KR20100127956A - 초 슬림 광 조이스틱 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휴대폰 등과 같은 휴대 단말기의 사용자 인터페이스로 적용되는 광 조이스틱에 관한 것이다.

본 발명은, 적외선을 출사하는 광원; 상기 적외선 광원의 빛을 투과시키며, 피사체가 접촉되는 하우징; 상기 하우징 내부에 수용되며 내부에 수용공간이 구비된 홀더; 상기 피사체에 부딪힌 광원의 빛이 굴절되도록 상기 홀더 내부에 일체로 구비된 한 쌍의 반사부재; 상기 한 쌍의 반사부재 사이에 배치되어 빛을 결상하는 결상렌즈; 상기 결상렌즈에 의해 결상되지 않은 빛을 차단하며 상기 홀더 내부에 일체로 구성된 스탑; 그리고 상기 결상된 빛을 검출하는 수광부; 로 구성된 것을 특징으로 한다.

스탑, 홀더, 광 조이스틱

Description

초 슬림 광 조이스틱{ULTRA SLIM OPTICAL JOYSTICK}

본 발명은 휴대폰 등과 같은 휴대 단말기의 사용자 인터페이스로 적용되는 광 조이스틱에 관한 것이다.

일반적으로 휴대폰(Mobile Terminal)이나 PDA(Personal Digital Assistants) 등의 전자기기의 단말기는 키패드(Key pad)에 의한 사용자 인터페이스를 채용하고 있다.

보다 상세하게 설명하면, 상기 휴대폰이나 PDA 등과 같은 단말기는 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 선택버튼을 눌러서 메뉴를 선택할 수 있다.

상기와 같은 전자기기의 단말기에는 디스플레이부가 구비되어, 사용자가 상기 키패드를 통해 입력한 데이터 및 그에 관련된 정보를 표시하게 된다.

근래에는 전자기기를 이용한 통신 서비스나 인터넷 서비스의 지원을 위하여, 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 커버의 외측면(상측면)에는 전자기기의 조작을 위하여 손가락 등의 피 사체(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)에서 입사되고, 이에 따라 피사체의 이미지가 광신호로 촬상된다.

여기서 상기 결상계(14)는 유리나 광학 플라스틱과 같은 재질로된 프리즘(14a)과 렌즈(14b) 등 복수개의 구성을 포함하며, 상기 피사체에 반사된 광을 소정방향 반사 및 또는 굴절 시킴과 동시에 집광하여 상기 이미지 센서(15)로 전달하고, 상기 커버(12) 외부의 상기 피사체가 움직이게 되면, 상기 피사체(12)에 반사되어 상기 이미지 센서(15)에 감지되는 광 신호도 변화된다.

그리고 상기 이미지 센서(15)가 상기 피사체의 움직임에 의한 광 신호의 변화를 감지하고, 이에 따라 상기 전자기기(1)의 디스플레이부(3)에 커서 또는 포인터의 이동이 표시되었다.

상기 이미지 센서(15)에 의한 광 신호의 검출 및 이미지의 제어방식은 노트북 컴퓨터에 탑재된 광 마우스에서와 유사하므로 그에 대한 상세한 설명을 생략한다.

상술한 일반적인 광 조이스틱은 피사체의 움직임에 따라 커서, 즉 포인터를 이동시켜 휴대 전자기기를 조작하기 때문에, 종래의 키패드 버튼에 의한 커서의 이동으로 휴대 전자기기를 조작하는 방식에 비해 편리한 조작을 구현할 수는 있다.

그러나, 종래 광 조이스틱은 제조되는 과정에서 고가의 부품들이 다수개 실장됨에 따라 제조비용이 상승함은 물론, 제조공정이 복잡하여 생산성이 저하되는 문제점이 있다.

즉, 종래 광 조이스틱의 경우 커버 내부에 수용되는 홀더 및 홀더 내부에 수용되는 결상계와 이미지센서 등과 같이 비교적 제조단가가 높고 조립성이 떨어지는 다수개의 부품들을 작업순서에 따라 순차적으로 조립하게 되는데, 이렇게 홀더 내부에 수용되는 다수개의 부품들은 조립과정에서 부품의 크기가 너무 작아 작업성이 떨어짐은 물론 조립이 완료되었다 하더라도 불량률이 높아 제품의 생산성이 저하되는 문제점이 있는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 조립 부품의 간소화를 통해 제조원가의 절감은 물론, 부품 간소를 통한 조립성의 개선으로 생산성을 크게 향상시킨 초 슬림 광 조이스틱을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 실시예에 따른 초 슬림 광 조이스틱은 결상계를 구성하는 프리즘을 별도의 사출 성형을 통해 제조하지 않고 홀더와 일체형으로 제조함으로써, 조립 부품의 간소화로 제조원가의 절감은 물론, 부품 간소를 통한 조립성의 개선으로 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이와 같은 목적을 효과적으로 달성하기 위해 본 발명은, 적외선을 출사하는 광원; 상기 적외선 광원의 빛을 투과시키며, 피사체가 접촉되는 하우징; 상기 하우징 내부에 수용되며 내부에 수용공간이 구비된 홀더; 상기 피사체에 부딪힌 광원의 빛이 굴절되도록 상기 홀더 내부에 일체로 구비된 한 쌍의 반사부재; 상기 한 쌍의 반사부재 사이에 배치되어 빛을 결상하는 결상렌즈; 상기 결상렌즈에 의해 결상되지 않은 빛을 차단하며 상기 홀더 내부에 일체로 구성된 스탑; 그리고 상기 결상된 빛을 검출하는 수광부; 로 구성된 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 스탑은 결상렌즈를 통해 집광된 빛이 통과되도록 중앙부위에 관통홀이 형성될 수 있는데, 상기 관통홀은 내경이 점차 좁아지거나 확장되는 테이퍼 형상으로 이루어질 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 초 슬림 광조이스틱의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 초 슬림 광 조이스틱 구성요소 중 홀더에 결합된 부품 및 일체형 스탑을 보인 분해 사시도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 초 슬림 광 조이스틱은 광원(20)과 하우징(30)과 광원(20)이 설치된 홀더(40)와 홀더(40) 내부에 설치된 한 쌍의 반사부재(42) 및 결상렌즈(50) 그리고 스탑(60)과 광원(20)의 빛을 검출하는 수광부(70)를 포함한다.

광원(20)은 적외선을 출사하는 적어도 하나의 LED가 사용되며, 하우징(30)을 향해 빛을 조사하게 된다.

또한 광원(20)은 빛의 세기를 증대시킬 수 있도록 한 쌍이 구비될 수도 있으나, 이러한 경우 설치공간이 확장되기 때문에 도면에는 도시하지 않았지만 LED 내부에 2개의 발광 다이칩을 실장하여 빛의 세기를 증대시킬 수도 있다.

하우징(30)은 피사체가 접촉되며 광원(20)의 빛이 투과되는 투과존(32)과 외부광을 차단하는 비투과존(34)으로 구성된다.

이때, 투과존(32)과 비투과존(34)의 구분은 각각 별도로 제조하여 결합함으로써 구분될 수도 있고, 별도의 차폐 테입(미도시)을 부착하여 구분될 수도 있다.

이와 같은 하우징(30)은 적외선 이외의 빛은 차단하여 투과되지 못하도록 광학 플라스틱으로 제조될 수 있으며, 투명 플라스틱에 적외선만이 통과될 수 있도록 표면에 도료 코팅이 적용될 수도 있다.

한편, 하우징(30) 내부에는 수용공간이 구비되며, 한 쌍의 반사부재(42)가 일체로 형성된 홀더(40)가 결합된다.

홀더(40)는 외부광이 투과되지 못하는 합성수지재를 통해 제조될 수 있으며, 중앙부위가 관통되어 있다.

홀더(40) 내부에 형성된 반사부재(42)는 반사플레이트(42a)와 반사플레이트(42a)의 표면에 구성된 반사재(42b)를 포함하여 구비된다.

반사플레이트(42a)는 홀더(40) 내부에서 동일 경사각을 유지하도록 각각 이격된 채 일체로 형성된다.

즉, 반사플레이트(42a)는 광원(20)의 빛이 수직방향에서 수평방향으로 다시 수평방향에서 수직방향으로 굴절될 수 있도록 45°의 경사각을 유지함이 바람직하겠다.

또한 반사플레이트(42a)는 홀더(40)의 내측 양단부에 형성되어 빛의 경로를 변경하게 된다.

따라서, 홀더(40) 외측에서 반사플레이트(42a)를 바라보게 되면 양측의 반사플레이트(42a) 상면이 모두 보이는 것이 아니라, 일측의 반사플레이트(42a)만 보이게 된다.

이와 같은 반사플레이트(42a)는 광원(20)의 빛이 보다 잘 굴절된 상태로 진행되기 위해 반사재(42b)가 표면에 구성되어 있다.

반사재(42b)는 반사율이 높은 금속재 예를 들어 알루미늄이 소재로서 사용될 수 있는데, 반드시 알루미늄이 사용되는 것은 아니며 비금속재 중에서 반사율이 높은 소재가 선택된다면 금속재 대신 사용도 가능하다.

이때, 반사재(42b)가 반사플레이트(42a)에 구성될 때에는 코팅과 같은 작업 공정이 진행될 수 있으며, 작업자가 직접 반사플레이트(42a)의 표면에 반사재(42b)를 밀착 구성시킬 수도 있다.

또한 홀더(40)의 내부에는 한 쌍으로 이루어진 반사플레이트(42a)의 사이에 결상렌즈(50)가 배치된다.

결상렌즈(50)는 볼록렌즈로서 반사부재(42b)를 통해 굴절되는 빛이 집광된 상태로 진행되기 위해 구비된다.

또한 홀더(40)의 내부에는 결상렌즈(50)와 인접한 위치에 스탑(60)이 일체형으로 구성되어 있다. 스탑(60)은 결상렌즈(50)를 통해 집광된 빛이 통과되도록 중앙부위에 관통홀(62)이 형성되어 있다.

스탑(60)에 형성된 관통홀(62)은 결상렌즈(50)를 향하는 위치의 내경이 반대편 위치의 내경보다 넓게 형성된 테이퍼 형상을 가진다.

따라서, 결상렌즈(50)로부터 결상되어 진행되는 빛은 스탑(60)을 통과하는 과정에서 일부는 그대로 진행되고, 분산되어 진행하는 일부의 빛은 스탑(60)에 의해 더 이상 진행되지 못하고 차단된다.

이렇게 스탑(60)을 통과한 빛은 한 쌍의 반사플레이트(42a)를 통해 굴절되어 수광부(70)로 유입된다. 수광부(70)는 반사플래이트(42a)에서 반사된 빛을 검출한다.

즉, 수광부(70)는 반사부재(42)를 통해 유입된 빛의 변화를 연속적으로 촬상하고 촬상된 이미지의 변화를 변위값으로 연산하는 역할을 한다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 초 슬림 광 조이스틱의 작용을 설명하 면 다음과 같다.

광원(20)의 빛이 하우징의 투과존(32)으로 방사되기 시작하고 피사체가 하우징의 투과존(32)에 접촉되어 있게 되면, 빛은 투과존(32)을 통과하여 피사체에 부딪힌 후 반사되어 하우징(30) 내부로 유입된다.

하우징(30)으로 유입된 빛은 반사부재(42)를 통해 수직방향에서 수평방향으로 굴절된다.

이때, 반사부재의 반사재(42b)는 반사율이 높은 금속으로 구성되어 있어서 하우징(30) 내부로 유입된 빛이 거의 전량 수평방향으로 굴절된다.

이렇게 빛이 굴절되어 진행하는 과정에서는 결상렌즈(50)가 분산된 빛을 집광하게 된다.

결상렌즈(50)에서 집광된 빛은 스탑의 관통홀(62)을 통과하는 과정에서 관통홀()을 그대로 통과하게 되지만, 집광되지 않은 분산된 빛은 관통홀(62) 주변에서 차단된다.

반사부재의 반사플레이트(42a)틀 통해 다시 수직방향으로 굴절되면서 수광부(70)로 전달된다.

수광부(70)는 유입된 빛을 연속적으로 촬상하고, 수광되는 빛의 변화에 따라 변위값으로 연산하여 휴대 단말기의 마이컴으로 전송하게 된다.

따라서, 홀더(40)에 스탑(60)이 일체형으로 형성될 경우 광원(20)에서 방사되는 빛은 분산되지 않은 상태로 수광부(70)에 도달할 수 있게 된다.

또한 스탑(60)을 홀더(40)의 내부에 직접 설치하지 않고 홀더(40)와 일체형 으로 사출 제조하게 됨에 따라 작업공정의 단순화를 통해 생산성의 향상을 기대할 수 있게 된다.

이상에서 본 발명의 실시예에 따른 초 슬림 광 조이스틱에 대해 설명하였으나 본 발명은 이에 한정하지 아니하며 당업자라면 그 응용과 변형이 가능함은 물론이다.

도 1은 휴대 단말기에 광 조이스틱이 설치된 상태를 보인 사시도.

도 2는 종래 광 조이스틱이 작동되는 과정을 보인 작용 상태도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 초 슬림 광조이스틱의 단면도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 초 슬림 광 조이스틱 구성요소 중 홀더에 결합된 부품 및 일체형 스탑을 보인 분해 사시도.

<도면 각 주요 부분에 대한 부호의 설명>

20: 광원 30: 하우징

32: 투과존 34: 비투과존

40: 홀더 42: 반사부재

42a: 반사플레이트 42b: 반사재

50: 결상렌즈 60: 스탑

62: 관통홀 70: 수광부

Claims (3)

1. 적외선을 출사하는 광원;

   상기 적외선 광원의 빛을 투과시키며, 피사체가 접촉되는 하우징;

   상기 하우징 내부에 수용되며 내부에 수용공간이 구비된 홀더;

   상기 피사체에 부딪힌 광원의 빛이 굴절되도록 상기 홀더 내부에 일체로 구비된 한 쌍의 반사부재;

   상기 한 쌍의 반사부재 사이에 배치되어 빛을 결상하는 결상렌즈;

   상기 결상렌즈에 의해 결상되지 않은 빛을 차단하며 상기 홀더 내부에 일체로 구성된 스탑; 그리고

   상기 결상된 빛을 검출하는 수광부; 로 구성된 것을 특징으로 하는 초 슬림 광 조이스틱.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 스탑은 결상렌즈를 통해 집광된 빛이 통과되도록 중앙부위에 관통홀이 형성된 것을 특징으로 하는 초 슬림 광 조이스틱.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 관통홀은 내경이 점차 좁아지거나 확장되는 테이퍼 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 초 슬림 광 조이스틱.

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