KR20100065940A - 광 조이스틱 및 이를 가지는 휴대 전자기기 - Google Patents

광 조이스틱 및 이를 가지는 휴대 전자기기 Download PDF

Info

Publication number
KR20100065940A
KR20100065940A KR1020080124542A KR20080124542A KR20100065940A KR 20100065940 A KR20100065940 A KR 20100065940A KR 1020080124542 A KR1020080124542 A KR 1020080124542A KR 20080124542 A KR20080124542 A KR 20080124542A KR 20100065940 A KR20100065940 A KR 20100065940A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
optical
cover
light source
subject
Prior art date
Application number
KR1020080124542A
Other languages
English (en)
Inventor
안건준
Original Assignee
크루셜텍 (주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 크루셜텍 (주) filed Critical 크루셜텍 (주)
Priority to KR1020080124542A priority Critical patent/KR20100065940A/ko
Publication of KR20100065940A publication Critical patent/KR20100065940A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/16—Constructional details or arrangements
    • G06F1/1613—Constructional details or arrangements for portable computers
    • G06F1/1633—Constructional details or arrangements of portable computers not specific to the type of enclosures covered by groups G06F1/1615 - G06F1/1626
    • G06F1/1684—Constructional details or arrangements related to integrated I/O peripherals not covered by groups G06F1/1635 - G06F1/1675
    • G06F1/169—Constructional details or arrangements related to integrated I/O peripherals not covered by groups G06F1/1635 - G06F1/1675 the I/O peripheral being an integrated pointing device, e.g. trackball in the palm rest area, mini-joystick integrated between keyboard keys, touch pads or touch stripes
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0354—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
    • G06F3/03547—Touch pads, in which fingers can move on a surface
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/042—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means
    • G06F3/0421—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means by interrupting or reflecting a light beam, e.g. optical touch-screen
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M1/00—Substation equipment, e.g. for use by subscribers
    • H04M1/02—Constructional features of telephone sets
    • H04M1/23—Construction or mounting of dials or of equivalent devices; Means for facilitating the use thereof
    • H04M1/233—Construction or mounting of dials or of equivalent devices; Means for facilitating the use thereof including a pointing device, e.g. roller key, track ball, rocker switch or joystick
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04103—Manufacturing, i.e. details related to manufacturing processes specially suited for touch sensitive devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Position Input By Displaying (AREA)

Abstract

본 발명은 광 조이스틱 및 이를 갖는 휴대 전자기기에 관한 것으로서, 피사체의 감지를 위한 피사체 감지광을 출사하는 광원; 기판상에 실장되는 광센서; 피사체가 접촉되는 조작면에 적어도 하나의 홈 또는 적어도 하나의 돌기를 갖는 커버; 그리고 몰딩재의 내부에 일체로 패키지되며, 상기 커버 외부의 피사체에 반사되어 상기 커버 내부로 유입된 피사체 감지광을 상기 광센서로 입사시키기 위한 적어도 하나의 광섬유를 갖는 결상 가이드를 포함하여 구성되는 광 조이스틱 및 이를 갖는 휴대 전자기기를 개시한다.
본 발명에 따르면, 피사체와 커버 사이의 접촉면적을 현저하게 줄임으로써, 피사체 접촉시 뻑뻑한 느낌과 마찰력을 저하시켜 광 조이스틱의 조작성을 향상시킴과 아울러 상기 피사체와 상기 커버 사이의 마찰에 의한 땀 발생을 최소화할 수 있으며, 작은 사이즈의 결상 가이드가 단독 또는 광센서나 조명 가이드 등과 함께 몰딩재에 의해 일체로 패키지화되어 조립되므로 광 조이스틱의 조립이 용이하고 광 조이스틱의 조립시 부품에 가해지는 충격 및 손상을 최소화할 수 있다.
광 조이스틱, 광원, 광센서, 커버, 조명 가이드, 결상 가이드, 돌기, 홈

Description

광 조이스틱 및 이를 가지는 휴대 전자기기{Optical Joy Stick and Portable Electronic Device Having the Same}
본 발명은 광 조이스틱 및 이를 갖는 전자기기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 휴대 단말기와 같은 전자기기의 사용자 인터페이스로 적용되는 광 조이스틱 및 이를 갖는 휴대 전자기기에 관한 것이다.
일반적으로 휴대폰(Mobile Terminal)이나 PDA(Personal Digital Assistants) 등의 전자기기는 키패드(Key pad)에 의한 사용자 인터페이스를 채용하고 있다.
보다 상세하게 설명하면, 일반적인 휴대 전자기기는 숫자, 문자 또는 기호의 입력을 위한 복수개의 버튼들이 형성된 키패드를 포함하며, 사용자는 상기 키패드의 버튼을 눌러 숫자나 단어 등과 같은 원하는 데이터를 상기 휴대 전자기기에 입력하거나 버튼식 커서(Cursor)와 선택키를 눌러서 메뉴를 선택할 수 있다.
상기와 같은 휴대 전자기기에는 디스플레이부가 구비되어, 사용자가 상기 키패드를 통해 입력한 데이터 및/또는 그에 관련된 정보를 표시하게 된다.
근래에는 전자기기를 이용한 통신 서비스나 인터넷 서비스의 지원을 위하 여, WIBRO(Wireless Broadband)와 같은 무선 인터넷 서비스 및 무선 이동통신 서비스가 상용화 되었으며, 휴대폰이나 PDA 등과 같은 휴대 전자기기에는 GUI(Graphical User Interface)의 지원을 위하여 윈도우즈 CE 등과 같은 윈도우즈 운영체제가 채용되고 있다.
그리고 통신 기술의 발달과 더불어 상기 휴대 전자기기는 사용자에게 다양한 부가 서비스를 제공하고 있으며, 상기 GUI 기반의 윈도우 운영체제는 상기 휴대 전자기기에 의한 부가 서비스의 제공을 편리하게 한다.
일반적인 전자기기의 보다 편리한 사용을 위한 사용자 인터페이스로는 마우스나 터치패드나 조이스틱 등과 같은 포인팅 장치가 있으며, 근래에는 피사체인 손가락의 움직임에 따라 변화되는 광 신호를 감지함으로써 커서(cursor)와 같은 포인터를 움직이거나 사용자가 원하는 정보 및/또는 명령을 입력받는 광 조이스틱이 개발되어 전자기기에 적용되고 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 일반적인 광 조이스틱(10)은, 광원(11)과 커버(12), 상기 광원에서 출사된 광을 커버(12)로 안내하는 조명 가이드(미도시), 광 신호를 감지하는 이미지 센서(15), 상기 이미지 센서(15)로 광을 안내하는 결상계(14), 및 상기 조명 가이드와 결상계(14)와 상기 광원 등의 부품을 수용하는 홀더(13)를 포함하여 구성된다.
상기 광 조이스틱(10)은 전자기기(1)와 별도로 구비되어 유선 또는 무선으로 연결될 수도 있으나, 근래에는 노트북이나 휴대폰 등과 같은 전자기기의 본체(2)에 직접 탑재되기도 한다.
상기 커버(12)의 외측면(상측면)에는 전자기기의 조작을 위하여 손가락 등의 피사체(P)가 접촉되는 조작면이 형성되며, 상기 이미지 센서(15)는 입력되는 광신호의 처리를 위하여 PCB(미도시)상에 구비된다.
이에 따라, 상기 조작면에 피사체(P)인 손가락을 접촉시켜 움직이면, 상기 손가락의 움직임에 따라 상기 이미지 센서(15)에 입력되는 광 신호가 변화되어 상기 손가락의 움직임에 따라 상기 전자기기가 조작될 수 있다.
보다 상세하게 설명하면, 상기 커버(12)의 상측면, 보다 상세하게는 조작면에 피사체(P)가 접촉되지 않은 상태에서는 상기 광원(11)에서 출사된 광이 상기 조명 가이드를 거쳐 상기 커버(12)를 투과하면서 상기 커버(12)의 외부로 방출된다.
반면, 상기 커버(12)의 상측면에 손가락 등의 피사체가 접촉되면, 상기 광원(11)에서 출사된 광이 상기 피사체(P)에 부딪혀 반사된 후 상기 결상계(14)를 거쳐 상기 이미지 센서(15)에 입사되고, 이에 따라 피사체의 이미지가 광신호로 촬상된다.
여기서 상기 결상계(14)는 유리나 광학 플라스틱과 같은 재질로된 프리즘과 렌즈 등 복수개의 구성을 포함하며, 상기 피사체(P)에 반사된 광을 소정방향 반사 및 또는 굴절시킴과 동시에 집광하여 상기 이미지 센서(15)로 전달하고, 상기 커버(12) 외부의 상기 피사체(P)가 움직이게 되면, 상기 피사체(P)에 반사되어 상기 이미지 센서(15)에 감지되는 광 신호도 변화된다.
그리고 상기 이미지 센서(15)가 감지한 광 신호의 변화에 따라, 상기 전자기기(1)의 디스플레이부(3)에 상기 피사체(P)의 움직임에 따른 커서의 이동 또는 입력정보의 내용이 표시되거나, 상기 전자기기에 문자 및 또는 숫자가 입력되거나 사용자가 원하는 컨텐츠 메뉴가 선택될 수 있다.
상기 이미지 센서(15)에 의한 광 신호의 검출 및 이미지의 제어방식은 컴퓨터의 광 마우스에서와 유사하므로 그에 대한 상세한 설명을 생략한다.
상술한 일반적인 광 조이스틱은 피사체의 움직임에 따라 커서, 즉 포인터를 이동시켜 휴대 전자기기를 조작하기 때문에 키패드에 의한 커서의 이동으로 휴대 전자기기를 조작하는 방식에 비해 편리한 조작을 구현할 수는 있다.
그러나, 종래 광 조이스틱은 상기 커버(12)의 상측면 즉, 조작면이 통상 평탄면으로 형성되고 외부로 노출되는 조작면의 특성상 다양한 기능을 위한 코팅층등이 형성되기 때문에, 상기 커버(12)의 조작면과 상기 피사체인 손가락 사이의 접촉면적이 커서 마찰력이 크게 작용하고, 이에 따라 상기 피사체의 움직임이 뻑뻑하여 피사체의 조작성이 현저하게 떨어진다.
더욱이, 상기 커버(12)에 상기 피사체가 장시간 접촉되는 경우에는 상기 커버(12)와 상기 피사체인 손가락 사이의 마찰에 의해 상기 손가락에서 땀이 많이 발생되고, 이에 따라 상기 커버(12)의 표면 즉, 조작면이 땀에 의해 오염되고 상기 커버(12)를 통과하는 빛이 난반사되어 광 조이스틱의 작동 성능을 저하시킨다.
그리고, 상기 커버(12)를 통해 태양광이나 외부조명에 의한 외부의 잡광, 예를 들면 가시광선대역의 빛이나 자외선이 상기 광 조이스틱의 내부로 유입되어 상기 이미지 센서에 도달하면 상기 광 조이스틱이 오작동되는 문제점이 있어서, 피사체의 움직임에 따른 정확한 조작 정밀도가 저하된다.
또한, 상기 홀더(13)의 내부에 상기 조명 가이드와 결상계(14)등의 부품을 작업자가 하나씩 수작업으로 장착해서 정확한 위치에 조립해야 하는데, 상기 조명 가이드와 결상계(14) 등과 같이 광 조이스틱에 적용되는 부품은 그 크기가 매우 작아서 조립성이 떨어지는 문제점이 있으며, 상기 이미지센서(15)가 장착된 상기 PCB와 상기 홀더(13)를 조립하는 작업 또한 부품의 크기가 작아서 광 조이스틱을 모듈화하는 작업공정이 번거로워서 제조시간이 오래 소요되는 등 생산성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 피사체와 커버 사이의 접촉면적을 현저하게 줄임으로써, 상기 피사체를 통한 광 조이스틱의 조작성을 향상시킴과 아울러 상기 피사체와 상기 커버 사이의 마찰에 의한 땀 발생을 최소화하고 땀에 의해 오염되는 것을 방지할 수 있는 광 조이스틱 및 이를 갖는 휴대 전자기기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 외부의 잡광에 의한 광 조이스틱의 오작동을 방지 또는 최소화하고 광원이 사용자에 미치는 악영향을 최소화 또는 방지할 수 있는 광 조이스틱 및 이를 갖는 휴대 전자기기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은, 조립성이 우수하여 조립에 소요되는 작업시간을 단축할 수 있어 제품 생산성을 향상할 수 있는 광 조이스틱 및 이를 갖는 휴대 전자기기를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은: 피사체의 감지를 위한 피사체 감지광을 출사하는 광원; 기판상에 실장되는 광센서; 피사체가 접촉되는 조작면에 적어도 하나의 홈 또는 적어도 하나의 돌기를 갖는 커버; 그리고 몰딩재의 내부에 일체로 패키지되며, 상기 커버 외부의 피사체에 반사되어 상기 커버 내부로 유입된 피사체 감지광을 상기 광센서로 입사시키기 위한 적어도 하나의 광섬유를 갖는 결상 가이드를 포함하여 구성되는 광 조이스틱 및 이를 갖는 휴대 전자기기를 제공한 다.
여기서, 상기 커버의 조작면은, 광 투과존(Light permeable Zone)과 외부 광원에서 출사되는 광이 상기 커버 내부로 유입되는 것을 차단하는 광 비투과존(Light impermeable Zone)으로 구획되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 적어도 하나의 홈 또는 적어도 하나의 돌기는 상기 광 투과존과 상기 광 비투과존 중 최소한 상기 광 비투과존에 형성될 수 있다.
상기 커버는, 베이스와, 상기 베이스의 일측에 제공되는 박막의 적외선 밴드 패스 필터층(IR band-pass filter layer)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 광 조이스틱은, 상기 광원에서 출사된 피사체 감지광을 상기 커버 플레이트의 내측면으로 안내하며 상기 몰딩재의 내부에 상기 결상 가이드와 함께 패키지되는 조명 가이드를 더 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 광원은 상기 기판에 실장되며; 상기 조명 가이드와 결상 가이드는 상기 몰딩재의 내부에 함께 패키지되어 상부 패키지를 형성하고; 상기 상부 패키지는, 상기 광센서와 광원이 일체로 패키지된 상기 기판의 상측에 안착되어 조립될 수 있다.
상기와 달리, 상기 광원은 상기 기판에 실장되며; 상기 조명 가이드와 결상 가이드와 상기 광원과 상기 광센서는 상기 몰딩재의 내부에 함께 패키지되어 일체형 패키지를 형성할 수도 있다.
상기 광섬유는 다수개의 코어와 상기 다수개의 코어를 둘러싸는 클래드를 포함하여 구성될 수도 있고, 상기 광섬유가 단일 코어와 상기 단일 코어를 둘러싸 는 클래드로 구성되며; 상기 결상 가이드는 다발로 된 복수 가닥의 상기 광섬유를 포함하여 구성될 수도 있다.
그리고, 상기 결상 가이드는, 상기 몰딩재의 내부에 상기 기판상에 실장된 광센서와 함께 패키지될 수도 있다.
한편, 상기 광원에서 출사된 피사체 감지광의 적어도 일부는 상기 커버 플레이트의 내측면에 직접 도달하도록 구성될 수도 있다.
이러한 경우, 상기 광원은, 연성회로기판에 의해 상기 기판에 전기적으로 연결되어 상기 커버의 내부에 상기 기판과 이격되게 배치될 수 있는데, 보다 상세하게는 상기 커버의 내부 일측에 구비되나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 몰딩재는 외부광의 차단이 가능한 재질을 가지는 것이 바람직하다.
상기의 구성에 더하여, 상기 결상 가이드는 상기 광섬유의 입사측과 출사측 중 적어도 어느 일측에 배치되는 그린 렌즈(Grin Lens)를 더 포함하여 구성될 수도 있다.
상술한 본 발명에 따른 광 조이스틱 및 이를 갖는 휴대용 전자기기는 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 본 발명에 따르면, 상기 커버의 외측 표면 즉, 조작면에 적어도 하나의 돌기나 홈을 형성하여, 피사체와 커버 사이의 접촉면적을 현저하게 줄임으로써, 피사체의 접촉시 뻑뻑한 느낌 및 마찰력을 저하시켜 광 조이스틱의 조작성을 향상시킴과 아울러 상기 피사체인 손가락과 상기 커버 사이의 마찰에 의한 땀 발생을 최소화하여 표면 오염을 최소화할 수 있다.
둘째, 본 발명에 따르면, 상기 커버에 적외선 밴드 패스 필터층이 구비되어 적외선 대역 이외의 외부 잡광이 광 조이스틱의 내부로 유입되는 것을 방지함으로써, 태양광이나 외부 조명광에 의한 광 조이스틱의 오작동을 방지 또는 최소화하여 광 조이스틱의 정밀도가 향상된다.
셋째, 본 발명에 따르면, 조명 가이드와 결상 가이드와 광센서와 광원 중 적어도 일부가 하나의 패키지를 이루어 조립되므로 조립공정이 단순화되고 작업성이 향상되어 제품 생산성을 향상할 수 있다.
넷째, 본 발명에 따르면, 조명 가이드와 결상 가이드와 광센서와 광원 전체를 몰딩재로 일체로 패키지화하여 커버의 내측에 조립하거나, 조명 가이드와 결상 가이드를 몰딩재로 패키지하고 광센서와 광원을 이미지센서의 상부에 패키지한 후 이들을 상호 조립하므로, 조립작업시 핸들링되는 부품의 크기가 증대되어 오조립에 의한 조립불량이 방지되고 조립작업시 부품의 손상을 방지할 수 있다.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략하기로 한다.
먼저 도 3 내지 도 10을 참조하여, 본 발명에 따른 광 조이스틱의 바람직한 일 실시예를 설명한다.
여기서, 도 3은 본 발명에 따른 광 조이스틱의 제1실시예를 나타낸 분해 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 광 조이스틱의 단면도이며, 도 5는 도 4에 도시된 커버의 다른 형태가 적용된 광 조이스틱을 나타낸 단면도이고, 도 6은 도 4의 커버에 형성된 돌기의 다른 배치 형태를 나타낸 사시도이며, 도 7은 도 4에 도시된 커버의 다른 실시예를 나타낸 단면도이고, 도 8a와 도 8b는 도 7의 커버에 형성된 홈의 배치 형태들을 나타낸 사시도들이며, 도 9는 도 4의 A-A선을 따른 단면도이다.
그리고, 도 10은 본 발명에 따른 광 조이스틱을 갖는 휴대 전자기기의 일 실시예를 나타낸 사시도이고, 도 11은 도 3에 도시된 광 조이스틱에 피사체인 손가락이 접촉된 상태를 나타낸 단면도 및 확대 단면도이다.
본 발명에 따른 광 조이스틱의 제1실시예는, 커버(100)와, 피사체 감지를 위한 피사체 감지광을 출사하는 광원(210)과, 상기 피사체에 반사된 후 입사되는 피사체 감지광을 감지하기 위한 광센서(220)와, 상기 커버(100) 외부의 피사체에서 반사된 피사체 감지광을 상기 광센서(220)로 입사시키기 위한 결상 가이드(340)를 포함하여 구성되며, 상기 광센서(220)는 상기 기판(230)에 전기적으로 연결된다.
본 실시예에 있어서, 상기 광원(210)으로는 적외선을 출사하는 적외선원(IR source)이 적용되며, 상기 광원(210)에서 출사된 피사체 감지광 즉, 적외선은 상기 커버(100)에 조사된다. 상기 광원(210)은 피사체 감지광인 적외선을 출사하기 때문에 가시광선을 방사하는 고휘도(high brightness)의 광원에 비해 사용자의 눈이 장시간 광원(210)의 빛에 노출되더라도 눈에 피로감을 주지 않으며, 상기 광원(210)은 적외선 LED 모듈을 포함한다.
본 실시예에 있어서, 광조이스틱의 커버(100)는 원형의 캡 형상으로서 상측면에 광 조이스틱의 조작을 위한 조작면(121a)이 형성되고 바닥이 개방된 형상으로 형성된 베이스(121)를 포함하여 구성되며, 상기 기판(230)의 측면을 둘러싸도록 구비되어 상기 광원(210)과 상기 광센서(220) 및 상기 결상 가이드(340)를 커버한다. 그러나 상기 커버(100)의 형상이 사각형 등과 같은 다각형의 캡 형상일 수도 있으며, 플레이트(Plate) 형상일 수도 있다.
여기서, 본 발명에 따른 광 조이스틱은, 상기 광원(210)에서 출사된 피사체 감지광을 상기 커버(100)를 구성하는 베이스(121)의 내측면으로 안내하는 조명 가이드(310)를 더 포함하여 구성될 수도 있으며, 상기 조명 가이드(310)는 상기 광원(210)과 상기 커버(100) 사이에 광 경로를 형성한다.
상기 커버(100)를 구성하는 베이스(121)는 상기 광원(210)에서 출사되어 상기 조명 가이드(310)를 통해 입사된 피사체 감지광이 상기 커버(100) 외부의 피사체에 도달할 수 있도록 피사체 감지광을 투과시키며, 외부 광원에 의해 발생되는 가시광선 등의 잡광을 효과적으로 차단할 수 있는 것이 바람직하다.
이에 따라 상기 광원(210)에서 출사된 후 상기 피사체에서 반사된 피사체 감지광 이외에 다른 외부잡광이 상기 광 센서(220)에 도달하는 것이 최소화 또는 방지되고, 외부광원에 의한 광 조이스틱의 오작동이 방지 또는 최소화될 수 있다.
이를 위하여, 본 실시예에 따른 광 조이스틱의 커버(100)는 상기 광원(210)에서 출사된 피사체 감지광이 적외선일 경우 상기 적외선이 상기 피사체에 도달할 수 있도록 상기 적외선을 투과시키고 상측 표면에 상술한 조작면(121a)을 갖는 베 이스(121)의 일측에 제공되는 적외선 밴드 패스 필터층(123)을 더 포함하여 구성된다.
상기 적외선 밴드 패스 필터층(123)은 적외선 밴드 패스 필터로서, 상기 광원(110)에서 출사된 적외선을 투과시키고 이를 벗어난 다른 대역의 광선이 투과되는 것을 차단 또는 약화시키도록 상기 커버(100)를 구성하는 베이스(121)의 일측에 구비된다.
상기 적외선 밴드 패스 필터층(123)을 형성하기 위하여, 본 실시예에서는 상기 베이스(121)의 일측면, 보다 바람직하게는 상기 베이스(121)의 내측 상면에 적외선 밴드 패스 물질, 예를 들면 적외선 패스 레진이나 적외선 패스 도료 등의 물질이 코팅된다.
이에 따라 상기 적외선 밴드 패스 필터층(123)은 소정 대역의 외부 잡광을 차단 또는 약화시키고 실질적으로 적외선 파장대역만을 투과시킨다.
보다 상세하게 설명하면, 상기 적외선 밴드 패스 필터층(123)은 상기 베이스(121)의 내측면에 ZnS, ZnSe, Ge, SiO2, CaF2 등과 같이 적외선 대역에서 투과도 높은 물질 중에서 고굴절 물질과 저굴절 물질을 교대로 적층 도포한 코팅층으로 형성될 수 있다.
그리고 상기 적외선 밴드 패스 필터층(123)은 TiO2와 SiO2 또는 TiO5와 SiO2 등의 고굴절 물질과 저굴절 물질을 적층한 코팅층을 포함하여 구성될 수도 있는데, 상기 TiO2와 TiO5는 고굴절 물질이고 상기 SiO2는 저굴절 물질이다.
상기 적외선 패스 물질의 코팅은 진공증착장치 등을 이용한 진공증착방식에 의해 다층 박막 형태를 갖는 다층 박막층으로 형성될 수도 있다.
상술한 성분이나 코팅방식 이외에도 상기 적외선 밴드 패스 필터층(123)은 가시광선 대역 즉 단파장의 빛은 반사시키고 적외선 대역 즉 장파장의 빛은 투과시키는 다양한 적외선 패스 물질이 광학 필터분야에 잘 알려져 있으므로 이에 대한 부가적인 설명은 생략한다.
이에 따라, 상기 베이스(121)와 상기 적외선 밴드 패스 필터층(123)을 갖는 상기 커버(100)는 실질적으로 적외선 파장대역(IR Band)만을 투과시킴으로써 외부광원에 의한 광 조이스틱의 오작동을 방지 또는 최소화할 수 있다.
물론, 상기 커버(100)를 구성하는 베이스(121)가 적외선 대역만을 투과시키는 광학 플라스틱 재질로 사출형성될 수 있으나, 이러한 경우 베이스(121)의 성형을 위한 재료비가 상승하고 제품 불량시 비용 손실이 크게 발생하는 등의 문제점이 있을 수 있기 때문에 전술한 바와 같이 상기 베이스(121)에 적외선 밴드 패스 필터층(123)을 형성하는 것이 바람직하다.
본 실시예에서 커버(100)를 구성하는 상기 베이스(121)는 강화 글래스로 성형되나 그 재질이 이에 한정되는 것은 아니며, 적외선 밴드를 패스시키는 재질이면 충분하다. 그리고 상기 강화 글래스는 디자인 조건에 따라 투명하거나 색을 띨 수도 있다.
한편, 상기 커버(100)를 구성하는 상기 베이스(121)의 조작면(121a)은 광 투과존(IR permeable Zone:121b)과 광 비투과존(Light impermeable Zone:121c)으로 구획되는 것이 바람직하다. 상기 광원(210)에서 출사되는 피사체 감지광이 적외선을 경우 상기 광 투과존(121b)은 적외선 대역은 패스시키고 다른 대역은 차단 또는 약화시키도록 구성되며, 상기 광 비투과존(121c)은 외부 광원에서 출사되는 모든 빛을 차단한다.
즉, 상기 광 비투과존(121c)은 상기 적외선 및 다른 대역을 갖는 외부 광선이 상기 커버(100)를 구성하는 상기 베이스(121) 내부로 유입되는 것을 완전히 차단하는 것이 좋다. 따라서 상기 광원(210)에서 출사된 피사체 감지광은 상기 광 투과존(121b)을 투과하여 상기 피사체에 도달하게 된다.
보다 상세하게는, 상기 피사체가 접촉되는 조작면(121a)이 상기 적외선 밴드의 투과가 가능한 광 투과존(121b)과 상기 적외선 및 다른 대역을 갖는 외부 광선을 차단하는 광 비투과존(121c)으로 구획될 수 있다.
이를 위하여, 상기 광 투과존(121b)의 저면에 상술한 적외선 패스 물질이 코팅되어 상기 적외선 밴드 패스 필터층(123)이 구비되고, 상기 광 비투과존(121c)에는 차광성 도료가 도포되어 전체 빛을 차단할 수 있다. 여기서 상기 광 비투과존(121c)이 전체 빛을 차단하기 때문에 상기 적외선 밴드 패스 필터층(123)은 상기 광 투과존(121b)의 저면에만 제공될 수도 있다.
상기와 달리, 상기 커버(100)를 구성하는 베이스(121)를 재질이 다른 플라스틱으로 이중으로 사출함으로써, 상기 베이스(121)가 상기 광 투과존(121b)와 상기 광 비투과존(121c)로 구획될 수도 있다.
예를 들면, 상기 베이스(121) 중에서 상기 광 투과존(121b)에 속하는 부분 은 투명한 강화 글래스 재질을 가지며 상기 광 비투과존(121c)에 속하는 부분은 차광성 재질을 갖도록 하여 이중사출에 의해 상기 베이스(121)가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 커버(100)를 구성하는 베이스(121)의 외부표면에는 스크레치(scratch)를 방지하기 위한 코팅재(미도시)가 도포되는 것이 바람직하다. 상기 코팅재로는 UV수지 등 다양한 코팅재가 적용 가능하다.
한편, 상기 커버(100)를 구성하는 베이스(121)는 거울과 같이 외부 물체의 상을 맺거나 색을 띠도록 구성할 수 있다. 다시 말해서, 상기 베이스(121)는 일부 또는 전부는 외부로 노출되므로, 디자인적 심미성을 고려하여 미러(mirror)화 되거나 색상을 갖는 것이 좋다.
상기 베이스(121)를 미러화하는 일 예로, 상기 베이스(121)의 외측면 또는 내측면에 외부 물체의 상을 맺을 수 있는 미러 필름을 구비하여 상기 미러 필름을 통해 외부 물체의 상을 맺을 수 있도록 할 수 있다.
여기서, 상기 미러 필름은 핸드폰과 디지털 카메라 등의 액정에 부착되는 미러 필름과 같이 빛의 일부는 반사하고, 빛의 일부, 특히 적외선 및 일부 대역의 가시광선은 투과할 수 있도록 소정 투과율과 반사율을 가진 하프 미러로 형성될 수 있다.
다른 일 예로, 상기 커버(100)를 구성하는 베이스(121)의 일측면에 전압의 인가에 의해 빛을 반사한 상태와 빛을 투과시키는 상태로 전환시키는 액정소자로 이루어진 미러부가 제공되어, 상기 베이스(121)가 외부 물체의 상을 맺을 수 있도록 미러화할 수도 있다.
또한, 상기 커버(100)를 구성하는 베이스(121)의 일측면에 니켈과 같은 메탈을 박막 증착하여 반사성 메탈 증착층을 형성하여, 상기 베이스(121)가 미러화될 수도 있다.
물론, 상기 적외선 밴드 패스 필터층(123) 자체가 적외선은 패스시키고 빛의 일부는 반사하여 소정의 투과율과 반사율을 가지는 미러기능과 적외선 밴드 패스 필터 기능을 수행하도록 형성될 수도 있다.
한편, 상기 커버(100)를 구성하는 베이스(121)의 색상 구현에 대한 일 예로, 상기 베이스(121)의 일측면에 특정 색상을 갖는 동시에 적외선 패스가 가능한 색상 코팅층(미도시)을 구비하여 상기 색상 코팅층을 통해 상기 베이스(121)가 특정한 색상을 갖도록 할 수 있다.
상기 색상 코팅층이 상기 베이스(121)의 내측면에 제공되는 경우 상기 색상 코팅층을 상기 베이스(121)의 내측면에 형성한 후 상기 적외선 밴드 패스 필터층(123)을 상기 색상 코팅층에 코팅하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 색상 코팅층은 상기 베이스(121)의 외측면 또는 내측면에 특정 색상을 갖는 발색염료 또는 안료 등이 코팅된 박막층으로 형성될 수 있다.
따라서, 상기 색상 코팅층이 갖는 특정 색상을 통해 상기 베이스(121)가 특정한 색상을 갖지므로 본 발명에 따른 광 조이스틱의 심미성을 향상할 수 있다.
다른 일예로서, 상기 베이스(121)에 온도에 따라 표면 색상이 바뀌는 써모크로매틱(theromchromatic) 물질을 코팅하여, 상기 베이스(121)가 온도에 따라 색상이 변화되도록 할 수도 있다.
또한, 상기 적외선 밴드 패스 필터층(123)이 소정 대역의 가시광선을 반사시키는 물질이나 입자를 포함하여, 상기 베이스(121)에 색상을 구현할 수도 있다.
종래의 경우 적외선 밴드 패스 필터를 형성하는 물질이 어두운 색을 띠게 되어 심미성이 저하되고 색상의 선택이 어려웠다. 그러나 본 발명에 따르면 상기 커버(100)의 전체 또는 일부가 상기 광 조이스틱이 적용되는 휴대 전자기기의 디자인에 맞는 색상을 띠거나 미러화되어 휴대 전자기기의 디자인이 향상될 수 있다.
상기 커버(100)를 구성하는 베이스(121)는 전체 또는 적어도 일부, 예를 들면 상기 조작면(121a)만이 미러화되거나 색상을 가질 수 있으며, 보다 상세하게는 상기 광 투과존(121b)만이 미러화되거나 색상을 가질 수도 있다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 커버(100)는 커버 프레임(110)과 상기 커버 프레임(110)과 결합되는 커버 플레이트(120)를 포함하여 구성될 수도 있다.
즉, 상기 커버(100)는 상기 커버 프레임(110)과 상기 커버 플레이트(120)가 일체로 성형된 도 4에 도시된 베이스(121)로 구성될 수도 있으나, 도 5에 도시된 바와 같이 커버 프레임(110)과 커버 플레이트(120)가 각각 별도로 성형된 후 상호 결합됨으로써 상기 커버(100)를 구성할 수도 있다.
보다 상세하게, 상기 커버 프레임(110)과 상기 커버 플레이트(120)로 이루어진 상기 커버(100) 역시 전술한 전체적으로 바닥이 개방된 원형 또는 다각형의 캡 형상을 가지며, 상기 커버 프레임(110)은 상기 기판(230)의 둘레를 감싸는 림(rim)을 이루고, 상기 커버 플레이트(120)는 상기 커버 프레임(110)의 상부에 결 합되어 외측 표면 즉, 상측면에는 피사체가 접촉되는 상술한 조작면(121a)이 형성되고 하측면에는 상술한 적외선 밴드 패스 필터층(123)이 코팅된다.
다시 말해서 상기 커버 플레이트(120)는 상기 커버 프레임(110)과 별도로 제조되며, 상기 커버 플레이트(120)에 상기 적외선 밴드 패스 필터층(123)을 코팅한 후에 상기 커버 프레임(110)과 일체로 결합될 수도 있다. 예를 들면, 상기 커버 플레이트(120)는 에폭시 수지나 양면 테이프 등에 의해 상기 커버 프레임(110)에 고정될 수 있다.
상기와 같이 상기 커버 플레이트(120)와 상기 커버 프레임(110)을 별도로 제작하면, 상기 커버 플레이트(120)의 내측면에 상기 적외선 밴드 패스 필터층(123)을 코팅하는 작업이 용이하며, 작업 불량율이 현저히 저하될 수 있다.
한편, 도 3과 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 광 조이스틱은 피사체가 접촉되는 상기 커버(100)의 외측 표면에 적어도 하나의 돌기(127)가 형성된다. 보다 상세하게 설명하면, 상기 커버(100)는 피사체가 접촉되는 베이스(121)를 포함하며, 상기 피사체가 접촉되는 상기 베이스(121)의 외측 표면에는 적어도 하나의 돌기(127)가 형성된다.
상기 적어도 하나의 돌기(127)는 상기 커버(100) 즉 베이스(121)의 피사체 접촉면을 형성하는 조작면(121a)과 피사체와의 접촉면적을 최소화하여 상기 피사체인 손가락의 마찰을 감소시킴으로써, 상기 피사체인 손가락이 보다 부드럽고 유연하게 움직이는 것이 가능하여 광 조이스틱의 조작성이 향상된다. 또한, 상기 적어도 하나의 돌기(127)에 의해 상기 피사체인 손가락과 상기 조작면(121a) 사이의 접 촉면적이 감소되는 동시에 상기 돌기에 의해 형성되는 공간에 존재하는 공기로 인해 땀 배출이 저하되어 땀에 의한 조작면(121a)의 오염을 최소화하고 상기 베이스(121)를 통과하는 빛이 난반사되어 광 조이스틱의 작동 성능을 저하시키는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 상기 적어도 하나의 돌기(127)에 의해 형성된 공간으로 공기의 흐름이 가능한 것이 바람직하며, 이에 따라 상기 피사체와 상기 조작면(121a) 사이의 마찰에 의해 발생하는 마찰열이 보다 효과적으로 방출될 수 있다.
본 실시예에서는 상기 조작면(121a)에 도트(dot) 형상을 갖는 복수개의 돌기(127)들이 규칙적으로 배열되나 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고 상기 조작면(121a)에 격자형, 나선형, 지그재그형 등과 같이 긴 적어도 하나의 돌기를 형성하면 상기 피사체가 상기 조작면(121a)에 접촉된 상태에서도 상기 돌기(127)에 의해 형성되는 골을 따라 공기의 흐름이 가능하므로 마찰열 발생이 저하될 수 있고, 이로 인해 상기 손가락에서 발생하는 땀에 의한 상기 조작면의 오염을 최소화 또는 방지할 수 있다.
그리고, 상기 적어도 하나의 돌기(127)는 도 6에서와 같이, 상기 베이스(121)의 조작면(121a)에 형성된 상기 광 투과존(121b)과 상기 광 비투과존(121c)에 모두 형성될 수 있으나, 본 실시예에서와 같이 상기 광 비투과존(121c)에만 형성되는 것이 상기 광원(210)으로부터 출사되는 피사체 감지광의 난반사 방지를 위해 바람직하다.
물론, 상기 적어도 하나의 돌기(127)는 도 5에 도시된 커버 프레임(110)과 커버 플레이트(120)를 포함하여 구성된 커버(100)에도 동일하게 적용 가능하다.
한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 본 실시예에 따른 광 조이스틱은 피사체가 접촉되는 상기 커버(100)의 외측 표면에 적어도 하나의 돌기 대신 적어도 하나의 홈(128)이 형성될 수도 있다. 보다 상세하게 설명하면, 상기 커버(100)는 피사체가 접촉되는 베이스(121)를 포함하며, 상기 피사체가 접촉되는 상기 베이스(121)의 외측 표면에는 적어도 하나의 홈(128)이 형성된다.
상기 적어도 하나의 홈(128)은 상기 커버(100) 즉 베이스(121)의 피사체 접촉면을 형성하는 조작면(121a)과 피사체와의 접촉면적을 최소화하여 상기 피사체인 손가락의 마찰을 감소시킴으로써, 상기 피사체인 손가락이 보다 부드럽고 유연하게 움직이는 것이 가능하여 광 조이스틱의 조작성이 향상된다. 또한, 상기 적어도 하나의 홈(128)에 의해 상기 피사체인 손가락과 상기 조작면(121a) 사이의 접촉면적이 감소되는 동시에 상기 돌기에 의해 형성되는 공간에 존재하는 공기로 인해 땀 배출이 저하되어 땀에 의한 조작면(121a)의 오염을 최소화하고 상기 베이스(121)를 통과하는 빛이 난반사되어 광 조이스틱의 작동 성능을 저하시키는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 상기 적어도 하나의 홈(128)에 의해 형성된 공간으로 공기의 흐름이 가능한 것이 바람직하며, 이에 따라 상기 피사체와 상기 조작면(121a) 사이의 마찰에 의해 발생하는 마찰열이 보다 효과적으로 방출될 수 있다.
본 실시예에서는 상기 조작면(121a)에 도트(dot) 형상을 갖는 복수개의 홈(128)들이 규칙적으로 배열되나 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고 상기 조작 면(121a)에 격자형, 나선형, 지그재그형 등과 같이 긴 적어도 하나의 돌기를 형성하면 상기 피사체가 상기 조작면(121a)에 접촉된 상태에서도 상기 홈(128)에 의해 형성되는 골을 따라 공기의 흐름이 가능하므로 마찰열 발생이 저하될 수 있고, 이로 인해 상기 손가락에서 발생하는 땀에 의한 상기 조작면의 오염을 최소화 또는 방지할 수 있다.
그리고, 상기 적어도 하나의 홈(128)은 도 8b에서와 같이, 상기 베이스(121)의 조작면(121a)에 형성된 상기 광 투과존(121b)과 상기 광 비투과존(121c)에 모두 형성될 수 있으나, 도 8a에서와 같이 상기 광 비투과존(121c)에만 형성되는 것이 상기 광원(210)으로부터 출사되는 피사체 감지광의 난반사 방지를 위해 바람직하다.
물론, 상기 적어도 하나의 홈(128)은 도 5에 도시된 커버 프레임(110)과 커버 플레이트(120)를 포함하여 구성된 커버(100)에도 동일하게 적용 가능하다.
한편, 도 3과 도 4 및 도 9 내지 도 11을 참조하면, 상기 결상 가이드(340)는 몰딩재(330)의 내부에 일체로 패키지 되는데, 본 실시예에서는 상기 조명 가이드(310)와 결상 가이드(340)가 상기 몰딩재(330)에 의해 상호 일체로 패키지되어 모듈화된 상태로 상기 광 조이스틱의 내부에 구비되며, 상기 광원(210)은 커버의 내부 다양한 위치에 제공될 수 있다.
본 실시예에서는 상기 광원(210)이 상기 광센서(220)와 일체로 패키지되며, 상기 광센서(220)는 상기 기판(230)과 분리형 또는 일체로 결합된 상태로 전기적으로 연결되는데, 본 실시예에서는 상기 광원(210)이 상기 광센서(220)와 함께 상기 기판(230)상에 실장되며 상기 광센서(220)와 일체로 상기 기판(230)상에 패키지되어 상기 광 조이스틱의 일부를 이룬다.
여기서 상기 조명 가이드(310)와 결상 가이드(340)가 상기 광원(210)과 상기 광센서(220)와 함께 상기 몰딩재(330)의 내부에 전체가 일체로 패키지 되어 일체형 패키지로서 모듈화 될 수도 있고, 상기 조명 가이드(310)와 결상 가이드(340)가 상기 몰딩재(330)에 의해 상호 일체로 패키지된 상부 패키지를 상기 광원(210)과 상기 광센서(220)가 기판상에 일체로 패키지된 하부 패키지상에 안착시켜 상기 상부 패키지와 상기 하부 패키지를 조립할 수도 있다.
본 실시예에서는 상기 조명 가이드(310)와 상기 몰딩재(330)에 의해 일체로 패키지된 결상 가이드(340)와 상기 조명 가이드(310)를 갖는 상부 패키지(300)와 상기 기판에 실장되는 광원(210)과 상기 광원(210)과 일체로 패키지된 상기 광센서(220)를 갖는 하부 패키지(200)를 각각 제조한 후 이들을 상호 조립한 예를 설명한다.
상기 광센서(220)와 상기 광원(210)은 SMT(Surface Mount Technology)와 같은 표면실장기술 등의 공정을 통해 회로기판 예를 들면 PCB 등과 같은 기판(230) 상에 실장된다.
그리고 상기 광센서(220)와 광원(210)이 상기 기판(230)상에 실장됨으로써 일체로 패키지되었다고 볼 수도 있고, 본 실시예에서와 같이 상기 기판(230)상에 실장된 상기 광센서(220)와 광원(210)가 몰딩재(240)에 의해 상기 몰딩재(240)의 내부에 상호 일체로 패키지되는 방식이 있으며, 상기 몰딩재(240, 330)로는 EMC(Epoxy Molding Compound) 등이 있다.
보다 상세하게 설명하면, 상기 기판(230)에 상기 광원(210)과 상기 광센서(220)가 상호 이격된 위치에 실장된 후에 상기 몰딩재(240)로 상기 광원(210)과 상기 광센서(220)를 도포하여 고형화 함으로써 이들 두 구성이 일체로 패키지된다. 즉, 미리 가공된 소정형상의 몰드(틀)를 상기 기판(230) 상에 밀착시킨 후 몰드(미도시)에 액상의 EMC를 충진시킨후 상기 EMC가 굳으면 본 실시예에 따른 상기 하부 패키지(200)가 형성된다.
설명의 편의를 위하여, 상기 광원(210)과 광센서(220)를 일체로 패키지하는 몰딩재(240)를 제1몰딩재라 칭하고, 상기 조명 가이드(310)와 결상 가이드(340)를 일체로 패키지 하는 몰딩재(330)를 제2몰딩재라고 칭한다.
상기 제1몰딩재(240)로는 투명한 또는 투시가능한 몰딩재, 예를 들면 Clear EMC 등이 적용될 수도 있으며, 이러한 경우 상기 광원(210)과 상기 광센서(220) 사이에는 광차단을 위한 광차단막(250)이 구비되는 것이 좋으나, 투명한 재질에 한정되는 것은 아니다. 이에 따라 상기 광원(210)에서 출사된 적외선이 상기 광센서(220)로 직접 입사되는 것이 방지된다.
상기 광차단막(250)은 빛이 투과되지 않는 블랙(Black) EMC 또는 빛이 투과되지 않는 차폐 테이프(Tape)나 필름 또는 상기 광원(210)과 상기 광센서(220)가 끼워지는 홀이 형성된 마스크 등 다양한 방식으로 구성될 수 있다.
상기 광센서(220)는 입사되는 빛을 감지하여 연속적으로 피사체의 이미지를 촬상하고, 촬상된 영상화면의 변화는 변위값으로 연산된다. 상기 광센서(220)는 다 수개의 픽셀(pixel)들이 구비된 촬상영역을 가지며, 상기 촬상영역에 상기 피사체에 반사된 빛이 입사됨에 따라 상기 피사체의 이미지가 촬상된다.
상기 하부 패키지(200)와는 별도로, 상기 조명 가이드(310)와 결상 가이드(340)는 상기 광원(210)과 상기 광센서(220)에 각각 대응되도록 상기 제2몰딩재(330)에 의해 상기 제2몰딩재(330)의 내부에 패키지되어 상기 상부 패키지(300)를 형성한다.
상기 제2몰딩재(330)는 상기 제1몰딩재(240)와 동일한 재질을 가질 수도 있으며, 본 실시예에서 상기 제2몰딩재(330)는 외부광의 차단이 가능한 재질을 갖는다. 외부광 차단이 가능한 상기 제2몰딩재(330)의 일 예로는 블랙(Black) EMC 등이 있으며, 미리 가공된 몰드(틀)에 상기 조명 가이드(310)와 결상 가이드(340)를 배치하고 상기 제2몰딩재(330)를 충진시켜 고형화함으로써 상기 상부 패키지(300)가 형성된다.
보다 상세하게 설명하면, 상기 상부 패키지(300)가 상기 하부 패키지(200) 상에 안착될 때 상기 조명 가이드(310)의 입사측이 상기 광원(210)의 상측에 위치하고 상기 결상 가이드(340)의 출사측이 상기 광센서(220)의 상측에 위치되도록, 상기 조명 가이드(310)와 결상 가이드(340)를 정렬한 후 상기 몰딩재(330)를 사용하여 일체로 패키지한다.
상기와 같이 제2몰딩재(330)에 의해 상기 조명 가이드(310)와 결상 가이드(340)가 일체로 패키지되면, 상기 상부 패키지(300)의 표면, 특히 상측표면을 매끄럽게 처리하는 공정, 예를 들면 폴리싱공정을 수행할 수도 있다.
그리고 상기 하부 패키지(200)와 상부 패키지(300)가 완성되면, 상기 상부 패키지(300)가 하부 패키지(200)의 상측에 적층된다. 상기 하부 패키지(200)와 상부 패키지(300)의 결합은, 상기 하부 패키지(200)나 상부 패키지(300)에 돌기와 홈(241, 331)을 형성한 후 결합할 수도 있으며, 양면테이프나 접착용 수지 등을 이용하여 이들을 상호 고정하는 등 다양한 방식으로 이들을 결합할 수 있다.
이와 같이 상기 하부 패키지(200)가 상부 패키지(300)와 상호 결합되어 일체로 모듈화되면, 상기 커버(100)와 결합되어 상기 기판이 상기 커버(100)의 바닥을 형성한다.
본 실시예에 있어서 상기 조명 가이드(310)는 전반사에 의해 빛을 안내하는 도파관을 포함하여 구성되나, 이에 한정되는 것은 아니고 상기 제2몰딩재(330)의 내부에 패키지된 상태에서 상기 광원(210)의 피사체 감지광을 상기 커버(100)측으로 안내할 수 있는 광학부재라면 족하다. 상기 조명 가이드(310)는 상기 피사체 감지광이 전반사에 의해 상기 커버(100)의 상부 내측면에 도달하도록 벽면(내벽면 및/또는 외벽면)에 반사율이 높은 코팅재가 도포되는 것이 바람직하다.
그리고 상기 결상 가이드(340)는 상기 광원(210)에서 출사된 후 상기 피사체에 반사된 빛을 상기 광센서(220)에 결상시키기 위한 것으로, 본 발명에서는 광섬유(341)를 포함하여 구성된다.
상기 광섬유(341)는 광신호나 빛을 전달하는 매개체로서 상기 피사체 감지광을 상기 광센서(220)로 전달하기 위한 통로역할을 한다. 상기 광섬유(341)는 코어의 지름의 크기에 따라 단일모드 광섬유와 다중모드 광섬유로 구분된다.
상기 광섬유(341)는 광전송의 통로를 형성하는 적어도 하나의 코어(core)와 상기 적어도 하나의 코어를 둘러싸는 클래드(Clad)로 구성된다. 본 발명에 있어서 상기 광섬유(341)는 복수개의 코어(341a)와 상기 코어를 둘러싸는 클래드(341b)로 구성되는 복심코어 광섬유 또는 다심코어 광섬유이거나, 상기 클래드의 내부에 단일 즉 하나의 코어가 구비된 단심코어 광섬유일 수도 있다.
일반적으로 상기 광센서(220)의 전체 픽셀영역이 상기 단일코어 광섬유의 단면적보다 넓으므로, 상기 광섬유(341)가 단일코어 광섬유인 경우 상기 결상 가이드(340)는 다발로 된 복수가닥의 상기 단일코어 광섬유를 포함하여 구성된다. 물론, 상기 다심코어 광섬유 또한 상기 전체 픽셀영역의 넓이에 대응하여 다발로 될 수도 있다.
다만, 상기 결상 가이드(340)가 다발로 된 상기 단심코어 광섬유를 포함하여 구성되는 경우, 상기 결상 가이드(340)에서 상기 단심코어 광섬유의 수만큼 존재하는 클래드가 차지하는 면적이 넓어지게 되고, 이러한 경우 상기 광센서(220)에 구비된 픽셀들 중 상기 피사체 감지광이 도달하지 못하는 음영영역이 증가하게 되어 광 조이스틱 조작의 정밀도나 민감도가 저하된다.
그러나 상기 결상 가이드(340)가 적어도 하나의 상기 다심코어 광섬유를 포함하여 구성되는 경우에 상기 클래드(341b)가 차지하는 면적이 동일 굵기의 상기 단심코어 광섬유 다발에 비해 현저히 감소되고 코어의 수가 증가될 수 있으므로, 상기 피사체 감지광이 도달하지 못하는 음영영역이 최소화될 수 있어서 광 조이스틱 조작의 정밀도나 민감도가 향상된다.
즉, 상기 결상 가이드(340)가 상기 다심코어 광섬유를 포함하여 구성되는 경우, 상기 광센서(220)의 픽셀영역 내에 보다 많은 코어(341a)들이 위치되므로, 단위 픽셀당 매칭(Matching)되는 코어의 수가 증가하게 되고, 이에 따라 상기 피사체의 움직임이 보다 정확하게 촬상될 수 있다.
물론, 상기 결상 가이드(340)가 상기 단일코어 광섬유와 상기 다심코어 광섬유의 혼용으로 이루어질 수도 있다.
한편, 상기 피사체에 반사된 피사체 감지광을 상기 광센서(220)로 입사시키는 결상 가이드(340)는 상기 광섬유(341)와 이웃하는 렌즈부를 더 포함하여 구성될 수도 있다. 상기 렌즈부는 그린렌즈(Gradient Index Lens)나 볼록렌즈나 고굴절 렌즈 등 빛을 결상시키는 다양한 렌즈가 적용될 수 있으며, 상기 그린렌즈는 피치에 따라 상기 피사체의 이미지가 결상되는 위치를 조절할 수 있다.
상기 렌즈부, 보다 상세하게는 상기 그린렌즈는 상기 광섬유(341)의 입사측과 출사측 중 적어도 어느 일측에 배치될 수 있으므로, 상기 광섬유(341)를 사이에 두고 상기 광섬유의 양측에 각각 상기 그린렌즈가 구비될 수도 있고, 상기 그린렌즈를 사이에 두고 상기 그린렌즈의 양측에 각각 상기 광섬유가 배치될 수도 있다.
그리고 상기 광섬유(341)에서 출사된 피사체 감지광이 상기 광센서로 직접 입사되는 경우, 상기 피사체 감지광의 누설이나 손실을 방지하기 위하여 상기 광섬유의 출사측 단부는 상기 광센서(220)의 픽셀영역에 연접되는 것이 바람직하다.
상기 조명 가이드(310)는 상기 결상 가이드(340)와 나란하게, 즉 평행하게 될 수도 있으나, 이러한 경우 상기 조명 가이드(310)에서 출사되어 상기 피사체에 의해 반사된 빛의 일부만이 상기 결상 가이드(340)로 유입되므로 상기 광센서(220)로 입사되는 광량이 감소하여 광 조이스틱의 성능이 저하된다.
상기 조명 가이드(310)의 배치방향은 상기 기판(230)에 대하여 수직방향 또는 일정각도 경사지게 배치될 수 있다. 그러나, 상기 조명 가이드(310)의 배치상태는 상기 기판(230)에 대하여 수직방향보다 일정각도 경사지게 구성하는 것이 바람직하다.
다시 말해서 상기 조명 가이드(310)가 상하방향으로 수직하게 배치되고 상기 결상 가이드(340)도 상하 방향으로 수직하게 배치되는 경우처럼 양 부재가 서로 나란하게 된 경우, 상기 피사체에 반사된 빛의 극히 일부만이 상기 결상 가이드(340)로 유입되거나 상기 결상 가이드로 유입되는 광량이 제로(0)가 될 수도 있다.
이러한 문제점을 보완하기 위하여 상기 광원의 세기를 높이면 되나 전력소모가 증가하고 비용이 비싼 문제점이 있다. 따라서, 상기 조명 가이드(310)와 결상 가이드(340)는 상부로 갈수록 서로 가까워지도록 배치되는 것이 좋다. 예를 들면 상기 조명 가이드(310)와 결상 가이드(340)의 연장선, 예를 들면 축선이 상호 교차하도록 배치되는 것이 좋다.
구체적 예로서, 상기 결상 가이드(340)가 상하방향으로 수직하게 배치된 경우 상기 조명 가이드(310)는 상기 결상 가이드(340)쪽으로 기울어지게, 즉 경사지게 배치되면, 상기 조명 가이드(310)에서 출사된 빛의 대부분이 상기 피사체에 반사된 후 상기 결상 가이드(340)로 입사될 수 있다.
상기 조명 가이드(310)의 출사측과 상기 결상 가이드(340)의 입사측은 상호 이격되게 배치될 수도 있고 서로 접촉하여 맞닿도록 배치될 수도 있다. 그리고 상기 조명 가이드(310)와 결상 가이드(340)가 모두 경사지게 기울어지게 배치될 수도 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 광 조이스틱의 커버(100)에 피사체가 접촉되면, 상기 광원(210)에서 방사되는 빛이 상기 조명 가이드(310)를 통과한 후 피사체로 전달된다.
그리고 상기 피사체에 부딪혀 반사된 피사체 감지광은 상기 커버(100)를 투과하여 상기 커버(100)의 내부로 유입된 후 상기 결상 가이드(340)를 거쳐 상기 광센서(220)로 입사된다.
상기 광센서(220)는 입사된 빛을 촬상하고, 촬상된 영상화면이 실시간으로 비교되어 영상화면에 차이가 발생된 변위값이 연산되며, 연산된 변위값은 휴대 전자기기의 마이컴(미도시)으로 전송되고, 상기 마이컴에 의해 휴대 전자기기(50)의 디스플레이 화면(51)상에 커서의 이동이 표시된다.
한편, 도시되지는 않았으나, 상기 광원(210)이 전술한 바와 같이 적외선을 출사하는 경우, 상기 결상 가이드(340)에는 적외선 파장대역 이외의 광 유입을 차단하는 적외선밴드패스 필터가 더 구비될 수도 있다.
상기 적외선밴드패스 필터는 상기 결상 가이드(340)의 입사측 및/또는 출사측에 구비될 수 있으며, 필름이나 테입 또는 적외선밴드 패스 물질을 상기 코팅물질 등 다양한 방식으로 구성될 수 있다.
도 12는 상기 상부 패키지(300)와 하부패키지(200)로 각각 제조된 본 발명의 광 조이스틱이 조립되는 과정을 보인 것이다.
먼저 상기 광원(210)과 광센서(220)가 상기 기판(230)상에 각각 일정거리 이격된 위치에 SMT 공정으로 설치되고, 상기 광원(210)과 광센서(220)가 실장된 기판(230)에 몰드를 설치하고 액상의 제1몰딩재(240)를 상기 몰드에 주입하여 상기 하부 패키지(200)를 제조한다.
그리고 상기 조명 가이드(310)와 결상 가이드(340)가 설계조건에 따른 소정위치에 배치된 후 상기 제2몰딩재(330)로 일체화하여 상기 상부 패키지(300)를 제조한다. 여기서, 상기 상부 패키지(300)와 하부 패키지(200)에는 정확한 결합이 이루어질 수 있도록 이들이 접합되는 면에 돌기(331)와 홈(241)이 형성된다.
상기 상부 패키지(300)와 하부 패키지(200)의 제조 순서는 상관이 없으며 상기 상부 패키지가 먼저 제조될 수도 있고 동시에 제조될 수도 있다. 그리고 상기 상부 패키지(300)와 하부 패키지(200)가 상호 결합된 후에는 상기 커버(100)의 내부에 조립된다.
상기와 같은 구성의 광 조이스틱을 갖는 휴대 전자기기(500)의 일 예로서 휴대폰이 도 10에 도시되어 있으며, 상기 휴대 전자기기(50)는 휴대폰이나 PDA나 리모콘이나 네이게이션 등 다양하며, 특히 디스플레이화면이 구비된 전자기기로서 포인터의 사용이 필요한 전자기기에는 일반적으로 적용가능하다.
그리고 본 발명에 따른 광 조이스틱의 제1실시예에서 설명된 내용은 이하에서 설명되는 다른 실시예들에서 각각 설명되는 내용과 상충되거나 다른 부분을 제외하고 다른 실시예들 각각에 동일하게 적용될 수 있으며, 동일 구성에 대해서는 동일한 부호를 사용한다.
한편, 도 13을 참조하면, 본 발명에 따른 광 조이스틱의 제2실시예서와 같이, 상기 광원(210)에서 출사된 피사체 감지광을 상기 커버의 내측면으로 안내하는 조명 가이드(310a)는 그 출사측이 상기 결상 가이드(340)의 입사측에 접촉되어 상기 결상 가이드(340)에 의해 지지되는 형태로 경사지게 배치될 수도 있다.
이러한 경우 상기 조명 가이드(310a)의 출사측과 상기 결상 가이드(340)의 입사측이 인접하게 되므로 상기 피사체에서 반사된 피사체 감지광의 상기 결상 가이드(340)로의 입사율이 향상될 수 있고, 상기 커버의 두께를 최소화 할 수 있다.
한편, 전술한 제1실시예에서 설명된 발명의 내용 중 상기 조명 가이드(310a)의 배치구조를 제외한 부분은 본 발명의 제2실시예에 전체적으로 동일하게 적용될 수 있으므로, 그에 대한 반복적인 설명을 생략하며 동일 구성에 대해서는 동일 도면 부호를 사용한다. 그리고 상기 제2실시예에서 설명된 내용은 이하에서 설명되는 다른 실시예들에도 동일하게 적용될 수 있으며 이에 대한 반복 설명은 생략한다.
다음으로, 도 14 내지 도 16을 참조하여 본 발명에 따른 광 조이스틱의 제3실시예 내지 제5실시예를 설명한다. 본 실시예들은 각각 전술한 제1실시예에서 설명된 상기 커버(100)와 상기 광원(210)과 상기 조명 가이드(310)가 동일하게 적용될 수 있으며, 상기 피사체에 반사된 피사체 감지광을 상기 광센서(220)로 입사시키는 결상 가이드(340a, 340b)는 광섬유(341)와 상기 광섬유(341)에 이웃하는 렌즈부(342)를 포함하여 구성된다.
상기 렌즈부(342)는 그린렌즈(Gradient Index Lens)나 볼록렌즈나 고굴절 렌 즈 등 빛을 결상시키는 다양한 렌즈가 적용될 수 있으며, 본 실시예에서는 상기 렌즈부(342)에 상기 그린렌즈를 적용하여 피치에 따라 상기 피사체의 이미지가 결상되는 위치를 조절할 수 있다.
상기 렌즈부, 보다 상세하게는 상기 그린렌즈(342)는 상기 광섬유(341)의 입사측과 출사측 중 적어도 어느 일측에 배치될 수 있으므로, 도시되지는 않았으나 상기 광섬유(341)를 사이에 두고 상기 광섬유(341)의 양측에 각각 상기 그린렌즈(342)가 구비될 수도 있고, 상기 그린렌즈(342)를 사이에 두고 상기 그린렌즈(342)의 양측에 각각 상기 광섬유(341)가 배치될 수도 있다.
상기 렌즈부(342)와 상기 광섬유(341)가 연접하는 경우 상기 렌즈부와 상기 광섬유의 연접부를 감싸서 광누설을 방지하는 튜브(미도시)가 구비되는 것이 좋다.
그리고 도 16에 도시된 제5실시예에서와 같이, 상기 제1몰딩재(240)에 의해 상기 광센서(220)와 광원(210)이 일체화 된 하부 패키지(200a)의 상측 표면, 보다 상세하게는 상기 광원(210)과 광센서(220)의 상측에 상기 조명 가이드(310)와 결상 가이드(340, 340a, 340b)의 설치를 위한 적어도 하나의 설치홈(241, 242)을 형성할 수도 있다.
이에 따라, 상기 설치홈(241, 242)에 상기 조명 가이드(310)의 입사측과 결상 가이드(340, 340a, 340b)의 출사측을 삽입하여 정렬시킨 후 상부 패키지(300a)의 형성을 위한 몰드를 설치하고 상기 제2몰딩재(330)를 상기 몰드에 충진하여 상기 상부 패키지(300a)를 형성할 수도 있다.
상기 설치홈(241, 242)은 상기 제1몰딩재(240)에 의해 상기 하부 패키 지(200a)가 형성된 상태에서 상기 광원(210)의 상측과 상기 광센서(220)의 상측을 제거하여 형성하거나, 상기 제1몰딩재(240)에 의한 패키징 공정에서 상기 광원(210)의 상측과 상기 광센서(220)의 상측에 상기 설치홈 형성을 위한 성형부재를 올리고 상기 하부 패키지가 완성된 후 상기 성형부재를 제거하면 상기 설치홈(241, 242)이 형성된다.
그리고, 전술한 제1실시예에서 설명된 발명의 내용 중 본 실시예들에서 설명되지 않은 내용은, 상기 제3실시예 내지 제5실시예에 전체적으로 동일하게 적용될 수 있으므로, 그에 대한 반복적인 설명을 생략하며 동일 구성에 대해서는 동일 도면 부호를 사용한다.
물론, 전술한 제2실시예에서와 같이 상기 제3실시예 내지 제5실시예 각각의 조명 가이드(310)는 그 출사측이 상기 결상 가이드(340)의 입사측에 접촉되어 상기 결상 가이드(340, 340a, 340b)에 의해 지지되는 형태로 경사지게 배치될 수도 있으며, 상기 광원은 시각적 피로감을 줄일 수 있도록 전술한 적외선 LED 등의 적외선원을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 그리고 상기 제3실시예 내지 제5실시예에서 설명된 내용은 이하에서 설명되는 다른 실시예들에도 동일하게 적용될 수 있다.
다음으로 도 17에 도시된 본 발명에 따른 제6실시예를 참조하면, 본 발명에 따른 광 조이스틱은, 상기 기판(230)으로부터 상부 패키지(300b)의 상단면까지의 높이(또는 두께) 조절을 위하여 상기 상부 패키지(300b)와 하부패키지(200b) 사이에 구비되는 적어도 하나의 스페이서(Spacer; 500)를 더 포함하여 구성될 수도 있 다.
상기 상부 패키지(300)는 상기 조명 가이드(310)와 결상 가이드(340)가 일체로 패키지 된 것을 말하며, 상기 하부 패키지(200)는 상기 광센서(220)와 상기 광원(210)이 상기 기판(230)상에 일체로 패키지 된 것을 말한다.
상기 광 조이스틱은 휴대 전자기기의 슬림화 추세에 맞추어 얇게 제조되는 것이 좋으나, 설계조건 상 상기 기판(230)으로부터 상기 상부 패키지(300b)의 상단면까지 일정 높이 이상이 되어야 할 경우 상기 상부 패키지(300b)와 상기 하부 패키지(200b) 개스킷 등과 같은 스페이서(500)가 게재될 수도 있으며, 상기 스페이서(500)는 상기 조명 가이드(310)와 결상 가이드(340)의 설치를 위해 상하방향으로 관통된 관통홀을 가지며, 가시광선이나 적외선 등의 광선을 차단하는 차광성 재질로 제조되는 것이 좋다.
물론, 전술한 제1실시예 내지 제5실시예에서 설명된 내용 중 본 실시예들에서 설명되지 않은 내용은, 본 발명에 따른 광 조이스틱의 제6실시예에 전체적으로 동일하게 적용될 수 있으므로, 그에 대한 반복적인 설명을 생략하며 동일 구성에 대해서는 동일 도면 부호를 사용한다.
상술한 제1 내지 제6실시예에서와 같이 상기 상부 패키지(300, 300a, 300b)와 하부 패키지(200, 200a, 200b)는 각각 별도로 제조된 후 조립될 수도 있으나, 도 18 및 도 19에 도시된 바와 같이 상기 조명 가이드(310)와 결상 가이드(340, 340a, 340b)와 상기 광센서(220)와 광원(210)이 몰딩재(610)에 의해 일체화된 일체형 패키지(600)가 형성될 수도 있다.
보다 상세하게 설명하면, 상기 기판(230)에 상기 광원(210)과 광센서(220)가 실장되고, 상기 광원(210) 및 광센서(220)에 대응되도록 상기 조명 가이드(310) 및 결상 가이드(340, 340a, 340b)를 배치시킨 다음, 상기 몰딩재(610)를 사용하여 이들 모두를 일체로 패키지한다.
다시 말해서, 상기 광원(210)과 광센서(220)가 상기 기판(230)에 각각 SMT 등의 공정을 통해 실장된 후에 상기 광원(210) 및 광센서(220)에 대응되도록 상기 조명 가이드(310) 및 결상 가이드(340, 340a, 340b)를 배치시키고, 미리 가공된 소정형상 예를 들면 사각틀 형상의 몰드를 상기 기판의 상부에 배치시킨 후 상기 몰드에 액상의 EMC를 충진하여 고형화하면 상기 일체형 패키지(600)가 형성된다. 상기 몰딩재(610)는 외부광의 차단이 가능한 재질로 구성될 수도 있으며, 그 예로는 전술한 블랙 EMC 등이 있다.
다음으로 도 20 및 도 21을 참조하면, 상기 광원(210)과 상기 광센서(220)가 실장되어 일체로 된 상기 기판(230)의 상부에 마스크(Mask)가 적층되고, 상기 마스크(260)는 상기 광원(210)과 광센서(220)가 삽입되도록 상하방향으로 관통된 삽입홀(261, 262)을 가지며, 상기 마스크(260)는 차광성 재질, 예를 들면 차광 플라스틱이나 유리 또는 금속판 등으로 제조될 수 있으며 상기 광원(210)에서 출사되는 빛이 상기 광센서(220)로 유입되는 것을 방지한다.
그리고 상기 마스크(260)가 상기 광원(210)과 상기 광센서(220)가 실장되어 일체로 된 상기 기판(230)의 상부에 마스크(Mask)가 적층되면 하부 패키지(200c)가 형성되며, 상기 조명 가이드(310)와 결상 가이드(340, 340a, 340b)가 제2몰딩 재(330)에 의해 일체로 패키지되어 형성된 상부 패키지(300c)를 상기 마스크(260)의 상측에 안착시킨 후 상기 커버(100)와 결합함으로써 광 조이스틱이 조립된다.
한편, 상기 적외선 밴드 패스 필터층(123)은 상기 커버(100)에 구비되지 않고 상기 일체형 패키지(600) 또는 상부 패키지(300, 300a, 300b, 300c)의 상측면에 구비될 수도 있다.
다음으로 도 22 내지 도 24를 참조하여 본 발명에 따른 광 조이스틱의 제9실시예 내지 제11실시예를 설명한다.
도 22를 참조하면, 제9실시예에 따른 광 조이스틱은, 상술한 제1실시예에서 설명된 커버(100)와 상기 기판(230)과 광원(210a)과 상기 광센서(220)와 몰딩재(610a)에 의해 상기 광센서(220)와 일체로 패키지된 상기 결상 가이드(340)를 포함하여 구성될 수도 있다. 즉 상기 결상 가이드(340)가 상기 상기 몰딩재(610a)의 내부에 상기 광센서(220)와 함께 패키지된다.
그리고 상기 기판(230)에 상기 피사체 감지광을 출사하는 광원(210a)과 상기 광센서(220)가 설치되고, 상기 광센서(220)의 상측에 상기 결상 가이드(340)를 위치시킨 다음 상기 몰딩재를 상기 광센서(220)와 상기 결상 가이드(340)의 외부에 도포하여 광센서-결상 가이드 일체형 패키지를 형성한다.
여기서, 상기 몰딩재(610a)는 외부광의 차단이 가능한 재질을 갖는 것이 좋은데, 전술한 블랙 EMC 등과 같이 광차단이 가능한 재질의 몰딩재를 사용하여 광센서-결상 가이드 일체형 패키지(600a)를 형성한다. 그리고 상기 광원(210a)은 적외선원을 포함하여 구성될 수도 있다.
도 23 및 도 24에는, 상술한 제1실시예에서 설명된 커버(100)와 상기 기판(230)과 광원(210b)과 상기 광센서(220)와 몰딩재(610a)에 의해 상기 광센서(220)와 일체로 패키지된 상기 결상 가이드(340)를 포함하여 구성된 광 조이스틱의 제10실시예와 제11실시예가 도시되어 있다.
다시 말해서, 상기 결상 가이드(340)가 상기 상기 몰딩재(610a)의 내부에 상기 광센서(220)와 함께 패키지되어 광센서-결상 가이드 일체형 패키지(600a)가 형성되며, 상기 광원(210b)은 적외선원을 포함하여 구성될 수도 있다. 그리고 광 조이스틱의 제10실시예와 제11실시예는 상기 기판(230)과 피사체 감지광을 출사하는 광원(210b)이 연성기판(231)에 의해 전기적으로 연결된 구조를 갖는다.
상기와 같이 연성기판(231)으로 상기 광원(210b)과 상기 기판(230)을 연결하는 경우, 상기 광원(210b)의 설치자유도가 향상되므로, 광 조이스틱의 설계상 최적의 위치, 예를 들면 다른 부품(결상 가이드의 구조나 위치 및/또는 커버의 구조 등)과의 관계 등을 고려한 최적의 위치에 상기 광원(210b)이 구비될 수 있다.
그리고 상기 제10실시예와 제11실시예에 따른 광 조이스틱에 있어서, 상기 광원(210b)은 상기 기판에서 이격된 상태로 상기 커버(100)의 내부에 배치되는데, 보다 상세하게는 상기 커버(100)의 내부 일측에 제공되며, 상기 연성기판(231)에 연결되어 상기 커버의 내측면, 특히 피사체 접촉면의 하측을 향해 피사체 감지광을 출사한다.
여기서, 상기 제10실시예에 따른 광 조이스틱의 광원(210b)은 상기 광센서-결상 가이드 일체형 패키지의 일측에 구비되며, 보다 상세하게는 상기 커버의 상측 면 하부에 인접하여 배치된다. 여기서 상기 광원(210b)은 상기 몰딩재(610a)에 거치되어 지지될 수도 있다.
그리고 상기 제11실시예에 따른 광 조이스틱의 광원(210b)은, 상기 연성기판(231)에 연결되어 상기 커버(100)의 내측벽에 구비되며, 상기 결상 가이드(340)의 상측방향으로 상기 피사체 감지광을 출사한다.
상기 광 조이스틱의 제9실시예 내지 제11실시예에는 전술한 실시예들에서 설명된 조명 가이드가 구비되지 않고, 상기 광원(210a, 210b)에서 출사된 피사체 조명광, 예를 들면 상기 적외선의 전부나 일부, 특히 대부분이, 거울이나 반사판 또는 도파관 등의 조명 가이드를 거치지 않고 상기 커버(100)의 내측면에 직접 도달한 후, 상기 커버, 특히 상기 광투과영역(121b)을 상방으로 투과하여 상기 피사체에 부딪힌다.
물론 도시되지는 않았으나, 상기 광 조이스틱의 제9실시예 내지 제11실시예가 별도의 조명 가이드를 더 포함하여 구성될 수도 있으며 이는 광원의 설치위치나 광원의 세기 등을 고려하여 조명 가이드의 설치여부를 고려할 수 있다.
그러나, 상기 광원(210a, 210b)에서 출사되는 피사체 감지광이 상기 조명 가이드를 통하지 않고 그대로 직접 상기 커버(100)의 내측면, 특히 상기 광투과영역(121b)으로 출사되면, 상기 조명 가이드의 제조/설치비용을 절감할 수 있다.
이하, 도 3 내지 도 6 및 도 10과 도 11을 참조하여, 본 발명의 제1실시예를 기준으로 광 조이스틱의 작동을 설명하면 다음과 같다.
상기 광원(210)에서 방사되는 빛은 상기 조명 가이드(310)를 거쳐 상기 커 버(100)를 투과하여 상방으로 방사되는데, 상기 커버(100)의 외부에 피사체가 있는 경우에는 상기 조명 가이드(310)에서 출사된 빛이 상기 피사체에 부딪혀 반사된 후 상기 결상 가이드(340)로 입사되며, 상기 결상 가이드(340)는 상기 피사체에 반사된 빛을 상기 광센서(220)로 전달한다.
그리고 시간별로 변화되는 상기 광센서(220)의 입사광의 변위값에 따라 상기 휴대 전자기기(50)의 디스플레이 화면(51)상에서 커서 또는 포인터의 이동이 구현된다.
상기 광원(210)에서 출사되는 빛이 적외선인 경우 상기 조명 가이드(310)와 결상 가이드(340)를 거쳐 상기 광센서(220)로 유입되는 빛이 적외선 대역에 한정되도록 상기 커버(100) 및/또는 상기 결상 가이드 및/또는 상기 상부패키지(300, 300a, 300b, 300c) 또는 상기 일체형 패키지(600) 또는 상기 광센서-결상 가이드 일체형 패키지에 전술한 적외선밴드 패스 필터층이 구비되는 것이 바람직하다.
상기와 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예들 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다.
그러므로, 상술된 실시예들은 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
도 1은 종래 광 조이스틱의 일 예를 나타낸 단면도이다.
도 2는 종래 광 조이스틱이 탑재된 휴대 전화기의 일 예를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 광 조이스틱의 제1실시예를 나타낸 분해 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 광 조이스틱의 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 커버의 다른 형태가 적용된 광 조이스틱을 나타낸 단면도이다.
도 6은 도 4의 커버에 형성된 돌기의 다른 배치 형태를 나타낸 사시도이다.
도 7은 도 4에 도시된 커버의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 8a와 도 8b는 도 7의 커버에 형성된 홈의 배치 형태들을 나타낸 사시도들이다.
도 9는 도 4의 A-A선을 따른 단면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 광 조이스틱을 갖는 휴대 전자기기의 일 실시예를 나타낸 사시도이다.
도 11은 도 3에 도시된 광 조이스틱에 피사체인 손가락이 접촉된 상태를 나타낸 단면도 및 확대 단면도이다.
도 12는 본 발명에 따른 광 조이스틱의 제1실시예를 제조하는 공정을 개략적으로 나타낸 공정 모식도이다.
도 13은 본 발명에 따른 광 조이스틱의 제2실시예를 나타낸 단면도이다.
도 14는 본 발명에 따른 광 조이스틱의 제3실시예를 나타낸 단면도이다.
도 15는 본 발명에 따른 광 조이스틱의 제4실시예를 나타낸 단면도이다.
도 16은 본 발명에 따른 광 조이스틱의 제5실시예를 나타낸 단면도이다.
도 17은 본 발명에 따른 광 조이스틱의 제6실시예를 나타낸 단면도이다.
도 18은 본 발명에 따른 광 조이스틱의 제7실시예를 나타낸 단면도이다.
도 19는 도 18에 도시된 광 조이스틱을 제조하는 공정을 개략적으로 나타낸 공정 모식도이다.
도 20은 본 발명에 따른 광 조이스틱의 제8실시예를 나타낸 단면도이다.
도 21은 도 20에 도시된 광 조이스틱을 제조하는 공정을 개략적으로 나타낸 공정 모식도이다.
도 22는 본 발명에 따른 광 조이스틱의 제9실시예를 나타낸 단면도이다.
도 23은 본 발명에 따른 광 조이스틱의 제10실시예를 나타낸 단면도이다.
도 24는 본 발명에 따른 광 조이스틱의 제11실시예를 나타낸 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100: 커버 110: 커버 프레임
120: 커버 플레이트 121: 베이스
123: 적외선 밴드 패스 필터층 127: 돌기
128: 홈 200: 하부 패키지
210: 광원 220: 광센서
230: 기판 240: 몰딩재
250: 광차단막 260: 마스크
300: 상부 패키지 310: 조명 가이드
330: 몰딩재 340: 결상 가이드
341: 광섬유 342: 렌즈부

Claims (14)

  1. 피사체의 감지를 위한 피사체 감지광을 출사하는 광원;
    기판상에 실장되는 광센서;
    피사체가 접촉되는 조작면에 적어도 하나의 홈 또는 적어도 하나의 돌기를 갖는 커버; 그리고
    몰딩재의 내부에 일체로 패키지되며, 상기 커버 외부의 피사체에 반사되어 상기 커버 내부로 유입된 피사체 감지광을 상기 광센서로 입사시키기 위한 적어도 하나의 광섬유를 갖는 결상 가이드를 포함하여 구성되는 광 조이스틱.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조작면은, 광 투과존(Light permeable Zone)과 외부 광원에서 출사되는 광이 상기 커버 내부로 유입되는 것을 차단하는 광 비투과존(Light impermeable Zone)으로 구획되는 광 조이스틱.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 홈 또는 적어도 하나의 돌기는 상기 광 투과존과 상기 광 비투과존 중 최소한 상기 광 비투과존에 형성되는 광 조이스틱.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 커버는, 베이스와, 상기 베이스의 일측에 제공되는 박막의 적외선 밴드 패스 필터층(IR band-pass filter layer)을 포함하여 구성되는 광 조이스틱.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광원에서 출사된 피사체 감지광을 상기 커버의 내측면으로 안내하며, 상기 몰딩재의 내부에 상기 결상 가이드와 함께 패키지되는 조명 가이드를 더 포함하여 구성되는 광 조이스틱.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 광원은 상기 기판에 실장되며; 상기 조명 가이드와 결상 가이드는 상기 몰딩재의 내부에 함께 패키지되어 상부 패키지를 형성하고; 상기 상부 패키지는, 상기 광센서와 광원이 일체로 패키지된 상기 기판의 상측에 안착되어 조립되는 광 조이스틱.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 광원은 상기 기판에 실장되며; 상기 조명 가이드와 결상 가이드와 상기 광원과 상기 광센서는 상기 몰딩재의 내부에 함께 패키지되어 일체형 패키지를 형성하는 광 조이스틱.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 광섬유는 복수개의 코어와 상기 복수개의 코어를 둘러싸는 클래드를 포함하여 구성되는 광 조이스틱.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 광섬유는 단일 코어와 상기 단일 코어를 둘러싸는 클래드로 구성되며; 상기 결상 가이드는 다발로 된 복수 가닥의 상기 광섬유를 포함하여 구성되는 광 조이스틱.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 결상 가이드는, 상기 몰딩재의 내부에 상기 기판상에 실장된 광센서와 함께 패키지되는 광 조이스틱.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 광원은, 연성회로기판에 의해 상기 기판에 전기적으로 연결되어 상기 커버의 내부에 상기 기판과 이격되게 배치되는 광 조이스틱.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 몰딩재는 외부광의 차단이 가능한 재질을 갖는 광 조이스틱.
  13. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 결상 가이드는 상기 광섬 유의 입사측과 출사측 중 적어도 어느 일측에 배치되는 그린 렌즈(Grin Lens)를 포함하여 구성되는 광 조이스틱.
  14. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 광 조이스틱을 갖는 휴대 전자기기.
KR1020080124542A 2008-12-09 2008-12-09 광 조이스틱 및 이를 가지는 휴대 전자기기 KR20100065940A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080124542A KR20100065940A (ko) 2008-12-09 2008-12-09 광 조이스틱 및 이를 가지는 휴대 전자기기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080124542A KR20100065940A (ko) 2008-12-09 2008-12-09 광 조이스틱 및 이를 가지는 휴대 전자기기

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20100065940A true KR20100065940A (ko) 2010-06-17

Family

ID=42365095

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080124542A KR20100065940A (ko) 2008-12-09 2008-12-09 광 조이스틱 및 이를 가지는 휴대 전자기기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20100065940A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3716253B1 (en) Terminal device
CN110208982B (zh) 液晶显示装置
KR101970728B1 (ko) 광 터치-감지 장치에서 사용하기 위한 보강된 광 도파관
US8743088B2 (en) Pointing device comprising a light control part and electronic apparatus comprising an input device
CN213240740U (zh) 应用于显示面板的背光模组
CN108983468A (zh) 一种显示装置
KR20100068930A (ko) 광 조이스틱 및 이를 가지는 휴대 전자기기
JP2009176271A (ja) 光学式ジョイスティック及びそれを有する携帯電子機器
US10867198B2 (en) Image capturing device and image capturing module
TWI652515B (zh) 穿戴式裝置及導光元件
KR102072125B1 (ko) 디스플레이 장치
KR20190010777A (ko) 표시 장치 및 이를 제조하는 방법
WO2011052789A1 (ja) 光ポインティング装置およびそれを備える電子機器
KR100964164B1 (ko) 광 조이스틱 및 이를 가지는 휴대 전자기기
KR20100065940A (ko) 광 조이스틱 및 이를 가지는 휴대 전자기기
KR100964162B1 (ko) 광 조이스틱 및 이를 가지는 휴대 전자기기
KR20100068931A (ko) 광 조이스틱 및 이를 가지는 휴대 전자기기
KR20100066687A (ko) 광 조이스틱 키입력장치 및 이를 가지는 휴대 전자기기
KR100964169B1 (ko) 광 조이스틱 및 이를 가지는 휴대 전자기기
CN212724032U (zh) 屏下式指纹感测模块与电子装置
US11317011B2 (en) Terminal device
KR100964165B1 (ko) 광 조이스틱 및 이를 가지는 휴대 전자기기
KR20100068590A (ko) 전자기기의 단말기
KR100964166B1 (ko) 광 조이스틱 및 이를 가지는 휴대 전자기기
KR100964168B1 (ko) 광 조이스틱 및 이를 가지는 휴대 전자기기

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination