KR101025627B1 - 리모콘 마우스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리모콘 마우스에 관한 것이다. 보다 상세하게는 디지털 TV와 같은 디스플레이의 가장자리에 발광다이오드(LED)와 같은 단일 파장의 발광부를 구비하고, 리모콘 마우스에 회절격자와 상기 회절격자를 거친 회절무늬를 검출하여 전기적인 신호로 변환하는 수광부를 구비하여 회절무늬의 이동량을 감지하도록 함으로써, 데스크탑(desk top) 공간을 필요로 하지 않고, 디스플레이와 리모콘 마우스 간의 거리에 구애받지 않으면서도, 전기적인 펄스로 회절무늬의 이동량을 계산하는 디지털 방식을 적용하여 주변 노이즈의 영향을 최소화할 수 있는 리모콘 마우스에 관한 것이다.

리모콘, 마우스, 회절격자, LED

Description

리모콘 마우스{Remote Controller Mouse}

본 발명은 리모콘 마우스에 관한 것이다. 보다 상세하게는 디지털 TV와 같은 디스플레이의 가장자리에 발광다이오드(LED)와 같은 단일 파장의 발광부를 구비하고, 리모콘 마우스에 회절 격자와 상기 회절 격자를 거친 회절 무늬를 검출하여 전기적인 신호로 변환하는 수광부를 구비하여 회절 무늬의 이동량을 감지하도록 함으로써, 데스크탑(desk top) 공간을 필요로 하지 않고, 디스플레이와 리모콘 마우스 간의 거리에 구애받지 않으면서도, 전기적인 펄스로 회절 무늬의 이동량을 계산하는 디지털 방식을 적용하여 주변 노이즈의 영향을 최소화할 수 있는 리모콘 마우스에 관한 것이다.

디스플레이 상에 커서의 위치를 지정하기 위해 마우스를 비롯한 다양한 포인팅 장치가 사용된다. 예를 들면 터치 스크린, 트랙볼(trackball), 조이스틱, 광펜(light pen) 등이 포인팅 장치로서 사용된다.

터치 스크린은 사용자와의 인터페이스가 단순하여 사용이 간편하나, 제한된 해상도를 가지며 사용자가 디스플레이에 매우 근접해야 하고 장시간 사용할 경우 사용자의 팔에 피로감을 줄 수 있다. 트랙볼은 적어도 2인치의 볼과, 키보드 근처 또는 키보드에 부착된 하우징을 구비하므로 비교적 큰 구조를 필요로 한다. 조이스틱 또는 포인팅 스틱은 정확도와 해상도가 떨어지고 정확한 지점에 포인터를 위치시키기에 용이하지 않다. 또한, 광펜은 디스플레이에 매우 근접해서 사용해야 하며, 장시간 사용할 경우 사용자의 팔에 피로감을 줄 수 있다.

한편, 일반적인 마우스는 가격이 저렴하고 해상도가 우수하나, 데스크탑과 같은 평탄면과, 키보드 옆에 손조작을 위한 별도의 공간을 필요로 한다는 단점이 존재한다.

이와 같은 단점을 보완하기 위해 자이로 센서를 내장하여 직접적인 운동 변화량을 감지하도록 한 포인팅 장치가 개시되었으나, 자이로 시스템은 고가의 부품을 필요로 할 뿐만 아니라, 전력소모가 큰 단점이 있다.

또한, 대한민국 특허공개공보 제1996-0029949호에 의하면 사각 디스플레이의 각 변에 발광소자를 설치하고 포인팅 장치에 검지장치를 구비하여, 간섭필터에서 여과된 광의 투과율 특성을 이용하여 포인터의 위치를 특정하는 장치가 개시되어 있다. 그러나, 이러한 장치는 광량의 변화를 아날로그적으로 신호처리하는 과정에서 오차를 발생시킬 수 있고, 확산면을 갖는 상당한 크기의 발광소자가 다수개 필요하여 디스플레이의 미관을 떨어뜨릴 뿐만 아니라, 디스플레이와 포인팅 장치 사이의 거리가 멀어지면 각의 변화를 인식하기 어렵다는 문제점이 있다.

최근 인터넷 접속과 쌍방향 방송(interactive broadcast)이 가능한 디지털 TV가 도입됨으로써, 자유로운 자세에서 조작할 수 있으면서도 사용자에게 피로감을 주지 않으며, 정확하게 작동할 수 있고 리모콘과 통합될 수 있는 신개념의 마우스 를 개발할 필요성이 대두된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 디지털 TV와 같은 디스플레이의 가장자리에 발광다이오드(LED)와 같은 단일 파장의 발광부를 구비하고, 리모콘 마우스에 회절 격자와 상기 회절 격자를 거친 회절 무늬를 검출하여 전기적인 신호로 변환하는 수광부를 구비하여 회절 무늬의 이동량을 감지하도록 함으로써, 데스크탑(desk top) 공간을 필요로 하지 않고, 디스플레이와 리모콘 마우스 간의 거리에 구애받지 않으면서도, 전기적인 펄스로 회절 무늬의 이동량을 계산하는 디지털 방식을 적용하여 주변 노이즈의 영향을 최소화할 수 있는 리모콘 마우스를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 리모콘 마우스는 하우징; 상기 하우징의 전방에 구비되는 회절격자(diffraction grid); 및 상기 하우징의 내부에 구비되며, 상기 회절격자의 후방에 위치하여 상기 하우징을 기울임에 따라 상기 회절격자를 통과한 회절무늬의 위치 변화를 펄스 형태의 전기적인 신호로 변환하는 수광부를 포함함으로써 디스플레이의 스크린 상에 포인터의 위치를 특정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 회절격자로는 상기 스크린 주변에 구비된 발광부로부터 단일 파장의 광이 입사될 수 있다.

또한, 상기 회절격자와 상기 수광부 사이에는 일정한 간격으로 복수개의 투 광홈이 형성된 슬릿(slit)이 구비될 수 있다.

또한, 상기 슬릿의 투광홈은 상기 회절격자에 수직하도록 광이 입사했을 때 생기는 회절무늬의 간격과 동일한 간격으로 구비될 수 있다.

또한, 상기 슬릿과 상기 수광부 사이에는 상기 슬릿을 통과한 광을 집속하여 상기 수광부에 입사시키는 집속렌즈를 구비할 수 있다.

또한, 상기 슬릿은 제1슬릿 및 상기 투광홈의 배열방향이 상기 제1슬릿과 수직하며 상기 제1슬릿과 동일 평면상에 배열되는 제2슬릿을 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1슬릿과 상기 제2슬릿 중 적어도 어느 하나는 통과한 광끼리 위상차가 발생하도록 상기 투광홈의 배열방향이 동일하면서도 상기 투광홈의 위치가 서로 어긋나는 복수개의 슬릿이 동일 평면상에 배열될 수 있다.

또한, 상기 회절격자와 상기 슬릿 사이에는 상기 회절격자를 통과한 회절무늬들의 간격을 일정하게 보정하는 프리즘 렌즈를 구비할 수 있다.

또한, 상기 수광부는 회절무늬 패턴을 직접 취득하는 1차원 영상소자일 수 있다.

본 발명에 의하면 회절격자를 통과한 회절무늬는 렌즈와 달리 초점거리를 갖지 않아 디스플레이와 리모콘 마우스간의 거리에 영향을 받지 않으며, 간섭필터를 이용한 광량의 아날로그적 신호처리가 아니라 회절무늬의 이동에 의한 빛의 펄스를 계산하는 디지털 방식을 적용함으로써 주변 노이즈와 오차에 강한 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 복수개의 슬릿을 구비하여 포인터의 위치결정에 대 한 해상도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 디지털 TV를 비롯한 디스플레이를 자유로운 자세에서 조작하는 리모콘 기능과, 디스플레이 상의 포인터의 위치를 결정하는 마우스 기능을 통합하여 보다 편리하게 사용할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 일반적인 마우스처럼 소정의 데스크탑 공간을 요구하지 않으며, 사용자의 조작에 의해 스크린 화면을 간섭하지 않으면서도 스크린으로부터 먼 거리에서도 사용할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 포인터의 위치를 결정하는 수단으로 빛의 펄스를 디지털 방식으로 계산함으로써 주변의 노이즈 환경의 영향을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

먼저, 본 발명에 따른 리모콘 마우스의 개략적인 원리에 대해 설명한다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 리모콘 마우스의 원리를 설명하기 위한 개념도이다.

본 발명에 따른 리모콘 마우스(100)는 회절격자(110)에 입사되는 광의 각도가 변하면 회절격자(110)를 통과한 회절무늬의 위치가 이동되는 원리를 이용한 것이다. 즉, 리모콘 마우스(100)를 기울여 디스플레이(D)와 리모콘 마우스(100)가 이루는 각도를 변화시키면 회절무늬의 이동이 발생하고, 이를 인식함으로써 디스플레이(D) 상의 포인터(10, 20)가 이동되도록 한다.

이를 위해 디스플레이(D)의 스크린 주변에는 발광부(L)가 구비된다. 발광부(L)는 단일의 회절무늬를 취득하기 위해 단일 파장의 광을 발생시키는 것이 바람직하다. 발광부(L)로는 예컨대 발광 다이오드(LED) 등이 사용될 수 있다. 이때, 발광부(L)는 하나만 구비되면 충분하며, 예컨대 화면의 하부에 형성될 수 있다.

도 1a는 광이 회절격자(110)에 수직으로 입사되는 경우이다.

도 1a를 참조하면, 발광부(L)에서 발생한 단일 파장의 광은 리모콘 마우스(100) 전방에 구비된 회절격자(110)에 입사된다. 회절격자(110)에는 일정한 간격(d)의 틈이 형성되며, 회절격자(110)를 통과한 광은 회절(diffraction)과 상호간 간섭을 일으켜 스크린(S)에 회절무늬(P)를 형성하게 된다. 이때, 입사되는 광의 파장(λ)과 회절무늬 각도(θ) 및 회절격자 간격(d) 사이에는 다음과 같은 관계가 성립한다.

d sinθ = mλ (m은 정수)

또한, 회절무늬 띠의 폭(Δθ)은 격자의 개수(N)에 따라 다음 수학식에 의해 결정된다.

Δθ = λ/(Nd)

이러한 회절무늬(P)는 회절격자(110)에 도달한 광이 틈을 통과하면서 각각의 독립적인 점광원으로 기능한다는 호이겐스의 원리에 따라 보강 또는 소멸하는 간섭효과에 따른 것이다. 이때, 디스플레이(D) 상의 포인터(10)는 소정의 위치에 있게 된다.

도 1b는 도 1a의 경우와 달리 광이 회절격자(110)에 대해 소정 각도 φ로 기울어져 입사되는 경우이다. 이 경우 입사광의 기울어진 각도(φ)만큼 격자의 틈에 도달하는 파장의 위상차가 발생하게 된다. 그 결과, 각 틈에서 2차 점광원으로 파생되는 빛의 위상차에 의하여 회절무늬(P)의 띠의 위치가 새로운 각 θ'에 형성된다. 이때, 다음과 같은 관계가 성립한다.

d sinθ' + d sinφ = mλ

즉, sinθ' = mλ/d - sinφ

리모콘 마우스(100)가 각도 φ만큼 하향으로 기울어지면 수학식 3에 따라 회절무늬(P)의 위치가 이동하게 되고, 이를 리모콘 마우스(100)의 수광부(120)가 감지하여 디스플레이(D) 상의 포인터(10, 20)를 10번 위치에서 20번 위치로 이동시키 게 된다.

다음으로, 상기 원리를 적용한 본 발명의 일 실시예에 따른 리모콘 마우스에 대해 설명한다.

도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 리모콘 마우스의 단면도이고, 도 2b는 도 2a 중 슬릿의 평면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 리모콘 마우스(100)는, 도 2a를 참조하면, 하우징(105), 회절격자(110), 수광부(120), 슬릿(130), 및 집속렌즈(140)를 포함하여 형성된다.

하우징(105)은 리모콘 마우스(100)의 외형을 형성하며, 도시되지 않았으나 하우징(105)의 상면에는 리모콘 기능을 수행하기 위한 버튼들이 형성되고, 사용자의 편의를 위해 손잡이가 형성될 수 있다.

회절격자(110)는 하우징(105)의 전방에 구비되어, 디스플레이(D)의 발광부(L)로부터 입사되는 단일 파장의 광을 통과시킨다. 회절격자(110)에는 일정한 간격으로 다수개의 틈이 구비되어 있다.

수광부(120)는 하우징(105)의 내부에 구비되며, 회절격자(110)의 후방에 위치한다. 수광부(120)는 하우징(105)을 기울임에 따라 회절격자(110)를 통과한 회절무늬의 위치 변화를 감지하여 펄스 형태의 전기적인 신호로 변환하여 제어신호를 송신함으로써, 디스플레이의 스크린 상에 포인터의 위치를 특정한다. 한편, 제어신호의 송신은 수광부(120)와는 별도의 제어신호 송신부(미도시)에 의해 이루어질 수 도 있음은 물론이다. 무선 마우스와 같이, 제어신호를 송신함으로써 포인터의 위치를 제어하는 기술은 당업자에게 공지되어 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이러한 전기적인 신호는 도 5에 도시되어 있으며, 이에 대해서는 후술한다.

슬릿(130)은 회절격자(110)와 수광부(120) 사이에 구비된다. 슬릿(130)에는 일정한 간격으로 복수개의 투광홈(136)이 형성된다. 이때, 슬릿(130)의 투광홈(136)은 회절격자(110)에 수직으로 광이 입사했을 때 생기는 회절무늬의 간격과 동일한 간격으로 형성되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 입사광의 직진 방향에 대해 리모콘 마우스(100)가 기울어진 정도를 감지하기 위해서는 기준상태가 필요하며, 입사광이 회절격자(110)에 수직으로 입사하는 경우를 상기 기준상태로 정하는 것이 용이하기 때문이다. 리모콘 마우스(100)가 소정 각도로 기울어져 회절 무늬의 위치가 이동했을 때, 회절격자(110)를 통과한 회절무늬 중 보강간섭이 일어난 밝은 부분이 투광홈(136)에 위치하게 되면 수광부(120)에 도달하는 광량은 최대가 된다(도 5에서 "1" 펄스에 해당). 보강간섭이 일어난 밝은 부분이 투광홈(136)에서 벗어남에 따라 수광부(120)에 도달하는 광량은 점점 줄어들게 된다. 한편, 소멸간섭이 일어난 어두운 부분이 투광홈(136)에 위치하게 되면 수광부(120)에 도달하는 광량은 최소가 된다(도 5에서 "0" 펄스에 해당). 이때, 집속렌즈(140)는 슬릿(130)의 투광홈(136)을 통과한 광을 집속시켜 수광부(120)로 입사시킴으로써, 수광부(120)에 입사되는 광의 강도를 증가시키는 역할을 수행한다.

슬릿(130)은 도 2b와 같이 복수개로 구성될 수도 있다. 투광홈(136)의 배열방향이 서로 수직을 이루는 제1슬릿(132a)과 제2슬릿(134a)이 동일 평면상에 함께 배열된다. 디스플레이(D) 상의 포인터는 2차원 좌표계에서 이동하므로 슬릿(130)이 수직축과 수평축에 대하여 독립적으로 구성될 수 있는 것이다. 이때, 슬릿(132a, 134a)이 복수개로 구성되면 각 슬릿(132a, 134a)을 통과한 광도 별도의 수광부(120)에 의해 감지되어야 하므로, 슬릿(132a, 134a)의 수와 동일한 개수의 수광부(120)가 구비되는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써 리모콘 마우스(100)가 상하좌우 방향으로 기울어져 슬릿(130)에 도달하는 회절무늬가 상하 및/또는 좌우로 이동하는 경우를 모두 커버할 수 있게 된다.

또한, 슬릿(130)은 도 2b와 같이 복수개의 제1슬릿(132a, 132b)과 복수개의 제2슬릿(134a, 134b)으로 구성될 수도 있다. 이때, 제1슬릿(132a, 132b) 간에는 투광홈(136)의 배열방향이 동일하면서 투광홈(136)의 위치가 소정 간격 어긋나도록 하고, 마찬가지로 제2슬릿(134a, 134b) 간에도 투광홈(136)의 배열방향은 동일하되 그 위치가 어긋나도록 한다. 물론, 제1슬릿(132a, 132b)과 제2슬릿(134a, 134b) 중 어느 하나만 복수개로 구성될 수도 있다. 슬릿이 복수개로 구성되면 그에 따라 수광부의 개수도 일치시켜야 함은 상기에서 언급한 바와 같다. 도시되지 않았으나, 이하에서는 설명의 편의를 위해 각 슬릿에 매칭되는 수광부를 수광부n(n=1, 2, 3, ...)으로 표기하기로 한다.

이와 같이 제1슬릿(132a, 132b)과 제2슬릿(134a, 134b)이 복수개로 구성되면 투광홈(136)의 위치가 어긋난 만큼 슬릿을 통과한 광끼리 위상차가 발생하게 된다. 이때, 위상차는 투광홈(136)끼리 어긋난 정도를 조절함으로써 다양하게 설정될 수 있으며, 1/4 주기 만큼의 위상차로 조절된 예가 도 5에 도시되어 있다. 이하에서는 도 2b의 제1슬릿(132a, 132b) 상호간에 위상차를 둔 경우를 예로 들어 설명하기로 한다. 제2슬릿(134a, 134b) 간에도 이와 동일한 원리에 의해 위상차를 둘 수 있다.

좌측 제1슬릿(132a)을 통과한 후 집속렌즈(140)에 의해 집속된 광이 수광부1(120)에 도달하면 수광부1(120)은 이를 전기적인 신호로 변환하여 도 5의 A신호를 발생시킨다. A신호는 디지털 펄스 신호의 형태를 띄며, "1"에 해당하는 파형과 "0"에 해당하는 파형이 형성된다. 이때, "1"에 해당하는 파형은 회절격자(110)를 통과하여 형성된 회절무늬 중 보강간섭이 일어난 밝은 부분이 좌측 제1슬릿(132a)의 투광홈(136)을 통과한 경우이다. 반면, "0"에 해당하는 파형은 회절격자(110)를 통과하여 형성된 회절무늬 중 소멸간섭이 일어난 어두운 부분이 좌측 제1슬릿(132a)의 투광홈(136)을 통과한 경우이다. "1"에 해당하는 파형과 "0"에 해당하는 파형의 천이 과정에 해당하는 경우, 즉 보강간섭이 일어난 밝은 부분과 소멸간섭이 일어난 어두운 부분의 중간 영역이 투광홈(136)을 통과하는 경우 이 값들은 버려지는 것이 바람직하다. 리모콘 마우스(100)의 기울어진 정도를 변화시키면 회절무늬의 보강간섭 부분과 소멸간섭 부분이 주기적으로 좌측 제1슬릿(132a)의 투광홈(136)을 통과하면서 수광부1(120)에 도달하여 "1" 또는 "0"의 파형을 발생시킨다. 따라서, A신호에서 펄스의 주파수는 회절무늬의 이동량에 비례하고, 회절무늬의 이동량은 리모콘 마우스(100)의 각도 변화량에 비례하게 된다. 예를 들어, 도 5의 A신호와 같이 3사이클의 파형이 나타나면 회절무늬가 3사이클만큼 이동하였음을 의미한다. 또한, 펄스의 주파수는 디스플레이(D) 상의 포인터의 위치 변화량에 비례하게 된다. 따라서, 리모콘 마우스(100)의 각도 변화량은 디스플레이(D) 상의 포인터의 위치 변화 량에 비례하도록 구성된다. 이를 적용시에는 A신호의 사이클 수를 카운트하여 이를 포인트의 이동량에 대응시키는 함수를 구현하는 등의 방법이 사용될 수 있다.

마찬가지로, 우측 제1슬릿(132b)을 통과한 후 집속렌즈(140)에 의해 집속된 광이 수광부2(120)에 도달하면 수광부2(120)는 이를 전기적인 신호로 변환하여 도 5의 B신호를 발생시킨다. A신호와 마찬가지로 B신호의 경우에도 "1"에 해당하는 파형은 회절격자(110)를 통과하여 형성된 회절무늬 중 보강간섭이 일어난 밝은 부분이 우측 제1슬릿(132b)의 투광홈(136)을 통과한 것이고, "0"에 해당하는 파형은 소멸간섭이 일어난 어두운 부분이 우측 제1슬릿(132b)의 투광홈(136)을 통과한 것이다.

좌측 제1슬릿(132a)과 우측 제1슬릿(132b)은 투광홈(136)의 위치가 1/4 주기만큼 어긋나 있다. 따라서, 좌측 제1슬릿(132a)을 통과하여 수광부1(120)에서 디지털로 변환된 A신호와, 우측 제1슬릿(132b)을 통과하여 수광부2(120)에서 디지털로 변환된 B신호는 서로 1/4 주기만큼의 위상차가 존재하게 된다(B신호가 A신호보다 1/4주기만큼 위상이 지연됨). A신호와 B신호를 XOR(eXclusive OR)와 같은 논리회로를 사용하여 연산하면 A XOR B 신호와 같이 2체배된 디지털 신호를 얻을 수 있다. A XOR B 신호는 A신호 또는 B신호에 비해 주기가 반으로 줄고 주파수가 2배로 증가되었으므로, 리모콘 마우스(100)의 각도변화에 따른 회절무늬의 이동량을 2배의 해상도로 인식할 수 있도록 한다. 신호의 해상도가 2배로 증가함에 따라 디스플레이(D) 상의 포인터의 위치는 2배로 정밀하게 표시될 수 있다. 이러한 논리회로는 수광부(120) 내에 구현되거나, 수광부(120)와 전기적으로 연결된 별도의 소자로 구 현될 수도 있음은 물론이다. 또한, A신호와 B신호는 상기와 다른 주기로 형성될 수도 있다.

이와 같은 원리를 상측 제2슬릿(134a)과 하측 제2슬릿(134b) 간에도 적용하면 상하좌우 방향으로 각각 2배의 해상도를 가지게 되어 전체적으로 4배의 해상도를 갖도록 구현할 수 있다. 또한, 위상차가 존재하는 슬릿의 개수를 증가시키면 보다 해상도를 높일 수 있게 된다.

다음으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 리모콘 마우스에 대해 설명한다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 리모콘 마우스의 단면도이다. 도 3의 실시예는 회절격자(110)와 슬릿(130) 사이에 프리즘 렌즈(250)를 구비한다는 점 이외에는 도 2a의 실시예와 유사하므로, 차이점을 중심으로 설명한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 리모콘 마우스(200)는, 도 3을 참조하면, 하우징(105), 회절격자(110), 수광부(120), 프리즘 렌즈(250), 슬릿(130), 및 집속렌즈(140)를 포함하여 형성된다.

프리즘 렌즈(250)는 회절격자(110)와 슬릿(130) 사이에 구비된다. 프리즘 렌즈(250)는 회절무늬의 이동에 따른 회절무늬의 간격 변화를 보정하는 역할을 수행한다. 예를 들어, 입사광이 회절격자(110)에 대해 수직으로 입사하는 경우의 회절무늬 간격을 기준으로 이와 동일하게 슬릿(130)의 투광홈(136) 간격을 구현하였다고 가정하자. 이 경우, 회절격자(110)를 통과한 회절무늬 중 보강간섭이 일어난 밝은 부분끼리의 간격은 슬릿(130)의 투광홈(136) 간격과 동일하므로, 보강간섭이 일 어난 밝은 부분의 위치와 투광홈(136)이 일치하게 되면 전체 투광홈(136)에 대하여 보강간섭된 부분 전체가 투광된다.

이때, 리모콘 마우스(200)가 하향으로 기울어져 회절무늬가 하향으로 이동하면 회절무늬는 방사상으로 퍼져나가므로 상대적으로 하부에 위치한 투광홈(136)에 도달하는 회절무늬는 상부에 비해 회절무늬 간격이 길어지게 된다. 따라서, 보강간섭이 일어난 밝은 부분의 위치와 투광홈(136)의 위치가 조금씩 어긋나게 된다. 그 결과, 전체 투광홈(136)에 대하여 보강간섭된 부분 전체가 투광하지 못하게 되어 신호의 세기가 약해질 수 있다.

프리즘 렌즈(250)는 회절격자(110)를 통하여 형성된 회절무늬의 간격을 조정하여, 투광홈(136)을 통과하게 되는 광량을 증가시킴으로써 발생 신호의 강도를 향상시키게 된다. 이때, 프리즘 렌즈(250)의 프리즘 면(prism surface)의 각도는 회절격자(110)의 틈간격과 투광홈(136)의 간격에 따라 조정될 수 있다.

다음으로, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 리모콘 마우스에 대해 설명한다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 리모콘 마우스의 단면도이다. 도 4의 실시예는 1차원 영상소자를 수광부로 사용하고, 슬릿(130)과 집속렌즈(140)를 생략한 점 이외에는 도 2a의 실시예와 유사하므로, 차이점을 중심으로 설명한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 리모콘 마우스(300)는, 도 4를 참조하면, 하우징(105), 회절격자(110), 수광부(320)를 포함하여 형성된다. 이때, 수광 부(320)로는 어레이CCD(Charge Coupled Device)와 같은 1차원 영상소자를 사용하여 회절무늬 패턴을 직접 취득하게 된다. 따라서, 별도로 슬릿(130)과 집속렌즈(140) 등을 구비할 필요가 없다.

어레이CCD는 빛 에너지를 전하(charge)로 변환하여 이를 축적하고, 변환된 전하를 전압으로 바꾸어 출력하는 소자이다. 이러한 어레이CCD는 빛을 전하로 변환시키는 단위 수광 유닛이 선상에 배열되어 1차원 형태를 이루거나, 매트릭스 형태로 배열되어 2차원 형태를 이루는 것도 있다. 예컨대, 어레이CCD는 스캐너 또는 팩스 등에 적용된다.

상기 리모콘 마우스(300)의 수광부(320)로는 상하방향으로 배열된 1라인의 단위 수광 유닛과, 좌우방향으로 배열된 1라인의 단위 수광 유닛이 구비되면 충분하다. 물론, 단위 수광 유닛이 매트릭스 형태로 배열되어도 무관하나, 회절격자(110)를 거친 회절무늬 패턴의 이동을 인식하기 위해서는 수직/수평 라인 각 1개씩만 구비되어도 무관하다. 어레이CCD의 단위 수광 유닛 개수가 증가할수록 소자의 가격이 증가하고, 구조가 복잡해지므로 가능하면 단순한 구조의 어레이CCD를 적용하는 것이 바람직하다. 수광부(320)는 2라인 이상의 단위 수광 유닛을 통하여 각 방향으로의 회절무늬 이동을 감지하고, 회절무늬의 이동량을 전기적인 신호로 변환하여 디스플레이(D) 상의 포인터 이동량을 결정한다.

상기 수광부(320)는 슬릿(130)과 집속렌즈(140) 없이도 회절무늬 패턴의 이동을 직접 취득할 수 있으므로, 전체적인 구조가 보다 간단해지는 장점이 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으 로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

다양한 디스플레이 장치의 포인터를 동작시키기 위해 이용되며, 특히 인터넷 접속과 쌍방향 방송이 가능한 디지털 TV가 지능형 가전 정보기기로서 널리 도입되면 이를 거실 등의 환경에서 자유로운 자세로 조작하기 위한 리모콘 겸용 마우스에 이용될 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 리모콘 마우스의 원리를 설명하기 위한 개념도이다.

도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 리모콘 마우스의 단면도이고, 도 2b는 도 2a 중 슬릿의 평면도이다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 리모콘 마우스의 단면도이다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 리모콘 마우스의 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100, 200, 300 - 리모콘 마우스 105 - 하우징

110 - 회절격자 120, 320 - 수광부

130 - 슬릿 140 - 집속렌즈

250 - 프리즘 렌즈

Claims (9)

1. 하우징;

   상기 하우징의 전방에 구비되는 회절격자(diffraction grid); 및

   상기 하우징의 내부에 구비되며, 상기 회절격자의 후방에 위치하여 상기 하우징을 기울임에 따라 상기 회절격자를 통과한 회절무늬의 위치 변화를 펄스 형태의 전기적인 신호로 변환하여 디스플레이의 스크린 상에 포인터의 위치를 특정하는 수광부

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 리모콘 마우스.
2. 제1항에 있어서,

   상기 회절격자로는 상기 스크린 주변에 구비된 발광부로부터 단일 파장의 광이 입사되는 것을 특징으로 하는 리모콘 마우스.
3. 제1항에 있어서,

   상기 회절격자와 상기 수광부 사이에는 일정한 간격으로 복수개의 투광홈이 형성된 슬릿(slit)이 구비되는 것을 특징으로 하는 리모콘 마우스.
4. 제3항에 있어서,

   상기 슬릿의 투광홈은 상기 회절격자에 수직하도록 광이 입사했을 때 생기는 회절무늬의 간격과 동일한 간격으로 구비된 것을 특징으로 하는 리모콘 마우스.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,

   상기 슬릿과 상기 수광부 사이에는 상기 슬릿을 통과한 광을 집속하여 상기 수광부에 입사시키는 집속렌즈를 구비하는 것을 특징으로 하는 리모콘 마우스.
6. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 슬릿은

   제1슬릿 및

   상기 투광홈의 배열방향이 상기 제1슬릿과 수직하며 상기 제1슬릿과 동일 평면상에 배열되는 제2슬릿을 포함하는 것을 특징으로 하는 리모콘 마우스.
7. 제6항에 있어서, 상기 제1슬릿과 상기 제2슬릿 중 적어도 어느 하나는

   통과한 광끼리 위상차가 발생하도록 상기 투광홈의 배열방향이 동일하면서도 상기 투광홈의 위치가 서로 어긋나는 복수개의 슬릿이 동일 평면상에 배열되는 것을 특징으로 하는 리모콘 마우스.
8. 제3항에 있어서,

   상기 회절격자와 상기 슬릿 사이에는 상기 회절격자를 통과한 회절무늬들의 간격을 일정하게 보정하는 프리즘 렌즈를 구비하는 것을 특징으로 하는 리모콘 마우스.
9. 제1항에 있어서,

   상기 수광부는 회절무늬 패턴을 직접 취득하는 1차원 영상소자인 것을 특징으로 하는 리모콘 마우스.

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