KR20030048254A - 광 센서, 광 렌즈 및 발광 장치부가 일체형으로 구비된일체형 패키지와 이를 포함하는 광 마우스 - Google Patents

광 센서, 광 렌즈 및 발광 장치부가 일체형으로 구비된일체형 패키지와 이를 포함하는 광 마우스 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광 마우스에 관한 것으로, 광 렌즈, 발광 장치부, 광 가이드 및 광 센서가 일체형으로 구비되어 형성된 일체형 패키지와 이를 포함하는 광 마우스에 관한 것이다. 본 발명에 따른 광 마우스는 일체형 패키지가 구비되므로 조립 공정이 단순해지고, 생산성이 증대 될 수 있다.
또한 마우스의 움직임이 광 센서에 의해 감지되므로 정밀하고 세심함이 요구되는 작업에 효율적으로 이용될 수 있으며, 광 마우스의 발광 장치부로서 발광 다이오드를 채택하면 반영구적으로 사용 할 수 있다.

Description

광 센서, 광 렌즈 및 발광 장치부가 일체형으로 구비된 일체형 패키지와 이를 포함하는 광 마우스{Unified type semiconductor package including light sensor and light source and light mouse having the same}
본 발명은 광 마우스에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 광 렌즈, 발광 장치부, 광 가이드 및 광 센서가 일체형으로 구비된 일체형 패키지와 이를 포함하는 광 마우스에 관한 것이다.
일반적으로, 마우스는 컴퓨터 입력 장치 하나로 사용되며, 사용자가 마우스를 손에 쥐고 마우스를 움직임으로써 마우스의 위치 정보를 컴퓨터로 전달하도록 형성되어 있다. 마우스는 그 구동 방식 및 형상에 따라 볼 마우스, 광 마우스, 펜 마우스, 코일 마우스 등이 있으며, 이 중 종래 기술에 따른 볼 마우스와 광 마우스를 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래 기술에 따른 볼 마우스의 단면도, 도 2는 종래 기술에 따른 광 마우스의 단면도이다.
도 1과 같은 볼 마우스(100)는 그 내부의 볼(110)이 사용자의 움직임에 따라 회전된다. 볼(110) 회전량과 회전 방향 및 마우스 버튼(120)의 동작에 따라 데이터가 형성되고 이는 컴퓨터에 전송된다. 이와 같은 전송된 데이터에 따라 커서 및 포인터가 제어되어 명령이 수행된다. 볼 마우스(100)는 그 구조가 단순하고 비용이 저렴하므로 널리 보급되어 있지만, 장시간 사용되는 경우, 기계적 회전에 의해 볼(110)이 마모되어 볼 마우스(100)의 내구성이 저하되며, 볼(110)이 오염되기 쉬우므로 오작동을 일으킬 수 있다는 문제가 있다. 더불어 볼(110)의 기계적 구동에 의해 구동되므로 볼 마우스(100)의 감도가 비교적 낮고, 설계 등 정밀한 작업이 어렵다는 단점이 있다.
도 2와 같은 광 마우스(200)는 빛을 이용한다. 즉, 발광 장치부(210)로부터 조사된 빛이 광 가이드(213)에 의해 증폭되어 바닥면에 일정한 각도로 입사된다. 바닥면에서 반사된 빛은 광 센서(215)에 결상되고, 결상된 빛은 데이터화되어 외부 장치로 전송된다. 이 때, 전송된 데이터는 외부 장치의 화면상에 표시된 커서 및 포인터를 제어하여 명령을 수행한다. 더불어 초기의 광 마우스(200)는 광 마우스(200)용 패드가 별도로 구비되어야 했지만, 근래에는 광 센서(215) 소자로서 CMOS 소자를 채용하면서 별도의 마우스(200)용 패드가 필요없게 되었다.
이와 같은 광 마우스(200)는 발광 장치부(210)로서 발광 다이오드(LED)를 사용하므로 반영구적으로 사용할 수 있다. 또한 광 마우스(200)는 광 센서(215)에 의해 마우스(200)의 움직임이 인식되므로 정밀한 작업에 효율적이다.
그러나, 광 마우스(200)는 상술한 바와 같이 발광 장치부(210), 광 렌즈(217), 광 가이드(213), 광 센서(215) 등을 개별적으로 구비하여 조립되므로, 그 조립 공정이 복잡하다는 문제가 있다. 더불어 각각의 구성 요소의 크기로 인해마우스(200)의 크기를 감소시키는데 한계가 있다.
본 발명의 목적은 발광 장치부, 광 렌즈, 광 가이드 및 광 센서가 일체형으로 구비된 일체형 패키지와 이를 포함하는 광 마우스를 제공하는데 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 볼 마우스의 단면도,
도 2는 종래 기술에 따른 광 마우스의 부분적인 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 일체형 패키지의 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 일체형 패키지의 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 인쇄회로기판에 실장된 일체형 패키지의 정면도,
도 6은 본 발명에 따른 일체형 패키지를 포함하는 광 마우스의 단면도,
도 7은 본 발명에 따른 일체형 패키지를 포함하는 광 마우스의 저면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *
100, 200, 400 : 마우스110 : 볼
120, 421 : 마우스 버튼210, 310, 410 : 발광 장치부
213, 313, 413 : 광 가이드215, 315, 415 : 광 센서
217, 317, 417 : 광 렌즈301, 401 : 일체형 패키지
320, 420 : 제 1패키지 몸체323 : 핀(pin)
330, 430 : 제 2패키지 몸체333 : 핀 홈
340, 440 : 리드 프레임343 : 관통공
341, 441 : 외부 리드450 : 인쇄회로기판
451 : 홀(hole)460 : 베이스(base)
470 : 하우징(housing)480 : 제어 장치
490 : 스위치
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 일체형 패키지는, 외부 리드를 포함하는 리드 프레임과; 바닥면으로 빛을 조사하며, 리드 프레임과 전기적으로 연결된 발광 장치부와; 조사된 빛이 바닥면으로부터 반사되어 결상되며, 발광 장치부로부터 소정의 거리로 이격되어 리드 프레임과 전기적으로 연결된 광 센서와; 발광 장치부와 광 센서를 봉하고 외부 리드가 노출되도록 리드 프레임에 구비되며, 발광 장치부와 대응되어 발광 장치부로부터 조사된 빛의 방향을 안내하는 광 가이드와, 광 센서에 대응되어 반사된 빛이 집광되도록 하는 볼록 렌즈 형상의 광 렌즈가 형성된 제 1패키지 몸체; 및 외부 리드가 노출되고 리드 프레임 상에 제 1패키지 몸체와 대응되도록 형성되는 제 2패키지 몸체;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 리드 프레임은 관통공을 더 포함하고, 제 2패키지 몸체는 관통공과 대응되는 위치에 형성된 핀 홈을 더 포함하며, 제 1패키지 몸체는 관통공을 통과하여 핀 홈에 삽입되는 핀을 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한 발광 장치부는 발광 다이오드인 것이 바람직하며, 광 렌즈 및 광 가이드는 발광 장치부의 빛이 투과되는 재질로 구비된 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 일체형 패키지를 포함하는 광 마우스는, 외부 리드를 포함하는 리드 프레임과, 바닥면으로 빛을 조사하며, 리드 프레임과 전기적으로 연결된 발광 장치부와, 조사된 빛이 바닥면으로부터 반사되어 결상되며, 발광 장치부로부터 소정의 거리로 이격되어 리드 프레임과 전기적으로 연결된 광 센서와, 발광 장치부와 광 센서를 봉하고 외부 리드가 노출되도록 리드 프레임 상에 구비되며, 발광 장치부와 대응되어 발광 장치부로부터 조사된 빛의 방향을 안내하는 광 가이드와, 광 센서에 대응되어 반사된 빛이 집광되도록 하는 볼록 렌즈 형상의 광 렌즈가 형성된 제 1패키지 몸체, 및 외부 리드가 노출되고 리드 프레임 상에 제 1패키지 몸체와 대응되도록 형성되는 제 2패키지 몸체를 구비하는 일체형 패키지와; 일체형 패키지의 외부 리드가 실장되며, 전기적 신호를 전달하는 인쇄회로기판과; 인쇄회로기판에 실장된 스위치와; 일체형 패키지와 스위치간의 신호를 전환 및 제어하며, 인쇄회로기판에 실장된 제어 장치와; 사용자에 의한 클릭(click) 동작이 수행되어 스위치와 접함으로써 발광 장치부의 온/오프(on/off)를 지시하는 마우스 버튼과; 일체형 패키지, 인쇄회로기판, 스위치, 제어 장치 및 마우스 버튼의 일부분을 내부에 포함하는 하우징;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 리드 프레임은 관통공을 더 포함하고, 제 2패키지 몸체는 관통공과 대응되는 위치에 형성된 핀 홈을 더 포함하며, 제 1패키지 몸체는 관통공을 통과하여 핀 홈에 삽입되는 핀을 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한 발광 장치부는 발광 다이오드인 것과, 광 렌즈 및 광 가이드는 발광 장치부의 빛이 투과되는 재질인 것, 및 인쇄회로기판은 제 1패키지 몸체가 삽입될 수 있는 홀이 형성된 것이 바람직하다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 3은 본 발명에 따른 일체형 패키지의 사시도, 도 4는 본 발명에 따른 일체형 패키지의 단면도이다.
도 3 및 도 4에 따른 일체형 패키지(301)는, 관통공(343)이 형성된 리드 프레임(340)의 일면에 부착되어 전기적으로 연결된 발광 장치부(310)와, 발광 장치부(310)로부터 소정의 거리만큼 떨어져 구비된 광 센서(315)를 포함한다. 발광 장치부(310)는 크기가 작고 수명이 긴 발광 다이오드로 구비된 발광원인 것과, 광 센서(315)는 CMOS 소자인 것이 유리하다.
제 1패키지 몸체(320)는 리드 프레임(340)의 일면 상에 부분적으로 형성되어 발광 장치부(310)와 광 센서(315)를 봉하도록 형성되며, 발광 장치부(310)에 대응되는 부분은 광 가이드(313)가 형성되고 광 센서(315)에 대응되는 부분은 볼록 렌즈 형상의 광 렌즈(317)가 대응되도록 굴곡을 갖는 형상으로 구비된다. 제 1패키지 몸체(320)의 재질은 가공이 쉽고, 무게가 가벼운 플라스틱 재질인 것이 유리하다. 특히, 광 렌즈(317) 및 광 가이드(313)와 같이 빛이 투과되는 부분은 투명한 재질로 구비되고, 그 이외의 부분은 빛이 투과되지 않고 전반사되는 불투명한 재질로 구비되도록 하는 것이 바람직하다.
제 2패키지 몸체(330)는 제 1패키지 몸체(320)와 대응되도록 리드 프레임(340)의 또 다른 일면에 부분적으로 형성되어 외부 리드(341)가 제 2패키지 몸체(330) 외부로 노출되도록 구비된다. 제 2패키지 몸체(330)는 제 1패키지몸체(320)와 같은 재질로 구비되거나, 일반 패키지 몸체에 사용되는 에폭시 몰딩 수지와 같은 재질로 구비될 수 있다.
제 1, 2패키지 몸체(320, 330)는 리드 프레임(340) 양면에 형성되기 이전에, 미리 그 형상이 형성되어 조립된다. 따라서 두 패키지 몸체(320, 330)는 그 결합을 위해 서로 대응되는 위치에 핀 홈(333)과 핀(323)이 형성되어 조립 후 분리되지 않도록 하며, 조립 시 핀(323)이 핀 홈(333)에 위치되도록 리드 프레임(340)에는 핀(323) 직경 이상의 관통공(343)이 형성된다. 본 실시예에서는 제 1패키지 몸체(320)에 핀(323)이 형성되고 제 2패키지 몸체(330)에는 핀 홈(333)이 구비되었으나, 바뀌어 형성되는 것이 가능하다는 것은 자명한 것이다.
본 발명에 따른 일체형 패키지(301)의 동작을 설명하면 다음과 같다. 제 1, 2패키지 몸체(320, 330) 외부로 노출된 외부 리드(341)로부터 소정의 신호가 전달되면, 발광 장치부(310)로부터 빛이 조사된다. 조사된 빛은 제 1패키지 몸체(320)에 형성된 광 가이드(313)를 통해 그 방향이 안내되어 조사된 후 바닥면에서 반사된다. 반사된 빛은 광 렌즈(317)를 통해 집광되어 광 센서(315)로 결상된다. 광 센서(315)에 결상된 빛은 전기적 신호로 전환되어 외부 리드(341)로 전달된다.
이 때, 바닥면은 미세한 요철이 형성되어 있으므로, 일체형 패키지(301)의 움직임에 따라 바닥면으로부터 반사되는 빛은 다르게 된다. 따라서 일체형 패키지(301)의 움직임에 따라 광 센서(315)에 결상되는 빛이 다르고 광 센서(315)는 미세한 빛의 세기 변화를 감지할 수 있으므로, 일체형 패키지(301)의 미세한 움직임 또한 감지될 수 있다.
본 발명에 따른 일체형 패키지를 포함하는 광 마우스는, 상술한 바와 같은 일체형 패키지를 포함하며 좀 더 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 5는 본 발명에 따른 인쇄회로기판에 실장된 일체형 패키지의 정면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 일체형 패키지를 포함하는 광 마우스의 단면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 일체형 패키지를 포함하는 광 마우스의 저면도이다.
도 5, 도 6 및 도 7과 같이 광 마우스(400)는 상술한 바와 같은 일체형 패키지(401)와 제어 장치(480) 및 스위치(490) 등과 함께 인쇄회로기판(450)에 실장되어 구비된다. 이 때, 광 마우스의(400) 두께를 줄이기 위해, 인쇄회로기판(450)에는 제 1, 2패키지 몸체(420, 430)가 홀(451) 내부에 위치될 수 있도록 제 1, 2패키지 몸체(420, 430)보다 크지만 일체형 패키지(401)의 전체 크기보다는 작은 홀(451)이 구비되고, 외부 리드(441)가 홀(451) 주변에 솔더링(soldering) 공정에 의해 실장되도록 할 수 있다.
인쇄회로기판(450), 일체형 패키지(401), 스위치(490), 및 제어 장치(480)는 하우징(470)에 의해 외부 환경으로부터 보호되며, 하우징(470)은 사용자 및 그 용도에 적합하게 그 형상이 구비된다.
마우스 버튼(421)은 하우징(470)의 외부로 돌출되고, 스위치(490)와의 전기적 접속이 마우스 버튼(421)의 클릭 동작에 의해 선택적으로 이루어지도록 구비된다. 더불어 베이스(460)는 일체형 패키지(401)의 하면의 일부와 인쇄회로기판(450)의 하부에 위치되어, 일체형 패키지(401)와 인쇄회로기판(450)을 외부 환경으로부터 보호한다.
본 발명에 따른 일체형 패키지를 포함하는 광 마우스(400)의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 사용자는 마우스 버튼(421)을 클릭(click)한다. 마우스 버튼(421)의 클릭 동작에 의한 신호가 인쇄회로기판(450)을 통해 제어 장치(480)로 전달되면, 제어 장치(480)는 인쇄회로기판(450)을 통해 일체형 패키지(401)의 발광 장치부(410)가 온(on)/오프(off)되도록 제어한다. 발광 장치부(410)가 온 상태가 되면, 빛은 제 2패키지 몸체(430)에 형성된 광 가이드(413)를 통해 증폭되어, 방향성을 갖고 바닥면으로 조사된다. 조사된 빛은 바닥면의 요철을 따라 여러 방향으로 반사되고, 반사된 빛은 광 렌즈(417)를 통과하여 집광되고, 광 센서(415)로 결상됨으로써 광 마우스(400)의 움직임이 인식된다. 광 센서(415)에 결상된 빛은 전기적인 신호로 변경되어 외부 리드(441)를 통해 인쇄회로기판(450)으로 전달된 후, 다시 제어 장치(480)로 전송된다. 이 때, 제어 장치(480)는 전송된 전기적 신호를 이용하여 광 마우스(400)의 움직임을 계산 한 후, 그 데이터를 외부 장치로 전송한다. 외부 장치의 모니터 상에는 커서의 위치와 움직임 및 명령 등이 표시된다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
따라서, 본 발명의 구조를 따른 발광 장치부, 광 렌즈, 광 가이드 및 광 센서를 포함하는 일체형 패키지를 포함하는 광 마우스는 조립 공정이 단순해지므로 생산성이 증대 될 수 있다.
또한 마우스의 움직임이 광 센서에 의해 감지되므로 정밀하고 세심함이 요구되는 작업에 효율적으로 이용될 수 있으며, 광 마우스의 발광 장치부로서 발광 다이오드를 채택하면 반영구적으로 사용 할 수 있다.

Claims (9)

  1. 외부 리드를 포함하는 리드 프레임과;
    바닥면으로 빛을 조사하며, 상기 리드 프레임과 전기적으로 연결된 발광 장치부와;
    상기 조사된 빛이 상기 바닥면으로부터 반사되어 결상되며, 상기 발광 장치부로부터 소정의 거리로 이격되어 상기 리드 프레임과 전기적으로 연결된 광 센서와;
    상기 발광 장치부와 광 센서를 봉하고 상기 외부 리드가 노출되도록 상기 리드 프레임 상에 구비되며, 상기 발광 장치부와 대응되어 상기 발광 장치부로부터 조사된 빛의 방향을 안내하는 광 가이드와, 상기 광 센서에 대응되어 상기 반사된 빛이 집광되도록 하는 볼록 렌즈 형상의 광 렌즈가 형성된 제 1패키지 몸체; 및
    상기 외부 리드가 노출되고 상기 리드 프레임 상에 상기 제 1패키지 몸체와 대응되도록 형성되는 제 2패키지 몸체;를 구비하는 것을 특징으로 하는 광 센서, 광 렌즈 및 발광 장치부가 일체형으로 구비된 일체형 패키지.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 리드 프레임은 관통공을 더 포함하고, 상기 제 2패키지 몸체는 상기 관통공과 대응되는 위치에 형성된 핀 홈을 더 포함하며, 상기 제 1패키지 몸체는 상기 관통공을 통과하여 상기 핀 홈에 삽입되는 핀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 센서, 광 렌즈 및 발광 장치부가 일체형으로 구비된 일체형패키지.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 발광 장치부는 발광 다이오드인 것을 특징으로 하는 광 센서, 광 렌즈 및 발광 장치부가 일체형으로 구비된 일체형 패키지.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 광 렌즈 및 광 가이드는 상기 발광 장치부의 빛이 투과되는 재질로 구비된 것을 특징으로 하는 광 센서, 광 렌즈 및 발광 장치부가 일체형으로 구비된 일체형 패키지.
  5. 제 1항에 따른 일체형 패키지와;
    상기 일체형 패키지의 외부 리드가 실장되며, 전기적 신호를 전달하는 인쇄회로기판과;
    상기 인쇄회로기판에 실장된 스위치와;
    상기 일체형 패키지와 상기 스위치간의 신호를 전환 및 제어하며, 상기 인쇄회로기판에 실장된 제어 장치와;
    사용자에 의한 클릭(click) 동작이 수행되어 상기 스위치와 접함으로써 상기 발광 장치부의 온/오프(on/off)를 지시하는 마우스 버튼과;
    상기 일체형 패키지, 인쇄회로기판, 스위치, 제어 장치 및 상기 마우스 버튼의 일부분을 내부에 포함하는 하우징;을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 센서, 광 렌즈 및 발광 장치부가 일체형으로 구비된 일체형 패키지를 포함하는 광 마우스.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 리드 프레임은 관통공을 더 포함하고, 상기 제 2패키지 몸체는 상기 관통공과 대응되는 위치에 형성된 핀 홈을 더 포함하며, 상기 제 1패키지 몸체는 상기 관통공을 통과하여 상기 핀 홈에 삽입되는 핀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 센서, 광 렌즈 및 발광 장치부가 일체형으로 구비된 일체형 패키지를 포함하는 광 마우스.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 발광 장치부는 발광 다이오드인 것을 특징으로 하는 광 센서, 광 렌즈 및 발광 장치부가 일체형으로 구비된 일체형 패키지를 포함하는 광 마우스.
  8. 제 5항에 있어서, 상기 광 렌즈 및 광 가이드는 상기 발광 장치부의 빛이 투과되는 재질로 구비된 것을 특징으로 하는 광 센서, 광 렌즈 및 발광 장치부가 일체형으로 구비된 일체형 패키지를 포함하는 광 마우스.
  9. 제 5항에 있어서, 상기 인쇄회로기판은 상기 제 1패키지 몸체가 삽입될 수 있는 홀이 형성된 것을 특징으로 하는 광 센서, 광 렌즈 및 발광 장치부가 일체형으로 구비된 일체형 패키지를 포함하는 광 마우스.
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