KR100468064B1 - Apparatus for pointing using supersonic sensor - Google Patents

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KR100468064B1 KR10-2002-0016688A KR20020016688A KR100468064B1 KR 100468064 B1 KR100468064 B1 KR 100468064B1 KR 20020016688 A KR20020016688 A KR 20020016688A KR 100468064 B1 KR100468064 B1 KR 100468064B1
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Abstract

본 발명은 컴퓨터 주변기기나 각종 세트에 입력장치의 위치를 포인팅하기 위해 사용되는 마우스, 디지타이저, 조이스틱을 초음파 센서를 이용하여 구현하는 초음파 센서를 이용한 포인팅 장치에 관한 것으로,The present invention relates to a pointing device using an ultrasonic sensor that implements a mouse, a digitizer, and a joystick using an ultrasonic sensor to point the position of the input device to a computer peripheral or various sets.

본 발명의 특징은, 시간 정보를 유선으로 혹은 초음파를 이용해서 무선으로 동기화시키는 기준시간을 생성하며, 상기 기준시간을 이용하여 초음파신호가 대기중의 매질을 통해 전송되어 도달하는데 까지 소요되는 시간을 측정하고, 상기 시간정보를 이용하여 포인팅 위치를 계산하는 초음파시스템베이스모듈; 및 상기 초음파시스템베이스모듈과의 유선/무선의 통신신호를 통해 상기 초음파시스템베이스모듈과의 시간을 동기화 하여 정확한 시간에 정해진 소정의 주기를 갖는 상기 초음파신호를 송신하며, 사용자의 버튼 정보나 초음파 포인팅 장치의 사용 유무 또는 응용에 따른 부가기능을 유선/무선으로 상기 초음파시스템베이스모듈에 전송하는 초음파포인팅모듈;을 포함하며, 상기 초음파시스템베이스모듈이 소정 거리 떨어져 위치한 2개의 초음파송/수신수단 SL, SR을 포함하고, 상기 초음파포인팅모듈이 초음파송/수신수단 SP를 포함하는 경우, 포인팅 위치를 계산하기 위해 초음파를 이용한 양방향 통신으로 SL 혹은 SR에서 송신한 초음파 신호를 SP가 수신하고 일정한 시간 동안 지연 후에 그에 대한 응답으로 SP가 SL 혹은 SR에 초음파 신호를 송신하며, 상기 초음파시스템베이스모듈은 상기 일정한 지연 시간을 감안하여 시간 측정을 하고 포인팅 위치를 계산하는 것이다.A feature of the present invention is to generate a reference time for synchronizing time information wirelessly using a wired or ultrasonic wave, and using the reference time to determine the time required for the ultrasonic signal to be transmitted and reached through the medium in the air. An ultrasound system base module for measuring and calculating a pointing position using the time information; And transmitting the ultrasound signal having a predetermined period at a precise time by synchronizing the time with the ultrasound system base module through a wired / wireless communication signal with the ultrasound system base module, and pointing the user's button information or ultrasound pointing. Ultrasonic pointing module for transmitting the additional function according to the use or application of the device to the ultrasonic system base module by wire / wireless; Two ultrasonic transmitting and receiving means SL, wherein the ultrasonic system base module is located a predetermined distance apart; Including the SR, and when the ultrasonic pointing module includes the ultrasonic transmitting / receiving means SP, the SP receives the ultrasonic signal transmitted from the SL or SR by bidirectional communication using ultrasonic waves to calculate the pointing position and delays for a predetermined time. In response, the SP sends an ultrasonic signal to the SL or SR, The ultrasound system base unit is to measure the time in view of the above certain delay time, and calculate the pointing position.

이와 같이, 본 발명은 이차원 이상의 좌표계에서 포인팅장치의 위치를 연산해 낼 수 있으며, CMOS 반도체 제조공정을 통해 하나의 시스템 칩으로 생산할 경우 매우 저렴하고 저전력 소비의 특성을 갖는 신뢰성있는 제품을 생산할 수 있는 이점이 있다. 또한, 컴퓨터나 PDA 또는 기타 휴대용장치의 포인팅 제품으로 활용도가 기대되는 이점이 있다.As such, the present invention can calculate the position of the pointing device in a coordinate system of two or more dimensions, and when producing a single system chip through a CMOS semiconductor manufacturing process can produce a reliable product having a very low cost and low power consumption characteristics There is an advantage. In addition, there is an advantage that can be utilized as a pointing product of a computer, PDA or other portable device.

Description

초음파 센서를 이용한 포인팅 장치{Apparatus for pointing using supersonic sensor}Apparatus for pointing using supersonic sensor

본 발명은 초음파 센서를 이용한 포인팅 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 컴퓨터 주변기기나 각종 세트에 입력장치의 위치를 포인팅하기 위해 사용되는마우스, 디지타이저, 조이스틱을 초음파 센서를 이용하여 구현하는 초음파 센서를 이용한 포인팅 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a pointing device using an ultrasonic sensor, and more particularly, to an ultrasonic sensor for implementing a mouse, a digitizer, and a joystick using an ultrasonic sensor to point the position of an input device to a computer peripheral or various sets. It relates to a pointing device.

현재, PDA나 노우트 북 컴퓨터와 같이 휴대성이 중요시되는 장비에 있어서 포인팅장치는 데이터의 입력이나 기기의 제어를 위해서 사용되는 필수 장비이다. 그러나 일반적인 포인팅장치는 그 자체의 크기와 소정의 입력동작을 구현하기 위해 특별히 준비된 부가적인 구성품을 함께 휴대하여 사용해야 하는 문제점이 있다. 또한, 초음파의 특성을 이용하여 일차원적인 거리를 측정하는 포인팅 장치는 이미 보편화되어 있으나 이차원적인 공간 또는 삼차원적인 공간에서 초음파를 이용하는 방식은 구현되지 못하고 있는 문제점이 있다.Nowadays, in portable equipment such as PDA and note book computer, the pointing device is an essential equipment used for data input or device control. However, the general pointing device has a problem in that it carries with it an additional component specially prepared to implement its own size and a predetermined input operation. In addition, the pointing device for measuring the one-dimensional distance by using the characteristics of the ultrasound has already been generalized, but there is a problem that the method of using the ultrasound in the two-dimensional space or three-dimensional space is not implemented.

따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 입력 동작을 구현하기 위한 부가적인 구성품을 사용하지 않고 사용 및 휴대가 간편한 초음파 센서를 이용한 포인팅 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a pointing device using an ultrasonic sensor that is easy to use and carry without using an additional component for implementing an input operation.

본 발명의 다른 목적은 응용이 편리하고 정형화된 초음파 위치 측정을 수행하며, 보다 저렴하고 신뢰성이 있는 초음파 센서를 이용한 포인팅 장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a pointing device using an ultrasonic sensor which is more convenient and performs a standardized ultrasonic position measurement and is cheaper and more reliable.

도 1은 본 발명에 따른 초음파 센서를 이용한 무선 포인팅 장치의 초음파시스템베이스모듈의 구성도,1 is a configuration diagram of an ultrasonic system base module of a wireless pointing device using an ultrasonic sensor according to the present invention;

도 2는 본 발명에 따른 초음파 센서를 이용한 무선 포인팅 장치의 초음파포인팅모듈의 구성도,2 is a block diagram of an ultrasonic pointing module of the wireless pointing device using the ultrasonic sensor according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 초음파 센서를 이용한 포인팅 장치의 초음파 센서의 응답 특성도,3 is a response characteristic diagram of an ultrasonic sensor of the pointing device using the ultrasonic sensor according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 초음파 센서를 이용한 무선 포인팅 장치의 상세 설명도,4 is a detailed explanatory diagram of a wireless pointing device using an ultrasonic sensor according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 초음파 센서를 이용한 무선 포인팅 장치의 초음파 신호의 타이밍도,5 is a timing diagram of an ultrasonic signal of a wireless pointing device using an ultrasonic sensor according to the present invention;

도 6은 본 발명에 따른 초음파 센서를 이용한 포인팅 장치를 구현하기 위한 삼각방정식을 통한 위치계산을 도시한 도면,6 is a view showing a position calculation through a triangular equation for implementing a pointing device using an ultrasonic sensor according to the present invention,

도 7은 본 발명에 따른 초음파 센서를 이용한 유선 포인팅 장치의 일실시예,7 is an embodiment of a wired pointing device using an ultrasonic sensor according to the present invention,

도 8은 도 7에 도시된 본 발명에 따른 초음파 센서를 이용한 유선 포인팅 장치의 상세 설명도,8 is a detailed explanatory diagram of the wired pointing device using the ultrasonic sensor according to the present invention shown in FIG.

도 9는 도 7에 도시된 본 발명에 따른 초음파 센서를 이용한 유선 포인팅 장치의 거리 계산을 위한 초음파 신호의 타이밍도.9 is a timing diagram of an ultrasonic signal for calculating a distance of the wired pointing device using the ultrasonic sensor shown in FIG. 7.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100 : 초음파시스템베이스모듈100: ultrasonic system base module

110 : 초음파송/수신수단 120 : 초음파송신드라이버수단110: ultrasonic transmission / reception means 120: ultrasonic transmission driver means

130 : 신호발생수단 140 : 클럭발생수단130: signal generating means 140: clock generating means

150 : 제어수단 160 : 마이크로제어수단150: control means 160: micro control means

170 : 신호전송수단 180 : 초음파수신 증폭수단170: signal transmission means 180: ultrasonic reception amplification means

190 신호판별수단(190)190 Signal discrimination means (190)

200 : 초음파포인팅모듈200: ultrasonic pointing module

210 : 초음파송/수신수단 220 : 초음파송신드라이버수단210: ultrasonic transmission / reception means 220: ultrasonic transmission driver means

230 : 신호발생수단 240 : 클럭 발생수단230: signal generating means 240: clock generating means

250 : 제어수단 260 : 마이크로제어수단250: control means 260: micro control means

270 : 사용자인터페이스수단 280 : 초음파수신증폭수단270: user interface means 280: ultrasonic receiving amplification means

290 : 신호판별수단290: signal discrimination means

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 시간 정보를 유선으로 혹은 초음파를 이용해서 무선으로 동기화시키는 기준시간을 생성하며, 상기 기준시간을 이용하여 초음파신호가 대기중의 매질을 통해 전송되어 도달하는데 까지 소요되는 시간을 측정하고, 상기 시간정보를 이용하여 포인팅 위치를 계산하는 초음파시스템베이스모듈; 및 상기 초음파시스템베이스모듈과의 유선/무선의 통신신호를 통해 상기 초음파시스템베이스모듈과의 시간을 동기화 하여 정확한 시간에 정해진 소정의 주기를 갖는 상기 초음파신호를 송신하며, 사용자의 버튼 정보나 초음파 포인팅 장치의 사용 유무 또는 응용에 따른 부가기능을 유선/무선으로 상기 초음파시스템베이스모듈에 전송하는 초음파포인팅모듈;을 포함하며, 상기 초음파시스템베이스모듈이 소정 거리 떨어져 위치한 2개의 초음파송/수신수단 SL, SR을 포함하고, 상기 초음파포인팅모듈이 초음파송/수신수단 SP를 포함하는 경우, 포인팅 위치를 계산하기 위해 초음파를 이용한 양방향 통신으로 SL 혹은 SR에서 송신한 초음파 신호를 SP가 수신하고 일정한 시간 동안 지연 후에 그에 대한 응답으로 SP가 SL 혹은 SR에 초음파 신호를 송신하며, 상기 초음파시스템베이스모듈은 상기 일정한 지연 시간을 감안하여 시간 측정을 하고 포인팅 위치를 계산하는 것이다.A feature of the present invention for achieving the above object is to generate a reference time for synchronizing the time information by wire or wirelessly using ultrasonic waves, by using the reference time ultrasonic signal is transmitted through the medium in the air An ultrasonic system base module for measuring the time required to reach and calculating a pointing position using the time information; And transmitting the ultrasound signal having a predetermined period at a precise time by synchronizing the time with the ultrasound system base module through a wired / wireless communication signal with the ultrasound system base module, and pointing the user's button information or ultrasound pointing. Ultrasonic pointing module for transmitting the additional function according to the use or application of the device to the ultrasonic system base module by wire / wireless; Two ultrasonic transmitting and receiving means SL, wherein the ultrasonic system base module is located a predetermined distance apart; Including the SR, and when the ultrasonic pointing module includes the ultrasonic transmitting / receiving means SP, the SP receives the ultrasonic signal transmitted from the SL or SR by bidirectional communication using ultrasonic waves to calculate the pointing position and delays for a predetermined time. In response, the SP sends an ultrasonic signal to the SL or SR, The ultrasound system base unit is to measure the time in view of the above certain delay time, and calculate the pointing position.

바람직하게, 상기 초음파시스템베이스모듈과 상기 초음파포인팅모듈은 유선/무선으로 서로 분리되어 상호간의 통신을 통해 상기 초음파포인팅모듈의 위치를 연산함을 특징으로 한다.Preferably, the ultrasonic system base module and the ultrasonic pointing module is separated from each other by wire / wireless to calculate the position of the ultrasonic pointing module through mutual communication.

바람직하게, 상기 초음파시스템베이스모듈은, 초음파를 이용하여 송/수신을 수행하기 위하여 적어도 두개 이상의 초음파센서로 구성된 초음파송/수신수단; 상기 초음파송/수신수단을 드라이브하는 초음파송신드라이버수단; 소정시간에 소정주기의 송신신호를 발생시켜 상기 초음파송신드라이버수단으로 전송하는 신호발생수단; 소정클럭을 발생하는 클럭발생수단; 초음파의 송신과 수신 모드를 제어하며, 상기 초음파송신드라이버수단의 전압 이득을 제어하는 제어수단; 신호 측정, 거리 및 위치를 연산하는 마이크로제어수단; 상기 마이크로제어수단에서 전송되는 포인팅 정보를 정해진 데이터 규격에 따라 호스트시스템으로 전송하는 신호전송수단; 상기 초음파송/수신수단에서 전송된 초음파 신호의 크기를 증폭하는 초음파수신증폭수단; 및 상기 초음파수신증폭수단으로부터 전송되는 신호가 유효한 신호인지 판별하여 해당 판별정보를 상기 마이크로제어수단으로 전송하는 신호판별수단을 포함하며, 상기 초음파시스템베이스모듈과 상기 초음파포인팅모듈은 무선으로 분리됨을 특징으로 한다.Preferably, the ultrasonic system base module, the ultrasonic transmission / reception means consisting of at least two ultrasonic sensors to perform the transmission / reception using the ultrasonic wave; Ultrasonic transmission driver means for driving the ultrasonic transmission / reception means; Signal generating means for generating a transmission signal of a predetermined period at a predetermined time and transmitting the same to the ultrasonic transmission driver means; Clock generation means for generating a predetermined clock; Control means for controlling the transmission and reception modes of the ultrasonic waves and controlling the voltage gain of the ultrasonic transmission driver means; Microcontrol means for calculating signal measurement, distance and position; Signal transmission means for transmitting the pointing information transmitted from the micro control means to a host system according to a predetermined data standard; Ultrasonic receiving amplifying means for amplifying the magnitude of the ultrasonic signal transmitted from the ultrasonic transmitting / receiving means; And a signal discrimination means for determining whether the signal transmitted from the ultrasonic receiving amplifier means is a valid signal and transmitting the discrimination information to the micro control means, wherein the ultrasonic system base module and the ultrasonic pointing module are separated wirelessly. It is done.

바람직하게, 상기 초음파포인팅모듈은, 초음파를 이용하여 송/수신을 수행하기 위하여 하나의 초음파 송수신겸용센서로 구성된 초음파송/수신수단; 상기 초음파송/수신수단을 드라이브하는 초음파송신드라이버수단; 소정시간에 소정주기의 송신신호를 발생시켜 상기 초음파송신드라이버수단으로 전송하는 신호발생수단; 소정클럭을 발생하는 클럭발생수단; 초음파의 송신과 수신 모드를 제어하며, 상기 초음파송신드라이버수단의 전압 이득을 제어하는 제어수단; 신호 측정, 거리 및 위치를 연산하는 마이크로제어수단; 사용자의 버튼 누름 정보나 포인팅 장치의 사용유무를 감지하여 상기 마이크로제어수단으로 전송하는 사용자인터페이스수단; 상기 초음파송/수신수단에서 전송된 초음파 신호의 크기를 증폭하는 초음파수신증폭수단; 및 상기 초음파수신증폭수단으로부터 전송되는 신호가 유효한 신호인지 판별하여 해당 판별정보를 상기 마이크로제어수단으로 전송하는 신호판별수단을 포함하며, 상기 초음파시스템베이스모듈과 상기 초음파포인팅모듈은 무선으로 분리됨을 특징으로 한다.Preferably, the ultrasonic pointing module, the ultrasonic transmitting / receiving means consisting of one ultrasonic transmitting and receiving sensor to perform the transmission / reception using ultrasonic waves; Ultrasonic transmission driver means for driving the ultrasonic transmission / reception means; Signal generation means for generating a transmission signal of a predetermined period at a predetermined time and transmitting the transmission signal to the ultrasonic transmission driver means; Clock generation means for generating a predetermined clock; Control means for controlling the transmission and reception modes of the ultrasonic waves and controlling the voltage gain of the ultrasonic transmission driver means; Microcontrol means for calculating signal measurement, distance and position; A user interface means for detecting a user's button press information or whether a pointing device is used and transmitting the same to the micro control means; Ultrasonic receiving amplifying means for amplifying the magnitude of the ultrasonic signal transmitted from the ultrasonic transmitting / receiving means; And a signal discrimination means for determining whether the signal transmitted from the ultrasonic receiving amplifier means is a valid signal and transmitting the discrimination information to the micro control means, wherein the ultrasonic system base module and the ultrasonic pointing module are separated wirelessly. It is done.

바람직하게, 상기 마이크로제어수단은 수신된 신호를 인식하여 소정시간 후에 수신신호에 대한 응답 데이터를 송신하며, 거리정보 이외의 부가정보를 전송함을 특징으로 한다.Preferably, the micro control means recognizes the received signal and transmits response data to the received signal after a predetermined time, and transmits additional information other than the distance information.

바람직하게, 상기 초음파베이스모듈과 상기 초음파포인팅모듈이 유선으로 연결되면, 상기 초음파시스템베이스모듈은 두 개 이상의 초음파 수신 전용 센서로 구성되며, 상기 초음파포인팅모듈은 한 개의 초음파 송신 센서를 이용하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Preferably, when the ultrasonic base module and the ultrasonic pointing module is wired, the ultrasonic system base module is composed of two or more ultrasonic receiving sensors, and the ultrasonic pointing module is configured using one ultrasonic transmitting sensor. It is characterized by.

바람직하게, 상기 초음파포인팅모듈과 상기 초음파시스템베이스모듈이 유선으로 연결된 신호선을 이용하여 두 모듈간이 시간정보를 동기화(synchronize)하여 상기 초음파시스템포인팅모듈에서 송신한 신호가 상기 초음파시스템베이스모듈까지 도달하는데 소요되는 시간을 측정함으로써 거리를 연산해 낼 수 있으며, 유선으로 연결된 신호선을 이용하여 초음파의 송/수신 관련 신호와에 사용자의 누름 버튼 정보나 포인팅 장치의 사용유무에 관한 정보 등의 부가정보를 상기 초음파시스템베이스모듈과 상기 초음파포인팅모듈이 서로 통신할 수 있음을 특징으로 한다.Preferably, the ultrasonic pointing module and the ultrasonic system base module synchronize the time information between the two modules using a signal line connected by wire to reach the ultrasonic system base module by the signal transmitted from the ultrasonic system pointing module. The distance can be calculated by measuring the time required, and additional information such as information about push / receive related signals of the user's push button or pointing device is used on the signal related to the transmission / reception of ultrasonic waves using a signal line connected by wire. The ultrasonic system base module and the ultrasonic pointing module may be in communication with each other.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are denoted by the same reference numerals as much as possible even if displayed on the other drawings.

도 1은 본 발명에 따른 초음파 센서를 이용한 포인팅 장치의 초음파시스템베이스모듈의 구성도이다.1 is a configuration diagram of an ultrasonic system base module of a pointing device using an ultrasonic sensor according to the present invention.

도 1에 있어서, 본 발명은 초음파시스템베이스모듈(100) 및 초음파포인팅모듈(200)로 구성되는 바, 초음파시스템베이스모듈(100)은 초음파송/수신수단(110), 초음파송신드라이버수단(120), 신호발생수단(130), 클럭발생수단(140), 제어수단(150), 마이크로제어수단(160), 신호전송수단(170), 초음파수신 증폭수단(180), 신호판별수단(190)을 포함하며, 초음파포인팅모듈(200)은 초음파송/수신수단(210), 초음파송신드라이버수단(220), 신호발생수단(230), 클럭 발생수단(240), 제어수단(250), 마이크로제어수단(260), 사용자인터페이스수단(270), 초음파수신증폭수단(280), 신호판별수단(290)을 포함한다.In Figure 1, the present invention is composed of the ultrasonic system base module 100 and the ultrasonic pointing module 200, the ultrasonic system base module 100 is the ultrasonic transmission / reception means 110, ultrasonic transmission driver means 120 ), The signal generating means 130, the clock generating means 140, the control means 150, the micro control means 160, the signal transmission means 170, the ultrasonic wave receiving amplification means 180, the signal discrimination means 190 The ultrasonic pointing module 200 includes an ultrasonic wave transmitting / receiving means 210, an ultrasonic wave transmitting driver means 220, a signal generating means 230, a clock generating means 240, a control means 250, and a microcontroller. Means 260, a user interface means 270, ultrasonic receiving amplifier 280, and a signal discrimination means 290.

초음파시스템베이스모듈(100)과 초음파포인팅모듈(200)은 유선/무선으로 서로 분리되어 있는데, 상호간의 통신을 통해 초음파포인팅모듈(200)의 위치를 연산한다. 초음파포인팅모듈(200)의 위치를 연산하기 위하여, 초음파송/수신수단(110)은 초음파를 이용하여 송/수신을 수행하기 위하여 적어도 두개 이상의 초음파센서로 구성되며, 초음파송신드라이버수단(120)은 초음파송/수신수단(110)을 구성하는 초음파센서의 임피던스 특성에 따라 최적의 드라이브를 수행한다. 초음파시스템베이스모듈(100)은 초음파포인팅모듈(200)과의 시간정보를 유선/무선으로 동기(Synchronize)화 시키는 기준시간을 생성해 내며, 기준시간을 이용하여 초음파포인팅모듈(200)로부터 송신한 초음파 신호가 대기중의 매질을 통해 전송되어 초음파시스템베이스모듈(100)에 도달하는데 까지 소요된 시간을 측정해내고, 시간정보를 이용하여 초음파포인팅모듈(200)의 포인팅 위치를 계산하는데, 초음파시스템베이스모듈(100)의 센서(도시되지 않음)와 초음파포인팅모듈(200)의 초음파센서(도시되지 않음) 사이의 거리를 이용한 삼각법을 이용하여 초음파포인팅모듈(200)의 위치를 계산하는데 있어서 상대적 위치를 계산하기 위한 기준위치(origin)를 제공하며, 초음파 포인팅 장치의 베이스로서 각종 연산 및 송수신 신호를 처리하고, 센서(도시되지 않음)의 송신 및 수신 모드를 제어한다. 또한, 초음파시스템베이스모듈(100)은 송신/수신신호의 오류정보 및 유효정보에 대한 판단과 기타 제품의 용용영역에 부합하는 부가 기능의 신호에 대해 신호의 종류를 판별하여 신호의 정보에 따른 포인팅 장치의 동작을 제어하며, 위치정보와 기타 제어신호에 의한 정보를 정해진 통신 규약에 따라 호스트시스템(도시되지 않음)으로 전송하거나 수신한다.The ultrasonic system base module 100 and the ultrasonic pointing module 200 are separated from each other by wire / wireless, and calculate the position of the ultrasonic pointing module 200 through communication with each other. In order to calculate the position of the ultrasonic pointing module 200, the ultrasonic transmitting / receiving means 110 is composed of at least two ultrasonic sensors to perform the transmitting / receiving using ultrasonic waves, and the ultrasonic transmitting driver means 120 The optimal drive is performed according to the impedance characteristics of the ultrasonic sensor constituting the ultrasonic wave transmitting / receiving means 110. The ultrasound system base module 100 generates a reference time for synchronizing time information with the ultrasound pointing module 200 by wire / wireless, and transmits the reference time from the ultrasound pointing module 200 using the reference time. The ultrasonic signal is transmitted through the medium in the air to measure the time required to reach the ultrasonic system base module 100, and calculates the pointing position of the ultrasonic pointing module 200 using the time information, the ultrasonic system Relative position in calculating the position of the ultrasonic pointing module 200 using a trigonometric method using the distance between the sensor (not shown) of the base module 100 and the ultrasonic sensor (not shown) of the ultrasonic pointing module 200. It provides a reference position (origin) for calculating the, as a base of the ultrasonic pointing device to process a variety of calculation and transmission and reception signals, of the sensor (not shown) It controls the new and the receive mode. In addition, the ultrasound system base module 100 determines the error information and the valid information of the transmission / reception signal and determines the type of the signal for the signal of the additional function corresponding to the melting zone of the other product and points according to the information of the signal. It controls the operation of the device and transmits or receives the information by the position information and other control signals to a host system (not shown) according to a predetermined communication protocol.

한편, 초음파포인팅모듈(200)은 초음파시스템베이스모듈(100)과의 유선/무선의 통신신호를 통해 초음파시스템베이스모듈(100)과의 시간을 동기화 하여 정확한 시간에 정해진 소정의 주기를 갖는 초음파신호를 송신하며, 부가적으로 사용자의 버튼 정보나 초음파 포인팅 장치의 사용 유무 또는 응용에 따른 부가 기능을 유선/무선 방식으로 초음파시스템베이스모듈(100)에 전송하고, 초음파시스템베이스모듈(100)로부터 유선/무선의 방법으로 수신되는 각종정보에 대한 오류정보 및 유효정보를 판단하며, 상술한 바와 같은 기능을 통해 포인팅 디바이스에 내장되어 존재하는데, 초음파시스템베이스모듈(100)을 기준으로 가상의 공간 내에 포인팅 위치를 제공한다.Meanwhile, the ultrasonic pointing module 200 synchronizes the time with the ultrasonic system base module 100 through a wired / wireless communication signal with the ultrasonic system base module 100, and has an ultrasonic signal having a predetermined period determined at an accurate time. And additionally transmit the user's button information or additional functions according to the use or application of the ultrasonic pointing device to the ultrasonic system base module 100 in a wired / wireless manner, and wired from the ultrasonic system base module 100. Determining the error information and the valid information for the various information received by the / wireless method, and is present in the virtual device based on the above-described function, pointing in the virtual space based on the ultrasound system base module 100 Provide a location.

신호발생수단(130)은 소정시간에 소정주기의 송신신호를 발생시켜 초음파송신드라이버수단(120)으로 전송하며, 클럭발생수단(140)은 소정클럭을 발생한다. 제어수단(150)은 초음파의 송신과 수신 모드를 제어하고, 초음파송신드라이버수단(120)의 전압 이득을 제어하며, 마이크로제어수단(160)은 신호 측정, 거리 및 위치를 연산한다. 신호전송수단(170)은 마이크로제어수단(160)에서 전송되는 포인팅 정보를 정해진 데이터 규격에 따라 호스트시스템(도시되지 않음)으로 전송하며, 초음파수신증폭수단(180)은 초음파송/수신수단(110)에서 전송된 초음파 신호의 크기를 증폭한다. 신호판별수단(190)은 초음파수신증폭수단(180)으로부터 전송되는 신호가 유효한 신호인지 판별하여 해당 판별정보를 마이크로제어수단(160)으로 전송한다.The signal generating means 130 generates a transmission signal of a predetermined period at a predetermined time and transmits the signal to the ultrasonic transmission driver means 120, and the clock generating means 140 generates a predetermined clock. The control means 150 controls the transmission and reception modes of the ultrasonic waves, the voltage gain of the ultrasonic transmission driver means 120, and the micro control means 160 calculates the signal measurement, distance and position. The signal transmitting means 170 transmits the pointing information transmitted from the micro control means 160 to a host system (not shown) according to a predetermined data standard, and the ultrasonic receiving amplifier means 180 transmits the ultrasonic transmitting / receiving means 110. Amplifies the magnitude of the transmitted ultrasonic signal. The signal discrimination means 190 determines whether the signal transmitted from the ultrasonic receiving amplification means 180 is a valid signal and transmits the corresponding determination information to the micro control means 160.

도 2는 본 발명에 따른 초음파 센서를 이용한 포인팅 장치의 초음파포인팅모듈의 구성도이다.2 is a block diagram of the ultrasonic pointing module of the pointing device using the ultrasonic sensor according to the present invention.

도 2에 있어서, 초음파포인팅모듈(200)의 초음파송/수신수단(210)은, 초음파를 이용하여 송/수신을 수행하기 위하여 하나의 초음파 송수신겸용센서(도시되지 않음)로 구성되며, 초음파송신드라이버수단(220)은 초음파송/수신수단(210)을 구성하는 초음파센서의 임피던스 특성에 따라 최적의 드라이브를 수행한다. 신호발생수단(230)은 소정시간에 소정주기의 송신신호를 발생시켜 초음파송신드라이버수단(220)으로 전송하며, 클럭발생수단(240)은 소정클럭을 발생한다.In FIG. 2, the ultrasonic wave transmitting / receiving means 210 of the ultrasonic pointing module 200 is composed of a single ultrasonic wave transmitting / receiving sensor (not shown) to perform transmitting / receiving using ultrasonic waves. The driver means 220 performs an optimal drive according to the impedance characteristics of the ultrasonic sensor constituting the ultrasonic wave transmission / reception means 210. The signal generating means 230 generates a transmission signal of a predetermined period at a predetermined time and transmits the signal to the ultrasonic transmission driver means 220, and the clock generating means 240 generates a predetermined clock.

제어수단(250)은 초음파의 송신과 수신 모드를 제어하고, 초음파송신드라이버수단(220)의 전압 이득을 제어하며, 마이크로제어수단(260)은 신호 측정, 거리 및 위치를 연산하고, 수신된 신호를 인식하여 소정시간 후에 수신신호에 대한 응답 데이터를 송신하며, 거리정보 이외의 부가정보를 전송한다. 사용자인터페이스수단(270)은 사용자의 버튼 누름 정보나 포인팅 장치의 사용유무를 감지하여 마이크로제어수단(260)으로 전송하며, 초음파수신증폭수단(280)은 초음파송/수신수단(210)에서 전송된 초음파 신호의 크기를 증폭한다. 신호판별수단(290)은 초음파수신증폭수단(280)으로부터 전송되는 신호가 유효한 신호인지 판별하여 해당 판별정보를 마이크로제어수단(260)으로 전송한다.The control means 250 controls the transmission and reception mode of the ultrasonic waves, the voltage gain of the ultrasonic transmission driver means 220, the micro control means 260 calculates the signal measurement, distance and position, and receives the received signal Recognizes and transmits the response data to the received signal after a predetermined time, and transmits additional information other than the distance information. The user interface means 270 detects the user's button press information or the use of the pointing device and transmits the detected information to the micro control means 260. The ultrasonic receiving amplification means 280 is transmitted from the ultrasonic transmitting / receiving means 210. Amplify the magnitude of the ultrasonic signal. The signal discriminating means 290 determines whether the signal transmitted from the ultrasonic receiving amplifier 280 is a valid signal and transmits the corresponding determination information to the micro control means 260.

도 3은 본 발명에 따른 초음파 센서를 이용한 포인팅 장치의 초음파 센서의 응답 특성도로서, 빠른 공진 상수 특성을 갖는 초음파 센서의 응답특성을 나타낸다.3 is a response characteristic diagram of the ultrasonic sensor of the pointing device using the ultrasonic sensor according to the present invention, and shows the response characteristic of the ultrasonic sensor having a fast resonance constant characteristic.

도 4는 본 발명에 따른 초음파 센서를 이용한 포인팅 장치의 상세 설명도이며, 도 5는 본 발명에 따른 초음파 센서를 이용한 포인팅 장치의 초음파 신호의 타이밍도이다.4 is a detailed explanatory view of a pointing device using the ultrasonic sensor according to the present invention, Figure 5 is a timing diagram of the ultrasonic signal of the pointing device using the ultrasonic sensor according to the present invention.

도 4 및 도 5에 있어서, 초음파송/수신수단(110)은 초음파시스템베이스모듈(100)의 좌측(SL)과 우측(SR)에 각각 설치되는데, SL과 SR 사이의 거리는 이미 정해진 상수 R로 표시하며, SP는 초음파포인팅모듈(200)의 초음파송/수신수단(210)을 나타낸다. SL, SP, SL이 송신과 수신을 겸용으로 하는 초음파센서인 경우 각각 하나의 초음파센서로 구성되며, 송신과 수신 전용의 초음파센서를 각각 사용할 경우 송신기와 수신기가 각각 하나씩 구비된 세트로 구성된다.4 and 5, the ultrasonic wave transmitting / receiving means 110 is installed on the left side SL and the right side SR of the ultrasonic system base module 100, respectively, and the distance between the SL and the SR is a predetermined constant R. SP indicates the ultrasonic wave transmitting / receiving means 210 of the ultrasonic pointing module 200. If the SL, SP, SL is an ultrasonic sensor for both transmission and reception, each of the ultrasonic sensors is composed of one ultrasonic sensor, and if each of the ultrasonic sensors dedicated to transmission and reception is used, the transmitter and the receiver are configured with one set.

일반적으로 초음파가 전달되는 매질이 대기중인 경우의 음속을 340m/sec로 정의 한다면 시간 t초 동안 초음파가 이동한 거리 s는 아래의 [수식1]과 같이 나타낼 수 있다.In general, if the sound velocity when the medium to which ultrasonic waves are delivered is defined as 340 m / sec, the distance s moved by ultrasonic waves for a time t seconds may be expressed as Equation 1 below.

[수식1][Equation 1]

그러나, 본 발명은 초음파시스템베이스모듈(100)과 초음파포인팅모듈(200)이 서로 독립적으로 분리되어 있고 단지 초음파 송/수신 방식만을 사용하여 좌표를 산출해 내는 장치로서 SL과 SP 간에 또는 SR과 SP 간에 초음파 신호를 서로 주고 받음으로써 초음파송/수신수단(110, 210) 등 외에 부가적인 구성수단의 추가 없이도 SL과 SR쪽에서 SP와의 거리를 판별해 낸다.However, the present invention is an ultrasonic system base module 100 and the ultrasonic pointing module 200 is independently separated from each other, and only the apparatus for calculating the coordinates using only the ultrasonic transmission / reception method between SL and SP or SR and SP By transmitting and receiving ultrasonic signals to each other, the distance between the SP and the SL is determined on the SL and SR side without the addition of additional configuration means in addition to the ultrasonic transmission / reception means 110 and 210.

초음파시스템베이스모듈(100)에 구비된 초음파송/수신수단(SL, SR)(110)과 초음파포인팅모듈(200)에 부착된 하나의 초음파송/수신수단(210)을 이용하여 거리를 계산하는 방법은 다음과 같다.The distance is calculated using the ultrasonic transmission / reception means (SL, SR) 110 provided in the ultrasonic system base module 100 and one ultrasonic transmission / reception means 210 attached to the ultrasonic pointing module 200. The method is as follows.

ttxl은 좌측의 초음파송/수신수단(SL)(110)에서 송신한 초음파가 대기중에서 초음파송/수신수단(SP)(210)까지 도달하는데 소요되는 시간이며, trxl은 SL로부터 수신한 초음파 신호에 대해 SP의 응답 신호로 SP가 송신한 초음파가 대기중에서 좌측의 SL까지 도달하는데 소요되는 시간이다. 또한, ttxr은 우측의 SR에서 송신한 초음파가 대기중에서 SP까지의 도달하는데 소요되는 시간이며, trxr은 SR로부터 수신한 초음파 신호에 대해 SP의 응답 신호로 SP가 송신한 초음파가 대기중에서 우측의 SR까지 도달하는데 소요되는 시간이다. 각각의 ttxr, ttxl과 trxl, trxr은 시차를 두고 번갈아 수행하여 구해지며, SL 또는 SR의 초음파 송신 신호에 응답하는 SP의 송신 신호로부터 SR과 SL이 동시에 수신/동작되어 거리 연산이 시행된다.ttxl is the time taken for the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic wave transmitting / receiving means (SL) 110 on the left to reach the ultrasonic wave transmitting / receiving means (SP) 210 in the air, and trxl represents the ultrasonic signal received from the SL. This is the time taken for the ultrasonic wave transmitted by the SP to reach the SL on the left side from the air. In addition, ttxr is the time it takes for the ultrasonic waves transmitted from the SR on the right to reach the SP from the air, and trxr is the response signal of the SP to the ultrasonic signal received from the SR. The time it takes to reach. The ttxr, ttxl, trxl, and trxr are obtained by alternately performing a time difference, and the SR and SL are simultaneously received / operated from the transmission signal of the SP responding to the ultrasonic transmission signal of the SL or SR to perform a distance calculation.

일반적으로, 초음파의 전송 속도는 SP의 움직임에 대비하여 매우 빠르기 때문에 ttxr, ttxl, trxl, trxr이 수 msec 미만의 값을 갖고 있고 지연 시간 Td 또한 ttxr, ttxl, trxl, trxr 등에 비해 작은 값을 갖고 있다면, SL에서 SP로의 초음파가 전송되는데 소요되는 시간과 SP에서 SL로 초음파가 전송되는데 소요되는 시간은 거의 동일하다고 볼 수 있다. 또한, SR에서 SP로 초음파가 전송되는데 소요되는 시간과 SP에서 SR로 초음파가 전송되는데 소요되는 시간은 거의 동일하다. 따라서,ttxl과 trxl 그리고 ttxr과 trxr의 관계는 다음과 같은 수식으로 표현된다.In general, since the transmission speed of ultrasonic waves is very fast against SP movement, ttxr, ttxl, trxl, and trxr have values less than a few msec, and the delay time Td also has a smaller value than ttxr, ttxl, trxl, and trxr. If so, the time required for the transmission of the ultrasound from the SL to the SP and the time required for the transmission of the ultrasound from the SP to the SL can be considered to be almost the same. In addition, the time required for transmitting the ultrasound from the SR to the SP and the time required for transmitting the ultrasound from the SP to the SR are almost the same. Therefore, the relationship between ttxl and trxl and ttxr and trxr is expressed by the following equation.

[수식2][Equation 2]

[수식3][Equation 3]

또한, 시간 Td는 SP가 SL 또는 SR로부터 초음파를 수신한 후 소정의 시간 지연 후에 초음파 신호를 전송하는데 까지 소요되는 시간으로 항상 일정한 값을 갖도록 설정된 상수이다. 따라서, 최초에 SL에서 전송한 초음파가 SP에 수신되고 SP에서 일정시간 지연(Td) 후에 송신한 초음파가 SL에 수신되는데 까지 소요되는 총 시간 (ttl)은 아래의 [수식4]와 같이 구현된다.In addition, the time Td is a constant time set to have a constant value as a time required for the SP to transmit the ultrasonic signal after a predetermined time delay after receiving the ultrasonic wave from the SL or the SR. Therefore, the total time (ttl) required for the first ultrasonic wave transmitted from the SL to the SP and the ultrasonic wave transmitted after the predetermined time delay Td at the SP is received in the SL is implemented as shown in Equation 4 below. .

[수식4][Equation 4]

이때, SL과 SP간의 거리 만큼을 초음파가 1회 도달하는데 소요되는 시간(tl)은 아래의 [수식5]로 산출된다.At this time, the time tl required for the ultrasonic wave to reach the distance between the SL and the SP once is calculated by Equation 5 below.

[수식5][Equation 5]

따라서, SL과 SP와의 거리를 rl이라고 하면 rl은 아래의 [수식6]과 같이 나타낼 수 있다.Therefore, if the distance between SL and SP is rl, rl can be expressed as shown in Equation 6 below.

[수식6][Equation 6]

SR과 SP와의 거리를 rr이라고 하면 rr은 아래의 [수식7]과 같이 나타낼 수 있다.If the distance between SR and SP is rr, rr can be expressed as shown in [Equation 7] below.

[수식7][Equation 7]

위의 [수식7]의 tr은 SR과 SP간의 거리 만큼을 초음파가 1회 만큼 도달하는데 소요되는 시간이다. 상술한 바와 같이 계산한 거리 rr과 rl 그리고 이미 알고 있는 SL과 SR 사이의 거리 R을 이용하여 다음과 같은 삼각방정식을 통해 SP의 위치를 계산한다. 도 4의 SP의 위치를 구하기 위해, 본 발명에 따른 초음파 센서를 이용한 포인팅 장치를 구현하기 위한 삼각방정식을 통한 위치계산을 도시한 도 6과 같이 변환하여 삼가 방정식을 적용하면 다음과 같다.Tr in Equation 7 is the time taken for the ultrasonic wave to reach the distance between the SR and the SP once. Using the distance rr and rl calculated as described above and the distance R between the SL and the SR, which are already known, the position of the SP is calculated through the trigonometric equation as follows. In order to obtain the location of the SP of FIG. 4, the trigonal equation is converted to the position calculation through the trigonometric equation for implementing the pointing device using the ultrasonic sensor according to the present invention.

도 6에 대해 이미 알고 있는 세변의 길이를 이용하여 삼각함수의 제2코사인 법칙을 적용하면,Applying the second cosine law of the trigonometric function using the length of the three sides already known for Figure 6,

[수식8][Equation 8]

[수식9][Equation 9]

[수식10][Equation 10]

cos(SL)의 값을 구하기 위해 [수식10]을 정리하면 [수식11]의 결과를 얻을 수 있다.Equation 10 can be obtained to obtain the value of cos (SL).

[수식11][Equation 11]

[수식11]을 이용하여 아래의 [수식12]로부터 sin(SL)의 값을 구한다.Using Equation 11, the value of sin (SL) is obtained from Equation 12 below.

[수식12][Equation 12]

이때, 도 6의 선분 rl, dx, dy로 구성되는 삼각형은 직각 삼각형이므로 [수식8] 내지 [수식12]을 이용하여 산출된 결과와 직각 삼각형의 법칙을 이용하면 선분 dx와 선분 dy의 길이는 아래의 [수식13]과 [수식14]를 이용하여 구한다.At this time, since the triangle composed of the line segments rl, dx, dy in FIG. 6 is a right triangle, the result of using the equations (8) to (12) and the law of the right triangle are the lengths of the line segments dx and the line segment dy. Obtain it using [Equation 13] and [Equation 14] below.

[수식13][Equation 13]

[수식14][Equation 14]

상술한 [수식13]과 [수식14]에서 SL과 SR의 위치가 X축 위에 존재하며 SL이 이차원적인 평면의 중심(좌표 0.0)에 위치하고 SR이 좌표(0.R)에 위치하고 있다고 가정하면 SP의 위치는 (dx, dy)가 되므로 SP가 위치하는 곳의 좌표는 (dx, dy)가됨을 알 수 있다. 이와 같이, 상술한 수식으로 도 4의 초음파시스템베이스모듈(100)을 기준으로 초음파포인팅모듈(200)의 어떠한 위치의 좌표도 쉽게 연산할 수 있다.In [Equation 13] and [Equation 14], suppose that the positions of SL and SR exist on the X-axis, SL is located at the center of the two-dimensional plane (coordinate 0.0) and SR is located at coordinate (0.R). Since the position of is (dx, dy), it can be seen that the coordinate where the SP is located is (dx, dy). As described above, the coordinates of any position of the ultrasonic pointing module 200 can be easily calculated based on the ultrasonic system base module 100 of FIG.

도 7은 본 발명에 따른 초음파 센서를 이용한 유선 포인팅 장치의 일실시예이다.7 is an embodiment of a wired pointing device using an ultrasonic sensor according to the present invention.

도 7에 있어서, 본 발명의 일실시예는 초음파시스템베이스모듈(300) 및 초음파 포인팅모듈(400)로 구성되는 바, 초음파시스템베이스모듈(300)은 초음파수신수단(310), 초음파송신드라이버수단(320), 신호발생수단(330), 클럭발생수단(340), 제어수단(350), 마이크로제어수단(360), 신호전송수단(370), 초음파수신 증폭수단(380), 신호판별수단(390)을 포함하며, 초음파포인팅모듈(400)은 초음파송신수단(410), 사용자인터페이스수단(420)을 포함한다.In Figure 7, the embodiment of the present invention is composed of an ultrasonic system base module 300 and the ultrasonic pointing module 400, the ultrasonic system base module 300, the ultrasonic receiving means 310, ultrasonic transmission driver means (320), signal generating means (330), clock generating means (340), control means (350), micro control means (360), signal transmitting means (370), ultrasonic receiving amplifying means (380), signal discriminating means ( 390, the ultrasonic pointing module 400 includes an ultrasonic transmitting means 410, a user interface means 420.

초음파송신수단(410)은 적어도 하나 이상의 개수로 구성되는 초음파수신수단(310)을 향해 소정시간에 초음파를 전송하며, 사용자인터페이스수단(420)은 사용자 인터페이스 신호로 버튼의 누름 상태와 응용 영역에 따른 초음파 정보를 마이크로제어수단(360)으로 전송한다. 마이크로제어수단(360)은 초음파 정보를 제어하고 사용자로부터의 정보를 전송하고, 거리 및 위치 연산을 수행하는 MCU(Micro Controller Unit)로 구성된다.The ultrasonic wave transmitting means 410 transmits ultrasonic waves at a predetermined time toward the ultrasonic wave receiving means 310, which is composed of at least one number, and the user interface means 420 uses a user interface signal according to the pressed state of the button and the application area. Ultrasound information is transmitted to the micro control means 360. The micro control unit 360 is composed of a micro controller unit (MCU) for controlling ultrasonic information, transmitting information from a user, and performing distance and position calculations.

도 8은 도 7에 도시된 본 발명에 따른 초음파 센서를 이용한 유선 포인팅 장치의 상세 설명도이며, 도 9는 도 7에 도시된 본 발명에 따른 초음파 센서를 이용한 유선 포인팅 장치의 거리 계산을 위한 초음파 신호의 타이밍도이다.FIG. 8 is a detailed description of the wired pointing device using the ultrasonic sensor shown in FIG. 7, and FIG. 9 is an ultrasonic wave for calculating the distance of the wired pointing device using the ultrasonic sensor shown in FIG. 7. The timing diagram of the signal.

도 8 및 도 9에 있어서, 초음파수신수단(310)의 SL과 SR은 각각 초음파시스템베이스모듈(300)의 좌/우에 구비된 초음파 수신용 센서이며, 초음파송신수단(410)의 SP는 초음파 송신용 센서이고, L은 초음파시스템베이스모듈(300)과 초음파수신수단(310)을 유선으로 연결하는 선이다. tl은 SP로부터 송신된 초음파가 SL에 수신될 때까지의 소요 시간이며, tr은 SP로부터 송신된 초음파가 SR에 수신될 때까지의 소요 시간이다. 상술한 tl과 tr은 마이크로제어수단(360)에 구비된 타이머(도시되지 않음)를 이용하여 측정하고 계산한 시간의 결과이다.8 and 9, the SL and SR of the ultrasonic receiving means 310 is an ultrasonic receiving sensor provided on the left and right of the ultrasonic system base module 300, respectively, the SP of the ultrasonic transmitting means 410 is ultrasonic transmission Credit sensor, L is a line connecting the ultrasonic system base module 300 and the ultrasonic receiving means 310 by wire. tl is the time required for the ultrasound transmitted from the SP to be received at the SL, and tr is the time required for the ultrasound transmitted from the SP to be received at the SR. Tl and tr described above are results of time measured and calculated using a timer (not shown) provided in the microcontrol means 360.

마이크로제어수단(360)에 의해서 계산된 tl과 tr을 상술한 [수식6]과 [수식7]을 이용하여 계산하면 SP와 SL과의 거리 rl과 SP와 SR과의 거리 rr을 구할 수 있다. rl과 rr 그리고 SL과 SR과의 거리 상수 R을 [수식8] 내지 [수식14]에 적용하면 초음파를 이용한 유선 포인팅의 위치를 정확하게 계산할 수 있다.By calculating tl and tr calculated by the microcontroller 360 using Equations 6 and 7 described above, the distance rl between SP and SL and the distance rr between SP and SR can be obtained. By applying the distance constant R between rl and rr and SL and SR to [Equation 8] to [Equation 14], it is possible to accurately calculate the location of the mammary gland pointing using ultrasonic waves.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.As described above, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the claims below and equivalents thereof.

결국, 본 발명에 의한 초음파 센서를 이용한 포인팅 장치에 따르면 다음과 같은 이점이 발생한다.As a result, according to the pointing device using the ultrasonic sensor according to the present invention, the following advantages occur.

즉, 이차원 이상의 좌표계에서 포인팅장치의 위치를 연산해 낼 수 있으며, CMOS 반도체 제조공정을 통해 하나의 시스템 칩으로 생산할 경우 매우 저렴하고 저전력 소비의 특성을 갖는 신뢰성있는 제품을 생산할 수 있다. 또한, 컴퓨터나 PDA 또는 기타 휴대용장치의 포인팅 제품으로 활용도가 기대된다.That is, the position of the pointing device can be calculated in a coordinate system of two or more dimensions, and when a single system chip is produced through a CMOS semiconductor manufacturing process, it is possible to produce a reliable product having very low cost and low power consumption. It is also expected to be used as a pointing product for computers, PDAs or other portable devices.

Claims (7)

시간 정보를 유선으로 혹은 초음파를 이용해서 무선으로 동기화시키는 기준시간을 생성하며, 상기 기준시간을 이용하여 초음파신호가 대기중의 매질을 통해 전송되어 도달하는데 까지 소요되는 시간을 측정하고, 상기 시간정보를 이용하여 포인팅 위치를 계산하는 초음파시스템베이스모듈; 및Generate a reference time for synchronizing the time information by wire or wirelessly using ultrasonic waves, and using the reference time to measure the time required to reach the ultrasonic signal is transmitted through the medium in the air, the time information Ultrasonic system base module for calculating the pointing position using; And 상기 초음파시스템베이스모듈과의 유선/무선의 통신신호를 통해 상기 초음파시스템베이스모듈과의 시간을 동기화 하여 정확한 시간에 정해진 소정의 주기를 갖는 상기 초음파신호를 송신하며, 사용자의 버튼 정보나 초음파 포인팅 장치의 사용 유무 또는 응용에 따른 부가기능을 유선/무선으로 상기 초음파시스템베이스모듈에 전송하는 초음파포인팅모듈;을 포함하며,By transmitting the ultrasonic signal with a predetermined period at a precise time by synchronizing the time with the ultrasonic system base module through a wired / wireless communication signal with the ultrasonic system base module, the user's button information or ultrasonic pointing device It includes; Ultrasonic pointing module for transmitting the additional function according to the use or application of the wired / wireless to the ultrasonic system base module, 상기 초음파시스템베이스모듈이 소정 거리 떨어져 위치한 2개의 초음파송/수신수단 SL, SR을 포함하고, 상기 초음파포인팅모듈이 초음파송/수신수단 SP를 포함하는 경우, 포인팅 위치를 계산하기 위해 초음파를 이용한 양방향 통신으로 SL 혹은 SR에서 송신한 초음파 신호를 SP가 수신하고 일정한 시간 동안 지연 후에 그에 대한 응답으로 SP가 SL 혹은 SR에 초음파 신호를 송신하며, 상기 초음파시스템베이스모듈은 상기 일정한 지연 시간을 감안하여 시간 측정을 하고 포인팅 위치를 계산하는 것을 특징으로 하는 초음파 센서를 이용한 포인팅 장치.When the ultrasonic system base module includes two ultrasonic transmitting / receiving means SL and SR spaced apart from each other by a predetermined distance, and the ultrasonic pointing module includes ultrasonic transmitting / receiving means SP, bidirectionally using ultrasonic waves to calculate a pointing position. The SP receives the ultrasonic signal transmitted from the SL or SR through communication, and after a delay for a predetermined time, the SP transmits the ultrasonic signal to the SL or SR in response thereto, and the ultrasonic system base module takes time in consideration of the constant delay time. Pointing device using an ultrasonic sensor, characterized in that for measuring and calculating the pointing position. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 초음파시스템베이스모듈과 상기 초음파포인팅모듈은 유선/무선으로 서로 분리되어 상호간의 통신을 통해 상기 초음파포인팅모듈의 위치를 연산함을 특징으로 하는 초음파 센서를 이용한 포인팅 장치.And the ultrasonic system base module and the ultrasonic pointing module are separated from each other by wire / wireless to calculate the position of the ultrasonic pointing module through communication with each other. 제 1 항에 있어서, 상기 초음파시스템베이스모듈은,The method of claim 1, wherein the ultrasonic system base module, 초음파를 이용하여 송/수신을 수행하기 위하여 적어도 두개 이상의 초음파센서로 구성된 초음파송/수신수단;Ultrasonic transmission / reception means composed of at least two ultrasonic sensors for performing transmission / reception using ultrasonic waves; 상기 초음파송/수신수단을 드라이브하는 초음파송신드라이버수단;Ultrasonic transmission driver means for driving the ultrasonic transmission / reception means; 소정시간에 소정주기의 송신신호를 발생시켜 상기 초음파송신드라이버수단으로 전송하는 신호발생수단;Signal generation means for generating a transmission signal of a predetermined period at a predetermined time and transmitting the transmission signal to the ultrasonic transmission driver means; 소정클럭을 발생하는 클럭발생수단;Clock generation means for generating a predetermined clock; 초음파의 송신과 수신 모드를 제어하며, 상기 초음파송신드라이버수단의 전압 이득을 제어하는 제어수단;Control means for controlling the transmission and reception modes of the ultrasonic waves and controlling the voltage gain of the ultrasonic transmission driver means; 신호 측정, 거리 및 위치를 연산하는 마이크로제어수단; 상기 마이크로제어수단에서 전송되는 포인팅 정보를 정해진 데이터 규격에 따라 호스트시스템으로 전송하는 신호전송수단;Microcontrol means for calculating signal measurement, distance and position; Signal transmission means for transmitting the pointing information transmitted from the micro control means to a host system according to a predetermined data standard; 상기 초음파송/수신수단에서 전송된 초음파 신호의 크기를 증폭하는 초음파수신증폭수단; 및Ultrasonic receiving amplifying means for amplifying the magnitude of the ultrasonic signal transmitted from the ultrasonic transmitting / receiving means; And 상기 초음파수신증폭수단으로부터 전송되는 신호가 유효한 신호인지 판별하여 해당 판별정보를 상기 마이크로제어수단으로 전송하는 신호판별수단을 포함하며,And a signal discriminating means for discriminating whether the signal transmitted from the ultrasonic receiving amplifier means is a valid signal and transmitting the discrimination information to the micro control means. 상기 초음파시스템베이스모듈과 상기 초음파포인팅모듈은 무선으로 분리됨을특징으로 하는 초음파 센서를 이용한 포인팅 장치.Pointing device using an ultrasonic sensor, characterized in that the ultrasonic system base module and the ultrasonic pointing module is separated wirelessly. 제 1 항에 있어서, 상기 초음파포인팅모듈은,The method of claim 1, wherein the ultrasonic pointing module, 초음파를 이용하여 송/수신을 수행하기 위하여 하나의 초음파 송수신겸용센서로 구성된 초음파송/수신수단;Ultrasonic transmitting / receiving means composed of one ultrasonic transmitting / receiving sensor to perform transmitting / receiving using ultrasonic waves; 상기 초음파송/수신수단을 드라이브하는 초음파송신드라이버수단;Ultrasonic transmission driver means for driving the ultrasonic transmission / reception means; 소정시간에 소정주기의 송신신호를 발생시켜 상기 초음파송신드라이버수단으로 전송하는 신호발생수단;Signal generation means for generating a transmission signal of a predetermined period at a predetermined time and transmitting the transmission signal to the ultrasonic transmission driver means; 소정클럭을 발생하는 클럭발생수단;Clock generation means for generating a predetermined clock; 초음파의 송신과 수신 모드를 제어하며, 상기 초음파송신드라이버수단의 전압 이득을 제어하는 제어수단;Control means for controlling the transmission and reception modes of the ultrasonic waves and controlling the voltage gain of the ultrasonic transmission driver means; 신호 측정, 거리 및 위치를 연산하는 마이크로제어수단;Microcontrol means for calculating signal measurement, distance and position; 사용자의 버튼 누름 정보나 포인팅 장치의 사용유무를 감지하여 상기 마이크로제어수단으로 전송하는 사용자인터페이스수단;A user interface means for detecting a user's button press information or whether a pointing device is used and transmitting the same to the micro control means; 상기 초음파송/수신수단에서 전송된 초음파 신호의 크기를 증폭하는 초음파수신증폭수단; 및Ultrasonic receiving amplifying means for amplifying the magnitude of the ultrasonic signal transmitted from the ultrasonic transmitting / receiving means; And 상기 초음파수신증폭수단으로부터 전송되는 신호가 유효한 신호인지 판별하여 해당 판별정보를 상기 마이크로제어수단으로 전송하는 신호판별수단을 포함하며,And a signal discriminating means for discriminating whether the signal transmitted from the ultrasonic receiving amplifier means is a valid signal and transmitting the discrimination information to the micro control means. 상기 초음파시스템베이스모듈과 상기 초음파포인팅모듈은 무선으로 분리됨을특징으로 하는 초음파 센서를 이용한 포인팅 장치.Pointing device using an ultrasonic sensor, characterized in that the ultrasonic system base module and the ultrasonic pointing module is separated wirelessly. 제 4 항에 있어서, 상기 마이크로제어수단은The method of claim 4, wherein the micro control means 수신된 신호를 인식하여 소정시간 후에 수신신호에 대한 응답 데이터를 송신하며, 거리정보 이외의 부가정보를 전송함을 특징으로 하는 초음파 센서를 이용한 포인팅 장치.A pointing device using an ultrasonic sensor, characterized in that for recognizing the received signal and transmitting the response data to the received signal after a predetermined time, and additional information other than the distance information. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 초음파베이스모듈과 상기 초음파포인팅모듈이 유선으로 연결되면, 상기 초음파시스템베이스모듈은 두 개 이상의 초음파 수신 전용 센서로 구성되며, 상기 초음파포인팅모듈은 한 개의 초음파 송신 센서를 이용하여 구성되는 것을 특징으로 하는 초음파 센서를 이용한 포인팅 장치.When the ultrasonic base module and the ultrasonic pointing module is connected by wire, the ultrasonic system base module is composed of two or more ultrasonic receiving sensors, and the ultrasonic pointing module is configured by using one ultrasonic transmitting sensor. Pointing device using an ultrasonic sensor. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 초음파포인팅모듈과 상기 초음파시스템베이스모듈이 유선으로 연결된 신호선을 이용하여 두 모듈간이 시간정보를 동기화(synchronize)하여 상기 초음파시스템포인팅모듈에서 송신한 신호가 상기 초음파시스템베이스모듈까지 도달하는데 소요되는 시간을 측정함으로써 거리를 연산해 낼 수 있으며, 유선으로 연결된 신호선을 이용하여 초음파의 송/수신 관련 신호와에 사용자의 누름 버튼 정보나 포인팅 장치의 사용유무에 관한 정보 등의 부가정보를 상기 초음파시스템베이스모듈과 상기 초음파포인팅모듈이 서로 통신할 수 있음을 특징으로 하는 초음파 센서를 이용한 포인팅 장치.The time required for the signal transmitted from the ultrasonic system pointing module to reach the ultrasonic system base module by synchronizing the time information between the two modules using a signal line connected between the ultrasonic pointing module and the ultrasonic system base module by wire. The distance can be calculated by measuring the distance, and additional information such as information related to the transmission / reception of ultrasonic waves and information about the push button of the user or information on the use of a pointing device is provided using a signal line connected by wire. A pointing device using an ultrasonic sensor, characterized in that the module and the ultrasonic pointing module can communicate with each other.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101394410B1 (en) * 2007-12-21 2014-05-14 재단법인 포항산업과학연구원 One chip device for driving ultrasonic sensor
KR101126110B1 (en) * 2010-06-28 2012-03-29 (주)펜앤프리 3D image displaying system and 3D displaying method using the same

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4758691A (en) * 1986-01-23 1988-07-19 Zellweger Uster Ltd. Apparatus for determining the position of a movable object
US4814552A (en) * 1987-12-02 1989-03-21 Xerox Corporation Ultrasound position input device
KR960027434A (en) * 1994-12-22 1996-07-22 구자홍 Point type wireless controller using ultrasonic wave
KR970009453A (en) * 1995-07-13 1997-02-24 구자홍 Point type wireless controller using ultrasonic wave
JP2001175406A (en) * 1999-12-22 2001-06-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd Coordinate-inputting device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4758691A (en) * 1986-01-23 1988-07-19 Zellweger Uster Ltd. Apparatus for determining the position of a movable object
US4814552A (en) * 1987-12-02 1989-03-21 Xerox Corporation Ultrasound position input device
KR960027434A (en) * 1994-12-22 1996-07-22 구자홍 Point type wireless controller using ultrasonic wave
KR970009453A (en) * 1995-07-13 1997-02-24 구자홍 Point type wireless controller using ultrasonic wave
JP2001175406A (en) * 1999-12-22 2001-06-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd Coordinate-inputting device

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