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KR101071932B1 - Ultra-thin optical device - Google Patents

Ultra-thin optical device Download PDF

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Publication number
KR101071932B1
KR101071932B1 KR1020090111764A KR20090111764A KR101071932B1 KR 101071932 B1 KR101071932 B1 KR 101071932B1 KR 1020090111764 A KR1020090111764 A KR 1020090111764A KR 20090111764 A KR20090111764 A KR 20090111764A KR 101071932 B1 KR101071932 B1 KR 101071932B1
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KR
South Korea
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light
unit
lens
light source
light receiving
Prior art date
Application number
KR1020090111764A
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Korean (ko)
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KR20110054937A (en
Inventor
김형주
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(주)파트론
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Publication date
Application filed by (주)파트론 filed Critical (주)파트론
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Abstract

본 발명은 초박형 광학 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 휴대용 디지털 기기의 입력 장치 또는 포인팅 장치로 활용하는 것이 가능한 초박형 광학 장치에 관한 것이다. 본 발명은 인쇄회로기판 상부에 결합되는 광원, 상기 광원으로부터 이격되어 상기 인쇄회로기판 상부에 결합되는 수광부, 상기 광원과 상기 수광부 사이에 결합되어 상기 광원과 상기 수광부를 밀폐하며 상부에 대물면이 형성되는 덮개부, 및 상기 덮개부와 상기 광원 및 상기 수광부 사이에 결합되며 상기 덮개부와 상기 광원 사이에 위치하여 상기 광원으로부터 조사되는 광을 집광한 후 상기 대물면 측으로 조사하는 제1 렌즈부와 상기 덮개부와 상기 수광부 사이에 위치하여 상기 대물면으로부터 반사되는 광을 집광한 후 상기 수광부 측으로 조사하는 제2 렌즈부를 포함하는 광조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면 광원이나 수광 센서의 크기를 줄이지 않고도 광학 장치의 높이를 대폭 낮출 수 있어 광학 장치의 초박화가 가능한 효과를 갖는다.The present invention relates to an ultra-thin optical device. More particularly, the present invention relates to an ultra-thin optical device that can be utilized as an input device or a pointing device of a portable digital device. The present invention provides a light source coupled to an upper portion of a printed circuit board, a light receiving portion spaced apart from the light source and coupled to an upper portion of the printed circuit board, coupled between the light source and the light receiving portion to seal the light source and the light receiving portion, and an objective surface is formed thereon. And a first lens part coupled between the cover part and the light source and the light receiving part and positioned between the cover part and the light source to collect light irradiated from the light source and irradiate toward the objective side. And a light control unit including a second lens unit positioned between the cover unit and the light receiving unit to collect light reflected from the object surface and irradiate toward the light receiving unit. According to the present invention, the height of the optical device can be significantly lowered without reducing the size of the light source or the light receiving sensor, and the optical device can be made extremely thin.

광원, 수광 센서, 대물면, 조리개 Light source, light receiving sensor, objective, aperture

Description

초박형 광학 장치{Ultra-thin optical device}Ultra-thin optical device

본 발명은 초박형 광학 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 휴대용 디지털 기기의 입력 장치 또는 포인팅 장치로 활용하는 것이 가능한 초박형 광학 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an ultra-thin optical device. More particularly, the present invention relates to an ultra-thin optical device that can be utilized as an input device or a pointing device of a portable digital device.

최근 다양한 종류의 휴대용 디지털 기기들이 개발되어 사용자들의 일상 생활에 편리함을 안겨주고 있으며, 이러한 휴대용 디지털 기기의 경우 간편성과 편리성을 위하여 초소형, 초박형, 및 초경량으로 제작되는 추세이다.Recently, various types of portable digital devices have been developed to provide convenience to users' daily life. In the case of such portable digital devices, trends are being made into ultra-small, ultra-thin, and ultra-light for convenience and convenience.

이에 따라, 휴대용 디지털 기기에 장착되어 휴대용 디지털 기기의 입력 장치 또는 포인팅 장치로써 활용되는 광학 장치들의 경우에도 휴대용 디지털 기기의 제작 추세에 부합되도록 초소형, 초박형, 및 초경량으로 제작되고 있다.Accordingly, optical devices that are mounted on portable digital devices and used as input devices or pointing devices of portable digital devices are also manufactured in ultra-miniature, ultra-thin, and ultra-light weights to meet the manufacturing trend of portable digital devices.

도 1a는 종래에 사용되는 광학 장치의 단면도이다.1A is a cross-sectional view of an optical apparatus conventionally used.

도 1a를 참조하여 종래에 사용되는 광학 장치(1)의 광학 구조를 설명하면 다음과 같다. 도 1a에 도시된 바와 같이 종래에 사용되는 광학 장치(1)의 경우 발광 LED 등의 광원(2)으로부터 조사되는 광이 프리즘(3)에서 집광된 후 대물면(4)까지 조사되면 대물면(4) 상부에 위치하여 광학 장치(1)를 조작하는 사용자의 손가락(F) 등의 조작부에 의해 대물면(4)으로부터 반사되는 광이 대물면(4) 하부에 위치한 결상 렌즈(5)에서 집광된 후 결상 렌즈(5) 하부에 위치한 수광 센서(6) 측으로 조사되어 광이 수광 센서(6)로 전달되는 구조를 갖는다.Referring to Fig. 1A, the optical structure of a conventional optical device 1 will be described. In the optical apparatus 1 used in the related art as shown in FIG. 1A, when light emitted from a light source 2 such as a light emitting LED is focused on the prism 3 and then irradiated to the objective surface 4, the objective surface ( 4) Light reflected from the objective surface 4 by an operation unit such as a user's finger F, which is located at the upper side and manipulates the optical device 1, is collected by an imaging lens 5 located below the objective surface 4. And then irradiated to the light receiving sensor 6 located under the imaging lens 5, the light is transmitted to the light receiving sensor 6.

따라서, 종래에 사용되는 광학 장치(1)의 경우 광원(2)으로부터 조사되는 광을 집광한 후 대물면(4)까지 전달하는 프리즘(3)을 어떻게 설계하느냐에 따라 광학 장치(1)의 성능이 좌우되며, 프리즘(3)의 설계 과정에서 결정되는 프리즘(3)의 높이에 따라 광학 장치(1)의 높이가 결정된다.Therefore, in the case of the optical device 1 used in the related art, the performance of the optical device 1 may vary depending on how to design the prism 3 that condenses the light emitted from the light source 2 and then transmits the light to the objective surface 4. The height of the optical device 1 is determined by the height of the prism 3 determined in the design process of the prism 3.

도 1b는 광학 장치에 사용되는 프리즘의 단면도이다.1B is a cross-sectional view of a prism used in an optical device.

도 1b의 (a)에 도시된 바와 같이 광학 장치(1)에 사용되는 프리즘(3a)은 광원으로부터 조사되는 광(L1a,L1b)이 입사되는 입사면(M1a), 프리즘(3a) 내부로 입사된 광(L1a,L1b)을 굴절시키는 반사면(M2a), 및 반사면(M2a)으로부터 굴절된 광(L1a,L1b)이 통과하여 대물면(4)측으로 조사되는 조사면(M3a)을 포함한다.As shown in (a) of FIG. 1B, the prism 3a used in the optical device 1 is incident on the incident surface M1a and the prism 3a into which the lights L1a and L1b irradiated from the light source are incident. Reflecting surface M2a refracting the light L1a and L1b, and irradiation surface M3a through which light L1a and L1b refracted from the reflecting surface M2a passes and is irradiated to the object surface 4 side. .

이때, 광학 장치(1)의 두께를 얇게 하기 위해 광학 장치(1)의 높이를 줄일 목적으로 프리즘(3a)의 반사면(M2a) 각도를 유지한 상태에서 프리즘의 크기를 축소하는 경우 프리즘의 제작이 용이하지 않으며, 프리즘의 크기를 축소하는 경우 그에 따라 LED 등의 광원(2)과 수광 센서(6)의 크기 또한 축소되어야 하는데, 광학 장치(1)의 광원(2)과 수광 센서(6)의 크기를 축소하기 위해 소모되는 시간과 비용이 현재로써는 과도하게 발생하는 문제점이 있다.At this time, in order to reduce the height of the optical device 1 in order to reduce the thickness of the optical device 1, the prism is produced when the size of the prism is reduced while maintaining the angle of the reflecting surface M2a of the prism 3a. When the size of the prism is reduced, the size of the light source 2 and the light receiving sensor 6 such as an LED must be reduced accordingly, and the light source 2 and the light receiving sensor 6 of the optical device 1 must be reduced accordingly. There is a problem that the time and cost consumed to reduce the size of the present time is excessively generated.

또한, 도 1b의 (b)에 도시된 바와 같이 광학 장치(1)에 사용되는 프리즘(3b)의 반사면(M2b) 각도를 줄이는 방식으로 프리즘(3b)의 높이를 낮추어서 설계할 경 우 그에 따라 반사면(M2b)의 각도가 완만하게 되어 광원으로부터 조사되는 광(L2a,L2b) 중 일부 광(L2b)이 반사면(M2b)에서 반사된 후 조사면(M3b)을 통과하여 대물면(4) 측으로 조사되는 대신 반사면(M2b)을 통과하게 되는 경우가 발생하게 된다.In addition, when designing by lowering the height of the prism 3b in such a manner as to reduce the angle of the reflecting surface M2b of the prism 3b used for the optical device 1, as shown in (b) of FIG. The angle of the reflecting surface M2b becomes smooth so that some light L2b among the lights L2a and L2b irradiated from the light source is reflected by the reflecting surface M2b, and then passes through the irradiation surface M3b and the objective surface 4 Instead of being irradiated to the side, a case of passing through the reflective surface M2b occurs.

따라서, 반사면(M2b)을 통과되지 않고 굴절되어 대물면(4) 측으로 조사되는 광(L2a) 만으로는 광학 장치(1)를 제대로 동작시키기가 쉽지 않으며, 조사면(M3b)을 통해 나오는 광(L2a)의 경우도 조사면(M3b)이 좁아진 관계로 대물면(4) 측으로 고르게 전달되는 것이 용이하지 못하므로 광학 장치(1)의 동작이 제대로 이루어지지 못하는 문제점이 있다.Therefore, only the light L2a that is refracted without passing through the reflecting surface M2b and irradiated toward the objective surface 4 is not easy to operate the optical device 1 properly, and the light L2a that exits through the irradiation surface M3b In the case of), since the irradiation surface M3b is narrowed, it is not easy to be evenly transmitted to the objective surface 4, so that the operation of the optical device 1 may not be performed properly.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로 광학 장치의 성능은 그대로 유지하면서 초박형으로 제조된 휴대용 디지털 기기의 입력 장치 또는 포인팅 장치로 활용이 용이하도록 초박형 구조를 갖는 초박형 광학 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems to provide an ultra-thin optical device having an ultra-thin structure to be easily utilized as an input device or a pointing device of the ultra-thin portable digital device while maintaining the performance of the optical device as it is The purpose.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 초박형 구조의 광학 장치는 인쇄회로기판 상부에 결합되는 광원, 상기 광원으로부터 이격되어 상기 인쇄회로기판 상부에 결합되는 수광부, 상기 광원과 상기 수광부 사이에 결합되어 상기 광원과 상기 수광부를 밀폐하며 상부에 대물면이 형성되는 덮개부, 및 상기 덮개부와 상기 광원 및 상기 수광부 사이에 결합되며 상기 덮개부와 상기 광원 사이에 위치하여 상기 광원으로부터 조사되는 광을 집광한 후 상기 대물면 측으로 조사하는 제1 렌즈부와 상기 덮개부와 상기 수광부 사이에 위치하여 상기 대물면으로부터 반사되는 광을 집광한 후 상기 수광부 측으로 조사하는 제2 렌즈부를 포함하는 광조절부를 포함하며, 상기 제1 렌즈부는 상기 광원으로부터 조사되는 광이 입사되는 면인 입사면이 평평하게 구비되고 상기 대물면 측으로 조사되는 광이 출사되는 면인 출사면이 제2 렌즈부의 높이보다 돌출되지 않도록 구비되는 것을 특징으로 한다.In accordance with an aspect of the present invention, an optical device having an ultra-thin structure includes a light source coupled to an upper portion of a printed circuit board, a light receiving portion spaced apart from the light source and coupled to an upper portion of the printed circuit board, and coupled between the light source and the light receiving portion. A cover part which seals a light source and the light receiving part and has an objective surface formed thereon, and is coupled between the cover part and the light source and the light receiving part and is located between the cover part and the light source to collect light emitted from the light source. And a light adjusting unit including a first lens unit irradiating toward the objective side and a second lens unit positioned between the cover unit and the light receiving unit to collect light reflected from the objective surface and irradiating toward the light receiving unit. The first lens unit has a plane of incidence that is a plane on which light emitted from the light source is incident. And characterized in that the exit face - surface that emits light to be irradiated toward the surface of the object to be provided does not protrude more than the height the second lens portion.

또한, 상기 제1 렌즈부는 프레넬(Freznel) 렌즈일 수 있다.In addition, the first lens unit may be a Fresnel lens.

또한, 상기 제2 렌즈부와 상기 수광부 사이에 결합되어 상기 제2 렌즈부로부 터 조사되는 광만 상기 수광부 측으로 유입되도록 상기 수광부를 차폐하는 광차폐부를 더 포함하며, 상기 광차폐부는 상기 제2 렌즈부와 대향하는 위치에 형성되어 상기 제2 렌즈부로부터 조사되는 광이 유입되는 제1 광유입홀을 더 포함할 수 있다.The light shielding unit may further include a light shielding unit coupled between the second lens unit and the light receiving unit to shield the light receiving unit so that only light irradiated from the second lens unit is introduced into the light receiving unit. It may further include a first light inlet hole is formed at a position opposite to and to which the light irradiated from the second lens unit is introduced.

또한, 상기 덮개부와 상기 제2 렌즈부 사이에 결합되어 상기 대물면으로부터 반사되는 광만 상기 제2 렌즈부 측으로 유입되도록 상기 제2 렌즈부를 차폐하는 조리개부를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include an aperture that is coupled between the lid and the second lens to shield the second lens so that only light reflected from the objective surface flows into the second lens.

또한, 상기 조리개부는 상기 제2 렌즈부를 감싸는 형태로 상기 광조절부에 형성되는 조리개 결합홈에 삽입 결합되며, 상기 제2 렌즈부와 대향하는 위치에 형성되어 상기 대물면으로부터 반사되는 광이 유입되는 제2 광유입홀을 더 포함할 수 있다.In addition, the aperture part is inserted into and coupled to the aperture coupling groove formed in the light control unit to surround the second lens unit, and is formed at a position opposite to the second lens unit so that light reflected from the objective surface is introduced. It may further include a second light inlet hole.

또한, 상기 덮개부는 반투명하게 형성될 수 있다.In addition, the cover part may be formed to be translucent.

또한, 상기 광차폐부와 상기 광조절부의 결합은 상기 광차폐부에 형성되는 결합돌기가 상기 광조절부에 형성되는 결합홈에 삽입 결합되어 이루어질 수 있다.In addition, the light shielding portion and the light control unit may be coupled to the coupling protrusion formed in the light shielding portion is inserted into the coupling groove formed in the light control unit.

본 발명에 의하면 광학 장치의 동작을 위해 광원으로부터 조사되는 광을 프레넬 렌즈를 이용하여 굴절시켜 대물면 측으로 조사함으로써 기존의 광학 장치에서사용되는 광원이나 수광 센서의 크기를 줄이지 않고도 광학 장치의 높이를 대폭 낮출 수 있어 광학 장치의 초박화가 가능한 효과를 갖는다.According to the present invention, the light emitted from the light source for the operation of the optical device is refracted by using a Fresnel lens to be irradiated toward the objective surface to increase the height of the optical device without reducing the size of the light source or light receiving sensor used in the conventional optical device. It can be significantly lowered, and the optical device can be made extremely thin.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 첨가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있음은 물론이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are used as much as possible even if displayed on different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. In addition, preferred embodiments of the present invention will be described below, but the technical idea of the present invention may be implemented by those skilled in the art without being limited or limited thereto.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초박형 광학 장치의 단면도, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 다른 초박형 광학 장치의 분해 사시도 이다.2 is a cross-sectional view of an ultra-thin optical device according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 3 is an exploded perspective view of an ultra-thin optical device according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2와 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초박형 광학 장치(10)는 인쇄회로기판(20), 광원(30), 수광부(40), 덮개부(50), 광조절부(60), 광차폐부(70), 및 조리개부(80)를 포함한다.As shown in FIGS. 2 and 3, the ultra-thin optical device 10 according to the preferred embodiment of the present invention may include a printed circuit board 20, a light source 30, a light receiving unit 40, a cover 50, and light control. The unit 60, the light shield 70, and the aperture 80 are included.

인쇄회로기판(20)은 초박형 광학 장치(10)를 구성하는 부품이 일체형 구조로 조립되는 기본적인 베이스 부분으로서, 광원(30)과 수광부(40) 등에 전기적 회로를 연결하고 각종 필요 전장품들이 설치되는 구성으로 이루어질 수 있다.The printed circuit board 20 is a basic base part in which the components constituting the ultra-thin optical device 10 are assembled in an integrated structure. The printed circuit board 20 is configured to connect electrical circuits to the light source 30 and the light receiving unit 40 and to install various necessary electrical components. Can be made.

광원(30)은 인쇄회로기판(20)의 상부에 칩 형태로 결합되며 초박형 광학 장치(10)의 동작을 위한 광이 발생된다.The light source 30 is coupled to the upper portion of the printed circuit board 20 in the form of a chip, and light for the operation of the ultra-thin optical device 10 is generated.

이때, 광원(30)으로써 LED, 레이저 다이오드(LD), 또는 램프형 소자 등을 사용할 수 있으며, 광원(30)으로부터 발생되는 광의 색상 또한 특정색에 한정되지 않 고 실시 조건에 따라 다양한 색을 사용하는 것이 가능하다.In this case, an LED, a laser diode (LD), or a lamp-type element may be used as the light source 30, and the color of the light generated from the light source 30 is not limited to a specific color and various colors may be used according to implementation conditions. It is possible to do

수광부(40)는 광원(30)으로부터 이격되어 인쇄회로기판(20)의 상부에 결합된다.The light receiver 40 is spaced apart from the light source 30 and coupled to the upper portion of the printed circuit board 20.

이때, 수광부(40)는 수광부(40)로 조사되는 빛을 감지하여 감지된 빛을 전기 신호로 변환하는 수광 소자 또는 수광 센서일 수 있으며, 인쇄회로기판(20)의 상부에 와이어 본딩(Wire bonding) 또는 플립칩(Flip chip) 등의 공정에 의해 결합될 수 있다.In this case, the light receiving unit 40 may be a light receiving element or a light receiving sensor that detects light emitted from the light receiving unit 40 and converts the detected light into an electric signal, and wire bonding the upper portion of the printed circuit board 20. ) Or by a flip chip process.

덮개부(50)는 광원(30)과 수광부(40) 상부에 결합되어 광원(30)과 수광부(40)를 밀폐하며 상부에 초박형 광학 장치(1)를 사용하는 사용자가 초박형 광학 장치(10)의 조작을 위해 사용하는 손가락 등의 조작부가 놓이는 대물면(52)이 형성된다.The cover part 50 is coupled to the light source 30 and the light receiving part 40 to seal the light source 30 and the light receiving part 40, and the user who uses the ultra-thin optical device 1 on the top of the ultra-thin optical device 10. An objective surface 52 on which an operation unit such as a finger to be used for operation is placed is formed.

이때, 덮개부(50)는 덮개부(50)가 초박형 광학 장치(10)의 동작을 위한 광개방형 특성을 갖도록 반투명하게 형성될 수 있다.In this case, the cover part 50 may be formed to be translucent so that the cover part 50 has a photo-open characteristic for the operation of the ultra-thin optical device 10.

광조절부(60)는 덮개부(50)와 광원(30) 및 수광부(40) 사이에 결합되며 덮개부(50)와 광원(30) 사이에 위치하여 광원(30)으로부터 조사되는 광을 집광한 후 대물면(52) 측으로 조사하는 제1 렌즈부(62)와 덮개부(50)와 수광부(40) 사이에 위치하여 대물면(52)으로부터 반사되는 광을 집광한 후 수광부(40) 측으로 조사하는 제2 렌즈부(64)를 포함한다.The light control unit 60 is coupled between the cover unit 50, the light source 30, and the light receiving unit 40, and is positioned between the cover unit 50 and the light source 30 to collect light emitted from the light source 30. Afterwards, the light is collected between the first lens unit 62 and the cover 50 and the light receiving unit 40 to be irradiated toward the objective surface 52 to collect the light reflected from the objective surface 52, and then toward the light receiving unit 40. And a second lens portion 64 to irradiate.

이때, 제1 렌즈부(62)는 광원(30)으로부터 조사되는 광이 입사되는 면인 입사면(62a)이 평평하게 구비되고 대물면(52) 측으로 조사되는 광이 출사되는 면인 출사면(62c)이 제2 렌즈부(64)의 높이보다 돌출되지 않도록 구비될 수 있다.In this case, the first lens part 62 is provided with an incident surface 62a, which is a surface on which light emitted from the light source 30 is incident, and an emission surface 62c, which is a surface on which the light irradiated toward the objective surface 52 is emitted. It may be provided so as not to protrude from the height of the second lens portion (64).

따라서, 제1 렌즈부(62)의 두께를 줄여 초박형 광학 장치(10)의 높이를 줄이는 것이 가능해진다.Therefore, it is possible to reduce the height of the ultra-thin optical device 10 by reducing the thickness of the first lens portion 62.

또한, 1 렌즈부(62)는 프레넬(Freznel) 렌즈일 수 있으며 제2 렌즈부(64)는 집광 렌즈일 수 있다.In addition, the first lens unit 62 may be a Fresnel lens and the second lens unit 64 may be a condensing lens.

여기에서 프레넬(Freznel) 렌즈란 렌즈의 곡면을 링 모양으로 나누어 프리즘 환상으로 추출하고 이를 평면에 늘어놓아 중심 두께를 얇게 구현한 렌즈를 의미한다.Here, the Fresnel lens refers to a lens in which the curved surface of the lens is divided into a ring shape, extracted into a prism annular shape, and arranged in a plane to realize a thin center thickness.

따라서, 광원(30)으로부터 조사되는 광을 집광한 후 대물면(52) 측으로 조사하는 제1 렌즈부(62)를 상기와 같은 특성을 갖는 프레넬(Freznel) 렌즈로 구성함으로써 도 1a에 도시된 바와 같이 종래의 광학 장치(1)에서 제1 렌즈부(62)와 동일한 기능을 수행하는 프리즘(3)에 비해 두께가 얇아지므로 초박형 광학 장치(10)의 높이를 줄이는 것이 가능해진다.Therefore, the first lens part 62 for condensing the light irradiated from the light source 30 and then irradiating toward the objective surface 52 is constituted by a Fresnel lens having the above characteristics. As described above, since the thickness of the conventional optical device 1 is thinner than that of the prism 3 which performs the same function as the first lens unit 62, the height of the ultra-thin optical device 10 can be reduced.

또한, 제1 렌즈부(62)와 제2 렌즈부(64)는 실리콘, 에폭시, 또는 합성수지 중 어느 한 가지의 소재 또는 둘 이상의 소재가 혼합되어 형성될 수 있다.In addition, the first lens unit 62 and the second lens unit 64 may be formed by mixing any one material of silicon, epoxy, synthetic resin, or two or more materials.

또한, 광조절부(60)는 제1 렌즈부(62)와 제2 렌즈부(64)가 통합된 구조이거나 또는 광조절부(60)로부터 제1 렌즈부(62)와 제2 렌즈부(64)를 분리가능한 구조일 수 있다.In addition, the light adjusting unit 60 has a structure in which the first lens unit 62 and the second lens unit 64 are integrated or the first lens unit 62 and the second lens unit ( 64) may be a detachable structure.

광차폐부(70)는 제2 렌즈부(64)와 수광부(40) 사이에 결합되어 제2 렌즈부(64)로부터 조사되는 광만 수광부(40) 측으로 유입되도록 수광부(40)를 차폐하여 제2 렌즈부(64)로부터 조사되는 광 이외의 산란광이 수광부(40)로 유입되는 것을 방지한다.The light shielding part 70 is coupled between the second lens part 64 and the light receiving part 40 to shield the light receiving part 40 so that only light emitted from the second lens part 64 flows into the light receiving part 40. Scattered light other than the light irradiated from the unit 64 is prevented from entering the light receiving unit 40.

이때, 광차폐부(70)는 제2 렌즈부(64)와 대향하는 위치에 형성되어 제2 렌즈부(64)로부터 조사되는 광이 유입되는 제1 광유입홀(72)을 더 포함할 수 있다.In this case, the light shielding part 70 may further include a first light inflow hole 72 formed at a position opposite to the second lens part 64 and into which the light radiated from the second lens part 64 flows. .

또한, 광조절부(60)와 광차폐부(70)의 결합은 광차폐부(70)에 형성되는 결합돌기(74)가 광조절부(60)에 형성되는 결합홈(68)에 삽입 결합되어 이루어질 수 있으며, 본 실시예 에서는 하나의 결합 돌기(74)를 갖도록 광차폐부(70)를 구성하였으나 이는 실시예의 하나일뿐 결합 돌기(74)의 개수는 필요에 따라 다양하게 변경될 수 있다.In addition, the light control unit 60 and the light shielding unit 70 is coupled to the coupling protrusion 74 formed in the light shielding unit 70 is formed by being inserted into the coupling groove 68 formed in the light control unit 60. In this embodiment, the light shield 70 is configured to have one coupling protrusion 74, but this is only one of the embodiments, and the number of coupling protrusions 74 may be variously changed as necessary.

또한, 광차폐부(70)는 상부로부터 돌출 형성되어 광원(30)으로부터 조사되는 광이 산란하여 수광부(40)로 유입되는 것을 방지하는 광 차단리브(76)를 더 포함할 수 있으며, 광 차단리브(76)는 광조절부(60)에 형성되는 리브 삽입홈(69)에 삽입 결합될 수 있다.In addition, the light shielding portion 70 may further include a light blocking rib 76 protruding from the upper portion to prevent the light emitted from the light source 30 from scattering and entering the light receiving portion 40. 76 may be inserted into the rib insertion groove 69 formed in the light control unit 60.

조리개부(80)는 덮개부(50)와 제2 렌즈부(64) 사이에 결합되어 대물면(52)으로부터 반사되는 광만 제2 렌즈부(64) 측으로 유입되도록 제2 렌즈부(64)를 차폐하여 대물면(52)으로부터 반사되는 광 이외의 산란광이 제2 렌즈부(64)로 유입되는 것을 방지한다.The aperture part 80 is coupled between the cover part 50 and the second lens part 64 so that only the light reflected from the objective surface 52 flows into the second lens part 64 side. By shielding, scattered light other than the light reflected from the objective surface 52 is prevented from entering the second lens unit 64.

이때, 조리개부(80)는 제2 렌즈부(64)를 감싸는 형태로 형성되는 조리개 결합홈(68)에 삽입 결합될 수 있으며, 상기 삽입 결합은 끼워 맞춤으로 이루어지거나 또는 조리개부(80)와 조리개 결합홈(68) 간의 결합력을 강화하기 위하여 액상의 에 폭시 또는 양면 끈끈이 테이프 등을 이용하여 이루어질 수 있다.In this case, the diaphragm 80 may be inserted into and coupled to the diaphragm coupling groove 68 formed to surround the second lens unit 64, and the insertion coupling may be made by fitting or with the diaphragm 80. In order to reinforce the coupling force between the aperture coupling grooves 68, it may be made using a liquid epoxy or double-sided sticky tape.

또한, 조리개부(80)는 제2 렌즈부(64)와 대향하는 위치에 형성되어 대물면(52)으로부터 반사되는 광이 유입되는 제2 광유입홀(82)을 더 포함할 수 있다.In addition, the aperture part 80 may further include a second light inflow hole 82 formed at a position facing the second lens part 64 to reflect the light reflected from the objective surface 52.

또한, 조리개부(80)는 필름 또는 사출 구조물일 수 있으며 형태는 필요에 따라 원 또는 사각 형태 등으로 다양하게 구현할 수 있다.In addition, the diaphragm 80 may be a film or an injection structure, and the shape may be variously implemented in a circle or square shape as necessary.

이와 같이, 대물면(52)으로부터 반사되는 광만 제2 렌즈부(64) 측으로 유입되도록 제2 렌즈부(64)를 차폐하는 조리개부(80)를 제2 렌즈부(64)를 감싸는 형태로 광조절부(60)에 형성되는 조리개 결합홈(66)에 삽입 결합되도록 함으로써 조리개부(80)가 차지하는 높이를 줄일 수 있으므로 초박형 광학 장치(10)의 두께를 줄이는 것이 가능해진다.As such, the aperture portion 80 that shields the second lens portion 64 so that only the light reflected from the objective surface 52 flows into the second lens portion 64 is surrounded by the second lens portion 64. Since the height occupied by the diaphragm 80 may be reduced by being inserted into the diaphragm coupling groove 66 formed in the adjusting unit 60, the thickness of the ultra-thin optical device 10 may be reduced.

본 발명의 초박형 광학 장치(10)는 광원(30)으로부터 조사되는 광을 집광하여 덮개부(50) 상부에 형성되는 대물면(52) 측으로 조사하는 제1 렌즈부(62)를 렌즈의 곡면을 링 모양으로 나누어 프리즘 환상으로 추출하고 이를 평면에 늘어놓아 중심 두께를 얇게 구현한 프레넬(Freznel) 렌즈로 구성하여 종래에 제1 렌즈부(62)와 동일한 기능을 담당하는 프리즘(3)과 비교시에 제1 렌즈부(62)의 높이를 줄이는 것이 가능하다.The ultra-thin optical device 10 of the present invention collects the light irradiated from the light source 30 and irradiates the curved surface of the lens with the first lens portion 62 for irradiating toward the objective surface 52 formed on the lid portion 50. It is divided into a ring shape and extracted into a prism annular shape and arranged in a plane to form a Fresnel lens having a thin center thickness, and compared with a prism 3 having the same function as the first lens part 62. It is possible to reduce the height of the first lens portion 62 at the time.

또한, 대물면(52)에서 반사되는 광만 제2 렌즈부(64) 측으로 유입되도록 제2 렌즈부(64)를 차폐하는 조리개부(80)를 조리개 결합홈(66)에 삽입 결합되도록 하여 종래와 비교시에 조리개부(80)의 높이를 줄이는 것이 가능하다.In addition, the diaphragm 80 shielding the second lens unit 64 is inserted into the diaphragm coupling groove 66 so that only the light reflected from the objective surface 52 flows into the second lens unit 64. It is possible to reduce the height of the diaphragm 80 in comparison.

따라서, 종래에 휴대용 디지털 기기의 입력 장치 또는 포인팅 장치로 활용되 던 광학 장치에 비해 높이를 약 30퍼센트 이상 줄일 수 있으므로 광학 장치를 초박형으로 제조하는 것이 가능해진다.Therefore, since the height can be reduced by about 30 percent or more compared to the optical device which is conventionally used as an input device or a pointing device of a portable digital device, it is possible to manufacture the optical device in an ultra-thin type.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경, 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면들에 의해서 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various modifications, changes, and substitutions may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. It will be possible. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are intended to illustrate and not to limit the technical spirit of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments and the accompanying drawings . The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

본 발명에 의하면 종래에 비해 두께를 크게 줄여 초박형으로 광학 장치를 구성하는 것이 가능하므로 종래에 휴대용 디지털 기기에 사용되는 입력 장치 또는 포인팅 장치를 대체하여 활용하는 것이 가능해진다.According to the present invention, since the optical device can be configured to have an extremely thin thickness by reducing the thickness of the conventional device, it is possible to replace the input device or the pointing device used in the portable digital apparatus.

도 1a는 종래에 사용되던 광학 장치의 단면도, 1A is a cross-sectional view of an optical apparatus used in the prior art,

도 1b는 광학 장치에 사용되는 프리즘의 단면도,1b is a cross-sectional view of a prism used in an optical device,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초박형 광학 장치의 단면도, 및2 is a cross-sectional view of an ultra-thin optical device according to a preferred embodiment of the present invention, and

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초박형 광학 장치의 분해 사시도 이다.3 is an exploded perspective view of an ultra-thin optical device according to a preferred embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부위에 대한 간단한 설명><Brief description of the main parts of the drawings>

(10) : 초박형 광학 장치 (20) : 인쇄회로기판(10): ultra-thin optical device (20): printed circuit board

(30) : 광원 (40) : 수광부30: light source 40: light receiving part

(50) : 덮개부 (52) : 대물면50: cover 52: objective surface

(60) : 광조절부 (62) : 제1 렌즈부60: light adjusting portion 62: first lens portion

(64) : 제2 렌즈부 (66) : 조리개 결합홈64: second lens portion 66: aperture coupling groove

(68) : 결합홈 (69) : 리브 결합홈(68): coupling groove (69): rib coupling groove

(70) : 광차폐부 (72) : 제1 광유입홀70: light shielding portion 72: first light inlet hole

(74) : 결합돌기 (76) : 광 차단리브(74): engaging projection (76): light blocking rib

(80) : 조리개부 (82) : 제2 광유입홀80: aperture part 82: second light inlet hole

Claims (7)

인쇄회로기판 상부에 결합되는 광원;A light source coupled to the upper portion of the printed circuit board; 상기 광원으로부터 이격되어 상기 인쇄회로기판 상부에 결합되는 수광부;A light receiving unit spaced apart from the light source and coupled to an upper portion of the printed circuit board; 상기 광원과 상기 수광부 사이에 결합되어 상기 광원과 상기 수광부를 밀폐하며 상부에 대물면이 형성되는 덮개부; A cover part coupled between the light source and the light receiving part to seal the light source and the light receiving part and having an objective surface formed thereon; 상기 덮개부와 상기 광원 및 상기 수광부 사이에 결합되며 상기 덮개부와 상기 광원 사이에 위치하여 상기 광원으로부터 조사되는 광을 집광한 후 상기 대물면 측으로 조사하는 제1 렌즈부와 상기 덮개부와 상기 수광부 사이에 위치하여 상기 대물면으로부터 반사되는 광을 집광한 후 상기 수광부 측으로 조사하는 제2 렌즈부를 포함하는 광조절부; 및A first lens unit coupled between the cover unit and the light source and the light receiving unit and positioned between the cover unit and the light source to collect light irradiated from the light source and irradiate toward the objective surface, and the cover unit and the light receiving unit A light adjusting unit including a second lens unit positioned in between to collect light reflected from the object surface and irradiate toward the light receiving unit; And 상기 덮개부와 상기 제2 렌즈부 사이에 결합되어 상기 대물면으로부터 반사되는 광만 상기 제2 렌즈부 측으로 유입되도록 상기 제2 렌즈부를 차폐하는 조리개부를 포함하며,An aperture part coupled between the cover part and the second lens part to shield the second lens part such that only light reflected from the objective surface flows into the second lens part side; 상기 제1 렌즈부는 상기 광원으로부터 조사되는 광이 입사되는 면인 입사면이 평평하게 구비되고 상기 대물면 측으로 조사되는 광이 출사되는 면인 출사면이 상기 제2 렌즈부의 높이보다 돌출되지 않도록 구비되는 것을 특징으로 하는 초박형 광학 장치.The first lens unit may be provided such that an incident surface, which is a surface on which light emitted from the light source is incident, is flat, and an emission surface, which is a surface on which light emitted to the objective surface, exits, does not protrude more than the height of the second lens unit. Ultra-thin optical device made with. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 렌즈부는 프레넬(Freznel) 렌즈인 것을 특징으로 하는 초박형 광학 장치.And the first lens unit is a Fresnel lens. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제2 렌즈부와 상기 수광부 사이에 결합되어 상기 제2 렌즈부로부터 조사되는 광만 상기 수광부 측으로 유입되도록 상기 수광부를 차폐하는 광차폐부를 더 포함하며,And a light shielding unit coupled between the second lens unit and the light receiving unit to shield the light receiving unit so that only light irradiated from the second lens unit is introduced into the light receiving unit. 상기 광차폐부는 상기 제2 렌즈부와 대향하는 위치에 형성되어 상기 제2 렌즈부로부터 조사되는 광이 유입되는 제1 광유입홀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초박형 광학 장치.And the light shielding portion further comprises a first light inflow hole formed at a position opposite to the second lens portion to allow the light emitted from the second lens portion to flow therein. 삭제delete 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 조리개부는 상기 제2 렌즈부를 감싸는 형태로 상기 광조절부에 형성되는 조리개 결합홈에 삽입 결합되며, 상기 제2 렌즈부와 대향하는 위치에 형성되어 상기 대물면으로부터 반사되는 광이 유입되는 제2 광유입홀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초박형 광학 장치.The aperture part is inserted into and coupled to the aperture coupling groove formed in the light control unit so as to surround the second lens unit, and is formed at a position opposite to the second lens unit so that light reflected from the objective surface is introduced. Ultra-thin optical device further comprises a light inlet hole. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 덮개부는 반투명하게 형성되는 것을 특징으로 하는 초박형 광학 장치.Ultra-thin optical device, characterized in that the cover portion is formed translucent. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 광차폐부와 상기 광조절부의 결합은 상기 광차폐부에 형성되는 결합돌기가 상기 광조절부에 형성되는 결합홈에 삽입 결합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 초박형 광학 장치.The optical shielding unit and the light control unit is coupled to the ultra-thin optical device, characterized in that the coupling protrusion formed in the light shielding portion is inserted into the coupling groove formed in the light control unit.
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