KR20110008379A

KR20110008379A - 스캐닝 가능한 레이저 포인터가 장착 된 휴대폰

Info

Publication number: KR20110008379A
Application number: KR1020090065706A
Authority: KR
Inventors: 박철
Original assignee: 박철
Priority date: 2009-07-20
Filing date: 2009-07-20
Publication date: 2011-01-27

Abstract

휴대폰의 정지 아이콘 또는 동적 아이콘을 포인팅 기능으로 MEMS Mirror 를 이용하여 표시하는 Scanning Laser Pointer 를 장착한 휴대폰이다.

휴대폰, 포인터

Description

스캐닝 가능한 레이저 포인터가 장착 된 휴대폰{Cellular Phone With Image Controllable Sacnning Laser Pointer}

본 발명은 휴대폰에 장착되는 부품에 관한 것으로서 특히 레이저 포인터를 장착을 하되, 출력되는 아이콘 등의 이미지를 변환시킬 수 있게 하여 사용자의 활용도를 높인 것이다.

일반적으로 레이저 포인터는 고정된 이미지만 출력한다.

이미지를 바꾸고자 할 때는 렌즈를 바꾸거나 해야 한다.

본 발명은 레이저 빛으로 이미지를 표현할 수 있도록 레이저 빛의 스캐닝(Scanning)이 가능하게 하여 레이저 포인터의 이미지를 자유롭게 바꿀 수 있도록 하는 것이다.

특히 이러한 기능을 활용하여 인체에 해롭지 않은 레이저 포인터를 제작하고자 한다.

이미지를 변환할 수 있는 레이저 포인터를 제작하기 위해 반도체 레이저의 빔을 조절하기 위해 전기적으로 구동이 되는 마이크로 미러를 사용을 하고 마이크로 프로세서로 구동을 제어를 하며 이미지를 선택을 하면 마이크로 프로세서로 반도체 레이저와 미러를 구동을 하여 반사면에 레이저 빛에 의한 이미지가 표시되는 것이다.

특히 마이크로 프로세서의 프로그램을 활용하여 안전 기능을 강화한 것으로서 레이저가 동일 부분을 계속 비추지 않게 하며, 또한 근접한 인체를 감지하여 출력을 조절하는 기능을 가지도록 한다.

이미지가 표시되는 스캐닝 레이저 포인터(Scanning Laser Pointer)의 제작으로 다양한 효과를 낼 수 있으며, 텍스트 표시, 중요 포인터 변환 등의 기능을 활용할 수 있다.

멤스 미러(MEMS Mirror)는 실리콘 웨이퍼 등으로 금속 코팅 공정과 에칭 공정 등을 활용을 하여 2 차원 적으로 움직이는 미러를 제작하는 것이다.

멤스 미러 또는 멤스 스캐닝 미러(MEMS Scanning Mirror) 는 2 차원적으로 스캐닝되면서 반사 각도를 지속적으로 바꾸는 미러에 레이저 빔을 조사하고 반사를 하여 이미지를 만드는 기술로서 초소형 프로젝터 등에 사용된다.

이에 대한 구조로서 Microvision (http://www.microvision.com) 과 같은 회사는 초소형 디스플레이를 만들어서 제품화를 하였다.

본 발명에서는 이러한 초소형 멤스 스캐닝 미러를 이용한 이미지 선택 가능한 레이저 포인터를 제작하되 특히 휴대폰에 적합하도록 제작을 하는 것이다.

또 한 휴대폰의 사용 환경이 복잡하고 사용층이 다양하기 때문에 특히 안전한 사용 구조를 만들어야 한다.

기존의 레이저 포인터는 단순한 On/Off 기능과 렌즈를 가라 끼우면 이미지를 바꿀 수 있는 구조이다.

그러나 멤스 스캐닝 미러를 사용할 경우 이미지를 자유롭게 바꿀 수 있기 때문에 이를 프로젝션 디스플레이가 아닌 포인터로 활용할 수 있다.

특히 휴대폰에 장착을 할 경우 휴대폰의 화면에 한개 이상 디스플레이 되는 아이콘을 선택 버튼등으로 선택을 하면 선택된 아이콘 이미지가 레이저 포인터 이미지로 조사 되는 것으로서 표시되는 이미지를 자유롭게 바꿀 수 있다.

이에 대한 스캐닝 레이저 포인터의 프로세스 구조도가 도 1 에 나타나 있다.

휴대폰(11)의 디스플레이 화면(12)에서 터치스크린이나 방향 조절 키로 이미지를 선택을 하면, 이 이미지가 이미지 변환 스캐닝 레이저 포인터부(13)로 전송이 되고, 여기서 반사 된 레이저 빛(14)이 화면에 비치면 아이콘(15)으로 표시가 된다.

이미지 변환 레이저 포인터부에는 멤스 스캐닝 미러 구동 칩이 데이터를 전송 받아서 반도체 레이저와 멤스 스캐닝 미러를 컨트롤 하면서 구동하여 레이저 빛을 멤스 스캐닝 미러의 구동 각도에 맞춰서 반사를 한다.

도 2 에는 이미지 변환 스캐닝 레이저 포인터부의 내부 구조도가 도시되어 있다.

휴대폰의 마이크로 프로세서(21)로부터 이미지를 전송 받은 멤스 스캐닝 미러 구동 칩(23)은 레이저 다이오드(24)와 멤스 스캐닝 미러(25)를 구동하여 레이저 빛(26)을 이미지에 맞게 반사하여 이미지를 표시한다.

휴대폰 장착에 있어서 레이저 포인터의 핵심은 안정성 확보에 있다.

특히 기존의 레이저 포인터처럼 사용 될 경우 인체에 유해한 강한 레이저 빛을 발산하기 때문에 사용상에 주의가 필요하다.

따라서 본 발명에서는 이미지 변환 레이저 포인터 기능에 더 붙여서 인체 감지 기능과 출력 조절 기능, 고정부 조사 금지 기능 등을 부가하여 안정도를 높이는 것이다.

이미지 변환 레이저 포인터에 있어서 사람에게 직접 레이저 빛이 비추는 것을 막기 위해서 도 3 과 같이 인체 감지 센서와 레이저 포인터를 연계하여 작동하는 방법이 있다.

도 3 의 구조에서 마이크로 프로세서(31)로부터 멤스 스캐닝 미러 드라이버 칩(33)으로 이미지가 전송을 하기 전에, 인체 감지 센서(32)를 통해 사람이 있는지를 확인을 한 다음, 인체 감지가 되지 않는 경우에 멤스 스캐닝 미러 드라이버 칩(33)으로 이미지를 전송을 하며, 멤스 스캐닝 미러 드라이버 칩은 레이저 다이오드(34)와 멤스 스캐닝 미러(35)를 구동을 하여 전송 받은 이미지의 레이저 빛을 반사(36)한다.

인체 감지 센서로는 기존의 초전센서(Pyro Sensor)인 IR 센서를 이용할 수 있다.

초전 적외선 센서는 현관등 등에 사용되는 센서로서 순간적인 인체감지 변화를 디텍터한다.

이와는 달리 지속적으로 인체의 열을 감지하여 센싱하는 써모파일(Thermopile) 센서를 이용하여 인체를 감지하고 이를 인체 보호를 위한 레이저 다이오드 출력 조절에 적용할 수 있다.

특히 써모파일 센서는 반도체 공정으로 멤스 스캐닝 미러와 같은 웨이퍼 상에 제작을 하거나, 별도로 반도체 공정으로 제작 된 써모파일 센서를 반도체 패키지를 할 때 멤스 스캐닝 미러와 같이 패키지를 하는 방법으로 원칩으로 만들 수 있다.

또는 광 반사형 근접센서나 초음파 근접 센서, 마이크로웨이브 근접 센서를 이용하여 인체 또는 물체가 가까이 있을 경우 이를 감지하여 레이저 다이오드의 출력을 조절하거나 아예 끌 수도 있다.

인체 감지를 위한 또 다른 방법으로서 휴대폰에 장착이 되는 CMOS 이미지 센서를 장착한 카메라를 이용할 수 있다.

휴대폰에 장착된 카메라의 이미지 센서를 이용하여 사람이 있는 지를 확인을 하고 이를 인체 보호를 위한 신호로서 레이저 다이오드의 출력을 조절하거나 아예 끌 수도 있다.

이 경우 휴대폰 카메라와 멤스 스캐닝 미러를 이용한 이미지 변환 레이저 포인터로서 휴대폰 카메라에 인체가 감지되면 이를 안전 모드로 작동을 시켜 레이저 출력을 컨트롤한다.

레이저 포인터가 비추는 부분이 눈에 비출 경우 휴대폰 카메라로 눈을 인지하여 레이저 포인터의 출력을 막을 수 있다.

특히 휴대폰 카메라로서는 레이저 빛의 폭과 카메라에 비치는 영상을 분석을 하여 피사체까지의 거리를 분석할 수 있어서 이를 출력을 조절하는 데이터로 활용할 수 있다.

이는 일정 경사 이상으로 레이저 빛을 내 보낼 때 반사 되는 빛이 근접할 경우 카메라로 레이저 빛이 반사되어 들어 옴으로서 근접한 지를 알 수가 있다.

만일 일정 각도 에서 피사체의 거리가 멀 경우 반사 된 빛이 카메라로 들어 오지 않아서 피사체가 멀다는 것을 인지할 수 있다.

이에 대한 도면이 도 4 에 나타나 있다.

도 4 의 (a) 에서 보듯이 카메라(41)와 스캐닝 레이저 포인터(42)의 위치가 정해진 상태에서, 피사체(43)와의 거리가 가까우면 레이저 빛(44)이 카메라로 직접 들어 가지만, (b) 에서와 같이 거리가 멀면 반사가 된 빛(44)가 카메라 바깥으로 빠져간다.

피사체에 반사가 된 빛이 확산이 되어 일부가 카메라로 직접 들어 올 수 있지만, 대부분의 반사가 된 빛은 비껴 나가서 바로 들어 온 빛과의 밝기에 차이가 난다.

또는 주변의 밝기와 레이저 빛의 반사되는 밝기를 카메라의 이미지 센서로 측정을 하고, 이를 보정을 하여 레이저 출력을 조절할 수 있다.

이 경우는 어두운 밤에 천정에 빛을 반사 시킬 경우와, 환한 경우 반사시키는 경우 레이저 출력을 조절하여 이미지를 볼 수 있게 하는 것에 유용하다.

휴대폰의 카메라와 스캐닝 레이저 포인터를 연동하여 사용할 경우 카메라의 방향과 스캐닝 레이저 포인터의 레이저가 나오는 방향이 레이저 빛의 반사 내용이 카메라에 비출 수 있도록 동일한 방향을 향해야 한다.

이에 따라 카메라와 스캐닝 레이저 포인터가 같이 회전할 수 있도록 하여 안전하게 사용할 수 있도록 할 수 있다.

또는 휴대폰 카메라와 스캐닝 레이저 포인터가 다로 회전할 수 있도록 한 경우 레이저 포인터가 카메라와 다른 방향일 경우 레이저의 출력을 약하게 하고, 같은 방향일 경우 휴대폰 카메라가 인체를 감지하여 안전하다고 판단되면 고출력을 내는 동작이 가능하다.

이러한 경우는 일반적으로 카메라는 휴대폰의 뒷면에 있어서 스캐닝 레이저 포인터를 카메라와 같은 방향으로 할 경우는 천정에 레이저 빔으로 이미지를 그리거나 텍스트를 표시할 때 유리하다.

그러나 스캐닝 레이저 포인터를 카메라와 다른 방향으로서 휴대폰의 위 쪽으로 방향을 나가게 할 경우는 일반적인 레이저 포인터처럼 사용이 용이하며, 프레젠테이션 등에 활용될 수 있다.

이 경우 실내에서 사용되기 때문에 출력이 낮아도 되어 소출력으로 작동할 수 있다.

인체를 감지하여 출력을 조절하는 것 외에도 레이저 빛의 출력 형태를 조절 하여 안전을 강화할 수 있다.

멤스 스캐닝 미러를 사용하기 때문에 레이저 빛의 출력 방향을 지속적으로 바꿀 수 있다.

종래의 레이저 포인터는 한 점을 비추게 되어 있어서 눈에 비추거나 할 경우 망막 손상 등의 위험이 있다.

본 발명에서는 멤스 스캐닝 미러를 사용하여 레이저 빛이 일정 범위 이상을 지속적으로 스캔을 하게 하여 한 포인터 만을 비추지 못하게 하는 것이다.

이 경우 원거리나 근거리의 사람의 눈 등의 한 포인터에 레이저 빛을 맞출 수가 없기 때문에 위험을 낮출 수 있다.

따라서 레이저 빛이 한 포인터만을 비출 때는 레이저 빛을 끄거나 출력을 현저히 줄이고, 일정한 범위 이상을 스캐닝 할 경우만 지속적인 레이저 정상 출력을 내보내는 기능으로 인체 보호를 할 수 있다.

스캐닝 레이저 포인터를 휴대폰에 장착 할 경우 아이콘이나 이미지에 추가하여 텍스트도 출력을 할 수 있다.

도 5 에 있어서 휴대폰(51)의 화면(52)에 하트 모양과 텍스트가 표시 되어 있을 경우 이를 스캐닝 레이저 포인터(53)으로 레이저 빛(54)을 스캔하여 벽등의 화면에 이미지와 텍스트(55)를 표시할 수 있다.

더욱이 움직이는 아이콘이나 텍스트도 표시가 가능하게 하여 효과를 높일 수 있다.

멤스 미러스캐너는 움직이는 거리가 제한되어 있다.

예를 들어서 2 M 거리에 50 인치 크기로 움직이는 폭이 제한 된다.

이를 확대하기 위해서 멤스 미러 스캐너를 또 다른 보이스 코일 등으로 만든 회전체 위에 올려서 스캔 거리를 올릴 수 있다.

이는 이중의 회전체 스캐너를 사용하면 스캐닝 되는 폭이 향상 되어 예를 들어 천장 면 전체를 카바할 수도 있다.

휴대폰에 장착 된 경우 휴대폰의 마이크와 스피커와 연동을 하여 여러 가지 응용도 가능하다.

예를 들어 영어 단어 학습기로서 누어 있을 때 천장에 영어 단어를 스캐닝 레이저 포인터로 디스플레이 하고, 스피커를 통해 발음을 들려 준 다음 영어 단어를 지우고 발음을 하게 하여 맞을 경우 다시 켜지는 방법 등이다.

또는 천장에 동화를 텍스트내용과 이미지 등을 표시하고, 잠들기 전에 간단한 책 읽기 등을 휴대폰 스피커로 나오게 할 수도 있다.

본 발명에서는 인체 감지 기능과 거리 측정 기능 등의 스캐닝 레이저 포인터가 휴대폰에 장착 된 경우를 예로서 사용 하였지만, 휴대폰이 아니라 PMP 내지 별도의 스캐닝 레이저 포인터 제품 등에도 적용이 된다.

또 한 인체 감지 안전 기능 등은 단순한 스캐닝 레이저 포인터뿐만 아니라 멤스 미러를 사용한 마이크로 프로젝터에도 적용 가능하다.

레이저 포인터 에서도 종래의 레이저 포인터는 단순한 점이 표시되거나, 렌즈를 바꿔 끼워야 특정 이미지가 나타난다.

그러나 멤스 스캐닝 미러를 장착할 경우 레이저 포인터의 이미지를 자유롭게 변환할 수 있다.

이 구조 에서는 스캐닝 레이저 포인터에 디스플레이가 장착되어 선택버튼으로 이미지를 바꿔가면서 선택할 수 있는 디스플레이가 필요하며, 데이터를 저장할 수 있는 메모리와, 데이터를 이용하여 멤스 스캐닝 미러와 레이저 다이오드의 출력을 조절하여 이미지를 내보내는 컨트롤 마이크로 프로세서와, 이미지를 외부에서 제작하여 통신으로 저장하기 위한 이미지 다운로드 통신부가 필요하다.

이 구조에서는 기존의 레이저포인터와는 달리 텍스트도 디스플레이 할 수 있고 텍스트와 이미지를 조합하는 것도 가능하다.

컴퓨터의 플래시와 같은 움직이는 이미지도 가능하여 다양한 효과를 낼 수 있다.

이러한 스캐닝 레이저 포인터의 과정으로서는 컴퓨터 등으로 부터 텍스트 내지 이미지를 다운로드 받아서 메모리에 저장하는 과정과, 메모리에 저장 된 텍스트 내지 이미지를 디스플레이에 표시하는 과정과, 디스플레이에 표시 된 내용을 선택 버튼으로 선택하는 과정과, 선택된 텍스트 내지 이미지를 멤스 스캐닝 미러 칩에서 레이저 다이오드와 스캐닝 멤스 미러를 구동하여 레이저 빛으로 내보내는 단계로 과정이 이뤄져서 텍스트 내지 이미지가 스크린 등에 표시가 된다.

또 한 이의 응용으로서 스피커를 장착을 하고, 이에 맞는 음성 구동칩등으로 MP3 플레이 기능등과 같은 음성이나 소리 기능을 넣으면, 천정이나 벽면 등에 교육용으로 활용 가능하다.

도 1 은 스캐닝 레이저 포인터 구조도

도 2 는 이미지 변환 레이저 포인터부의 내부 구조도

도 3 은 인체 감지 센서와 레이저 포인터를 연계하여 작동하는 구조도

도 4 에는 카메라를 이용한 거리 측정 방법

도 5 는 이미지와 텍스트를 표시하는 방법

Claims

휴대폰에 장착이 되는 광 발산 소자에 있어서

레이저 다이오드와, 스캐닝 멤스 미러와, 멤스 스캐닝 미러 구동 칩으로 구성이 된 스캐닝 레이저 포인터가 장착 된 것을 특징으로 하는 휴대폰
1 항에 있어서 휴대폰의 디스플레이에 한 개 이상 표시가 된 텍스트 내지 이미지를 선택을 하고,

선택 된 내용을 휴대폰의 마이크로 프로세서에서 멤스 스캐닝 미러 구동 칩으로 전송을 하고,

멤스 스캐닝 미러 구동 칩에서는 반도체 레이저와 멤스 스캐닝 미러를 구동을 하여 반도체 레이저 빛을 외부로 반사시켜

선택 된 텍스트 내지 이미지를 표시하는 과정으로 구성된 것을 특징으로 하는 스캐닝 레이저 포인터가 장착 된 휴대폰
1 항에 있어서 스캐닝 레이저 포인터의 안정성을 위해 인체 감지 센서가 장착 된 것을 특징으로 하는 스캐닝 레이저 포인터가 장착 된 휴대폰
3 항에 있어서 인체 감지 센서는 초전 센서인 적외선 센서 내지 써모파일 센서 인 것을 특징으로 하는 스캐닝 레이저 포인터가 장착 된 휴대폰
3 항에 있어서 인체 감지 센서는 광 반사형 근접센서나 초음파 근접 센서, 마이크로웨이브 근접 센서인 것을 특징으로 하는 스캐닝 레이저 포인터가 장착 된 휴대폰
3 항에 있어서 인체 감지센서로서 휴대폰 카메라를 이용하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 레이저 포인터가 장착 된 휴대폰
6 항에 있어서 휴대폰 카메라의 이미지를 찍는 방향과 스캐닝 레이저 포인터의 레이저 빛이 나가는 스캐닝 레이저 포인터의 방향이 동일한 방향인 것을 특징으로 하는 스캐닝 레이저 포인터가 장착 된 휴대폰
6 항에 있어서 휴대폰 카메라에 인체가 감지 될 경우 레이저 빛의 출력을 줄이거나 끄는 기능을 가진 것을 특징으로 하는 스캐닝 레이저 포인터가 장착 된 휴대폰
6 항에 있어서 휴대폰 카메라에 근접 물체를 감지하는 방법으로서 레이저를 일정 각도로 내보내고 반사 된 빛이 카메라로 들어오는 위치를 통해 피사체 까지의 거리를 측정하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 레이저 포인터가 장착 된 휴대폰
1 항에 있어서 레이저 빛의 인체 보호를 위해 일정한 범위 이상으로 레이저 빛을 멤스 미러로 지속적으로 스캐닝 하는 이미지만 정상 출력으로 내보내는 것을 특징으로 하는 스캐닝 레이저 포인터가 장착 된 휴대폰
4 항에 있어서 써모파일 센서는 멤스 스캐닝 미러와 동일한 기판에 제작 된 것을 특징으로 하는 스캐닝 레이저 포인터가 장착 된 휴대폰
4 항에 있어서 써모파일 센서는 멤스 스캐닝 미러와 동일한 칩 패키지 내에 제작 되어 원칩으로 된 것을 특징으로 하는 스캐닝 레이저 포인터가 장착 된 휴대폰
1 항에 있어서

광 발산 소자인 스캐닝 레이저 포인터가 스캐닝 범위를 확대할 수 있는 또 다른 회전체 스캐너 위에 장착이 된 것을 특징으로 하는 스캐닝 레이저 포인터가 장착 된 휴대폰
레이저 다이오드와, 스캐닝 멤스 미러와, 레이저 다이오드와 멤스 스캐닝 미러 구동 칩과, 이미지 디스플레이와, 이미지 선택 버튼과 이미지 저장 메모리와, 이미지를 다운로드 받는 통신부로 구성 된 것을 특징으로 하는 스캐닝 레이저 포인터
14 항에 있어서 텍스트 내지 이미지를 다운로드 받아서 메모리에 저장하는 과정과, 메모리에 저장 된 텍스트 내지 이미지를 디스플레이에 표시하는 과정과, 디스플레이에 표시 된 내용을 선택 버튼으로 선택하는 과정과, 선택된 텍스트 내지 이미지를 멤스 스캐닝 미러 칩에서 레이저 다이오드와 스캐닝 멤스 미러를 구동하여 레이저 빛으로 내보내는 단계로 구성 된 것을 특징으로 하는 스캐닝 레이저 포인터
14 항에 있어서,

레이저 다이오드와, 스캐닝 멤스 미러와, 레이저 다이오드와 멤스 스캐닝 미러 구동 칩과, 이미지 디스플레이와, 이미지 선택 버튼과 이미지 저장 메모리와, 이미지를 다운로드 받는 통신부로 구성 된 스캐닝 레이저 포인터에,

스캐닝 레이저 포인터에서 나와서 표시되는 텍스트 내지 이미지에 맞춰 소리나 음성을 재생하는 기능을 가지기 위해

스피커와 음성과 소리 등을 내보내어 스피커를 구동하는 마이크로 프로세서가 추가 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 스캐닝 레이저 포인터