KR100660125B1 - Pointing device using camera - Google Patents

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KR100660125B1
KR100660125B1 KR1020060012784A KR20060012784A KR100660125B1 KR 100660125 B1 KR100660125 B1 KR 100660125B1 KR 1020060012784 A KR1020060012784 A KR 1020060012784A KR 20060012784 A KR20060012784 A KR 20060012784A KR 100660125 B1 KR100660125 B1 KR 100660125B1
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KR
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pointing device
camera
optical system
object
image
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Application number
KR1020060012784A
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Inventor
민동욱
이정열
임장호
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주식회사 엠씨넥스
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B1/00Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/38Transceivers, i.e. devices in which transmitter and receiver form a structural unit and in which at least one part is used for functions of transmitting and receiving
    • H04B1/40Circuits

Abstract

A pointing device using a camera is provided to accurately recognize a motion of a pointing object for controlling an operation of an electronic device by having an optical system with an optic angle. An image pickup unit(110) captures an image and includes an optical system having an angle of view with more than 100 degree and an image sensor for converting an image focused by the optical system into an electrical signal. An infrared light emitting unit(120) is disposed at the side facing an object of the image pickup unit(110) and provides infrared illumination to the object. An image processing unit(130) extracts a pointing object from the image captured by the image pickup unit(110), and outputs corresponding position information.

Description

카메라를 이용한 포인팅 장치{Pointing Device using Camera} A pointing device using a camera using {Pointing Device Camera}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라를 이용한 포인팅 장치가 채용된 이동통신 단말기를 설명하기 위한 도면. 1 is a view for explaining a camera pointing device is employed with a mobile communication terminal according to one embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 카메라를 이용한 포인팅 장치의 개략적인 구성을 도시한 블록도. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of a pointing device with a camera according to an embodiment of the present invention.

도 3은 도 2에 있어서, 촬상부의 구성을 도시한 사시도. 3 is a perspective view showing a configuration in an image pickup unit in Fig.

도 4는 도 3의 촬상부에 있어서, 광학계의 구성을 도시한 도면. 4 is in the image pickup unit of Figure 3, shows the configuration of the optical system.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명> <Description of the Related Art>

110..촬상부 111..렌즈 110 ... imaging unit 111 ... lens

112..적외선 패스 필터 113..조리개 112 .. IR pass filter 113 .. Aperture

114..이미지 센서 120..적외선 발광부 114 ... image sensor 120 ... Infrared light emitting portion

130..영상 처리부 130 ... image processing unit

본 발명은 포인팅 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 카메라를 이용한 포인팅 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a pointing device, and more particularly, to a pointing device using a camera.

생활의 편리함을 추구하는 욕구와 기술의 발달 속에서 전자 기기를 제어하기 위한 다양한 사용자 인터페이스 장치들이 제안되고 있다. Various user interface device for controlling an electronic device in the development of technology and the desire to seek the convenience of life have been proposed. 최근 이동통신 단말기나 MP3등의 휴대 기기에도 단순히 키 패드에 마련된 키의 누름 방식, 슬라이드 키 방식뿐 아니라 회전 키나 터치 스크린 방식을 적용하여 그 디자인과 편리함을 동시에 추구하는 등 사용자 인터페이스를 위한 그 수단이 다양화 되고 있다. Recent mobile terminal or even simply key press methods provided in the keypad portable equipment such as MP3, the slide key way as well as by applying a rotating key or touch screen that the means for a user interface such as to pursue the same time the design and convenience It has been diversified.

한국공개특허공보 제2004-0048942호에는 용량성 센서를 이용하여 회전 사용자 액션을 통하여 가속화된 스크롤링을 제공하는 기술이 공지되어 있다. Korea Patent Laid-Open Publication No. 2004-0048942 discloses a technology for providing the accelerated scrolling by using the capacitive sensor through a rotational user action is known. 회전 입력 장치를 통하여 사용자의 회전 액션을 감지하고, 그 속도에 따라서 전자기기의 스크롤을 제어하는 기술이다. Through the rotation of the rotary input device detecting a user action, and a technology for controlling a scroll of the electronic apparatus according to the speed.

본 발명은 상기한 바와 같은 배경에서 도출된 것으로, 더 편리하고 유용하게 사용자 인터페이스로 사용될 수 있는 카메라를 이용한 포인팅 장치를 제공하는데 일 목적이 있다. The present invention has one object to provide a pointing device with a camera to be derived from the background as described above, it more convenient and can be used as a user interface.

본 발명의 다른 목적은 광각을 갖는 광학계를 구비함으로써 전자 기기의 동작을 제어하기 위한 포인팅 의사를 가진 오브젝트의 움직임을 더 명확하게 인식할 수 있는 카메라를 이용한 포인팅 장치를 제공하는 것이다. Another object of the invention is that by providing an optical system having a wide angle provides a pointing device using a camera to more clearly recognize the object with a pointing physician to control the operation of the electronic device moves.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 카메라를 이용한 포인팅 장치를 개시한다. It discloses a pointing device with a camera according to the present invention for achieving the above object. 본 발명에 따르면, 영상을 촬상하는 것으로, 100°이상의 화각을 갖는 광학계, 및 상기 광학계에 의해 맺힌 상을 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서를 구비한 촬상부; In accordance with the present invention, by capturing an image, the optical system having at least 100 ° angle of view, and an imaging unit having an image sensor for converting into electric signals the Rimed phase by said optical system; 상기 촬상부의 오프젝트를 향한 측면에 배치되어 상기 오브젝트에 적외선 조명을 제공하는 적외선 발광부; Is arranged on the side facing the image pick-off portion projects an infrared light emitting unit which provides infrared light to the object; 및 상기 촬상부에서 촬상된 영상으로부터 포인팅 의사를 가진 오브젝트를 추출하고, 그 위치 정보를 출력하는 영상 처리부;를 구비한다. And a; and an image processor to extract the object with a pointing doctor from the image captured by the imaging unit, and outputs the location information.

여기서, 상기 광학계는 100°내지 130°범위의 화각을 갖는 것이 바람직하다. Here, the optical system preferably has an angle of view in the range of 100 ° to 130 °.

여기서, 상기 광학계는, 오브젝트를 향한 제1 면이 -0.8㎜ 내지 -0.4㎜ 범위의 곡률 반경을 갖도록 비구면으로 형성되며, 상기 이미지 센서를 향한 제2 면이 -0.3㎜ 내지 -0.2㎜ 범위의 곡률 반경을 갖도록 비구면으로 형성된 렌즈를 구비하는 것이 바람직하다. Here, the optical system, and the first surface toward the object so as to have a radius of curvature of -0.8㎜ to -0.4㎜ range formed into an aspheric surface, the curvature of the second surface toward the image sensor to -0.3㎜ -0.2㎜ range be provided with a lens so as to have a radius is formed into an aspheric surface is preferable.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라를 이용한 포인팅 장치가 채용된 이동통신 단말기를 설명하기 위한 도면이다. 1 is a view illustrating a mobile terminal with a pointing device with a camera according to an embodiment of the invention employed.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 포인팅 장치(100)는 이동통신 단말기의 입력부, 즉 키 패드 상에 배치되어, 사용자의 액션을 감지하고, 그에 따라서 단말기의 화면 메뉴를 제어함으로써, 사용자 인터페이스를 편리하고 유용하게 구현할 수 있게 한다. 1, the pointing device 100 in accordance with one embodiment of the present invention is disposed on the input section, i.e. a keypad of the mobile communication terminal, the detection of the user's actions, on-screen menu of Thereby terminal by controlling, it allows to implement a user interface to a convenient and useful. 이러한 포인팅 장치(100)는 도시된 단말기 이외에 MP3, CDP, PDP, 디지털 텔레비젼이나 VTR, DVD 플레이어, 각종 감시 모니터, 프로젝터 등의 제품 등에 적용될 수 있으며, 도시된 바에 한정되지 않고 자명한 변형예들을 포괄하여 각종 전자 기기에 적용될 수 있다. The pointing device 100 may be applied in addition to the illustrated devices or the like products, such as MP3, CDP, PDP, digital TV or VTR, DVD player, various surveillance monitors, projectors, encompass the variant apparent not limited to the illustrated bar and it can be applied to various electronic devices.

사용자 인터페이스를 구현하는 본 발명의 일 실시예에 따른 포인팅 장치(100)는 도 2에 도시된 블록도와 같이 구성될 수 있다. Pointing device 100 according to one embodiment of the present invention to implement the user interface may be configured as to help the blocks shown in FIG.

도 2를 참조하면, 포인팅 장치(100)는 영상을 촬영하는 촬상부(110)와, 촬상부(110)의 오브젝트를 향한 측면에 배치되어 오브젝트에 적외선 조명을 제공하는 적외선 발광부(120)와, 촬상부(110)에서 촬영된 영상으로부터 포인팅 의사를 가진 오브젝트를 추출하여 그 위치 정보를 출력하는 영상 처리부(130)를 포함하여 구성된다. 2, the pointing device 100 includes a sensing section 110 and the image pickup unit an infrared light emitting unit 120 that provides infrared light to the object is arranged on the side facing the object (110) for recording an image , from the image taken by the imaging unit 110 extracts the object with a pointing physician is configured to include an image processor 130 which outputs the position information.

촬상부(110)는 후술할 광학계를 통하여 집광된 빛을 공급받아 촬상하는 카메라 모듈로서, 도 3에 도시된 바와 같이 공지된 이미지 센서(114)를 구비한다. Image pick-up unit 110 may include a a camera module for imaging when supplied with the focused light through the optical system to be described later, as illustrated in FIG known image sensor 114. 여기서, 이미지 센서(114)는 광을 받아들여 전기 신호로 전환하는 소자를 포함하며 전자 정공이 신호를 형성하여 출력부까지 전송되는 방식에 따라 CCD형 이미지 센서와 CMOS형 이미지 센서로 대별될 수 있다. Here, the image sensor 114 comprises an element that accepts an optical switch to an electric signal and can be e-holes are formed in the signal classified as a CCD type image sensor and CMOS image sensor according to the manner in which transmitting to the output unit . CCD형 이미지 센서와 CMOS형 이미지 센서는 광을 받아들여 전기 신호로 전환하는 수광부를 공통적으로 가지고 있으며, CCD형 이미지 센서는 이 전기 신호를 CCD(전하결합소자, Charge Coupled Device)를 통해 전달하며 마지막 단에서 전압으로 변환을 한다. CCD image sensor and CMOS image sensor has a light-receiving unit that accepts an optical switch into an electrical signal in common, CCD image sensor sends the electrical signal through a CCD (charge-coupled device, Charge Coupled Device), and the end thereby converting the voltage from the stage. CMOS형 이미지 센서는 각 화소에서 전압으로 신호를 변환하여 외부로 보낸다. CMOS image sensor sends a signal by converting into a voltage in each pixel to the outside.

적외선 발광부(120)는 오브젝트에 적외선 조명을 제공하도록 촬상부(110)의 오브젝트를 향한 측에 배치된다. An infrared light emitting portion 120 is disposed on the side facing the object of the imaging unit 110 to provide the infrared light to the object. 본 실시예에 있어서, 적외선 발광부(120)는 지향 특성이 강한 적외선 LED로 구현될 수 있다. In this embodiment, the infrared light emitting portion 120 may be implemented with an infrared LED with strong directivity. 적외선 발광부(120)는 포인팅 장치(100)가 장착된 전자기기의 전원에 의해 동작할 수 있으며, 상시 소정 파장, 바람 직하게는 950㎚의 적외선을 발광하도록 구현된다. Infrared light-emitting unit 120 may operate by the power of the pointing device 100 is equipped with an electronic device, it is implemented at all times a predetermined wavelength, to direct the wind to emit infrared 950㎚.

또한, 적외선 발광부(120)는 빛을 받아들이는 부위의 둘레를 따라, 즉 촬상부(110)의 오브젝트를 향한 측면 네 모서리에 서로 대칭되도록 장착된다. In addition, the infrared light emitting portion 120 is along the periphery of the area that accepts the light that is mounted to each other symmetrically on the side towards the four corners of the object of the imaging unit 110. The 본 실시예에 있어서, 적외선 발광부(120)는 포인팅 의사를 가진 오브젝트를 촬영하기 위한 발광체로 그 위치는 서로 대칭되도록 다수 개가 장착되는 것이 바람직하다. In this embodiment, the infrared light emitting portion 120 has its position in the light emitting devices for shooting an object with a pointing doctor is preferably a number such that the dog mounted symmetrically.

영상 처리부(130)는 촬상부(110)에서 촬영된 영상으로부터 포인팅 의사를 가진 오브젝트를 추출하고, 그 위치 정보를 출력한다. Image processing unit 130 extracts the object with a pointing doctor from an image taken by the imaging unit 110, and outputs the location information. 영상 처리부(130)는 디지털 신호 처리기(DSP) 및 범용의 마이크로 프로세서를 포함하여 구현될 수 있으며, 전용의 하드웨어 혹은 소프트웨어 혹은 이들의 혼합에 의해 구성될 수 있다. Image processing unit 130 may be implemented to include a digital signal processor (DSP) and a general purpose microprocessor, may be configured by hardware or software or a mixture of these dedicated. 본 실시예에 있어서, 영상 처리부(130)는 촬상부(110)로부터 공급된 영상으로부터 오브젝트의 에지를 추출한다. In this embodiment, the image processing unit 130 extracts the edges of an object from an image supplied from the imaging unit 110. The 촬영된 영상에서 윤곽은 농담치가 급격하게 변화하는 부분이기 때문에 함수의 변화분을 취하는 미분 연산을 이용하여 에지를 검출할 수 있다. In the taken image because it is part of the outline is sharply changing the shading value it is possible to detect the edge by using a differential operation takes a change of function.

상술하면, 좌표 (x, y)의 경우 농담 분포를 나타내는 1차 미분값(gradient)은 크기와 방향을 가진 벡터량 G(x, y) = (fx, fy)로 표현된다. If above, the coordinates (x, y) 1-order differential value (gradient) represents the shading distribution for the vector quantity is expressed as G (x, y) = (fx, fy) with the magnitude and direction. 이때, fx는 x 방향의 미분, fy는 y 방향의 미분을 나타내며, fx, fy의 디지털 영상은, At this time, fx is the x-direction differential, fy represents the derivative of the y direction, fx, fy are the digital image,

x 방향의 미분 fx = f(x+1, y) - f(x, y) In the x-direction differential fx = f (x + 1, y) - f (x, y)

y 방향의 미분 fy = f(x, y+1) - f(x, y) Derivative of y direction fy = f (x, y + 1) - f (x, y)

로 한 픽셀 당 변화량이 계산될 수 있다. The change amount per one pixel to be computed. 미분값 fx, fy를 구하면, Obtaining a differential values ​​fx, fy,

Figure 112006009803718-pat00001
또는, |fx|+|fy| Or, | fx | + | fy | 로부터 윤곽의 강도와 방향이 계산될 수 있다. From may be the intensity and the direction of the outline calculation.

그 밖에 화소들을 감산한 값에서 최대값을 결정하고, 3×3의 중심화소로부터 주변의 8화소들 각각을 감산하여 각 차이의 절대값 중 가장 큰 값을 취하여 에지 검출을 수행하는 유사 연산자(homegeneity operator), 화소당 4개의 감산을 통해 에지 검출을 하는 차연산을 이용한 에지 검출 방법등이 공지되어 있다. Other similar to determining the maximum value from a value obtained by subtracting the pixel, by subtracting each of the eight peripheral pixels from the center pixel of the 3 × 3 by taking the largest value of the absolute value of each difference between performing edge detection operator (homegeneity such as operator), an edge with a difference operation of the edge detected by the four subtracted per pixel detecting method has been known.

그리고, 영상 처리부(130)는 오브젝트의 윤곽을 추출하고, 검출된 윤곽이 폐곡선이 될 경우 그 폐곡선에 의해 생성된 영역을 포인팅 의사를 가진 오브젝트로 추출할 수 있다. Then, the image processing unit 130 may extract a contour of the object, and extracts, if the detected contour be a closed curve and the resulting area by the closed curve to an object with a pointing doctor. 또한, 영상 처리부(130)는 입력되는 연속된 각 프레임마다 포인팅 의사를 가진 오브젝트의 중간 좌표를 추출함으로써 오브젝트의 위치 정보를 획득하여 출력한다. Further, the image processing unit 130, and outputs the obtained position information of the object by extracting the coordinates of the middle with a pointing doctor for each frame a sequence which is the input object. 예를 들어 포인팅 의사를 가진 오브젝트로는 사용자의 손가락 등이 될 수 있다. For example, a pointing object with the doctor may be a user's finger.

한편, 포인팅 장치(100)에는 상기 영상 처리부(130)로부터의 연속된 각 프레임마다 획득된 오브젝트의 위치 정보를 제공받아 위치 정보를 비교하여 오브젝트의 변위와 속도를 추출하고 그에 따른 조작 신호를 생성하여 출력할 수 있도록, 조작 신호 생성부(140)를 더 포함한다. On the other hand, the pointing device 100 is provided to accept providing location information of the acquired object, for each frame a sequence from the image processor 130 compares the location information to extract displacement and velocity of the object and generates an operation signal according to to be output, and further comprising a control signal generator 140. 본 실시예에 있어서, 조작 신호 생성부(140)는 프레임이 동일한 주기로 변화하기 때문에 그 변화량에 따라 속도도 검출할 수 있다. In this embodiment, the control signal generator 140, because the same frame cycle changes the speed can be detected also in accordance with the change amount.

또한, 조작 신호 생성부(140)는 중간 좌표의 변위 정보에 따라 포인팅 의사를 가진 오브젝트의 수평, 수직으로의 직선 변위와 방향, 회전 움직임과 방향 및 광축 방향으로의 움직임을 감지할 수 있다. Further, the operation signal generating unit 140 may sense the movement of the horizontal, linear displacement in the vertical and the direction of rotational movement and the direction and the optical axis direction of the object with a pointing doctor in accordance with the displacement information of the intermediate coordinates. 예를 들어, 오브젝트의 중간 좌표가 전자 기기의 액정의 수직 방향으로 이동할 경우에 조작 신호 생성부(140)는 화면에 디스플레이된 아이템 리스트를 수직 방향으로 스크롤하도록 하는 조작신호를 생성 하여 출력할 수 있다. For example, it may be to generate and output an operation signal to the intermediate coordinates of the object when moving in the vertical direction of the electronic apparatus the liquid crystal on the operation signal generating unit 140 to scroll through a list of items displayed on the screen in the vertical direction . 또한 오브젝트 영역의 크기가 프레임의 변화에 따라 확대될 경우, 조작 신호 생성부(140)는 오브젝트가 포인팅 장치(100)에 더 가까워진 것을 감지하고, 이 경우에 마우스의 '클릭' 동작에 해당하는 조작신호를 생성하여 출력할 수 있다. In addition, if the size of the object region to be enlarged in accordance with the change of the frame, the control signal generator 140 is operated to the object is detected, the closer to the pointing device 100, and corresponds to the 'clicking' action of a mouse in this case may output to produce a signal. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 오브젝트의 이동 속도에 따라 스크롤 속도를 제어하거나, 게임 등에 응용될 수 있으며, 오브젝트의 변화에 따라 사용자 조작에 따라 제어할 수 있는 그 어떠한 동작들도 수행할 수 있도록 자명한 변형예들을 포괄한다. However, it limited to not self-evident control the scrolling speed in accordance with the moving speed of the object, or may be applied for playing games, to perform its any action that can be controlled in accordance with a user operation in accordance with the object changes It encompasses modification.

이러한 조작 신호 생성부(140)는 전술한 바와 같은 조작신호를 생성하여 본 실시예에 따른 포인팅 장치(100)가 장착된 전자 기기의 전반적인 동작을 제어하는 제어부(150)로 공급한다. This operation generates signal 140 is supplied to the controller 150 controls the overall operations of the pointing device 100 according to the present embodiment generates a control signal as described above, for example, mounting an electronic device. 조작 신호 생성부(140)에서 생성된 조작 신호에 따른 제어부(150)의 동작은 본 발명의 요지에 벗어난 범위의 기술이고 이미 공지된 사항이므로 그 설명은 생략한다. Operation of the controller 150 according to an operation signal generated from the control signal generator 140 and because it is a technique of range out of the gist of the present invention are already known details and a description thereof will be omitted.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 포인팅 장치(100)는 자체적으로 적외선 발광부(120)를 포함함에 따라 별도로 적외선 발광을 위한 리모콘이나 마우스 등의 외부 기기를 사용하지 않아도 되는 장점이 있고, 이에 따라 사용자의 움직임에 따라 전자 기기의 동작을 근거리 무선으로 제어할 수 있어 사용 편의성이 증대될 수 있다. Pointing device 100 according to one embodiment of the present invention configured as described above has the advantage that does not require the use of external equipment such as a remote control or mouse, for the infrared light emitting separately as itself include an infrared light emitting portion 120 , thereby it is possible to control the operation of the electronic apparatus in short-range wireless usability it can be enhanced according to the user's movement.

전술한 바와 같이 포인팅 장치(100)는 사용자의 움직임에 따라 전자 기기의 동작을 제어하게 되는데, 포인팅 의사를 가진 오브젝트의 움직임을 더 명확하게 인식할 수 있도록, 촬상부(110)의 광학계는 넓은 화각(field of view)을 갖도록 구성 된다. Pointing device 100, as described above, there is control over the operation of the electronic devices, depending on the movement, to be more clearly aware of the object's movement with the pointing doctor, the optical system of the imaging unit 110 is a wide angle of view It is configured to have a (field of view).

도 4를 참조하여 상술하면, 광학계는 렌즈(111)와, 적외선 패스 필터(112), 및 조리개(113)를 구비한다. Referring to Figure 4 above, the optical system has a lens 111, an infrared-pass filter 112, and aperture 113. 여기서, 렌즈(111)는 하나로 구비되며, 오브젝트 측을 향한 제1 면이 비구면으로 형성됨과 아울러, 이미지 센서(114) 측을 향한 제2 면 또한 비구면으로 형성된 구조를 갖는다. Here, the lens 111 is equipped with one, and a second surface structure also formed into an aspheric surface is the first surface toward the object side toward the formed and, at the same time, the image sensor 114 side into an aspheric surface.

적외선 패스 필터(112)는 렌즈(111)와 이미지 센서(114) 사이에 배치되며, 오브젝트로부터 반사되는 빛 중 적외선 발광부(120)에서 발광한 소정 파장, 본 실시예에서는 940㎚ 내지 960㎚의 빛이 이미지 센서(114)에 의해 검출되도록, 800㎚ 내지 1000㎚ 파장 영역의 빛을 투과할 수 있게 구성된다. IR pass filter 112 is disposed between lens 111 and image sensor 114, in the predetermined wavelength light emitting in the infrared light emitting portion 120 of the light that is reflected from the object, the embodiment of 940㎚ to 960㎚ It is configured so that light is detected by the image sensor 114, and to transmit light of a wavelength range 800㎚ to 1000㎚. 이에 따라, 이미지 센서(114)가 가시광선이나, 복수 개의 적외선의 상호 간섭으로 인한 왜곡된 영상을 감지하는 것을 방지하여 사용자의 포인팅 동작을 정확하게 인식할 수 있다. Accordingly, the image sensor 114 and the visible light, it is possible to prevent the detection of a distorted picture due to the mutual interference of the plurality of infrared ray to accurately recognize the pointing operation of the user. 즉, 포인팅 장치(100)는 포인팅 의사를 가진 오브젝트 이외의 주변에 존재하는 물체들의 영상도 촬상할 수 있게 되는데, 그러면 포인팅 의사를 가진 오브젝트의 윤곽이 불투명해져서, 순수하게 오브젝트의 이동만을 검출하기가 어렵다. That is, the pointing device 100 there is able to be imaged FIG image of the object existing in the vicinity of the other object with a pointing doctor, then haejyeoseo the outline of the object with a pointing doctor opaque, purely a to only the object moving in the detection it's difficult. 따라서, 적외선 패스 필터(112)로 적외선 발광부(120)에서 방출되는 소정 파장 영역의 적외선만을 투과시킴으로써 상대적으로 근접하게 위치하고 있는 오브젝트를 명확히 인식할 수 있는 것이다. Thus, by transmitting only the infrared rays of the infrared-pass filter 112, a predetermined infrared emitted from the light emitting unit 120, a wavelength range in which it can be clearly aware of the object it is located relatively close-by.

조리개(113)는 렌즈(111)로 들어가는 빛의 양을 조절하는 것으로, 렌즈(111)의 오브젝트를 향한 측에 배치된다. Aperture 113 is to regulate the amount of light entering the lens 111 is disposed on the side facing the object lens 111. 그리고, 이미지 센서(114)는 본 실시예에 있어서, 픽셀 어레이가 366×302이며, 대각 방향의 길이가 1.718㎜로 이루어진 구성을 갖는다. Then, in the exemplary image sensor 114 of this example, and the pixel array of 366 × 302, the length of the diagonal direction and has a structure consisting of 1.718㎜.

상기와 같이 구성됨과 아울러, 광학계는 100°이상의 화각, 바람직하게는 100°내지 130°범위의 화각을 갖도록 설계된다. And configured as above as well, the optical system is more than 100 ° field of view, preferably is designed to have an angle of view in the range of 100 ° to 130 °. 즉, 화각은 130°이상이 되게 설계될 수도 있으나, 그렇게 되면 다수의 렌즈가 필요하게 될 뿐더러 왜곡 현상도 심하게 될 수 있다. That is, the angle of view, but may be designed to be more than 130 °, may also be heavily distorted, nor that when a plurality of lenses are needed. 따라서, 본 실시예에서는 오브젝트를 명확히 인식할 수 있는 한편, 하나의 렌즈(111)로 왜곡 현상도 최소화할 수 있도록 100°내지 130°범위의 화각을 갖도록 광학계가 설계된다. Thus, the optical system is designed in this embodiment to clearly recognize the object On the other hand, to have a 100 ° to 130 ° range of angle of view to minimize the distortion in a single lens 111.

표 1은 광학계가 100°, 110°, 120°, 및 130°의 화각을 갖기 위한 설계 데이터를 나타낸 것이다. Table 1 shows the design data for an optical system that has an angle of view of 100 °, 110 °, 120 °, and 130 °.

화각 100° 100 ° viewing angle 화각 110° Angle 110 ° 화각 120° Angle 120 ° 화각 130° Angle 130 ° 조리개와 렌즈 간격(㎜) Iris and the lens interval (㎜) 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 렌즈의 제1 면 곡률 반경(㎜) The first surface radius of curvature (㎜) of the lens -0.442 -0.442 -0.469 -0.469 -0.442 -0.442 -0.755 -0.755 렌즈의 제2 면 곡률 반경(㎜) A second surface radius of curvature (㎜) of the lens -0.267 -0.267 -0.268 -0.268 -0.239 -0.239 -0.273 -0.273 렌즈의 두께(㎜) Thickness (㎜) of the lens 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 렌즈의 굴절률 The refractive index of the lens 1.521 1.521 1.521 1.521 1.521 1.521 1.521 1.521 필터의 두께(㎜) The thickness of the filter (㎜) 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 렌즈와 필터 간격(㎜) Lens and filter interval (㎜) 0.078 .078 0.078 .078 0.078 .078 0.078 .078 필터의 굴절률 The refractive index of filter 1.561 1.561 1.561 1.561 1.561 1.561 1.561 1.561 조리개의 지름(㎜) The diameter of the aperture (㎜) 0.22 0.22 0.197 0.197 1.18 1.18 0.186 .186 F-수 May F- 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5

표 1을 참조하면, 광학계가 100°, 110°, 120°, 및 130°의 화각을 갖기 위해, 조리개(113)의 렌즈 간격은 0.02㎜로 설정되고, 광 축에 따른 렌즈의 두께(LT)는 0.35㎜로 설정되며, 렌즈(111)의 굴절률을 1.521로 설정되며, 적외선 패스 필터의 두께(FT)는 0.3㎜로 설정되며, 렌즈와 필터 사이의 간격(G)은 0.078㎜로 설정되며, 적외선 패스 필터(112)의 굴절률은 1.561로 설정된다. Referring to Table 1, the optical system is 100 °, in order to have an angle of view of 110 °, 120 °, and 130 °, the lens spacing of the stop 113 is set to 0.02㎜, thickness (LT) of the lens according to the optical axis is set to 0.35㎜, and set the refractive index of the lens 111 to 1.521, and the thickness (FT) of the infrared-pass filter is set to 0.3㎜, gap (G) between the lens and the filter is set to 0.078㎜, the refractive index of the infrared-pass filter 112 is set to 1.561. 그리고, F-수는 3.5로 설정된다. And, F- number is set to 3.5.

이러한 조건하에서 렌즈(111)의 제1 면의 곡률 반경이 -0.442㎜로 설정되고, 렌즈(111)의 제2 면의 곡률 반경이 -0.267㎜로 설정되며, 조리개(113)의 지름이 0.22㎜로 설정되면, 광학계는 100°의 화각을 가질 수 있음을 확인해볼 수 있다. Under such conditions the radius of curvature of the first surface of the lens 111 is set to -0.442㎜, and the radius of curvature of the second surface of the lens 111 is set to -0.267㎜, the diameter of the aperture (113) 0.22㎜ When set, the optical system can be checked that this can have a 100 ° field of view. 아울러, 상기한 조건하에서는 유효 초점거리(EFL)가 0.77㎜로 얻어지며, 후면 초점거리(BFL)가 1.105㎜로 얻어지며, 전장 길이(TTL)가 1.475㎜로 얻어지는 한편, 피사계 심도가 무한대로부터 23.5㎜까지 얻어지게 된다. In addition, under the above condition becomes effective focal length (EFL) is obtained by 0.77㎜, the back focal length (BFL) is obtained by 1.105㎜, full-length length (TTL) that is obtained from 23.5 to 1.475㎜ the other hand, the infinite depth of field, ㎜ to be obtained.

그리고, 렌즈(111)의 제1 면의 곡률 반경이 -0.469㎜로 설정되고, 렌즈(111)의 제2 면의 곡률 반경이 -0.268㎜로 설정되며, 조리개(113)의 지름이 0.197㎜로 설정하게 되면 광학계의 화각은 120°를 가질 수 있음을 확인해볼 수 있다. And, the radius of curvature of the first surface of the lens 111 is set to -0.469㎜, and the radius of curvature of the second surface of the lens 111 is set to -0.268㎜, as the diameter of the aperture (113) 0.197㎜ When the set angle of view of the optical system can be checked that this may have a 120 °. 아울러, 상기한 조건하에서는 유효 초점거리(EFL)가 0.69㎜로 얻어지며, 후면 초점거리(BFL)가 1.0㎜로 얻어지며, 전장 길이(TTL)가 1.373㎜로 얻어지는 한편, 피사계 심도가 무한대로부터 18.9㎜까지 얻어지게 된다. In addition, under the above condition becomes effective focal length (EFL) is obtained by 0.69㎜, the back focal length (BFL) is obtained by 1.0㎜, full-length length (TTL) that is obtained from 18.9 to 1.373㎜ the other hand, the infinite depth of field, ㎜ to be obtained.

그리고, 렌즈(111)의 제1 면의 곡률 반경이 -0.442㎜로 설정되고, 렌즈(111)의 제2 면의 곡률 반경이 -0.239㎜로 설정되며, 조리개(113)의 지름이 0.18㎜로 설정하게 되면 광학계의 화각은 130°를 가질 수 있음을 확인해볼 수 있다. And, the radius of curvature of the first surface of the lens 111 is set to -0.442㎜, and the radius of curvature of the second surface of the lens 111 is set to -0.239㎜, as the diameter of the aperture (113) 0.18㎜ When the set angle of view of the optical system can be checked that this may have a 130 °. 아울러, 상기한 조건하에서는 유효 초점거리(EFL)가 0.63㎜로 얻어지며, 후면 초점거리(BFL)가 0.927㎜로 얻어지며, 전장 길이(TTL)가 1.297㎜로 얻어지는 한편, 피사계 심도가 무한대로부터 15.8㎜까지 얻어지게 된다. In addition, under the above condition becomes effective focal length (EFL) is obtained by 0.63㎜, the back focal length (BFL) is obtained by 0.927㎜, full-length length (TTL) that is obtained from 15.8 to 1.297㎜ the other hand, the infinite depth of field, ㎜ to be obtained.

또한, 렌즈(111)의 제1 면의 곡률 반경이 -0.755㎜로 설정되고, 렌즈(111)의 제2 면의 곡률 반경이 -0.272㎜로 설정되며, 조리개(113)의 지름이 0.186㎜로 설정하게 되면 광학계의 화각은 130°를 가질 수 있음을 확인해볼 수 있다. In addition, the radius of curvature of the first surface of the lens 111 is set to -0.755㎜, and the radius of curvature of the second surface of the lens 111 is set to -0.272㎜, as the diameter of the aperture (113) 0.186㎜ When the set angle of view of the optical system can be checked that this may have a 130 °. 아울러, 상기한 조건하에서는 유효 초점거리(EFL)가 0.656㎜로 얻어지며, 후면 초점거리(BFL)가 0.88㎜로 얻어지며, 전장 길이(TTL)가 1.25㎜로 얻어지는 한편, 피사계 심도가 무한대로부터 16.7㎜까지 얻어지게 되다. In addition, under the above condition becomes effective focal length (EFL) is obtained by 0.656㎜, the back focal length (BFL) is obtained by 0.88㎜, full-length length (TTL) that is obtained from 16.7 to 1.25㎜ the other hand, the infinite depth of field, ㎜ to be obtained. 이처럼 본 실시예에 따른 광학계의 설계에 따르면 전장 길이가 1.25㎜ 내지 1.48㎜ 범위로 설정될 수 있으므로 소형 전자 기기에 채용되기에 적합하게 된다. Thus, because, according to the design of the optical system according to this embodiment, the electric field length can be set to 1.25㎜ to 1.48㎜ range is suitable to be employed in small electronic devices.

상술한 바와 같은 데이터를 근거로 할 때, 광학계가 100°내지 130°범위의 화각을 갖기 위해서는, 렌즈(111)는 제1 면이 -0.8㎜ 내지 -0.4㎜ 범위의 곡률 반경을 갖는 한편 제2 면이 -0.3㎜ 내지 -0.2㎜ 범위의 곡률 반경을 갖는 조건을 만족시키면 될 것이다. When on the basis of the data as described above, to an optical system has a field angle in the range 100 ° to 130 °, the lens 111 while the second having a radius of curvature of the first surface -0.8㎜ to -0.4㎜ range if this would be if -0.3㎜ to satisfy the condition that has a radius of curvature of -0.2㎜ range. 그리고, 조리개(113)는 0.18㎜ 내지 0.22㎜ 범위의 지름을 가지며, 렌즈와의 간격이 0.02㎜ 이하인 조건을 만족시키면 될 것이다. And, has a diameter of the 0.18㎜ to 0.22㎜ range aperture 113, it will be when the interval between the lens satisfies the condition 0.02㎜ or less. 또한, 적외선 발광부(120)가 전술한 바와 같이 930㎚ 내지 950㎚ 범위의 파장 영역을 갖는 적외선을 발산하는 경우, 화각이 적어도 130°이상이 되기 위해 렌즈(111)의 굴절률은 1.52 이상이며, 적외선 패스 필터(112)의 굴절률은 1.51 이상인 조건을 만족시키면 될 것이다. And also, when the infrared light emitting portion 120 to emit light having a wavelength region of 930㎚ to 950㎚ range as described above, angle of view having a refractive index of the lens 111 to become at least 130 ° is more than 1.52, the refractive index of the infrared-pass filter 112 will satisfies the condition of 1.51 or more. 아울러, 광학 축에 따른 렌즈의 두께(LT)는 0.35㎜이며, 적외선 패스 필터의 두께(FT)는 0.3㎜인 조건을 만족시키면 될 것이다. In addition, the thickness (FT) of a thickness (LT) of the lens is 0.35㎜, infrared pass filter in accordance with the optical axis will be the 0.3㎜ satisfies the condition. 한편, 100°내지 130°의 화각을 갖는 범주 내에서, 조리개(111)의 지름을 고정하는 대신 F-수의 값을 변경하는 것도 가능하다. On the other hand, in the categories for which the 100 ° to 130 ° angle of view, it is also possible to, instead of fixing the diameter of the aperture 111 may change the value of F-.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 사용자 인터페이스 장치에 직접 적외선 발광부를 구비함에 따라 별도의 리모콘이나 마우스와 같은 입력 장비가 없이도 포인팅 의사를 가진 어떠한 오브젝트를 통해 전자 기기의 제어가 가능하여 더 편리하고 유용한 포인팅 장치를 제공할 수 있다. As described above, according to the present invention has input devices such as a separate remote control or mouse pointing doctor through any object control of the electronic apparatus can be more conveniently with without, as provided in the user interface device directly to the infrared light emitting portion and it may provide a useful pointing device.

그리고, 광학계가 렌즈를 통하여 집광되는 빛 중 사용자 인터페이스 장치에 구비된 적외선 발광부에서 발광된 파장 영역에 해당하는 빛을 검출하는 한편, 100°이상의 화각을 갖도록 구성됨에 따라, 휴대용 전자 기기의 동작을 제어하기 위한 사용자의 움직임 등을 더 명확하게 인식할 수 있는 효과가 있다. And, according to the optical system for detecting light corresponding to the wavelength region emit light in the infrared light emitting portion provided on a user interface device of the light condensed through the lens the other hand, adapted so as to have a more than 100 ° field of view, the operation of the portable electronic device there is an effect that it is possible to more clearly recognize the user's motion or the like for control.

이상에서 본 발명은 바람직한 실시예들을 참조하여 설명되었지만 여기에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 당업자라면 자명하게 도출가능한 많은 변형예들을 포괄하도록 의도된 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어져야 한다. The present invention has been described with reference to the preferred embodiment is not limited to this, analysis by the appended claims intended to cover many modification can derive become apparent to those skilled in the art without departing from the scope of the present invention from above It should be.

Claims (9)

  1. 영상을 촬상하는 것으로, 100°이상의 화각을 갖는 광학계, 및 상기 광학계에 의해 맺힌 상을 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서를 구비한 촬상부; That captures an image, comprising an image sensor for converting into electric signals the Rimed phase by the optical system, and the optical system having more than 100 ° field of view the image pickup section;
    상기 촬상부의 오프젝트를 향한 측면에 배치되어 상기 오브젝트에 적외선 조명을 제공하는 적외선 발광부; Is arranged on the side facing the image pick-off portion projects an infrared light emitting unit which provides infrared light to the object; And
    상기 촬상부에서 촬상된 영상으로부터 포인팅 의사를 가진 오브젝트를 추출하고, 그 위치 정보를 출력하는 영상 처리부; An image processor to extract the object with a pointing doctor and outputs the position information from the image captured by the imaging unit;
    를 구비하는 카메라를 이용한 포인팅 장치. A pointing device using a camera having a.
  2. 제 1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 광학계는 100°내지 130°범위의 화각을 갖는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 포인팅 장치. The optical system is a pointing device using a camera, it characterized in that it has an angle of view in the range of 100 ° to 130 °.
  3. 제 2항에 있어서, 3. The method of claim 2,
    상기 광학계는, 오브젝트를 향한 제1 면이 -0.8㎜ 내지 -0.4㎜ 범위의 곡률 반경을 갖도록 비구면으로 형성되며, 상기 이미지 센서를 향한 제2 면이 -0.3㎜ 내지 -0.2㎜ 범위의 곡률 반경을 갖도록 비구면으로 형성된 렌즈를 구비하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 포인팅 장치. The optical system, and the first surface toward the object so as to have a radius of curvature of -0.8㎜ to -0.4㎜ range formed into an aspheric surface, a radius of curvature of the -0.3㎜ to -0.2㎜ scope second surface toward the image sensor so as to have a pointing device using a camera comprising the lens is formed into an aspheric surface.
  4. 제 3항에 있어서, 4. The method of claim 3,
    상기 광학계는 상기 렌즈와 이미지 센서 사이에 개재된 적외선 패스 필터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 포인팅 장치. The optical system is a pointing device using a camera according to claim 1, further comprising an infrared-pass filter interposed between the lens and the image sensor.
  5. 제 4항에 있어서, 5. The method of claim 4,
    상기 적외선 패스 필터는 800㎚ 내지 1000㎚ 범위의 파장 영역을 투과시키도록 된 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 포인팅 장치. The infrared-pass filter is a pointing device using a camera, characterized in that the transmission to the wavelength range of 800㎚ to 1000㎚ range.
  6. 제 5항에 있어서, 6. The method of claim 5,
    상기 적외선 발광부가 930㎚ 내지 950㎚ 범위의 파장 영역을 갖는 적외선을 발산하는 경우, 상기 렌즈의 굴절률은 1.52 이상이며, 상기 적외선 패스 필터의 굴절률은 1.51 이상인 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 포인팅 장치. When radiating the light having a wavelength region of the infrared light emitting portion 930㎚ to 950㎚ range, the refractive index of the lens is at least 1.52, the refractive index of the infrared-pass filter is a pointing device using a camera, characterized in that not less than 1.51.
  7. 제 4항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, A method according to any one of claims 4 to 6,
    상기 렌즈의 광학 축 중심에 따른 두께는 0.35㎜이며, 상기 적외선 패스 필터의 두께는 0.3㎜인 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 포인팅 장치. The thickness of the optical axis of the lens is 0.35㎜, a pointing device using a camera, characterized in that the thickness of the infrared-pass filter is 0.3㎜.
  8. 제 7항에 있어서, The method of claim 7,
    상기 광학계에는 상기 렌즈의 오프젝트를 향한 측에 배치된 조리개를 더 구비하며, 상기 조리개는 0.18㎜ 내지 0.22㎜ 범위의 지름을 가지며, 상기 렌즈와의 간격이 0.02㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 포인팅 장치. It said optical system further comprising an aperture disposed on the side facing the object off of the lens, the aperture has a diameter of 0.18㎜ to 0.22㎜ range, using the camera, characterized in that not more than a distance of the lens 0.02㎜ pointing device.
  9. 제 8항에 있어서, The method of claim 8,
    상기 광학계는 전장 길이가 1.25㎜ 내지 1.48㎜ 범위인 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 포인팅 장치. The optical system is a pointing device using a camera, it characterized in that the total length of length 1.25㎜ to 1.48㎜ range.
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