KR101037310B1 - 초음파 신호를 이용한 정보 입력 방법 및 시스템 - Google Patents

초음파 신호를 이용한 정보 입력 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 초음파 신호를 이용하여 신호 발생 장치의 위치를 측정하고, 신호 발생 장치의 위치 정보를 이용하여 입력을 수행하는 입력 방법 및 시스템을 개시한다. 본 발명은 복수의 초음파신호 수신부를 서로 이격되도록 설치하고 복수의 초음파신호 수신부에서 수신된 초음파 신호 수신 정보를 이용하여 신호 발생 장치의 위치를 측정함으로써, 넓은 영역을 이동하는 신호 발생 장치의 위치를 측정하여 입력을 수행할 수 있는 효과가 나타난다. 또한, 본 발명은 신호 발생 장치의 위치에 따라서 복수의 초음파신호 수신부들 중 신호 발생 장치의 위치를 가장 잘 측정할 수 있는 초음파신호 수신부에서 생성된 수신 정보를 이용하여 신호 발생 장치의 위치를 측정함으로써 보다 신뢰성있은 신호 발생 장치의 위치 측정 및 정보 입력이 가능한 효과가 나타난다.

Description

초음파 신호를 이용한 정보 입력 방법 및 시스템{Method and system for inputting information using ultrasonic signal}
본 발명은 입력 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 초음파 신호를 이용하여 초음파 신호를 발생시키는 신호 발생 장치의 위치 정보를 입력하는 입력 방법 및 장치에 관한 것이다.
컴퓨터 및 PDA 와 같은 전자 기기가 보편화 되면서, 사용자들은 중요한 메모나 지인들의 연락처등을 수첩에 기록하는 대신에 이러한 전자 기기를 이용하여 기록하는 것이 일반화되었다.
특히, 타블렛 PC 와 PDA 등과 같은 전자 기기들이 대중화되면서, 사용자들은 키보드를 이용하지 않고 펜등을 이용하여 직접 타블렛 PC 또는 PDA 와 같은 전자 기기에 자신의 필기를 입력하여 저장할 수 있게 되었다. 또한, 사용자는 그림판과 같은 각종 응용 프로그램을 이용하여 필기뿐만 아니라 간단한 그림 등의 편집을 수행할 수 있게 되었다.
이렇듯, 자신의 필기를 입력하는 방법 중 터치스크린이나 타블렛 PC를 이용하지 않는 방법 중 하나가 적외선 또는 RF 신호로 구현되는 기준 신호와 초음파 신 호간의 시간차를 이용하여 기준 신호와 초음파 신호를 발생하는 신호 발생 장치를 사용자가 문자 등을 입력하는 입력펜이나 무선 마우스 등에 구현하여, 신호 발생 장치의 절대적인 위치를 측정하고, 신호 발생 장치의 위치 정보를 입력받으며, 신호 발생 장치가 움직인 좌표를 연결하여 사용자의 필기 등을 입력하는 입력 방식 및 장치가 제안되었다.
그러나, 이러한 종래의 초음파 신호를 이용한 입력 시스템은 초음파 신호가 신호 발생 장치에서 발생되어 공기중으로 방사된 이후에 급격하게 그 세기가 감소되므로, 신호 발생 장치가 넓은 영역을 이동하는 경우에는 신호 발생 장치의 위치를 신뢰성있게 추적하여 입력을 수행하기 어려운 단점이 존재하였다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 다른 종래 기술은 신호 발생 장치에서 발생되는 초음파 신호의 세기를 증폭하기 위해서 초음파 신호를 발생시키는 소자(피에조 필름)를 대형화하였으나, 이에 따라서 신호 발생 장치의 크기가 함께 증대되어 사용자가 신호 발생 장치를 파지하고 필기를 수행하는 것이 어려운 단점이 존재하였다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 신호 발생 장치의 크기를 증대시키지 않으면서도 넓은 영역을 이동하는 신호 발생 장치의 위치를 신뢰성있게 추적하여 위치 정보를 입력할 수 있는 초음파 신호를 이용한 입력 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 입력 시스템은, 초음파 신호를 발생시키는 신호 발생 장치; 및 서로 이격 설치되어 초음파 신호를 수신하는 복수의 초음파신호 수신부, 및 상기 신호 발생 장치가 위치한 영역에 따라서 상기 복수의 초음파신호 수신부 중 일부의 초음파신호 수신부로부터 입력된 초음파 수신정보를 이용하여 상기 신호 발생 장치의 위치를 측정하는 위치 측정부를 포함하는 입력 장치를 포함한다.
또한, 상술한 위치 측정부는 상기 복수의 초음파신호 수신부 중 2이상의 초음파신호 수신부로부터 입력된 초음파 수신 정보를 이용하여, 측정 대상 영역이 복수로 분할된 측정 영역들 중 상기 신호 발생 장치가 위치한 영역을 판별하고, 상기 복수의 초음파신호 수신부 중에서 상기 신호 발생 장치가 위치한 측정 영역에 대응되도록 설정된 초음파신호 수신부로부터 입력된 초음파 수신 정보를 이용하여 상기 신호 발생 장치의 위치를 측정할 수 있다.
또한, 상술한 위치 측정부는 복수의 측정 영역들 중 가장 자리의 측정 영역 들은 가장 인접한 소정수의 초음파신호 수신부를 이용하여 상기 신호 발생 장치의 위치를 측정하고, 상기 복수의 측정 영역들 중 가장자리를 제외한 측정 영역은 상기 복수의 초음파신호 수신부 중 가장 외곽에 설치된 초음파신호 수신부들을 이용하여 상기 신호 발생 장치의 위치를 측정할 수 있다.
또한, 상술한 복수의 초음파신호 수신부는 제 1 축방향으로 일렬로 설치되고, 상기 복수의 측정 영역들은 상기 제 1 축방향에 수직인 제 2 축방향을 경계로 복수개의 측정 영역들로 분할되며, 상기 위치 측정부는 상기 측정 영역들 중 양 측면 영역은 제 1 축방향으로 인접한 2개의 초음파신호 수신부를 이용하여 상기 신호 발생 장치의 위치를 측정하고, 그 이외의 영역은 양측 최외곽에 설치된 2개의 초음파신호 수신부를 이용하여 상기 신호 발생 장치의 위치를 측정할 수 있다.
또한, 신호 발생 장치가 인접한 측정 영역으로 이동하면, 상술한 위치 측정부는 각 측정 영역에 대해서 설정된 초음파신호 수신부를 이용하여 측정된 위치 측정값들간의 오차를 상기 위치 측정값들에 사전에 설정된 비율로 가감하여 경계 영역에서의 상기 신호 발생 장치의 위치를 측정할 수 있다.
또한, 상술한 측정 대상 영역이 3 이상의 측정 영역들로 분할되는 경우로서, 양 옆에 인접하는 측정 영역이 존재하는 측정 영역에 상기 신호 발생 장치가 위치하는 경우에, 상술한 위치 측정부는 양 옆에 인접하는 측정 영역 각각 대해서 설정된 초음파신호 수신부를 이용하여 측정된 각 위치 정보를 해당 인접 측정 영역과의 인접도에 따라서 비례적으로 반영하여 상기 신호 발생 장치의 최종 위치를 측정할 수 있다.
한편, 상술한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 입력 시스템은, 초음파 신호를 발생시키는 신호 발생 장치; 및 서로 이격 설치되어 초음파 신호를 수신하는 복수의 초음파신호 수신부, 및 상기 복수의 초음파신호 수신부 중 일부로부터 입력된 초음파 수신 정보를 이용하여 생성된 임시 위치 정보를 복수개로 생성하고, 상기 복수의 임시 위치 정보를 이용하여 상기 신호 발생 장치의 최종 위치 정보를 생성하는 위치 측정부를 포함한다.
또한, 상술한 위치 측정부는 상기 복수의 임시 위치 정보를 평균하여 상기 최종 위치 정보를 생성할 수 있다.
또한, 상술한 상기 위치 측정부는 상기 신호 발생 장치가 위치하는 영역에 따라서 사전에 설정된 초음파신호 수신부들로부터 입력된 초음파 수신 정보를 이용하여 복수의 상기 위치 정보를 생성할 수 있다.
한편, 상술한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 입력 방법은, (a) 입력 장치가 신호 발생 장치에서 발생된 초음파 신호를 복수의 초음파신호 수신부를 통해서 수신하는 단계; (b) 상기 입력 장치가 상기 복수의 초음파신호 수신부에서 초음파신호가 수신된 결과에 따라서 상기 신호 발생 장치가 위치하는 영역을 판별하는 단계; 및 (c) 상기 신호 발생 장치가 위치한 영역에 따라서 상기 복수의 초음파신호 수신부 중 일부의 초음파신호 수신부로부터 입력된 초음파 수신정보를 이용하여 상기 신호 발생 장치의 위치를 측정하는 단계를 포함한다.
또한, 상술한 (b) 단계에서, 상기 입력 장치는 상기 복수의 초음파신호 수신부 중 2이상의 초음파신호 수신부로부터 입력된 초음파 수신 정보를 이용하여, 측 정 대상 영역이 복수로 분할된 측정 영역들 중 상기 신호 발생 장치가 위치한 영역을 판별하고, 상술한 (c) 단계에서, 상기 입력 장치는 상기 복수의 초음파신호 수신부 중에서 상기 신호 발생 장치가 위치한 측정 영역에 대응되도록 설정된 초음파신호 수신부로부터 입력된 초음파 수신 정보를 이용하여 상기 신호 발생 장치의 위치를 측정할 수 있다.
또한, 상술한 (c) 단계에서, 상기 복수의 측정 영역들 중 가장 자리의 측정 영역들은 가장 인접한 소정수의 초음파신호 수신부를 이용하여 상기 신호 발생 장치의 위치를 측정하고, 상기 복수의 측정 영역들 중 가장자리를 제외한 측정 영역은 상기 복수의 초음파신호 수신부 중 가장 외곽에 설치된 초음파신호 수신부들을 이용하여 상기 신호 발생 장치의 위치를 측정할 수 있다.
또한, 상술한 복수의 초음파신호 수신부는 제 1 축방향으로 일렬로 설치되고, 상술한 복수의 측정 영역들은 상기 제 1 축방향에 수직인 제 2 축방향을 경계로 복수개의 측정 영역들로 분할되며, 상술한 (c) 단계에서, 상기 측정 영역들 중 양 측면 영역은 제 1 축방향으로 인접한 2개의 초음파신호 수신부를 이용하여 상기 신호 발생 장치의 위치를 측정하고, 그 이외의 영역은 양측 최외곽에 설치된 2개의 초음파신호 수신부를 이용하여 상기 신호 발생 장치의 위치를 측정할 수 있다.
또한, 상술한 (c) 단계에서, 상기 신호 발생 장치가 인접한 측정 영역으로 이동하면, 각 측정 영역에 대해서 설정된 초음파신호 수신부를 이용하여 측정된 위치 측정값들간의 오차를 상기 위치 측정값들에 사전에 설정된 비율로 가감하여 경계 영역에서의 상기 신호 발생 장치의 위치를 측정할 수 있다.
또한, 상술한 측정 대상 영역이 3 이상의 측정 영역들로 분할되는 경우로서, 양 옆에 인접하는 측정 영역이 존재하는 측정 영역에 상기 신호 발생 장치가 위치하는 경우에, 상기 입력 장치는 양 옆에 인접하는 측정 영역 각각 대해서 설정된 초음파신호 수신부를 이용하여 측정된 각 위치 정보를 해당 인접 측정 영역과의 인접도에 따라서 비례적으로 반영하여 상기 신호 발생 장치의 최종 위치를 측정할 수 있다.
한편, 상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 입력 방법은, (a) 입력장치가 서로 이격 설치된 복수의 초음파신호 수신부 중 일부로부터 입력된 초음파 수신 정보를 이용하여 임시 위치 정보를 복수개로 생성하는 단계; 및 (b) 상기 입력장치가 상기 복수의 임시 위치 정보를 평균하여 상기 신호 발생 장치의 최종 위치 정보를 생성하는 단계를 포함한다.
또한, 상술한 (a) 단계는 상기 신호 발생 장치가 위치하는 영역에 따라서 사전에 설정된 초음파신호 수신부들로부터 입력된 초음파 수신 정보를 이용하여 복수의 상기 임시 위치 정보를 생성할 수 있다.
또한, 본 발명은 상술한 입력 방법을 컴퓨터에서 판독할 수 있고 실행 가능한 프로그램 코드로 기록한 기록매체로 구현될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 복수의 초음파신호 수신부를 서로 이격되도록 설치하고 복수의 초음파신호 수신부에서 수신된 초음파 신호 수신 정보를 이용하여 신호 발생 장치의 위치를 측정함으로써, 넓은 영역을 이동하는 신호 발생 장치의 위치를 측정하여 정보 입력을 수행할 수 있는 효과가 나타난다.
또한, 본 발명은 신호 발생 장치의 위치에 따라서 복수의 초음파신호 수신부들 중 신호 발생 장치의 위치를 가장 잘 측정할 수 있는 초음파신호 수신부에서 생성된 수신 정보를 이용하여 신호 발생 장치의 위치를 측정함으로써 보다 신뢰성있는 위치 측정 및 정보 입력이 가능한 효과가 나타난다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다.
도 1 은 본 발명에 따라서 초음파 신호를 이용하여 위치 정보를 입력하는 방식을 설명하는 도면이다. 도 1을 참조하면, 초음파 신호를 이용한 입력 시스템은 신호 발생 장치(100)와 입력 장치(200)를 포함하여 구성된다.
신호 발생 장치(100)는 일정한 시간 주기로 기준 신호와 초음파 신호를 발생시켜 대기중으로 방사한다. 이 때, 기준 신호는 적외선 신호 또는 RF 신호와 같이 빛의 속도로 진행하는 신호이고, 초음파 신호와 동시에 발생되거나 일정한 시간차를 두고 발생될 수 있다.
입력 장치(200)는 기준 신호를 수신하는 기준 신호 수신 센서(202)와 초음파 신호를 수신하는 복수의 초음파 신호 수신 센서(201a,201b)를 구비한다. 이 때, 초음파 신호 수신 센서(201a,201b)는 소정의 거리만큼 이격되어 설치된다.
신호 발생 장치(100)의 위치인 (x,y) 좌표는 다음의 수학식 1을 x 및 y 에 대해서 풀면 구할 수 있다.
a2=x2+y2
b2=(c-x)2+y2
수학식 1에서 기준 신호인 적외선 또는 무선 주파수 신호가 빛의 속도로 진행하므로 신호 발생 장치(100)에서 생성됨과 동시에 기준 신호 수신 센서(202)에 수신된다고 간주하여, 거리 a 및 b 는 기준 신호가 수신된 시간과 초음파 신호가 좌측 초음파 센서와 우측 초음파 센서에 각각 수신된 시간간의 차이에 음속을 곱하여 구할 수 있고, 거리 c 는 사전에 설정된 값이므로, a, b, 및 c 값을 수학식 1 에 적용하여 (x,y) 좌표를 구할 수 있다.
다만, 도 1 에서는 설명의 편의를 위하여 입력 장치(200)에 초음파 수신 센서가 2개만 설치된 경우를 도시하였으나, 본 발명의 바람직한 실시예는 넓은 영역을 이동하는 신호 발생 장치(100)의 위치를 신뢰성있게 추적하기 위하여 3이상의 초음파 수신 센서를 설치하고 각 초음파 수신 센서에서 수신되는 초음파 수신 정보를 이용하여 신호 발생 장치(100)의 위치를 측정한다.
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 입력 시스템의 세부 구성을 도시하는 블록도이다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 입력 시스템은 신호 발생 장치(100) 및 입력 장치(200)를 포함하여 구성된다.
신호 발생 장치(100)는 외부 하우징 내부에 기준신호 발생부(120), 초음파신호 발생부(140), 신호발생 제어부(130), 및 전원부(110)를 포함한다.
또한, 입력 장치(200)는 기준신호 수신부(220), 복수의 초음파신호 수신 부(240), 위치 측정부(230), 및 입력부(210)를 포함한다.
먼저, 신호 발생 장치(100)의 구성에 대해서 설명하면, 기준신호 발생부(120)는 신호발생 제어부(130)로부터 제어신호를 입력받으면 적외선 신호 또는 RF 신호와 같이 빛의 속도로 진행하는 기준 신호를 발생시킨다.
초음파신호 발생부(140)는 신호발생 제어부(130)로부터 제어신호를 입력받으면 일정한 주파수의 초음파신호를 발생시킨다.
신호발생 제어부(130)는 소정의 시간 주기로 기준신호와 초음파신호가 발생되도록 기준신호 발생부(120)와 초음파신호 발생부(140)를 제어한다. 이 때, 신호발생 제어부(130)는 기준신호와 초음파 신호가 일정한 시간차를 두고 동일한 시간 주기로 발생되도록 제어할 수 도 있고, 기준신호와 초음파신호가 동일한 시간에 발생되도록 제어할 수도 있다.
전원부(110)는 1처전지 또는 2차전지로 구현되어 기준신호 발생부(120), 초음파신호 발생부(140) 및 신호발생 제어부(130)로 전원을 공급한다.
한편, 입력 장치(200)의 구성에 대해서 설명하면, 복수의 초음파신호 수신부(240)는 초음파 수신 센서로 구현되어, 사전에 정의된 간격으로 서로 이격되어 설치되고, 초음파 신호를 수신하여 수신 정보를 위치 측정부(230)로 출력한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 3개의 초음파신호 수신부가 설치되지만, 그 이상의 초음파신호 수신부가 설치되어 구현될 수도 있다.
기준신호 수신부(220)는 기준신호 발생부(120)에서 발생된 기준신호를 수신하여 수신 정보를 위치 측정부(230)로 출력한다. 이 때, 기준 신호에는 신호 발생 장치(100)에서 발생된 버튼 정보(사용자가 특정 버튼을 누르거나 신호 발생 장치(100)에 설치된 스위치가 접촉되면서 발생된 정보를 포함함)가 포함될 수 있다.
위치 측정부(230)는 기준신호 수신부(220)와 복수의 초음파신호 수신부(240)로부터 각각 기준신호 수신 정보와 초음파신호 수신정보를 입력받고, 기준신호를 이용하여 초음파신호가 신호 발생 장치(100)에서 발생된 시간을 추정하여 초음파신호가 발생된 시간과 수신된 시간간의 시간차를 이용하여 신호 발생 장치(100)의 위치를 측정하여 위치 정보를 생성한다. 위치를 측정하는 방식은 수학식 1을 참조하여 상술한 바와 동일하다. 이 때, 기준신호에 버튼 정보가 함께 포함된 경우에, 위치 측정부(230)는 버튼 정보를 위치 정보에 함께 포함시켜 입력부(210)로 출력한다.
입력부(210)는 위치 측정부(230)로부터 입력된 신호 발생 장치(100)의 위치 정보를 입력한다. 본 발명의 입력 장치(200)가 컴퓨터에 설치되어 소프트웨어적으로 구현된 경우에, 입력부(210)는 위치 정보를 컴퓨터의 다른 응용 프로그램 등의 입력값으로서 출력하고, 본 발명의 입력 장치(200)가 USB, IEEE1394 등의 방식으로 컴퓨터 등의 외부 전자기기와 연결된 경우에는 외부 전자기기로 신호 발생 장치(100)의 위치 정보를 입력값으로 출력한다. 외부 전자기기 또는 다른 응용프로그램으로 출력된 위치 정보는 마우스와 같은 일반적인 입력 장치(200)의 입력 정보와 동일한 방식으로 이용된다.
한편, 본 발명은 넓은 지역을 이동하는 신호 발생 장치(100)의 위치를 신뢰성있게 측정하기 위해서, 복수의 초음파신호 수신부(240)에서 생성된 수신 정보를 다양한 방식으로 이용하여 신호 발생 장치(100)의 위치를 측정한다.
이하에서는, 도 3a 내지 도 3f를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 신호 발생 장치(100)의 위치 측정 방법을 설명한다. 이하에서 설명되는 실시예에서는, 대형 모니터의 상단에 3개의 초음파신호 수신부(240)를 설치하고, 사용자가 모니터 위에 표시되는 화면상에 신호 발생 장치(100)를 이용하여 클릭하거나 모니터상에서 글씨를 써서 타블렛 PC와 같이 동작하는 경우를 예시적으로 설명한다. 또한, 도시된 예들에서는 3개의 초음파신호 수신부(240)가 설치된 예를 도시하지만 4이상의 초음파신호 수신부(240)가 설치된 경우에도 적용될 수 있음을 주의하여야 한다.
먼저, 도 3a를 참조하면, 3개의 초음파신호 수신부(S1, S2, S3)가 모니터의 상측에 사전에 정의된 간격으로 서로 이격되어 설치어 있다. 신호 발생 장치(100)가 이동하는 모니터상의 영역(측정 대상 영역)은 도 3a 에 도시된 바와 같이, 가로축 방향(이하, "x축 방향"이라 칭함)으로 크게 3영역(D1, D2, D3)으로 분할되어 있다.
도 3a 에 도시된 예에서, 신호 발생 장치(100)가 D1 내지 D3 영역을 이동하면서 발생한 기준신호와 초음파 신호는 기준신호 수신부(220,도 3a에는 미도시됨)와 초음파신호 수신부(S1 내지 S3)에 각각 수신된다.
위치 측정부(230)는 상술한 수학식 1에 따라서, 좌우 측면 영역(D1 및 D3)에 신호 발생 장치(100)가 위치하는 경우에는 인접한 초음파신호 수신부(240)에 수신된 초음파 수신 정보를 이용하여 신호 발생 장치(100)의 위치를 측정하고, 가운데 영역(D2)에 위치하는 경우에는 가장 외곽에 설치된 두 개의 초음파신호 수신부(S1 및 S3)를 이용하여 신호 발생 장치(100)의 위치를 측정하여 위치 정보를 생성하고, 생성된 위치 정보를 입력부(210)로 출력한다.
구체적으로, 위치 측정부(230)는 초음파신호 수신부 S1 및 S2 로부터 입력되는 수신 정보를 이용하여 신호 발생 장치(100)의 위치를 측정하여 제 1 임시 위치 정보를 생성하고, 초음파신호 수신부 S1 및 S3 로부터 입력되는 수신 정보를 이용하여 신호 발생 장치(100)의 위치를 측정하여 제 2 임시 위치 정보를 생성하며, 초음파신호 수신부 S2 및 S3 로부터 입력되는 수신 정보를 이용하여 신호 발생 장치(100)의 위치를 측정하여 제 3 임시 위치 정보를 생성한다.
그 후, 위치 측정부(230)는 제 1 내지 제 3 임시 위치 정보를 조사하여 현재 신호 발생 장치(100)가 위치하는 영역을 판별하고, 신호 발생 장치(100)가 제 1 영역(D1)에 위치하면 제 1 임시 위치 정보를 최종 위치 정보로서 입력부(210)로 출력하고, 신호 발생 장치(100)가 제 2 영역(D2)에 위치하면 제 2 임시 위치 정보를 입력부(210)로 출력하며, 신호 발생 장치(100)가 제 3 영역(D3)에 위치하면 제 3 임시 위치 정보를 입력부(210)로 출력한다.
한편, 도 3b를 참조하면, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 위치 측정 방법은 초음파신호를 수신하기 어려운 영역(예컨대, 전체 측정 대상 영역의 가장자리 영역)만 가장 인접한 초음파신호 수신부를 이용하여 측정하고, 그 밖의 영역은 최외곽에 설치된 초음파신호 수신부(240)를 이용하여 위치를 측정한다.
구체적으로, 도 3b에 도시된 예에서, 위치 측정부(230)는 초음파신호 수신 부(S1,S2)를 이용하여 제 1 임시 위치 정보를 생성하고, 초음파신호 수신부(S1,S3)를 이용하여 제 2 임시 위치 정보를 생성하며, 초음파신호 수신부(S2,S3)를 이용하여 제 3 임시 위치 정보를 생성한다.
그 후, 측정 대상 영역의 가장자리 영역 D1 또는 D2 에 위치하는 것으로 판별되면 제 1 임시 위치 정보를 최종 위치 정보로서 입력부(210)로 출력하고, 가장자리 영역 D3 또는 D4 에 위치하는 것으로 판별되면 제 3 임시 위치 정보를 최종 위치 정보로서 입력부(210)로 출력하며, 그 밖의 영역에 위치하는 경우에는 제 2 임시 위치 정보를 최종 위치 정보로서 입력부(210)로 출력한다.
한편, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 위치 측정 방법을 설명하는 도 3c를 참조하면, 초음파신호 수신부(240)를 일렬로 설치하지 않고, 2개의 초음파신호 수신부(S1 및 S2)는 모니터의 상측에 사전에 정의된 거리만큼 이격되도록 설치하고, 다른 하나의 초음파신호 수신부(S3)는 모니터의 하측에 설치한다.
그 후, 위치 측정부(230)는 상술한 예와 동일한 방식으로, 신호 발생 장치(100)의 위치를 초음파신호 수신부 S1 및 S2를 이용하여 측정하고, 신호 발생 장치(100)가 S1 및 S2를 이용하여 정확한 위치를 측정하기 어려운 가장자리 영역 D1 또는 D2에 위치했다고 판단되는 경우에만, 초음파신호 수신부 S1 및 S3를 이용하여 D1 영역에 대해서 위치를 측정하거나, S2 및 S3를 이용하여 D2 영역에 대해서 위치를 측정한다.
도 3d 는 본 발명의 다른 실시예에 따라서 위치를 측정하는 방법을 설명하는 도면이다. 도 3d에 도시된 예에서, 위치 측정부(230)는 측정 대상 영역을 가운데 설치된 초음파신호 수신부(S2)를 중심으로 2개의 영역(D1,D2)으로 분할하고, 신호 발생 장치(100)가 D1 영역에 위치하는 경우에는 인접한 초음파신호 수신부(240)인 S1 및 S2를 이용하여 위치를 측정하고, 신호 발생 장치(100)가 D2 영역에 위치하는 경우에는 인접한 초음파신호 수신부(240)인 S2 및 S3를 이용하여 위치를 측정한다.
한편, 상술한 도 3a 내지 도 3d를 참조하여 설명한 예들에서는, 각 영역에서의 위치 측정에 이용되는 초음파신호 수신부(240)가 동일하지 않으므로, 각 영역간의 경계에서 위치 측정값(위치 측정 좌표)의 오차가 발생할 수 있다.
예컨대, 도 3d 에 도시된 예에서 사용자가 신호 발생 장치(100)를 수평으로 이동시키는 경우에 도 3e 에 도시된 바와 같이, 경계면에서 수직 방향(이하, "y축 방향"이라 칭함)의 위치 측정값의 불연속적인 오차가 발생할 수 있다.
이를 보정하기 위해서, 도 3e 에 도시된 예에서는, 경계면에서 발생한 오차의 1/2을 이후의 영역에서 가감함으로써 오차를 보정한다. 예컨대, 사용자가 D1 영역에서 D2 영역으로 수평선을 긋는 경우에, 경계면에서 초음파신호 수신부 S1 및 S2를 이용하여 측정한 좌표값(Y1)과 초음파신호 수신부 S2 및 S3를 이용하여 측정한 좌표값(Y2)간에
Figure 112008077358620-pat00001
만큼의 오차가 발생한 경우로서, 경계면에서의 Y2가 Y1보다 큰 경우에는 영역 D2에서 초음파신호 수신부 S2 및 S3를 이용하여 측정되는 Y2에
Figure 112008077358620-pat00002
만큼씩을 감산하여(모니터의 좌측 상단을 좌표계의 원점으로 설정한 경우) 보정된 위치 정보(Y2com=Y2-
Figure 112008077358620-pat00003
)를 생성하고, 경계면에서 Y2가 Y1보다 작은 경우에는 영역 D2에서 초음파신호 수신부 S2 및 S3를 이용하여 측정되는 Y2에
Figure 112008077358620-pat00004
만큼 가산하여 보정된 위치 정보(Y2com=Y2+
Figure 112008077358620-pat00005
)를 생성한다.
상술한 오차 보정 방식은 가장 간단한 예를 설명한 것으로서, 경계면에서 발생한 오차를 신호 발생 장치(100)가 이동한 거리에 따라서 일정한 비율로 가감하여 오차를 보정하는 방식 등 다양한 방식이 적용될 수 있다.
도 3f 는 경계면에서의 불연속적인 오차를 방지하는 위치 측정 방법을 설명하는 도면이다. 도 3f를 참조하면, 측정 대상 영역은 x축 방향으로 3영역으로 분할된다. 신호 발생 장치(100)가 D1 영역에 위치하는 경우에 위치 측정부(230)는 초음파신호 수신부 S1 및 S2만을 이용하여 위치를 측정한 제 1 위치 정보(P1)를 생성하고, 신호 발생 장치(100)가 D3 영역에 위치하는 경우에 위치 측정부(230)는 초음파신호 수신부 S2 및 S3를 이용하여 위치를 측정한 제 3 위치 정보(P2)를 생성한다.
신호 발생 장치(100)가 D2 영역에 위치하는 경우에는 신호 발생 장치(100)가 D1 영역의 경계면과 D3 영역의 경계면과의 거리에 반비례하도록 제 1 위치 정보 및 제 3 위치 정보를 결합하여 제 3 위치 정보를 생성한다.
구체적으로, 신호 발생 장치(100)가 영역 D1 과 영역 D2 의 경계면에 위치할 때에는 제 1 위치 정보(P1)가 출력되고, 신호 발생 장치(100)가 D3 영역으로 진행함에 따라서 제 1 위치 정보의 반영비율은 감소하고 제 3 위치 정보가 더 많이 반영된 제 2 위치 정보가 출력된다. 예컨대, 신호 발생 장치(100)와 D1 영역 경계면 과의 거리와 D2 영역 경계면과의 거리의 비가 1:2라면, 제 2 위치 정보는
Figure 112008077358620-pat00006
와
Figure 112008077358620-pat00007
의 합으로 결정되어 입력부(210)로 출력된다. 도 3f 의 도면부호 300에는 x방향 거리에 따른 제 1 위치 정보(P1)와 제 3 위치 정보(P2) 반영 비율을 도시하였다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 위치 측정 방법을 설명하는 도면이다. 도 4a 및 도 4b는 복수의 초음파신호 수신부(240)를 조합하여 복수의 위치 측정 정보를 생성하고, 이들의 평균값을 이용하여 위치 정보를 생성한다.
먼저, 도 4a를 참조하면, 위치 측정부(230)는 초음파신호 수신부 S1 및 S2를 이용하여 제 1 위치 측정값(P1)을 생성하고, 초음파신호 수신부 S2 및 S3를 이용하여 제 2 위치 측정값(P2)을 생성한다. 그 후, P1 및 P2 의 좌표값을 평균하여 신호 발생 장치(100)의 위치 정보를 생성하여 입력부(210)로 출력한다.
또한, 도 4a에 도시된 다른 예에서는, 위치 측정부(230)는 초음파신호 수신부 S1 및 S2를 이용하여 제 1 위치 측정값(P1)을 생성하고, 초음파신호 수신부 S2 및 S3를 이용하여 제 2 위치 측정값(P2)을 생성하며, 초음파신호 수신부 S1 및 S3를 이용하여 제 3 위치 측정값(P3)을 생성한다. 그 후, P1, P2, P3의 좌표값을 평균하여 신호 발생 장치(100)의 위치 정보를 생성하여 입력부(210)로 출력한다.
또한, 도 4b를 참조하면, 도 4b에 도시된 예에서, 위치 측정부(230)는 초음파신호 수신부 S1 및 S2를 이용하여 제 1 임시 위치 정보를 생성하고, 초음파신호 수신부 S2 및 S3를 이용하여 제 2 임시 위치 정보를 생성하며, 초음파신호 수신부 S1 및 S3를 이용하여 제 3 임시 위치 정보를 생성한다.
그 후, 위치 측정부(230)는 신호 발생 장치(100)가 위치한 영역을 판별하여, 신호 발생 장치(100)가 D1 영역에 위치하고 있다고 판단되면 제 1 임시 위치 정보와 제 3 임시 위치 정보의 평균값을 최종 위치 정보로서 입력부(210)로 출력하고, 신호 발생 장치(100)가 D2 영역에 위치하고 있다고 판단되면 제 2 임시 위치 정보와 제 3 임시 위치 정보의 평균값을 최종 위치 정보로서 입력부(210)로 출력한다.
지금까지 3개의 초음파신호 수신부(240)가 설치된 경우를 예시적으로 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 상술한 실시예들은 4이상의 초음파신호 수신부(240)가 설치된 경우에도 적용될 수 있음은 물론이다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플라피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1 은 본 발명에 따라서 초음파 신호를 이용하여 위치 정보를 입력하는 방식을 설명하는 도면이다.
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 입력 시스템의 세부 구성을 도시하는 블록도이다.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 신호 발생 장치의 위치 측정 방법을 설명하는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 위치 측정 방법을 설명하는 도면이다.

Claims (18)

  1. 삭제
  2. 초음파 신호를 발생시키는 신호 발생 장치; 및
    서로 이격 설치되어 초음파 신호를 수신하는 복수의 초음파신호 수신부, 및
    상기 신호 발생 장치가 위치한 영역에 따라서 상기 복수의 초음파신호 수신부 중 일부의 초음파신호 수신부로부터 입력된 초음파 수신정보를 이용하여 상기 신호 발생 장치의 위치를 측정하는 위치 측정부를 포함하고,
    상기 위치 측정부는
    상기 복수의 초음파신호 수신부 중 2이상의 초음파신호 수신부로부터 입력된 초음파 수신 정보를 이용하여, 측정 대상 영역이 복수로 분할된 측정 영역들 중 상기 신호 발생 장치가 위치한 영역을 판별하고, 상기 복수의 초음파신호 수신부 중에서 상기 신호 발생 장치가 위치한 측정 영역에 대응되도록 설정된 초음파신호 수신부로부터 입력된 초음파 수신 정보를 이용하여 상기 신호 발생 장치의 위치를 측정하는 것을 특징으로 하는 입력 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 위치 측정부는
    상기 복수의 측정 영역들 중 가장 자리의 측정 영역들은 가장 인접한 소정수의 초음파신호 수신부를 이용하여 상기 신호 발생 장치의 위치를 측정하고,
    상기 복수의 측정 영역들 중 가장자리를 제외한 측정 영역은 상기 복수의 초음파신호 수신부 중 가장 외곽에 설치된 초음파신호 수신부들을 이용하여 상기 신호 발생 장치의 위치를 측정하는 것을 특징으로 하는 입력 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 초음파신호 수신부는 제 1 축방향으로 일렬로 설치되고,
    상기 복수의 측정 영역들은 상기 제 1 축방향에 수직인 제 2 축방향을 경계로 복수개의 측정 영역들로 분할되며,
    상기 위치 측정부는 상기 측정 영역들 중 양 측면 영역은 제 1 축방향으로 인접한 2개의 초음파신호 수신부를 이용하여 상기 신호 발생 장치의 위치를 측정하고, 그 이외의 영역은 양측 최외곽에 설치된 2개의 초음파신호 수신부를 이용하여 상기 신호 발생 장치의 위치를 측정하는 것을 특징으로 하는 입력 시스템.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 위치 측정부는
    상기 신호 발생 장치가 인접한 측정 영역으로 이동하면, 각 측정 영역에 대해서 설정된 초음파신호 수신부를 이용하여 측정된 위치 측정값들간의 오차를 상기 위치 측정값들에 사전에 설정된 비율로 가감하여 경계 영역에서의 상기 신호 발생 장치의 위치를 측정하는 것을 특징으로 하는 입력 시스템.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 측정 대상 영역이 3 이상의 측정 영역들로 분할되는 경우로서, 양 옆에 인접하는 측정 영역이 존재하는 측정 영역에 상기 신호 발생 장치가 위치하는 경우에,
    상기 위치 측정부는 양 옆에 인접하는 측정 영역 각각 대해서 설정된 초음파신호 수신부를 이용하여 측정된 각 위치 정보를 해당 인접 측정 영역과의 인접도에 따라서 비례적으로 반영하여 상기 신호 발생 장치의 최종 위치를 측정하는 것을 특징으로 하는 입력 시스템.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. (a) 입력 장치가 신호 발생 장치에서 발생된 초음파 신호를 복수의 초음파신호 수신부를 통해서 수신하는 단계;
    (b) 상기 입력 장치가 상기 복수의 초음파신호 수신부에서 초음파신호가 수신된 결과에 따라서 상기 신호 발생 장치가 위치하는 영역을 판별하는 단계; 및
    (c) 상기 신호 발생 장치가 위치한 영역에 따라서 상기 복수의 초음파신호 수신부 중 일부의 초음파신호 수신부로부터 입력된 초음파 수신정보를 이용하여 상기 신호 발생 장치의 위치를 측정하는 단계를 포함하고,
    상기 (b) 단계에서, 상기 입력 장치는 상기 복수의 초음파신호 수신부 중 2이상의 초음파신호 수신부로부터 입력된 초음파 수신 정보를 이용하여, 측정 대상 영역이 복수로 분할된 측정 영역들 중 상기 신호 발생 장치가 위치한 영역을 판별하고,
    상기 (c) 단계에서, 상기 입력 장치는 상기 복수의 초음파신호 수신부 중에서 상기 신호 발생 장치가 위치한 측정 영역에 대응되도록 설정된 초음파신호 수신부로부터 입력된 초음파 수신 정보를 이용하여 상기 신호 발생 장치의 위치를 측정하는 것을 특징으로 하는 입력 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 (c) 단계에서,
    상기 복수의 측정 영역들 중 가장 자리의 측정 영역들은 가장 인접한 소정수의 초음파신호 수신부를 이용하여 상기 신호 발생 장치의 위치를 측정하고,
    상기 복수의 측정 영역들 중 가장자리를 제외한 측정 영역은 상기 복수의 초음파신호 수신부 중 가장 외곽에 설치된 초음파신호 수신부들을 이용하여 상기 신호 발생 장치의 위치를 측정하는 것을 특징으로 하는 입력 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수의 초음파신호 수신부는 제 1 축방향으로 일렬로 설치되고,
    상기 복수의 측정 영역들은 상기 제 1 축방향에 수직인 제 2 축방향을 경계로 복수개의 측정 영역들로 분할되며,
    상기 (c) 단계에서, 상기 측정 영역들 중 양 측면 영역은 제 1 축방향으로 인접한 2개의 초음파신호 수신부를 이용하여 상기 신호 발생 장치의 위치를 측정하고, 그 이외의 영역은 양측 최외곽에 설치된 2개의 초음파신호 수신부를 이용하여 상기 신호 발생 장치의 위치를 측정하는 것을 특징으로 하는 입력 방법.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 (c) 단계에서,
    상기 신호 발생 장치가 인접한 측정 영역으로 이동하면, 각 측정 영역에 대해서 설정된 초음파신호 수신부를 이용하여 측정된 위치 측정값들간의 오차를 상기 위치 측정값들에 사전에 설정된 비율로 가감하여 경계 영역에서의 상기 신호 발생 장치의 위치를 측정하는 것을 특징으로 하는 입력 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 측정 대상 영역이 3 이상의 측정 영역들로 분할되는 경우로서, 양 옆에 인접하는 측정 영역이 존재하는 측정 영역에 상기 신호 발생 장치가 위치하는 경우에,
    상기 입력 장치는 양 옆에 인접하는 측정 영역 각각 대해서 설정된 초음파신호 수신부를 이용하여 측정된 각 위치 정보를 해당 인접 측정 영역과의 인접도에 따라서 비례적으로 반영하여 상기 신호 발생 장치의 최종 위치를 측정하는 것을 특징으로 하는 입력 방법.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 제 11 항 내지 15 항 중 어느 한 항의 입력 방법을 컴퓨터에서 판독할 수 있고 실행 가능한 프로그램 코드로 기록한 기록매체.
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