KR20100084972A - 전자제어기능 유발용 수단을 가진 시계와 같은 휴대용 물품 - Google Patents

Abstract

시계 유리(2)에 의해 덮힌 다이얼(4)을 가진 시계와 같은 휴대용 물품으로서, 휴대용 물품(1)은 적어도 하나의 시간에 관련된 기능 또는 시간과 무관한 기능을 제어하기 위한 전자제어회로(16)를 둘러싸고 있으며, 이 휴대용 물품은 다이얼(4) 위에 배열된 적어도 하나의 광원(12) 및 이와 연결된 광센서(10)를 추가적으로 포함하고, 상기 광원(12)은 유리(2)를 통해 광 빔을 발산하며 이 광 빔은 사용자의 손가락(D)에 의해 차단될 때 상기 휴대용 물품의 유리(2) 위에 배치된 광센서(10)를 향해 적어도 부분적으로 반사되고, 상기 광센서(10)는 사용자의 손가락(D)에 의해 반사되고 광원(12)에 의해 생성된 광을 탐지할 때 상응하는 기능을 작동시키기 위하여 전기신호를 전자제어회로(16)에 공급하고, 상기 휴대용 물품은 광원(12)이 정의된 수치들을 가진 유리(2) 위의 한 부분을 형성하는 조준광을 발산하고, 이 부분은 사용자가 손가락을 갖다대어야 하는 유리(2) 위의 위치를 형성한다.

휴대용 물품, 시작수단, 광원, 광센서, 수직 미세공동 레이저, 포토다이오드

Description

전자제어기능 유발용 수단을 가진 시계와 같은 휴대용 물품{WEARABLE OBJECT AS A TIMEPIECE INCLUDING MEANS FOR TRIGGERING AN ELECTRONIC CONTROL FUNCTION}

본 발명은 시계와 같은 휴대용 물품의 유리에 손가락을 갖다대어 기능을 시작하기 위한 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 광학수단을 사용하는 상기와 같은 타입의 시작장치(start device)에 관한 것이다.

전자적으로 시간에 관련된 기능 또는 시간에 무관한 기능을 시작하기 위한 터치키(touch key)들이 유리에 제공된 손목시계들이 이미 공지되어 있다. 이러한 터치키들은 투명 전도성 재료 증발 기술(transparent conductive material evaporation technique)에 의해 시계 다이얼의 맞은편 유리의 내측 표면 위에 구성된다. 이러한 키들은 예를 들어 용량성 키(capacitive key)들이다. 달리 말하면, 사용자가 시계 유리에 손가락을 갖다대면 손가락과 유리 사이에 형성된 캐패시터(capacitor)의 캐패시턴스에 변동이 생기는데, 이 변동은, 시계 전자장치들에 의해, 작동된 터치키들과 연계된 기능을 위한 제어신호로서 판독된다.

현재, 시계 유리 위에 투명한 터치키들을 구성하기 위한 기술들은 잘 알려져 있다. 하지만, 이 기술들은 오래 걸리고 이에 따라 실시하기에 값비싸다. 위에서 간략하게 기술된 터치키들의 또 다른 결점은 시계가 물속에 있을 때는 이 터치키들이 작동될 수 없다는 점이다.

본 발명의 목적은 설치하기 훨씬 더 쉬우며 따라서 값비싸지 않은 손목시계와 같은 휴대용 물품 내에 전자 기능을 시작하기 위한 새로운 타입의 장치를 제안함으로써 위에서 언급한 문제점들을 극복하는 데 있다.

따라서 본 발명은 시계 유리에 의해 덮힌 다이얼을 가진 시계와 같은 휴대용 물품에 관한 것으로서, 상기 휴대용 물품은 적어도 하나의 시간에 관련된 기능 또는 시간과 무관한 기능을 제어하기 위한 전자회로를 둘러싸고 있다. 또한 이 휴대용 물품은 다이얼 위에 배열된 적어도 하나의 광원 및 이와 연결된 광센서를 포함하는데, 상기 광원은 유리를 통해 광 빔(light beam)을 발산하며 이 광 빔은 사용자의 손가락에 의해 차단될 때 상기 휴대용 물품의 유리 위에 배치된 광센서를 향해 적어도 부분적으로 반사된다. 상기 광센서는 사용자의 손가락에 의해 반사되고 광원에 의해 생성된 광을 탐지할 때 상응하는 기능을 작동시키기 위하여 전기신호를 전자제어회로에 공급한다. 이 휴대용 물품은 상기 광원이 정의된 수치들을 가진 유리 위의 한 부분을 형성하는 조준광(collimated light)을 발산하고, 이 부분은 사용자가 손가락을 갖다대어야 하는 유리 위의 위치를 형성한다.

이 특징들에 따라서, 본 발명은 시계와 같은 휴대용 물품을 제공하며, 시간에 관련된 기능 또는 그 외의 다른 시간과 무관한 기능을 제어하기 위한 시계의 수단이 한 광원을 포함하고, 이 광원은 잘 정의된 수치들을 가진 한 부분을 유리 위에 형성하는 조준광을 전송하고 이에 따라 광원들이 서로 간섭되는 위험 없이 상기 광원들 중 몇몇 광원들이 다양한 기능들에 조합되도록 한다. 광원과 광센서는 값비싸지 않은 부품들로서, 설치하기에 용이한데 이는 제조비용 측면에서 실질적으로 절약할 수 있음을 의미한다. 게다가, 전자 기능을 제어하는 이러한 수단들은 모든 상태에서, 특히 방수 시계가 물속에 있을 때도 사용할 수 있다.

본 발명의 보충적인 특징에 따르면, 상기 휴대용 물품은 광을 전송하기 위해 사용자가 광원을 작동시켜야 하는 시작수단(start means)을 포함한다. 따라서 광원은 사용자에 의해 그 전에 작동되었을 때만 발광한다. 이에 따라 광원을 연속적으로 켜 두어야 할 필요가 없고 부주의로 켜지는 것이 방지되는데, 이것은 특히 사용가능한 에너지 용량이 제한적인 시계 또는 이동전화의 경우에 에너지를 상당히 절약할 수 있음을 의미한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 휴대용 물품은 상기 휴대용 물품에서 제어되어야 하는 기능들이 있음에 따라 가능한 많은 광원/광센서 쌍들을 가진다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 휴대용 물품이 시계인 경우에 이 휴대용 물품은 시침과 분침을 포함하며, 이 시침과 분침은 다이얼 위에서 움직이며 광원이 작동될 때 상기 시침과 분침이 광원/광센서 쌍(들)을 가리지 않도록 하는 위치에 위치된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 광원은 조준광을 발산하는 수직 미세공동 레이저(vertical microcavity laser)로서, 좀 더 자세하게는, 수직 공동 표면 발광 레이저(VCSEL)이다. 레이저원(laser source)에 의해 생성된 광력(light power)은 사용자의 시력에 손상을 가하지 않게 하도록 통상 1mW보다 더 적거나 또는 이와 동일하다. 바람직하게 Avalon Photonics Ltd.사가 제조한 레이저원들이 사용될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 광센서는 포토다이오드(photodiode)이다. 포토다이오드와 레이저원은 휴대용 물품의 다이얼 위에 나란하게 장착된다. 한 변형예에 따르면, 포토다이오드와 레이저원은 그 자체적으로 다이얼에 고정되거나 다이얼 내에 집적된 동일한 인쇄회로기판 위에 나란하게 장착된다.

본 발명의 그 외의 다른 특징들과 이점들은 하기에서 본 발명에 따른 휴대용 물품의 실시예를 상세하게 기술함으로써 보다 명확하게 나타날 것이며, 이 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 전적으로 비제한적인 예로서 제공된다.

도 1은 본 발명에 따른 시계를 도시한 상부도.

도 2는 본 발명에 따른 시계의 전자 기능을 제어하기 위한 수단을 도식적으로 도시한 다이어그램.

본 발명은, 예를 들어 시계에서, 시계의 전자 기능을 제어하기 위한 터치 키(touch key)들을 광을 전파하고 입자들을 반사하도록 사용하는 제어수단으로 대체하는 것으로 구성된 신규한 사상으로부터 시작한다. 이 제어수단들은 실질적으로 육안으로는 보이지 않는 정밀하고 값비싸지 않으며 에너지 소모량이 낮은 부품들에 기초한다. 따라서 이들은 시계 유리의 내측 표면 위에 구성하기에 복잡하여 값비싸지며 또한 반드시 모든 상태에서 다 작동하지는 않는, 특히 물속에서는 작동하지 않는 결점을 가진 터치키들에 대한 훌륭한 대안이 된다. 이 제어수단이 제대로 작동될 수 있도록 하기 위하여, 잘 정의된 수치들을 가진 한 부분이 유리 위에 형성되는 조준광원(collimated light source)이 사용되며, 이에 따라 광원들이 서로 간섭되는 위험 없이 상기 광원들 중 몇몇 광원들이 다양한 기능들을 제어하도록 조합되도록 한다.

본 발명은 시계 타입의 휴대용 물품에 관하여 기술될 것이다. 이 예는 전적으로 예시 목적으로만 제공되며 본 발명은 특히 이동전화와 같은 그 외의 다른 휴대용 물품에도 적용시킬 수도 있음은 자명하다.

도 1에는 본 발명에 따른 시계의 상부도가 도식적으로 도시되어 있는데, 이 시계는 전체적으로 도면부호 1로 표시된다. 손목시계 타입으로도 구성될 수 있는 시계(1)는 다이얼(4) 위에 배열된 유리(2)를 필수적으로 포함하며, 이들 사이에서 시침(6)과 분침(8)이 움직인다. 본 발명에 따른 제어수단은 적어도 하나의 광원(10)/광센서(12) 쌍에 의해 형성된다.

도 1에 도시된 예에서, 본 발명에 따른 제어수단은 각각 정오 방향, 3시 방향, 6시 방향 그리고 9시 방향에 위치된 4개의 광원(10)/광센서(12) 쌍들을 포함하 는데, 이들은 각각 시간에 관련된 전자 기능 또는 시간에 무관한 그 외의 다른 전자 기능을 제어한다. 도 1에 예시된 위치에서, 시침(6)과 분침(8)은 10시 10분을 가리키고 있다. 사용자가 푸시-버튼(14)과 같은 광원(10)용 시작수단을 작동시킬 때 상기 바늘(6, 8)들이 이 위치로 이동하게 된다. 사실, 이 위치에서는, 바늘(6, 8)들이 어떠한 광원(10)/광센서(12) 쌍들을 가리지 않으며 이에 따라 이들이 제대로 작동하는 것을 방해할 수 없다. 유리하게, 사용자가 시작수단(14)을 작동시키고 난 후에야 광원(10)이 발광하기 시작하며, 이에 따라 사용자가 시계(1)의 제어기능들에 접근할 필요가 없을 때 그리고 광원(10)이 꺼져 있을 때의 기간 동안에 실질적으로 에너지를 절약되게 됨을 유의해야 한다. 이는 손목시계의 에너지 용량이 필요상 제한되고 제어기능이 부주의하게 작동되는 것이 방지되어야 할 때 특히 바람직하다.

도 1에 도시되어 있고 도 2에 더 잘 도시된 바와 같이, 광원(10)과 이에 연결된 광센서(12)는 다이얼(4)의 표면(S) 위에 나란하게 장착된다. 도시된 예에서는, 2개의 소자(10, 12)들이 다이얼의 표면(S) 위에 직접적으로 장착된다. 도시되지 않은 한 변형예에 따르면, 다이얼(4)의 표면(S)에 고정될 수 있는 모듈을 형성하도록 인쇄회로기판 위에 각각의 광원(10)/광센서(12) 쌍을 장착하는 것도 고려해 볼 수 있다. 인쇄회로기판 위에 광원 및 광센서들을 쌍으로 장착하는 것은 개별적인 소자들 대신에 완전한 모듈이 다이얼(4)에 고정된다는 점에서 조립을 간단하게 한다. 또 다른 변형예에 따르면, 다이얼(4) 내에 개구를 만드는 것도 또한 가능하며, 광원(12)과 이와 연결된 광센서(10)가 이 개구 내로 삽입될 수 있다.

광원(12)은 단순한 발포토다이오드(light emitting diode)가 될 수 있다. 하지만 Avalon Photonics Ltd.사가 제조한 것과 같은 VCSEL이 사용되는 것이 바람직하다. 사실, 이러한 타입의 미세공동 레이저(microcavity laser)는 수직방향으로 상부를 향하도록 즉 유리(2) 방향으로 다이얼(4)의 표면(S)에 대해 수직으로 조준광을 발산하여, 사용자가 손가락을 갖다대어야 하는 유리 위의 부분을 정확하게 정의하는 유리 위의 감소된 크기를 가진 한 부분을 형성한다. "조준광원(collimated light source)"이란 시계 유리 위에 매우 작은 수치들을 가진 한 부분을 형성하도록 가능한 최소로 분기(divergent)하는 광 빔(light beam)을 발산하는 광원을 말한다. 예로서, 미세공동에 의해 생성된 레이저 빔의 분기도(divergence)는 24°가 될 수 있는데, 이는 상기 미세공동의 5mm 위에 유리가 배열되는 경우 표면에서의 광이 발산되는 부분은 오직 2mm의 수치를 가질 것임을 의미한다. 따라서 또 다른 미세공동과 연결된 광센서를 교란하는 미세공동 레이저에 의해 생성된 광의 위험성이 없다. 생성된 광의 파장은 적외선 범위 내에 있으며 이는 육안으로는 보이지 않고 광력(light power)은 1mW보다 더 작거나 또는 이와 동일한 것이 바람직하다는 것을 의미한다. 따라서 본 발명에 따른 광학력값(optical power value)은 사용자의 시력에 손상을 가하지 않을 만큼 충분히 작다. VCSEL 레이저는 레이저 다이오드(laser diode)보다 훨씬 더 작은 수치들을 가진다. 예로서, 미세공동 레이저 및 이와 연결된 광센서에 의해 점유된 표면은 대략 200μm²이며, 이에 따라 이 조립체(assembly)를 실질적으로 육안으로는 관찰되지 않고 시계 다이얼의 심미적 외관을 해치지 않 도록 한다. 따라서 이 조립체에 관련된 기능의 이름을 표시하기 위해 다이얼 위에 분포된 문자들의 중간 부분에 광원과 광원의 포토센서(photosensor)에 의해 형성된 조립체를 보이지 않게 하는 것도 고려해 볼 수 있다.

바람직하게 광센서(10)는 허용원뿔(accenptance cone, C)로 특징지어지는 포토다이오드이며, 이 포토다이오드의 기하학적 형상은, 상기 허용원뿔 내로 떨어질 것이며 포토다이오드에 의해 전류로 변환되는 광과 상기 허용원뿔의 한계 바깥으로 통과하며 따라서 상기 포토다이오드 용도로는 사용하지 못하는 광 사이의 한계점들에 있어서 조건들을 형성한다. 포토다이오드와 미세공동 레이저 사이의 공간 및 허용원뿔의 개구를 결정하는 포토다이오드의 수치들은 사용자의 손가락(D)이 유리(2)와 접촉하는 순간에 시스템의 반응이 최적화 되도록 선택될 수 있다.

본 발명에 따른 시스템의 작동 원리는 다음과 같다. 사용자가 푸시-버튼(14)을 누르고 난 뒤, 미세공동 레이저(12)는 수직방향으로 상부를 향하도록 적외선 광 빔(16)을 발산한다. 어떠한 장애물도 광 빔(16)을 차단하지 않는다면, 이 광은 유리(2)를 지나 광 경로를 자유로이 따르게 되며 포토다이오드(12)는 어떠한 신호도 발산하지 않는다. 이와 반대로, 사용자가 손가락(D)을 적외선 광 빔(16)에 의해 조명된 영역에서 유리(2)에 갖다대면, 사용자의 손가락(D)에 의해 차단된 광의 한 부분이 분산되며 다이얼(4)을 향해 후방방향으로 반사된다. 포토다이오드(10)의 허용원뿔(C) 내에 떨어지는 광의 일부(fraction)는 상기 포토다이오드(10)에 의해 전류신호로 변환될 것이며, 상응하는 시간에 관련된 기능 또는 시간과 무관한 기능을 작동시키기 위한 전기선호를 사용하는 전자제어회로(18)에 적용될 것이다.

본 발명이 위에서 기술된 실시예에만 제한되지 않으며 종래 기술의 당업자는 첨부된 청구항들에 의해 정의된 바와 같이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고도 다양하고 간단한 대안예들과 변형예들을 고려해 볼 수 있음은 자명하다. 특히, 본 발명을 이동전화 타입의 휴대용 물품에 적용해 보는 것도 고려할 수 있다. 바람직하게, 광원과 광센서는 방수 용적 내에 수용될 것이며 이는 본 발명에 따른 휴대용 물품이 물속에서도 사용될 수 있음을 의미한다.

Claims (11)

1. 시계 유리(2)에 의해 덮힌 다이얼(4)을 가진 시계와 같은 휴대용 물품으로서, 휴대용 물품(1)은 적어도 하나의 시간에 관련된 기능 또는 시간과 무관한 기능을 제어하기 위한 전자제어회로(16)를 둘러싸고 있으며, 이 휴대용 물품은 다이얼(4) 위에 배열된 적어도 하나의 광원(12) 및 이와 연결된 광센서(10)를 추가적으로 포함하고, 상기 광원(12)은 유리(2)를 통해 광 빔을 발산하며 이 광 빔은 사용자의 손가락(D)에 의해 차단될 때 상기 휴대용 물품의 유리(2) 위에 배치된 광센서(10)를 향해 적어도 부분적으로 반사되고, 상기 광센서(10)는 사용자의 손가락(D)에 의해 반사되고 광원(12)에 의해 생성된 광을 탐지할 때 상응하는 기능을 작동시키기 위하여 전기신호를 전자제어회로(16)에 공급하는 휴대용 물품에 있어서,

   광원(12)은 정의된 수치들을 가진 유리(2) 위의 한 부분을 형성하는 조준광(collimated light)을 발산하고, 이 부분은 사용자가 손가락을 갖다대어야 하는 유리(2) 위의 위치를 형성하는 휴대용 물품.
2. 제 1항에 있어서,

   광원(12)이 발광하기 위하여 사용자가 작동시켜야 하는 시작수단(16)을 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 물품.
3. 제 2항에 있어서,

   시작수단(16)은 푸시-버튼으로 구성되는 것을 특징으로 하는 휴대용 물품.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 휴대용 물품에서 제어되어야 하는 기능들이 있음에 따라 가능한 많은 광원(12)/광센서(10) 쌍들을 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 물품.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   휴대용 물품은 시침(6)과 분침(8)을 포함하며, 이들은 다이얼 위에서 움직이며 광원(12)이 작동될 때 상기 시침과 분침이 광원(12)/광센서(10) 쌍(들)을 가리지 않도록 하는 위치에 위치되는 것을 특징으로 하는 휴대용 물품.
6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

   광원(12)은 파장이 적외선 범위 내에 있는 조준광을 발산하는 수직 미세공동 레이저인 것을 특징으로 하는 휴대용 물품.
7. 제 6항에 있어서,

   미세공동 레이저에 의해 생성된 광력(light power)은 1mW보다 더 적거나 또는 이와 동일한 것을 특징으로 하는 휴대용 물품.
8. 제 6항 또는 제 7항에 있어서,

   광센서(10)는 포토다이오드인 것을 특징으로 하는 휴대용 물품.
9. 제 8항에 있어서,

   포토다이오드와 미세공동 레이저는 시계(1)의 다이얼(4) 위에 나란하게 장착되는 것을 특징으로 하는 휴대용 물품.
10. 제 8항에 있어서,

    포토다이오드와 미세공동 레이저는 그 자체적으로 다이얼(4)에 고정되거나 다이얼 내에 집적된 동일한 인쇄회로기판 위에 나란하게 장착되는 것을 특징으로 하는 휴대용 물품.
11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,

    광원과 광센서(10)는 방수 용적(water-resistant volume) 내에 수용되는 것을 특징으로 하는 휴대용 물품.

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