KR20070013248A - 광원 추적방식의 초박형 포인팅 장치 - Google Patents

광원 추적방식의 초박형 포인팅 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광원 추적방식의 초박형 포인팅 장치에 관한 것으로, 점광원 또는 점광원 그룹으로 구성되는 박형 광패턴을 이미지센서로 추적하는 방식을 채용함으로써, 결상용 광학렌즈를 별도로 구비할 필요가 없어 소형화되는 휴대 정보기기의 크기를 더욱 줄일 수 있는 포인팅 장치에 관한 것이다.
본 발명의 광원 추적방식의 초박형 포인팅 장치는 전자기기에 내장되어 사용자 인터페이스 구현시 사용되는 포인팅 장치에 있어서, 위치정보를 제공하기 위한 사용자 조작에 노출되는 덮개; 상기 덮개 하부에 구비되고, 광원으로부터 도달되는 빛을 면광원으로 전환시키기 위한 도광판; 상기 도광판 하부에 구비되고, 상기 도광판으로부터 전달되는 면광원을 점광원 또는 점광원 그룹으로 전환시키기 위한 패턴이 형성되는 광패턴판; 및 상기 광패턴판 하부에 구비되고 상기 덮개의 사용자 조작에 의한 이미지 및 상기 광패턴판의 점광원 또는 점광원그룹으로부터 도달되는 빛을 전기적 신호로 변환하는 광센서를 포함함에 그 기술적 특징이 있다.
포인팅, 면광원, 점광원, 점광원 그룹, 광패턴, 광센서.

Description

광원 추적방식의 초박형 포인팅 장치{Compact pointing device with light source tracking}
도 1은 종래의 광학방식의 포인팅 장치,
도 2는 종래의 반사면을 내장시킨 포인팅 장치,
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 포인팅 장치의 단면도,
도 3b 내지 도 3j는 본 발명의 실시예에 따른 포인팅 장치의 상세구조도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
300: 덮개 310: 도광판
312: 광반사판 320: 광패턴판
322: 불투명판 324: 홀
330: 광센서 340: 광원
342: 광가이드 350: 회로기판
360: 스위치 370: 함체
342: 탄성체 374: 지지대
376: 메탈돔 378: 탄성홀더
본 발명은 광원 추적방식의 초박형 포인팅 장치에 관한 것으로, 점광원 또는 점광원 그룹으로 구성되는 박형 광패턴을 이미지센서로 추적하는 방식을 채용함으로써, 결상용 광학렌즈를 별도로 구비할 필요가 없어 소형화되는 휴대 정보기기의 크기를 더욱 줄일 수 있는 포인팅 장치에 관한 것이다.
디지털 컨버전스에 따라 휴대 정보기기에서 인터넷 등 다양한 서비스가 제공되는 추세이며 이에 대응하여 다양한 기술을 기반으로 초소형 포인팅 장치가 소개되고 있다.
도 1은 종래의 광학방식의 포인팅 장치를 나타낸 구성도이다. 도 1의 포인팅 장치는 본 출원인의 대한민국 등록특허 제488486호에 개시된 광학 방식의 장치로서, 휴대 정보기기에서 내장하여 사용할 수 있는 초소형 포인팅 장치에 관한 예이다. 이러한 기술은 고해상도이며, 손가락 등 제어표면의 움직임만큼 움직임정보를 제공할 수 있어서 휴대 정보기기에서 매우 효율적인 사용자 인터페이스를 구현할 수 있다.
도 1의 포인팅 장치의 구조를 보면, 소형의 광원(120)에서 발산되는 빛이 대물면(100)의 필요로 하는 영역에 균일하게 조사될 수 있도록 광을 집속하고 평행광으로 만들며 이를 대물면(100)으로 가이드하는 프리즘렌즈(110)와, 프리즘렌 즈(110)로부터 센서(130)에 이르는 잡광을 차단하는 마스크와, 대물면(100)에서 반사된 빛(즉, 취득영상정보)을 결상하는 결상렌즈(140) 등을 단순화하고 소형으로 제작할 수 있으며, 이에 따라 원가가 저렴하고 실장성이 뛰어난 포인팅 장치를 제작할 수 있다.
그러나, 도 1에 따른 포인팅 장치는 다양한 주변환경에서 결상렌즈(140)를 포함하는 광센서(130)를 사용함으로써, 특성상 강렬한 태양 빛 등 사용환경의 변화에 따라 조명계의 광량을 증가시킬 필요가 발생한다. 즉, 직사광 환경에서 손가락 사이로 투과된 광의 크기보다 손가락에 의해 반사된 광의 명암(contrast)이 더 크도록 조명을 밝게 해야 한다.
또한, 도 2는 종래의 반사면을 내장시킨 포인팅 장치를 나타내는 구성도이다. 도 2의 포인팅 장치는 본 출원인의 대한민국 출원특허 제2004-16663호에 나타낸 것으로서, 도 1을 통해 지적한 사용환경의 변화에 따른 광량 조절 문제를 개선하기 위하여 최적으로 설계된 대물면 하부의 불투명 반사면에 센서가 인식할 수 있는 최적의 패턴을 형성하고 이를 손가락으로 제어하는 방식을 제안하고 있다.
그러나, 도 2에 따른 포인팅 장치는 밝은 직사광 환경에서도 최적의 성능을 보장하는 장점은 있으나, 여전히 결상을 위한 결상용 광학렌즈를 별도로 사용해야 하므로 포인팅 장치의 두께를 증가시키며, 복잡한 광학계를 함께 움직여야 하는 문제점이 따른다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 점광원 또는 점광원 그룹으로 구성되는 박형 광패턴을 광센서로 추적하는 초박형 포인팅 장치를 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
또한, 본 발명은 결상용 광학렌즈를 별도로 구비할 필요가 없어 보다 초박형으로 이루어지는 포인팅 장치를 제공함에 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 광원을 내부 광원이나 외부 광원으로 이용할 수 있는 초박형 포인팅 장치를 제공함에 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 소프트웨어적으로 스크롤기능, 네비게이션 제어 등을 수행할 수 있는 초박형 포인팅 장치를 제공함에 또 다른 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 전자기기에 내장되어 사용자 인터페이스 구현시 사용되는 포인팅 장치에 있어서, 위치정보를 제공하기 위한 사용자 조작에 노출되는 덮개; 상기 덮개 하부에 구비되고, 광원으로부터 도달되는 빛을 면광원으로 전환시키기 위한 도광판; 상기 도광판 하부에 구비되고, 상기 도광판으로부터 전달되는 면광원을 점광원 또는 점광원 그룹으로 전환시키기 위한 패턴이 형성되는 광패턴판; 및 상기 광패턴판 하부에 구비되고 상기 덮개의 사용자 조작에 의한 이미지 및 상기 광패턴판의 점광원 또는 점광원그룹으로부터 도달되는 빛을 전기적 신호로 변환하는 광센서를 포함하는 광원 추적방식의 포인팅 장치에 의해 달성된다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사 전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 3a는 본 발명에 따른 광원 추적방식의 초박형 포인팅 장치의 단면도를 나타낸 것이다. 도 3a에 따르면, 본 발명에 따른 광원 추적방식의 초박형 포인팅 장치는, 손가락 등으로 제어하여 위치정보를 제공하는 제어구조물로서 접촉센싱기능을 수행하는 덮개(300)와, 내부 혹은 외부에서 도광판(310)으로 빛을 전달하는 광원(340)과, 광원(340)에서의 빛을 면광원으로 전환시키는 도광판(310)과, 도광판(310)에서 공급되는 면광원을 점광원 또는 점광원 그룹으로 형성시기 위한 광패턴판(320)과, 광패턴판(320)에서의 빛을 전기적 신호로 변환하는 광센서(330)와, 덮개(300)와 광원(340) 및 광센서(330) 등과 연결되어 움직임 정보를 계산하는 제어부(미도시)를 포함하는 회로기판(350) 등을 포함할 수 있다.
도 3b 내지 도 3j는 도 3a에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 구체적으로 나타낸 것이다.
먼저, 도 3b는 도 3a에 도시된 광학 구조물 중에서 덮개(300), 도광판(310) 등의 위치정보를 제공하는 제어구조물에 대한 적층구조를 나타낸 분해사시도이다. 도 3b에 따르면, 측면에서 빛을 공급하기 위한 광원(340)과, 광원(340)에서 공급되는 빛을 면광원으로 전환하기 위한 도광판(310)과, 도광판(310)에 공급된 빛을 반사시켜 광효율을 개선하는 광반사판(312)과, 손가락 등으로 제어하여 위치정보를 제공하고 접촉센싱기능을 수행하는 덮개(300)가 개시된다.
덮개(300)는 손가락 등의 제어물체 접촉면을 다수의 작은 돌기를 형성시켜 미끄럼을 방지하는 표면을 채용함으로써 사용성을 향상시킬 수 있다. 또한, 덮개(300)에 형성되는 돌기의 형태 및 덮개(300)의 적층구조는 도면에 도시된 형태 이외에도 다양한 형태로 변형할 수 있음은 자명하다. 또한, 덮개(300)는 접촉센싱기능을 수행하는 바, 소정 범위를 설정하여 회로기판(350)과 전기적으로 연결함으로써 제어물체와의 접촉을 인식하도록 설정한다. 덮개(300)의 접촉을 인식함으로써, 접촉되지 않은 상황에서는 움직임 추적 기능을 수행하지 않게 되어 불필요한 움직임 추적 동작을 제거할 수 있다.
도광판(310)은 측면에서 빛을 공급함으로써 박형 면광원을 구현할 수 있으며, 광원(340)은 도 3f에 도시된 바와 같이 광가이드(342)를 통해 빛을 도광판(310)으로 전달한다. 이러한 도광판(310)은 진공 사출방식 등으로 제작하여 1㎜ 내외로 형성할 수 있다.
광원(340)은 LED, 레이저다이오드 등으로 구성할 수 있다. 또한, 광원(340)은 내부 혹은 외부에 구비하여 사용할 수 있으며, 특히 광원(340)을 외부에 구비하 여 광가이드(342)를 통해 빛을 전달할 경우 휴대형 소형이동기기의 전력소모를 줄일 수 있다.
도 3c 내지 도 3f는 도 3a에 도시된 광학 구조물 중에서 광패턴판(320), 광센서(330) 등의 광전달구조물에 대하여 나타낸 것이다. 도 3c는 광패턴판(320)으로부터 광센서(330)로 빛을 전달하는 과정을 나타낸 단면도이다. 광패턴판(320)에는 도광판(310)으로부터 전달되는 빛을 점광원 또는 점광원 그룹으로 전환하여 광센서(330)로 전달하기 위한 패턴이 형성된다. 광패턴판(320)은 초박형으로 이루어진다.
도 3d는 광패턴판(320)의 사시도를 나타낸 것이고, 도 3e는 도 3d에 나타낸 광패턴판(320)의 부분투시도이다. 광패턴판(320)에는 다수의 홀(324)이 형성되어 빛을 전달하는 가이드역할을 수행하는 바, 이러한 홀의 형태는 점광원 또는 점광원 그룹으로 빛을 전달하기 위한 다양한 형태로 변형가능하다. 광패턴판(320)은 불투명판(322)으로 이루어지고, 광패턴판(320)의 홀(324)에는 광섬유를 적절하게 배치하여 도광판(310)으로부터 전달받은 빛을 광센서(330)로 전달할 수도 있다. 이러한 광패턴판(320)에 다수의 홀(324)로 형성된 패턴은 광센서(330)가 이미지를 추적하기에 적절하도록 수직 구멍을 가공하여 형성하거나 혹은 앞선 설명과 같이 광섬유를 배치한다. 광패턴판(320)의 다수의 홀(324)은 일정한 패턴으로 형성될 수 있으며, 혹은 불규칙한 패턴으로 형성될 수 있는 바, 기기의 사양에 따라 다양하게 실시할 수 있다.
도 3f는 광원(340)으로부터 광센서(330)까지의 광전달과정을 나타낸 단면도 이다. 도 3f에 나타낸 광원(340)은 외부 광원을 사용한 것으로써 광가이드(342)를 통해 도광판(310)으로 빛을 전달한다. 도광판(310)으로 전달된 빛은 광패턴판(320)을 거쳐 광센서(330)로 전달된다. 이러한 광전달과정은 기존의 결상 광학계를 필요로 하는 포인팅 장치와는 달리 덮개(300)에 접촉된 물체의 움직임을 매우 짧은 거리를 통해 광센서(330)에 이르게 함으로써 초박형 구조를 이룰 수 있다. 또한, 덮개(300)와 도광판(310)과 광패턴판(320)은 일체형 부품을 이룰 수 있으므로 조립이 용이하여 생산성을 높일 수 있다.
도 3g는 덮개(300)의 움직임에 의해 온오프됨으로써 스크롤 기능을 수행하여 효율적인 사용자 인터페이스를 구현하기 위한 박형스위치(360)와, 광학 구조물의 움직임을 원활하게 하며 광학적 암실을 제공하기 위한 함체(370)와, 덮개(300)의 움직임을 박형스위치(360)로 원활히 전달하고 덮개(300)를 원위치로 복귀하기 위한 탄성체(372)를 추가로 구비하는 것을 나타낸 것이다.
도 3h는 도 3g에서 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 광원 추적방식의 초박형 포인팅 장치의 외관을 나타낸 사시도이다. 덮개(300)의 외곽테두리에 탄성체(372)가 형성되고, 8방향으로 온/오프 할 수 있는 스위치(360), 함체(370)가 순차적으로 외곽테두리에 형성된다. 스위치(360)는 접촉방식으로도 작동할 수 있고 압력방식으로도 작동할 수 있으며, 사용자의 편의에 따라 그 위치 및 갯수를 설정할 수 있는 바, 도 3g 및 도 3h에 도시된 스위치는 8방향으로 설정된 것이다. 스위치(360)는 도 3i와 같이, 8방향으로 개방(open)된 개구부를 갖는 연성인쇄회로(FPC)가 탄성체(372)를 외곽에서 감싸며 이루어진다. 스위치(360)의 동작과정을 보면, 사용자의 조작에 따라 덮개(300)가 이동하여 전도성 탄성체(372)를 조작방향으로 밀게 되면, 탄성체(372)와 함체(370) 사이의 스위치(360)에 구비된 개구부 중 조작방향에 있는 개구부가 전도성 탄성체(372)에 의해 도통(온상태)된다. 물론, 사용자의 조작이 끝나면 탄성체(372)에 의해 원복되어 개구부는 다시 개방상태로 된다. 이러한 스위치(360)는 소프트웨어적으로 스크롤기능, 네비게이션 제어 등을 위하여 이용될 수 있다. 스위치(360)는 고무재질의 전도성 탄성체(372)에 의해 접촉되므로 기구적인 충격을 흡수할 수 있고 조작도 원활해진다. 또한, 고무재질의 전도성 탄성체(372)는 덮개(300)의 원복 움직임을 원활히 한다.
또한, 일체형 부품을 이루는 덮개(300)와 도광판(310)과 광패턴판(320)의 이동시 광센서(330)를 포함하는 그 하부의 구조물과의 마찰로 인한 손상을 방지하기 위하여 그 마찰면은 테프론(teflon) 소재일 수 있다.
도 3i는 스위치(360) 배치를 위한 개념도를 나타낸 것이다. 스위치(360)는 박형 연성인쇄회로(FPC)에 구현할 수 있다. 즉, 구현하고자 하는 스위치(360)에 알맞도록 개구부의 위치 및 갯수를 박형 연성인쇄회로에 설정하고 제어부(미도시)와 연결되도록 한다. 바람직하게는, 박형 연성인쇄회로는 스위치 먹스(MUX, 362)를 통해 제어부와 연결되도록 한다.
도 3j는 스위치의 다른 실시예를 나타낸 것이다. 도 3j에 따르면, 탄성홀더(378)를 누르게 되면, 그 하부의 메탈돔(376)을 압박하여 스위칭 기능을 수행할 수 있다. 탄성홀더(378)는 사용자의 조작이 끝나면 원복한다. 이러한 탄성홀더(378) 및 메탈돔(376)에 의해, 도 3g의 스위치(360) 기능과 별도로 입력 및 선택 스위치로 사용할 수 있으며, 이 역시 8방향 등으로 구현하고자 하는 사양에 따라 구비될 수 있다. 탄성홀더(378)는 지지대(374)에 의해 지지된다. 또한, 복수로 구비되는 메탈돔(376)을 먹스(MUX)를 통해 제어부(미도시)와 연결되도록 한다. 따라서, 탄성홀더(378) 및 메탈돔(376)에 의해 마우스 클릭 기능 등을 구현할 수 있다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명의 광원 추적방식의 초박형 포인팅 장치는 점광원 또는 점광원 그룹으로 광패턴을 형성하고 광센서로 추적함으로써 초박형으로 이루어지는 포인팅 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 결상용 광학렌즈를 별도로 구비할 필요가 없어 보다 초박형으로 이루어지는 포인팅 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 도광판을 사용함으로써 광원을 내부 또는 외부에서 이용할 수 있어 보다 초박형으로 이루어지는 포인팅 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 박형 스위치를 사용하여 소프트웨어적으로 스크롤기능, 네비게이션 제어 등을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명은 탄성홀더 및 메탈돔으로 이루어지는 클릭 스위치를 사용함 으로써, 마우스 클릭 기능을 수행할 수 있다.

Claims (12)

  1. 전자기기에 내장되어 사용자 인터페이스 구현시 사용되는 포인팅 장치에 있어서,
    위치정보를 제공하기 위한 사용자 조작에 노출되는 덮개;
    상기 덮개 하부에 구비되고, 광원으로부터 도달되는 빛을 면광원으로 전환시키기 위한 도광판;
    상기 도광판 하부에 구비되고, 상기 도광판으로부터 전달되는 면광원을 점광원 또는 점광원 그룹으로 전환시키기 위한 패턴이 형성되는 광패턴판; 및
    상기 광패턴판 하부에 구비되고 상기 덮개의 사용자 조작에 의한 이미지 및 상기 광패턴판의 점광원 또는 점광원그룹으로부터 도달되는 빛을 전기적 신호로 변환하는 광센서
    를 포함하는 광원 추적방식의 포인팅 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 덮개는 사용자 조작에 의한 접촉을 인식할 수 있는 광원 추적방식의 포인팅 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원은 상기 포인팅 장치의 내부 또는 외부에 구비되어 상기 도광판으로 빛을 전달하는 광원 추적방식의 포인팅 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 광원으로부터 상기 도광판으로 빛을 전달하는 광가이드를 포함하는 광원 추적방식의 포인팅 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 광패턴판의 점광원 또는 점광원 그룹으로 전환시키기 위한 패턴은 다수의 홀로 이루어지는 광원 추적방식의 포인팅 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 다수의 홀 패턴은 일정한 패턴으로 이루어지는 광원 추적방식의 포인팅 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 다수의 홀 패턴은 불규칙한 패턴으로 이루어지는 광원 추적방식의 포인팅 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 덮개, 도광판 및 광패턴판은 일체형 구조를 이루는 광원 추적방식의 포인팅 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 덮개, 도광판, 광패턴판 및 광센서는 광학적 암실을 제공하기 위한 함체내에 구비되는 광원 추적방식의 포인팅 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 덮개의 외곽테두리에는 전도성 탄성체가 구비되는 광원 추적방식의 포인팅 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 전도성 탄성체의 외곽테두리에는 적어도 하나 이상의 스위치가 구비되는 광원 추적방식의 포인팅 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 전도성 탄성체에는 적어도 하나 이상의 탄성홀더가 구비되고, 상기 탄성홀더가 눌려짐을 감지하는 메탈돔이 구비되는 광원 추적방식의 포인팅 장치.
KR1020060069946A 2005-07-25 2006-07-25 광원 추적방식의 초박형 포인팅 장치 KR20070013248A (ko)

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KR100714722B1 (ko) * 2005-06-17 2007-05-04 삼성전자주식회사 광원의 신호를 사용하여 포인팅 사용자 인터페이스를구현하는 장치 및 방법
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