KR20050032947A - Pointing device with half transmission mirror - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반투과거울을 이용한 포인팅 장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 휴대형 전자기기에서 취득되는 영상의 변화를 이용하는 포인팅 장치에 있어서, 직선상에 위치한 광경로를 변화시켜 점차 소형화되는 휴대형 전자기기의 크기를 더욱 줄일 수 있는 반투과거울을 이용한 포인팅 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a pointing device using a semi-transparent mirror, and more particularly, to a pointing device using a change in an image acquired from a portable electronic device, the size of a portable electronic device gradually reduced in size by changing an optical path located on a straight line. It relates to a pointing device using a semi-transparent mirror that can further reduce the.
일반적인 컴퓨터 마우스는 평평한 면에서 마우스 패드 등을 구비하여 사용되어 진다. 그러나 노트북 등에서 볼 수 있는 광학마우스의 원리를 이용하는 포인팅 장치는 상기와 같은 일반적인 컴퓨터 마우스의 소형화를 가능하게 한다.A general computer mouse is used with a mouse pad or the like on a flat surface. However, the pointing device using the principle of the optical mouse found in a notebook or the like enables the miniaturization of the general computer mouse as described above.
현재, 휴대폰과 같은 휴대형 정보단말기기 등의 전자기기에서 화면에 디스플레이되는 사용자 인터페이스를 보다 편리하게 구동하기 위한 수단으로 취득되는 영상의 변화를 인식하여 구동되는 광학마우스의 원리를 도입한 2차원 포인팅 장치가 사용되고 있다. 퍼스널 컴퓨터, 노트북에서 흔히 사용되고 있는 광학마우스의 원리를 이용한 포인팅 장치를 점차 소형화되는 전자기기에 사용한다면 그 크기를 더욱 줄일 수 있어야 한다.Currently, a two-dimensional pointing device adopting the principle of an optical mouse driven by recognizing a change in an image acquired as a means for driving a user interface displayed on a screen more conveniently in an electronic device such as a mobile information terminal device such as a mobile phone. Is being used. If the pointing device using the principle of the optical mouse, which is commonly used in personal computers and notebooks, is used in electronic devices that are becoming smaller, the size should be further reduced.
도 1은 종래 사용되는 포인팅 장치의 기본 구조이다. 도 1을 보면, 발광소자(light-emitting diode, 이하 LED)(10)에서 발생한 빛은 물체의 면을 비추고 물체에서 반사된 빛은 결상용 렌즈(20)에 의하여 영상센서(30)에 결상되며 상기 영상센서(30)는 결상된 영상을 전기신호로 변환하여 데이터 처리부로 전달한다. 상기 데이터 처리부는 물체의 움직임에 의하여 시간적으로 변화되는 영상을 분석하여 물체의 움직임에 관한 방향 및 움직임의 속도를 2차원 데이터로 변환하는 역할을 한다.1 is a basic structure of a pointing device conventionally used. Referring to FIG. 1, light generated from a light-emitting diode (LED) 10 illuminates the surface of the 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 formed image into an electrical signal and transmits the converted image to the data processor. The data processor analyzes an image that is temporally changed by the movement of an object and converts the direction and the speed of the movement of the object into two-dimensional data.
종래기술은 대물면, 렌즈 및 영상센서가 모두 직선 경로상에 순서대로 나열하게 되기 때문에 포인팅 장치의 두께가 두꺼워지는 문제점이 있다.The prior art has a problem in that the thickness of the pointing device becomes thick because the objective, the lens, and the image sensor are all arranged in order on a straight path.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 대물면의 영상을 영상센서에 결상시키기 위한 일반적인 볼록렌즈 또는 이와 유사한 기능을 가진 비구면 렌즈 대신에 반투과거울을 이용하고 최소한의 광 경로를 갖는 구조를 이룸으로써 소형 전자기기에 적합하게 사용되도록 소형화 및 박형화를 이루는 반투과거울을 이용한 포인팅 장치를 제공함에 본 발명의 목적이 있다. Accordingly, the present invention is to solve the above-mentioned disadvantages and problems of the prior art, using a semi-transparent mirror instead of a general convex lens or an aspherical lens having a similar function for forming an image of the objective image on the image sensor. It is an object of the present invention to provide a pointing device using a semi-transmissive mirror to achieve a miniaturization and thinning to be suitable for small electronic devices by forming a structure having a minimum optical path.
본 발명의 상기 목적은 전자기기에 사용되어 피사체의 움직임의 방향에 대한 영상을 취득하여 디스플레이 장치의 커서 역할을 수행하는 포인팅 장치에 있어서, 피사체에 빛을 조사하는 광원; 상기 광원으로부터 빛의 일부는 반사시키고 나머지는 통과시켜 대물면을 조사하는 반투과거울; 상기 반투과거울을 통과한 빛을 받아 피사체의 움직임에 대한 영상을 반사하는 대물면 및 상기 대물면으로부터 반사된 영상을 전기적 신호로 변환하는 영상센서를 포함하여 이루어진 반투과거울을 이용한 포인팅 장치에 의해 달성된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a pointing device, which is used in an electronic device to acquire an image of a direction of a movement of a subject and serves as a cursor of the display apparatus, the pointing device comprising: a light source for irradiating light onto the subject; A semi-transparent mirror that reflects a part of light from the light source and passes the rest to irradiate an object surface; By a pointing device using a semi-transparent mirror made of a semi-transparent mirror made of a light receiving the light passing through the semi-transparent mirror and reflecting the image of the movement of the subject and an image sensor for converting the image reflected from the objective surface into an electrical signal Is achieved.
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 2는 본 발명에 따른 반투과거울을 이용한 포인팅 장치의 구조를 나타낸 개략도이다. 도 2에서는 조명을 위한 LED(100), 반투과거울면(130) 및 영상센서(160)의 배치에 관한 바람직한 실시예를 볼 수 있다.Figure 2 is a schematic diagram showing the structure of a pointing device using a transflective mirror according to the present invention. In FIG. 2, a preferred embodiment of the arrangement of the LED 100, the semi-transparent mirror surface 130, and the image sensor 160 for illumination can be seen.
광원인 LED(100)에서 나온 빛은 피사체를 균일하게 조명하기 위한 집광렌즈 1(110)을 통과한 후 평행광선이 되고, 상기 평행광선의 일부는 반투과거울(130)의 하부에서 반사되어 비반사체인 암실부(120)에 흡수되고 나머지는 피사체가 닿는 대물면(140)을 조사하게 된다.The light emitted from the LED 100, which is a light source, passes through the condensing lens 1 110 to uniformly illuminate the subject, and then becomes parallel rays, and a part of the parallel rays is reflected from the lower portion of the semi-transparent mirror 130 and then rains. The object is absorbed by the dark room part 120 which is a reflector, and the rest is irradiated to the object surface 140 which the subject touches.
상기 대물면(140)에서 피사체의 움직임에 따라 반사되는 빛은 다시 반투과거울(130)을 향하며, 일부는 반투과거울(130)에서 반사되어 집광렌즈 2(150)를 통과하고 나머지는 하부의 반투과거울(130)로 통과된다.The light reflected by the movement of the subject on the objective surface 140 is directed toward the transflective mirror 130, and part of the light is reflected by the transflective mirror 130 to pass through the condensing lens 2 (150) and the rest of the Passed through the semi-transparent mirror (130).
상기 집광렌즈 2(130)를 통과한 피사체의 움직임에 대한 영상을 담은 빛은 영상센서(160)에 결상된다. 상기 영상센서(160)는 상기 피사체의 움직임에 대한 영상을 담은 빛을 감지하여 전기적 신호로 변환시켜 제어부(170)로 제공한다. 상기 제어부(170)는 영상센서(160)에서 변환된 전기적 신호에 따라 증폭, 여과작용 및 광전변환을 수행하고 연산부(180)로 제공한다. 상기 연산부(180)는 제어부(170)에서 감지된 광신호 및 변환값에 의거하여 모니터 상에 디스플레이되는 커서(cursor)의 좌표값을 계산하도록 한다.The light containing the image of the movement of the subject passing through the condenser lens 2 130 is formed in the image sensor 160. The image sensor 160 detects light containing an image of the movement of the subject, converts the light into an electrical signal, and provides the converted signal to the controller 170. The controller 170 performs amplification, filtration and photoelectric conversion according to the electrical signal converted by the image sensor 160, and provides it to the calculator 180. The calculator 180 calculates a coordinate value of a cursor displayed on the monitor based on the optical signal and the converted value detected by the controller 170.
상기 LED(100)에서 나온 빛을 피사체에 균일하게 조명하기 위한 집광렌즈 1(110)은 볼록렌즈 또는 비구면 렌즈를 사용하며, 상기 볼록렌즈 또는 비구면 렌즈의 초점에 LED를 구비한다. 더욱 바람직하게는 점광원을 볼록렌즈의 초점에 위치시킨다.Condensing lens 1 (110) for uniformly illuminating the light emitted from the LED (100) to the subject uses a convex lens or an aspherical lens, and has a LED at the focus of the convex lens or aspheric lens. More preferably, the point light source is positioned at the focal point of the convex lens.
상기 영상센서(160)는 씨모스(complementary metal oxide semiconductor, 이하 CMOS) 이미지센서(image sensor) 또는 씨씨디(charge-coupled device, 이하 CCD) 이미지센서로 구성되어 대물면의 피사체로부터의 영상을 취득한다. CMOS 이미지센서는 동작 속도는 늦지만 소비 전력이 아주 작은 반도체로서 휴대폰 등의 소형 전자기기에서 유용하게 사용될 수 있다. 상기 CMOS 이미지센서가 전자기기에 접합되는 접합면은 상기 대물면과 수직으로 맞닿는 직각면과 소정의 거리를 갖고 구비되어 영상을 취득한다. 상기 영상센서(160)는 피사체의 이미지를 1/n로 축소하는 미소광학(Micro-Optics)을 적용할 경우에 두께를 줄이면서 동일한 기능을 수행할 수 있다.The image sensor 160 is composed of a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) image sensor or a charge-coupled device (CCD) image sensor to acquire an image from an object on an object surface. do. CMOS image sensor is a semiconductor that is slow operation speed but very small power consumption can be useful in small electronic devices such as mobile phones. The bonding surface to which the CMOS image sensor is bonded to the electronic device is provided at a predetermined distance from a perpendicular surface that is perpendicular to the object surface to acquire an image. The image sensor 160 may perform the same function while reducing the thickness when applying micro-optics to reduce the image of the subject to 1 / n.
상기 제어부(170)는 영상센서에서 취득한 영상의 유효성을 판단하는 역할도 함께 수행한다. 그리고, 취득된 밝고 어두운 영상이 짧은 시간 내에 자주 반복되어 유효한 영상-무효한 영상-유효한 영상 순으로 인지될 때에는 그 동작을 일반 마우스의 클릭으로 판단하여 연산부(180)로 전달한다.The controller 170 also plays a role of determining the validity of the image acquired by the image sensor. When the acquired light and dark images are frequently repeated within a short time and are recognized in the order of valid images-invalid images-valid images, the operation is judged as a click of a general mouse and transferred to the operation unit 180.
상기와 같이 구성된 포인팅 장치는 일반 마우스에서 흔히 볼 수 있는 클릭버튼에 해당하는 별도의 수단과 연계되어 구동될 수도 있다. 포인팅 장치를 구비하는 전자기기의 일면에 클릭스위치를 구비하여 상기 포인팅 장치의 연산부가 계산한 커서의 좌표를 클릭하게 한다. 이러한 클릭스위치는 소형 전자기기의 뒷면 또는 대물면과 인접한 위치에 구비된다.The pointing device configured as described above may be driven in association with a separate means corresponding to a click button commonly seen in a general mouse. A click switch is provided on one surface of the electronic device including the pointing device to click on the coordinates of the cursor calculated by the calculation unit of the pointing device. The click switch is provided at a position adjacent to the rear surface or the object surface of the small electronic device.
피사체의 크기와 취득 영상의 크기를 1:1로 형성할 경우 본 발명에 따른 반투과거울을 이용하여 광 경로를 변경하면, 렌즈와 대물면과 영상센서를 직렬식으로 형성하는 종래 구조에 비해 그 두께를 절반 이상 줄이면서 동일한 기능을 수행한다. 또한, 본 발명에 따른 반투과거울을 이용한 포인팅 장치는 소형화가 가능하므로 실제 소형 전자기기를 생산할 때 기구물을 일체형으로 금형설계할 수 있으므로 생산성이 향상된다.When the size of the subject and the size of the acquired image are formed 1: 1, the optical path is changed by using the transflective mirror according to the present invention, compared to the conventional structure in which the lens, the object surface, and the image sensor are formed in series. It performs the same function while reducing the thickness by more than half. In addition, since the pointing device using the semi-transparent mirror according to the present invention can be miniaturized, the productivity can be improved since the mold can be integrally designed when the apparatus is actually produced.
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 반투과거울을 이용한 포인팅 장치는 종래 구조에 비해 포인팅 장치의 두께를 절반 이상 줄이면서 동일한 기능을 수행하는 장점이 있고, 휴대형 전자기기의 소형화가 가능한 효과가 있다.Therefore, the pointing device using the transflective mirror of the present invention has the advantage of performing the same function while reducing the thickness of the pointing device by more than half compared to the conventional structure, it is possible to miniaturize the portable electronic device.
도 1은 종래의 포인팅 장치의 구조.1 is a structure of a conventional pointing device.
도 2는 본 발명에 따른 포인팅 장치의 구조.2 is a structure of a pointing device according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100. LED 110. 집광렌즈1 LED 110.Condensing Lens1
120. 암실부 130. 반투과거울 120. Dark room 130. Transflective mirror
140. 대물면 150. 집광렌즈2 140. Object 150. Condensing lens 2
160. 영상센서 170. 제어부 160. Image sensor 170. Control unit
180. 연산부 180. Computation unit
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| KR100870197B1 (en) * | 2007-06-28 | 2008-11-24 | 주식회사 소림 | Optical pointing apparatus and optical pointing method |
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