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KR101109940B1 - 유저 내비게이션 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

유저 내비게이션 장치 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR101109940B1
KR101109940B1 KR1020070110383A KR20070110383A KR101109940B1 KR 101109940 B1 KR101109940 B1 KR 101109940B1 KR 1020070110383 A KR1020070110383 A KR 1020070110383A KR 20070110383 A KR20070110383 A KR 20070110383A KR 101109940 B1 KR101109940 B1 KR 101109940B1
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웽 페이 웡
시앙 레옹 푸
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아바고 테크놀로지스 이씨비유 아이피 (싱가포르) 피티이 리미티드
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Abstract

본 발명은 유저 내비게이션 장치에 관한 것이다. 유저 내비게이션 장치는 코드 휠과 인코더를 포함하고, 코드 휠은 다이얼에 결합되어 있으며, 교번하는 반사 부분 및 비 반사 부분의 트랙을 포함하고, 광학 반사 인코더는 이미터 및 검출기를 포함한다. 이미터는 코드 휠의 트랙 상에 입사하는 광신호를 생성하고, 검출기는 반사 광신호를 검출한다. 반사 광신호는 트랙의 반사 부분에서 반사된 입사 광신호의 일 부분에 대응한다. 검출기는 또한 반사 광신호에 대응하는 채널 신호를 생성한다. 이러한 타입의 유저 내비게이션 장치의 실시예들은 종래 실시예들의 조그 휠에 비해 두께의 감소를 이룰 수 있다.

Description

유저 내비게이션 장치 및 그 제조 방법{OPTICAL JOG WHEEL}
본 발명은 유저 내비게이션 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
조그 휠(jog wheel)은 유저가 오디오 또는 비디오 콘텐츠를 항해할 수 있도록 해주는 일 형태의 장치이다. 조그 휠이 회전할 때, 매체는 일반적으로 휠이 어떤 방향으로 회전하느냐에 따라 일 방향(예를 들어, 고속 전진, 후진, 왼쪽, 오른쪽)으로 이동한다. 예를 들어, 유저가 조그 휠을 시계방향으로 회전시키면, 매체는 일반적으로 전진한다. 반대로, 유저가 조그 휠을 반 시계방향으로 회전시키면, 매체는 일반적으로 후진한다. 조그 휠은 또한 컴퓨터 마우스 상의 스크롤 휠로서 사용되어 왔다. 또한, 보다 최근에는 조그 휠은 개인 휴대용 정보 단말기와 뮤직 플레이어 등의 장치상에서 메뉴 선택 인터페이스로서 사용되어 왔다. 예를 들어, 조그 휠은 메뉴 엔트리를 스크롤하거나 메뉴 선택을 행하는데 사용될 수 있다.
매체가 전진하거나 또는 후진하는(메뉴 선택 스크롤) 속도는 일반적으로 조그 휠이 회전하는 방법에 따른다. 유저가 조그 휠을 회전시키거나 또는 회전을 시뮬레이트하는 방법은 사용되는 조그 휠의 유형에 따른다. 다 회전(multi-spin) 조그 휠의 경우에, 조그 휠은 끊임없이 회전될 수 있어서 매체가 전진 또는 후진하는 속도는 일반적으로 유저가 이 조그 휠을 얼마나 빨리 회전시키느냐에 대응한다. 일 회전 조그 휠의 경우에, 조그 휠의 회전 운동은 고정된 정지점에 의해 제한되고(예를 들어, 일반적으로 완전한 일 회전 이하로 제한), 매체가 전진하거나 또는 후진하는 속도는 유저가 조그 휠을 한쪽으로 얼마나 멀리 회전시키느냐에 대응한다.
조그 휠은 또한 조그 다이얼, 셔틀 다이얼(shuttle dial), 또는 셔틀 휠로 분류될 수 있다. 임의의 경우에, 용어 "조그"는 느린 항해 속도를, 한편 용어 "셔틀"은 빠른 항해 속도를 지칭하는데 사용된다. 그러나, 본 설명에 있어서 "조그"와 "셔틀" 사이의 차이는 없다.
통상적으로, 조그 휠을 구현하는데 두 가지 기술이 사용되어 왔다. 특히, 종래의 조그 휠은 일반적으로 전기용량성 감지 또는 자기 감지를 이용하여 구현된다. 전기용량성 감지에 의한 종래의 구현에 있어서, 조그 휠은 일 층 이상의 도전 추적부들과 같은 전기용량성 회로를 내장하여 유저의 손가락 등의 근처의 도전 물체의 움직임으로 인한 커패시턴스의 변화를 검출한다. 어떤 경우에, 전기용량성 조그 휠은 정확하게 회전하지 않지만, 전기용량성 회로는 손가락, 또는 다른 도전 물체를 통해 자극된 회전을 감지한다.
자기 감지 구현에 있어서, 조그 휠은 홀 효과 센서로 실시될 수 있다. 홀 효과 센서는 자계 밀도의 변화에 응답하여 전압을 생성하는 트랜스듀서이다. 일반적으로, 홀 효과 센서는 통과 전류 전달 도체로부터 자계를 검출한다(또는 다르게 고정된 도체 내의 가변 전류를 검출한다). 오프시 조그 휠 상의 상대적 위치들에 전류 전달 도체와 센서를 배치함으로써, 홀 효과 센서가 조그 휠의 회전을 검출할 수 있다. 다수의 홀 효과 센서를 사용하는 경우, 전기 회로가 조그 휠의 부분 회전과 조그 휠의 회전 방향을 나타낼 수 있다.
이러한 종래 기술들을 사용하면 비교적 두꺼운 조그 휠이 구현될 수 있다. 즉, 조그 휠의 크기가 비교적 크다. 크기가 큰 조그 휠을 가짐으로 인해 임의의 활용에 있어서, 특히 소형 휴대용 컴퓨터 장치 또는 기타 소형 장치에서 조그 휠의 잠재적 사용이 제한된다. 또한, 종래의 조그 휠의 해상도는 조그 휠에 사용된 전기용량성 추적부의 해상도 또는 홀 효과 센서의 수로 제한될 수 있다. 전기용량성 조그 휠의 경우에, 해상도는 일반적으로 도전 물체, 예를 들어 입력 장치로서 사용된 손가락 끝의 크기에 의해 제한된다. 홀 효과 조그 휠의 경우에, 몇 개의 홀 효과 센서를 사용하여 해상도를 증가시키면 일반적으로 비용이 많이 들게 된다.
이러한 관점에서, 종래의 조그 휠의 물리적 크기와 해상도 제한을 해결하는 조그 휠이 요구된다.
유저 내비게이션 장치의 실시예들을 기술한다. 유저 내비게이션 장치는 코드 휠 및 인코더를 포함한다. 코드 휠은 다이얼에 결합되어 있다. 코드 휠은 교번하는 반사 부분 및 비 반사 부분의 트랙을 포함하고, 광학 반사 인코더는 이미터(emitter) 및 검출기를 포함한다. 이미터는 코드 휠의 트랙 상에 입사하는 광신호를 생성하고, 검출기는 반사 광신호를 검출한다. 반사 광신호는 트랙의 반사 부분들에서 반사된 입사 광신호의 일 부분에 대응한다. 검출기는 또한 반사 광신호에 대응하는 채널 신호를 생성한다. 이러한 타입의 유저 내비게이션 장치의 실시예들은 종래 실시예들의 조그 휠에 비해 두께의 감소를 이룰 수 있다.
어떤 실시예들에 있어서, 유저 내비게이션 장치는 또한 디코더 및 마이크로프로세서를 포함한다. 디코더는 채널 신호에 대응하는 카운트 신호를 생성하고, 마이크로프로세서는 유저의 다이얼 움직임에 응답하여 제어 장치상에서 유저 내비게이션 동작을 수행한다. 유저 내비게이션 장치는 또한 하나 이상의 돔 스위치들(dome switches), 독립 버튼, 조명 링, 뒤판, 회로 기판, 및 장착 브라켓을 포함한다. 또한, 다른 실시예들의 유저 내비게이션 장치를 기술한다.
유저 내비게이션 장치를 제조하는 방법의 실시예들을 기술한다. 일 실시예 에 있어서, 위의 방법은 회전 다이얼에 코드 휠을 결합하는 단계, 코드 휠과 대향하여 회로 기판상에 이미터를 장착하는 단계, 및 코드 휠과 대향하여 회로 기판상에 검출기를 장착하는 단계를 포함한다. 코드 휠은 교번하는 반사 부분 및 비 반사 부분들의 트랙을 포함하고, 이미터는 코드 휠의 트랙 상에 입사하는 광신호를 생성한다. 검출기는 트랙의 반사 부분들로부터 반사된 반사 광신호를 검출하고, 또한 반사 광신호에 대응하는 채널 신호를 생성한다. 유저 내비게이션 장치를 제조하는 방법의 다른 실시예들을 또한 기술한다.
본 발명의 실시예들의 다른 특징들 및 장점들은 본 발명의 원리의 일례로서 도시한 첨부 도면들과 관련한 이하의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명에 따르면 종래의 조그 휠의 물리적 크기와 해상도 제한을 해결할 수 있다.
설명 전체에 걸쳐서 유사한 도면 부호는 유사한 요소를 나타내는데 사용될 수 있다.
도 1은 광학 조그 휠(100)의 일 실시예의 개략 회로도이다. 도시된 광학 조그 휠(100)은 회전 다이얼(102), 코드 휠(104), 인코더(106), 디코더(108), 및 마이크로프로세서(110)를 포함하고 있다. 일 실시예에 있어서, 회전 다이얼(102)은 코드 휠(104)에 물리적으로 결합되어 있으며, 유저가 수동으로 코드 휠(104)을 회전할 수 있게 하도록 감촉 표면을 제공한다. 일 실시예에 있어서, 회전 다이 얼(102)은 끊임없이 회전할 수 있는 다 회전 다이얼이다. 또한, 회전 다이얼(102)은 대략 일 회전(즉, 360도) 또는 그 이하로 제한된 움직임 범위를 갖는 일 회전 다이얼일 수 있다. 구현된-다 회전 또는 일 회전- 코드 휠(104)의 형태는 사용된 회전 다이얼(102)의 형태에 대응한다.
코드 휠(104)에 대한 보다 상세한 도시가 도 2에 제공되지만, 여기서는 도 1에 도시한 광학 조그 휠(100)의 동작에 대한 배경으로서 간략한 설명이 제공된다. 일반적으로, 코드 휠(104)은 비 반사 부분들(142)과 반사 부분들(144)의 트랙(140)을 포함하고 있다. 인코더(106) 내의 이미터(120)는 코드 휠(140)에 입사하는 광을 생성한다. 회전 다이얼(102)이 회전할 때, 입사 광이 트랙(140)의 반사 부분들(144)을 통해 반사하지만, 트랙(140)의 비 반사 부분(142)을 통해서는 반사하지 않는다. 따라서, 광은 변조된 패턴(즉,온-오프-온-오프...)으로 트랙(140)을 통해 반사된다. 인코더(106) 내의 디코더(130)는 변조, 반사된 광신호를 검출하고, 응답적으로 하나 이상의 채널 신호들(예를 들어, CHA 및 CHB)을 생성한다. 이어서, 일 실시예에 있어서, 채널 신호들이 디코더(108)에 전송되고, 디코더가 카운트 신호를 생성하여 마이크로프로세서(110)에 전송한다. 마이크로프로세서(110)는 카운트 신호를 사용하여 회전 다이얼(102)의 움직임에 대응하는 스크롤링 또는 메뉴 선택 등의 유저 내비게이션 동작을 실시한다.
일 실시예에 있어서, 인코더(106)는 이미터(120) 및 검출기(130)를 포함하고 있다. 이미터(120)는 발광 다이오드(LED)와 같은 광원(122)을 포함하고 있다. 여 기에서는 설명의 편의를 위해 광원(122)을 LED로서 기술하는데, 다른 광원들 또는 다수의 광원들로 실시할 수 있다. 일 실시예에 있어서, LED(122)는 구동 신호( VLED) 내지 전류 제한 저항(RL)에 의해 구동된다. 이러한 구동 회로들에 대해서는 종래 기술에 상세히 공지되어 있다. 어떤 실시예들에 있어서, 이미터(120)는 투영 광을 특정 경로 또는 패턴으로 지향하도록 LED(122)와 정렬된 렌즈(124)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 렌즈(124)는 코드 휠 트랙(140) 상에 광을 집속할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 검출기(130)는 포토다이오드 등의 하나 이상의 광검출기들(132)을 포함하고 있다. 광검출기들은 예를 들어, 집적 회로(IC) 내에 구현될 수 있다. 여기에서는 설명의 편의를 위해 포토다이오드로서 광검출기들(132)을 기술하였는데, 다른 형태의 광검출기들을 사용할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 포토다이오드들(132)은 반사 광의 특정 패턴 또는 파장을 검출하도록 고유하게 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 위치 트랙들 및 눈금 트랙들을 포함하는 다수의 트랙들(140)로부터 변조, 반사된 광신호들을 검출하는데 몇 개의 포토다이오드들(132)이 사용될 수 있다. 또한, 포토다이오드(132)는 코드 휠(104)의 반경 및 설계에 대응하는 패턴으로 배치될 수 있다.
포토다이오드들(132)에 의해 생성된 신호들은 채널 신호들(CHA 및 CHB)을 생성하는 신호 처리 회로(134)에 의해 처리된다. 일 실시예에 있어서, 검출기(130)는 또한 채널 신호들의 생성을 촉진하기 위한 하나 이상의 비교기들(도시 않음)을 포함한다. 예를 들어, 포토다이오드들(132)로부터의 아날로그 신호들(및 그들의 보 신호(complements))는 비교기들을 통해 트랜지스터-트랜지스터 논리(TTL) 호환 디지털 출력 신호들로 변환될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 이들 출력 채널 신호들은 변조, 반사된 광신호에 대한 카운트 및 방향 정보를 나타낼 수 있다. 또한, 디코더(130)는 포토다이오드들(132) 쪽으로 반사 광신호를 지향하는 렌즈(136)를 포함할 수 있다.
이미터, 검출기, 및 광학 인코더의 상세한 내용에 대해서는 미국특허 제 4,451,731 호, 제 4,691,101 호, 제 5,017,776 호 및 제 5,241,172 호를 참조할 수 있는데, 이들 문헌을 여기에서 참조하기로 한다.
도 2는 코드 휠(104)의 일 실시예의 부분 개략도이다. 특히, 도 2는 디스크 형상으로 원형 코드 휠(104)의 일 부분을 도시한다. 코드 휠(104)은 어떤 실시예들에 있어서 디스크 보다는 링 형상일 수 있다. 도시된 코드 휠(104)은 트랙(140)을 포함하는데, 이 트랙은 코드 휠(104)과 동심의 원형 트랙일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 트랙(140)은 코드 휠(140) 둘레 전체에 걸치는 연속 반복 패턴을 포함하고 있다. 도시한 패턴은 교번하는 비 반사 부분들(142)과 비 반사 부분들(144)을 포함하는데, 다른 패턴들이 구현될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 비 반사 부분들(142)은 코드 휠(104)의 투명 부분들이거나 또는 코드 휠(104)의 공간들(예를 들어, 홀들)이다. 반사 부분들(144)은 예를 들어, 코드 휠(104) 내의 불투명 부분들이다. 일 실시예에 있어서, 반사 부분들(144)에 대응하는 표면 영역들은 반사 물질로 덮여있다.
또한, 어떤 실시예들에 있어서 원형 코드 휠(104)은 원형이 아닌 코딩 요소 으로 대체될 수 있음은 물론이다. 예를 들어, 코드 스트립(code strip) 등의 선형 코딩 요소가 사용될 수 있는데, 이 경우, 선형 슬라이더(도시 않음)가 회전 다이얼(102) 대신 사용될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 원형 코딩 요소는 나선 바 패턴으로 실시될 수 있는데, 미국 특허 제 5,017,776 호에 기술되어 있다. 또한, 다른 광 변조 패턴들이 여러 형상의 코딩 요소들 상에 실시될 수 있다.
전술한 바와 같이, 코드 휠(104)의 회전으로 트랙(140)이 검출기(130)에서 반사 광신호를 변조하여 코드 휠(104)과 다이얼(102)의 위치 변화를 측정할 수 있다. 코드 휠(104)의 다른 실시예들은 종래 기술에 공지된 바와 같이, 다른 위치 트랙들 또는 눈금 트랙 등의 다른 트랙들을 포함할 수 있다.
도시한 실시예에 있어서, 트랙 부분들(142 및 144)은 동일한 원주 치수(또한 폭 치수라 함)를 갖는다. 코드 휠(104)의 해상도는 트랙 부분들(140 및 142)의 폭 치수(스팬(span) "x"로 나타냄)의 함수이다. 트랙 부분들(140 및 142)의 방사상 즉, 높이 치수(스팬 "y"로 나타냄)는 충분한 량의 광전류를 생성하는데 필요한 영역 량의 함수이다(예를 들어, 필요한 광전류가 많아지면, 필요한 영역이 커져서 "y"가 커져야 하는데, 이는 영역은 "x" × "y"이기 때문이다). 또한, 트랙 부분들(140 및 142)의 방사상 치수는 연속하는 반사된 광 펄스들 사이에 검출가능한 갭을 생성하는데 필요한 영역 량의 함수가 된다.
다른 실시예에 있어서, 코드 휠(104)은 다이얼(102)에 결합된 개별 부품이 되지 않고 다이얼(102)과 적어도 부분적으로 집적될 수 있다. 예를 들어, 다이얼(102)의 밑면은 광택 니켈(Ni) 또는 크롬 등의 반사 물질로 피복될 수 있으며, 비 반사 트랙 패턴이 반사 물질에 도포될 수 있다. 비 반사 패턴은 다이얼(102)의 반사 표면상에 실크 스크린 인쇄(silk-screened), 각인, 잉크 제트 인쇄, 또는 아니면 직접적으로 도포될 수 있다. 또한, 비 반사 패턴은 위에 불투명 스포크(spokes)를 갖는 비 반사 부품을 주입 성형, 다이 커팅, 펀칭(예를 들어, 막), 또는 아니면 형성함으로써 별개의 부분으로서 형성될 수 있다. 비 반사 물질이 반사 물질에 직접적으로 도포되거나 또는 별개의 부품으로서 형성되는지와 관계없이, 반사와 비 반사 혼합 물질들은 교번하는 반사 부분 및 비 반사 부분들(142 및 144)을 갖는 전술한 코드 휠(104)과 유사하게 기능한다. 다른 실시예에 있어서, 반사와 비 반사 물질들은 역으로 되어, 다이얼(102)의 밑면이 비 반사 물질용으로 사용되고, 별개의 반사 물질이 비 반사 물질에 도포되거나 또는 그와 별개로 형성될 수 있다.
도 3은 광학 조그 휠(150)의 일 실시예의 사시도이다. 도시된 광학 조그 휠(150)은 회전 다이얼(102), 코드 휠(104)(도 3에 도시 않음), 회로 기판(152), 및 뒤판(154)을 포함하고 있다. 도 4는 도 3의 광학 조그 휠(150)의 측면도이다.
일 실시예에 있어서, 회전 다이얼(102)은 유저의 회전 다이얼(102) 회전을 용이하게 하도록 감촉 표면을 포함하고 있다. 예를 들어, 회전 다이얼(102)은 유저의 손가락이 회전 다이얼(102)의 표면에 접촉하는 것을 용이하게 하기 위해 요철 부분들, 거친 표면, 점착성 표면, 또는 다른 감촉 표면을 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 코드 휠(104)은 회전 다이얼(102)에 결합되어 회전 다이얼(102)이 회전하면 코드 휠(104)이 대응하여 회전하게 된다.
일 실시예에 있어서, 회로 기판(152)은 이미터(120)와 검출기(130)를 포함하는 인코더(106)를 장착하는데 사용된다. 일부 대표적인 형태의 회로 기판들(152)은 한정되지는 않지만, 인쇄 회로 기판(PCB), 가요성 회로, 리드 프레임, 유리 기판, 세라믹 기판, 성형 상호접속 장치(molded interconnect device; MID) 등을 포함한다. 또한, 다른 형태의 회로 기판들(152)이 실시될 수 있다. 어떤 실시예들에 있어서 다른 회로가 회로 기판(152)상에 장착될 수 있다. 그러나, 어떤 실시예들에 있어서, 회전 다이얼(102) 아래의 회로 기판(152)에 장착된 회로의 량은 광학 조그 휠(150)의 두께를 소형으로 유지하도록 제한될 수 있다. 회로 기판(152)은 뒤판(154)에 장착된다. 또한, 회로 기판(152)은 어떤 실시예들에 있어서는 뒤판으로서 사용될 수 있어서 별도의 뒤판(154)은 생략될 수 있다.
도시된 광학 조그 휠(150)은 또한 독립 버튼(154)과 조명 링(156)을 포함하는데, 어떤 실시예들에서는 독립 버튼(156) 또는 조명 링(158) 또는 이 둘 모두가 생략될 수 있다. 독립 버튼(156)은 돔 스위치(도시 않음) 또는 다른 공지 형태의 액츄에이터로 실시될 수 있다. 또한, 독립 버튼(156)은 독립 버튼을 누름에 응답하여 버튼 클릭 신호를 생성하는 광학 센서를 이용하여 실시될 수 있다. 유사한 방식으로, 일부 실시예들은 회전 다이얼(102)의 적어도 일 부분의 누름에 응답하는 하나 이상의 버튼 클릭 동작들을 검출하기 위한 인코더(106)를 이용한다. 일 실시예에 있어서, 독립 버튼 또는 회전 다이얼의 누름은 방향 선택 또는 아이템 선택에 대응한다.
일 실시예에 있어서, 조명 링(158)은 회전 다이얼의 회전, 회전 다이얼(102) 의 누름, 또는 조명 버튼(156)의 누름을 포함한 광학 조그 휠(150)과 유저의 상호작용시 조명한다. 조명 링(158)은 또한 뒤판(154)과 결합하여 코드 휠(104), 회전 다이얼(102), 및 독립 버튼(156) 등의 광학 조그 휠(150)의 다른 부품들을 뒤판(154)에 고정하는데 사용될 수 있다. 어떤 실시예들에 있어서, 조명 링(158)은 조명 기능을 갖지 않고 기술한 바와 같이, 장착 링으로 기능할 수 있다.
도 5는 도 3의 광학 조그 휠(150)의 확대 사시도이다. 전술한 바와 같이, 광학 조그 휠(150)은 뒤판(154), 회로 기판(152), 코드 휠(104), 회전 다이얼(102), 독립 버튼(156), 및 조명 링(158)을 포함한다. 도 2의 코드 휠(102)과는 달리, 도 5에 도시된 코드 휠(102)은 디스크를 사용하지 않고 링을 사용하는데, 다른 형상이 사용될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 광학 조그 휠(150)은 또한 장착 브라켓(160)을 포함한다. 장착 브라켓(160)은 회로 기판(152)을 뒤판(154)에 고정하는 기능을 가질 수 있다. 장착 브라켓(160)은 또한 코드 휠(104)에 대해 소정의 장착 위치를 제공할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 조명 링(158)은 플라스틱 탭들과 같은 상부 플랜지와 하나 이상의 패스너들을 구비하여 조명 링(158)과 뒤판(154) 사이에 몇 개의 부품을 고정할 수 있다. 예를 들어, 하부 패스너들은 회로 기판(152) 내의 홀들을 통해 베이스 판(152) 내의 개구들로 삽입될 수 있다. 따라서, 조명 링(158)의 하부 패스너들이 뒤판(152)과 결합될 수 있다.
도 6은 회로 기판(152) 상의 인코더(106)의 설계에 대한 일 실시예를 도시한다. 도시한 인코더(106)는 이미터(120) 및 검출기(130)를 포함한다. 검출기(130) 는 이미터(120)와 대향하여 배치된 4 개의 포토다이오드를 포함하는데, 이 보다 소수 또는 많은 수의 포토다이오드(132)가 사용될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 이미터(120)의 LED(122)와 검출기(130)의 포토다이오드(132) 사이의 대략 중심선(162)에서 코드 휠(104) 상에 광이 입사하고 그리고 이로부터 광이 반사되도록 포토다이오드들(132)이 배치된다.
여러 가지 방법들이 이미터(120)와 검출기(130)를 실시하는데 사용될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 이미터(120)와 검출기(130)는 칩 온 보드 기술을 이용하여 실시될 수 있다. 또한, 이미터(120) 및 검출기(130)는 분리 전송 성형 이미터-검출기 패키지(discrete transfer molded emitter-detector package)로서 실시될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 이미터(120) 및 검출기(130)는 회로 기판(152) 상에 베어 다이스(bare dice)로서 부착되어 광학 조그 휠(150)의 특정 두께를 이룰 수 있다. 이러한 방식으로 이미터(120)와 검출기(130)가 서로 근접하게 다이부착되어(die-attached) 광 전력의 전위 손실을 저감하거나 최소화할 수 있다. 또한, 이미터(120)와 검출기(130)의 장착은 인코더(106)와 코드 휠(104) 사이에 작은 갭을 만들 수 있다. 인코더(106)와 코드 휠(104) 사이의 갭은 또한 캡슐화제(encapsulant)의 사용에 좌우되는데, 있다면 인코더(106)의 일 부분 또는 모든 부분을 캡슐화할 수 있다.
도 7은 인코더(106)와 코드 휠(104) 사이에 에어 갭을 갖는 인코더(106)의 설계에 대한 일 실시예의 측면도이다. 특히, 인코더(106)는 캡슐화제로 캡슐화되지 않는다. 더욱이, 포토다이오드들(132)을 포함하는 이미터(120)와 검출기(130) 는 캡슐화되지 않아서 인코더(106)와 코드 휠(104) 사이의 간격이 저감되거나 또는 최소화될 수 있다. 코드 휠(104)이 회전 다이얼(102)에 결합되고, 인코더(106)가 회로 기판(152)에 결합되므로, 광학 조그 휠(150)의 전체 두께는 인코더(106)와 코드 휠(104) 사이의 간격을 줄임으로써 저감될 수 있다.
도 8은 완전히 캡슐화된 인코더(106)를 구비한 인코더(106)의 설계에 대한 일 실시예의 측면도이다. 특히, 포토다이오드들(132)을 포함하는 이미터(120)와 검출기(130)는 단일 캡슐화제(164)로 캡슐화된다. 어떤 실시예들에 있어서, 단일 캡슐화제를 사용하면 캡슐화제(164)의 최종 높이 때문에 인코더(106)와 코드 휠(104) 사이의 간격이 증가할 수 있다. 그러나, 어떤 실시예들에 있어서, 캡슐화제는 캡슐화제(164)의 두께를 저감하는 기술들을 이용하여 형성될 수 있다.
도 9는 개별적으로 캡슐화된 이미터(120)와 검출기(130)를 구비한 인코더(106)의 설계에 대한 일 실시예의 측면도이다. 특히, 이미터(120)는 제 1 캡슐화제(164)로 캡슐화되고, 검출기(130)는 제 1 캡슐화제(164)와는 다른 별개의 캡슐화제(166)로 캡슐화된다. 어떤 실시예들에 있어서, 제 1 및 제 2 캡슐화제(164 및 166)는 동일 물질로 되는데, 다른 캡슐화 물질들이 사용될 수 있다.
도 10은 하나로 캡슐화된 이미터(120)와 부분적으로 캡슐화된 검출기(130)를 구비한 인코더(106)의 설계에 대한 일 실시예의 측면도이다. 특히, 이미터(120)는 제 1 캡슐화제(164)로 캡슐화되고, 검출기(130)의 일 부분은 제 2 캡슐화제(166)로 캡슐화된다. 일 실시예에 있어서, 제 2 캡슐화제(166)는 검출기(130)의 와이어 본드(168)를 캡슐화하지만, 포토다이오드들(132)은 캡슐화하지 않는다. 환언하면, 하나 이상의 포토다이오드들(132)이 노출되어 있다.
도 11은 광학 조그 휠(150)을 제조하는 방법(170)의 일 실시예를 도시한다. 방법(170)은 몇 개의 동작을 기술하지만, 방법(170)의 다른 실시예들은 광학 조그 휠(150) 또는 유사한 광학 내비게이션 장치를 제조하는데 도시한 것보다 소수의 또는 많은 수의 동작들을 포함할 수 있다.
블록(172)에서, 베이스 판(154)이 제공되고, 블록(174)에서, 회로 기판(152)이 제공되고, 이 회로 기판은 베이스 판(154)에 결합된다. 일 실시예에 있어서, 회로 기판(152)은 전술한 바와 같이, 이미터(120)와 검출기(130)를 포함하는 인코더(106)를 구비한다. 블록(176)에서, 장착 브라켓(160)이 베이스 판(154)에 결합된다. 장착 브라켓(160)을 베이스 판(154)에 결합하는데, 각종 형태의 통상의 패스너들 또는 결합 기술들이 이용될 수 있다. 블록(178)에서, 코드 휠(104), 회전 다이얼(102), 독립 버튼(154), 및 조명 링(158)이 장착 브라켓(160)에 장착된다. 또한, 코드 휠(104), 회전 다이얼(102), 독립 버튼(156) 및 조명 링(158)이 전술한 바와 같이, 베이스 판(158)에 장착될 수 있다.
도 12는 광학 조그 휠(150)을 이용하는 방법(180)을 일 실시예를 도시한다. 그러나, 방법(180)은 예시이고, 광학 조그 휠(150) 또는 유사한 광학 내비게이션 장치의 일 이상의 실시예들을 이용하여 이 방법(180)과 관련하여 논의되지 않은 다른 동작이 실시될 수 있음을 유의해야 한다.
블록(182)에서, 이미터(182)는 코드 휠(104)의 트랙(140) 상에 입사하는 광신호를 방출한다. 블록(184)에서, 입사 광신호는 트랙(140)의 반사 부분들(144)에 서 반사되고, 반사 광신호는 검출기(130)를 통해 검출된다. 일 실시예에 있어서, 반사 광신호는 코드 휠(104)의 해상도 및 회전 속도에 따라 변조된다. 전술한 바와 같이, 코드 휠(104)위 회전 속도는 회전 다이얼(102)의 회전 속도와 같거나 또는 달리 이에 비례하는데, 이는 코드 휠(104)이 회전 다이얼(102)에 결합되어 있기 때문이다.
블록(186)에서, 검출기(130)는 변조, 반사 광신호에 대응하는 하나 이상의 채널 신호들을 생성한다. 블록(188)에서, 디코더(108)는 검출기(130)로부터의 채널 신호(들)에 대응하는 카운트 신호를 생성한다. 블록(190)에서, 마이크로프로세서(110)가 디코더(108)로부터의 카운트 신호에 응답하여 유저 내비게이션 동작을 실시한다. 이러한 방식으로, 마이크로프로세서(110)가 회전 다이얼(102)을 이용한 유저 내비게이션 입력에 응답하여 유저 내비게이션 동작을 실시한다. 유저 내비게이션 동작은 전자 장치상의 스크롤링 동작, 선택 동작 또는 다른 타입의 내비게이션 동작일 수 있다.
도 13은 광학 조그 휠(150)의 다른 실시예의 사시도이다. 예시된 광학 조그 휠(150)은 회전 다이얼(102), 코드 휠(104)(도 3에 도시 않음), 회로 기판(152) 및 뒤판(154)을 포함하고 있다. 도 14는 도 13의 광학 조그 휠(150)의 측면도이다.
도 15는 도 13의 광학 조그 휠(150)의 확대 사시도이다. 전술한 바와 같이, 광학 조그 휠(150)은 뒤판(154), 회로 기판(152), 장착 링(160), 코드 휠(104), 회전 다이얼(102), 독립 버튼(156) 및 조명 링(158)을 포함한다. 도 5의 광학 조그 휠(150)과는 달리, 도 15의 광학 조그 휠(150)은 독립 버튼(156)과 조명 링(158)의 순서를 역으로 하고 있다. 어떤 실시예들에 있어서, 여러 구성부품들의 순서는 다른 장착 및 고정 결합을 수용하도록 재배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 도 15의 광학 조그 휠(150)은 또한 금속 돔 배열(192)을 포함한다. 금속 돔 배열(150)은 하나 이상의 돔 스위치들을 포함하여 회전 다이얼(102)을 선택에 사용할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 금속 돔 스위치는 회전 다이얼(102)이 대략 대응 금속 돔 스위치의 위치에서 눌러지는 경우 활성화될 수 있다. 예를 들어, 유저는 금속 돔 스위치 근처의 회전 다이얼(102)의 일 부분을 경사지게 하거나 누름으로써 금속 돔 스위치를 활성화할 수 있다. 금속 돔 스위치쪽으로의 회전 다이얼(102)의 움직임이 금속 돔 스위치와 결합하여 금속 스위치를 활성화시킨다. 전술한 바와 같이, 금속 돔 배열(192)이 회전 다이얼(102)과 함께 사용되어 유저가 유저 내비게이션 동작을 선택하거나 수행할 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 인코더는 또한 절대 위치를 결정하기 위한 부품들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 인코더는 추가의 트랙들, 포토다이오드들, LED들, 또는 다른 부품들을 포함하여 인코더가 전원 온(on)시 코드 휠의 절대 각도 위치를 결정할 수 있다. 절대 각도 위치는 여러 공지 기술들을 이용하여 결정될 수 있다. 대응 하드웨어를 포함한 대표적 기술이 "트랙 수가 저감된 멀티 비트 절대 위치 광학 인코더(Multi-bit absolute position optical encoder with reduced number of tracks)"라는 제목으로 2006년 6월 2일자 출원된 미국특허 원 제 11/445,661호에 상세하게 개시되어 있는데, 여기에서 그 내용을 참조하기로 한다.
여기에 설명한 방법(들)의 동작들은 특정 순서로 도시 및 기술하였지만, 각 방법의 동작들의 순서는 임의 동작들이 역순으로 수행되거나, 또는 임의의 동작들이 적어도 부분적으로 다른 동작들과 동시에 수행될 수 있도록 변경될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 특정 동작들의 명령들 또는 부 동작들은 단속 또는 교번 방식으로 실시될 수 있다.
본 발명의 특정 실시예들을 기술하였지만, 본 발명은 기술하고 도시한 특정 형태 또는 배치들로 한정되지 않는다. 본 발명의 영역은 여기에 첨부된 청구범위들 및 그들의 등가물들로 한정되어야 한다.
도 1은 광학 반사 조그 휠의 일 실시예의 개략 회로도이다.
도 2는 코드 휠의 일 실시예의 부분 개략도이다.
도 3은 광학 조그 휠의 일 실시예의 사시도이다.
도 4는 도 3의 광학 조그 휠의 측면도이다.
도 5는 도 3의 광학 조그 휠의 확대 사시도이다.
도 6은 회로 기판상의 인코더의 설계에 대한 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 7은 인코더와 코드 휠 사이에 에어 갭을 갖는 인코더의 설계에 대한 일 실시예의 측면도이다.
도 8은 완전히 캡슐화된 인코더를 구비한 인코더의 설계에 대한 일 실시예의 측면도이다.
도 9는 개별적으로 캡슐화된 이미터와 검출기를 구비한 인코더의 설계에 대한 일 실시예의 측면도이다.
도 10은 하나로 캡슐화된 이미터와 부분적으로 캡슐화된 검출기를 구비한 인코더의 설계에 대한 일 실시예의 측면도이다.
도 11은 광학 조그 휠을 제조하는 방법의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 12는 광학 조그 휠을 이용하는 방법의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 13은 광학 조그 휠의 다른 실시예의 사시도이다.
도 14는 도 13의 광학 조그 휠의 측면도이다.
도 15는 도 13의 광학 조그 휠의 확대 사시도이다.

Claims (20)

  1. 다이얼과,
    상기 다이얼에 결합되어 있는 코드 휠과,
    이미터 및 검출기를 포함하는 인코더와,
    상기 다이얼에 결합되어 있으며, 상기 다이얼의 일부분만을 누르는 것에 응답하여 제 1 버튼 클릭 동작을 생성하는, 스위치와,
    독립 버튼에 동작 가능하게 결합된 돔 스위치(dome switch)와,
    상기 독립 버튼을 에워싸는 조명 링을 포함하고,
    상기 코드 휠은 자신의 평면 내에 위치하는 교번하는 반사 부분 및 비 반사 부분의 트랙을 포함하고,
    상기 이미터는 상기 코드 휠의 트랙 상에 입사하는 광신호를 생성하고, 상기 검출기는 상기 트랙의 상기 반사 부분에서 반사된 반사 광신호를 검출하고 상기 반사 광신호에 대응하는 채널 신호를 생성하며,
    상기 다이얼은 상기 조명 링과 상기 독립 버튼 주위를 둘러싸는
    유저 내비게이션 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 인코더에 결합되어 있으며, 상기 채널 신호에 대응하는 카운트 신호를 생성하는, 디코더와,
    상기 디코더에 결합되어 있으며, 유저(user)에 의한 상기 다이얼의 움직임에 응답하여, 제어되는 장치에서 유저 내비게이션 동작을 실시하는(implement), 마이크로프로세서를 더 포함하는
    유저 내비게이션 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 독립 버튼은 상기 마이크로프로세서에 결합되고,
    상기 마이크로프로세서는 제 2 버튼 클릭 동작을 실시하고,
    상기 유저 내비게이션 동작은 상기 다이얼의 회전에 대응하는 스크롤링(scrolling) 동작, 상기 다이얼의 일부분만을 누르는 것에 대응하는 상기 제 1 버튼 클릭 동작 또는 상기 독립 버튼의 누름에 대응하는 상기 제 2 버튼 클릭 동작을 포함하며,
    상기 스크롤링 동작은 상기 제어되는 장치에서의 콘텐츠를 조작하는
    유저 내비게이션 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 마이크로프로세서는 상기 다이얼의 누름 또는 상기 독립 버튼의 누름에 응답하여 상기 제어되는 장치에서의 방향 선택 또는 아이템 선택을 실시하는 신호를 또한 생성하는
    유저 내비게이션 장치.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    뒤판(back plate)과,
    상기 뒤판에 결합되는 회로 기판과,
    상기 뒤판에 결합되는 장착 브라켓을 더 포함하고,
    상기 인코더는 상기 회로 기판에 결합되고,
    상기 코드 휠, 상기 다이얼, 상기 독립 버튼 및 상기 조명 링은 상기 장착 브라켓에 장착되는
    유저 내비게이션 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출기는,
    상기 트랙의 반사 부분에서 반사된 상기 반사 광신호를 검출하는 포토다이오드와,
    상기 포토다이오드에 결합되어 있으며, 상기 반사 광신호에 대응하는 상기 채널 신호를 생성하는, 신호 처리 회로를 포함하는
    유저 내비게이션 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 코드 휠과 상기 이미터 사이와, 상기 코드 휠과 상기 검출기 사이에 에어 갭을 더 포함하고,
    상기 이미터 및 상기 검출기는 캡슐화제(encalsulant)에 의해 캡슐화되지 않는
    유저 내비게이션 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 이미터 및 상기 검출기를 공동으로 캡슐화하는 캡슐화제를 더 포함하는
    유저 내비게이션 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 이미터를 캡슐화하는 제 1 캡슐화제와,
    상기 검출기를 캡슐화하는 제 2 캡슐화제를 더 포함하는
    유저 내비게이션 장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 이미터를 캡슐화하는 제 1 캡슐화제와,
    상기 검출기의 와이어 본드를 캡슐화하는 제 2 캡슐화제를 더 포함하되,
    상기 제 2 캡슐화제는 상기 포토다이오드를 캡슐화하지 않는
    유저 내비게이션 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 인코더는 증분(incremental), 다 회전(multi-turn), 다 채널(multi-channel), 회전식 인코더를 포함하는
    유저 내비게이션 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 인코더는 칩-온-보드 (chip-on-board) 이미터와 검출기, 또는 분리 이송 성형된 이미터-검출기 패키지(discrete transfer molded emitter-detector package)를 포함하는
    유저 내비게이션 장치.
  14. 회전 다이얼과,
    독립 버튼에 동작 가능하게 결합된 돔 스위치와,
    상기 독립버튼을 에워싸는 조명 링과,
    코딩된 트랙상에 입사하는 광 신호를 생성하는 수단과,
    상기 코딩된 트랙의 움직임을 검출하는 수단을 포함하며,
    상기 회전 다이얼은 상기 조명 링과 상기 독립버튼 주위를 둘러싸며,
    상기 코딩된 트랙은 코딩 휠의 평면 내에 위치하는 교번하는 반사 부분 및 비 반사부분을 포함하고,
    상기 코딩된 트랙은 상기 회전 다이얼의 유저 움직임에 응답하여 이동하며,
    상기 유저 움직임은 상기 회전 다이얼의 일부분만을 눌러 제 1 버튼 클릭 동작을 활성화하는 것을 포함하는
    유저 내비게이션 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 회전 다이얼의 유저 움직임에 응답하여, 제어되는 장치에서의 유저 내비게이션 동작을 실시하는 수단을 더 포함하는
    유저 내비게이션 장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 코딩된 트랙과 관련하여 (in conjunction with) 장착된 인코더의 적어도 일 부분을 캡슐화하는 수단을 더 포함하는
    유저 내비게이션 장치.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 코딩된 트랙의 검출된 움직임 또는 상기 독립 버튼의 검출된 움직임에 응답하여 스위치를 활성화하는 수단을 더 포함하는
    유저 내비게이션 장치.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
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