KR102445734B1 - 광학적 입력 장치 - Google Patents

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Abstract

광학적 입력 장치로서, 광학적 투명 플레이트의 주변 가장자리에 위치하는 적어도 하나의 광원(7)을 가지며, 주파수 변조된 광을, 상기 변조된 광이 상기 플레이트 내에 그 전반사에 의해 포함되도록 하는 각도로, 광학적 투명 플레이트(5,6) 내에 그 평면 길이를 따라 전송하도록 배열 및 구성되는 적어도 하나의 광학적 투명 플레이트(5,6); 상기 변조된 광의 일부 또는 전부를 수신하도록 구성되는 적어도 하나의 포토 디텍터(6a); 상기 광학적 투명 플레이트(5,6) 내에 내장되어, 그에 대하여 기계적으로 이동가능하도록 구성되는 적어도 하나의 입력 기구(12); 상기 적어도 하나의 포토 디텍터(6a)에 통신가능하게 결합되는 디스플레이 스크린(4); 및 상기 적어도 하나의 포토 디텍터(6a)로부터 신호를 수신하고 상기 디스플레이 스크린(4) 상에 디스플레이될 정보를 나타내는 데이터를 생성하기 위한 처리 모듈(29)을 포함하고, 상기 장치는 상기 광학적 투명 플레이트(5,6)에 대한 상기 입력 기구(12)의 기계적 운동 및 상기 투명 플레이트(5,6)에의 압력의 인가가 모두 상기 적어도 하나의 포토 디텍터(6a)에 의해 수신된 변조된 광의 각각의 변화를 생성하도록 구성되고; 상기 적어도 하나의 포토 디텍터(6a)에 의해 수신된 상기 변조된 광의 변화는 상기 처리 모듈이 상기 디스플레이 스크린(4) 상에 디스플레이될 정보의 변화를 나타내는 데이터를 생성하는 것을 유발하는, 광학적 입력 장치.

Description

광학적 입력 장치
본 발명은 일반적으로 터치-감지 디스플레이 스크린과의 촉각적 사용자 상호 작용을 위한 광학적 입력 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 반드시 필수적으로 배타적인 것은 아니지만, 투명 플레이트에 장착될 수 있고 제한되는 것은 아니지만 LCD 또는 OLED 디스플레이와 같은 광학적 디스플레이 스크린의 앞에 위치할 수 있으며, 이러한 방식으로 촉각 장치가 디스플레이를 크게 방해하지 않으면서 전자 시스템에 입력을 제공할 수 있는, 로터리 다이얼, 스위치, 슬라이더, 조이스틱, 압력 패드 등과 같은 광학적 촉각적 입력 장치 또는 이들의 임의의 조합(따라서 촉각적 장치로 언급됨)에 관한 것이다.
사용자 인터페이스를 향상시키기 위해 전자 장치에서의 디스플레이의 사용이 널리 보급되고 있으며, 그 중 일부는 터치에 민감할 수 있다. 종래의 터치 스크린 장치는 디스플레이 표면 또는 스크린, 및 디스플레이 표면 위에 배치된 투명하고, 터치-감응형 표면을 포함할 수 있다. (투명한 표면의 임의의 지점에서 검지 또는 스타일러스를 배치하는 것과 같은) 사용자 상호 작용과 디스플레이 스크린 사이의 통신을 가능하게 하는 기술은 저항성, 용량성 또는 광학적 기술을 포함할 수 있다. 이 터치 스크린은 다양한 응용 프로그램에 사용할 수 있는 동적이고, 소프트웨어 구성가능한 사용자 인터페이스를 제공한다. 그러나, 터치 스크린 자체는 촉각적 피드백 측면에서 사용자에게 거의 제공하지 않는다. 휴대폰 또는 태블릿과 같은 특정 유형의 범용 전자 장치에서, 햅틱 또는 촉각적 피드백의 필요성은 디스플레이/터치 스크린에서의 완전한 유연성 및 균일성의 장점보다 바람직하지 않다. 그러나, 터치 스크린/패널의 사용이 본질적으로 훨씬 더 구체적이거나 심지어 전기/전자 기기, 기계 또는 시험 장비의 제어와 같은 단일 작업 세트에 한정하는 애플리케이션에 있어서, 사용자를 위한 촉각적 피드백의 일부 형태를 제공하는 것이 종종 바람직한데, 디스플레이의 완전한 구성가능성이 크게 요구되지 않을 수 있다.
현재의 시스템들에서, 사용자는 터치 및/또는 전통적인 스위치, 버튼, 슬라이더, 래디얼 다이얼 등의 조합을 제공받을 수 있으며, 이러한 촉각적 디바이스들은 디스플레이 스크린에 인접하거나 근처에 위치할 수 있지만, 그 앞에는 그렇지 않다. 이는 순수하게 촉각적 장치들이 본질적으로 전기/전자 경향이 있고 따라서 그들의 기능적인 작동의 일부로서 와이어가 부착되어 있기 때문이다. 그것들이 디스플레이의 앞에 배치되었다면, 적어도 미학적 목적에서, 와이어들을 감출 필요가 있을 것이다. 이는 일반적으로 와이어들이 관통하여 공급되는 디스플레이에 홀을 형성함으로써 이루어진다. 대안적으로, 와이어들은 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 일부 투명한 재료로 제조될 수 있고, 또는 완전히 제거되고 대신 무선 통신이 이용될 수 있다. 그러나, 이러한 접근은 비용이 많이 들고, 조작 및 제조 뿐만 아니라 예를 들어 홀의 수, 크기 및 위치 등과 같은 사용자 커스터마이즈와 관련한 유연성의 정도 측면에서 그들 자체의 세부 과제와 단점들이 있다.
본 발명의 양태들의 목적은 이러한 문제 중 적어도 일부를 해결하고, 광학적 기술을 이용하여, 보다 효과적이고 즐거운 사용자 경험을 제공하고 장치 자체의 주위 및/또는 내부에서 디스플레이의 전체 이점을 가능하게 하기 위해 디스플레이를 현저히 방해하지 않으면서 존재하는 디스플레이의 어느 곳에도 배치될 수 있는, 비용-효율적이고 신뢰성 있는 촉각적 장치 또는 촉각 장치들의 그룹을 제공하는 것이다. 상기 장치는 가전 제품이나 가정용 컨트롤러 등 상의 제어 패널과 같은 촉각적 입력의 일부 형태가 요구되는 임의의 전기/전자 시스템에 사용될 수 있다. 또한 상기 장치는 하이브리드 터치 감지 및 촉각 장치 인터페이스를 제공하는 터치 패널 또는 스크린과 함께 또는 이들의 일부로서 사용될 수 있다.
여기에 기술되는 촉각적 장치는 광학적 기술에 기초하며 따라서 상기 장치 뒤의 디스플레이의 사용가능한 영역 및 외관을 방해할 수 있는 임의의 가시적인 통신 또는 전력 공급 경로를 필요로 하지 않는다. 또한, 상기 촉각적 장치는 광학적 터치 스크린 기술과 함께 효율적으로 사용될 수 있어 하이브리드 촉각적 입력 장치 및 터치 감지 인터페이스 기능을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 광학적 입력 장치가 제공되는데, 다음을 포함한다:
- 적어도 하나의 광학적 투명 플레이트, 그 주변 가장자리에 위치하는 적어도 하나의 광원을 가지며, 주파수 변조된 광을, 상기 변조된 광이 전반사에 의해 상기 플레이트 내에 포함되도록 하는 각도로, 상기 광학적 투명 플레이트에 그 평면 길이를 따라 전송하도록 배열되고 구성된 적어도 하나의 광학적 투명 플레이트;
- 상기 변조된 광의 일부 또는 전부를 수신하도록 구성되는 적어도 하나의 센서;
- 상기 광학적 투명 플레이트 내에 내장되며 그에 대하여 기계적으로 이동가능하도록 구성되는 적어도 하나의 입력 기구;
- 상기 적어도 하나의 포토 디텍터에 통신가능하게 결합되는 디스플레이 스크린; 및
- 상기 적어도 하나의 포토 디텍터로부터 신호들을 수신하고 상기 디스플레이 스크린 상에 디스플레이될 정보를 나타내는 데이터를 생성하기 위한 처리 모듈. 상기 장치는 상기 광학적 투명 플레이트에 대한 상기 입력 기구의 기계적 운동 및 상기 투명 플레이트에의 압력의 인가 모두가 상기 적어도 하나의 포토 디텍터에 의해 수신된 상기 변조된 광의 각각의 변화를 생성하도록 구성되고; 상기 적어도 하나의 포토 디텍터에 의해 수신된 변조된 광의 변화는 상기 처리 모듈이 상기 디스플레이 스크린 상에 디스플레이될 정보의 변화를 나타내는 데이터를 생성하는 것을 유발한다.
선택적으로, 본 발명의 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 센서는 포토 디텍터가 될 수 있다.
본 발명의 제1 예시적인 실시예에 따르면, 상기 장치는 광학적 분산성 베이스 플레이트를 추가로 포함하고, 상기 적어도 하나의 포토 디텍터는 그 주변 가장자리에 배치되고, 상기 디스플레이 스크린은 상기 광학적 분산성 베이스 플레이트 아래에 위치한다.
선택적으로, 상기 장치는 정확히 2개의 광학적 투명 플레이트를 포함할 수 있다. 각각의 상기 플레이트는 그 주변 가장자리에 위치하는 적어도 하나의 광원을 가질 수 있으며, 상기 적어도 하나의 광원은 주파수 변조된 광을, 상기 변조된 광이 전반사에 의해 상기 플레이트 내에 포함되도록 하는 각도로, 각각의 상기 광학적 투명 플레이트에 그 각각의 평면 길이를 따라 전송하도록 배열 및 구성될 수 있고, 하나의 상기 플레이트 내에 포함되는 상기 주파수 변조된 광은 다른 상기 플레이트 내에 주파수 변조된 광과 상이한 주파수에서 변조될 수 있다.
하나의 예시적인 실시예에 따르면, 상기 입력 장치는 실질적으로 원통형이고, 광학적으로 투명한 로터리 다이얼이 될 수 있다. 선택적으로, 상기 로터리 다이얼은 상기 다이얼 내에 중심에서 떨어져 위치하며 상기 베이스 플레이트를 향하여 아래쪽으로 경사진 각형 리플렉터(angled reflector)를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 각형 리플렉터는 상기 적어도 하나의 광원으로부터 입사광을 아래쪽의 상기 광학적 분산성 베이스 플레이트 상에 전송할 수 있으며, 그것이 상기 적어도 하나의 포토 디텍터를 향해 진행함에 따라 광의 강도가 분산될 수 있다.
선택적으로 본 발명의 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 상기 로터리 다이얼은 상기 광학적 투명 다이얼 내에 위치하는 적어도 2개의 동심형 격자 링, 즉 내측 격자 링 및 외측 격자 링을 추가로 포함할 수 있는데, 이들은 상기 로터리 다이얼에 대하여 동일한 중심축을 공유하고 상기 중심축을 기준으로 서로 반대 방향으로 회전가능할 수 있다. 선택적으로, 상기 외측 격자 링은 복수의 광학적 투명 어퍼처를 포함할 수 있다. 또한, 상기 내측 격자 링은 단일 광학적 투명 어퍼처를 포함할 수 있다.
하나의 예시적인 실시예에 따르면, 상기 내측 격자 링 상의 상기 단일 광학적 투명 어퍼처는 상기 리플렉터와 정렬하여 고정된다.
본 발명의 제2 예시적인 실시예에 따르면, 상기 입력 기구는 대체로 원통형의 푸쉬 스위치가 될 수 있는데, 이는 불투명한 원주면과 원형의 상부면을 가질 수 있고, 상기 스위치가 개방 구성과 폐쇄 구성 사이에서 이동가능하도록 구성될 수 있다.
선택적으로, 상기 스위치는 상기 푸쉬 스위치의 내측 둘레 주위를 도는 대체로 원형의 각형 리플렉터를 추가로 포함할 수 있고, 상기 리플렉터는 상기 베이스 플레이트를 향하여 아래쪽으로 경사져 있다. 상기 스위치는 상기 원주면에 적어도 하나의 광학적 투명 어퍼처를 추가로 포함할 수 있다.
선택적으로, 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 상기 스위치가 상기 개방 구성에 있을 때, 상기 광학적 투명 어퍼처가 상기 리플렉터와 오정렬(misaligne)되어, 어떠한 광도 상기 베이스 플레이트로 전송되지 않을 수 있다. 상기 스위치가 상기 폐쇄 구성에 있을 때, 상기 광학적 투명 어퍼처는 상기 리플렉터와 정렬되어, 광이 상기 베이스 플레이트로 전송될 수 있다.
제2 예시적인 실시예에 따르면, 상기 스위치의 원형의 상부면에의 압력의 인가는 그것을 상기 개방 구성으로부터 상기 폐쇄 구성으로 이동시킨다.
본 발명의 예시적인 제3 실시예에 따르면, 상기 입력 기구는 대체로 원통형의 광학적으로 투명한 로터리 다이얼로 구성될 수 있는데, 상기 로터리 다이얼은 상기 로터리 다이얼의 원주면에 고정되는 적어도 하나의 곡면형 리플렉터를 포함할 수 있다. 상기 광학적 투명 플레이트는 복수의 광학적 송신기 및 수신기 쌍에 의해 둘러싸일 수 있다.
본 발명의 예시적인 제4 실시예에 따르면, 상기 입력 기구는 광학적으로 투명한 대체로 원통형의 로터리 다이얼이고, 중심에서 떨어진(off-centre) 광학적 분산성 로드가 그것을 통과할 수 있다. 상기 광학적 투명 플레이트는 교호하는 광학적 송신기 및 수신기 쌍들에 의해 둘러싸일 수 있고, 각각의 상기 광학적 송신기는 각각의 상기 광학적 수신기의 기하학적으로 반대쪽의 것이 될 수 있다.
본 발명의 임의의 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 입력 기구는 로컬 전원, 로컬 포토 디텍터 및 로컬 광원을 추가로 포함할 수 있다. 상기 전원은 배터리셀 및 솔라셀을 포함할 수 있다.
본 발명의 이들 및 다른 양태들은 본 발명의 실시예들이 단지 예시로서 그리고 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 이하의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예로 사용하기 적합한 종래 기술의 터치-감지형 스크린을 나타내는 개략도이다.
도 2는 터치-감지형 디스플레이 스크린에 내장된 수동형 로터리 다이얼 형태의 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 촉각적 입력 장치의 개략적인 사시도이다.
도 3은 도 2의 수동형 광학적 로터리 다이얼의 개략적인 단면도이다.
도 4는 도 2의 수동형 로터리 다이얼의 내측 부분들을 나타내는 개략적인 분해도이다.
도 5는 도 2의 로터리 다이얼의 대안적인 예시적인 실시예로서 수동형 로터리 다이얼의 형태의 본 발명의 예시적인 제2 실시예에 따른 촉각적 입력 장치의 개략적인 평면도이다.
도 6은 본 발명의 예시적인 제2 실시예에 따른 트리플 플레이트 터치-감응형 디스플레이 스크린 구성에 기초한 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 수동형 광학적 로터리 다이얼의 개략적인 단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 듀얼 플레이트 구성에 기초한 본 발명의 또 다른 예시적인 실시예에 따른 수동형 광학적 푸시 버튼 스위치의 개략적인 단면도이다.
도 8은 듀얼 플레이트 구성에 기초한 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 능동형 광학적 로터리 다이얼의 개략적인 단면도이다.
도 9는 단일 플레이트 구성에 기초한 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 수동형 광학적 로터리 다이얼의 개략적인 평면도이다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 예시적인 제6 실시예에 따른 단일 플레이트 구성에 기초한 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 수동형 광학적 푸시 버튼 스위치의 개략적인 단면도이다.
도 11은 단일 플레이트 구성에 기초한 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 능동형 광학적 로터리 다이얼의 개략적인 단면도이다.
도 12는 빔 격자를 갖는 단일 플레이트 구성에 기초한 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 수동형 광학적 로터리 다이얼의 개략적인 평면도이다.
도 13은 빔 격자를 갖는 단일 플레이트 구성에 기초한 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 수동형 광학적 로터리 다이얼의 단면도이다.
이제 기본적인 기술이 도면의 도 1을 참조하여 설명될 것이며, 여기서 본 발명에 사용하기에 적합할 수 있는 공지된 스크린의 예시적인 실시예가 도시되어 있다. 광학적 투명 플레이트들(5, 6)은 보다 낮은 굴절률 갭(9)에 의해 분리된다. 상부 플레이트(5)는 실질적으로 직사각형 형상이고 복수의 광원(7)에 의해 둘러싸인다. 이러한 광원들은 구체적으로는 LED 광원(7)이 될 수 있지만, (OLED, 레이저 등) 본 기술 분야에 공지된 바와 같은 임의의 적합한 광원이 될 수 있다. 광원(7)은 미리 정해진 각도로 주파수 편조된 광을 균일하게 주입시킨다. 이 각도는 광이 전반사(Total Internal Reflection; TIR)에 의해 상부 플레이트 내에 포함되도록 한다. TIR이 발생하는데 필요한 구체적인 각도는 상부 플레이트(5)를 생성하는데 사용되는 재료에 의해 결정되며, '임계 각도(critical angle)'로 알려져 있다. 이는 상부 플레이트(5)의 굴절률과 더 낮은 굴절률 갭(9)이 알려져 있다면, 스넬의 법칙을 이용하여 쉽게 계산될 수 있다. 사용자의 손가락 또는 터치 스크린 스타일러스(8)에 의한 상부 플레이트(5) 상의 컨택은 상부 플레이트(5) 내에서의 전반사를 방해하며, 일부 이탈된 광(10)이 컨택의 위치에서 더 낮은 굴절률 갭(9) 내로 방출될 수 있도록 한다.
하부 플레이트(6)는 광산란 입자(11)로 가볍게 도핑된다. 상부 플레이트로부터 탈출된 광(10)은 더 낮은 굴절률 갭(9)을 통해 하부 플레이트(6)로 진행한다. 그후 탈출된 광(10)은 TIR에 의해 하부 플레이트(6) 내에 캡처된다. 광(10)이 하부 플레이트(6)의 길이를 따라 진행함에 따라, 그것은 광 산란 입자(11) 상에 입사된다. 이러한 광 산란 입자(11)는 입사되는 방출된 광(10)을 산란시켜 하부 플레이트(6)의 내측 표면 상에서 입사각을 변화시키고, 따라서 산란된 광이 하부 플레이트(6)를 빠져 나가는 것을 가능하게 한다. 광(10)은 하부 프레이트(6)를 따라 진행된 거리의 함수에 따라 소산(dissipation)된다. 하부 플레이트(6)의 가장자리에 도달하는 광은 포토 디텍터(6a)와 같은 센서에 의해 픽업된다. 포토 디텍터들(6a)은 하부 플레이트(6)의 주변 주위에 모두 위치하고 하부 플레이트의 중심을 향하여 내측을 향한다. 포토 디텍터들(6a)의 위치가 알려져 있고 상대적인 광 강도가 검출됨에 따라, 컴퓨터는 컨택 포인트의 정확한 위치를 계산할 수 있다.
순전히, 예시로서, 이 기술의 다양한 실시예들 및 이들이 작동하는 방식이 WO2015/155508에 기재되어 있다. 그러나, 다른 광학적 터치 스크린 기술이 본 발명의 양태들와 함께 사용하기에 적합할 수 있으며, 따라서 본 발명은 반드시 이와 관련하여 제한되도록 의도된 것은 아니라는 것이 이해될 것이다.
도면의 도 2, 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 예시적인 제1 실시예가 도시되어 있는데, 광학적 터치 감지형 스크린의 상부 플레이트(5)의 표면에 로터리 다이얼(12)이 내장되어 있다. 이 예시적인 실시예에서, 터치 감응형 스크린은 도면의 도 1을 참조하여 기술된 바와 같이, 그 사이에 더 낮은 굴절률을 갖는 재료의 층이 있는 2개 층의 광학적 투명 플레이트(5, 6)를 포함한다. 디스플레이 스크린(4)은 제한되지는 않지만 LED 또는 OLED 디스플레이 스크린과 같은 임의의 공지 된 디스플레이 스크린을 포함할 수 있는 터치 감응형 스크린 아래에 배치될 수 있다. 장치의 주변 주위에 균등하게 배치된 복수의 LED(7)에 의해 광은 상부 플레이트(5)에 균일하게 주입된다. 이 광은 이전과 같이 TIR에 의해 상부 플레이트(5) 내에 포함된다.
다이얼(12)은 실질적으로 원통형의 형상이고, 낮은 굴절률 갭(9)에 도달할 때까지 상부 플레이트(5)를 통해 완전히 매립된다. 각형 리플렉터(14)는 로터리 다이얼(12) 내에 위치하며, 일반적으로 직각 삼각형 단면을 갖는다. 리플렉터의 수직 벽(14a)은 대략적으로 상부 플레이트(5)에 인접하고 상부 플레이트(5)의 가장자리를 가장자리를 향해 바깥쪽으로 향한다. 리플렉터(14)의 수평 벽(14b)은 낮은 굴절률 갭(9)에 인접하고 하부 플레이트(6)를 향해 아래쪽으로 향한다. 각형 벽은 입사광을 아래의 더 낮은 굴절률 갭(9)으로 그리고 따라서 하부 플레이트(6)로 반사하는 각도에 있다.
도 1의 터치 스크린과 관련하여 전술한 바와 같이, 터치 위치는 하부 플레이트(6) 주위에 위치하는 포토 디텍터들(6a)에 의해 검출되는 광 강도에 의해 결정되며, 로터리 다이얼의 상대적인 위치는 유사한 방법으로 결정될 수 있다. 구체적으로 도면의 도 4를 참조하면, 로터리 다이얼은 한 쌍의 동심 불투명 원형 격자 링, 즉, 내측 링(21) 및 외측 링(20)으로 구성된 광 펄스 생성 메커니즘을 추가로 포함한다. 외측 링(20)은 링 주위에 동일한 간격으로 이격된 광학적으로 투명한 어퍼처들(19)을 갖는다. 내측 링은 리플렉터(14)와 정렬되는 링의 한 지점에 위치하는 단지 단일의 광학적으로 투명한 어퍼처(18)를 갖는다.
특히 도면의 도 4를 참조하면, 2개의 링(20, 21)은 서로에 대해 반대 방향으로 회전할 수 있다. 내측 링(21)은 로터리 다이얼(12)에 고정되고 어퍼터(18)가 항상 리플렉터(14)와 정렬되도록 배치된다. 광원들(7)로부터 외측 링(20) 상의 광 입사는 어퍼처들(18 및 19)이 정렬될 때만 리플렉터(14) 상에 입사된다. 따라서, 사용에 있어, 로터리 다이얼이 회전하는 동안, 광은 리플렉터(14) 상에 일련의 펄스(15)로 입사된다. 광 펄스(15)는 도면의 도 3에서 가장 잘 볼 수 있다.
필요하지 않을 때 광 펄스가 생성되지 않도록 하기 위해, 어퍼처들(18, 19)이 항상 정렬되거나 또는 항상 완전히 정렬되지 않은 위치에 메커니즘을 유지시키는 것이 바람직하다. 이는 본 기술 분야에 공지된 것과 같은 기계적 구성, 예를 들어 톱니 클릭 메커니즘 또는 복수의 원주 방향으로 배열된 자석에 의해 수행될 수 있으며, 본 발명은 이와 관련하여 제한되도록 의도된 것은 아니다.
도면의 도 4에서, 외측 및 내측 격자 링(20, 21)은 P5868GB00erent 평면 높이에 있는 것으로 도시되어 있다. 이는 구성요소 부분들만을 명확하게 나타내기 위한 것이고, 사용에 있어, 적어도 도시된 예시적인 실시예에서, 2개의 링들(20, 21)이 동일한 평면 높이에 맞추어질 것임을 이해해야 한다. 상기 예에서, 내측 링 (21) 및 단일 리플렉터(14)를 통한 단일 어퍼처(18)만이 도시되어 있지만, 다수의 어퍼처들(18) 및 리플렉터들(14)이 이용될 수 있음은 본 기술 분야의 능숙한 기술자에게 명백할 것이다. 광의 펄스(15)는 낮은 굴절률 갭(9)을 통해 가볍게 도핑된 하부 플레이트(6)를 향해 아래쪽으로 향하며, 이는 이전과 같이 광을 산란시키고 이에 의해 로터리 다이얼의 회전 위치가 결정될 수 있다.
따라서, 종래 기술의 장치와 달리, 배선을 필요로하지 않는 전체적으로 광학적 촉각적 입력 장치가 제공된다. 이는 디스플레이를 방해하는 와이어가 더 이상 존재하지 않는 것을 의미하며 따라서 본 발명은 보다 깨끗하고, 보다 통합된, 디스플레이의 제공을 용이하게 한다. 리플렉터(14) 대신에, 굴절기, 확산기, 회절기 또는 이들의 임의의 조합과 같은 광학적 요소들이 이용될 수 있음은 본 기술 분야의 능숙한 기술자에게 명백할 것이다.
로터리 다이얼(12)이 순전히 광학적임에 따라 디스플레이는 다이얼 자체를 통해 보여질 수 있으며, 다른 디스플레이가 다이얼 상에 보여지는 것을 가능하게 한다. 예를 들어, 다이얼이 세탁기 디스플레이에서 사용된다면, 다이얼 자체는 다이얼의 상대적인 위치에 의해 선택된 세탁-사이클을 표시할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 그리고 도면의 도 5를 참조하면, 광 펄스 생성 메커니즘은 고정된 격자 링(20)을 포함할 수 있다. 이 실시예에서, 고정된 격자 링(20)은 복수의 어퍼처(19)를 가지며, 동일한 위치에 고정된 상태를 유지하여 각각의 어퍼처(19)가 광원들(7)에 대해 동일한 위치에 있다. 또한, 광이 통과할 수 있는 단일 어퍼처(18)를 포함하는 내측 격자 링(21)이 있다. 리플렉터(14) 및 내측 격자 링(21)은 로터리 다이얼(12)과 함께 회전한다. 고정된 격자 링(20) 상의 어퍼처(19)가 내측 격자 링(21) 상의 어퍼처와 정렬될 때, 광은 리플렉터를 통과하고 광의 펄스(15)(도면의 도 4 참조)는 어퍼처들이 정렬 위치를 통과함에 따라 하부 플레이트(6)로 주입된다. 리플렉터(14) (및 따라서 하부 플레이트(6))에 입사하는 광의 펄스(15)의 정확한 위치는 광이 통과하는 어퍼처(19)의 위치에 의존한다. 이후, 광의 펄스(15)가 검출되고 그 위치는 전술한 바와 같이 결정된다.
이 실시예에서, 광학적 방사형 다이얼이 주변 터치 스크린 검출 시스템과 함께 사용될 수 있고, 따라서 존재하는 터치 스크린 검출 시스템에 대한 상당한 수정없이, 하이브리드 터치 스크린 및 촉각적 입력 장치 인터페이스를 제공한다.
전술한 광학적 듀얼 플레이트 터치 감지형 디스플레이 기술을 이용할 때 발생할 수 있는 잠재적인 이슈는, 시스템이 예를 들어 정전식 터치 감지형 디스플레이 기술과 같이 양호한 멀티-터치 기능을 갖지 못할 수 있다는 것이다. 광학적 터치 스크린 및 전술한 바와 같은 로터리 광학적 다이얼을 포함하는 시스템은, 일부 경우에, 신호의 간섭이 발생할 수 있으므로 컴퓨터 알고리즘을 혼동할 수 있다. 스크린 상의 터치 및 위의 다이얼로부터의 광의 펄스가 동시에 발생하면, 그들은 알고리즘이 그들의 상대적인 위치를 결정하려고 할 때 서로 간섭할 수 있다. 이 이슈는 도 6을 참조하여 설명되는 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 의해 완화될 수 있다.
도면의 도 6을 참조하면, 트리플 플레이트 디스플레이 스크린에 내장된 광학적 로터리 다이얼(12)을 포함하는 광학적 터치 감지형 디스플레이가 제공된다. 트리플 플레이트는 이전 실시예들에서와 같이 상부 플레이트(5) 및 하부 플레이트(6)를 포함하지만, 또한 추가의 중간 플레이트(27)를 포함한다. 상부 플레이트(5)는 예를 들어 도면의 도 1을 참조하여 전술한 바와 같은 방식으로 사용자의 검지 또는 스타일러스로부터의 접촉을 검출한다. 중간 플레이트는 도면의 도 2 내지 도 5 중 어느 하나를 참조하여 설명된 바와 같이 광학적 로터리 다이얼(12)의 회전 운동을 검출한다. 각각의 플레이트(5, 6, 27)는 낮은 굴절률 갭(9)에 의해 이격되어 있다. 플레이트들(5, 27)은 복수의 광원(7, 28)에 의해 둘러싸여 있다. 상부 플레이트(5)의 광원들(7)은 제1 주파수 f 1에서 변조된다. 중간 플레이트(27)의 광원들(28)은 제2 주파수 f 2에서 변조된다. 주파수들 f 1과 f 2는 항상 서로 다르며, 컴퓨터가 터치 위치에 관한 정보와 다이얼 회전 위치에 관한 정보를 구별할 수 있도록 알고리즘에 의해 분류된다.
리플렉터(14)는 리플렉터의 수직 벽(14a)이 중간 플레이트(27)의 상부 표면보다 높게 연장되지 않도록 위치된다. 또한, 어퍼처들(18, 19)는 중간 플레이트(27)에 대응하는 평면 이외의 임의의 다른 평면에서 내측 및/또는 외측 링(20, 21)에 제공되지 않을 수 있다. 이는 다이얼의 회전 운동에 의해 상부 플레이트(5)에서의 광이 혼동될 수 없도록 한다.
이제 도면의 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 본 발명의 예시적인 제4 실시예가 제공된다. 여기서, 촉각적 디스플레이 입력 장치는 로터리 다이얼이 아니라, 스위치의 상부 면에 압력을 인가함으로써 온/오프될 수 있는 스위치(40)이다.
이전의 실시예들에서와 같이, (LED 또는 OLED 일 수 있는) 복수의 광원(7) 에 의해 둘러싸인 상부 플레이트(5)가 제공되는데, 이는 주파수 변조된 광을 방출하고 TIR에 의해 캡처되는 플레이트(5) 내로 주입된다. 스위치 하우징(41) 내의 상부 플레이트(5)에 내장된 스위치(40)가 제공된다. 스위치 하우징(41)은 복수의 어퍼처(42)를 갖는다. 상술한 로터리 다이얼과는 다르게, 스위치는 회전하지 않으며 따라서 어퍼처들(42)은 광원들(7)에 대하여 회전하지 않는다. 내측 격자 링(21)은 또한 복수의 어퍼처(18)를 포함하는데, 이들은 항상 스위치 하우징(41)의 어퍼처들(42)과 종방향으로 정렬된다. 이 실시예에서, 컴퓨터가 회전 위치 데이터를 찾고 있지 않지만 2개의 상태; 개방 또는 폐쇄 중 하나에 관한 데이터를 찾고 있기 때문에, 내측 격자 링(21)에서의 어퍼처들(18)의 수는 스위치 하우징(41)에서의 어퍼처들(42)의 수와 동일할 수 있다. 리플렉터(14)는 스위치(40)의 내부 주위에서 연속적으로 돈다. 광 산란 입자(11)로 가볍게 도핑된 하부 플레이트(6)는 낮은 굴절률 갭(9)에 의해 상부 플레이트(5)와 분리된다.
스위치가 개방되면, 어퍼처들(18)은 어퍼처들(42)과 오정렬되어 어퍼처들(42)에 입사된 광이 통과하여 하부 플레이트(6)에 입사될 수 없고, 따라서 스위치로부터의 신호가 컴퓨터에 의해 검출되지 않으며 따라서 스위치(40)는 개방 위치에 있는 것으로 확인된다.
이제 구체적으로 도면의 도 7b를 참조하면, 스위치(40)에의 압력의 인가는 스위치를 폐쇄 위치로 푸쉬한다. 여기서, 어퍼처들(18 및 42)는 정렬되어, 광이 리플렉터(42)를 통과하여 하부 플레이트(6)로 반사될 수 있도록 한다. 반사된 광의 존재는 이제 검출될 수 있고 검출된 광 레벨의 변화로부터 정확한 위치 따라서 스위치의 동일성(identity)이 결정될 수 있으며, 스위치(40)는 이제 폐쇄 위치에 있는 것으로 결정된다. 컴퓨터는 특정 기능을 온 또는 오프하여 스위치의 개폐에 응답하도록 프로그래밍될 수 있는데, 예를 들어,이 디스플레이가 회전식 건조기에 위치하는 경우, 이러한 스위치(40)는 전원을 온 또는 오프하는 데 사용될 수 있다.
스위치를 개방 위치에서 폐쇄 위치로 이동시키기 위해 임의의 적절한 기계적 메커니즘이 사용될 수 있고, 그 반대도 마찬가지이며, 본 발명은 이와 관련하여 제한되도록 의도되지 않는다. 예를 들어, 스프링 또는 자기적 메커니즘이 사용될 수있다. 유사하게, 전술한 예시적인 실시예에서, 어퍼처들(18, 42)은 스위치의 종방향 이동에 의해 정렬되지만, 이는 수직 압력 및 간단한 회전 메커니즘에 의해 또는 사용자에 의한 회전 스위칭 작동에 의해 생성된 간단한 회전 운동을 이용하여 쉽게 작동될 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 이는 반드시 본 발명의 일부를 형성하도록 의도된 것은 아니다.
선택적으로, 어퍼처들(18, 42)의 정렬을 구현하기 위한 기계적 메커니즘은 스위치(40)의 폐쇄 기간동안 변조된 광의 연속 빔 또는 작동의 일시적인 부분을 정렬함으로써 변조된 광의 간단한 펄스을 생성하는데 사용될 수 있다. 이로부터, 슬라이더, 업-다운 패드, 조이스틱, 또는 다른 어또한 다른 광학적 촉각적 입력 장치가 본 발명으로 쉽게 구축될 수 있는지를 알 수 있다.
전술한 예시적인 실시예들은 본 발명의 소위 '수동형' 실시예인데, 그 이유는 이들이 작동하기 위해 전원 자체를 필요로 하지 않으며, 장치가 기능하도록 내장된 상부 플레이트(5)에서 광 에너지만을 사용하기 때문이다. 본 발명의 이하의 예시적인 실시예는 그들 자신의 전원을 가지며, 따라서 여기서 '능동형' 광학적 촉각적 장치로 언급된다.
도면의 도 8을 참조하면,도 2 내지 도 7을 참조하여 전술한 것 중 어느 하나와 같은 광학적 촉각적 입력 장치(30)가, 이전과 같이, 광학적 터치-감지형 스크린에 내장된다. 터치-감지형 스크린은 복수의 광원(7)으로 둘러싸인 상부 플레이트(5), 복수의 포토 디텍터(6a)로 둘러싸인 하부 플레이트(6) 및 디스플레이 스크린(4)을 포함한다. 이 실시예에서, 광학적 촉각적 입력 장치(30)는 전원, 배터리(31) 및 솔라셀(32)(또는 유사한 광 에너지 변환기)을 포함한다. 솔라셀(32)은 주변 광 또는 상부 플레이트(5)의 광원들(7)로부터의 광을 이용할 수 있다. 주변 광 또는 상부 플레이트(5)의 광은 배터리(31)를 "세류 충전(trickle charge)", 즉 그것이 방전됨에 따라 동일한 속도로 충전하기 위해 사용될 수 있다. 솔라셀(32)에 이용가능한 것보다 더 많은 에너지가 요구되는 경우, 상부 플레이트(5)의 추가적인 전용 및 지향된 광선이 시스템에 가용 에너지를 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 촉각적 장치(30)는 이 파워를 이용하여 일부의 국부적인 전자 처리 회로(29)를 통해 자체 변조된 주파수 광원(33)을 구동할 수 있다. 이 광원(33)은 상부 플레이트(5)의 둘레 주위의 광원들(7)과 동일한 주파수에서 변조될 수 있다. 대안적으로, 광원(33)은 터치 동작과 촉각적 디바이스 동작을 시스템이 구별할 수 있도록 광원들(7)과 다른 주파수에서 변조될 수 있다. 이는 (도면의 도 6을 참조하여 설명된) 중간 플레이트(27)에 대한 필요성을 제거한다.
대안적으로, 촉각적 장치의 위치 또는 상태가 전달되는 수단은 촉각적 장치 자체로부터 이들을 직접 측정하고, 그후 이 데이터를 변조된 광 신호에 인코딩함으로써 달성될 수 있다. 이 정보는 하부 플레이트(6) 주위의 포토 디텍터들(6a)에 의해 직접 검출되고 컴퓨터에 의해 디코딩된다. 이는 (도면의 도 6에 도시된 바와 같은) 중간 플레이트(27)를 갖는 것과 동일한 결과를 달성하거나 또는 광원들(7)과 상이한 주파수에서 변조된 광원(33)을 갖는 것으로서, 컴퓨터는 광학적 촉각적 입력 장치 동작 및 터치 동작 간의 차이를 구별할 수 있다. 따라서, 광학적 촉각적 입력 장치(30)와 터치 스크린이 동시에 사용될 수 있도록 한다.
배터리(31)와 같은 로컬 전원을 포함하는 것은, 예를 들어 근접 감지기, 압력 센서, 주변 온도 센서, 지문 판독기, 카메라, 근거리 통신기, 자체 또는 다른 시스템에 대한 무선 링크 및 추가 스위치 등과 같은 촉각 장치에 추가적인 전기 기능을 포함시키기 위해 촉각적 장치의 유연성의 정도를 향상시키고 능력의 수준을 향상시킨다.
선택적으로 광학적 촉각적 입력 장치(30)는 제한적이지는 않지만, 전기 모터와 같은 기계적 액추에이터를 포함할 수 있다. 이는 모션, 진동 등에 대한 저항과 같은 능동적인 촉각적 피드백을 제공할 것이다. 지금까지는 컴퓨터와 광학적 촉각적 장치 간의 통신이 단지 단일 이중(즉, 촉각적 장치로부터 컴퓨터로)이지만, 컴퓨터와 광학적 촉각적 입력 장치 간의 전체-이중 통신의 구현은, 로터리 다이얼(30)의 경우에, 컴퓨터에 의해 촉각적 장치 상의 추가적인 특징을 제어하는 것을 가능하게 할 것이다. 도면의 도 8을 여전히 참조하면, 이는 예를 들어 위상 변조를 이용하여 상부 플레이트(5) 내로 방출되는 변조된 광으로 데이터를 인코딩함으로써 달성된다. 이는 광학적 센서(34)에 의해 검출되고 국부적인 전자 처리 회로(29)를 이용하여 디코딩된다. 이는 상부 플레이트(5) 터치 검출 메커니즘과 간섭없이 컴퓨터와 광학적 촉각적 장치(30) 간의 전체-이중 통신을 가능하게 하고 따라서 컴퓨터에 의한 촉각적 장치 상의 추가적인 특징의 제어를 가능하게 한다. 대안적으로, 디스플레이(4)는 광학적 촉각적 입력 장치(30) 내에 위치한 포토 디텍터(35)와 광학적으로 통신함으로써 광학적 촉각적 입력 장치(30)와 통신하는 데 이용될 수 있다. 이 실시예에서, 포토 디텍터(35)는 디스플레이(4) 상의 그것의 위치, 또는 디스플레이(4)가 그것과 직접 통신하기 위해 항상 알려진 그것의 위치에 대하여 상대적으로 정지되어 있어야 한다. 이것은 비록 매우 낮은 데이터 전송률에도 불구하고, 컴퓨터와 광학적 촉각적 입력 장치(30) 간에 더 간단하고 비용 효율적으로 통신 링크를 확립할 것이다. 간단한 구현예는 포토 디텍터(35) 아래의 디스플레이에서 간단한 점을 플래싱함으로써, 기본 이진 인코딩된 명령이 촉각적 장치(30)로 전송되어 진동 액추에이터 등과 같이 포함될 수 있는 임의의 추가적인 특징을 가능하게 하거나 또는 대안적으로 불가능하게 할 수 있다는 것을 지시할 수 있을 것이다. 도면의 도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 예시적인 실시예가 제공되는데, 이전 실시예들에서와 같이 상부 플레이트(5)를 포함하지만, 이번에는 하부 플레이트(6)가 없다. 여기서, 상부 플레이트(5)는 플레이트의 주변에 분포된 복수의 광학적 송신기(46) 및 광학적 수신기(47)에 의해 둘러싸여 있다. 이들은 교대로 이격될 수 있거나, 또는 가능하게는 상부 플레이트(5)의 상반부에 광학적 송신기들(46)의 평면이 있고, 상부 플레이트(5)의 하반부에 광학적 수신기들(47)의 평면이 존재하도록 서로의 상부에 위치될 수 있다. 이전과 같이, TIR에 의해 광이 포함되도록, 광학적 송신기들(46)은 상부 플레이트(5) 전체에 변조된 광을 균일하게 확산시킨다. 플레이트 내에 내장된 광학적 다이얼(48)은 주변의 광학적 송신기들(46) 및 수신기들(47)을 향하는 안쪽으로 돌출되는 복수의 곡면형 리플렉터(49)를 포함한다. 임의의 입사광은 도시된 바와 같이 팬-형상의 빔(50)으로 반사된다. 광학적 수신기들(47)은 이후 시간의 함수로서 반사된 광의 세기의 변화를 검출한다. 이와 같이, 상대적으로 간단한 알고리즘 계산이 다이얼의 방향 및 각속도를 검출하는데 이용될 수 있다.
도 9는 수동형 로터리 다이얼의 일부로서 사용되는 4개의 동일 간격의 리플렉터들을 나타내지만, 본 발명은 애플리케이션에 의해 요구되는 것과 같이 더 많거나 더 적은 리플렉터를 가질 수 있다. 빔은 굴절, 반사 및/또는 광학 렌즈를 사용하여 생성될 수 있다. 본 발명의 대안적인 실시예에서, 도면의 도 4를 참조하여 설명된 실시예의 것들과 같이, 로터리 격자 링들이 포함될 수 있다. 이 실시 예에서, 다이얼(48)의 회전 운동에 의해 생성된 광의 펄스는 회전 속도의 결정을 위해 더 큰 정확도를 제공한다.
이제 도면의 도 10a 및 도 10b를 참조하면, 스위치(60)는 단일 플레이트 터치-감응형 스크린에 내장되어 제공되며, 복수의 광학적 송신기(46) 및 수신기(47)에 의해 둘러싸인 단일 상부 플레이트(5)로 구축된다. 본 발명의 현재 예시적인 실시예는, 스위치 하우징(41)의 어퍼처들(42)이 내측 격자 링(21)의 어퍼처들(18)과 정렬될 때, 광이 방금 진행한 경로를 따라 다시 반사된다는 점을 제외하고는, 도면의 도 7a 및 도 7b를 참조하여 기재된 수동형 스위치 실시예와 유사하게 작동한다. 이 실시예에서 리플렉터들(61)은 평면형이고 상부 플레이트(5)의 평면에 직교하여 정렬된다.
광학적 수신기들(47)은 광 강도의 증가를 감지하고 따라서 컴퓨터는 스위치가 폐쇄 위치에 있는지 또는 개방 위치에 있는지를 결정할 수 있다. 이 실시예에서, 하나의 플레이트 내에 여러 스위치들이 제공될 수 있다. 상부 플레이트(5)의 주변 주위의 각각의 광학적 수신기들(47)에서 검출된 상대적인 광 강도 레벨은 컴퓨터가 스위치들 중 어떤 것이 폐쇄 및/또는 개방되었는지를 결정하는 것을 가능하게 할 수 있다. 선택적으로, 특정의 광학적 송신기들(46)로부터의 지향된 광선에 대해 특정 변조 주파수들을 사용하여, 작동된 고유 스위치를 결정하는 것이 가능할 것이다.
도면의 도 9-10b와 관련하여 설명된 상기 실시예들은 소위 '수동형' 실시예들인데, 그 이유는 광학적 촉각적 입력 장치가 자신의 전원을 갖지 않기 때문이다. 그러나, 전술한 다중-플레이트 실시예들에서와 같이, 단일-플레이트 실시예의 소위 '능동형' 버전이 완벽하게 실현가능하다는 것은 능숙한 기술자들에게 명백할 것이다.
이제 도면의 도 11을 참조하면, 이 실시예에서, 배터리(31) 및 솔라셀(32)(또는 유사한 광 변환기)을 갖는 자체의 전원을 갖는 광학적 촉각적 입력 장치 (30)가 제공된다. 솔라셀(32)은 배터리(31)를 세류 충전하는데 이용될 수 있다. 본 발명의 현재 실시예는 도면의 도 8을 참조하여 설명된 실시예에서와 모두 동일한 기능을 갖는다. 차이점은 포토 디텍터(6a)에 의해 픽업되도록 하부 플레이트(6)로 광을 투과시키는 대신, 광원(33)에 의해 상부 플레이트(5)의 평면을 따라 다시 광학적 수신기들(47)을 향해 광이 투과된다는 것이다.
다시, 터치 신호와 광학적 촉각적 입력 장치 신호 간의 간섭을 피하기 위해, 광학적 촉각적 입력 장치로부터 전송된 광은 상부 플레이트(5)의 주변부 주위의 다른 광학적 송신기들(46)과 다른 주파수에서 변조될 수 있다. 추가적으로, 이전과 같이, 컴퓨터와 광학적 촉각적 입력 장치(30)간의 전체-이중 통신은 필요한 데이터와 함께 광학적 송신기들(46)에 의해 상부 플레이트(5)로 전송된 광을 인코딩함으로써 확립될 수 있다. 이 신호는 이후 촉각적 장치 센서(34)에 의해 검출될 수 있고, 로컬 전자 처리 회로(29)를 이용하여 디코딩될 수 있다. 대안적으로, 전술한 바와 같이, 컴퓨터와 촉각적 장치 통신에 대한 보다 단순하고 낮은 대역폭 형태의 통신은 디스플레이 및 포토 디텍터(35)를 이용하여 실행될 수 있는데, 이는 디스플레이의 특정 부분을 향한다. 포토 디텍터(35) 바로 아래의 디스플레이 상의 점들을 플래싱함으로써 간단한 통신 채널이 형성된다. 컴퓨터와 광학적 촉각적 장치 사이의 전체-이중 통신을 위한 다른 가능한 메커니즘은 RF 링크를 설정하거나 근거리 통신 등을 이용하는 것일 수 있다. 그러나 이들은 이전에 설명한 것보다 더 복잡하고 전력이 부족하다.
마지막으로, 도면의 도 12 및 도 13을 참조하면, 디스플레이(4) 위에 위치 된, 광학적으로 투명한 상부 플레이트(5)를 포함하는, 본 발명의 예시적인 제4 실시예가 도시되어 있다. 상부 플레이트(5)의 주변부 주위에는 교호적인 광학적 송신기들(70a)와 수신기들(70b) 쌍이 있고 이들은 각각의 송신기들(70a)과 수신기들(70b)이 직접 마주 보도록 정렬되며 그 반대도 마찬가지이다. 각각의 송신기들(70a)은 시준된 광선을 그것의 각각의 수신기를 향해 직접 지향시키며, 여기서 광은 각각의 송신기/수신기 쌍에 대해 고유하게 변조된다. 빔은 TIR에 의해 상부 플레이트 내에서 유지된다. 송신기들(70a)은 모두 동시에 또는 순차적으로 될 수 있다.
도 12 및 도 13에 도시된 예에서, 광학적 촉각적 입력 장치는 광학적 투명 다이얼(71)이지만, 전술한 임의의 실시예들이 대안적으로 이용될 수 있다. 다이얼은 상부 플레이트(5)와 동일한 재료이어야 하고, 동일한 재료가 아닌 경우, 그것이 다이얼(71)과 상부 플레이트(5) 사이의 갭을 가로질러 진행하기 때문에 시준 된(collimate) 빔의 이동 방향의 편차가 감소할 수 있도록 적어도 동일한 굴절률을 가져야 한다. 다이얼 (71) 내에서 빔의 이동을 최소화하기 위해, 갭은 가능한 작게 유지되어야 한다.
중심으로부터 오프셋된 다이얼 내에, 시준된 빔으로부터 광을 확산, 회절, 흡수 및 반사할 수 있는 약하게 도핑된 재료의 로드(72)가 있다. 이는 도 13에서 가장 잘 찾을 수 있다. 다이얼(71)이 회전함에 따라, 로드(72)는 상부 플레이트(5)에서 원형 경로를 추적한다. 로드(72)가 빔을 가로 질러 절단함에 따라, 광은 분산되고, 강도는 감쇠된다. 따라서,로드(72)의 위치에서 수신기들(70b)에서 수신된 신호들의 레벨을 동시에 판독하면서 상부 플레이트(5)를 가로질러 스캐닝하고, 따라서 다이얼(71)의 회전 위치가 결정될 수 있다. 또한 회전 속도가 계산될 수 있다.
상기 설명으로부터 본 기술 분야의 능숙한 기술자에게 첨부된 청구범위에 의해 정의된 바와 같은 본 발명의 범주를 벗어나지 않으면서, 설명된 실시예에 대한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음이 명백할 것이다.

Claims (22)

  1. 광학적 입력 장치로서,
    - 적어도 하나의 광학적 투명 플레이트로서, 그 주변 가장자리에 위치하는 적어도 하나의 광원을 가지며, 주파수 변조된 광을, 상기 변조된 광이 전반사에 의해 상기 플레이트 내에 포함되도록 하는 각도로, 상기 광학적 투명 플레이트에 그 평면 길이를 따라 전송하도록 배열되고 구성된 적어도 하나의 광학적 투명 플레이트;
    - 상기 변조된 광의 일부 또는 전부를 수신하도록 구성되는 적어도 하나의 센서;
    - 상기 광학적 투명 플레이트 내에 내장되며 그에 대하여 기계적으로 이동가능하도록 구성되는 적어도 하나의 입력 기구;
    - 상기 적어도 하나의 센서에 통신가능하게 결합되는 디스플레이 스크린; 및
    - 상기 적어도 하나의 센서로부터 신호들을 수신하고 상기 디스플레이 스크린 상에 디스플레이될 정보를 나타내는 데이터를 생성하기 위한 처리 모듈을 포함하고,
    상기 장치는, 상기 광학적 투명 플레이트에 대한 상기 입력 기구의 기계적 운동 및 상기 투명 플레이트에의 압력의 인가 모두가 상기 적어도 하나의 센서에 의해 수신된 상기 변조된 광의 각각의 변화를 생성하도록 구성되고; 상기 적어도 하나의 센서에 의해 수신된 변조된 광의 변화는 상기 처리 모듈이 상기 디스플레이 스크린 상에 디스플레이될 정보의 변화를 나타내는 데이터를 생성하는 것을 유발하는, 광학적 입력 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서는 포토 디텍터인, 광학적 입력 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    광학적 분산성 베이스 플레이트를 추가로 포함하고, 상기 적어도 하나의 센서는 그 주변 가장자리에 배치되고, 상기 디스플레이 스크린은 상기 광학적 분산성 베이스 플레이트 아래에 위치하는, 광학적 입력 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    정확히 2개의 광학적 투명 플레이트를 포함하고, 각각의 상기 플레이트는 그 주변 가장자리에 위치하는 적어도 하나의 광원을 가지며, 상기 적어도 하나의 광원은 주파수 변조된 광을, 상기 변조된 광이 전반사에 의해 상기 플레이트 내에 포함되도록 하는 각도로, 각각의 상기 광학적 투명 플레이트에 그 각각의 평면 길이를 따라 전송하도록 배열 및 구성되고, 하나의 상기 플레이트 내에 포함되는 상기 주파수 변조된 광은 다른 상기 플레이트 내에 주파수 변조된 광과 상이한 주파수에서 변조되는, 광학적 입력 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 입력 기구는 원통형이고, 광학적으로 투명한 로터리 다이얼인, 광학적 입력 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 로터리 다이얼은 상기 다이얼 내에 중심에서 떨어져 위치하며 상기 베이스 플레이트를 향하여 아래쪽으로 경사진 각형 리플렉터를 추가로 포함하며, 상기 각형 리플렉터는 상기 적어도 하나의 광원으로부터 입사광을 아래쪽의 상기 광학적 분산성 베이스 플레이트 상에 전송하며, 그것이 상기 적어도 하나의 센서를 향해 진행함에 따라 광의 강도가 분산되는, 광학적 입력 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 로터리 다이얼은 상기 광학적 투명 다이얼 내에 위치하는 적어도 2개의 동심형 격자 링, 즉 내측 격자 링 및 외측 격자 링을 추가로 포함하고, 이들은 상기 로터리 다이얼에 대하여 동일한 중심축을 공유하고 상기 중심축을 기준으로 서로 반대 방향으로 회전가능한, 광학적 입력 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 외측 격자 링은 복수의 광학적 투명 어퍼처를 포함하는, 광학적 입력 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 내측 격자 링은 단일 광학적 투명 어퍼처를 포함하는, 광학적 입력 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 내측 격자 링 상의 상기 단일 광학적 투명 어퍼처는 상기 리플렉터와 정렬하여 고정되는, 광학적 입력 장치.
  11. 제3항에 있어서,
    상기 입력 기구는 불투명한 원주면과 원형의 상부면을 갖는 원통형 푸쉬 스위치이고, 상기 푸쉬 스위치가 개방 구성과 폐쇄 구성 사이에서 이동가능하도록 구성되는, 광학적 입력 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 푸쉬 스위치는, 상기 푸쉬 스위치의 내측 둘레 주위를 도는 원형의 각형 리플렉터를 추가로 포함하고, 상기 리플렉터는 상기 베이스 플레이트를 향하여 아래쪽으로 경사진, 광학적 입력 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 푸쉬 스위치는 상기 원주면에 적어도 하나의 광학적 투명 어퍼처를 추가로 포함하는, 광학적 입력 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 푸쉬 스위치가 상기 개방 구성에 있을 때, 상기 광학적 투명 어퍼처가 상기 리플렉터와 오정렬(misaligne)되어, 어떠한 광도 상기 베이스 플레이트로 전송되지 않는, 광학적 입력 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 푸쉬 스위치가 상기 폐쇄 구성에 있을 때, 상기 광학적 투명 어퍼처는 상기 리플렉터와 정렬되어, 광이 상기 베이스 플레이트로 전송되는, 광학적 입력 장치.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 푸쉬 스위치의 원형의 상부면에의 압력의 인가는 상기 개방 구성로부터 상기 폐쇄 구성로 그것을 이동시키는, 광학적 입력 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 입력 기구는 통형의 광학적으로 투명한 로터리 다이얼로 구성되고, 상기 로터리 다이얼은 상기 로터리 다이얼의 원주면에 고정되는 적어도 하나의 곡면형 리플렉터를 포함하는, 광학적 입력 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 광학적 투명 플레이트는 복수의 광학적 송신기 및 수신기 쌍에 의해 둘러싸인, 광학적 입력 장치.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 입력 기구는 광학적으로 투명한 원통형의 로터리 다이얼이고, 중심에서 떨어진(off-centre) 광학적 분산성 로드가 그것을 통과하는, 광학적 입력 장치
  20. 제19항에 있어서,
    상기 광학적 투명 플레이트는 교호하는 광학적 송신기 및 수신기 쌍들에 의해 둘러싸이고, 각각의 상기 광학적 송신기는 각각의 상기 광학적 수신기의 기하학적으로 반대쪽이 되는, 광학적 입력 장치.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 입력 기구는 로컬 전원, 인코더 및 로컬 광원을 추가로 포함하는, 광학적 입력 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 전원은 배터리셀 및 솔라셀을 포함하는, 광학적 입력 장치.
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