KR101084951B1 - 레이저 네비게이션 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레이저 네비게이션 모듈에 관련되며, 인쇄회로기판에 실장된 레이저 조사부 및 수광부, 레이저광을 피사체에 안내하고, 상기 반사된 레이저광을 상기 수광부에 안내하는 리드부, 및 상기 리드부를 커버하도록 상기 인쇄회로기판에 설치되되, 상기 피사체가 접촉하는 상면부와 상기 상면부와 결합하는 몸체부로 구성된 하우징을 포함하고 상기 몸체부의 내측면과 밑면은 모따기 구조로 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

레이저 네비게이션 모듈{Laser Navigation Module}

본 발명은 레이저 네비게이션 모듈에 관한 것이다.

일반적으로 휴대폰이나 스마트 폰(smart phone) 등의 개인 휴대 단말기는 키패드를 이용한 사용자 인터페이스를 채용하고 있으며, 숫자 및 문자를 입력하기 위한 복수 개의 버튼과 방향 버튼으로 구성된 키패드를 구비하고 있다. 근래에는 와이브로(WIBRO : wireless broadband) 서비스 등과 같은 무선 인터넷 서비스가 상용화됨에 따라, 개인 휴대 단말기에도 지유아이(GUI : graphical user interface)를 지원하는 윈도우즈 운영체제가 채용되었다.

이와 같이, 개인 휴대 단말기의 사용자 인터페이스로서 GUI의 운영체제가 채용되고, 개인 휴대 단말기에 적합한 입력 장치의 개발이 절실하게 요구됨에 따라 휴대 단말기의 디스플레이 화면에서 키패드와 같은 순차적으로 선택하는 모노 방식을 개선한 휴대 단말기의 입력장치로서, 터치키, 조이스틱, 광 포인팅 장치가 등장하고 있다.

종래의 입력장치는 광원으로 LED를 이용하고, 방사되는 빛과 반사되는 빛을 집중하기 위한 렌즈구조물이 별도로 필요하여 광학 입력장치의 소형화 및 박형화에 한계가 있는 문제점이 있었다. 또한, LED가 상대적으로 직진성이 약하여, 대물면 전체를 빛이 투과 가능한 물질로 구성하고 매끈하게 형성해야 함으로써, 피사체가 느끼는 조작감이 떨어지는 문제점이 있었다.

종래의 입력장치가 갖는 문제점을 해결하기 위해 제안된 것이, 레이저광을 이용하여 피사체의 움직임을 감지하는 레이저 네비게이션 모듈이다. 이러한 레이저 네비게이션 모듈은 레이저 조사부와 수광센서를 실장하는 인쇄회로기판과, 인쇄회로기판에 결합하여 레이저 조사부와 수광센서를 커버하는 리드부, 리드부를 커버하고 피사체가 접촉하는 하우징을 포함하여 구성된다.

이때, 하우징은 외부환경으로부터 레이저 네비게이션 모듈의 내부에 장착된 부품을 보호하고, 외부의 광을 차단하는 역할을 한다. 그러나 종래의 레이저 네비게이션 모듈은 하우징을 리드부를 커버하도록 인쇄회로기판에 실장함에 있어서, 들뜸현상이 일어나, 외부의 습기 또는 기타 이물질이 레이저 네비게이션 모듈에 침투하여 레이저 조사부 및 수광센서의 오작동을 일으키는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 종래의 휴대 단말기 입력장치와 달리 레이저광을 사용하여 디자인 자유도가 상승하고, 소형화 및 박형화가 가능한 레이저 네비게이션 모듈을 제안한다.

또한, 본 발명은 하우징을 인쇄회로기판에 결합함에 있어서, 몸체부의 내측면과 밑면에 모따기 구조를 채용하여 하우징의 들뜸현상을 방지할 수 있는 레이저 네비게이션 모듈을 제안한다.

본 발명은 레이저 네비게이션 모듈은 인쇄회로기판, 상기 인쇄회로기판에 실장되어 피사체를 향해 레이저광을 조사하는 레이저 조사부, 상기 인쇄회로기판에 실장되어 상기 피사체로부터 반사된 레이저광을 수광하는 수광부, 상기 레이저 조사부와 상기 수광부를 커버하도록 상기 인쇄회로기판에 설치되되, 상기 레이저광을 상기 피사체에 안내하고, 상기 반사된 레이저광을 상기 수광부에 안내하는 리드부 및 상기 리드부를 커버하도록 상기 인쇄회로기판에 설치되되, 상기 피사체가 접촉하는 상면부와 상기 상면부와 결합하는 몸체부로 구성된 하우징을 포함하고, 상기 몸체부의 내측면과 밑면은 모따기 구조로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 레이저 조사부는 면발광 레이저(VCSEL)인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 리드부는 상기 레이저 조사부에서 조사한 레이저광을 상기 피사체에 안내하는 제1 가이드홀을 포함하며, 상기 피사체에서 반사된 레이저광을 상기 수광부에 안내하는 제2 가이드홀을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 리드부는 상기 하우징에 포함된 상기 몸체부의 외측면은 외측으로 단차지게 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 상면부는 외면 또는 내면에 형성된 가시광선차단 필름을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따른 레이저 네비게이션 모듈은 광원으로 레이저(특히, 면발광 레이저(VCSEL))를 사용하여 렌즈와 같은 구성요소를 요구하지 않아, 디자인 자유도가 상승하고, 소형화 및 박형화가 가능하다.

또한, 본 발명에 따른 레이저 네비게이션 모듈은 하우징을 인쇄회로기판에 결합함에 있어서, 몸체부의 내측면과 밑면에 모따기 구조를 채용하여 들뜸현상을 방지하고, 그에 따라 외부의 습기 또는 기타 이물질이 레이저 네비게이션 모듈의 내부에 침투하는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 레이저 네비게이션 모듈의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 레이너 네비게이션 모듈의 개략적인 분해사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 레이저 네비게이션 모듈의 단면도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 레이저 네비게이션 모듈의 개략적인 사시도이고, 도 2는 도 1에 나타낸 레이너 네비게이션 모듈의 개략적인 분해사시도이며, 도 3은 도 1에 도시된 레이저 네비게이션 모듈의 단면도이다. 이하, 이를 참조하여 본 발명에 따른 레이저 네비게이션 모듈(100)을 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 레이저 네비게이션 모듈(100)은 인쇄회로기판(110), 레이저 조사부(120), 수광부(130), 리드부(140), 하우징(150)을 포함한다.

인쇄회로기판(110)은 레이저 조사부(120)와 수광부(130)가 설치되는 부재로서, 레이저 네비게이션 모듈(100)의 하부에 형성된다.

여기서, 인쇄회로기판(110)은 절연층과 회로층으로 구성되며, 플렉서블 인쇄회로기판(FPCB)으로 구성되는 것이 바람직하고, 수광부(130)에서 전송한 피사체의 변위신호를 다른 전자부품에 전달하는 역할을 수행할 수 있다.

한편, 인쇄회로기판(110)에는 그 밖의 수동소자, 능동소자가 더 실장될 수 있다.

레이저 조사부(120)는 인쇄회로기판(110)에 실장되어 레이저광을 조사하고, 이러한 레이저광은 후술하는 리드부(140)를 지나 하우징(150)의 상면에 위치하는 피사체에 입사된다. 레이저광을 광원으로 사용하면, 종래의 입력장치에서 채용한 LED와 같은 일반광원과 달리 빛을 집중하기 위한 렌즈구조물이 별도로 필요하지 않아 소형화 박형화가 가능하다.

여기서, 레이저 조사부(120)는 면발광 레이저(VCSEL)일 수 있다. 면발광 레이저의 경우 직진성이 강하기 때문에, 별도의 프리즘 등의 집광부재를 필요로 하지 않고, 국소부위에만 조사되는 것이 가능하다. 이러한, 면발광 레이저 역시 집광부재를 필요로 하지 않기 때문에 레이저 네비게이션 모듈의 소형화 및 박형화가 가능하다.

수광부(130)는 인쇄회로기판(110)에 실장되며, 피사체에 부딪혀 반사된 레이저광을 수광하여 피사체의 움직임을 감지한다.

여기서, 수광부(130)는 인쇄회로기판(110)에 와이어본딩 또는 플립칩본딩을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 수광부(130)는 IC 칩의 형태로 제작되어 반사된 레이저광을 전기적 신호(변위신호)로 변환하고, 이러한 변위신호를 인쇄회로기판(110)에 전달할 수 있다. 이러한 수광부(130)는 포토다이오드, CCD(Charge-Coupled Devices), PMT(Photo Multiplier Tube)가 채용될 수 있다.

리드부(140)는 레이저 조사부(120)와 수광부(130)를 커버하도록 인쇄회로기판(110)에 설치된다. 따라서, 리드부(140)는 레이저 조사부(120)와 수광부(130)를 포함하는 전자소자를 내장하기 위한 내부공간(146 : 도 3 참조)이 안측으로 형성된다.

또한, 리드부(140)는 에폭시수지와 같은 플라스틱수지 접착제(148 : 도 3 참조)를 사용하여 인쇄회로기판(110)에 설치된다.

그리고, 리드부(140)는 불투명한 플라스틱 수지로 형성되고 암실 형태로 구성되며, 레이저 조사부(120)와 수광부(130)를 광학적으로 분리시키는 구조를 갖는다.

이때, 리드부(140)는 레이저 조사부(120)에서 조사한 레이저광을 피사체에 안내하는 제1 가이드 홀(142)과 반사된 레이저광을 수광부(130)에 안내하는 제2 가이드홀(144)을 포함할 수 있다. 제1 가이드 홀(142)은 레이저광의 손실을 최소화시켜 피사체에 레이저광을 집광시키며, 제2 가이드 홀(144)은 외부에서 수광부(130)로 들어오는 노이즈광을 최소화시킨다.

하우징(150)은 인쇄회로기판(110)에 설치되되, 상면부(152)에 피사체가 접촉하며, 리드부(140)를 커버한다. 리드부(140)를 지난 레이저광은 상면부(152)에 접촉한 피사체에 도달하고, 피사체에 반사된 레이저광은 다시 상면부(152)를 지나 리드부(140)의 제2 가이드홀(144)에 입사된다. 도 3을 참조하여 본 발명에 채용될 수 있는 하우징(150)에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 3에 도시된 것과 같이, 하우징(150)은 외부의 광을 차단하는 상면부(152) 및 상면부(152)와 연결된 몸체부(154)로 구성될 수 있다.

도 3에 도시된 것과 같이 몸체부(154)의 상단에 개구부가 형성되며, 개구부 상에 단차부(154-5)를 갖는 경우 상면부(152)를 상기 단차부(154-5: 평면상 몸체부의 형상에 대응하는)에 결합하여 하우징(150)을 형성할 수 있다. 한편, 상면부(152)와 몸체부(154)는 일체의 형상을 갖도록 구성될 수 있다.

이때, 상면부(152)와 리드부(140) 사이에 형성된 내부공간(156)이 넓은 경우 상면부(152)에 피사체의 접촉영역이 넓게 형성되며, 이러한 내부공간(156)은 레이저 네비게이션 모듈(100)의 디자인적 요소 및 레이저광의 입사각과 반사각을 고려하여 변형될 수 있다.

상면부(152)는 피사체가 접촉되는 부분으로, 레이저광이 피사체에 접촉될 수 있도록 레이저광의 투과가 가능한 물질로 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상면부(152)는 외부의 가시광선이 하우징(150)의 내부에 들어오지 못하도록 상면부(152)의 외면 또는 내면에 형성된 가시광선차단 필름(미도시)을 더 포함할 수 있다. 그에 따라 수광부(152)에 노이즈광이 진입하지 않고, 피사체에서 반사된 레이저광만이 수광부(152)에 입사되므로 피사체의 움직임을 감지하는 신뢰성이 향상된다.

그리고, 몸체부(154)의 내측면(154-1)은 밑면(154-3)과 모따기 구조를 갖는 것이 바람직하다. 본 명세서에서 모따기 구조란 인접하는 2면이 하나의 모서리에서 인접하지 않고, 2면 사이에 제3의 면이 게재된 형상을 말한다. 도 3에 도시된 것과 같이, 내측면(154-1)과 밑면(154-3) 사이에 경사진 제3의 면(154-4)이 위치한다. 한편, 제3의 면(154-4)은 후술하는 접착제(148)의 돌기부분에 접촉하지 않는 한도에서 변형된 형상을 갖도록 실시될 수 있다.

상술한 것과 같이 리드부(140)는 플라스틱수지 접착제(148: 이하, 접착제)에 의해 인쇄회로기판(110)에 접착하는데, 리드부(140)의 밑면이 인쇄회로기판(110)과 접착하는 과정에서 접착제(148)는 리드부(140) 밑면의 외측으로 노출되어 소정 두께의 돌기를 형성한다. 몸체부(154)의 내측면(154-1)과 밑면(154-3)이 하나의 모서리를 형성하는 경우, 몸체부(154)의 밑면(154-3)이 접착제(148)의 돌기부분에 위치하게 되어 하우징(150)이 인쇄회로기판(110)에 밀접하게 접착하지 못하는 들뜸현상이 발생한다. 이러한 들뜸현상은 상술한 것과 같이 레이저 네비게이션 모듈(100)의 오작동을 발생시킨다.

도 3에 도시된 것과 같이, 몸체부(154)의 내측면(154-1)과 밑면(154-3)이 모따기 구조를 갖는 경우 상이와 같은 들뜸현상을 방지할 수 있고, 몸체부(154)의 내측면(154-1)과 리드부(140)의 외측면 사이에 발생하는 공간을 최소화할 수 있어, 레이저 네비게이션 모듈(100)을 소형화할 수 있다.

또한, 도 3에 도시된 것과 같이 몸체부(154)의 외측면(154-2)은 외측으로 단차지게 형성된 것이 바람직하다. 이때, 인쇄회로기판(110)과 접촉하는 몸체부(154)의 밑면(154-3)은 넓게 유지되어 결합력이 향상되고, 몸체부(154)의 전체적인 너비(몸체부가 평면상 원형인 경우 직경)는 감소하여 레이저 네비게이션 모듈(100)을 소형화할 수 있다.

한편 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다. 따라서, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

100 : 레이저 네비게이션 모듈 110 : 인쇄회로기판
120 : 레이저 조사부 130 : 수광부
140 : 리드부 142 : 제1 가이드홀
144 : 제2 가이드홀 146, 156 : 내부공간
148 : 플라스틱수지 접착제 150 : 하우징
152 : 상면부 154 : 몸체부

Claims (5)

1. 인쇄회로기판;
   상기 인쇄회로기판에 실장되어 피사체를 향해 레이저광을 조사하는 레이저 조사부;
   상기 인쇄회로기판에 실장되어 상기 피사체로부터 반사된 레이저광을 수광하는 수광부;
   상기 레이저 조사부와 상기 수광부를 커버하도록 상기 인쇄회로기판에 설치되되, 상기 레이저광을 상기 피사체에 안내하고, 상기 반사된 레이저광을 상기 수광부에 안내하는 리드부; 및
   상기 리드부를 커버하도록 상기 인쇄회로기판에 설치되되, 상기 피사체가 접촉하는 상면부 및 상기 상면부와 연결된 몸체부를 포함하는 하우징;
   을 포함하고, 상기 몸체부의 내측면과 밑면은 모따기 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 레이저 네비게이션 모듈.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 레이저 조사부는 면발광 레이저(VCSEL)인 것을 특징으로 하는 레이저 네비게이션 모듈.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 리드부는 상기 레이저 조사부에서 조사한 레이저광을 상기 피사체에 안내하는 제1 가이드홀 및 상기 피사체에서 반사된 레이저광을 상기 수광부에 안내하는 제2 가이드홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 네비게이션 모듈.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 하우징의 상기 몸체부는 외측면이 외측으로 단차지게 형성된 것을 특징으로 하는 레이저 네비게이션 모듈.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 하우징의 상기 상면부는 외면 또는 내면에 형성된 가시광선차단 필름을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 네비게이션 모듈.

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