KR102184083B1 - Electronic pen - Google Patents

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Abstract

일방향으로 길게 형성되며, 하방측 단부에 제1개구부 및 제2개구부가 형성되어 있는 하우징, 하우징의 제1개구부를 통해 외부로 노출되도록 하우징에 결합되는 펜팁, 펜팁에 연결되며, 펜팁을 통해 전달되는 압력을 감지하는 압력센싱 유닛, 중공의 형상으로 형성되며, 하우징의 내부에서 제2개구부의 상방측에 배치되는 경통, 경통의 하부에 배치되며, 간섭 신호를 제거하기 위한 IR 패스 필터, 경통의 상부에 설치되며, 레이저광을 발광하는 발광 유닛, 발광된 레이저광이 표면에서 반사되는 간섭광으로 인하여 생성되는 스펙클 패턴을 검지하여 영상 신호로 변환하는 이미지 센싱 유닛, 전자펜의 방향과 각도를 감지하는 관성 측정 센서 및 이미지 센싱 유닛의 영상 신호에 기초하여, 펜팁의 이동 방향 및 이동 거리를 획득하는 제어 유닛을 포함하는 전자펜이 개시되어 있다.A housing that is elongated in one direction and has a first opening and a second opening at the lower end, a pen tip coupled to the housing so as to be exposed to the outside through the first opening of the housing, and connected to the pen tip, and transmitted through the pen tip. Pressure sensing unit for sensing pressure, formed in a hollow shape, and disposed in the upper side of the second opening in the housing, disposed at the lower part of the barrel, and an IR pass filter to remove interference signals, the upper part of the barrel A light emitting unit that emits laser light, an image sensing unit that detects the speckle pattern generated by the interference light reflected from the surface and converts it into an image signal, and detects the direction and angle of the electronic pen Disclosed is an electronic pen including a control unit that acquires a moving direction and a moving distance of a pen tip based on an inertial measurement sensor and an image signal from an image sensing unit.

Figure 112020057049719-pat00007
Figure 112020057049719-pat00007

Description

전자펜{Electronic pen}Electronic pen

본 발명은 전자펜에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소정의 코드가 없는 표면에 레이저광을 조사한 후, 획득한 스펙클 패턴 이미지를 기초로 하여, 전자펜의 이동 궤적인 필기 궤적을 디지털 필기로 복원하는 전자펜에 관한 것이다. The present invention relates to an electronic pen, and more specifically, after irradiating a laser light onto a surface without a predetermined code, on the basis of the acquired speckle pattern image, the handwriting trajectory, which is the moving trajectory of the electronic pen, is restored to digital writing. It relates to an electronic pen.

기존의 펜마우스 제품은 일반적으로 펜의 모양을 가진 마우스일 뿐이다. 그리하여, 사용자들은 제품을 손에 쥐고 사용하거나 컴퓨터에서 무엇인가를 그릴때 어색함과 불편함을 느껴 왔다.Existing pen mouse products are generally only pen-shaped mice. Thus, users have felt awkward and uncomfortable when using a product with a product in their hand or when drawing something on a computer.

더욱이 대부분 마우스 센서와 렌즈를 사용해서 일반적인 펜보다는 훨씬 더 크게 만들어져 있고, 낮은 DOF 특성, 펜을 쥐는 방향 및 각도에 따른 필기 오류 등으로 인해 실제로 펜이라기 보다는 마우스 특성만 가질 뿐이었다.Moreover, most of them are made much larger than ordinary pens by using mouse sensors and lenses, and due to low DOF characteristics, handwriting errors depending on the holding direction and angle of the pen, they actually only have the characteristics of a mouse rather than a pen.

또한, 최근에는 소정의 코드가 인쇄된 종이에서 전자펜이 필기를 하는 경우, 전자펜에 부착된 카메라를 이용하여 필기 궤적에 따라 코드를 획득하고, 이를 기초로 스마트폰의 어플리케이션에서 필기 궤적을 디지털 적으로 표시하는 기술이 개발되어 활용되고 있다. 그러나, 소정의 코드가 인쇄된 매체가 필요하여, 코드가 인쇄되어 있지 않은 종이 등에서는 필기를 디지털적으로 표시할 수 없는 한계가 있어 왔다.In addition, recently, when the electronic pen writes on a paper on which a predetermined code is printed, the code is acquired according to the handwriting trajectory using a camera attached to the electronic pen, and based on this, the writing trajectory is digitally generated in the application of the smartphone. The technology to mark as an enemy has been developed and used. However, since a medium on which a predetermined code is printed is required, there has been a limitation in that the handwriting cannot be digitally displayed on paper or the like on which the code is not printed.

이런 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 코드가 인쇄되어 있지 않은 표면 또는 종이 등에서 전자펜으로 필기를 하더라도, 이를 디지털적으로 복원할 수 있는 전자펜을 제공한다.In order to solve this problem, the present invention provides an electronic pen capable of digitally restoring even when writing is performed with an electronic pen on a surface or paper on which a code is not printed.

또한, 본 발명은 기존 펜마우스에 비해 월등히 넓은 DOF 특성으로 일반 펜처럼 글을 쓰거나 그림을 그리더라도, 이를 동일하게 디지털적으로 복원할 수 있는 전자펜을 제공한다.In addition, the present invention provides an electronic pen capable of digitally restoring the same even when writing or drawing like a general pen with a much wider DOF characteristic than a conventional pen mouse.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따라, 전자펜은 일방향으로 길게 형성되며, 하방측 단부에 제1개구부 및 제2개구부가 형성되어 있는 하우징; 상기 하우징의 제1개구부를 통해 외부로 노출되도록 상기 하우징에 결합되는 펜팁; 상기 펜팁에 연결되며, 상기 펜팁을 통해 전달되는 압력을 감지하는 압력센싱 유닛; 중공의 형상으로 형성되며, 상기 하우징의 내부에서 상기 제2개구부의 상방측에 배치되는 경통; 상기 경통의 하부에 배치되며, 간섭 신호를 제거하기 위한 IR 패스 필터; 상기 경통의 상부에 설치되며, 레이저광을 발광하는 발광 유닛; 상기 발광된 레이저광이 표면에서 반사되는 간섭광으로 인하여 생성되는 스펙클 패턴을 검지하여 영상 신호로 변환하는 이미지 센싱 유닛; 전자펜의 방향과 각도를 감지하는 관성 측정 센서; 및 상기 이미지 센싱 유닛의 영상 신호에 기초하여, 상기 펜팁의 이동 방향 및 이동 거리를 획득하는 제어 유닛을 포함한다.According to an embodiment of the present invention for solving the above technical problem, the electronic pen is formed to be elongated in one direction, and a housing having a first opening and a second opening formed at a lower end thereof; A pen tip coupled to the housing to be exposed to the outside through the first opening of the housing; A pressure sensing unit connected to the pen tip and sensing a pressure transmitted through the pen tip; A barrel formed in a hollow shape and disposed above the second opening in the housing; An IR pass filter disposed under the barrel and configured to remove an interference signal; A light emitting unit installed on the top of the barrel and emitting laser light; An image sensing unit that detects a speckle pattern generated by interference light reflected from the surface of the emitted laser light and converts it into an image signal; An inertial measurement sensor that senses the direction and angle of the electronic pen; And a control unit that acquires a moving direction and a moving distance of the pen tip based on the image signal of the image sensing unit.

상기 발광 유닛에서 조사된 레이저광이 상기 하우징의 길이방향과 경사진 방향으로 조사되도록, 상기 발광 유닛은 상기 하우징의 길이방향과 직교하는 방향에 대하여 상방으로 제1각도로 경사지게 배치되며, 상기 IR 패스 필터는, 상기 하우징의 길이방향과 직교하는 방향에 대하여 상방으로 제2각도로 경사지게 배치될 수 있다.The light emitting unit is disposed to be inclined at a first angle upward with respect to a direction orthogonal to the longitudinal direction of the housing so that the laser light irradiated from the light emitting unit is irradiated in a direction inclined with the longitudinal direction of the housing, and the IR path The filter may be disposed to be inclined at a second angle upward with respect to a direction orthogonal to the longitudinal direction of the housing.

상기 제2각도는 상기 제1각도보다 클 수 있다.The second angle may be larger than the first angle.

상기 경통의 하단부는 상기 IR 패스 필터의 배치에 대응되도록 상기 제1각도로 경사지게 형성되고, 상기 IR 패스 필터는 상기 경통의 하단부로부터 기준길이만큼 삽입된 상태로 설치되며, 상기 경통의 내측면에서 상기 IR 패스 필터로부터 상기 경통 하단부까지는, 상기 표면에서 반사되는 간섭광이 상기 이미지 센싱 유닛 쪽으로 집광되도록 표면처리될 수 있다.The lower end of the barrel is formed to be inclined at the first angle so as to correspond to the arrangement of the IR pass filter, and the IR pass filter is installed in a state inserted by a reference length from the lower end of the barrel, and the inner surface of the barrel From the IR pass filter to the lower end of the barrel, the surface may be treated so that the interference light reflected from the surface is focused toward the image sensing unit.

상기 표면처리는, 상기 경통 표면을 텍스쳐링한 이후 나노입자로 처리할 수 있다.The surface treatment may be treated with nanoparticles after texturing the surface of the barrel.

상기 경통 내에서 자체 반사되는 광의 간섭 신호를 제거하기 위하여, 상기 경통의 내부는 무광택처리될 수 있다.In order to remove an interference signal of light that is self-reflected in the barrel, the interior of the barrel may be matted.

상기 이미지 센싱 모듈의 중심으로부터 상기 경통 하단부의 중심까지는 거리는 4.0 밀리미터 내지 4.2 밀리미터이고, 상기 경통의 직경은 6.2 밀리미터이고, 상기 기준길이는 0.8 밀리미터 내지 1.2 밀리미터일 수 있다.A distance from the center of the image sensing module to the center of the lower end of the barrel may be 4.0 to 4.2 mm, the diameter of the barrel may be 6.2 mm, and the reference length may be 0.8 to 1.2 mm.

본 발명에 의하면, 전자펜은 레이저 스펙클 패턴을 이용하여 코드가 필요 없이 필기 위치를 파악하여 필기 궤적을 복원할 수가 있다. According to the present invention, the electronic pen can recover the writing trajectory by grasping the writing position without the need for a code using the laser speckle pattern.

또한, 본 발명에 의하면 렌즈가 없는 구성을 통해 기구 설계가 편리하며, 전체적으로 더 슬림한 전자펜을 제공할 수가 있다. 더 slim 하게 만들수 있게 하였다.In addition, according to the present invention, it is possible to provide a slimmer electronic pen with convenient mechanism design through a configuration without a lens. I made it slimmer.

또한, 본 발명의 의하면, 경통의 존재, 경통의 크기 제한, 경통 내부의 재질및, 발광 소자와 이미지 센서의 각도 조절 등으로 인하여 주변광으로부터 야기되는 간섭 신호를 최대한 제거할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, there is an effect of removing the interference signal caused by ambient light as much as possible due to the existence of the barrel, limiting the size of the barrel, the material inside the barrel, and the angle adjustment of the light emitting element and the image sensor.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자펜의 개략도에 관한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자펜 일부의 단면도를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 센싱 모듈의 블록 다이어그램을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 센싱 모듈의 단면도를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 위치 센싱 모듈의 단면도를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위치 센싱 모듈의 단면도를 나타내는 도면이다.1 is a schematic diagram of an electronic pen according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating a partial cross-sectional view of an electronic pen according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram of a location sensing module according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a cross-sectional view of a position sensing module according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a cross-sectional view of a position sensing module according to another embodiment of the present invention.
6 is a view showing a cross-sectional view of a position sensing module according to another embodiment of the present invention.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.A preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따르면, 전자펜(100)은 인쇄된 코드가 없는 표면 또는 종이 등에서 레이저 스펙클 패턴의 이동을 감지하여 필기를 전자적으로 복원하는 펜이다.According to the present invention, the electronic pen 100 is a pen that electronically restores writing by detecting movement of a laser speckle pattern on a surface or paper without a printed code.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자펜의 개략도에 관한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자펜 일부(도 1에서의 점선 부분)의 단면도를 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 센싱 모듈의 블록 다이어그램을 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 센싱 모듈의 단면도를 나타내는 도면이다.1 is a diagram illustrating a schematic diagram of an electronic pen according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view showing a cross-sectional view of a part of the electronic pen (a dotted line in FIG. 1) according to an embodiment of the present invention. 3 is a block diagram of a location sensing module according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a cross-sectional view of a location sensing module according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 전자펜(100)은 하우징(110), 펜팁(120), 필압 센싱 유닛(130) 및 위치 센싱 모듈(140)을 포함하고, 위치 센싱 모듈(140)은 발광 유닛(141), 이미지 센싱 유닛(142), 관성 측정 유닛(143), 제어 유닛(144) 및 IR 패스 필터(145)를 포함하고, 이들은 경통(146) 내에 배치되어 있다. 도면에 도시하지는 않았지만, 전자펜(100)은 전자펜(100)의 기능을 전반적으로 제어하는 제어부, 배터리, 메모리, 송신부 및/또는 입출력 인터페이스를 더 포함할 수 있다.1 to 4, the electronic pen 100 includes a housing 110, a pen tip 120, a pressure sensing unit 130, and a position sensing module 140, and the position sensing module 140 emits light. A unit 141, an image sensing unit 142, an inertial measurement unit 143, a control unit 144 and an IR pass filter 145 are included, which are arranged in the barrel 146. Although not shown in the drawings, the electronic pen 100 may further include a control unit, a battery, a memory, a transmission unit, and/or an input/output interface for overall controlling the functions of the electronic pen 100.

하우징(110)은 전자펜의 본체에 해당하는 것으로, 일방향으로 길게 형성되며, 하방측 단부에 제1개구부(111) 및 제2개구부(112)가 형성되어 있다. The housing 110 corresponds to the main body of the electronic pen, is elongated in one direction, and has a first opening 111 and a second opening 112 at a lower end thereof.

제1개구부(111)는 펜팁(120)의 노출되도록 형성되는 중공이며, 제2개구부(112)는 위치 센싱 모듈(140)에서 조사되는 광 및 표면으로부터 반사되는 광을 수용하기 위하여 형성된 중공이다.The first opening 111 is a hollow formed to expose the pen tip 120, and the second opening 112 is a hollow formed to receive the light irradiated from the position sensing module 140 and the light reflected from the surface.

펜팁(120)은 표면(예를 들어, 종이 등)에 잉크를 분출하여 필기하는 유닛으로, 하우징(110)의 제1개구부(111)를 통해 외부로 노출되도록 하우징(110)에 결합된다.The pen tip 120 is a unit for writing by ejecting ink onto a surface (eg, paper, etc.), and is coupled to the housing 110 so as to be exposed to the outside through the first opening 111 of the housing 110.

필압 센싱 유닛(130)은 펜팁(120)이 표면에 필기를 하는 경우, 펜팁(120)은 표면의 반대로 이동하기에 펜팁(120)에 의한 압력을 감지하게 된다. 필압 센싱 유닛(130)이 압력을 감지하는 경우, 위치 센싱 모듈(140)에 필기 개시 신호를 송신하게 된다.When the pen tip 120 writes on the surface, the pen pressure sensing unit 130 senses the pressure by the pen tip 120 because the pen tip 120 moves opposite the surface. When the pen pressure sensing unit 130 detects the pressure, it transmits a writing start signal to the position sensing module 140.

전자펜(100)에 전원이 온되어 있는 상태에서, 필압 센싱 유닛(130)이 압력을 감지하지 못하는 경우에는, 호버(Hover) 모드를 유지한다.When the electronic pen 100 is powered on and the pen pressure sensing unit 130 cannot sense the pressure, the hover mode is maintained.

경통(146)은 위치 센싱 모듈(140)의 발광 유닛(141), 이미지 센싱 유닛(142), 관성 측정 유닛(143), 제어 유닛(144) 및 IR 패스 필터(145)를 내부에 수용하며, 중공의 형상으로 형성되며, 하우징(110)의 내부에서 상기 제2개구부(112)의 상방측에 배치된다.The barrel 146 accommodates the light emitting unit 141, the image sensing unit 142, the inertial measurement unit 143, the control unit 144 and the IR pass filter 145 of the position sensing module 140 therein, It is formed in a hollow shape and is disposed above the second opening 112 in the housing 110.

경통(146)은 주변광으로부터 야기되는 간섭 신호를 최대한 제거하기 위한 장치이다. 이미지 센싱 유닛(142)이 간섭 신호의 영향을 많이 받기 때문에, 경통(146)은 주변광의 유입을 최대한 제거하기 위한 유닛이다.The barrel 146 is a device for removing interference signals caused by ambient light as much as possible. Since the image sensing unit 142 is highly affected by the interference signal, the barrel 146 is a unit for removing the inflow of ambient light as much as possible.

발광 유닛(141)은 전자펜(100)이 온 되는 경우, 광을 조사하게 된다. 본 발명의 다른 실시예로, 필기 개시 신호를 수신하는 경우, 발광 유닛(141)이 표면을 향하여 광을 조사할 수도 있다. 발광 유닛(141)은 경통(146)의 상부에 설치된다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 발광 유닛(140)은 레이저가 바람직하다. 레이저를 이용하여야 표면으로부터 복수 산란되어 오는 복수 광들의 파면 간섭 현상을 이용하여 스펙클(speckle) 패턴을 생성할 수 있기 때문이다.The light emitting unit 141 irradiates light when the electronic pen 100 is turned on. In another embodiment of the present invention, when receiving a writing start signal, the light emitting unit 141 may irradiate light toward the surface. The light emitting unit 141 is installed on the top of the barrel 146. In one embodiment of the present invention, the light emitting unit 140 is preferably a laser. This is because a speckle pattern can be generated using a wavefront interference phenomenon of a plurality of lights scattered from a surface only when a laser is used.

레이저광이 표면에 조사되고, 표면에서 반사되는 간섭광(coherent)으로 인하여 스펙클 패턴이 형성되는데, 이미지 센싱 유닛(142)은 스펙클 패턴을 검지하여 영상신호로 변환한다. 그 후, 이미지 센싱 유닛(142)은 변환된 영상신호를 제어 유닛(143)으로 송신한다. 본 발명에서 이미지 센싱 유닛(142)은 CCD 또는 CMOS가 사용될 수 있다. 발광 유닛(141)과 이미지 센싱 유닛(142)은 일체로 형성되어 하나의 모듈로서 제공될 수도 있다.Laser light is irradiated on the surface, and a speckle pattern is formed due to coherent reflected from the surface, and the image sensing unit 142 detects the speckle pattern It converts into a video signal. After that, the image sensing unit 142 transmits the converted image signal to the control unit 143. In the present invention, the image sensing unit 142 may be a CCD or CMOS. The light emitting unit 141 and the image sensing unit 142 may be integrally formed and provided as one module.

관성 측정 유닛(143)은 가속도 센서 및 자이로 센서 등으로 구성되며, 전자펜(100)의 방향과 각도에 대한 정보를 획득한다.The inertial measurement unit 143 is composed of an acceleration sensor and a gyro sensor, and acquires information on the direction and angle of the electronic pen 100.

제어 유닛(144)은 이미지 센싱 유닛(142)으로부터 수신한 스펙클 패턴 영상을 비교하여 펜팁의 이동 방향 및 이동 거리를 검출한다. 제어 유닛(144)은 펜팁(120)의 위치 변화 후의 위치(현재 위치)의 스펙클 패턴 이미지 서브셋(Speckle pattent image subst)을 설정하고, 현재 설정한 서브셋의 영상과 위치 변화 전의 위치(이전 위치)에서 가장 상관 관계가 높은가를 스캐닝하여 이전 위치를 찾아서, 펜팁(120)의 이전 위치에서 현재 위치로의 위치 변화 및 속도를 검출한다.The control unit 144 compares the speckle pattern image received from the image sensing unit 142 to detect the moving direction and the moving distance of the pen tip. The control unit 144 sets the speckle pattern image subst of the position (current position) after the position change of the pen tip 120, and the image of the currently set subset and the position before the position change (previous position) The previous position is searched for the highest correlation of the pen tip 120, and the position change and velocity from the previous position to the current position of the pen tip 120 are detected.

그리고, 제어 유닛(144)은 관성 측정 유닛(143)이 감지한 펜의 방향 및 각도를 이용하여, 펜팁의 이동 방향 및 이동 거리를 보정할 수가 있다.In addition, the control unit 144 may correct the movement direction and movement distance of the pen tip by using the direction and angle of the pen sensed by the inertia measurement unit 143.

제어 유닛(144)이 필압 센싱 유닛(130)으로부터 필압 감지 신호를 수신한다. 그 후, 제어 유닛(144)은 필기 개시 신호를 생성할 수 있고, 이를 발광 유닛(141)에 송신할 수도 있다. The control unit 144 receives a pen pressure detection signal from the pen pressure sensing unit 130. Thereafter, the control unit 144 may generate a writing start signal, and may transmit it to the light emitting unit 141.

제어 유닛(144)이 필압 감지 신호를 수신하는 경우, 수신 이후 부터의 펜팁(120)의 이동 방향 및 이동 거리에 대한 데이터를 외부 장치(미도시)로 송신한다. 그 후, 외부 장치는 수신한 데이터에 따라 전자펜(100)의 오프라인적 필기를 디지털적으로 복원하여 표시하게 된다. 제어 유닛(144)이 필압 감지 신호를 수신하지 못하는 경우에는, 호버 모드를 유지하게 된다.When the control unit 144 receives the pen pressure detection signal, it transmits data on the movement direction and movement distance of the pen tip 120 after reception to an external device (not shown). Thereafter, the external device digitally restores and displays the offline handwriting of the electronic pen 100 according to the received data. When the control unit 144 does not receive the pen pressure detection signal, the hover mode is maintained.

IR 패스 필터(145)는 특정 IR 주파수 대역만의 광 투과를 위하여 배치되며, 신호 대 간섭비(SNR) 개선 효과를 위하여 구비된다. IR 패스 필터(145)의 중심 파장(Central wavelength)은 레이저광의 파장에 맞추어져야 한다.The IR pass filter 145 is disposed to transmit light only in a specific IR frequency band, and is provided to improve a signal-to-interference ratio (SNR). The central wavelength of the IR pass filter 145 must be matched to the wavelength of the laser light.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 위치 센싱 모듈의 단면도를 나타내는 도면이다.5 is a diagram illustrating a cross-sectional view of a position sensing module according to another embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 발광 유닛(141)에서 조사된 레이저광이 하우징(110)의 길이방향과 경사진 방향으로 조사되도록, 발광 유닛(141)은 하우징(110)의 길이 방향과 직교하는 방향에 대하여 상방으로 제1각도(a)로 경사지게 배치된다.Referring to FIG. 5, the light emitting unit 141 is in a direction orthogonal to the length direction of the housing 110 so that the laser light irradiated from the light emitting unit 141 is irradiated in the longitudinal direction and inclined direction of the housing 110. It is arranged to be inclined upward at a first angle (a).

레이저광이 하우징(110)의 길이 방향과 동일한 방향으로 조사되는 경우, 펜팁(120)에 의하여 간섭을 받게 된다. 따라서, 레이저광은 펜팁(120)의 방향에서 우측으로 경사지게 조사되어야 한다. 또한, 레이저광이 너무 경사지게 조사되는 경우에는, 펜팁(120)의 정확한 위치를 복원할 수 없기 때문에, 펜팁(120)의 영향이 없고, 비교적 정확한 펜팁(120)의 위치에 따라 필기를 복원하기 위하여, 제 1 각도(a)는 10° 내지 12°가 바람직하다.When the laser light is irradiated in the same direction as the length direction of the housing 110, interference is caused by the pen tip 120. Therefore, the laser light should be irradiated obliquely to the right in the direction of the pen tip 120. In addition, when the laser light is irradiated too obliquely, since the exact position of the pen tip 120 cannot be restored, there is no influence of the pen tip 120, and in order to restore the writing according to the relatively accurate position of the pen tip 120 , The first angle (a) is preferably 10° to 12°.

IR 패스 필터(145) 또한, 발광 유닛(141)과 마찬가지로 하우징(110)의 길이방향과 직교하는 방향에 대하여 상방으로 제2각도(b)로 경사지게 배치된다. The IR pass filter 145 is also disposed to be inclined at a second angle (b) upward with respect to a direction orthogonal to the longitudinal direction of the housing 110 like the light emitting unit 141.

여기에서, 제1각도 및 제2각도는 상이하여야 한다. 제1각도(a) 및 제2각도(b)가 동일한 경우에는, IR 패스 필터(145)에 의해 직반사되는 광은 간섭 신호를 야기하는 문제점이 있다. 이를 해결하기 위하여, 제 2 각도(b)는 제 1 각도(a)보다 크며, 33° 내지 39°가 바람직하다.Here, the first angle and the second angle must be different. When the first angle (a) and the second angle (b) are the same, there is a problem that light directly reflected by the IR pass filter 145 causes an interference signal. To solve this, the second angle (b) is greater than the first angle (a), and is preferably 33° to 39°.

또한, 간섭 신호를 최대한 제거하기 위하여 경통의 크기의 제한이 필요하다. 실험적으로 획득한 최적의 크기는 다음과 같다. 발광 유닛(141) 및 이미지 센싱 유닛(120)은 일렬로 배치되고, 이미지 센싱 유닛(120)의 중심으로부터, 경통(146) 하단부 중심까지의 거리(d)는 4.0 내지 8.0 밀리미터(mm)가 바람직하고, 경통(146)의 직경은 6.2 밀리미터(mm) 이상이 바람직하다.In addition, in order to remove the interference signal as much as possible, it is necessary to limit the size of the barrel. The optimal size obtained experimentally is as follows. The light emitting unit 141 and the image sensing unit 120 are arranged in a row, and the distance d from the center of the image sensing unit 120 to the center of the lower end of the barrel 146 is preferably 4.0 to 8.0 mm (mm). And, the diameter of the barrel 146 is preferably 6.2 millimeters (mm) or more.

IR 패스 필터에 도달한 발광 유닛(141)에서 조사된 레이저광의 일부는 반사 및 산란되어 간섭 신호가 된다. 즉, 표면으로부터 산란된 광이 아닌 다른 간섭광 신호의 센서로의 유입을 최소화하기 위하여 경통 내부는 무광택 처리가 된다. 또한, 이를 위하여 경통 내부는 어두운 계열의 물질이 동시에 도포되어 경통 내부 표면 처리가 될 수 있다.Part of the laser light irradiated by the light emitting unit 141 reaching the IR pass filter is reflected and scattered to become an interference signal. That is, in order to minimize the inflow of interference light signals other than the light scattered from the surface to the sensor, the interior of the barrel is matted. In addition, for this purpose, a dark-based material is simultaneously applied to the interior of the barrel, so that the interior surface of the barrel can be treated.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위치 센싱 모듈의 단면도를 나타내는 도면이다.6 is a view showing a cross-sectional view of a position sensing module according to another embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 경통(146)의 하단부는 IR 패스 필터(145)의 배치에 대응되도록 제2각도(b)로 경사지게 형성되고, IR 패스 필터(145)는 경통(146)의 하단부로부터 기준길이(h)만큼 삽입된 상태로 설치된다. 기준길이(h)는 0.8 밀리미터 내지 1.2 밀리미터일 수 있다.6, the lower end of the barrel 146 is formed to be inclined at a second angle (b) to correspond to the arrangement of the IR pass filter 145, and the IR pass filter 145 is referenced from the lower end of the barrel 146 It is installed in the inserted state by the length (h). The reference length h may be 0.8 millimeters to 1.2 millimeters.

IR 패스 필터(145)로부터 경통(146) 하단부까지의 경통(146) 내부 표면에서 반사되는 간섭광이 이미지 센싱 유닛(142) 쪽으로 집광되도록, 즉, 표면으로부터 산란된 광의 유입이 최대가 되도록, IR 패스 필터(145)로부터 경통(146) 하단부까지의 경통(146) 내부 표면은 나노 입자로 처리가 될 수 있다. The IR pass filter 145 to the lower end of the barrel 146 so that the interference light reflected from the inner surface of the barrel 146 is condensed toward the image sensing unit 142, that is, so that the inflow of light scattered from the surface is maximized. The inner surface of the barrel 146 from the pass filter 145 to the lower end of the barrel 146 may be treated with nanoparticles.

또한, 더욱더 큰 효과를 위하여, IR 패스 필터(145)로부터 경통(146) 하단부까지의 경통(146) 내부 표면은 톱니 형상 또는 요철 형상으로 형성될 수도 있다.In addition, for even greater effects, the inner surface of the barrel 146 from the IR pass filter 145 to the lower end of the barrel 146 may be formed in a serrated shape or an uneven shape.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far, the present invention has been looked at around its preferred embodiments. Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to understand that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered from an illustrative point of view rather than a limiting point of view. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the above description, and all differences within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the present invention.

전자펜...100
하우징...110 펜팁...120
필압 센싱 유닛...130 위치 센싱 모듈...140
발광 유닛...141 이미지 센싱 유닛...142
관성 측정 유닛...143 제어 유닛...144
IR 패스 필터...145 경통...146Electronic Pen...100
Housing...110 Pen tip...120
Pen pressure sensing unit...130 Position sensing module...140
Light-emitting unit...141 Image sensing unit...142
Inertial Measurement Unit...143 Control Unit...144
IR Pass Filter...145 Lens Tube...146

Claims (7)

일방향으로 길게 형성되며, 하방측 단부에 제1개구부 및 제2개구부가 형성되어 있는 하우징;
상기 하우징의 제1개구부를 통해 외부로 노출되도록 상기 하우징에 결합되는 펜팁;
상기 펜팁에 연결되며, 상기 펜팁을 통해 전달되는 압력을 감지하는 압력센싱 유닛;
중공의 형상으로 형성되며, 상기 하우징의 내부에서 상기 제2개구부의 상방측에 배치되는 경통;
간섭 신호를 제거하기 위한 IR 패스 필터;
레이저광을 발광하는 발광 유닛;
상기 발광된 레이저광이 표면에서 반사되는 간섭광으로 인하여 생성되는 스펙클 패턴을 검지하여 영상 신호로 변환하는 이미지 센싱 유닛;
전자펜의 방향과 각도를 감지하는 관성 측정 센서; 및
상기 이미지 센싱 유닛의 영상 신호에 기초하여, 상기 펜팁의 이동 방향 및 이동 거리를 획득하는 제어 유닛;을 포함하고,
상기 IR 패스 필터, 상기 발광 유닛, 상기 이미지 센싱 유닛 및 상기 관성 측정 센서는 상기 경통 내부에 배치되고, 상기 IR 패스 필는 상기 경통 내부의 하부에 배치되고, 상기 발광 유닛은 상기 경통의 내부 상부에 설치되는 것을 특징으로 하는 전자펜.A housing formed to be elongated in one direction and having a first opening and a second opening formed at a lower end thereof;
A pen tip coupled to the housing to be exposed to the outside through the first opening of the housing;
A pressure sensing unit connected to the pen tip and sensing a pressure transmitted through the pen tip;
A barrel formed in a hollow shape and disposed above the second opening in the housing;
An IR pass filter to remove the interfering signal;
A light-emitting unit that emits laser light;
An image sensing unit that detects a speckle pattern generated by interference light reflected from the surface of the emitted laser light and converts it into an image signal;
An inertial measurement sensor that senses the direction and angle of the electronic pen; And
Including; a control unit that acquires a moving direction and a moving distance of the pen tip based on the image signal of the image sensing unit,
The IR pass filter, the light emitting unit, the image sensing unit, and the inertial measurement sensor are disposed inside the barrel, the IR pass fill is disposed at a lower portion of the barrel, and the light emitting unit is installed above the interior of the barrel. Electronic pen, characterized in that. 제1항에 있어서,
상기 발광 유닛에서 조사된 레이저광이 상기 하우징의 길이방향과 경사진 방향으로 조사되도록, 상기 발광 유닛은 상기 하우징의 길이방향과 직교하는 방향에 대하여 상방으로 제1각도로 경사지게 배치되며,
상기 IR 패스 필터는, 상기 하우징의 길이방향과 직교하는 방향에 대하여 상방으로 제2각도로 경사지게 배치되는 것을 특징으로 하는 전자펜.The method of claim 1,
The light emitting unit is disposed to be inclined at a first angle upward with respect to a direction orthogonal to the longitudinal direction of the housing so that the laser light irradiated from the light emitting unit is irradiated in a direction inclined with a longitudinal direction of the housing,
The IR pass filter is disposed to be inclined at a second angle upward with respect to a direction orthogonal to a longitudinal direction of the housing. 제2항에 있어서,
상기 제2각도는 상기 제1각도보다 큰 것을 특징으로 하는 전자펜.The method of claim 2,
The electronic pen, characterized in that the second angle is greater than the first angle. 제2항에 있어서,
상기 경통의 하단부는 상기 IR 패스 필터의 배치에 대응되도록 상기 제1각도로 경사지게 형성되고,
상기 IR 패스 필터는 상기 경통의 하단부로부터 기준길이만큼 삽입된 상태로 설치되며,
상기 경통의 내측면에서 상기 IR 패스 필터로부터 상기 경통 하단부까지는, 상기 표면에서 반사되는 간섭광이 상기 이미지 센싱 유닛 쪽으로 집광되도록 표면처리되는 것을 특징으로 하는 전자펜. The method of claim 2,
The lower end of the barrel is formed to be inclined at the first angle so as to correspond to the arrangement of the IR pass filter,
The IR pass filter is installed in a state inserted by a reference length from the lower end of the barrel,
An electronic pen, characterized in that, from the inner side of the barrel to the lower end of the barrel from the IR pass filter, surface treatment is performed so that the interference light reflected from the surface is focused toward the image sensing unit. 제4항에 있어서,
상기 표면처리는, 상기 경통 표면을 텍스쳐링한 이후 나노입자로 처리하는 것을 특징으로 하는 전자펜. The method of claim 4,
The surface treatment is an electronic pen, characterized in that after the surface of the barrel is textured with nanoparticles. 제2항에 있어서,
상기 경통 내에서 자체 반사되는 광의 간섭 신호를 제거하기 위하여, 상기 경통의 내부는 무광택처리되는 것을 특징으로 하는 전자펜.The method of claim 2,
An electronic pen, characterized in that the interior of the barrel is matted in order to remove an interference signal of light reflected in the barrel. 제4항에 있어서,
상기 이미지 센싱 모듈의 중심으로부터 상기 경통 하단부의 중심까지는 거리는 4.0 밀리미터 내지 4.2 밀리미터이고,
상기 경통의 직경은 6.2 밀리미터이고,
상기 기준길이는 0.8 밀리미터 내지 1.2 밀리미터인 것을 특징으로 하는 전자펜.The method of claim 4,
The distance from the center of the image sensing module to the center of the lower end of the barrel is 4.0 to 4.2 millimeters,
The diameter of the barrel is 6.2 mm,
The electronic pen, characterized in that the reference length is 0.8 millimeters to 1.2 millimeters.
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