KR100438846B1

KR100438846B1 - 펜형 마우스 장치

Info

Publication number: KR100438846B1
Application number: KR1020030069648A
Authority: KR
Inventors: 함종훈
Original assignee: 함종훈
Priority date: 2003-10-07
Filing date: 2003-10-07
Publication date: 2004-07-06
Also published as: WO2005033923A1; CN1864126A

Abstract

본 발명은 컴퓨터 또는 전자기기 등의 입력 장치에 관한 것으로, 더욱 상세히는, 산란된 빛이 이미지 센서에 유입되어 센서의 성능이 저하되는 것을 방지하고, 사용자가 다양한 각도에서 펜 마우스를 사용할수 있게 하여 사용의 편의를 도모할 수 있는 펜형 마우스 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 펜형 마우스 장치는 펜형 마우스 본체와; 빛을 조사하는 보조 광원과; 상기 보조 광원으로부터 조사된 빛을 감지하여 전기적 신호로 변환시키는 이미지 센서; 상기 보조 광원에서 바닥면으로 조사된 입사광이 바닥면으로부터 반사된 반사광 중 불필요한 반사광을 필터링하는 광조리개; 상기 보조광원으로부터 발생되는 산란된 빛이 상기 이미지 센서로 유입되는 것이 방지되도록 하기 위하여, 상기 이미지 센서에서 연장되어 상기 펜형 마우스 장치 본체의 끝단까지 형성되는 광가이드;가 포함되고, 상기 광조리개와 상기 광가이드에 의해 불필요한 산란광이 상기 이미지 센서로 유입되는 것이 방지되어, 상기 입사광과 상기 반사광이 이루는 사잇각이 21°내지 51°범위가 되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 펜형 마우스는 이미지 센서에서 연장되어 펜형 마우스 장치 본체의 끝단까지 형성되는 광가이드가 포함되어, 보조광원에서 발생되는 산란된 빛이 이미지 센서로 유입되는 것이 방지될 수 있는 효과가 있다.

Description

펜형 마우스 장치{PEN-TYPE MOUSE APPARATUS}

종래의 컴퓨터용 마우스는 컴퓨터 시스템에서 디스플레이 장치에 표시되는 커서를 이용하여 위치를 지시하는 컴퓨터 주변기기로서 좌표 추출이 가능한 볼과 기능 설정 버튼으로 구성되어 있었다.

그러나, 종래의 볼 타입 마우스는 매끄러운 바닥면에서는 볼의 회전이 원활하지 못하므로 사용장소에 제한을 받게 되고 볼의 원활한 회전을 위한 패드가 요구된다.

또한, 마우스 패드 상에서 작동하더라도 볼의 회전에 따라 작동되는 좌표축이 정확하게 회전되지 않아 화면상의 커서(cursor)의 움직임이 부드럽지 못하였으며, 특히, 상기 마우스의 형태가 일반적인 필기 도구의 형태와 달리 자연스러운 필기나 그리기 작동이 어려운 문제점도 있었다.

이에 정교한 그래픽 작업이나 서명 작업에서 마우스를 이용한 정밀한 커서 제어를 실시하기 위해 펜형 마우스가 개발되었다.

도 1은 종래의 펜형 마우스(10)의 내부 구조를 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 펜형 마우스(10)는 마우스 본체(10a), 발광부(11), 반사판(12), 결상 모듈(13), 이미지 센서(14), 제어부(15), 송신부(16) 및 설정 버튼(17) 및 휠 스위치(18) 및 펜팁(19)을 포함한다.

여기서, 마우스 본체(10a)는 그 단면이 원형 또는 타원형으로 손에 쥘 수 있는 펜 형상을 가진다.

또한, 압력 센서(19)는 마우스 본체(10a) 선단이 책상면과 같은 임의의 바닥면(10b)에 접촉할 때 압력을 감지하며, 발광부(11)는 마우스 본체(10a) 선단의 압력센서(미도시)가 접촉 압력을 감지하는 경우, 즉 펜팁(19)이 바닥면(10b)에 접촉하였다는 신호에 따라 약한 발광상태에서 정상밝기의 발광상태로 되거나, 이미지 센서(14)에서 이미지에 어떠한 변화가 감지되었을 때, 또는 설정버튼(17) 또는 휠 스위치(18)가 선택되었을 때 발광된다.

또한, 상기 반사판(12)은 발광부(11)에서 조사된 빛이 바닥면(10b)에 일정한 각도로 조사되도록 광을 가이드하고, 렌즈부(13)는 상기 반사판(12)을 통해 조사된빛이 바닥면(10b)으로부터 반사되어 발생하는 반사광을 결상시켜 이미지 센서(14)로 출력한다.

또한, 상기 이미지 센서(14)는 상기 렌즈부(13)에서 집속되어 결상된 빛을 수광하여 전기적 신호로 변환시켜 제어부(15)로 제공하며, 제어부(15)는 이미지 센서(14)에서 변환된 전기적 신호에 따라 증폭, 여과 작용 및 광전 변환을 수행하며 모니터상에 디스플레이되는 커서의 좌표값을 계산한다.

또한, 송신부(16)는 상기 제어부(15)에서 계산된 커서의 좌표값 및 상기 설정버튼(17)의 설정 신호를 마우스 포트를 통해 컴퓨터 본체 내부의 마이컴으로 제공하며, 상기 설정 버튼(17)과 휠 스위치(18)는 제어부(15)를 통해 모니터상에서 소정의 작업을 수행한다.

도 2는 종래의 펜형 마우스에서의 바닥면으로부터의 광 결상을 보여주는 도면이다.

도 2에서 도시된 바와 같이, 종래의 펜형 마우스에서는 발광부(11)에서 조사된 빛이 반사판(12)을 통해 바닥면(10b)에 일정한 각도로 조사되도록 광 가이드되고, 상기 반사판(12)을 통해 조사된 빛이 바닥면(10b)으로부터 반사되어 렌즈부(13)에서 반사광을 결상시켜 이미지 센서(14)로 출력한다.

이 때, 종래의 펜형 마우스에서는 반사판(12)으로부터 나온 빛이 바닥면(10b)을 비추는 각도(즉, 바닥면에 조사된 각이 바닥면과 이루는 각)가 저각으로(대개 10°~25°) 유지되도록 하였다.

이는, 발광부(11)로부터 조사되어 반사판(12)을 통해 바닥면(10b)에 조사되는 빛의 입사각(θ1)이 저각(대개 10°~25°)일 경우에는 바닥면의 요철 부분의 좌측 경사면에는 빛이 비춰지지만, 요철 부분의 우측 경사면에는 빛이 전혀 비춰지지 않게 된다.

따라서, 영상은 요철 부분의 좌, 우측 경사면이 서로 다른 밝기, 즉 무늬를 가진 영상으로 관찰되고, 이를 통해 영상이 효과적으로 형성되게 하였다.

그러나, 이럴 경우 종래의 펜형 마우스 사용자는 항상 저각을 유지해야 하므로 사용상의 불편이 있었다.

즉, 펜 마우스를 사용하여 글씨를 쓰거나 그림을 그릴때 사람에 따라 펜을 잡는 각도가 다양한데, 종래의 경우에는 10°~25° 범위의 저각이므로 펜형 마우스를 다양한 각도로 사용하지 못하며 상기 범위보다 좀더 높은 각도에서 사용시 불편을 초래하였다.

또한, 저각에서의 사용이므로 펜마우스를 만지는 손가락보다 손목이 낮은 자세로 장시간 작업하게 되어 팔뚝이 비틀리고, 손목이 꺽이는 등 불편한 자세를 초래하여 펜 마우스가 가지는 인간에게 가장 친숙하고 자연스러우며 편안한 상태에서 작업이 가능하다는 장점을 충분히 살리지 못하는 한계가 있었다.또한, 종래의 펜 마우스에서는 보조광원으로부터 발생되는 산란된 빛이 이미지 센서에 유입되어, 이미지 센서의 기능을 저하시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 이미지 센서에 산란된 빛이 유입되지 않도록 하는 소정의 구조를 형성하여, 이미지 센서의 기능이 저하되는 것이 방지될 수 있는 펜형 마우스를 제공하는 것을 목적으로 한다.또한, 본 발명은 입사광과 반사광이 이루는 사잇각을 소정의 범위로 설정하여, 사용자가 다양한 각도에서 펜 마우스를 사용할 수 있도록 함으로써, 사용의 편의를 도모할 수 있는 펜형 마우스를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 종래의 펜형 마우스의 내부 구조를 나타낸 도면이다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 펜형 마우스의 내부구조를 나타낸 도면이다.

도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 제1 실시예에 따른 펜형 마우스에서 상기 도 3에 도시된 사잇각(θ)의 변화에 따른 패턴 인식을 나타낸 도면이다.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 펜형 마우스의 사용 상태를 나타낸 도면이다.

도 6a 및 도 6b는 각각 본 발명의 제1 실시예에 따른 펜형 마우스가 거치대에 의해 수직 상태로 고정된 상태 및 비스듬히 고정된 상태를 나타낸 도면이다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 펜형 마우스를 나타낸 도면이다.

도 8a 내지 도 8c는 본 발명에 따른 펜형 마우스의 제1 또는 제2 실시예의 변형된 형태를 나타낸 도면이다.

도 9a 내지 도 9c는 본 발명에 따른 펜형 마우스에서의 보조광원의 입사광과 그 바닥면으로부터의 반사광이 이루는 사잇각의 대표적인 형태를 나타낸 도면이다.

<도면의 주요 부호에 대한 설명>

20: 펜형 마우스 20a: 마우스 본체

21: 보조 광원 21a: 윈도우

22: 이미지 센서 23: 광 가이드 모듈

24a: 제1 스위치 24b: 제2 스위치

24c: 제3 스위치 25: 송신부

26: 무게추 27: 밧데리

28: 팁 어셈블리 29: 제어부

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 펜형 마우스 장치는 펜형 마우스 본체와; 빛을 조사하는 보조 광원과; 상기 보조 광원으로부터 조사된 빛을 감지하여 전기적 신호로 변환시키는 이미지 센서; 상기 보조 광원에서 바닥면으로 조사된 입사광이 바닥면으로부터 반사된 반사광 중 불필요한 반사광을 필터링하는 광조리개; 상기 보조광원으로부터 발생되는 산란된 빛이 상기 이미지 센서로 유입되는 것이 방지되도록 하기 위하여, 상기 이미지 센서에서 연장되어 상기 펜형 마우스 장치 본체의 끝단까지 형성되는 광가이드;가 포함되고, 상기 광조리개와 상기 광가이드에 의해 불필요한 산란광이 상기 이미지 센서로 유입되는 것이 방지되어, 상기 입사광과 상기 반사광이 이루는 사잇각이 21°내지 51°범위가 되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 의하여, 본 발명에 따른 펜형 마우스는 이미지 센서에서 연장되어 펜형 마우스 장치 본체의 끝단까지 형성되는 광가이드가 포함되어, 보조광원에서 발생되는 산란된 빛이 이미지 센서로 유입되는 것이 방지될 수 있는 효과가 있다.이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예가 상세히 설명된다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 펜형 마우스(20)의 내부구조를 나타낸 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 펜형 마우스(20)는 마우스 본체(20a), 보조 광원(21), 윈도우(21b), 이미지 센서(22), 광 가이드 모듈(23), 제1 스위치(24a), 제2 스위치(24b), 제3 스위치(24c), 송신부(25), 무게추(26), 밧데리(27), 팁 어셈블리(28), 제어부(29)를 포함한다.

여기서, 마우스 본체(20a)는 그 단면이 원형 또는 타원형으로 손에 쥐기 편한 형태로서 제조된 펜 형상을 가진다.

또한, 상기 팁 어셈블리(28)는 상기 마우스 본체(20a)의 선단에 형성되어 책상면과 같은 임의의 바닥면(20b)에 접촉하여 이미지가 맺히기 위한 기준점으로서의 역할을 수행하는 펜팁(28a)과, 상기 펜팁(28a)을 지지하고 커버하는 팁홀더(28b)를 포함한다.

상기 펜팁(28a)은 교체가 가능한데, 잉크가 들어 있는 펜촉과 잉크가 들어있지 않은 펜촉을 마련한다. 이 때 상기 펜촉은 눌림상태를 전달하고 이를 접촉감지부에서 감지하여, 실제로 문자나 그림을 종이에 쓰거나 그리면서 모니터상에 출력할 수 있게 한다.

또한, 펜팁(28a)의 잉크를 전부 소모한 경우에는 펜팁(28a)만을 교체하여 사용할 수 있다.

또한, 상기 팁 홀더(28b)의 상부에 형성된 제1 스위치(24a)는 펜팁(28a)의 누름 등의 압력을 감지하는 온-오프 스위치로 구현되는데, 사용자가 상기 마우스 본체(20a)를 손에 펜을 잡듯이 쥐고 펜팁(28a)을 책상면과 같은 바닥면(20b)에 접촉시켜 가볍게 눌러주면, 모니터 화면상의 아이콘 또는 프로그램을 선택, 실행 또는 드래그 등의 클릭 기능을 구현할 수 있다.

또한, 제1 스위치(24a)의 압력 감지는 전술한 바와 같이 단순히 압력을 감지하는 스위치의 온/오프 기능으로 구현될 수 있을 뿐만아니라, 상기 제1 스위치(24a)가 압력 센서로서, 상기 펜팁(28a)을 누르는 압력의 강도에 따라 그 레벨, 예를 들면 8단계, 16단계, ....256 단계, 512 단계 등의 다양한 레벨로 감지하여 펜형 마우스의 쓰기 또는 그리기 기능에서 선의 굵기를 다양하게 표현할 수 있다.

또한, 상기 제2 스위치(24b), 제3 스위치(24c)는 제어부(29)를 통해 모니터 상에서 소정의 작업을 수행하기 위한 버튼들이다.

여기서, 사용자는 펜형 마우스를 이동시킴으로써 커서를 원하는 위치에 이동시킨 후, 펜형 마우스의 제3 스위치(24c)를 눌러 모니터 화면상의 아이콘 또는 프로그램 등을 선택 또는 실행할 수 있다. 즉, 제3 스위치(24c)의 누름에 의해서도 통상의 마우스의 클릭 장치와 동일한 방식으로 동작을 수행할 수 있다.

또한, 상기 제3 스위치(24c)는 마우스 본체(20a)의 좌우 양측에 형성되어, 왼손잡이의 경우도 편리하게 사용할 수 있게 한다.

또한, 마우스 본체의 상단에는 제2 스위치(24b)를 형성하여 화면을 상하로 조정할 수 있다.

또한, 제1 스위치(24a), 제2 스위치(24b), 제3 스위치(24c)의 각 버튼의 기능은 필요에 따라 변경될 수 있다.

발광부로서 보조 광원(21)은 마우스 본체 선단의 펜팁(28a)이 압력을 감지하는 경우, 즉 펜팁(28a)이 바닥면(20b)에 접촉하였다는 신호에 의해 내부의 빛을 발광한다. 그리고, 상기 보조 광원(21)은 원하는 이미지의 검출력을 높이기 위하여 상기 마우스 본체(20a)의 외주에서 또는 내부에 설치될 수 있다.

또한, 통상적으로 임의의 바닥면(20b)에서 상기 팁 어셈블리(28)를 사용해도 문제가 없으나 타블렛 PC등과 같은 경우에는 상형성이 어렵기 때문에, 타블렛 PC판에서 전자기장의 변화를 검출해서 위치를 감지할 수 있는 전자 코일(80)이 형성될 수 있다.

여기서, 상기 전자 코일(80)은 팁 어셈블리(28)의 펜 팁(80)상에 구현되어있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것이고, 마우스 본체(20a) 내부의 적절한 위치에 형성될 수 있다.

또한, 타블렛 PC판 상에서 전자 코일(80)을 통한 위치 감지시(타블렛 PC 상에서 펜 마우스 구현시)에는 광 센싱을 일시적으로 대기(holding)하므로, 보조 광원(21)을 통한 빛의 조사 및 이미지 센서(22)의 프로세싱이 일시적으로 중단되는대기 상태(stand by)를 구현한다. 이와 같은 대기 상태는 소비전류를 줄이기 위한 전력 절감(Power consumption) 기능이다.

한편, 타블렛 PC 상에서의 펜 마우스 구현이 아닌 경우에는 상기 펜팁(28a)에 의해 압력이 감지되거나 이미지 센서(22)에서 영상에 어떠한 변화가 감지되는 순간 보조 광원(21)을 정상적인 밝기로 동작하도록 할 수 있다.

또한, 상기 보조 광원(21)은 통상적으로 LED(Liquid Emitting Device)가 사용되는데, 본 발명에 따른 펜형 마우스에서의 보조 광원(21)은 고휘도 LED로서, 상기 보조 광원(21)에서 조사되는 빛은 그 휘도(luminance intensity)가 1500~3000mcd에 해당된다.

또한, 이미지 센서(22)의 센시티비티(sensitivity)가 좋은 경우에는 그 휘도가 500~3000mcd 정도의 적은 광량으로도 가능하다.

또한, 현재 생산되고 있는 적외선 LED의 파장이 830nm, 850nm, 880nm 인데, 본 발명에 따른 펜형 마우스에서의 보조 광원 파장은 380~780nm에 해당된다.

이를 통해 바닥면(20b)에 조사되는 빛이 가시광으로서 칼라 색상이 구현될 수 있게 함으로써, 사람들에 따라 선호하는 색깔을 배려하고 궁극적으로는 심리적정서적 안정을 도모할 수 있다.

상기 보조 광원(21)으로부터의 입사광이 바닥면(20b)에 닿기 전에 상기 보조 광원(21)으로부터 소정의 각(작게는 20도, 크게는 140도 이상)을 가지고 퍼지면서 방출되는 빛을 평행광 형태로 집속하기 위한 볼록렌즈(21a)를 형성할 수 있다.

또한, 상기 마우스 본체(20a)가 바닥면(20b)과 맞닿는 하부는 통상적으로 개방시키고 있으나, 바닥면(20b)으로부터의 먼지와 같은 이물질의 유입을 방지할 수 있게 윈도우(21b)를 형성할 수 있다.

여기서, 상기 윈도우(21b)는 빛을 통과할 수 있도록 유리와 같은 광투과용 투명 재질이어야 하며, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 윈도우(21b)와 볼록렌즈(21a)는 모두 광투과용 투명 재질이므로 일체로 형성될 수 있다.

또한, 광가이드 모듈(23)은 광조리개(23a), 결상 렌즈(23b), 광가이드(23c)를 포함하며, 상기 보조 광원(21)에서 조사된 빛이 바닥면(20b)으로부터 반사되어 발생하는 반사광을 결상시켜 이미지 센서로 출력하게 한다.

여기서, 상기 광가이드 모듈(23)에는 상기 반사광이 이미지 센서에 정확히 결상되도록 하는 결상 렌즈(23b)가 포함된다. 그리고, 상기 결상 렌즈(23b)와 상기 이미지 센서(22) 사이에 형성되어, 상기 결상 렌즈(23b)를 통해 상기 이미지 센서(22)의 특성에 상응하게 결상된 빛의 광량이 조절되도록 하는 광 조리개(23a)가 포함된다. 그리고, 상기 보조광원(21)으로부터 발생되는 산란된 빛이 상기 센서(22) 내부로 유입되는 것이 방지될 수 있도록, 상기 이미지 센서(22)에서 연장되어 상기 펜형 마우스 장치 본체(20a)의 끝단까지 상기 반사광의 광경로상에 형성되는 광가이드(23c)가 포함된다.즉, 상기 반사광 중에는 상기 이미지 센서(22)가 패턴 인식을 할 때 불필요한 반사광도 포함되는데, 이러한 불필요한 반사광 중에서 상기 이미지 센서(22)에 유입되는 양이 증가될수록 상기 이미지 센서(22)가 정확하게 패턴 인식하는 것이 곤란하게 된다. 따라서, 상기 불필요한 반사광을 차단할 필요가 발생된다.본 발명에 따른 펜형 마우스 장치에서는 상기 광 조리개(23a)가 상기 이미지 센서(22)의 감도에 상응하게 상기 결상 렌즈(23b)를 통과한 불필요한 반사광을 차단함으로써, 패턴 인식에 필요한 반사광만이 상기 이미지 센서(22)에 유입되도록 한다. 그리고, 상기 광가이드(23c)가 상기 보조 광원(21)에서 발생되는 산란광이 상기 이미지 센서(22)로 유입되는 것을 차단함으로써, 패턴 인식에 필요한 반사광만이 상기 이미지 센서(22)에 유입될 수 있도록 한다.다시 말하면, 상기 광 조리개(23a) 및/또는 상기 광가이드(23c)에 의해 상기 이미지 센서(22)로 패턴 인식에 필요한 반사광만이 유입될 수 있게 되므로, 상기 이미지 센서(22)가 더욱 용이하게 패턴 인식을 할 수 있게 된다. 따라서, 본 발명에 따른 펜형 마우스는 패턴 인식을 위하여 입사각이 저각으로 유지되어야 할 필요가 없게 되며, 후술되는 사잇각의 범위 내에서 형상화되어 패턴 인식이 가능하게 된다.

한편, 상기 광가이드 모듈(23)에는 필요에 따라 광경로 변환기인 반사경 또는 직각 프리즘(미도시)이 포함될 수 있는데, 상기 반사경 또는 직각 프리즘은 결상 렌즈(23b)를 통과하는 빛의 경로 상에 설치되어, 조사되는 빛의 경로를 변경하여 이미지 센서에 정확히 결상되도록 한다.

또한, 상기 이미지 센서(22)는 상기 광가이드 모듈(23)에서 집속되어 결상된 빛을 수광하여 이를 전기적 신호로 변환시켜 제어부로 제공한다.

여기서, 이미지 센서(22)는 수렴되는 반사광의 경로를 수직으로 변경하는 반경의 광경로 변환기에 의해 펜형 마우스 장치 본체(20a) 내부 측면에 설치할 수 있다.

따라서, 이미지 센서(22)의 가로방향의 길이가 펜형 마우스 장치의 직경보다 크더라도 마우스 장치의 본체 내부 어느 곳에서나 설치할 수 있으므로 펜형 마우스 장치의 굵기를 축소하여 구성할 수 있다.

상기 제어부(29)는 상기 이미지 센서(22)에서 변환된 전기적 신호에 따라 증폭, 여과작용 및 광전변환을 수행하여 모니터 상에 표시되는 커서의 좌표값을 계산한다.

즉, 상기 제어부(29)는 이미지를 읽어 시간적인 변화에 따라 비교하고, 변화된 양을 검출하여 이를 X축 및 Y축의 좌표값으로 변환시킨다.

상기 송신부(25)는 상기 제어부(29)에서 계산된 좌표값 및 상기 각종 기능의 설정 신호를 마우스 포트를 통해 컴퓨터 본체 내부의 마이컴으로 제공한다.

물론 송신부는 유무선 송신이 모두 가능하므로, 유선일 때는 커넥터로서 통신을 할 수 있으며, 특히 무선일 경우에는 전원 공급원으로서 밧데리(27)가 필요하다.

또한, 상기 밧데리(27)의 후부에는 프리젠테이션등을 통한 자료 설명시 레이저를 쏘아 가리키면서 발표할 수 있게 하는 레이저 포인터 기능을 구현할 수 있는 레이저 다이오드(29a)가 설치될 수 있다.

또한, 상기 무게추(26)는 필요에 따라 중량을 주어 펜 마우스 본체가(20a)가 쓰러지지 않도록 자세를 잡아줄 수 있게 한다.

또한, 빛을 조사하는 보조 광원의 바닥면으로의 입사광과 상기 입사광을 수광하는 이미지 센서에서 상기 입사광의 상기 바닥면으로부터의 반사광이 이루는 그 사잇각은 θ로서, 임의의 각이다.

도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 제1 실시예에 따른 펜형 마우스(20)에서 상기 도 3에 도시된 사잇각(θ)의 변화에 따른 패턴 인식을 나타낸 도면이다.

일반적으로, 빛을 조사하는 보조 광원의 바닥면으로의 입사광과 상기 입사광을 수광하는 이미지 센서에서 상기 입사광의 상기 바닥면으로부터의 반사광이 이루는 그 사잇각(θ)이 크면 클수록 패턴 인식이 용이하므로 고성능의 펜형 마우스를 구현할 수 있다.

반면에, 패턴 인식 각도가 클수록 펜형 마우스의 굵기가 커지므로 디자인 상의 미감 훼손 또는 사용상의 불편을 초래하는 문제점이 있다.

따라서, 고성능의 펜형 마우스를 구현하면서 디자인적 미감 및 사용상의 편의를 도모하기 위해 적절한 패턴 인식 각도를, 예를 들면, 최소 15°이상을 기준으로 실험치를 통해 살펴본다.

또한, 설명의 편의를 위해 그 조사 범위의 각도는 5°정도 범위이며, 이 범위내의 특정 값에서의 패턴인식의 정도이나 그 범위내에서 다소 정도의 차이가 있으나 이는 미미한 정도 그 비슷한 패턴 인식의 정도를 보여주고 있다.

도 4a는 그 사잇각(θ)을 15°~ 20°범위로 설정한 경우를 나타낸 것이고, 이 경우 명암의 구별이 선명하지 않으므로 패턴 인식이 용이하지 않음을 보여준다.

도 4b는 그 사잇각(θ)을 21°~ 25°범위로 설정한 경우를 나타낸 것이고, 이 경우 명암의 구별에 있어 명확해짐을 알 수 있다.

따라서, 명암의 구별이 가능하므로 패턴 인식이 이전 각도 보다 개선되었음을 알 수 있다.

도 4c는 그 사잇각(θ)을 26°~ 29°범위로 설정한 경우를 나타낸 것이고, 이 경우 명암의 구별이 도 4b에서 보다 용이하므로 패턴 인식의 정도가 훨씬 좋아졌음을 알 수 있다.

도 4d는 그 사잇각(θ)을 30°에서 설정한 경우를 나타낸 것이고, 도 4e는 그 사잇각(θ)을 40°의 범위에서 설정한 경우를 나타낸 것이고, 도 4f는 그 사잇각(θ)을 51°의 범위에서 설정한 경우를 나타낸 것이다.

도 4d에서 도 4f 까지 도시된 그 사잇각(θ)이 30°, 40°, 51°는 그 사잇각의 범위인 30°~ 51° 범위의 각도값은 설명의 편의를 위해 특정한 것이나 그 패턴 인식의 정도에 있어서는 큰 차이가 없다.

또한, 도 4d 내지 도 4f를 살펴보면, 선형적이지는 않지만 근사적인 선형으로 그 사잇각(θ)이 커질수록 그 명암 구별이 더 선명하여 패턴 인식의 정도가 훨씬 좋아짐을 알 수 있다.

여기서, 고성능의 펜형 마우스를 구현하기 위해서는 그 사잇각(θ)이 크면 클수록 좋으나 패턴 인식 각도가 클수록 펜형 마우스의 굵기가 커지므로, 바람직한 범위를 찾을 필요가 있다.

즉, 그 사잇각(θ)이 20°이하의 범위는 패턴 인식이 좋지 못하며, 한편 그 사잇각이 50°이상의 범위에서는 패턴 인식의 범위에서는 문제가 없으나 굵기의 문제를 고려할 필요가 있다.

따라서, 그 사잇각(θ)을 21°이상에서 실험한 51° 범위로 설정하는 것이 바람직하다고 본다.

도 5a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 펜형 마우스의 팁펜이 지면과 이루는 각도가 120도 정도로 사용자가 펜형 마우스를 사용할 때를 나타낸 것이고, 도 5b는 본 발명에 따른 펜형 마우스의 팁펜이 지면과 이루는 각도가 90도 정도로 수직상태에서 사용자가 펜형 마우스를 사용할 때를 나타낸 것이고, 도 5c는 본 발명에 따른 펜형 마우스의 팁펜이 지면과 이루는 각도가 60도 정도로 기울여서 사용자가 펜형 마우스를 사용할 때를 나타낸 것이다.

이와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 펜형 마우스는 사용자의 펜형 마우스 사용 형태가 사용자의 기호에 따라 다양하더라도, 빛을 조사하는 보조 광원의바닥면으로의 입사광과 상기 입사광을 수광하는 이미지 센서에서 상기 입사광의 상기 바닥면으로부터의 반사광이 이루는 그 사잇각(θ)은 항상 일정하다.

즉, 상기 사잇각(θ)을 21°~ 51°범위로 설정함으로써, 사용자가 바닥면에 저각 범위에서 사용하던 종래와 달리 다양한 각도에서 펜 마우스를 사용할수 있게 하여 자연스럽고 편안한 상태로 펜형 마우스를 사용할 수 있게 된다.

도 6a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 펜형 마우스(20)가 거치대(70)에 의해 수직 상태로 고정된 상태를 나타낸 도면이고, 도6b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 펜형 마우스(20)가 거치대(70)에 의해 비스듬히 고정된 상태를 나타낸 도면이다.

여기서, 도 3의 본 발명에 따른 펜형 마우스와 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하며, 이에 대한 설명은 생략하고 거치대(70)에 대해 중점적으로 설명하고자 한다.

도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 바닥면(20b)과 일정한 각도를 유지시키며 상기 마우스 본체(20a)가 회전되지 않도록 상기 마우스 본체(20)를 지지 고정시키는 거치대(70)가 형성된다.

또한, 상기 거치대(70)에는 펜형 마우스(20)가 상기 거치대에서 충전될 수 있게 상기 펜형 마우스의 충전 단자(74a)와 접속하는 거치대 충전단자(74b)와, 거치대의 무게 중심을 잡아주는 무게추(71)와, 펜형 마우스(20)와의 무선 통신이 가능하도록 하는 제어부(72)가 포함된다.

또한, 상기 거치대의 하부에는 발(73)을 형성하여 바닥면에서 거치대가 잘 움직일 수 있게 한다.

또한, 상기 거치대의 하부면에는 펜형 마우스가 거치대에 끼워진 상태에서 사용할 수 있도록 펜형 마우스의 보조광원으로부터의 입사광 및 바닥면으로부터으 반사광의 유동 통로인 발수광 홀라인(미도시)이 형성되어 있다.

또한, 거치대의 하부에는 펜팁을 보관할 수 있는 보관구(미도시)가 형성되어 있다.

또한, 상기 거치대의 측면에는 지지되는 펜형 마우스 본체가 회전되는 것을 방지하도록 내주면에 돌기홈(미도시)이 형성되어 있다.

이와 같이, 본 발명은 상기 발수광 홀라인을 통해 상기 펜형 마우스(20)가 거치대(70)에 거치된 상태에서 펜형 마우스 동작이 가능하도록 한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 펜형 마우스(30)는 도3에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 펜형 마우스(20)와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 가지게 하였으며, 특히, 이하에서는 차이점에 대해서만 설명한다.

즉, 제2 실시예에 따른 펜형 마우스(30)는, 이미지 센서(32)가 펜형 마우스 장치 본체(30a) 내부 측면에 설치된다.

이와 같이, 이미지 센서(32)의 가로방향의 길이가 펜형 마우스 장치의 직경보다 클 경우에는 상기 이미지 센서(32)를 도 3과 달리 바닥면에 수직상태로 펜형 마우스 본체(30a) 내부 측면에 형성하여 펜형 마우스 본체(30a)의 굵기를 축소하여 구성할 수 있게 한다.

또한, 광가이드 모듈(33)은 광조리개(33a), 결상 렌즈(33b), 광가이드(33c), 광경로 변환기인 반사경(33d)을 포함하며, 상기 보조 광원(21)에서 조사된 빛이 바닥면(20b)으로부터 반사되어 발생하는 반사광을 결상시켜 이미지 센서로 출력하게 한다.

특히, 상기 광가이드 모듈(33)에는 광경로 변환기인 반사경(33d)이 결상 렌즈(33b)를 통과하는 빛의 경로 상에 설치되는데, 상기 반사경(33d)은 도 3의 펜형 마우스와 달리 펜형 마우스 본체(30a) 내부 측면에 설치된 이미지 센서(32)에 영상이 정확히 결상될 수 있도록 상기 결상 렌즈(33b)에 의해 변환된 평행광의 경로를 변경시킨다.

여기서도 빛을 조사하는 보조 광원의 바닥면으로의 입사광과 상기 입사광을 수광하는 이미지 센서에서 상기 입사광의 상기 바닥면으로부터의 반사광이 이루는 그 사잇각(θ)은 21°~ 51°범위로 일정하게 설정된다.

도 8a 내지 도 8c에 도시된 펜형 마우스는 상기 도 7에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 펜형 마우스(30)에서 반사경의 수나 볼록렌즈 겸용 윈도우의 형태1의 변경, 플렉시블 PCB를 사용하여 구성된 예를 보여주므로, 동일한 구성요소에 대해서는 동일 참조 부호를 부여하며 도 7에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 펜형 마우스(30)와의 차이점에 대해서만 설명한다

도 8a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 펜형 마우스의 내부 구조를 나타낸 도면이다.

도 8a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 펜형 마우스(40)는 광가이드 모듈(43)가 광조리개(43a), 결상 렌즈(43b), 광가이드(43c), 제1 반사경(43d), 제2 반사경(43e)을 포함하는 점에 차이가 있다.

즉, 사용자의 편의를 위해 펜팁(28c)이 장착되는 펜형 마우스의 본체(40a)의 하단부가 유선형에 가깝게 기울어지도록 형성할 경우, 이미지 센서(32)에서 영상의 결상이 용이하도록 바닥면으로부터 반사광이 결상 렌즈(43b)에 집광되기 전에 광경로 변환기인 제1 반사경(43d)을 광경로 상에 설치한다.

또한, 상기 결상 렌즈(43b)에서 반사광이 집광된 후에도 광경로 변환기인 제2 반사경(43e)을 결상 렌즈(43b)를 통과하는 빛의 경로 상에 설치한다.

이와 같이, 보조 광원(21)으로부터의 조사된 빛이 바닥면에서 반사되어 결상 렌즈(43b)에서 집광되기 전에 제1 반사경(43d)에 의해 반사광의 경로 변경이 이루어지고 결상 렌즈(43b)에서 집광된다.

또한, 결상 렌즈(43b)에서의 집광후 제2 반사경(43e)은 펜형 마우스 본체(40a) 내부 측면에 설치된 이미지 센서(32)에 영상이 정확히 결상될 수 있도록 상기 결상 렌즈(43b)에 의해 변환된 광의 경로를 변경시킨다.

여기서, 반사경의 수는 2개이나, 필요에 따라 여러개의 반사경이 사용될 수 있다.

도 8b는 본 발명의 제4 실시예에 따른 펜형 마우스의 내부 구조를 나타낸 도면이다.

도 8b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 펜형 마우스(50)는 상기 보조 광원(21)으로부터의 입사광이 바닥면(20b)에 닿기 전에 상기 입사광을 평행광 형태로 집속하기 위한 볼록렌즈(51a)와, 마우스 본체(50a)가 바닥면(200b)과 맞닿는 하부에 형성되어 바닥면(20b)으로부터의 먼지와 같은 이물질의 유입을 방지할 수 있게 형성된 윈도우(51b)를 포함한다.

또한, 상기 보조 광원(21)의 바닥면으로의 광 조사가 처음부터 수직으로 조사되어 상기 보조 광원(21)으로부터 바닥면(30b)으로의 입사각 형성이 어려운 경우에도, 상기 볼록렌즈(51a)에 의한 평행광 형태의 광집속후 바닥면으로의 광 입사전의 광경로상에 반사판(51c)을 형성하고 이를 통해 입사광의 광경로를 변경시켜 바닥면(30b)으로의 광조사가 이루어지게 한다.

특히, 상기 볼록렌즈(51a), 윈도우(51b), 반사판(51c)은 모두 빛을 통과할 수 있도록 유리와 같은 광투과용 투명 재질이므로, 도 6b에 도시된 바와 같이 모두 일체로 형성되어 윈도우 어셈블리(51)를 형성할 수 있다.

또한, 바닥면(30b)으로부터의 반사광을 집광시키는 결상 렌즈(33b)도 광투과용 투명 재질이므로 상기 윈도우 어셈블리(51)에 일체로 형성시킬 수 있다.

이와 같이, 볼록렌즈(51a), 윈도우(51b), 반사판(51c), 결상 렌즈(33b)를 일체로 형성시켜 펜형 마우스 본체(30a)의 크기를 줄일 수 있게 하거나 비용 절감의 효과를 가져올 수 있다.

도 8c는 본 발명의 제5 실시예에 따른 펜형 마우스(60)의 내부 구조를 나타낸 도면이다.

도 8c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제5 실시예에 따른 펜형 마우스(60)에서는 이미지 센서(62)에서 변환된 전기적 신호에 따라 증폭, 여과작용 및 광전변환을 수행하여 모니터 상에 표시되는 커서의 좌표값을 계산하는 제어부(69)가 마우스 본체(60a)의 가로 방향 즉, 바닥면(20b)에 수평 방향으로 형성됨에 특징이 있다.

통상적으로 상기 제어부(69)는 PCB 어셈블리로 구성되는데, 본 발명의 제5 실시예에 따른 펜형 마우스(60)에서는 상기 제어부(69)를 플렉시블 PCB(flexible Printed Circuit Board)로 구성하여 마우스 내의 광로의 길이를 축소시킬 수 있어 마우스 본체 내의 공간 활용을 용이하게 한다.

여기서, 본 발명의 제3, 제4, 제5 실시예에 따른 펜형 마우스에서도 빛을 조사하는 보조 광원의 바닥면으로의 입사광과 상기 입사광을 수광하는 이미지 센서에서 상기 입사광의 상기 바닥면으로부터의 반사광이 이루는 그 사잇각(θ)은 21°~ 51°범위로 일정하게 설정된다.

도 9a는 그 사잇각(θ)이 21°인 상태에서 펜형 마우스의 사용 태양을 나타낸 것이고, 도 9b는 그 사잇각(θ)이 40°인 상태에서 펜형 마우스의 사용 태양을 나타낸 것이고, 도 9c는 그 사잇각(θ)이 51°인 상태에서 펜형 마우스의 사용 태양을 나타낸 것이다.

이에 도시된 바와 같이, 펜형 마우스에서도 빛을 조사하는 보조 광원의 바닥면으로의 입사광과 상기 입사광을 수광하는 이미지 센서에서 상기 입사광의 상기 바닥면으로부터의 반사광이 이루는 그 사잇각(θ)은 21°~ 51°범위로 일정하게 유지시켜 사용자가 다양한 각도에서 펜형 마우스를 사용할 수 있게 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 펜형 마우스는 이미지 센서에서 연장되어 펜형 마우스 장치 본체의 끝단까지 형성되는 광가이드가 포함되어, 보조광원에서 발생되는 산란된 빛이 이미지 센서로 유입되는 것이 방지될 수 있는 효과가 있다.또한, 광조리개에 의하여, 불필요한 반사광이 이미지 센서로 유입되는 것이 방지될 수 있는 효과가 있다.또한, 빛을 조사하는 보조 광원의 바닥면으로의 입사광과, 상기 입사광을 수광하는 이미지 센서에서 상기 입사광의 상기 바닥면으로부터의 반사광이 이루는 그 사잇각을 21°~51°범위로 설정함으로써, 사용자가 다양한 각도에서 펜 마우스를 사용할수 있게 한다.

또한, 상기 제어부를 플렉시블 PCB로 구성하여 마우스 내의 광로의 길이를 축소시킬 수 있어 마우스 본체 내의 공간 활용을 용이하게 한다.

또한, 윈도우를 형성하여 바닥면으로부터의 먼지 등 이물질의 유입을 방지할 수 있다.

또한, 볼록렌즈, 반사판, 반사경을 형성하여 보조 광원으로부터의 바닥면으로의 광입사 및 바닥면으로부터의 반사광의 수광능력을 향상시킬 수 있어 펜 마우스 장치의 효율성을 제고할 수 있다.

Claims

펜형 마우스 본체와;

빛을 조사하는 보조 광원과;

상기 보조 광원으로부터 조사된 빛을 감지하여 전기적 신호로 변환시키는 이미지 센서;

상기 보조 광원에서 바닥면으로 조사된 입사광이 바닥면으로부터 반사된 반사광 중 불필요한 반사광을 필터링하는 광조리개;

상기 보조광원으로부터 발생되는 산란된 빛이 상기 이미지 센서로 유입되는 것이 방지되도록 하기 위하여, 상기 이미지 센서에서 연장되어 상기 펜형 마우스 장치 본체의 끝단까지 형성되는 광가이드;가 포함되고,

상기 광조리개와 상기 광가이드에 의해 불필요한 산란광이 상기 이미지 센서로 유입되는 것이 방지되어, 상기 입사광과 상기 반사광이 이루는 사잇각이 21°내지 51°범위가 되는 것을 특징으로 하는 펜형 마우스 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 보조 광원으로부터의 입사광은 칼라 색상을 구현할 수 있는 가시광인 것을 특징으로 하는 펜형 마우스 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 펜형 마우스 장치가 지지 고정되며, 상기 펜형 마우스 장치 본체가 끼워진 상태에서 사용될 수 있도록 하기 위해, 하부면에 발수광 홀라인이 형성된 거치대가 포함되는 것을 특징으로 하는 펜형 마우스 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 펜형 마우스가 충전될 수 있도록 하기 위한 충전단자가 포함되는 거치대가 포함되는 것을 특징으로 하는 펜형 마우스 장치.
펜형 마우스 본체;

상기 마우스 본체의 선단에 형성되어 임의의 바닥면에 접촉하여 영상이 맺히기 위한 기준점인 펜팁;

빛을 조사하는 보조 광원;

상기 보조 광원으로부터 조사된 빛을 감지하여 전기적 신호로 변환시키는 이미지 센서;

상기 보조 광원에서 조사된 빛이 바닥면에서 반사된 후 상기 이미지 센서에 정확히 결상되도록 하는 결상 렌즈와,

상기 결상 렌즈와 상기 이미지 센서 사이에 형성되어, 상기 보조 광원에서 바닥면으로 조사된 입사광이 바닥면으로부터 반사된 반사광 중 불필요한 반사광을 필터링하는 광조리개와,

상기 보조광원으로부터 발생되는 산란된 빛이 상기 이미지 센서로 유입되는 것이 방지되도록 하기 위하여, 상기 이미지 센서에서 연장되어 상기 펜형 마우스 장치 본체의 끝단까지 형성되는 광가이드가 포함되는 광가이드 모듈;

상기 보조 광원에서 빛이 조사되도록 제어하고, 상기 이미지 센서에서 변환된 전기적 신호를 이용하여 컴퓨터 모니터 상에 디스플레이되는 커서의 좌표값을 계산하는 제어부;

상기 제어부에서 계산된 좌표값을 컴퓨터 본체로 전송하는 송신부;가 포함되는 것을 특징으로 하는 펜형 마우스 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 펜형 마우스 본체는 전자기장의 변화를 검출하여 위치가 감지될 수 있도록 하기 위한 전자 코일이 포함되는 것을 특징으로 하는 펜형 마우스 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 펜형 마우스 본체는 상기 펜팁의 누름을 감지하여 모니터 화면상의 아이콘 또는 프로그램을 선택, 실행 또는 드래그 등의 클릭 기능을 구현할 수 있게 상기 펜팁의 상부에 형성된 제1 스위치와,

상기 모니터의 화면을 상하로 조정할 수 있도록 상기 마우스 본체의 상단에형성된 제2 스위치와,

상기 모니터 화면상의 아이콘 또는 프로그램 등을 선택 또는 실행할 수 있게 상기 마우스 본체의 좌우 양측에 형성되는 제3 스위치가 포함되는 것을 특징으로 하는 펜형 마우스 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 펜형 마우스 본체는 상기 펜팁을 누르는 압력의 강도에 따라 다양한 레벨로 감지하여, 쓰기 또는 그리기 기능에서 선의 굵기가 다양하게 표현될 수 있도록 하기 위한 제1 스위치가 포함되는 것을 특징으로 하는 펜형 마우스 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 광가이드 모듈은 상기 결상 렌즈에서 집광된 반사광이 상기 이미지 센서에 정확히 결상되도록, 상기 반사광의 경로를 변환시키는 반사경이 포함되는 것을 특징으로 하는 펜형 마우스 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 광가이드 모듈은 상기 결상 렌즈에서 집광된 반사광의 경로를 변환하기 위한 반사경과,

상기 이미지 센서에서 영상의 결상이 용이하도록, 상기 바닥면으로부터 반사광이 결상 렌즈에 집광되기 전에 상기 반사광의 경로를 변환시키는 반사경이 포함되는 것을 특징으로 하는 펜형 마우스 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 보조 광원으로부터의 입사광이 바닥면에 닿기 전에 상기 입사광을 평행광 형태로 집속하기 위한 볼록렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 펜형 마우스 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 보조 광원으로부터 바닥면으로의 입사광의 광경로를 변경시키도록 상기 광경로상에 형성된 반사판을 포함하는 것을 특징으로 하는 펜형 마우스 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 바닥면으로부터의 이물질의 유입을 방지하기 위하여 상기 마우스 본체가 바닥면과 맞닿는 하부에 형성된 윈도우를 포함하는 것을 특징으로 하는 펜형 마우스 장치.
제 11 항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 볼록 렌즈, 반사판, 윈도우, 결상 렌즈는 광투과용 투명 재질이므로 상호간에 일체로 형성될 수 있는 것을 특징으로 하는 펜형 마우스 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 제어부의 재질을 플렉시블 PCB로 하여 광로의 길이를 축소시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 펜형 마우스 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 보조 광원으로부터의 입사광은 칼라 색상을 구현할 수 있는 가시광인 것을 특징으로 하는 펜형 마우스 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 펜형 마우스를 지지 고정시키며, 상기 펜형 마우스 본체가 끼워진 상태에서 사용될 수 있도록 하부면에 발수광 홀라인이 형성된 거치대가 포함되는 것을 특징으로 하는 펜형 마우스 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 펜형 마우스가 충전될 수 있게 하는 충전단자가 형성된 거치대가 포함되는 것을 특징으로 하는 펜형 마우스 장치.
제 5 항에 있어서,

하부에 상기 펜팁이 보관될 수 있는 보관구가 형성되는 거치대가 포함되는 것을 특징으로 하는 펜형 마우스 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 마우스 본체 내부에는 레이저 포인터 기능을 구현할 수 있는 레이저 다이오드가 설치되는 것을 특징으로 하는 펜형 마우스 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 보조 광원의 바닥면으로의 입사광과, 상기 입사광이 바닥면에 조사된 후 발생되는 상기 바닥면으로부터의 반사광이 이루는 사잇각이 21°내지 51°범위가 되는 것을 특징으로 하는 펜형 마우스 장치.