KR100690298B1 - Wearable micro information input device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 착용할 수 있는 초소형 정보 입력 장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 휴대형 정보기기와 착용할 수 있는 컴퓨팅용 입력 장치에 사용할 수 있는 초소형의 정보 입력 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a wearable micro information input device, and more particularly, to a micro information input device that can be used in a portable information device and a wearable computing input device.

본 발명의 착용할 수 있는 초소형 정보 입력 장치는 손가락 또는 의복 등의 손가락 대체물을 조명하는 발광부, 상기 발광부와 영상취득부 사이에 위치하고 발광부로부터 발광되는 빛을 영상취득부로 전달하는 광전달부, 상기 발광부로부터 빛을 입사받아 빛을 반사하며 손가락 또는 의복 등의 손가락 대체물이 위치하는 영상취득부, 상기 영상취득부에서 반사된 빛을 모아 영상을 결상하는 결상부; 상기 발광부, 광전달부, 영상취득부 및 결상부를 일체형으로 구성하고 이를 내장하는 광학적 암실 환경을 제공하는 하우징부; 상기 결상부에 의해 결상된 영상을 전기적 신호로 변환하여 출력하는 수광부 및 상기 수광부의 출력에 의거하여 영상의 움직임을 검출하는 움직임 검출부로 구성된 초소형 광학 장치; 상기 초소형 광학 장치의 송수신을 담당하고 소정의 탄성재질로 형성된 마이크로 스트립 라인의 안테나 및 상기 초소형 광학 장치에서 획득한 데이터를 무선 통신하는 통신 모듈로 구성됨에 기술적 특징이 있다.The wearable micro information input device of the present invention includes a light emitting unit for illuminating a finger substitute such as a finger or a garment, and a light transmitting unit positioned between the light emitting unit and the image acquisition unit and transferring light emitted from the light emitting unit to the image acquisition unit. An image acquisition unit in which light is incident from the light emitting unit and reflects light, and an image acquisition unit in which a finger substitute such as a finger or a garment is positioned, and an image forming unit collecting the light reflected from the image acquisition unit to form an image; A housing unit configured to provide an optical dark room environment in which the light emitting unit, the light transmitting unit, the image acquisition unit, and the imaging unit are integrally formed and embedded therein; A microscopic optical device including a light receiving unit for converting an image formed by the image forming unit into an electrical signal and outputting the electric signal; and a motion detecting unit detecting a motion of the image based on the output of the light receiving unit; Technical features of the present invention include an antenna of a microstrip line, which is responsible for the transmission and reception of the microscopic optical device and is formed of a predetermined elastic material, and a communication module for wirelessly communicating data obtained from the microscopic optical device.

따라서, 본 발명의 착용할 수 있는 초소형 정보 입력 장치는 휴대형 정보기기와 착용할 수 있는 컴퓨팅 및 홈 네트워킹 환경에 적용함으로써 초소형, 초박형, 저전력이 가능하고, 방습, 방진 및 내충격성을 지닌 입력 장치의 구현이 가능하여 고기능의 제어 장치로 사용이 가능한 효과가 있다.Accordingly, the wearable ultra-small information input device of the present invention can be applied to a portable information device and a wearable computing and home networking environment, thereby making it possible to use the ultra-miniature, ultra-thin, low power, moisture-proof, dust-proof, and shockproof input device. Since it can be implemented, it can be used as a high-performance control device.

광학 장치, 입력 장치Optical devices, input devices

Description

착용할 수 있는 초소형 정보 입력 장치{Wearable micro information input device} Wearable micro information input device {Wearable micro information input device}             

도 1은 종래 사용되는 정보 입력 장치에 사용되는 포인팅 장치를 나타내는 기본 구조도이다.1 is a basic structural diagram showing a pointing device used in a conventional information input device.

도 2는 종래 기술에 의한 정보 입력 장치를 나타내는 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing an information input device according to the prior art.

도 3은 종래의 정보 입력 장치가 실장된 제품을 나타내는 도면이다.3 is a view showing a product mounted with a conventional information input device.

도 4는 본 발명에 따른 정보 입력 장치를 나타내는 실시예이다.4 is an embodiment showing an information input device according to the present invention.

도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 초소형 광학 장치를 나타내는 단면도이다.5A and 5B are sectional views showing the microscopic optical device according to the present invention.

도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 초소형 광학 장치를 적용한 실시예를 나타내는 도면이다.6A and 6B show an embodiment to which the microscopic optical device according to the present invention is applied.

도 7은 본 발명에 따른 초소형 스위치를 사용하여 핸드라이팅하는 방법을 나타내는 도면이다.7 is a diagram illustrating a method of handwriting using a micro switch according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>    <Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100 : 초소형 광학 장치 110 : 안테나  100: ultra-compact optical device 110: antenna

120 : 통신 모듈 130 : 발광부  120: communication module 130: light emitting unit

140 : 영상취득부 150 : 결상부  140: image acquisition unit 150: imaging unit

160 : 수광부 170 : 움직임 검출부  160: light receiver 170: motion detector

180 : 광전달부  180: light transmission unit

본 발명은 착용할 수 있는 초소형 정보 입력 장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 휴대형 정보기기와 착용할 수 있는 컴퓨팅용 입력 장치에 사용할 수 있는 초소형의 정보 입력 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a wearable micro information input device, and more particularly, to a micro information input device that can be used in a portable information device and a wearable computing input device.

최근에는 노트북이나 개인 휴대 통신 단말기기와 같은 정보기기가 많이 보급되었다. 이러한 정보기기는 일반적으로 평면 디스플레이와 그래픽 유저 인터페이스(Graphic user interface; GUI)를 가짐으로써 사용자의 편의성을 극대화하도록 설계된다. 사용자는 휴대형 정보 단말기기의 그래픽 유저 인터페이스를 사용하기 위하여 정보기기의 입력 장치로 포인팅 장치를 사용한다. Recently, information devices such as laptops and personal digital assistants have been widely used. Such information devices are generally designed to maximize user convenience by having a flat panel display and a graphical user interface (GUI). A user uses a pointing device as an input device of an information device to use a graphical user interface of a portable information terminal device.

정보기기의 입력 장치로 사용되는 포인팅 장치는 트랙 볼(Track ball), 마우스(Mouse), 터치스크린 패널(Touch Screen Panel), 터치 패드(Touch Pad) 등이 있다. The pointing device used as an input device of an information device includes a track ball, a mouse, a touch screen panel, a touch pad, and the like.

도 1은 종래 사용되는 정보 입력 장치에 사용되는 포인팅 장치를 나타내는 기본 구조도이다. 도 1을 살펴보면, 발광소자(Light-Emitting Diode, 이하 LED)(10)에서 발생한 빛은 물체의 면을 비추고 물체에서 반사된 빛은 결상렌즈(20)에 의하여 영상센서(30)에 결상되며 상기 영상센서(30)는 결상된 영상을 전기신호로 변환하여 제어 및 연산부로 넘겨준다. 상기 제어 및 연산부는 물체의 움직임에 의하여 시간적으로 변화되는 영상을 분석하여 물체의 움직임에 관한 방향 및 움직임의 양을 2차원 데이터로 변환하는 역할을 한다. 1 is a basic structural diagram showing a pointing device used in a conventional information input device. Referring to FIG. 1, light generated from a light-emitting diode (LED) 10 illuminates a surface of an object, and light reflected from the object is imaged on the image sensor 30 by the imaging lens 20. The image sensor 30 converts the image formed into an electrical signal and passes it to the control and calculation unit. The control and calculation unit analyzes an image that is changed in time by the movement of an object and converts the direction and the amount of movement of the object into two-dimensional data.

도 2는 종래 기술에 의한 정보 입력 장치를 나타내는 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술은 정보 화면(40)을 디스플레이하는 모니터(50)와 착용할 수 있는 센싱부(90)로 구성된다.2 is a cross-sectional view showing an information input device according to the prior art. As shown in FIG. 1, the prior art includes a monitor 50 displaying an information screen 40 and a wearable sensing unit 90.

정보 입력 장치는 모니터(50)를 통해 소프트웨어적으로 디스플레이되는 정보화면(40)을 통해 보여져 사용자가 정보 화면(40)을 보면서 원하는 키를 선택할 수 있게 한다. 정보 화면(40)은 가상 마우스(60), 가상 리모콘(70) 또는 가상 키보드(80) 형태로 표현될 수도 있다. The information input device is shown through the information screen 40 displayed in software on the monitor 50 so that the user can select a desired key while viewing the information screen 40. The information screen 40 may be represented in the form of a virtual mouse 60, a virtual remote controller 70, or a virtual keyboard 80.

만약, 정보 화면(40)이 가상 키보드(80) 형태로 표현될 경우에 가상 키보드(80)는 사용자의 용도에 맞도록 다양한 패턴을 가질 수 있으며, 어떠한 형태를 갖든지 가상 키보드(80)는 다수개의 키 그룹들로 이루어지고, 각 키 그룹은 다수개의 키들로 이루어진다. 이 때, 상기 키 그룹은 알파벳, 숫자 또는 각종 기호와 같은 캐릭터(Character)를 나타내는 키들만을 가질 수도 있고, 캐릭터를 나타내는 키들과 실행키, 스페이스 키와 같은 기능(Function)을 나타내는 키들을 모두 가질 수도 있다. 정보 입력 장치는 사용자 신체의 부위에 착용될 수 있고, 상기 사용자 신체의 부위들의 평면적이거나 공간적인 움직임들을 센싱하는 센싱부(90)를 구비하 였다.If the information screen 40 is represented in the form of the virtual keyboard 80, the virtual keyboard 80 may have various patterns to suit the user's purpose, and the virtual keyboard 80 may have any number. It consists of three key groups, each key group consisting of a plurality of keys. In this case, the key group may have only keys representing characters such as alphabets, numbers, or various symbols, and have both keys representing characters, and keys representing functions such as an execution key and a space key. It may be. The information input device may be worn on a part of the user's body, and has a sensing unit 90 that senses planar or spatial movements of the parts of the user's body.

도 3은 종래의 정보 입력 장치가 실장된 제품을 나타내는 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 터치스크린 패널을 이용한 정보 입력 장치가 있다. 터치스크린 패널은 두 개의 평판형 저항막을 근접하게 배치하여 끝이 뾰족한 볼펜 등의 도구로 누르면 이들 저항막이 서로 달라 붙어 저항회로를 구성하게 된다.3 is a view showing a product mounted with a conventional information input device. As shown in FIG. 3, there is an information input apparatus using a touch screen panel. In the touch screen panel, two flat resistive layers are placed in close proximity and pressed with a tool such as a pointed ballpoint pen.

상기와 같이 종래의 정보 입력 장치는 볼 마우스와 광 마우스의 경우에 그 동작 구조의 제한으로 소형 정보기기에 적용하기에는 많은 어려움이 있어 터치 패드나 터치스크린 패널 등을 사용하였고, 노트북의 경우에는 외장형 마우스를 별도로 사용하고 있다..As described above, in the case of the ball mouse and the optical mouse, the conventional information input device has a lot of difficulty in applying to a small information device due to the limitation of its operation structure, and a touch pad or a touch screen panel is used. Is used separately.

또한, 터치 패드나 터치스크린 패널을 사용하는 정보기기는 해당 정보기기의 상부면 등에 비교적 넓은 면적을 할당해야 하고, 착용할 수 있는 컴퓨팅 환경에서 초소형의 회로를 구성하지 못하는 문제점이 있었다.In addition, an information device using a touch pad or a touch screen panel has to allocate a relatively large area to the upper surface of the information device, and there is a problem in that a microcircuit cannot be constructed in a wearable computing environment.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 휴대형 정보기기와 착용할 수 있는 컴퓨팅 환경에 적합하고, 방습, 방진 및 내충격성을 가진 초소형의 정보 입력 장치를 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
Accordingly, the present invention is to solve the above-mentioned disadvantages and problems of the prior art, and to provide a portable information device and a wearable computing environment, to provide a very small information input device having a dampproof, dustproof and impact resistance. There is an object of the present invention.

본 발명의 상기 목적은 손가락 또는 의복 등의 손가락 대체물을 조명하는 발광부, 상기 발광부와 영상취득부 사이에 위치하고 발광부로부터 발광되는 빛을 영상취득부로 전달하는 광전달부, 상기 발광부로부터 빛을 입사받아 빛을 반사하며 손가락 또는 의복 등의 손가락 대체물이 위치하는 영상취득부, 상기 영상취득부에서 반사된 빛을 모아 영상을 결상하는 결상부; 상기 발광부, 광전달부, 영상취득부 및 결상부를 일체형으로 구성하고 이를 내장하는 광학적 암실 환경을 제공하는 하우징부; 상기 결상부에 의해 결상된 영상을 전기적 신호로 변환하여 출력하는 수광부 및 상기 수광부의 출력에 의거하여 영상의 움직임을 검출하는 움직임 검출부로 구성된 초소형 광학 장치; 상기 초소형 광학 장치의 송수신을 담당하고 소정의 탄성재질로 형성된 마이크로 스트립 라인의 안테나 및 상기 초소형 광학 장치에서 획득한 데이터를 무선 통신하는 통신 모듈을 포함하여 구성된 착용할 수 있는 초소형 정보 입력 장치에 의해 달성된다.The object of the present invention is a light emitting unit for illuminating a finger substitute, such as a finger or a garment, a light transmitting unit located between the light emitting unit and the image acquisition unit for transmitting the light emitted from the light emitting unit, the light from the light emitting unit An image acquisition unit in which light is received and reflects light, and a finger substitute or a finger substitute is positioned, and an image forming unit collecting the light reflected from the image acquisition unit to form an image; A housing unit configured to provide an optical dark room environment in which the light emitting unit, the light transmitting unit, the image acquisition unit, and the imaging unit are integrally formed and embedded therein; A microscopic optical device including a light receiving unit for converting an image formed by the image forming unit into an electrical signal and outputting the electric signal; and a motion detecting unit detecting a motion of the image based on the output of the light receiving unit; Achievable by a wearable micro information input device comprising an antenna of a microstrip line formed of a predetermined elastic material and transmitting and receiving the micro optical device, and a communication module for wirelessly communicating data obtained from the micro optical device. do.

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.Details of the above object and technical configuration of the present invention and the effects thereof according to the present invention will be more clearly understood by the following detailed description with reference to the drawings showing preferred embodiments of the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 정보 입력 장치를 반지에 적용한 실시예이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 정보 입력 장치는 초소형 광학 장치(100), 안테나(110) 및 통신 모듈(120)로 구성되어 있다. 4 is an embodiment in which the information input device according to the present invention is applied to a ring. As shown in FIG. 4, the information input device is composed of a micro optical device 100, an antenna 110, and a communication module 120.

상기 안테나(110)는 형상의 지지체에 고정되어 있고, 사용자의 손가락에 고정될 수 있도록 소정의 탄성재질로 구현하며, 마이크로 스트립 라인(Micro Strip Line)과 같은 내장형 안테나를 사용하여 형상의 지지체와 일체로 형성하여 초소형 광학 장치(100)의 송수신을 담당한다.The antenna 110 is fixed to the support of the shape, implemented with a predetermined elastic material to be fixed to the user's finger, integrated with the support of the shape using a built-in antenna such as a micro strip line (Micro Strip Line) It is formed to be responsible for the transmission and reception of the microscopic optical device 100.

상기 통신 모듈(120)은 초소형 광학 장치에서 획득한 데이터를 RF(Radio Frequency), 블루투스(Bluetooth), 무선랜(WLAN), 적외선 통신(IrDA), 울트라사운드(Ultrasound)를 통해 무선으로 전송하는 것이다. 따라서, 착용할 수 있는 컴퓨팅용 입력 장치에 적용할 수 있어 반지형, 손목띠형, 단추형 등 다양한 형태로 통신이 가능하다. The communication module 120 wirelessly transmits data obtained from an ultra-compact optical device through RF (Radio Frequency), Bluetooth, WLAN, infrared communication (IrDA), and ultrasound (Ultrasound). . Therefore, the present invention can be applied to a wearable computing input device, which enables communication in various forms such as a ring shape, a wristband type, and a button type.

본 발명에 따른 정보 입력 장치는 주전원을 초소형 초박형의 이차 전지로 사용하여 구현한다. 초소형 광학 장치(100)에 관한 설명은 도 5a 및 도 5b에서 한다.The information input device according to the present invention is implemented by using the main power source as a very small ultra-thin secondary battery. The description of the micro optical device 100 will be made with reference to FIGS. 5A and 5B.

도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 초소형 광학 장치를 나타내는 단면도이다. 먼저 도 5a를 참조하면, 초소형 광학 장치는 크게 발광부(130), 영상취득부(140), 결상부(150), 수광부(160), 움직임 검출부(170) 및 광전달부(180)로 구성된다.5A and 5B are sectional views showing the microscopic optical device according to the present invention. First, referring to FIG. 5A, the micro-optical device includes a light emitting unit 130, an image acquiring unit 140, an image forming unit 150, a light receiving unit 160, a motion detector 170, and a light transmitting unit 180. do.

발광부(130)는 빛을 발광하여 영상취득부(140)에 위치하는 손가락(300) 또는 의복 등의 손가락 대체물을 조명하는 수단으로 가시광선 LED 또는 적외선 LED로 구성한다. 영상취득부(140)는 사용자가 손가락 또는 의복 등의 손가락 대체물을 위치시키는 곳으로 발광부(130)로부터 발광되는 빛을 입사받아 결상부(150)로 빛을 반사시킨다.The light emitter 130 emits light and constitutes a visible light LED or an infrared LED as a means for illuminating a finger substitute, such as a finger 300 or a garment, positioned in the image acquisition unit 140. The image acquisition unit 140 receives light emitted from the light emitting unit 130 where the user places a finger substitute such as a finger or clothing, and reflects the light to the image forming unit 150.

결상부(150)는 영상취득부(140)에 의해 반사된 빛을 모아서 영상을 결상하여 수광부(160)로 효율적으로 전달한다. 상기 결상부(150)는 비구면 렌즈 등으로 형성할 수 있으며 상기 비구면 렌즈 주변의 불필요한 빛을 차단하기 위해 마스크 등과 같은 수단을 더 포함할 수 있다.The imaging unit 150 collects the light reflected by the image acquisition unit 140, forms an image, and transmits the image to the light receiving unit 160 efficiently. The imaging unit 150 may be formed of an aspherical lens or the like, and may further include means such as a mask to block unnecessary light around the aspherical lens.

상기 결상부(150)는 박형으로 설계되야 하기에 광학 입체각(Solid Angle)이 이미지 대비에 영향을 미치게 되므로 유효 이미지 범위 주변의 조도를 중앙 부위보다 입체각이 낮아지는 만큼 높이는 발광부(130) 설계가 바람직하다. 결과로 얻어지는 조명의 편차를 50% 이내로 최적화하는 것이 바람직하다.Since the imaging unit 150 is designed to be thin, the optical solid angle affects the image contrast, so that the light emitting unit 130 design increases the illuminance around the effective image range as the solid angle becomes lower than the center portion. desirable. It is desirable to optimize the resulting deviation of illumination to within 50%.

또한, 상기 결상부(150)는 사용자가 손가락 또는 의복 등의 손가락 대체물을 대는 지름인 1mm ~ 4 mm의 유효면적과 정확하게 일치되어야 하고, 특히 수광부(160)의 영상센서와 정확히 일치시켜야 하며, 결상부(150)와 광전달부(180)는 하나의 부품으로 일체형함이 바람직하다. In addition, the imaging unit 150 should be exactly matched to the effective area of 1mm ~ 4mm, the diameter of the user to replace the finger or the finger, such as clothing, in particular to exactly match the image sensor of the light receiving unit 160, The upper part 150 and the light transmitting unit 180 are preferably integrated into one component.

수광부(160)는 결상부(150)에 의해 결상된 영상을 전기적 신호로 변환하여 출력하는 수단으로 영상센서 어레이로 구성한다. 상기 영상센서 어레이는 15*15부터 150*150 정도의 픽셀로 구성하고, 영상센서는 CMOS 또는 CCD 센서를 사용한다. 상기 영상센서는 손가락 또는 의복 등의 손가락 대체물의 감지가 없을 경우 발광부를 꺼지도록 제어함으로써 사용자의 시각을 보호한다.The light receiver 160 is configured as an image sensor array as a means for converting and outputting an image formed by the imaging unit 150 into an electrical signal. The image sensor array is composed of 15 * 15 to 150 * 150 pixels, and the image sensor uses a CMOS or CCD sensor. The image sensor protects the user's vision by controlling the light emitting unit to turn off when there is no detection of a finger substitute such as a finger or clothing.

상기 발광부(130)와 수광부(160)를 PCB 기판에 초소형 일체형으로 장착하기 위해 웨이퍼 크기의 칩 스케일 패키지(Wafer Level Chip Scale Package) 방법을 사용한 플립 칩을 사용한다.In order to mount the light emitting unit 130 and the light receiving unit 160 on the PCB substrate in a compact form, a flip chip using a wafer level chip scale package method is used.

움직임 검출부(170)는 수광부(160)의 출력에 의거하여 움직임 데이터를 생성하여 손가락 또는 의복 등의 손가락 대체물의 움직임을 검출하는 수단이다.The motion detector 170 is a means for detecting motion of a finger substitute such as a finger or a garment by generating motion data based on the output of the light receiver 160.

광전달부(180)는 발광부(130)와 영상취득부(140) 사이에 삽입하여 상기 발광 부(130)로부터 발광되는 빛을 영상취득부(140)로 보다 잘 전달할 수 있게 한다.The light transmitting unit 180 may be inserted between the light emitting unit 130 and the image acquisition unit 140 to better transmit the light emitted from the light emitting unit 130 to the image acquisition unit 140.

상세한 설명은 도 5b에서 한다.Detailed description will be given in FIG. 5B.

도 5b에 도시된 바와 같이, 발광부의 광원(190)으로부터 빛을 모아 손가락(300) 또는 의복 등의 손가락 대체물로부터 유효한 대비(Contrast)를 가진 영상을 확보하기 위해 광전달부의 평행광 프리즘렌즈(200)에서 평행광으로 만들면, 광전달부의 반사판(220)에서 상기 평행광을 입사받아 영상취득부(210)로 빛을 전반사한다. As shown in FIG. 5B, the parallel light prism lens 200 of the light transmitting unit collects light from the light source 190 of the light emitting unit to obtain an image having effective contrast from a finger substitute such as a finger 300 or a garment. In the case of parallel light, the parallel light is incident on the reflecting plate 220 of the light transmitting unit and totally reflects the light to the image acquisition unit 210.

상기 평행광 프리즘렌즈(200)에서의 평행광은 입사각을 일정 범위 이내로 조정할 수 있어야 하는데, 상기 입사각은 20도 내지 45도로 조정함으로써 광효율을 높이고 유효한 대비를 가진 이미지를 얻을 수 있다. 상기 평행광 프리즘렌즈(200)는 광 효율을 향상시키기 위하여 프리즘과 1개 이상의 렌즈를 이용하여 설계한다. 상기 프리즘은 소형화를 위해 렌즈기능을 추가한 프리즘 렌즈로 구현함으로써 소형화는 물론 조명광학계의 성능을 개선할 수 있다.The parallel light in the parallel light prism lens 200 should be able to adjust the angle of incidence within a predetermined range. The angle of incidence may be adjusted to 20 degrees to 45 degrees to increase the light efficiency and obtain an image having an effective contrast. The parallel light prism lens 200 is designed using a prism and one or more lenses to improve light efficiency. The prism may be implemented as a prism lens having an additional lens function for miniaturization, thereby improving performance of the illumination optical system as well as miniaturization.

상기 반사된 빛을 결상부의 결상렌즈(240)에서 반사된 빛을 모으고 마스크(230)에서 잡광을 제거하고, 수광부로 전달한다. 상기 결상렌즈(240)와 마스크(230)는 하나의 부품으로 형성하고, 하우징부(250)와 일체형으로 제작되어 있다. The reflected light collects the light reflected from the imaging lens 240 of the image forming unit, removes the light from the mask 230, and transmits the light to the light receiving unit. The imaging lens 240 and the mask 230 are formed as one component and are integrally manufactured with the housing part 250.

영상취득부(210)의 주변에 위치하는 터치센서(260)는 손가락(300) 또는 의복 등의 손가락 대체물이 접촉한 경우에만 영상취득부(210)에 손가락(300) 또는 의복 등의 손가락 대체물이 닿은 동작 상태로 판단한다. 상기 결상부의 하단에 위치한 수광부의 영상센서(270)는 PCB(280)에 고정 설치되며 상기 영상센서(270)를 보호하 기 위해 영상센서 보호커버(290)가 하단부에 위치한다. 상기 영상센서(270)는 발광부의 광량 획득기간만 발광부가 켜지도록 제어한다. The touch sensor 260 positioned around the image acquisition unit 210 has a finger substitute such as a finger 300 or a garment in the image acquisition unit 210 only when a finger substitute such as the finger 300 or a garment is in contact with the image acquisition unit 210. Judging by the operating state touched. The image sensor 270 of the light receiving unit located at the bottom of the image forming unit is fixed to the PCB 280 and the image sensor protective cover 290 is positioned at the lower end to protect the image sensor 270. The image sensor 270 controls the light emitter to be turned on only during the light quantity acquisition period of the light emitter.

상기와 같은 광학 장치는 상단 외부의 긁힘이나 벗겨짐을 방지하기 위해 강화 코팅하거나 필름을 부착하여 사출하는 인몰드 방식으로 제작함으로써 신뢰성을 확보할 수 있다. The optical device as described above can be secured by manufacturing in an in-mold manner to inject the coating by reinforcing coating or film to prevent scratches or peeling of the outside of the top.

본 발명에 따른 초소형 광학 장치는 영상센서(270)와 결합되어 있는 상기 PCB(280) 상단의 구조물(이하, '광가이드'라 칭함)이 하우징부(250)와 일체형 구조로 연결되어 있고, 그 구조의 상단이 하단을 보호하는 형태이다. 상기 광가이드 및 하우징부(250)는 투명한 플라스틱인 동일한 재질로 이루어진다. 상기 하우징부(250)는 발광부, 광전달부, 영상취득부 및 결상부를 일체형으로 구성하고, 이를 내장하는 광학적 암실 환경을 제공한다.In the microscopic optical device according to the present invention, a structure (hereinafter, referred to as an “optical guide”) on the PCB 280 coupled to the image sensor 270 is integrally connected to the housing 250. The top of the structure protects the bottom. The light guide and the housing 250 is made of the same material that is a transparent plastic. The housing part 250 is configured as an integral part of the light emitting part, the light transmitting part, the image acquisition part, and the image forming part, and provides an optical dark room environment in which the housing part 250 is incorporated.

또한, 초소형 광학 장치는 손가락 또는 의복 등의 손가락 대체물의 움직임을 핸드라이팅(Handwriting) 입력 장치로 사용할 수 있도록 사용자가 손가락 또는 의복 등의 손가락 대체물을 땔 경우 터치센서를 이용하여 이를 감지하고 획간 구분으로 사용하여 인식 절차를 간편화할 수 있다. In addition, the micro-optical device detects this by using a touch sensor when a user removes a finger substitute such as a finger or a garment so that the movement of a finger substitute such as a finger or a garment can be used as a handwriting input device. Can be used to simplify the recognition procedure.

또한 본 발명에서는 초소형 광학 장치에 초소형 스위치를 내장하여 선택기능을 구현하고, 핸드라이팅(Handwriting)시 획 구분기능으로 사용할 수 있다.In addition, the present invention implements a selection function by embedding a micro switch in the micro optical device, and can be used as a handwriting (separation) function.

따라서, 본 발명에 따른 초소형 광학 장치는 사용자가 손가락 또는 의복 등의 손가락 대체물 표면을 통해서 쉽게 사용할 수 있도록 하고, 외부 환경으로부터 내부를 보호하기 위하여 일체형으로 방수, 방습, 내충격 구조는 물론 긁힘 방지 (Anti-Scratch) 코팅한다.Therefore, the micro-optical device according to the present invention can be easily used by the user through the surface of the finger substitute, such as fingers or clothing, and integrally waterproof, moisture-proof, impact-resistant structure, as well as scratch prevention to protect the interior from the external environment (Anti) -Scratch) Coating.

상기 초소형 광학 장치는 상기 실시예에 한정하지 않고 휴대형 정보기기와 반지형, 손목띠형, 단추형 등 다양한 형태의 입력 장치로 제작하여 착용할 수 있는 컴퓨팅 환경에서 적용할 수 있다.The microscopic optical device is not limited to the above embodiments, and may be applied to a computing environment that can be manufactured and worn by using a portable information device and various types of input devices such as a ring type, a wristband type, and a button type.

도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 초소형 광학 장치를 적용한 실시예를 나타내는 도면이다. 도 6a는 반지형 입력 장치로 사용시 핸드라이팅하는 것을 나타내는 도면으로, 문자 입력이 가능한 것을 나타낸다. 상기 문자 입력은 광학 장치(100)에 손가락(300) 또는 의복 등의 손가락 대체물을 접촉하여 원하는 문자를 입력한다. 예를 들면 'ㄱ'이라는 글자를 상기 반지형 입력 장치(100) 상에 손가락 또는 의복 등의 손가락 대체물을 올려놓고 'ㄱ'을 만든다. 상기 문자 입력시 손가락 또는 의복 등의 손가락 대체물의 움직임 경로는 터치센서의 출력을 누적으로 한다. 상기 터치센서는 핸드라이팅 입력의 획 구분을 할 수 있다.6A and 6B show an embodiment to which the microscopic optical device according to the present invention is applied. FIG. 6A is a diagram illustrating handwriting when used as a ring-shaped input device, and shows that text input is possible. The character input contacts a finger 300 or a finger substitute such as a garment with the optical device 100 to input a desired character. For example, a letter 'a' is placed on the ring-shaped input device 100 and a finger substitute such as a finger or a garment is placed on the 'a'. The movement path of a finger substitute, such as a finger or a garment, when the character is input, accumulates the output of the touch sensor. The touch sensor may distinguish a stroke of the handwriting input.

도 6b는 헤드 마운트(Head Mount)(410)로 사용시 정보 입력 방법을 나타내는 도면으로, 상기 헤드 마운트 장치(410)를 착용한 후, 반지형 입력 장치(420)로 헤드 마운트 장치(410)에 나타나는 가상 키보드(Virtual Keyboard)(430) 상에 보이는 커서(Cursor)로 해당 키를 선택하여 정보를 입력한다.FIG. 6B is a diagram illustrating a method of inputting information when using the head mount 410. After wearing the head mount device 410, the ring-shaped input device 420 appears on the head mount device 410. A cursor is displayed on the virtual keyboard 430 and a corresponding key is selected to input information.

도 7은 본 발명에 따른 초소형 스위치를 사용하여 핸드라이팅하는 방법을 나타내는 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, "ㅠ"이라는 글자를 입력하고자 할 때, 먼저, 'ㅡ'를 만든다. 이후, 'ㅣ'와 'ㅣ'를 순차적으로 입력한 후, 초소형 스위치를 누르면 "ㅠ"자가 입력된다.7 is a diagram illustrating a method of handwriting using a micro switch according to the present invention. As shown in Figure 7, when you want to enter the letter "ㅠ", first, '-' is made. Then, after inputting 'ㅣ' and 'ㅣ' sequentially, when the micro switch is pressed, "ㅠ" is input.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.Although the present invention has been shown and described with reference to the preferred embodiments as described above, it is not limited to the above embodiments and those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Various changes and modifications will be possible.

따라서, 본 발명의 착용할 수 있는 초소형 정보 입력 장치는 휴대형 정보기기와 착용할 수 있는 컴퓨팅 및 홈 네트워킹 환경에 적용함으로써 초소형, 초박형, 저전력이 가능하고, 방습, 방진 및 내충격성을 지닌 입력 장치의 구현이 가능하여 고기능의 제어 장치로 사용이 가능한 효과가 있다.Accordingly, the wearable ultra-small information input device of the present invention can be applied to a portable information device and a wearable computing and home networking environment, thereby making it possible to use the ultra-miniature, ultra-thin, low power, moisture-proof, dust-proof, and shockproof input device. Since it can be implemented, it can be used as a high-performance control device.

Claims (18)

영상의 움직임을 검출하기 위한 광학검출수단 및 상기 광학검출수단을 통해 검출된 움직임검출데이터의 송신을 위한 통신수단으로 구성되는 정보 입력 장치에 있어서,An information input device comprising optical detection means for detecting motion of an image and communication means for transmission of motion detection data detected by the optical detection means, 상기 광학검출수단은,The optical detection means, 빛을 방사하기 위한 발광부, 상기 발광부에서 방사된 빛을 영상취득부로 전달하기 위한 광전달부 및 상기 영상취득부에서 반사된 빛을 모아 영상을 결상하기 위한 결상부와 일체형으로 형성되며, 상기 광학검출수단의 내부에 광학적 암실 환경을 제공하기 위한 하우징부;It is formed integrally with a light emitting unit for emitting light, a light transmitting unit for transmitting the light emitted from the light emitting unit to the image acquisition unit and an image forming unit for collecting the light reflected from the image acquisition unit to form an image, A housing part for providing an optical darkroom environment inside the optical detection means; 상기 결상부에 의해 결상된 영상을 전기적 신호로 변환하여 출력하기 위한 수광부; 및A light receiving unit for converting and outputting an image formed by the image forming unit into an electrical signal; And 상기 수광부의 출력에 의거하여 영상의 움직임을 검출하기 위한 움직임 검출부A motion detector for detecting a motion of an image based on an output of the light receiver 를 포함하며,Including; 상기 통신수단은,The communication means, 상기 움직임검출데이터의 무선송신을 위한 탄성재질의 마이크로 스트립 라인 안테나; 및An elastic microstrip line antenna for wireless transmission of the motion detection data; And 상기 무선송신을 위한 통신모듈Communication module for the wireless transmission 을 포함하는 착용할 수 있는 초소형 정보 입력 장치.Wearable micro information input device comprising a. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 광학검출수단은 외부로부터의 긁힘이나 벗겨짐을 방지하기 위한 코팅 처리 또는 필름부착 처리된 착용할 수 있는 초소형 정보 입력 장치.The optical detection means is a wearable micro information input device which is coated or coated with a film to prevent scratches or peeling from the outside. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 통신모듈은 RF, 블루투스, 무선랜, 적외선 및 울트라사운드 통신 중 어느 하나를 이용하는 착용할 수 있는 초소형 정보 입력 장치.The communication module is a wearable micro information input device using any one of RF, Bluetooth, WLAN, infrared and ultrasound communication. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 광전달부는,The light transmitting unit, 빛을 평행광으로 만들기 위한 평행광 프리즘렌즈; 및Parallel light prism lenses for making light into parallel light; And 상기 평행광을 입사받아 상기 영상취득부로 빛을 전반사하는 반사판Reflecting plate that receives the parallel light and totally reflects the light to the image acquisition unit 을 포함하는 착용할 수 있는 초소형 정보 입력 장치.Wearable micro information input device comprising a. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 평행광 프리즘렌즈는 프리즘과 적어도 하나의 렌즈로 구성되는 착용할 수 있는 초소형 정보 입력 장치.And said parallel light prism lens comprises a prism and at least one lens. 제 5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 프리즘은 광학적 렌즈 기능을 갖는 곡면형 프리즘렌즈인 착용할 수 있는 초소형 정보 입력 장치.And the prism is a curved prism lens having an optical lens function. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 영상취득부는 손가락 또는 의복 등의 손가락 대체물의 접촉 여부로 광학검출수단의 사용 여부를 판단하기 위한 터치센서를 구비하는 착용할 수 있는 초소형 정보 입력 장치.The image acquisition unit is a wearable micro information input device having a touch sensor for determining whether or not to use the optical detection means by the contact of a finger substitute, such as a finger or clothing. 제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 터치센서는 센서의 출력누적을 이용하여 핸드라이팅 입력의 획간 구분을 하는 착용할 수 있는 초소형 정보 입력 장치.The touch sensor is a wearable micro information input device for distinguishing between strokes of the handwriting input by using the output accumulation of the sensor. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 광학검출수단은,The optical detection means, 상기 움직임검출데이터를 선택하여 송신하기 위한 스위치수단Switch means for selecting and transmitting the motion detection data 을 더 포함하는 초소형 정보 입력 장치.Micro information input device further comprising a. 제 9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 스위치수단은 선택기능을 이용하여 핸드라이팅 입력의 획간 구분을 하는 착용할 수 있는 초소형 정보 입력 장치.The switch means is a wearable micro information input device for distinguishing between strokes of the handwriting input by using a selection function. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 결상부는,The imaging section, 상기 영상취득부에서 반사된 빛을 모으기 위한 결상렌즈; 및An imaging lens for collecting light reflected from the image acquisition unit; And 상기 결상렌즈 주변의 잡광을 상기 결상렌즈로부터 차단하기 위한 마스크A mask for blocking the light around the imaging lens from the imaging lens 를 포함하는 착용할 수 있는 초소형 정보 입력 장치.Wearable micro information input device comprising a. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 수광부는,The light receiving unit, PCB 기판과 결합되는 영상센서; 및An image sensor coupled to the PCB substrate; And 상기 영상센서를 보호하기 위한 영상센서 보호커버Image sensor protective cover for protecting the image sensor 를 포함하는 착용할 수 있는 초소형 정보 입력 장치.Wearable micro information input device comprising a. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 발광부와 수광부는 웨이퍼 크기의 칩 스케일 패키지 방법을 사용한 플립칩에 장착되는 착용할 수 있는 초소형 정보입력 장치.And the light emitting part and the light receiving part are mounted on a flip chip using a wafer size chip scale package method. 제 12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 영상센서는 상기 발광부의 광량 획득기간에만 발광부가 켜지도록 제어하는 착용할 수 있는 초소형 정보 입력 장치.The image sensor is a wearable micro information input device that controls the light emitting unit is turned on only during the light amount acquisition period of the light emitting unit. 제 12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 영상센서는 손가락 또는 의복 등의 손가락 대체물의 감지가 없을 경우 발광부를 꺼지도록 제어하는 착용할 수 있는 초소형 정보 입력 장치.The image sensor is a wearable micro information input device that controls to turn off the light emitting unit when there is no detection of a finger substitute, such as a finger or clothing. 삭제delete 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 발광부, 광전달부, 영상취득부, 결상부 및 하우징부의 재질은 플라스틱인 착용할 수 있는 초소형 정보 입력 장치.Wearable micro information input device of which the material of the light emitting part, the light transmitting part, the image acquisition part, the imaging part and the housing part is plastic. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 정보 입력 장치는 이차 전지를 주전원으로 사용하는 착용할 수 있는 초소형 정보 입력 장치.The information input device is a wearable micro information input device using a secondary battery as a main power source.
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