KR20050100642A - 광전자 입력 디바이스, 상기 디바이스의 제조 방법, 및상기 디바이스를 사용하여 대상의 움직임을 측정하는 방법 - Google Patents

광전자 입력 디바이스, 상기 디바이스의 제조 방법, 및상기 디바이스를 사용하여 대상의 움직임을 측정하는 방법 Download PDF

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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

본 발명은, 입력이 대상(M)의 검출된 움직임에 의해 형성되는 광전자 입력 디바이스(10)에 관한 것으로서, 디바이스는 측정 방사빔(S)의 생성을 위한 캐비티를 가진 적어도 하나의 레이저(1,1'), 방사빔(S)을 대상(M)에 가까운 표면(V)으로 안내하기 위한 광수단(2), 및 대상(M)에 의해 반사되고 변조된 측정 방사빔(S)의 방사를 전기 신호로 변환시키는 변환수단(C)을 포함하는 광모듈(11)을 포함하고, 여기서 변환수단(C)은, 동작 중 상기 캐비티 내의 일정한 파동과 모듈(11)에 상대적인 대상(M)의 움직임을 나타내는 캐비티 내로 들어가는 반사된 방사의 간섭에 의해 야기되는 상기 캐비티 내의 변화를 측정하는 측정수단(3)과 레이저(1)의 캐비티의 조합으로 형성된다. 광모듈(11)은 마운팅 보드(4) 상에 마운팅된 레이저(1)로서 그 캐비티가 이 마운팅 보드에 평행하게 마운팅되어 있는 레이저(1)를 포함하며, 광수단(2)은 마운팅 보드(4) 상에 마운팅되고 레이저(1)에 대해 정렬된 광컴포넌트(2)로서 레이저(1)에 의해 방출된 측정 빔(S)은 광컴포넌트(2)로부터 대상(M)에 가까운 평면(V)까지 가는 미러(2)와 같은 광컴포넌트(2)를 포함한다. 본 발명에 따라, 디바이스(10)는, 마운팅 보드 상에 직접 레이저(1) 옆에 마운팅된 블록-형태 바디(5)를 포함하는 부가 광컴포넌트를 포함하며, 측면에서 보았을 때 이 바디(5)는 레이저(1)와 겹치지 않으며, 이 바디(5)의 적어도 상단부(5A)는 광학적으로 투명하고 그 상부면은 대상(M)에 가까운 상기 평면(V)을 형성한다. 이러한 디바이스(10)는 상대적으로 소형이며, 더 나아가 더 쉽고 비용 효율적으로 제조될 수 있다. 본 발명은 또한 이러한 디바이스의 제조 방법 및 상기 디바이스를 사용하여 대상(M)의 움직임을 입력하기 위한 방법에 관한 것이다.

Description

광전자 입력 디바이스, 상기 디바이스의 제조 방법, 및 상기 디바이스를 사용하여 대상의 움직임을 측정하는 방법{OPTOELECTRONIC INPUT DEVICE, METHOD FOR PRODUCTION OF SUCH A DEVICE, AND METHOD FOR MEASURING THE MOVEMENT OF AN OBJECT WITH THE HELP OF SUCH A DEVICE}
본 발명은 입력이 대상의 검출된 움직임에 의해 형성되는 광전자 입력 디바이스에 관한 것으로서, 상기 디바이스는 광모듈을 포함하고, 상기 광모듈은 측정 방사빔 생성을 위한 캐비티를 가진 적어도 하나의 레이저, 상기 대상과 가까운 평면으로 상기 방사빔을 가이드하기 위한 광수단, 및 상기 대상에 의해 반사되고 변조된 상기 측정 방사빔의 방사를 전기 신호로 변환하기 위한 변환수단을 포함하고, 상기 변환수단은 상기 레이저의 상기 캐비티와 동작시 상기 캐비티 내의 변화를 측정하는 측정수단의 조합에 의해 형성되며, 상기 방사는 상기 모듈에 대해 상기 대상의 움직임을 나타내는 상기 캐비티에 입사하는 상기 반사된 방사에 의해 야기되고, 상기 광모듈은 마운팅 보드 상에 마운팅된 레이저를 포함하며, 상기 레이저의 캐비티는 상기 마운팅 보드와 평행하며, 상기 광수단은 상기 마운팅 보드 상에 마운팅되어 있는 광컴포넌트를 포함하고, 상기 광컴포넌트는 상기 광컴포넌트로부터 상기 레이저에 의해 방출된 상기 측정 방사빔이 상기 대상에 대해 가까운 평면으로 가도록 상기 레이저에 대해 정렬되어 있다.
이런 종류의 디바이스는 특히 PC를 위한 입력 수단으로서 적합한데, 이런 기능의 경우 소위 마우스가 대체될 수 있다. 이 디바이스는 예컨대 이동 전화와 같은 휴대형 유닛에서, 소위 메뉴 스크롤링 동작을 위한, 스크롤 및 클릭 디바이스로서 더욱 더 적합하다. 프린터나 스캐너에서 입력되거나 출력되는 매체의 움직임은 이 디바이스를 통해 검출될 수 있다. 본 발명은 또한 이러한 디바이스의 제조를 위한 동작 방법 및 이러한 디바이스를 사용하여 대상의 움직임을 측정하기 위한 동작 방법에 관한 것이다.
도입부에서 거론된 타입의 디바이스는, 공개번호 US 2002/0104957로서 2002년 8월 8일에 공개된 미국 특허출원으로부터 알려져 있다. 이 자료에서 - 도 9a를 참조 - 입력 디바이스가 도시되어 있는데, 여기서 마운팅 핀으로 고정된 풋(foot fitted)으로서 형성된 마운팅 보드 상에, 레이저는 레이저의 캐비티와 마운팅 보드가 평행하게 되도록 마운팅되어 있다. 이 디바이스는 120도 각도로 조립되어 있는 3개의 이러한 레이저를 포함한다(도 9b 참조). 레이저 주위에는 안쪽면이 해당 레이저에 의해 방출된 측정 방사빔을 렌즈를 경유하여 모듈의 캡 내의 윈도우를 향해 유도하는 수렴 미러를 형성하고 있는 링-형태의 바디가 부착된다. 움직이는 대상에 대해 위에서부터 반사된 방사의 일부는 레이저(들)의 캐비티 안으로 다시 직접 들어간다. 캐비티는, 측정수단과 함께, 반사된 방사에 대한 변환수단을 형성하며, 캐비티 내에서 발생하는 변화는 대상의 상대적인 움직임을 나타낸다. 측정수단은 예컨대 레이저 캐비티의 임피던스에서의 변화를 측정하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 또한 방사 검출기도 이러한 목적에 적합하다.
이 알려진 디바이스의 단점은, 훨씬 더 작은 치수가 요구되고 있는 많은 응용분야에 대해 충분하게 작은 치수가 아니라는 점이다. 무엇보다도, 이 디바이스의 대량 생산은 쉽지도 않고 저렴하지도 않다.
도 1은 본 발명에 따른 광전자 입력 디바이스의 일 실시예의 개략적인 사시도.
도 2는 도 1에서 II 로 지시되어 있는 방향에서 본 이 디바이스의 일부의 개략적인 측면도.
도 3은 도 1에서 III 로 지시되어 있는 방향에서 본 이 디바이스의 일부의 개략적인 사시도.
도 4는 도 1에 도시된 디바이스의 중요한 일 변형예의 개략적인 사시도.
따라서 본 발명의 목적은, 특히 소형이며 생산하기 쉽고도 저렴한, 도입부에서 언급된 타입의 디바이스를 생산하려는 것이다.
이를 위하여, 도입부에서 언급된 타입의 디바이스는, 본 발명에 따라, 마운팅 보드 상에 직접 레이저 옆에 마운팅된 블록-형태의 바디로 구성된 부가 광컴포넌트를 포함하는 것을 특징으로 하는데, 측면에서 보았을 때 이 바디는 레이저와 겹치지 않으며, 이 바디의 적어도 상단부는 광학적으로 투명하고 그 상부면은 대상에 가까운 평면을 형성한다. 한편으로, 이것은 이 디바이스가 상대적으로 소형일 수 있음을 의미한다. 측정 방사빔은 마운팅 보드에 대해 작은 각도에서 블록-형태의 바디를 향하도록 안내될 수 있다. 이러한 작은 각도에서 방사빔은 블록-형태의 바디의 투명부 내에서 수차례 앞뒤로 반사된 후 상부 평면에 도달될 수 있다. 결과적으로, 본 발명에 따라, 디바이스의 측방향 치수와 높이 둘 모두 제한되지만, 여전히 디바이스의 적절한 동작이 요구되는 바와 같이 방사빔에 대해 상대적으로 큰 광학적 범위가 생성될 수 있다. 다른 한편으로, 레이저, 예컨대 미러를 포함하는 광컴포넌트, 및 블록-형태 바디와 같은, 디바이스의 가장 중요한 컴포넌트들은 이제 모두 표면실장 기술을 이용하여 마운팅 보드에 부착될 수 있다. 이것은 소위 픽업 및 배치 머신을 이용하여 상대적으로 고정밀도의 정렬 상태에서 신속하고 저렴하게 행해질 수 있다. 블록-형태 바디가 특히 레이저와는 어떤 방식이든 아무런 중첩됨이 없다는 사실 때문에, 이 바디는 투명 플라스틱 물질로 쉽게 둘러싸여질 수 있다. 도포 후 경화되는 액상의 투명 플라스틱 물질이 이러한 목적에 특히 적합하다.
바람직하게는, 측정 방사빔을 향하고 있는 블록-형태 바디의 투명 상단부의 제 1 부분의 일 측면은 바깥을 향해 경사지게 만들어진다. 이것은 측정 방사빔이 블록-형태 바디로 입사할 때 측정 방사빔의 어떠한 중지도 정정될 수 있게 한다. 상기 측면의 법선에 대한 각도는 예컨대 30도가 될 것이다. 블록-형태 바디의 상단부는 제 1 부분 상에 놓여 있는 제 2 부분을 더 포함하며, 이 제 2 부분의 측면들은 마운팅 보드에 대해 대략적으로 수직이다. 이 부품 안에서, 방사빔은 수차례 반사될 수 있다. 블록-형태 바디는 바람직하게, 전체가 PMMA ( = PolyMethylMetaAcrylate: 폴리메틸메타아크릴레이트) 또는 폴리카보네이트와 같은 투명 플라스틱으로 만들어진다.
유용한 변형예에서, 측정수단은 마운팅 보드 상에 마운팅된 방사 검출기를 포함하고, 광컴포넌트는 마운팅 보드 상에 마운팅된 부가 블록-형태 바디의 일 측면 상에 배치된 수렴 미러를 포함하는데, 이 측면에는 레이저에 의해 방출되는 방사의 일부를 상기 방사 검출기로 뿌려주는 부가 미러가 고정된다.
본 발명에 따른 입력 디바이스의 바람직한 일 실시예에서, 레이저, 측정수단, 및 광수단은, 레이저로부터 블록-형태 바디까지의 전체 방사 경로를 또한 포함하는 경화된 광학적으로 투명한 겔에 의해 둘러싸여 있다. 이것은 결국 디바이스 또는 모듈의 적어도 가장 약하고 민감한 컴포넌트들의 소형이며 저렴한 외피로 된다. 또한 이것은 반사가 발생될 수 있는 매체 천이지점의 수를 제한하는 것으로 된다. 이 경우 가장 좋은 결과는 투명 실리콘 플라스틱 물질을 사용할 때 얻어진다.
바람직하게 마운팅 보드는 전기적으로도 열적으로도 절연된 물질 내에 있고, 마운팅 보드의 일 측면에는 레이저와 측정수단이 연결되는 도전체 유닛이 고정된다. 이것 역시 디바이스의 소형화에 기여한다. 이 디바이스는 특히 저렴한데, 이는 대량의 디바이스가 동시에 제조될 수 있기 때문이다. 소위 PCB(= Printed Circuit Board: 인쇄회로기판)는 적절한 마운팅 보드를 형성한다.
본 변형예의 특히 유리한 수정예에 있어서, 마운팅 보드는 레이저 근처에 개구(opening)를 가지며, 이 개구에서 적어도 그 벽부는 레이저를 위한 열흡수부(heatsink)를 형성하거나 또는 레이저를 위한 열흡수부와 레이저 사이의 열적 연결부를 형성하는 열전도물질로 덮여있다. 만약 이 개구가 완전히 구리와 같은 물질로 채워져 있다면, 레이저는 그 위에 마운팅될 수 있다. 만약 그것이 바람직하면, 이 개구 옆에 또한 레이저가 유리하게 마운팅될 수 있고, 이런 방식으로 개구 내의 전도물질은 마운팅 보드 아래에 고정된 열흡수부에 레이저를 연결한다. 이들 변형예들은 디바이스의 높이 치수를, 즉 모듈의 마운팅 보드 위에 놓여지는 부품의 임의의 비율로 감소시킬 수 있게 한다.
입력 디바이스에 관련하여 대상의 움직임을 측정하기 위한 동작 방법은, 본 발명에 따라, 위에 언급된 해법들 중 하나에 따른 광전자 입력 디바이스를 이용한다는 사실을 특징으로 한다. 소형이기 때문에 이 디바이스는 이동 전화의 동작에서 소위 스크롤 메뉴를 동작시키기 위한 입력 유닛과 같은 응용에 특히 적합하다. 또한, 랩탑 컴퓨터에서,
이 디바이스는 바람직하게 여러가지 메뉴의 손가락 동작을 위한 소위 압력 쿠션(pressure cushion)으로서 응용될 수 있다.
광전자 입력 디바이스의 제조를 위한 동작 방법으로서, 여기서 입력은 대상의 검출된 움직임에 의해 형성되고, 디바이스에는 측정 방사빔의 생성을 위한 캐비티를 가진 적어도 하나의 레이저, 방사빔을 대상에 가까운 표면으로 안내하기 위한 광수단, 및 대상에 의해 반사된 측정 방사빔의 방사를 전기 신호로 변환시키는 변환수단을 포함하는 광모듈이 고정되고, 여기서 변환수단은 동작 중, 캐비티 내의 일정한 파동과 캐비티 내로 들어가는 측정 방사빔의 반사빔의 간섭에 의해 야기되고 모듈과 관련하여 대상의 상대 움직임을 나타내는, 캐비티 내의 변화를 측정하는 측정수단과 레이저의 캐비티의 조합으로 형성되며, 광모듈은 레이저가 마운팅되어 있는 마운팅 보드로서 상기 레이저의 캐비티가 이 보드에 평행한 마운팅 보드로 형성되며, 광수단은 마운팅 보드 상에 마운팅된 광컴포넌트로서 광컴포넌트로부터 대상에 가까운 평면까지 안내되는 레이저에 의해 방출된 측정 방사빔을 위해 레이저에 대해 정렬되어 있는 광컴포넌트로 형성되는, 광전자 입력 디바이스의 제조를 위한 동작 방법에 있어서, 본 발명에 따라, 상기 디바이스는 마운팅 보드 상에 직접 레이저 옆에 마운팅된 블록-형태의 바디로 구성된 부가 광컴포넌트를 포함하는 것을 특징으로 하는데, 측면에서 보았을 때 이 바디는 레이저와 겹치지 않으며, 이 바디의 적어도 상단부는 광학적으로 투명하고 그 상부면은 대상에 가까운 평면을 형성한다. 이런 방식으로 본 발명에 따른 입력 디바이스가 얻어진다.
바람직하게, 측정수단은 마운팅 보드 상에 마운팅된 방사 검출기로 형성되고, 광컴포넌트는 수렴 미러로 형성되며 마운팅 보드 상에 마운팅된 부가 블록-형태 바디의 일 측면 상에 부착되고, 이 측면에는 레이저에 의해 방출되는 방사의 일부를 상기 방사 검출기로 뿌려주는 부가 미러가 고정된다.
바람직한 일 실시예에서, 레이저, 측정수단, 및 광수단은, 레이저로부터 블록-형태 바디까지의 전체 방사 경로를 또한 감싸고 도포 후에 경화되는 광학적으로 투명한 액상 겔에 의해 덮여 있다.
바람직하게, 일측에 레이저와 측정수단이 연결되에 있는 전도체 유닛이 부착된 마운팅 보드의 물질로서 전기적으로 절연되고 열적으로 절연된 물질이 선택된다. 이런 방식으로, 가장 중요한 부품들은 표면실장 기술을 사용하여 마운팅 보드에 부착된다. 가장 유리하게, 레이저, 부가 광컴포넌트, 광수단, 및 측정수단과 같은 디바이스의 부품들은 표준적인 픽업 및 배치 머신을 사용하여 마운팅 보드 상에 배치될 수 있다.
특히 유리한 일 변형예에 있어서, 레이저, 부가 광컴포넌트, 광수단 또는 측정수단과 같이 디바이스의 정렬-민감성 부품들이 마운팅 보드 상에 배치되기 전에, 점착 영역들이 마운팅 보드 상에 형성되는데, 이 점착 영역들의 측방향 치수는 마운팅 보드 상에 마운팅되는 측면 상의 관련된 부품의 측방향 치수와 거의 동일하게 되도록 선택된다. 그 결과, 관련된 부품의 정확한 정렬은, 이 부품의 위치에 대한 약간의 정정이 점착 영역들을 이용하여 자기-정렬 방식으로 더 이루어질 수 있기 때문에, 더 향상될 수 있다. 땜납이 제공된 영역들은 특히 이러한 목적에 적합하다. 땜납이 녹는 동안, 그 아래쪽에 금속층이 제공된 부품은 땜납 영역에 관련하여 자기-정렬 방식으로 정렬된다. 또한 유리하게, 블록-형태 바디 및 부가 블록-형태 바디와 같이 어떠한 전기적 연결부도 필요치 않은 부품들도 이러한 방식으로 부착되고 정렬될 수 있다. 이런 목적을 위해, 이들 부품의 아래쪽은 특히 금속층이 제공될 것이다. 레이저와 검출기 결정은 표준으로서 이런 종류의 전도성 층을 가질 것이다.
본 발명의 이들 및 그외 목적과 유리한 양상들은 첨부된 도면을 이용하여 더 상세히 설명될 것이다.
도면은 축적에 맞추어 그려지지 않았으며, 두께와 같은 일부 치수는 명확하게 하기 위해 과장되어 있다. 여러 도면에 있어서 대응하는 영역이나 부품은, 가능한한, 동일한 참조번호가 주어져 있다.
도 1에 도시된 입력 디바이스(10)는 마운팅 보드(4), 즉 여기서는 PCB(4)를 가진 모듈(11)을 포함한다. 이 보드 상에 도전체 유닛(9')이 존재하는데, 여기서는 구리 영역(9)의 형태로서 존재한다. 이 영역 위에 레이저(1)와 광다이오드(3)가 마운팅된다. 레이저(1)와 광다이오드(3)의 상부 연결부를 위해 배선 연결부(20)가 이용된다. 레이저(1)와 광다이오드(3)의 일 측상에 수렴 미러(2)의 형태로 광수단(2)이 위치되는데, 이 수렴 미러(2)는 레이저(1)에 의해 방출된 측정 방사빔(S) - 여기서 마운팅 보드에 대해 약 30도의 각도 - 을 받아들이고 이를 마운팅 보드(4) 상의 레이저(1)의 일 측상에 위치된 블록-형태 바디를 포함하는 부가 광컴포넌트(도 2 또는 도 3 참조)로 안내한다. 본 실시예에서 모듈(11)은 도면에서 단지 2개만 도시되어 있는 더 많은 레이저(1, 1')를 포함한다. 또한 각 레이저(1, 1')와 연관되어 있는 부품(2,3)도 대응하는 갯수로 존재한다.
블록-형태 바디(5)는 완전히 여기서 투명한 플라스틱 물질, 즉 여기서는 PMMA로 만들어진다. 방사빔(S)은 상단부(5A)의 제 1 부분(5A1)을 통해 바디(5)로 들어가서(도 2 참조), 제 1 부분(5A1) 상에 놓여져 있는 부품(5A2) 내부에서 수차례 반사한 후, 그 위에 예컨대 종이 한장 또는 도면에 도시된 바와 같이 디바이스(10)를 동작시키는 사람의 손가락(M)인, 움직이는 대상(M)이 있는 바디(5)의 상부면(V)에 도달한다(도 1 참조). 움직이는 손가락(M)에 의해 반사된 방사는 역방향으로 진행하여 레이저(1)의 캐비티에 도달하고 이 캐비티에서 손가락의 움직임에 의해 야기된 간섭의 발생 결과로서 변화를 야기한다. 본 실시예에서 레이저(1)의 캐비티 내의 변화의 발생은, 레이저(1)에 의해 방출된 방사의 일부가 입사되는, 방사 검출기(3) 즉 여기서는 광다이오드(3)를 이용하여 측정된다. 이것은 여기서 또한 플리스틱 물질로 만들어진 부가 블록-형태 바디(6)의 일 측면 상에 위치되어 있는 부가 미러(7)(도 3 참조)를 이용하여 이루어진다. 바디(5) 쪽으로 방사빔(S)을 반사하는 미러(2)는 동일한 측면 상에 마운팅된다. 캐비티, 부가 미러(7), 및 방사 검출기(3)는 변환수단(C)을 형성하며, 이 변환수단(C)은 대상(M)에 의해 반사되고 변조된 방사를 전기 신호로 변환한다. 손가락 움직임의 검출에 대한 더 구체적인 사항은 위에서 인용하고 있는 특허출원 US 2002/0104957에서 보여지고 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 레이저(1)에 가까운 마운팅 보드(4)에 개구(12)가 존재하는데, 이 개구의 적어도 벽들은 열전도물질(13), 즉 이 경우 구리로 덮여 있고, 이 열전도물질은 레이저(1)를 이 레이저(1)와는 반대편의 마운팅 보드(4) 측에 위치되어 있는 열흡수부(14)에 연결한다.
여기서 법선에 대해 2-30도로 미러에 대향하여 위치된 블록-형태 바디(5)의 상단부(5A)의 제 1 부분(5A1)의 각각의 측면은 - 바깥방향으로 경사지게 구성된다. 이런 방식으로 바디(5)로의 입사시 방사빔(S)으로부터 발생하는 어떠한 반사도 상쇄될 수 있다.
레이저(1) - 및 여기서는 또한 광다이오드(3)와 부가 블록-형태 바디(6)와 같은 나머지 부품들 - 은 블록-형태 바디(5)의 외부에 - 측면에서 보았을 때 - 위치되는데, 이 바디(5)는 도 4에 나타낸 뚜렷한 장점을 가진다.
도 4는 도 1의 디바이스의 중요한 일 변형예의 개략적인 사시도를 보여준다. 여기서는 투명한 플라스틱 외피(8)를 볼 수 있는데, 이 외피(8)는 바디(5)와 부가 부품(3,6) 사이에 중첩된 부품이 없는 덕분에 쉽게 도포될 수 있다. 외피(8)는 레이저와 바디 사이에서 빔(S)의 전체 방사 경로를 포함하며 이 외피에 의해 덮인 부품을 보호하고, 또한 그 결과로서 교란 반사가 회피되거나 또는 적어도 제한되기 때문에, 디바이스(10)의 안정한 동작에 기여한다. 원하는 경우, 얇은 부가 외피 - 도면에서는 미도시 - 가 이 외피(8) 위로 도포될 수 있는데, 이 부가 외피는 방사를 투과시키지 않는다. 외피(8)는 여기서 실리콘-기반 플리스틱 물질인데, 이 물질은 본 목적을 위해 특히 적합하다. 더 나아가, 바람직하게, 도 4에 도시된 바와 같이, 바디(5)의 상부면(V)은 아치 형태(arched shape)로 구현된다. 그 결과, 예컨대 이동 전화와 같이, 이 디바이스가 포함된 장비의 사용자는 이 표면을 쉽게 발견할 수 있고 적절하게 이 표면을 청소할 수 있다.
본 발명에 따른 장치, 예컨대 도면들에서 도시된 실시예(10)는, 본 발명에 따른 동작 방법을 이용하여 아래와 같이 제조될 수 있다. 시작 포인트(예컨대 도 1 참조)은 구리층(13)으로 벽이 덮여 있는 개구(12)를 가진 PCB(4)이다. 플레이트(4)의 상부 측 상에 레이저(1)와 광다이오드(3)와 같은 전기 능동 부품의 연결을 위해 도전체 유닛(9)이 고정된다. 특히 레이저(1)와 광다이오드(3)와 같은 정렬-민감성 부품과, 또한 블록-형태 바디(5,6)에 있어서, 땜납 영역 - 도면에서는 보이지 않음 - 이 사전에 결정된 정확한 위치에 플레이트(4)의 상부 측에서 도포된다. 이들 영역의 치수는, 레이저(1), 광다이오드(3), 및 바디(5,6)과 같은, 배치될 부품의 치수와 실질적으로 동일하게 되도록 선택된다. 이들 부품(1,3,5,6) 모두는 각자 아래측에 금속층 - 또한 도면에서 보이지 않음 - 을 가진다.
그후 픽업 및 배치 머신을 이용하여 위에 언급된 부품(1,3,5,6)이 위에 언급된 땜납 영역 상에 상대적으로 정확하게 배치된다. 그후 플레이트(4)에 대한 고정 작업이 납땜 공정 중에 이루어져, 배치된 부품의 작은 편차가 자동으로 정정된다.
이는 모듈(11)의 부품(1,3,5,6)이 쉽고 신속하며 저렴한 방식으로 서로에 대해 충분히 정확하게 정렬되도록 한다. 상기 부품들의 이러한 표면 실장 작업 후, 전기적 능동 부품들의 필요한 부가 전기적 연결은 배선 연결부(20)를 사용하여 이루어질 수 있다. 이를 위해 열-압축(thermo-compression) 기술이 사용된다.
그 다음에 (도 4를 참조), 외피가 실리콘 플라스틱 물질의 방울(8) 형태로 도포되어, 레이저(1), 광다이오드(3), 및 미러(2)를 덮는다. 이때 레이저와 바디(5) 사이에서 빔(S)의 방사 경로는 이 방울 안에 존재하게 된다. 전기적 능동 부품(1,3)의 전기적 연결부(도면에서는 미도시)는 외피(8) 바깥쪽으로 연장되거나 원하는 경우엔 플레이트(4)의 하부측 상에 위치된다. 외피(8)의 경화 - 예컨대 가열을 통해 - 이후 디바이스(10)는 사용할 준비가 된다. 모듈(11)의 구성 덕분에, 대량의 디바이스(10)가 동시에 쉽게 제조될 수 있다. 이 디바이스들은 소잉(sawing)과 같은 분리 기술에 의해 서로 분리될 수 있다. 개별 디바이스(10)의 치수는 대략 30 ×30 mm 인 반면, 높이는 10 mm 보다 크지 않다. 바디(5)는 10 mm 높이이고 예컨대 5 mm ×5 mm 정도이다.
전문가에게는 많은 변형과 수정이 본 발명의 틀 내에서 가능하기 때문에 본 발명은 기술된 예에만 국한되는 것은 아니다. 따라서 디바이스는 상이한 기하학적 형태 및/또는 상이한 치수를 가지고 제조될 수 있다. 응용에 따라서, 본 발명에 따른 디바이스는 또한 하나 또는 2개 이상의 레이저와 각자 연관된 부품들을 포함할 수 있다. PCB 기판 대신, 유리나 세라믹 기판과 같은 다른 기판이 사용될 수 있다.
더 지적될 수 있는 점은, 상기 디바이스는 집적 회로의 형태이든 아니든간에 다이오드 및/또는 트랜지스터와 저항 및/또는 커패시턴스와 같은 부가 능동 및 수동 반도체 요소나 전기 컴포넌트를 포함할 수 있다는 것이다. 레이저의 제어 및/또는 판독을 위한 그외 다른 전자 장치나 프로세서의 추가도 이에 포함된다.
레이저의 캐비티 내의 변화(이 변화는 손가락 움직임을 나타낸다)는, 미국 특허출원 US 2002/0104957에 기술된 바와 같이, 예컨대 캐비티의 임피던스를 측정함으로써, 배타적으로 전기적인 방식으로 결정될 수 있다. 또한 이에는 레이저의 판독 및/또는 제어를 위한 프로세서나 그 외 다른 전자 장치의 추가도 포함된다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 입력이 대상의 검출된 움직임에 의해 형성되는 광전자 입력 디바이스, 이러한 디바이스의 제조, 방법 및 이러한 디바이스를 사용하여 대상의 움직임을 측정하기 위한 동작 방법 등에 이용가능한 것이다.

Claims (15)

  1. 입력이 대상(M)의 검출된 움직임에 의해 형성되는 광전자 입력 디바이스(10)로서,
    상기 디바이스는 측정 방사빔(S)의 생성을 위한 캐비티를 가진 적어도 하나의 레이저(1,1'), 상기 방사빔(S)을 상기 대상(M)에 가까운 평면(V)으로 안내하기 위한 광수단(2), 및 상기 대상(M)에 의해 반사되고 변조된 상기 측정 방사빔(S)의 방사를 전기 신호로 변환시키는 변환수단(C)을 포함하는 광모듈(11)을 포함하고,
    상기 변환수단(C)은, 동작 중 상기 모듈(11)에 상대적인 상기 대상(M)의 움직임을 나타내는 상기 캐비티 내로 들어가는 반사된 방사에 의해 야기되는 상기 캐비티 내의 변화를 측정하는 측정수단(3)과 상기 레이저(1)의 상기 캐비티의 조합으로 형성되며,
    상기 광모듈(11)은 마운팅 보드(4) 상에 마운팅된 상기 레이저(1)로서 그 캐비티가 이 마운팅 보드에 평행한 상기 레이저(1)를 포함하며, 또한
    상기 광수단(2)은 상기 마운팅 보드(4) 상에 마운팅되고 상기 레이저(1)에 대해 정렬된 광컴포넌트(2)로서 상기 레이저(1)에 의해 방출된 상기 측정 빔(S)은 상기 광컴포넌트(2)로부터 상기 대상(M)에 가까운 상기 평면(V)까지 가는 광컴포넌트(2)를 포함하는,
    광전자 입력 디바이스(10)에 있어서,
    상기 디바이스(10)는, 상기 마운팅 보드 상에 직접 상기 레이저(1) 옆에 마운팅된 블록-형태 바디(5)를 포함하는 부가 광컴포넌트를 포함하며, 측면에서 보았을 때 이 바디(5)는 상기 레이저(1)와 겹치지 않으며, 이 바디(5)의 적어도 상단부(5A)는 광학적으로 투명하고 그 상부면은 상기 대상(M)에 가까운 상기 평면(V)을 형성하는
    것을 특징으로 하는, 광전자 입력 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 블록-형태 바디(5)의 상기 투명한 상단부(5A)는 일 측이 상기 측정 방사빔(S)을 향하여 바깥쪽으로 경사진 제 1 부분(5A1)과 그 외측부들이 상기 마운팅 보드(4)에 대해 대략적으로 수직이며 상기 제 1 부분(5A1) 상에 놓여 있는 제 2 부분(5A2)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 광전자 입력 디바이스.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 블록-형태 바디(5) 전체는 하나의 광학적으로 투명한 플라스틱 물질로 만들어진 것을 특징으로 하는, 광전자 입력 디바이스.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 측정 수단(3)은 상기 블록-형태 바디(5)와 서로 겹치지 않는 마운팅-보드-상에-마운팅된 방사 검출기(3)를 포함하며, 상기 광컴포넌트(2)는 상기 블록-형태 바디(5)와 서로 겹치지 않는 상기 마운팅 보드(4) 상에 마운팅되어 있는 부가 블록-형태 바디(6)의 일 측면상에 위치된 수렴 미러를 포함하며, 상기 일 측면에는 상기 레이저(1)에 의해 방출된 방사의 일부를 상기 방사 검출기(3) 상에 반사하는 부가 미러(7)가 포함되는 것을 특징으로 하는, 광전자 입력 디바이스.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 레이저(1), 상기 측정수단(3), 및 상기 광수단(2)은 경화된 광학적으로 투명한 겔(8)로 덮이며, 상기 경화된 광학적으로 투명한 겔(8)은 또한 레이저로부터 상기 블록-형태 바디(5)로 향하는 전체 방사 경로를 포함하는 것을 특징으로 하는, 광전자 입력 디바이스.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 경화된 광학적으로 투명한 겔(8)은 실리콘 플라스틱 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는, 광전자 입력 디바이스.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마운팅 보드(4)는 전기적 및 열적 절연 물질로 만들어지며, 상기 마운팅 보드(4)의 일 측에는 상기 레이저(1)와 상기 측정수단(3)이 연결되는 전도체 유닛(9)이 제공되는 것을 특징으로 하는, 광전자 입력 디바이스.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 레이저(1) 옆에서 상기 마운팅 보드(4)는 개구(12)를 가지며, 상기 개구(12)의 적어도 벽은 상기 레이저(1)를 위한 열흡수부를 형성하거나 상기 레이저(1)를 위한 열흡수부(14)에 연결되는 열전도성 물질(13)로 덮여있는 것을 특징으로 하는, 광전자 입력 디바이스.
    제 7 항 또는 제 8 항에 있어서 상기 마운팅 보드(4)는 인쇄회로기판을 포함하는, 광전자 입력 디바이스.
  9. 입력 디바이스(10)에 상대적인 대상(M)의 움직임을 측정하는 동작 방법에 있어서, 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 광전자 입력 디바이스(10)를 이용하는 것을 특징으로 하는, 입력 디바이스에 상대적인 대상의 움직임을 측정하는 동작 방법.
  10. 입력이 대상(M)의 검출된 움직임에 의해 형성되는 광전자 입력 디바이스(10)의 제조를 위한 동작 방법으로서,
    상기 디바이스는 측정 방사빔(S)의 생성을 위한 캐비티를 가진 적어도 하나의 레이저(1,1'), 상기 방사빔(S)을 상기 대상(M)에 가까운 평면(V)으로 안내하기 위한 광수단(2), 및 상기 대상(M)에 의해 반사되고 변조된 상기 측정 방사빔(S)의 방사를 전기 신호로 변환시키는 변환수단(C)을 포함하는 광모듈(11)을 포함하고,
    상기 변환수단(C)은, 동작 중 상기 모듈(11)에 상대적인 상기 대상(M)의 움직임을 나타내는 상기 캐비티 내로 들어가는 반사된 방사에 의해 야기되는 상기 캐비티 내의 변화를 측정하는 측정수단(3)과, 상기 레이저(1)의 상기 캐비티의 조합으로 형성되며,
    상기 광모듈(11)은 마운팅 보드(4) 상에 마운팅된 상기 레이저(1)로서 그 캐비티가 이 마운팅 보드에 평행한 상기 레이저(1)를 포함하며, 또한
    상기 광수단(2)은 상기 마운팅 보드(4) 상에 마운팅되고 상기 레이저(1)에 대해 정렬된 광컴포넌트(2)로서 상기 레이저(1)에 의해 방출된 상기 측정 빔(S)은 상기 광컴포넌트(2)로부터 상기 대상(M)에 가까운 상기 평면(V)까지 가는 광컴포넌트(2)를 포함하는,
    광전자 입력 디바이스(10)를 제조하기 위한 동작 방법에 있어서,
    상기 디바이스(10)는, 상기 마운팅 보드 상에 직접 상기 레이저(1) 옆에 마운팅된 블록-형태 바디(5)를 포함하는 부가 광컴포넌트를 포함하며, 측면에서 보았을 때 이 바디(5)는 상기 레이저(1)와 겹치지 않으며, 이 바디(5)의 적어도 상단부(5A)는 광학적으로 투명하고 그 상부면은 상기 대상(M)에 가까운 상기 평면(V)을 형성하는
    것을 특징으로 하는, 광전자 입력 디바이스를 제조하기 위한 동작 방법.
  11. 제 11 항에 있어서, 상기 측정 수단(3)은 상기 마운팅 보드(4) 상에 마운팅된 방사 검출기(3)에 의해 형성되며, 상기 광컴포넌트(2)는 상기 마운팅 보드(4) 상에 마운팅되어 있는 부가 블록-형태 바디(6)의 일 측면상에 마운팅되고 수렴 미러로서 형성되며, 상기 일 측면에는 상기 레이저(1)에 의해 방출된 방사의 일부를 상기 방사 검출기(3)로 반사시키기 위한 부가 미러(7)가 구비되는 것을 특징으로 하는, 광전자 입력 디바이스를 제조하기 위한 동작 방법.
  12. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 레이저(1), 상기 측정수단(3), 및 상기 광수단(2)은, 상기 레이저로부터 상기 블록-형태 바디(5)까지의 전체 방사 경로를 포함하고 또한 도포후 경화되는 액상의 광학적으로 투명한 겔(8)에 의해 덮이는 것을 특징으로 하는, 광전자 입력 디바이스를 제조하기 위한 동작 방법.
  13. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마운팅 보드(4)의 물질에 대해 전기적 및 열적 절연 물질이 선택되며, 상기 마운팅 보드(4)의 일 측에는 상기 레이저(1)와 상기 측정수단이 연결되는 전도체 유닛(9)이 제공되는 것을 특징으로 하는, 광전자 입력 디바이스를 제조하기 위한 동작 방법.
  14. 제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 레이저(1), 상기 부가 광컴포넌트(5), 상기 광수단(2), 및 상기 측정수단(3)과 같은 상기 디바이스(10)의 부품들은 표준적인 픽업 및 배치 머신을 사용하여 상기 마운팅 보드(4) 상에 배치되는 것을 특징으로 하는, 광전자 입력 디바이스를 제조하기 위한 동작 방법.
  15. 제 11 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 레이저(1), 상기 부가 광컴포넌트(5), 상기 광수단(2) 또는 상기 측정수단(3)과 같은 상기 디바이스(10)의 정렬-민감성 부품들이 상기 마운팅 보드(4) 상에 배치되기 전에, 점착 영역들이 상기 마운팅 보드(4) 상에 형성되며, 이 점착 영역들의 측방향 치수는 상기 마운팅 보드(4) 상에 고정되는 측부 상에서 대응하는 부품의 측방향 치수와 실질적으로 동일하게 되도록 선택되는 것을 특징으로 하는, 광전자 입력 디바이스를 제조하기 위한 동작 방법.
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