KR100734246B1 - 반사거울을 이용한 광학식 포인팅 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반사거울을 이용한 광학식 포인팅 장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 광마우스 원리를 이용하여 포인터를 움직이기 위한 마우스 패드 또는 평평한 면을 필요로 하지 않는 휴대형 전자기기에 적합한 소형의 포인팅 장치에 관한 것이다.

본 발명의 반사거울을 이용한 광학식 포인팅 장치는 전자기기에 사용되어 피사체의 움직임의 방향에 대한 영상을 취득하여 디스플레이 장치의 커서 역할을 수행하는 포인팅 장치에 있어서, 피사체에 빛을 조사하는 광원; 상기 광원으로부터 조사된 빛을 받아 피사체의 움직임에 대한 영상을 반사하는 대물면; 상기 대물면으로부터의 피사체의 움직임에 대한 영상을 반사하는 반사거울 및 상기 반사거울로부터 반사된 영상을 받아 전기적 신호로 변환하는 영상센서로 이루어짐에 기술적 특징이 있다.

따라서, 본 발명의 반사거울을 이용한 광학식 포인팅 장치는 종래 기술에 비해 포인팅 장치의 두께를 절반 이상 줄이면서 동일한 기능을 수행하는 장점이 있고, 휴대형 전자기기의 소형화가 가능한 효과가 있다.

포인팅 장치, 반사거울, 이미지센서

Description

반사거울을 이용한 광학식 포인팅 장치{Optical pointing device with reflector}

도 1은 종래기술에 의한 휴대형 통신단말기를 나타내는 구성도이다.

도 2는 종래 사용되는 포인팅 장치의 기본 구조도이다.

도 3은 본 발명에 따른 반사거울을 이용한 광학식 포인팅 장치를 나타내는 개략도이다.

도 4는 본 발명에 따른 반사거울 및 집광렌즈를 이용한 광학식 포인팅 장치를 나타내는 실시예이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100. LED 110. 대물면

120. 영상센서 130. 반사거울

140. 제어부 150. 연산부

본 발명은 반사거울을 이용한 광학식 포인팅 장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 광마우스 원리를 이용하여 포인터를 움직이기 위한 마우스 패드 또는 평평한 면을 필요로 하지 않는 휴대형 전자기기에 적합한 소형의 포인팅 장치에 관한 것이다.

도 1은 종래기술에 의한 휴대형 통신단말기를 나타내는 구성도이다. 이것은 일반적인 폴더형 휴대형 통신단말기로서, 전화번호 또는 이름 등을 입력하기 위한 다수의 키버튼으로 이루어지는 숫자/문자 버튼부(10), 메뉴선택 또는 인터넷 연결 등 다양한 기능을 설정하기 위한 다수의 키버튼으로 이루어지는 기능설정 버튼부(20), 시스템의 설정상태 및 현재 동작 상태 등을 표시하여 보여주는 표시부(30)를 구비하고 있다.

일반적으로, 휴대폰 또는 PDA와 같은 휴대형 정보단말기기 등의 전자기기에서 화면에 디스플레이되는 사용자 인터페이스를 보다 편리하게 구동하기 위한 수단으로 취득되는 영상의 변화를 인식하여 구동되는 광마우스의 원리를 도입한 2차원 포인팅 장치가 사용되고 있다. 퍼스널 컴퓨터, 노트북에서 흔히 사용되고 있는 광마우스의 원리를 이용한 포인팅 장치를 점차 소형화되는 휴대형 전자기기에 사용한다면 그 크기를 더욱 줄일 수 있어야 한다.

도 2는 종래 사용되는 포인팅 장치의 기본 구조도이다. 도 2를 살펴보면, 발광소자(Light-Emitting Diode, 이하 LED)(40)에서 발생한 빛은 물체의 면을 비추고 물체에서 반사된 빛은 결상용의 렌즈(50)에 의하여 영상센서(60)에 결상되며 상기 영상센서(60)는 결상된 영상을 전기신호로 변환하여 데이터 처리부로 넘겨준다. 상기 데이터 처리부는 물체의 움직임에 의하여 시간적으로 변화되는 영상을 분석하여 물체의 움직임에 관한 방향 및 움직임의 양을 2차원 데이터로 변환하는 역할을 한다.

최근에 많이 사용하는 광마우스는 씨모스(Complementary Metal Oxide Semiconductor, 이하 CMOS) 이미지센서(Image Sensor)로 구성된 2차원 광센서 어레이를 가지고 있으며 이에 광학장치를 부가하여 마우스가 움직이는 표면의 영상을 취득한다. 마우스가 움직이지 않는 경우에는 취득된 영상이 변화하지 않지만 마우스가 움직이는 경우에는 취득된 영상이 변화하게 된다. 상기 취득된 영상의 변화를 이용하여 마우스의 이동량을 계산하기 위하여서는 이때 영상으로부터 움직임의 정도를 파악할 수 있는 움직임 추정 방식을 사용한다. 마우스가 움직이는 표면의 조명을 위하여 LED를 광원으로 주로 사용하고 있으며 결상을 위한 광학계로는 볼록렌즈 또는 이와 유사한 성질을 지니는 비구면 렌즈를 사용한다.

또한, 핸드폰 또는 PDA와 같은 휴대형 정보단말기기 등의 전자기기에서 마우스의 기능을 갖는 포인팅 장치가 사용되지만, 그 기능이 미비하거나 따로 부가 장비를 소지하여야 하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 광마우스 원리로 포인팅 장치를 이용한 핸드폰 또는 PDA와 같은 휴대 형 정보단말기기 등의 전자기기에서 렌즈를 사용하는 대신에 반사거울을 사용하여 광로의 두께의 소형화 및 박형화를 이루는 반사거울을 이용한 포인팅 장치를 제공함에 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적은 전자기기에 사용되어 피사체의 움직임의 방향에 대한 영상을 취득하여 디스플레이 장치의 커서 역할을 수행하는 포인팅 장치에 있어서, 피사체에 빛을 조사하는 광원; 상기 광원으로부터 조사된 빛을 받아 피사체의 움직임에 대한 영상을 반사하는 대물면; 상기 대물면으로부터의 피사체의 움직임에 대한 영상을 반사하는 반사거울 및 상기 반사거울로부터 반사된 영상을 받아 전기적 신호로 변환하는 영상센서로 이루어진 반사거울을 이용한 광학식 포인팅 장치에 의해 달성된다.

본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 반사거울을 이용한 광학식 포인팅 장치를 나타내는 개략도이다. 도 3에서 반사거울을 사용하는 경우의 조명용 LED(100)와 대물면(110), 영상센서(120) 및 반사거울(130)의 배치에 관한 바람직한 실시예를 볼 수 있다.

광원인 LED(100)에서 나온 빛은 피사체가 닿는 대물면(110)을 조사하게 된 다. 상기 대물면(110)에서 피사체의 움직임에 따라 반사되는 빛은 반사거울(130)에 반사되어 피사체의 움직임에 대한 영상을 담은 빛은 영상센서(120)에 결상된다.

상기 영상센서(120)는 상기 피사체의 움직임에 대한 영상을 담은 빛을 감지하여 전기적 신호로 변환시켜 제어부(140)로 제공한다. 상기 제어부(140)는 영상센서(120)에서 변환된 전기적 신호에 따라 증폭, 여과작용 및 광전변환을 수행하고 연산부(150)로 제공한다. 상기 제어부(140)는 영상센서에서 취득한 영상의 유효성을 판단하는 역할도 함께 수행한다. 그리고, 취득된 밝고 어두운 영상이 짧은 시간 내에 자주 반복되어 유효한 영상-무효한 영상-유효한 영상 순으로 인지될 때에는 그 동작을 일반 마우스의 클릭으로 판단하여 연산부(150)로 전달한다. 상기 연산부(150)는 제어부(140)에서 감지된 광신호 및 변환값에 의거하여 모니터 상에 디스플레이되는 커서(Cursor)의 좌표값을 계산하도록 한다.

상기 영상센서(120)는 CMOS 이미지센서 또는 CCD(Charge-coupled Device) 이미지센서로 구성되어 대물면의 피사체로부터의 영상을 획득한다. 상기 CMOS 이미지센서(120)는 휴대형 전자기기에 접합되는 접합면이 대물면(110)과 동일평면에 위치하거나 동일평면에 위치하지 않아도 소정의 거리를 갖고 구비되어 영상을 획득할 수 있다.

상기와 같이 구성된 포인팅 장치는 일반 마우스에서 흔히 볼 수 있는 클릭버튼에 해당하는 별도의 수단과 연계되어 구동될 수도 있다. 포인팅 장치를 구비하는 전자기기의 일면에 클릭스위치를 구비하여 상기 포인팅 장치의 연산부가 계산한 커서의 좌표를 클릭하게 한다. 상기 클릭스위치는 소형 전자기기의 뒷면 또는 대물면 과 인접한 위치에 구비된다.

물체의 크기와 영상의 크기가 1:1로 형성할 경우 본 발명에 따른 반사거울을 사용하면 렌즈를 사용하는 경우에 비해 기기의 두께를 절반 이상 줄이면서 동일한 기능을 수행한다.

핸드폰과 PDA와 같은 휴대형 정보단말기기 등의 전자기기의 작은 공간에 상기 포인팅 장치를 실장하기 위하여 거울의 초점거리가 매우 짧아야 한다. 물체와 이 물체의 상이 반사거울(130)의 중심축과 어긋나 있기 때문에 일반적으로 사용하는 구면경이나 포물면경을 사용하면 상의 왜곡되지만, 반사거울(130)은 피사체의 크기와 위치 또는 CMOS 이미지센서(120)의 크기와 위치에 따라 비구면 설계를 할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 반사거울 및 집광렌즈를 이용한 광학식 포인팅 장치를 나타내는 실시예이다. 도 4에서 반사거울, 물체의 대물면, 집광렌즈를 포함한 일체의 광학물을 한 개의 투명 광학물질로 성형을 하고 반사를 위하여 반사거울 부위에는 반사용 코팅을 한다. 집광렌즈는 볼록렌즈 또는 비구면 렌즈로서 이의 초점 부분에 매우 작은 크기의 LED를 배치한다. LED에서 입사한 빛은 볼록렌즈 또는 비구면 렌즈를 통과하여 평행광으로 바뀌게 되고, 평행광은 물체를 균일한 광량으로 조사하게 된다. 물체의 표면에서 반사된 광은 오목반사거울에 의하여 집속되어 CMOS 이미지센서에 결상이 되는 구조이다.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명의 반사거울을 이용한 광학식 포인팅 장치는 종래 기술에 비해 포인팅 장치의 두께를 절반 이상 줄이면서 동일한 기능을 수행하는 장점이 있고, 휴대형 전자기기의 소형화가 가능한 효과가 있다.

Claims (12)

1. 휴대용 전자기기에 사용되어 피사체의 움직임의 방향에 대한 영상을 취득하여 모니터의 디스플레이상에서 커서의 역할을 수행하는 포인팅 장치에 있어서,

   피사체에 빛을 조사하는 광원;

   상기 광원에서 조사되는 빛을 평행광선으로 변환하여 피사체에 조사하기 위한 비구면렌즈로 이루어진 집광렌즈;

   상기 집광렌즈로부터 변환된 평행광선을 받아 영상을 반사하는 피사체를 위치시키는 대물면;

   상기 피사체의 움직임에 대한 영상을 반사하는 반사거울;

   상기 반사거울로부터 반사된 영상을 받아 전기적 신호로 변환하는 영상센서;

   상기 영상센서에서 변환된 전기적 신호에 따라 증폭, 여과 및 광전변환을 수행하는 제어부; 및

   상기 제어부에서의 신호를 모니터 상에 디스플레이되는 커서의 좌표값으로 계산하는 연산부

   를 포함하며, 상기 집광렌즈, 대물면 및 반사거울이 일체의 구조물로 이루어진 반사거울을 이용한 광학식 포인팅 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 1항에 있어서,

   상기 영상센서는 CMOS 이미지센서 또는 CCD 이미지센서로 이루어짐을 특징으로 하는 반사거울을 이용한 광학식 포인팅 장치.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 반사거울은 반사용 코팅한 것을 특징으로 하는 반사거울을 이용한 광학식 포인팅 장치.
9. 제 1항에 있어서,

   상기 제어부는 영상센서에서 취득한 영상의 유효성을 판단하는 것을 특징으로 하는 반사거울을 이용한 광학식 포인팅 장치.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 제어부는 유효한 영상, 무효한 영상 및 유효한 영상이 순차적으로 인지될 때 그 동작을 일반 마우스의 클릭으로 판단하는 것을 특징으로 하는 반사거울을 이용한 광학식 포인팅 장치.
11. 제 1항에 있어서,

    상기 포인팅 장치는 전자기기의 뒷면 또는 대물면과 인접한 위치에 클릭스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반사거울을 이용한 광학식 포인팅 장치.
12. 제 11항에 있어서,

    상기 클릭스위치는 상기 포인팅 장치의 연산부가 계산한 커서의 좌표를 클릭하게 하는 것을 특징으로 하는 반사거울을 이용한 광학식 포인팅 장치.

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