KR20100036406A - 광 조이스틱 및 광 조이스틱이 구비된 휴대 단말기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디스플레이 화면상에 커서를 생성하고 생성된 커서를 이용하여 자유롭게 이동하면서 각종 아이콘을 선택할 수 있는 광 조이스틱 및 광 조이스틱이 구비된 휴대 단말기에 관한 것이다.

본 발명은, 피사체가 접촉되며 비투과부와 투과부로 구성된 커버플레이트; 상기 커버 플레이트와 결합되며, 내부에 수용공간이 구비된 홀더; 상기 홀더의 외측면에 설치되어 피사체를 향해 빛을 방사하는 조명부재; 상기 홀더 내부에 설치되어 피사체에 부딪혀 굴절되는 광원을 집광하는 집광수단; 상기 집광수단을 통해 전달된 광원을 수신받아 변위값으로 연산하는 이미지센서; 그리고 상기 커버플레이트에 설치되어 조명부재로부터 방사되는 빛을 집광하며, 상기 투과부로 빛을 안내하는 광 가이드부재; 를 포함하여 구비된 것을 특징으로 한다.

광 조이스틱, 휴대단말기, 광 가이드부재

Description

광 조이스틱 및 광 조이스틱이 구비된 휴대 단말기{OPTICAL JOYSTICK AND PORTABLE DEVICE HAVING IT}

본 발명은 디스플레이 화면상에 커서를 생성하고 생성된 커서를 이용하여 자유롭게 이동하면서 각종 아이콘을 선택할 수 있는 광 조이스틱 및 광 조이스틱이 구비된 휴대 단말기에 관한 것이다.

일반적으로, 휴대폰이나 PDA(Personal Digital Assistants) 등의 개인 휴대 단말기는 키패드를 이용한 사용자 인터페이스를 채용하고 있으며, 숫자 및 문자를 입력하기 위한 복수개의 버튼과 방향 버튼으로 구성된 키패드를 구비하고 있다.

근래에는 WIBRO(Wireless Broadband) 서비스 등과 같은 무선 인터넷 서비스가 상용화됨에 따라, 개인 휴대 단말기에도 GUI(Graphical User Interface)를 지원하는 윈도우즈 운영체제가 채용되었다.

또한 기술의 발달에 더불어 개인 휴대 단말기는 다양한 부가 서비스를 구비하게 되었으며, 상기 다양한 부가 서비스의 편리한 운용을 위해서도 GUI를 지원하는 윈도우즈 운영체제가 채용되기도 하였다.

상기한 바와 같이 개인 휴대 단말기의 사용자 인터페이스로서 GUI의 운영체 제가 채용되고, 종래에는 개인 휴대 단말기에 적합한 입력 장치의 개발이 절실하게 요구됨에 따라 휴대단말기의 디스플레이 화면에서 키패드와 같은 순차적으로 선택하는 모노 방식을 개선한 휴대단말기의 입력 장치로써 터치키, 조이스틱, 그리고 광 포인팅 장치가 등장하고 있다.

입력장치에서 광 조이스틱은 다른 입력장치보다 동작성 뿐만 아니라 슬림형의 휴대단말기에 실장이 가능한 초슬림을 제공한다.

광 조이스틱에서 종래 기술로는 대한민국 등록특허 제10-0636412호 "초슬림 광 포인팅 장치 및 초슬림 광 조이스틱을 포함하는 개인 휴대단말기"가 있다. 이 발명은 피사체에서 수직으로 반사된 광을 수평으로 광 경로를 변경하여 슬림형의 두께와 초점심도를 충분하게 제공할 수 있는 광 포인팅 장치(광 조이스틱과 동일물품임)를 제공한다.

광 조이스틱은 도 1에 도시된 바와 같이 커버 플레이트(1)와 홀더(5)의 결합으로 전체 외형을 이루고 있다. 먼저, 커버 플레이트(1)는 일면이 개부되고 내부에 수용공간이 구비되어 있으며, 외부의 빛을 모두 차단하는 비투과부(3)와 적외선만이 투과되는 투과부(2)로 구분된다. 비투과부(3)와 투과부(2)는 커버 플레이트(1)의 저면에 접착된 차폐테이브(4)에 의해 구분된다.

또한 홀더(5)는 내부에 집광수단(7)이 설치되기 위한 수용공간이 구비되어 있으며, 둘레면에 조명부재(6)가 설치된다. 그리고, 집광수단(7)의 하측에는 이미지센서(8)가 홀더(5)와 결합되어 있다.

따라서, 피사체(P)가 커버플레이트(1)에 접촉된 상태에서 조명부재(6)로부터 빛이 방사되기 시작하면, 방사된 빛이 커버 플레이트의 투과부(2)를 통과하여 피사체(P)에 부딪혀 반사되고, 반사된 빛이 집광수단(7)을 통해 집광되어 이미지센서(8)로 전달된다.

이미지센서(8)는 빛의 양을 감지함과 동시에 빛을 촬상하고 변위값으로 연산하여 휴대 단말기 등의 마이컴(미도시)으로 정보를 송신함으로써 디스플레이 화면상에 커서를 생성하게 된다.

이와 같은 광 조이스틱의 구조는 보다 슬림화를 요구하는 휴대 단말기의 특성에 부합하기 위하여 설계된 것이다.

그러나, 종래의 광 조이스틱은 조명부재에서 방사되는 빛 중 대부분의 빛이 외부로 유실되고, 일부의 빛만이 커버 플레이트를 통과하도록 배치되어 있기 때문에 피사체가 빠르게 이동할 경우 커서의 작동성이 떨어지는 문제점이 있다.

즉, 조명부재의 위치는 홀더의 외측 둘레면에 배치되어 있는데, 이러한 이유는 조명부재의 방사각이 커버 플레이트의 투과부를 향하여 설치되기 때문이다. 이러한 이유로 인해 조명부재에서 방사되는 빛 중 상당부분은 외부로 유실되고, 일 부분만이 커버 플레이트의 투과부를 통해 투과됨으로써, 작동성이 떨어지는 문제점이 있게 된다.

또한 종래 광 조이스틱은 휴대 단말기의 슬림화에 대응하기 위하여 커버 플레이트와 홀더의 높이를 줄일 경우, 조명부재의 방사각 범위에 커버 플레이트의 투 과부가 포함되지 않게 됨으로써, 커버 플레이트 외측으로 방사되는 빛의 조도가 낮아 작동 성능이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 커버 플레이트를 향하여 방사되는 조명부재의 빛이 광 가이드를 통해 유실되지 않도록 함으로써 커서 동작에 따른 작동성을 크게 개선할 수 있는 광 조이스틱 및 광 조이스틱이 구비된 휴대 단말기를 제공하는데 주목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 광 가이드를 커버 플레이트에 일체형으로 구성하여 제조원가의 절감은 물론, 조립성의 향상을 기대할 수 있는 광 조이스틱 및 광 조이스틱이 구비된 휴대 단말기를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 조명부재의 방사각 범위에 커버 플레이트의 투과부가 포함되도록 하여 작동 성능의 향상을 기대할 수 있도록 한 광 조이스틱 및 광 조이스틱이 구비된 휴대 단말기를 제공하는데 있다.

본 발명의 실시예에 따른 광 조이스틱 및 광 조이스틱이 구비된 휴대 단말기는 커버 플레이트를 향하여 방사되는 조명부재의 빛이 광 가이드를 통해 유실되지 않도록 함으로써 커서 동작에 따른 작동성을 크게 개선할 수 있는 효과가 있다.

또한 광 가이드를 커버 플레이트에 일체형으로 구성할 경우 제조원가의 절감은 물론, 조립성의 향상을 기대할 수 있으며, 조명부재의 방사각 범위에 커버 플레이트의 투과부가 포함되도록 함으로써, 작동 성능의 향상을 크게 기대할 수 있는 효과가 있다.

이와 같은 목적을 효과적으로 달성하기 위해 본 발명은, 피사체가 접촉되며 비투과부와 투과부로 구성된 커버플레이트; 상기 커버 플레이트와 결합되며, 내부에 수용공간이 구비된 홀더; 상기 홀더의 외측면에 설치되어 피사체를 향해 빛을 방사하는 조명부재; 상기 홀더 내부에 설치되어 피사체에 부딪혀 굴절되는 광원을 집광하는 집광수단; 상기 집광수단을 통해 전달된 광원을 수신받아 변위값으로 연산하는 이미지센서; 그리고 상기 커버플레이트에 설치되어 조명부재로부터 방사되는 빛을 집광하며, 상기 투과부로 빛을 안내하는 광 가이드부재; 를 포함하여 구비된 것을 특징으로 한다.

상기 광 가이드부재는 커버 플레이트의 투과부 저면에 일체형으로 사출 구성될 수 있다.

그리고, 상기 광 가이드부재는 프레넬렌즈 또는 조명부재의 빛을 투과부로 굴절시키는 프리즘일 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광 조이스틱을 보인 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광 조이스틱의 작용 상태 단면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광 조이스틱이 구비된 휴대 단말기를 보인 사시도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 광 조이스틱(100)은 커버플레이 트(10)와 커버플레이트(10)와 결합되는 홀더(20)와 홀더(20)에 설치되는 조명부재(30) 및 집광수단(40)과 홀더(20) 저면에 설치되는 이미지센서(50)와 조명부재(30)의 빛을 가이드하는 광 가이드부재(60)를 포함하여 구비된다.

커버플레이트(10)는 합성수지를 사출 성형하여 제조되는 것으로, 일면이 개구된 캡 형상을 가진다. 커버플레이트(10)의 표면은 외부광 중 가시광선의 유입을 차단하기 위한 IR(Infrared)코팅층(미도시)이 형성되어 있다. 또한 IR코팅층에는 스크레치와 같은 외부 충격으로부터 IR코팅층을 보호하기 위한 UV코팅층(미도시)이 형성되어 있다.

커버플레이트(10)는 비투과부(14)와 투과부(12)로 구분되어 있다. 이들 비투과부(14)와 투과부(12)는 커버플레이트(10)의 저면에 부착된 차폐테이프(16)에 의해 구분된다.

또한 커버플레이트(10)의 중앙부위에는 수용공간이 구비된 홀더(20)가 결합된다. 홀더(20)는 내부 및 외부에 조명부재(30)와 집광수단(40)이 결합되기 위한 다수개의 홈들(미도시)이 형성되어 있다.

조명부재(30)는 홀더(20)의 둘레면에 설치되어 커버플레이트의 투과부(12)를 향하여 빛을 방사하게 된다. 조명부재(30)는 눈에 보이지 않는 적외선 LED가 적어도 하나가 설치된다. 이때, 조명부재(30)의 방사각은 커버플레이트의 투과부(12)를 직접 향하도록 설치되는 것이 바람직하나, 한정된 설치 위치 및 공간으로 인해 홀더(20)의 둘레면과 마주보며 설치된다.

이렇게 조명부재(30)가 홀더(20)의 둘레면과 인접한 상태로 설치될 경우, 조 명부재(30)의 빛은 홀더(20) 외면과의 틈새에서 반사된 후 투과부(12)를 통과하여 외부로 방사된다.

또한 홀더(20)의 내부에는 집광수단(40)이 설치되어 투과부(12)를 통과한 후 반사되어 들어오는 조명부재(30)의 빛을 집광하게 된다.

집광수단(40)은 한 쌍의 프리즘(42)과 한 쌍의 프리즘(42) 사이에 설치되어 빛을 결상하는 집광렌즈(44)를 포함한다.

한 쌍의 프리즘(42)은 빛의 경로를 수직방향에서 수평방향으로 굴절시키고, 다시 수평방향에서 수직방향으로 굴절시키는 역할을 한다.

이러한 이유는 빛의 경로를 잠망경과 같은 원리로 구성함으로써 충분한 초점거리를 확보하면서도 전체 두께를 초슬림화시키기 위함이다.

그리고, 한 쌍의 프리즘(42) 사이에 설치된 집광렌즈(44)는 빛이 굴절되는 과정에서 분산되지 않도록 집광하는 역할을 한다.

이렇게 한 쌍의 프리즘(42)과 집광렌즈(44)를 통해 굴절 및 집광된 빛은 이미지센서(50)로 전송된다.

이미지센서(50)는 수신된 빛을 실시간으로 촬상하고, 촬상된 영상화면의 변화를 변위값으로 연산하게 된다.

연산된 변위값은 휴대 단말기의 마이컴(마이컴)으로 전송되며, 마이컴이 전송된 변위값에 따라 디스플레이 화면(220)에 커서(C)를 생성하게 된다.

한편, 커버플레이트의 투과부(12)가 형성된 저면에는 조명부재(30)로부터 방사되는 빛이 분산되지 않도록 집광 및 안내하는 광 가이드부재(60)가 설치된다.

광 가이드부재(60)는 커버플레이트(10)와 일체형 또는 분리 가능한 형태로 구성될 수 있으나, 분리 가능한 형태로 제조될 경우 작업 공정이 추가로 진행되어야 하기 때문에 조립성의 저하를 초래할 수 있어 일체형으로 구성되는 것이 바람직하겠다.

광 가이드부재(60)의 크기는 조명부재(30)의 빛을 가장 잘 집광하기 위한 구조로서 커버플레이트의 투과부(12) 저면과 동일 또는 투과부(12) 보다 큰 면적으로 제조될 수도 있다.

또한 광 가이드부재(60)는 다수개의 골과 산으로 이루어진 쎄레이션 형태의 프레넬렌즈로 구성될 수 있다.

이렇게 광 가이드부재(60)를 구성하게 되면, 분산된 상태로 진행하는 조명부재(30)의 빛이 다수개의 골과 산에 부딪히면서 투과부(12)를 통해 전량 외부로 방사될 수 있게 된다.

또한 광 가이드부재(60)의 면적을 투과부(12)의 면적보다 크게 할 경우에는 분산된 주변빛들도 투과부(12)를 통해 모두 외부로 방사시킬 수 있다.

그리고, 광 가이드부재(60)를 도면에는 도시하지 않았지만, 프레넬렌즈 형태가 아닌 프리즘 형태로 구성할 수도 있다. 물론, 프리즘과 같이 구성할 경우에도 프레넬렌즈와 같이 동일한 효과를 가질 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 광 이스틱은 다음과 같은 작용을 한다.

조명부재(30)로부터 빛이 방사되기 시작하면, 조명부재(30)의 빛이 홀더(20)의 벽면에 부딪히면서 커버플레이트(10)의 저면으로 진행하게 된다. 진행된 빛은 커버플레이트(10)에 설치된 광 가이드부재(60)에서 집광되고 투과부(12) 외측으로 방사된다. 즉, 광 가이드부재(60)가 쎄레이션 형태의 프레넬렌즈로 구성된 경우 분산된 빛들이 프레넬렌즈의 중앙부위로 집광되면서 투과부(12)를 통과하여 외부로 방사되는 것이다.

이때, 커버플레이트(10)의 외면에 피사체(P)가 접촉되어 있는 경우, 투과부(12)를 통과한 빛이 피사체(P)에 부딪힌 후 커버플레이트(10)의 수직 아랫 방향으로 반사된다.

반사된 빛은 한 쌍의 프리즘(42)과 집광렌즈(44)를 통해 광 경로가 수평방향에서 다시 수직방향으로 변경된다. 이렇게 경로가 변경된 빛은 이미지센서(50)로 전달되며, 이미지센서(50)가 수신된 빛을 촬상하고 촬상된 영상화면을 좌표값 즉 변위값으로 연산하게 된다.

이와 같이 연산된 변위값은 휴대 단말기의 마이컴으로 전송되며, 마이컴이 변위값에 따라 커서(C)를 디스플레이화면(220)에 생성하게 된다.

따라서, 조명부재(30)의 빛은 광 가이드부재(60)를 통해 상당부분 집광된 상태로 커버플레이트(10)를 투과하게 됨에 따라, 피사체(P)의 이동에 따른 커서(C)의 동작성이 매우 향상될 수 있게 된다.

이상에서 본 발명의 실시예에 따른 광 조이스틱 및 광 조이스틱이 구비된 휴대 단말기에 대해 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정하지 아니하며 당업자라면 그 응용과 변형이 가능함은 물론이다.

도 1은 종래 광 조이스틱의 작용상태를 보인 단면도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광 조이스틱을 보인 분해 사시도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광 조이스틱의 작용상태 단면도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광 조이스틱이 구비된 휴대 단말기를 보인 사시도.

<도면 각 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 커버플레이트 12: 투과부

14: 비투과부 16: 차폐테이프

20: 홀더 30: 조명부재

40: 집광수단 42: 한쌍의 프리즘

44: 집광렌즈 50: 이미지센서

60: 광가이드부재 100: 광조이스틱

200: 휴대단말기 220: 디스플레이화면

C: 커서 P: 피사체

Claims (5)

1. 피사체가 접촉되며 비투과부와 투과부로 구성된 커버플레이트;

   상기 커버 플레이트와 결합되며, 내부에 수용공간이 구비된 홀더;

   상기 홀더의 외측면에 설치되어 피사체를 향해 빛을 방사하는 조명부재;

   상기 홀더 내부에 설치되어 피사체에 부딪혀 굴절되는 광원을 집광하는 집광수단;

   상기 집광수단을 통해 전달된 광원을 수신받아 변위값으로 연산하는 이미지센서; 그리고

   상기 커버플레이트에 설치되어 조명부재로부터 방사되는 빛을 집광하며, 상기 투과부로 빛을 안내하는 광 가이드부재; 를 포함하여 구비된 것을 특징으로 하는 광 조이스틱.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 광 가이드부재는 커버 플레이트의 투과부 저면에 일체형으로 사출 구성된 것을 특징으로 하는 광 조이스틱.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 광 가이드부재는 프레넬렌즈인 것을 특징으로 하는 광 조이스틱.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 광 가이드부재는 조명부재의 빛을 투과부로 굴절시키는 프리즘인 것을 특징으로 하는 광 조이스틱.
5. 제 1항의 광 조이스틱을 포함하는 광 조이스틱이 구비된 휴대 단말기.

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