KR101291969B1 - 부력에 의한 레이저 빔의 경로 변화를 이용한 동적 움직임 감지 장치 - Google Patents

부력에 의한 레이저 빔의 경로 변화를 이용한 동적 움직임 감지 장치 Download PDF

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Abstract

구조가 간단하고, 사용하는 데 불편함이 없으며, 다양한 용도에 활동되고, 반응속도가 빠른 부력에 의한 레이저 빔의 경로 변화를 이용한 동적 움직임 감지 장치를 제시한다. 그 장치는 케이스 내의 일측에 위치하고 레이저 빔을 발생하는 레이저 다이오드를 포함하고, 부력을 이용하여 레이저 빔의 경로를 변환시키는 변환부와 공간적으로 떨어져 있도록 케이스의 타측에 위치하며 레이저 빔을 수신하는 수신부 센서를 포함한다.

Description

부력에 의한 레이저 빔의 경로 변화를 이용한 동적 움직임 감지 장치{Apparatus of sensing dynamic motion using change of laser beam path by buoyancy}
본 발명은 동적 움직임을 감지하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 부력에 의해 변화되는 레이저 빔의 경로를 이용하여 특히, 삼차원적인 입체적으로 움직이는 동작을 인지하여 이를 감지하는 장치에 관한 것이다.
물체나 인체의 움직임을 감지하여 이를 활용하는 방법은 다양한 형태로 구현되고 있다. 예를 들어, 물체의 진동을 감지하는 진동센서, 삼차원 포인팅 기법에 의해 디스플레이 화면상의 객체를 선택하는 삼차원 포인팅 장치, 순간적인 가속도를 측정하는 가속도 센서 등 여러 가지 방식으로 응용되고 있다. 이와 같이 움직임은 자기력, 광학적인 경로 변화 등 다양한 소스를 활용한 접근이 이루어지고 있으며, 그 중에서 특히 광학적인 구현은 비접촉식이며 소스의 안정성이 상대적으로 뛰어나서 많은 주목을 받고 있다.
한편 레이저 빔은 한 종류의 파장만을 가진 빛이며 위상이 고른 연속된 빛이다. 즉, 위상이 고르고 너비가 매우 좁은 선스펙트럼의 성질을 가지고 있으며 간섭성이 좋고 직진성이 뛰어나다. 이러한 특성으로 인하여 레이저 빔의 영역을 보면 빛의 간섭으로 인하여 랜덤(random)한 패턴을 갖는다. 그동안, 상기 레이저 빔이 랜덤한 패턴을 갖는 특성을 이용하여 동적 움직임을 파악하는 시도가 많이 있어 왔다. 구체적으로, 영상 시스템의 활용, 서로 다른 기능을 갖는 센서의 부가, 광섬유의 이용, 레이저 빔과 수신센서 사이의 광학적인 경로변화 등을 통하여 물체나 인체의 동적 움직임을 감지하려는 노력이 계속되고 있다.
하지만, 종래의 레이저 빔을 이용한 동적 움직임 감지 장치는 그 구조가 복잡하여 사용하는 데 불편이 있으며, 용도가 포인터 등에 제한되며, 일부는 상대적인 반응속도가 느리다는 문제점이 있었다. 이에 따라, 간단한 구조에 사용하는 어려움이 없으며 넓은 범위에 활용될 수 있는 감지 장치가 필요한 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 구조가 간단하고, 사용하는 데 불편함이 없으며, 다양한 용도에 활용되고, 반응속도가 빠른 부력에 의한 레이저 빔의 경로 변화를 이용한 동적 움직임 감지 장치를 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 부력에 의한 레이저 빔의 경로 변화를 이용한 동적 움직임 감지 장치는 케이스와, 상기 케이스 내의 일측에 위치하고 레이저 빔을 발생하는 레이저 다이오드를 포함하고, 부력을 이용하여 상기 레이저 빔의 경로를 변환시키는 변환부를 포함한다. 또한, 상기 변환부와 공간적으로 떨어져 있도록 상기 케이스의 타측에 위치하며, 상기 레이저 빔을 수신하는 수신부 센서 및 상기 변환부를 거치는 상기 레이저 빔이 상기 수신부 센서로 보내는 경로를 형성하는 적어도 하나 이상의 반사판을 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 변환부는 용기와, 상기 용기의 하부에 유동체가 채워진 부력부와, 상기 부력부의 노출된 표면에 상기 유동체에 의해 고정되는 반사판 및 상기 용기의 상부에 위치하며 상기 반사판에 상기 레이저 빔을 조사하는 LD를 포함할 수 있다.
이때, 상기 유동체는 점성액 또는 자성유체 중의 어느 하나일 수 있다. 상기 반사판은 상기 점성액의 점성 또는 상기 자성유체의 자기력에 의해 고정될 수 있다. 자성유체를 이용하는 경우, 상기 부력부를 한정하는 상기 용기 및 상기 부력부와 접촉하는 상기 반사판은 자성체로 이루어질 수 있으며, 상기 부력부와 상기 반사판은 일체로 움직일 수 있다.
본 발명의 상기 변환부는 용기와, 상기 용기의 하부에 유동체가 채워진 부력부와, 상기 부력부의 노출된 표면에는 상기 유동체에 의해 고정되는 디스크 및 상기 디스크의 중심에 위치하며, 상기 반사판에 상기 레이저 빔을 조사하는 LD를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 반사판의 반사면은 수평한 면 또는 경사진 면 또는 이들이 혼합된 것일 수 있다. 또한, 상기 반사판은 상기 용기의 외부에 적어도 두개 이상 설치될 수 있다. 나아가, 상기 반사판은 상기 용기 내부에 하나가 설치되고, 상기 용기의 외부에는 적어도 하나 이상 설치될 수 있다.
본 발명의 바람직한 변환부에 있어서, 상기 용기 내벽의 전체 또는 일부는 유기물질로 도포될 수 있으며, 상기 유기물질은 불소 수지가 바람직하다.
본 발명의 부력에 의한 레이저 빔의 경로 변화를 이용한 동적 움직임 감지 장치에 따르면, 동적 움직임에 의해 유도된 레이저 빔의 경로의 변화를 부력을 이용하여 감지함으로써, 구조가 간단하고, 사용하는 데 불편함이 없으며, 다양한 용도에 활동되고, 반응속도가 빠른 장치를 구현할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 제1 실시예에 의한 부력에 의한 레이저 빔의 경로 변화를 이용한 동적 움직임 감지 장치를 나타내는 개략적인 도면이다.
도 1b는 도 1a의 장치를 공간상에서 임의로 기울였을 때, 제1 변환부의 움직임을 나타내는 도면이다.
도 2a는 본 발명의 제2 실시예에 의한 부력에 의한 레이저 빔의 경로 변화를 이용한 동적 움직임 감지 장치를 나타내는 개략적인 도면이다.
도 2b는 도 2a의 장치를 공간상에서 임의로 기울였을 때, 제2 변환부의 움직임을 나타내는 도면이다.
도 3a는 본 발명의 제3 실시예에 의한 부력에 의한 레이저 빔의 경로 변화를 이용한 동적 움직임 감지 장치를 나타내는 개략적인 도면이다.
도 3b는 도 3a의 장치를 공간상에서 임의로 기울였을 때, 제3 변환부의 움직임을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 응용 예에 의한 삼차원 포인팅 장치를 설명하기 위한 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다음에서 설명되는 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.
본 발명의 실시예는 동적 움직임이 부력에 의해 유도된 레이저 빔의 경로의 변화로 감지됨으로써, 구조가 간단하고, 사용하는 데 불편함이 없으며, 다양한 용도에 활동되고, 반응속도가 빠른 레이저 빔을 이용한 동적 움직임 감지 장치를 제시한다. 이를 위해, 부력에 의해 레이저 빔의 경로변화를 유도하는 과정을 본 발명에서 제시하는 장치를 통하여 상세하게 알아보기로 한다. 또한, 본 발명의 레이저 빔을 이용한 동적 움직임 감지 장치의 하나의 예로써 디스플레이 화면상의 객체를 선택하게 하는 삼차원 포인팅 장치를 상세하게 알아보기로 한다.
도 1a는 본 발명의 제1 실시예에 의한 부력에 의한 레이저 빔의 경로 변화를 이용한 동적 움직임 감지 장치(100, 이하 제1 장치라고 함)를 나타내는 개략적인 도면이다. 도 1b는 도 1a의 제1 장치(100)를 공간상에서 임의로 기울였을 때, 제1 변환부(105)의 움직임을 나타내는 도면이다. 여기서, 제1 장치(100)는 유동체의 부력을 이용하여 구현된 하나의 예이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명의 제1 장치(100)는 케이스(10) 내의 일측에 레이저 다이오드(30; Laser Diode, 이하 LD라고 함)를 포함한 제1 변환부(105), LD(30)에서 방출된 레이저 빔을 최종적으로 수신하는 수신부 센서(20) 및 상기 레이저 빔을 수신부 센서(20)로 보내는 경로를 형성하는 적어도 두개 이상의 반사판(120, 122)을 포함하여 이루어진다. 이때, LD(30)를 포함하는 제1 변환부(105)와 수신부 센서(20)는 일정한 간격만큼 공간적으로 떨어져 있다. 상기 간격은 본 발명의 제1 장치(100)의 움직임에 의하여, 반사판(120, 122)을 거친 레이저 빔을 수신부 센서(20)가 모두 감지할 수 있는 영역에 있도록 설정된다.
본 발명의 제1 장치(100)에 응용된 부력이란 중력이 작용할 때 유체 속에 있는 물체가 유체로부터 받는 중력과 반대 방향의 힘을 말한다. 상기 힘의 크기는 유체 속에 떠 있는 물체와 같은 부피의 그 유체의 무게와 같으며, 물체의 무게중심이 어디에 위치하였는지에 따라 물체가 기울어졌을 때 제자리로 되돌아오는 복원력이 달라진다. 상기 복원력을 구현하기 위해, 본 발명의 제1 장치(100)에서는 점성액과 자성유체를 제시한다. 즉, 점성액은 부력과 동시에 액체의 점성을 이용하기 위함이며, 자성유체는 부력과 동시에 유체의 자기력을 활용하기 위함이다. 이와 같은 점성액과 자성유체를 통칭하여 유동체라고 한다.
먼저, 점성액을 이용하는 경우를 살펴보면, 본 발명의 제1 변환부(105)는 지면을 기준으로 용기(110) 내의 하부에는 점성액이 채워진 제1 부력부(130) 및 제1 부력부(130)의 노출된 표면에는 점성에 의해 반사판(120)이 부착되어 있다. 용기(110)의 상부는 LD(30)를 고정하는 LD 지지대(140) 및 반사판(120)에서 반사된 레이저 빔을 집중하여 통과시키는 집중렌즈(150)를 포함한다. 집중렌즈(150)의 역할에 대해서는 일반 광학계에서 잘 알려져 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 점성액은 용기(110)의 크기, LD(30)과 반사판(120) 사이의 거리, 반사판(120)을 부착하는 힘 등을 고려하여 정할 수 있다.
이어서, 유동체로서 자성유체를 사용하는 경우를 살펴보기로 한다. 이때, 자성유체는 앞에서 설명한 점성액을 대체하는 것이므로, 구조적으로 점성액을 차이가 있는 부분을 중심으로 설명하기로 한다. 자성유체란 액체 속에 자성분말을 콜로이드 모양으로 안정하게 분산시킨 다음 침전이나 응집이 생기지 않도록 계면활성제를 첨가한 유체로서, 자기력을 나타낸다. 제1 변환부(105)에서 용기(110)에서 자성유체가 담긴 제1 부력부(130) 부분, 반사판(120)에서 자성유체와 접촉하는 부분을 자성체로 하면, 제1 장치(100)의 동적 움직임은 제1 부력부(130) 및 반사판(120)이 일체적으로 일어난다.
다시 말해, 외부에서 제1 장치(100)에 동적 움직임을 일으키면, 제1 부력부(130) 및 반사판(120)이 자기력에 의해 일체가 되어 상기 움직임에 반응한다. 이러한 특징은 외부의 충격에 의해 반사판(120)이 제1 부력부(130)에 일시적으로 벗어나는 현상을 방지할 수 있다. 또한, 제1 부력부(130)에 의해 반사판(120)이 불균일하게 유동하는 것을 최대한 줄일 수 있다. 이에 따라, 자성유체를 제1 부력부(130)에 적용하면, 상대적으로 안정된 동적 움직임을 유도할 수 있다. 물론, 자성유체도 점성을 띄게 되면 점성액의 한 종류이라고 할 수 있으나, 본 발명에서 사용된 자성유체는 자기력을 띄지 않는 점성액과 구분되도록 표현된 것이다.
본 발명의 반사판(120, 122)은 적어도 두 개 이상이다. 즉, 용기(110) 내부에 설치된 하나의 반사판 및 용기(110) 외부에 존재하는 적어도 하나 이상의 반사판이 요구된다. 도면에서는 용기(110) 내부에 설치된 하나의 반사판은 참조번호 120으로 하고 용기(110) 외부에 장착된 반사판을 참조번호 122로 하였으나, 용기(110) 외부에 장착된 반사판(122)은 적어도 하나 이상의 반사판을 설명의 편의를 위하여 하나의 반사판으로 표현한 것이다.
제1 장치(100)의 기울임이 없을 때, 반사판(120, 122)의 반사면은 지면에 대하여 수평일 수도 있고, 일정하게 경사지게 할 수도 있다. 경우에 따라, 반사판(120, 122)의 모든 반사면이 수평일 수도 있고, 경사진 상태일 수 있으며, 레이저 빔 경로의 설계에 따라 수평 및 경사진 상태가 조합될 수도 있다. 왜냐하면, 본 발명의 반사판(120, 122)은 LD(30)에서 발생한 레이저 빔이 사용자의 기울임에 대응하여 수신부 센서(20)에서 모두 감지할 수 있도록 하기 때문이다. 이에 따라, 반사판(120, 122)은 용기(110) 내부의 하나, 용기(110) 외부에 적어도 하나가 존재하고, 그 반사면이 경사진 정도는 본 발명의 제1 장치(100)의 형태에 따라 정할 수 있다.
도시되지는 않았지만, 용기(110) 내에 존재하는 반사판(120)은 표면을 반사층으로 코팅하여 사용할 수도 있다. 또한, 반사판(120)과 제1 부력부(130)가 만나는 계면에서 반사판(120)은 서로의 결합력을 높이기 위하여, 요철 모양, 일부가 돌출된 형태를 가질 수 있다. 나아가, 제1 부력부(130)의 유동체가 LD(30) 방향으로 흘러가지 않도록 반사판(120)의 둘레와 용기(110)의 내벽에 고분자 필름을 부착할 수도 있다. 유동체가 LD(30) 방향으로 유출되는 것을 방지하기 위한 것은 본 발명의 앞에서 제시한 고분자 필름을 이용하는 것 이외에도 다양한 방식이 가능할 것이다.
제1 부력부(130)의 유동체와 용기(110) 내벽 사이의 표면장력을 조절하기 위하여, 용기(110)의 내벽에 소정의 유기물질을 도포할 수 있다. 예를 들어, 불소 수지 화합물을 도포하여, 상기 표면장력을 줄일 수 있다. 물론 용기(110)의 내벽 전체를 도포할 수 있지만, LD(30)에 발수제를 도포하여 점성액의 영향을 최대한으로 감소시킬 수 있다. 유기물질을 도포하는 것은 본 발명의 제1 변환부(105)의 크기, 레이저 빔의 강도 등을 고려하여, 도포되는 물질, 도포되는 부분을 결정할 수 있다.
사용자가 제1 장치(100)를 공간상에서 지면에 대하여 임의로 기울이면, 제1 부력부(130)도 같이 기울어져 LD(30)에서 발생된 레이저 빔이 반사판(120)에 도달하는 지점이 달라진다. 여기서, 사용자는 사람일 수도 있고 특정한 물체, 예를 들어 기계장치일 수도 있다. 구체적으로, 반사판(120)이 지면에 대하여 수평하게 놓여 있으면 레이저 빔은 반사판(120)의 a1 지점에 도달하나, 반사판(120)이 지면에 대하여 기울어져 있으면 레이저 빔은 반사판(120)의 a2 지점에 입사된다. 한편, a1 지점 및 a2 지점에서 반사된 레이저 빔은 서로 다른 경로를 거쳐 진행되므로, 수신부 센서(20)의 서로 다른 위치에 감지된다. 이러한 원리를 이용하여, 사용자가 공간상에서 제1 장치(100)를 임의로 기울여도 레이저 빔의 경로의 변화에 의해 수신부 센서(20)에서 이를 감지해낼 수 있다.
도 2a는 본 발명의 제2 실시예에 의한 부력에 의한 레이저 빔의 경로 변화를 이용한 동적 움직임 감지 장치(200, 이하 제2 장치라고 함)를 나타내는 개략적인 도면이다. 도 2b는 도 2a의 제2 장치(200)를 공간상에서 임의로 기울였을 때, 제2 변환부(205)의 움직임을 나타내는 도면이다. 여기서, 제2 장치(200)는 유동체의 부력을 이용하여 구현된 다른 예이다. 이때, 제2 장치(200)는 제2 변환부(205)의 외부의 반사판(도 1a의 122 참조)을 이용하지 않는 점을 제외하고는 제1 장치(100)와 동일하다. 물론, 케이스(10)의 크기나 제2 변환부(205)의 형상 등이 제1 장치(100)와 다를 수 있다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 장치(200)는 케이스(10) 내의 일측에 LD(30)를 포함한 제2 변환부(205), LD(30)에서 방출된 레이저 빔을 최종적으로 수신하는 수신부 센서(20)를 포함하여 이루어진다. 이때, LD(30)를 포함하는 제2 변환부(205)와 수신부 센서(20)는 일정한 간격만큼 공간적으로 떨어져 있다.
여기서, 제2 변환부(205)를 이루는 용기(210), 제2 부력부(230), 반사판(220), LD 지지대(210) 및 집중렌즈(250)는 각각 제1 장치(100)의 제1 변환부(105)의 용기(110), 제1 부력부(130), 반사판(120), LD 지지대(110) 및 집중렌즈(150)와 크기는 다를 수 있으나, 그 기능과 역할은 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 경우에 따라, 집중렌즈(250)는 생략할 수 있으며, 집중렌즈(250) 대신에 반사되는 레이저 빔을 차단하는 수단을 설치할 수 있다.
사용자가 제2 장치(200)를 공간상에서 지면에 대하여 임의로 기울이면, 제2 변환부(205)의 제2 부력부(230)의 기울어짐에 반사판(220)의 반사 지점이 달라진다. 이에 따라, LD(30)에서 발생된 레이저 빔이 수신부 센서(20)에 도달하는 지점이 달라진다. 여기서, 사용자는 사람일 수도 있고 특정한 물체, 예를 들어 기계장치일 수도 있다. 구체적으로, 수신부 센서(20)가 지면에 대하여 수직하게 놓여 있으면 레이저 빔은 수신부 센서(20)의 b1 지점에 도달하나, 수신부 센서(20)가 지면에 대하여 기울어져 있으면 레이저 빔은 수신부 센서(20)의 b2 지점에 입사된다.
도 3a는 본 발명의 제3 실시예에 의한 부력에 의한 레이저 빔의 경로 변화를 이용한 동적 움직임 감지 장치(300, 이하 제3 장치라고 함)를 나타내는 개략적인 도면이다. 도 3b는 도 3a의 제3 장치(300)를 공간상에서 임의로 기울였을 때, 제3 변환부(305)의 움직임을 나타내는 도면이다. 이때, 제3 장치(300)는 유동체의 부력을 이용하여 구현된 다른 예이며, 제3 변환부(305)를 제1 장치(100)의 제1 부력부(105)와는 다른 구조로 구현한 것이다. 이에 따라, 케이스(10), 수신부 센서(20) 및 LD(30)은 제1 장치(100)와 동일한 기능과 역할을 하므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명의 제3 장치(300)는 케이스(10) 내의 일측에 LD(30)를 포함한 제3 변환부(305), LD(30)에서 방출된 레이저 빔을 수신하는 수신부 센서(20) 및 상기 레이저 빔을 최종적으로 수신하는 수신부 센서(20)로 보내는 경로를 형성하는 적어도 두 개 이상의 반사판(340, 342)을 포함하여 이루어진다. 이때, LD(30)를 포함하는 제3 변환부(305)와 수신부 센서(20)는 일정한 간격만큼 공간적으로 떨어져 있다. 상기 간격은 본 발명의 제3 장치(300)의 움직임에 의하여, 반사판(340, 342)을 거친 레이저 빔을 수신부 센서(20)가 모두 감지할 수 있는 영역에 있도록 설정된다.
본 발명의 제3 장치(300)에서 반사판은 두 개 이상으로 설명하였으나, 경우에 따라, 반사판이 참조번호 340 하나로 본 발명의 특징을 충분하게 발휘할 수도 있다. 즉, 제3 장치(300)의 구조를 적절하게 하면, 반사판(340) 하나로도 동적 움직임을 수신부 센서(20)에 의해 감지할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 제3 장치(300)의 반사판은 적어도 하나 이상인 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 제3 변환부(305)는 고정부(350)에 의해 케이스(10)에 부착되어 있으며, 유동체에 의한 부력을 이용한다. 이때, 유동체는 제1 장치(100)에서 설명한 점성액과 자성유체와 동일한 기능과 역할을 한다. 구체적으로, 지면을 기준으로 용기(310) 내의 하부에는 유동체가 채워진 제3 부력부(330) 및 제3 부력부(330)의 노출된 표면에 점성 및 자기력에 의해 디스크(320)가 부착되어 있다. 디스크(320)의 중심에는 레이저 빔을 지면방향으로 발생시키는 LD(30)이 삽입되어 있다. 제3 장치(300)에 응용되는 부력의 역할에 대해서는 제1 장치(100)에서 상세하게 설명하였다. 유동체는 용기(310)의 크기, LD(30)과 반사판(340) 사이의 거리 등을 고려하여 정할 수 있다.
본 발명의 반사판(340, 342)은 적어도 두 개 이상이다. 즉, 용기(310)를 통과한 레이저 빔을 소정의 각도로 반사하는 하나의 반사판 및 상기 반사된 레이저 빔을 수신부 센서(20)에 도달하게 하도록 하는 적어도 하나 이상의 반사판이 요구된다. 도면에서는 지면을 기준으로 용기(310)의 하부에 설치된 하나의 반사판은 참조번호 340으로 하고 반사판(340)에서 반사된 레이저 빔을 수용하는 반사판을 참조번호 342로 하였으나, 반사판(342)은 적어도 하나 이상의 반사판을 설명의 편의를 위하여 하나의 반사판으로 표현한 것이다.
반사판(340)의 반사면은 LD(30)로부터 조사된 레이저 빔이 소정의 각도로 반사되도록 경사지게 형성되어 있다. 이때, 경사진 정도는 제3 장치(300)의 형태에 따라 달라질 수 있다. 반사판(342)의 반사면은 제3 장치(300)의 기울임이 없을 때 지면에 대하여 수평일 수도 있고, 일정하게 경사지게 할 수도 있다. 경우에 따라, 반사판(342)의 모든 반사면이 수평일 수도 있고, 경사진 상태일 수 있으며, 레이저 빔 경로의 설계에 따라 수평 및 경사진 상태가 조합될 수도 있다. 왜냐하면, 본 발명의 반사판(342)은 LD(30)에서 발생한 레이저 빔이 사용자의 기울임에 대응하여 수신부 센서(20)에서 모두 감지할 수 있도록 하여야 하기 때문이다.
디스크(320)는 유동체보다 밀도가 낮은 물질이며, 제3 부력부(330)가 만나는 계면에서는 서로의 결합력을 높이기 위하여, 요철 모양, 일부가 돌출된 형태를 가질 수 있다. 나아가, 제3 부력부(330)의 유동체가 LD(30) 방향으로 흘러가지 않도록 디스크(320)의 둘레와 용기(310)의 내벽에 고분자 필름을 부착할 수도 있다. 점성액이 LD(30) 방향으로 유출되는 것을 방지하기 위한 것은 본 발명의 앞에서 제시한 고분자 필름을 이용하는 것 이외에도 다양한 방식이 가능할 것이다.
제3 부력부(330)의 유동체와 용기(310) 내벽 사이의 표면장력을 조절하기 위하여, 용기(310)의 내벽에 소정의 유기물질을 도포할 수 있다. 예를 들어, 불소 수지 화합물을 도포하여, 상기 표면장력을 줄일 수 있다. 물론 용기(310)의 내벽 전체를 도포할 수 있지만, LD(30)에 발수제를 도포하여 유동체의 영향을 최대한으로 감소시킬 수 있다. 유기물질을 도포하는 것은 본 발명의 제3 변환부(305)의 크기, 레이저 빔의 강도 등을 고려하여, 도포되는 물질, 도포되는 부분을 결정할 수 있다.
사용자가 제3 장치(300)를 공간상에서 지면에 대하여 임의로 기울이면, 제3 부력부(330)도 같이 기울어져 LD(30)에서 발생된 레이저 빔이 반사판(340)에 도달하는 지점이 달라진다. 여기서, 사용자는 사람일 수도 있고 특정한 물체, 예를 들어 기계장치일 수도 있다. 구체적으로, 반사판(340)이 지면에 대하여 수평하게 놓여 있으면 레이저 빔은 반사판(340)의 c1 지점에 도달하나, 반사판(340)이 지면에 대하여 기울어져 있으면 레이저 빔은 반사판(340)의 c2 지점에 입사된다. 한편, c1 지점 및 c2 지점에서 반사된 레이저 빔은 서로 다른 경로를 거쳐 진행되므로, 수신부 센서(20)의 서로 다른 위치에 감지된다. 이러한 원리를 이용하여, 사용자가 공간상에서 제3 장치(300)를 임의로 기울여도 레이저 빔의 경로의 변화에 의해 수신부 센서(20)에서 이를 감지해낼 수 있다.
본 발명의 부력에 의한 레이저 빔의 경로 변화를 이용한 동적 움직임 감지 장치는 상기 동적 움직임에 의해 레이저 빔의 경로 변화가 일어나는 용도에 모두 적용할 수 있다. 예를 들어, 기계의 진동에 의한 레이저 빔의 경로 변화를 이용한 진동 센서, 사용자의 기울임에 의하여 디스플레이 화면상의 객체를 선택할 수 있는 포인팅 장치, 정위치를 유지하게 하는 위치 센서 등 다양하다. 이하에서는 그 중에서 디스플레이 화면상의 객체를 선택할 수 있는 포인팅 장치를 응용 예로 들어 살펴보기로 한다.
(응용 예)
도 4는 본 발명의 응용 예에 의한 삼차원 포인팅 장치를 설명하기 위한 도면이다. 이때, 상기 포인팅 장치는 제1 장치(100)를 적용하기로 한다.
도 4에 의하면, 제1 장치(100)의 케이스(10)의 외부에는 LD(30)의 동작을 멈추게 하는 ON/OFF 스위치(40)와 디스플레이 화면(도시되지 않음)상의 객체를 선택하게 하는 클릭 스위치(42)가 설치되어 있다. ON/OFF 스위치(40)와 클릭 스위치(42)는 사용자의 편의를 위하여 적절한 위치에 배치될 수 있다. 도면에서는 제1 변환부(105)로부터 수신부 센서(20)의 방향(이하, 길이방향이라고 함)에 일정한 거리를 두고 위치하고 있으나, 상기 길이방향에 수직한 방향에 일정한 거리를 두고 배치될 수 있다. 수신부 센서(20)는 상기 디스플레이 화면에 대응하도록 사전에 프로그램되어 있다. 예를 들어, 레이저 빔이 수신부 센서(20)의 특정 위치에 감지되면, 그 위치는 디스플레이 화면의 특정 위치를 지정하도록 설정되어 있다.
삼차원 포인팅 장치가 동작하는 방법을 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 사용자가 ON/OFF 스위치(40)를 눌러 LD(30)를 동작시킨 후, 제1 장치(100)를 기울여 사용자가 원하는 위치로 디스플레이 화면상의 포인터를 이동시킨다. 그후, ON/OFF 스위치(40)를 오프 상태로 한 후(예를 들어, 사용자의 검지를 뗀 후) 클릭 스위치(42)를 눌러 디스플레이 화면상의 원하는 객체를 선택한다. 여기서, 포인터의 이동은 제1 장치(100)의 수신부 센서(20)의 감지에 의해 이루어진다. 즉, 수신부 센서(20)에 감지된 정보는 유선 케이블 또는 RF 무선장치를 통하여 유선 또는 무선으로 디스플레이에 전달되어 포인터의 이동과 객체의 선택을 할 수 있도록 한다.
이상, 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다. 예를 들어, 레이저 빔의 경로 변화가 없이 본 발명의 수신부 센서를 상하 및 좌우로 움직여서 동적 움직임을 감지할 수 있다.
10; 케이스 20; 수신부 센서
30; LD 40; ON/OFF 스위치
42; 클릭 스위치 100; 제1 장치
105; 제1 변환부 110, 210, 310; 용기
120, 122, 220, 340, 342; 반사판
130; 제1 부력부
140, 240; LD 지지대
150, 250; 집중렌즈 200; 제2 장치
205; 제2 변환부 300; 제3 장치
305; 제3 변환부 320; 디스크
330; 제3 부력부
350; 고정부

Claims (14)

  1. 케이스;
    상기 케이스 내의 일측에 위치하고 레이저 빔을 발생하는 레이저 다이오드를 포함하고, 부력을 이용하여 상기 레이저 빔의 경로를 변환시키는 변환부;
    상기 변환부와 공간적으로 떨어져 있도록 상기 케이스의 타측에 위치하며, 상기 레이저 빔을 수신하는 수신부 센서; 및
    상기 변환부를 거치는 상기 레이저 빔이 상기 수신부 센서로 보내는 경로를 형성하는 적어도 하나 이상의 반사판을 포함하는 부력에 의한 레이저 빔의 경로 변화를 이용한 동적 움직임 감지 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 반사판의 반사면은 수평한 면 또는 경사진 면 또는 이들의 혼합된 것을 특징으로 하는 부력에 의한 레이저 빔의 경로 변화를 이용한 동적 움직임 감지 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 변환부는,
    용기;
    상기 용기의 하부에 유동체가 채워진 부력부;
    상기 부력부의 노출된 표면에 상기 유동체에 의해 고정되는 반사판; 및
    상기 용기의 상부에 위치하며, 상기 반사판에 상기 레이저 빔을 조사하는 LD를 포함하는 것을 특징으로 하는 부력에 의한 레이저 빔의 경로 변화를 이용한 동적 움직임 감지 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 유동체는 점성액 또는 자성유체 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 부력에 의한 레이저 빔의 경로 변화를 이용한 동적 움직임 감지 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 반사판은 상기 점성액의 점성에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 부력에 의한 레이저 빔의 경로 변화를 이용한 동적 움직임 감지 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 반사판은 상기 자성유체의 자기력에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 부력에 의한 레이저 빔의 경로 변화를 이용한 동적 움직임 감지 장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 부력부를 한정하는 상기 용기 및 상기 부력부와 접촉하는 상기 반사판은 자성체로 이루어진 것을 특징으로 하는 부력에 의한 레이저 빔의 경로 변화를 이용한 동적 움직임 감지 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 부력부와 상기 반사판은 일체로 움직이는 것을 특징으로 하는 부력에 의한 레이저 빔의 경로 변화를 이용한 동적 움직임 감지 장치.
  9. 제3항에 있어서, 상기 용기의 상부에 상기 LD에 대향하여 위치하며, 상기 반사판에 의해 반사된 상기 레이저 빔을 집중시켜 상기 용기의 외부로 방출하는 집중렌즈를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 부력에 의한 레이저 빔의 경로 변화를 이용한 동적 움직임 감지 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 변환부는,
    용기;
    상기 용기의 하부에 유동체가 채워진 부력부;
    상기 부력부의 노출된 표면에는 상기 유동체에 의해 고정되는 디스크; 및
    상기 디스크의 중심에 위치하며, 상기 반사판에 상기 레이저 빔을 조사하는 LD를 포함하는 것을 특징으로 하는 부력에 의한 레이저 빔의 경로 변화를 이용한 동적 움직임 감지 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 반사판은 상기 용기의 외부에 적어도 두개 이상 설치된 것을 특징으로 하는 부력에 의한 레이저 빔의 경로 변화를 이용한 동적 움직임 감지 장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 반사판은 상기 용기 내부에 하나가 설치되고, 상기 용기의 외부에는 적어도 하나 이상 설치되는 것을 특징으로 하는 부력에 의한 레이저 빔의 경로 변화를 이용한 동적 움직임 감지 장치.
  13. 제3항 또는 제10항에 있어서, 상기 용기 내벽의 전체 또는 일부는 유기물질로 도포된 것을 특징으로 하는 부력에 의한 레이저 빔의 경로 변화를 이용한 동적 움직임 감지 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 유기물질은 불소 수지인 것을 특징으로 하는 부력에 의한 레이저 빔의 경로 변화를 이용한 동적 움직임 감지 장치.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000042765A (ja) 1998-07-29 2000-02-15 Sumitomo Heavy Ind Ltd ステージの移動制御装置及び方法並びにこれを用いたレーザアニール装置及び方法
JP2009002862A (ja) 2007-06-22 2009-01-08 Hitachi High-Technologies Corp 移動ステージ装置
KR100924199B1 (ko) 2007-11-14 2009-10-29 한국원자력연구원 다중 레이저 표면파를 이용한 표면 결함 검사 장치 및 방법

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