KR20100016020A - 카메라펜을 위한 광학 부재 - Google Patents

카메라펜을 위한 광학 부재 Download PDF

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KR20100016020A
KR20100016020A KR1020097022606A KR20097022606A KR20100016020A KR 20100016020 A KR20100016020 A KR 20100016020A KR 1020097022606 A KR1020097022606 A KR 1020097022606A KR 20097022606 A KR20097022606 A KR 20097022606A KR 20100016020 A KR20100016020 A KR 20100016020A
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토마스 크라펜-바틀레
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아노토 아베
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Abstract

카메라펜을 위한 소형화된 광학 부재(36)는 플레이트 형상을 갖고, 둘 이상의 비겹침 복사 전달 섹션을 포함하며, 둘 이상의 비겹침 복사 전달 섹션은 물체 평면을 이미지를 전달하도록 구성된 이미징 섹션(36') 및 물체 평면을 향해 조명 복사를 전달하도록 구성된 조명 섹션(36")을 포함한다. 패시브 광학 요소는 예를 들어 이미지-생성 표면 구조물, 조명 제어 표면 구조물, 복사 필터, 스트레이 광 쉴드, 및 구멍 정지부와 같이 이미징 섹션 및 조명 섹션을 제공하도록 상기 부재에 통합될 수 있다. 이러한 광학 요소는 플레이트 기판 상에 잘 형성된 표면 구조물 및 층으로서 제공될 수 있다. 광학 부재는 이러한 다수의 광학 부재를 포함한 웨이퍼 구조물로서 제작될 수 있다. 카메라 하우징(22)에는 광학 부재(36)를 위한 제 1 장착 구조물(56), 이미지를 탐지하도록 구성된 이미지 센서(11)를 위한 제 2 장착 구조물(64), 및 조명 복사를 생성하도록 구성된 복사 소스(13)를 위한 제 3 장착 구조물(66)이 제공될 수 있다. 스틸러스(8)를 수용하기 위한 신장된 안내 파이프(24)는 카메라 하우징(22)의 외측벽 부분의 신장된 리세스(28)에 수용되고 결합될 수 있다.

Description

카메라펜을 위한 광학 부재 {OPTICAL COMPONENT FOR A CAMERA PEN}
* 관련 출원의 교차 참조
본 출원은 2007년 3월 28일 출원된 스웨덴 특허출원 제 0700785-9호 및 2007년 3월 28일 출원된 미국 가특허출원 제 60/907318호를 우선권으로 주장하고, 이들 모두는 여기서 참조로 인용된다.
본 발명은 일반적으로 전자펜에서의 향상에 관한 것이고, 특히 카메라펜에서의 향상에 관한 것이다.
카메라펜(camera pen)은 제품 표면의 이미지를 캡쳐하기 위한 소형 카메라를 포함하는 것으로 공지되어 있고, 이에 대해서는 예를 들어 US 2004/0179000, WO 2005/057471, 및 US 2003/0075673을 보라.
일반적으로, 이 카메라는 LED 등으로부터 방사된 조명 복사(illuminating radiation)를 형상화하고/재배향하기 위한 광학 소자(optics), 조명 LED, 복사 필터, 구멍 정지부(aperture stop), 하나 이상의 이미징 렌즈, CCD 센서와 같은 다수 의 개별 부재의 패키지로서 설계된다. 이러한 부재들은 모두 다수이고 작기 때문에, 조립 작업은 어렵고 시간 소비적일 수 있다. 또한, 카메라는 엄격한 조립 오차 허용도(tolerance)를 갖고 설계될 필요가 있고, 이에 의해 오차 허용도 스택-업(stack-up)의 문제를 피하게 된다. 따라서, 작은 치수로 제작되더라도, 높은 정밀도로 간단하게 조립하는 카메라 설계에 대한 요구가 있다.
종래 기술의 펜들은 각각의 특별한 펜 설계로 주문 제작된 카메라를 갖는다. 카메라 설계는 허용 가능한 펜 방향, 심도(depth of field), 시야(field of sight), 스틸러스 팁(stylus tip)에 대한 시야의 위치, 조명 광도, 조립 및 제작 오차 허용도 등 사이에서 복잡한 교체를 포함한다. 펜 설계 및/또는 이용에서의 아주 작은 변화라도 카메라를 적합하게 하는데 있어서 광범위한 개발 작업을 초래할 수 있다. 분명하게, 카메라 설계 상의 높은 요구사항들을 완화시키는 것이 바람직할 것이다.
전자 펜들은 스틸러스 센서를 포함할 수 있고, 이 센서는 펜에서의 프로세서를 나타내며, 펜 스틸러스는 제품 표면과 접촉하고 있고, 이러한 내용은 US 2005/0030297을 참고하면 된다. 일반적으로, 스틸러스 센서는 스틸러스의 길이 방향 이동에 대해 응답하기 쉽다. 따라서, 펜은 스틸러스가 길이 방향으로 이동 가능하도록 설계되어야 한다. 펜이 기록을 위해 이용된다면, 스틸러스의 이동은 이용자의 글쓰기 경험을 해칠 수 있다. 또한, 스틸러스가 돌출하는 펜의 전단부를 밀봉하는데 있어서 특별한 관심이 취해지지 않는다면, 습기 및 먼지가 펜으로 들어갈 수 있다. 따라서, 전자펜들에서 대안적인 접촉 센서에 대한 요구가 있다.
전자펜은 일정한 기능성을 제공하는 것과 같은 특정 목적을 위해 설계된다. 대안적인 또는 추가적인 기능성이 요구된다면, 사용자는 다른 전자펜을 사는 것이 필요하다. 한가지 해법은 다용도 펜을 제공하는 것이 될것이지만, 이러한 펜은 더욱 비싸게 될 것이고 원하는 기능성이 부족한 경우도 있을 수 있다. 전자펜에 기능성을 추가하는 간단하고 효과적인 방법에 대한 요구가 있다.
또한, 전자펜은 기록 잉크 및 전력을 포함하여 시간이 지남에 따라 재충전될 필요가 있는 소모품들(consumables)을 포함한다. 이러한 재충전(replenishment)은 사용자가 잉크의 스페어 카트리지 또는 배터리 충전기와 같은 추가적인 장치들을 가져오는 것을 필요하게 할 수 있다. 이러한 장치들를 잊었다면(쉽게 일어날 수 있음), 이 펜은 궁극적으로는 작동 불가능하다. 따라서, 전자펜에서 소비물의 재충전을 향상할 필요가 있다.
본 발명의 목적은 상기 종래 기술의 문제점을 전체적으로 또는 부분적으로 해결하는 것이다.
일반적으로, 본 발명의 목적은 독립항에 따른 광학 부재, 웨이퍼 구조물, 카메라펜, 제작 방법, 카메라펜 작동 방법, 컴퓨터로 판독 가능한 수단, 전자펜, 전자펜 작동 방법, 및 전자펜을 위한 보호성 캡과 종속항에 의해 한정된 바람직한 실시예에 의해 적어도 부분적으로 이루어진다.
제 1 태양에 따르면, 본 발명은 카메라펜을 위한 광학 부재에 관한 것이고, 이 광학 부재는 플레이트 형상을 가지며, 둘 이상의 비겹침 복사-전달 섹션; 물체 평면의 이미지를 전달하도록 구성된 이미징 섹션; 및 물체 평면을 향해 조명 복사를 전달하도록 구성된 조명 섹션을 포함한다. 분리된 이미징 섹션 및 조명 섹션을 가진 이러한 플레이트 형상의 광학 부재는 작은 치수로 제작될 수 있고, 한편 카메라펜의 소형화된 카메라에서 높은 정확성으로 쉽게 장착되고 다루기 쉽다. 또한, 이 부재는 이미징 섹션 및 조명 섹션 사이의 잘 형성된 관계를 가능하게 한다. 또한, 예를 들어 이미지-생성 표면 구조물, 조명-제어 표면 구조물, 복사 필터, 스트레이 광 쉴드, 및 구멍 정지부와 같은 이미징 섹션 및 조명 섹션을 제공하기 위해 이 부재에 패시브 광학 요소를 통합시키는 것이 가능하다. 이 광학 요소는 플레이트 기판 상의 층과 잘 형성된 표면 구조물로서 제공될 수 있다. 궁극적으로 광학 부재는 이미징 및 조명 모두를 형성하는 카메라펜의 완전한 광학 시스템을 형성할 수 있다.
광학 부재는 다수의 이러한 광학 부재를 포함한 웨이퍼 구조물로서 제작될 수 있다. 이를 위해, 광학 부재는 플레이트 형태의 웨이퍼 기판을 제공하는 단계 및 다수의 동일한 광학 부재를 형성하도록 웨이퍼 기판으로 패시브 광학 요소를 가하는 단계를 포함한 방법에 따라 제작될 수 있고, 각각의 광학 부재는 둘 이상의 비겹침 복사 전달 섹션을 포함하며, 이미징 섹션은 물체 평면의 이미지를 전달하도록 구성되고 조명 섹션은 물체 평면을 향해 조명 복사를 전달하도록 구성된다. 따라서, 광학 부재는 배치에서(in batches) 높은 정확도로 제작될 수 있다. 또한, 웨이퍼 기판의 제공은 간단한 시험 및 생산 제어를 가능하게 하는데, 왜냐하면 개별 부재는 처리된 웨이퍼 기판의 일부인 동안 시험될 수 있기 때문이다.
카메라펜은 광학 부재를 위한 제 1 장착 구조물, 상기 이미지를 탐지하도록 구성된 이미지 센서를 위한 제 2 장착 구조물, 및 조명 복사를 생성하도록 구성된 복사 소스를 위한 제 3 장착 구조물을 포함하는 카메라 하우징을 둘러쌀 수 있다. 이러한 카메라 하우징은 다루기 쉽고, 광학 부재, 이미지 센서 및 복사 센서를 위치시키는데 짧은 오차 허용 체인(short tolerance chains)을 제공할 수 있다.
또한, 카메라펜은 스틸러스를 수용하기 위한 신장된 안내 파이프를 추가로 포함할 수 있고, 상기 안내 파이프는 상기 카메라 하우징의 외부벽 부분에서 신장된 리세스에 수용되고 결합된다. 이러한 설계는 치밀한 카메라를 제공하고, 따라서 슬림한 펜을 제공하며, 카메라 하우징은 스틸러스와 밀착되게 될 수 있다. 또한, 스틸러스는 하우징의 물질을 통해 연장할 필요가 없고 하우징의 외부에 결합된 안내 파이프를 통해 연장하는 것이 낫기 때문에, 이러한 설계는 작은 크기 및 낮은 중량을 제공한다. 또한, 이러한 설계는 하우징으로의 스틸러스의 잘 정해진 측면 위치를 제공할 뿐만 아니라 안내 파이프 및 카메라 하우징의 물질을 독립적으로 최적화시키는 옵션을 제공한다.
제 2 태양에 따르면, 본 발명은 표면의 이미지를 만들도록 구성된 이미징 시스템; 상기 이미지를 기록하도록 구성된 이미지 센서를 포함한 카메라펜에 관한 것이고, 이미징 시스템은 가변성-초점 렌즈를 포함하며, 카메라펜은 상기 이미지로부터 유도된 파라미터에 따라 가변성-초점 렌즈를 위한 초점 제어 신호를 생성하도록 구성된 제어기를 추가로 포함한다. 또한, 제 2 태양은 카메라펜의 작동 방법(a method in a camera pen)을 포함하고, 이 방법은 이미징 시스템에 의해 생성되는 표면의 이미지를 기록하도록 이미지 센서를 제어하는 단계; 이렇게 기록된 이미지로부터 파라미터값을 유도하는 단계; 및 파라미터값에 기초하여 이미징 시스템의 초점 길이를 제어하는 단계를 포함한다.
따라서, 카메라펜은 종래 기술의 고정된-초점 카메라보다 더욱 다용도의 장치인 가변성-초점 카메라를 포함한다. 하나의 그리고 동일한 가변성-초점 카메라는 오직 최소의 조정으로 상이한 카메라펜에서 이용될 수 있다. 초점 제어는 카메라펜에서 데이터 캡쳐에 이용되는 이미지에 적절하게 기초하고, 이에 의해 추가적인 이미지 캡쳐 회로를 도입하는 필요를 감소시킨다. 카메라의 초점 길이를 제어함에 의해, 이미징 시스템의 필요한 심도는 고정된-초점 카메라와 비교하여 크게 감소될 수 있다. 이는 카메라를 설계하는데 있어서의 복잡성을 감소시키는 것을 가능하게 할 수 있다.
일 실시예에서, 파라미터는 표면에 걸쳐 본질적으로 균일하게 분포된 코드 심볼들을 표시한다. 예를 들면, 파라미터는 개별적인 이미지에서 코드 심볼들의 카운트를 나타낼 수 있다. 이러한 파라미터는 공지된 코팅 패턴 상에서 펜이 작동될 때면 언제나 이미지로부터 쉽게 유도 가능하다.
일 실시예에서, 펜은 이미지의 새로운 순서거 예를 들어 표면으로 펜이 접촉되게 함에 의해 트리거되는 이미지 센서에 의해 캡쳐될 때면 언제나 시작 절차를 실행할 수 있다. 시작 절차는 내부 메모리로부터 하나 이상의 시작값을 되살리는 단계 및 시작값에 기초한 최초 초점 제어 신호를 출력하는 단계를 포함할 수 있다. 시작값은 데이터 손실을 최소화하도록 계산될 수 있는데, 예를 들어 표면으로 먼저 가해질 때 펜이 일반적으로 어떻게 배향되도록 이루어진 이미징 시스템의 초점 길이를 초래한다. 이 시작값은 펜의 실제 작동 조건을 반영하도록 선택적으로 업데이트될 수 있고, 이렇게 업데이트된 시작값은 펜의 내부 메모리에 저장될 수 있다.
데이터 손실을 최소화하기 위한 다른 실시예에서, 시작 절차는 둘 이상의 상이한 예정된 초점 길이로 이미징 시스템을 제어하는 단계 및 파라미터의 결과값을 분석하는 단계를 포함할 수 있다.
제 3 태양에 따르면, 본 발명은 스틸러스를 수용하기 위한 신장된 안내 파이프와 스틸러스 상의 힘의 인가를 나타내는 출력 신호를 생성하기 위한 센서를 포함한 전자펜에 관한 것이고, 이 센서는 안내 파이프 및 스틸러스 사이의 커패시턴스를 나타내는 파라미털르 측정하도록 작동한다. 제 3 태양은 전자펜 작동 방법을 추가로 포함하고, 상기 전자펜은 스틸러스를 수용하기 위한 신장된 안내 파이프를 포함하며, 이 방법은 안내 파이프 및 스틸러스 사이의 커패시턴스를 나타내는 파라미터를 감지하는 단계 및 상기 파라미터에 따라서 출력 신호를 생성하는 단계를 포함하고, 출력 신호는 스틸럿 상의 힘의 인가를 나타낸다.
이러한 태양은 스틸러스를 길이 방향으로 이동 가능하게 할 필요 없이 스틸러스 및 표면 사이의 접촉을 나타내는 능력을 갖는다. 길이 방향으로 고정된 스틸러스는 기록 경험을 향상시킬 잠재력을 갖고, 먼지 및 습기로부터 펜의 전단부를 밀봉시키는 것을 쉽게 한다.
일 실시예에서, 커패시턴스의 변화를 향상시키기 위해, 펜은 스틸러스의 말단부와 체결되기 위한 기울어진 제어 표면을 가진 접촉부를 추가로 포함할 수 있고, 이에 의해 스틸러스가 상기 힘의 인가 동안 측방향으로 편향되는 것을 가능하게 한다.
제 4 태양에 따르면, 본 발명은 카메라펜에 관한 것이고, 이 카메라펜은 표면과 사호작용하기 위한 팁을 가진 스틸러스; 표면의 이미지를 기록하도록 구성된 카메라 시스템; 마이크로폰; 및 마이크로폰의 출력 신호에 기초하여 낮은 전력 상태 및 높은 전력 상태 사이에서 카메라펜을 선택적으로 스위치하도록 구성된 제어기를 포함한다. 제 4 태양은 전자펜 작동 방법을 추가로 포함하고, 전자펜은 데이터 캡쳐 회로 및 마이크로폰을 포함하며, 상기 방법은 마이크로폰으로부터 출력 신호를 받는 단계 및 상기 출력 신호에 기초하여 높은 전력 상태 및 낮은 전력 상태 사이에서 데이터 캡쳐 회로를 선택적으로 스위치하는 단계를 포함한다.
이러한 태양은 스틸러스를 길이 방향으로 이동 가능하게 할 필요 없이 표면 및 스틸러스 사이의 접촉을 나타내는 능력을 갖는다. 길이 방향으로 고정된 스틸러스는 기록 경험을 향상시키는 잠재력을 갖고, 이는 먼지 및 습기로부터 펜의 전방 단부를 밀봉시키는 것을 쉽게 한다. 일 실시예에서, 스틸러스 팁 및 표면 사이의 최초 접촉은 마이크로폰의 출력 신호에 의해 표시되는 특성 진동에 기초하여 확인된다.
또한, 마이크로폰은 기록 소음을 탐지하는 추가적인 기능을 가질 수 있고, 이는 펜의 주위의 사운드의 기록을 비우는데 이용된다. 주위 사운드는 이전의 마이크로폰에 의해 또는 기여된 분리된 마이크로폰에 의해 탐지될 수 있다.
제 5 태양에 따르면, 본 발명은 전자펜에 관한 것이고, 이 전자펜은 신장된 바디; 및 상기 바디의 전방 단부와 탈착 가능하게 체결되도록 구성된 보호 캡을 포함하며, 이 보호 캡은 펜으로 소모품을 공급하기 위한 수단을 포함한다. 또한, 제 5 태양은 전자펜을 위한 보호 캡을 포함하고, 이는 전자펜의 전방 단부와 탈착 가능한 체결을 위한 수단과 전자펜과 작동적으로 체결될 때 전자펜으로 소모품을 공급하기 위한 수단을 포함한다.
보호 캡은 전자펜의 필수불가결한 부품으로서 간주되기 쉽고, 이러한 태양은 소모품의 적절한 공급이 이 펜으로 이루어짐을 보장한다.
일 실시예에서, 보호 캡은 펜으로 전력을 공급하기 위한 자체 포함된 전력원을 포함한다. 다른 실시예에서, 보호 캡은 펜으로 마킹 액체를 공급하기 위한 저장부를 포함한다.
제 6 태양에 따르면, 본 발명은 데이터 캡쳐 기능성을 제공하는 전자펜에 관한 것이고, 이는 데이터 캡쳐 회로를 포함한 신장된 바디 및 이 바디의 전방 단부와 탈착 가능하게 체결되도록 구성된 보호 캡을 포함하며, 보호 캡은 전자펜으로 기능성을 추가하기 위한 수단을 포함한다. 또한, 제 6 태양은 데이터 캡쳐 기능성을 제공하는 전자펜을 위한 보호 캡을 포함하고, 이는 전자펜의 전방 단부와 탈착 가능한 체결을 위한 수단 및 전자펜과 작동적으로 체결될 때 전자펜으로 긴으성을 추가하기 위한 수단을 포함한다.
이 태양은 펜으로 기능성을 추가하는 간단하고 효과적인 방법을 제공한다. 이 보호 캡은 전자펜의 필수불가결한 부품으로서 간주되기 쉽고, 따라서 펜과 본래부터 함께 한다. 상이한 캡의 범위가 제공될 수 있고, 각각은 그 자체의 기능성을 추가한다. 이에 의해, 상이한 기능성이 간단하게 캡을 스위치함에 의해 펜에 추가될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 수단은 포인터 또는 플래쉬광 기능성을 제공하는 복사 소스; 이미지 캡쳐 능력을 제공하는 카메라 시스템; 전자펜의 존재하는 카메라 시스템의 광학 특성을 변경하기 위한 광학 시스템; 전자펜의 데이터 캡쳐 회로로부터 발생한 데이터를 프로세스하기 위한 데이터 프로세싱 회로; 데이터 저장 능력을 제공하기 위한 비휘발성 메모리; 및 전자펜의 소통 능력을 연장하기 위한 무선 송신기 중 하나 이상을 포함한다.
본 발명의 추가적인 목적, 특징, 태양 및 장점은 도면과 첨부된 청구항으로부터 그리고 이하의 상세한 설명으로부터 명확하게 나타날 것이다.
본 발명의 예시적 실시예들은 첨부된 개략적인 도면들을 참고로 하여 더욱 자세하게 설명될 것이고, 이 도면들에서 동일한 도면 부호는 유사한 부재를 지칭하는데 이용된다.
도 1은 선택된 내부 부재들을 표시하는 공지된 전자펜의 평면도이다.
도 2는 선택된 내부 부재들을 표시하는 공지된 카메라펜의 평면도이다.
도 3은 카메라펜을 위한 카메라 모듈의 실시예의 측면도이다.
도 4는 도 3의 카메라 모듈의 정면도이다.
도 5-6은 도 3의 카메라 모듈의 추가적인 상세 사시도이다.
도 7은 도 3-6의 모듈의 설치를 위한 광학 부재의 측면도이다.
도 8은 도 7의 부재의 평면도이다.
도 9는 도 7-8의 부재의 배치 제작을 위한 프로세스를 도시하는 측면도의 순서이다.
도 10은 카메라펜을 위한 카메라의 포커스 제어를 위한 장치의 블록도이다.
도 11은 펜과 타겟 사이의 상이한 기울기에 대한 카메라펜의 필드 요구의 깊이를 도시한다.
도 12a는 가변성 포커스 렌즈의 실시예의 측면도이다.
도 12b는 가변성 포커스 렌즈의 다른 실시예의 단면도이다.
도 13a는 카메라펜을 위한 필드의 작동 범위 및 깊이 사이의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 13b는 작동 범위를 커버하기 위해 두 개의 초점 사이에서 어떻게 카메라펜이 스위치하도록 제어될 수 있는지를 도시하는 그래프이다.
도 14a는 정보를 인코드하기 위한 공지된 도트 패턴(dot pattern)을 도시한다.
도 14b는 도 14a의 도트 패턴의 이미지에서 물체 거리에 따라 어떻게 도트의 숫자가 변하는지의 예를 도시하는 그래프이다.
도 15는 커패시턴스 변화를 통해 펜 다운/펜 업을 탐지하기 위한 실시예의 단면도이다.
도 16은 진동 센서를 통해 펜 다운/펜 업을 탐지하기 위한 실시예를 포함하는 전자펜의 평면도이다.
도 17a-17c는 전자펜으로 캡을 접촉시키는(engage) 상이한 방법들을 도시하는 평면도이고, 이는 펜으로 소모품을 공급하거나 또는 액세서리 기능을 제공한다.
도 18a는 펜으로 잉크를 공급하기 위한 캡-펜 장치(cap-pen arrangement)의 단면도이다.
도 18b는 캡에서 복사 소스를 가진 캡-펜 장치의 평면도이다.
도 18c는 캡에서 카메라를 가진 캡-펜 장치의 평면도이다.
도 18d는 캡에서 광학 시스템을 가진 캡-펜 장치의 단면도이다.
도 18e는 캡에서 데이터 처리 회로를 가진 캡-펜 장치의 평면도이다.
도 18f는 캡에서 비휘발성 메모리를 가진 캡-펜 장치의 평면도이다.
도 18g는 캡에서 무선 송신기/수신기를 가진 캡-펜 장치의 평면도이다.
일반론
이하의 설명은 전자펜의 상이한 태양에 관한 것이다. 일반적으로, 전자펜(1)은 도 1에서 도시된 것처럼 펜-형상의 케이싱(4)에 둘러싸인 데이터 캡쳐 회로(2)를 포함한다. 또한, 펜은 데이터 송신기(3), 캡쳐된 데이터의 추가적인 프로세싱을 위한 프로세서(5), 데이터 저장을 위한 메모리(6), 배터리와 같은 내부 전력원(7) 그리고 제품 표면(S)을 포인팅하고 선택적으로 표면에 마킹하기 위한 스틸 러스(8)를 포함할 수 있거나 또는 포함하지 않을 수 있다.
또한, 이 펜은 펜 다운 탐지기(pen down detector; PDD; 10)를 포함하고, 이는 펜(1)이 제품 표면(S)에 대해서 작동 위치에 있음을 표시하는 신호를 생성한다. PDD(10)로부터의 신호는 데이터 캡쳐 회로(2) 및/또는 프로세서(5) 및/또는 송신기(3)를 선택적으로 활성화시킬 수 있고, 이에 의해 펜의 전력 소비를 감소시키며, 이는 펜이 작동 위치에 있을 때 주요 전력 소비 부재들은 완전히 활성화되기 때문이다. PDD(10)는 펜의 전단부에서 또는 스틸러스(8)가 길이 방향으로 이동 가능하다면 스틸러스의 말단부에서 전자기 스위치로서 구현되는 것이 일반적이다. 또한, PDD(10)는 예를 들어 WO 03/069547에서 개시된 것과 같이 PDD에 포함된 힘-민감성 물질에 의해 스틸러스(8)로 가해진 실제 힘을 탐지하도록 구성될 수 있다.
전자펜의 한 종류는 카메라펜이고, 여기서 데이터 캡쳐 회로(2)는 제품 표면(S)의 이미지 형태로 데이터를 캡쳐하도록 구성된다. 이후 이미지는 예를 들어 데이터 추출을 위해 펜의 내부 또는 외부에서 프로세스될 수 있다. 일 예에서, 상대적 또는 절대적 위치는 제품 표면 상의 펜의 이동을 나타내도록 이미지로부터 유도된다. 다른 예에서, 데이터는 바코드 또는 매트릭스 코드와 같이 이미지에서 기계로 판독 가능한 코드로부터 추출된다. 또 다른 예에서, 손으로 씌여진 또는 프린트된 텍스트는 캐릭터 인식을 위해 프로세스되고 이미지에서 확인된다.
위치 결정을 위해, 제품 표면(S)은 특별히 포맷되거나 포맷되지 않을 수 있다. 전자의 경우에, 제품에는 제품 표면 상의 절대 위치들을 코드하는 코딩 패턴이 제공될 수 있고, 이에 대해서는 US 6,663,008호를 보라. 후자의 경우에, 펜은 전체 제품 표면의 이미지를 캡쳐할 수 있고, 이에 의해 위치는 제품 표면의 엣지 및 코너에 대해 결정될 수 있으며, 예를 들어 WO 2004/077107호를 보라. 대안적으로, 펜의 이동의 전자 추적은 일련의 부분적으로 겹치는 이미지를 상호 관련시킴에 의해 결정될 수 있으며, 이에 대해서는 US 6,985,643호를 보라. 추가적으로, 위치는 제품 표면으로부터 반사된 동일성 있는 복사를 분석함에 의해 유도될 수 있으며, 이에 대해서는 US 6,452,683호를 보라.
이러한 카메라펜(1)은 도 2에서 도시된 것처럼 이미지를 기록하기 위한 전자기 복사 센서(11)를 구비한 카메라 또는 카메라 시스템(2')을 포함할 수 있다. 또한, 카메라(2')는 복사 센서(11)로 제품 표면(S)의 이미지를 투사하는 이미징 시스템(12)을 포함할 수 있다. 센서(11)는 분리된 복사-민감성 소자(separate radiation-sensitive devices)의 2차원 장치 또는 복사-민감성 요소의 표면으로 이루어질 수 있다. 일반적으로, 센서 및 이미징 시스템은 광학적이고, 이는 대안적으로 제품 표면의 적절한 성질을 표시하도록 구성될 수 있으며, 이러한 성질은 자기성, 용량성, 유도성, 화학성 등이다. 카메라펜은 도 1의 펜과 유사하게 추가적인 부재들을 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 카메라펜(2')은 이미징 시스템(12)의 시야(FoV) 내에서 제품 표면(S)을 조명하기 위한 복사 소스(13)를 포함할 수 있고, 또한 시야에 대해서 조명 복사를 배향하고 및/또는 형상화하기 위한 빔-제어 시스템(미도시)이 제공될 수 있다.
마지막으로, 전자펜에서의 위치 결정을 위한 다른 기술이 제안되었다. 이러한 기술은 제품 표면과 접촉한 롤러 볼의 이동을 감지하는 것, 다수의 외부 복사 또는 초음파 소스로부터 수신한 신호에 기초하여 위치를 삼각측량하는(triangulating) 것, 펜-내재 가속 센서로부터 신호를 프로세싱하는 것, 스틸러스와 연관된 변형 센서(strain sensor)로부터 신호를 프로세싱하는 것, 그리고 상기 기술의 조합을 포함한다.
이하에서는 특히 카메라펜과 관련된 다수의 상이한 모습의 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명이 뒤따르고, 일정한 경우는 전자펜에 대한 것이다. 이러한 모습들은 카메라펜을 위한 콤팩트 카메라, 카메라펜을 위한 다용도 이미징 시스템, 전자펜을 위한 대안적 PDD-소자, 그리고 전자펜을 위한 다중-기능 보호캡을 포함한다.
일반적으로, 이하에서 설명되거나 또는 암시되는 방법 및 프로세스는 이용 가능한 정도까지 프로세서에 의해 실행되는 프로그램 명령으로서 구체화될 수 있다. 예를 들면, 프로그램 명령은 리드-온리 수단(read-only medium) 상에서 구현되는 또는 전기적 캐리어 신호 상에서 운반되는 것과 같은 컴퓨터-판독 가능한 수단 상의 프로세서에 제공될 수 있다.
카메라 설계
도 3-4는 카메라펜을 위한 카메라 모듈(20)을 개략적으로 도시한다. 이 모듈은 카메라 하우징(22)과 이 하우징(22)에 대해 신장된 스틸러스(8)를 위치시키기 위한 관형 안내부(24)를 포함한다. 이 하우징은 제품 표면의 이미지를 생성하고 전자적으로 캡쳐하는데 필요한 이미징 부재를 지지하도록 구성된다. 안내부(24)는 하우징(22)의 상부벽(26)에 포함된다.
이 카메라 모듈은 다수의 잠재적 장점들을 갖는다. 예를 들면, 이는 하우징(22) 및 이미징 부재들이 스틸러스(8)에 가깝게 위치할 수 있기 때문에 치밀한 설계를 가능하게 하고, 이에 의해 카메라펜의 슬림한 설계를 가능하게 한다. 또한, 안내부(24)는 하우징(22) 내에서 둘러싸이지 아니하고 하우징(22)의 외부 표면의 일부로서 포함되기 때문에 그 크기 및 중량이 유지될 수 있다. 또한, 설계는 높은 강도 및 내구도를 가능하게 한다. 또한, 이 설계는 짧은 오차 허용 체인(short tolerance chains) 및 하우징(22)에 대한 스틸러스(8)의 잘-형성된 측면 위치를 가능하게 할 수 있다.
하우징(22) 및 안내부(24)는 예를 들어 글루잉(gluing), 용접, 클램핑, 정착물의 이용, 스크류 등에 의해 조립 단계에서 조합되도록 구성된 두 개의 분리된 부품들일 수 있다. 도시된 실시예에서, 안내부(24)의 주위 표면은 하우징(22)의 상부벽(26)의 개방 채널(28)에 수용된다. 채널(28)은 안내부(24)의 단부면과 접촉하기 위한 접촉부(30)를 갖고, 이에 의해 조립 단계 동안 길이 방향으로 안내부(24)를 위치시킨다. 채널(28)은 하우징(22)에 대해 기울기를 가질 수 있도록 구현되어야 되고, 이에 의해 안내부(24) 및 스틸러스(8)를 하우징에서의 광학 부재에 대한 원하는 기울기로 위치시킨다. 이러한 기울기는 예를 들어 스틸러스(8)의 팁에 가까운 카메라 모듈(20)의 시야를 위치시키는데 바람직할 수 있다.
도시된 두 개의 부품 설계는 제작을 촉진시키는 잠재력을 갖는데, 예를 들어 이는 상이하고 개별적으로 최적화된 생산 기술이 각각 안내부(24) 및 하우징(22)을 제작하는데 이용될 수 있기 때문이다. 또한, 제작은 상이한 부품들의 오차 허용도에 대해서 최적화될 수 있고, 이에 의해 제작 비용을 감소시킨다. 또한, 안내부(24) 및 하우징(22)은 상이한 물질로 만들어질 수 있다.
그러나, 안내부(24) 및 하우징(22)의 한 개의 부품의 구성도 고안 가능하고, 이는 조립 작업을 감소시킨다.
스틸러스(8)는 안내부(24)에서 길이 방향으로 이동할 수 있거나 또는 이동할 수 없다. 종래의 PDD(10)(도 1)는 이동 가능한 스틸러스(8)를 일반적으로 필요로 하였고, 반면에 이하에서 설명되는 신규한 PDD는 이러한 요구사항을 경감하거나 또는 제거하도록 본래의 카메라 모듈(20)에 통합될 수 있다.
도 5-6은 더욱 자세하게 카메라 하우징(22)의 실시예를 도시한다. 카메라 하우징은 CMOS, CCD 또는 CID 센서와 같은 2차원 복사 센서(11), LED 또는 레이저 다이오드와 같은 조명 복사 방사체(13), 방사체(13)로부터의 조명 복사를 제품 표면으로 배향시키고 복사 센서(11)로 제품 표면의 이미지를 투사하는 단일 광학 부재(36)를 위치시키도록 구성된다.
광학 부재(36)는 도 7-8에서 추가적으로 도시된다. 이 부재는 단일의 구성을 갖고, 이미징 섹션(36') 및 조명 섹션(36")을 형성하기 위해 다양한 패시브 광학 요소(various passive optical elements)를 포함한다. 이러한 섹션은 공통 기판(38) 상에 나란히 형성되고, 이는 관련 파장 범위에서 투명하다. 적절한 기판 물질의 예는 유리, 사파이어, 플라스틱 등을 포함한다.
이미징 섹션(36')은 표면 렌즈 구조물(40) 및 구멍 정지부(42)를 포함하고, 이는 이미지 평면에서 필드의 바람직한 깊이로 공칭 목적물 평면의 이미지를 만들도록 설계되고 배열된다. 렌즈 구조물(40) 및 구멍 정지부(42)는 물체 평면(object plane)을 향한 구멍 정지부(42)를 구비한 채로 기판(38)의 대향부 상에 적절하게 제공된다. 대안적인 실시예(미도시)에서, 렌즈 구조물(40) 및 구멍 정지부(42)는 기판(38)의 동일 측부 상에 위치하고, 이러한 요소들의 간격은 설계의 큰 유연성을 초래할 수 있는 것으로 현재 믿어진다. 예를 들면, 기판의 두께는 필드 곡률 또는 주요 광선 각에 대해 원하는 간격을 얻도록 선택될 수 있다. 일반적으로, 기판(38)은 약 0.5-2mm의 두께를 갖는다.
렌즈 구조물(40)은 도 7에서 도시된 것처럼 예를 들어 굽은 표면과 같은 굴절 표면으로서 형성될 수 있다. 일 실시예에서 굽은 표면은 매끈한 구(even sphere)이다. 대안적으로 또는 추가적으로, 렌즈 구조물(40)은 프레스넬 렌즈 구조물(Fresnel lens structure)과 같은 회절 요소를 포함할 수 있다. 대조적인 요구사항이 높다면, 굴절 표면이 바람직할 수 있다. 렌즈 구조물(40)의 지름은 약 0.5-2mm의 정도일 수 있다.
구멍 정지부(42)는 렌즈 구조물(40)과 정렬한 기판(38)에 가해진 비전도 코팅에서의 개구로서 형성된다. 코팅은 적절한 물질로 만들어질 수 있다. 하나의 이러한 물질은 블랙 크롬이고, 이는 플레이팅 물질로 자주 이용된다.
또한, 이미징 섹션(36')은 제한된 파장 범위에서 선택적으로 복사를 전달하도록 복사 필터(44')를 포함할 수 있다. 적절하게, 파장 범위는 조명 복사의 파장을 포함한다. 일 예에서, 필터(44')는 적외선 근처의 복사(near-infrared radiation; NIR)를 전달하고 짧은 파장을 막는다. 필터(44')는 기판의 어느 한 쪽의 부분 또는 양쪽 부분 모두에 가해진 코팅일 수 있다. 코팅은 흡착 필터 또는 간섭 필터를 형성할 수 있다. 대안적인 실시예에서, 코팅은 기판 물질에 분산된 흡착 물질에 의해 교체되거나 또는 보충된다.
이미징 섹션(36')은 또한 배플(46)을 포함할 수 있고, 이에 의해 스트레이 복사(stray radiation)가 이미징 평면에 도달하는 것을 막는다. 이러한 스트레이 복사는 물체 평면에서 시야(FoV) 외부로부터 생긴다. 배플(46)은 비전달성 물질에서의 개구로서 구현될 수 있고, 이는 구멍 정지부(42)를 형성하는 물질과 유사하다.
조명 섹션(36")은 표면 렌즈 구조물(48)을 포함하고, 이는 방사체(13)로부터 조명 복사의 빔을 형상화하고 및/또는 재배향하도록 설계된다(도 5). 렌즈 구조물은 기판(38)의 어느 부분 상에도 존재할 수 있고, 제작 이유로 기판의 동일한 부분 상에 모든 렌즈 구조물을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 렌즈 구조물(48)은 회절성(도 7에서 도시된 것처럼) 또는 굴절성일 수 있다. 회절성 구조물은 비용 절감적인 방식으로 이전에 언급한 빔 형상화 능력을 수행하는데 바람직할 수 있다.
또한, 조명 섹션(36")은 이미징 섹션(36')의 필터(44')와 유사한 복사 필터(44")를 포함할 수 있다.
광학 부재(36)는 모든 필요한 광학 요소가 통합된 치밀한 단일의 소형화된 부품으로서 제공될 수 있다. 상업적인 실시예에서, 부재는 약 5mm 곱하기 2mm의 풋프린트(footprint)를 가질 수 있다.
구조물(40, 48)은 사출 성형, 엠보싱 가공(embossing), 리소그래피, 에칭, 기계가공 등과 같은 적절한 기술을 통해 기판에 제공될 수 있고, 코팅(들)(42, 44', 44", 46)은 증기 증착, 플레이팅(plating), 페인팅 등과 같은 적절한 인가 기술을 통해 가해진다. 광학 부재(36)를 제작하기 위한 현재의 바람직한 프로세스는 도 9를 참고로 하여 이후에 설명될 것이다.
도 5-6을 다시 참고하면, 상기 부재(36)를 포함한 도 3-4의 카메라 모듈(20)의 실시예가 추가적으로 자세하게 설명될 것이다. 모듈(20)의 하우징(22)은 전단부 및 후단부(50, 52) 사이에서 연장한다. 하우징(22)은 관형 스틸러스 안내부(24)의 주위와 교합(mate with)하도록 이루어진 길이 방향 리세스(28)를 수용하기에 적절한 두께를 갖는 상부벽을 갖는다. 하우징의 전단부는 개구(56)를 갖고, 이 개구는 장착된 부재의 이미징 섹션 및 조명 섹션(36', 36")을 하우징 내부에서 각각 이미징 구획 및 조명 구획(58, 60)과 정렬시키는 광학 부재(36)를 위한 마운트(mount)를 형성한다. 이러한 구획(58, 60)은 전단부 및 후단부(50, 52) 사이에서 연장하는 길이 방향 비천공 파티션(62)에 의해 분리된다. 장착될 때, 부재(36)는 전방 개구(56)를 폐쇄한다(close off).
카메라 모듈(20)의 치밀한 설계는 안내부(24)의 중심축으로부터 분리된 기하학적 평면에서 나란히 이미징 구획 및 조명 구획(58, 60)을 정렬시킴에 의해 얻어진다. 이에 의해, 카메라 모듈은 모듈의 전방부에서 볼 때(도 4에서 점선을 보라) 삼각형의 개별 코너에 이미징 구획(58), 조명 구획(60), 및 스틸러스(8)를 위치시킨다. 삼각형은 이등변 삼각형일 수 있으나 반드시 그럴 필요는 없다.
하우징(22)의 후단부는 복사 센서(11)를 위한 마운트(64)를 갖는다. 마운트(64)는 활성 표면, 즉 복사 센서(11)의 복사-감지 구역(11')이 이미징 구획(58)과 정렬되고 이를 향하도록 배열된다. 카메라 모듈(20)은 광학 부재(36)의 이미지 평면에 활성 표면(11')을 위치시키도록 구성된다.
또한, 하우징(22)은 전방 마운트(56)로부터 예정된 거리에서 조명 구획(60)에서 방사체(13)를 위한 마운트(66)를 포함하고, 이에 의해 빔 제어 렌즈 구조물(48)로부터 공칭 거리(nominal distance)에 방사체(13)를 위치시킨다. 공칭 거리는 부재(36) 상에 투사되는 빔의 특성이 렌즈 구조물(48)의 빔 제어 피쳐와 매치되도록 설정된다.
이미징 구획(60)은 복사 센서(11), 부재(36)의 이미징 섹션(36'), 파티션(62) 및 측벽(68)에 의해 형성된다. 개구(70)는 복사 트랩(radiation trap)을 형성하도록 측벽에 형성된다. 트랩(70)은 물체 평면에서 시야(FoV)로부터 발생하지 아니한 채로 부재(36)를 통과하는 조명 복사를 수집하고 감쇄시키도록 위치한다. 트랩(70)은 펜 바디 안으로 개방될 수 있거나 또는 부재의 외부 상에서 복사-흡수 테잎 또는 이와 유사한 것의 인가를 통해 밀봉될 수 있다.
하우징(22)은 적절하게 단일 부재로서 만들어지고, 이는 몰딩, 기계가공 등과 같은 적절한 기술(들)에 의해 제작될 수 있다. 일 실시예에서, 하우징은 플라스틱 물질로 만들어진다. 다른 실시예에서, 하우징은 금속으로 만들어지고, 이에 의해 감소된 벽 두께를 제공하며, 이에 의해 전체 크기가 감소된다.
모듈(20)은 펜의 전단부에 위치하기 때문에, 모듈의 크기는 펜의 설계에 큰 영향을 미친다. 따라서, 그 크기, 특히 가로축 치수를 감소시키는 것이 절박할 수 있다. 크기를 감소시키기 위해, 일정한 벽 부분이 생략될 수 있다. 도 5-6은 이러한 일례를 도시하고, 이 경우 조명 구획(60)의 측벽은 생략된다. 유사하게, 바닥부 벽이 생략될 수 있고, 이에 의해 조명 구획 및 이미징 구획(58, 60)이 노출된다. 필요하다면, 이러한 부분들은 예를 들어 복사-흡수 테잎 또는 이와 유사한 것과 같은 분리된 시이트 물질을 가함에 의해 전체적으로 또는 부분적으로 밀봉될 수 있다. 하우징(22)의 이러한 개방-벽 설계는 또한 하우징의 단순화된 제작을 제공할 수 있다.
도 9는 도 7-8에서 도시된 유형의 광학 부재(36)를 제작하기 위한 프로세스를 도시한다. 이 프로세스는 플레이트-형상의 기판으로부터 광학 부재의 배치를 만들고, 도 9는 이 프로세스를 통해 어떻게 기판이 변하는지를 도시한다.
따라서, 프로세스는 다수의 프로세스 단계에서 수정된 유리 또는 플라스틱과 같은 적절한 물질로 된 플레이트-형상의 웨이퍼 기판(38)에 기초한다. 웨이퍼 기판은 일반적으로 성형 안정 물질로 된 디스크 또는 직사각형 플레이트이다. 기판 물질은 관련 파장 범위에서 투명해야 한다. 흡수성 부재는 일정한 파장의 전달을 선택적으로 막기 위해 기판 물질에 분산될 수 있거나 분산되지 아니할 수 있다. 도 9의 점선 라인은 개별적인 광학 부재의 위치를 표시하기 위하여 오직 도시 목적으로 포함된 것이다.
단계(902)에서, 필터 물질로 된 하나 이상의 층(44) 형태의 얇은 코팅이 웨이퍼에 가해지고, 이에 의해 흡수/간섭(absorption/interference) 필터(들)(44', 44")을 형성한다. 상이한 코팅이 각각의 섹션의 필요한 전달 특성에 따라 부재의 이미징 및 조명 섹션에 가해질 수 있다.
단계(903)에서, 비전달성 코팅은 복사 필터(44')의 상부에서 웨이퍼에 선택적으로 가해지고, 이에 의해 각각의 부재의 스트레이 광 배플(stray light baffle; 46)을 형성한다.
단계(904)에서, 변형 가능한 물질로 된 균일한 필름(72)이 웨이퍼로 가해진다. 변형 가능한 물질은 적절하게 소성적으로 변형 가능한 점성 또는 액체 상태이다. 일 실시예에서, 변형 가능한 물질은 예를 들어 에폭시 수지와 같은 열가소성 물질 또는 수지이다.
단계(905)에서, 이미지 형성 및 빔 제어 렌즈 구조물(40, 48)은 적절하게 필름(72)에 대해 복제 툴(replication tool)을 프레스 함에 의해 변형 가능한 필름으로 엠보싱된다. 복제 툴은 적절하게 복제 표면을 갖고, 구조적 피쳐는 필름(72)에서 형성되는 렌즈 구조물(40, 48)의 네거티브(negative)이다. 복제 표면은 웨이퍼와 적어도 동일한 크기일 수 있고 이에 의해 모든 렌즈 구조물은 엠보싱 단계에서 형성되고, 또는 복제 표면은 작은 크기일 수 있으며 이에 의해 렌즈 구조물은 웨이퍼 표면에 걸친 반복적 엠보싱에 의해 형성된다. 결과적인 복제는 이후에 예를 들어 복제의 제거 이후에 또는 복제 표면이 변형 가능한 필름과 접촉하는 동안 UV 경화에 의해 경화된다.
단계(906)에서, 추가적인 비전달성 코팅이 이미지 형성 렌즈 구조물(40)과 함께(in registration with) 웨이퍼의 대향부로 가해진다.
마지막으로, 단계(907)에서 프로세스된 웨이퍼는 개별적인 광학 부재(36)로 커팅된다.
상기 설명된 제작 프로세스는 적절한 정확성을 갖고 광학 부재의 간단하고 효과적이며 비싸지 않은 대량 생산을 가능하게 한다. 또한, 개별 광학 부재는 프로세스된 웨이퍼의 일부인 동안 시험될 수 있기 때문에 간단한 시험 및 생산 제어를 가능하게 한다.
대안적인 기술들이 웨이퍼 상에서 렌즈 구조물을 생산하는데 이용될 수 있다. 예를 들면, 레지스트 패턴(resist pattern)은 마스크 또는 이와 유사한 것에 의존하는 종래의 포토-구조 또는 전자빔 구조 기술을 이용하여 웨이퍼 상에 형성될 수 있다. 이 레지스트 패턴은 회절 렌즈 구조물로서 이용될 수 있거나, 또는 레지스트 패턴에 의해 노출된 웨이퍼 물질은 원하는 형상의 렌즈 구조물을 만들도록 에칭될 수 있다. 유사하게, 대안적인 정도로 상기 단계들이 실행될 수 있고, 일정한 단계들이 생략될 수 있다.
카메라 제어
카메라펜(도 2)의 카메라(2')는 일반적으로 스틸러스 팁(8)의 일 측부 상에 위치한 시야(FoV) 내에서 이미지를 캡쳐한다. 이는 카메라 및 일반적으로 종이 시트와 같은 대체로 평평한 타겟인 물체 사이의 거리를 펜의 방향과 함께 상당히 변하게 하는데, 즉 물체 및 카메라 사이의 각의 큰 범위에 대해서 그러하다. 따라서, 카메라는 큰 심도를 갖도록 설계되고, 이에 의해 적절한 품질의 이미지가 물체 거리의 전체 범위에 걸쳐 캡쳐될 수 있으며, 이는 펜이 물체 상에서 조작될 때 일어날 수 있다. 이러한 카메라는 일반적으로 높은 f-넘버를 갖고, 이미지 평면그리고 복사 센서(11)에 적은 광이 도달하는 것을 가능하게 한다. 차례로 이는 복사 센서(11)의 감도 및/또는 복사 소스(13)의 밝기에 대한 높은 요구를 둔다.
도 10은 이러한 높은 요구사항들을 완화할 수 있는 카메라(2')를 도시한다. 카메라(2')는 가변성 포커스 렌즈(80)를 포함한다. 렌즈(80)의 초점의 위치 및 카메라(2')의 초점 길이는 이전에 캡쳐된 이미지(I)로부터 유도된 파라미터(p)에 의해 주어진 물체 거리에 따라서 제어된다. 초점 길이가 물체 거리에 따라서 조정될 수 있다면, 필드의 필요한 깊이는 감소될 수 있다. 심도는 물체 및 카메라 사이의 예정된 최대각에서 펜에 의해 캡쳐된 이미지에서 목적물에 의해 확대된(spanned) 물체 거리의 범위에 대응할 필요가 있다. 이는 심도의 상당한 감소에 대응할 수 있다. 예를 들면, 본 출원인으로부터 구입 가능한 카메라펜은 약 8mm의 필요한 심도(depth of field)를 갖고, 이는 상기 원리들을 이행함에 의해 약 2.5mm로 감소될 수 있다. 이러한 향상은 또한 도 11에서 도시되고, 이는 스틸러스 팁 및 물체 표면(S) 사이의 접촉 지점 주위로 두 개의 상이한 기울기(-45°, +45°)에 대한 시야의 정도를 개략적으로 나타낸다. 시야 내에서 관련 정보의 위치는 두꺼운 라인에 의해 표시된다. 명확하게, 이러한 관련 정보는 이미지로부터 획등 가능해야만 하고, 따라서 최소 심도 상의 요구사항을 설정한다. 가변성 포커스 렌즈를 구비한 그리고 가변성 포커스 렌즈 없는 필요한 심도는 각각 FD1 및 FD2에 의해 표시된다.
도 12a는 가변성 포커스 렌즈(80)의 일 실시예를 도시한다. 여기서, 액츄에 이터(81)는 렌즈 부재(82)에 작동적으로 연결되고 전기 제어 신호(c)에 따라서 광학축을 따라 부재(82)를 이동시키도록 배열된다. 액츄에이터(81)는 피니언 및 래크 장치(86', 86")를 가진 마이크로-기계 모터(84)를 포함할 수 있고, 이에 의해 모터의 토크를 부재(82)의 선형 움직임으로 변환시키며, 이는 래크(86")에 고정적으로 연결된다. 대안적으로(미도시), 부재(82)는 전자-활성(예를 들어 압전) 물질 상에 다수의 표면 구조물 상에 위치할 수 있고, 표면 구조물은 구조물의 표면 평면에서 동기식으로 진동하도록 전압을 인가함에 의해 제어 가능하며, 이에 의해 작은 스틱-및-슬립 단계에서 부재(82)를 이동시킨다. 추가적으로(미도시), 액츄에이터(81)는 WO 02/103451에서 설명된 것처럼 부재(82) 주위로 나선형으로 감긴 트위스트된 압전 벤더 테잎을 포함할 수 있고, 이 경우 테잎으로의 전압의 인가는 테잎 길이의 변화를 일으키며, 이는 나선형 구조물의 주요축을 따라 부재(82)의 선형 움직임을 초래한다. 또 다른 실시예에서(미도시), 액츄에이터(81)는 소위 보이스 코일 장치(voice coil arrangement)를 포함할 수 있고, 이 경우 이동은 코일 와이어를 통한 전류를 구동시킴에 의해 제어되며, 이는 부재(82)에 부착되고 주위 자기장에 배열된다.
도 12b는 가변성 포커스 렌즈(80)의 다른 실시예를 도시하고, 이 경우 렌즈 표면의 형상은 초점을 시프트하도록 수정된다. 렌즈(80)는 WO 03/069380에서 설명되고 필립스에 의해 개발된 렌즈에 필적하는 "액체 렌즈(liquid lens)"이다. 이 렌즈(80)는 모세관을 형성하는 원통형 전극(88)을 포함하고, 이는 투명한 전방 요소(90) 및 투명한 후방 요소(92)에 의해 밀봉되며, 이에 의해 일반적으로 액체(A, B)인 두 유체를 포함한 유체 챔버를 형성한다. 두 액체(A, B)는 혼화 불가능하고, 이에 의해 메니스커스(meniscus; ℓ)는 그 계면에 형성된다. 액체(A)는 전기적으로 절연성이고 액체(B)는 전기 전도성이며, 이들은 상이한 굴절률(refractive indices)을 갖는다. 원통형 전극(88)은 유체 접촉층(94)에 의해 코팅된다. 액체(B)에 대한 층(94)의 습윤성은 전압의 인가 하에서 변한다. 따라서, 습윤성(wettability)이 변할 때, 메니스커스(ℓ)의 형상도 변한다. 따라서, 액체 렌즈(80)의 초점 길이는 챔버의 일단부에 배열된 환형 전극(96) 및 원통형 전극(88) 사이에 가해진 전압에 따라 제어될 수 있다. 렌즈(80)는 카메라펜을 위해 소형화된 카메라를 통합하기에 적절한 약 1-2mm의 반경으로 축소된 치수로 제작될 수 있다. 액체 렌즈의 대안적인 구성은 US 2005/0002113, US 2006/0126190, US 2006/0152814, 및 그 안의 참고문헌들로부터 공지되어 있다.
도 10으로 돌아가면, 카메라(2')는 제어 모듈(100)에 의해 제어될 수 잇고, 이는 분석 모듈(102)로부터 유도된 파라미터값(p)에 기초하여 가변성 포커스 렌즈(80)의 액츄에이터(81)를 위한 제어 신호(c)를 생성하고 출력한다. 분석 모듈(102)은 카메라 이미지 센서(11)에 의해 또는 분리된 광학 소자(미도시)에 의해 캡쳐된 이미지(I)로부터 파라미터값(p)을 유도한다. 제어 신호(c)의 생성은 현재 파라미터값(p)을 대수식(argebraic expression)으로 입력하는 제어 모듈(100), 도는 입력으로서 현재 파라미터값(p)과 함께 하나 이상의 찾아보기 테이블 또는 다른 적절한 데이터 구조물로 액세스하는 제어 모듈(100)을 포함할 수 있다. 제어 및 분석 모듈(100, 102)은 ASIC, DSP, FPGA 등과 같은 제공된 하드웨어에 의해 및/또 는 마이크로프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어에 의해 실행될 수 있다.
포커스 제어를 안정시키기 위해, 파라미터값(p)이 이미지(I)로부터 항상 유도 가능하도록 보장하는 것이 필요할 수 있다. 도 13a에서 도시된 것처럼, 펜은 허용 가능한 최소 및 최대 물체 거리 사이의 차이에 의해 주어진 작동 범위(OPR)로 설계된다(도 11에서 FD2와 동일하고 물체 표면에 대한 펜의 최악의 경우의 기울기에 의해 주어짐). 카메라는 초점(F) 주위로 더욱 제한된 심도(FD)를 갖는다. 이 초점(F)의 위치는 탐지된 이미지가 작동 범위(OPR)를 넘어 충분히 날카로운 것을 보장하도록 변한다. 초점(F)은 작동 범위(OPR)에 걸쳐 연속적으로 조정될 수 있거나, 또는 예정된 단계들 사이에서 조정될 수 있다. 도 13b는 카메라가 작동 범위를 커버하기 위해 오직 두 개의 초점(F1, F2) 사이에서 스위치되는 실시예를 도시한다.
70-100Hz의 이미지 프레임 속도로, 펜이 표면 위로 손에 의해 이동되면서, 물체 거리는 이미지 사이에서 비교적 느리게 변하도록 구현된다. 따라서, 하나의 이미지에 대한 적절한 파라미터값을 유도하는 것이 가능하자마자, 카메라의 포커스는 모든 이후의 이미지들에 대해 적절하게 제어될 수 있다.
제어 및 분석 모듈(100, 102)은 적절하게 이미지 캡쳐 프로세스와 동시에 작동한다. 제어 및 분석 제어 모듈(100, 102)은 이미지 캡쳐 프로세스의 프레임 속도에서 작동하지만, 이미지들 사이의 물체 거리에서의 예상된 변화가 카메라의 심도와의 관계에서 작다면 이들은 이 프레임 속도의 분율(fraction)에서 대안적으로 작동할 수 있다. 예를 들면, 물체 거리가 30mm/s보다 느리게 변화한다고 예상된다 면, 그리고 이미지 프레임 속도가 100Hz이고 심도가 2.5mm라고 한다면, 100*2.5/30 = 8.33Hz의 제어 속도를 이용하는 것이 충분할 것이고, 즉 제어 신호(c)는 매 12th 이미지에 대해 업데이트된다. 물론 높은 제어 속도가 이용될 수 있는데, 예를 들어 포커스 제어의 정확성을 향상시키는 것이다.
포커스 제어를 위해 이용될 수 있는 다수의 고안 가능한 이미지 파라미터들이 있다.
일 실시예에서, 파라미터값은 현재 이미지에서 평균 차이(average contrast)를 나타낸다. 평균 차이를 계산하기 위한 방법은 당업자에게 간단하고 빠르며 잘 알려져 있다.
다른 실시예에서, 분석 모듈(102)은 현재 디포커스(defocus)를 나타내는 파라미터값을 유도한다. 이러한 실시예에서, 디포커스는 당업자에게 공지된 상 비교 포커스 탐지(phase comparison focus detection)에 기초한 비교적 높은 정확도로 유도될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 파라미터값은 현재 이미지로부터 유도된 방향 데이터에 의해 주어진다. 이러한 방향 데이터는 예를 들어 선형 또는 동종 변환 매트릭스, 또는 이로부터 추출된 데이터에 의해 주어진 투시 데이터(perspective data)를 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 방향 데이터는 경사각(즉 카메라의 광학축 및 물체 사이의 각) 및 스큐각(skew angle)(즉 펜의 길이 방향 축 주위로 카메라의 회전)의 조합, 또는 이로부터 유도된 데이터를 포함할 수 있다. 또 다른 예에서, 바향 데이터는 일반적으로 복사 센서와 같은 펜 상의 기준점 및 물체 사이의 거리로서 주어진 평균 물체 거리를 포함한다. 방향 데이터의 계산은 예를 들어 표면 상의 그래픽적 코딩 패턴의 일반적인 성질과 같은 표면의 공지된 성질에 기초할 수 있다. 방향 데이터를 계산하기 위한 상이한 방법 및 시스템은 US 7,050,653, US 6,929,183, 및 US 2002/0048404에서 개시되어 있다.
추가적인 실시예에서, 파라미터값은 현재 이미지로부터 유도된 배율(magnification)에 의해 주어진다.
또한, 파라미터값은 현재 이미지로부터 탐지된 것처럼 물체 표면의 성질 또는 성질의 조합을 직접 반영한다. 예를 들면, 표면이 그래픽적 코드 심볼의 예정된 장치로 이루어진 위치-코딩 패턴을 가질 때, 탐지된 이미지에서 코드 심볼의 숫자는 표면 및 센서 사이의 거리에 따라서 변할 것이다. 파라미터값은 이미지에서 개별적인 코드 심볼 또는 코드 심볼 요소의 카운트(count)일 수 있다.
도 14a는 본 출원인에 의해 개발되고 미국 특허 제 6,663,008호에서 설명된 공지된 코딩 패턴의 예를 도시한다. 이 패턴은 규칙적인 그리드 형성에 대해 배열된 마크(도트)로 이루어진다. 각각의 마크는 코드값을 나타낼 수 있고, 이는 그리드 형성에서 마크 및 기준점 사이의 변위의 방향에 의해 주어진다. 또한, 그리드 형성의 위치를 나타내는 마크(미도시)가 제공될 수 있다. 이 패턴은 마크의 공지된(공칭) 밀도를 갖고, 탐지된 이미지에서 인식된 것과 같은 마크의 숫자는 코드된 표면 및 이미지 센서 사이의 거리에 따라서 변한다. 도 14b는 카메라펜의 하나의 특별한 설계에 대한 물체 거리에 따라서 어떻게 도트(dots)의 숫자가 변할 수 있는 지의 예를 도시한다. 도 14b에서의 관계를 이용하여, 제어 모듈(100)은 분석 모듈(102)에 의해 계산된 것처럼 현재 이미지에서의 도트의 숫자들을 나타내는 파라미터값에 기초한 적절한 포커스 제어값을 출력하도록 설계될 수 있다.
도입부에서 언급한 것처럼, 펜은 예를 들어 펜 다운 탐지기(PDD)에 의해 표시된 것과 같이 표면에 충분히 근접할 때 이미지를 캡쳐하고/프로세스하기 시작하도록 구성될 수 있다. 제어 모듈(100)은 적절한 파라미터값이 캡쳐된 이미지로부터 유도될 때까지 카메라의 포커스를 조정할 수 없을 것이다. 따라서 펜 다운에서 데이터의 손실에 대한 잠재적 위험이 있다. 이러한 위험을 줄이기 위한 상이한 수단들이 취해진다.
한가지 수단은 파라미터값이 전체 작동 범위(OPR) 내에서 유도될 수 있도록 코딩 패턴을 설계하는 것이다. 예를 들면, 코딩 패턴은 작동 범위(OPR) 내에서 디포커스와 관계 없이 보이도록 이루어진 심볼과 같은 하나 이상의 제공된 포커싱 피쳐를 포함할 수 있다. 또한, 코드 심볼은 그 자체가 이러한 포커싱 피쳐를 포함하거나 또는 제공한다. 예를 들면, 심도(FD) 외부에 위치한 코드 심볼의 이미지는 코드 불가능하지 않을 수 있지만, 이러한 이미지에서 다수의 코드 심볼을 유도하고 이러한 숫자에 기초하여 초점을 제어하는 것이 가능할 수 있다.
다른 수단은 제어 모듈(100)이 디폴트 시작값(default starting value)에 의해 주어진 초점에서 카메라(2')를 설정하는 것일 수 있고, 이는 데이터 손실을 최소화하도록 유도되었다. 따라서, 카메라는 펜 다운에서 가장 가능성 있는 물체 거리로 시작 초점을 매치하도록 제어될 수 있다. 이러한 시작값은 사용자-특정 특성 에 기초하여 계산될 수 있고, 예를 들어 물체에 펜을 가할 때 사용자의 수직 어택각(user's normal angle of attack)을 반영한다. 시작값은 시간에 따라 미리 계산되고 고정될 수 있으며, 또는 어떻게 펜이 실제로 이용되는지에 기초하여 간헐적으로 업데이트될 수 있다. 예를 들면, 시작값은 이전의 스트로크의 주어진 숫자 또는 주어진 시간 주기(초, 분, 날 등)와 같은 주어진 이전의 주기에 대해 계산된 평균 물체 거리를 반영하도록 설정될 수 있다. 대안적으로, 시작값은 즉시 이전의 스트로크 동안 유도된 파라미터값의 평균(선택적으로 중량이 가해짐) 또는 즉시 이전의 스트로크의 시작 또는 끝에서 제어 모듈에 의해 이용된 파라미터값에 의해 주어질 수 있다.
또 다른 수단은 적절한 파라미터값이 결과적인 이미지로부터 유도될 수 있을 때까지 상이한 시작값들 사이에서 제어 모듈(100)이 스위치되도록 설계할 수 있다. 상이한 시작값은 따라서 작동 범위(OPR)에서 상이한 초점에 카메라가 설정되도록 한다. 이에 의해 카메라는 충분히 날카로운 이미지가 캡쳐될 때까지 작동 범위를 스캔하도록 제어된다. 적절하게, 스캐닝은 카메라의 심도에 대응하는 단계들에서 실행된다. 도 13b의 예로 돌아가면, 카메라는 펜 다운에서 초점(F1, F2) 사이에서 스위치될 수 있다. 스위칭 속도가 이미지 프레임 속도에 상당하다면, 최대 데이터 손실은 하나의 이미지, 또는 가능하게는 수 개의 이미지이다.
제어 및 분석 모듈(100, 102)이 이미지 프레임 속도의 분율인 제어 속도에서 작동된다면, 적절한 파라미터값이 캡쳐된 이미지 중 하나로부터 유도될 수 있을 때까지, 즉 포커스 제어가 적절하게 작동할 때까지, 데이터 손실은 펜 다운에서 높은 제어 속도를 이용함에 의해 감소될 수 있다.
분명하게, 상기 수단은 카메라 제어의 강건함에 대한 추가적인 향상을 위해 조합될 수 있다.
또한, 카메라펜은 상이한 작동 모드 사이에서 스위치 가능할 수 있고, 각각의 이러한 모드는 이미지 프로세싱/디코딩 및/또는 디코드된 데이터의 포스트-프로세싱을 위한 상이한 알고리즘을 펜이 적용하는 것을 가능하게 한다. 펜이 상이한 모드에서 물체 표면을 향해 상이하게 배향되기 쉽다면, 펜은 각각의 이러한 모드에 대해 기여된 시작값을 저장하고 되살릴 수 있다. 예를 들면, 카메라펜은 상이한 유형의 기계 판독 가능한 코드들을 판독하기 위한 상이한 모드에서 설정될 수 있다. 또한, 펜은 예를 들어 스틸러스를 통해 물체 표면과 물리적 접촉한 펜으로 물체 표면으로부터 데이터를 판독하도록 접촉 모드에서 이용될 수 있고, 물체 표면 위의 짧은 거리 범위 내에서 펜이 지지되면서 물체 표면으로부터 위치를 판독하도록 호버 모드(hover mode)에서 이용될 수 있다. 호버 모드는 디스플레이 상에서 커서 위치의 실시간 제어를 위한 외부 소자로 펜으로부터 흐르는 디코드된 위치를 초래할 수 있다. 호버 모드에서, 펜은 물체 표면에 대한 펜의 위치 및 디코드된 위치와 같은 3차원 위치 데이터를 출력하도록 제어될 수 있고, 이에 의해 펜은 예를 들어 조이스틱과 유사한 3차원 제어에 이용되는 것이 가능하다.
상기에서 설명된 가변-포커스 카메라는 종래 기술의 카메라펜에서 이용되는 고정-포커스 카메라보다 더욱 다용도성이다. 동일한 가변성-초점 카메라가 가능하게 오직 최소의 조정으로 상이한 유형의 카메라펜에서 이용될 수 있다. 또한, 가 변성 포커스의 제공은 설계자가 하나 이상의 카메라 설계 파라미터에 대한 요구사항에 대한 완화하는 것을 가능하게 하는데, 이러한 파라미터는 예를 들어 허용 가능한 펜 방향, 심도, 시야, 스틸러스 팁에 대한 시야의 위치, 조명 밝기, 조립 및 제작 오차 허용도 등과 같은 것이다.
펜 다운 탐지
공지된 전자펜에서, 펜 다운 탐지(PDD)는 스틸러스의 길이 방향 이동에 대해 반응하기 쉽다. 이는 스틸러스가 이동 가능한 것을 요구하고, 이는 기록 경험에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 또한, 스틸러스가 이동 가능하다면, 먼지 및 습기로부터 펜을 적절하게 밀봉하는 것이 어려울 수 있다.
도 15는 작동하는 스틸러스의 길이 방향 이동을 필요로 하지 않는 PDD 장치(10')를 도시한다. 이 장치는 스틸러스(8) 및 원통형 튜브(110)를 포함하고, 이들 모두는 전기적으로 전도성 물질로 적어도 부분적으로 만들어지며 이에 의해 전극쌍을 형성한다. 이러한 전극들은 전기적 절연체와 같은 고체 유전체(solid dielectric; 112)에 의해 서로 이격된다. 자기(porcelain), 유리, 플라스틱, 고무 등과 같은 적절한 유전체가 이용될 수 있다. 또한, PDD 장치(10')는 전극에 전기적으로 연결된 탐지기(114)를 포함한다. 이 탐지기(114)는 전극에 걸친 잔업의 충분한 변화를 탐지하도록 구성될 수 있고, 이는 펜이 제품 표면과 접촉하는지 안하는지를 표시한다. 이러한 탐지기는 당업자에게 공지되어 있다.
탐지된 변화는 전극 사이의 실제 커패시턴스의 변화로부터 및/또는 제품 표 면 상에 놓일 때 스틸러스도 들어가거나 또는 나오는 것을 적어도 부분적으로 초래할 수 있다.
PDD 장치(10')는 또한 튜브(110)에서 스틸러스(8)의 작은 측방향 이동을 가능하게 하도록 설계될 수 있다. 이는 PDD 장치에서 가요성 유전체(112)를 포함함에 의해 실행될 수 있다. 따라서, 스틸러스(8)가 제품 표면과 접촉하여 작동될 때, 스틸러스(8) 및 튜브(110) 사이의 간격은 약간 변하고, 이는 이러한 요소들 사이의 커패시턴스에서의 상응하는 변화를 초래한다. 커패시턴스에서의 변화는 압력-민감 유전체, 즉 물질이 압축됨에 따라 증가하는 유전율을 가진 물질을 이용함에 의해 향상될 수 있다.
PDD 장치(10')는 또한 표면에 대해서 프레스될 때 스틸러스의 측방향 이동을 유도하는 안내 요소(115)를 포함할 수 있다. 도 15의 실시예에서, 안내 요소는 스틸러스의 말단부와 접촉하기 위한 기울어진 제어 표면을 갖고, 이에 의해 스틸러스는 제어 표면을 향해 프레스될 때 측방향으로 편향된다. 안내 요소(115)는 튜브(110)에 고정되게 연결될 수 있고, 또는 펜 내부에서 어떠한 고정 부품에 고정되게 연결될 수 있다.
스틸러스(8)는 펜으로부터 제거 가능한 것이 바람직할 수 있고, 이에 의해 사용자가 빈 잉크 스틸러스를 교체하거나 또는 상이한 유형의 스틸러스 사이에서 스위치하는 것이 가능하다. 이러한 실시예에서, 유전체(112)는 튜브(110)의 내부 상의 라이닝(lining) 또는 코팅으로서 제공되고, 이에 의해 스틸러스가 튜브(110) 안으로 그리고 이로부터 밖으로 슬라이드 되게 한다. 바람직하게, 스틸러스(8)는 커넥터/접촉부(116)와 접촉하도록 슬라이드되고, 이러한 커넥터/접촉부는 전기적으로 스틸러스(8)를 탐지기(114)로 연결시킨다. 적절하게, 스틸러스(8)는 유전체(112)로 끼워 맞춤(snug fit)에 의해 그 위치에서 지지된다. 다른 변형에서, 스틸러스(8), 튜브(110) 및 유전체(112)는 교체 가능한 유닛을 형성하고, 이 유닛은 펜의 내부의 관형 안내부(미도시)에서 슬라이드 가능하게 수용된다. 이 유닛은 한 쌍의 커넥터/접촉부(116)와 접촉하도록 적절하게 슬라이드되고, 이 한 쌍의 커넥터/접촉부는 스틸러스(8) 및 튜브(110)를 각각 탐지기(114)로 전기적으로 연결시킨다.
도 16은 진동 탐지에 의해 작동하는 PDD 장치(10')를 도시한다. 이는 스틸러스(8)의 길이 방향 이동을 가능하게 하도록 설계되거나 또는 그러지 아니할 수 있다.
따라서, 펜은 진동 센서(120)를 포함할 수 있고, 이 센서는 스틸러스(8)와 함께 배열될 수 있거나 또는 그러지 아니할 수 있다. 일 실시예에서, 진동 센서(120)는 스틸러스(8)를 위한 안내부/홀더(122) 상에 장착되고, 이에 의해 스틸러스가 제품 표면(S)에 닿을 때 그리고 이후 이 표면 상에서 조작될 때 스틸러스(8)에 의해 생성되는 진동을 입수한다. 다른 실시예에서(미도시), 센서(120)는 스틸러스(8) 그 자체에 장착된다. 제어기 또는 프로세서(124)는 진동 센서(120)의 출력 신호를 분석하도록 연결된다. 이러한 신호들이 펜 다운을 나타낼 때면 언제든지, 제어기(124)는 존재한다면 데이터 캡쳐 회로(2) 및 다른 회로를 선택적으로 활성화시킬 수 있다. 일 실시예에서, 제어기(124)는 스틸러스(8)가 표면(S)에 가해 질 때 생성되는 특성 진동을 확인함에 의해 펜 다운을 탐지하도록 구성된다. 유사하게, 제어기(124)는 진동 신호가 펜이 표면(S)으로부터 리프트되었음을 나타낼 때 데이터 캡쳐 회로(2) 및 다른 회로를 비활성화시킬 수 있다.
일 실시예에서, 진동 센서(120)는 마이크로폰이다. 마이크로폰은 스틸러스 진동을 캡쳐하고 펜의 외부의 사운드(주위 사운드)를 캡쳐하도록 배열되는 이중 목적을 가질 수 있다. 펜의 프로세서는 다른 데이터 예를 들어 위치와 함께 동시에 캡쳐된 사운드를 기록하도록 구성될 수 있다. 이러한 펜은 예를 들어 US 6,665,490에서 설명된 것처럼 기록된 손으로 쓴 노트로 기록된 사운드의 커플링을 가능하게 할 수 있다.
캡쳐된 주위 사운드는 기록 노이즈 때문에 열악한 품질일 수 있다. 이러한 기록 노이즈는 스틸러스 이동에 의한 클릭 사운드와 스틸러스 팁과 제품 표면 사이의 마찰에 의한 스크레이핑 노이즈(scraping noise)를 포함할 수 있다. 이러한 기록 노이즈는 결과적인 사운드 트랙 상에서 소프트웨어 및/또는 하드웨어에 의해 실행되는 노이즈 감소 알고리즘을 작동시킴에 의해 감소될 수 있다.
이러한 노이즈 감소의 효과는 두 개의 사운드 트랙을 동시에 기록함에 의해 향상될 수 있는데, 이 경우 하나는 기록 노이즈를 포함하고 다른 하나는 주위 사운드 및 기록 노이즈를 포함한다. 또한 두 개의 모든 사운드 트랙이 주위 사운드 및 기록 노이즈를 포함한다면, 노이즈 감소가 가능하다.
따라서, 하나의 이중 목적의 마이크로폰 대신, 펜은 두 개의 마이크로폰(120, 126)을 포함할 수 있다. 이러한 마이크로폰의 경우, 하나는 기록 노이즈 를 캡쳐하고 나머지는 주위 사운드를 캡쳐할 수 있으며 또는 두 마이크로폰 모두 동일하게 주위 사운드 및 기록 노이즈 모두를 캡쳐할 수 있다. 마이크로폰(120, 126)으로부터의 출력 신호는 두 개의 동시에 발생 가능한(synchronizable) 사운드 트랙을 생성하고 저장하는 제어기(124)에 의해 수신될 수 있다.
카메라펜에서(도 2), 펜 카메라(2')에 의해 캡쳐된 이미지의 분석과 진동 데이터의 분석을 조합함에 의해 상기 장치를 향상시키는 것이 고안 가능하다. 카메라(2')는 펜 업 탐지에 대해 분석될 수 있는 이미지를 제공하도록 활성화된 이후 펜 다운이 따르기 때문에, 이러한 조합은 펜 업 탐지를 위해 간단하게 실행된다. 예를 들면, 펜 업은 진동 데이터 및 이미지 데이터 모두에 의해 확인된 경우에만 표시될 수 있다. 이러한 이미지 데이터는 이미지 확대, 물체 거리, 이미지에서 코드 심볼의 평균 표면 구역 및 이미지에서 코드 심볼의 숫자 카운트 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
이미지 데이터는 유사하게 펜 다운 탐지에 대해 향상시키는데 이용될 수 있다. 그러나, 이는 펜이 표면(S)으로부터 리프트될 때 카메라(2')가 활성화되는 것을 필요로 한다. 전력 소비를 제한하기 위해, 감소된 이미지 프레임 속도에서 카메라가 작동하는 낮은 전력 모드에서 리프트된 펜을 설정하는 것이 고안 가능하고, 반면에 펜 다운은 노말 이지미 프레임 속도에서 카메라가 작동하는 노말 전력 모드로 펜이 들어가게 한다.
펜 캡 기능성(pen cap functionality)
전자펜은 그 전방 단부 상에 캡을 수용하도록 공지되어 있다. 펜이 전방 단부에 기록 팁을 가진다면, 캡은 예를 들어 펜이 사용자의 포켓에서 운반될 때 갑작스럽게 잉크가 나오는 것을 막는데 기여할 수 있다. 펜이 전단부에서 예를 들어 카메라와 같은 데이터 판독기를 갖는다면, 이 캡은 펜의 전단부에서 노출되는 어떠한 판독기 부재를 보호하는데 기여할 수 있다.
전자 펜으로 다른 액세서리를 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, 사용자의 입장으로부터 이를 가지고 다닐 때를 인식하는 것은 어렵다. 대부분 이는 필요할 때 이용 불가능하다.
따라서 이 캡은 펜과 함게 운반되기 쉽기 때문에, 보호 캡으로 이러한 액세서리 기능을 통합시키는 것이 제안된다.
도 17a-17c는 펜(1)에 액세서리 기능을 제공하는 캡(130)을 조작하는 다양한 방법을 도시한다. 모든 도면에서, 펜(1)은 스틸러스 및/또는 데이터 판독기, 및 기계적 및/또는 전기적 인터페이스(134)와 같은 전단부 기구(132)를 갖고, 이는 펜의 내부 리소스(136)로 연결된다. 캡(130)은 캡에 장착된 액세서리(140)로 연결된 대응 인터페이스(138)를 갖는다. 캡 인터페이스(138)는 캡(130)이 펜 바디와 접촉할 때 펜 인터페이스(134)와 연결되도록 펜의 내부에 배열된다.
도 17a에서, 캡(130)은 펜 전단부 장착될 때 순수하게 보호성 기능을 갖고(좌측), 펜전단부에 대향한 펜 말단부 상에 장착될 때 추가적인 액세서리 기능을 갖는다(우측).
도 17b에서, 캡(130)은 펜 전단부 상의 제 1 연장된 위치에 장착될 때 순수 하게 보호성 기능을 갖고(좌측), 캡으로 추가적으로 삽입된 펜 전단부를 가진 제 2 위치에 장착될 때 추가적인 액세서리 기능을 갖는다(우측). 캡(130)과 펜(1)에는 제 1 및 제 2 위치를 정하는 상호작용하는 접촉 요소(미도시)가 제공될 수 있다. 이러한 접촉 요소는 스크류 스레드(screw threads), 탈착 가능한 스냅 커플링, 베이요넷 커플링(bayonet coupling) 등을 포함할 수 있다. 예를 들면, 캡(130)은 위치로 스크류될 수 있거나 또는 위치로 밀고/당겨질 수 있다.
도 17c에서, 캡(130)은 오직 하나의 위치를 가지고, 이 위치에서 펜 전단부를 보호하고 추가적인 액세서리 기능을 제공하도록 기여한다.
이제 캡(130)으로부터 펜(1)으로 소모품을 전달하는데 기여하는 상이한 액세서리 기능들의 예를 살펴본다.
캡(130)은 펜(1)의 내부 전력원으로 전력을 공급하기 위한 전력 공급장치를 포함할 수 있다. 특히, 캡 액세서리(140)는 펜의 재충전 가능한 배터리로 전력을 공급하기 위한 배터리 또는 마이크로 연료 전지를 포함할 수 있다. 대안적으로, 캡 액세서리(140)는 펜(1) 내부의 내부 마이크로 연료 전지로 연료(예를 들어 수소, 메탄올, 프로판 등)를 공급하기 위한 연료 용기를 포함할 수 있다. 다른 변형에서, 캡 액세서리(140)는 펜(1)의 재충전 가능한 배터리로 충전 전력을 공급하기 위한, 선택적으로 전력 변환기와 함께, 메인 커넥터를 포함할 수 있다. 또 다른 변형에서, 펜은 전력원를 포함하지 않고, 대신 캡에 배열된 전력 공급장치로부터 전력을 받는다.
이전에 언급한 마이크로 연료 전지는 이용 가능한 또는 미래의 기술에 기초 할 수 있는데, 예를 들어 DMFC(직접 메탄올 연료전지; Direct-Methanol Fuel Cell), PEM(프로톤 교환 멤브레인; Proton Exchange Membrane), PS(다공성 실리콘; Porous Silicon), SOFC(고체 산화물 연료전지; Solid Oxide Fuel Cell) 등이다.
다른 실시예에서, 캡 액세서리(140)는 펜(1)에서의 기록 기구로 기록 잉크를 공급하기 위한 잉크 용기를 포함할 수 있다. 이러한 기록 기구는 펜 내부의 잉크 챔버 및 잉크 챔버와 유체 소통하는 기록 팁을 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 캡은 캡의 잉크 용기로부터 펜 잉크 챔버로 기록 잉크를 기계적으로 구동시키기 위한 기계장치를 포함할 수 있고, 또는 기록 잉크는 캡으로부터 펜으로 잉크가 유동하도록 펜을 배향시킴에 의해 중력 작용에 의해 기록 잉크가 전달될 수 있다.
도 18a는 주로 모세관 작용에 의해 캡(130)으로부터 기록 기구(8)로 잉크를 끌어당기도록 설계된 실시예를 도시한다. 이러한 모세관 작용은 잉크 및 물질 사이의 점착성 분자간 힘(adhesive intermolecular force)이 잉크 내부의 응집 분자간 힘(cohesive intermolecular force)보다 강할 때 일어난다. 본 출원에서, "모세관 작용"은 확산을 포함하는 것으로 의도된다. 캡(130)은 기록 기구(8)의 팁과 접촉하게 되도록 용기(150)의 개구에 배열되는 모세관 요소(152) 및 잉크 용기(150)를 통합한다. 모세관 요소(152)의 외측 단부는 팁과 조화를 이루도록 형상화될 수 있거나 또는 그렇지 아니할 수 있다. 모세관 요소(152)는 적절한 모세관 및/또는 다공성 고체 물질로 만들어지고, 이는 자동적으로 용기(150)로부터 밖으로 잉크를 유도할 것이다. 이러한 물질의 제한없는 예는 거품 고무 및 펠트(felt)를 포함하고, 당업자는 필요한 성질을 나타내는 다수의 물질을 분명히 찾을 수 있다. 도 18a에서, 모세관 요소(152)의 외측 단부는 펜(1)의 전단부 상에 캡(130)을 위치시킴에 의해 팁과 접촉하게 된다. 잉크 양이 기록 기구(8)에서 낮은 정도까지, 모세관 요소(152)에 포함된 잉크는, 중력 작용에 의해 가능하게 보충되는 모세관 작용에 의해 팁을 통해 기록 기구(8)로 전달될 것이다. 기록 팁은 볼 포인트, 펠트 팁, 만년필 팁 등과 같은 적절한 유형일 수 있다.
변형에서, 기록 기구(8)의 팁이 필요 없는 모세관 요소는 직접 잉크 용기(150)의 개구와 접촉한다. 일방향 밸브(미도시)는 개구 위에 배열될 수 있고, 이에 의해 팁이 용기(150)로 들어가는 것을 가능하게 하며 팁이 이로부터 수축될 때 자동적으로 개구를 밀봉한다. 적절한 일방향 밸브는 예를 들어 의료 분야에서 이용되는 소위 주사기 또는 격벽 밸브(septum valve)가 이용될 수 있다. 당업자는 이용되는 대안적인 일방향 밸브를 쉽게 찾을 것이다.
이러한 실시예의 일 구현에서, 캡(130)이 펜(1)의 전방 단부에 위치할 때면 언제나 팁은 캡(130)의 잉크와 접촉하게 된다(도 17c). 이에 의해 잉크 재충전은 자동적으로 그리고 사용자에게 보이게 수행된다.
이하에서, 도 18b-18g를 참고하여 펜(1)의 기능성을 확장하는데 기여하는 상이한 액세서리 기능에 대한 설명이 이루어진다. 설명에 대해 중요하다고 생각되는 부분들만 도면에 포함되었고, 따라서 펜/캡은 도 1-2를 참고하여 상기에서 설명된 추가적인 부재를 포함할 수 있다.
도 18b에서 개략적으로 도시된 일 실시예에서, 캡 액세서리는 복사 소스(160)를 포함하고, 이는 펜-캡 인터페이스(134, 138)를 통해 펜의 내부 전력 원(7)에 의해 전력을 받는다. 복사 소스(160)는 조준된(collimated) 가시광 복사를 출력할 수 있고, 이에 의해 레이저 포인터와 유사하게 원격 포인팅 기구로서 잠재적으로 이용 가능하다. 복사 소스(160)는 대안적으로 발산하는 가시광 복사를 출력할 수 있고, 이에 의해 플래쉬광/토치(torch)로서 이용 가능하다.
도 18c에서 개략적으로 도시된 다른 실시예에서, 캡 액세서리는 이미징 렌즈 및 복사 센서(미도시)를 포함한 카메라(162)를 포함한다. 캡 카메라(162)는 펜-캡 인터페이스(134, 138)를 통해 펜의 내부 전력원(7)에 의해 전력을 받을 수 있다. 캡(130)은 또한 캡쳐된 이미지 또는 이로부터 유도된 데이터를 PC, PDA, 이동 전화기 등과 같은 외부 기구로 전달하기 위한 외부 커넥터(163)를 포함할 수 있다. 대안적으로, 이러한 결과적 데이터는 캡(130)으로부터 펜-캡 인터페이스(134, 138)를 통해 펜(1)으로 전달될 수 있다. 또한, 캡(130)은 카메라(162)를 위한 전력원(166)를 포함하고, 이는 펜의 전력원(7)에 의해 전력을 받을 필요는 없다. 도한, 캡(130)은 푸쉬 버튼(168) 또는 다른 패시브 액츄에이터를 포함하고, 이에 의해 캡 카메라(162)가 이미지를 캡쳐하도록 트리거한다. 카메라 캡(130)은 내장된 카메라 없이 전자펜으로 이용될 수 있고, 또는 카메라펜과 함께 이용될 수 있다. 캡(130)에 의해 제공된 카메라 기능성은 일정한 기계 판독 가능한 코드 또는 프린트된 텍스트 내용을 읽는 근거리 능력(near-field ability) 또는 사진을 찍는 원거리 능력(far-field ability)을 포함할 수 있다.
도 18d에서 개략적으로 도시된 또 다른 실시예에서, 캡 액세서리는 렌즈, 구멍 정지부, 복사 필터 등과 같은 하나 이상의 광학 부재를 포함한 광학 시스 템(170)을 포함한다. 광학 시스템(170)은 펜 카메라(2')와 조화를 이루도록 설계되고, 이에 의해 그 이미징 능력을 변경시킨다. 예를 들면, 캡(130)은 펜 카메라의 이미징 시스템(12)과 정렬되어 광학 시스템(170)과 함께 펜의 전방 단부 상에 위치할 수 있고, 이에 의해 펜 카메라의 시야, 초점 길이, 심도 및/또는 파장 민감도를 변화시킨다. 캡(130)을 장착시킴에 의해, 기계 판독 가능한 코드의 특별한 유형을 판독하도록 설계된 펜이 예를 들어 상이한 코드가 상이한 시야를 필요로 하는 경우의 상이한 유형의 기계 판독 가능한 코드를 기록하도록 이루어질 수 있다. 유사하게 캡(130)은 텍스트-스캐닝 펜으로 코드-판독 펜의 변환을 가능하게 할 수 있고, 그 반대도 가능하다. 또한, 캡(130)은 사진에 대해 적절한 원거리 렌즈를 코드-판독 펜에 제공할 수 있다. 캡(130)이 펜의 전방 단부 상의 작동 위치에 장착될 때 감지하기 위한 캡 센서(171)를 펜은 추가로 포함할 수 있다. 이러한 캡 센서(171)의 출력 신호는 펜의 프로세서(5)가 펜 카메라(2')에 의해 캡쳐된 이미지를 프로세스하기 위한 상이한 알고리즘 사이에서 스위치되게 할 수 있다.
도 18e에서 도시된 또 다른 실시예에서, 캡 액세서리는 데이터 프로세싱 회로(172)를 포함하고, 이는 이로부터 유도된 데이터 또는 이미지를 펜으로부터 펜-캡 인터페이스(134, 138)를 통해 받을 수 있다. 따라서, 데이터 프로세싱은 전자펜(1) 및 캡(130) 사이에서 분포될 수 있다. 하나의 극단적 예에서, 모든 또는 본질적으로 모든 데이터 프로세싱은 캡의 회로(172)에 의해 실행될 수 있고, 펜(1) 그 자체는 프로세서가 없거나 또는 낮은-단부(low-end) 프로세서(5)를 갖는다. 이는 예를 들어 코드 심볼의 디코드 및 확인과 같은 분석 및 프로세싱을 위한 캡 회 로(172)로 이미지 데이터를 전달하고 캡쳐하는 카메라펜을 제공하는 것을 가능하게 한다. 대안적으로, 펜 프로세서(5)는 예를 들어 코드 심볼을 확인하기 위한 것처럼 이미지를 미리 프로세스하도록 구성될 수 있고, 반면에 확인된 코드 심볼의 디코딩 및 디코드된 데이터의 이후의 프로세싱은 이렇게 확인된 코드 심볼에 기초한 캡 회로(172)에 의해 실행된다.
카메라펜의 하나의 잠재적 약점은 그 렌즈이고, 이는 먼지, 습기 및 오염물질에 매우 민감할 수 있다. 힘들고 호의적이지 않은 환경에서 이용된다면, 카메라펜은 제한된 수명을 가질 수 있다. 캡에 모든 또는 일정한 프로세싱 전력을 위치시킴에 의해 교환 비용은 감소될 수 있는데, 이는 캡(130)을 유지하고 오직 약한(failing) 카메라펜(1)을 버리는 것이 가능하기 때문이다. 분명하게, 비용 절감은 펜(1)에서 대신에 캡(130)에 배열된 모든 전자 부재에 대해서 향상된다. 예를 들면, 캡(130)은 디코드된 데이터의 저장을 위한 메모리(174)를 포함할 수 있고, 디코드된 데이터는 카메라펜(1)이 교최되더라도 유지될 수 있다는 추가적인 장점을 갖는다. 또한, 주요 데이터 프로세싱은 캡(130)에서 수행되고, 하나 또는 동일한 카메라펜(1)은 상이한 캡 버젼으로 이용될 수 있으며, 각각의 캡 버젼은 프로세싱 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 자체 세트를 제공한다. 카메라펜(1)은 따라서 서로에 대해 하나의 캡(130)을 교체함에 의해 "물리적으로 업그레이드"될 수 있다.
도 18f에서 도시된 다른 실시예에서, 캡 액세서리는 비휘발성 메모리(176)를 포함하고, 이 메모리는 이미지 또는 그로부터 유도된 데이터를 펜(1)으로부터 펜-캡 인터페이스(134, 138)를 통해 받고, 선택적으로 데이터를 이 인터페이스(134, 138)를 통해 펜으로 되돌려 보낸다. 또한, 캡(130)은 받은 이미지 또는 이로부터 유도된 데이터를 PC, PDA, 이동 전화기 등과 같은 외부 장치로 전달하기 위한 외부 커넥터(178)를 포함할 수 있다. 따라서, 캡(130)은 펜(1)으로 추가적인 데이터 저장 능력을 제공할 수 있거나, 또는 펜(1)으로부터 외부 장치로 데이터를 전달하기 위한 이동 데이터 캐리어로서 작용할 수 있다. 일 예에서, 캡 액세서리는 내장된 비휘발성 저장 능력을 갖지 못한다. 다른 예에서, 캡 액세서리는 SD 카드, CF 카드, 스마트미디어, MMC, 메모리 스틱 등과 같은 공지된 유형의 카트리지 또는 카드의 형태로 제거 가능한 메모리 유닛에 대한 수신기를 포함한다. 이러한 제거 가능한 메모리 유닛은 캡 메모리(176)를 형성할 수 있거나 또는 그 일부일 수 있다.
도 18g에서 개략적으로 도시된 추가적인 실시예에서, 캡 액세서리는 외부 소자(D)와 무선으로 통신하기 위한 트랜스미터 또는 트랜스시버(transceiver)(180)를 포함한다. 캡(130)이 펜 상에 장착될 때 트랜스미터/트랜스시버는 펜-캡 인터페이스(134, 138)를 통해 펜 프로세서(5)로 접근 가능하다. 이에 의해 캡(130)은 펜(1)의 통신 능력을 확장하는 가능성을 제공한다. 캡(130)은 또한 펜 프로세서(5)로부터 수신한 데이터를 하나 이상의 통신 프로토콜에 순응하도록 변환시키고 및/또는 외부 소자(D)로부터 수신한 데이터를 펜 프로세서(5)에 의해 해석될 수 있는 포맷으로 변환시키도록 이루어진 변환 장치(182)를 포함할 수 있다.
상기 실시예는 바람직한 방식으로 조합될 수 있다. 예를 들면, 캡은 복사 소스, 카메라, 광학 시스템, 데이터 프로세싱 회로, 비휘발성 메모리 및 트랜스미터/트랜스시버의 어떠한 조합을 포함할 수 있다.

Claims (111)

  1. 카메라펜을 위한 광학 부재로서,
    상기 광학 부재(36)는 플레이트 형상을 갖고,
    상기 광학 부재(36)는 둘 이상의 비겹침 복사-전달 섹션으로서 물체 평면의 이미지를 전달하도록 구성된 이미징 섹션(36'); 및 상기 물체 평면을 향해 조명 복사를 전달하도록 구성된 조명 섹션(36")을 포함하는,
    카메라펜을 위한 광학 부재.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 부재가 단일 부품 구성인,
    카메라펜을 위한 광학 부재.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 이미징 섹션(36')이 상기 이미지를 생성하기 위한 표면 구조물(40)을 포함하는,
    카메라펜을 위한 광학 부재.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조명 섹션(36")은 상기 물체 평면에서 상기 조명 복사의 위치 및/또는 정도를 정하기 위한 표면 구조물(48)을 포함하는,
    카메라펜을 위한 광학 부재.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이미징 섹션(36')은 복사 필터(44')를 추가로 포함하는,
    카메라펜을 위한 광학 부재.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이미징 섹션(36')을 통해 스트레이 복사(stray radiatioin)가 전달되는 것을 막도록 구성된 스트레이 광 쉴드(stray light shield; 46)를 추가로 포함하는,
    카메라펜을 위한 광학 부재.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미징 섹션 및 상기 조명 섹션(36', 36")을 형성하기 위해 패시브 광학 요소(passive optical element; 40, 42, 48)가 제공된 플레이트 기판(38)을 포함하는,
    카메라펜을 위한 광학 부재.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 이미징 섹션(36')에서 상기 패시브 광학 요소는 상기 플레이트 기판(38)의 표면층(72)에 형성된 이미지-형성 렌즈 구조물(40)을 포함하는,
    카메라펜을 위한 광학 부재.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 패시브 광학 요소는 상기 이미징 섹션(36')에서 구멍 정지부(42)를 추가로 포함하는,
    카메라펜을 위한 광학 부재.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 구멍 정지부(42)는 상기 이미지-형성 렌즈 구조물(40)에 대향하여 상기 플레이트 기판(38) 상의 비전달성 코팅에서 개구에 의해 형성되는,
    카메라펜을 위한 광학 부재.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 이미징 섹션(36')에서 상기 플레이트 기판(38)에 가해진 비전달성 코팅으로서 형성되는 스트레이 광 쉴드(46)를 추가로 포함하고,
    상기 비전달성 코팅은 상기 구멍 정지부(42) 및 상기 이미지-형성 렌즈 구조물(40)과 정렬된 개구를 형성하도록 배열되는,
    카메라펜을 위한 광학 부재.
  12. 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 패시브 광학 요소가 상기 조명 섹션(36")의 상기 표면층(72)에 형성된 빔-형상화 렌즈 구조물(48)을 추가로 포함하는,
    카메라펜을 위한 광학 부재.
  13. 제 8 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표면층(72)은 상기 플레이트 기판(38)으로 가해지고 상기 구조물(들)과 형성된 이후 경화된 수지층인,
    카메라펜을 위한 광학 부재.
  14. 제 8 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이미징 섹션(36')은 상기 플레이트 기판(38)으로 가해진 선택적 전달성 코팅으로서 형성된 복사 필터(44')를 추가로 포함하는,
    카메라펜을 위한 광학 부재.
  15. 제 8 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이미징 섹션(36')은 상기 플레이트 기판(38)에 분산된(dispersed) 복사 필터를 추가로 포함하는,
    카메라펜을 위한 광학 부재.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 따라 정의된 다수의 카메라펜을 위한 광학 부재(36)를 포함한, 웨이퍼 구조물.
  17. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 따라 정의된 카메라펜을 위한 광학 부재(36)를 포함한, 카메라펜.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 펜에 설치된 하우징(22)을 더 포함하고,
    상기 하우징은 상기 광학 부재(36)를 위한 제 1 장착 구조물(56), 상기 이미지를 탐지하도록 구성된 이미지 센서(11)를 위한 제 2 장착 구조물(64), 및 조명 복사를 생성하도록 구성된 복사 소스(13)를 위한 제 3 장착 구조물(66)을 포함하는,
    카메라펜.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 장착 구조물(56)은 상기 하우징(22)의 전방부에 위치하고,
    상기 제 2 장착 구조물(64)은 상기 하우징의 후방부에 위치하는,
    카메라펜.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 하우징(22)은 상기 하우징을 이미징 구획(58) 및 조명 구획(60)으로 분리시키기 위해 상기 전방부 및 상기 후방부 사이에서 연장하는 내부벽 부분(62)을 포함하고,
    상기 제 1 장착 구조물(56)은 상기 이미징 구획(58)과 교합하는(mating with) 이미징 섹션(36') 및 상기 조명 구획(60)과 교합하는 조명 섹션(36")을 갖는 광학 부재(36)를 위치시키도록 구성된,
    카메라펜.
  21. 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,
    스틸러스(8)를 수용하기 위한 신장된 안내 파이프(24)를 추가로 포함하고,
    상기 안내 파이프(24)는 상기 하우징(22)의 외부벽 부분의 신장된 리세스(28)에 수용되어 연결되는,
    카메라펜.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 하우징(22)은 상기 리세스(28)에 위치 구조물(30)을 포함하고,
    상기 위치 구조물(30)은 상기 안내 파이프(24)의 단부면과 체결되도록(engage) 구성된,
    카메라펜.
  23. 제 21 항 또는 제 22 항에 있어서,
    상기 리세스(28)는 상기 하우징(22)의 바닥벽 부분에 형성되어 상기 이미징 구획 및 상기 조명 구획(58, 60)을 포함한 기하학적 평면으로부터 상기 안내부(24)의 중심축을 이격시키는,
    카메라펜.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 이미징 구획 및 상기 조명 구획(58, 60)은 상기 하우징(22)의 상부면으로 개방되어 있는,
    카메라펜.
  25. 카메라펜을 위한 광학 부재(36)를 제작하는 방법으로서,
    플레이트-형상의 웨이퍼 기판(38)을 제공하는 단계; 및 상기 웨이퍼 기판(38)으로 패시브 광학 요소(40, 42, 48)를 가하는 단계로서, 다수의 동일한 광학 부재(36)를 형성하는, 패시브 광학 요소를 가하는 단계를 포함하고,
    상기 광학 부재(36)의 각각은 둘 이상의 비겹침 복사-전달 섹션으로서 물체 평면의 이미지를 전달하도록 구성된 이미징 섹션(36'); 및 상기 물체 평면을 향해 조명 복사를 전달하도록 구성된 조명 섹션(36")을 포함하는,
    카메라펜을 위한 광학 부재(36)를 제작하는 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 패시브 광학 요소(40, 42, 48)는 각각의 광학 부재(36)의 이미징 섹션 및 조명 섹션(36', 36")을 형성하는,
    카메라펜을 위한 광학 부재(36)를 제작하는 방법.
  27. 제 25 항 또는 제 26 항에 있어서,
    상기 패시브 광학 요소를 가하는 단계는, 상기 웨이퍼 기판(38)의 표면층(72)에서 각각의 광학 부재의 상기 이미징 섹션(36') 내부에 이미지-형성 렌즈 구조물(40)을 형성하는 단계를 포함하는,
    카메라펜을 위한 광학 부재(36)를 제작하는 방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 패시브 광학 요소를 가하는 단계는, 상기 표면층(72)에서 각각의 광학 부재(36)의 상기 조명 섹션(36") 내부에 빔-형상화 렌즈 구조물(48)을 추가로 포함하는,
    카메라펜을 위한 광학 부재(36)를 제작하는 방법.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 기판(38)으로 수지층(72)을 가함에 의해 상기 표면층을 형성하는 단계, 상기 수지층(72)에서 상기 구조물(40, 48)을 형성하는 단계, 및 상기 수지층(72)을 경화하는 단계를 추가로 포함하는,
    카메라펜을 위한 광학 부재(36)를 제작하는 방법.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 패시브 광학 요소를 가하는 단계는, 상기 수지층(72)을 가하기 이전에 각각의 이미징 섹션(36')에서 상기 웨이퍼 기판(38)으로 비전달성 코팅을 가함에 의해 스트레이 광 쉴드(46)를 가하는 단계를 추가로 포함하고,
    상기 코팅은 상기 이미지-형성 렌즈 구조물(40)과 정렬된 개구를 형성하도록 배열되는,
    카메라펜을 위한 광학 부재(36)를 제작하는 방법.
  31. 제 27 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 패시브 광학 요소를 가하는 단계는 상기 이미지-형성 렌즈 구조물(40)에 대향하여 상기 웨이퍼 구조물(38) 상에 비전달성 코팅을 가하는 단계를 추가로 포함하고,
    각각의 이미징 섹션(36') 내의 상기 코팅의 개구는 상기 이미징 섹션(36')의 구멍 정지부(42)를 형성하는,
    카메라펜을 위한 광학 부재(36)를 제작하는 방법.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 패시브 광학 요소를 가하는 단계는 상기 웨이퍼 기판(38)으로 선택적 비전달성 코팅을 가함에 의해 복사 필터(44', 44")를 가하는 단계를 추가로 포함하는,
    카메라펜을 위한 광학 부재(36)를 제작하는 방법.
  33. 카메라펜으로서,
    표면(S)의 이미지를 만들도록 구성된 이미징 시스템(12); 및
    상기 이미지를 기록하도록 구성된 이미지 센서(11)를 포함하고,
    상기 이미징 시스템(12)은 가변성-초점 렌즈(80)를 포함하며,
    상기 카메라펜은 상기 이미지로부터 유도된 파라미터(p)에 따라서 상기 가변성-초점 렌즈(80)에 대한 초점 제어 신호(c)를 생성하도록 구성된 제어기(100)를 추가로 포함하는,
    카메라펜.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 파라미터가 펜 방향 데이터를 포함하는,
    카메라펜.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 펜 방향 데이터가 투시 정보(perspective information), 상기 표면(S)에 대한 각진 펜 방향(angular pen orientation), 그리고 상기 이미지 센서(11) 및 상기 표면(S) 사이의 거리 중 하나 이상을 포함하는,
    카메라펜.
  36. 제 33 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파라미터가 이미지 크기 정보를 포함하는,
    카메라펜.
  37. 제 33 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표면(S)이 본질적으로 균일하게 분포한 코드 심볼들(104)의 패턴을 포함하고,
    상기 파라미터는 상기 코드 심볼들(104)을 표시하는,
    카메라펜.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 파라미터가 상기 이미지에서 코드 심볼들(104)의 숫자를 나타내는,
    카메라펜.
  39. 재 33 항 내지 제 38 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 패턴은 상기 표면(S) 상의 규칙적인 그리드 패턴(regular grid pattern)에 대해 배열된 개별적인 도트들(104)로 이루어진,
    카메라펜.
  40. 제 33 항 내지 제 39 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파라미터가 상기 이미지의 대조(contrast)를 포함하는,
    카메라펜.
  41. 제 33 항 내지 제 40 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파라미터가 상기 이미지의 디포커스 추정(defocus estimation)을 포함하는,
    카메라펜.
  42. 제 41 항에 있어서,
    상기 디포커스 추정이 위상 비교 측정(phase comparison measurement)에 기초한 제어기(100)에 의해 유도되는,
    카메라펜.
  43. 제 33 항 내지 제 42 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기(100)는, 상기 카메라펜의 메모리로부터 하나 이상의 시작값을 되살리고 상기 시작값에 기초한 최초 초점 제어 신호를 출력함에 의해 시작 절차를 실행하도록 추가적으로 구성되는,
    카메라펜.
  44. 제 43 항에 있어서,
    상기 제어기(100)는 상기 카메라펜의 실제 작동 조건을 반영하도록 상기 시작값을 선택적으로 업데이트하고, 상기 메모리에 업데이트된 시작값을 저장하도록 구성되는,
    카메라펜.
  45. 제 43 항 또는 제 44 항에 있어서,
    상기 시작 절차는 둘 이상의 상이한 예정된 초점 길이로 상기 렌즈(80)를 제어하는 단계 및 상기 파라미터의 결과값을 분석하는 단계를 추가로 포함하는,
    카메라펜.
  46. 제 43 항에 있어서,
    상기 제어기(100)는 상기 시작 절차 동안 상기 이미지 센서(11)의 증가된 프레임 속도로 작동하도록 추가적으로 구성되는,
    카메라펜.
  47. 제 43 항 내지 제 46 항 중 어느 한 항에 있어서,
    둘 이상의 상이한 작동 모드를 갖고,
    상기 제어기(100)는 상이한 작동 모드에서 상이한 시작값을 이용하도록 구성되는,
    카메라펜.
  48. 제 47 항에 있어서,
    상기 표면(S)과 물리적 접촉한 데이터 입력에 대한 제 1 작동 모드; 및 상기 표면(S)과 접촉에서 벗어난 이동에 기초하여 디스플레이 상에서 커서 제어를 위한 제 2 작동 모드를 갖는,
    카메라펜.
  49. 제 33 항 내지 제 48 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이미지 센서(11)가 이후의 이미지를 캡쳐하도록 제어되기 이전에, 상기 제어기(100)가 현재 이미지에 기초한 초점 제어 신호를 생성하도록 구성되는,
    카메라펜.
  50. 제 33 항 내지 제 49 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 렌즈(80)는 메니스커스(meniscus; ℓ)에 걸쳐 접촉하는 제 1 유체(A) 및 제 2 유체(B)를 가진 유체 챔버, 한쌍 이상의 전극(88, 96), 그리고 상기 유체 챔버의 벽 부분 상의 접촉층(94)을 포함하고,
    상기 렌즈(80)는 상기 전극(88, 96)으로의 전압의 인가가 상기 제 2 유체에 대한 상기 접촉층(94)의 습윤성에 영향을 미치고 상기 메니스커스의 형상의 변화를 초래하도록 구성되어 상기 렌즈의 초점 길이를 변화시키는,
    카메라펜.
  51. 카메라펜의 작동 방법으로서,
    이미징 시스템(12)에 의해 생성된 표면(S)의 이미지를 기록하도록 이미지 센서(11)를 제어하는 단계;
    상기 기록된 이미지로부터 파라미터값을 유도하는 단계; 및
    상기 파라미터값에 기초하여 상기 이미징 시스템(12)의 초점 길이를 제어하는 단계를 포함하는,
    카메라펜의 작동 방법.
  52. 제 51 항에 있어서,
    상기 파라미터값은 상기 펜 방향을 나타내는,
    카메라펜의 작동 방법.
  53. 제 52 항에 있어서,
    상기 파라미터값은 투시 정보, 상기 표면(S)에 대한 각진 펜 방향, 그리고 상기 이미지 센서(11) 및 상기 표면(S) 사이의 거리 중 하나 이상을 포함하는,
    카메라펜의 작동 방법.
  54. 제 51 항 내지 제 53 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파라미터값이 상기 이미지의 크기를 나타내는,
    카메라펜의 작동 방법.
  55. 제 51 항 내지 제 54 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표면(S)이 본질적으로 균일하게 분포된 코드 심볼들(104)의 패턴을 포함하고,
    상기 파라미터값이 상기 코드 심볼들(104)을 표시하는,
    카메라펜의 작동 방법.
  56. 제 55 항에 있어서,
    상기 파라미터값이 상기 이미지에서 코드 심볼들(104)의 숫자를 나타내는,
    카메라펜의 작동 방법.
  57. 제 51 항 내지 제 56 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어하는 단계는 상기 파라미터값에 기초하여 초점 제어 신호를 계산하는 단계 및 상기 이미징 시스템(12)의 제어를 위해 상기 초점 제어 신호를 출력하는 단계를 포함하는,
    카메라펜의 작동 방법.
  58. 제 51 항 내지 제 57 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 시작값을 되살리는 단계; 및 상기 시작값에 기초하여 상기 이미징 시스템(12)의 초점 길이를 제어하는 단계를 포함하는 시작 절차를 추가로 포함하는,
    카메라펜의 작동 방법.
  59. 제 58 항에 있어서,
    상기 카메라펜의 실제 작동 조건을 반영하도록 상기 시작값을 선택적으로 업데이트하는 단계 및 상기 업데이트된 시작값을 저장하는 단계를 추가로 포함하는,
    카메라펜의 작동 방법.
  60. 제 58 항 또는 제 59 항에 있어서,
    상기 시작 절차가 둘 이상의 상이한 예정된 초점 길이로 상기 이미징 시스템(12)을 제어하는 단계 및 결과적인 파라미터값을 분석하는 단계를 추가로 포함하는,
    카메라펜의 작동 방법.
  61. 컴퓨터로 판독 가능한 수단으로서,
    컴퓨터로 로드될(loaded) 때 제 51 항 내지 제 60 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하는 컴퓨터 프로그램을 포함하는,
    컴퓨터로 판독 가능한 수단.
  62. 전자펜으로서,
    스틸러스(8)를 수용하기 위한 신장된 안내 파이프(24)와 상기 스틸러스 상의 힘의 인가를 표시하는 출력 신호를 생성하기 위한 센서(114)를 포함하고,
    상기 센서(114)는 상기 안내 파이프(24) 및 상기 스틸러스(8) 사이의 커패시턴스를 나타내는 파라미터를 측정하도록 작동하는,
    전자펜.
  63. 제 62 항에 있어서,
    상기 스틸러스(8) 및 상기 안내 파이프(24) 중간에 배열된 유전체 물질을 추가로 포함하는,
    전자펜.
  64. 제 62 항에 있어서,
    상기 안내 파이프에 가요성 유전체 물질의 내부 라이닝이 적어도 부분적으로 제공되는,
    전자펜.
  65. 제 62 항 내지 제 64 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 힘의 인가 동안 상기 스틸러스(8)를 측방향으로 편향시키도록 상기 스틸러스(8)의 말단부와 체결하기 위한 기울어진 제어 표면을 가진 접합부(abutment; 115)를 추가로 포함하는,
    전자펜.
  66. 전자펜 작동 방법으로서,
    상기 전자펜은 스틸러스(8)를 수용하기 위한 신장된 안내 파이프(24)를 포함하고,
    상기 전자펜 작동 방법은, 상기 안내 파이프(24) 및 상기 스틸러스(8) 사이의 커패시턴스를 나타내는 파라미터를 감지하는 단계 및 상기 파라미터에 따라 상기 스틸러스(8) 상의 힘의 인가를 나타내는 출력 신호를 생성하는 단계를 포함하는,
    전자펜 작동 방법.
  67. 카메라펜으로서,
    표면(S)과 상호작용하는 팁을 가진 스틸러스(8);
    상기 표면(S)의 이미지를 기록하도록 구성된 카메라 시스템(2');
    마이크로폰(120); 및
    상기 마이크로폰(120)의 출력 신호에 기초하여 낮은 전력 상태 및 높은 전력 상태 사이에서 상기 카메라펜을 선택적으로 스위치하도록 구성된 제어기(124)를 포함하는,
    카메라펜.
  68. 제 67 항에 있어서,
    상기 출력 신호가 상기 스틸러스 팁 및 상기 표면(S) 사이의 접촉을 표시할 때, 상기 제어기(124)는 상기 높은 전력 상태로 상기 카메라펜을 설정하도록 구성되는,
    카메라펜.
  69. 제 67 항 또는 제 68 항에 있어서,
    상기 마이크로폰(120)이 상기 카메라펜의 내부에 배열되는,
    카메라펜.
  70. 제 69 항에 있어서,
    상기 마이크로폰(120)이 상기 스틸러스(8)와 함께 배열되는,
    카메라펜.
  71. 제 67 항 내지 제 70 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기(124)는 상기 스틸러스 팁 및 상기 표면(S) 사이의 최초 접촉의 특성 진동(characteristic vibration)을 확인하도록 배열되는,
    카메라펜.
  72. 제 67 항 내지 제 71 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 카메라펜의 외부의 사운드를 캡쳐하도록 배열된 주위 마이크로폰(126)을 추가로 포함하는,
    카메라펜.
  73. 제 72 항에 있어서,
    상기 제어기(124)는 상기 주위 마이크로폰(126)의 출력 신호 및 상기 마이크로폰(120)의 출력 신호를 동시에 기록하도록 추가적으로 구성되는,
    카메라펜.
  74. 제 67 항 내지 제 73 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기(124)는 상기 이미지 중 하나 이상으로부터 유도된 파라미터에 기초하여 상기 상태들 사이에서 상기 펜을 선택적으로 스위치하도록 추가적으로 구성되는,
    카메라펜.
  75. 제 74 항에 있어서,
    상기 파라미터가 이미지 크기, 상기 펜 및 상기 표면 사이의 거리, 상기 이미지 중 하나 이상에서 코드 심볼들의 표면적, 그리고 상기 이미지 중 하나 이상에서 코드 심볼들의 숫자 카운트(number count) 중 하나 이상을 포함하는,
    카메라펜.
  76. 전자펜 작동 방법으로서,
    상기 전자펜은 데이터 캡쳐 회로(2) 및 마이크로폰(120)을 포함하고,
    상기 전자펜 작동 방법은,
    상기 마이크로폰(120)으로부터 출력 신호를 받는 단계; 및
    상기 출력 신호에 기초하여 낮은 전력 상태 및 높은 전력 상태 사이에서 상기 데이터 캡쳐 회로(2)를 선택적으로 스위치하는 단계를 포함하는,
    전자펜 작동 방법.
  77. 제 76 항에 있어서,
    상기 전자펜은 상기 표면(S)과 상호 작용하는 팁을 가진 스틸러스(8)를 추가로 포함하고,
    상기 출력 신호가 상기 팁 및 상기 표면(S) 사이의 접촉을 나타낼 때 상기 높은 전력 상태로 상기 데이터 캡쳐 회로를 설정하는 단계를 추가로 포함하는,
    전자펜 작동 방법.
  78. 제 76 항 또는 제 77 항에 있어서,
    상기 팁 및 상기 표면(S) 사이의 최초 접촉의 특성 진동을 확인하는 단계를 추가로 포함하는,
    전자펜 작동 방법.
  79. 제 76 항 내지 제 78 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자펜은 상기 전자펜의 외부의 사운드를 캡쳐하도록 배열된 주위 마이크로폰(126)을 추가로 포함하고,
    상기 전자펜 작동 방법은 상기 주위 마이크로폰(126)의 출력 신호 및 상기 마이크로폰(120)의 출력 신호를 동시에 기록하는 단계를 추가로 포함하는,
    전자펜 작동 방법.
  80. 제 76 항 내지 제 79 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 데이터 캡쳐 회로는 상기 표면(S)의 이미지를 기록하기 위한 카메라(2')를 포함하고,
    상기 전자펜 작동 방법은, 상기 이미지 중 하나 이상으로부터 파라미터값을 유도하는 단계 및 상기 파라미터값에 기초하여 상기 상태들 사이에서 상기 데이터 캡쳐 회로(2)를 선택적으로 스위치하는 단계를 추가로 포함하는,
    전자펜 작동 방법.
  81. 제 80 항에 있어서,
    상기 파라미터값은, 이미지 크기; 상기 펜 및 상기 표면 사이의 거리; 상기 이미지 중 하나 이상에서 코드 심볼들의 표면적; 및 상기 이미지 중 하나 이상에서 코드 심볼들의 숫자 카운트 중 하나 이상을 포함하는,
    전자펜 작동 방법.
  82. 컴퓨터로 판독 가능한 수단으로서,
    컴퓨터로 로드될 때, 제 76 항 내지 제 81 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하는 프로그램 명령을 포함하는,
    컴퓨터로 판독 가능한 수단.
  83. 전자펜으로서,
    신장된 바디; 및 상기 신장된 바디의 전방 단부와 탈착 가능하게 체결되도록 구성된 보호 캡(130)을 포함하고,
    상기 보호 캡(130)은 상기 펜으로 소모품을 공급하기 위한 수단(140, 150)을 포함하는,
    전자펜.
  84. 제 83 항에 있어서,
    상기 보호 캡(130)은 상기 펜으로 전력을 공급하기 위한 자체-포함된 전력원(140)를 포함하는,
    전자펜.
  85. 제 83 항 또는 제 84 항에 있어서,
    상기 전력원(140)은 상기 전자펜에 배열된 메인 전력원(7)을 보충하기 위한 보조 전력원인,
    전자펜.
  86. 제 83 항 또는 제 84 항에 있어서,
    상기 전력원(140)은 상기 펜의 메인 전력원인,
    전자펜.
  87. 제 83 항 내지 제 86 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신장된 바디의 후방 단부와 상기 보호 캡(130)의 체결시 상기 펜의 전자 회로(136)로 상기 전력원(140)을 전기적으로 연결시키도록 구성된,
    전자펜.
  88. 제 83 항 내지 제 87 항 중 어느 한 항에 있어서,
    기록 표면 상에서 작동될 때 마킹 액체(marking liquid)를 분배하기 위한 펜 팁을 추가로 포함하고,
    상기 보호 캡(130)은 상기 펜으로 상기 마킹 액체를 공급하기 위한 저장부(150)를 포함하는,
    전자펜.
  89. 제 86 항에 있어서,
    상기 보호 캡(130)은 상기 펜의 전방 단부와 체결되어 상기 펜으로 상기 마킹 액체를 공급하도록 구성되는,
    전자펜.
  90. 제 89 항에 있어서,
    상기 보호 캡(130)은 상기 체결 상태에서 상기 저장부(150)의 개구의 펜 팁을 수용하도록 구성되는,
    전자펜.
  91. 제 89 항에 있어서,
    상기 보호 캡(130)은 상기 저장부의 개구를 통해 연장하는 모세관 물질(capillary material)을 포함하고,
    상기 보호 캡(130)은 상기 체결 상태에서 상기 펜 팁과 상기 모세관 물질(152)을 체결시키도록 구성된,
    전자펜.
  92. 제 90 항 또는 제 91 항에 있어서,
    상기 펜 팁이 다공성 물질로 만들어짐으로써, 마킹 액체가 모세관 작용을 통해 상기 펜 팁으로 들어가는,
    전자펜.
  93. 제 88 항에 있어서,
    상기 펜 팁으로 마킹 유체를 공급하는 내부 저장부를 추가로 포함하고,
    상기 캡이 상기 바디의 예정된 부분과 체결하게 될 때, 상기 펜은 상기 내부 저장부 및 상기 보호 캡의 저장부 사이에서 유체 소통을 확립하도록 구성되는,
    전자펜.
  94. 제 93 항에 있어서,
    상기 예정된 부분이 상기 바디의 후방 단부인,
    전자펜.
  95. 데이터 캡쳐 기능성을 제공하는 전자펜으로서,
    데이터 캡쳐 회로(2, 2')를 포함한 신장된 바디; 및 상기 신장된 바디의 전방 단부와 탈착 가능하게 체결되도록 구성된 보호 캡(130)을 포함하고,
    상기 보호 캡(130)이 상기 전자펜으로 기능성을 추가하기 위한 수단(160, 162, 170, 172, 176, 180)을 포함하는,
    데이터 캡쳐 기능성을 제공하는 전자펜.
  96. 제 95 항에 있어서,
    상기 캡(130)이 복사 소스(160)를 포함하는,
    데이터 캡쳐 기능성을 제공하는 전자펜.
  97. 제 96 항에 있어서,
    상기 캡(130)이 가시광 복사의 분포된 빔을 방사하도록 제어 가능한 복사 소스(160)에 의해 플래쉬광 기능성을 제공하는,
    데이터 캡쳐 기능성을 제공하는 전자펜.
  98. 제 96 항에 있어서,
    상기 캡(130)이 가시광 복사의 조준된(collimated) 빔을 방사하도록 제어 가능한 복사 소스(160)에 의해 포인터 기능성을 제공하는,
    데이터 캡쳐 기능성을 제공하는 전자펜.
  99. 제 95 항에 있어서,
    상기 캡(130)이 카메라 시스템(162)을 포함하는,
    데이터 캡쳐 기능성을 제공하는 전자펜.
  100. 제 95 항 내지 제 99 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신장된 바디가 상기 데이터 캡쳐 회로(2, 2')를 위한 전력원(7)을 포함하고,
    상기 전력원은 상기 신장된 바디 상의 커넥터(134)를 통해 외부로 접근 가능하며,
    상기 캡(130)은 접촉 요소(138)를 포함하고 상기 바디의 예정된 부분과 상기 캡(130)의 체결시 상기 접촉 요소(138)를 상기 커넥터(134)와 전기적으로 접촉하게 함으로써 상기 캡(130)에서의 전기 회로가 상기 전력원(7)에 의해 전력을 받게되도록 구성되는,
    데이터 캡쳐 기능성을 제공하는 전자펜.
  101. 제 100 항에 있어서,
    상기 예정된 부분이 상기 바디의 전방 단부 또는 후방 단부인,
    데이터 캡쳐 기능성을 제공하는 전자펜.
  102. 제 95 항에 있어서,
    상기 데이터 캡쳐 회로는 상기 전방 단부에 배열된 카메라 시스템(2')을 포함하고,
    상기 캡(130)이 상기 체결 상태에 있을 때 상기 캡(130)은 상기 카메라 시스템(2')의 광학 특성을 변경하도록 구성된 광학 시스템(12)을 포함하는,
    데이터 캡쳐 기능성을 제공하는 전자펜.
  103. 제 102 항에 있어서,
    상기 광학 특성은 시야, 초점 길이, 전달 파장, 및 심도 중 하나 이상을 포함하는,
    데이터 캡쳐 기능성을 제공하는 전자펜.
  104. 제 102 항 또는 제 103 항에 있어서,
    상기 캡(130)은 상기 카메라 시스템(2')의 선택적 활성화를 위한 트리거 기구(trigger mechanism; 168)를 추가로 포함하는,
    데이터 캡쳐 기능성을 제공하는 전자펜.
  105. 제 95 항에 있어서,
    상기 기능성을 추가하기 위한 수단은 데이터 프로세싱 회로(172), 비휘발성 메모리(176), 및 무선 송신기(wireless transmitter; 180) 중 하나 이상을 포함하는,
    데이터 캡쳐 기능성을 제공하는 전자펜.
  106. 전자펜을 위한 보호 캡으로서,
    상기 전자펜의 전방 단부와 탈착 가능하게 체결되는 수단; 및 상기 전자펜과 작동적으로 체결될 때 상기 전자펜으로 소모품을 공급하기 위한 수단(140, 150)을 포함하는,
    전자펜을 위한 보호 캡.
  107. 제 106 항에 있어서,
    상기 수단은 상기 전자펜으로 전력을 공급하기 위한 자체-포함된 전력원(140)을 포함하는,
    전자펜을 위한 보호 캡.
  108. 제 106 항에 있어서,
    상기 수단은 상기 전자펜으로 마킹 액체를 공급하기 위한 저장부(150)를 포함하는,
    전자펜을 위한 보호 캡.
  109. 데이터 캡쳐 기능성을 제공하는 전자펜을 위한 보호 캡으로서,
    상기 전자펜의 전방 단부와 탈착 가능하게 체결되는 수단; 및
    상기 전자펜과 작동적으로 체결될 때 상기 전자펜으로 기능성을 추가하기 위한 수단(160, 162, 170, 172, 176, 180)을 포함하는,
    데이터 캡쳐 기능성을 제공하는 전자펜을 위한 보호 캡.
  110. 제 109 항에 있어서,
    상기 수단은 복사 소스(160), 카메라 시스템(162), 상기 전자펜에서 카메라 시스템(2')의 광학 특성을 변경하기 위한 광학 시스템(170), 데이터 프로세싱 회로(172), 비휘발성 메모리(176), 및 무선 송신기(180) 중 하나 이상을 포함하는,
    데이터 캡쳐 기능성을 제공하는 전자펜을 위한 보호 캡.
  111. 제 109 항 또는 제 110 항에 있어서,
    상기 기능성을 추가하기 위한 수단(160, 162, 170, 172, 176, 180)은 상기 전자펜에서 전력원(7)에 의해 전력을 받는,
    데이터 캡쳐 기능성을 제공하는 전자펜을 위한 보호 캡.
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