KR20100070119A - 광 조이스틱 모듈을 구비한 휴대 단말기 - Google Patents

광 조이스틱 모듈을 구비한 휴대 단말기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광 조이스틱 모듈을 구비한 휴대 단말기에 관한 것으로서, 신속한 커서의 이동과 신속한 클릭이 가능하고, 조립성이 좋으며 소형화 및 슬림화가 가능하도록 하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 본체와, 본체에 설치되는 디스플레이부와, 피사체의 움직임을 통해 디스플레이부상의 커서 또는 포인터를 이동시키는 광 조이스틱 모듈을 포함하는 휴대 단말기에 있어서, 광 조이스틱 모듈은, 기판상에 간격을 두고 실장되는 광원부재와 이미지센서 및, 이들 광원부재와 이미지센서를 봉합하는 투명봉지재를 갖는 하부패키지와; 광원부재의 적외선을 피사체에 조명하도록 광원부재에 대응되는 조명계와, 피사체에서 반사된 적외선을 상기 이미지센서에 결상시키도록 이미지센서에 대응되는 광 가이드계 및, 조명계와 광 가이드계를 봉합하는 외부광차단재를 갖는 상부패키지와; 상,하부패키지를 누름에 따라 스위칭되면서 커서 또는 포인터가 가리키는 객체를 선택하거나 또는 실행시키는 클릭스위치를 구비한다. 그리고 광 가이드계는, 화이버(Fiber)인 것을 특징으로 한다.

Description

광 조이스틱 모듈을 구비한 휴대 단말기{MOBILE COMMUNICATION DEVICE HAVING OPTICAL JOYSTICK MODULE}
본 발명은 광 조이스틱 모듈을 구비한 휴대 단말기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 신속한 커서의 이동과 신속한 클릭이 가능하고, 조립성이 좋으며 소형화 및 슬림화가 가능한 광 조이스틱 모듈을 구비한 휴대 단말기에 관한 것이다.
휴대폰, PDA(Personal Digital Assistant) 등과 같은 휴대 단말기는, 전화통화, 일정/주소 관리 등과 같은 단순기능에서 벗어나 다양한 기능이 부가되고 있다. 특히, 최근에는 무선 인터넷 기능, 게임 기능, 카메라 기능 등이 부가되고 있다.
이러한 휴대 단말기는, 다양한 부가 기능을 원활하게 운용하기 위해서 GUI(Graphical User Interface) 환경을 필수적으로 채용하고 있는데, 이러한 GUI 환경에서는 신속한 커서(Cursor)의 이동과 신속한 클릭(Click) 기능이 필수적으로 요구되고 있다.
그런데, 종래의 휴대 단말기는, 커서의 이동과 클릭 기능이, 도 1에 도시된 바와 같이, 4방향 키버튼(A)과, 클릭 키버튼(B)을 통해 이루어지므로, 사용하기가 매우 불편하다는 단점이 있다.
특히, 4방향 키버튼(A)을 이용하여 커서, 포인터 등을 이동시킨 다음, 별도의 클릭버튼(B)을 눌러서 객체를 선택하고 실행시켜야 하므로, 신속한 커서의 이동과 신속한 클릭이 어렵다는 단점이 있으며, 이러한 단점 때문에 GUI 환경에서 사용하기에는 매우 부적합하다는 문제점이 있다.
한편, 이를 감안하여, 손가락 표면의 움직임을 통해 커서, 포인터 등을 이동시키는 광 포인팅 장치가 개발되고 있으며, 이를 이용하여 신속한 커서의 이동이 가능한 휴대 단말기가 제안되고 있다.
그 일례로서, 본 출원인이 출원한 바 있는 한국특허출원 제10-2004-113266호, 제10-2005-471호 등이 있다.
그런데, 이러한 종래의 휴대 단말기들은, 신속한 커서의 이동이 가능하다는 장점은 있으나, 광 조이스틱의 부품들을 일일이 조립해야 하므로, 조립성이 떨어진다는 단점이 있다. 특히, 작은 크기의 부품들을 일일이 수작업으로 조립해야 하므로, 조립성이 떨어진다는 단점이 있으며, 이러한 단점 때문에 제작시간이 지연되고, 생산효율이 저하된다는 문제점이 있다.
또한, 종래의 휴대 단말기들은, 광 조이스틱의 부품들이 수평방향으로 배열되므로, 크기를 줄이는 데 한계가 있다는 단점이 있으며, 이러한 단점 때문에 장치를 소형화·슬림화하는 데 한계가 있다는 문제점이 지적되고 있다.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목 적은, 신속한 커서의 이동과 신속한 클릭이 가능한 광 조이스틱 모듈을 구비한 휴대 단말기를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 광 조이스틱의 조립구조를 단순화함으로써, 조립성을 향상시킬 수 있고 조립시간을 단축시킬 수 있는 광 조이스틱 모듈을 구비한 휴대 단말기를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 광 조이스틱의 구조를 개선하여 그 크기를 슬림화함으로써, 소형화 및 슬림화가 가능한 광 조이스틱 모듈을 구비한 휴대 단말기를 제공하는 데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 광 조이스틱 모듈을 구비한 휴대 단말기는, 본체와, 상기 본체에 설치되는 디스플레이부와, 피사체의 움직임을 통해 상기 디스플레이부상의 커서 또는 포인터를 이동시키는 광 조이스틱 모듈을 포함하는 휴대 단말기에 있어서, 상기 광 조이스틱 모듈은, 기판상에 간격을 두고 실장되는 광원부재와 이미지센서 및, 이들 광원부재와 이미지센서를 봉합하는 투명봉지재를 갖는 하부패키지와; 상기 광원부재의 적외선을 피사체에 조명하도록 상기 광원부재에 대응되는 조명계와, 상기 피사체에서 반사된 적외선을 상기 이미지센서에 결상시키도록 상기 이미지센서에 대응되는 광 가이드계 및, 상기 조명계와 광 가이드계를 봉합하는 외부광차단재를 갖는 상부패키지와; 상기 상,하부패키지를 누름에 따라 스위칭되면서 상기 커서 또는 포인터가 가리키는 객체를 선택하거나 또는 실행시키는 클릭스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 광 가이드계는, 화이버(Fiber)인 것을 특징으로 한다. 그리고 광 가이드계는, 다수의 코어와, 상기 다수의 코어를 감싸는 클래드로 이루어진 다심구조의 광 화이버일 수도 있으며, 단일의 코어와, 상기 단일의 코어를 감싸는 클래드로 이루어진 단심구조의 광 화이버가 다수개의 묶음으로 구성될 수도 있다.
본 발명에 따른 광 조이스틱 모듈을 구비한 휴대 단말기에 의하면, 광 조이스틱 모듈을 이용하여 커서를 이동시키고 클릭하는 구조이므로, 신속한 커서의 이동과 신속한 클릭이 가능하다. 따라서, GUI 환경에서 사용하기에 매우 적합하다는 효과가 있다.
또한, 광 조이스틱의 조립구조가 단순화되므로, 단말기 전체의 조립성이 향상되고, 조립시간이 대폭적으로 단축된다. 따라서, 생산효율이 증가되어 원가절감의 효과를 기대할 수 있다.
또한, 광 조이스틱의 구조를 개선하여 슬림화할 수 있으므로, 단말기 전체의 크기를 소형화 및 슬림화할 수 있다는 효과가 있다.
이하, 본 발명에 따른 광 조이스틱 모듈을 구비한 휴대 단말기에 대한 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 광 조이스틱 모듈을 구비한 휴대 단말기의 특징부를 살펴보기에 앞서, 휴대 단말기의 구성에 대해 도 2를 참조하여 간략하게 살펴본다.
휴대 단말기의 일례로서, 휴대폰(1)이 있으며, 휴대폰(1)은 본체(3)를 구비한다.
본체(3)에는 숫자, 문자, 기호 등을 입력시킬 수 있는 다수의 키버튼(5)들과, 키버튼(5)들을 통해 입력된 각종 데이터 및 그에 관련된 정보를 표시하는 디스플레이부(7)가 설치된다.
통상적으로, 디스플레이부(7)는, 본체(3)에 접힘 또는 슬라이딩가능하게 설치되는 커버(3a)에 설치된다.
다음으로, 본 발명에 따른 광 조이스틱 모듈을 구비한 휴대 단말기의 특징부를 상세하게 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 휴대 단말기는, 본체(3)에 설치되는 광 조이스틱 모듈(10)을 구비한다.
광 조이스틱 모듈(10)은, 메인 피씨비(Main PCB)(12)상에 설치되는 것으로, 광 조이스틱(100)과, 광 조이스틱(100)의 하측에 배치되는 클릭스위치(200)를 포함한다.
광 조이스틱(100)은, 디스플레이부(7)상의 커서(Cursor), 포인터(Pointer) 등을 원하는 방향으로 이동시키기 위한 입력장치로서, 하부패키지(20)와 상부패키지(40)를 포함한다.
하부패키지(20)는, 기판(22)과, 기판(22)에 SMT와 같은 공정을 통해 실장되는 광원부재(24)와, 광원부재(24)와 동일한 SMT공정으로 실장되는 이미지센서(26)와, 이들을 몰딩하는 투명봉지재(28)를 포함한다.
기판(22)은, 에프피씨비(FPCB:Flexible Printed Circuit Board)(22a)를 통해 메인 피씨비(12)와 전기적으로 연결되며, 이렇게 연결된 기판(22)은 이미지센서(26)에서 연산된 변위값을 메인 피씨비(12)의 마이콤(도시하지 않음)에 전송한다.
광원부재(24)는 적외선을 출사하는 LED로 구성되며, SMT공정을 통해 기판(22)에 실장된다.
이미지센서(26)는, 광원부재(24)와 이격된 상태로 기판(22)에 실장되며, 수광되는 빛을 연속적으로 촬상하고, 촬상된 영상화면의 변화를 변위값으로 연산하는 역할을 한다.
한편, 이미지센서(26)는, 도면에는 도시하지 않았지만 표면에 적외선이 촬상되기 위한 영역이 구비되어 있는데, 촬상영역은 다수개의 픽셀들이 정렬된 상태를 이루며, 각 픽셀은 조사되는 적외선의 그림자를 연속적으로 촬상하고, 촬상된 그림자를 비교하여 비교된 값에 차이가 발생할 경우 그림자의 이동을 변위값으로 연산한다.
투명봉지재(28)는, 액상의 Clear EMC(Epoxy Molding Compound)가 고형화된 것으로, 미리 가공된 몰드를 기판(22)에 밀착시킨 후, 몰드(도시하지 않음)와 기판(22) 사이에 액상의 EMC를 주입하여 성형된다. 그리고 이렇게 성형된 투명봉지재(28)는 기판(22)상에 실장된 광원부재(24)와 이미지센서(26)를 덮어서 봉지한다.
한편, 광원부재(24) 및 이미지센서(26)의 사이에는, 차단막(29)이 설치된다.
차단막(29)은, 광원부재(24)로부터 방사되는 적외선이 이미지센서(26)로 누 광되는 것을 차단한다. 따라서, 누광으로 인한 이미지센서(26)의 오작동을 원천적으로 방지한다.
이러한 차단막(29)은, 적외선이 투과되지 않는 재질이라면 어느 것이든 설치가능하다. 예를 들면, 블랙(Black) EMC, 차광 테이프(Tape), 차광 마스크 등으로 구성될 수 있다.
상부패키지(40)는, 하부패키지(20)의 상측으로 적층된 상태로 조립되며, 조명계(42)와 광 가이드계(44) 및, 이들을 몰딩하는 외부광차단재(46)를 포함한다.
여기서, 하부패키지(20)와 상부패키지(40) 각각에는, 돌기(40a)나 홈(28a)이 서로 대응되게 형성되어 있으며, 이들 돌기(40a)나 홈(28a)이 결합됨에 따라 하부패키지(20)와 상부패키지(40)는 조립된다. 경우에 따라 하부패키지(20)와 상부패키지(40)를 양면테이프로 접합할 수도 있다.
조명계(42)는, 하부패키지(20)의 광원부재(24)와 대응되게 설치되는 도파관으로서, 광원부재(24)에서 방사되는 적외선을 피사체(P)에 조명하는 역할을 한다.
이러한 조명계(42)는, 광원부재(24)에 대해 수직방향 또는 일정각도로 경사지게 구성될 수 있다. 바람직하기로는, 광원부재(24)에 대해 일정각도 경사지게 구성하여 광 가이드계(44)의 끝부분을 향하도록 하는 것이 좋다.
이는, 피사체(P)에 반사된 조명계(42)의 적외선이 광 가이드계(44)에 보다 많이 입사될 수 있게 하기 위함이며, 이로써, 높은 광량의 적외선이 이미지센서(26)에 결상될 수 있다. 그 결과, 이미지센서(26)의 센싱 감도가 극대화된다.
광 가이드계(44)는, 하부패키지(20)의 이미지센서(26)에 대응되게 설치되는 광 화이버로 구성된다.
광 화이버는, 적외선의 시작점에서 종착점까지 광 손실이 발생되지 않는 특징을 갖는 것으로, 코어(44b)와 코어(44b)를 감싸는 클래드(44c)로 구성된다. 이러한 광 화이버는, 피사체(P)로부터 반사된 광원부재(24)의 적외선을 이미지센서(26)의 각 픽셀 상에 손실없이 결상시킨다.
한편, 이러한 광 가이드계(44)는, 예를 들어 하나의 코어(44b)에 클래드(44c)가 코어(44b)를 감싸도록 구성된 단심구조와, 하나의 클래드(44c)에 다수개의 코어(44b)가 실장된 다심구조로 구성될 수 있다. 단심구조로 구성될 경우, 여러개를 다발로 묶어서 사용한다.
본 발명의 광 가이드계(44)는 이러한 두 가지의 구조 중 어느 하나가 선택적으로 적용될 수 있다. 바람직하기로는, 다심구조로 이루어진 광 화이버를 사용하는 것이 좋다.
왜냐하면, 단심구조의 광 화이버보다 많은 수량의 코어(44b)를 하나의 클래드(44c) 내부에 고밀도로 수용할 수 있기 때문이며, 그 결과, 단심구조보다는 적외선을 한 지점에 집중시킬 수 있기 때문이다.
광 가이드계(44)가 다심구조의 광 화이버일 경우, 이미지센서(26)의 각 픽셀내에 다수개의 코어(44b)가 위치할 수 있다. 이렇게 이미지센서(26)의 각 픽셀에 다수개의 코어(44b)가 위치하면, 광 가이드계(44)를 통해 조사되는 적외선의 이동을 정확하게 촬상할 수 있게 된다. 이하에서는, 광 가이드계(44)가 다심구조의 광 화이버인 것을 실시예로하여 설명한다.
외부광차단재(46)는, 블랙 EMC로 구성되며, 미리 가공된 몰드로 조명계(42)와 광 가이드계(44)를 덮은 후, 몰드의 내부로 액상의 블랙 EMC를 주입하여 고형화시킴에 따라 성형된다. 이렇게 성형된 외부광차단재(46)는 조명계(42)와 광 가이드계(44)를 덮어서 봉지한다. 특히, 외부의 적외선에 영향받지 않도록 봉지한다.
여기서, 외부광차단재(46)의 외면은 표면이 매끄럽게 유지될 수 있도록 폴리싱(Polishing)과 같은 공정이 진행될 수 있다.
다음으로 이와 같은 구성을 갖는 광 조이스틱(100)의 작동예를 살펴본다. 먼저, 하부패키지(20)와 상부패키지(40)가 접합된 상태에서, 상부패키지(40)의 표면에 피사체(P)가 접촉된다.
그러면, 광원부재(24)에서 방사되는 적외선은 조명계(42)를 통과한 후 피사체(P)로 전달된다. 이때, 피사체(P)가 사용자의 손가락일 경우, 적외선은 피사체의 표면을 투과하여 피사체(P) 내부로 진행하게 되고, 피사체(P) 내부에서 피나 뼈와 같은 물질과 부딪히면서 하측으로 반사된다.
반사된 적외선은 다시 피사체(P)의 표면을 통과하여 광 가이드계(44)로 유입되고, 유입된 적외선이 광 가이드계(44)를 통과하면서 결상된 상태로 이미지센서(26)에 전달된다.
도면에는 도시하지 않았지만, 이미지센서(26)는 전달받은 빛을 촬상하고, 촬상된 영상화면을 실시간으로 비교하여 영상화면에 차이가 발생된 만큼을 변위값으로 연산한다. 연산된 변위값은 메인 피씨비(12)의 마이컴(도시하지 않음)으로 전송되고, 마이컴이 디스플레이부(7)상에 커서를 형성하게 된다.
한편, 이러한 광 조이스틱(100)은, 조명계(42)의 빛이 피사체(P)가 투과하여 내부의 물질과 부딪혀 반사되어야 한다는 전제조건이 있다. 왜냐하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 조명계(42)의 축중심과 광 가이드계(44)의 축중심이 교차되는 부분(C)에서 빛의 반사가 이루어지는데, 이때, 조명계(42)와 광 가이드계(44)의 축중심이 교차되는 부분(C)이 피사체(P)의 내부 부분이기 때문이다.
그런데, 조명계(42)의 빛이 피사체(P)를 투과하지 못하는 경우, 예를 들면, 피사체(P)에 장갑과 같은 보온부재가 착용된 경우에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 조명계(42)의 빛이 피사체(P)의 표면에서만 반사되므로, 조명계(42)로부터 광 가이드계(44)로 도입되는 빛의 광량이 급격히 저하된다. 그 결과, 이미지센서(26)상에 결상되는 빛의 조도가 줄어들어 오작동의 우려가 있다.
이러한 문제점을 보완하기 위해서는, 도 5와 도 6에 도시된 바와 같이, 조명계(42)와 광 가이드계(44) 그리고 이들과 밀착된 피사체(P) 사이에 소정의 간격을 형성하여, 조명계(42)와 광 가이드계(44)의 축중심이 교차되는 부분(C)을 피사체(P)의 표면부분과 정렬시키면 된다.
따라서, 본 발명에서는, 상부패키지(40) 및 하부패키지(20)를 내부에 수용하면서 피사체(P)와 상부패키지(40) 사이에 공간을 제공하는 하우징(50)을 제안한다.
하우징(50)은, 광원부재(24)의 적외선이 투과되면서 피사체(P)가 직접 접촉되는 투과존(52)과 비투과존(54)으로 구성된다.
투과존(52)은, 편평한 플레이트 형상을 가지며, 적외선이 투과되는 광학플라스틱이나 투명글라스 또는 투명플라스틱에 적외선패스층(52a)이 구비된 형태로 제 조될 수 있다.
이때, 투과존(52)이 투명한 글라스나 투명한 플라스틱으로 구성된 경우에는, 광 가이드계(44)에 적외선 파장대역 이외의 광 유입을 차단하는 필터(44a)가 더 구비될 수 있다.
필터(44a)는, 광 가이드계(44)의 상면, 하면, 전면 중 어느 하나에 구성된 코팅재일 수 있으며, 광 가이드계의 상면, 하면, 전면 중 어느 하나에 구성된 테입(Tape)으로도 구성될 수 있다.
비투과존(54)은, 투과존(52)을 지지하면서 상부 및 하부패키지(40)(20)의 외면을 보호하는 역할을 한다.
이러한 하우징(50)에 의하면, 상부 및 하부 패키지(40)(20)에 설치된 상태에서 피사체(P)가 투과존(52)에 접촉되면, 광원부재(24)의 빛은 조명계(42)를 통과하면서 전반사되고, 전반사된 빛이 피사체(P) 표면에서 반사된 후 광 가이드계(44)로 유입된다.
이때, 하우징(50)의 투과존(52)이, 피사체(P)와 상부패키지(40) 사이에 간격을 제공하므로, 조명계(42)의 빛은 피사체(P)의 표면부분에 부딪혀 반사되면서 광 가이드계(44)에 고스란히 손실없이 입사되고, 손실없이 입사된 빛은 이미지센서(26)에 높은 조도로 결상된다.
따라서, 광 조이스틱(100)은, 피사체(P)에 장갑과 같은 보온부재를 착용함에도 불구하고, 효율좋게 작동된다.
그리고, 도 7에 도시된 바와 같이, 상부패키지(40)와 하부패키지(20) 사이에 는, 상부패키지(40)의 높이를 조절할 수 있도록 보스 또는 개스킷(60) 중 어느 하나가 더 구비될 수 있다. 본 발명에서는 개스킷(60)이 적용된 상태로 도면에 도시하였다.
다시 말해서, 상부패키지(40)와 하부패키지(20)가 결합된 높이는 초슬림을 목적으로 최대한 슬림하게 제조되어 있으나, 이러한 목적과는 다르게 이들이 결합된 높이보다 높은 높이로 구성될 경우, 상부패키지(40)와 하부패키지(20) 사이에 보스나 개스킷(60)이 더 설치될 수도 있는 것이다.
한편, 도 8에 도시된 바와 같이, 광 조이스틱(100)의 다른 실시예로서, 상부패키지(40)와 하부패키지(20)를 일체형으로 제조하여 하나의 패키지(110)로 구성할 수도 있다.
다른 실시예의 광 조이스틱(100)은, 기판(22)에 광원부재(24)와 이미지센서(26)가 실장되고, 광원부재(24) 및 이미지센서(26)와 대응하도록 조명계(42) 및 광 가이드계(44)를 배치시킨 다음, 이들을 모두 감싸도록 외부광차단재(46)를 충진시켜 하나의 패키지(110)로 구성한다.
여기서, 광 가이드계(44)는 그린렌즈(Gradient Index Lens)일 수 있으며, 사출 볼록렌즈도 사용될 수 있다. 또한, 조명계(42)는 수직 또는 수평방향으로 설치될 수 있다. 또한, 외부광차단재(46)는 블랙(Black) EMC(Epoxy Molding Compound)가 사용될 수 있다.
그리고 패키지(110)의 외면에는 하우징(50)이 결합된다. 하우징(50)은, 피사체(P) 접촉면이 구비된 투과존(42)과 비투과존(54)으로 구성된다. 특히, 투과 존(42)은 피사체(P)와 외부광차단재(46) 상면과의 이격 공간을 제공하게 된다.
따라서, 피사체(P)에 장갑과 같은 보온부재가 착용되었다 하더라도, 광원부재(24)에서 방사되는 빛이 조명계(42)를 거쳐 피사체(P)의 표면에 부딪힌 후 광 가이드계(44)로 유입되고, 유입된 빛이 결상되면서 이미지센서(26)로 전달될 수 있게 된다.
이러한 다른 실시예의 광 조이스틱(100)은, 상부패키지(40)와 하부패키지(20)를 일체로 제조하여 하나의 패키지(110)로 구성하므로, 조립 및 취급이 용이하다. 따라서, 장치의 조립속도를 더욱 단축시킬 수 있다. 그 결과, 생산성을 극대화시킨다.
다음으로, 도 9 내지 도 12에는 본 발명의 광 조이스틱(100)을 구성하는 광 가이드계의 다른 실시예가 도시되어 있다.
도 9와 도 10을 참조하면, 광 가이드계(44)의 상면 또는 저면 중 어느 한면에 적외선을 결상하는 그린렌즈(Gradient Index Lens)(80)가 더 설치된다.
그린렌즈(80)는, 피사체(P)의 표면에 부딪힌 조명계(42)의 적외선을 고밀도로 집광시킨다. 따라서, 고밀도로 집광된 적외선이 이미지센서(26)의 촬상영역에 결상될 수 있게 한다. 그 결과, 이미지센서(26)의 센싱효율을 극대화시킨다.
이러한 그린렌즈(80)는, 광 가이드계(44)의 저면에 설치될 경우, 그 하단부가 상부패키지(40)의 저면과 동일한 평면을 유지하게 된다. 반대로, 광 가이드계(44)의 상면에 설치될 경우, 투과존(52) 저면과 밀착된 상태로 설치된다.
도 11은, 상부패키지(40)와 하부패키지(20)가 일체형으로 구성된 광 조이스 틱(100)의 광 가이드계(44) 상면에 그린렌즈(80)가 설치된 상태를 보이고 있다.
도 11의 그린렌즈(80)는, 광 가이드계(44)의 상면과 투과존(52) 사이에 배치되므로, 피사체(P)에 부딪혀 반사되어 돌아오는 적외선을 집광시킨다. 따라서, 고밀도로 집광된 적외선이 광 가이드계(44)로 도입될 수 있게 한다.
도 12는, 하부패키지(20)의 이미지센서(26) 상부에 설치홀(20a)이 형성되어 있고, 이 설치홀(20a)에 광가이드계(44)의 하단이 끼워진 상태를 보이고 있다.
또한, 하부패키지(20)의 광원부재(24) 상부에 설치홀(20a)이 형성되어 있고, 이 설치홀(20a)에 조명계(42)의 하단이 끼워진 상태를 보이고 있다.
이렇게, 조명계(42)와 광 가이드계(44)의 하단을 설치홀(20a)에 끼운 다음 외부광차단재(46)로 상부패키지(40)를 제조하면, 조명계(42)나 광 가이드계(44)가 광원부재(24)와 이미지센서(26)의 중심과 매우 안정된 결합상태를 유지할 수 있다. 따라서, 피사체(P)의 이동을 보다 정밀하게 검출할 수 있게 된다.
도 13은, 기판(22)에 광원부재(24)를 설치하되, 광원부재(24)가 직접 피사체(P)를 조명할 수 있도록, 피사체(P)에 근접하게 설치하는 구조를 갖는다.
또한, 기판(22)에 이미지센서(26)를 설치하고, 그 상측으로 광 가이드계(44)를 설치하되, 이미지센서(26)와 광 가이드계(44)를 외부광차단재(46)로 한꺼번에 몰딩하는 구성을 갖는다.
이러한 다른 실시예에 의하면, 광원부재(24)를 피사체(P)에 근접하게 설치하는 구조이므로, 별도의 조명계(42)없이도 높은 조도의 적외선을 피사체(P)에 조명할 수 있다.
따라서, 별도의 조명계(42)가 필요없으며, 그 결과, 조명계(42)를 별도로 제조하지 않아도 된다. 특히, 조명계(42)를 별도로 제조하지 않아도 되므로, 제조비용을 대폭적으로 저감시킬 수 있다.
도 14는, 광원부재(24)를 구비하되, 상기 광원부재(24)가 하우징(50)의 투과존(52)에 설치되는 구조를 갖는다. 특히, 하우징(50)의 투과존(52)에서 피사체(P)를 직접 조명하는 구조를 갖는다. 이때, 광원부재(24)는 플랙시블 기판(70)을 통해 기판(22)과 전기적으로 연결된다.
도 15는, 광원부재(24)를 구비하되, 상기 광원부재(24)가 하우징(50)의 비투과존(54)에 설치되는 구조를 갖는다. 특히, 하우징(50)의 비투과존(54)에서 피사체(P)를 직접 조명하는 구조를 갖는다. 이때, 광원부재(24)는 플랙시블 기판(70)을 통해 상기 기판(22)과 전기적으로 연결된다.
이러한 도 14와 도 15의 실시예에 의하면, 광원부재(24)가 하우징(50)에 설치된 상태에서 피사체(P)를 직접 조명하는 구조이므로, 별도의 조명계(42)가 필요 없다. 따라서, 조명계(42)를 별도로 제조하지 않아도 된다. 그 결과, 제조비용을 대폭적으로 저감시킨다.
다음으로, 도 3 내지 도 6을 참조하여, 클릭스위치(200)에 대해 상세하게 살펴본다.
클릭스위치(200)는, 메인 피씨비(12)상에 돔(Dome) 형태로 설치되며, 광 조이스틱(100)을 누름에 따라 스위칭되도록 구성된다.
이러한 클릭스위치(200)는, 광 조이스틱(100)의 누름에 따라 스위칭됨으로 써, 스위칭신호를 발생하고, 발생된 신호를 메인 피씨비(12)의 마이컴으로 전송한다. 따라서, 상기 마이컴이 커서 또는 포인터가 가리키는 객체를 선택하거나 또는 실행할 수 있게 한다.
한편, 클릭스위치(200)와 광 조이스틱(100)의 사이에는, 액츄에이터(202)가 설치된다.
액츄에이터(202)는, 탄성재질, 예를 들면, 고무, 탄성 플라스틱으로 구성되며, 소정의 탄성력을 제공하여 광 조이스틱(100)의 누름시에 키감을 좋게한다.
이상과 같은 구성을 갖는 본 발명의 휴대 단말기에 의하면, 광 조이스틱 모듈(10)을 이용하여 커서를 이동시키고 클릭하는 구조이므로, 신속한 커서의 이동과 신속한 클릭이 가능하다. 따라서, GUI 환경에서 사용하기에 매우 적합하다.
또한, 본 발명의 휴대 단말기는, 광 조이스틱(100)을 구비하되, 각 부품들이 패키지 형태로 일체화되어 있으므로, 조립하기 매우 쉽고 간편하다. 따라서, 단말기 전체의 조립성이 향상되고, 조립시간이 대폭적으로 단축된다. 그 결과, 생산효율이 증가되어 원가절감의 효과를 기대할 수 있다.
또한, 본 발명의 휴대 단말기는, 광 조이스틱(100)의 구조를 개선하여 슬림화할 수 있으므로, 단말기 전체의 크기를 소형화 및 슬림화할 수 있다. 특히, 적외선의 경로를 수직방향으로 바꾸어 주는 구조이므로, 적외선의 경로가 수평방향으로 이루어진 종래에 비해 장치의 크기를 현저하게 줄일 수 있다. 따라서, 소형화 및 슬림화가 가능하여 제품의 품질과 경쟁력을 높일 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명 의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
도 1은 종래의 광 조이스틱 모듈을 구비한 휴대 단말기를 나타내는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 광 조이스틱 모듈을 구비한 휴대 단말기를 나타내는 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 광 조이스틱 모듈을 구비한 휴대 단말기의 특징부인 광 조이스틱 모듈의 분해 사시도,
도 4는 도 3에 도시된 광 조이스틱 모듈의 결합상태를 나타내는 단면도,
도 5는 도 3에 도시된 광 조이스틱에 하우징이 결합된 상태를 나타내는 단면도,
도 6은 본 발명의 휴대 단말기를 구성하는 광 조이스틱 모듈의 사용예를 나타내는 도면,
도 7 내지 도 15는 본 발명의 휴대 단말기를 구성하는 광 조이스틱 모듈의 다른 실시예를 나타내는 단면도들이다.
♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣
1: 휴대 단말기 3: 본체
5: 키버튼(Key Button) 7: 디스플레이(Display)부
10: 광 조이스틱 모듈 12: 메인 피씨비(Main PCB)
20: 하부패키지 22: 기판
24: 광원부재 26: 이미지센서
28: 투명봉지재 29: 차단막
40: 상부패키지 42: 조명계
44: 광 가이드계 44a: 필터(Filter)
44b: 코어(Core) 44c: 클래드(Clad)
46: 외부광차단재 50: 하우징(Housing)
52: 투과존 52a: 적외선패스층
54: 비투과존 60: 개스킷(Gasket)
100: 광 조이스틱 110: 패키지
200: 클릭스위치(Click Switch) 202: 액츄에이터(Actuator)
P: 피사체

Claims (23)

  1. 본체(3)와, 상기 본체(3)에 설치되는 디스플레이부(7)와, 피사체(P)의 움직임을 통해 상기 디스플레이부(7)상의 커서 또는 포인터를 이동시키는 광 조이스틱 모듈(10)을 포함하는 휴대 단말기에 있어서,
    상기 광 조이스틱 모듈(10)은,
    기판(22)상에 간격을 두고 실장되는 광원부재(24)와 이미지센서(26) 및, 이들 광원부재(24)와 이미지센서(26)를 봉합하는 투명봉지재(28)를 갖는 하부패키지(20)와;
    상기 광원부재(24)의 적외선을 피사체(P)에 조명하도록 상기 광원부재(24)에 대응되는 조명계(42)와, 상기 피사체(P)에서 반사된 적외선을 상기 이미지센서(26)에 결상시키도록 상기 이미지센서(26)에 대응되는 광 가이드계(44) 및, 상기 조명계(42)와 광 가이드계(44)를 봉합하는 외부광차단재(46)를 갖는 상부패키지(40)와;
    상기 상,하부패키지(40, 20)를 누름에 따라 스위칭되면서 상기 커서 또는 포인터가 가리키는 객체를 선택하거나 또는 실행시키는 클릭스위치(200)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 조이스틱 모듈을 구비한 휴대 단말기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 광 가이드계(44)는, 화이버(Fiber)인 것을 특징으로 하는 광 조이스틱 모듈을 구비한 휴대 단말기.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 광 가이드계(44)는, 다수의 코어와, 상기 다수의 코어를 감싸는 클래드로 이루어진 다심구조의 광 화이버인 것을 특징으로 하는 광 조이스틱 모듈을 구비한 휴대 단말기.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 광 가이드계(44)는, 단일의 코어와, 상기 단일의 코어를 감싸는 클래드로 이루어진 단심구조의 광 화이버가 다수개의 묶음으로 구성된 것을 특징으로 하는 광 조이스틱 모듈을 구비한 휴대 단말기.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 가이드계(44)는, 적외선 파장대역 이외의 광 유입을 차단하는 필터(44a)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 광 조이스틱 모듈을 구비한 휴대 단말기.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 외부광차단재(46)는, 블랙(Black) EMC인 것을 특징으로 하는 광 조이스틱 모듈을 구비한 휴대 단말기.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 하부패키지(20)와 상부패키지(40)는, 피사체 접촉면이 구비된 하우징(50)의 내부에 수용되며,
    상기 하우징(50)은, 상기 피사체 접촉면에 접촉된 피사체(P)와 상기 상부패키지(40) 사이에 일정 간격이 형성되도록 양자를 이격시키는 것을 특징으로 하는 광 조이스틱 모듈을 구비한 휴대 단말기.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 조명계(42)는, 상기 피사체(P)로부터 반사된 빛을 도입하는 상기 광 가이드계(44)의 부분을 향해 일정각도 경사지게 봉합되는 것을 특징으로 하는 광 조이스틱 모듈을 구비한 휴대 단말기.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 광원부재(24) 및 이미지센서(26)의 사이에는, 상기 광원부재(24)로부터 방사되는 적외선을 차단하는 차단막(29)이 구비된 것을 특징으로 하는 광 조이스틱 모듈을 구비한 휴대 단말기.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 하부패키지(20)와 상부패키지(40) 사이에는, 상기 상부패키지(40)의 높이를 조절하는 보스 또는 개스킷 중 어느 하나가 더 구비된 것을 특징으로 하는 광 조이스틱 모듈을 구비한 휴대 단말기.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 상부패키지(40)는, 상기 광 가이드계(44)의 상면 또는 저면 중 어느 한면에 적외선을 결상하는 그린렌즈(80)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 광 조이스틱 모듈을 구비한 휴대 단말기.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 하부패키지(20)에는, 상기 상부패키지(40)의 조명계(42)와 광 가이드계(44)가 끼워져 맞춤되는 설치홀(20a)이 형성된 것을 특징으로 하는 광 조이스틱 모듈을 구비한 휴대 단말기.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 클릭스위치(200)와 하부패키지(20)의 사이에 설치되는 액츄에이터(202)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 조이스틱 모듈을 구비한 휴대 단말기.
  14. 본체(3)와, 상기 본체(3)에 설치되는 디스플레이부(7)와, 피사체(P)의 움직임을 통해 상기 디스플레이부(7)상의 커서 또는 포인터를 이동시키는 광 조이스틱 모듈(10)을 포함하는 휴대 단말기에 있어서,
    상기 광 조이스틱 모듈(10)은,
    기판(22)상에 간격을 두고 실장되는 광원부재(24) 및 이미지센서(26);
    상기 광원부재(24)의 적외선을 피사체(P)에 조명하도록 상기 광원부재(24)에 대응되는 조명계(42)와, 상기 피사체(P)에서 반사된 적외선을 상기 이미지센서(26)에 결상시키도록 상기 이미지센서(26)에 대응되는 광 가이드계(44) 및;
    상기 광원부재(24)와 이미지센서(26)와 조명계(42)와 광 가이드계(44)를 봉합하여 하나의 패키지(110)로 구성하는 외부광차단재(46)와;
    상기 패키지(110)를 누름에 따라 스위칭되면서 상기 커서 또는 포인터가 가리키는 객체를 선택하거나 또는 실행시키는 클릭스위치(200)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 조이스틱 모듈을 구비한 휴대 단말기.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 광 가이드계(44)는, 화이버(Fiber)인 것을 특징으로 하는 광 조이스틱 모듈을 구비한 휴대 단말기.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 광 가이드계(44)는, 다수의 코어와, 상기 다수의 코어를 감싸는 클래드로 이루어진 다심구조의 광 화이버인 것을 특징으로 하는 광 조이스틱 모듈을 구비한 휴대 단말기.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 광 가이드계(44)는, 단일의 코어와, 상기 단일의 코어를 감싸는 클래드 로 이루어진 단심구조의 광 화이버가 다수개의 묶음으로 구성된 것을 특징으로 하는 광 조이스틱 모듈을 구비한 휴대 단말기.
  18. 제 14항 내지 제 17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 가이드계(44)는, 적외선 파장대역 이외의 광 유입을 차단하는 필터(44a)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 광 조이스틱 모듈을 구비한 휴대 단말기.
  19. 제 14항에 있어서,
    상기 외부광차단재(46)는, 블랙(Black) EMC인 것을 특징으로 하는 광 조이스틱 모듈을 구비한 휴대 단말기.
  20. 제 14항에 있어서,
    상기 패키지(110)는, 피사체 접촉면이 구비된 하우징(50)의 내부에 수용되며,
    상기 하우징(50)은, 상기 피사체 접촉면에 접촉된 피사체(P)와 상기 패키지(110) 사이에 일정 간격이 형성되도록 양자를 이격시키는 것을 특징으로 하는 광 조이스틱 모듈을 구비한 휴대 단말기.
  21. 제 14항에 있어서,
    상기 조명계(42)는, 상기 피사체(P)로부터 반사된 빛을 도입하는 상기 광 가 이드계(44)의 부분을 향해 일정각도 경사지게 봉합되는 것을 특징으로 하는 광 조이스틱 모듈을 구비한 휴대 단말기.
  22. 제 14항에 있어서,
    상기 광 가이드계(44)의 상면 또는 저면 중 어느 한면에 적외선을 결상하는 그린렌즈(80)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 광 조이스틱 모듈을 구비한 휴대 단말기.
  23. 제 14항에 있어서,
    상기 클릭스위치(200)와 패키지(110)의 사이에 설치되는 액츄에이터(202)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 조이스틱 모듈을 구비한 휴대 단말기.
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