WO2016076519A1 - Three-dimensional hovering digitizer - Google Patents

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WO2016076519A1 PCT/KR2015/009022 KR2015009022W WO2016076519A1 WO 2016076519 A1 WO2016076519 A1 WO 2016076519A1 KR 2015009022 W KR2015009022 W KR 2015009022W WO 2016076519 A1 WO2016076519 A1 WO 2016076519A1
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digitizer
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허성환
김홍채
이광구
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주식회사 트레이스
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Abstract

The present invention relates to a digitizer and, more specifically, to a 3D hovering digitizer for controlling an image shape display by sensing 3-axis magnetic field information according to the movement of a magnetic force pen. The three-dimensional hovering digitizer according to one aspect of the present invention comprises: a magnetic force pen, which moves by being spaced from the upper part of a touch screen and generates a magnetic field around the pen; a sensor arranged on the outer side of the touch screen so as to sense 3-axis magnetic field information according to the movement of the magnetic force pen; and a control unit for receiving the 3-axis magnetic field information sensed by the sensor so as to control a shape display of a 3D image displayed on the touch screen.

Description

3차원 호버링 디지타이저3-D Hovering Digitizer
본 발명은 디지타이저에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자기력 펜의 이동에 따른 3축 자기장 정보를 감지하여 이미지 형상 디스플레이를 제어하는 3차원 호버링 디지타이저에 관한 것이다. The present invention relates to a digitizer, and more particularly, to a three-dimensional hovering digitizer for controlling image display by sensing three-axis magnetic field information according to the movement of the magnetic force pen.
디지타이저(Digitizer)는 디스플레이 기기에 사용되는 입력 장치의 한 종류로서, 매트릭스 형태의 전극 구조를 포함하고, 사용자가 펜 또는 커서를 움직이면 매트릭스 상의 X, Y 좌표를 읽어 입력 장치의 위치 신호를 전달하고, 그에 해당되는 명령을 수행하는 장치이다. Digitizer is a type of input device used in display devices, and includes an electrode structure in the form of a matrix, and when a user moves a pen or a cursor, the digitizer reads the X and Y coordinates on the matrix and transmits a position signal of the input device. It is a device that performs the corresponding command.
디지타이저는 광의적으로 터치패널 또는 태블릿이라고도 불리며, 투명전극 층이 코팅되어 있는 두 장의 기판을 Dot Spacer를 사이에 두고 상호 마주보도록 합착시켜, 손가락이나 펜에 의해 상부 기판을 접촉할 시 위치 검출을 위한 신호가 인가되는 저항막 방식과, 표면파 발생의 트랜스듀서를 응용한 압전소자를 이용하는 초음파 반사 방식, 전자기파를 발생하는 패턴층 위에서 전자기파를 공명 흡수하는 코일을 이용하는 전자기공명 방식 및 사람의 몸에 있는 정전용량을 이용하여 전류의 양이 변경된 부분을 인식하여 위치를 검출하는 정전 용량 방식 등에 따라 구현된다. The digitizer is also widely called a touch panel or tablet, and two substrates coated with a transparent electrode layer are bonded to face each other with a Dot Spacer interposed therebetween to detect a position when the upper substrate is touched by a finger or a pen. A resistive film method to which a signal is applied, an ultrasonic reflection method using a piezoelectric element using a transducer for surface wave generation, an electromagnetic resonance method using a coil that resonancely absorbs electromagnetic waves on a pattern layer generating electromagnetic waves, and an electrostatic discharge in a human body It is implemented according to a capacitive method that detects a position by recognizing a portion where the amount of current is changed by using the capacitance.
종래 기술에 따른 정전 용량 방식은 터치스크린 표면으로부터 약 10mm의 에어 갭(Air gap) 이내에서만 인식되고, 종래 기술에 따른 EMR(Electro Magnetic Resonance) 방식은 펜에 내장된 코일이 단말기 센서로부터 나오는 특정 주파수를 주고 받으면서 펜의 필압, 속도, 좌표 정보를 감지하는 것으로, 약 10mm의 에어 갭(Air gap) 이내에서만 인식이 가능하게 되는, 거리적 측면에서 인식의 한계를 가지는 문제점이 있다. The capacitive method according to the prior art is recognized only within an air gap of about 10 mm from the surface of the touch screen, and the Electro Magnetic Resonance (EMR) method according to the prior art uses a specific frequency at which a coil embedded in the pen comes from the terminal sensor. The pen pressure, speed, and coordinate information of the pen while detecting and transmitting information are detected, and the recognition is limited only within an air gap of about 10 mm.
본 발명의 목적은 터치스크린의 디스플레이 화면 상부에서 이격되어 이동하는 자기력 펜에 의하여 발생되는 자기장 정보를 감지하고, 이에 따라 화면 상에 현출되는 이미지를 이동 또는 회전시키는 것이 가능한 3차원 호버링 디지타이저를 제공하는 데 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a three-dimensional hovering digitizer capable of detecting magnetic field information generated by a magnetic force pen moving apart from an upper portion of a display screen of a touch screen and thus moving or rotating an image displayed on the screen. There is a purpose.
본 발명의 일면에 따른 3차원 호버링 디지타이저는 터치스크린 상부로부터 이격되어 이동하며 주변으로 자기장을 발생시키는 자기력 펜과, 터치스크린의 외면에 배치되어 자기력 펜의 이동에 따른 3축 자기장 정보를 감지하는 센서 및 센서가 감지한 3축 자기장 정보를 입력 받아 터치스크린에 표시되는 3D 이미지의 형상 디스플레이를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. The three-dimensional hovering digitizer according to one aspect of the present invention is a magnetic pen that moves away from the top of the touch screen and generates a magnetic field around the sensor, and a sensor disposed on the outer surface of the touch screen to detect three-axis magnetic field information according to the movement of the magnetic pen. And a control unit which receives the 3-axis magnetic field information sensed by the sensor and controls the shape display of the 3D image displayed on the touch screen.
본 발명에 따른 자기력 펜은 하우징 내에 배치되는 자성체를 포함하되, 자성체는 네오디뮴 합금, 철 합금, 사마륨 합금, 코발트 합금, 백금 합금, 망간 합금, 비스무스 합금, 바륨 합금 및 니켈 합금 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 한다. Magnetic pen according to the present invention includes a magnetic material disposed in the housing, the magnetic material is at least one of neodymium alloy, iron alloy, samarium alloy, cobalt alloy, platinum alloy, manganese alloy, bismuth alloy, barium alloy and nickel alloy It features.
본 발명에 따른 센서는 터치스크린의 외면에 복수 개 배치되어, 자기력 펜의 이동에 따라 발생되는 자기장의 방향 및 크기인 3축 자기장 정보를 감지하는 것을 특징으로 한다. Sensors according to the present invention are disposed on the outer surface of the touch screen, characterized in that for detecting the three-axis magnetic field information that is the direction and size of the magnetic field generated by the movement of the magnetic pen.
이 때, 본 발명에 따른 제어부는 입력 받은 상기 3축 자기장 정보에 따라, 터치스크린에 표시되는 이미지에 대하여 이동 및 회전 중 적어도 어느 하나의 방식으로 이미지 형상 디스플레이를 제어하는 것을 특징으로 한다. At this time, the control unit according to the present invention is characterized in that for controlling the image shape display by at least one of the movement and rotation of the image displayed on the touch screen, according to the input three-axis magnetic field information.
또한, 본 발명에 따른 제어부는 복수 개의 센서가 감지한 3축 자기장 정보를 자기장 벡터의 크기 순으로 정렬하고, 정렬된 각 센서의 3축 자기장 정보 중 상위 기설정 개수의 정보를 추출하여, 추출된 3축 자기장 정보를 연산한 결과에 따라 이미지의 형상 디스플레이를 제어하는 것을 특징으로 한다.In addition, the control unit according to the present invention sorts the three-axis magnetic field information detected by the plurality of sensors in the order of the magnitude of the magnetic field vector, extracts the information of the upper preset number of the three-axis magnetic field information of each of the aligned sensors, extracted The display of the shape of the image is controlled according to the result of calculating the three-axis magnetic field information.
본 발명에 따른 3차원 호버링 디지타이저는 터치스크린 외면에 배치되는 자기력 센서를 포함하고, 이로부터 자성체를 포함하는 자기력 펜의 이동에 따른 자속 밀도의 변화를 감지하여, 일정 거리(예: 10센치미터) 호버링을 통한 제어가 가능한 효과가 있다. The three-dimensional hovering digitizer according to the present invention includes a magnetic force sensor disposed on the outer surface of the touch screen, and detects a change in magnetic flux density due to the movement of the magnetic force pen including the magnetic material therefrom, and for a predetermined distance (for example, 10 cm). Hovering control is possible.
또한, 인식기기 상에 설치된 자기력 센서를 이용하여 자기력 펜의 위치 정보를 검출하는 것이 가능한 디지타이저를 구현함으로써, 별도의 디지타이저용 패널을 구비할 필요가 없으므로, 디스플레이 기기의 경량화 및 슬림화가 가능한 효과가 있다. In addition, by implementing a digitizer that can detect the position information of the magnetic pen using a magnetic force sensor installed on the recognition device, there is no need to provide a separate digitizer panel, there is an effect that the display device can be reduced in weight and slim. .
또한, 자기력 펜의 이동에 따른 3축 자기장 정보를 이용하되, 기설정된 기준에 따라 신뢰성이 높은 3축 자기장 정보를 이용하여 디스플레이 상에 현출되는 객체에 대한 이동 및 회전을 시키는 것이 가능하므로, 동작 인식의 정확성을 높이는 효과가 있다. In addition, while using the three-axis magnetic field information according to the movement of the magnetic pen, it is possible to move and rotate the object appearing on the display by using highly reliable three-axis magnetic field information according to a predetermined criterion, motion recognition It is effective to increase the accuracy of the.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 호버링 디지타이저를 나타내는 사시도이다. 1 is a perspective view showing a three-dimensional hover digitizer according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 호버링 디지타이저의 자기장 정보 획득 과정을 나타내는 상면도이다. 2 is a top view illustrating a magnetic field information acquisition process of a three-dimensional hover digitizer according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 호버링 디지타이저의 자기장 정보 획득 과정을 나타내는 사시도이다. 3 is a perspective view showing a magnetic field information acquisition process of the three-dimensional hover digitizer according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 호버링 디지타이저의 3D 이미지의 형상 디스플레이 제어를 나타내는 예시도이다.4 is an exemplary view illustrating shape display control of a 3D image of a 3D hover digitizer according to an exemplary embodiment of the present invention.
본 발명의 전술한 목적 및 그 이외의 목적과 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, advantages and features of the present invention, and methods of achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 이하의 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 목적, 구성 및 효과를 용이하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐으로서, 본 발명의 권리범위는 청구항의 기재에 의해 정의된다. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various forms, and only the following embodiments are provided to those skilled in the art to which the present invention pertains. It is merely provided to easily inform the configuration and effects, the scope of the present invention is defined by the description of the claims.
한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가됨을 배제하지 않는다.Meanwhile, the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, “comprises” and / or “comprising” refers to the presence of one or more other components, steps, operations and / or devices in which the mentioned components, steps, operations and / or devices are described. Or does not exclude addition.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 호버링 디지타이저(100)를 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 호버링 디지타이저(100)의 자기장 정보 획득 과정을 나타내는 상면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 호버링 디지타이저(100)의 자기장 정보 획득 과정을 나타내는 사시도이다. 1 is a perspective view showing a three-dimensional hover digitizer 100 according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a top view showing a magnetic field information acquisition process of the three-dimensional hover digitizer 100 according to an embodiment of the present invention, 3 is a perspective view showing a magnetic field information acquisition process of the three-dimensional hover digitizer 100 according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 3차원 호버링 디지타이저(100)는 터치스크린(104) 상부로부터 이격되어 이동하며 주변으로 자기장을 발생시키는 자기력 펜(110)과, 터치스크린(104)의 외면에 배치되어 자기력 펜(110)의 이동에 따른 3축 자기장 정보를 감지하는 센서(106) 및 센서(106)가 감지한 3축 자기장 정보를 입력 받아 터치스크린(104)에 표시되는 3D 이미지의 형상 디스플레이를 제어하는 제어부(108)를 포함하여 구성되며, 영상신호를 현출하고, 자기력 펜의 이동에 따른 자기력 분포를 측정하여, 자기력 펜의 위치를 확인한다. The three-dimensional hovering digitizer 100 according to an embodiment of the present invention is a magnetic force pen 110 and a magnetic force disposed on the outer surface of the touch screen 104 to move away from the top of the touch screen 104 and generate a magnetic field to the periphery. The sensor 106 that senses three-axis magnetic field information according to the movement of the pen 110 and the three-axis magnetic field information sensed by the sensor 106 are input to control the display of the shape of the 3D image displayed on the touch screen 104. The controller 108 is configured to display an image signal, measure a magnetic force distribution according to the movement of the magnetic pen, and check the position of the magnetic pen.
본 발명의 실시예에 따른 3차원 호버링 디자타이저(100)는 몸체를 형성하는 케이스(102)의 전면에 영상을 표시하는 터치스크린(104)을 포함한다. 3D hovering digitizer 100 according to an embodiment of the present invention includes a touch screen 104 for displaying an image on the front of the case 102 forming a body.
이러한 터치스크린(104)에는 접촉 신호를 감지하는 터치패널, 신호의 입출력을 제어하는 회로 기판 및 터치 패널을 보호하는 커버 윈도우가 포함된다. The touch screen 104 includes a touch panel that senses a touch signal, a circuit board that controls input / output of a signal, and a cover window that protects the touch panel.
사용자는 터치스크린(104)을 손가락, 스타일러스 펜, 자기력 펜 등으로 터치하면서 글을 쓰거나, 명령을 입력할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 하우징 내부에 배치되는 자성체를 포함하는 자기력 펜(110)은 그 이동에 따라 3차원 자기력 분포를 발생시킨다. A user may write or input a command while touching the touch screen 104 with a finger, a stylus pen, a magnetic pen, or the like. According to the exemplary embodiment of the present invention, the magnetic force pen 110 including the magnetic body disposed inside the housing generates a three-dimensional magnetic force distribution according to its movement.
즉, 자기력 펜(110)은 터치스크린(104)의 전면 상부로부터 이격되어 자유 운동을 하고, 이 때 발생하는 3차원 자기장 분포는 센서(106)에 의하여 검출된다. That is, the magnetic force pen 110 is freely spaced apart from the upper portion of the front surface of the touch screen 104, and the three-dimensional magnetic field distribution generated at this time is detected by the sensor 106.
두 자기력 센서 사이에서 자성체를 운동하는 경우, 자성체와 가까워지는 센서에 가해지는 자속 밀도는 증가하고, 반대로 자성체가 멀어지는 센서에 가해지는 자속 밀도는 감소하게 된다.When the magnetic body is moved between the two magnetic force sensors, the magnetic flux density applied to the sensor closer to the magnetic body increases, and conversely, the magnetic flux density applied to the sensor away from the magnetic body decreases.
본 발명의 실시예에 따르면, 센서(100)는 자성체를 포함하여 이동하는 자기력 펜(110)로부터 자속 밀도의 변화를 측정하며, 자속 밀도의 변화는 수직, 수평, 대각선 방향으로 상호 마주보고 있는 센서(예: 106a 및 106b)에 상호 반비례하게 나타난다.According to an embodiment of the present invention, the sensor 100 measures the change in magnetic flux density from the magnetic force pen 110, which includes a magnetic material, and the change in magnetic flux density is a sensor facing each other in the vertical, horizontal, and diagonal directions. (E.g., 106a and 106b).
본 발명의 실시예에 따른 제어부(108)는 각각의 센서(106a, 106b, 106c, 106d)가 수집한 자속 밀도의 변화를 상호 비교 연산하여, 자성체를 포함하는 자기력 펜(110)이 움직인 변위와 궤적을 분석하여 위치 좌표를 계산하여, 이동 전후 시점에 해당되는 자기력 펜(110)의 위치 정보에 따라 그에 대응하는 명령 신호를 전송함으로써, 터치스크린(104)에 현출되는 3D 이미지의 형상 디스플레이를 제어(이동 또는 회전)한다. The control unit 108 according to an embodiment of the present invention compares the changes in the magnetic flux density collected by each of the sensors 106a, 106b, 106c, and 106d with each other, thereby displacing the magnetic force pen 110 including the magnetic material. And by calculating the position coordinates by analyzing the trajectory, and by transmitting the command signal corresponding to the position information of the magnetic force pen 110 corresponding to the time before and after the movement, the display of the shape of the 3D image displayed on the touch screen 104 Control (move or rotate).
이러한 제어부(108)의 비교 연산 분석에 있어서, 그 정밀도는 각 센서(106a, 106b, 106c, 106d)의 분해능과 밀접한 관계가 있는데, 센서(106)의 분해능은 자기력 펜(110)에 포함되는 자성체가 가지는 자속 밀도와 관련된다. 따라서, 그러므로 자성체를 포함하는 자기력 펜(106)의 이동에 따른 자속 밀도의 변화는 센서의 분해능과 궤적보정 알고리즘을 고려하여 연산된다. In the comparative calculation analysis of the control unit 108, the precision is closely related to the resolution of each sensor 106a, 106b, 106c, 106d, the resolution of the sensor 106 is a magnetic material included in the magnetic pen 110 Is related to the magnetic flux density. Therefore, the change of the magnetic flux density according to the movement of the magnetic force pen 106 including the magnetic material is calculated in consideration of the resolution of the sensor and the trajectory correction algorithm.
본 발명의 실시예에 따른 자기력 펜(110)은 하우징 내에 배치되는 자성체를 포함하되, 자성체는 네오디뮴 합금, 철 합금, 사마륨 합금, 코발트 합금, 백금 합금, 망간 합금, 비스무스 합금, 바륨 합금 및 니켈 합금 중 적어도 어느 하나인 것이 바람직하다. 또한, 자기력 펜(110)은 원통형, 원뿔형, 원뿔대형, 튜브형, 구형, 반구형, 각형 등으로 성형되는 것이 가능하다. Magnetic force pen 110 according to an embodiment of the present invention includes a magnetic material disposed in the housing, the magnetic material is neodymium alloy, iron alloy, samarium alloy, cobalt alloy, platinum alloy, manganese alloy, bismuth alloy, barium alloy and nickel alloy At least one of them is preferable. In addition, the magnetic force pen 110 may be molded into a cylindrical, conical, truncated, tubular, spherical, hemispherical, square, and the like.
본 발명의 실시예에 따른 센서(106)는 터치스크린(104)의 외면에 복수 개 배치되어, 자기력 펜(110)의 이동에 따라 발생되는 자기장의 방향 및 크기인 3축 자기장 정보를 감지한다. A plurality of sensors 106 according to an embodiment of the present invention is disposed on the outer surface of the touch screen 104 to detect three-axis magnetic field information which is the direction and size of the magnetic field generated by the movement of the magnetic force pen 110.
본 발명의 실시예에 따른 3차원 호버링 디지타이저(100)의 케이스(102)에는 복수의 센서(106)가 설치되는데, 센서(106)는 커버 윈도우나 회로기판, 터치패널의 상면 또는 하면에 배치되는 것 역시 가능하다. 또한, 센서(106)는 터치스크린(104) 상에서 영상이 표시되지 않는 주변부(베젤 영역)에 배치되는 것이 가능하나, 자기력 펜(110)의 위치를 정확하게 감지하기 위하여 영상이 표시되는 중앙부(베젤의 안쪽 영역)에 설치되는 것 역시 가능하다. The case 102 of the three-dimensional hovering digitizer 100 according to an embodiment of the present invention is provided with a plurality of sensors 106, the sensor 106 is disposed on the upper or lower surface of the cover window, the circuit board, the touch panel. It is also possible. In addition, the sensor 106 may be disposed in a peripheral portion (bezel area) in which an image is not displayed on the touch screen 104, but in order to accurately detect the position of the magnetic force pen 110, the center portion (the bezel of the bezel) is displayed. It is also possible to install in the inner zone.
본 발명의 실시예에 따른 센서(106)는 홀 효과, 서치 코일 유도효과, 플럭스 게이트 유도효과, 자기 저항 효과를 이용하여, 터치스크린(104) 상부로부터 이격되어 이동하는 자기력 펜(110)에 따른 공간 직교 좌표 3축 방향의 자기력을 측정한다. The sensor 106 according to the embodiment of the present invention uses the Hall effect, the search coil induction effect, the flux gate induction effect, the magnetoresistance effect, according to the magnetic force pen 110 is moved away from the top of the touch screen 104 The magnetic force in the 3-axis direction of the spatial Cartesian coordinate is measured.
즉, 자기력 펜(110)에서는 벡터인 자기장이 발생하며, 자기장 벡터의 방향 성분 별 크기를 알면, 전체 자기장의 방향과 크기를 계산하는 것이 가능하므로, 센서(106)는 자기력 펜에서 발생되는 자기장의 방향 성분 및 크기값을 측정한다. That is, the magnetic force pen 110 generates a magnetic field, which is a vector, and knowing the size of the direction component of the magnetic field vector, it is possible to calculate the direction and magnitude of the entire magnetic field. Aroma component and size value are measured.
이론적으로는 한 개의 자기력 센서 만으로도 자기력 펜에서 발생되는 자기장의 방향과 크기를 구할 수 있어, 터치스크린 상에서 자기력 펜이 어디에 위치하고 있는지를 확인할 수 있으나, 본 발명의 실시예에서는 위치 확인의 정확성을 높이기 위해서 복수의 자기력 센서(106a, 106b, 106c, 106d)를 사용한다. 또한, 본 발명의 실시예에서는 통상적인 모바일 단말의 직사각형 형상의 터치스크린(104)에 적용되는 디지타이저(110)를 예로 들어, 터치스크린(104)의 네 군데 모서리 주위에 각 배치되는 자기력 센서(106a, 106b, 106c, 106d)를 가정하여 설명한다. Theoretically, the direction and size of the magnetic field generated by the magnetic force pen can be obtained with only one magnetic force sensor, so that it is possible to check where the magnetic force pen is located on the touch screen. However, in the embodiment of the present invention, A plurality of magnetic force sensors 106a, 106b, 106c, and 106d are used. In addition, in the exemplary embodiment of the present invention, for example, the digitizer 110 applied to the rectangular touch screen 104 of a conventional mobile terminal, the magnetic force sensor 106a disposed around four corners of the touch screen 104, for example. Will be described on the assumption that.
본 발명의 실시예에 따르면, 직사각형 형태의 터치스크린(104)의 왼쪽 상단의 제1 자기력 센서(106a), 제2 자기력 센서(106b), 제3 자기력 센서(106c), 제4 자기력 센서(106d)가 포함된다. According to the exemplary embodiment of the present invention, the first magnetic force sensor 106a, the second magnetic force sensor 106b, the third magnetic force sensor 106c, and the fourth magnetic force sensor 106d on the upper left side of the rectangular touch screen 104. ) Is included.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 호버링 디지타이저(100)의 자기장 정보 획득 과정을 나타내는 상면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 호버링 디지타이저(100)의 자기장 정보 획득 과정을 나타내는 사시도로서, 자기력 펜(110)에서 발생되는 지기장을 각각의 자기력 센서가 감지하는데, 제1 자기력 센서(106a), 제2 자기력 센서(106b), 제3 자기력 센서(106c) 및 제4 자기력 센서(106d)가 감지하는 벡터값을 각각
Figure PCTKR2015009022-appb-I000001
,
Figure PCTKR2015009022-appb-I000002
,
Figure PCTKR2015009022-appb-I000003
Figure PCTKR2015009022-appb-I000004
라고 한다.
2 is a top view illustrating a magnetic field information acquisition process of the three-dimensional hovering digitizer 100 according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a magnetic field information acquisition process of the three-dimensional hovering digitizer 100 according to an embodiment of the present invention As a perspective view, each magnetic force sensor senses a magnetic field generated in the magnetic pen 110, the first magnetic force sensor 106a, the second magnetic force sensor 106b, the third magnetic force sensor 106c and the fourth Each vector value detected by the magnetic force sensor 106d
Figure PCTKR2015009022-appb-I000001
,
Figure PCTKR2015009022-appb-I000002
,
Figure PCTKR2015009022-appb-I000003
And
Figure PCTKR2015009022-appb-I000004
It is called.
각각의 벡터값은 X, Y, Z 축 방향 성분을 가지며, 이러한 3축 방향 성분의 크기를 벡터 연산하여 벡터의 크기값이 구해진다.Each vector value has components in the X, Y, and Z axes, and the magnitude value of the vector is obtained by vector computing the magnitudes of these three axes.
자성체가 들어 있는 자기력 펜(110)의 위치 및 기울기가 변화하면 일정한 위치에 고정된 센서(106)에서 측정되는 자기장이 변한다. When the position and inclination of the magnetic force pen 110 containing the magnetic material change, the magnetic field measured by the sensor 106 fixed at a certain position changes.
센서(106)에서 측정되는 값은 해당 지점의 자기장의 X, Y, Z 방향 벡터이며, 이 자기장은 자기력 펜의 x, y, z 좌표와 기울기의 함수가 된다.The value measured at the sensor 106 is the X, Y, Z direction vector of the magnetic field at that point, which becomes a function of the x, y, z coordinates and the slope of the magnetic pen.
네 개의 자기력 센서(106a, 106b, 106c, 106d)는 이론적으로 각각의 오차가 발생하게 되며, 네 개의 측정 값이 일치하지 않는 경우가 발생된다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 이러한 오류를 제거하기 위하여 자기력 센서(106)에서 측정된 값 중 일부가 자기력 펜(110)의 실제 위치 확인에 사용한다. The four magnetic force sensors 106a, 106b, 106c, and 106d theoretically generate respective errors, and four measurement values do not coincide. Accordingly, in the embodiment of the present invention, some of the values measured by the magnetic force sensor 106 are used to confirm the actual position of the magnetic force pen 110 to eliminate this error.
본 발명의 실시예에 따른 제어부(108)는 복수 개의 센서(106)가 감지한 3축 자기장 정보를 자기장 벡터의 크기 순으로 정렬하고, 정렬된 각 센서(106a, 106b, 106c, 106d)의 3축 자기장 정보 중 상위 기설정 개수(예: 2개)의 정보를 추출하여, 추출된 3축 자기장 정보를 연산한 결과에 따라 이미지의 형상 디스플레이를 제어한다. The control unit 108 according to an embodiment of the present invention sorts three-axis magnetic field information sensed by the plurality of sensors 106 in the order of the magnitude of the magnetic field vector, and the three of each of the aligned sensors 106a, 106b, 106c, and 106d. Information of the upper preset number (eg, two) of the axial magnetic field information is extracted, and the shape display of the image is controlled according to the result of calculating the extracted three-axis magnetic field information.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 제1 내지 제4 자기력 센서(106a, 106b, 106c, 106d)는 고정된 위치에서, 자기력 펜(110)의 이동에 따라 발생되는 3축 자기장 정보를 감지하고, 제어부(118)는 각 센서(106a, 106b, 106c, 106d)가 감지한 3축 자기장 정보를 취합하여 자기장 벡터의 크기 순으로 정렬한다. 또한, 제어부(108)는 정렬된 각 센서(106a, 106b, 106c, 106d)의 3축 자기장 정보 중 상위 기설정 개수(예: 2개)의 정보를 추출하여, 4개의 자기력 센서(106a, 106b, 106c, 106d) 중 자기력 펜(110)의 이동 정보를 높은 신뢰성으로 획득하는 것이 가능하다. That is, the first to fourth magnetic force sensors (106a, 106b, 106c, 106d) according to an embodiment of the present invention detects the three-axis magnetic field information generated by the movement of the magnetic force pen 110 in a fixed position, The controller 118 collects three-axis magnetic field information sensed by the sensors 106a, 106b, 106c, and 106d, and arranges them in the order of the magnitude of the magnetic field vector. In addition, the controller 108 extracts information of the upper predetermined number (for example, two) of the three-axis magnetic field information of each of the aligned sensors 106a, 106b, 106c, and 106d, and then applies four magnetic force sensors 106a and 106b. , 106c and 106d, it is possible to obtain the movement information of the magnetic force pen 110 with high reliability.
또한 상기 자기력 펜(110) 이동 정보의 정밀도 향상을 위해, 1 내지 제 4 자기력 센서(106a, 106b, 106c, 106d)에서 감지된 자기력 펜(110)의 3축 자기장 정보를 자기력 펜(110)과 1 내지 제 4 자기력 센서(106a, 106b, 106c, 106d) 사이의 거리에 대한 관계식으로 나타내어 각 자기력 센서에 지시하는 거리를 산술측량하여 자기력 펜(110)의 공간상 위치를 보다 낮은 오차범위 내로 획득하여, 이동 정보의 높은 신뢰성을 추가로 확보할 수 있다.In addition, in order to improve the accuracy of the magnetic pen 110 movement information, the three-axis magnetic field information of the magnetic force pen 110 sensed by the first to fourth magnetic force sensors 106a, 106b, 106c, 106d and the magnetic force pen 110 and Expressed in relation to the distance between the first to fourth magnetic force sensors 106a, 106b, 106c, 106d, arithmetic measurement of the distance instructed to each magnetic force sensor to obtain the spatial position of the magnetic force pen 110 in the lower error range Thus, it is possible to further secure high reliability of the mobile information.
제어부(108)는 추출한 3축 자기장 정보를 연산한 결과에 따라, 각 결과별로 기설정된 명령 신호를 전송함으로써, 3차원 호버링 디지타이저(100)의 터치스크린(104)에 표시되는 이미지를 이동시키거나, 회전시켜 형상 디스플레이를 제어하게 된다.  The controller 108 transmits a predetermined command signal for each result according to the result of calculating the extracted three-axis magnetic field information, thereby moving an image displayed on the touch screen 104 of the 3D hovering digitizer 100, It rotates to control the shape display.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 호버링 디지타이저(100)의 3D 이미지의 형상 디스플레이 제어를 나타내는 예시도이다. 4 is an exemplary view illustrating shape display control of a 3D image of the 3D hover digitizer 100 according to an exemplary embodiment of the present invention.
터치스크린 상에는 3차원 이미지가 현출되고 있으며, 터치스크린의 상부로부터 일정 거리(예: 10센치미터 내의 범위) 이격된 자기력 펜(110)은 이동하여 자기장을 발생 시킨다. A three-dimensional image is displayed on the touch screen, and the magnetic pen 110 spaced apart from the upper portion of the touch screen by a predetermined distance (for example, within a range of 10 cm) moves to generate a magnetic field.
본 발명의 실시예에 따른 제어부는 이러한 자기력 펜(110)의 이동에 따른 3축 자기장 정보를 센서로부터 입력 받아, 터치스크린에 표시되는 3D 이미지의 형상 디스플레이에 대하여 이동 또는 회전 명령 신호를 전송하여, 3D 이미지를 이동시키거나 회전시키게 된다. The control unit according to an embodiment of the present invention receives the three-axis magnetic field information according to the movement of the magnetic force pen 110 from the sensor, and transmits a movement or rotation command signal to the shape display of the 3D image displayed on the touch screen, It will move or rotate the 3D image.
즉, 본 발명의 실시예에 따르면 종래 기술에 따른 EMR 방식 또는 정전용량 방식은 10mm 내외의 에어 갭(Air gap)을 가지는 한계점을 극복하여, 3차원 자기장 정보를 이용하여 3차원 호버링을 구현하므로, 터치스크린 상에 현출되는 객체를 사용자의 의도에 부합하여 이동 또는 회전시킴으로써, 사용자 편의성을 증대하는 효과가 있다. That is, according to the embodiment of the present invention, since the EMR method or the capacitance method according to the prior art overcomes the limitation of having an air gap of about 10 mm, and implements three-dimensional hovering using three-dimensional magnetic field information, By moving or rotating the object displayed on the touch screen according to the user's intention, there is an effect of increasing user convenience.
이제까지 본 발명의 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다. So far I looked at the center of the embodiments of the present invention. Those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential features of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope will be construed as being included in the present invention.

Claims (5)

  1. 터치스크린 상부로부터 이격되어 이동하며 주변으로 자기장을 발생시키는 자기력 펜; A magnetic pen that moves away from the top of the touch screen and generates a magnetic field in the periphery;
    상기 터치스크린의 외면에 배치되어 상기 자기력 펜의 이동에 따른 3축 자기장 정보를 감지하는 센서; 및A sensor disposed on an outer surface of the touch screen to detect three-axis magnetic field information according to the movement of the magnetic pen; And
    상기 센서가 감지한 3축 자기장 정보를 입력 받아 상기 터치스크린에 표시되는 3D 이미지의 형상 디스플레이를 제어하는 제어부Control unit for controlling the shape display of the 3D image displayed on the touch screen by receiving the three-axis magnetic field information sensed by the sensor
    를 포함하는 3차원 호버링 디지타이저.Three-dimensional hover digitizer comprising a.
  2. 제1항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 자기력 펜은 하우징 내에 배치되는 자성체를 포함하되, 상기 자성체는 네오디뮴 합금, 철 합금, 사마륨 합금, 코발트 합금, 백금 합금, 망간 합금, 비스무스 합금, 바륨 합금 및 니켈 합금 중 적어도 어느 하나인 것The magnetic force pen includes a magnetic material disposed in the housing, wherein the magnetic material is at least one of neodymium alloy, iron alloy, samarium alloy, cobalt alloy, platinum alloy, manganese alloy, bismuth alloy, barium alloy, and nickel alloy.
    인 3차원 호버링 디지타이저.Three-dimensional hover digitizer.
  3. 제1항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 센서는 상기 터치스크린의 외면에 복수 개 배치되어, 상기 자기력 펜의 이동에 따라 발생되는 자기장의 방향 및 크기인 상기 3축 자기장 정보를 감지하는 것The plurality of sensors are disposed on the outer surface of the touch screen, to detect the three-axis magnetic field information that is the direction and size of the magnetic field generated by the movement of the magnetic force pen
    인 3차원 호버링 디지타이저.Three-dimensional hover digitizer.
  4. 제3항에 있어서, The method of claim 3,
    상기 제어부는 입력 받은 상기 3축 자기장 정보에 따라, 상기 터치스크린에 표시되는 이미지에 대하여 이동 및 회전 중 적어도 어느 하나의 방식으로 이미지 형상 디스플레이를 제어하는 것 The control unit controls the image shape display by at least one of moving and rotating the image displayed on the touch screen according to the input three-axis magnetic field information.
    인 3차원 호버링 디지타이저.Three-dimensional hover digitizer.
  5. 제3항에 있어서, The method of claim 3,
    상기 제어부는 상기 복수 개의 센서가 감지한 3축 자기장 정보를 자기장 벡터의 크기 순으로 정렬하고, 상기 정렬된 각 센서의 3축 자기장 정보 중 상위 기설정 개수의 정보를 추출하여, 추출된 3축 자기장 정보를 연산한 결과에 따라 상기 이미지의 형상 디스플레이를 제어하는 것The controller arranges the three-axis magnetic field information detected by the plurality of sensors in the order of the magnitude of the magnetic field vector, extracts information of the upper preset number from among the three-axis magnetic field information of the aligned sensors, and extracts the extracted three-axis magnetic field. Controlling the display of the shape of the image according to the result of calculating the information
    인 3차원 호버링 디지타이저.Three-dimensional hover digitizer.
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