KR20120032355A - 휴대 기기용 포인팅 디바이스 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 사용자의 손가락 움직임을 통해 화면 상의 커서(또는 포인터)를 생성 및 이동시키는 포인팅 디바이스가 개시된다. 포인팅 디바이스는, 이미지 센서 및 광원이 장착되는 기판을 구비하는 포인팅 디바이스로서, 상기 광원에서 출력되는 광을 가이드하여 상기 기판의 중앙 상부에서 광이 출력되도록 하는 광가이드부; 상기 광가이드부가 장착되기 위한 홈을 구비하여 상기 광가이드부가 안착되며, 상기 광가이드부를 통해 출력된 광이 사용자 손가락에서 반사되는 경우의 반사광을 수신하기 위한 반사광 입사부가 형성되는 홀더를 포함한다. 이러한 구조는 포인팅 디바이스의 수광 효과를 높여 정확하게 사용자의 손가락 등의 신체부위의 움직임을 감지할 수 있다.

Description

휴대 기기용 포인팅 디바이스{Pointing Device for portable device}

본 발명은 휴대 기기용 포인팅 디바이스에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 레이저다이오드를 광원으로 하는 포인팅 디바이스에 관한 것이다.

일반적으로 전자통신 기술의 발전을 통해 다양한 전자기기들이 만들어지고 있으며, 이러한 기기들은 점차 사용자의 조작 편의성과 더불어 디자인의 수려함을 강조하는 추세에 있다. 이러한 추세에 따라 강조되는 것은 키보드 혹은 키패드로 대표되던 입력 장치의 다변화이다.

이러한 추세에 따라 휴대용 단말장치에는 포인팅 디바이스가 널리 보급되고 있으며, 포인팅 디바이스에는 광 조이스틱, 홀 센서, 지문인식 센서 및 압력 센서등 여러 방식의 디바이스가 포함된다. 단말장치에는 다양한 메뉴나 정보들이 화면에 표시되는데 사용자는 포인팅 디바이스를 이용하여 이러한 메뉴나 정보를 선택할 수 있다.

이러한 포인팅 디바이스중 발광다이오드를 광원으로 사용하는 경우에는 감지 영역이 아닌 곳에서 동작을 시켜도 즉, 사용자가 손가락을 정확한 위치에서 움직이지 않더라도 지향각이 넓은 발광다이오드를 사용하면, 어느정도 동작을 정확히 감지할 수 있다.

그런데, 레이저다이오드(LD: laser diode)를 광원으로 사용하는 포인팅 디바이스의 경우에는 레이저다이오드에서 발광되는 빛의 특성상 지향각이 매우 협소하므로 사용자가 손가락을 정확히 감지 영역에서 움직여야만 한다.

이러한 이유로 레이저다이오드의 위치를 포인팅 디바이스 모듈의 중심에 오도록 설계하면 어느정도 문제가 해소되나, 센서와의 간섭 또는 모듈 크기 문제 등으로 인해 이러한 설계는 어려운 형편이다.

따라서, 레이저다이오드 광원을 사용하는 포인팅 디바이스의 경우에는 사용자 손가락의 움직임을 정확하게 감지하도록 하는 기술의 연구가 필수적으로 요구되는 실정이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 문제점을 개선하고자 하는 것으로 레이저다이오드의 위치에 관계없이 빛의 발신 및 감지영역이 모듈의 중심 부근에 위치하도록 하여 사용자 손가락의 움직임을 정확히 감지하는 포인팅 디바이스를 제공하는 것이다.

이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징에 따른 포인팅 디바이스는,

이미지 센서 및 광원이 장착되는 기판을 구비하는 포인팅 디바이스로서,

상기 광원에서 출력되는 광을 가이드하여 상기 기판의 중앙 상부에서 광이 출력되도록 하는 광가이드부;

상기 광가이드부가 장착되기 위한 홈을 구비하여 상기 광가이드부가 안착되며, 상기 광가이드부를 통해 출력된 광이 사용자 손가락에서 반사되는 경우의 반사광을 수신하기 위한 반사광 입사부가 형성되는 홀더를 포함한다.

상기 광가이드부는 상기 광원에서 출력되는 광을 반사하는 제1 반사부;

상기 제1 반사부에서 반사된 광을 반사하여 외부로 방출하며, 상기 기판의 중앙 상부에 위치하는 제2 반사부를 포함한다.

상기 반사광 입사부는 상기 이미지 센서의 상부에 위치하는 것을 특징으로 한다.

이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 특징에 따른 포인팅 디바이스는,

이미지 센서 및 광원이 장착되는 기판을 구비하고, 하우징을 덮은 구조인 포인팅 디바이스로서,

상기 광원에서 출력되는 광을 가이드하여 상기 기판의 중앙 상부에서 광이 출력되도록 하는 통로가 형성되고, 상기 통로를 통해 출력된 광이 사용자 손가락에서 반사되는 경우의 반사광을 수신하기 위한 반사광 입사부가 형성되는 홀더를 포함하며,

상기 통로에는 상기 광원에서 출력되는 광을 반사하는 제1 반사면;

상기 제1 반사부에서 반사된 광을 반사하여 외부로 방출하며, 상기 기판의 중앙 상부에 위치하는 제2 반사면을 설치되며, 상기 제1 반사면 및 제2 반사면은 금속성분으로 코팅된다.

이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 특징에 따른 포인팅 디바이스는,

이미지 센서 및 광원이 장착되는 기판을 구비하는 포인팅 디바이스로서,

상기 광원에서 출력되는 광을 확산하여 출력하는 마이크로 렌즈;

상기 마이크로 렌즈에서 확산된 광이 외부로 출력되도록 상기 마이크로렌즈 주위로 제1 홈이 형성되며, 상기 마이크로 렌즈가 장착되기 위한 제2 홈이 상기 제1 홈의 중앙 하단 부분에 형성되고, 상기 마이크로렌즈를 통해 출력된 광이 사용자 손가락에서 반사되는 경우의 반사광을 수신하기 위한 반사광 입사부가 형성되는 홀더를 포함한다.

상기 홀더는 상기 반사광 입사부가 상기 제1홈의 하부에 형성되고, 상기 반사광 입사부는 상기 이미지 센서의 상부에 위치하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에서는, 레이저다이오드의 위치에 관계없이 빛의 발광 및 감지영역이 모듈의 중심 부근에 위치하도록 하여 손가락에서 반사되는 반사광의 수신율을 높임으로써 사용자 손가락의 움직임을 정확히 감지할 수 있는 포인팅 디바이스를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 레이저다이오드의 위치에 관계없이 레이저다이오드의 빛을 확산하여 여러 방향에서 빛이 손가락에 비추도록함으로써 손가락에서 반사되는 반사광의 수신율을 높이고 이로 인하여 사용자 손가락의 움직임을 정확히 감지할 수 있는 포인팅 디바이스를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 포인팅 디바이스의 외형도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 포인팅 디바이스의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 포인팅 디바이스의 내부를 보인 도면이다.
도 4는 도3의 A-A' 부분을 절단한 단면으로서 광의 경로를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 포인팅 디바이스의 외형도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 포인팅 디바이스의 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 포인팅 디바이스의 내부를 보인 도면이다.
도 8은 도 7의 B-B' 부분을 절단한 단면으로서 광의 경로를 보여주는 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

포인팅 디바이스는 휴대용 기기에 보조 입력장치로서 결합되며, 휴대용 기기는 유무선 통신이 가능하며 멀티미디어 컨텐츠의 실행이 가능한 전자 기기를 모두 포함하는데, 예컨대 정보 단말기, 스마트폰 등을 포함할 수 있다.

포인팅 디바이스는 입력 보조 장치로서 휴대용 기기의 디스플레이부가 출력하는 화면 상에 커서(또는 포인터)를 조작하며, PC의 마우스 왼쪽 버튼의 역할 즉, 화면에 표시된 기능을 선택하는 기능도 수행한다. 포인팅 디바이스는 화면 상의 커서(또는 포인터)를 손가락 움직임을 통해 생성 및 이동시켜 PC(Personal Computer)에서의 포인팅 기술을 구현한다. 즉 포인팅 디바이스 위에 손가락을 올린 후 손가락을 상하, 좌우로 움직이면 그 방향에 따라 커서(또는 포인터)가 움직인다. 여기서, 포인팅 디바이스는 다양한 기술이 응용될 수 있으며, 예컨대 광 조이스틱(Optical Joystick)이 이용될 수 있다.

여기서, 포인팅 디바이스는 사용자 손가락의 물리적 접촉을 감지하거나 또는 사용자 손가락에 반사되는 광을 감지할 수 있다. 또한, 포인팅 디바이스는 사용자 손가락 뿐만 아니라 볼이나 다른 신체 부위가 물리적 접촉 또는 근접하게 되면 해당 신체부위에 반사되는 광을 감지할 수 있다.

이제, 본 발명의 실시예에 따른 포인팅 디바이스에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 포인팅 디바이스의 외형도이고,

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 포인팅 디바이스의 분해 사시도이고,

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 포인팅 디바이스의 내부를 보인 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 포인팅 디바이스는, 이미지 센서(150) 및 광원(160)이 장착되는 기판(140)을 구비하는 포인팅 디바이스로서, 광가이드부(120), 홀더(130) 및 하우징(110)을 포함한다.

광가이드부(120)는 상기 광원(160)에서 출력되는 광을 가이드하여 상기 기판의 중앙 상부에서 광이 출력되도록 한다. 그리고, 상기 광가이드부(120)는 상기 광원(160)에서 출력되는 광을 반사하는 제1 반사부(121); 상기 제1 반사부에서 반사된 광을 반사하여 외부로 방출하며, 상기 기판의 중앙 상부에 위치하는 제2 반사부(122)를 포함하는데, 일체형으로 형성되며, 속이 꽉찬 형태이다. 필요에 따라서는 속이 빈 상태의 관 형태로도 제작이 가능하며, 경우에 다라서는 반사면에 은코팅 또는 알루미늄 등의 금속 코팅을 하여 반사율을 높일 수 있다. 또한, 상기 반사광 입사부(131)는 상기 이미지 센서(150)의 상부에 위치한다.

광가이드부(120)는 투명재질의 아크릴을 사용할 수 있으며 이외에도 다른 등가물로 대체가 가능하다.

홀더(130)는 상기 광가이드부(120)가 장착되기 위한 홈(132)을 구비하여 상기 광가이드부(120)가 안착되며, 상기 광가이드부(120)를 통해 출력된 광이 사용자 손가락에서 반사되는 경우의 반사광을 수신하기 위한 반사광 입사부(131)가 형성된다.

경우에 따라 광가이드부(120)는 생략이 가능하며, 이 경우에는 홀더의 광가이드삽입 홈(132) 부분에 은 또는 금속 코팅을 하여 광원의 광경로를 변경시켜주면 된다. 즉, 이 경우는 광가이드 형태의 홈(132)이 홀더(130)에 형성되어 광가이드 역할을 하는 것이다.

그리고, 하우징(110)은 사각형의 형상을 가지나 필요에 따라서 다른 모양으로 변형이 가능하며, 적외선을 외부로 통과시키고, 반사되는 빛을 투과할 수 있는 재질로 형성된다. 또한, 플렉시블 피씨비(170)가 다른 장치와의 연결을 위해 장착될 수 있다.

광원(160)은 레이저다이오드를 사용하지만 경우에 따라 다른 발광다이오드 광원을 이용할 수도 있다.

그러면, 이러한 구조를 가지는 제1 실시예에 따른 포인팅 디바이스의 동작을 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 4는 도3의 A-A' 부분을 절단한 단면으로서 광의 경로를 보여주는 도면이다.

도 4를 참조하면, 광원(160)에서 출력된 광은 광가이드부(120)의 제1 반사면(121)에서 반사된후 다시 제2 반사면(122)에서 반사된다.

그리고 나서, 제2 반사면(122)에서 반사된 광은 하우징(110)을 통과하여 외부로 방출된다.

손가락 등의 신체부위가 하우징에 밀접하게 접촉된 경우에 방출된 광이 손가락 등에 반사되어 반사광 입사부(131)로 수신된후 이미지센서(150)로 전달된다.

이 과정에서는 광가이드부(120)에 의해 광원의 광이 모듈의 중앙부에서 방출되므로 반사되는 광이 반사광 입사부(131)로 수광되는 비율이 높아지게 된다.

그리고 상기 과정에서 제1 반사면(121) 및 제2 반사면(122)에 은이나 알루미늄 등의 코팅이 되어 있다면 그 수광 효과는 더욱 증대될 것이다.

또한, 광가이드부재(120)를 생략하고, 홀더(130)에서 광가이드부재(120)의 제1 반사면(121)과 제2 반사면(122)이 결합될 부위에 은이나 알루미늄 코팅을 하여도 수광 효과가 증대될 수 있다. 또한, 따라서, 수광 비율이 높아지므로 정확하게 손가락 등의 움직임을 감지할 수 있을 뿐만 아니라 광원의 발광에 소요되는 전력도 적게 소모될 수 있다.

이러한 본 발명의 제1 실시예는 다양하게 변형할 수 있으며, 광가이드부(120)를 사용하지 않고, 광을 확산하는 다른 구조에 관하여 제2 실시예로서 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 포인팅 디바이스의 외형도이고,

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 포인팅 디바이스의 분해 사시도이고,

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 포인팅 디바이스의 내부를 보인 도면이다.

도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 포인팅 디바이스는,

이미지 센서(250) 및 광원(260)이 장착되는 기판(240)을 구비하는 포인팅 디바이스(200)로서, 마이크로 렌즈(220), 홀더(230) 및 하우징(210)을 포함한다.

마이크로 렌즈(220)는 광원(260)에서 출력되는 광을 확산하여 출력하는데, 그 형태는 오목, 볼록 등 다양한 형태가 될 수 있다.

홀더(230)는 마이크로 렌즈(220)에서 확산된 광이 외부로 출력되도록 상기 마이크로렌즈 주위로 제1 홈(231)이 형성되며, 상기 마이크로 렌즈가 장착되기 위한 제2 홈(232)이 상기 제1 홈(231)의 중앙 하단 부분에 형성되고, 상기 마이크로렌즈를 통해 출력된 광이 사용자 손가락에서 반사되는 경우의 반사광을 수신하기 위한 반사광 입사부(233)가 형성된다. 상기 홀더(230)는 상기 반사광 입사부(233)가 상기 제1홈(231)의 하부에 형성되고, 상기 반사광 입사부(233)는 상기 이미지 센서(250)의 상부에 위치한다.

그리고, 하우징(210)은 사각형의 형상을 가지나 필요에 따라서 다른 모양으로 변형이 가능하며, 적외선을 외부로 통과시키고, 반사되는 빛을 투과할 수 있는 재질로 형성된다. 또한, 플렉시블 피씨비(270)가 마이컴이나 중앙처리장치 등의 다른 장치와의 연결을 위해 장착될 수 있다.

광원(260)은 레이저다이오드를 사용하지만 경우에 따라 다른 발광다이오드 광원을 이용할 수도 있다.

그러면, 이러한 구조를 가지는 제2 실시예에 따른 포인팅 디바이스의 동작을 도 8을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 8은 도 7의 B-B' 부분을 절단한 단면으로서 광의 경로를 보여주는 도면이다.

도 8을 참조하면, 광원(260)에서 출력된 광은 마이크로 렌즈(220)에서 확산되어 방사된다. 이때 방사되는 각도(실선)는 종래의 방사각도(점선)에 비해 훨씬 넓은 각도이다.

그리고 나서, 방사된 광은 하우징(110)을 통과하여 외부로 방출된다.

손가락 등의 신체부위가 하우징에 밀접하게 접촉된 경우에 방사된 광이 손가락 등에 반사되어 반사광 입사부(233)로 수신된후 이미지 센서(250)로 전달된다.

이 과정에서는 마이크로 렌즈(220)에 의해 광원의 광이 확산되어 넓은 각도로 방사되므로 손가락 등의 신체부위에 반사되는 광이 반사광 입사부(131)로 수광되는 비율이 높아지게 된다.

또한, 수광비율이 높아지므로 정확하게 손가락 등의 움직임을 감지할 수 있을 뿐만 아니라 광원의 발광에 소요되는 전력도 적게 소모될 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (2)

1. 이미지 센서 및 광원이 장착되는 기판을 구비하는 포인팅 디바이스로서,
   상기 광원에서 출력되는 광을 가이드하여 상기 기판의 중앙 상부에서 광이 출력되도록 하는 광가이드부;
   상기 광가이드부가 장착되기 위한 홈을 구비하여 상기 광가이드부가 안착되며, 상기 광가이드부를 통해 출력된 광이 사용자 손가락에서 반사되는 경우의 반사광을 수신하기 위한 반사광 입사부가 형성되는 홀더를 포함하고,
   상기 광가이드부는 상기 광원에서 출력되는 광을 반사하는 제1 반사부;
   상기 제1 반사부에서 반사된 광을 반사하여 외부로 방출하며, 상기 기판의 중앙 상부에 위치하는 제2 반사부를 포함하고,
   상기 반사광 입사부는 상기 이미지 센서의 상부에 위치하는 것을 특징으로 하는 포인팅 디바이스.
2. 이미지 센서 및 광원이 장착되는 기판을 구비하는 포인팅 디바이스로서,
   상기 광원에서 출력되는 광을 확산하여 출력하는 마이크로 렌즈;
   상기 마이크로 렌즈에서 확산된 광이 외부로 출력되도록 상기 마이크로렌즈 주위로 제1 홈이 형성되며, 상기 마이크로 렌즈가 장착되기 위한 제2 홈이 상기 제1 홈의 중앙 하단 부분에 형성되고, 상기 마이크로렌즈를 통해 출력된 광이 사용자 손가락에서 반사되는 경우의 반사광을 수신하기 위한 반사광 입사부가 형성되는 홀더를 포함하고,
   상기 홀더는 상기 반사광 입사부가 상기 제1홈의 하부에 형성되고, 상기 반사광 입사부는 상기 이미지 센서의 상부에 위치하는 것을 특징으로 하는 포인팅 디바이스.

Images