도면이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따라, 전자펜의 기울기 획득 방법은 상기 전자펜에 구비된 복수의 이미지 센서를 통하여 복수의 이미지를 획득하는 단계; 및 상기 전자펜이 소정의 거리를 이동한 후, 상기 복수의 이미지 센서를 통하여 획득된 이미지로부터의 픽셀의 이동 거리에 기초하여, 상기 전자펜의 기울어진 각도를 검출하는 단계를 포함한다.
상기 전자펜의 기울어진 각도를 검출하는 단계는 상기 전자펜이 소정의 거리를 이동한 후, 상기 복수의 이미지 센서를 통하여 복수의 이미지를 획득하는 단계; 상기 전자펜이 소정의 거리를 이동하기 전에 획득된 이미지 및 상기 전자펜이 소정의 거리를 이동한 후 획득된 이미지에 기초하여 픽셀의 이동 거리를 검출하는 단계; 및 상기 검출된 픽셀의 이동 거리의 차이에 따라 상기 전자펜의 기울어진 각도를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 전자펜은 제 1 이미지 센서 및 제 2 이미지 센서를 구비하고, 상기 전자펜의 기울어진 각도를 검출하는 단계는, 상기 제 1 이미지 센서로부터 획득한 이미지들로부터 소정의 픽셀의 제 1 이동 거리를 획득하고, 상기 제 2 이미지 센서로부터 획득한 이미지들로부터 소정의 픽셀의 제 2 이동 거리를 획득하는 단계; 및 상기 픽셀의 제 1 이동 거리 및 상기 픽셀의 제 2 이동 거리의 차이에 따라 상기 전자펜이 표면에 대해 기울어진 각도를 검출할 수 있다.
상기 전자펜은 제 1 이미지 센서 및 제 2 이미지 센서를 구비하고, 상기 전자펜에서 표면을 향하는 방향을 Z축이라 할 때, 상기 제 1 이미지 센서 및 제 2 이미지 센서는 X축 또는 Y축 중 어느 일축 방향으로 나란히 배치되고, 상기 제 1 이미지 센서 및 제 2 이미지 센서는 상기 Z축 방향으로 소정의 각도로 경사질 수 있다.
상기 전자펜은 제 3 이미지 센서를 더 구비하고, 상기 제 1 이미지 센서 및 제 3 이미지 센서는 X축 또는 Y축 중 어느 타축 방향으로 나란히 배치되고, 상기 제 1 이미지 센서 및 제 3 이미지 센서는 상기 Z축 방향으로 소정의 각도로 경사질 수 있다.
상기 전자펜은 제 1 이미지 센서 및 제 2 이미지 센서를 구비하고, 상기 전자펜에서 표면을 향하는 방향을 Z축이라 할 때, 상기 제 1 이미지 센서 상기 표면의 XY 평면에 배치되고, 제 2 이미지 센서는 X축 및 Y축 방향으로 비스듬히 배치되고, 상기 제 2 이미지 센서는 상기 Z축 방향으로 소정의 각도로 경사질 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따라, 전자펜의 기울기 검출 장치는 복수의 이미지를 획득하는 복수의 이미지 센서; 및 상기 전자펜이 소정의 거리를 이동한 후, 상기 복수의 이미지 센서를 통하여 획득된 이미지로부터의 픽셀의 이동 거리에 기초하여, 상기 전자펜의 기울어진 각도를 검출하는 제어부를 포함한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 전자펜은 일방향으로 길게 형성되며, 하방측 단부에 제1개구부 및 제2개구부가 형성되어 있는 하우징; 상기 하우징의 제1개구부를 통해 외부로 노출되도록 상기 하우징에 결합되는 펜팁; 소정의 광을 발광하는 발광 유닛; 상기 발광된 광이 표면을 캡쳐하여 영상 신호로 변환하는 복수의 이미지 센서; 및 상기 펜팁이 소정의 거리를 이동한 후, 상기 복수의 이미지 센서를 통하여 획득된 이미지로부터의 픽셀의 이동 거리에 기초하여, 전자펜의 기울어진 각도를 검출하는 제어부를 포함한다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따르면, 전자펜(100)은 인쇄된 코드가 없는 표면 또는 종이 등에서 레이저 스펙클 패턴의 이동을 감지하여 필기를 전자적으로 복원하는 펜이다. 표면 또는 종이 등에 위치를 파악할 수 있는 소정의 코드가 인쇄되어 있어도 본 발명은 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자펜의 개략도에 관한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자펜 일부(도 1에서의 점선 부분)의 단면도를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 전자펜(100)은 하우징(110), 펜팁(120), 필압 센싱 유닛(130) 및 위치 센싱 모듈(140)을 포함하고, 위치 센싱 모듈(140)은 발광 유닛, 이미지 센싱 유닛, 제어 유닛이 포함될 수 있다. 도면에 도시하지는 않았지만, 전자펜(100)은 전자펜(100)의 기능을 전반적으로 제어하는 제어부를 포함하고, 배터리, 메모리, 송신부 및/또는 입출력 인터페이스를 더 포함할 수 있다.
하우징(110)은 전자펜의 본체에 해당하는 것으로, 일방향으로 길게 형성되며, 하방측 단부에 제1개구부 및 제2개구부가 형성되어 있다.
제1개구부는 펜팁(120)의 노출되도록 형성되는 중공이며, 제2개구부는 위치 센싱 모듈(140)에서 조사되는 광 및 표면으로부터 반사되는 광을 수용하기 위하여 형성된 중공이다.
펜팁(120)은 표면(예를 들어, 종이 등)에 잉크를 분출하여 필기하는 유닛으로, 하우징(110)의 제1개구부를 통해 외부로 노출되도록 하우징(110)에 결합된다.
필압 센싱 유닛(130)은 펜팁(120)이 표면에 필기를 하는 경우, 펜팁(120)은 표면의 반대로 이동하기에 펜팁(120)에 의한 압력을 감지하게 된다. 필압 센싱 유닛(130)이 압력을 감지하는 경우, 위치 센싱 모듈(140)에 필기 개시 신호를 송신하게 된다.
전자펜(100)에 전원이 온되어 있는 상태에서, 필압 센싱 유닛(130)이 압력을 감지하지 못하는 경우에는, 호버(Hover) 모드를 유지한다.
위치 센싱 모듈(140)은 경통 내에 수용되고, 경통은 중공의 형상으로 형성되며, 하우징(110)의 내부에서 상기 제2개구부(112)의 상방측에 배치될 수 있다.
경통은 주변광으로부터 야기되는 간섭 신호를 최대한 제거하기 위한 장치이다. 이미지 센싱 유닛이 간섭 신호의 영향을 많이 받기 때문에, 경통은 주변광의 유입을 최대한 제거하기 위한 유닛이다.
발광 유닛은 전자펜(100)이 온 되는 경우, 광을 조사하게 된다. 본 발명의 다른 실시예로, 필기 개시 신호를 수신하는 경우, 발광 유닛(141)이 표면을 향하여 광을 조사할 수도 있다. 발광 유닛(141)은 경통의 상부에 설치된다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 발광 유닛은 레이저가 바람직하다. 레이저를 이용하여야 표면으로부터 복수 산란되어 오는 복수 광들의 파면 간섭 현상을 이용하여 스펙클(speckle) 패턴을 생성할 수 있기 때문이다.
발광 유닛에서 조사된 레이저광이 하우징의 길이방향과 경사진 방향으로 조사되도록, 발광 유닛은 하우징(110)의 길이 방향과 직교하는 방향에 대하여 상방으로 소정의 각도로 경사지게 배치될 수 있다.
레이저광이 표면에 조사되고, 표면에서 반사되는 간섭광(coherent)으로 인하여 스펙클 패턴이 형성되는데, 이미지 센싱 유닛은 스펙클 패턴을 검지하여 영상신호로 변환한다. 그 후, 이미지 센싱 유닛은 변환된 영상신호를 제어 유닛으로 송신한다. 본 발명에서 이미지 센싱 유닛은 CCD 또는 CMOS가 사용될 수 있다.
본 발명에 따르면 이미지 센싱 유닛은 복수 개, 바람직하게는 두 개 또는 세 개의 이미지 센서로 구성될 수 있다.
제어 유닛은 이미지 센싱 유닛으로부터 수신한 스펙클 패턴 영상을 비교하여 펜팁의 이동 방향 및 이동 거리를 검출한다. 제어 유닛은 펜팁(120)의 위치 변화 후의 위치(현재 위치)의 스펙클 패턴 이미지 서브셋(Speckle pattern image subset)을 설정하고, 현재 설정한 서브셋의 영상과 위치 변화 전의 위치(이전 위치)에서 가장 상관 관계가 높은가를 스캐닝하여 이전 위치를 찾아서, 펜팁의 이전 위치에서 현재 위치로의 위치 변화 및 속도를 검출한다.
전자펜(100)의 제어부는 후술할 캡쳐된 이미지들에서 픽셀의 이동 거리에 따라 전자펜(100)의 기울기를 검출할 수가 있다.
제어 유닛이 필압 센싱 유닛으로부터 필압 감지 신호를 수신한다. 그 후, 제어 유닛은 필기 개시 신호를 생성할 수 있고, 이를 발광 유닛에 송신할 수도 있다.
제어 유닛이 필압 감지 신호를 수신하는 경우, 수신 이후부터의 펜팁의 이동 방향 및 이동 거리에 대한 데이터를 외부 장치(미도시)로 송신한다. 그 후, 외부 장치는 수신한 데이터에 따라 전자펜(100)의 오프라인적 필기를 디지털적으로 복원하여 표시하게 된다. 제어 유닛(144)이 필압 감지 신호를 수신하지 못하는 경우에는, 호버 모드를 유지하게 된다.
도 3 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자펜의 기울기에 따른 이미지 센서에 캡쳐되는 이미지 내의 픽셀의 이동과 관련된 예에 관한 도면이다.
도 3은 전자펜(300)이 표면(예를 들어, 종이, 400)에 직각으로 있는 경우의 도면이고, 도 4는 전자펜(300)이 표면(400)에 직각인 상태에서 소정의 거리만큼 이동한 경우의 도면이다. 표면(400)의 숫자는 임의로 정해진 거리 단위를 의미한다. 거리 단위는 동일한 거리이며, 설명을 편의를 위한 예일 뿐이다. 이미지 센서(310)가 인식하는 광경로(320)는 두 거리(3~4) 크기를 갖는다.
도 5는 전자펜(300)이 표면(400)에 소정의 각도로 있는 경우의 도면이고, 도 6은 전자펜(300)이 표면(400)에 소정의 각도로 있는 상태에서 소정의 거리만큼 이동한 경우의 도면이다. 도 7은 도 5와 같이 전자펜이 소정의 각도로 기울어진 경우, 표면과 접하는 광경로의 길이를 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 전자펜(300)이 표면에 대하여 직각일 때의 광 경로의 크기기, 즉, 도 3에서 광 경로와 표면이 접하는 거리(광경로의 폭)를 x1이라고 하고, 도 6에서 전자펜이 기울어진 각도, 즉, 표면과의 각도를 θ°라고 할 경우, 도 6에서의 광 경로와 표면이 접하는 거리 x2는 x1/sinθ°가 된다.
이미지 센서의 해상도는 변하지 않고, 광경로의 길이가 다르기 때문에, 전자펜(300)이 직각인 상태에서 이동하는 경우 이미지 센서에서 캡쳐한 이미지 내에서의 픽셀의 이동 거리와 전자펜(300)이 기울어진 상태에서 이동하는 경우 이미지 센서에서 캡쳐한 이미지 내에서의 픽셀의 이동 거리는 상이하다.
전자펜(300)이 직각인 상태에서 이동하는 경우에 이미지 센서에서 캡쳐한 이미지 내에서의 픽셀의 이동 거리가 d1이라면, 전자펜(300)이 θ°기울어진 상태에서 이동하는 경우에서의 이미지 센서에서 캡쳐한 이미지 내에서의 픽셀의 이동 거리인 d2는 sinθ×d1이 된다.
도 8은 전자펜(300)이 직각인 상태에서 소정의 거리만큼 이동한 경우, 이미지 내에서의 픽셀의 이동을 나타내고, 도 9는 전자펜(300)이 41.5°기울어진 상태에서 소정의 거리만큼 이동한 경우의 픽셀의 이동을 나타낸다. 도 8 및 도 9에서의 이미지 센서는 6×1 해상도를 갖는다고 가정한다.
도 8에서는 픽셀이 +3만큼 이동하였다고 가정할 때, 도 9에서 보면, 픽셀은 sin41.5°×3, 즉, +1.99(대략 2)만큼 이동하였다.
다시 말해서, 전자펜(300)이 이동하는 경우, 이미지 센서에서 캡쳐된 이미지 내에서의 픽셀의 이동 거리는 전자펜(300)의 이동 거리에 대응되도록 이동하는 것이 아니라, 전자펜(300)이 기울어진 정도에 따라 이동 거리가 변화한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자펜의 기울기 획득 방법에 관한 흐름도를 나타내는 도면이다.
도 10을 참조하면, 단계 1010에서, 전자펜에 구비된 복수의 이미지 센서를 통하여 복수의 이미지를 획득한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 전자펜은 두 개의 이미지 센서를 구비한다. 전자펜이 표면에 직각인 상태에서 표면을 향하는 방향을 Z축이라 할 때, 제 1 이미지 센서 및 제 2 이미지 센서는 X축 또는 Y축 중 어느 일축 방향으로 나란히 배치되고, Z축 방향으로 소정의 각도만큼 경사지게 배치된다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서는, 전자펜은 세 개의 이미지 센서를 구비할 수도 있다. 두 개의 이미지 센서가 배치된 것에서 더하여, 제 3 이미지 센서가 더 구비되고, 제 1 이미지 센서 및 제 3 이미지 센서는 X축 또는 Y축 중 어느 타축 방향으로 나란히, 즉, 제 3 이미지 센서는 제 2 이미지 센서의 직각 방향으로 제 1 이미지 센서와 나란히 배치되고, Z축 방향으로 소정의 각도만큼 경사지게 배치된다. 제 1 이미지 센서 및 제 2 이미지 센서의 경사진 각도와 제 1 이미지 센서 및 제 3 이미지 센서의 경사진 각도는 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다.
본 발명의 또 다른 실시예로, 전자펜은 두 개의 이미지 센서를 구비할 수 있고, 전자펜은 제 1 이미지 센서 및 제 2 이미지 센서를 구비하고, 전자펜이 표면에 직각인 상태에서 표면을 향하는 방향을 Z축이라 할 때, 제 1 이미지 센서는 표면에 XY 평면에 배치되고, 제 2 이미지 센서는 X축 및 Y축 방향으로 비스듬히 배치되고, 제 1 이미지 센서 및 제 2 이미지 센서는 Z축 방향으로 경사지게 배치될 수도 있다. 하나의 이미지 센서는 X 방향 및 Y 방향으로의 픽셀의 이동 거리를 구분하여 검출할 수 있기 때문에, 두 개의 이미지 센서의 배치 상태에 따라 세 개의 이미지 센서를 배치하는 것과 같은 기능을 할 수가 있다.
단계 1020에서, 전자펜이 소정의 거리를 이동한 후, 복수의 이미지 센서를 통하여 획득된 이미지로부터의 픽셀의 이동 거리에 기초하여 전자펜의 기울어진 각도를 검출한다.
구체적으로, 전자펜이 소정의 거리를 이동한 후, 복수의 이미지 센서를 통하여 복수의 이미지를 획득한다. 그 후, 전자펜이 소정의 거리를 이동하기 전에 획득된 이미지 및 전자펜이 소정의 거리를 이동한 후 획득된 이미지에서, 픽셀의 이동 거리를 계산한다. 순차적인 이미지에서 픽셀의 이동 거리를 계산하는 방법은 공지의 이미지 처리 기술에 따라 구한다. 위에서 살펴본 바와 같이, 전자펜이 기울어진 상태에서 이동하는 경우에는 픽셀의 이동 거리는 기울어진 각도에 따라 다르게 이동하게 된다. 따라서 복수의 이미지 센서에서 캡쳐한 이미지 내에서의 픽셀의 이동 거리는 서로 상이하고, 픽셀의 이동 거리의 차이에 따라 전자펜의 기울어진 각도를 검출할 수가 있다.
도 11은 도 10의 방법을 구체화한 흐름도에 관한 도면이다.
도 11을 참조하면, 단계 1110에서, 전자펜에 구비된 제 1 이미지 센서 및 제 2 이미지 센서를 통하여 각각 제 1 이미지 및 제 2 이미지를 획득한다.
전자펜이 표면에 직각인 상태에서 표면을 향하는 방향이 Z축이라 할 때, 제 1 이미지 센서 및 제 2 이미지 센서는 X축 또는 Y축 중 어느 일축 방향으로 나란히 배치되고, Z축 방향으로 소정의 각도만큼 경사지게 배치된다. 도 12는 제 1 이미지 센서 및 제 2 이미지 센서를 일축 방향에서 바라본 단면도이다. 제 1 이미지 센서(1210) 및 제 2 이미지 센서(1220)는 θ°만큼 경사지게 배치되었다. 제 1 이미지 센서(1210)는 표면(1230)과의 각도가 θ1°이고, 제 2 이미지 센서(1220)의 지면(1230)과의 각도는 θ2°이다. 제 1 이미지 센서(1210) 및 제 2 이미지 센서(1220)는 θ°만큼 기울어져 있어, θ2°는 θ1°-θ°이다. D1은 제 1 이미지 센서(1210)의 광경로(1211)와 표면(1230)이 접하는 거리이며, D2는 제 2 이미지 센서(1220)의 광경로(1221)와 표면(1230)이 접하는 거리이다. 광경로의 너비가 R이라고 한다면, D1=R/sinθ1°가 되고, D2=R/sinθ2°가 된다.
단계 1120에서, 전자펜이 소정의 거리만큼 이동한 후, 제 1 이미지 센서 및 제 2 이미지 센서를 통하여 각각 제 3 이미지 및 제 4 이미지를 획득한다.
단계 1130에서, 제 1 이미지 센서로부터 획득한 제 1 이미지 및 제 3 이미지로부터 소정의 픽셀의 제 1 이동 거리를 획득하고, 제 2 이미지 센서로부터 획득한 제 2 이미지 및 제 4 이미지들로부터 소정의 픽셀의 제 2 이동 거리를 획득한다.
여기에서, 제 1 이동 거리가 q 픽셀이라고 가정하면, 제 2 이동 거리는 sin(θ2°)/sin(θ1°)×q, 즉, sin(θ1°-θ°)/sin(θ1°)×q 픽셀이 된다.
단계 1140에서, 픽셀의 제 1 이동 거리 및 픽셀의 제 2 이동 거리의 차이를 구하고, 차이에 따라 전자펜이 표면에 대해 기울어진 각도를 검출한다.
제 1 이미지 센서를 전자펜이 표면을 향하는 방향으로 직각으로 배치한 경우, θ1°가 전자펜이 표면에 대하여 기울어진 각도이다. 여기에서 θ°는 미리 설정되어 있고, 픽셀의 제 1 이동 거리 및 픽셀의 제 2 이동 거리의 차는 이미지 센서들로부터 획득할 수 있어, 전자펜의 기울어진 각도 θ1°이 구해질 수 있다.
표 1은 제 1 이미지 센서와 제 2 이미지 센서가 10°의 차이가 있는 경우, 픽셀의 제 1 이동 거리 및 픽셀의 제 2 이동 거리의 차이를 나타낸 표이다. 여기에서 제 1 이동 거리는 1 픽셀로 가정한 것이다. 픽셀의 제 1 이동 거리 및 픽셀의 제 2 이동 거리의 차이는 ((θ1°-10°)/Sin(θ1°)-1)이 된다.
θ1° θ2° 픽셀의 제2이동거리 - 픽셀의 제1이동거리(1픽셀당 단위)
20° 10° -0.492
30° 20° -0.316
40° 30° -0.222
50° 40° -0.161
60° 50° -0.115
70° 60° -0.078
80° 70° -0.045
90° 80° -0.015
100° 90° +0.015
110° 100° +0.048
120° 110° +0.085
130° 120° +0.131
140° 130° +0.192
150° 140° +0.286
160° 150° +0.462
170° 160° +0.967
여기에서 보는 바와 같이, 이미지 센서들에 의하여 픽셀들의 이동 거리를 검출하는 경우, 그 차이에 따라 전자펜이 표면에 대하여 기울어진 각도를 검출할 수가 있다. 본 발명에 의한 경우, 관성 센서 또는 6축 센서에 의하지 않고, 전자펜의 이동과 이미지 센서들에서 픽셀의 이동 거리만을 검출하는 경우, 전자펜의 기울기를 구할 수가 있다.도 11은 한 방향, 예를 들어, X 방향으로 전자펜의 기울기를 구하는 것이다. 여기에서, 두 개의 이미지 센서가 배치된 것에서 더하여, Y 방향으로 제 3 이미지 센서가 더 구비되고, 제 3 이미지 센서가 Z축 방향으로 소정의 각도만큼 경사지게 배치될 수 있다. 이 경우에는 Y 방향으로 전자펜의 기울기를 구할 수가 있다. 따라서, XY 모든 방향에서 전자펜의 정확한 기울기를 구할 수가 있게 된다.
본 발명의 다른 실시예로, 전자펜은 두 개의 이미지 센서를 구비할 수 있고, 전자펜은 제 1 이미지 센서 및 제 2 이미지 센서를 구비하고, 전자펜이 표면에 직각인 상태에서 표면을 향하는 방향을 Z축이라 할 때, 제 1 이미지 센서는 표면에 XY 평면에 배치되고, 제 2 이미지 센서는 X축 및 Y축 방향으로 비스듬히 배치되고, 제 1 이미지 센서 및 제 2 이미지 센서는 Z축 방향으로 경사지게 배치될 수도 있다. 하나의 이미지 센서는 X 방향 및 Y 방향으로의 픽셀의 이동 거리를 구분하여 검출할 수 있기 때문에, 두 개의 이미지 센서의 배치 상태에 따라 세 개의 이미지 센서를 배치하는 것과 같은 기능을 할 수가 있다. 도 11의 경우와 동일한 단계가 수행되고, X 방향 및 Y 방향의 각각의 기울기가 구해지도록 중복하여 수행된다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자펜의 기울기 획득 장치에 관한 블록 다이어그램을 나타내는 도면이다.
도 13을 참조하면, 기울기 획득 장치(1300)는 복수의 이미지 센서(1310) 및 제어부(1320)를 포함한다.
복수의 이미지 센서(1310)는 복수의 이미지를 획득한다.
복수의 이미지 센서(1310)는 두 개의 이미지 센서를 구비할 수 있다. 전자펜이 표면에 직각인 상태에서 표면을 향하는 방향을 Z축이라 할 때, 제 1 이미지 센서(1311) 및 제 2 이미지 센서(1312)는 X축 또는 Y축 중 어느 일축 방향으로 나란히 배치되고, Z축 방향으로 소정의 각도만큼 경사지게 배치된다.
제 1 이미지 센서(1311) 및 제 2 이미지 센서(1312)를 통하여 각각 제 1 이미지 및 제 2 이미지를 획득한다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서는, 전자펜은 세 개의 이미지 센서를 구비할 수도 있다. 두 개의 이미지 센서가 배치된 것에서 더하여, 제 3 이미지 센서(1313)가 더 구비되고, 제 1 이미지 센서(1311) 및 제 3 이미지 센서(1313)는 X축 또는 Y축 중 어느 타축 방향으로 나란히, 즉, 제 3 이미지 센서(1313)는 제 2 이미지 센서(1312)의 직각 방향으로 제 1 이미지 센서(1311)와 나란히 배치되고, Z축 방향으로 소정의 각도만큼 경사지게 배치된다. 제 1 이미지 센서(1311) 및 제 2 이미지 센서(1312)가 X 방향으로의 전자펜의 기울기를 구하는 경우, 제 1 이미지 센서(1311) 및 제 3 이미지 센서(1313)는 Y 방향으로 전자펜의 기울기를 구할 수가 있다. 따라서, XY 모든 방향에서 전자펜의 정확한 기울기를 구할 수가 있게 된다. 제 1 이미지 센서(1311) 및 제 2 이미지 센서(1312)의 경사진 각도와 제 1 이미지 센서(1311) 및 제 3 이미지 센서(1313)의 경사진 각도는 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다.
본 발명의 또 다른 실시예로, 전자펜은 두 개의 이미지 센서를 구비할 수 있고, 전자펜은 제 1 이미지 센서(1311) 및 제 2 이미지 센서(1312)를 구비하고, 전자펜이 표면에 직각인 상태에서 표면을 향하는 방향을 Z축이라 할 때, 제 1 이미지 센서(1311)는 표면에 XY 평면에 배치되고, 제 2 이미지 센서(1312)는 X축 및 Y축 방향으로 비스듬히 배치되고, 제 1 이미지 센서(1311) 및 제 2 이미지 센서(1312)는 Z축 방향으로 경사지게 배치될 수도 있다. 하나의 이미지 센서는 X 방향 및 Y 방향으로의 픽셀의 이동 거리를 구분하여 검출할 수 있기 때문에, 두 개의 이미지 센서의 배치 상태에 따라 세 개의 이미지 센서를 배치하는 것과 같은 기능을 할 수가 있다.
전자펜이 소정의 거리를 이동한 후, 제어부(1320)는 복수의 이미지 센서(1310)를 통하여 획득된 이미지로부터의 픽셀의 이동 거리에 기초하여 전자펜의 기울어진 각도를 검출한다. 구체적으로, 전자펜 또는 펜팁이 소정의 거리를 이동한 후, 복수의 이미지 센서(1310)를 통하여 복수의 이미지를 획득하고, 제어부(1320)는 전자펜이 소정의 거리를 이동하기 전에 획득된 이미지 및 전자펜이 소정의 거리를 이동한 후 획득된 이미지에서, 픽셀의 이동 거리를 계산한다. 순차적인 이미지에서 픽셀의 이동 거리를 계산하는 방법은 공지의 이미지 처리 기술에 따라 구한다. 위에서 살펴본 바와 같이, 전자펜이 기울어진 상태에서 이동하는 경우에는 픽셀의 이동 거리는 기울어진 각도에 따라 다르게 이동하게 된다. 따라서 복수의 이미지 센서에서 캡쳐한 이미지 내에서의 픽셀의 이동 거리는 서로 상이하고, 픽셀의 이동 거리의 차이에 따라 전자펜의 기울어진 각도를 검출할 수가 있다.
더 구체적으로, 이미지 센서가 두 개 구비된 경우, 전자펜이 소정의 거리만큼 이동한 후, 제 1 이미지 센서(1311) 및 제 2 이미지 센서(1312)를 통하여 각각 제 3 이미지 및 제 4 이미지를 획득한다. 제어부(1320)는 제 1 이미지 센서(1311)로부터 획득한 제 1 이미지 및 제 3 이미지로부터 소정의 픽셀의 제 1 이동 거리를 획득하고, 제 2 이미지 센서(1312)로부터 획득한 제 2 이미지 및 제 4 이미지들로부터 소정의 픽셀의 제 2 이동 거리를 획득한다.
그 후, 제어부(1320)는 픽셀의 제 1 이동 거리 및 픽셀의 제 2 이동 거리의 차이를 구하고, 차이에 따라 전자펜이 표면에 대해 기울어진 각도를 검출한다.
여기에 더하여, 제 1 이미지 센서(1311) 및 제 3 이미지 센서(1313)에서 획득한 이미지들에서 픽셀들의 이동 거리를 검출하고, 이에 따라 다른 축에서의 전자펜의 기울기를 더 검출할 수도 있다.
이상 설명한 바와 같은 전자펜의 기울기 획득 방은 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 기록 매체를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상기 디스크 관리 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 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 (18)

  1. 전자펜의 기울기 획득 방법에 있어서,
    상기 전자펜에 구비된 복수의 이미지 센서를 통하여 복수의 이미지를 획득하는 단계; 및
    상기 전자펜이 소정의 거리를 이동한 후, 상기 복수의 이미지 센서를 통하여 획득된 이미지로부터의 픽셀의 이동 거리에 기초하여, 상기 전자펜의 기울어진 각도를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자펜의 기울기 획득 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자펜의 기울어진 각도를 검출하는 단계는 상기 전자펜이 소정의 거리를 이동한 후, 상기 복수의 이미지 센서를 통하여 복수의 이미지를 획득하는 단계;
    상기 전자펜이 소정의 거리를 이동하기 전에 획득된 이미지 및 상기 전자펜이 소정의 거리를 이동한 후 획득된 이미지에 기초하여 픽셀의 이동 거리를 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 픽셀의 이동 거리의 차이에 따라 상기 전자펜의 기울어진 각도를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자펜의 기울기 획득 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전자펜은 제 1 이미지 센서 및 제 2 이미지 센서를 구비하고,
    상기 전자펜의 기울어진 각도를 검출하는 단계는,
    상기 제 1 이미지 센서로부터 획득한 이미지들로부터 소정의 픽셀의 제 1 이동 거리를 획득하고, 상기 제 2 이미지 센서로부터 획득한 이미지들로부터 소정의 픽셀의 제 2 이동 거리를 획득하는 단계; 및
    상기 픽셀의 제 1 이동 거리 및 상기 픽셀의 제 2 이동 거리의 차이에 따라 상기 전자펜이 표면에 대해 기울어진 각도를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자펜의 기울기 획득 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자펜은 제 1 이미지 센서 및 제 2 이미지 센서를 구비하고,
    상기 전자펜에서 표면을 향하는 방향을 Z축이라 할 때,
    상기 제 1 이미지 센서 및 제 2 이미지 센서는 X축 또는 Y축 중 어느 일축 방향으로 나란히 배치되고, 상기 제 1 이미지 센서 및 제 2 이미지 센서는 상기 Z축 방향으로 소정의 각도로 경사진 것을 특징으로 하는 전자펜의 기울기 획득 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 전자펜은 제 3 이미지 센서를 더 구비하고,
    상기 제 1 이미지 센서 및 제 3 이미지 센서는 X축 또는 Y축 중 어느 타축 방향으로 나란히 배치되고, 상기 제 1 이미지 센서 및 제 3 이미지 센서는 상기 Z축 방향으로 소정의 각도로 경사진 것을 특징으로 하는 전자펜의 기울기 획득 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자펜은 제 1 이미지 센서 및 제 2 이미지 센서를 구비하고,
    상기 전자펜에서 표면을 향하는 방향을 Z축이라 할 때,
    상기 제 1 이미지 센서 상기 표면의 XY 평면에 배치되고, 제 2 이미지 센서는 X축 및 Y축 방향으로 비스듬히 배치되고, 상기 제 2 이미지 센서는 상기 Z축 방향으로 소정의 각도로 경사진 것을 특징으로 하는 전자펜의 기울기 획득 방법.
  7. 전자펜의 기울기 검출 장치에 있어서,
    복수의 이미지를 획득하는 복수의 이미지 센서; 및
    상기 전자펜이 소정의 거리를 이동한 후, 상기 복수의 이미지 센서를 통하여 획득된 이미지로부터의 픽셀의 이동 거리에 기초하여, 상기 전자펜의 기울어진 각도를 검출하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자펜의 기울기 획득 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 이미지 센서는 상기 전자펜이 소정의 거리를 이동한 후, 상기 복수의 이미지 센서를 통하여 복수의 이미지를 획득하고,
    상기 제어부는 상기 전자펜이 소정의 거리를 이동하기 전에 획득된 이미지 및 상기 전자펜이 소정의 거리를 이동한 후 획득된 이미지에 기초하여 픽셀의 이동 거리를 검출하고, 상기 검출된 픽셀의 이동 거리의 차이에 따라 상기 전자펜의 기울어진 각도를 검출하는 것을 특징으로 하는 전자펜의 기울기 획득 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 이미지 센서들은 제 1 이미지 센서 및 제 2 이미지 센서이고,
    상기 제어부는 상기 제 1 이미지 센서로부터 획득한 이미지들로부터 소정의 픽셀의 제 1 이동 거리를 획득하고, 상기 제 2 이미지 센서로부터 획득한 이미지들로부터 소정의 픽셀의 제 2 이동 거리를 획득하고, 상기 픽셀의 제 1 이동 거리 및 상기 픽셀의 제 2 이동 거리의 차이에 따라 상기 전자펜이 표면에 대해 기울어진 각도를 검출하는 것을 특징으로 하는 전자펜의 기울기 획득 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 이미지 센서들은 제 1 이미지 센서 및 제 2 이미지 센서이고,
    상기 전자펜에서 표면을 향하는 방향을 Z축이라 할 때,
    상기 제 1 이미지 센서 및 제 2 이미지 센서는 X축 또는 Y축 중 어느 일축 방향으로 나란히 배치되고, 상기 제 1 이미지 센서 및 제 2 이미지 센서는 상기 Z축 방향으로 소정의 각도로 경사진 것을 특징으로 하는 전자펜의 기울기 획득 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    제 3 이미지 센서를 더 구비하고,
    상기 제 1 이미지 센서 및 제 3 이미지 센서는 X축 또는 Y축 중 어느 타축 방향으로 나란히 배치되고, 상기 제 1 이미지 센서 및 제 3 이미지 센서는 상기 Z축 방향으로 소정의 각도로 경사진 것을 특징으로 하는 전자펜의 기울기 획득 장치.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 이미지 센서들은 제 1 이미지 센서 및 제 2 이미지 센서이고,
    상기 전자펜에서 표면을 향하는 방향을 Z축이라 할 때,
    상기 제 1 이미지 센서 상기 표면의 XY 평면에 배치되고, 제 2 이미지 센서는 X축 및 Y축 방향으로 비스듬히 배치되고, 상기 제 2 이미지 센서는 상기 Z축 방향으로 소정의 각도로 경사진 것을 특징으로 하는 전자펜의 기울기 획득 장치.
  13. 일방향으로 길게 형성되며, 하방측 단부에 제1개구부 및 제2개구부가 형성되어 있는 하우징;
    상기 하우징의 제1개구부를 통해 외부로 노출되도록 상기 하우징에 결합되는 펜팁;
    소정의 광을 발광하는 발광 유닛;
    상기 발광된 광이 표면을 캡쳐하여 영상 신호로 변환하는 복수의 이미지 센서; 및
    상기 펜팁이 소정의 거리를 이동한 후, 상기 복수의 이미지 센서를 통하여 획득된 이미지로부터의 픽셀의 이동 거리에 기초하여, 전자펜의 기울어진 각도를 검출하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자펜.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 복수의 이미지 센서는 상기 펜팁이 소정의 거리를 이동한 후, 상기 복수의 이미지 센서를 통하여 복수의 이미지를 획득하고,
    상기 제어부는 상기 전자펜이 소정의 거리를 이동하기 전에 획득된 이미지 및 상기 전자펜이 소정의 거리를 이동한 후 획득된 이미지에 기초하여 픽셀의 이동 거리를 검출하고, 상기 검출된 픽셀의 이동 거리의 차이에 따라 상기 전자펜의 기울어진 각도를 검출하는 것을 특징으로 하는 전자펜.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 복수의 이미지 센서는 제 1 이미지 센서 및 제 2 이미지 센서이고,
    상기 제어부는 상기 제 1 이미지 센서로부터 획득한 이미지들로부터 소정의 픽셀의 제 1 이동 거리를 획득하고, 상기 제 2 이미지 센서로부터 획득한 이미지들로부터 소정의 픽셀의 제 2 이동 거리를 획득하고, 상기 픽셀의 제 1 이동 거리 및 상기 픽셀의 제 2 이동 거리의 차이에 따라 상기 전자펜이 표면에 대해 기울어진 각도를 검출하는 것을 특징으로 하는 전자펜.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 복수의 이미지 센서는 제 1 이미지 센서 및 제 2 이미지 센서이고,
    상기 전자펜에서 표면을 향하는 방향을 Z축이라 할 때,
    상기 제 1 이미지 센서 및 제 2 이미지 센서는 X축 또는 Y축 중 어느 일축 방향으로 나란히 배치되고, 상기 제 1 이미지 센서 및 제 2 이미지 센서는 상기 Z축 방향으로 소정의 각도로 경사진 것을 특징으로 하는 전자펜.
  17. 제 16 항에 있어서,
    제 3 이미지 센서를 더 구비하고,
    상기 제 1 이미지 센서 및 제 3 이미지 센서는 X축 또는 Y축 중 어느 타축 방향으로 나란히 배치되고, 상기 제 1 이미지 센서 및 제 3 이미지 센서는 상기 Z축 방향으로 소정의 각도로 경사진 것을 특징으로 하는 전자펜.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 복수의 이미지 센서들은 제 1 이미지 센서 및 제 2 이미지 센서이고,
    상기 전자펜에서 표면을 향하는 방향을 Z축이라 할 때,
    상기 제 1 이미지 센서 상기 표면의 XY 평면에 배치되고, 제 2 이미지 센서는 X축 및 Y축 방향으로 비스듬히 배치되고, 상기 제 2 이미지 센서는 상기 Z축 방향으로 소정의 각도로 경사진 것을 특징으로 하는 전자펜.
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