KR100802418B1 - Low power optical pointing apparatus and personal portable device having the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 저전력 광 포인팅 장치 및 이를 구비한 개인 휴대 단말기를 제공한다. 본 발명은, 피사체를 접촉시킬 수 있는 중앙의 리딩영역부를 갖는 투명 커버플레이트와; 인가되는 전원에 의해 발광하면서 커버플레이트에 접촉된 피사체에 빛을 조사하는 이엘 시트와; 피사체로부터 반사된 빛을 소정의 방향으로 가이드하면서 집광하는 광가이드 수단과; 광가이드 수단으로부터 출사되는 빛의 변화를 감지하여 전기적인 신호로 변환시키는 초고감도 이미지 센서를 구비한다. 그리고 이엘 시트는, 커버플레이트의 밑면에 배치되어 있되, 중앙의 리딩영역부를 제외한 가장자리 둘레를 따라 배치되며, 초고감도 이미지 센서는, 0.1룩스(lux) 이하의 조도에서 영상인지가 가능한 센서이다. 이러한 본 발명에 의하면, 낮은 조도의 빛도 효율적으로 감지할 수 있는 초고감도 이미지 센서를 사용하므로, 저휘도의 빛을 발생시키는 이엘 시트를 광원으로 사용할 수 있으며, 저휘도의 이엘 시트를 광원으로 사용할 수 있음에 따라 전력의 소비를 최소화시킬 수 있고, 전력의 소비를 최소화시킬 수 있어 개인 휴대 단말기의 배터리 수명을 연장시킬 수 있는 효과를 갖는다. The present invention provides a low power optical pointing device and a personal portable terminal having the same. The present invention provides a transparent cover plate having a central leading area for contacting a subject; EL sheet for irradiating light to the subject in contact with the cover plate while emitting light by the applied power; Light guide means for condensing the light reflected from the subject in a predetermined direction; It is provided with an ultra-high sensitivity image sensor for detecting a change in the light emitted from the light guide means and converting it into an electrical signal. The EL sheet is disposed on the bottom surface of the cover plate, and is disposed along an edge circumference except for a leading region of the center, and the ultra-high sensitivity image sensor is a sensor capable of recognizing an image at an illuminance of 0.1 lux or less. According to the present invention, since the ultra-sensitivity image sensor capable of efficiently detecting low illuminance light is used, an EL sheet that generates low luminance light can be used as a light source, and an EL sheet having low luminance can be used as a light source. As a result, power consumption can be minimized and power consumption can be minimized, thereby extending the battery life of a personal portable terminal.
Description
도 1 내지 도 4는 종래의 광 포인팅 장치들을 나타내는 도면,1 to 4 show a conventional optical pointing devices,
도 5는 본 발명에 따른 저전력 광 포인팅 장치의 구성을 나타내는 도면, 5 is a view showing the configuration of a low power optical pointing device according to the present invention;
도 6은 본 발명에 따른 저전력 광 포인팅 장치의 작동을 나타내는 작동도, 도 7은 본 발명의 저전력 광 포인팅 장치를 구성하는 커버플레이트와 이엘 시트를 나타내는 저면 사시도,6 is an operation diagram showing the operation of the low-power optical pointing device according to the present invention, Figure 7 is a bottom perspective view showing a cover plate and EL sheet constituting the low-power optical pointing device of the present invention,
도 8 내지 도 10은 본 발명의 저전력 광 포인팅 장치를 구성하는 이엘 시트의 변형예를 나타내는 사시도들,8 to 10 are perspective views showing a modification of the EL sheet constituting the low power optical pointing device of the present invention,
도 11 내지 도 15는 본 발명의 저전력 광 포인팅 장치를 구성하는 광가이드 수단의 변형예들을 나타내는 도면들, 11 to 15 are views showing modifications of the light guide means constituting the low power optical pointing device of the present invention,
도 16은 본 발명의 저전력 광 포인팅 장치가 설치된 개인 휴대 단말기를 나타내는 사시도이다. 16 is a perspective view showing a personal portable terminal provided with a low power optical pointing device of the present invention.
♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣ ♣ Explanation of symbols for the main parts of the drawing ♣
100: 커버플레이트(Cover Plate) 110: 리딩영역부100: cover plate 110: reading area
200: 이엘 시트(EL Sheet) 300: 광가이드 수단200: EL sheet 300: light guide means
310: 제 1도파관 312: 입사면310: first waveguide 312: incident surface
314: 반사면 316: 출사면314: reflective surface 316: exit surface
320: 제 2도파관 322: 입사면320: second waveguide 322: incident surface
324: 반사면 326: 출사면324: reflective surface 326: exit surface
330: 차단 조리개 400: 초감도 이미지 센서330: blocking aperture 400: ultra-sensitivity image sensor
500, 600, 700, 800, 900: 광가이드 수단 510: 반사경500, 600, 700, 800, 900: light guide means 510: reflector
520: 집광렌즈 610: 제 1반사경520: condenser lens 610: first reflecting mirror
620: 집광렌즈 630: 제 2반사경620: condenser lens 630: second reflecting mirror
710: 곡면 반사경 712: 반사면710: curved reflector 712: reflective surface
810: 곡면 반사경 812: 반사면810: curved reflector 812: reflective surface
820: 집광렌즈 910: 제 1곡면 반사경820: condenser lens 910: first curved reflector
912: 반사면 920: 제 2곡면 반사경912: reflecting surface 920: second curved reflecting mirror
922: 반사면 1000: 개인 휴대 단말기922: reflective surface 1000: personal mobile terminal
1100: 단말기 본체 1200: 저전력 광 포인팅 장치1100: terminal body 1200: low power optical pointing device
본 발명은 개인 휴대 단말기의 사용자 인터페이스 장치로 사용되는 광 포인팅 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저휘도의 광원을 사용할 수 있고, 저휘도의 광원을 사용함에 따라 전류소비를 최소화시킬 수 있는 저전력 광 포인팅 장치 및 이를 구비한 개인 휴대 단말기에 관한 것이다. The present invention relates to an optical pointing device used as a user interface device of a personal portable terminal, and more particularly, a low-power light source capable of using a low brightness light source and minimizing current consumption by using a low brightness light source. The present invention relates to a pointing device and a personal terminal having the same.
휴대폰, PDA(Personal Digital Assistant) 등과 같은 개인 휴대 단말기는, 전화통화, 일정/주소 관리, 데이터 축적 등과 같은 단순기능에서 벗어나 다양한 기능이 부가되고 있다. 특히, 최근에는 무선 인터넷 서비스 기능, 게임 기능, 카메라 기능 등이 부가되고 있다. Personal digital assistants, such as mobile phones and PDAs (Personal Digital Assistants), add various functions beyond simple functions such as telephone calls, schedule / address management, and data accumulation. In particular, wireless internet service functions, game functions, and camera functions have recently been added.
한편, 이러한 개인 휴대 단말기는, 다양한 부가 기능을 원활하게 운용하기 위해서 GUI(Graphical User Interface) 환경을 필수적으로 채용하고 있으며, GUI 환경에 적합한 입력장치로서, 광 포인팅 장치가 제안되고 있다.On the other hand, such a portable terminal essentially adopts a graphical user interface (GUI) environment in order to smoothly operate various additional functions, and an optical pointing device has been proposed as an input device suitable for the GUI environment.
광 포인팅 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 광원(1)과, 광원(1)의 빛을 가이드하여 피사체(F)에 조사하는 광가이드(5)와, 피사체(5)로부터 반사된 빛을 집광시키는 렌즈(7)와, 집광된 빛의 변화를 감지하여 전기적 신호로 변환시키는 이미지 센서(8)로 구성된다. 여기서, 광원(1)은 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode)를 사용하고, 이미지 센서(8)로는 씨모스(CMOS:Complementary Metal Oxide Semiconductor)센서를 사용하는 것이 일반적이다. As shown in FIG. 1, the optical pointing device includes a
이러한 광 포인팅 장치에 의하면, 인가되는 전기에 의해 광원(1)이 발광한다. 그러면, 광원(1)의 빛은 광가이드(5)를 통해 피사체(F), 즉 사용자가 손가락에 조사되고, 조사된 빛은 피사체(F)에 반사되면서 하측의 렌즈(7)로 조사되며, 조사된 빛은 렌즈(7)에 의해 집광되면서 이미지 센서(8)에 결상된다. According to such an optical pointing device, the
그리고 이와 같은 상태에서 피사체(F)가 움직이면, 그 움직임에 따라 피사체(F)로부터 반사된 빛은 변화되고, 빛의 변화에 따라 이미지 센서(8)에 결상된 영상도 변화된다. 결국, 이미지 센서(8)는 변화되는 영상을 전기적인 신호로 변환시키 면서 개인 휴대 단말기의 데이터 처리부(도시하지 않음)에 입력시키고, 전기적 신호가 입력된 데이터 처리부는 이를 근거로 피사체(F)의 움직임을 2차원 데이터로 변환시킨다. When the subject F moves in such a state, the light reflected from the subject F changes according to the movement, and the image formed in the
그런데, 이와 같은 구성의 광 포인팅 장치는, 피사체(F)의 움직임을 2차원 데이터로 변환시킨다는 점에서 "GUI 환경"에 매우 적합한 입력장치이기는 하지만, 그 구조적 특성 때문에 장치의 슬림화에 많은 어려움을 겪고 있으며, 따라서 슬림화가 요구되는 개인 휴대 단말기에 채용할 수 없다는 문제점이 지적되고 있다. By the way, the optical pointing device having such a configuration is an input device which is very suitable for the "GUI environment" in that the motion of the subject F is converted into two-dimensional data, but due to its structural characteristics, the optical pointing device has a lot of difficulties in slimming the device. Therefore, a problem has been pointed out that it cannot be employed in personal portable terminals requiring slimming.
즉, 광 포인팅 장치를 슬림화시키기 위해서는 렌즈(7)의 초점거리(ℓ)를 짧게 하여 렌즈(7)와 이미지 센서(8)의 간격을 줄여주는 것이 중요한 과제로 되고 있다. 그런데, 렌즈(7)의 초점거리(ℓ)를 짧게 하면, 이미지 센서(8)에 맺히는 결상각(α)이 커지고, 결상각(α)이 커짐에 따라 초점심도가 얕아지며, 초점심도가 얕아짐에 따라 상기 이미지 센서(8)가 조립공차 또는 설계오차 등에 의해 초점심도로부터 조금이라도 벗어나면, 이미지 센서(8)에는 정확한 이미지가 결상되지 않는다. 따라서 피사체(F)로부터 반사된 빛의 변화를 정밀하게 감지할 수 없는 문제점이 있다. That is, in order to slim down the optical pointing device, it is important to shorten the focal length l of the
결국, 이와 같은 렌즈(7)의 구조적 특성 때문에 렌즈(7)의 초점거리(ℓ)를 짧게 하여, 장치를 슬림화하기에는 많은 어려움이 있으며, 따라서 슬림화가 요구되는 개인 휴대 단말기에는 종래의 광 포인팅 장치를 채용할 수가 없다. As a result, there is a lot of difficulty in making the device slimmer by shortening the focal length ℓ of the
한편, 이를 감안하여 본 출원인은, 장치의 슬림화를 도모할 수 있으면서 피사체(F)의 움직임을 정밀하게 인지할 수 있는 초슬림 광 조이스틱 장치를 특허출원 제2004-113266호, 제2005-5935호, 제2005-5936호로 출원한 바 있다. On the other hand, in view of this, the present applicant has proposed an ultra-slim optical joystick device capable of making the device slimmer and precisely recognizing the movement of the subject F. Patent applications 2004-113266, 2005-5935, It was filed in 2005-5936.
특허출원 제2004-113266호의 기술은, 도 2에 도시된 바와 같이, 광원(10)과, 광원(10)의 빛을 피사체 접촉 커버플레이트(12)에 반사시키는 반사경(14)과, 피사체(F)로부터 반사된 광원(10)의 빛을 수평방향으로 굴절시키면서 집광시키는 제 1도파관(15)과, 수평방향으로 굴절되고 집광된 빛을 다시 수직하방으로 굴절시키는 제 2도파관(17) 및, 제 2도파관(17)으로부터 출사되는 빛의 변화를 감지하여 전기적인 신호로 변환시키는 이미지 센서(18)로 구성된다. 여기서, 광원(10)은 발광 다이오드(LED)를 사용하고, 이미지 센서(18)로는 씨모스(CMOS)센서를 사용한다. As described in Patent Application No. 2004-113266, as shown in FIG. 2, a
특허출원 제2005-5935호의 기술은, 도 3a에 도시된 바와 같이, 광원(20)과, 광원(20)의 빛을 피사체 접촉 커버플레이트(22)에 반사시키는 제 1 및 제 2가이드반사경(24, 25)과, 피사체(F)로부터 반사된 광원(20)의 빛을 수평방향으로 반사시키는 반사경(26)과, 반사경(26)으로부터 반사된 빛을 집광시키는 집광렌즈(27)와, 집광렌즈(27)로부터 출사되는 빛의 변화를 감지하여 전기적인 신호로 변환시키는 이미지 센서(28)로 구성된다.As shown in FIG. 3A, the technique of Patent Application No. 2005-5935 includes a
한편, 도 3b는 특허출원 제2005-5935호의 변형예를 나타내는 기술로서, 집광렌즈(27)로부터 출사되는 빛을 수직하방으로 다시 반사시키는 제 2의 반사경(29)을 더 갖추고 있다. 물론, 이때의 경우에는 이미지 센서(28)가 제 2반사경(29)의 수직하방에 배치된다.On the other hand, Fig. 3B is a technique showing a modification of Patent Application No. 2005-5935, and further includes a
특허출원 제2005-5936호의 기술은, 도 4a에 도시된 바와 같이, 광원(30)과, 광원(30)의 빛을 피사체 접촉 커버플레이트(32)에 반사시키는 제 1 및 제 2가이드 반사경(34, 35)과, 피사체(F)로부터 반사된 광원(30)의 빛을 수평방향으로 반사시키면서 집광시키는 곡면반사경(36)과, 곡면반사경(36)으로부터 반사된 빛의 변화를 감지하여 전기적인 신호로 변환시키는 이미지 센서(37)로 구성된다.As described in Patent Application No. 2005-5936, as shown in FIG. 4A, the first and
한편, 도 4b는 특허출원 제2005-5936호의 변형예를 나타내는 기술로서, 곡면반사경(36)으로부터 반사된 빛을 집광시키는 집광렌즈(38)를 더 구비한다.On the other hand, Fig. 4B is a technique showing a modification of Patent Application No. 2005-5936, and further includes a
그리고 도 4c는 특허출원 제2005-5936호의 다른 변형예를 나타내는 기술로서, 곡면반사경(36)으로부터 반사된 빛을 수직하방으로 다시 반사시키는 제 2의 곡면반사경(39)을 더 갖추고 있다. 물론, 이때의 경우에는 이미지 센서(37)가 제 2곡면반사경(39)의 수직하방에 배치된다.4C shows another modification of Patent Application No. 2005-5936 and further includes a second
이와 같은 구성의 초슬림 광 조이스틱 장치들은, 피사체(F)로부터 반사된 빛의 경로를 수평방향으로 바꾸어 줌으로써, 빛의 경로가 수직방향으로 이루어진 종래의 광 포인트 장치에 비해 장치의 두께를 현저하게 줄여줄 수 있으며, 따라서 슬림화가 요구되는 개인 휴대 단말기에 설치할 수 있다. The ultra-slim optical joystick devices having such a configuration change the path of light reflected from the subject F in the horizontal direction, thereby significantly reducing the thickness of the device compared to the conventional optical point device in which the light path is vertical. Therefore, it can be installed in a personal portable terminal requiring slimming.
또한, 초슬림 광 조이스틱 장치는, 빛의 경로를 수평방향으로 바꾸어 줌으로써, 초점거리를 길게 할 수 있으며, 초점거리를 길게 함에 따라 초점심도를 깊게 유지하여 이미지 센서(18, 28, 37)에 정확한 이미지가 결상될 수 있게 한다. In addition, the ultra-slim optical joystick device can increase the focal length by changing the path of light in the horizontal direction, and maintain the depth of focus as the focal length is increased to provide an accurate image to the
그런데, 이러한 초슬림 광 조이스틱 장치는, 이미지 센서(18, 28, 37)로서 씨모스(CMOS)센서를 사용하므로, 많은 입사 광량이 필요하고, 많은 입사 광량이 필요하므로, 광원(10, 20, 30)으로서 고휘도의 발광 다이오드를 사용할 수 밖에 없다는 단점이 지적되고 있다. 특히, 고휘도의 발광 다이오드를 사용하므로, 많은 구동 전류가 소비되며, 따라서 개인 휴대 단말기의 배터리를 조기에 소모시킨다는 단점이 있다.However, since such a ultra-slim optical joystick device uses a CMOS sensor as the
본 발명은 이와 같은 단점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 적은 입사 광량으로도 피사체의 움직임을 정밀하게 인지할 수 있는 저전력 광 포인팅 장치 및 이를 구비한 개인 휴대 단말기를 제공하는데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above disadvantages, and an object thereof is to provide a low power optical pointing device capable of precisely recognizing the movement of a subject even with a small amount of incident light and a personal portable terminal having the same.
본 발명의 다른 목적은, 적은 입사 광량으로도 피사체의 움직임을 인지할 수 있으므로, 저휘도의 광원을 사용할 수 있고, 저휘도의 광원을 사용함에 따라 전류소비를 최소화시킬 수 있는 저전력 광 포인팅 장치 및 이를 구비한 개인 휴대 단말기를 제공하는데 있다. Another object of the present invention, since it is possible to recognize the movement of the subject even with a small amount of incident light, it is possible to use a light source of low brightness, low power optical pointing device that can minimize the current consumption by using a light source of low brightness and It is to provide a personal portable terminal having the same.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 피사체를 접촉시킬 수 있는 중앙의 리딩영역부를 갖는 투명 커버플레이트와; 인가되는 전원에 의해 발광하면서 상기 커버플레이트에 접촉된 피사체에 빛을 조사하는 이엘 시트와; 상기 피사체로부터 반사된 빛을 소정의 방향으로 가이드하면서 집광하는 광가이드 수단과; 상기 광가이드 수단으로부터 출사되는 빛의 변화를 감지하여 전기적인 신호로 변환시키는 초고감도 이미지 센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention is a transparent cover plate having a central leading area portion that can contact the subject; An EL sheet which emits light by an applied power and irradiates light onto a subject in contact with the cover plate; Light guide means for condensing the light reflected from the subject in a predetermined direction; And an ultra-sensitivity image sensor for detecting a change in light emitted from the light guide means and converting the light into an electrical signal.
바람직하게는, 상기 이엘 시트는, 상기 커버플레이트의 밑면에 배치되어 있되, 중앙의 리딩영역부를 제외한 가장자리 둘레를 따라 배치되며, 상기 초고감도 이미지 센서는, 0.1룩스(lux) 이하의 조도에서 영상인지가 가능한 센서인 것을 특 징으로 한다. Preferably, the EL sheet is disposed on a bottom surface of the cover plate, and is disposed along an edge circumference except for a leading region of the center, and the ultra-sensitivity image sensor is an image at an illuminance of 0.1 lux or less. Is a sensor that can be used.
그리고 상기 광가이드 수단은, 상기 피사체로부터 반사되는 빛을 입사하는 입사면과, 입사된 빛을 45°각도로 방향전환시키는 반사면 및, 방향전환된 빛을 집광시키면서 출사하는 볼록한 출사면을 갖는 제 1도파관과; 상기 제 1도파관으로부터 출사되는 빛을 입사하는 볼록한 입사면과, 입사된 빛을 45°각도로 방향전환시키는 반사면 및, 방향전환된 빛을 출사하는 출사면을 갖는 제 2도파관을 포함하는 것을 특징으로 한다. And the light guide means includes an incident surface for inciding light reflected from the subject, a reflective surface for redirecting the incident light at a 45 ° angle, and a convex output surface for condensing the redirected light. 1 waveguide; And a second waveguide having a convex incidence surface for incident light emitted from the first waveguide, a reflection surface for redirecting the incident light at an angle of 45 °, and a exit surface for emitting the redirected light. It is done.
이하, 본 발명에 따른 저전력 광 포인팅 장치 및 이를 구비한 개인 휴대 단말기의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, a preferred embodiment of a low power optical pointing device and a personal portable terminal having the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 도 5와 도 6을 참조하면, 본 발명의 광 포인팅 장치는, 커버플레이트(100)를 구비한다. 커버플레이트(100)는 피사체(F), 즉 사용자의 손가락을 접촉시킬 수 있도록 구성되며, 빛이 투과할 수 있도록 투명하다. First, referring to FIGS. 5 and 6, the optical pointing device of the present invention includes a
그리고 본 발명의 광 포인팅 장치는, 커버플레이트(100)의 하측에 배치되는 광원(200)을 구비한다. 광원(200)은 이엘 시트(Electro Luminescence Sheet)로 구성되며, 인가되는 전원에 의해 발광된다. 특히, 발광된 빛을 커버플레이트(100)에 접촉된 피사체(F)에 조사한다. In addition, the optical pointing device of the present invention includes a
참고로, 이엘 시트(Electro Luminescence Sheet)는, 유기 필름 위에 형광체를 도포한 것으로, 인가되는 전원에 의해 발광하는 구성을 가지며, 낮은 전압에도 구동될 수 있는 특성을 갖는다. 특히, 낮은 전압에도 구동되므로, 전력소비를 최소화시킨다. 이엘 시트(200)의 구성과 작동은 이미 공지된 것이므로 그에 대한 상세 한 설명은 생략하기로 한다. For reference, the EL sheet (Electro Luminescence Sheet) is a phosphor coated on the organic film, has a configuration that emits light by an applied power source, and has a characteristic that can be driven at low voltage. In particular, they are driven at low voltages, minimizing power consumption. Since the configuration and operation of the
한편, 이엘 시트(200)는, 일례로 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 커버플레이트(100)의 밑면 가장자리 둘레를 따라 배치된다. 특히, 커버플레이트(100)의 중앙부(110)를 제외한 밑면 가장자리 둘레를 따라 환형의 형태로 배치된다. 따라서, 발광된 빛이 커버플레이트(100)의 중앙부(110)를 투과하여 피사체(F)의 밑면에 조사될 수 있게 한다. Meanwhile, the
여기서, 커버플레이트(100)의 중앙부(110)는 피사체(F)가 직접적으로 접촉되는 부분으로서, 피사체(F)의 움직임을 직접적으로 감지하기 위한 일종의 "리딩영역부"이다. 이하, 커버플레이트(100)의 중앙부(110)를 "리딩영역부(110)"라 칭하기로 한다. Here, the
한편, 도 8 내지 도 10에는 이엘 시트(200)의 변형예를 나타내는 도면들이 도시되어 있다. 도 8의 변형예는 상기 이엘 시트(200)가 커버플레이트(100)의 밑면 가장자리 둘레를 따라 배치되어 있되, 둘레의 가장자리 일부에만 배치되는 구성을 갖는다. Meanwhile, FIGS. 8 to 10 are views illustrating modified examples of the
또한, 도 9의 변형예는 상기 이엘 시트(200)가 커버플레이트(100)의 측면 둘레를 따라 배치되는 구성을 갖는다. 이때, 이엘 시트(200)는 커버플레이트(100)의 측면 둘레를 따라 환형으로 배치될 수도 있으며, 경우에 따라 측면 둘레의 일부에만 배치될 수도 있다. In addition, the modification of FIG. 9 has a configuration in which the
또한, 도 10의 변형예는 상기 이엘 시트(200)가 커버플레이트(100)의 상면 가장자리 둘레를 따라 배치되는 구성을 갖는다. 이때, 이엘 시트(200)는 커버플레 이트(100)의 상면 가장자리 둘레를 따라 환형(도너츠 형상)으로 배치될 수도 있으며, 경우에 따라 상면 가장자리 둘레의 일부에만 배치될 수도 있다. In addition, the modification of FIG. 10 has a configuration in which the
한편, 본 발명의 도면에서는 커버 플레이트(100)가 원형으로 도시되어 있는 바, 상기 이엘 시트(200)가 환형 또는 소정곡률의 곡선으로 구성되어 있지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들어 커버 플레이트(100)가 각형, 즉, 사각형으로 구성되면, 이에 대응한 각형의 띠 형태로 구성될 수도 있으며, 각형의 어느 한 변에 대응하여 일자형으로 구성될 수도 있다. Meanwhile, in the drawings of the present invention, the
다시, 도 5와 도 6을 참조하면, 본 발명의 광 포인팅 장치는, 피사체(F)로부터 반사된 이엘 시트(200)의 빛을 집광시키면서 소정의 방향으로 가이드 하는 광가이드 수단(300)을 구비한다. Referring again to FIGS. 5 and 6, the optical pointing device of the present invention includes optical guide means 300 for guiding light in the
광가이드 수단(300)은 피사체(F)로부터 수직하방으로 반사되는 빛을 수평방향으로 굴절시키면서 집광시키는 제 1도파관(310)과, 제 1도파관(310)으로부터 출사되는 빛을 다시 수직하방으로 굴절시키는 제 2도파관(320)으로 구성된다. The light guide means 300 refracts the light emitted from the
제 1도파관(310)은 입사면(312)과 반사면(314)과 출사면(316)을 갖추고 있다. 입사면(312)은 커버플레이트(100)의 수직하부에 대응되게 배치되며, 커버플레이트(100)를 투과한 피사체(F)의 반사빛을 입사시킨다. 반사면(314)은 입사면(312)에 대해 대략 45°각도로 경사지게 배열되며, 입사된 빛을 대략 45°각도로 반사시킨다. 따라서 피사체(F)로부터 수직하방으로 반사된 빛을 수평방향으로 굴절시킨다. 출사면(316)은 평볼록렌즈면을 이룬다. 따라서 출사되는 빛을 소정의 각도로 집광시킨다.The
제 2도파관(320)은 제 1도파관(310)과 동일 축선상에 배열되며, 입사면(322)과 반사면(324)과 출사면(326)을 갖는다. 입사면(322)은 제 1도파관(310)의 출사면(316)과 간격을 두고 대응되게 배치되는 것으로, 평볼록렌즈면을 이루며, 제 1도파관(310)의 출사면(316)으로부터 출사되는 빛을 입사시킨다. 반사면(324)은 입사면(322)에 대해 대략 45°각도로 경사지게 배열되며, 입사된 빛을 대략 45°수직하방으로 반사시킨다. 따라서 수평방향으로 입사된 빛을 수직하방으로 굴절시킨다. 출사면(326)은 굴절된 빛을 수직하방으로 출사시킨다. The
한편, 제 1도파관(310)과 제 2도파관(320)의 사이에는 차단 조리개(330)가 배치된다. 차단 조리개(330)는 제 1도파관(310)의 출사면(316)으로부터 출사되는 빛의 주변 노이즈 광을 차단한다. Meanwhile, a blocking
이러한 구성의 광가이드 수단(300)에 의하면, 피사체(F)로부터 반사된 빛을 수평방향으로 가이드함으로써 장치의 두께를 줄일 수 있게 한다. 또한, 피사체(F)로부터 반사된 빛을 집광시킴으로써, 후술하는 초감도 이미지 센서(400)에 정확한 이미지가 결상될 수 있게 한다.According to the light guide means 300 of such a configuration, it is possible to reduce the thickness of the device by guiding the light reflected from the subject (F) in the horizontal direction. In addition, by condensing the light reflected from the subject F, an accurate image may be formed in the
다시, 도 5와 도 6을 참조하면, 본 발명의 광 포인팅 장치는, 제 2도파관(320)의 출사면(326)의 수직하부에 배치되는 초고감도 이미지 센서(400)를 구비한다. Referring again to FIGS. 5 and 6, the optical pointing device of the present invention includes an ultra-high
초고감도 이미지 센서(400)는, 씨모스(CMOS)센서보다 월등히 우수한 민감도를 갖는 센서, 예를 들면, 누 마이코비콘(νMAICOVICON)센서 또는 고감도 나노 이미지 센서(SMPD: Single Carrier Modulation Photo Detector)로 구성되며, 제 2도 파관(320)의 출사면(326)으로부터 출사된 빛의 변화를 감지하여 전기적인 신호로 변환시킨다. The ultra-high
참고로, 누 마이코비콘(νMAICOVICON)센서는 일본 "마쓰시타"사에서 씨모스(CMOS)센서를 기반으로 개발한 초고감도 이미지 센서이며, 고감도 나노 이미지 센서(SMPD)는 국내 전자부품연구원(KETI)에서 개발한 초고감도 이미지 센서이다. 이들 초고감도 이미지 센서들은 일반적인 이미지 센서, 예를 들면 씨모스(CMOS)센서 보다 대략 10 내지 1000배 이상의 민감도를 가지며, 0.1룩스(lux) 이하의 조도에서도 영상인지가 가능하다. 따라서, 비교적 광량이 적은 저휘도의 이엘 시트(200)의 빛을 감지할 수 있게 된다. 누 마이코비콘 초고감도 이미지 센서와, 고감도 나노 이미지 센서(SMPD)의 구성 및 작동은 이미 공지된 것이므로, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. For reference, NUMAICOVICON sensor is an ultra-sensitivity image sensor developed based on CMOS sensor by "Matsushita" in Japan, and high-sensitivity nano image sensor (SMPD) is developed by KETI in Korea. It is a developed ultra high sensitivity image sensor. These ultra-high sensitivity image sensors have a sensitivity of about 10 to 1000 times or more than a general image sensor, for example, a CMOS sensor, and can recognize an image even at an illuminance of less than 0.1 lux. Accordingly, it is possible to detect the light of the
다음으로, 이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 작동예를 도 6을 참조하여 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 인가되는 전원에 의해 이엘 시트(200)가 발광한다. 그러면, 이엘 시트(200)의 빛은 커버플레이트(100)를 투과하면서 상기 커버플레이트(100)의 리딩영역부(110)에 접촉된 피사체(F), 즉 사용자가 손가락에 조사된다. Next, an operation example of the present invention having such a configuration will be described with reference to FIG. 6. First, the
그리고 피사체(F)에 조사된 빛은 상기 피사체(F)에 부딪혀 반사되면서 하측의 제 1도파관(310)의 입사면(312)으로 입사되고, 입사된 빛은 반사면(314)을 통해 수평방향으로 굴절되며, 굴절된 빛은 출사면(316)을 통과하면서 집광된다. The light irradiated onto the subject F is incident on the
그리고 집광된 빛은 제 2도파관(320)의 입사면(322)으로 입사되고, 입사된 빛은 반사면(324)을 통해 다시 수직하방으로 굴절되며, 굴절된 빛은 출사면(326)을 통해 수직하방으로 출사되면서 초고감도 이미지 센서(400)에 결상된다. The condensed light is incident on the
한편, 이와 같은 상태에서 피사체(F)가 움직이면, 그 움직임에 따라 피사체(F)로부터 반사된 빛은 변화되고, 빛의 변화에 따라 초고감도 이미지 센서(400)에 결상된 영상도 변화된다. 따라서, 상기 초고감도 이미지 센서(400)는 변화되는 영상을 전기적인 신호로 변환시키면서 개인 휴대 단말기의 데이터 처리부(도시하지 않음)에 입력시키고, 전기적 신호가 입력된 데이터 처리부는 이를 근거로 피사체(F)의 움직임을 2차원 데이터로 변환시킨다. Meanwhile, when the subject F moves in such a state, the light reflected from the subject F changes according to the movement, and the image formed by the ultra-high
이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 저전력 광 포인팅 장치에 의하면, 낮은 조도의 빛도 효율적으로 감지할 수 있는 초고감도 이미지 센서(400)를 사용하므로, 저휘도의 빛을 발생시키는 이엘 시트(200)를 광원으로 사용할 수 있다. 그리고 이엘 시트(200)를 광원으로 사용할 수 있음으로써 전력의 소비를 최소화시킬 수 있으며, 전력의 소비를 최소화시킴에 따라 개인 휴대 단말기의 배터리 소모를 지연시킨다. According to the low-power optical pointing device of the present invention having the configuration as described above, the
다음으로, 도 11 내지 도 15에는 본 발명의 광 포인팅 장치를 구성하는 광가이드 수단의 변형예들을 나타내는 도면이 도시되어 있다. Next, FIGS. 11 to 15 are views showing modifications of the light guide means constituting the optical pointing device of the present invention.
도 11에 도시된 제 1변형예의 광가이드 수단(500)은, 커버플레이트(100)의 수직하방에 대략 45°각도로 경사지게 배열되는 반사경(510)과, 반사경(510)의 전방에 배치되는 집광렌즈(520)로 구성된다. The light guide means 500 of the first modification shown in FIG. 11 includes a
반사경(510)은 피사체(F)로부터 반사되는 빛을 대략 45°각도로 반사시켜 수평방향으로 전환시킨다. 집광렌즈(520)는 수평방향으로 전환된 빛을 집광시켜 초고 감도 이미지 센서(400)에 제공한다. 이러한 제 1변형예의 광가이드 수단(500)은, 간단한 구성을 가지므로, 제조하기 쉽고, 제조비용이 저렴하다. The
그리고 도 12에 도시된 제 2변형예의 광가이드 수단(600)은, 커버플레이트(100)의 수직하방에 대략 45°각도로 경사지게 배열되는 제 1반사경(610)과, 제 1반사경(610)의 전방에 배치되는 집광렌즈(620)와, 집광렌즈(620)의 전방에 대략 45°각도 하방으로 경사지게 배치되는 제 2반사경(630)으로 구성된다. In addition, the optical guide means 600 of the second modified example shown in FIG. 12 includes a first reflecting
제 1반사경(610)은 피사체(F)로부터 반사되는 빛을 대략 45°각도로 반사시켜 수평방향으로 전환시킨다. 집광렌즈(620)는 수평방향으로 전환된 빛을 집광시킨다. 그리고 제 2반사경(630)은 집광된 빛을 대략 45°각도의 수직하방으로 전환시켜 초고감도 이미지 센서(400)에 제공한다. The
이러한 제 2변형예의 광가이드 수단(600)은, 이미지 센서(400)를 수평하게 배열시킬 수 있는 구조이므로, 이미지 센서(400)를 안정적으로 설치할 수 있는 특징을 갖는다. Since the optical guide means 600 of the second modification has a structure in which the
그리고 도 13에 도시된 제 3변형예의 광가이드 수단(700)은, 커버플레이트(100)의 수직하방에 배치되는 곡면 반사경(710)으로 구성된다. And the light guide means 700 of the third modification shown in FIG. 13 is composed of a
곡면 반사경(710)은 커버플레이트(100)에 대해 대략 45°각도로 경사지게 배열되는 반사면(712)을 갖는다. 반사면(712)은 소정의 곡률을 갖는 오목면으로서, 피사체(F)로부터 반사된 빛을 수평방향으로 전환시키면서 집광시킨다. 따라서, 집광된 빛을 초고감도 이미지 센서(400)에 제공한다. The
그리고 도 14에 도시된 제 4변형예의 광가이드 수단(800)은, 커버플레이트 (100)의 수직하방에 배치되는 곡면 반사경(810)과, 곡면 반사경(810)의 전방에 배치되는 집광렌즈(820)로 구성된다. In addition, the light guide means 800 of the fourth modified example illustrated in FIG. 14 includes a
곡면 반사경(810)은 커버플레이트(100)에 대해 대략 45°각도로 경사지게 배열되는 반사면(812)을 갖는다. 반사면(812)은 소정의 곡률을 갖는 오목면으로서, 피사체(F)로부터 반사된 빛을 수평방향으로 전환시키면서 집광시킨다. The
집광렌즈(820)는 수평방향으로 전환된 빛을 2차적으로 집광시키고, 집광된 빛을 초고감도 이미지 센서(400)에 제공한다.The
이러한 제 4변형예의 광가이드 수단(800)은, 곡면 반사경(810)으로부터 반사된 빛을 2차적으로 재집광하는 집광렌즈(820)를 더 구비하므로, 빛의 집광효율을 극대화시킬 수 있는 특징을 갖는다. The light guide means 800 of the fourth modified example further includes a
그리고 도 15에 도시된 제 5변형예의 광가이드 수단(900)은, 커버플레이트(100)의 수직하방에 배치되는 제 1곡면 반사경(910)과, 제 1곡면 반사경(910)의 전방에 배치되는 제 2곡면 반사경(920)으로 구성된다. In addition, the optical guide means 900 of the fifth modified example illustrated in FIG. 15 is disposed in front of the first
제 1곡면 반사경(910)은 커버플레이트(100)에 대해 대략 45°각도로 경사지게 배열되는 반사면(912)을 갖는다. 반사면(912)은 소정의 곡률을 갖는 오목면으로서, 피사체(F)로부터 반사된 빛을 수평방향으로 전환시키면서 집광시킨다. The first
제 2곡면 반사경(920)은 제 1곡면 반사경(910)의 반사면(912)에 대해 대략 45°각도 하방으로 경사지게 배열되는 반사면(922)을 갖는다. 반사면(922)은 소정의 곡률을 갖는 오목면으로서, 제 1곡면 반사경(910)으로부터 반사된 빛을 수직하방으로 전환시키면서 재집광시킨다. 따라서, 집광된 빛을 초고감도 이미지 센서 (400)에 제공한다.The second
이러한 제 5변형예의 광가이드 수단(900)은, 이미지 센서(400)를 수평하게 배열시킬 수 있는 구조이므로, 이미지 센서(400)를 안정적으로 설치할 수 있는 특징을 갖는다. Since the optical guide means 900 of the fifth modification has a structure in which the
다음으로, 도 16에는 본 발명의 저전력 광 포인팅 장치가 설치된 개인 휴대 단말기(1000)가 도시되어 있다. 이에 따르면, 개인 휴대 단말기(1000)는 단말기 본체(1100)를 구비하며, 단말기 본체(1100)에는 본 발명의 저전력 광 포인팅 장치(1200)가 설치된다. Next, FIG. 16 shows a personal portable terminal 1000 in which the low power optical pointing device of the present invention is installed. Accordingly, the personal portable terminal 1000 includes a
이때, 저전력 광 포인팅 장치(1200)의 커버플레이트(100)는 단말기 본체(1000)의 외면에 설치된다. 따라서 사용자가 손가락을 접촉시키면서 움직일 수 있게 한다. 그리고 저전력 광포인팅 장치(1200)의 초고감도 이미지 센서(400)(도 3참조)는, 개인 휴대 단말기(1000)의 데이터 처리부(도시하지 않음)와 전기적으로 연결된다. 따라서 손가락의 움직임에 따른 전기적 신호를 데이터 처리부에 입력시킨다. In this case, the
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주내에서 적절하게 변경 가능한 것이다. Although the preferred embodiments of the present invention have been described above by way of example, the scope of the present invention is not limited to these specific embodiments, and may be appropriately changed within the scope of the claims.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 저전력 광 포인팅 장치 및 이를 구비한 개인 휴대 단말기는, 낮은 조도의 빛도 효율적으로 감지할 수 있는 초고감 도 이미지 센서를 사용하므로, 저휘도의 빛을 발생시키는 이엘 시트를 광원으로 사용할 수 있으며, 저휘도의 이엘 시트를 광원으로 사용할 수 있음으로써 전력의 소비를 최소화시킬 수 있고, 전력의 소비를 최소화시킬 수 있음에 따라 개인 휴대 단말기의 배터리 소모를 지연시킬 수 있는 효과를 갖는다. As described above, the low-power optical pointing device and the personal portable terminal having the same use an ultra-sensitivity image sensor capable of efficiently detecting low-illuminance light, thereby generating low luminance light. The sheet can be used as a light source, and the low-luminance EL sheet can be used as a light source to minimize power consumption and to minimize power consumption, thereby delaying battery consumption of a personal mobile terminal. Has an effect.
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