KR20050005536A - 입력 디바이스의 움직임을 측정하는 방법 - Google Patents

Abstract

입력 디바이스에 대해 손가락(132)나 다른 물체의 스크롤-및-클릭 움직임을 측정하기 위한 작고 값 싼 유저 입력 디바이스는, 동일한 센서 신호로부터 클릭 정보와 스크롤 정보를 유도하기 위해 적어도 하나의 센서 유닛(124, 126, 130)과, 센서 신호 분석 수단(136)을 포함한다. 이 분석 수단은 먼저 클릭 동작의 제 1 대표 시간 패턴을 인식하고 이어서 스크롤 동작의 제 2 대표 시간 패턴을 인식하게끔 디자인된다. 나아가, 시간 구간 동안 획득된 센서 신호를 분석할 때 다른 시간 구간 동안 획득된 데이터도 신뢰성 있는 신호를 공급하기 위해 사용될 수 있다. 이 디바이스는 모바일 폰(134)과 같은 다수의 다른 소비자 전자 장치에도 사용될 수 있다.

Description

입력 디바이스의 움직임을 측정하는 방법{METHOD OF MEASURING THE MOVEMENT OF AN INPUT DEVICE}

이러한 방법과 유저의 입력 디바이스(이후 입력 디바이스)는 유럽 특허 출원 EP-A 1 113 385에 알려져 있다. 스크롤 동작과 클릭 동작을 측정하기 위해 센서 유닛이 사용된다는 문장은 센서 유닛이 스크롤 동작에 관한 제 1 정보나 클릭 동작에 관한 제 2 정보일 수 있는 정보를 공급한다는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 실제로, 제 1 정보와 제 2 정보는 동시에 존재하지 않는다. EP-A 1 113 385의 입력 디바이스는 광학 디바이스이며 광 마우스(optical mouse)의 역할을 한다. 예를 들어 컴퓨터 구성에서 예를 들어 디스플레이된 메뉴 중 하나의 항목이나 기능을 선택하기 위해 컴퓨터 디스플레이나 모니터를 가로질러 커서를 이동시키는데 사용되고자 하는 것이다. 종래에는, 이러한 광 마우스는 보다 종래의 기계적인 마우스와 같이 손으로 마우스 패드 위에서 이동되었다. 바람직하게는, 이 입력 디바이스는 "전도된" 광 마우스이다. 이 입력 디바이스는 정지하여 있으며 예를 들어 데스크탑 컴퓨터 또는 노트북 컴퓨터나 팜탑 컴퓨터의 키보드에 내장된다. 메뉴로부터 하나의 항목을 선택하기 위해, 사람의 손가락(물체)이 입력 디바이스의 하우징 내의 투명한 창을 가로질러 한 방향으로 이동된다. 이 움직임은 스크롤 동작(scroll action)이라고 불리운다. 이 입력 디바이스는 손가락의 움직임을 측정하기 위한 광학 모듈이 매우 작게 만들어질 수 있기 때문에 작을 수 있다. 사실, 입력 디바이스는 광 측정 모듈로 줄어들 수 있다. 이것은 입력 디바이스를 위한 새로운 어플리케이션에 대한 길을 열어놓는다. 예를 들어, 유저의 입력 기능은, 다른 핸드헬드 장치나 노트북 컴퓨터에 있는, 메뉴 상의 항목을 선택하기 위해 그리고 인터넷 페이지(Internet page)에 접속하기 위해 모바일 폰(mobile phone)에 내장될 수 있다.

EP-A 1 113 385에서, 스크롤 동작 외에 유저는 또한 메뉴의 옵션의 선택을 나타내기 위해 입력 동작을 할 수 있어야 한다는 것이 주목된다. 이것은 종래의 키보드의 일부를 형성하는 선택 버튼이나 키에 의하여 수행될 수 있다. 선택 입력의 다른 가능성은 입력 디바이스에 손가락을 두드리는 것(tap)과 같은 짧은 입력이다. 이러한 손가락의 두드림은 스크롤 동작을 측정하는 센서에 의해 검출될 수 있다.이때 센서 신호를 처리하기 위한 회로가 채용되어야 하지만 EP-A 1 113 385는 이 검출이 수행되는 방법을 개시하고 있지 않다.

EP-A 1 113 385의 입력 디바이스에서, 지문 센서(fingerprint sensor)라고 불리우는, 다수의 센서 요소를 포함하는 센서 위에 손가락의 표면 부조(surface relief)를 촬상하기 위해 촬상 렌즈가 사용된다. 손가락의 움직임은 지문 센서에 의해 감지된 다수의 연속적인 손가락 이미지를 비교하는 것에 측정된다.

최근에 발명자의 실험실에서, 새로운 스크롤-및-클릭 입력 측정 방법 및 디바이스가 개발되었는데, 이 방법 및 디바이스는 지문 센서에 기초한 방법과 디바이스보다 실질적으로 더 간단하고 더 값싸며 그리고 보다 신뢰할 만하다. 본 새로운 방법 및 입력 디바이스는 여기서 논의되는 입력 디바이스의 타입에 새로운 개념을 사용한다. 후에 설명되는 바와 같이, 이 개념은, 측정 빔 내에서 손가락을 이동시키는 것에 의해 유발된 도플러 이동(Doppler shift)과, 다이오드 레이저에서의 소위 자가 혼합 효과(self-mixing effect)를 결합시키는 것이다. 이것은, 다이오드 레이저에서 방출되고 반사된 후 다이오드 레이저의 공동으로 다시 들어가는 복사선이 다이오드 레이저의 이득의 변화를 유발하며 그리하여 레이저에서 방출되는 복사선의 변화를 유발하는 현상이다. 본 새로운 스크롤-및-클릭 방법 및 디바이스는, 예를 들어 이 디바이스의 창에 대해 대향하는 예각(sharp angles)으로 배향되어 있는 2개의 다이오드 레이저 측정 경로(센서 유닛)에 의하여 스크롤 동작의 속도와 방향을 측정하며 또한 클릭 동작을 모두 검출할 수 있게 해준다. 이 방법은 벡터 분해 방법(vector decomposition method)이라고 불리운다. 다이오드 레이저는 주기적으로 변하는 전기 전류를 공급받을 수 있으며 그리고 제 1 및 제 2 절반 주기 (half-periods) 동안 생성된 측정 신호는 스크롤 동작의 방향을 결정하기 위해 비교될 수 있다.

본 발명은, 유저의 입력 디바이스에 대해 물체의 움직임을 측정하는 방법에 관한 것으로서, 상기 움직임은 적어도 하나의 스크롤 동작이나 클릭 동작을 포함하며, 이에 의해 센서 신호를 공급하는 적어도 하나의 센서 유닛과 이 센서 신호를 분석하는 분석 수단을 포함하는 유저의 입력 디바이스의 사용이 이루어지며, 스크롤 동작과 클릭 동작을 측정하기 위해 각 센서 유닛이 사용되는, 움직임 측정 방법에 관한 것이다.

본 발명은 또한 본 방법을 수행하는 입력 디바이스와 이러한 입력 디바이스를 포함하는 장치에 관한 것이다.

도 1a 는, 본 발명이 구현될 수 있는, 자가 혼합 효과를 사용하는, 광 입력 디바이스의 일 실시예의 횡단면도.

도 1b 는 이 디바이스의 평면도.

도 2 는 자가 혼합 효과에 의한 측정 원리를 도시하는 도면.

도 3 은 물체와 이 디바이스 사이의 서로에 대한 움직임의 함수로서 레이저 공동의 이득과 광 주파수의 변동을 도시하는 도면.

도 4 는 이 변동을 측정하는 방법을 도시하는 도면.

도 5 는 레이저의 온도의 함수로서 레이저 파장의 변동을 도시하는 도면.

도 6 은 레이저에 주기적으로 변하는 구동 전류(drive current)를 사용하는 효과를 도시하는 도면.

도 7 은 움직임 방향이 검출되는 방법을 도시하는 도면.

도 8 은 3개의 측정 축을 갖는 입력 디바이스를 도시하는 도면.

도 9 는 스크롤-및-클릭 광 입력 디바이스의 제 1 실시예를 도시하는 도면.

도 10 은 그러한 디바이스를 구비하는 모바일 폰을 도시하는 도면.

도 11 은 스크롤-및-클릭 광 입력 디바이스의 제 2 실시예를 도시하는 도면.

도 12 는 클릭 동작을 나타내는 신호의 시간 패턴을 도시하는 도면.

도 13 은 스크롤 동작을 나타내는 신호의 시간 패턴을 도시하는 도면.

도 14 는 디바이스 검출기에 의해 생성된, 클릭 및/또는 스크롤 신호에 대한 신호를 처리하기 위한 전자 프로세서를 개략적으로 도시하는 도면.

도 15 는 단 하나의 다이오드 레이저를 갖는 광 스크롤-및-클릭 디바이스를 도시하는 도면.

도 16 은 그러한 디바이스를 구비하는 모바일 폰을 도시하는 도면.

도 17 은 클릭 동작이 일어났는지를 결정하는 알고리즘의 제 1 부분을 도시하는 도면.

도 18 은 스크롤 동작이 일어났는지를 결정하는 알고리즘의 제 2 부분을 도시하는 도면.

도 19 는 클릭 및/또는 스크롤 동작이 일어났는지를 결정하는 알고리즘의 제 2 실시예를 도시하는 도면.

도 20 은 그러한 알고리즘의 제 3 실시예를 도시하는 도면.

도 21a 및 도 21b 는 입력 디바이스 모듈의 제 1 실시예의 구성을 도시하는 도면.

도 22 는 그러한 모듈의 제 2 실시예의 구성을 도시하는 도면.

도 23a 및 도 23b 는 그러한 모듈의 제 3 실시예의 구성을 도시하는 도면.

도 24 는 본 발명이 구현될 수 있는 알려진 광 입력 디바이스를 도시하는 도면.

도 25 는 본 발명이 구현될 수 있는 용량성 입력 디바이스를 구비하는 모바일 폰을 도시하는 도면.

도 26 내지 도 28 은 이 입력 디바이스에 의해 생성된, 클릭 및/또는 스크롤 신호에 대한 신호를 처리하는 대안적인 방법을 도시하는 도면.

도 29 는 용량성 입력 디바이스의 제 1 실시예에 사용하기 위한 신호 프로세서의 일 실시예를 개략적으로 도시하는 도면.

도 30 은 용량성 입력 디바이스의 제 2 실시예에 사용하기 위한 신호 프로세서의 일 실시예를 개략적으로 도시하는 도면.

도 31 은 본 발명이 구현될 수 있는 입력 디바이스를 구비하는 코드리스 폰을 도시하는 도면.

도 32 는 그러한 입력 디바이스를 구비하는 리모트 컨트롤을 포함하는 TV 세트를 도시하는 도면.

도 33 은 그러한 입력 디바이스를 구비하는 랩탑 컴퓨터를 도시하는 도면.

도 34 는 그러한 입력 디바이스를 구비하는 데스크탑 컴퓨터를 도시하는 도면.

본 발명의 목적은, 스크롤 동작과 클릭 동작 사이의 명확한 구별과 스크롤 동작 방향의 매우 신뢰할 만한 측정이 가능하며 나아가 스크롤-및-클릭 디바이스에서 센서 유닛의 수를 절감할 수 있게 하는 방법 및 디바이스를 실질적으로 개선시키기 위한 수단을 제공하는 것이다.

본 방법은 스크롤 동작 정보와 클릭 동작 정보가 동일한 적어도 하나의 센서 신호로부터 유도되며 그리고 센서 신호를 분석하는 것은 이러한 신호가 클릭 동작의 제 1 대표 시간 패턴을 나타내는지 또는 스크롤 동작의 제 1 대표 시간 패턴과는 다른 제 2 대표 시간 패턴을 나타내는지를 결정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 유저가 결코 동시에 스크롤 동작과 클릭 동작을 하지 않는다는 사실과, 클릭 동작은 스크롤 동작에 의해 생성된 센서 유닛 신호와는 실질적으로 다른 센서 유닛 신호를 생성한다는 통찰력을 사용한다. 이 클릭 동작은, 움직임이 없는 기간이 전후에 있어, 펄스형의 응답, 즉 센서 출력 신호를 생성하는 신속한 짧은 지속시간의 움직임이다. 클릭 동작은 개별적인 유저의 손가락의 동력화와 클릭의 방향(위 방향의 클릭이나 아래 방향의 클릭)과는 독립적으로 검출될 수 있다. 스크롤 동작은 동일한 시간 기간 동안 클릭 동작이 생성하는 하나의 파동(undulation), 즉 펄스보다 센서 출력 신호 내에 상당히 더 많은 수의 신호 파동을 생성한다.

본 방법의 바람직한 실시예는 시간 구간 동안 적어도 하나의 센서 신호의 분석을 위해 다른 시간 구간 동안 획득된 움직임 데이터가 사용되는 것을 특징으로 한다.

주어진 시간 구간 동안 측정된 신호를 분석할 때 과거의 측정과 미래의 측정을 고려하는 것에 의해, 스크롤 동작의 방향, 즉 위 방향의 스크롤이나 아래 방향의 스크롤을 매우 신뢰성 있게 결정할 수 있다. 상기 주어진 시간 구간 동안 획득된 신호의 분석을 시간적으로 지연하는 것에 의해, 상기 미래의 측정, 즉 상기 주어진 시간 구간 후에 수행되는 측정을 사용할 수 있다.

본 방법은 적어도 하나의 센서가 활성화 펄스에 의해 활성화되며 그리고 센서 신호 분석이 이 활성화 펄스에 의해 결정되는 측정 시간 구간 동안 수행되는 것을 더 특징으로 할 수 있다.

다이오드 레이저를 사용하는 광 입력 디바이스의 경우, 이 활성화 펄스는 다이오드 레이저를 제어하기 위한 전기 전류 펄스이다. 이 센서 신호는 다이오드 레이저를 제어하는 각각의 펄스에서 샘플링된다.

본 방법의 실시예는 측정 시간 구간의 제 1 절반과 제 2 절반 동안 각각 센서 신호 파동의 제 1 수와 제 2 수가 결정되며 그리고 상기 제 1 수와 제 2 수의 합이 그 측정 시간 구간 동안 클릭 동작의 움직임을 검출하는데 사용되는 것을 특징으로 한다.

이에 의해 센서 신호에 대해 그리고 신호 절반 주기 내의 파동의 수에 대해 클릭 동작이 가지고 있는 특유한 효과가 사용되며, 이 효과는 스크롤 동작의 효과와는 다른 것이다. 신호 주기는 다이오드 레이저의 구동 전류의 기간에 대응한다. 바람직하게는 과거 및 미래 값과 합 값을 결합한 후 이 합 값을 클릭 임계값과 비교하는 것에 의해 상기 측정 시간 구간 동안 클릭 동작의 움직임의 존재가 확립될 수 있다.

스크롤 동작의 방향을 신뢰성 있게 결정할 수 있는 본 방법의 실시예는 측정 시간 구간의 제 1 절반과 제 2 절반 동안 각각 센서(들) 신호 파동의 제 1 수와 제 2 수가 결정되며 상기 제 1 수와 제 2 수의 차이가 스크롤 움직임의 방향을 결정하는데 사용되며 그 움직임의 속도가 이 제 1 수와 제 2 수의 합으로부터 결정되는 것을 특징으로 한다.

스크롤 동작은 2개의 파라미터, 즉 양의 값만 있을 수 있는 속력과, 양이나 음이 될 수 있는 방향을 포함한다. 속력과 방향은 함께 벡터인 속도를 구성한다. 스크롤 동작의 방향(위 또는 아래)에 대해, 유저가 미리결정된 시간 기간 동안 한번 이상 스크롤 방향을 변화시키지 않으며 스크롤 방향의 변화에는 시간적으로 느린 속력이 수반되는데, 즉 수학적으로 그 속력이 무한히 짧은 순간 동안 제로(0)일 수 있다는 사실이 사용된다. 신호 처리 회로, 예를 들어 마이크로프로세서는 높은 주파수, 예를 들어 매 10밀리초마다 그 속력 값을 계산한다.

특히 스크롤 움직임의 방향 검출은 상기 시간 구간의 측정 결과와 과거 및 미래의 시간 구간의 측정 결과를 결합하는 것에 의해 실질적으로 향상될 수 있다.이에 의해, 최근 과거 시간 구간 중에서 그리고 가까운 미래 시간 구간 중에서 그 속력이 모두 최소값이 되는 시간 구간이 존재하는지 여부가 체크된다. 만일 존재하는 경우, 그 움직임의 방향은 변치 않았으며 실제 분석된 시간 구간 동안 그 움직임의 방향은 그 속력이 최소로 되는 2개의 시간 구간들 사이의 평균 방향(average direction)으로 고려될 수 있다. 실제 분석된 시간 구간에서 스크롤 움직임의 속력은 이 시간 구간에서 신호 파동의 제 1 수와 제 2 수의 합으로 주어진다.

스크롤 방향(위 또는 아래)을 결정하는 이 방법은 센서의 다이오드 레이저에 전기 전류의 주기적인 변경을 제공하는 것에 의해 생성되는 주기적인 센서 신호의 연속하는 절반 주기 동안 파동의 수만을 비교하는 전술된 벡터 분해 방법보다 더 신뢰할 만하다. 나아가, 본 새로운 방법은 스크롤 동작의 갑작스런 시작이나 종료가 클릭 동작으로 잘못 해석될 가능성을 최소화시킨다. 후자는 이러한 손가락의 두드림과 같은 갑작스런 입력만을 언급하는 EP-A 1 113 385의 방법과 디바이스에서 일어날 수 있다.

전술된 분석 단계는 하나의 센서 유닛만을 가지는 입력 디바이스에서 그리고 2개 이상의 센서 유닛을 구비하는 입력 디바이스에서 수행된다. 가장 통상적인 경우일 수 있는 후자의 경우에, 전술된 합(sum)과 감산(subtraction)은 제 2 및 다른 센서 유닛에 의해 공급되는 신호들의 신호 파동의 수를 포함한다.

전술된 분석 단계를 수행하기 위해, 본 방법의 다른 실시예에 반영되는 다른 형태의 알고리즘이 사용될 수 있다.

제 1 실시예는, 센서 신호 분석을 위해 먼저 클릭 동작이 수행되는지를 결정하는 단계와, 두 번째로 스크롤 동작이 수행되는지 뿐만 아니라 이 스크롤 움직임의 방향과 속력을 결정하는 단계를 포함하는 알고리즘이 사용되는 것을 특징으로 한다.

제 2 실시예는, 센서 신호 분석을 위해 먼저 스크롤 동작이 수행되는지 뿐만 아니라 이 스크롤 움직임의 방향과 속력을 결정하는 단계와 두 번째로 클릭 동작이 수행되는지를 결정하는 단계를 포함하는 알고리즘이 사용되는 것을 특징으로 한다.

새로운 센서 신호의 해석 방법은 추가적인 잇점을 얻기 위해 벡터 분해 방법과 같은 다른 방법과 결합될 수 있다.

본 발명은 유저의 입력 디바이스의 다른 타입과 사용될 수 있다.

본 방법의 제 1 실시예는 적어도 하나의 스크롤 동작과 클릭 동작을 측정하기 위한 적어도 하나의 용량성 센서를 포함하는 용량성 입력 디바이스가 사용되는 것을 특징으로 한다.

용량성 센서는 값싸고 작아서 핸드헬드용의 작고 가벼운 장치에 사용하기에 매우 적합하다. 용량성 센서는 전도성 물질 뿐만 아니라 공기 중에 있는 손가락과 같이 주변의 유전 상수와는 다른 유전 상수를 갖는 물질을 검출할 수 있다. 그러한 센서는 2차원으로 손가락의 위치를 측정할 수 있게 한다.

본 방법의 바람직한 실시예는, 적어도 하나의 스크롤 동작과 클릭 동작을 측정하기 위한 적어도 하나의 광학 센서를 포함하는 광 입력 디바이스가 사용되는 것을 특징으로 한다.

광 입력 디바이스는 보다 탄력적이며 보다 주위 상황에 덜 종속한다. 그러한디바이스는 또한 간단한 구조를 가지며 값싸고 작을 수 있다. 다른 타입의 광 입력이 본 방법과 사용될 수 있다.

바람직하게는, 각 광 센서 유닛에 의해 수행되는 측정이 측정 레이저 빔으로 물체의 표면을 조사하는 단계와, 이 표면에서 반사된 측정 빔 복사선의 선택된 부분을 전기 신호로 변환하는 단계를 포함하는 본 방법의 실시예가 사용된다. 이 실시예는, 측정 빔을 따라 다시 반사되어 측정 빔을 방출하는 레이저 공동으로 다시 들어가는 측정 빔 복사선이 선택되며 그리고 레이저 공동 내의 광파와 상기 다시 들어가는 복사선 사이의 간섭으로 인해 생성되며 상대적인 물체의 움직임을 나타내는 레이저 공동의 동작 변화가 측정되는 것을 특징으로 한다.

본 방법의 이 실시예는 다이오드 레이저 내의 소위 자가 혼합 효과를 사용한다. 이것은, 다이오드 레이저에서 방출되고 다이오드 레이저의 공동으로 다시 들어가는 복사선이 다이오드 레이저의 이득의 변화를 유발하며 그리하여 레이저에서 방출되는 복사선의 변화를 유발하는 현상이다. 물체와 입력 디바이스는 움직임의 방향이 레이저 빔의 방향의 성분을 가지도록 서로에 대해 이동된다. 물체와 입력 디바이스의 움직임이 있을 시에, 물체에 의해 산란된 복사선은 도플러 효과로 인해 물체를 조사하는 복사선의 주파수와는 다른 주파수를 가지게 된다. 산란된 광의 일부는 물체에 조사 빔을 집광시키는 동일한 렌즈에 의해 다이오드 레이저 위에 집중된다. 산란된 복사선의 일부가 레이저 미러를 통해 레이저 공동으로 들어가기 때문에, 광의 간섭이 레이저에서 일어난다. 이것은 레이저와 방출된 복사선의 특성에 기본적인 변화를 일으킨다. 자가 혼합 효과로 인해 변화하는 파라미터는, 레이저복사선의 출력과, 주파수와, 라인폭과 레이저 임계 이득이다. 레이저 공동 내의 간섭의 결과, 2개의 복사선 주파수의 차이와 동일한 주파수로 이들 파라미터의 값이 요동하게 된다. 이 차이는 물체의 속도에 비례한다. 그리하여, 물체의 속도와 시간에 따른 적분에 의해 그 물체의 변위는 상기 파라미터들 중 하나의 파라미터의 값을 측정하는 것에 의해 결정될 수 있다. 본 방법은 단지 몇 개의 간단한 성분으로 수행될 수 있으며 이들 성분의 정확한 정렬을 요구하지 않는다.

일반 고체와 유체 내에서 물체의 속도를 측정하기 위한 자가 혼합 효과의 사용은 그 자체가 알려져 있다. 예를 들면, 논문 "Small laser Doppler velocimeter based on the self-mixing effect in a diode laser" (Applied Optics, Vol.27, No.2, January 15, 1988, page 379-385) 및 논문 "Laser Doppler velocimeter based on the self-mixing effect in a fiber-coupled semiconductor laser: theory" (Applied Optics, Vol.31, No.8, June 20, 1992, page 3401-3408)를 참조하면 된다. 그러나, 지금까지, 전술된 바와 같은 입력 디바이스에서의 자가 혼합 효과의 사용은 제안되지 않은 것이다. 이 새로운 응용은, 자가 혼합 효과를 사용하는 측정 모듈이 매우 작고 값싸게 제조될 수 있어서 현존하는 디바이스와 장치에 많은 추가 비용 없이 용이하게 설치될 수 있다는 인식에 기초를 두고 있다.

본 방법의 바람직한 실시예는, 다이오드 레이저 공동의 임피던스(impedance)가 측정되는 것을 더 특징으로 할 수 있다.

레이저 다이오드의 임피던스는 간섭 효과로 인해 변화되는 파라미터 중 하나이며 입력 디바이스와 물체 사이의 상대적인 움직임의 함수이다. 이 임피던스는 다이오드 레이저 양단의 전압을 측정하며 이 측정된 전압 값을 이 다이오드 레이저를 통해 보내지는 전기 전류의 알려진 값으로 나누는 것에 의해 결정될 수 있다.

바람직하게는, 본 방법의 바람직한 실시예는 레이저 복사선의 세기가 측정되는 것을 특징으로 한다.

레이저 복사선의 세기를 측정하는 것은, 이것이 간단한 포토 다이오드로 수행될 수 있기 때문에, 레이저 공동의 변화를 결정하는 간단한 방법이 된다.

본 발명은 또한 이 방법을 수행하며 적어도 하나의 센서 유닛과 신호 분석 수단을 포함하는 입력 디바이스에 관한 것이며, 여기서 각 센서 유닛은 스크롤 동작과 클릭 동작을 측정하며 센서 신호를 분석 수단에 제공한다. 이 입력 디바이스는, 신호 분석 수단이 스크롤 동작의 제 2 대표 센서 신호 시간 패턴으로부터 클릭 동작의 제 1 대표 센서 신호 시간 패턴을 구별하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 입력 디바이스는 신호 분석 수단이 다른 시간 구간에서 획득된 측정 결과를 결합하기 위한 저장 및/또는 지연 수단을 포함하는 것을 더 특징으로 할 수 있다.

이 입력 디바이스는, 적어도 하나의 센서 유닛이 활성화 신호에 의해 활성화되며 그리고 분석 수단이 활성화 신호에 의해 결정되는 측정 시간 구간에서 분석을 수행하게끔 센서 유닛과 시간적으로 동기화되는 것을 더 특징으로 할 수 있다.

입력 디바이스의 실시예는 분석 수단이 측정 시간 구간의 제 1 절반과 제 2 절반 동안 각각 센서 신호 파동의 제 1 수와 제 2 수를 카운트하는 카운트 수단과,상기 제 1 수와 제 2 수를 가산하며 클릭 동작 정보를 포함하는 신호를 공급하는 합산 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 입력 디바이스의 다른 실시예는, 분석 수단이 측정 시간 구간의 제 1 절반과 제 2 절반 동안 각각 센서 신호 파동의 제 1 수와 제 2 수를 카운트하는 카운트 수단과 상기 제 1 수와 제 2 수 사이의 차이를 결정하며 스크롤 움직임의 방향에 관한 정보를 포함하는 신호와 움직임 속력 정보를 포함하는 신호를 공급하는 감산 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

입력 디바이스의 실제 실시예는 분석 수단이 먼저 클릭 동작이 수행되는지를 결정하는 단계와, 두 번째로 스크롤 동작이 수행되는지 뿐만 아니라 이 스크롤 동작의 방향과 속력을 결정하는 단계를 포함하는 알고리즘을 구비하는 것을 특징으로 한다.

입력 디바이스의 대안적인 실시예는 분석 수단이 먼저 스크롤 동작이 수행되는지 뿐만 아니라 이 스크롤 움직임의 방향과 속력을 결정하는 단계와, 두 번째로 클릭 동작이 수행되는지를 결정하는 단계를 포함하는 알고리즘을 구비하는 것을 특징으로 한다.

2개의 알고리즘을 포함하는 신호 분석 수단은 신호 처리 및 제어 수단, 예를 들어 입력 디바이스가 사용되는 장치의 마이크로프로세서에 통합될 수 있다.

입력 디바이스의 제 1 메인(main) 실시예는 이 입력 디바이스가 적어도 하나의 용량성 센서 유닛을 포함하는 용량성 디바이스인 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 본 발명이 스크롤 움직임과 클릭 움직임의 다른 특성을 사용하기때문에, 단 하나의 센서 유닛만에 의하여 스크롤 동작과 클릭 동작을 모두 측정할 수 있게 한다.

더 많은 측정이 측정되어야 하거나 더 많은 옵션이 요구되는 경우, 다른 타입의 제 1 메인 실시예가 사용될 수도 있다. 이 타입의 입력 디바이스는 적어도 2개의 용량성 센서유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

어느 상황에서, 용량성 센서가 주변의 온도와 습도가 변화하는 경우 유동할 수 있다. 2개의 용량성 센서를 사용하면 비교적 빠른 스크롤 및 클릭 움직임을 유동 없이 측정할 수 있게 한다.

입력 디바이스의 제 2의 바람직한 메인 실시예는, 이 입력 디바이스가, 측정 빔을 생성하기 위해 레이저 공동을 가지고 있는 다이오드 레이저와, 물체 부근에 있는 평면에 이 측정 빔을 수렴시키는 광학 수단과, 물체에서 반사된 측정 빔 복사선을 전기 센서 신호로 변환하는 변환 수단을 포함하는 적어도 하나의 광 센서 유닛을 포함하는 광 디바이스인 것을 특징으로 한다.

용량성 입력 디바이스와는 달리, 광 입력 디바이스는 하나의 광 센서 유닛으로도 잘 동작하지만 다른 타입의 광 입력 디바이스가 어느 상황에서 선호될 수 있다. 이 타입의 입력 디바이스는 적어도 2개의 광 센서 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

광 입력 디바이스는, 측정 빔의 일부를 기준 빔으로 분할하기 위해 이 디바이스의 투명한 창에 가까이 배열되어 있는 부분적으로 투과시키는 성분과, 이 기준 빔과 물체에서 반사된 측정 빔 복사선을 수신하기 위해 작은 개구를 구비하는 복사선 감지 검출 수단을 포함하는 것을 더 특징으로 할 수 있다.

이 광 디바이스의 그러한 구성은 호모다인(homodyne)이나 헤테로다인 (heterodyne) 검출을 사용하는 광 입력 디바이스에 관한 EP-A 0 942 285에 개시되어 있다. 모든 개시된 실시예는 이 디바이스의 투명한 창에 가까이 배열되어 있는 회절 격자(diffraction grating)를 포함한다. 이 회절 격자는 측정 빔의 일부, 바람직하게는 제 1 차(first orders) 회절 격자에서 회절된 복사선을 검출기로 반사하며, 이 검출기는 또한 물체(손가락) 표면에서 반사되고 산란된 복사선의 일부를 수신한다. 이 회절 격자에 의해 제 1 차에서 회절된 레이저 복사선은 국부 발진기 빔이라고 불리우며, 이 검출기는 이 국부 발진기 빔을 사용하여 물체 표면으로부터 복사선을 간섭적으로 검출한다. 국부 발진기 빔과 물체에서 반사되어 검출기에 입사하는 복사선 사이의 간섭은 검출기로부터 맥놀이 신호(beat signal)를 유발하며, 이 맥놀이 신호는 물체 표면의 고유 평면에서의 상대적 움직임에 의해 결정된다. EP-A 0 942 285의 입력 디바이스는, 회절 격자 외에, 검출기 앞에 배열된, 시준 렌즈(collimator lens), 집광 렌즈(focussing lens), 핀홀 다이아프램 (pinhole diaphragm)을 포함하며 이들 구성요소들은 주의하여 정열하여야 한다.

바람직하게는, 광 입력 디바이스는, 변환 수단이, 레이저 공동과, 이 레이저 공동 내의 광파와 이 레이저 공동으로 다시 들어가는 반사된 측정 빔 복사선 사이의 간섭으로 인해 생성되며 물체와 입력 디바이스 사이의 상대적 움직임을 나타내는 레이저 공동의 동작 변화를 측정하기 위한 측정 수단의 결합으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이 광 입력 디바이스는 EP-A 0 942 285의 입력 디바이스보다 더 적은 수의 성분을 포함하며 더 낮은 비용으로 더 용이하게 제조될 수 있다.

광 입력 디바이스의 제 1 실시예는, 측정 수단이 레이저 공동의 임피던의 변동을 측정하는 수단인 것을 특징으로 한다.

광 입력 디바이스의 바람직한 실시예는 이 측정 수단이 레이저에서 방출된 복사선을 측정하는 복사선 검출기인 것을 특징으로 한다.

복사선 검출기는 측정 빔의 복사선의 일부를 수신하도록 하는 방식으로 배열될 수 있다.

그러나, 입력 디바이스의 이 실시예는 바람직하게는 복사선 검출기가 측정 빔이 방출되는 면과 마주보는 레이저 공동의 면에 배열되는 것을 특징으로 한다.

통상, 다이오드 레이저는 그 후면에 모니터 다이오드를 구비한다. 통상, 그러한 모니터 다이오드는 다이오드 레이저의 전면에서 방출되는 레이저 빔의 세기를 안정화시키는데 사용된다. 이제 모니터 다이오드는 레이저 공동으로 다시 들어가는 측정 빔의 복사선에 의해 생성되는 레이저 공동의 변화를 검출하는데 사용된다.

이 입력 디바이스는, 청구항 29 내지 33에 기재되어 있는 바와 같이, 모바일 폰(mobile phone), 코드리스 폰(cordless phone : 무선 전화), 랩탑 컴퓨터(laptop computer), 데스크탑 컴퓨터(desktop computer) 용의 마우스와 리모트 컨트롤 유닛 (remote control unit)과 같은 여러 응용에 사용될 수 있다.

본 발명의 이들 측면과 다른 측면은 비-제한적인 예에 의해 이후 기술되는 실시예를 참조하여 분명하고 명료하게 설명될 것이다.

도 1a 는 광 입력 디바이스의 개략적인 횡단면도이다. 이 디바이스는, 그 하부 측에, 다이오드 레이저, 이 실시예에서 타입 VCSEL의 레이저를 위한 지지대인 베이스판(1)과, 검출기, 예를 들어 포토다이오드(photo diode)를 포함한다. 도 1a에서는, 단 하나의 다이오드 레이저(3)와 이와 연관된 포토다이오드(4)만이 도시되어 있으며, 그러나, 통상 적어도 제 2 다이오드 레이저(5)와 이와 연관된 검출기 (6)가 이 디바이스의 도 1b의 평면도에 도시된 바와 같이 베이스판 위에 제공된다. 이 다이오드 레이저(3 및 5)는 레이저, 즉 측정 빔(13 및 17)을 각각 방출한다. 이 디바이스의 상부 측에 이 디바이스는 물체(15) 예를 들어 사람의 손가락이 가로질러 이동되는 투명한 창(12)을 구비한다. 렌즈(10), 예를 들어 평볼록 렌즈가 다이오드 레이저와 창 사이에 배열된다. 이 렌즈는 측정 빔(13 및 17)을 투명한 창의 상부 측에 또는 이 상부 측 가까이에 집광시킨다(focus). 만일 물체(15)가 이 위치에 존재하는 경우, 이 물체는 빔(13)을 산란시킨다. 빔(13)의 복사선의 일부는 측정 빔(13)의 방향으로 산란되며, 이 일부는 렌즈(10)에 의해 다이오드 레이저(3)의 방출 면 위에 수렴되며 이 레이저의 공동으로 다시 들어간다. 이후 설명되는 바와 같이, 공동으로 되돌아가는 복사선은 이 공동에 변화를 유발하며, 이 변화는 특히 다이오드 레이저에 의해 방출되는 레이저 복사선의 세기의 변화를 야기한다. 이 변화는, 다이오드 레이저(3)의 배면에 배열되어 있을 수 있으며 이 복사선의 변동을 전기 신호로 변환하는 포토다이오드(4)와 이 신호를 처리하기 위한 전자 회로(18)에 의해 검출될 수 있다. 이 측정 빔(17)은 또한 물체 위에 집중되며, 이 물체에 의해 산란되며, 산란된 복사선의 일부는 다이오드 레이저(5)의 공동으로 다시 들어간다. 도 1a 및 도 1b에 도시되어 있는 포토다이오드(6)의 신호를 위한 회로(18 및 19)는 예시를 위한 목적만을 가지며 다소 종래의 것일 수 있다. 도 1b에 예시된 바와 같이, 이 회로는 상호 연결된다.

도 2 는 자가 혼합 효과(self-mixing effect)에 의한 움직임 측정(movement measurement)의 원리를 예시한다. 이 도 2에서, 다이오드 레이저, 예를 들어 다이오드 레이저(3)는 개략적으로 그 공동(20)으로 도시되는 반면, 그 전면 및 후면은 레이저 미러(mirror)(21 및 22)로 각각 도시된다. 이 공동은 길이(L)를 가진다. 그 움직임이 측정되는 물체는 참조 부호 15로 표시된다. 이 물체와 전면(21) 사이의공간은 길이(L₀)를 가지는 외부 공동(external cavity)을 형성한다. 이 전면을 통해 방출되는 레이저 빔은 참조 부호(25)로 표시되며, 이 물체에서 이 전면의 방향으로 반사된 복사선은 참조 부호(26)로 표시된다. 레이저 공동에서 생성된 복사선의 일부는 이 후면을 통과하며 포토다이오드(4)에서 포획된다.

만일 물체(15)가 측정 빔(25)의 방향으로 이동하면, 반사된 복사선(26)은 도플러 이동(Doppler shift)을 겪는다. 이것은, 이 복사선의 주파수가 변화하거나 또는 주파수 이동이 일어난다는 것을 의미한다. 이 주파수 이동은 물체가 이동하는 속도에 따라 다르며 수 ㎑ 내지 ㎒ 정도이다. 레이저 공동으로 다시 들어가는 주파수 이동된 복사선은 광파 즉 이 공동에서 생성된 복사선과 간섭하며, 즉 자가 혼합 효과(self-mixing effect)가 이 공동에서 일어난다. 광파와 이 공동으로 다시 들어가는 복사선 사이의 위상 이동의 양에 따라, 이 간섭은 보강 간섭이나 상쇄 간섭이 되며, 즉 레이저 복사선의 세기는 주기적으로 증가되거나 감소된다. 이 방식으로 생성된 레이저 복사선 변조의 주파수는 이 공동 내의 광파의 주파수와 이 공동으로 다시 들어가는 도플러 이동된 복사선의 주파수 사이의 차이와 정확히 같다. 이 주파수 차이는 수 ㎑ 내지 ㎒ 정도이며 그리하여 검출하기에 용이하다. 자가 혼합 효과와 도플러 이동의 결합에 의해 레이저 공동의 거동에 변화가 일어나며, 특히 그 이득이나 광 증폭이 변화된다.

이것은 도 3에 도시되어 있다. 이 도 3에서, 곡선(31 및 32)은, 방출된 레이저 복사선의 주파수(υ)의 변동과, 다이오드 레이저의 이득(g)의 변동을, 물체(15)와 전면 미러(21) 사이의 거리(L₀)의 함수로서 각각 나타낸다. υ, g, 및 L₀는 모두 임의의 단위이다. 거리(L₀)의 변동이 물체의 움직임의 결과이기 때문에, 도 3의 횡좌표는, 이득이 시간의 함수로서 도시되도록 시간축으로 재조정(re-scaled)될 수 있다. 물체의 속도(v)의 함수로서 이득 변동(Δg)은 다음 방정식으로 주어진다:

Δg = -K.cos.{4π.υ.v.t+4π.L ₀ .t}

L c c

이 방정식에서,

- K 는 외부 공동에 대한 결합 계수(coupling coefficient)이며; 이는 레이저 공동에서 출력되는 복사선의 양을 나타낸다;

- υ는 레이저 복사선의 주파수이며;

- v 는 측정 빔의 방향으로의 물체의 속도이며;

- t 는 시각을 나타내며,

- c 는 광속이다.

이 방정식은 전술된 2개의 응용 광학(Applied Optics) 논문에 개시된 자가 혼합 효과에 대한 이론으로부터 유도될 수 있다. 물체 면은 도 2에서 화살표 16으로 표시된 바와 같이 그 평면 내에서 이동된다. 도플러 이동이 이 빔의 방향으로 물체가 움직이는 경우에만 일어나기 때문에, 이 움직임(16)은 이 방향으로 성분(16')을 가지도록 있어야 한다. 이에 의해 그 움직임이 X 움직임이라고 불리울 수 있는 XZ 평면에서의 움직임, 즉 도 2의 도면의 평면에서의 움직임을 측정하는것이 또한 가능하게 된다. 도 2 는 물체의 면이 이 시스템의 나머지에 대해 비스듬한 위치(skew position)를 가진다는 것을 보여준다. 실제로, 통상 측정 빔은 비스듬한 빔이며 물체 면의 움직임은 XY 평면에서 일어날 수 있다. Y 방향은 도 2에서 도면의 평면에 수직이다. 이 방향으로의 움직임은 제 2 다이오드 레이저에서 방출되는 제 2 측정 빔에 의해 측정될 수 있으며 그 산란된 광은 제 2 다이오드 레이저와 연관된 제 2 포토다이오드에 의해 포획된다. 비스듬한 조명 빔(들)은 도 1에 도시된 바와 같이, 렌즈(10)에 대해 편심적으로 다이오드 레이저(들)를 배열하는 것에 의해 얻어진다.

모니터 다이오드에 의해 후면 레이저 면에서 복사선의 세기를 측정하는 것에 의해 물체의 움직임으로 야기된 레이저 공동 이득의 변동을 결정하는 것이 가장 간단하며 그리하여 가장 매력적인 방법이다. 종래에는, 이 다이오드는 레이저 복사선의 세기를 일정하게 유지하는데 사용되고 있었지만 이제 이 다이오드는 물체의 움직임을 측정하는데 또한 사용된다.

이득 변동과, 그리하여 물체의 움직임을 측정하는 다른 방법은, 레이저 복사선의 세기가 레이저(다이오드)의 접합면(junction) 내의 전도 대역(conduction band)에 있는 전자의 수에 비례한다는 사실을 이용한다. 이 수는 차례로 이 접합면의 저항에 반비례한다. 이 저항을 측정함으로써, 물체의 움직임이 결정될 수 있다. 이 측정 방법의 실시예가 도 4에 예시되어 있다. 이 도 4에서, 다이오드 레이저의 활성 층(active layer)은 참조 부호 35로 표시되며, 이 레이저에 공급하기 위한 전류원(current source)은 참조 부호 36으로 표시된다. 다이오드 레이저 양단의 전압은 커패시터(capacitor)(38)를 경유하여 전자 회로(40)에 공급된다. 레이저를 통한 전류로 정규화된 이 전압은 레이저 공동의 저항, 즉 임피던스(impedance)에 비례한다. 다이오드 레이저와 직렬인 인덕턴스(inductance)(37)는 다이오드 레이저 양단에 신호를 위한 고 임피던스를 형성한다.

움직임의 양, 즉 물체가 이동하며 시간에 따라 측정된 속도를 적분하여 측정될 수 있는 거리 외에, 또한 움직임의 방향이 검출되어야만 한다. 이것은, 물체가 움직임 축을 따라 전방으로 이동하는지 또는 후방으로 이동하는지가 결정되어야 하는 것을 의미한다. 이 움직임의 방향을 결정하는 제 1 방법은 자가 혼합 효과로부터 유발되는 신호의 형상을 사용한다. 도 3의 그래프(32)로 도시된 바와 같이, 이 신호는 비대칭 신호이다. 이 그래프(32)는 물체(15)가 레이저 쪽으로 이동하는 상황을 나타낸다. 상승 기울기(32')는 하강 기울기(32")보다 더 가파르다. 응용 광학(Applied Optics, Vol. 31, No.8, 1992년 6월 20일, 3401 내지 3408페이지)의 전술된 논문에 기재된 바와 같이, 이 비대칭은 레이저로부터 멀어지는 물체의 움직임에 대해서는 거꾸로 되며, 즉 하강 기울기가 상승 기울기보다 더 가파르다. 자가 혼합 신호의 비대칭의 타입을 결정하는 것에 의해, 물체의 움직임의 방향이 확정될 수 있다.

예를 들어, 물체와 다이오드 레이저 사이의 거리가 더 크거나 물체의 반사 계수가 더 작은 특정 상황에서는, 이 자가 혼합 신호의 형상이나 비대칭을 결정하는 것이 곤란하게 될 수 있다. 그리하여 움직임의 방향을 결정하는 제 2 방법이 선호될 수 있다. 이 제 2 방법은, 레이저 복사선의 파장(λ)이 다이오드 레이저의 온도와 그리하여 다이오드 레이저를 통과하는 전류에 의존한다는 사실을 이용한다. 예를 들어, 다이오드 레이저의 온도가 증가하면, 레이저 공동의 길이는 증가하며 증폭되는 복사선의 파장이 증가한다. 도 5의 곡선(45)은 방출되는 복사선의 파장(λ)의 온도(T_d) 의존성을 보여준다. 이 도 5에서, 수평 축(T_d)과 수직 축(λ)은 모두 임의의 단위이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 이 그래프(50)로 표시되는 주기적인 구동 전류(I_d)가 다이오드 레이저에 공급되면, 다이오드 레이저의 온도(T_d)는 그래프(52)에 도시된 바와 같이 주기적으로 상승 및 하강한다. 이것은 레이저 공동에 광의 정재파(standing optical wave)를 생성하는데, 이 정재파는 주기적으로 변하는 주파수 그리하여 물체에서 반사되고 특정 시간이 지연되어 이 공동으로 다시 들어가는 복사선에 대해 연속적으로 변하는 위상 이동을 가지고 있다. 구동 전류의 매 절반 주기마다, 이 공동 내의 파(wave)와, 이 공동으로 다시 들어가는 반사된 복사선의 위상 관계에 따라 다이오드 레이저 이득이 교대로 더 높고 더 낮은 연속하는 시간 세그먼트(time segment)가 이제 있게 된다. 이것은 도 6의 그래프(54)에 도시된 바와 같이 방출된 복사선의 시간 의존 세기 변동(I)으로 나타난다. 이 그래프는 정지한 즉 움직이지 않는 물체에 대한 상황을 나타낸다. 제 1 절반 주기 1/2p(a)에서의 펄스의 수는 제 2 절반 주기 1/2p(b)에서의 펄스의 수와 같다.

물체의 움직임은 레이저 공동으로 다시 들어가는 복사선의 도플러 이동을 야기하며, 즉 이 주파수는 움직임의 방향에 따라 증가하거나 감소한다. 한 방향, 즉전방 방향으로의 물체의 움직임은 다시 들어가는 복사선의 파장의 감소를 유발하며, 그 반대 방향으로의 움직임은 이 복사선의 파장의 증가를 유발한다. 레이저 공동에서 광파의 주기적인 주파수 변조의 효과는 다음과 같다. 도플러 이동이 레이저 공동 내의 주파수 변조와 동일한 부호를 가지는 경우에, 이 공동으로 다시 들어가는 도플러 이동된 복사선의 효과는, 이 복사선이 상기 주파수 변조와 도플러 이동이 반대 부호를 가지는 경우에 가지는 효과와는 다르다. 만일 2개의 주파수 이동이 동일한 부호를 가지는 경우, 그 파와 다시 들어가는 복사선 사이의 위상 차는 느린 속도(slow rate)로 변화하며, 레이저 복사선의 최종 변조 주파수는 더 낮아진다. 만일 2개의 주파수 이동이 반대 부호를 가지는 경우, 그 파와 복사선 사이의 위상 차는 더 빠른 속도로 변화하며, 레이저 복사선의 최종 변조 주파수는 더 높아진다. 레이저 구동 전류의 제 1 절반의 주기 1/2p(a) 동안, 생성된 레이저 복사선의 파장은 증가한다. 후방으로 이동하는 물체의 경우, 다시 들어가는 복사선의 파장은 또한 증가하여, 이 공동 내의 파의 주파수와 이 공동으로 다시 들어가는 복사선의 주파수 사이의 차이가 더 낮아지게 된다. 그리하여 다시 들어가는 복사선의 파장이 생성된 복사선의 파장에 적응되는 시간 세그먼트의 수는 방출된 레이저 복사선의 전기 변조가 없는 경우에서보다 더 작아진다. 이것은, 만일 물체가 후방으로 이동하는 경우, 제 1 절반 주기에서의 펄스의 수가 변조가 가해지지 않은 경우에서보다 더 작아진다는 것을 의미한다. 레이저의 온도와 생성된 복사선의 파장이 감소하는 제 2 절반 주기 1/2p(b)에서, 다시 들어가는 복사선의 파장이 생성된 복사선의 파장에 적응되는 시간 세그먼트의 수는 증가한다. 그리하여, 후방으로 이동하는 물체에 대해, 제 1 절반 주기에서의 펄스의 수는 제 2 절반 주기에서의 펄스의 수보다 더 작아진다. 이것은 도 7의 그래프(58)에 예시되어 있으며, 이 그래프는 후방으로 물체가 이동하는 경우 방출되는 레이저 복사선의 세기(I_b)를 보여준다. 이 그래프 (58)를 도 6의 그래프(54)와 비교하면, 제 1 절반 주기에 있는 펄스의 수는 감소하였고 제 2 절반 주기에 있는 펄스의 수는 증가하였다는 것을 알 수 있다.

물체가 전방으로 이동하여, 이에 의해 물체에서 산란되어 레이저 공동으로 다시 들어가는 복사선의 파장이 도플러 효과로 인해 감소하는 경우, 제 1 절반 주기 1/2p(a)에서의 펄스의 수는 제 2 절반 주기 1/2p(b)에서의 펄스의 수보다 더 크다는 것을 전술한 설명으로부터 명백히 알 수 있다. 이것은, 전방으로 이동하는 물체의 경우에 방출되는 복사선의 세기(I_f)를 나타내는 도 7의 그래프(56)를 도 6의 그래프(54)와 비교하여 확인할 수 있다. 전자 처리 회로에서, 제 2 절반 주기 1/2p(b) 동안 카운트되는 포토다이오드 신호 펄스의 수는 제 1 절반 주기 1/2 p(a) 동안 카운트되는 펄스의 수에서 감산된다. 그 결과로 나오는 신호가 제로(0)이면, 물체는 정지해 있다. 만일 그 결과 나오는 신호가 양(positive)이면, 물체는 전방으로 이동하며, 이 신호가 음(negative)이면, 물체는 후방으로 이동한다. 그 결과 나오는 펄스의 수는 전방으로 그리고 후방으로의 움직임의 속도에 각각 비례한다.

특정 상황에서, 도플러 효과로 생성된 펄스의 수는 전기 변조에 의해 생성된 펄스의 수보다 더 높게 될 수 있다. 이것은, 예를 들어, 레이저와 물체 사이의 광 경로길이가 상대적으로 작고 전기 변조의 주파수와 진폭이 상대적으로 작은 반면,검출될 움직임은 비교적 빠른 경우에, 일어날 수 있다. 이 상황에서 움직임의 방향은 제 2 절반 주기 동안 펄스의 수와, 제 1 절반 주기 동안 펄스의 수를 비교하여 여전히 검출될 수 있다. 그러나, 그 속도는 이들 2개의 수의 차이에 비례하지 않는다. 이러한 상황에서 그 속도를 결정하기 위하여, 상기 2개의 수는 평균되어야 하며 일정한 값이 그 결과에서 감산되어야 한다. 이 방법으로 얻어진 수는 그 속도의 척도(measure)이다. 이 기술 분야에 숙련된 사람이라면 이 계산을 수행하기 위한 전자 회로를 용이하게 설계할 수 있을 것이다.

도 5 및 도 6을 참조하여 기술된 실시예에서 사용되는 삼각형 형상의 구동 전류(I_d) 대신에, 사인 곡선이나 직사각형 형상과 같은 다른 형상의 구동 전류도 또한 사용될 수 있을 것이다.

전술된 물체의 움직임의 방향과 속도를 측정하는 방법은, 이득 변동이 다이오드 레이저 공동의 저항 변동을 측정하는 것에 의해 결정되는 경우에 또한 사용될 수 있다.

이 측정 방법은 작은 도플러 이동만을 요구하는데, 예를 들어, 파장 면에서 볼 때, 1.5×10^-16m 정도의 이동을 요구하며, 이는 680㎚의 레이저 파장에 대해 100㎑ 정도의 도플러 주파수 이동에 해당한다.

수직 배향으로 된 2개의 다이오드 레이저와 2개의 이와 연관된 포토다이오드를 포함하는 도 1의 입력 디바이스에 의해 하나의 평면에서 2개의 수직 (X 및 Y) 방향, 즉 측정 축을 따른 물체의 움직임을 측정할 수 있다. 그러한 디바이스는, 디스플레이를 가로질러 2개의 방향에 걸쳐 커서의 움직임이 제어되어야 하는 장치에 적합하다. 그러한 장치에 클릭 동작이 또한 측정되어야 한다면, 제 3 다이오드 레이저와 이와 연관된 포토다이오드를 본 디바이스에 추가되어야 한다. 제 3 다이오드 레이저와 포토 다이오드는 이 디바이스가 제 3의 Z 방향, 즉 측정 축을 따른 움직임을 또한 측정할 수 있게 한다. 이 제 3 다이오드 레이저는, 제 3 측정 빔이 창(window)(12)과 물체에 수직으로 입사하며 다른 방향으로의 성분을 가지지 않도록 렌즈(10)의 광축 상에 배열될 수 있다. Z 방향에 대한 최적 측정 신호는 이렇게 얻어질 수 있다. X 및 Y 측정 신호의 신뢰도와 정확도를 증가시키기 위하여, 3개의 다이오드 레이저가 바람직하게는 하나의 원 위에 120°의 상호 각 거리(angular distance)로 배열될 수 있다. 이 구성은 도 8에 도시되어 있으며, 여기서 제 3 다이오드 레이저와 제 3 포토다이오드가 참조 부호(7 및 8)로 각각 표시되어 있다. 포토 다이오드(4, 6, 8)의 출력 신호나 저항 측정 신호가 각각 S₄, S₆, S₈로 표시될 때, X, Y, 및 Z 측정 축을 따른 물체의 속도(V_x, V_y, 및 V_z)는 예를 들어 다음과 같이 각각 계산될 수 있다:

V_x= 2S₄- S₆- S₈

V_y=(S₈- S₆)

V_z= 1/(S₄+ S₆+ S₈)

이 계산을 수행하기 위한 전자 회로는 합산 요소와 감산 요소(summing andsubtracting elements)를 포함하며 비교적 구현하기에 용이하다.

이런 방식으로 얻어진 X 및 Y 방향으로 속도의 값과 시간 지속기간에 대하여 적분하는 것에 의한 움직임, 즉 움직인 거리는 보다 신뢰할 만하고 정확한데, 그 이유는 이들이 적어도 2개의 포토다이오드의 출력 신호를 평균한 결과이기 때문이다. 움직임 에러 또는 손가락을 약간 들어올리는 것과 같은 원치않은 움직임은 포토다이오드의 출력 신호에 유사한 효과를 미친다. X 및 Y 측정 축을 따른 움직임이 출력 신호를 서로 감산하여 결정되기 때문에, X 및 Y 측정 신호에 대한 원치 않는 움직임의 영향이 제거된다. 3개의 포토다이오드의 출력 신호를 추가하여 얻어진 Z 측정 신호(V_z)만이 손가락이나 다른 물체의 위/아래(up/down) 움직임을 나타낸다.

클릭 동작을 결정하기 위해 그러한 움직임이 일어난다는 것만을 검출하는 것으로 충분하며 이 물체의 변위의 정확한 측정이 필요하지 않아서 Z 측정이 다소 대충 이루어질 수(rough) 있다.

디바이스 창에 대한 다이오드 레이저와 그에 따른 측정 빔의 적절한 배열과 포토 다이오드의 신호의 적절한 처리는 2개의 다이오드 레이저만을 가지고 있는 입력 디바이스에 의하여 X-, Y- 및 Z 방향으로의 측정을 가능하게 한다. 이 입력 디바이스는 메뉴 차트의 스크롤 및 클릭 설비를 가지는 장치에 사용될 수 있다. 광 스크롤-및-클릭 디바이스라고 불리울 수 있는 그러한 입력 디바이스는 별도의 성분으로 용이하게 형성될 수 있으며, 이는 새로운 개발을 신속하게 할 수 있게 한다.

도 9는 광 스크롤-및-클릭 입력 디바이스(60)의 제 1 실시예를 도시한다. 이디바이스는 2개의 광학 센서 유닛(62,64)을 포함하며, 이들 각각의 광학 센서 유닛은 다이오드 레이저와 포토다이오드 어셈블리(66,68)를 포함할 수 있다. 그러한 어셈블리 대신에, 또한 별도의 다이오드 레이저와 포토다이오드가 사용될 수 있다. 광학 센서 유닛(62,64)에서 방출되는 복사선의 각 경로에는, 렌즈(70,72)가 배열되며, 이 렌즈(70,72)는 이와 연관된 유닛(62,64)의 복사선 빔(74,76)을 창의 면일 수 있는 동작 면(88)에 집광시킨다. 이 창(88)은, 이 디바이스가 사용되는 장치, 예를 들어 도 10에 측면도로 도시된 바와 같은 모바일 폰의 하우징(82)의 일부를 형성할 수 있다. 이 센서 유닛은, 측정 빔(74, 76)의 주요 광선이 창(88)에 수직한 선에 대하여 대향하는 각(opposite angles), 예를 들어, 각각 +45° 및 -45°의 각으로 되게 각각 배열될 수 있다.

물체, 예를 들어 사람의 손가락(80)이 스크롤 및/또는 클릭 동작을 위해 동작 면을 가로질러 이동된다. 위에서 기술된 바와 같이, 두 동작은 레이저/다이오드 어셈블리 유닛(66,68) 쪽으로 향하는, 손가락에서 반사된 복사선의 도플러 이동 (Doppler shift)을 유발한다. 이들 유닛의 검출기의 출력 신호는 신호 처리 및 레이저 구동 전자 회로(84)에 공급된다. 이 회로는 예를 들어 제어 손가락(80)의 움직임을 평가하며 그 출력(86)에서 그 움직임에 관한 정보를 공급한다. 센서 유닛 (62,64)과, 창(88)과, 전자 회로(84)와, 소프트웨어는 하나의 모듈에 통합될 수 있다. 이 모듈은 스크롤 및 클릭 기능을 구비하여야 하는 모바일 폰이나 다른 장치에서도 그와 같이 배치된다. 또한 분리된 요소를 가지고 이 입력 디바이스를 구현하는 것도 가능하다. 특히 신호 처리 부분은 모바일 폰이나, 리모트 컨트롤, 코드리스 폰이나 휴대용 컴퓨터와 같은 다른 장치의 일부를 형성하는 마이크로제어기나 다른 제어 수단에 의해 수행될 수 있다.

위에서 기술된 바와 같이, 센서 유닛에 대해 손가락이나 다른 물체의 움직임은 레이저 전류를 변조하는 것에 의해 그리고 검출기에서 수신되는 복사선 펄스를 카운트하는 것에 의해 검출될 수 있다. 측정 빔(74,76)의 주요 광선을 따라 물체의 속도를 각각 나타내는 이들 검출기의 출력 신호(Sign₁및 Sign₂)로부터, 창에 평행한 속도(V_scroll)와 창에 수직한 속도(V_click)는 다음과 같이 계산될 수 있다:

V_scroll= 1/2(Sign₁- Sign₂)

V_click= 1/2(Sign₁+ Sign₂)

도 11 은 광 스크롤-및-클릭 입력 디바이스(90)의 제 2 실시예를 도시한다. 이 실시예는, 2개의 렌즈(70 및 72)와 창(88)이 단일 성분(92)으로 대체되었다는 점에서 도 9 및 도 10의 것과 다르다. 이 요소는 디바이스 창을 형성하는 상부 표면(94) 상에 두 빔(74, 76)을 집광시킨다.

지금까지 설명된 바와 같이, 스크롤 및 클릭 동작은 모든 이용가능한 방향 정보, 즉 입력 디바이스에 존재하는 모든 검출기의 신호의 벡터 변환에 의하여 결정된다. 특정 상황에서 스크롤 동작과 클릭 동작을 서로 구별하며 스크롤 동작과 클릭 동작에서 전후 움직임을 서로 식별하는 것은 어려울 수 있다. 후자는 이 디바이스가 더 소형화되어 센서 신호의 신호 대 잡음 비가 감소될 때 특히 그러하다.본 발명은 이들 문제를 해결하는 방법을 제공하며 나아가 이 디바이스에서 다이오드 레이저의 수를 절감할 수 있게 한다. 다이오드 레이저의 수를 절감한다는 것은 상당한 비용과 공간 절감을 실현할 수 있다는 것을 의미한다. 본 새로운 방법은 보다 신뢰성 있는 신호 해석을 얻기 위해 이전의 동작에 대한 이력 데이터 (historical data) 뿐만 아니라 스크롤 동작과 클릭 동작 동안 생성된 신호의 시간에 따른 특성을 사용한다. 이 이력 데이터에 의하여 지금까지 애매한 신호가 잘 해석될 수 있도록 확률 체크가 수행될 수 있다.

이 새로운 방법을 위한 시작 점은:

- 유저는 스크롤 동작과 클릭 동작을 결코 동시에 수행하지 않으며,

- 스크롤 동작에 대한 시간에 따른 특성은 실질적으로 클릭 동작의 특성과는 다르다

는 사실에 있다. 이들 사실은 센서 신호가 해석되는 소프트웨어에 병합될 수 있으며 이 소프트웨어는 입력 디바이스 및/또는 입력 디바이스가 구현되는 장치의 일부를 형성한다. 첫 번째 사실은 정교한 스크롤 동작과 정교한 클릭 동작 사이의 혼선이 가능하지 않다는 것을 의미한다. 두 번째 사실은 도 12 및 도 13에 도시되어 있다.

도 12 는 자가 혼합 효과를 사용하는 스크롤-및-클릭 디바이스에 의해 공급되는 클릭 신호(Sclick)를 도시한다. 수평축은 시간(t)축이며 수직축을 따라서는 클릭 동작 동안 레이저 펄스의 총 수(Np)가 도시된다. 전형적으로 클릭 동작에 대해서는 클릭 동작 전에 유저는 스크롤 동작의 속도를 줄이고 마지막으로 원하는 위치에 도달하였을 때 스크롤 동작을 중지한다. 그리고 움직임이 없는 기간 후에 빠른 클릭 동작이 수행된다. 각 빠른 클릭 동작에 따라, 도 12에서 볼 수 있는 바와 같이 다수의 다이오드 레이저 펄스, 그리하여 다수의 신호(Sclick)의 피크(Cp)가 생성되며, 이 도 12는 서로 전후에 수행되는 클릭 동작의 대응하는 수의 결과로서 다수의 그러한 피크를 보여준다. 도 12에 도시된 신호 패턴은 항상 발생하는 일반적인 클릭 패턴이며 유저에 의해 이루어지는 업-클릭이나 다운-클릭에서 다르지 않다.

도 13 은 다수의 스크롤 동작이 서로 전후에 수행될 때 동일한 입력 디바이스에 의해 공급되는 스크롤 신호(Sscroll)를 보여준다. 하나의 스크롤 동작 동안, 손가락은 지속적으로 움직인다. 그 속도는 통상 일정치 않기 때문에, 다른 시간 구간에서 스크롤 동작의 지속시간 동안 다이오드 레이저 펄스의 수는 다르다. 이것에 의해 각 스크롤 동작에 대해 변조되지 않은 (Su) 스크롤 신호가 생성된다. 이 신호는 또한 피크(Sp)를 가지지만, 이제 스크롤 동작의 시작과 종료시에는 이들 피크가 일반적으로 도 12의 클릭 신호의 피크보다 더 낮다.

도 12의 그래프(Sclick)와 도 13의 Sscroll을 비교하면, 클릭 동작이 이 스크롤 동작에 의해 생성된 센서 신호와는 실질적으로 다른 센서 신호를 생성한다는 것을 알 수 있다. 이들 신호의 다른 시간 특성이 검출될 수 있으며, 그리하여 추가적인 알고리즘에 의하여 클릭 동작과 스크롤 동작은 서로 식별된다. 이 알고리즘은 입력 디바이스의 소프트웨어에 구현되며, 이 소프트웨어는 이 장치의 마이크로프로세서에 또는 이 디바이스의 신호 프로세서에 저장된다.

스크롤 동작에 대해 2개의 파라미터가 중요하다: 즉 양의 값만을 가지는 속력과, 양의 값(업-스크롤)이나 음의 값(다운-스크롤)을 가질 수 있는 스크롤 동작의 방향이 중요하다. 규칙적인 시간 구간에서, 예를 들어, 매 10밀리초마다, 이 동작, 즉 스크롤 동작이나 클릭 동작 동안, 신호 프로세서는 검출기 신호를 입력받아 이들 신호를 적절히 결합하는 것에 의하여 속력과 방향에 대한 수치 값을 계산한다. 이 신호 프로세서는 연관된 다이오드 레이저의 워밍업 단계(worming-up phase) 동안 검출기에 의해 생성된 신호와 다이오드 레이저의 쿨링다운 단계(cooling-down phase) 동안 생성된 신호를 모두 취한다. 이들 단계(phase)는 도 6(그래프 52)에 도시되어 있다. 도 6 및 도 7의 편에서 기술된 바와 같이, 거기에서 절반 주기라고 불리우는 이들 단계 동안 레이저 펄스의 수는 물체(손가락)의 속력과 물체의 움직임의 방향에 따라 달라진다. 이것은 또한 이들 단계 동안 검출기가 공급하는 출력 펄스에 대해서도 그러하며, 이 출력 펄스는 각 검출기에 대해 별도의 카운터에 의해 카운트된다. 그러한 카운터는 그리하여 스크롤 동작이 일어나는 상기 단계 동안 다른 값을 공급할 수 있으며, 이에 의해 이들 값들 사이의 차이가 스크롤 방향을 나타낸다.

도 14 는 신호 프로세서(84)의 2개의 검출기(102, 104)와 일부 성분을 상세하게 개략적으로 도시한다. 참조 부호 110 및 112 는 각각 검출기(102 및 104)로부터 나오는 펄스를 카운트하는 카운터를 나타낸다. 수치 값인 카운터 출력 값(A, B)은 계산기(100)에 공급된다. 검출기와 카운터 사이에는 증폭기(106, 108)가 이 검출기 신호를 증폭시키기 위해 배열될 수 있다. 예를 들어 매 10밀리초마다 각 샘플링 순간에 상기 2개의 절반 주기 동안 획득된 A 및 B의 값은 물체의 움직임의 순간 속도와 방향을 얻기 위해 서로 더해지고 감산된다.

일반적으로, 만족스러운 결과가 이런 방식으로 획득된다. 그러나, 입력 디바이스를 더 소형화하고자 하는 경우, 검출기 신호에 있는 잡음의 영향이 증가하며 2개의 절반 주기 동안 신호들 사이의 차이가 검출하기에 더 어렵게 된다. 이것은, 계산기의 출력(114)의 신뢰성이 감소한다는 것을 의미한다. 그러나, 스크롤 동작의 속도와 방향에 관한 그리고 클릭 동작에 관한 신뢰할 만한 정보는,

- 유저가 특정 시간 기간 내에 한번을 초과하여 스크롤 방향을 변경하지 않다는 사실과,

- 스크롤 방향이 변경될 때 그 속력이 낮으며 그 속력이 무한히 짧은 시간 구간 동안 수치적으로 말해 제로(0)라는 사실

이 사용될 때 더 낮은 신뢰할만한 측정 신호로부터도 여전히 획득될 수 있다. 실제 분석되는 시간 구간 전후에 다른 시간 구간에서 유저 입력에 관한 정보는 실제 시간 구간에서 스크롤 움직임의 방향에 관한 신뢰성있는 정보를 얻기 위해 상기 실제 시간 구간 동안 획득된 센서 신호를 해석하는데 사용될 수 있다.

새로운 방법이 스크롤 동작과 클릭 동작을 서로 구별하기 위해 벡터 분해 기술을 사용하지 않기 때문에, 이 방법은 단 하나의 광학 센서 유닛에 의하여 이들 동작을 측정할 수 있다.

도 15 는 단 하나의 광 센서 유닛(122)을 포함하는 광 스크롤-및-클릭 디바이스(120)의 일 실시예를 개략적으로 도시하며, 도 16 은 그러한 디바이스가 구현될 수 있는 모바일 폰의 측면도를 도시한다. 이 센서 유닛은 다이오드 레이저와 포토다이오드 어셈블리(124) 및 손가락(132)이 이동되는 디바이스 창(130)의 면에 또는 이 창의 인근에 측정 빔(128)을 집광시키는 렌즈(126)를 포함할 수 있다. 이 디바이스는 레이저 구동 및 신호 검출 회로(136)를 더 포함하며, 이는 여기서 논의되는 알고리즘이 구현될 수 있는 소프트웨어를 포함할 수 있다. 이 소프트웨어는 입력 디바이스가 그 일부를 형성하는 장치의 마이크로프로세서에 배열될 수도 있다. 참조 부호 138 은 예를 들어 모바일 폰 메뉴에 관한 외부 기능을 제어하기 위한 디바이스 출력 및/또는 인터페이스를 나타낸다.

측정 빔의 주요 광선이 창(130)과 손가락 표면에 예각으로 입사하므로, 단일 센서 유닛(122)은 창에 수직한 움직임(클릭 동작) 뿐만 아니라 창에 평행한 움직임(스크롤 동작)도 측정할 수 있다. 이 디바이스에서, 클릭 동작은 창에 수직한 방향으로 손가락 움직임의 성분을 결정하는 것에 의해서가 아니라 검출기 신호의 시간 특성을 분석하는 것에 의해 검출된다.

또한 3개의 방향(X-, Y- 스크롤 및 클릭)으로의 물체의 움직임을 측정하기 위하여 원리적으로 3개의 센서 유닛이 각 방향에 대해 하나씩 사용되는 입력 디바이스에서, 하나의 센서 유닛이 이 방법을 사용할 때 절감될 수 있다. 센서 유닛을 절감하는 것은, 특히 다이오드 레이저가 다이오드 레이저가 입력 디바이스의 가장 고가의 성분이기 때문에 실제 매우 중요할 수 있다. 더욱이, 센서 유닛을 절감하는 것은, 이 디바이스가 보다 콤팩트하게 제조될 수 있으며 이 디바이스가 고안되는 장치에 보다 용이하게 형성될 수 있다는 것을 의미한다. 또한 센서 유닛의 원래의개수를 가지는 입력 디바이스를 갖는 새로운 방법을 사용하는 것도 가능하다. 센서 유닛들 중 하나는 2개의 방향을 따라 움직임을 측정하는데 사용될 수 있으며, 이들 방향 중 하나의 방향을 따라 원래 측정된 센서 유닛은 이제 추가적인 정보를 생성하는데 이용가능하다.

이제, 이 방법이 수행될 수 있는 알고리즘 중 몇몇 실시예가 기술된다. 도 17 내지 도 20 은 하나의 스크롤 동작(X 또는 Y)과 클릭 동작이 결정될 수 있는 알고리즘의 블록도를 도시한다. 이들 알고리즘 각각은, 여태까지, 즉 실제 측정 및 분석 시간 구간 전에, 유저의 입력, 즉 동작에 관한 데이터를 저장하며 이 구간에서 이들 데이터를 사용하는 능력을 구비한다. 이후에는, 유저의 동작이 이벤트(event)라고 불리울 것이다. 알고리즘은 실제 이벤트 보다 선행하는 마지막 n 개의 이벤트 동안 입력 디바이스의 상태가 체크되었을 때 획득된 완성된 데이터를 저장할 수 있다. 이 알고리즘은 또한 마지막 이벤트(클릭이나 스크롤 움직임)가 검출되었기 때문에 만료된 시간과 같은 처리 정보에 관한 데이터만을 저장할 수도 있다. 여기에 더하여, 알고리즘은 임시적으로 분석된 시간 구간에 따르는 이벤트에 관한 데이터를 사용할 수도 있다. 이것은 일부 시간 지연 후에 입력 신호를 처리하는 것에 의해 실현될 수 있다.

후자의 알고리즘의 일례의 블록도 또는 흐름도가 도 17에 도시되어 있다. 이 알고리즘은 클릭 동작의 발생시에 체크되어야 하는 시간 구간 전의 10개의 사이클과 후의 10개의 사이클에 관한 데이터를 사용한다. 이 측정은 그리하여 20개의 시간 구간 범위에서 행해진다. 이들 시간 구간은 도 17에서 [i]로 표시된다. 이 알고리즘은 단 하나의 광 센서 유닛과 하나의 카운터를 구비하는 입력 디바이스에도 사용될 수 있으며, 이 디바이스는 하나의 카운터 출력(A)만을 공급한다. 이 알고리즘은, 2개의 카운터 출력(A 및 B)을 공급하는, 2개의 센서 유닛과 2개의 카운터를 구비하는 입력 디바이스에도 사용될 수 있다. 이들 가능성은 도 17에서 각각 우측과 좌측에 블록(210 및 204)으로 표시되어 있다. 제 1 절반 주기(다이오드 레이저의 워밍업) 동안 그리고 제 2 절반 주기 동안(다이오드 레이저의 쿨링다운) 동안의 카운터 값이 모두 사용된다. 제 1 및 제 2 절반 주기는 각각 인덱스 "up" 및 "down"으로 표시된다. 그래서, 하나의 센서 디바이스에 대해 카운터 값(A_up및 A_down)이 사용되며(블록 212) 그리고 2개의 센서 디바이스에 대해 카운터 값(A_up, A_down, B_up및 B_down)이 블록(212 및 206)에 각각 표시된 바와 같이 사용된다.

블록 208 및 216에서, 움직임의 속도와 스크롤 움직임의 방향이 결정된다. 이 속도는 모든 카운터 값의 합이므로, 이 속도는 "sum"으로 표시된다. 이 속도의 방향은 동일한 카운터의 "up" 값과 "down" 값 사이의 차이이다. 2개의 센서 디바이스에 대해, 이 속도의 방향은 2개의 카운터에 대한 차이 사이의 차이이다. 움직임의 속력과 방향은 i=20에 대해 계산되며, 순간적인 측정을 고려한 마지막 시간 구간은 도 17에 도시되어 있다.

블록 218과 그 다음 블록은 하나의 센서 디바이스와 2개의 센서 디바이스에 대해 동일하다. 이 블록에서 선행하는 시간 구간(0 내지 19)의 데이터는 시프트 레지스터(shift register)를 이동시키는 것에 의해 호출된다. 블록(218)에서,click_v 라고 불리우는 파라미터에 대한 값은 i=10에 대해 계산되며, 이 파라미터는 시간 구간(10)에서 클릭 동작이 수행되었을 가능성을 나타낸다. 이 계산에 대해, 구간(10)의 데이터 뿐만 아니라 구간(9 및 11)의 데이터도 사용된다. 계산된 click_v 값은 블록(222)에서 저장된 클릭 트레스 보유 값(click tress hold value)과 비교되며, 이 계산된 값이 임계값보다 더 크면, 시간 구간(10)에서 클릭 동작이 수행되었다는 것이 확인된다(블록 224). 이 계산된 값이 임계값보다 더 작으면(블록 226), 도 17의 블록(226)에 표시된 바와 같이 이 분석은 스크롤 방향을 결정하기 위해 다른 알고리즘으로 처리할 수 있다.

후자의 알고리즘은 도 18에 도시된다. 이 알고리즘에 의하여, 스크롤 방향의 검출 신뢰성이 상당히 증가된다. 이것은, 실제 분석된 시간 구간 전에 어느 시간 구간 그리고 실제 분석된 시간 구간 후 어느 시간 구간에서 속도 즉 sum[i]이 최소로 되는지를 결정하는 것에 의해 실현된다. 이들 시간 구간 사이의 시간에서 움직임의 방향은 그 속도가 제로(0)인 경우에만 이론적으로 그 방향을 변화시킬 수 있기 때문에 변화되지 않는다고 가정된다.

도 18의 단계 228에서, 시간 구간 i=0 내지 i=9 중에서, 최소의 sum[i]가 측정된 시간 구간(m)이 결정된다. 단계 230에서, 시간 구간 i=10 내지 i=20 에 대해 동일한 연산이 수행된다. 결정된 시간 구간은 n 이다. 이후 av_dir 이라고 불리우는 파라미터에 대한 값이 계산되며(단계 232), 이 파라미터는 m 과 n 사이의 i에 대해 측정된 방향 값 dir[i]의 평균을 나타낸다. 계산된 av_dir 값은 단계 234에서 저장된 스크롤 임계값과 비교되며, 계산된 값이 저장된 값보다 더 큰 경우, 시간구간 i=10에서 스크롤 동작이 수행되었다고 확인된다(단계 238). 스크롤 움직임의 방향은 방금 측정된 av_dir이며 스크롤 움직임의 속력은 sum[10]이다. av_dir의 계산된 값이 스크롤 임계값보다 작으면, 단계 236에서, 스크롤 동작이 수행되지 않은 것으로 확인되며, 이것은 "방향=0" 그리고 "속도=0"으로 표시된다.

도 17 및 도 18의 알고리즘은 실제 분석된 시간 구간이 아닌 시간 구간에서 측정된 데이터를 저장한다. 측정될 시간 구간 동안 획득된 데이터의 분석을 지연시키는 것에 의해 이 분석을 위해 이 시간 구간 전후의 구간으로부터의 데이터가 분석에 사용될 수 있으며, 이 분석에 의해 지금까지 존재하지 않은 더 높은 레벨로 입력 디바이스의 신뢰성을 제공한다. 이 알고리즘은 정보, 즉

- 측정된 시간 구간 동안 클릭 동작이 수행되었는지 또는

- 이 시간 구간 동안 스크롤 움직임의 방향

을 제공한다.

도 17 및 도 18의 알고리즘과 도 19 및 도 20의 알고리즘은, 새로운 값의 세트가 입력 디바이스의 센서에 의해 생성될 때마다 수행된다.

도 19에 도시된 알고리즘(250)은 도 17 및 도 18의 알고리즘과 동일한 원리에 기초를 두고 있지만, 이 알고리즘은 먼저 스크롤 움직임을 검출하고 이후 클릭 움직임을 검출한다. 이 알고리즘은 실제 시간 구간 동안 획득된 측정된 데이터의 분석 동안 측정된 데이터가 사용된, 미리 결정된 수의 미래와 과거의 시간 구간을 각각 나타내는 "future"와 "past"라는 추가 상수를 사용한다. 이 실제 시간 구간, 즉 스크롤과 클릭 동작시 체크되어야 할 시간 구간이 도 19에 "now"로 불리운다.

측정된 데이터는 순환 레지스터(circular register)에 저장된 것으로 가정된다. 제 1 단계(252)에서 모든 과거의 시간 구간의 데이터가 사용된 것으로 표시된다. 단계 254에서, 이들 시간 구간 동안의 방향(dir) 뿐만 아니라 실제 측정과 미래의 측정 동안의 속력(sum[now+future])이 측정된다. 이후, 단계 256에서, 과거 시간 구간 중 어느 구간(n)에서 이 시간 구간 동안 측정된 속력과 실제 시간 구간 동안 측정된 속력의 차이, 즉 sum[now-n]가 최소로 되는지 결정된다. 또한 이 단계에서 미래 시간 구간 중 어느 구간(m)에서 "now" 구간 동안 측정된 속력과 이 시간 구간 동안 측정된 속력의 합이 최소가 되는지 결정된다. 단계 258에서, 평균값 방향 av_dir 이 시간 구간 [now-n] 및 [now+m] 사이의 측정 값으로부터 계산된다. 또한 클릭 동작이 [now] 시간 구간에서 수행되었을 가능성 즉click_v 이 계산된다. 이후 계산된 값인 계산된 av_dir 이 저장된 스크롤 트레스 보유 값보다 더 큰지 여부를 결정한다(단계 260). 만일 그러하다면, (단계 262에서) 스크롤 동작이 [now] 시간 구간 동안 수행된 것으로 확인된다. 스크롤 움직임의 속력은 시간 구간(10), 즉 [now] 구간 동안 측정된 속력이다. 값 av_dir 이 스크롤 임계값보다 더 크지 않고, 단계 264에서 스크롤 동작이 수행되지 않은 것으로 확인되면, 단계 266에서 클릭 동작 가능성 값 click_v 이 저장된 클릭 임계값보다 더 큰지를 결정한다. 만일 그러하다면 단계 268에서 클릭 동작이 시간 구간 [now]에서 수행된 것으로 확인된다. 만일 그러하지 않다면 스크롤 동작 또는 클릭 동작 중 어느 것도 시간 구간 [now=10] 내에서 수행되지 않은 것으로 확인된다.

도 20의 알고리즘(300)은 클릭 가능성 값 click_v 이 보다 간단한 방식으로계산되며(단계 308) 그리고 최근 과거의 스크롤 동작이 측정되었는지를 체크한다는 점에서 도 19의 알고리즘과 서로 다르다. 알고리즘(300)의 단계(302, 304, 306, 310, 312, 314, 318, 320, 및 322)는 도 19에 도시된 알고리즘(250)의 단계(252, 254, 256, 260, 262, 264, 266, 268, 270)와 동일하다. 알고리즘(300)은 단계 314와 단계 318 사이에 추가 단계 316을 사용하며, 이 단계에서, 스크롤 동작이 마지막 10밀리초 사이에 검출되었는지를 체크한다. 만일 그렇지 않은 경우에만 클릭 동작이 수행되었는지를 결정한다.

도 17 내지 도 20의 알고리즘은, 스크롤 동작과 클릭 동작의 다른 시간 의존 거동을 사용하며 실제 측정된 시간 구간과는 다른 시간 구간에서 이루어진 측정에 대한 이력 데이터를 사용하는 새로운 방법을 수행하는데 사용될 수 있는 알고리즘의 단순한 예이다. 이 방법은 움직임의 방향을 결정하는 도 5 내지 도 7의 편에서 기술된 벡터 변환 방법 대신에 사용될 수 있을 뿐만 아니라 훨씬 더 우수한 결과를 얻기 위해 이 벡터 변환 방법과 결합될 수도 있다.

이 방법이 구현될 수 있는 환경에 대해, 광 입력 디바이스를 사용할 때, 광 입력 디바이스에 대해 이동되는 물체의 구조나 반사 계수에 대해 거의 어떤 요구조건도 설정될 필요가 없다. 한 조각의 종이(paper)의 이 디바이스에 대한 상대적인 움직임이라도 용이하게 측정될 수 있는 것으로 밝혀졌다.

광학적인 관점에서 보면, 자가 혼합 방법을 사용하는 광 입력 디바이스의 크기는 매우 작아질 수 있다. 이 디바이스의 사이즈는 주로 이 디바이스에 포함되어야 하는 전자회로의 양과, 용이한 대량 제조를 위한 측면에 의해 결정된다. 실제실시예에서, 그 창은 3㎟ 내지 5㎟의 사이즈를 가진다. 이 디바이스에 사용되는 측정 원리 때문에, 그 부품은 정밀하게 배열될 필요가 없으며 이는 대량 생산에 매우 유리한 잇점이다.

도 1의 실시예에서, 렌즈(10)는 폴리카보네이트(PC) 또는 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA)와 같은 투명 플라스틱 물질이나 유리로 제조될 수 있다. 그러한 렌즈는 다이오드 레이저, 포토 다이오드, 처리 회로를 지지하는 기판에, 예를 들어, 에폭시로 된 투명 접착층(11)에 의하여 고정될 수 있다. 이 실시예에서, 다이오드 레이저는 수직 방향으로 레이저를 복사하여, 이들 레이저들이 VCSEL 타입으로 이루어질 수 있게 가정된다. 그러한 레이저는 유선 결합 기술(wire bounding technique)에 의하여 베이스판 위에 용이하게 배치될 수 있다.

바람직하게는, 수평 공동을 가지는 보다 종래의 측면 방출 다이오드 레이저(side emitting diode laser)는 상당히 더 값 싸기 때문에 사용된다. 그러한 레이저는 수직 방향으로 레이저를 복사하도록 하는 방식으로 장착될 수 있다. 예를 들어, 이 레이저는 작은 테이블 위에 장착될 수 있다. 그러나, 수평 방향으로 방출하도록 하는 방식으로 측면 방출 다이오드 레이저를 장착하는 것도 가능하다.

도 21a 는 이러한 레이저를 갖는 광 입력 디바이스의 일 실시예의 수직 단면도이며, 도 21b 는 이 실시예의 하부 부분의 평면도이다. 이들 도면에서, 참조 번호 1은 전기 접점 핀(352)이 돌출되는 베이스판, 즉 하우징 판을 나타낸다. 이 베이스판은 다이오드 레이저의 냉각 요소로서 동작할 수 있는 열 전도성을 가지고 있다. 도 1a, 도 1b 및 도 8에 개략적으로 도시되어 있는 전기 회로는 실리콘이나 다른 물질의 층(350) 위에 장착될 수 있으며, 이 층은 회로 보드를 형성한다. 또한 도 1의 실시예는 그러한 층을 포함할 수 있다. 요소(3, 5, 7)는 측면 방출 다이오드 레이저이다. 이들 레이저 각각에 대해, 반사 부재(354)가 제공되며, 이 반사 부재는 다이오드 레이저로부터 나오는 수평 방향으로 방출되는 빔(358, 360)을 이 디바이스의 상부에 있는 창(12) 쪽으로 렌즈(10)를 통해 수직 방향으로 반사한다. 바람직하게는, 이 반사 요소는, 또한 약간의 광학 배율을 가지며 입사하는 발산 빔(358, 360)을 덜 발산하는, 즉 시준된 또는 심지어 약간 수렴하는 빔으로 변환하도록 구 형상을 가진다. 이 렌즈(10)의 광학 배율은 도 1의 실시예에서 렌즈(10)의 광학 배율보다 더 작을 수 있다. 또한 도 21a 및 도 21b의 실시예에서, 이 렌즈(10)는 유리 렌즈일 수 있지만 플라스틱 렌즈인 것이 바람직하다. 플라스틱 렌즈는 값이 싸며 유리 렌즈보다 더 가벼우며 그리고 엄격한 광학 조건이 이 렌즈에 설정되지 않기 때문에 이 응용에 매우 적합하다. 바람직하게는 플라스틱으로 제조되며 투명한 창(12)을 구비하는 캡(cap)(356)은 하우징 판(1)과 함께 이 디바이스의 하우징을 형성한다. 3개 또는 단 2개의 다이오드 레이저가 사용되는 경우에는 2개의 반사 부재는 반사 코팅에 의해 커버되는 하나의 플라스틱 링(ring)으로 구성될 수 있다. 상기 링은 베이스판(1)의 일체 부분을 형성할 수 있다. 이 입력 디바이스는 주로 플라스틱 물질로 이루어지고 3개의 구성 부분으로만 구성되며 이는 조립을 용이하게 할 수 있다. 이들 부분은, 반사 링과, 접촉 핀(352)과, 다이오드 레이저 및 연관된 포토 다이오드를 구비하는 베이스판(1)과, 렌즈(10)와, 창(12)을 구비하는 캡(356)이다.

도 22 는 이들 부분의 다른 통합이 수행된 입력 디바이스의 바람직한 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 도 21a의 실시예의 캡(356)과 렌즈(10)는 단일 플라스틱 요소(362)로 대체되며, 이 단일 플라스틱 요소의 하부는 베이스판 쪽으로 굴곡된다. 이 굴곡된 면은 도 21a에서 렌즈(10)와 조사 빔에 대해 동일한 굴절 효과를 제공한다. 도 22의 실시예의 하부 부분의 평면도는 이 부분이 도 21a와 도 21b의 것과 동일한 것이기 때문에 도시되어 있지 않다. 도 22에 도시된 실시예는 2개의 구성 부분만으로 구성되며 심지어 도 21a 및 도 21b에 도시된 실시예보다 조립하기가 훨씬 더 용이하다.

도 8, 도 21a, 도 21b, 도 22, 도23a 및 도 23b에 도시된 실시예에서, 조사 빔은 창의 면에 집광되지 않는다. 더욱이, 이들 빔은 베이스판 레벨에서 다른 위치로부터 유래하기 때문에, 이 조사 빔은 동작 면, 예를 들어 창의 면의 다른 위치에서 조사 스폿(illumination spot)을 형성한다. 이 조사 빔과 그 산란된 복사선은 공간적으로 충분히 분리되어 있어서, 다른 측정 축 사이의 혼선이 이 입력 디바이스에서 문제되지 않는다. 필요한 경우, 잔류 혼선이 약간 다른 파장을 갖는 다이오드 레이저를 사용하는 것에 의해 감소될 수 있다. 이를 위해, 수 ㎚의 파장 차이만으로도 이미 충분하다.

혼선을 제거하는 다른 가능성은 다이오드 레이저에 대한 제어 드라이브 (control drive)를 사용하는 것이며, 이는 임의의 순간에 하나의 레이저만이 활성화되게 한다. 다른 다이오드 레이저를 교대로 활성화시키는 멀티플렉싱 구동 회로는 이러한 제어 드라이브를 구성할 수 있다. 그러한 멀티플렉싱 회로는 하나의 검출기 즉 포토다이오드에 의하여 2개 또는 3개의 다이오드 레이저의 모니터를 가능하게 하며 이 포토 다이오드는 다이오드 레이저 각각의 도달범위 내에 배열되며 시간 공유 모드에서 사용된다. 이러한 구동 회로를 갖는 실시예의 추가적인 장점은, 이 회로에 필요한 공간과 이 디바이스의 전기 전력 소비가 감소된다는 것이다.

도 23a 및 도 23b는 광섬유에 의해 창으로 조사 빔이 가이드되는 입력 디바이스의 일 실시예를 도시한다. 도 23a는 이 실시예의 수직 단면도이며, 도 23b 는 이 실시예의 평면도이다. 광섬유(370, 372, 374)의 입력 단부는 이미 알려진 방식으로 다이오드 레이저(3, 5, 7)에 각각 광학적으로 연결된다. 광섬유의 모든 출력 단부는 이 디바이스의 창에 위치된다. 이 섬유는, 고체 재료(solid material), 예를 들어, 에폭시 또는 다른 투명하거나 투명하지 않은 재료의 캡(cap)(376)에 내장될 수 있다. 이들 섬유 각각은 이 섬유에 의해 가이드되는 복사선, 즉 연관된 다이오드 레이저로부터 오는 측정 복사선과 이 레이저로 되돌아가는 산란된 복사선 모두에 대한 아이솔레이터(isolator)를 형성한다. 그 결과, 다른 측정 축 사이의 혼선 가능성이 매우 작아서 거의 없다. 이 섬유의 다른 잇점은, 이들이 설계 가능성을 높여주는 유연한 성질이 있다는 것과, 이 섬유가 임의의 거리에 걸쳐 복사선을 전달할 수 있어서 다이오드 레이저와 포토 다이오드가 입력 디바이스의 창으로부터 상당히 먼 거리에 배치될 수 있다는 것이다. 도 23a 및 도 23b의 실시예에서, 다이오드 레이저와 연관된 포토다이오드는 서로 근접하게 배열된다. 이들 요소는 도 23a에 도시된 바와 같이 캡과 동일한 물질이나 다른 물질일 수 있는 별도의 구획(378)에 배열될 수도 있다.

광섬유 대신에, 다른 광 가이드는 예를 들어 투명하거나 투명하지 않은 물질의 몸체 내에 채널로 사용될 수 있다.

전술된 광 입력 디바이스가 저 비용으로 제조될 수 있기 때문에, 이 광 입력 디바이스는 대용량 소비자 장치에 내장되는데 매우 적합하다. 매우 작은 사이즈와 가벼운 무게로 인해, 이 디바이스는 현존하는 장치에도 용이하게 통합될 수 있으며 이에 의해 그 비용과 무게를 상당히 증가시키지 않고도 이들 장치의 성능을 증가시킬 수 있다. 만일 입력 디바이스의 성분이 별도의 요소인 경우에는, 하나의 모듈에 통합되는 대신(도 21 내지 도 23), 이 입력 디바이스의 성분은 그 장치 내에 약간의 공간이 남아 있는 위치에도 배열될 수 있어, 그 장치의 원래의 디자인을 변경할 필요가 없다.

이 새로운 방법은, 다른 유형의 광 입력 디바이스, 예를 들어, EP-A 0 924 285로부터 재현된 도 24에 도시되고 손가락 표면일 수 있는 표면(402)의 움직임을 측정하기 위한 입력 디바이스에 사용될 수 있다. 본 디바이스는 표면(402)에 입사하는 측정 빔(406)을 공급하기 위한 다이오드 레이저(404)를 포함한다. 부분적으로 투과하는 회절 격자(408)는 표면(402)에 가까이 배열된다. 이 회절 격자로부터 반사된 복사선과 표면(402)으로부터 반사된 복사선은 모두 공간 필터를 통과한 후 복사선 감지 검출기(420)에 입사한다. 이 필터는 렌즈(412)와 핀홀 다이아프램(416)으로 구성된다. 이 검출기 상에서 복사선이 간섭하여 맥놀이 신호(beat signal), 즉 표면(402)의 움직임에 따라 진동하는 신호를 생성한다. 회절 격자(408)에 의해 반사되어 검출기(420)에 의해 포획된 복사선의 빔은 국부 발진기 빔으로 사용된다.바람직하게는, 이 빔은 회절 격자에 의해 제0차(zero order)에서 반사된 복사선을 포함한다. 이 회절 격자는 또한 플러스 및 마이너스 1차 빔(first-order beam)(414 및 418)을 생성하며, 이 빔이 또한 사용될 수 있다. 도 24에서 참조 부호 410은 표면(402)에서 산란된 복사선을 나타낸다. 이 입력 디바이스와 그 실시예에 관한 상세한 사항에 관해서는 EP-A 0 942 285를 참조하면 된다.

본 발명은, 이미 알려진 기계적 스크롤-및-클릭 디바이스를 대체하도록 발명자의 실험실에서 발명되고 개발된 새로운 유형의 입력 디바이스인 용량성 입력 디바이스(capacitive input device)에서 구현될 수도 있다. 이 기계적 디바이스는 비교적 고가이며 마모를 받을 수 있으며 먼지와 물에 반응하며 현존하는 장치나 미래의 장치에 용이하게 통합될 수 없다. 용량성 입력 디바이스는 이들 단점을 보여주지 않으며 값싸고 작으며 전자 성분만을 포함하는 잇점을 보여준다. 나아가, 이 디바이스는, 이것이 하우징 상에 배치될 필요가 없으며 창이 하우징 내에 제조될 필요가 없게 내장되는 장치의 하우징을 통해 동작한다.

이미 그 자체가 알려진 용량성 센서는 주위의 유전 상수와는 다른 유전 상수를 가지는 물질 뿐만 아니라 전기적으로 전도성이 있는 물질의 존재를 검출할 수 있다. 이들은 그러한 물질의 거리와 사이즈를 측정할 수 있다. 용량성 센서는 상기 물질의 존재에 의해 영향을 받는 전기적 AC 전계를 생성한다. 이 용량성 입력 디바이스는 사람의 손가락이 그 물질이 되며 용량성 센서는, 이 센서로부터 수 센티미터 떨어진 손가락의 존재, 그리하여 예를 들어 이 장치의 하우징 면에 있는 손가락의 존재를 검출하는데 사용될 수 있다는 통찰력을 사용한다.

도 25 는, 2개의 센서(436, 438)를 포함하는, 손가락(80)의 움직임을 측정하기 위한 용량성 입력 디바이스(434)를 구비하는 모바일 폰 장치(430)를 예를 들어 개략적으로 도시한다. 임의의 형상을 가질 수 있는 모바일 폰은 하우징(432)과 디스플레이(434)를 구비한다. 본 발명과 관련이 없는 모바일 폰의 다른 성분은 도 25에 도시되지 않는다. 도 25의 실시예에 있는 입력 디바이스(434)는 스크롤-및-클릭 디바이스이며 2개의 용량성 센서(436, 438)를 포함하며 이와 연관된 전자 구동 및 신호 처리 회로(440, 442)를 포함한다. 용량성 센서의 원리가 그 자체로 알려져 있기 때문에 여기서 더 논의되지 않는다. 용량성 센서가 일반적으로 전기적 AC 전계를 생성하는 전극과 이 전극을 구동하여 전기장의 변화를 측정하기 위한 전자 회로를 포함한다는 것이 다만 주목된다. 이 용량성 입력 디바이스는 도 25와, 도 26 및 도 27의 우측 부분에 도시된 바와 같은 2개의 용량성 센서 또는 도 28의 우측 부분에 도시된 바와 같이 하나의 전계 생성 전극과 2개의 수신 전극 즉 전계 검출 전극을 포함할 수 있다. 2개의 신호가 용량성으로 생성되는 임의의 경우에, 이 신호 각각은 손가락이 각 전극에 가까이 갈 때 증가한다. 센서 전극은 부분적으로 입력 디바이스를 포함하는 장치의 인쇄 회로 기판(PCB) 위에 전기적으로 전도성 트랙으로 구성될 수 있다. 이와 연관된 전자 회로(440, 442)는 PCB 위에 그와 같이 장착될 수 있으며 또는 모바일 폰과 같은 장치의 다른 회로의 일부를 형성할 수 있다. 변화하는 전계는 도 25에서 참조 번호 444로 표시된다. 용량성 입력 디바이스가 2개의 측정 신호를 생성하는 2개의 센서를 포함하므로, 이 디바이스는 2개의 방향으로 손가락의 움직임을 측정할 수 있다.

도 26, 도 27, 도 28 은 센서(436, 438)로부터 2개의 측정 신호(S₁, S₂)를 처리하는 다른 실시예를 도시한다. 이들 신호는 신호(S₁, S₂)의 제 1 (계) 미분(S₃, S₄)을 각각 결정하기 위해 미분 회로(450, 452)(예를 들어 아날로그 회로)에 공급된다. 이 미분 신호는 드리프트 효과(drift effect)에 민감하지 않으며 움직임의 부호, 즉 각 센서나 전극 쪽으로 향하거나 거기서 멀어지는 방향에 관한 표시를 포함한다. 손가락이 센서에 접근하는 경우에 이 미분 신호는 양(positive)이며 손가락이 센서에서 멀어지게 이동하는 경우에 이 미분 신호는 음(negative)이다. 신호(S₃, S₄)는, 신호(S₄)가 신호(S₃)에서 감산되는 감산 회로(454)와 가산 회로(456)에 모두 공급된다. 이 감산 회로에서 나오는 신호(S₅)는 비교 회로(458)에 공급되어, 여기서 이 신호를 저장된 스크롤 트레스 보유 값과 비교하게 한다. 가산 회로(456)로부터 나오는 신호(S₆)는 비교 회로(460)에 공급되어, 여기서 이 신호를 저장된 클릭 임계값과 비교하게 한다. 신호(S₃및 S₄)가 비슷하며 음에서 양으로 빠르게 변화하는 경우, 신호(S₆)는 빠르게 증가하는 양의 값을 가지며, 회로(460)는 클릭 신호(Sclick)를 공급한다. 신호(S₃및 S₄)가 반대 부호를 가지는 경우, 이 감산 회로로부터 나오는 신호(S₅)는 큰 절대 값을 가지며, 회로(458)는 스크롤 신호(Sscroll)를 공급한다. 만일 손가락이 위쪽으로, 즉 센서(438)로부터 멀어지고 센서(436) 쪽으로 이동하는 경우, 신호(S₃)는 양이 되고 신호(S₄)는 음이 되며 신호(S₅)는 큰 양의 값이 된다. 이때 신호(Sscroll)는 업-스크롤 움직임을 나타낸다. 만일 손가락이 아래 방향으로, 즉 센서(436)에서 멀어지고 센서(438) 쪽으로 이동하는 경우, 신호(S₃)는 음이 되며 신호(S₄)는 양의 값이 되며 신호(S₅)는 큰 음의 값이 된다. 이때 신호 (Sscroll)는 다운 스크롤 움직임을 나타낸다.

도 27의 실시예는, 신호(S₂)가 감산 회로(462)에서 신호(S₁)에서 먼저 감산되며 신호(S₁및 S₂)가 가산 회로(464)에서 먼저 가산되어 신호(S₇및 S₈)를 얻는다는 점에서 도 27의 실시예와는 서로 다르다. 이제, 후자 신호의 제 1 계 미분은 미분 회로(466 및 468)에서 결정된다. 그 결과 나오는 신호(S₉및 S₁₀)는 다시 비교 회로(470, 472)에 공급된다. 도 27의 신호 처리의 원리는 도 26의 것과 동일하다.

이것은 도 28에 대해서도 적용된다. 이 도 28은, 2개의 용량성 센서가 공통 AC 전계 생성 전극(480)과 이와 연관된 전자회로(FE)(482)와 2개의 검출(전계 수신) 전극(488, 486)과 그 연관된 전자회로(FR)(450 및 490)로 각각 구성되는 용량성 센서 디바이스의 원리를 보여주기 위해 부가된 것이다. 전계 검출기로 나오는 이 신호(S₁, S₂)는 도 26에 도시된 것과 동일한 방식으로 처리된다.

도 26 내지 도 28에 도시된 신호 해석 논리 회로의 전자 성분은 용량성 입력 디바이스가 배열되는 장치의 마이크로프로세서에 내장될 수 있다.

제 3 용량성 센서는 손가락이나 다른 물체의 움직임을 3차원으로 측정할 수있게 하도록 이 디바이스에 부가될 수 있다. 이후 클릭 동작과 2개의 스크롤 동작은 동일한 면에서 다른 방향으로 측정될 수 있다.

도 29 는 실제 사용하기에 매우 적합하며 도 26의 회로를 보다 상세하게 도시하는 신호 해석 회로(500)를 도시한다. 이들 2개의 용량성 센서는 참조 번호 502 및 504로 표시된다. 제 3 기준 전극, 즉 접지 전극(506)이 사용된다. 이들 2개의 센서에 대한 전계는 2개의 독립 발진기(510 및 520)에 의하여 각각 생성된다. 이들 발진기의 주파수는 각 센서 전극의 근처에 손가락이 있는지 여부 그리고 이 전극으로부터 손가락이나 다른 물체의 거리에 의하여 결정된다. 이 손가락은 발진기의 전기 용량을 변화시킨다. 각 발진기는 버퍼링된 인버터(514, 524)와 커패시턴스(512, 522)를 포함한다. 각 발진기의 출력은 슈미트 트리거(Schmitt-trigger)(518, 528)에 공급된다. 각 슈미트 트리거의 출력은 타이머(TR)(532)에 의해 제어되는 주파수 카운터(FC)(518, 528)의 입력에 연결된다. 각 주파수 카운터의 출력은 미분 회로(DIFF)라고 불리울 수 있는 회로(520, 530)의 입력에 연결된다. 이들 회로는 또한 타이머(532)에 의해 제어되며 현재(실제) 값으로부터 마지막 측정된 값을 감산하기 위해 감산 회로와 메모리를 포함한다. 각 미분 회로(520, 530)의 출력은 가산 회로(534)와 감산 회로(536) 모두의 입력에 연결된다. 가산 회로의 출력은 비교 회로(C_TH)(538)의 입력에 연결되며, 이 비교 회로는 합산 신호를 저장된 클릭 임계값과 비교하여 측정된 값이 임계값보다 더 큰 경우 클릭 신호(Sclick)를 출력한다. 이 감산 회로(536)의 출력은 비교 회로(S_TH)(540)의 입력에 연결되며, 이 비교 회로는 측정된 값과 저장된 스크롤 임계값을 비교하여 측정된 값이 임계값보다 더 큰 경우 스크롤 신호(Sscroll)를 출력한다.

바람직하게는, 블록(542) 내의 전자 회로는 디지털 회로이며, 이는 디지털 IC에 용이하게 통합될 수 있다.

도 30 은, 도 28의 회로의 보다 더 상세한, 실제 사용하기에 매우 적합한 신호 해석 회로(550)의 일 실시예를 도시한다. 이 2개의 용량성 센서는 공통 전계 생성 전극(552)을 가지며 각 센서는 수신 전극(554, 556)을 구비한다. 이제, 이 전계는 단 하나의 발진기(558)에 의하여 생성된다. 이 전계에 손가락이 존재하는 경우 전계 생성 전극과 수신 전극 사이에 연결을 형성하며, 이 연결은 손가락과 각 수신 전극 사이의 거리에 따라 달라진다. 각 수신 전극에서 생성된 전류(신호)는 연관된 증폭기(AM)(560, 562)에서 증폭되며, 이는 위상 동기 증폭기일 수 있다. 이 증폭기의 출력은 미분 회로(564, 566)의 입력에 연결된다. 각 증폭기의 출력은 가산 회로(568)와 감산 회로(570)의 입력에 모두 연결된다. 비교 회로(C_TH)(572)는 가산 회로에 의해 공급되는 값이 저장된 클릭 임계 값보다 더 큰지를 체크한다. 만약 그렇다고 하면, 이 회로(572)는 클릭 신호(Sclick)를 출력한다. 비교 회로(S_TH)(574)는 감산 회로에서 공급되는 값이 저장된 스크롤 임계값보다 더 큰 지를 체크한다. 만일 그렇다고 하면, 이 회로(574)는 스크롤 신호(Sscroll)를 출력한다.

전술된 일을 수행하기 위해 높은 정밀도가 필요치 않으며 낮은 비용의 성분이 사용될 수 있다. 도 30의 회로는 완전히 아날로그 회로일 수 있다.

도 29 및 도 30의 실시예의 용량성 센서는 바람직하게는 용량성 입력 디바이스를 호스트하는 장치의 메인 보드에 통합된다. 전극이 장치의 인쇄 회로 기판 위에 전기적으로 가이드 하는 트랙에 의해 구성될 수 있으므로, 용량성 입력 디바이스는 그리하여 이 장치에 그렇게 내장되어야 하는 별도의 모듈 디바이스가 아니다. 용량성 입력 디바이스는 단지 낮은 비용의 소형 성분만을 필요로 한다. 용량성 입력 디바이스의 특정 잇점은, 하우징 물질이 플라스틱과 같은 비전도성 물질인 한, 장치의 하우징 내 또는 하우징 상에 배치될 필요가 없다는 것이다.

전술된 용량성 입력 디바이스에서 클릭 동작 신호와 스크롤 동작 신호 및/또는 이 동작의 이력 데이터의 다른 성질(시간 거동)을 사용하는 새로운 알고리즘은 도 26 내지 도 30의 신호 해석 방법 대신에 또는 이에 부가하여 사용될 수 있다.

일반적으로, 본 발명은 스크롤 동작을 수행할 때 생성된 검출기 신호와는 다른 성질을 가지는 검출기 신호를 클릭 동작을 수행할 때에 생성하며, 이들 동작에 관한 이력 데이터가 저장될 수 있으며 실제 동작의 평가 동안 사용될 수 있는 임의의 유형의 입력 디바이스에 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 기계식 마우스와 같은 스크롤과 클릭 동작을 수행하기 위한 기계식 입력 디바이스에도 사용될 수 있다.

본 발명이 구현되는 입력 디바이스는 모바일 또는 셀룰러, 폰 장치에 사용될 수 있을 뿐만 아니라 다른 유형의 다른 장치에도 사용될 수 있으며, 이들 유형의 일부가 그 다음 도면들에 도시되어 있다.

도 31은 본 발명이 구현되는 광학 또는 용량성 입력 디바이스를 구비하는 코드리스 폰(cordless phone) 장치(600)를 도시한다. 이 장치는, 폰이나 케이블 네트워크에 연결된 베이스 스테이션(602)과, 이 베이스 스테이션으로부터 예를 들어 100m 이내의 반경을 갖는 영역 내에서 사용될 수 있는 이동가능 장치(604)로 구성된다. 장치(604)는 키보드 부분(605)과 디스플레이 디바이스(607)를 포함한다. 모바일 폰 장치에 기술된 바와 유사한 방식으로, 본 장치(604)는 전술된 바와 같은 유저의 입력 디바이스(609)를 구비한다. 이 디바이스는 창만이 도시되어 있는 광 입력 디바이스이다. 광 입력 디바이스를 갖는 대신에, 코드리스 폰이 용량성 입력 디바이스를 또한 구비할 수 있다. 용량성 입력 디바이스가 코드리스 폰 외부에 보이지 않으므로, 유저가 자기의 손가락을 놓아야 한 위치는 코드리스 폰의 하우징 위에 표시되어야 한다. 바람직하게, 이 표시자는 유저가 심지어 열악한 조명 상태에서도 이 디바이스 위치를 용이하게 찾을 수 있도록 하는 하우징 표면의 돌출된 볼록한 부분의 형상을 가질 수 있다. 이것은 용량성 입력 디바이스가 사용되는 모든 장치에 적용된다.

도 32는, 수신기 및 디스플레이 장치(611)와 이 장치를 인터넷 통신에 적합하게 하는 셋탑 박스(618)를 포함하는 종래의 TV 세트(610)와 함께 사용하기 위한 리모트 컨트롤 유닛(620)을 도시한다. 이 박스는 폰이나 케이블 네트워크를 통해 인터넷에 접속을 제공하며 인터넷으로부터 수신된 신호를 인터넷 정보를 디스플레이 하기 위해 TV 세트에 의해 처리될 수 있는 신호로 변환한다. TV 인터넷의 유저는 인터넷 명령을 하기 위해 가까이에 입력 디바이스를 가져야 하기 때문에, 이 입력 디바이스(624)는 리모트 컨트롤 유닛에 통합되어야 한다. 본 발명이 구현될 수있으며 도 32에는 그 창만이 도시되어 있는 광 입력 디바이스인 것으로 가정되는 입력 디바이스(624)는 리모트 컨트롤 유닛의 종래의 버튼(622)들 사이에 또는 이 리모트 컨트롤 유닛을 잡고 있는 사람의 임의의 손가락이 미치는 도달범위 내의 다른 임의의 위치에 배열될 수 있다. 이 입력 디바이스는 용량성 입력 디바이스일 수 도 있다.

본 발명이 구현되는 입력 디바이스는, 종래의 손으로 구동되는 트랙볼 마우스(hand-driven track-ball mouse) 또는 마우스 패드(mouse pad)를 대체하기 위해 컴퓨터 구성에 또한 사용될 수 있다. 도 33은 노트북이나 랩탑으로 알려져 있는 휴대용 컴퓨터(630)를 도시하며, 이 휴대용 컴퓨터(630)는 베이스 부분(632)과 LCD 디스플레이(638)를 갖는 커버 부분(636)을 포함한다. 이 베이스 부분은 다른 컴퓨터 모듈과 키보드(634)를 수용한다. 이 키보드에서, 전술된 바와 같은 광 입력 디바이스(640)는 종래의 마우스 패드를 대체하는 것으로 배열된다. 또한 용량성 디바이스일 수 있는 이 입력 디바이스는 종래의 마우스 패드의 위치에 또는 임의의 다른 용이하게 억세스가능한 위치에 배열될 수 있다.

핸드헬드, 또는 팜탑 컴퓨터는 노트북의 더 작은 형태이다. 또한 그러한 핸드헬드 컴퓨터는, 예를 들어 통상 디스플레이된 메뉴의 기능을 선택하는데 적용되는, 디스플레이 스크린을 터치하는 펜을 대체하기 위해, 본 발명이 구현되는 광 입력 디바이스를 구비할 수 있다. 이 광 또는 용량성 입력 디바이스는, 팜탑 컴퓨터의 키보드 내에 배열될 수 있으나, 또한 커버의 내면에 배열될 수도 있다.

도 34 는, 종래의 트랙볼 마우스를 대신하여 여러 방식으로 광 또는 용량성입력 디바이스가 적용될 수 있는 데스크탑 컴퓨터 구성(650)을 도시한다. 이 컴퓨터 구성은 키보드(652)와, 컴퓨터 박스(654)와, 모니터(656)로 구성된다. 이 모니터는 이 도 34에 도시된 바와 같이, 지지대(658)에 고정된 평판 LCD 모니터 또는 CRT 모니터일 수 있다. 바람직하게는, 입력 디바이스(666)는 별도의 마우스(660)와 컴퓨터 박스에 연결되는 케이블이 더 이상 필요치 않도록 키보드에 통합된다. 이 대신에, 또한 광 입력 디바이스를 구비하는 광 마우스로 트랙볼 마우스를 대체하는 것도 가능하다. 이 디바이스는 전도되며, 즉 이 디바이스의 창이 마우스가 이동되는 밑면(underground)과 마주본다. 이 입력 디바이스는 이 움직임을 측정하며 이전의 응용에서와 같이 창을 가로지르는 사람의 손가락의 움직임을 측정하지는 않는다. 이 디바이스는 다소 부드러운 표면, 예를 들어 한 조각의 공백 페이퍼에 대해서 그 움직임을 검출할 수 있다.

전술된 컴퓨터 구성에서, 본 입력 디바이스는 예를 들어 도 33의 랩탑 컴퓨터의 커버(636)에 또는 팜탑 컴퓨터의 커버에 키보드 부분 대신에 디스플레이 부분에 배열될 수 있다. 이 입력 디바이스는 컴퓨터 디스플레이가 아닌 디스플레이에 또한 포함될 수 있다.

전술된 바와 같이, 본 발명은 물체와 광 입력 디바이스 사이의 서로에 대한 움직임을 측정하는데 이용가능하다.

Claims (33)

1. 유저의 입력 디바이스(input device)에 대해 물체의 움직임(movement)을 측정하는 방법으로서, 상기 움직임은 적어도 하나의 스크롤(scroll) 동작이나 클릭(click) 동작을 포함하며, 이에 의해 센서 신호를 공급하는 적어도 하나의 센서 유닛(sensor unit)과 이 센서 신호를 분석하는 분석 수단을 포함하는 유저의 입력 디바이스의 사용이 이루어지며, 상기 각 센서 유닛은 스크롤 동작과 클릭 동작을 측정하는데 사용되는, 움직임 측정 방법으로서,

   스크롤 동작 정보와 클릭 동작 정보는 동일한 적어도 하나의 센서 신호로부터 유도되며, 그리고 상기 센서 신호를 분석하는 것은 그러한 신호가 클릭 동작의 제 1 대표 시간 패턴을 보여주는지 또는 스크롤 동작의 제 2 대표 시간 패턴을 보여주는지를 결정하는 단계를 포함하며, 여기서 상기 제 1 시간 패턴은 상기 제 2 시간 패턴과는 다른 것을 특징으로 하는, 움직임 측정 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 일정 시간 구간(time interval) 동안 획득된 적어도 하나의 센서 신호의 분석을 위해, 다른 시간 구간 동안 획득된 움직임 데이터가 사용되는 것을 특징으로 하는, 움직임 측정 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 센서 유닛은 활성화 펄스(activation pulse)에 의해 활성화되며 그리고 센서 신호 분석은 상기 활성화 펄스에 의해 결정되는 측정 시간 구간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는, 움직임 측정 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 측정 시간 구간의 제 1 절반과 제 2 절반 동안 각각 센서 신호 파동(undulations)의 제 1 수(number)와 제 2 수가 결정되며 그리고 상기 제 1 및 제 2 수의 합은 상기 측정 시간 구간 동안 클릭 동작 움직임을 검출하는데 사용되는 것을 특징으로 하는, 움직임 측정 방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 측정 시간 구간의 제 1 절반과 제 2 절반 동안 각각 센서 신호 파동의 제 1 수와 제 2 수가 결정되며, 상기 제 1 수와 제 2 수의 차이는 스크롤 움직임의 방향을 결정하는데 사용되며, 그리고 상기 움직임의 속력은 상기 제 1 및 제 2 수의 합으로부터 결정되는 것을 특징으로 하는, 움직임 측정 방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 센서 신호 분석을 위해 먼저 클릭 동작이 수행되었는지를 결정하는 단계와 두 번째로 스크롤 동작이 수행되었는지 뿐만 아니라 스크롤 움직임의 방향과 속력을 결정하는 단계를 포함하는 알고리즘이 사용되는 것을 특징으로 하는, 움직임 측정 방법.
7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 센서 신호 분석을 위해 먼저스크롤 동작이 수행되었는지 뿐만 아니라 이 스크롤 움직임의 방향과 속력을 결정하는 단계와 두 번째로 클릭 동작이 수행되었는지를 결정하는 단계를 포함하는 알고리즘이 사용되는 것을 특징으로 하는, 움직임 측정 방법.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 스크롤 동작과 클릭 동작을 측정하기 위한 적어도 하나의 용량성(capacitive) 센서 유닛을 포함하는 용량성 입력 디바이스가 사용되는 것을 특징으로 하는, 움직임 측정 방법.
9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 스크롤 동작과 클릭 동작을 측정하기 위한 적어도 하나의 광 센서 유닛을 포함하는 광 입력 디바이스가 사용되는 것을 특징으로 하는, 움직임 측정 방법.
10. 제 9 항에 있어서, 각 센서 유닛에 의해 수행되는 측정은 측정 레이저 빔으로 물체 면을 조사하는 단계와 이 면에서 반사된 측정 빔 복사선의 선택된 부분을 전기 신호로 변환하는 단계를 포함하며,

    이 측정 빔을 따라 되반사하며 이 측정 빔을 방출하는 레이저 공동(laser cavity)으로 다시 들어가는 측정 빔 복사선이 선택되며 그리고 상기 레이저 공동 내의 광파와 상기 다시 들어가는 복사선 사이의 간섭으로 인해 발생하며 상대적인 물체의 움직임을 나타내는 이 레이저 공동의 동작 변화가 검출되는 것을 특징으로 하는, 움직임 측정 방법.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 다이오드 레이저 공동의 임피던스(impedance)가 측정되는 것을 특징으로 하는, 움직임 측정 방법.
12. 제 10 항에 있어서, 상기 레이저 복사선의 세기가 측정되는 것을 특징으로 하는, 움직임 측정 방법.
13. 제 1 항에 기재된 방법을 수행하며, 적어도 하나의 센서 유닛과 신호 분석 수단을 포함하며, 각 센서 유닛은 스크롤 동작과 클릭 동작을 측정하며 센서 신호를 상기 분석 수단에 공급하는, 입력 디바이스에 있어서,

    상기 신호 분석 수단은 스크롤 동작의 제 2 대표 센서 신호 시간 패턴으로부터 클릭 동작의 제 1 대표 센서 신호 시간 패턴을 구별하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 입력 디바이스.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 신호 분석 수단은, 다른 시간 구간에 획득된 측정 결과를 결합하기 위해 저장 및/또는 지연 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 입력 디바이스.
15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 센서 유닛은 활성화 신호에 의해 활성화되며, 그리고 상기 분석 수단은 상기 활성화 신호에 의해 결정된 측정 시간 구간에서 분석을 수행하게끔 상기 센서 유닛과 시간적으로 동기화되는 것을 특징으로 하는, 입력 디바이스.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 분석 수단은 측정 시간 구간의 제 1 절반과 제 2 절반 동안 각각 센서 신호 파동의 제 1 수와 제 2 수를 카운트하기 위한 카운트 수단과, 상기 제 1 수와 상기 제 2 수를 가산하여 클릭 동작 정보를 포함하는 신호를 공급하기 위한 가산 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 입력 디바이스.
17. 제 15 항에 있어서, 상기 분석 수단은 측정 시간 구간의 제 1 절반과 제 2 절반 동안 각각 센서 신호 파동의 제 1 수와 제 2 수를 카운트하기 위한 카운트 수단과, 상기 제 1 및 제 2 수 사이의 차이를 결정하여 움직임 속력 정보를 포함하는 신호와 스크롤 움직임의 방향에 관한 정보를 포함하는 신호를 공급하기 위한 감산 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 입력 디바이스.
18. 제 13 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분석 수단은, 먼저 클릭 동작이 수행되었는지를 결정하는 단계와 두 번째로 스크롤 동작이 수행되었는지 뿐만 아니라 이 스크롤 동작의 방향과 속력을 결정하는 단계를 포함하는 알고리즘을 구비하는 것을 특징으로 하는, 입력 디바이스.
19. 제 13 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분석 수단은, 먼저스크롤 동작이 수행되었는지 뿐만 아니라 이 스크롤 움직임의 방향과 속력을 결정하는 단계와, 두 번째로 클릭 동작이 수행되었는지를 결정하는 단계를 포함하는 알고리즘을 구비하는 것을 특징으로 하는, 입력 디바이스.
20. 제 13 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 이 입력 디바이스는 적어도 하나의 용량성 센서 유닛을 포함하는 용량성 디바이스인 것을 특징으로 하는, 입력 디바이스.
21. 제 20 항에 있어서, 적어도 2개의 용량성 센서 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는, 입력 디바이스.
22. 제 13 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 이 입력 디바이스는 광학 디바이스이며, 이 광학 디바이스는 측정 빔을 생성하기 위해 레이저 공동을 가지고 있는 다이오드 레이저와, 물체 근처의 면에 이 측정 빔을 수렴시키는 광학 수단과, 이 물체에서 반사된 측정 빔 복사선을 전기 센서 신호로 변환하는 변환 수단을 포함하는 적어도 하나의 광학 센서 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는, 입력 디바이스.
23. 제 22 항에 있어서, 적어도 2개의 광학 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는, 입력 디바이스.
24. 제 22 항 또는 제 23 항에 있어서, 기준 빔으로서 이 측정 빔의 일부를 분할하기 위해 이 디바이스의 투명한 창에 가까이 배열된 부분적으로 투과하는 성분과, 이 기준 빔과 이 물체에서 반사된 측정 빔 복사선을 수신하기 위해 작은 개구(opening)를 구비하는 복사선 감지 검출 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 입력 디바이스.
25. 제 22 항 또는 제 23 항에 있어서, 상기 변환 수단은 상기 레이저 공동과, 측정 수단의 결합으로 구성되며, 상기 측정 수단은 이 레이저 공동 내의 광파와 이 레이저 공동으로 다시 들어가는 반사된 측정 빔 복사선 사이의 간섭으로 인해 생성되며 상기 물체와 입력 디바이스 사이의 상대적인 움직임을 나타내는 상기 레이저 공동의 동작 변화를 측정하는 것을 특징으로 하는, 입력 디바이스.
26. 제 25 항에 있어서, 상기 측정 수단은 상기 레이저 공동의 임피던스의 변화를 측정하기 위한 수단인 것을 특징으로 하는, 입력 디바이스.
27. 제 25 항에 있어서, 상기 측정 수단은 상기 레이저에서 방출된 복사선을 측정하기 위한 복사선 검출기인 것을 특징으로 하는, 입력 디바이스.
28. 제 27 항에 있어서, 상기 복사선 검출기는 상기 측정 빔이 방출되는 측과 마주하는 상기 레이저 공동의 측에 배열되는 것을 특징으로 하는, 입력 디바이스.
29. 제 1 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 기재되어 있는 입력 디바이스를 포함하는 모바일 폰(mobile phone) 장치.
30. 제 1 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 기재되어 있는 입력 디바이스를 포함하는 코드리스 폰(cordless phone) 장치.
31. 제 1 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 기재되어 있는 입력 디바이스를 포함하는 랩탑(laptop) 컴퓨터.
32. 제 1 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 기재되어 있는 입력 디바이스를 포함하는 데스크탑(desktop) 컴퓨터를 위한 마우스.
33. 제 1 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 기재되어 있는 입력 디바이스를 포함하는 TV 세트를 위한 리모트 컨트롤.