KR100870197B1 - 광 포인팅 장치 및 광 포인팅 방법 - Google Patents

광 포인팅 장치 및 광 포인팅 방법 Download PDF

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Abstract

신뢰성 및 안정성을 향상시키고 성능을 개선할 수 있는 광 포인팅 장치 및 광 포인팅 방법이 개시된다. 광 포인팅 장치는 대물면이 형성된 몸체, 몸체의 내부에 구비되며 대물면을 향해 서로 다른 파장 대역의 빛을 독립적으로 조사하는 광원부, 대물면으로부터 반사된 빛을 촬상하여 이미지 신호를 생성하는 이미지 센서, 이미지 센서 상에 화소 단위로 제공되며 대물면으로부터 반사된 빛 중 특정 파장 대역의 빛을 통과시키는 컬러필터부를 포함한다. 컬러필터부에 의해 이미지 센서에서는 각 파장 대역별로 독립적인 이미지 신호가 생성될 수 있으며, 이렇게 생성된 각 이미지 신호 중에서 양호한 특성을 가진 어느 하나의 이미지 신호를 이용하여 최종적인 출력 이미지 신호를 결정할 수 있다. 따라서, 태양광과 같은 외부광이 직접 조사될 수 있는 야외에서 광 포인팅 장치를 사용할 경우에도 사용자의 손가락 움직임에 따른 정보를 정확하게 추적할 수 있다.
광 포인팅, 외부광, 대물면, 광원부, 이미지 센서, 컬러필터부

Description

광 포인팅 장치 및 광 포인팅 방법{OPTICAL POINTING APPARATUS AND OPTICAL POINTING METHOD}
도 1 및 도 2는 종래 광 포인팅 장치의 구조를 도시한 측면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 광 포인팅 장치가 적용된 개인휴대단말기의 구조를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 광 포인팅 장치의 구조를 도시한 측면도이다.
도 5 내지 도 6은 본 발명에 따른 광 포인팅 장치로서, 컬러필터부의 구조 및 설치구조를 각각 도시한 평면도 및 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 광 포인팅 장치로서, 광 경로를 설명하기 위한 측면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 광 포인팅 장치에 의한 광 포인팅 방법을 설명하기 위한 블록도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 단말기 본체 210 : 광 포인팅 장치
220 : 광원부 221 : 제1광원부
222 : 제2광원부 230 : 광원가이드
250 : 집광부 260 : 이미지 센서
270 : 컬러필터부 271 : 제1화소필터
272 : 제2화소필터 300 : 제어부
본 발명은 광 포인팅 장치 및 광 포인팅 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 신뢰성 및 안정성을 향상시키고 성능을 개선할 수 있는 광 포인팅 장치 및 광 포인팅 방법에 관한 것이다.
일반적으로 휴대폰이나 PDA(Personal Digital Assistants) 등의 개인휴대단말기는 키패드를 이용한 사용자 인터페이스를 채용하고 있다. 좀더 설명하면, 종래 개인휴대단말기는 숫자 및 문자를 입력하기 위한 복수개의 버튼으로 구성된 키패드를 구비하며, 사용자가 상기 키패드의 버튼을 조작하여 전화번호나 문장 등의 각종 정보를 입력할 수 있도록 구성되어 있다.
근래에 들어 WIBRO(Wireless Broadband) 서비스 등과 같은 무선 인터넷 서비스가 상용화됨에 따라, 개인휴대단말기에도 GUI(Graphical User Interface)를 지원하는 윈도우즈 운영체제가 채용되고 있다. 일 예로 개인휴대단말기를 위한 윈도우즈로는 Windows CE 등이 있다. 또한 기술의 발달에 더불어 개인휴대단말기는 다양한 부가 서비스를 구비하게 되었으며, 상기 다양한 부가 서비스의 편리한 운용을 위해서도 GUI를 지원하는 윈도우즈 운영체제가 채용되기도 하였다.
상기한 바와 같이 개인휴대단말기의 사용자 인터페이스로서 GUI의 운영체제 가 채용됨에 따라, 종래에는 개인휴대단말기에 적합한 포인팅 장치의 개발이 절실하게 요구되고 있다.
일반적으로 GUI를 위한 포인팅 장치로는 볼 마우스(Ball Mouse), 광 마우스(Optical Mouse), 레이저 마우스(Laser Mouse), 터치 패드(Touch Pad), 타블렛(Tablet) 등이 있다. 상기한 포인팅 장치는 컴퓨터에 채용되고 있으며, 이론적으로 개인휴대단말기의 포인팅 장치로도 채용될 수가 있다.
도 1 및 도 2는 종래 광 포인팅 장치의 구조를 도시한 측면도이다.
도 1에서 도시한 바와 같이, 종래 광 포인팅 장치(10)는 광원(20), 광원가이드(30), 집광렌즈(50), 광이미지센서(50)를 포함하여 구성되어 있다.
상기 광원(20)은 빛을 발생시키기 위한 것으로서 통상의 발광다이오드(Light-Emitting Diode; LED)가 사용될 수 있다. 상기 광원가이드(30)는 광원(20)의 일측에 배치되어 광원(20)으로부터 조사된 빛이 대물면(12)으로 안내될 수 있게 한다. 대물면(12)으로 조사된 빛은 대물면(12)에 접촉되는 피사체(사용자의 손가락 등)에 의해 대물면(12)으로부터 반사되어 집광렌즈(50)로 안내된다. 집광렌즈(50)는 대물면(12)으로부터 반사된 빛 즉, 취득영상정보에 해당되는 빛을 집광하여 이미지 센서(60)로 조사하게 되고, 이미지 센서(60)는 집광렌즈(50)를 통해 집광된 빛에 대응되는 이미지를 촬상하여 전기적 신호로 변환하게 된다.
그런데, 종래 광 포인팅 장치(10)는 그 사용환경에 따라 사용자의 손가락 움직임을 정확하게 인식하기 어려운 문제점이 있고, 이에 따라 신뢰성 및 안정성이 저하되는 문제점이 있다.
즉, 도 2와 같이 광원 이외 주파수의 빛, 예를 들어 태양광과 같은 외부광이 직접 조사될 수 있는 야외에서 광 포인팅 장치를 사용할 경우, 태양광이 사용자의 손가락을 투과하며 광원(20)으로부터 발광된 빛의 경로 상에 유입되어 광원(20)으로부터 발광된 빛과 함께 이미지 센서(60)로 유입되는 문제점이 발생되었다. 이와 같이 태양광이 유입됨에 따른 간섭 및 광 노이즈에 의해 이미지 센서(60)에서는 사용자의 손가락 움직임에 따른 정보를 추적할 수 없게 되며 오작동되는 등 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다. 또, 광 노이즈에 의한 오작동이 발생됨에 따라 설정하고자 하는 설정값이 변경되기 때문에 사용자는 다시 원하는 값으로 재설정을 하는데 따른 번거로움과 시간낭비를 초래하는 문제점이 있다. 특히, 이러한 문제점은 광원으로서 적색 발광다이오드가 채용될 경우 더욱 빈번하게 발생되었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출한 것으로서, 신뢰성 및 안정성을 향상시키고 성능을 개선할 수 있는 광 포인팅 장치 및 광 포인팅 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 광원 이외 주파수의 빛이 유입됨에 따른 간섭 및 오작동을 방지할 수 있는 광 포인팅 장치 및 광 포인팅 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
특히, 본 발명은 태양광과 같은 외부광이 사용자의 손가락을 투과하며 광 노이즈가 발생될 시에도 사용자의 손가락 움직임을 정확하게 추적할 수 있는 광 포인팅 장치 및 광 포인팅 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 광 포인팅 장치는 대물면이 형성된 몸체, 몸체의 내부에 구비되며 대물면을 향해 서로 다른 파장 대역의 빛을 독립적으로 조사하는 광원부, 대물면으로부터 반사된 빛을 촬상하여 이미지 신호를 생성하는 이미지 센서, 이미지 센서 상에 화소 단위로 제공되며 대물면으로부터 반사된 빛 중 특정 파장 대역의 빛을 통과시키는 컬러필터부를 포함한다.
본 발명에 따른 광 포인팅 장치는 단독적으로 사용될 수 있으며, 경우에 따라서는 통상의 개인휴대단말기에 장착될 수 있다. 개인휴대단말기라 함은 폴더형, 바형, 슬라이드형 등의 타입으로 이루어진 PDA, 스마트 폰, 핸드헬드 PC, 휴대폰, MP3 플레이어 등이 적용될 수 있다.
광원부는 빛을 발생시키는 광원 및 광원으로부터 발생된 빛을 대물면으로 안내하는 광원가이드를 포함할 수 있다. 일 예로서, 광원부는 대물면을 향해 제1빛을 조사하는 제1광원부 및 제1광원부와 독립적으로 대물면을 향해 제1빛과 다른 특성을 갖는 제2빛을 조사하는 제2광원부를 포함할 수 있으며, 경우에 따라서는 또 다른 특성을 갖는 빛을 조사하기 위한 더 많은 광원부를 포함하여 구성될 수 있다.
컬러필터부는 대물면으로부터 반사된 빛이 각각의 특성별 빛으로 분리될 수 있도록 복수개의 화소필터를 포함하여 구성될 수 있다. 일 예로 컬러필터부는 제1빛을 통과시키는 제1화소필터 및 제2빛을 통과시키는 제2화소필터를 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 컬러필터부는 이미지 센서상에 화소 단위로 제공된다.
또한, 이미지 센서에서 촬상된 각 파장 대역에 대응되는 이미지 신호의 광량 및 움직임 속도 중 적어도 하나를 검출하여 각 이미지 신호 중 어느 하나를 출력신호로 출력하는 제어부를 포함할 수 있다. 제어부는 광원 이외 주파수의 빛, 예를 들어 태양광과 같은 외부광이 직접 조사될 수 있는 야외에서 광 포인팅 장치를 사용할 경우, 이미지 센서에서 촬상된 각 특성별 빛에 대응되는 이미지 신호의 광량 및 움직임 속도 중 적어도 하나를 검출하여 양호한 특성을 가진 어느 하나의 이미지 신호를 이용하여 출력 이미지 신호를 결정할 수 있다. 아울러, 각 이미지 신호 중 어느 하나를 출력신호로 출력할 시에는 미리 설정된 설정값을 기준으로 각 이미지 신호 중 설정값에 대응되는 어느 하나를 출력신호로 출력할 수 있고, 다르게는 각 이미지 신호 중 미리 설정된 설정값보다 크거나 작은 어느 하나가 출력신호로 출력되도록 구성할 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 광 포인팅 장치는 대물면이 형성된 몸체, 몸체의 내부에 구비되며 대물면을 향해 백색광을 조사하는 광원부, 대물면으로부터 반사된 빛을 촬상하여 이미지 신호를 생성하는 이미지 센서, 광원부와 이미지센서의 사이에 제공되며 대물면으로부터 반사된 빛 중 특정 파장 대역의 빛을 통과시키는 컬러필터부를 포함한다.
광원부로서는 백색광을 조사할 수 있는 통상의 광원수단이 사용될 수 있다. 일 예로, 광원부로서는 백색 발광다이오드가 사용될 수 있으며, 경우에 따라서는 서로 다른 특성을 갖는 복수개의 발광다이오드가 사용될 수 있다.
컬러필터부에 의한 필터링은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 컬러필터부는 적색성분 빛과 청색성분 빛을 통과시킬 수 있다. 또한, 이미지 센서에서 촬상된 적색성분 빛에 대응되는 제1이미지신호 및 청색성분 빛에 대응되는 제2이미지 신호의 광량 및 움직임 속도 중 적어도 하나를 검출하여 제1이미지 신호 및 제2이미지 신호 중 감도가 양호한 어느 하나를 출력신호로 출력하는 제어부를 포함할 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략될 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 광 포인팅 장치가 개인휴대단말기에 적용된 예를 들어 설명하기로 한다. 여기서 개인휴대단말기(Personal Portable Device)라 함은 PDA(Personal Digital Assistant), 스마트 폰(Smart phone), 핸드헬드(handheld) PC, 휴대폰, MP3 플레이어 등과 같은 휴대용 전기전자장치로서, CDMA(Code Division Multiplexing Access) 모듈, 블루투스 모듈, 적외선 통신 모듈(IrDA), 유무선 랜카드와 같은 소정의 통신 모듈을 구비할 수 있으며, 멀티미디어 재생 기능을 수행하는 소정의 마이크로프로세서를 탑재함으로써 소정의 연산 능력을 갖춘 단말기를 통칭하는 개념으로 사용될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 광 포인팅 장치가 적용된 개인휴대단말기의 구조를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 광 포인팅 장치의 구조를 도시한 측면도이며, 도 5 내지 도 6은 본 발명에 따른 광 포인팅 장치로서, 컬러필터부의 구조 및 설치구조를 각각 도시한 평면도 및 단면도이다.
도 3에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 광 포인팅 장치가 적용된 개인휴대단말기는 단말기 본체(100) 및 몸체(210), 광원부(220), 이미지 센서(260), 컬러필터부(270)를 구비하여 단말기 본체에 설치되는 광 포인팅 장치(210)를 포함한다.
상기 단말기 본체(100)로서는 최근 통상적으로 사용되고 있는 서로 전개 및 절첩 회동이 가능하게 결합된 본체부 및 폴더부를 구비한 폴더형 개인휴대단말기, 신호를 입력하는 입력버튼과 액정표시장치가 본체부에 일체로 구비된 바(bar)형 개인휴대단말기, 상기와 같은 바형 단말기의 입력버튼 영역을 개폐할 수 있도록 본체부에 힌지 결합되는 플립을 구비한 플립형 개인휴대단말기, 본체부에 슬라이드부가 슬라이드식으로 개폐되도록 한 슬라이드형 개인휴대단말기 등이 적용될 수 있으며, 이하에서는 단말기 본체(100)로서 폴더형 개인휴대단말기가 적용된 예를 들어 설명하기로 한다.
상기 단말기 본체(100)는 본체부(110)와 이 본체부(110)에 절첩되며 본체부(110)의 전면을 여닫을 수 있도록 본체부(110)에 상대 회동 가능하게 연결되는 폴더부(120)를 포함하여 구성되어 있다.
이를 위해 상기 본체부(110)의 상단부에는 소정 간격을 두고 이격되게 한쌍의 본체힌지부가 형성될 수 있고, 상기 폴더부(120)의 하단부에는 본체힌지부의 사이에 회동 가능하게 결합될 수 있도록 폴더힌지부가 형성될 수 있다.
상기 폴더부(120)의 내면에는 영상 정보를 출력하기 위한 디스플레이부(121)가 설치될 수 있으며, 그 상단부에는 상대방으로부터의 음성을 전달하기 위한 수화 부(122)가 구비될 수 있다.
상기 본체부(110)는 상호 협조적으로 내부에 수용 공간을 형성하는 프론트케이스 및 리어케이스를 포함하여 구성되며, 그 내부에는 각종 제어를 수행하기 위한 인쇄회로기판이 수용될 수 있고, 프론트케이스(111)의 전면에는 각종 정보를 입력하기 위한 키패드(113) 및 사용자의 음성을 전송하기 위한 송화부(114)가 구비될 수 있다.
또한, 상기 본체부(110)에는 광원을 통해 대물면에 접촉되는 피사체(사용자의 손가락 등)에 빛을 비춘 후 피사체에 의해 반사되는 빛의 움직임을 계산하여 디스플레이부 상에서 커서(또는 포인터)를 움직일 수 있도록 하는 광 포인팅 장치(210)가 구비되어 있다.
도 4 및 도 5에서 각각 도시한 바와 같이, 광 포인팅 장치(210)는 본체부(110)에 장착되되 외부로 노출되도록 대물면(212)이 형성된 몸체(211), 상기 몸체(211)의 내부에 구비되며 대물면(212)을 향해 서로 다른 파장 대역의 빛을 독립적으로 조사하는 광원부(220), 상기 대물면(212)으로부터 반사된 빛을 촬상하여 이미지 신호를 생성하는 이미지 센서(260), 이미지 센서(260) 상에 화소 단위로 제공되며 광원부(220)로부터 조사된 빛 중 특정 파장 대역의 빛을 통과시키는 컬러필터부(270)를 포함한다.
상기 몸체(211)는 내부에 소정 공간을 갖도록 형성되며, 그 상면 일측에는 대물면(212)이 형성되어 있다. 여기서 대물면(212)은 몸체(211)에 형성된 개구부를 복개하도록 결합되는 투명 재질의 글라스 또는 플라스틱 등에 의해 형성될 수 있 다. 광원부(220)로부터 대물면(212)의 저면으로 조사된 빛은 대물면(212)을 투과하며 외부로 조사될 수 있다. 이때 대물면(212)에 사용자의 손가락 등이 밀착되게 접촉되는 경우 대물면(212)으로 조사된 빛은 손가락 표면에 의해 대물면(212)으로부터 반사되며 다시 대물면(212)의 하부로 조사될 수 있다.
상기 광원부(220)는 몸체(211)의 내부 일측에 구비되어 대물면(212)을 향해 서로 다른 특성(예를 들어 색 또는 파장 대역)을 갖는 빛을 독립적으로 조사한다. 이하에서는 광원부(220)가 대물면(212)을 향해 제1빛을 조사하는 제1광원부(221) 및 제1광원부(221)와 독립적으로 대물면을 향해 제2빛을 조사하는 제2광원부(222)를 포함하여 구성된 예를 들어 설명하기로 한다. 경우에 따라서는 또 다른 특성을 갖는 빛을 조사하기 위한 더 많은 광원부를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제1 및 제2광원부(221,222)는 각각 빛을 발생시키는 광원(221a,222a) 및 상기 광원(221a,222a)으로부터 발생된 빛을 대물면(212)으로 안내하는 광원가이드(230)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제1 및 제2광원부(221,222)의 광원(221a,222a)으로서는 서로 다른 파장 대역의 빛을 발생시키는 통상의 발광다이오드(Light-Emitting Diode; LED)가 적용될 수 있다. 경우에 따라서는 발광다이오드 대신 레이저 다이오드(Laser Diode) 등과 같은 기타 광원이 사용될 수 있다. 이하에서는 제1광원부(221)의 광원(221a)으로서 적색성분의 빛을 발생시키는 적색 발광다이오드가 적용되고, 제2광원부(222)의 광원(222a)으로서 청색성분의 빛을 발생시키는 청색 발광다이오드가 적용된 예를 들어 설명하기로 한다.
상기 광원가이드(230)는 광원부(220)로부터 발광된 빛을 대물면 측으로 전반사 시키기 위한 것으로서 통상의 반사경이 사용될 수 있다. 이러한 광원가이드(230)는 하나의 반사경을 포함하여 구성될 수 있음은 물론 소정 배열로 배치되는 복수개의 반사경을 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2광원부(221,222)는 하나의 광원가이드(230)를 공통으로 사용할 수 있음은 물론 각각 별도의 광원가이드를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 이미지 센서(260)는 대물면(212)으로부터 반사된 빛을 촬상하여 이미지 신호를 생성할 수 있도록 몸체(211) 내부 일측에 구비된다. 즉, 상기 이미지 센서(260)는 대물면(212)으로부터 반사되는 빛의 경로 상에 제공되어 대물면(212)으로부터 반사된 빛을 촬상한다. 또, 이미지 센서(260)의 상부에는 대물면(212)으로부터 반사된 빛을 집광하기 위한 집광부(250)가 구비될 수 있다.
여기서 대물면(212)으로부터 반사되는 빛의 경로라 함은 대물면(212)의 배치각도 및 그 외의 요건 등에 의해 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 대물면(212)과 집광부(250)의 사에에는 대물면(212)으로부터 반사된 빛을 일정 방향으로 반사시키기 위한 적어도 한개 이상의 반사경(도시하지 않음)이 제공될 수 있으며, 반사경에 의해 대물면으로부터 반사되는 빛의 경로가 다양하게 변경될 수 있다.
상기 집광부(250)로서는 통상의 집광렌즈 등이 사용될 수 있으며, 이러한 집광부(250)는 대물면(212)으로부터 반사된 빛을 집광하여 이미지 센서(260)로 제공될 수 있게 한다. 따라서, 집광부(250)에 의해 집광된 빛은 이미지 센서(260)로 조사될 수 있고, 이미지 센서(260)는 이 빛을 촬상하여 그에 대응되는 이미지 신호를 생성하게 된다.
이러한 이미지 센서(260)로서는 통상의 이미지 센서(260)가 적용될 수 있다. 일 예로, 이미지 센서(260)는 이미지 픽업을 위해 화소 단위로 배치되는 복수개의 이미지 소자(261a)를 구비하는 센서기판(261) 및 센서기판(261)의 상면에 형성되는 렌즈층(262)을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 센서기판(261)은 반도체 또는 절연 재질로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 단결정의 실리콘 재질로 형성될 수가 있다. 상기 이미지 소자(261a)는 센서기판(261)의 표면에 형성될 수 있으며, 이러한 이미지 소자(261a)는 일종의 포토 다이오드(photo diode)로서 이온 주입 등의 통상의 CMOS 공정을 통해 형성될 수 있다.
상기 컬러필터부(270)는 이미지 센서(260) 상에 화소 단위로 제공되어 광원부(220)로부터 조사된 빛 중 특정 파장 대역의 빛이 통과될 수 있게 한다. 이하에서는 상기 컬러필터부(270)가 제1빛을 통과시키는 제1화소필터(271) 및 제2빛을 통과시키는 제2화소필터(272)를 포함하고, 상기 제1 및 제2화소필터(272)가 각 이미지 소자에 대응되게 이미지 센서(260)상에 구비된 예를 들어 설명하기로 한다.
아울러 상기 제1화소필터(271) 및 제2화소필터(272)의 배치구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로 제1화소필터(271) 및 제2화소필터(272)는 도 6의 (a)와 같이 순차적으로 교호되게 배치될 수 있으며, 다르게는 도 6의(b)와 같이 배치될 수도 있다. 아울러 각 화소필터(271,272)의 배치구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
한편, 도 7은 본 발명에 따른 광 포인팅 장치로서, 광 경로를 설명하기 위한 측면도이다. 도 7에서 도시한 바와 같이, 상기 제1 및 제2화소필터(271,272)로서는 조사되는 빛 중 일부는 투과시키고 나머지는 흡수 또는 차단시킬 수 있는 통상의 필터부재가 사용될 수 있다. 상기와 같이 컬러필터부(270)의 제1 및 제2화소필터(271,272)는 각 광원부(220)에서 조사되어 대물면(212)으로부터 반사된 빛이 각각의 특성별 빛으로 분리될 수 있게 하고, 이에 따라 이미지 센서(260)에서는 특성별로 각각 분리된 빛에 대응되는 이미지 신호가 생성될 수 있다.
예를 들어, 대물면(212)으로부터 반사된 빛 중 적색성분의 빛은 제1화소필터(271)를 통해서만 통과될 수 있고, 제1화소필터(271)에 대응되는 이미지 소자는 적색성분의 빛에 대응되는 이미지 신호를 생성할 수 있다. 반대로, 대물면(212)으로부터 반사된 빛 중 청색성분의 빛은 제2화소필터(272)를 통해서만 통과될 수 있고, 제2화소필터(272)에 대응되는 이미지 소자는 청색성분의 빛에 대응되는 이미지 신호를 생성할 수 있다. 따라서 이렇게 생성된 각 이미지 신호 중에서 양호한 특성을 가진 어느 하나의 이미지 신호를 이용하여 최종적인 출력 이미지 신호를 결정할 수 있다.
일 예로서, 이미지 센서(260)에서 촬상된 각 파장 대역에 대응되는 이미지 신호의 광량 및 움직임 속도 중 적어도 하나를 검출하여 각 이미지 신호 중 감도가 양호한 어느 하나를 출력신호로 출력하는 제어부(300)를 포함할 수 있다. 상기 제어부(300)는 광원 이외 주파수의 빛, 예를 들어 태양광과 같은 외부광이 직접 조사될 수 있는 야외에서 광 포인팅 장치(210)를 사용할 경우, 이미지 센서(260)에서 촬상된 각 파장 대역에 대응되는 이미지 신호의 광량 및 움직임 속도 중 적어도 하 나를 검출하여 양호한 특성을 가진 어느 하나의 이미지 신호를 이용하여 출력 이미지 신호를 결정할 수 있다.
즉, 야외에서 광 포인팅 장치(210)를 사용할 경우, 태양광이 사용자의 손가락을 투과하며 광원으로부터 발광된 빛의 경로 상에 유입되어 광원으로부터 발광된 적생성분 파장 대역의 빛과 함께 이미지 센서(260)로 조사되고, 이에 따라 적색성분 빛에 대응되는 이미지 신호의 광량이 증가하고 움직임 속도가 현저히 감소되어 결국 적색성분 빛을 통한 사용자의 손가락 움직임에 따른 정보를 추적할 수 없게 된다. 이 경우 제어부(300)는 청색성분 빛에 의해 생성되는 이미지 신호를 통해 사용자의 손가락 움직임에 따른 정보를 추적할 수 있게 한다.
이와 반대로 외부광이 유입되지 않는 실내에서 광 포인팅 장치(210)를 사용할 경우에는 기존과 마찬가지로 적색성분 빛에 의해 생성되는 이미지 신호를 통해 사용자의 손가락 움직임에 따른 정보를 추적할 수 있다. 아울러 각 파장 대역의 빛에 의한 이미지 신호의 감도 측정은 매우 짧은 시간 안에 이루어질 수 있으며, 요구되는 조건에 따라 적색성분 빛에 의한 이미지 신호의 감도 측정을 먼저 수행하거나 청색성분 빛에 의한 이미지 신호의 감도 측정을 먼저 수행할 수 있다.
한편, 상기와 같이 구성되는 광 포인팅 장치(210)의 광 포인팅 방법을 설명하면 다음과 같다. 도 8은 본 발명에 따른 광 포인팅 장치에 의한 광 포인팅 방법을 설명하기 위한 블록도이다.
도 8에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 광 포인팅 장치에 의한 광 포인팅 방법은 대물면을 향해 제1 및 제2빛을 조사하는 단계(S101), 상기 대물면을 경유한 제1 및 제2빛을 이미지 센서로 안내하는 단계(S102), 제1 및 제2화소필터를 이용하여 이미지 센서로 전달되는 빛을 각 특성별로 분리하는 단계(S103), 특성별로 각각 분리된 빛에 대응되는 이미지 신호를 각각 생성하는 단계(S104), 생성된 각 이미지 신호 중 어느 하나를 출력신호로 출력하는 단계(S105)를 포함할 수 있다.
먼저 제1 및 제2빛을 조사하는 단계(S101)에서는 제1광원부(221) 및 제2광원부(222)에서 각각 서로 다른 특성을 갖는 제1빛 및 제2빛이 각각 조사된다. 일 예로 제1빛은 적색성분 빛으로 이루어질 수 있고, 제2빛은 청색성분 빛으로 이루어질 수 있다. 아울러 제1 및 제2광원부(221,222)로부터 조사되는 제1빛 및 제2빛은 광원가이드(230)를 거쳐 대물면(212)으로 안내될 수 있으며, 경우에 따라서는 적색 및 청색 이외에 서로 다른 특성을 갖는 복수개의 빛을 조사할 수 있다. 또한, 각 빛은 동시에 조사될 수 있고 경우에 따라서는 순차적으로 조사될 수 있다.
다음 제1 및 제2빛을 이미지 센서(260)로 안내하는 단계(S102)에서는 집광부(250)에 의해 대물면(212)으로부터 반사된 제1 및 제2빛이 집광되며 이미지 센서(260)로 제공될 수 있게 한다.
다음 빛을 각 특성별로 분리하는 단계(S103)에서는 제1 및 제2화소필터(271,272)에 의해 이미지 센서(260)로 전달되는 빛이 각 특성별로 분리된다. 즉, 이미지 센서(260)로 전달되는 빛 중 적색성분 빛인 제1빛은 제1화소필터(271)를 통해서만 통과되고, 이미지 센서(260)로 전달되는 빛 중 청색성분 빛인 제2빛은 제2화소필터(272)를 통해서만 통과됨으로써 이미지 센서(260)로 전달되는 빛은 특성별로 각각 분리될 수 있다.
다음 이미지 신호를 각각 생성하는 단계(S104)에서는 전술한 단계에서 각 특성별로 분리된 빛에 대응되는 이미지 신호가 각각 생성된다. 즉, 제1화소필터(271)에 대응되는 이미지 소자는 제1화소필터(271)를 통과한 제1빛에 대응되는 이미지 신호를 생성하고, 제2화소필터(272)에 대응되는 이미지 소자는 제2화소필터(272)를 통과한 제2빛에 대응되는 이미지 신호를 생성한다.
그 후 각 이미지 신호 중 어느 하나를 출력신호로 출력하는 단계(S105)에서는 각 이미지 신호의 감도를 측정하여 각 이미지 신호 중 감도가 양호한 어느 하나를 출력신호로 출력한다.
각 이미지 신호 중 감도가 양호한 어느 하나를 출력신호로 출력하기 위한 방법의 일 예로서, 각 특성별 빛에 의해 생성된 각 이미지 신호의 광량 및 움직임 속도 중 적어도 하나를 검출하여 각 이미지 신호 중 미리 설정된 설정값에 대응되는 어느 하나를 출력신호로 출력할 수 있다. 여기서 미리 설정된 설정값에 대응되는 이미지 신호라 함은 각 이미지 신호 중에서 양호한 특성을 가진 어느 하나의 이미지 신호를 말한다.
즉, 제1빛(적색성분 빛)에 대응되는 이미지 신호와 제2빛(청색성분 빛)에 대응되는 이미지 신호의 감도(광량 또는 움직임 속도 등)을 각각 검출한 결과, 제1빛에 대응되는 이미지 신호의 감도가 미리 설정된 설정값에 대응되지 않고, 제2빛에 대응되는 이미지 신호의 감도가 미리 설정된 설정값에 대응될 경우에는 제2빛에 의해 생성되는 이미지 신호를 통해 사용자의 손가락 움직임에 따른 정보를 추적할 수 있다.
또한, 각 이미지 신호 중 먼저 감지된 제1빛(또는 제2빛)에 대응되는 이미지 신호가 양호할 경우(미리 설정된 설정값에 대응될 경우)에는 나머지 다른 하나의 이미지 신호의 감도를 감지하지 않고도 제1빛에 의해 생성되는 이미지 신호를 통해 사용자의 손가락 움직임에 따른 정보를 추적할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 각 이미지 신호 중 미리 설정된 설정값에 대응되는 어느 하나가 출력신호로 출력되는 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 각 이미지 신호 중 미리 설정된 설정값보다 크거나 작은 어느 하나가 출력신호로 출력되도록 구성할 수 있다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 광 포인팅 장치 및 광 포인팅 방법에 의하면 신뢰성 및 안정성을 향상시키고 성능을 개선할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 광원 이외 주파수의 빛이 유입됨에 따른 간섭 및 오작동을 방지할 수 있는 효과가 있다.
특히, 본 발명은 컬러필터부를 이미지 센서의 각 화소 단위로 장착하여 각 화소 단위로 전달되는 빛 중 특정 주파수만 통과되며 각 파장 대역별로 독립적인 이미지 신호가 생성될 수 있게 하고, 이렇게 생성된 각 이미지 신호 중에서 양호한 특성을 가진 어느 하나의 이미지 신호를 이용하여 최종적인 출력 이미지 신호를 결정할 수 있게 함으로써, 태양광과 같은 외부광이 사용자의 손가락을 투과하며 광 노이즈가 발생될 시에도 사용자의 손가락 움직임을 정확하게 추적할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 광 노이즈에 따른 오작동을 방지하고, 오작동에 따른 설정값의 임의 변경과 변경된 설정값의 재설정에 따른 사용상의 번거로움 및 시간낭비를 해소할 수 있게 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (12)

  1. 대물면이 형성된 몸체;
    상기 몸체의 내부에 구비되며, 상기 대물면을 향해 서로 다른 파장 대역의 빛을 독립적으로 조사하는 광원부;
    상기 대물면으로부터 반사된 빛을 촬상하여 이미지 신호를 생성하는 이미지 센서; 및
    상기 이미지 센서 상에 화소 단위로 제공되며, 상기 대물면으로부터 반사된 빛 중 특정 파장 대역의 빛을 통과시키는 컬러필터부;를 포함하는 광 포인팅 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이미지 센서에서 촬상된 각 파장 대역에 대응되는 이미지 신호의 광량 및 움직임 속도 중 적어도 하나를 검출하여 각 이미지 신호 중 감도가 양호한 어느 하나를 출력신호로 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 포인팅 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광원부는 빛을 발생시키는 광원 및 상기 광원으로부터 발생된 빛을 상기 대물면으로 안내하는 광원가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 포인팅 장치.
  4. 대물면이 형성된 몸체;
    상기 몸체의 내부에 구비되며, 상기 대물면을 향해 제1빛을 조사하는 제1광원부;
    상기 몸체의 내부에 구비되며, 상기 제1광원부와 독립적으로 상기 대물면을 향해 제2빛을 조사하는 제2광원부;
    상기 제1 및 제2광원부로부터 조사되어 상기 대물면에서 반사된 빛을 촬상하여 이미지 신호를 생성하는 이미지 센서; 및
    상기 이미지 센서 상에 화소 단위로 제공되며, 상기 제1빛을 통과시키는 제1화소필터 및 상기 제2빛을 통과시키는 제2화소필터를 구비하는 컬러필터부;를 포함하는 광 포인팅 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 및 제2광원부는 각각 빛을 발생시키는 광원 및 상기 광원으로부터 발생된 빛을 상기 대물면으로 안내하는 광원가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 포인팅 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 및 제2광원부는 적색성분 빛을 발생시키는 적색 발광다이오드 및 청색성분 빛을 발생시키는 청색 발광다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 포인팅 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 이미지 센서에서 촬상된 상기 제1빛에 대응되는 제1이미지 신호 및 제2빛에 대응되는 제2이미지 신호의 광량 및 움직임 속도 중 적어도 하나를 검출하여 상기 제1이미지 신호 및 상기 제2이미지 신호 중 감도가 양호한 어느 하나를 출력신호로 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 포인팅 장치.
  8. 대물면이 형성된 몸체;
    상기 몸체의 내부에 구비되며, 상기 대물면을 향해 백색광을 조사하는 광원부;
    상기 대물면으로부터 반사된 빛을 촬상하여 이미지 신호를 생성하는 이미지 센서; 및
    상기 광원부와 상기 이미지센서의 사이에 제공되며, 상기 대물면으로부터 반사된 빛 중 특정 파장 대역의 빛을 통과시키는 컬러필터부;를 포함하는 광 포인팅 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 컬러필터부는 적색성분 빛과 청색성분 빛을 통과시키는 것을 특징으로 하는 광 포인팅 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 이미지 센서에서 촬상된 상기 적색성분 빛에 대응되는 제1이미지신호 및 상기 청색성분 빛에 대응되는 제2이미지 신호의 광량 및 움직임 속도 중 적어도 하나를 검출하여 상기 제1이미지 신호 및 상기 제2이미지 신호 중 감도가 양호한 어느 하나를 출력신호로 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 포인팅 장치.
  11. 제1빛을 조사하는 제1광원부, 상기 제1빛과 서로 다른 특성을 갖는 제2빛을 조사하는 제2광원부, 대물면, 이미지센서 및 상기 제1 및 제2빛에 대응하여 상기 이미지 센서에 각각 화소 단위로 제공되는 제1화소필터 및 제2화소필터를 갖는 컬러필터부를 포함하는 광 포인팅 장치의 광 포인팅 방법에 있어서,
    상기 대물면을 향해 제1 및 제2빛을 조사하는 단계;
    상기 대물면을 경유한 상기 제1 및 제2빛을 상기 이미지 센서로 안내하는 단계;
    상기 제1 및 제2화소필터를 이용하여 상기 이미지 센서로 전달되는 빛을 각 특성별로 분리하는 단계;
    특성별로 각각 분리된 빛에 대응되는 이미지 신호를 각각 생성하는 단계; 및
    생성된 각 이미지 신호 중 감도가 양호한 어느 하나를 출력신호로 출력하는 단계;를 포함하는 광 포인팅 장치의 광 포인팅 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제1 및 제2빛을 조사하는 단계에서는 적색성분 빛과 청색성분 빛이 조사되는 것을 특징으로 하는 광 포인팅 장치의 광 포인팅 방법.
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