KR20060079164A - Micro integral optic device - Google Patents

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KR20060079164A
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Abstract

본 발명은 초소형 일체형 광학장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 광원에서 방사되는 빛이 산란하여 직접적으로 센서에 도달하는 것을 방지하여 광학장치의 광효율을 보장하고 단순공정을 통해 저가 생산이 가능한 초소형 일체형 광학장치에 관한 것이다.The present invention relates to an ultra-small integrated optical device, and more particularly, to prevent the light emitted from the light source from scattering and directly reaching the sensor, to guarantee the optical efficiency of the optical device and to produce a low cost through a simple process. It is about.

본 발명의 초소형 일체형 광학장치는 광학장치에 있어서, 빛을 방사하는 광원; 방사하는 상기 빛을 대물면에 집광시키기 위한 조명광학부; 상기 조명광학부와 일체형으로 형성되며, 상기 대물면으로부터 반사되는 빛을 센서에 집광시키기 위한 수광부; 및 상기 조명광학부 및 수광부와 상호 조립되며, 상기 센서로 유입되는 빛의 양을 조절하기 위한 센서커버구조물을 포함한다.An ultra compact integrated optical device of the present invention is an optical device, comprising: a light source for emitting light; An illumination optical unit for condensing the emitted light onto an object surface; A light receiving unit formed integrally with the illumination optical unit and configured to focus light reflected from the object surface onto a sensor; And a sensor cover structure which is assembled with the illumination optical unit and the light receiving unit and controls the amount of light introduced into the sensor.

광마우스, 광학장치, 렌즈, 산란광, 포인팅장치, 평행광 Optical Mouse, Optical Device, Lens, Scattered Light, Pointing Device, Parallel Light

Description

초소형 일체형 광학장치{Micro integral optic device}Micro integral optic device

도 1은 종래의 광마우스를 나타내는 단면도,1 is a cross-sectional view showing a conventional optical mouse,

도 2는 종래기술의 다른 예로서, 한국공개특허 제2004-89907호의 광학구조를 나타내는 단면도,2 is a cross-sectional view showing an optical structure of Korean Patent Laid-Open Publication No. 2004-89907 as another example of the prior art;

도 3은 본 발명에 따른 광학장치의 일실시예를 나타내는 단면도,3 is a cross-sectional view showing an embodiment of an optical device according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 조명광학부의 일실시예를 나타내는 단면도,4 is a cross-sectional view showing an embodiment of an illumination optical unit according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 렌즈구조물의 일실시예를 나타내는 사시도,5 is a perspective view showing an embodiment of a lens structure according to the present invention;

도 6은 본 발명에 따른 센서커버구조물의 일실시예를 나타내는 사시도이다.6 is a perspective view showing an embodiment of a sensor cover structure according to the present invention.

본 발명은 초소형 일체형 광학장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 광원에서 방사되는 빛이 산란하여 직접적으로 센서에 도달하는 것을 방지하여 광학장치의 광효율을 보장하고 단순공정을 통해 저가 생산이 가능한 초소형 일체형 광학장치에 관한 것이다.The present invention relates to an ultra-small integrated optical device, and more particularly, to prevent the light emitted from the light source from scattering and directly reaching the sensor, to guarantee the optical efficiency of the optical device and to produce a low cost through a simple process. It is about.

도 1은 종래의 광학장치를 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a conventional optical device.

종래의 광학장치는 볼록렌즈 형태의 발광표면을 가지는 LED(100)에서 방사된 빛이 광학적 투명체로 제작된 렌즈 및 반사면 일체형 광학구조물(110)의 오른쪽으로 유입되어 두 번의 반사를 거쳐 물체의 표면(120)에 반사된 후 결상렌즈를 거쳐 센서로 유입되는 구성이다.Conventional optical device is the light emitted from the LED (100) having a convex lens-shaped light emitting surface is introduced into the right side of the lens and reflective surface integrated optical structure 110 made of an optical transparent through the two reflections and the surface of the object It is a configuration that is reflected to the 120 and then introduced into the sensor through the image forming lens.

종래의 광학장치에 따르면 볼록렌즈 형태를 띠는 LED 표면에서 빛이 방사됨으로써 방사패턴이 균일한 광원을 확보할 수 있고, 반사면을 단순히 광로만 계산하여 설계하여도 무방하다. 또한, 초점심도가 큰 결상렌즈를 확보할 수 있다.According to the conventional optical device, a light source having a uniform radiation pattern may be secured by emitting light from the LED surface having a convex lens shape, and the reflective surface may be designed by simply calculating an optical path. In addition, an imaging lens having a large depth of focus can be secured.

그러나, 이러한 종래의 광학장치는 박형의 초소형 광학장치를 위한 광학구조로는 적합하지 않은 것이며, 이러한 광학구조를 그대로 초소형으로 만들 경우 광효율이 심각하게 떨어져 광학장치가 제대로 동작할 수 없게 되는 문제점이 있다.However, such a conventional optical device is not suitable as an optical structure for a thin ultra-compact optical device, and if such an optical structure is made into a microminiature as it is, there is a problem that the optical device cannot operate properly due to severe light efficiency. .

도 2는 종래기술의 다른 예로서, 한국공개특허 제2004-89907호의 광학구조를 나타내는 단면도이다. 여기서는 LED 대신 LED칩을 COB로 부착하기 때문에 광원에서 방사된 빛을 집속하기 위한 제1렌즈면(200)를 구비해야 하며, 물체표면으로 광로를 변화시키기 위한 반사면(210)을 포함한다. 따라서, 이러한 광학구조는 전체적으로 마우스의 크기를 줄이기 위해 동일한 평면에 센서(220)와 LED(230)를 COB로 부착하여 광학구조의 높이를 낮출 수 있다.2 is a cross-sectional view showing an optical structure of Korean Patent Laid-Open Publication No. 2004-89907 as another example of the prior art. In this case, since the LED chip is attached to the COB instead of the LED, the first lens surface 200 for focusing the light emitted from the light source must be provided, and the reflective surface 210 for changing the optical path to the object surface is included. Therefore, such an optical structure may reduce the height of the optical structure by attaching the sensor 220 and the LED 230 to the same plane as a COB to reduce the size of the mouse as a whole.

종래의 광학구조는 광경로상에 유효하지 않은 빛의 성분이 모두 잡음으로 영향을 미치게 되므로, 광원에서 방사된 빛이 광학적 투명체인 광학구조물의 몸체 내에서 산란되어 제2렌즈면(240)에 유입되는 것을 차단할 수 없다. 또한, 조리개의 예시가 없어 광원에서 방사된 빛이 직접 센서에 영향을 미치는 것도 방지할 수 없는 단점이 있다. 광원으로부터의 빛이 직접적으로 결상렌즈에 흘러든다면, 이 빛은 대물면에 반사되어 결상렌즈에 유입되는 빛에 비하여 큰 광량을 가지기 때문에 센서의 신호대 잡음비를 매우 저하시키므로 센서의 정상동작이 불가능하게 된다.In the conventional optical structure, since all of the light components that are not valid on the optical path affect noise, the light emitted from the light source is scattered in the body of the optical structure, which is an optical transparent body, and flows into the second lens surface 240. You can't block it. In addition, since there is no example of the aperture, the light emitted from the light source does not directly affect the sensor. If the light from the light source flows directly into the imaging lens, the light is reflected on the object surface and has a large amount of light compared to the light entering the imaging lens. Therefore, the signal-to-noise ratio of the sensor is greatly reduced, and thus the normal operation of the sensor is impossible. do.

따라서, 본 발명의 목적은 광원에서 방사된 빛이 산란하여 직접적으로 센서에 도달하는 것을 방지하기 위한 초소형 일체형 광학장치를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an ultra-small integrated optical device for preventing light emitted from a light source from scattering and directly reaching a sensor.

또한, 본 발명의 다른 목적은 개구부를 제외한 센서커버구조물의 형태를 완전 밀폐형 구조로 설계하여 조리개 기능과 더불어 센서 보호 기능을 갖는 초소형 일체형 광학장치를 제공함에 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a micro-integrated optical device having a sensor protection function with a diaphragm function by designing the shape of the sensor cover structure except the opening in a completely sealed structure.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 일체형 구조로 형성된 렌즈구조물과 센서커버구조물을 단순히 PCB에 끼워 상호 조립하여 광학장치 생산시 조립 오차를 최소화할 수 있고, 단순공정에 의해 생산될 수 있는 초소형 일체형 광학장치를 제공함에 있다.In addition, another object of the present invention is to simply assemble the lens structure and the sensor cover structure formed in an integrated structure to the PCB by mutual assembly to minimize the assembly error in the production of optical devices, micro-integrated optical that can be produced by a simple process In providing a device.

본 발명의 상기 목적은 광학장치에 있어서, 빛을 방사하는 광원; 방사하는 상기 빛을 대물면에 집광시키기 위한 조명광학부; 상기 조명광학부와 일체형으로 형성되며, 상기 대물면으로부터 반사되는 빛을 센서에 집광시키기 위한 수광부; 및 상기 조명광학부 및 수광부와 상호 조립되며, 상기 센서로 유입되는 빛의 양을 조절하기 위한 센서커버구조물을 포함하는 초소형 일체형 광학장치에 의해 달성된다.An object of the present invention is an optical device, comprising: a light source for emitting light; An illumination optical unit for condensing the emitted light onto an object surface; A light receiving unit formed integrally with the illumination optical unit and configured to focus light reflected from the object surface onto a sensor; And a sensor cover structure which is assembled with the illumination optical unit and the light receiving unit and controls the amount of light introduced into the sensor.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른 광학장치의 일실시예를 나타내는 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 조명광학부의 일실시예를 나타내는 단면도이다. 3 is a cross-sectional view showing an embodiment of the optical device according to the present invention, Figure 4 is a cross-sectional view showing an embodiment of the illumination optical unit according to the present invention.

본 발명의 일실시예에 따른 광학장치는 광원(300)에서 방사된 빛의 이동로를 위한 렌즈구조물(330), 이동을 감지할 물체가 위치하는 대물면(340), 렌즈구조물(330)을 보호하기 위한 렌즈보호구조물(350), 대물면(340)에 위치하는 물체에 반사된 빛을 감지하는 센서(360) 및 센서(360)를 보호하고 센서(360)로 유입되는 빛의 양을 조절하기 위한 센서커버구조물(370)을 포함한다.Optical device according to an embodiment of the present invention is a lens structure 330 for the movement path of the light emitted from the light source 300, the object surface 340, the object to be moved is located, the lens structure 330 Lens protection structure 350 for protection, the sensor 360 for detecting the light reflected on the object located on the object surface 340 and the sensor 360 to protect and adjust the amount of light entering the sensor 360 It includes a sensor cover structure 370 for.

광원(300)은 칩형태의 LED 광원으로서 광학 특성이 다른 물체에 대한 반사 특성을 고려하여 다양한 색의 LED를 사용할 수 있다. 또한, 광원(300)은 LED뿐 아니라, LD 또는 IR diode chip을 사용할 수 있다.The light source 300 is a chip-shaped LED light source and may use LEDs of various colors in consideration of reflection characteristics of objects having different optical characteristics. In addition, the light source 300 may use not only LED but also LD or IR diode chip.

렌즈구조물(330)은 광원(300)에서 방사된 빛을 집광하여 전달하는 조명광학부(310) 및 대물면(340)의 물체에 반사된 빛을 센서(360)에 모아주는 수광부(320)로 구분된다. 여기서 조명광학부(310)와 수광부(320)는 일체형으로 형성된다.The lens structure 330 is divided into an illumination optical unit 310 for collecting and transmitting light emitted from the light source 300 and a light receiving unit 320 for collecting light reflected from an object on the object surface 340 to the sensor 360. do. Here, the illumination optical unit 310 and the light receiving unit 320 are integrally formed.

또한, 조명광학부(310)는 광원(300)에서 방사된 빛을 집광하여 대물면(340)으로 전달하기 위한 3개의 광학면을 갖는 프리즘 구조로 형성된다.In addition, the illumination optical unit 310 is formed of a prism structure having three optical surfaces for collecting and transmitting the light emitted from the light source 300 to the objective surface 340.

조명광학부(310)는 광원(300)에서 방사된 빛을 1차적으로 모아 평행광으로 만드는 프리즘 구조의 입사렌즈(311), 입사렌즈(311)로부터 평행광을 입사받아 2차적으로 모아 반사하는 반사렌즈(312) 및 반사렌즈(312)에 반사된 빛을 모아 대물면(340)에 비춰주는 출사렌즈(313)를 포함한다.The illumination optical unit 310 reflects the incident light 311 of the prism structure, which collects the light emitted from the light source 300 primarily and makes parallel light, and receives the parallel light from the incident lens 311 and collects the second light and reflects it. And an exit lens 313 which collects the light reflected by the lens 312 and the reflective lens 312 and shines the light on the objective surface 340.

여기서, 입사렌즈(311)는 모든 방향으로 퍼지는 광원(300)의 빛을 모을 뿐 아니라, 광원(300)의 빛을 평형성을 갖도록 하는 빔포밍(beam forming) 기능을 수행할 수 있는 구조로 구성되고, 반사렌즈(312)는 입사렌즈(311)를 통과한 빛의 경로를 바꾸어 주며, 좌우로 퍼지는 빛의 성분을 중앙으로 모아주는 기능을 하는 구조로 구성되며, 출사렌즈(313)는 최종적으로 조명광학부(310)가 목표하는 대물면(340)에 빛이 한 점으로 모이게 하는 구조로 구성된다. 즉, 조명광학부(310)는 입체의 x, y, z축이 있을 경우, 입사렌즈(311)가 x축으로 퍼지는 빛을 모아주고, 이 빛을 반사하기 위한 반사렌즈(312)는 y축으로 퍼지는 빛을 모아주며, 출사렌즈(313)는 다시 z축으로 퍼지는 빛을 대물면(340)에 모이게 하는 구조로 구성된다.Here, the incident lens 311 is configured to not only collect the light of the light source 300 that spreads in all directions, but also to perform a beam forming function for equilibrating the light of the light source 300. The reflective lens 312 changes the path of light passing through the incident lens 311, and is configured to have a function of collecting components of light spreading from side to side in the center, and the exit lens 313 finally illuminates the illumination light. Faculty 310 is composed of a structure that allows the light to be collected in a point on the objective surface 340. That is, when there are three-dimensional x, y, and z axes, the illumination optical unit 310 collects light that the incident lens 311 spreads on the x axis, and the reflective lens 312 for reflecting the light is located on the y axis. The light spreads, and the exit lens 313 is configured to collect the light spreading again in the z-axis to the objective surface 340.

또한, 조명광학부(310)의 입사렌즈(311), 반사렌즈(312) 및 출사렌즈(313)는 각각 구면, 비구면의 구형, 실린더형 및 토로이달(torroidal)형 중 어느 하나로 구성할 수 있다.In addition, the incident lens 311, the reflection lens 312 and the exit lens 313 of the illumination optical unit 310 may be configured of any one of spherical, aspherical spherical, cylindrical and toroidal (torroidal) type.

조명광학부(310)에 포함되는 3가지의 렌즈는 각각의 위치에서 무차별적인 방향으로 퍼지는 광원(300)의 빛을 모아 대물면(340)으로 보내는 기능을 함으로써, 광경로상의 무효한 빛을 유효한 빛으로 바꾸어 준다. 따라서, 칩 형태의 LED를 광원(300)으로 사용할 때 발생하는 문제를 최소화할 수 있을 뿐 아니라, 광원(300)에서 방사되는 빛의 효율을 최대화하여 광원(300)의 광량을 낮추고, 이로 인해 광학장치의 소모전력을 줄이는 효과를 얻을 수 있다.The three lenses included in the illumination optical unit 310 collect light from the light source 300 spreading indiscriminately at each position and send the light to the objective surface 340, thereby effectively transmitting invalid light on the optical path. Replace with Therefore, the problem that occurs when using a chip-shaped LED as the light source 300 can be minimized, and the light quantity of the light source 300 is lowered by maximizing the efficiency of the light emitted from the light source 300, thereby The effect of reducing the power consumption of the device can be obtained.

수광부(320)는 대물면(340)에 위치한 물체에 반사된 빛을 센서(360)에 모아주는 결상렌즈(321)를 포함한다.The light receiver 320 includes an imaging lens 321 for collecting the light reflected by the object located on the object surface 340 to the sensor 360.

센서커버구조물(370)은 투명하지 않은 재질로 구비되어 밝은 광원(300)과 높은 감도의 센서(360)를 광학적 또는 전기적으로 분리시킨다. 또한, 센서커버구조물(370)은 외부의 광원으로부터 센서(360)를 암실형태로 격리시키며, 광원(300)에서 방사된 빛이 산란하여 센서(360)로 유입되는 것을 방지하기 위한 산란광차단부(372)를 일체형으로 포함한다.The sensor cover structure 370 is provided with a non-transparent material to optically or electrically separate the bright light source 300 and the high sensitivity sensor 360. In addition, the sensor cover structure 370 isolates the sensor 360 from the external light source in the form of a dark room, and scattered light blocking unit for preventing the light emitted from the light source 300 is scattered to enter the sensor 360 ( 372) in one piece.

즉, 광원(300)에서 방사되는 빛이 직접적으로 결상렌즈(321)에 유입되면, 이 빛은 대물면(340)에 반사되어 결상렌즈(321)에 유입되는 빛에 비하여 더욱 큰 광량을 가지므로 소량의 광량일지라도 장치의 광학성능에 악영향을 미치게 되기 때문이다.That is, when light emitted from the light source 300 directly flows into the imaging lens 321, the light is reflected by the objective surface 340 to have a greater amount of light than light entering the imaging lens 321. This is because even a small amount of light adversely affects the optical performance of the device.

센서(360)는 와이어 본딩(wire bonding), 플립칩(flip chip) 등의 공정으로 PCB에 부착한다.The sensor 360 is attached to the PCB by a process such as wire bonding or flip chip.

도 5는 본 발명에 따른 렌즈구조물의 일실시예를 나타내는 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 센서커버구조물의 일실시예를 나타내는 사시도이다.5 is a perspective view showing an embodiment of the lens structure according to the present invention, Figure 6 is a perspective view showing an embodiment of the sensor cover structure according to the present invention.

여기서, 광학장치의 구조를 살펴보면, 센서커버구조물(370)은 센서(360)에 외부의 광원이 유입되는 것을 차단하기 위해 렌즈구조물(330)의 결상렌즈(321) 아래에 위치시키고, 개구부(371)를 제외한 센서커버구조물(370)의 형태를 완전 밀폐형 구조로 설계하여 조리개 기능 및 센서 보호 기능을 갖는다.Here, looking at the structure of the optical device, the sensor cover structure 370 is positioned below the imaging lens 321 of the lens structure 330 to block the external light source from entering the sensor 360, the opening 371 Designed in the form of a completely closed structure of the sensor cover structure 370 excluding) has an aperture function and a sensor protection function.

또한, 센서커버구조물(370)은 PCB(380)에 구비된 홀에 조립되기 위한 센서커버지지대(373)를 일체형으로 구비한다.In addition, the sensor cover structure 370 is integrally provided with a sensor cover support 373 to be assembled in a hole provided in the PCB 380.

렌즈구조물(330)은 조명광학부(310)와 수광부(320) 사이에 센서커버구조물(370)과의 조립을 위한 조립홀(332)을 구비한다. 렌즈구조물(330)의 조립홀(332)에 센서커버구조물(370)의 산란광차단부(372)를 끼워 조립하여 조명광학부(310)의 빛이 광학장치의 광학구조 내부를 통과하여 수광부(320)로 유입되는 것을 방지한다. 이는 상기 조립을 통해 불투명의 산란광차단부(372)가 렌즈구조물(330)의 조명광학부(310)와 수광부(320) 사이를 가로막게 되기 때문이다.The lens structure 330 includes an assembly hole 332 for assembling the sensor cover structure 370 between the illumination optical unit 310 and the light receiving unit 320. The scattering light blocking portion 372 of the sensor cover structure 370 is inserted into the assembly hole 332 of the lens structure 330 so that the light of the illumination optical unit 310 passes through the optical structure of the optical device and receives the light receiving unit 320. To prevent ingress. This is because the opaque scattered light blocking unit 372 is interposed between the illumination optical unit 310 and the light receiving unit 320 of the lens structure 330 through the assembly.

또한, 렌즈구조물(330)은 자신과 조립되는 센서커버구조물(370)의 하부에 위치하는 PCB(380)에 조립되기 위한 렌즈지지대(331)를 일체형으로 구비한다.In addition, the lens structure 330 is integrally provided with a lens support 331 to be assembled to the PCB 380 is located below the sensor cover structure 370 to be assembled with itself.

센서커버지지대(373) 및 렌즈지지대(331)를 단순히 PCB(380)에 끼워 조립함으로써 광학장치 생산시 조립 오차를 최소화할 수 있고, 공정을 단순화할 수 있다.By simply fitting the sensor cover support 373 and the lens support 331 into the PCB 380, assembly errors can be minimized during optical device production, and the process can be simplified.

본 발명의 광학장치는 박형 및 소형의 광학 방식센서에서 문제가 되는 발광부의 빛이 직간접 경로로 결상계 및 센서에 유입되어 센서의 성능을 저하시키는 것을 방지하는 구조로 구현하였고, 또한 센서커버구조물 및 렌즈구조물이 일체형 구조로 형성됨으로써 낮은 경비로 생산할 수 있다.The optical device of the present invention is implemented in a structure that prevents the light emitted from the light emitting part, which is a problem in the thin and compact optical sensor, to enter the imaging system and the sensor in a direct or indirect path to reduce the performance of the sensor, and also the sensor cover structure and The lens structure can be produced at low cost by forming an integrated structure.

따라서, 본 발명의 광학장치를 초소형 광학방식의 광학장치 센서모듈로 사용하여 초소형 포인팅장치 또는 입력장치를 구현할 수 있다. Therefore, the micro-pointing device or the input device can be realized by using the optical device of the present invention as the optical device sensor module of the micro-optical method.

또한 광학 방식의 지문 센서로 소형화할 경우에도 조명품질의 저하나 산란광으로 인한 센서의 성능 저하를 막을 수 있게 되므로, 본 발명의 광학장치를 초소형 광학방식의 센서모듈로 사용하여 초소형 지문 센싱 장치의 구현이 가능하다. 이러한 초소형 지문 센싱 장치는 PC나 휴대형 단말기에서 보안기능을 강화하는데 실용적인 솔루션을 제공할 수 있게 한다. In addition, even when miniaturized by an optical fingerprint sensor, it is possible to prevent deterioration of the sensor due to light quality or scattered light. Therefore, the microfingerprint sensing device is realized by using the optical device of the present invention as a microscopic sensor module. This is possible. Such a small fingerprint sensing device can provide a practical solution for enhancing security functions in a PC or a portable terminal.

더 나아가서 소형 박형의 포인팅장치나 입력장치를 구현하여 시계형, 반지형, 단추형 등 무선입력장치의 구현이 가능하다. Furthermore, it is possible to implement a wireless input device such as a watch type, a ring type, a button type by implementing a small thin pointing device or input device.

또한, 본 발명의 광학장치는 노트북이나 초소형 노트북 타블렛(tablet) PC등에 내장되어 적은 공간에서 고성능의 포인팅기능을 구현할 수 있으며, 소형의 고성능 포인팅장치를 내장하거나 부착하는 유무선 키보드에 사용할 수 있다.In addition, the optical device of the present invention can be implemented in a notebook or a small notebook tablet PC (tablet), such as to implement a high-performance pointing function in a small space, it can be used in a wired or wireless keyboard to embed or attach a small high-performance pointing device.

본 발명의 광학장치는 소형의 박형 포인팅기능을 구현할 수 있어 기존 단말기들의 네비게이션(navigation) 키기능을 대치하거나 포인팅기능을 추가하는 장치로서 활용될 수 있으며, 휴대형 게임기기에서도 소형 포인팅장치로서 적용이 가능하다. Optical device of the present invention can implement a small thin pointing function can be used as a device to replace the navigation (navigation) key functions of the existing terminals or add a pointing function, can be applied as a small pointing device in a portable game machine Do.

또한, 본 발명의 광학장치를 홈네트워크 환경에서의 원격제어장치에 적용하여 다기능 고성능의 원격제어장치를 구현할 수 있다. In addition, by applying the optical device of the present invention to a remote control device in a home network environment, it is possible to implement a multifunctional high performance remote control device.

본 발명의 광학장치를 이용한 초소형 포인팅장치는 Kiosk 등 여러 사람이 접근하고 사용하는 기기에 내장되어 그 성능을 고도화하고 신뢰성을 향상시킬 수 있다.The ultra-small pointing device using the optical device of the present invention can be embedded in a device that is accessed and used by many people, such as Kiosk, to improve its performance and improve reliability.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.Although the present invention has been shown and described with reference to the preferred embodiments as described above, it is not limited to the above embodiments and those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Various modifications and variations are possible without departing from the spirit of the present invention and equivalents of the claims to be described below.

따라서, 본 발명에 따르면, 3면의 렌즈를 일체형으로 갖는 렌즈구조물을 구비함으로써 광원의 빛을 평형성을 갖도록 모아주고, 좌우로 퍼지는 빛을 중앙으로 모아주며, 대물면에 빛이 한 점으로 모이게 하는 장점이 있다.Therefore, according to the present invention, by providing a lens structure having a three-sided lens integrally to collect the light of the light source to have a balance, to collect the light spread from side to side to the center, and to collect the light on the object surface as a point There is an advantage.

또한, 본 발명에 따르면, 조명광학부를 통해 광경로상의 무효한 빛을 유효한 빛으로 바꾸어 줌으로써, 칩 형태의 LED를 광원으로 사용할 때 발생하는 문제를 최소화할 수 있을 뿐 아니라, 광원에서 방사되는 빛의 효율을 최대화하여 광원의 광량을 낮추고, 이로 인해 광학장치의 소모전력을 줄이는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, by changing the invalid light on the optical path to the effective light through the illumination optics, it is possible not only to minimize the problems caused when using the chip-shaped LED as a light source, By maximizing the efficiency, the light quantity of the light source is lowered, thereby reducing the power consumption of the optical device.

또한, 본 발명에 따르면, 센서커버구조물을 구비함으로써, 광원에서 방사된 빛이 산란하여 센서로 유입되는 것을 방지하는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, by providing a sensor cover structure, there is an effect of preventing the light emitted from the light source to scatter into the sensor.

또한, 본 발명에 따르면, 개구부를 제외한 센서커버구조물의 형태를 완전 밀폐형 구조로 설계함으로써 조리개 기능과 더불어 센서 보호 기능을 갖는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, by designing the shape of the sensor cover structure except the opening in a completely closed structure, there is an effect having a sensor protection function in addition to the aperture function.

또한, 본 발명에 따르면, 렌즈구조물과 센서커버구조물을 조립식으로 형성하여 이들을 단순히 PCB에 끼워 조립함으로써 광학장치 생산시 조립 오차를 최소화할 수 있고, 공정을 단순화할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, by forming the lens structure and the sensor cover structure in a prefabricated manner and simply assembled by inserting them into the PCB, it is possible to minimize the assembly error in the production of the optical device, there is an effect that can simplify the process.

Claims (14)

광학장치에 있어서,In the optical device, 빛을 방사하는 광원;A light source emitting light; 방사하는 상기 빛을 대물면에 집광시키기 위한 조명광학부;An illumination optical unit for condensing the emitted light onto an object surface; 상기 조명광학부와 일체형으로 형성되며, 상기 대물면으로부터 반사되는 빛을 센서에 집광시키기 위한 수광부; 및A light receiving unit formed integrally with the illumination optical unit and configured to focus light reflected from the object surface onto a sensor; And 상기 조명광학부 및 수광부와 상호 조립되며, 상기 센서로 유입되는 빛의 양을 조절하기 위한 센서커버구조물The sensor cover structure is assembled with the illumination optical unit and the light receiving unit, and controls the amount of light flowing into the sensor. 을 포함하는 초소형 일체형 광학장치.Micro integrated optical device comprising a. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 센서커버구조물은,The sensor cover structure, 상기 센서커버구조물에 일체형으로 구비되며, 상기 광원으로부터의 산란광이 상기 센서로 유입되는 것을 방지하기 위한 산란광차단부; 및A scattering light blocking unit provided integrally with the sensor cover structure and preventing scattered light from the light source from entering the sensor; And 상기 센서커버구조물에 일체형으로 구비되며, PCB에 조립하기 위한 센서커버지지대It is provided integrally with the sensor cover structure, the sensor cover support for assembling on the PCB 를 포함하는 초소형 일체형 광학장치.Micro integrated optical device comprising a. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 산란광차단부는 상기 조명광학부와 상기 수광부 사이의 조립홀에 끼워져 조립되는 초소형 일체형 광학장치.The scattered light blocking unit is inserted into the assembly hole between the illumination optical unit and the light receiving unit is ultra-small integrated optical device. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 조명광학부는,The illumination optical unit, 상기 광원으로부터의 빛을 평행광으로 모아주기 위한 입사렌즈;An incident lens for collecting light from the light source into parallel light; 상기 입사렌즈로부터 평행광을 입사받아 광경로를 상기 대물면 방향으로 보정하기 위한 반사렌즈; 및A reflection lens for receiving parallel light from the incident lens to correct an optical path in the objective direction; And 상기 반사렌즈로부터의 전달받은 빛을 대물면에 모아주기 위한 출사렌즈Output lens for collecting the light received from the reflective lens on the object surface 를 포함하는 초소형 일체형 광학장치.Micro integrated optical device comprising a. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 입사렌즈, 반사렌즈 및 출사렌즈는 투명의 프리즘 구조인 초소형 일체형 광학장치.And the incident lens, the reflective lens, and the exit lens are transparent prism structures. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 입사렌즈, 반사렌즈 및 출사렌즈의 형태는 각각 구면형, 비구면의 구형, 실린더형 및 토로이달형 중 어느 하나인 초소형 일체형 광학장치.The incidence lens, the reflection lens and the exit lens are any one of a spherical shape, an aspherical spherical shape, a cylindrical type and a toroidal type, respectively. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 광원은 박형의 LED, LD 및 IR 다이오드 칩 중 어느 하나인 초소형 일체형 광학장치.The light source is one of the thin LED, LD and IR diode chip of the ultra-small integrated optical device. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 광학장치는 유선 광마우스에 적용되는 초소형 일체형 광학장치.The optical device is an ultra-small integrated optical device applied to a wired optical mouse. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 광학장치는 무선 광마우스에 적용되는 초소형 일체형 광학장치.The optical device is an ultra-small integrated optical device applied to a wireless optical mouse. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 광학장치는 노트북실장형 포인팅장치에 적용되는 초소형 일체형 광학장 치.The optical device is an ultra-small integrated optical device applied to a notebook mounted pointing device. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 광학장치는 휴대형 단말기의 포인팅장치에 적용되는 초소형 일체형 광학장치.The optical device is an ultra-small integrated optical device applied to a pointing device of a portable terminal. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 광학장치는 원격제어장치의 포인팅장치에 적용되는 초소형 일체형 광학장치.The optical device is a micro-integrated optical device applied to the pointing device of the remote control device. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 광학장치는 Kiosk의 내장포인팅장치에 적용되는 초소형 일체형 광학장치.The optical device is a miniature integrated optical device applied to the internal pointing device of Kiosk. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 광학장치는 지문센싱장치에 적용되는 초소형 일체형 광학장치.The optical device is an ultra-small integrated optical device applied to a fingerprint sensing device.
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