KR20100023248A - Wileless pen input device - Google Patents

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KR20100023248A
KR20100023248A KR1020080081914A KR20080081914A KR20100023248A KR 20100023248 A KR20100023248 A KR 20100023248A KR 1020080081914 A KR1020080081914 A KR 1020080081914A KR 20080081914 A KR20080081914 A KR 20080081914A KR 20100023248 A KR20100023248 A KR 20100023248A
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light
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pen input
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KR1020080081914A
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이정석
이도영
서성민
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삼성전자주식회사
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Abstract

PURPOSE: A wireless pen input device is provided to uniformly keep a change of motion based on a change of a location and a direction. CONSTITUTION: A lens module(150) converts light applied from a light source into parallel light. The lens module generates a different light route for a stepped difference of a bottom. An image sensor(130) senses a different light route according to the stepped difference of the bottom. The image sensor converts the sensed signal into an electric signal. A controller calculates a location change according to change during spatial location and direction movement of a pen module using the converted electric signal.

Description

무선 펜 입력장치{WILELESS PEN INPUT DEVICE}Wireless pen input device {WILELESS PEN INPUT DEVICE}

본 발명은 무선 펜 입력장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 휴대용 전자 기기에 데이터를 입력시, 펜의 회전이나 이동시에도 보다 명확한 데이터를 얻을 수 있도록 위치 변화를 감지할 수 있게 하는 무선 펜 입력장치를 제공함에 있다. The present invention relates to a wireless pen input device, and more particularly, to a wireless pen input device capable of detecting a change in position to input data into a portable electronic device and to obtain more clear data even when the pen is rotated or moved. In providing.

통상적으로, 컴퓨터나 휴대폰을 비롯한 전자기기의 입력장치로 키패드 및 마우스가 많이 사용되며, 최근들어 사용되는 휴대용 전자 기기의 화면에 직접 입력할 수 있도록 하는 터치 스크린(touch-screen) 방식이 사용되고, 있으며, 이러한 터치 스크린 방식은 고화질을 표현해주는 디스플레이 위에 손가락이든 스타일러스 펜(stylus pen)을 사용하여 직접 접촉하여 입력하는 것이다. In general, a keypad and a mouse are widely used as input devices of an electronic device such as a computer or a mobile phone, and a touch-screen method for directly inputting a screen of a portable electronic device used recently is used. In this touch screen method, a finger or a stylus pen is directly contacted and inputted on a display displaying high quality.

그러나 키패드의 경우 전자기기의 소형화로 인해 버튼이 점차 소형화되면서 자판 입력의 불편을 주거나 이로 인한 간섭으로 인해 입력 오류가 발생되는 문제가 발생 되고 있다. 또한, 마우스의 경우 응용 프로그램상에서 그림이나 글자들을 직접 제작하거나 고안할 경우에는 그 정밀도가 매우 떨어지는 문제점이 있다. However, in the case of the keypad, due to the miniaturization of the electronic device, as the buttons are gradually miniaturized, an input error is caused due to the inconvenience of inputting the keyboard or an interference caused by this. In addition, the mouse has a problem that the precision is very poor when making or devising a picture or letters directly on the application.

또한, 터치 스크린을 사용하는 방식은 디스플레이 면을 터치함으로써, 오염 시키거나 변형되거나 손상이 일어날 수 있는 문제점이 있다. In addition, the method of using the touch screen has a problem that can be contaminated, deformed or damaged by touching the display surface.

따라서, 상기의 키패드나 마우스, 또는 터치 스크린 등의 문제점을 해결함과 아울러 사용자의 사용상 편의를 위해 유선, 또는 무선 방식의 펜형 입력장치가 등장하고 있다. Accordingly, a wired or wireless pen-type input device has been introduced to solve the problems of the keypad, the mouse, the touch screen, and the like, and for the convenience of the user.

그 일종의 한 예로서, 광 마우스의 변형된 형태의 펜 형 광 마우스 방식이 선보여지고 있다. 이와 같은 형태의 자세한 구성은 한국공개특허 제10-2002-0085099(출원일 20001.05.04,삼성전자)에 자세히 나타나 있으며 이하에서는 일반적인 펜형 마우스에 대해 설명하기로 하겠다. As an example, a modified pen-type optical mouse method of the optical mouse has been introduced. A detailed configuration of such a form is shown in detail in Korean Patent Publication No. 10-2002-0085099 (filed date 20001.05.04, Samsung Electronics) and will be described below in general pen-type mouse.

도 1에는 종래 기술에 따른 무선 펜 입력장치의 작동 구조를 나타내고 있다. 상기 무선 펜 입력 장치(10a)는 일반적으로 광 마우스와 같은 원리를 적용하고 있다. 1 shows an operation structure of a wireless pen input device according to the prior art. The wireless pen input device 10a generally applies the same principle as an optical mouse.

상기 본체(11) 내에 구비된 상기 이미지 센서로 이미 패턴이 그려져 있는 디지털 페이퍼(digital paper)를 측정한다. 일정시간 후에 다시 측정하여 두 개의 이미지를 비교하게 되면, 정해진 패턴을 통해서 위치의 변화를 계산하여 그림이나 글자를 출력할 수 있게 된다. The digital paper on which the pattern is already drawn is measured by the image sensor provided in the main body 11. If the measurement is repeated again after a certain time to compare the two images, it is possible to calculate the change in position through a predetermined pattern to output the picture or text.

이 경우에 비교적 정확한 위치변동을 감지할 수 있으나 별도의 디지털 페이퍼가 필요하여 휴대하거나 이동하면서 사용하는 휴대용 전자 기기에 사용하기에 여러 가지 번거로움이 있다. In this case, a relatively accurate position change can be detected, but there is a lot of trouble in using it in a portable electronic device that is used while carrying or moving because a separate digital paper is required.

이런 문제점을 해결하기 위한 것으로 도면 2에 도시된 별도의 디지털 페이퍼를 구비하지 않은 무선 펜 입력장치이다. In order to solve this problem is a wireless pen input device that does not have a separate digital paper shown in FIG.

도면 2에 도시된 바와 같이, 상기 무선 펜 입력장치(10)의 본체(11)와, LED(12)와, 이미지 센서(13)와, 펜 팁(15\4), 배터리(15) 및 제어부로 구성된다. 또한, 상기 LED(12)에 의해 조사된 광이 상기 바닥면(21)에 반사되어 상기 이미지 센서(13)로 이미지 패턴이 수광되도록 상기 광 경로(17) 상에 반사경(16)에 구비된다. As shown in FIG. 2, the main body 11, the LED 12, the image sensor 13, the pen tip 15 \ 4, the battery 15, and the controller of the wireless pen input device 10 are provided. It consists of. In addition, the light irradiated by the LED 12 is provided on the reflector 16 on the light path 17 so that the image pattern is received by the image sensor 13 is reflected on the bottom surface 21.

상기 제어부에 의해 상기 이미지 센서(13)로 수광된 패턴을 통해 위치의 변화를 계산하여 그림이나 글자를 출력할 수 있게 된다. The controller may calculate a change in position through a pattern received by the image sensor 13 to output a picture or a text.

도 2와 같은 무선 펜 입력장치(10)는 별도의 디지털 페이퍼 없이 펜 끝에서 일정한 거리에 떨어져 있는 평판에 이미지를 측정한 후에 비교를 통한 위치변화를 계산하는 방식이므로, 일반적으로 표면에는 어느 정도의 특이점을 가지고 있어 그 위치를 가늠하게 된다. The wireless pen input device 10 as shown in FIG. 2 is a method of calculating a position change through comparison after measuring an image on a flat plate at a certain distance from a pen tip without a separate digital paper. It has a singularity, so its position is estimated.

그러나 유리 표면처럼 투과가 일어나는 경우에는 유리바닥에 있는 물체의 표면의 이미지를 측정하여 계산을 해야 하는데, 이 경우에는 상기 이미지 센서(13)로부터 거리가 적당하지 않아 측정되는 이미지가 뚜렷하지 않게 되고, 비교에 의한 위치변화를 계산할 수 없거나 표면에 결점이 없는 경우에는 비교를 할 수 없게 되어 상기 바닥면(21)에 많이 의존하는 특성이 있다. However, when the transmission occurs like the glass surface, the image of the surface of the object on the glass floor must be measured and calculated. In this case, the distance from the image sensor 13 is not appropriate, so that the measured image is not clear. If the positional change due to the comparison cannot be calculated or if there is no defect in the surface, the comparison cannot be made, which is dependent on the bottom surface 21.

이러한 상기 바닥면(21)의 의존성을 개선하기 위해서는 상기 바닥면(21)의 표면을 통해, 보다 명확한 상을 얻을 수 있어야 한다. In order to improve the dependency of the bottom surface 21, a clearer image should be obtained through the surface of the bottom surface 21.

또한, 명확한 상을 얻기 위해서는 상기 바닥면(21)의 밝기를 항상 일정이상으로 유지하여야 하는 문제점이 있다. In addition, in order to obtain a clear image, there is a problem in that the brightness of the bottom surface 21 should always be kept above a certain level.

특히 글자와 글자 사이에 이동시 상기 무선 펜 입력장치(10)의 위치이동을 정확하게 표현해야하는 한다. 그러나, 상기 펜 팁(14)을 이동하기 위해서 상기 본체(11)를 들어올리게 되면, 상기 LED(12)에서 조사된 광이 상기 바닥면(21)에 상이 맺힐 때 상기 바닥면(21)의 밝기가 상기 LED(12)로부터 거리와 각도가 변화게 되어 상기 이미지 센서(13)에 맺히는 패턴이 약해지는 문제가 발생하여 상기 무선 펜 입력장치(10)의 이동을 감지하지 못하는 경우가 발생 된다. In particular, the position movement of the wireless pen input device 10 should be accurately represented when moving between letters. However, if the main body 11 is lifted to move the pen tip 14, the brightness of the bottom surface 21 when the light irradiated from the LED 12 forms on the bottom surface 21. When the distance and angle from the LED 12 is changed, the pattern formed on the image sensor 13 is weakened, and thus, the wireless pen input device 10 may not be detected.

또한, 상기 무선 펜 입력장치(10)에서 상기 본체(11)를 들어올려 이동할 경우에 상기 LED(12)와 상기 이미지 센서(13) 사이의 광축이 일치하지 않는 문제점이 발생하며, 이로 인해, 밝게 조명되는 위치와 상기 이미지 센서(13)로 상을 얻는 위치가 어긋나게 된다. In addition, when the wireless pen input device 10 lifts and moves the main body 11, there is a problem that the optical axis between the LED 12 and the image sensor 13 does not coincide. The position of illumination and the position of obtaining an image by the image sensor 13 are shifted.

이것 때문에 상을 얻는 위치는 상기 본체가 들어 올려질 때 어두운 조명상태가 되어 상기 이미지 센서(13)에서 얻는 상이 명확하지 않게 되는 경우가 발생하게 된다. For this reason, the position where an image is obtained becomes a dark illumination state when the main body is lifted, and the image obtained by the image sensor 13 becomes unclear.

이러한 문제로 인하여 표면의 상태가 밝음과 아울러 상기 바닥면의 굴곡이 심한 경우에는 상기 무선 펜 입력장치의 이동을 정확하게 얻을 수 있으나, 그렇지 않은 경우에는 상기 무선 펜 입력장치의 이동이 없는 상태로 인식하게 되므로, 같은 글자나 그림 위에 겹쳐서 입력되는 문제점이 있다. Due to this problem, when the surface is bright and the bottom surface is bent, the movement of the wireless pen input device can be accurately obtained. Otherwise, the wireless pen input device can be recognized as not moving. Therefore, there is a problem that is inputted over the same letter or picture.

또한, 도 3은 레이저 다이오드(laser diode)의 광원(12c)을 사용하여 상기 바닥면(21)의 미세한 요철에 의해서 발생되는 간섭 패턴을 이미지 센서(13c)로 측정하여 시간에 따른 위치의 변화를 얻는 구조이다. In addition, FIG. 3 measures the interference pattern caused by minute unevenness of the bottom surface 21 with the image sensor 13c using the light source 12c of the laser diode to measure the change in position with time. It is a structure to get.

도 3에서 도시된 바와 같이, 상기 레이저 다이오드를 광원(12c)으로 사용한 펜 형 입력장치(10c)의 구조는 상기 레이저 다이오드(12c)를 통해 상기 바닥면(21)의 이미지를 비교하는 것이 아니라 상기 바닥면(21)의 간섭무늬 이미지(speckle image)의 변화를 통해서 이동을 인식하게 된다.As shown in FIG. 3, the structure of the pen type input device 10c using the laser diode as the light source 12c does not compare the image of the bottom surface 21 through the laser diode 12c. The movement is recognized through a change in the speckle image of the bottom surface 21.

이 경우 상기 레이저 다이오드(12c)의 특성이나 판서 습관에 따라서 좌우방향으로 이동되는 정도가 달라지는 문제점이 있으며, 상기 펜 형 입력장치(10c)의 각도나 높이의 변화에 따른 움직이는 양이 방향에 따라 달라지는 문제들이 발생하게 되고, 실제 사용자의 필적을 제대로 반영하지 못하는 문제점이 있다. In this case, there is a problem that the degree of movement in the left and right directions varies according to the characteristics or writing habits of the laser diode 12c, and the amount of movement according to the change in the angle or height of the pen-type input device 10c varies depending on the direction. Problems arise, there is a problem that does not properly reflect the handwriting of the actual user.

또한, 도 4는 광원과 상기 바닥면의 이미지 센서 간의 도식도를 나타내고 있으며, 도 5 내지 8은 하기의 수식 1 및 수식 2에 의해 실제 바닥면을 이동함에 따른 간섭무늬 이미지의 이동의 배율을 높이와 각도에 따른 의존성에 대해 나타낸 도면이다. In addition, Figure 4 shows a schematic diagram between the light source and the image sensor of the bottom surface, Figures 5 to 8 to increase the magnification of the movement of the interference fringe image by moving the actual floor surface by the following formula (1) and formula (2). This figure shows the dependence of and angle.

Figure 112008059607559-PAT00001
Figure 112008059607559-PAT00001

Figure 112008059607559-PAT00002
Figure 112008059607559-PAT00002

여기서, Ax,Ay는 간섭무늬(speckle)의 이동(x,y)을, Lo는 바닥면과 이미지 센서와의 거리를, ax,ay는 표면이동을, Ls는 레이저 다이오드의 곡률 반경(바닥면 과 레이저 다이오드 사이의 거리)을, θs는 레이저 다이오드와 바닥면 사이의 각도를, θo는 바닥면과 이미지 센서 사이의 각도를 각각 나타내고 있다. Here, Ax and Ay are the movement of the interference pattern (x, y), Lo is the distance between the bottom surface and the image sensor, ax and ay are surface movement, and Ls is the radius of curvature of the laser diode (bottom surface). And θ s represent the angle between the laser diode and the bottom surface, and θ o represent the angle between the bottom surface and the image sensor, respectively.

여기서 수식 1과 수식 2에서와 같이, 실제 상기 바닥면을 이동함에 따른 간섭 이미지(speckle image)의 이동 관계는 1:1이 아니며, x방향과 y방향이 서로 다름을 알 수 있다. Here, as in Equation 1 and Equation 2, it can be seen that the movement relationship of the speckle image according to actually moving the bottom surface is not 1: 1, and the x and y directions are different from each other.

도 5 내지 도 8에서 보는 바와 같이, 수식1 및 수식 2에 의해서 주어지는 실제 상기 바닥면을 이동함에 따른 상기 간섭무늬 이미지 이동 배율의 높이와 각도 의존성을 살펴보면, 높이나 각도의 변화에 따라서 x,y 방향으로의 배율이 다름을 알 수 있다.5 to 8, when looking at the height and angle dependence of the interference fringe image movement magnification according to the actual movement of the bottom surface given by Equation 1 and Equation 2, the x and y directions according to the change of the height or angle It can be seen that the magnification is different.

따라서, 사용자의 판서 습관에 따라서 펜 형 입력장치를 잡을 때의 각도나 높이가 제각기 달라지게 됨으로써, 사용자에 따라 달라지는 필적을 그대로 반영할 수 없는 문제점이 있다. Therefore, the angle or height when the pen-type input device is held in accordance with the writing habits of the user is different, and thus there is a problem in that the handwriting that varies according to the user cannot be reflected as it is.

또한, 필기를 하는 동안 높이와 각도가 연속적으로 변화됨으로써 이를 일정한 값으로 고정하는 것은 불가능하며, 높이와 각도를 실시간으로 보정하는 것도 펜형 입력장치의 생산 비용 등을 증가시키는 문제점이 있다.In addition, since the height and angle are continuously changed during writing, it is impossible to fix them to a constant value, and the correction of the height and angle in real time also increases the production cost of the pen-type input device.

따라서, 높이나 각도에 따른 배율의 변화 문제를 해결하기 위해서는 수식1,2에서 각도나 높이 의존성을 줄여주어야 하는 필요성이 요구되어 지고 있다. Therefore, in order to solve the problem of the change of the magnification according to the height or the angle, it is required to reduce the angle or height dependency in Equations 1 and 2.

또한, 휴대용 전자 기기 등에 펜형 마우스에 의해 데이터를 입력시, 펜의 회전이나, 이동의 궤적에 따라 물체 표면의 이미지를 정확하게 측정하여 계산할 수 있도록 하는 펜형 마우스의 필요성이 요구되어 지는 실정이다. In addition, when data is input by a pen-type mouse to a portable electronic device or the like, there is a need for a pen-type mouse capable of accurately measuring and calculating an image of an object surface according to a rotation of a pen or a trajectory of movement.

또한, 펜의 높이의 변화에 따라서도 위치변화를 감지할 수 있도록 하는 펜형 마우스의 필요성이 요구되어 지는 실정이다. In addition, there is a need for a pen-type mouse capable of detecting a change in position according to a change in height of the pen.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 레이저 다이오드의 특성이나 판서 습관에 따라서 좌우방향으로 이동되는 정도가 달라지거나 펜의 각도나 높이의 변화에 따른 움직이는 양이 방향에 따라 달라져도 실제 사용자의 필적을 제대로 반영할 수 있도록 하는 무선 펜 입력장치를 제공함에 있다. Therefore, in order to solve the above problems, the present invention is a real user even if the degree of movement in the left and right directions according to the characteristics or writing habits of the laser diode is changed or the amount of movement according to the change in the angle or height of the pen varies depending on the direction. It is to provide a wireless pen input device that can accurately reflect the handwriting of.

또한, 사용자의 판서 습관에 따라서 펜 형 입력장치를 잡을 때의 각도나 높이가 제각기 달라져 달라지는 필적을 그대로 반영할 수 있도록 하는 무선 펜 입력장치를 제공함에 있다. Another object of the present invention is to provide a wireless pen input device capable of reflecting a handwriting that varies depending on an angle or height when a pen-type input device is held according to a writing habit of a user.

이를 위해, 바닥면에 접촉하는 펜 모듈을 구비한 무선 펜 입력장치에 있어서, To this end, in the wireless pen input device having a pen module in contact with the bottom surface,

상기 무선 펜 입력장치의 펜형 마우스 본체;A pen-type mouse body of the wireless pen input device;

상기 본체에 구비되어, 바닥면으로 광을 조사하는 광원;A light source provided in the main body to irradiate light to the bottom surface;

상기 본체와 상기 광원 사이에 구비되고, 상기 광원의 광이 조사되는 방향에 위치되어 상기 광원에서 조사된 광의 초점을 모아줌과 아울러 평행 광으로 전환시켜 상기 바닥면의 단차에 대해 상이한 광 경로를 발생시키는 렌즈 모듈; It is provided between the main body and the light source, located in the direction in which the light of the light source is irradiated to focus the light irradiated from the light source and to convert to parallel light to generate a different light path for the step of the bottom surface A lens module;

상기 본체에 구비되고, 상기 렌즈 모듈에 의해 평행 광으로 조사된 광이 바닥면에서 부딪힘과 아울러 상기 바닥면의 단차에 따른 상이한 광경로를 감지하여 전기적 신호로 변환시키는 이미지 센서; 및 An image sensor provided in the main body and configured to detect light paths that are irradiated with parallel light by the lens module on the bottom surface and sense different light paths according to the step difference of the bottom surface and convert them into electrical signals; And

상기 이미지 센서에서 변환된 전기적 신호를 이용하여 상기 펜 모듈의 공간적인 위치 및 방향의 이동시 변화에 따른 위치 변화를 계산하는 제어부를 포함하는 무선 펜 입력장치를 개시한다.Disclosed is a wireless pen input device including a control unit that calculates a position change according to a change in a spatial position and a direction of the pen module using an electrical signal converted by the image sensor.

상기 본체의 일단에는 상기 렌즈모듈을 통해 초점을 모음과 아울러 평행하게 된 광을 상기 바닥면으로 투과되도록 제1홀부가 구비되고, One end of the main body is provided with a first hole so as to transmit the parallelized light to the bottom surface while focusing through the lens module.

상기 제1홀부에 의해 상기 바닥면으로 투과되어 반사되어 상기 바닥면의 단차로 인한 상이한 광경로를 갖게 된 반사된 광을 상기 이미지 센서로 유입시키는 제2홀부가 구비되는 무선 펜 입력장치를 개시한다.Disclosed is a wireless pen input device including a second hole portion for transmitting reflected light transmitted through the first hole portion to the bottom surface and having a different light path due to a step difference of the bottom surface to the image sensor. .

상기 광원은 레이저 다이오드(Laser Diode)로 이루어지는 무선 펜 입력장치를 개시한다.The light source discloses a wireless pen input device comprising a laser diode.

상기 렌즈 모듈은 콜리메이트 렌즈(collimate lens)로 이루어지는 무선 펜 입력장치를 개시한다.The lens module discloses a wireless pen input device comprising a collimate lens.

상기 레이저 다이오드에서 조사된 광원은 상기 콜리메이트 렌즈를 통해 콜리메이트 빔의 형태로 상기 바닥면에 조사되고, The light source irradiated from the laser diode is irradiated to the bottom surface in the form of a collimated beam through the collimated lens,

상기 콜리메이트 빔 형태의 광은 상기 바닥면에 부딪히면서 상기 바닥면의 단차에 따른 상이한 광 경로를 갖게 상기 이미지 센서로 반사되는 무선 펜 입력장치를 개시한다.Disclosed is a wireless pen input device in which the collimated beam-type light is reflected to the image sensor while hitting the bottom surface and having a different light path according to the step difference of the bottom surface.

상기 이미지 센서로 유입된 반사 광을 통해 상기 이미지 센서는 상기 바닥면의 단차에 따른 상이한 광 경로의 신호를 전기적 신호로 변화시킴으로써 바닥면의 형태와, 상기 무선 펜 입력장치의 공간적인 위치 및 방향의 이동시 변화에 따른 위치 변화 형태를 나타낼 수 있으며, Through the reflected light introduced into the image sensor, the image sensor converts a signal of a different optical path according to the step of the bottom into an electrical signal, thereby reducing the shape of the bottom surface and the spatial position and orientation of the wireless pen input device. It can show the change of position according to the change in movement.

상기 위치 변화 형태는 상기 제어부에 의해 계산되어 상기 무선 펜 입력장치의 공간적인 위치 및 방향의 이동시 변화에 위치 변화를 포인팅 하는 무선 펜 입력장치를 개시한다.The position change form is calculated by the control unit to disclose a wireless pen input device for pointing the position change to the change in the movement of the spatial position and direction of the wireless pen input device.

상기 본체에는 상기 펜 모듈의 누름을 감지하여 화면상의 프로그램이나 메뉴를 선택, 실행, 드래그를 할 수 있게 클릭하게 하거나, 화면을 상하로 조정가능하게 하는 스위치 부를 구비하는 무선 펜 입력장치를 개시한다.The main body of the present invention discloses a wireless pen input device having a switch unit which detects pressing of the pen module so as to select, execute, and drag a program or menu on a screen so as to click, or adjust the screen up and down.

상기 레이저 다이오드에서 조사된 광은 상기 콜리메이트 렌즈를 관통하면서 상기 제2홀부를 관통함과 아울러 상기 이미지 센서로 바로 유입되는 무선 펜 입력장치를 개시한다. Disclosed is a wireless pen input device in which light emitted from the laser diode penetrates the collimated lens and penetrates the second hole and directly flows into the image sensor.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 무선 펜 입력 장치에 따르면, As described above, according to the wireless pen input device according to the present invention,

무선 펜 입력장치의 광원을 레이저 다이오드로 구비함과 아울러 레이저 다이오드 상단으로 소정길이 이격된 위치상에 콜리메이트 렌즈를 구비함으로써, 광원을 콜리메이트 빔의 형태를 구비하게 되어, 펜형 무선 입력장치의 공간적인 위치나 방향의 변화에 따른 움직임의 변화를 일정하게 유지할 수 있는 효과가 있다. By providing a light source of the wireless pen input device as a laser diode and providing a collimated lens on a position spaced a predetermined length from the top of the laser diode, the light source has a form of a collimated beam, thereby providing a space for a pen type wireless input device. There is an effect that can maintain a constant change in the movement according to the change in position or direction.

또한, 이로 인해 사용자가 원하는 정확한 위치상으로 포인팅 할 수 있게 되어, 필기인식등을 위한 문자 작성 시, 사용자의 필적을 그대로 반영할 수 있음과 아울러 사용자의 필기의 인식률을 명확하게 하는 효과가 있다. In addition, this enables the user to point on the exact position desired by the user, when writing for handwriting recognition, etc., it is possible to reflect the handwriting of the user as it is, and there is an effect of clarifying the recognition rate of the user's handwriting.

이하에서, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the most preferred embodiment of the present invention.

도 9에 도시된 바와 같이, 바닥면에 접촉하는 펜 모듈(140)을 구비한 무선 펜 입력장치(100)는 상기 무선 펜 입력장치(100)의 본체(110)와, 상기 바닥면(21)으로 광을 조사하도록 상기 본체(110)에 구비되어 있는 광원(120)과, 렌즈 모듈(150)과, 이미지 센서(130) 및 제어부를 포함하고 있다. 상기 렌즈 모듈(150)은 상기 광원(120)의 광이 조사되는 방향에 위치되어 상기 광원(120)에서 조사된 광의 초점을 모아줌과 아울러 평행 광으로 전환시켜 상기 바닥면(21)의 단차에 대해 상이한 광 경로를 발생시키도록 상기 본체(110)와 상기 광원(120) 사이에 구비되어 있다. 상기 이미지 센서(130)는 상기 렌즈 모듈(150)에 의해 평행 광으로 조사된 광이 상기 바닥면(21)에서 부딪힘과 아울러 상기 바닥면(21)의 단차에 따른 상이한 광 경로를 감지하여 전기적 신호로 변환시키도록 상기 본체(110)에 구비되어 있다. 상기 제어부는 상기 이미지 센서(130)에서 변환된 전기적 신호를 이용하여 상기 펜 모듈(140)의 공간적인 위치 및 방향의 이동시 변화에 따른 위치 변화를 계산하도록 상기 본체(110)에 구비되어 있다. As shown in FIG. 9, the wireless pen input device 100 including the pen module 140 in contact with the bottom surface includes a main body 110 and the bottom surface 21 of the wireless pen input device 100. The light source 120, the lens module 150, the image sensor 130, and the controller are provided in the main body 110 to irradiate light. The lens module 150 is positioned in a direction in which the light of the light source 120 is irradiated, focuses the light irradiated from the light source 120, and converts the light into parallel light so that the lens module 150 is positioned at the step of the bottom surface 21. It is provided between the main body 110 and the light source 120 to generate a different light path. The image sensor 130 detects a different optical path according to the step of the bottom surface 21 as well as the light irradiated with the parallel light by the lens module 150 on the bottom surface 21 to detect an electrical signal. It is provided in the main body 110 to convert to. The controller is provided in the main body 110 to calculate a position change according to a change in the spatial position and direction of the pen module 140 using the electrical signal converted by the image sensor 130.

도 9 및 도 11 내지 13에 도시된 바와 같이, 상기 본체(110)의 일단에는 제1홀부(111)와 제2홀부(112)가 구비되어 있다. 상기 제1홀부(111)는 상기 렌즈 모 듈(150)을 통해 초점을 모음과 아울러 평행하게 된 광을 상기 바닥면(21)으로 투과되도록 상기 렌즈 모듈(150)의 상단으로 소정거리 이격된 위치상으로 상기 본체(110)에 구비되어 있다. 상기 제2홀부(112)는 상기 제1홀부(111)에 의해 상기 바닥면(21)으로 투과되어 반사되어 상기 바닥면(21)의 단차로 인한 상이한 광경로를 갖게 된 반사된 광을 상기 이미지 센서(130)로 유입시키도록 상기 이미지 센서(130)의 상단으로 소정거리 이격된 위치상으로 상기 본체(110)에 구비되어 있다. As shown in FIGS. 9 and 11 to 13, one end of the main body 110 is provided with a first hole 111 and a second hole 112. The first hole 111 is a position spaced a predetermined distance apart from the upper end of the lens module 150 to transmit the parallel light through the lens module 150 to the bottom surface (21). It is provided in the main body 110. The second hole 112 is transmitted to the bottom surface 21 by the first hole 111 and reflected to reflect the reflected light having a different light path due to the step of the bottom surface 21. The main body 110 is provided on a position spaced a predetermined distance from the upper end of the image sensor 130 to flow into the sensor 130.

도 9에 도시된 바와 같이, 상기 광원(120)은 레이저 다이오드(120)(Laser Diode)로 이루어져 있다. As shown in FIG. 9, the light source 120 includes a laser diode 120.

도 9에 도시된 바와 같이, 상기 렌즈 모듈(150)은 콜리메이트 렌즈(150)(collimate lens)로 이루어져 상기 레이저 다이오드(120)에서 조사된 광이 상기 콜리메이트 렌즈(150)를 관통하면서 광의 초점을 모아주어 산란을 방지함과 아울러 평행 광의 형태로 상기 바닥면(21)에 조사되도록 구비되어 진다. As shown in FIG. 9, the lens module 150 includes a collimate lens 150, and the light irradiated from the laser diode 120 penetrates the collimator lens 150 to focus the light. It is provided so as to prevent scattering and to irradiate the bottom surface 21 in the form of parallel light.

도 9 내지 도 21에 도시된 바와 같이, 상기 레이저 다이오드(120)에서 조사된 광원(120)은 상기 콜리메이트 렌즈(150)를 통해 콜리메이트 빔의 형태로 상기 바닥면(21)에 조사되어 지고, 상기 콜리메이트 빔 형태의 광은 상기 바닥면(21)에 부딪히면서 상기 바닥면(21)의 단차에 따른 상이한 광 경로를 갖게 상기 이미지 센서(130)로 반사되어 진다. 9 to 21, the light source 120 irradiated from the laser diode 120 is irradiated to the bottom surface 21 in the form of a collimated beam through the collimated lens 150. The collimated beam-type light is reflected by the image sensor 130 while hitting the bottom surface 21 to have a different light path according to the step of the bottom surface 21.

도 9 내지 도 21에 도시된 바와 같이, 상기 이미지 센서(130)로 유입된 반사 광을 통해 상기 이미지 센서(130)는 상기 바닥면(21)의 단차에 따른 상이한 광 경로의 신호를 전기적 신호로 변화시킴으로써 상기 바닥면(21)의 형태와, 상기 무선 펜 입력장치(100)의 공간적인 위치 및 방향의 이동시 변화에 따른 위치 변화 형태를 나타낼 수 있으며, 상기 위치 변화 형태는 상기 제어부에 의해 계산되어 상기 무선 펜 입력장치(100)의 공간적인 위치 및 방향의 이동시 변화에 위치 변화를 포인팅 하게 된다. 9 to 21, through the reflected light introduced into the image sensor 130, the image sensor 130 converts signals of different light paths according to the step of the bottom surface 21 into electrical signals. By changing the shape of the bottom surface 21 and the change in position according to the change in the spatial position and direction of the wireless pen input device 100, the position change form is calculated by the controller The position change is pointed at the change in the spatial position and direction of the wireless pen input device 100.

도 9 및 도 11 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 본체(110)에는 적어도 하나 이상의 스위치 부(113)를 구비하고 있다. 상기 스위치 부(113)는 상기 펜 모듈(140)의 누름을 감지하여 화면상의 프로그램이나 메뉴를 선택, 실행, 드래그를 할 수 있게 클릭하게 하거나, 화면을 상하로 조정가능하게 구비되어 진다. As shown in FIGS. 9 and 11 to 13, the main body 110 includes at least one switch 113. The switch unit 113 is provided so as to detect the pressing of the pen module 140 so that the program or menu on the screen can be selected, executed, and dragged, or the screen can be adjusted up and down.

도 9 및 도 11 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 레이저 다이오드(120)에서 조사된 광은 상기 콜리메이트 렌즈(150)를 관통하면서 상기 제2홀부(112)를 관통함과 아울러 상기 이미지 센서(130)로 바로 유입되어 진다. 9 and 11 to 13, the light irradiated from the laser diode 120 passes through the collimated lens 150 and passes through the second hole 112 and the image sensor. It is flowed directly into (130).

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 의한 무선 펜 입력장치의 동작과정을 첨부된 도 9 내지 도 21을 참조하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다. The operation of the wireless pen input device according to an embodiment of the present invention having the above configuration will be described in more detail with reference to FIGS. 9 to 21 as follows.

상기 무선 펜 입력장치(100)는 컴퓨터 또는 휴대용 전자 기기 등에 데이터 등을 입력할 수 있도록 하는 장치이다. 상기 무선 펜 입력장치(100)의 본체(110)는 일반적인 펜의 형태를 가지는 것이 바람직하며 바람직하게는 원형 또는 타원형으로 사용자가 손에 잡기 편한 형상을 가진다. The wireless pen input device 100 is a device for inputting data and the like to a computer or a portable electronic device. The main body 110 of the wireless pen input device 100 preferably has a general pen shape, and preferably has a circular or elliptical shape that is easy to be held by a user.

상기 펜 모듈(140)은 상기 바닥면(21)에 접촉하여 이미지 패턴 등을 맺히기 위한 기준점으로 역할을 하는 교체 가능한 펜 팁(140)과 사용자의 누름압력 등에 따라 탄성력을 제공하는 탄성부재로 구비된 압전 소자로 구성되는 것이 바람직하다. The pen module 140 is provided with a replaceable pen tip 140 serving as a reference point for forming an image pattern and the like by contacting the bottom surface 21 and an elastic member providing elastic force according to a user's pressing pressure. It is preferable to comprise a piezoelectric element.

또한, 상기 펜 팁은 잉크의 유무에 따른 잉크를 구비한 펜촉과 잉크를 구비하지 않은 펜촉으로 나뉠 수 있으며, 상기 펜촉을 누름 압력에 따라 상기 바닥면(21)이나 종이 등에 표시함으로써, 컴퓨터나 휴대용 전자 기기등의 디스플레이 상에 나타낼 수 있게 된다. In addition, the pen tip may be divided into a nib with ink and a nib without ink, and the pen tip is displayed on the bottom surface 21 or paper according to the pressing pressure, so that a computer or a portable It can be displayed on a display such as an electronic device.

사익 본체(110)의 외주연에는 사용자의 터치나 누름 등을 감지하는 상기 스위치 부(113)가 적어도 하나 이상 구비된다. At least one switch unit 113 for detecting a user's touch or press is provided on the outer circumference of the wing body 110.

도 9 및 도 14 내지 도 21 도시된 바와 같이, 상기 광원(120)은 상기 레이저 다이오드(120)로 이루어진다. 9 and 14 to 21, the light source 120 includes the laser diode 120.

상기 레이저 다이오드(120)에서 조사된 광은 상기 레이저 다이오드(120)에서 소정길이 이격되어 상기 광의 조사되는 방향에 구비된 상기 콜리메이트 렌즈(150)를 관통하게 된다. 상기 레이저 다이오드(120)에서 조사된 광이 상기 콜리메이트 렌즈(150)를 관통하면서, 상기 레이저 다이오드(120)에서 산란되는 광의 초점을 모아줌과 아울러 평행하게 조사되도록 하여 상기 바닥면(21)으로 평행 광의 형태로 조사된다. The light irradiated from the laser diode 120 is spaced apart from the laser diode 120 by a predetermined length to pass through the collimated lens 150 provided in the irradiation direction of the light. The light irradiated from the laser diode 120 penetrates the collimated lens 150, focuses the light scattered from the laser diode 120, and is irradiated in parallel to the bottom surface 21. Irradiated in the form of parallel light.

상기 콜리메이트 렌즈(150)를 관통하여 평행하게 된 광은 상기 제1홀부(111)를 통해 상기 바닥면(21)으로 조사된다. Light paralleled through the collimated lens 150 is irradiated to the bottom surface 21 through the first hole 111.

상기 바닥면(21)은 단차가 존재하게 되므로, 상기 콜리메이트 렌즈(150)를 통과하면서 평행하게 된 광이 상기 바닥면(21)에 부딪혀 상기 이미지 센서(130)를 향해 반사되면서 서로 다른 광 경로를 가지게 된다. Since the bottom surface 21 has a step, light paralleled while passing through the collimated lens 150 hits the bottom surface 21 and is reflected toward the image sensor 130, thereby providing different light paths. Will have

상기 상이한 광 경로 차가 상기 레이저 다이오드(120) 파장의 정수배이면 보장 간섭을 가지게 되며, 상기 레이저 다이오드(150) 파장의 정수배+0.5배가 되면 상쇄간섭이 발생하게 된다. If the different optical path difference is an integer multiple of the wavelength of the laser diode 120, the interference is guaranteed. When the integer multiple of the wavelength of the laser diode 150 is +0.5 times, a destructive interference occurs.

상기 바닥면(21)에 부딪혀 상이한 광 경로를 갖게 된 광은 상기 제2홀부(112)를 통해 바로 상기 이미지 센서(130)로 유입되어 수광된다. Light hitting the bottom surface 21 and having a different light path is directly introduced into the image sensor 130 through the second hole 112 and received.

이때 상기 이미지 센서(130)로 수광된 광을 통해 도 10에 도시된 바와 같이 패턴 인식이 나타나게 된다. 상기 무선 펜 입력장치(100)의 위치를 바꾸게 되면, 상기 패턴이 움직이게 된다. At this time, through the light received by the image sensor 130, the pattern recognition is shown as shown in FIG. When the position of the wireless pen input device 100 is changed, the pattern is moved.

상기 콜리메이트 렌즈(150)를 통해 상기 레이저 다이오드(120)에서 조사된 광은 산란되지 않고 초점이 모임과 아울러 평행하게 됨으로써, 상기 바닥면(21)에 부딪혀 상기 바닥면(21)의 단차진 형태로 반사되어 상기 이미지 센서(130)로 수광되는 것이 가능하게 된다. The light irradiated from the laser diode 120 through the collimated lens 150 is not scattered and the focal point is parallel with the gathering, thereby hitting the bottom surface 21 to form a stepped shape of the bottom surface 21. It is possible to be received by the image sensor 130 is reflected by the.

상기 제어부는 상기 이미지 센서(130)로 수광된 패턴을 읽어 상기 이미지 센서(130)의 패턴 변화를 비교하고, 변화된 양을 검출하여 이를 컴퓨터나 휴대용 전자 기기의 디스플레이 상에 명확하게 표시하게 된다. The controller reads the pattern received by the image sensor 130, compares the pattern change of the image sensor 130, detects the changed amount, and displays the changed amount clearly on a display of a computer or a portable electronic device.

따라서, 상기 무선 펜 입력장치의 회전이나 높이등의 위치등이 변함에 따라 이동 위치의 정보를 정확하게 얻을 수 있게 되어 사용자가 필기하는 경우 그 위치의 변화나 공간적인 변화에 따라 같은 글자나 그림 위에 겹쳐서 입력되는 것을 방 지하게 된다. Therefore, as the position of the wireless pen input device changes, such as rotation or height, the position information can be accurately obtained. When the user writes, the information is superimposed on the same letter or picture according to the change of position or spatial change. It prevents the input.

상기 바닥면(21)과 상기 패턴 이미지의 이동 사이의 관계는 종래의 수식 1과 2를 각각 정리하여 수식 3과 4와 같이 표현할 수 있다. The relationship between the bottom surface 21 and the movement of the pattern image may be expressed as Equations 3 and 4 by summarizing Equations 1 and 2, respectively.

수식 1 및 2에서 레이저 다이오드의 곡률 반경을 상기 콜리메이트 렌즈(150)를 사용함으로써, 그 특성이 콜리메이트 빔의 형태를 가지게 되므로 Ls 즉, 곡률 반경이 무한히 커지게 되는 것을 알 수 있다. By using the collimator lens 150 of the radius of curvature of the laser diode in Equations 1 and 2, it can be seen that Ls, that is, the radius of curvature becomes infinitely large because its characteristics have the shape of a collimated beam.

따라서, 수식 1 과 수식 2는 아래의 수식 3과 4로 각각 나타낼 수 있게 된다. Therefore, Equations 1 and 2 can be represented by Equations 3 and 4, respectively.

Figure 112008059607559-PAT00003
Figure 112008059607559-PAT00003

Figure 112008059607559-PAT00004
Figure 112008059607559-PAT00004

여기서, Ax,Ay는 간섭무늬(speckle)의 이동(x,y)을 나타내며, ax,ay는 표면이동을, θs는 레이저 다이오드(120)와 바닥면(21) 사이의 각도를, θo는 바닥면(21)과 이미지 센서(130) 사이의 각도를 각각 나타내고 있다. Here, Ax, Ay represents the movement (x, y) of the speckle, ax, ay is the surface movement, θs is the angle between the laser diode 120 and the bottom surface 21, θo is the bottom The angle between the surface 21 and the image sensor 130 is shown, respectively.

상기 수식 3과 수식 4를 보면, y 방향으로 배율이 1이 되며, x 방향으로도 높이 의존성을 제거할 수 있음과 아울러 각도 의존성만을 갖게 됨을 알 수 있다. Looking at Equations 3 and 4, the magnification becomes 1 in the y direction, and it can be seen that the height dependence can be removed in the x direction and only the angle dependence is obtained.

도 14 내지 도 17은 상기 수식 3과 수식 4로부터, 상기 레이저 다이오 드(120)가 상기 콜리메이트 렌즈(150)를 관통하여 콜리메이트 빔의 형태를 구비할 때, x,y 방향으로의 배율 변화를 도시하고 있다. 14 to 17 illustrate the change in magnification in the x and y directions when the laser diode 120 has the form of a collimated beam passing through the collimated lens 150 from Equation 3 and Equation 4. It is shown.

도 14 및 15는 ax,ay,az가 0.025mm일때를 나타낸 도면이며, 도는 ax,ay는 0.025mm이며, az는 0일 경우를 도시하였다. 14 and 15 are views showing when ax, ay, az is 0.025mm, and FIG. 14 shows ax, ay of 0.025mm and az of 0. FIG.

도 14 내지 도 17에 도시된 바와 같이, 상기 무선 펜 입력장치(100)는 높이에 따른 의존성이 제거되어 짐을 알 수 있다. 14 to 17, it can be seen that the dependency of the height of the wireless pen input device 100 is removed.

또한, 도 18 내지 도 21은 상기 레이저 다이오드(120)의 상단에 상기 콜리메이트 렌즈(150)의 사용에 따른 x, y 방향으로의 배율을 상기 무선 펜 입력장치(100)의 각도의 변화에 따른 변화를 나타낸 도면이다. 18 to 21 show the magnification in the x and y directions according to the use of the collimated lens 150 on the upper end of the laser diode 120 according to the change of the angle of the wireless pen input device 100. The figure which shows the change.

도 18 내지 도 21에 도시된 바와 같이, az의 이동을 ax, ay와 동일하게 했을 경우 x, y 방향의 배율의 변화비율이 상기 콜리메이트 렌즈(150)를 사용하지 않은 경우에 비해 그 차이가 현격히 줄어들었음을 알 수 있다. As shown in FIGS. 18 to 21, when the az movement is the same as ax and ay, the change rate of the magnification in the x and y directions is different compared to the case where the collimator lens 150 is not used. You can see that it has been significantly reduced.

더욱이 40°정도의 각도의 변화에 따라서 변화비율이 9% 이내에 들어옴을 알수 있다. Moreover, as the angle changes by about 40 °, the rate of change is within 9%.

또한, 도 20 및 도 21에 도시된 바와 같이, az의 변화가 없다고 가정할 때는 각도의 변화에 따라서 1% 이내의 배율의 변화를 보여주고 있다.In addition, as shown in FIGS. 20 and 21, assuming that there is no change in az, a change in magnification within 1% is shown according to the change in angle.

따라서, 무선 펜 입력장치에서 광원을 레이저 다이오드를 사용함과 아울러 상기 레이저 다이오드 상단으로 광이 조사되는 광 경로 상에 콜리메이트 렌즈를 구비함으로써, 광의 형태를 콜리메이트 빔의 형태로 만들어 광의 초점을 모아줌과 아 울러 평행하게 할 수 있게 됨은 물론, 무선 펜 입력장치의 공간적인 위치나 방향의 변화에 따른 움직임의 변화를 일정하게 유지할 수 있게 된다. Therefore, by using a laser diode as a light source in the wireless pen input device and having a collimated lens on an optical path through which light is irradiated to the top of the laser diode, the light is made into a collimated beam to focus the light. In addition to being able to be parallel to, and also, it is possible to maintain a constant change in the movement according to the change in the spatial position or direction of the wireless pen input device.

따라서, 사용자가 무선 펜 입력장치를 이용하여 필기 등을 하는 경우 각도나 높이 등의 위치 변화에 따른 움직임의 변화를 상기 레이저 다이오드와 상기 콜리메이트 렌즈를 통해 상기 이미지 센서로 수광됨과 아울러 수광된 이미지 패턴을 통해 상기 제어부에 의해 제어하여 디스플레이 창으로 위치 변화 값을 나타낼 수 있게 되므로 사용자의 필적을 그대로 반영할 수 있게 된다. Therefore, when a user writes using a wireless pen input device, a change in movement due to a change in position such as an angle or height is received by the image sensor through the laser diode and the collimator lens, and the received image pattern is received. Through the control by the control unit it is possible to represent the position change value to the display window can reflect the user's handwriting as it is.

이상에서 설명한 본 발명의 무선 펜 입력장치(100)는 전술한 실시 예 및 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않은 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. The wireless pen input device 100 of the present invention described above is not limited to the above-described embodiments and drawings, and various substitutions, modifications, and changes can be made without departing from the technical spirit of the present invention. It will be apparent to those of ordinary skill in the art.

예를 들어, 도 9 및 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 레이저 다이오드(120)와 상기 콜리메이트 렌즈를(150) 상기 제1홀부(111)의 위치에 인접하게 구비하고, 상기 이미지 센서(130)를 상기 제2홀부(112)의 위치에 인접하게 구비하였으나, 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 레이저 다이오드(120)와 상기 콜리메이트 렌즈(150)의 위치를 상기 제2홀부(112)의 위치에 인접하게 구비하고, 상기 이미지 센서(130)의 위치를 상기 제1홀부(111)의 위치에 인접하게 구비하도록 변경하는 것이 가능하다. For example, as illustrated in FIGS. 9 and 11, the laser diode 120 and the collimating lens 150 are disposed adjacent to the position of the first hole 111, and the image sensor 130 is provided. ) Is provided adjacent to the position of the second hole 112, but as shown in FIGS. 12 and 13, the position of the laser diode 120 and the collimating lens 150 is determined by the second hole. It may be provided adjacent to the position of 112, and to change the position of the image sensor 130 to be adjacent to the position of the first hole (111).

또한, 도면에서는 상기 스위치 부(113)를 하나만 도시하였으나 스위치 부(113)의 기능에 따라 상기 본체(110) 외주연으로 적어도 하나 이상 구비하도록 변경하는 것이 가능하다. In addition, although only one switch unit 113 is illustrated in the drawing, the switch unit 113 may be changed so that at least one of the switch unit 113 may be provided at an outer circumference of the main body 110.

또한, 상기 제1 및 제2홀부(111,112)를 광이 관통할 수 있도록 구멍으로 형성하였으나, 상기 콜리메이트 렌즈(150)를 관통하여 평행하게 된 광을 상기 바닥면(21)을 향하여 조사되도록 윈도우를 설치하는 것도 가능하다. In addition, although the first and second hole parts 111 and 112 are formed as holes to allow light to pass therethrough, the window is arranged so that light paralleled through the collimating lens 150 is irradiated toward the bottom surface 21. It is also possible to install it.

도 1은 종래 기술에 따른 무선 펜 입력장치를 나타낸 도면. 1 is a view showing a wireless pen input device according to the prior art.

도 2는 종래 기술에 따른 무선 펜 입력장치의 내부 구조를 나타낸 도면.2 is a view showing the internal structure of a wireless pen input device according to the prior art.

도 3은 종래 기술에 따른 무선 펜 입력장치에서 다른 실시예를 도시한 도면. 3 is a view showing another embodiment in the wireless pen input device according to the prior art.

도 4는 종래 기술에 따른 무선 펜 입력장치에서 광원과 이미시 센서의 도식을 나타낸 도면. 4 is a view showing a schematic diagram of a light source and an image sensor in a wireless pen input device according to the prior art.

도 5 내지 도 8은 종래 기술에 따른 무선 펜 입력장치에서 바닥면을 이동함에 따른 간선 이미지의 이동의 배율의 높이 및 각도의 의존성을 그래프로 나타낸 도면. 5 to 8 are graphs showing the dependence of the height and angle of the magnification of the movement of the trunk image as the bottom surface is moved in the wireless pen input device according to the related art.

도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 무선 펜 입력장치의 내부 구조를 나타낸 도면. 9 is a view showing the internal structure of a wireless pen input device according to an embodiment of the present invention.

도 10은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 무선 펜 입력장치에서 레이저 다이오드에 의한 백지의 바닥면을 조광하여 반사된 간섭 패턴을 나타낸 도면. 10 is a view showing an interference pattern reflected by dimming a bottom surface of a white paper by a laser diode in a wireless pen input device according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 11은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 무선 펜 입력장치에서 무선 펜 입력장치의 본체가 상부로 올려졌을 때 바닥면에 의한 펜 모듈의 형태와 이에 따른 광원에서 조사된 광이 콜리메이트 렌즈를 관통하여 바닥면에 반사된 후 이미지 센서로 수광되는 상태를 나타낸 도면. FIG. 11 is a view illustrating a shape of a pen module by a bottom surface and light emitted from a light source according to a shape of a pen module when a main body of the wireless pen input device is raised upward in the wireless pen input device according to an exemplary embodiment of the present invention. A diagram showing a state where the light is received by the image sensor after penetrating through the bottom surface.

도 12 내지 도 13은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 무선 펜 입력장치에서 광원과 광원의 상단에 구비된 콜리메이트 렌즈의 위치와 상기 이미지 센서의 위치를 변경하여 구비된 상태를 나타낸 도면. 12 to 13 are views showing a state provided by changing the position of the light source and the collimating lens provided on the top of the light source and the image sensor in the wireless pen input device according to an embodiment of the present invention.

도 14 내지 15는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 무선 펜 입력장치에서, 배율의 높이 의존성 개선 변화를 나타낸 도면. ( Lo=20mm, Ls=20mm, △θ=7, ax,ay,az=0.025mm) 14 to 15 are views showing a change in height dependency of magnification in a wireless pen input device according to an embodiment of the present invention. (Lo = 20mm, Ls = 20mm, Δθ = 7, ax, ay, az = 0.025mm)

도 16 내지 17은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 무선 펜 입력장치에서, 배율의 높이 의존성 개선 변화를 나타낸 도면.( Lo=20mm, Ls=20mm, △θ=7, ax,ay=0.025mm, az=0)16 to 17 are diagrams illustrating a change in height dependency of magnification in a wireless pen input device according to an exemplary embodiment of the present invention. (Lo = 20mm, Ls = 20mm, Δθ = 7, ax, ay = 0.025mm , az = 0)

도 18 내지 도 19는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 무선 펜 입력장치에서, 배율의 틸팅 각도(tilting angle)의 의존성 개선 변화를 나타낸 도면.( Lo=15mm, Ls=20mm, △θ=7, ax,ay,az=0.025mm) 18 to 19 are diagrams illustrating a change in dependency improvement of a tilting angle of magnification in a wireless pen input device according to an exemplary embodiment of the present invention. (Lo = 15mm, Ls = 20mm, and Δθ = 7 , ax, ay, az = 0.025mm)

도 19 내지 도 21는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 무선 펜 입력장치에서, 배율의 틸팅 각도(tilting angle)의 의존성 개선 변화를 나타낸 도면.( Lo=15mm, Ls=20mm, △θ=7, ax,ay=0.025mm, az=0)19 to 21 are diagrams illustrating a change in dependency improvement of a tilting angle of magnification in a wireless pen input device according to an exemplary embodiment of the present invention. (Lo = 15mm, Ls = 20mm, Δθ = 7 , ax, ay = 0.025mm, az = 0)

Claims (8)

바닥면에 접촉하는 펜 모듈을 구비한 무선 펜 입력장치에 있어서, In the wireless pen input device having a pen module in contact with the bottom surface, 상기 무선 펜 입력장치의 펜형 마우스 본체;A pen-type mouse body of the wireless pen input device; 상기 본체에 구비되어, 바닥면으로 광을 조사하는 광원;A light source provided in the main body to irradiate light to the bottom surface; 상기 본체와 상기 광원 사이에 구비되고, 상기 광원의 광이 조사되는 방향에 위치되어 상기 광원에서 조사된 광의 초점을 모아줌과 아울러 평행 광으로 전환시켜 상기 바닥면의 단차에 대해 상이한 광 경로를 발생시키는 렌즈 모듈; It is provided between the main body and the light source, located in the direction in which the light of the light source is irradiated to focus the light irradiated from the light source and to convert to parallel light to generate a different light path for the step of the bottom surface A lens module; 상기 본체에 구비되고, 상기 렌즈 모듈에 의해 평행 광으로 조사된 광이 바닥면에서 부딪힘과 아울러 상기 바닥면의 단차에 따른 상이한 광경로를 감지하여 전기적 신호로 변환시키는 이미지 센서; 및 An image sensor provided in the main body and configured to detect light paths that are irradiated with parallel light by the lens module on the bottom surface and sense different light paths according to the step difference of the bottom surface and convert them into electrical signals; And 상기 이미지 센서에서 변환된 전기적 신호를 이용하여 상기 펜 모듈의 공간적인 위치 및 방향의 이동시 변화에 따른 위치 변화를 계산하는 제어부를 포함함을 특징으로 하는 무선 펜 입력장치.And a controller configured to calculate a position change according to a change in the spatial position and the direction of the pen module by using the electrical signal converted by the image sensor. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 본체의 일단에는 상기 렌즈 모듈을 통해 초점을 모음과 아울러 평행하게 된 광을 상기 바닥면으로 투과되도록 제1홀부가 구비되고, One end of the main body is provided with a first hole to transmit the parallelized light to the bottom surface while focusing through the lens module. 상기 제1홀부에 의해 상기 바닥면으로 투과되어 반사되어 상기 바닥면의 단 차로 인한 상이한 광경로를 갖게 된 반사된 광을 상기 이미지 센서로 유입시키는 제2홀부가 구비됨을 특징으로 하는 무선 펜 입력장치. The wireless pen input device is characterized in that the second hole for introducing the reflected light is transmitted to the bottom surface by the first hole to reflect the light path having a different light path due to the step difference of the bottom surface. . 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 광원은 레이저 다이오드(Laser Diode)로 이루어진 것을 특징으로 하는 무선 펜 입력장치. The light source is a wireless pen input device, characterized in that consisting of a laser diode (Laser Diode). 제 3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 렌즈 모듈은 콜리메이트 렌즈(collimate lens)로 이루어짐을 특징으로 하는 무선 펜 입력장치. The lens module is a wireless pen input device, characterized in that made of a collimate lens (collimate lens). 제 4항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 레이저 다이오드에서 조사된 광원은 상기 콜리메이트 렌즈를 통해 콜리메이트 빔의 형태로 상기 바닥면에 조사되고, The light source irradiated from the laser diode is irradiated to the bottom surface in the form of a collimated beam through the collimated lens, 상기 콜리메이트 빔 형태의 광은 상기 바닥면에 부딪히면서 상기 바닥면의 단차에 따른 상이한 광 경로를 갖게 상기 이미지 센서로 반사됨을 특징으로 하는 무선 펜 입력장치. And the collimated beam type light is reflected to the image sensor while hitting the bottom surface and having a different light path according to the step difference of the bottom surface. 제 5항에 있어서, The method of claim 5, 상기 이미지 센서로 유입된 반사 광을 통해 상기 이미지 센서는 상기 바닥면의 단차에 따른 상이한 광 경로의 신호를 전기적 신호로 변화시킴으로써 바닥면의 형태와, 상기 무선 펜 입력장치의 공간적인 위치 및 방향의 이동시 변화에 따른 위치 변화 형태를 나타낼 수 있으며, Through the reflected light introduced into the image sensor, the image sensor converts a signal of a different optical path according to the step of the bottom into an electrical signal, thereby reducing the shape of the bottom surface and the spatial position and orientation of the wireless pen input device. It can show the change of position according to the change in movement. 상기 위치 변화 형태는 상기 제어부에 의해 계산되어 상기 무선 펜 입력장치의 공간적인 위치 및 방향의 이동시 변화에 위치 변화를 포인팅 함을 특징으로 하는 무선 펜 입력장치.The position change type is calculated by the control unit wireless pen input device, characterized in that pointing the position change to the change in the movement of the spatial position and direction of the wireless pen input device. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 본체에는 상기 펜 모듈의 누름을 감지하여 화면상의 프로그램이나 메뉴를 선택, 실행, 드래그를 할 수 있게 클릭하게 하거나, 화면을 상하로 조정가능하게 하는 스위치 부를 구비함을 특징으로 하는 무선 펜 입력장치. The main body of the wireless pen input device is characterized in that the switch to detect the pressing of the pen module to click, to select, execute, and drag the program or menu on the screen, or to adjust the screen up and down . 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 레이저 다이오드에서 조사된 광은 상기 콜리메이트 렌즈를 관통하면서 상기 제2홀부를 관통함과 아울러 상기 이미지 센서로 바로 유입됨을 특징으로 하는 무선 펜 입력장치. The light emitted from the laser diode penetrates the collimating lens, penetrates the second hole, and flows directly into the image sensor.
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