KR20060111472A

KR20060111472A - 가상 인터페이스 투사 및 검출을 위한 광학 장치

Info

Publication number: KR20060111472A
Application number: KR1020067008466A
Authority: KR
Inventors: 클로니 리버만; 유발 샤론; 야친 야르치
Original assignee: 브이케이비 인코포레이티드
Priority date: 2003-10-31
Filing date: 2004-10-31
Publication date: 2006-10-27
Also published as: US20080297614A1; JP2007515859A; WO2005043231A3; WO2005043231A2; CA2541854A1; EP1683345A2

Abstract

본 발명은, 스틸 또는 비디오 이미징 기능과 결합함으로써, 개량된 가상 인터페이스 투사 및 검출을 위한 광학적 및 기계적 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 장치는 단일의 전자적 이미징 센서 상에 다중으로 이미징된 시야를 이지징하기 위한 렌즈를 포함한다. 이러한 이미징된 시야 중 하나는 적외선 데이터 입력 검출 기능일 수 있고, 다른 것은 스틸 사진 이미징, 비디오 이미징, 또는 근접 사진 중 하나 이상일 수 있다. 본 발명의 장치는 휴대폰이나 개인휴대정보단말기 내부에 설치될 수 있을 정도로 충분히 소형이다. 광학기계식 배열은 다양한 방향으로부터 다양한 시야를 포착하기 위해 제공된다. 본 발명의 방법 및 장치는 회절 광학 요소를 사용하여 충분한 이미지 템플릿의 투사를 위해 제공된다. 본 발명의 방법 및 장치가, 1 차원 또는 2 차원으로, 충분한 스캐닝 방법을 제공하기 위하여 회절 광학 요소를 사용할 목적으로 제공된다.

전자 카메라, 가상 인터페이스, 회절 광학 요소, 전자 이미징 센서, 가상 키보드, 시야 확장 렌즈, 시야 축소 렌즈,

Description

가상 인터페이스 투사 및 검출을 위한 광학 장치 {OPTICAL APPARATUS FOR VIRTUAL INTERFACE PROJECTION AND SENSING}

본 발명은 개량된 가상 인터페이스 투사 및 검출(projection and detection)을 위한 광학장치 및 기계장치, 그리고 그 방법에 관한 것이다.

아래의 특허 문헌 및 그 안에서 인용된 참고문서들은 본 발명이 속하는 현재의 기술 수준을 나타낸다.

국제공개공보 WO2001/093182로 공고된 국제출원 PCT/IL01/00480,

국제공개공보 WO2002/054169로 공고된 국제출원 PCT/IL01/01082, 및

국제공개공보 WO2004/003656으로 공고된 국제출원 PCT/IL03/00538.

본 발명은 개량된 가상 인터페이스 투사 및 검출을 위한 광학 및 기계적 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 다음과 같은 구성의 발명이 제공된다. 전자 카메라에 있어서, 이미징된 시야를 나타내는 출력을 제공하는 전자 이미징 센서, 제 1 이미징된 시야에서 사용자의 손동작에 반응하는 데이터 입력을 위하여 상기 전자 이미징 센서를 사용하는 제 1 이미징 기능부, 제 2 이미징 기능부에 있어서, 적어도 상기 제 2 이미징 기능부는, 제 2 이미징된 시야에서 장면의 적어도 제 2 사진을 촬영하기 위하여 상기 전자 이미징 센서를 사용하는 것을 특징으로 하는 상기 제 2 이미징 기능부, 상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 제 2 이미징 기능부를 상기 전자 이미징 센서와 관련시키는 광학기기; 및 사용자가 상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 제 2 이미징 기능부 중 하나의 이미지 기능부에서의 작동을 선택할 수 있도록 작동되는 사용자 작동식 이미징 기능부 선택 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 카메라가 제공된다. 또한 상기 전자 카메라는 상기 사용자의 손동작이 영향을 미치는 투사된 가상 키보드를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 제 2 이미징 기능부를 상기 전자 이미징 센서와 관련시키는 상기 광학기기는, 상기 제 2 이미징 기능부의 사용만을 위하여 상기 센서의 업스트림(upstream)에 선택적으로 배치된 하나 이상의 광학 요소를 포함하는 것을 특징으로 한다. 대안적이고 바람직하게는, 상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 제 2 이미징 기능부를 상기 전자 이미징 센서와 관련시키는 상기 광학기기는, 상기 제 1 이미징 기능부의 사용을 위하여 상기 센서의 업스트림에 선택적으로 배치된 광학 파워를 가지고 있는 광학 요소를 포함하지 않는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 전술한 전자 카메라에 있어서, 상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 제 2 이미징 기능부를 상기 전자 이미징 센서와 관련시키는 상기 광학기기는, 상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 제 2 이미징 기능부에 대한 분리된 광학 경로를 한정하는 파장 의존형 스플리터(splitter)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 전술한 실시예 중 어느 하나에 있어서, 상기 사용자 작동식 이미징 기능부 선택 스위치는, 상기 이미징 기능부 중 적어도 하나를 차단하기 위하여 적어도 한 셔터를 적절히 배치함으로써 상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 제 2 이미징 기능부 중 하나의 이미지 기능부에서의 작동을 선택할 수 있도록 작동되는 것이 바람직하다. 게다가, 상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 제 2 이미징 기능부는 분리된 광학 경로를 한정하며, 상기 분리된 광학 경로는 서로 다른 방향으로 뻗어있거나, 서로 다른 시야를 가지고 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 파장 의존형 스플리터를 사용하는 전술한 실시예에서, 스플리터는, 각각의 상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 제 2 이미징 기능부에 의하여 사용되기 위한 가시 스펙트럼 및 IR 스펙트럼을 분리하는 것을 특징으로 한다.

게다가, 전술한 전자 카메라 중 어느 하나는 또한, 이미징된 시야를 나타내는 상기 출력이 디스플레이되는 액정크리스탈디스플레이(LCD)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제 1 이미징 기능부를 상기 전자 이미징 센서와 관련시키는 상기 광학기기는 시야 확장 렌즈를 포함할 수 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라 다음과 같은 발명이 또한 제공된다. 전자 카메라에 있어서, 이미징된 시야를 나타내는 출력을 제공하는 전자 이미징 센서, 제 1 이미징된 시야에서 장면의 사진을 촬영하기 위하여 상기 전자 이미징 센서를 사용하는 제 1 이미징 기능부, 제 2 이미징 기능부에 있어서, 적어도 상기 제 2 이미징 기능부는, 적어도 제 2 이미징된 시야에서 장면의 사진을 촬영하기 위하여 상기 전자 이미징 센서를 사용하는 것을 특징으로 하는 상기 제 2 이미징 기능부, 상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 제 2 이미징 기능부를 상기 전자 이미징 센서와 관련시키는 광학기기, 및 사용자가 상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 제 2 이미징 기능부 중 하나의 이미지 기능부에서의 작동을 선택할 수 있도록 작동되는 사용자 작동식 이미징 기능부 선택 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 카메라가 제공된다.

상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 제 2 이미징 기능부를 상기 전자 이미징 센서와 관련시키는 상기 광학기기는, 상기 제 2 이미징 기능부의 사용만을 위하여 상기 센서의 업스트림에 선택적으로 배치된 하나 이상의 광학 요소를 포함하는 것이 바람직하다. 대안적이며 바람직하게는, 상기 광학기기는, 상기 제 1 이미징 기능부의 사용을 위하여 상기 센서의 업스트림에 선택적으로 배치된 광학 파워를 가지고 있는 광학 요소를 포함하지 않는다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라, 전술한 전자 카메라에서, 상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 제 2 이미징 기능부를 상기 전자 이미징 센서와 관련시키는 상기 광학기기는, 상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 제 2 이미징 기능부에 대한 분리된 광학 경로를 한정하는 파장 의존형 스플리터를 포함한다. 전술한 실시예 중 어느 하나에서, 상기 사용자 작동식 이미징 기능부 선택 스위치는, 상기 이미징 기능부 중 적어도 하나를 차단하기 위하여 적어도 한 셔터를 적절히 배치함으로써 상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 제 2 이미징 기능부 중 하나의 이미지 기능부에서의 작동을 선택할 수 있도록 작동되는 것이 바람직하다. 게다가, 상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 제 2 이미징 기능부는 분리된 광학 경로를 한정하는 것이 바람직하고, 상기 분리된 광학 경로는 서로 다른 방향으로 뻗어있거나, 서로 다른 시야를 가지고 있는 것을 특징으로 한다.

게다가, 전술한 전자 카메라 중 어느 하나는 이미징된 시야를 나타내는 상기 출력이 디스플레이되는 LCD를 더 포함할 수 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제 1 이미징 기능부를 상기 전자 이미징 센서와 관련시키는 상기 광학기기는 시야 확장 렌즈를 포함할 수 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 실시예에 따라, 상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 제 2 이미징 기능부를 상기 전자 이미징 센서와 관련시키는 상기 광학기기는 고정될 수 있는 것이 바람직하다. 게다가 바람직하게는, 상기 제 1 이미징된 시야 및 상기 제 2 이미징된 시야는 각각, 상기 전자 이미징 센서에 이미징되기 전에 1회 반사될 수 있다. 이러한 경우에, 상기 제 2 이미징된 시야의 상기 반사는 피벗운동이 가능한 거울에 의해 실행될 수 있는 것이 바람직하다. 대안적이고 바람직하게는, 상기 제 1 이미징된 시야는 상기 전자 이미징 센서 상에 직접적으로 이미징될 수 있고, 상기 제 2 이미징된 시야는 상기 전자 이미징 센서 상에 이미징되기 전에 2회 반사될 수 있다. 이러한 경우에, 상기 2회 반사 중 두 번째 반사는 피벗운동이 가능한 거울에 의해 실행될 수 있는 것이 바람직하다. 게다가, 상기 제 2 이미징된 시야는 상기 전자 이미징 센서 상에 직접적으로 이미징될 수 있고, 상기 제 1 이미징된 시야는 상기 전자 이미징 센서 상에 이미징되기 전에 2회 반사될 수 있다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 전술한 전자 카메라 및 다음과 같은 구성이 더 제공된다. 상기 제 1 이미징 기능부는 적외선 영역에서 스펙트럼 밴드에 걸쳐 수행되고, 상기 제 2 이미징 기능부는 가시 영역에서 트펙트럼 밴드에 걸쳐 수행되며, 상기 카메라는 필터 세트들을 더 포함하고, 필터 세트들 중 하나의 필터 세트는 상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 제 2 이미징 기능부 각각을 위한 것이다. 이러한 경우에, 상기 필터 세트들은, 적외선 영역에서의 상기 스펙트럼 밴드 및 상기 가시 영역에서 투과되는 필터를 하나 이상 포함하고, 상기 적외선 영역에서 적외선 영역에서의 상기 스펙트럼 밴드 아래까지 투과되고 가시 영역에서 투과되지 않는 필터를 하나 이상 포함하는, 상기 제 1 이미징 기능부를 위한 필터 세트, 및 상기 가시 영역에서 적외선 영역에서의 상기 스펙트럼 밴드 아래까지 투과되는 필터를 하나 이상 포함하는, 상기 제 2 이미징 기능부를 위한 필터 세트를 포함하는 것이 바람직하다. 후자의 경우, 상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 제 2 이미징 기능부는 공통 광학 경로를 따라 향하여지는 것이 바람직하고, 상기 제 1 필터 세트 및 상기 제 2 필터 세트는 선택된 이미지 기능부에 따라 호환가능하다.

본 발명의 더욱 바람직한 실시예에 따라, 전술한 전자 카메라 및 다음과 같은 구성이 또한 제공된다. 상기 사용자 작동형 이미징 기능부 선택은, 상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 제 2 이미징 기능부를 상기 전자 이미징 센서와 관련시키는 상기 광학기기 앞에서 상기 전자 이미징 센서를 회전함으로써 수행되는 것이 바람직하거나, 또는 대안적으로, 상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 제 2 이미징 기능부를 상기 전자 이미징 센서와 관련시키기 위하여 상기 전자 이미징 센서 앞에서 거울을 회전함으로써 수행되는 것이 바람직하다.

본 발명의 더 바람직한 실시예에 따라, 전술한 전자 카메라 및 다음과 같은 구성을 더 포함하는 발명이 제공된다. 상기 제 1 이미징 시야 및 상기 제 2 이미징 시야를 결합하기 위하여 부분적으로 투과하는 광선 스플리터를 더 포함하고, 상기 양 이미징 시야는 부분적으로 투과하는 상기 광선 스플리터에 의하여 한번 반사되며, 또한 상기 이미징 시야 중 하나는, 완전 반사경으로부터 반사된 후에 부분적으로 투과하는 상기 광선 스플리터를 통과하여 투과되는 것을 특징으로 한다. 부분적으로 투과하는 상기 광선 스플리터는 색선별 거울이다. 이런 두 가지 경우 중 하나에 있어서, 상기 완전 반사경은 광학 파워를 더 가질 수 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라, 다음과 같은 발명이 더 제공된다. 휴대 전화에 있어서, 전화 기능부, 이미징된 시야를 나타내는 출력을 제공하는 전자 이미징 센서, 제 1 이미징된 시야에서 사용자의 손동작에 반응하는 데이터 입력을 위하여 상기 전자 이미징 센서를 사용하는 제 1 이미징 기능부, 제 2 이미징 기능부에 있어서, 적어도 상기 제 2 이미징 기능부는, 제 2 이미징된 시야에서 장면의 적어도 제 2 사진을 촬영하기 위하여 상기 전자 이미징 센서를 사용하는 것을 특징으로 하는 상기 제 2 이미징 기능부, 상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 제 2 이미징 기능부를 상기 전자 이미징 센서와 관련시키는 광학기기, 및 사용자가 상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 제 2 이미징 기능부 중 하나의 이미지 기능부에서의 작동을 선택할 수 있도록 작동되는 사용자 작동식 이미징 기능부 선택 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대 전화가 제공된다.

또한, 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 다음과 같은 구성을 포함하는 발명이 또한 제공된다. 적어도 하나의 개인 휴대 정보 단말기 기능부, 이미징된 시야를 나타내는 출력을 제공하는 전자 이미징 센서, 제 1 이미징된 시야에서 사용자의 손동작에 반응하는 데이터 입력을 위하여 상기 전자 이미징 센서를 사용하는 제 1 이미징 기능부, 제 2 이미징 기능부에 있어서, 적어도 상기 제 2 이미징 기능부는, 제 2 이미징된 시야에서 장면의 적어도 제 2 사진을 촬영하기 위하여 상기 전자 이미징 센서를 사용하는 것을 특징으로 하는 제 2 이미징 기능부, 상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 제 2 이미징 기능부를 상기 전자 이미징 센서와 관련시키는 광학기기,및 사용자가 상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 제 2 이미징 기능부 중 하나의 이미지 기능부에서의 작동을 선택할 수 있도록 작동되는 사용자 작동식 이미징 기능부 선택 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 개인 휴대 정보 단말기가 제공된다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 리모트 컨트롤 장치가 제공되는데, 리모트 컨트롤 기능부, 이미징된 시야를 나타내는 출력을 제공하는 전자 이미징 센서, 제 1 이미징된 시야에서 사용자의 손동작에 반응하는 데이터 입력을 위하여 상기 전자 이미징 센서를 사용하는 제 1 이미징 기능부, 제 2 이미징된 시야에서 장면의 제 2 사진을 촬영하기 위하여 상기 전자 이미징 센서를 사용하는 제 2 이미징 기능부, 상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 제 2 이미징 기능부를 상기 전자 이미징 센서와 관련시키는 광학기기, 및 사용자가 상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 제 2 이미징 기능부 중 하나의 이미지 기능부에서의 작동을 선택할 수 있도록 작동되는 사용자 작동식 이미징 기능부 선택 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 더욱 바람직한 실시예에 따라, 큰 회절각에 위치된 부분을 포함하는 이미지를 제공하기 위한 광학 장치가 제공되는데, 출력 광선을 제공하기 위한 다이오드 레이저 광원, 상기 출력 광선을 시준하고, 시준된 광선을 시준기 축에 평행한 방향이 되도록 한정하기 위하여 작동하는 시준기, 이미지를 한정하기 위하여 작동되고, 상기 시준기로부터 상기 시준된 광선에 의해 충돌되며, 상기 시준기 축에 관한 각도의 범위 내에서 향하게 되고 상기 이미지를 한정하는 다수의 회절된 광선을 만들어내는 회절 광학 요소, 및 상기 회절 광학 요소로부터 떨어진 위치에서의 지점에 상기 다수의 광선을 포커싱하기 위하여 작동되고, 상기 회절 광학 요소의 다운스트림(downstream)의 초점렌즈를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이러한 장치에 있어서, 상기 큰 회절각은 대체로, 상기 회절 광학 요소의 상기 다운스트림의 초점렌즈가 없는 경우에 상기 이미지가 허용될 수 없는 수차를 가질 수 있도록 한정된다. 바람직하게는, 상기 큰 회절 각은 상기 시준기 축으로부터 30도 이상으로 한정된다.

본 발명에 바람직한 실시예에 따라, 축으로부터 큰 회절각에 위치된 부분을 포함하는 이미지를 제공하기 위한 광학 장치가 제공되는데, 출력 광선을 제공하기 위한 다이오드 레이저 광원, 상기 출력 광선을 수용하고, 수정된 출력 광선을 제공하기 위한 광선 수정 요소, 시준된 광선을 한정하기 위하여 작동하는 시준기, 및 이미지를 한정하기 위하여 작동되고, 상기 시준기로부터 상기 시준된 광선에 의해 충돌되며, 상기 시준기 축에 관한 각도의 범위 내에서 향하게 되고 상기 이미지를 한정하는 다수의 회절된 광선을 만들어내는 회절 광학 요소를 포함한다. 상기 큰 회절각은 대체로, 상기 회절 광학 요소의 상기 다운스트림의 초점렌즈가 없는 경우에 상기 이미지가 허용될 수 없는 수차를 가질 수 있도록 한정된다. 바람직하게는, 상기 큰 회절각은 상기 시준기 축으로부터 30도 이상으로 한정된다. 본 문단에서 설명된 광학 장치 중 어느 하나에 있어서, 상기 회절 광학 요소로부터 떨어진 위치에서의 지점에 상기 다수의 광선을 포커싱하기 위하여 작동되고, 상기 회절 광학 요소의 다운스트림의 초점렌즈를 더 포함할 수 있는 것이 바람직하다.

게다가, 본 발명의 더 바람직한 실시예에 따라, 광학 장치가 제공되는데, 출력 광선을 제공하기 위한 다이오드 레이저 광원, 이미지 템플릿을 한정하기 위하여 구성되고, 상기 출력 광선에 의해 충돌되며, 상기 이미지 템플릿을 한정하는 다수의 회절된 광선을 만들어내는 비 주기적 회절 광학 요소를 포함한다. 상기 이미지 템플릿은, 데이터 입력 장치 안으로 데이터 입력을 가능하게 하는 것과 같은 것이 바람직하다.

본 발명의 더 바람직한 실시예에 따라, 이미지를 투사하기 위한 광학 장치가 제공되는데, 방사 광선을 제공하기 위한 다이오드 레이저 광원, 복수의 포커싱 요소를 한정하고, 출력 광선을 각각 한정하는 렌즈렛 배열, 및 그 각각이 상기 복수의 출력 광선 중 하나와 관련된 복수의 회절 광학 부요소를 포함하고, 이미지의 부분을 한정하기 위해 구성되고, 종합적으로 보아 상기 이미지를 한정하는 다수의 회절된 광선을 만들어내기 위하여 상기 포커싱 요소 중 하나로부터 상기 출력 광선 중 하나에 의해 충돌되는 회절 광학 요소를 포함한다. 상기 이미지는 데이터 입력 장치에 안으로 데이터 입력을 가능하게 하기 위하여 템플릿을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 이미지를 투사하기 위한 광학 장치가 제공되는데, 복수의 방사 광선을 제공하기 위한 다이오드 레이저 광원의 배열, 복수의 포커싱 요소를 한정하고, 상기 복수의 방사 광선 중 하나를 각각 포커싱하는 렌즈렛 배열, 및 그 각각이 상기 복수의 출력 광선 중 하나와 관련된 복수의 회절 광학 부요소를 포함하고, 이미지의 부분을 한정하기 위해 구성되고, 종합적으로 보아 상기 이미지를 한정하는 다수의 회절된 광선을 만들어내기 위하여 상기 포커싱 요소 중 하나로부터 상기 출력 광선 중 하나에 의해 충돌되는 회절 광학 요소를 포함한다. 상기 이미지는 데이터 입력 장치에 안으로 데이터 입력을 가능하게 하기 위하여 템플릿을 포함하는 것이 바람직하다. 본 문단에서 설명된 광학 장치 중 어느 하나에 있어서, 상기 다이오드 레이저 광원은 빅셀 배열일 수 있는 것이 바람직하다.

또한, 전술한 광학 장치 중 어느 하나에 있어서, 상기 회절 광학 요소는 상기 광학 장치의 출력 윈도우를 한정할 수 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 통합 레이저 다이오드 패키지가 제공되는데, 광선을 방사하는 레이저 다이오드 칩, 상기 광선을 수정하기 위한 광선 수정 요소, 상기 수정된 광선을 포커싱하기 위한 포커싱 요소, 및 상기 광선으로부터 이미지를 생성하기 위한 회절 광학 요소를 포함한다. 상기 이미지는 데이터 입력 장치 안으로 데이터 입력을 가능하게 하기 위하여 템플릿을 포함하는 것이 바람직하다.

대안적이고 바람직하게는, 또한 통합 레이저 다이오드 패키지가 제공되는데, 광선을 방사하는 레이저 다이오드 칩, 상기 광선으로부터 이미지를 생성하기 위하여 비 주기적 회절 광학 요소를 포함한다. 이러한 실시예에서는 또한, 상기 이미지는 데이터 입력 장치 안으로 데이터 입력을 가능하게 하기 위하여 템플릿을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 광학 장치가 제공되는데, 입력 방사 광선, 상기 방사 광선이 충돌되는 비 주기적 회절 광학 요소, 및 상기 회절 광학 요소 상에 상기 입력 광선의 충돌 위치를 다양하게 하기 위한 변형 메커니즘을 포함하고, 상기 변형 메커니즘에 있어서 상기 회절 광학 요소는, 상기 충돌 위치에 관한 소정의 함수에 따라 변화하는 각도로 입사면 상에 입력 광선을 편향시키는 것을 특징으로 한다. 상기 실시예에서, 상기 변형 메커니즘은 상기 DOE를 변형시키는 것이 바람직하다. 본 문단에서 설명된 장치 중 어느 하나에 있어서, 상기 충돌의 상기 위치는 정현파 방식으로 변하는 것과 같은 것이 바람직하고, 상기 소정의 함수는 선형 스캔(scan)을 제공하는 것과 같은 것이 바람직하다. 이러한 경우에, 상기 소정의 함수는 일정한 강도를 가지는 이미지를 생성하는 스캔을 제공하는 것과 같은 것이 바람직하다.

전술한 실시예 중 어느 하나에 있어서, 상기 입력 광선은 시준된 광선일 수 있거나, 포커싱된 광선일 수 있다. 후자의 경우에, 상기 장치는 상기 입사면 상에 상기 회절된 광선을 포커싱하기 위하여 초점렌즈를 더 포함하는 것이 바람직하다.

바람직하게는, 전술한 광학 장치에서, 상기 충돌 위치의 상기 소정의 함수는, 상기 광선을 2 차원으로 편향시키는 것과 같은 것을 특징으로 한다. 이러한 경우에, 상기 변형 메커니즘은 상기 DOE를 1 차원으로 변형시키거나, 2 차원으로 변형시킬 수 있다.

본 발명의 더 바람직한 실시예에 따라, 온-액시스(on-axis) 2 차원 광학 스캐닝 장치가 제공되는데, 광선을 2 차원으로 편향시키기 위하여 작동되는 회절 광학 장치로서, 상기 편향은 상기 회절 광학 장치상에 상기 광선의 충돌의 위치에 관한 함수로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 회절 광학 장치, 상기 회절 광학 장치가 설치되는 저 질량 지지부 구조, 제 1 지지부 부재에 의해 상기 저 질량 지지부가 부착되어, 그 결과 상기 저 질량 지지부 구조가 제 1 방향으로 제 1 주파수에서 진동을 수행할 수 있도록 하는, 상기 저 질량 지지부 구조의 외부의 제 1 프레임, 제 2 지지부 부재에 의해 상기 제 1 프레임이 부착되는, 상기 제 1 프레임의 외부의 제 2 프레임으로서, 그 결과 상기 제 2 프레임이 제 2 방향으로 제 2 주파수에서 진동을 수행할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 제 2 프레임, 및 상기 제 1 주파수에서의 상기 진동 및 상기 제 2 주파수에서의 상기 진동 중 적어도 하나를 일으키기 위한 적어도 하나의 작동 메커니즘을 포함한다. 상기 장치에서, 상기 제 1 주파수는 상기 제 2 주파수부다 더 높은 것이 바람직하고, 상기 스캔은 래스터 스캔인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 광학 장치가 제공되는데, 방사 광선을 방사하기 위한 다이오드 레이저 광원; 상기 방사 광선을 상기 입사면 상에 포커싱하기 위한 렌즈, 방사 광선이 충돌되는 비 주기적 회절 광학 요소, 및 상기 회절 광학 요소 상에 입력 광선의 충돌 위치를 다양하게 하기 위한 변형 메커니즘을 포함하고, 상기 변형 메커니즘에 있어서 상기 회절 광학 요소는, 상기 충돌 위치에 관한 소정의 함수에 따라 변화하는 각도로 입사면 상에 입력 광선을 편향시키는 것이 바람직하다. 또한 상기 광학 장치는, 상기 방사 광선을 상기 회절 광학 요소 상에 포커싱하기 위한 렌즈, 및 상기 편향된 방사 광선을 상기 입사면 상에 포커싱하기 위한 렌즈를 더 포함할 수 있는 것이 바람직하다.

스캐닝 애플리케이션을 포함하는 전술한 광학 장치 중 어느 하나에 있어서, 상기 장치는 상기 입사면 상에 데이터 입력 템플릿을 투사하기 위하여 작동될 수 있는 것이 바람직하거나, 대안적으로 바람직하게는, 상기 장치는 상기 입사면 상에 비디오 이미지를 투사하기 위하여 작동되는 것이 바람직하다.

본 발명은 다음의 도면을 참조하여, 후술할 상세한 설명으로부터 더욱 완전히 이해될 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구성되어 작동되는 입력 장치 및 콤비네이션 카메라에 유용한 호환성 있는 광학기기를 단순하게 나타내는 개요도;

도 2는 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라 구성되어 작동되는 입력 장치 및 콤비네이션 카메라에 유용한 광학기기를 단순하게 나타내는 개요도;

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구성되어 작동되는 입력 장치 및 콤비네이션 카메라에 유용한, 도 2의 광학기기를 다양한 대안으로 구현한 것을 타나태는 일반적인 개요도;

도 4A 및 도 4B는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구성되어 작동되는 입력 장치 및 콤비네이션 카메라에 유용한, 도 2의 광학기기의 상세한 구현을 각각 그림으로써 나타내고 개략적으로 나타내는 도;

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구성되어 작동되는 입력 장치 및 콤비네이션 카메라에 유용한, 도 2의 광학기기의 상세한 구현을 나타내는 개략도;

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구성되어 작동되는 입력 장치 및 콤비네이션 카메라에 유용한, 도 2의 광학기기의 상세한 구현을 나타내는 개략도;

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구성되어 작동되는 입력 장치 및 콤비네이션 카메라에 유용한, 도 2의 광학기기의 상세한 구현을 나타내는 개략도;

도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구성되어 작동되는 입력 장치 및 콤비네이션 카메라에 유용한, 도 2의 광학기기의 상세한 구현을 나타내는 개략도;

도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구성되어 작동되는 입력 장치 및 콤비네이션 카메라에 유용한, 도 2의 광학기기의 상세한 구현을 나타내는 개략도;

도 10은 도 2 내지 도 9의 실시예에 유용한 색선별 필터의 반사율 및 투과 곡선에 관한 다이어그램;

도 11A 내지 도 11C는 세 가지의 서로 다른 타입의 거울과 결합한 도 3의 실시예를 단순하게 나타내는 개요도;

도 12A 내지 도 12G는 도 3의 실시예의 일곱 가지 대안적인 구현을 단순하게 나타내는 개요도;

도 13은 템플릿을 투사하기 위해 유용한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구성되어 작동되는, 광학 장치를 단순하게 나타내는 개요도;

도 14A 및 도 14B는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 도 13의 장치의 구현을 각각 단순하게 나타내는 개요도 및 정면도;

도 15A 및 도 15B는 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라 구성되어 작동되는 템플릿을 투사하기 위하여 유용한 장치를 각각 단순하게 나타내는 정면 개요도 및 측면 개요도;

도 16은 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라 구성되어 작동되는 템플릿을 투사하기 위하여 유용한 장치를 단순하게 나타내는 측면 개요도;

도 17은 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라 구성되어 작동되는 템플릿을 투사하기 위하여 유용한 장치를 단순하게 나타내는 측면 개요도;

도 18은 도 13A 내지 도 15B에 도시된 구성요소의 적어도 일부를 포함하는 레이저 다이오드 패키지를 단순하게 나타내는 개요도;

도 19는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구성되어 작동되는, 스캐닝에서 유용한, 특히 템플릿을 투사하기 위한 장치에서 유용한 회절 광학 장치를 단순하게 나타내는 개요도;

도 20은 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라 구성되어 작동되는, 스캐닝에서 유용한, 특히 템플릿을 투사하기 위한 장치에서 유용한 회절 광학 장치를 단순하게 나타내는 개요도;

도 21은 2 차원의 스캐닝을 위하여 회절 광학 요소의 사용을 단순하게 나타내는 도;

도 22는 도 21의 실시예에 유용한 회절 광학 요소의 2 차원 변위에 대하여 단순하게 나타낸 도;

도 23은 도 22의 장치를 사용하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구성되어 작동되는, 스캐닝에서 유용한, 특히 템플릿을 투사하기 위한 장치에서 유용한 회절 광학 장치를 단순하게 나타내는 개요도;

도 24는 도 22의 장치를 사용하여, 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라 구성되어 작동되는, 스캐닝에서 유용한, 특히 템플릿을 투사하기 위한 장치에서 유용한 회절 광학 장치를 단순하게 나타내는 개요도;

도 1을 참조하면, 상기 도면은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구성되고 작동되는 콤비네이션(combination) 카메라 및 입력장치에 유용한 호환성있는 광학기기를 개략적으로 도시한다. 상기 카메라 및 입력장치는 휴대폰, 개인 휴대 정보 단말기(personal digital assistant), 리모트 컨트롤러, 또는 이들과 유사한 장치에 사용될 수 있다. 도 1의 실시예에서, 듀얼 펑션(dual function) 시모스(CMOS) 카메라 모듈(10)은 중간정도의 시야(12)의 일반적인 컬러 이미징(imaging) 및 넓은 시야(14)의 가상 인터페이스 센싱(sensing)을 모두 제공한다.

국제공보 WO2004/003656으로 공개된 국제출원에 설명된 바와 같이, 가상 인터페이스 모드(mode)에서 이미징을 위한 이미징 렌즈는 정확한 이미지 측정을 얻기 위해 매우 높은 기계적 정확도 및 재현성을 갖추어 배치될 것이 요구된다.

도 1의 실시예에서, 카메라 모듈(10) 내부에, 광 시야 이미징 렌즈(16)가 시모스 카메라(18)의 앞에 고정된다. 따라서, 가상 인터페이스는 시스템 생산 중에 높은 수준의 정확도로 정밀하게 조정될 수 있다.

도 1의 상부에 도시된 것처럼, 시모스 모듈(10)이 가상 인터페이스 모드에서 사용되는 경우에, 적외선 투과 필터(20)는 광각렌즈(16) 앞에 위치한다. 상기 필터는 모듈(10)에 대하여 정밀하게 배치될 필요는 없으므로, 이를 위해 단순한 기계적 배치 메커니즘(22)이 사용될 수 있다.

도 1의 하부에 점선으로 도시된 것처럼, 시모스 카메라 모듈(10)이 다용도의 컬러 이미징을 위해 사용되는 경우에, 배치 메커니즘(22)은, 적외선 필터(20)가 시야를 좁히는 렌즈(24) 및 적외선 차단 필터(26) 옆에, 그리고 카메라 모듈 앞에 위치되도록 하기 위해서 작동된다. 또한 상기 이미징 모드에서는, 사용자는 일반적으로 사진을 적절하게 프래임(frame)하기 위해 카메라를 정렬하기 때문에 시야를 좁히는 렌즈((24)의 정확한 측면 배치는 중요하지 않고, 그 결과 단순한 기계적 메커니즘이 상기 배치 기능을 위해 사용될 수 있다.

도 1에 도시된 바람직한 실시예에도 불구하고, 기계적 배치 정렬은 단일의 호환성있는(interchageable) 광학기기 유닛(28)으로서 도시되는데, 상기 광학기기 유닛(28)은 필요한 이미징 시야의 타입에 따라 단일의 단순한 기계적 배치 메커니즘(22)에 의해 카메라 모듈(10) 앞에 선택적으로 배치된다. 본 발명은 다른 기계적 배치 배열에 동일하게 적용될 수 있음은 물론인데, 예를 들어 각각의 시야에 대 한 각각의 광학기기 세트가, 별도의 메커니즘에 의해 모듈(10) 앞의 위치로 이동될 수 있다.

게다가, 도 1에서 하나의 다용도 컬러 이미징 배치만이 도시됨에도 불구하고, 다용도의 비디오 또는 레코딩을 위하여, 또는 근접 사진 또는 다른 컬러 이미징 응용에서, 상이한 타입의 이미징 기능부(functionality)가 제공될 수 있음은 물론이고, 각각의 이러한 기능부는 일반적으로 고유의 시야 이미징 광학기기를 필요로 한다. 그리고, 배치 메커니즘(22)은 가상 인터페이스 모드와 소정의 인스톨된 컬러 이미징 모드 사이에 스위칭(switching) 할 수 있기에 적당하다.

도 1의 실시예는 기계적으로 이동하는 부품들을 필요로 하는데, 이는 구성을 복잡하게 하고, 정적인 광학 설계에 비하여 비신뢰성의 원인이 된다. 도 2 내지 도 9B를 참조하면, 상기 도면은 듀얼 모드 시모스 이미지 센서를 위한 개량된 광학 설계를 나타내는 개요도인데, 이는 도 1을 참조하여 도시된 것과 본질적으로 동일한 기능을 제공하되 이동하는 부품을 필요로 하지 않는다.

도 2를 참조하면, 시모스 카메라(118) 및 관련된 중간 시야 렌즈(120)가 색선별 거울(122)의 뒤에 배치되는데, 색선별 거울(122)은, 적외선을 투과하고, 적어도 렌즈(120)의 시야에 대응하는 각도 범위에 걸쳐 가시광선을 반사한다. 시야 확장 렌즈(124) 및 가시광선을 차단하는 적외선 투과 필터(126)는 적외선 투과 경로를 따라 배치된다. 전술한 배열은 광(wide) 시야(130)를 가지는 적외선 가상 인터페이스 검출 시스템을 제공한다.

정상적으로 반사하는 가시광선 거울(132) 및 적외선 차단 필터(134)는 가시 광선 경로를 따라 배치되므로, 중간 시야(140)에 걸쳐 컬러 이미징 기능을 제공한다.

도 2의 실시예는 두 개의 이미징 경로가 분리되어 있고 장치의 마주하는 측에 놓인다는 장점을 가지고 있다. 이것은, 사진을 프래임하기 위하여 화면을 사용하기 위하여, 또한 다른 한편으로는 입력된 데이터를 시각화하기 위한 화면으로서 장치의 같은 면에 가상 입력 기능을 제공하기 위하여, 휴대폰 및 개인휴대정보단말기와 같은 모바일 장치에서 화면이 위치한 면에 반대 방향에서 사진을 찍는 것이 요구되는 경우에 상기 모바일 장치 내에 듀얼 모드 광학 모듈을 포함하는 경우에 특히 유용한 구성이다.

도 3을 참조하면, 상기 도면은 듀얼 모드 광학기기 모듈을 위한 광선 경로를 나타내는 본 발명의 더욱 바람직한 실시예를 나타내는 개요도이다. 상기 듀얼 모드 광학기기 모듈은, 사진 촬영을 위하여 장치의 후방(300), 측방(302) 또는 전방(304)을 선택적으로 향할 수 있도록 좁은 시야(300, 302, 304)를 가지고 있는 가시광선 이미징 시스템을, 가상 키보드 기능부를 위하여 장치의 정면으로부터 전방을 향하고 있는 광 시야 적외선 이미징 경로와 결합시킨다. 단순하게 하기 위해, 광선 경로는 광 시야의 반(half, 310)에 걸쳐서만 도 3에 도시된다.

도 3에서와 같이, 시모스 카메라(316)는 LP필터(318), 렌즈(320) 및 색선별 거울(322)를 통하여 빛을 수용한다. 장치의 후방에 위치한 좁은 시야로부터의 가시광선은 완전 반사 거울(326)에 의해 카메라 포커싱 조립체 내부로 반사되는 곳에서부터 색선별 거울(322) 위로 반사되고, 완전 반사 거울(328)에 의해 장치의 전방 으로부터 색선별 거울(322)로 반사되고, 장치의 측방으로부터 색선별 거울(322)로 직접적인 반사 없이 통과한다. 두 거울(326, 328) 중 어느 하나가 배치되도록 스위칭될 수 있는 것이 바람직하고, 또는 특정한 좁은 시야에 따라서는 둘 중 어느 것도 상을 만들기 위해 필요하지 않다. 도 2 및 3의 다양한 구체적인 실시예가 다음의 도 4A 내지 도 9에 상세하게 도시된다.

도 4A 및 도 4B를 참조하면, 상기 도면은 도 2 또는 도 3의 실시예의 구체적인 구현을 나타내는 개략도 및 각각의 그림으로서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구성되어 작동되는 콤비네이션 카메라 및 데이터 입력 장치에 유용하다. 이러한 구체적인 듀얼 광학기기 구현은 수직으로 향하는 카메라를 포함하고, 각각의 광학 경로는 단일의 거울에 의해 변경되므로, 특히 간단한 해결이 가능하다. 가상 키보드로부터 수용된 적외선은 셔터(350) 및 시야 확대 렌즈(352)에 의해 정의되는 경로를 따라 지나가고, 거울(354)에 의해 반사되어 색선별 결합기(combiner, 356), 종래의 카메라 렌즈(358) 및 간섭 필터(360)를 통하여 시모스 카메라와 같은 카메라(362)로 반사된다. 풍경으로부터의 가시광선은 셔터(370) 및 IR 차단 필터(372)에 의해 정의되는 경로를 따라 지나가고, 색선별 결합기(356)에 의해 반사되어 렌즈(358) 및 간섭 필터(360)를 통하여 카메라(362)에 반사된다. 도시된 바와 같이 셔터(370) 및 IR 차단 필터(372)는 단일 장치로 결합될 수도 있고 분리된 장치일 수도 있다.

도 5를 참조하면, 상기 도면은 도 2의 실시예의 다른 구체적인 구현을 나타내는 개략도로서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구성되어 작동되는 콤비네이 션 카메라 및 데이터 입력 장치에 유용하며, 도 4A 및 도 4B의 실시예에서와 비교하여 구성요소의 많은 부분을 동일하게 포함하되 더 소형화된 실시예를 나타낸다. 풍경으로부터 수용된 가시광선은 셔터(380) 및 IR 차단 필터(382)에 의해 정의된 경로를 따라 지나가고, 거울(384)에 의해 반사되어 색선별 결합기(386), 종래의 카메라 렌즈(388) 및 간섭 필터(390)을 통하여 시모스 카메라와 같은 카메라(392)로 반사된다. 가상 키보드로부터의 적외선은 셔터(394) 및 시야 확대 렌즈(396)에 의해 정의되는 경로를 따라 지나가고, 색선별 결합기(386)에 의해 반사되어 렌즈(388) 및 간섭 필터(390)를 통하여 카메라(392)로 반사된다. 도시된 바와 같이 셔터(380) 및 IR 차단 필터(382)는 단일 장치로 결합될 수도 있고 분리된 장치일 수도 있다.

도 6을 참조하면, 상기 도면은 도 2의 실시예의 구체적인 구현을 나타내는 개략도로서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구성되어 작동되는 콤비네이션 카메라 및 입력 장치에 유용하다. 도 7은 도 6의 실시예의 변형을 나타낸다. 본 실시예는 수형으로 향하고 있는 카메라에 특징이 있고, 제 1 광학 경로는 장치를 직접 향하고 있으며, 제 2 광학 경로는 마주보는 방향으로 향하고 있는 두 개의 거울에 의해 회전된다. 이것은, 카메라 구성요소가 장치의 다른 모든 구성요소에 대해 대체로 평행하게 설치되어 있고 장치의 나머지처럼 동일한 인쇄 회로 기판 위에 조립될 수 있다는 장점을 가지고 있다.

도 6으로 돌아가 상세히 살펴보면, 풍경은 직접적으로 상이 맺히고(is imaged), 가상 키보드는 두 번의 반사를 거친 후 상이 맺힌다. 풍경으로부터 수용 된 가시광선은 셔터(400) 및 IR 차단 필터(402)에 의해 정의된 경로를 따라, 시모스 카메라와 같은 카메라(410)를 향하여 색선별 결합기(404), 종래의 카메라 렌즈(406) 및 간섭 필터(408)를 통과하여 지나간다. 가상 키보드로부터의 적외선은 셔터(414) 및 시야 확대 렌즈(416)에 의해 정의되는 경로를 따라 지나가고, 거울(418) 및 색선별 결합기(404)에 의해 반사되어 렌즈(406) 및 간섭 필터(408)를 통하여 카메라(410)에 반사된다. 도시한 바와 같이 셔터(400) 및 IR 차단 필터(402)는 단일 장치로 결합될 수도 있고 분리된 장치일 수도 있다.

도 7로 돌아가 상세히 살펴보면, 가상 키보드는 직접적으로 상이 맺히고, 풍경은 두 번의 반사를 거친 후 상이 맺힌다. 풍경으로부터 수용된 가시광선은 셔터(420) 및 IR 차단 필터(422)에 의해 정의된 경로를 지나가고, 거울(424) 및 색선별 결합기(426)에 의해 반사되어 렌즈(428) 및 간섭 필터(430)를 통과하여 시모스 카메라와 같은 카메라(432)에 반사된다. 가상 키보드로부터의 적외선은 셔터(434)에 의해 정의된 경로를 따라, 시모스 카메라와 같은 카메라(432)를 향하여 색선별 결합기(426), 렌즈(428) 및 간섭 필터(430)를 통과하여 지나간다. 도시한 바와 같이 셔터(420) 및 IR 차단 필터(422)는 단일 장치로 결합될 수도 있고 분리된 장치일 수도 있다.

도 8을 참조하면, 상기 도면은 도 2 또는 도 3의 광학기기의 상세한 구현을 나타내는 개략도로서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구성되어 작동되는 콤비네이션 카메라 및 입력 장치에 유용하다. 도 9는 도 2 또는 도 3의 광학기기의 또 다른 상세한 구현을 나타내는 개략도로서, 도 8의 경우와 유사하다. 도 8 및 도 9 의 실시예는 수평 및 수직 센서 모두를 갖추고 있으며, 하나의 내부 거울만이 장치 내에서 광선 경로를 분리하기 위하여 필요하도록 셔터로서도 기능할 수 있는 피벗운동 가능한 거울이 있는 것에 특징이 있다.

도 8로 돌아가 상세히 살펴보면, 풍경으로부터 수용된 가시광선은 피벗운동 가능한 거울(450)에 의해 반사되어, 색선별 결합기(454), 종래의 카메라 렌즈(456) 및 간섭 필터(458)를 통과하여 지나가는 경로를 따라 시모스 카메라와 같은 카메라(460)에 반사된다. 또한, 피벗운동 가능한 거울(450)은 시각 이미징 설비(visual imaging facility)를 차단하기 위하여 주(main) 셔터로서 작동한다. 옆의 풍경에 대한 상을 맺고자 할 때, 피벗운동 가능한 거울(450)은 도 8에서 수직 방향으로 나타나는 것과 같이 광선 경로에 직각으로 회전된다. 가상 키보드로부터의 적외선은 도 8에서 셔터(464) 및 시야 확장 렌즈(466)에 의해 정의되는 대체로 수평 경로를 따라 지나가고, 색선별 결합기(454)에 의해 반사되어 렌즈(456) 및 간섭 필터(458)를 통과하여 카메라(460) 안으로 반사된다.

도 9를 상세하게 살펴보면, 풍경으로부터 수용된 가시광선은 피벗운동 가능한 거울(470)에 의해 반사되어, 시모스 카메라와 같은 카메라(480)를 향하여 색선별 결합기(474), 종래의 카메라 렌즈(476) 및 간섭 필터(478)에 의해 반사되는 경로를 따라 반사된다. 또한, 피벗운동 가능한 거울(470)은 시각 이미징 설비를 차단하기 위하여 주 셔터로서 작동한다. 옆의 풍경에 대한 상을 맺고자 할 때, 피벗운동 가능한 거울(470)은 도 9에서 수직 방향으로 나타나는 것과 같이 광선 경로에 직각으로 회전된다. 가상 키보드로부터의 적외선은 도 9에서 셔터(484) 및 시야 확장 렌즈(486)에 의해 정의되는 대체로 수평 경로를 따라 지나가고, 색선별 결합기(474)에 의해 반사되어 렌즈(476) 및 간섭 필터(478)를 통과하여 카메라(480) 안으로 반사된다.

도 2 내지 도 9의 실시예에서 나타난 상기 장치에서, VKB 모드가 이미징될 때, 대체로 785nm 영역인 IR 방사파장 주위의 영역만이 카메라로 투과된다. 이것은 IR 통과(cut-on) 및 IR 차단(cut-off) 필터의 조합을 이용하여 달성되는 것이 바람직하다. 반면에, 화상회의, 비디오 또는 스냅샷 이미징, 또는 근접 사진을 위한 장치와 같은 것을 사용하는 다른 모드에서는 가시 영역만이 카메라상에 통과되도록 하는 것이 일반적으로 요구된다. 이것은, 단일의 카메라 모듈이 양쪽 모드 전부에 대하여 사용될 경우, 스펙트럼 필터는 선택된 모드에 따라 광선 경로로 또는 광선 경로를 벗어나도록 스위칭되어야만 한다.

도 10A를 참조하면, 상기 도면은 도 2 내지 도 9의 실시예에서 유용한 필터의 투과 곡선에 관한 다이어그램이다. 도 10A는 자취A에서, IR 영역 부근을 차단하는 종래의 IR 차단 필터의 특성을 보여준다. 이러한 IR 차단 필터는 흡수필터 또는 간섭필터로서 실현될 수 있고, VKB 방사가 가시 이미지와 간섭을 일으키는 것을 차단하기 위하여 가시 이미징 모드 경로에 사용되는 것이 바람직하다. 이것은 두 개의 필터를 사용하여 구현되는 것이 바람직한데, 상기 두 개의 필터는 도 10A에서 자취B로서 도시되는 투과 특성을 가진 통과(cut on) 필터 및 도 10A에서 두 개의 다른 입사각에 대하여 자취(C1) 및 자취(C2)로서 도시되는 투과 특성을 가진 LP 간섭 필터이다.

도 10B를 참조하면, 상기 도면은 도 2 내지 도 9의 실시예에서 사용되기 위한 또 다른 바람직한 필터 정렬에 관한 다이어그램이다. 그래프에서 D로 표현되고 바람직하게는 770nm 매지 820nm의 통과대역을 가진 하나의 협(narrow) 통과 간섭 필터는, 400 내지 700nm의 통과대역을 가지고 E로 표현된 가시 필터와 함께, VKB 이미징 채널을 위해 사용된다. E로 표현된 IR 차단 필터는, VKB IR 방사 또는 배경 NIR 방사에 의하여 상의 이미지의 간섭을 피하기 위하여 가시 모드를 위해 사용된다.

도 11A, 11B, 및 11C를 참조하면, 상기 도면은 세 개의 다른 타입의 거울과 결합된 도 3의 실시예를 나타내는 단순화된 개요도이다. 도 11A 내지 도 11C에 도시된 모든 실시예는 서로 다른 광학 경로를 따라 서로 다른 시야를 이미징하기 위하여 하나의 카메라를 사용하는 것과 관련된다. 모든 경로는 카메라의 초점면 상에 이미징되지만, 하나의 경로만이 소정의 주어진 시간에 사용된다. 각각의 경로는 사용자에 의해 활성화 상태로 토글(toggle)될 수 있는 분리된 구동 모드를 표현한다. 도 11A, 11B, 및 11C의 실시예 중 어느 것도 이동 부품을 포함하지는 않는다.

도 11A을 다시 참조하면, 도 11A에서 좌측으로부터 오는 빛은 스펙트럼 노멀 광선 분할 거울(spectrally normal beam splitting mirror) 또는 색선별 거울(500)에 의하여 카메라 광학기기(502)를 향하고, 그 결과 카메라(503) 안으로 완전하게 또는 부분적으로 반사된다. 사용된 특정 거울 조합은 각각의 채널의 스펙트럼 내용(content)에 좌우된다. 양쪽 채널이 모두 가시광선 채널일 때, 노멀 광선 분할 거울(500)이 사용된다. 채널 중 하나가 적외선에 있을 때, 색선별 부분 반사 거울(500)이 사용된다. 우측으로부터 오는 빛은 두 번 반사되는데, 전형적으로 거울(500)에 의해 50%, 상부 거울(504)에 의해 반사되며, 거울(500)을 통하여 카메라 광학기기(502) 및 카메라(503)를 향하여 다시 조종된다. 상기 모드는 좌측 경로로부터 50%의 투과 및 우측 경로로부터 25%의 투과를 가능하게 한다.

도 11B는 도 11A의 경우와 유사한 배열을 도시한다. 그러나, 도 11B에서는, 상부 거울은 더 넓은 시야를 제공하기 위하여 오목 거울(506)로 대체된다.

또한, 도 11A 및 도 11B의 실시예는 한 쌍의 프리즘을 사용하여 구현될 수 있다.

도 11C의 실시예에서, 도 11A에서의 방향에 대하여 위쪽으로 기울어져 있고, 거울(500)은 도면의 우측으로부터 오는 광선을 반사하기 위하여 사용되지는 않는다. 본 배열은 도 11A의 실시예와 거의 동일한 성과를 얻을 수 있지만, 더 큰 사이즈를 가진다.

도 12A, 12B, 12C, 12D, 12E, 12F, 및 12G를 참조하면, 상기 도면은 도 3의 실시예의 일곱 가지의 다른 구현을 나타내는 단순화된 개요도이다.

표 1은 아래에서 상세히 설명될 일곱 가지 실시예 각각의 필수적인 특성을 나타낸다.

모바일 핸드세트에서 네 가지의 광학 시야의 실현에 관한 요약
도면	카메라	VSSR-후방시야	VC-전방시야	CUP-전방/측방시야	VKB-전방시야
12A	HR	완전시야 전용시야	HR 부분 시야 WDWG 모드에 토글(toggle)됨	외부/내부 매크로(macro)	DS 완전 시야 모드에 토글됨
12B	HR	VMS- VSSR 스테이션 완전 시야	VMS- VC 스테이션 DS(WDWG)	VMS- 매크로 스테이션	DS 완선시야 전용시야
12C	HR	완전시야	DS 부분 시야 모드에 토글됨	외부/내부 매크로	DS 완선시야
12D	HR + HR	완전시야 분리된 HR 카메라	WDWG 부분 시야 모드에 토글됨	외부/내부 매크로	DS 완선시야
12E	HR + LR/HR	완전시야 분리된 HR 카메라	WDWG 부분시야 완전 LR 또는 DS HR 모드에 토글됨	외부/내부 매크로 HR	완전 시야 LR 또는 DS HR 모드에 토글됨
12F	HR + LR	VMS- VSSR 스테이션 완전시야 HR	VMS- VC 스테이션 DS(WDWG) HR	VMS- 매크로 스테이션 HR	LR 전용시야
12G	HR	HR- VSSR 스테이션 완전시야	HR- VC 스테이션 DS(WDWG)	HR- 매크로 스테이션	HS- VKB 스테이션 DS
주: WDWG=윈도윙(Windowing), DS=다운샘플링(Down-Sampling), HS=수평회전(Horizontal Swiveling), VSSR=비디오 또는 스냅샷 레코딩(Video and SnapShot Recording), VC=화상회의(Video Conferencing), CUP=근접사진(Close Up Photography), VMS=수직거울회전(Vertical Mirror Swiveling), HR=고해상도카메라(High Resolution Camera), LR=저해상도카메라(Low Resolution Camera)

도 12A를 다시 참조하면, 상기 도면은 이동하는 렌즈가 전혀 없이 하나의 카메라에 네 개의 시야까지 제공하는 실시예를 나타내는 것으로서, 공통 렌즈가 네 개의 시야 모두를 위하여 제공되고, 그리고 공통 렌즈는 입구 조리개 간섭 필터(552) 및 렌즈(554)와 함께, 전형적으로 VGA 또는 1.3메가 픽셀 카메라인 고 해상도 컬러 카메라(550)를 포함한다. 한편 입구 조리개 간섭 필터(552)는 저역통과필터 또는 특정 대역통과필터 중 어느 하나로서 780nm IR 방사를 투과하기 위한 필터와 더불어 가시 투과 필터를 바람직하게는 포함하는 도 10A 또는 도 10B에 도시된 것 같은 입구 조리개 간섭 필터(entrance aperture interface filter, 552)이고, 렌즈(554)는 약 20°의 좁은 시야를 가지고 있다. 이러한 네 개의 시야를 위한 바람직한 광학 배열에 대하여 아래 설명한다.

VSSR 시야(556)는 결합기(562) 및 약 1.5의 배율만큼 시야를 확대하기 위한 선택(optional) 시야 렌즈(560)를 통과하여 포착되는 것이 바람직하다. VSSR 시야는, VSSR 시야로부터의 빛을 통과하거나 통과하지 못하게 하기 위하여 불투명 슬라이드 셔터(566)에 의해 덮여 있는 고정된 IR 차단 윈도우(564)를 사용한다. 바람직하게는, 상기 시야를 위한 광학기기는 낮은 뒤틀림(distortion)(<2.5%)을 가지고 있고, 바람직하게는 VGA 카메라에 대하여 50cy/mm에서 약 50%의 변조전달함수(MTF) 및 1.3메가 픽셀에 대하여 70cy/mm에서 약 60%의 MTF로 카메라(550)의 해상도를 지원한다.

VKB 시야(576) 및 VC 시야(586)는, 기하학적 배열에 따라 4.5까지의 배율만큼 공통 렌즈의 시야를 확대할 수 있는 광각(large angle) 시야 렌즈(590)를 통과하여 포착되는 것이 바람직하다. 렌즈(590)의 시야의 중심부, 예를 들어 VC 시야는, 스펙트럼의 가시 부분에서 이미지를 얻기 위하여 설계되는 것이 바람직하고, 4% 미만의 뒤틀림 레벨 및 70cy/mm에서 약 60%의 해상도를 가지고 있다. 렌즈(590)의 시야의 나머지, 예를 들어 VKB 시야는, 25%까지의 높은 뒤틀림 레벨을 가질 수 있고, 785nm에서 20cy/mm에서 전형적으로 20% 미만의 낮은 해상도를 가질 수 있다.

렌즈(590) 앞에는, 세 개의 작동 영역을 갖춘 삼중 위치 슬라이더 또는 회전 셔터(594)가 제공되는 것이 바람직한데, 상기 세 개의 작동 영역은 불투명 영역(596), 트루컬러 비디오를 제공하기 위한 IR 차단 영역(598) 및 가상 키보드로부터 IR을 검출하기 위한 IR 차단 필터 영역(600)이다. VC 시야를 위하여 영역(600)에서 셔터(594)의 적절한 위치는, IR LED와 같은 적절한 IR 광원(source)이 사용될 때 저 해상도 IR 이미징이 실현될 수 있도록 한다.

시야 렌즈(590)로부터의 빛은 평(flat) 반사 요소(580)에 의해 카메라 렌즈(554) 및 카메라(550)를 향하여 아래로 반사된다. 간단한 삼중 시야 실시예에서, 상기 평 반사 요소(580)은 완전 거울(full mirror)이다. 아래 설명과 같이, 선택적인 제 4 시야가 추가로 이용될 때, 상기 평 반사 요소(580)은 색선별 광선 결합기이다.

선택적 추가 시야(582)는, 평 반사 요소(580)가 색선별 거울 또는 광선 결합기일 때 제공될 수 있다. 양 결합기(562 및 580)가 평판 윈도우이므로, 이들은 이미지 품질에 최소한의 뒤틀림만을 야기할 것이다. 상기 시야(582) 앞에, 개폐가능한 셔터가 있어야 한다. 피벗 거울(584)은 상기 추가 시야가 도 12A에서 카메라 위에 위치하도록 하거나, 적절하게 배열될 경우에는 카메라 측에 위치하도록 할 수 있다. 선택적으로, 상부 시야만이 사용될 경우에는, 그것은 슬라이드 셔터일 수 있다.

CUP 시야는, 노키아(Nokia) 3650 및 3660 제품에서와 같이, 내부적으로는 VSSR 경로(556)에서 다양한 시야 렌즈를 사용함으로써 제공될 수 있으며, 또는 외부적으로는 VSSR 경로(556) 또는 선택적 시야(582) 앞에 추가로 매크로(macro) 렌즈를 사용함으로써 제공될 수 있다. 후자의 경우, 상부 거울(580)은, 가시광선을 투과하고 785nm의 빛을 크게 반사하는 색선별 결합기이어야 한다. 또한, 상기 선택적 시야는, 도 12A에는 도시되어 있지 않지만, IR 차단 윈도우 앞에 개폐가능한 셔터(슬라이드 또는 플립형)가 있어야 한다.

도 12B를 참조하면, 상기 도면은 하나의 카메라에 네 개의 시야를 제공하지만, 도 12A의 실시예와는 달리 회전되는 거울 헤드를 사용하는 실시예를 나타내는 것으로서, 공통 렌즈가 네 개의 시야 모두를 위하여 제공되고, 그리고 공통 렌즈는 바람직하게는 간섭 필터(652)인 입구 조리개 필터 및 렌즈(654)와 함께, 전형적으로 VGA 또는 1.3메가 픽셀 카메라인 고 해상도 컬러 카메라(650)를 포함한다. 한편 입구 조리개 필터는 저역통과필터 또는 특정 대역통과필터 중 어느 하나로서 780nm IR 방사를 투과하기 위한 필터와 더불어 가시 투과 필터를 바람직하게는 포함하는 도 10A 또는 도 10B에 도시된 것 같은 간섭 필터(652)이고, 렌즈(654)는 약 20°의 좁은 시야를 가지고 있다.

상부 회전 헤드(660)는, 도 12B에서 회전 헤드 위에 원형 화살표로 개략적으로 도시된 회전 기저 상에 설치된 경사진 거울(662)을 포함한다. 거울(662)은 소정의 경사진 위치에 고정되거나, 대안적으로 피벗운동할 수 있도록 설치될 수 있다. 회전 헤드(660)를 통하여 빛의 통로를 선택적으로 차단할 수 있는데, 예를 들어 경사진 거울이 고정되어 사용되는 경우에, 빛이 들어갈 수 없는 위치(dummy position)로 헤드를 회전함으로써 달성될 수 있다. 대안적으로, 경사진 거울이 피벗운동할 수 있도록 설치되어 사용될 경우에, 거울은 빛이 들어갈 수 없는 위치로 피벗운동될 수 있다.

회전 헤드가 어느 방향으로든 회전(664)하여 이미지를 포착할 수 있다 하더라도, 그러나 분리된 이미징 스테이션(discrete imaging stations)을 정의하는 것이 더 유용하다고 알려져 있다. 스테이션 간의 이동은 스크린상의 이미지 회전을 요구한다. 얻어진 이미지는 거울 이미지(mirror image)이고, 필요하다면 전자적으로 보정될 수 있다. 입구 조리개(640)는 회전 헤드 내에 도시되어, 도면의 평면을 향한다.

IR 차단 필터(670)는 회전 헤드(660)의 바로 아래 위치되어 트루 컬러 사진이 포착될 수 있도록 한다. 회전 헤드(660)로부터의 빛은 색선별 결합기(672)를 통과하여 CMOS 카메라(650)로 향한다. 추가적인 광학기기(도 12B에는 미도시)가 회전 헤드의 각각의 스테이션을 향하도록 제공되어, 주어진 시야가 적절하게 이미징되도록 할 수 있다.

이런 네 개의 시야를 위한 바람직한 광학 배열을 아래 설명한다.

VKB 모드 - VKB 모드를 위한 시야 렌즈(680)는 기하학적 배열에 따라 약 90°까지의 광 시야(694)를 포착할 수 있다. IR 차단 필터 플라스틱 윈도우(682)는 시야 렌즈의 앞에 위치된다. 포착된 IR 빛은 색선별 거울(672)에 의해 공통 렌즈로 조종된다. CMOS 위에 얻어진 IR 이미지는 25%까지의 볼록 뒤틀림(barrel distortion) 및 785nm에서 20cy/mm에서 약 20%의 MTF를 가진 낮은 품질인 것이 바람직하다. VKB 모드를 활성화하기 위해서, 불투명 셔터(684)가 개방되어야하고, 상부 회전 헤드는 폐쇄 위치로 회전되어야 한다.

VSSR 모드는, 상부 회전 헤드(660)를 VSSR 이미징을 위하여 사용가능하게 하여 그것을 핸드세트의 뒷부분에 있는 VSSR 스테이션 위치로 회전함으로써 얻어질 수 있는데, 그 결과 약 1.5의 배율만큼 시야를 확대할 수 있는 VSSR 시야 렌즈(696)를 통하여 VSSR 시야(688)가 이미징된다.

VS 모드는, 상부 회전 헤드(660)를 사용가능하게 하여 그것을 LCD가 위치한 핸드세트의 정면측에 있는 VC 스테이션 위치로 회전함으로써 얻어질 수 있는데, 그 결과 VC 시야(692)는 선택적 광학 요소(690)를 사용함으로써 이미징된다. 이 선택으로, COMS 이미징 평면 부만이 이용되고, 이것은 윈도윙 옵션(windowing option)으로서 알려져 있다. 광학기기(690)가 존재하지 않을 때, 렌즈(654)의 원래 FOV는 전체 카메라 검출 영역 상에 이미지를 포착하지만, 저 해상도 VC 이미지를 제공하기 위해서 저하되어 추출된다. 이것은 다운 샘플링 옵션(down sampling option)으로 알려져 있다.

CUP 모드는 도 12A와 관련하여 상기 설명한 방법 중 하나에 의해 실현될 수 있다.

도 12C를 참조하면, 상기 도면은, VC 시야를 위하여 이동 직렬 광학기기(moving inline optics)와 함께, 하나의 카메라에 네 개의 시야를 제공하는 실시예를 나타낸다. 공통 렌즈가 네 개의 시야 모두를 위하여 제공되고, 그리고 공통 렌즈는 입구 조리개 간섭 필터(702) 및 렌즈(704)와 함께, 전형적으로 VGA 또는 1.3메가 픽셀 카메라인 고 해상도 컬러 카메라(700)를 포함한다. 한편 입구 조리개 간섭 필터(702)는 저역통과필터 또는 특정 대역통과필터 중 어느 하나로서 780nm IR 방사를 투과하기 위한 필터와 더불어 가시 투과 필터를 바람직하게는 포함하는 도 10A 또는 도 10B에 도시된 것 같은 입구 조리개 간섭 필터(702)이고, 렌즈(704)는 약 20°의 좁은 시야를 가지고 있다. 이러한 네 개의 시야를 위한 바람직한 광학 배열에 대하여 아래 설명한다.

VSSR 시야(708)는, 색선별 결합기(712) 및 약 1.5의 배율만큼 시야를 확장하기 위한 추가적인 시야 렌즈(710)를 통하여 포착된다. VSSR 시야는 바람직하게는, 이미징 경로를 개폐하기 위하여 불투명 슬라이드 셔터(716) 및 고정/슬라이딩 IR 차단 윈도우(714)를 가지고 있다. VSSR 시야의 렌즈는 2.5% 미만의 낮은 뒤틀림을 가져야하고, VGA 카메라에 대하여는 50cy/mm에서 적어도 약 50%의 MTF를 제공하여야 하고 1.3메가 카메라에 대하여는 70cy/mm에서 적어도 약 60%의 MTF를 제공하여야 하는 카메라 해상도를 지원하여야 한다.

VKB 시야는, 선택된 기하학적 배열에 따라 4.5까지의 배율만큼 공통 렌즈 시야를 확장하는 것이 바람직한 광 각 시야 렌즈(722)를 통과하여 포착되고, 거울(724)에 의하고 색선별 결합기(712)를 통과하여 공통 렌즈로 조종된다. VKB 모드의 시야는, 25%까지의 뒤틀림 레벨을 가진 낮은 품질 및 785nm에서 20cy/mm에서 전형적으로 20% 미만의 낮은 해상도일 수 있다. VKB 모드가 활성화될 때, 모드 선택 슬라이더(726)은 IR 차단 필터 위치(728)에 위치할 수 있고, 이 위치는 바람직하게는 적당한 검은 플라스틱 윈도우일 수 있다.

또한, 추가 선택 시야(730)가, 도 12C에는 도시되어 있지 않지만 도 12A의 실시예에서 도시된 것과 완전히 동일한 추가적인 구성요소를 사용하여 제공될 수 있다.

VC 시야 모드(732)는, 삼중 모드 선택 슬라이더(726)가 도 12C에 도시된 위치와 같이 광각 시야 렌즈(722) 앞에 시야 축소 요소(734)를 갖춘 상태로 위치될 때, 얻어진다. 이러한 세팅은 시야를 약 30°로 감소시키고, 카메라(700) 안에 전체 CMOS 활성 영역 위로 이미지를 포커싱한다. 또한, 이 옵션은, 시야 축소 요소(734) 내에 포함된 IR 차단 필터에 의해 IR 부근을 걸러낸다. VC 모드에 대하여, 카메라가 다운 샘플링 모드로 스위칭되는 CIF 해상도만이 요구되기 때문에, 광학 해상도는 가시 영역에 대하여는 35cy/mm에서 약 60%가 될 것이 요구되고, 뒤틀림은 바람직하게는 4% 미만이 되어야 한다. 이러한 옵션은 이동 광학기기(734)의 사용을 포함할지라도, 이미지 해상도가 뛰어나게 좋을 것이 요구되지 않기 때문에, 0.05mm의 기계적 반복가능성(repeatability)을 갖도록 구성하는 것은 충분한 것이라 여겨질 것이고, 그러한 반복가능성은 높은 정밀도의 기계적 구성 기술 없이도 쉽게 얻어진다.

도 12D를 참조하면, 상기 도면은 두 개의 발명을 이용하여 네 개의 시야를 제공하지만, 이동하는 광학기기가 전혀 필요가 없는 실시예를 나타낸다. 이러한 네 개의 시야를 위한 바람직한 광학 배열을 아래 설명한다.

VSSR 시야(740)는, VGA 또는 1.3 메가 픽셀 해상도를 가진 종래의 카메라(744) 및 초점렌즈(742)에 의해 달성된다. 또한 바람직하게는, 이와 같은 카메라는, 외부적으로는 노키아 3650/노키아 3660 제품에서와 같이 추가로 매크로 모듈을 사용함으로써 또는 내부적으로는 FDK 및 마크니카(Macnica) FMZ10 또는 샤프(Sharp) LZ0P3726 모듈과 같은 모듈을 사용함으로써 CUP 모드 이미징을 위하여 사용될 수 있다.

VC 시야(750) 및 VKB 시야(752) 모드는 바람직하게는, 사용되는 VKB 기하학적 배열에 따라 90°까지의 시야를 가지는 광 시야 광학기기(756)와 함께, VGA 또는 1.3메가 픽셀 해상도의 카메라와 같은 고 해상도 카메라(754)를 사용한다. 필터는, 바람직하게는 저역통과필터 또는 특정 대역통과필터 중 어느 하나로서 780nm IR 방사를 투과하기 위한 필터와 더불어 가시 투과 필터를 포함하는 도 10A 또는 도 10B에 도시된 것과 같이 바람직하게는 간섭 필터(764)이며, 이 필터는 카메라(754) 앞에 배치되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서 모드 선택 슬라이더(758)는 두 개의 위치만을 사용하는 것이 바람직한데, 하나는 VKB 모드를 위한 것이고 다른 하나는 VC 모드를 위한 것이다. VKB 모드에서 슬라이더는 IR 차단 윈도우 필터(760)를 렌즈(756) 앞에 위치하게 한다. VC 모드에서, 슬라이더는 IR 차단 윈도우 필터(762)를 렌즈(756) 앞에 위치하게 한다.

VC 모드에서, 카메라는, 시야의 중심만이 사용되는 윈도윙 모드에서 작동된다. 상기 모드를 위해서, 30°의 시야가 사용된다. 바람직하게는, 이러한 시야는 4% 미만의 뒤틀림 레벨 및 가시영역에서 70cy/mm에서 적어도 약 60%의 MTF를 가져야 한다.

VKB 모드에서, 90°까지의 광 시야각이 요구되고, 하지만 25%까지의 높은 뒤틀림 레벨이 허용될 수 있으며, 해상도는 785nm에서 20cy/mm에서 전형적으로 20% 미만으로 낮게 될 수 있다. 상기 모드에서 카메라는 윈도윙 모드에서 수직으로, 또한 다운 샘플링 모드에서 수평으로 작동되는 것이 바람직하다.

도 12E를 참조하면, 상기 도면은 두 개의 카메라를 이용하여 네 개의 시야를 제공하지만, VC 시야를 위하여 이동 직렬 광학기기를 사용하는 실시예를 나타낸다. 이러한 네 개의 시야를 위한 바람직한 광학 배열을 아래 설명한다.

VSSR 시야(770)는, VGA 또는 1.3 메가 픽셀 해상도를 가진 종래의 카메라(774) 및 초점렌즈(772)에 의해 달성된다. 또한 바람직하게는, 이와 같은 카메라는, 외부적으로는 노키아 3650/노키아 3660 제품에서와 같이 추가로 매크로 모듈을 사용함으로써 또는 내부적으로는 FDK 및 마크니카 FMZ10 또는 샤프 LZ0P3726 모듈과 같은 모듈을 사용함으로써 CUP 모드 이미징을 위하여 사용될 수 있다. CUP 모드는 도 12A와 관련하여 상기 설명한 방법 중 하나에 의해 실현될 수 있다.

VC 시야(776) 모드 및 VKB 시야(778) 모드는 모두 저 해상도 카메라(780)를 사용하거나, 다운 샘플링 모드에서 고 해상도 카메라를 사용하는 것이 바람직하다. 필터는, 저역통과필터 또는 특정 대역통과필터 중 어느 하나로서 780nm IR 방사를 투과하기 위한 필터와 더불어 가시 투과 필터를 바람직하게는 포함하는 도 10A 또는 도 10B에 도시된 것과 같이 바람직하게는 간섭 필터(784)이며, 이 필터는 카메라(780) 앞에 배치되는 것이 바람직하다. 카메라 앞에는, 사용되는 VKB 기하학적 배열에 따라 90°까지의 시야를 가지는 광 시야 렌즈(782)가 있고, 이 렌즈는 이러한 두 개의 모드 양쪽에 공통된다. 이러한 모드 사이의 선택은 내장된 IR 차단 필터(780)를 갖춘 시야 축소 렌즈 및 IR 차단 윈도우 필터(788)를 포함하는 모드 선택 슬라이더(786)에 의해 수행된다.

VC 모드에서, 모드 선택 슬라이더(786)는, 유효 카메라 시야를 약 30°로 좁히는 IR 차단 필터를 갖춘 시야 축소 렌즈를 배치한다. 이러한 시야는 4% 미만의 뒤틀림 레벨 및 가시영역에서 30cy/mm에서 약 60% 미만의 MTF를 가져야 하는 것이 바람직하다.

VKB 모드에서, 모드 선택 슬라이더(786)는, IR 차단 필터 윈도우(788)를 시야 렌즈(782) 앞으로 배치한다. 이러한 시야가 25%까지의 높은 뒤틀림 레벨을 가지고 또한 785nm에서 20cy/mm에서 전형적으로 20% 미만인 낮은 MTF를 가지는 것은 충분하다.

도 12F를 참조하면, 상기 도면은 고정된 저 해상도 카메라 및 도 12B의 실시예에서 도시된 것과 유사한 회전 거울을 포함하는 고 해상도 카메라를 제공하는 실시예를 나타낸다. 이러한 네 개의 시야를 위한 바람직한 광학 배열을 아래 설명한다.

VKB 시야(790) 모드는, 사용되는 기하학적 배열에 따라 90°까지의 광 시야을 가진 렌즈(794)에 의하여 저 해상도 카메라(CIF, 792) 위에 이미징되는 것이 바람직할 수 있다. 필터는, 저역통과필터 또는 특정 대역통과필터 중 어느 하나로서 780nm IR 방사를 투과하기 위한 필터와 더불어 가시 투과 필터를 바람직하게는 포함하는 도 10A 또는 도 10B에 도시된 것과 같이 바람직하게는 간섭 필터(816)이며, 이 필터는 카메라(792) 앞에 배치되는 것이 바람직하다. 렌즈(794) 앞에는, 고정된 IR 차단 필터 윈도우(796)가 있다. 이러한 광 시야 이미징 시스템은 약 25%까지의 뒤틀림 레벨을 가질 수 있으며, 785nm에서 20cy/mm에서 20% 미만의 낮은 MTF는 충분하다.

상부 회전 헤드(800)는, 도 12B에서 회전 헤드 위에 원형 화살표로 개략적으로 도시된 회전 기저 상에 설치된 경사진 거울(802)을 포함한다. 거울(802)은 소정의 경사진 위치에 고정되거나, 대안적으로 피벗운동할 수 있도록 설치될 수 있다. 회전 헤드(800)를 통하여 빛의 통로를 선택적으로 차단할 수 있는데, 예를 들어 경사진 거울이 고정되어 사용되는 경우에, 빛이 들어갈 수 없는 위치로 헤드를 회전함으로써 달성될 수 있다. 대안적으로, 경사진 거울이 피벗운동할 수 있도록 설치되어 사용될 경우에, 거울은 빛이 들어갈 수 없는 위치로 피벗운동될 수 있다.

회전 헤드가 어느 방향으로든 회전(804)하여 이미지를 포착할 수 있다 하더라도, 그러나 분리된 이미징 스테이션을 정의하는 것이 더 유용하다고 알려져 있다. 스테이션 간의 이동은 스크린상의 이미지 회전을 요구한다. 얻어진 이미지는 거울 이미지이고, 필요하다면 전자적으로 보정될 수 있다. IR 차단 필터(806)는 회전 헤드(800)의 바로 아래 배치되어 트루 컬러 사진이 포착될 수 있도록 한다.

회전 헤드(800)로부터의 빛은 CMOS 카메라(810)를 향하여 30°이하의 시야로 초점렌즈(808)를 경유하여 통과한다. 추가적인 렌즈(도 12F에는 미도시)가 회전 헤드의 각각의 스테이션을 향하도록 제공되어, 주어진 시야가 적절하게 이미징되도록 할 수 있다.

VSSR 모드는, 상부 회전 헤드(800)를 VSSR 이미징을 위하여 사용가능하게 하여 그것을 핸드세트의 뒷부분에 있는 VSSR 스테이션 위치로 회전함으로써 얻어질 수 있는데, VSSR 시야(812)가 이미징된다.

VC 모드는, 상부 회전 헤드(800)를 VC 이미징을 위하여 사용가능하게 하여 그것을 LCD가 위치한 핸드세트의 정면측에 있는 VC 스테이션 위치로 회전함으로써 얻어질 수 있는데, 그 결과 VC 시야(814)가 이미징된다. 이 선택으로, COMS 이미징 평면 부만이 이용되고, 이것은 윈도윙 옵션으로서 알려져 있다. 만약 그렇지 않다면, 이미지는 저 해상도 VC 이미지를 제공하기 위해서 저하되어 추출되며, 이것은 다운 샘플링 옵션으로 알려져 있다.

도 12G를 참조하면, 상기 도면은 도킹(docking) 스테이션과 함께 수평 회전 상의 카메라를 사용하여 네 개의 시야를 제공하는 실시예를 나타낸다. 본 실시예에서, 아래에서 그 기능이 설명될 카메라(820)는 그것의 초점 광학기기(822) 및 필터(824)와 더불어 수평축(826)을 중심으로 회전되는데, 수평축(826)은 도 12G의 도면의 평면으로부터 튀어나온 방향으로 정렬된다. 네 개의 시야는 고정된 스테이션에서 카메라를 배치함으로써 얻어진다. 각각의 스테이션에서, 추가적인 광학기기가 그 스테이션에서 의도되는 기능을 수행할 수 있도록 선택적으로 배치될 수 있다. 휴대폰에서 회전되는 카메라는 선행 기술에 설명되어 있다.

공통 광학기기는 일반적으로, VGA 또는 1.3 메가 픽셀의 고 해상도 CMOS 카메라(820) 및 20°에서 30°의 시야 렌즈(822)를 포함한다. 필터는 도 12G에는 도시되어 있지 않지만, 도 10A 또는 도 10B의 실시예에서 사용되는 것과 유사하며, 저역통과필터 또는 특정 대역통과필터 중 어느 하나로서 780nm IR 방사를 투과하기 위한 필터와 더불어 가시 투과 필터를 바람직하게는 포함하며, 카메라(840) 앞에 또는 카메라 입구 윈도우의 부분으로서 배치되는 것이 바람직하다. 이러한 네 개의 시야를 위한 바람직한 광학 배열을 아래 설명한다.

VSSR 모드에서, 카메라는, VSSR 시야(828)로부터 입구 조리개(entrance aperture)를 향하여, 핸드세트의 후방측에서 IR 차단 필터 윈도우(824) 앞에 위치된다. 이러한 시야를 위한 광학기기는 바람직하게는 2.5% 미만의 낮은 뒤틀림을 가져야 하며, VGA 카메라에서는 50cy/mm에서 50% 이하 및 1.3메가 픽셀 카메라에서는 70cy/mm에서 60% 이하의 MTF를 가지는 카메라 해상도를 지원하여야 한다.

VC 모드에서, 카메라는 이제 위치(830)로 도시되는데, VC 시야(834)로부터 입구 조리개를 향하여, 핸드세트의 전방측에서 IR 차단 필터 윈도우(832) 앞에 위치된다. 이러한 위치에서 이미지는 저하되어 추출된다. 광학 해상도는 가시광선에 대하여 35cy/mm에서 약 60%보다 더 높은 것이 바람직하고, 뒤틀림은 4% 미만이어야 한다.

CUP 모드에서, 카메라는 위치(840)로 도시되는데, IR 차단 필터(844)를 갖춘 매크로 렌즈 조립체(842)를 향하여 위쪽을 가리키게 배치된다. 이러한 시야를 위한 광학기기는 바람직하게는 2.5% 미만의 낮은 뒤틀림을 가져야 하며, VGA 카메라에서는 50cy/mm에서 적어도 50% 및 1.3메가 픽셀 카메라에서는 70cy/mm에서 적어도 60%의 MTF를 가지는 것이 바람직한 카메라 해상도를 지원하여야 한다.

마지막으로, VKB 모드에서, 카메라는 위치(846)으로 도시되는데, 키보드 투사의 위치를 향하여 아래를 가리키게 배치된다. 이러한 위치에서, 광학기기는 렌즈 앞에 확대 렌즈(848) 및 IR 차단 필터 윈도우(850)를 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 모드에서, 카메라는 전형적으로 윈도윙, 다운 샘플링 모드에서 작동된다. 전체 광학기기의 시야(852)는, 사용되는 기하학적 배치에 따라 전형적으로 90°까지 확대된다. 이러한 광 시야는, 전형적으로 25%까지의 높은 뒤틀림 레벨을 허용하고, 785nm에서 20cy/mm에서 전형적으로 20% 미만의 낮은 MTF만을 가질 것을 요구한다.

도 13을 참조하면, 상기 도면은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구성되어 작동되는, 템플릿을 투사하기 위해 유용한 광학 장치를 나타내는 단순화된 개요도이다. 도 13은 가상 인터페이스 애플리케이션에서 회절 광학 요소(diffractive optical element, DOE)(1000)을 사용하여 이미지 템플릿을 투사하는 것을 나타낸다. 초점이 모아진 광선을 DOE 상에 부딪히게 함으로써 DOE 방사가 제공될 때 선행 기술의 배열에서 발생하는 비점수차는 본 발명의 바람직한 본 실시예에서 제거되는데, 이는, 모든 광선이 평행시준 축(1010)에 평행하고 동일 각도로 DOE(1000) 상에 부딪히게 하기 위하여 시준렌즈(1004)를 통하여 레이저 다이오드와 같은 광원(1002)으로부터 광선을 직접 보내고, 이에 의해 무한 켤레 거리(infinite conjugate distance)에 초점을 모음으로써 달성된다. 낮은 배율의(low powered) 초점렌즈(1006)는 초점을 맞추기 위하여 최적의 스팟(spot)에서 가능한 한 최선을 다하여 회절된 지점을 이미지 시야 위에 포커싱하기 위해 사용되는데, 상기 최적의 스팟은 도 14A 및 도 14B를 참조하여 아래 설명하는 바와 같이 시야의 중간의 어딘가에 있다.

도 13에서 자취로 나타난, 계산된 회절 광선에서 도시된 것과 같이, 부분 확대도(1008)에서 보여지는 것처럼, 비점수차의 감소 및 이로 인한 초점 스팟 크기에서의 상당한 개선은, 비 평행시준 광선이 DOE 상에 가해지는 DOE 이미징 시스템과 비교해 볼 때, 본 구성에서 달성될 수 있다. 이러한 개선된 결과는 더 밝은 회절 스팟을 제공할 수 있고, 따라서 작은 투사 파워로 높은 명암 대비(contrast)의 이미지를 제공할 수 있다. 초점렌즈(1006)는, 추가적인 기하학적 수차를 최소화하기 위하여 초점렌즈의 표면의 곡률반경이 DOE의 방사 영역의 중심에 놓이도록 설계될 수 있다. 또한, 상기 렌즈는, 투사된 이미지의 서로 다른 영역에 대응하는 서로 다른 회절 각도에 상응하는 여러 가지 초점거리를 얻기 위하여 비구면으로 설계될 수 있다.

도 14A 및 도 14B를 참조하면, 도 14A는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 13의 장치를 구현한 것을 나타내는 단순화된 개요도이고, 도 14B는 도 14A의 장치에 의해 이미지 면에 생긴 이미지의 개요도이다. 도 13을 참조하여 설명된 타입과 같은 투사된 이미지의 품질을 줄이는 인자 중에 하나는, 전체 이미지 시야에 걸쳐 고품질의 초점을 얻기 어렵게 만드는 오블리크(oblique) 투사 각도와 결합된 하나 이상의 시준렌즈 및/또는 초점렌즈의 제한된 피사계심도(depth of field)로부터 발생한다.

렌즈의 기하학적 배열을 고려함으로써, 초점이 맞추어진 지점의 피사계심도는 사용되는 포커싱 파워와 반비례하여 변한다. 그러므로, 주어진 DOE 포커싱 파워에 대하여, DOE 상에 방사 지점을 더 크게 할수록 피사계심도는 더 작아진다. 그러므로, 이미지 면에서 좋은 피사계심도를 유지하기 위해서는, 충분히 짧은 초점거리를 가진 시준렌즈를 사용하는 것이 유리하고, 그 결과 만족할만한 회절 이미지를 얻기 위하여 방사되는 충분한 영역과 같은 정도로 DOE의 최소 영역이 방사된다.

선행 기술의 DOE 이미징 시스템에서 사용된 것과 같은 전형적인 레이저 다이오드 광원은 일반적으로, 도 14A의 부분확대도에서 도시되는 것과 같이 타원 형상(1020)의 비점수차 광선을 발생한다. 이것은, 레이저 다이오드의 느린 축(1022)(slow axis)에 대응하는, 한 축을 따라 길게 늘어진 스팟으로 DOE의 방사를 일으키고, DOE 뒤에 투사된 이미지의 피사계심도에서 대응하는 감소를 일으킨다. 반대로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 광선 수정 요소(1010)(beam modifying element)가, 도 14A의 두번째 부분확대도에서 도시되는 것과 같이 대체로 더 원형으로 방사되는 광선(1024)을 발생시키기 위해 레이저 다이오드(1012) 및 시준/포커싱 요소(1014) 사이에 삽입된다. 그리고 이 광선(1024)은 축(1042)을 따라 향하게 된다. 그러므로 시준/포커싱 요소(1014)는 최소한의 전체 스팟 면적(dimension)으로 DOE(1016)의 충분한 영역을 방사하도록 선택될 수 있으며, 이는 주어진 DOE 초점 파워에 대하여 최대한으로 가능한 피사계심도를 발생시킨다. 낮은 배율의 초점렌즈는, 이미지 시야 상에 회절된 스팟을 포커싱하기 위한 광학 설계에 있어서 더 큰 유연성을 제공하기 위해서, 도 13의 실시예에서 도시된 것처럼 DOE를 넘어 포함될 수 있다.

도 14B는, 도 14A에 도시된 바람직한 투사 시스템을 사용하여, 이미지 면(1018)을 가로질러 얻어지는 이미지를 개략적으로 나타낸다. 적정 초점(1036)(optimal focal point)은 초점이 흐려지는 것과 전체 이미지에 걸쳐 나타나는 수차 및 기하학적 뒤틀림을 최소화하기 위하여 설계된다. 광선 차단기(1044)는, 제로 차수 및 다른 회절 차수로부터 발생하는 불필요한 핫스팟 또는 고스트 이미지(ghost image)를 차단하기 위하여 제공되는 것이 바람직하다. 게다가, 윈도우(1046)로 하여금 요구되는 투사 광선 제한(limits)을 정의하도록 할 필요는 없다.

도 15A 및 도 15B를 참조하면, 상기 도면은 각각 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라 구성되고 작동되는, 템플릿을 투사하기 위하여 유용한 장치를 개략적으로 나타내는 단순화된 정면도 및 측면도이다. 도 15A 및 도 15B에서 나타나는 바와 같이, 본 실시예는 비 주기적인 DOE(1050)이 사용된다는 점에서 종래의 시스템과는 다른데, 상기 DOE(1050)는 일반적으로 레이저 광원(1052) 앞에 정밀하게 배치될 필요가 있고, 시준된 방사 광선을 요구하지 않는다. 각각의 방사 광선의 충돌 부분은 이미지 템플릿(1056)의 분리된 부분을 발생시킨다.

이러한 구성의 장점 중 하나는 초점렌즈가 필요하지 않다는 점과 잠재적으로 생산 단가를 낮춘다는 점에 있다. 다른 장점으로는 회절되지 않은 빛으로부터 밝은 제로 차수의 스팟이 없다는 것이지만, 오히려 레이저 발산 각도에 따라 크기가 변하는 회절 제로 차수 영역(1054)이 있다. 이런 타입의 제로 차수 핫스팟은 안전 장애(safety hazard)를 나타내지 않는다. 게다가, 만약 그것이 그것의 낮은 강도 및 회절 때문에, 분명한 이미지 명암 대비에 부정적인 영향을 미치지 않는다면, 도 14A 및 도 14B의 실시예에서 요구되었던 것처럼 차단되거나 메인 이미지(1056)로부터 분리될 필요가 없고, 따라서 최소한의 필요 윈도우 크기를 감소시킬 수 있다.

도 16을 참조하면, 상기 도면은 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라 구성되고 작동되는, 템플릿을 투사하기 위하여 유용한 장치를 개략적으로 나타내는 단순화된 측면도이다. 도 16은 개량된 DOE의 기하학적 배열의 횡단면을 나타낸다. 레이저 다이오드(1060)가 DOE(1072)를 방사하기 위하여 사용되는 것이 바람직하다. 그러나, 종래의 방사 체계와는 달리, 서로 다른 섹션(1070)들이 가상 인터페이스 템플릿의 서로 다른 영역(1076)을 투사하기 위하여 사용되는 방식으로 DOE(1072)가 나누어진다. 그러므로 DOE(1072)의 각각의 섹션(1070)은, 완전한 DOE(1072)보다 더 적은 정보를 가지도록 설계된 독립적인 DOE처럼 작동하며, 상당히 작은 개방 각도(θ)를 가지고 있다. 이것은 DOE(1072)의 주기를 감소시키고, 결과적으로 최소소자크기(minimum feature size)를 감소시키고, 매우 간단하게 제조될 수 있다. 이러한 설계는, 세그먼트 각각의 제로 차수 및 고스트 이미지가 종래 기술처럼 가려지거나 분리될 필요없는 크기로 최소화될 수 있는 추가적인 장점을 가지고 있다. 그러므로 DOE는 좀 더 소형의 장치를 고려하는 실제의 장치 윈도우의 구실을 한다.

모든 분리된 섹션(1070)은 단일 통로에서 지배되고 함께 계산되어, 그것들이 정밀하게 정렬되도록 하는 것이 바람직하다. 각각의 DOE 섹션(1070)에는, DOE(1072)의 기판의 뒷면 위에 마이크로렌즈 배열(1074)과 같은 광선 분리 구조(beam splitting structure)를 형성하기 위하여, 그 자신의 방사 광선이 제공된다. 다른 광선 분리 및 초점 기술 또한 사용될 수 있다.

광선 분리 및 초점 영역의 크기는, 전체 시야에 걸쳐 균일한 방사를 보장하기 위하여 DOE의 각각의 회절 영역에 대한 적절한 양의 빛을 수집하도록 적절히 조절될 수 있다.

이러한 기술은 또한, 각각의 세그먼트(1070)의 초점 길이가 개별적으로 조정되어 심지어는 강하게 기울어진 투사 각도에서도 전체 시야에 걸쳐 좀 더 균일한 초점을 달성할 수 있는 장점을 가지고 있다. 이러한 구조는 각각의 회절 세그먼트(1070)에 대하여 작은 개방 각도(θ)를 가지고, 이에 대응하여 큰 최소소자크기를 가지므로, 온-액시스(on-axis) 구조를 사용하여 설계를 할 수 있는데, 이는 제로 차수 및 고스트 이미지가 표준제작기술(standard fabrication techniques)을 사용하여 효과적으로 제거될 수 있기 때문이다.

본 구조의 한가지 단점은, 전체 구성요소가 광원과 함께 정확하게 정렬될 것이 요구되는 비주기적 DOE로서 작동한다는 사실이다. 또한, 다이오드 레이저 광원의 에너지 분포, 발산 각도, 및 광학 요소까지의 거리는, 각각의 DOE 섹션 및 이에 대응하는 투사된 인터페이스의 영역에 적절한 양의 에너지로 방사하기 위하여 정확하게 조절되어야 한다.

도 17을 참조하면, 상기 도면은 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라 구성되고 작동되는, 템플릿을 투사하기 위하여 유용한 장치를 개략적으로 나타내는 단순화된 측면도이다. 여기서는, 도 16에서 도시된 바람직한 실시예에서와 같이 구획된 DOE에 대한 광원으로서 상대적으로 고 출력의 단일 다이오드 레이저를 사용하는 것 대신에, 저 출력의 빅셀(VCSEL, 1082)의 2차원 배열(1080)이 구획된 DOE(1084) 및 구획된 시준/포커싱 요소(1086)의 뒤에 배치된다. 배열(1080)에서 빅셀(1082)의 주기 및 개수는 DOE 세그먼트에 정확하게 맞추어질 수 있으며, 그 결과 각각이 하나의 DOE 세그먼트(1088)에 방사할 것이다.

그럼에도 불구하고, 배열(1080)은 뒤틀린 투사 이미지를 발생하지 않게 하기 위하여 상기 요소 뒤에 정확하게 배치될 필요가 있다. 그러나, 각각의 방사 지점으로부터의 모든 빛이 그것의 적절한 시준/포커싱 요소(1086)로 들어가고 이에 대응하는 DOE 세그먼트(1088)의 개구를 충분히 채워 훌륭한 회절 결과를 얻는 것을 보장하는 것 외에, 각각의 방사에 대한 발산 각도를 조정할 필요는 없다.

도 17의 상기 구성은 매우 컴팩트한데, 빛이 전체의 DOE(1084)를 덮을 때까지 전파되도록 허용될 필요가 없기 때문이다. 또한, 도 16의 실시예에서 도시된 것처럼, DOE 요소의 시준 세그먼트 사이에서 소모될 가능성이 있는 레이저 빛은 없다. 또한, 각각의 레이저 광원은 시준/포커싱 요소 각각의 렌즈(1086)의 광학 축 상에 중심을 두고 있기 때문에, 시준/포커싱 요소의 설계는 단순화된다. 또한, 도 16의 실시예에서처럼, 수 mm의 개구를 채우기에 매우 충분한 레이저 광원으로부터 DOE를 분리할 필요가 없기 때문에, 상기 설계는 매우 컴팩트해 질 수 있다. 또한, 바람직하지 않은 회절 차수를 차단할 필요가 없기 때문에, 전체 투사 모듈은 수 밀리미터의 두께를 가진 평판 요소로 줄여질 수 있다.

도 18을 참조하면, 상기 도면은, DOE 기반의 가상 인터페이스 프로젝션(투사) 시스템에 사용하기 위하여, 도 13 내지 도 15B에 도시된 구성요소의 적어도 일부를 포함하는 레이저 다이오드 패키지를 나타내는 단순화된 개요도이다. 여기서 모든 광학 요소 및 기계적 설치는 소형화되고, 연장된 다이오드 레이저 용기과 같은 단일의 광학 패키지(1100)에 포함된다. 광선 수정 광학 요소(1106)가, 비점수차의 레이저 방사의 발산 각도를 좁히고 대체로 원형의 광선(beam)을 제공하기 위하여, 다이오드 레이저 칩(1102)의 방사 지점(1112)의 앞에 선택적으로 배치된다. 시준 또는 초점 렌즈(1108)가, 필요한 광선의 초점을 맞추기 위하여 패키지(1100) 안에 선택적으로 삽입된다.

광학 요소(1106 및 1108)는, 방사 광선의 방향을 정밀하게 정렬하기 위하여 액티드 얼라인먼트 프로시져(active alignment procedure)에 의해 레이저 광선 앞에 정밀하게 배치될 필요가 있다. 이미지 템플릿을 포함하는 회절 광학 요소 DOE(1100)는 패키지의 일단에 삽입되고, 적소에 정렬되어 고정된다. 또한 상기 요소는, DOE(1110)를 윈도우(1114)의 내측 또는 외측에 위치하게 하여, 패키지 윈도우로서의 구실을 하게 할 수 있다. 만약 비 주기 DOE가 사용된다면, 광선 수정 렌즈 및/또는 시준 렌즈는 선택적으로 필요하지 않을 수 있고, 그 결과 더 작고 저렴한 패키지를 만들 수 있다.

도 19를 참조하면, 상기 도면은, 전술한 본 발명의 실시예에서 설명된 바와 같이, 스캐닝(scanning), 특히 템플릿을 투사하기 위한 장치에 유용한, 본 발명의 또다른 바람직한 실시예에 따라 구성되어 작동되는 회절 광학 장치를 나타내는 단순화된 개요도이다. 본 장치는, 반사 또는 회전 거울을 필요로 하지 않고, 온-액시스 시스템에서 1 차원 또는 2 차원의 스캐닝을 제공한다. 이러한 시스템은 거울을 기반으로 한 스캐너에 비해 더 작게, 더 싸게, 더 쉽게 조립될 수 있다.

도 19는 그것의 기본적인 개념을 나타낸다. 비 주기적 DOE(1200)는, 회절 각도가 DOE 상의 조명 입사의 측면 위치의 함수가 되도록 설계된다. 본 바람직한 예에서, DOE(1200)의 표면을 가로질러 서로 다른 위치(1214, 1216, 및 1218)로 변형되는 시준된 광선(1202)으로서, 시준된 광선(1202)은 회절되어 서로 다른 초점의 이미징된 위치에서 불연속 점(1204, 1206, 1208)에 포커싱된다. 비 주기적 DOE는, DOE 및 광선의 상호 위치가 변화됨으로써, 회절 각도가 입력 광선 및 DOE의 상대적 위치에 관한 소정의 함수에 따라 변화되도록 만들어질 수 있도록 구성될 수 있는 것이 바람직하다. 그러므로, 예를 들어, 본 발명에 따라 구성될 때, 충돌 광선 앞에서 정현파 형식으로 진동하는 DOE는, 이미지 스크린(1210) 상에 포커싱된 스팟의 선형 변형(translation)을 제공하도록 구성될 수 있다. 게다가, DOE는, 강도가 스캔을 가로질러 선형화될 수도 있도록 구성될 수도 있다. 이것은 광학 스캐닝 애플리케이션을 위하여 특히 유용한 특성이다.

광선의 다양한 입사 위치 사이에 상당한 오버랩(overlap)이 있을 수 있다고 하더라도, DOE 위에 조명의 총 입사 영역에 의해 위치가 결정되는 지점으로 모든 빛을 회절시키기 위하여 비 주기적인 방법으로 DOE가 구성된다. 또한, 초점 위치는, 평면 시야를 가로질러 선명한 초점에 스팟을 유지하기 위하여 회절 각도의 함수로써 변화될 수 있다. 또한, 포커싱은, 도 19에는 도시되어 있지 않지만, DOE(1200)의 다운스트림(downstream)의 별도의 회절 또는 굴절 요소에 의해 이루어질 수 있거나, 입사 광선 자체가 장치의 초점면에서의 점으로 시준될 수 있다.

유사한 기능부를 가진 제 2 요소가, 직교하는 축을 따라 방사된 스팟을 회절시켜 2 차원의 스캐닝을 할 수 있도록 하기 위하여 직교하는 축을 따라 제공되고 제 1 DOE 뒤에 배치될 수 있다.

사실, 레이저 다이오드 광원을 진동시키도록 하는 입력 광선을 스캐닝하는 것보다, 입력 광선은 고정되어 유지될 수 있고, 그리고 스캐닝 된 광선 패턴을 발생하기 위해 DOE 요소가 앞뒤로 진동될 수 있는 것이 바람직하다. 높은 진동수에서 제 1 요소를 스캔하고 낮은 진동수에서 제 2 요소를 스캔하는 것은, 2 차원의 래스터(raster) 스캔을 생성하고, 동시에 레이저 강도를 스캐닝 패턴으로 동기화하고 조절하는 것은 완벽한 2 차원의 투사 이미지를 생성한다.

도 20을 참조하면, 상기 도면은, 전술한 본 발명의 실시예에서 설명된 바와 같이, 스캐닝, 특히 템플릿을 투사하기 위한 장치에 유용한, 본 발명의 또다른 바람직한 실시예에 따라 구성되어 작동되는 회절 광학 장치를 나타내는 단순화된 개요도이다. 도 20의 실시예에서, 입사 레이져 광선(1220)은 DOE(1222)에서의 상대적으로 작은 스팟에 포커싱되어서, 서로 다른 회절 각도에 대한 입력 영역 사이에 오버랩이 거의 없거나 전혀 없다. 이것은 더 작은 변형 이동을 위하여 각도를 조정함에 있어 더 큰 변화를 고려한다. 그런 다음, 제 2 초점렌즈는, 이미지 평면(1246) 상에 회절된 광선의 초점을 다시 모으기 위하여 삽입된다. 서로 다른 유효 입력 광선 위치(1230, 1232, 1234)는 서로 다른 포커싱 위치(1240, 1242, 1242)로 귀착된다.

게다가, 이러한 기능부가, 수평 위치는 회절의 수평 각도를 결정하고 수직 위치는 회절의 수직 각도를 결정하는 단일의 DOE 안에 결합될 수 있다. 이것은 도 21에 개략적으로 나타나 있는데, 상기 도면은 2 차원 스캐닝을 위한 이와 같은 DOE의 사용을 단순화하여 나타낸다. 여기서, DOE(1250)는, 그것이(??) 빛의 전달 방향에 수직인 두 방향으로 변형될 때 광선이 DOE의 좌상부(1252)에 입사되도록 설계된다. 예를 들어, 광선이 DOE의 좌상부(1252) 사에 입사될 때, 그것은 상향 및 좌향으로 편향되어 지점(1262)에서 이미지 면(1260) 상에 초점이 맞추어진다. 유사하게, 광선이 DOE의 우하부(1254)에 입사될 때, 그것은 하향 및 우향으로 편향되어 지점(1264)에서 이미지 면(1260) 상에 초점이 맞추어진다. 이 요소는, 직교 방향으로 스캐닝을 제공하기 위하여 선택적인 제 2 요소와 결합된 도 19의 DOE의 기능부를 가진다. 앞서 설명한 바와 같이, 입력 광선을 스캐닝하기보다, 입력 광선은 움직이지 않도록 유지하고, 스캐닝된 광선 패턴을 생성하기 위하여 DOE 요소가 2 차원에서 진동되는 것이 바람직함은 당연하다.

직교하는 X 및 Y 스캐닝이 도 22에서 도시된 바와 같이 단일 요소 내부로 합쳐질 수 있다. 도 22는, 도 21의 실시예에서 유용한 DOE의 2 차원적 변위를 수행하기 위한 장치를 단순화하여 나타낸 도면이다. 도 21에서 설명된 바와 같은 2 차원의 비 주기적 DOE(1270)는 저 질량 지지부(1272) 상에 배치될 수 있는데, 상기 지지부는 도면의 수평 방향에서 높은 공명 진동 주파수를 가진다. 이것의 중심부는, 제 2의 고정된 프레임(1276) 내부에 놓여진 진동 프레임(1274)에 부착된다. 중심부와 결합한 내부 프레임(1274)의 큰 질량은, DOE(1270)의 저 질량 지지부보다 상당히 낮은 공명 주파수를 제공한다.

하나 이상의 압전 요소(1278)를 갖춘 전체 장치를, 공명 주파수 및 두 개의 축을 모두 포함하는 작동 신호로 구동함으로써, 공명 래스터(resonant raster)가 생성된다. 측면 운동 진동 지지부(1280) 및 수직 운동 진동 지지부(1282)의 강성과 함께, DOE 및 지지부(1272) 및 내부 진동 프레임(1274)의 질량을 튜닝(tuning)함으로써, 이에 따라서 X 및 Y 스캐닝 주파수를 튜닝하는 것이 가능하다. 상기 설계는 소형의, 온-액시스 2 차원의 스캐닝 요소를 제공할 수 있다.

도 23을 참조하면, 상기 도면은, 스캐닝 애플리케이션, 특히 템플릿을 투사하기 위한 장치에 유용한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구성되어 작동되는 회절 광학 장치를 나타내는 단순화된 개요도이다. 도 19의 바람직한 실시예에서 설명된 것과 같이, 1 차원의 스캐닝 DOE 요소(1290)는, 이미지 면(1292)을 가로질러, 서로 다른 초점 위치(1294)로 스팟을 스캔하기 위하여 한 방향으로 진동된다. DOE는 레이저 다이오드(1296) 및 시준렌즈(1298)에 의해 방사되는 것이 바람직하다.

도 24를 참조하면, 상기 도면은, 스캐닝 애플리케이션, 특히 템플릿을 투사하기 위한 장치에 유용한, 본 발명의 또다른 바람직한 실시예에 따라 구성되어 작동되는 회절 광학 장치를 나타내는 단순화된 개요도이다. 도 20의 바람직한 실시예에서 설명된 것과 같이, 1 차원의 스캐닝 DOE 요소(1300)는, 이미지 면(1292)을 가로질러, 서로 다른 초점 위치(1294)로 스팟을 스캔하기 위하여 한 방향으로 진동된다. DOE(1300)는 레이저 다이오드(1296) 및 시준렌즈(1298)에 의해 방사되고, 보조 렌즈(1302)에 의해 DOE 뒤에 추가적인 포커싱이 제공되는 것이 바람직하다.

본 명세서에서 상세하게 설명되고 도시된 것에 의해 본 발명이 제한되지 않는다는 것은 본 발명이 속한 기술분야에서의 당업자에게 자명하다. 오히려 본 발명의 범위는 본 명세서에서 설명된 다양한 특성들의 조합 또는 하위 조합을 포함하고, 상술한 설명을 당업자가 읽어보고 종래 기술에 포함되지 않은 다양한 변형 및 수정이 가능하다.

Claims

전자 카메라에 있어서:

이미징된 시야를 나타내는 출력을 제공하는 전자 이미징 센서;

제 1 이미징된 시야에서 사용자의 손동작에 반응하는 데이터 입력을 위하여 상기 전자 이미징 센서를 사용하는 제 1 이미징 기능부;

제 2 이미징된 시야에서 장면에 대한 적어도 하나의 제 2 사진을 촬영하기 위하여 상기 전자 이미징 센서를 사용하는 적어도 하나의 제 2 이미징 기능부;

상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 적어도 하나의 제 2 이미징 기능부를 상기 전자 이미징 센서와 관련시키는 광학기기; 및

사용자가 상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 적어도 하나의 제 2 이미징 기능부 중 하나의 이미지 기능부에서의 작동을 선택할 수 있도록 작동되는 사용자 작동식 이미징 기능부 선택 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 카메라.
제 1 항에 있어서, 상기 사용자의 손동작이 영향을 미치는 투사된 가상 키보드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 카메라.
제 1 항 또는 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 적어도 하나의 제 2 이미징 기능부를 상기 전자 이미징 센서와 관련시키는 상기 광학기기는, 상기 적어도 하나의 제 2 이미징 기능부의 사용만을 위하여 상기 센서의 업스트림에 선택적으로 배치된 하나 이상의 광학 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 카메라.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 적어도 하나의 제 2 이미징 기능부를 상기 전자 이미징 센서와 관련시키는 상기 광학기기는, 상기 제 1 이미징 기능부의 사용을 위하여 상기 센서의 업스트림에 선택적으로 배치된 광학 파워를 가지고 있는 광학 요소를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 전자 카메라.
제 1 항에 있어서, 상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 제 2 이미징 기능부를 상기 전자 이미징 센서와 관련시키는 상기 광학기기는, 상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 제 2 이미징 기능부에 대한 분리된 광학 경로를 한정하는 파장 의존형 스플리터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 카메라.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 사용자 작동식 이미징 기능부 선택 스위치는, 상기 이미징 기능부 중 적어도 하나를 차단하기 위하여 적어도 한 셔터를 적절히 배치함으로써 상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 적어도 하나의 제 2 이미징 기능부 중 하나의 이미지 기능부에서의 작동을 선택할 수 있도록 작동되는 것을 특징으로 하는 전자 카메라.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 제 2 이미징 기능부는 분리된 광학 경로를 한정하는 것을 특징으로 하는 전자 카메라.
제 5 항 또는 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분리된 광학 경로는 서로 다른 방향으로 뻗어있는 것을 특징으로 하는 전자 카메라.
제 8 항에 있어서, 상기 분리된 광학 경로는 서로 다른 시야를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 전자 카메라.
제 5 항에 있어서, 상기 파장 의존형 스플리터는, 각각의 상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 제 2 이미징 기능부에 의하여 사용되기 위한 가시 스펙트럼 및 IR 스펙트럼을 분리하는 것을 특징으로 하는 전자 카메라.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 이미징된 시야를 나타내는 상기 출력이 디스플레이되는 LCD를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 카메라.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 이미징 기능부를 상기 전자 이미징 센서와 관련시키는 상기 광학기기는 시야 확장 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 카메라.
전자 카메라에 있어서:

이미징된 시야를 나타내는 출력을 제공하는 전자 이미징 센서;

제 1 이미징된 시야에서 장면의 사진을 촬영하기 위하여 상기 전자 이미징 센서를 사용하는 제 1 이미징 기능부;

적어도 하나의 제 2 이미징된 시야에서 장면에 대한 사진을 촬영하기 위하여 상기 전자 이미징 센서를 사용하는 적어도 하나의 제 2 이미징 기능부;

상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 적어도 하나의 제 2 이미징 기능부를 상기 전자 이미징 센서와 관련시키는 광학기기; 및

사용자가 상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 적어도 하나의 제 2 이미징 기능부 중 하나의 이미지 기능부에서의 작동을 선택할 수 있도록 작동되는 사용자 작동식 이미징 기능부 선택 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 카메라.
제 13 항에 있어서, 상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 적어도 하나의 제 2 이미징 기능부를 상기 전자 이미징 센서와 관련시키는 상기 광학기기는, 상기 적어도 하나의 제 2 이미징 기능부의 사용만을 위하여 상기 센서의 업스트림에 선택적으로 배치된 하나 이상의 광학 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 카메라.
제 13 항 또는 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 적어도 하나의 제 2 이미징 기능부를 상기 전자 이미징 센서와 관련시키는 상기 광학기기는, 상기 제 1 이미징 기능부의 사용을 위하여 상기 센서의 업스트림에 선택적으로 배치된 광학 파워를 가지고 있는 광학 요소를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 전자 카메라.
제 13 항에 있어서, 상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 제 2 이미징 기능부를 상기 전자 이미징 센서와 관련시키는 상기 광학기기는, 상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 제 2 이미징 기능부에 대한 분리된 광학 경로를 한정하는 광선 스플리터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 카메라.
제 13 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 사용자 작동식 이미징 기능부 선택 스위치는, 상기 이미징 기능부 중 적어도 하나를 차단하기 위하여 적어도 한 셔터를 적절히 배치함으로써 상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 적어도 하나의 제 2 이미징 기능부 중 하나의 이미지 기능부에서의 작동을 선택할 수 있도록 작동되는 것을 특징으로 하는 전자 카메라.
제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 제 2 이미징 기능부는 분리된 광학 경로를 한정하는 것을 특징으로 하는 전자 카메라.
제 16 항 또는 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분리된 광학 경로는 서로 다른 방향으로 뻗어있는 것을 특징으로 하는 전자 카메라.
제 19 항에 있어서, 상기 분리된 광학 경로는 서로 다른 시야를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 전자 카메라.
제 13 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 이미징된 시야를 나타내는 상기 출력이 디스플레이되는 LCD를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 카메라.
제 13 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 이미징 기능부를 상기 전자 이미징 센서와 관련시키는 상기 광학기기는 시야 확장 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 카메라.
제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 적어도 하나의 제 2 이미징 기능부를 상기 전자 이미징 센서와 관련시키는 상기 광학기기는 고정된 것을 특징으로 하는 전자 카메라.
제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 이미징된 시야 및 상기 제 2 이미징된 시야는 각각, 상기 전자 이미징 센서에 이미징되기 전에 1회 반사되는 것을 특징으로 하는 전자 카메라.
제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 이미징된 시야는 상기 전자 이미징 센서 상에 직접적으로 이미징되고, 상기 제 2 이미징된 시야는 상기 전자 이미징 센서 상에 이미징되기 전에 2회 반사되는 것을 특징으로 하는 전자 카메라.
제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 이미징된 시야는 상기 전자 이미징 센서 상에 직접적으로 이미징되고, 상기 제 1 이미징된 시야는 상기 전자 이미징 센서 상에 이미징되기 전에 2회 반사되는 것을 특징으로 하는 전자 카메라.
제 25 항에 있어서, 상기 2회 반사 중 두 번째 반사는 피벗운동되는 수납가능한 거울에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는 전자 카메라.
제 24 항에 있어서, 상기 제 2 이미징된 시야의 상기 반사는 피벗운동되는 수납가능한 거울에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는 전자 카메라.
앞선 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 이미징 기능부는 적외선 영역에서 스펙트럼 밴드에 걸쳐 수행되고, 상기 제 2 이미징 기능부는 가시 영역에서 스펙트럼 밴드에 걸쳐 수행되며, 상기 카메라는 필터 세트들을 더 포함하고, 필터 세트들 중 하나의 필터 세트는 상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 제 2 이미징 기능 부를 위한 것인 것을 특징으로 하는 전자 카메라.
제 29 항에 있어서, 상기 필터 세트들은:

적외선 영역에서의 상기 스펙트럼 밴드 및 상기 가시 영역에서 투과되는 필터를 하나 이상 포함하고, 상기 적외선 영역에서 적외선 영역에서의 상기 스펙트럼 밴드 아래까지 투과되고 가시 영역에서 투과되지 않는 필터를 하나 이상 포함하는, 상기 제 1 이미징 기능부를 위한 필터 세트; 및

상기 가시 영역에서 적외선 영역에서의 상기 스펙트럼 밴드 아래까지 투과되는 필터를 하나 이상 포함하는, 상기 제 2 이미징 기능부를 위한 필터 세트를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 카메라.
제 30 항에 있어서, 상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 제 2 이미징 기능부는공통 광학 경로를 따라 향하여지고, 상기 제 1 필터 세트 및 상기 제 2 필터 세트는 선택된 이미지 기능부에 따라 호환가능한 것을 특징으로 하는 전자 카메라.
앞선 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 사용자 작동형 이미징 기능부 선택은, 상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 적어도 하나의 제 2 이미징 기능부를 상기 전자 이미징 센서와 관련시키는 상기 광학기기 앞에서 상기 전자 이미징 센서를 회전함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 전자 카메라.
앞선 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 사용자 작동형 이미징 기능부 선택은, 상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 적어도 하나의 제 2 이미징 기능부를 상기 전자 이미징 센서와 관련시키기 위하여 상기 전자 이미징 센서 앞에서 거울을 회전함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 전자 카메라.
앞선 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 이미징 시야 및 상기 제 2 이미징 시야를 결합하기 위하여 부분적으로 투과하는 광선 스플리터를 더 포함하고, 상기 양 이미징 시야는 부분적으로 투과하는 상기 광선 스플리터에 의하여 한번 반사되며, 또한 상기 이미징 시야 중 하나는, 완전 반사경으로부터 반사된 후에부분적으로 투과하는 상기 광선 스플리터를 통과하여 투과되는 것을 특징으로 하는 전자 카메라
제 34 항에 있어서, 부분적으로 투과하는 상기 광선 스플리터는 색선별 거울인 것을 특징으로 하는 전자 카메라.
제 34 항 또는 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 완전 반사경은 또한 광학 파워를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 전자 카메라.
휴대 전화에 있어서:

전화 기능부;

이미징된 시야를 나타내는 출력을 제공하는 전자 이미징 센서;

제 1 이미징된 시야에서 사용자의 손동작에 반응하는 데이터 입력을 위하여 상기 전자 이미징 센서를 사용하는 제 1 이미징 기능부;

제 2 이미징된 시야에서 장면의 적어도 하나의 제 2 사진을 촬영하기 위하여 상기 전자 이미징 센서를 사용하는 적어도 하나의 제 2 이미징 기능부;

상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 적어도 하나의 제 2 이미징 기능부를 상기 전자 이미징 센서와 관련시키는 광학기기; 및

사용자가 상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 적어도 하나의 제 2 이미징 기능부 중 하나의 이미지 기능부에서의 작동을 선택할 수 있도록 작동되는 사용자 작동식 이미징 기능부 선택 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대 전화.
개인 휴대 정보 단말기에 있어서:

적어도 하나의 개인 휴대 정보 단말기 기능부;

이미징된 시야를 나타내는 출력을 제공하는 전자 이미징 센서;

제 1 이미징된 시야에서 사용자의 손동작에 반응하는 데이터 입력을 위하여 상기 전자 이미징 센서를 사용하는 제 1 이미징 기능부;

제 2 이미징된 시야에서 장면에 대한 적어도 하나의 제 2 사진을 촬영하기 위하여 상기 전자 이미징 센서를 사용하는 적어도 하나의 제 2 이미징 기능부;

상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 적어도 하나의 제 2 이미징 기능부를 상기 전자 이미징 센서와 관련시키는 광학기기; 및

사용자가 상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 적어도 하나의 제 2 이미징 기능부 중 하나의 이미지 기능부에서의 작동을 선택할 수 있도록 작동되는 사용자 작동식 이미징 기능부 선택 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 개인 휴대 정보 단말기.
리모트 컨트롤 장치에 있어서:

리모트 컨트롤 기능부;

이미징된 시야를 나타내는 출력을 제공하는 전자 이미징 센서;

제 1 이미징된 시야에서 사용자의 손동작에 반응하는 데이터 입력을 위하여 상기 전자 이미징 센서를 사용하는 제 1 이미징 기능부;

제 2 이미징된 시야에서 장면에 대한 적어도 하나의 제 2 사진을 촬영하기 위하여 상기 전자 이미징 센서를 사용하는 적어도 하나의 제 2 이미징 기능부;

상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 적어도 하나의 제 2 이미징 기능부를 상기 전자 이미징 센서와 관련시키는 광학기기; 및

사용자가 상기 제 1 이미징 기능부 및 상기 적어도 하나의 제 2 이미징 기능부 중 하나의 이미지 기능부에서의 작동을 선택할 수 있도록 작동되는 사용자 작동식 이미징 기능부 선택 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 카메라.
큰 회절각에 위치된 부분을 포함하는 이미지를 제공하기 위한 광학 장치에 있어서:

출력 광선을 제공하기 위한 다이오드 레이저 광원;

상기 출력 광선을 시준하고, 시준된 광선을 시준기 축에 평행한 방향이 되도록 한정하기 위하여 작동하는 시준기;

이미지를 한정하기 위하여 작동되고, 상기 시준기로부터 상기 시준된 광선에 의해 충돌되며, 상기 시준기 축에 관한 각도의 범위 내에서 향하게 되고 상기 이미지를 한정하는 다수의 회절된 광선을 만들어내는 회절 광학 요소; 및

상기 회절 광학 요소로부터 떨어진 위치에서의 지점에 상기 다수의 광선을 포커싱하기 위하여 작동되고, 상기 회절 광학 요소의 다운스트림의 초점렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 리모트 컨트롤 장치.
제 40 항에 있어서, 상기 큰 회절각은, 상기 회절 광학 요소의 상기 다운스트림의 초점렌즈가 없는 경우에 상기 이미지가 허용될 수 없는 수차를 가지는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
제 40 항에 있어서, 상기 큰 회절 각은 상기 시준기 축으로부터 30도 이상인 것을 특징으로 하는 광학 장치.
축으로부터 큰 회절각에 위치된 부분을 포함하는 이미지를 제공하기 위한 광학 장치에 있어서:

출력 광선을 제공하기 위한 다이오드 레이저 광원;

상기 출력 광선을 수용하고, 수정된 출력 광선을 제공하기 위한 광선 수정 요소;

시준된 광선을 한정하기 위하여 작동하는 시준기; 및

이미지를 한정하기 위하여 작동되고, 상기 시준기로부터 상기 시준된 광선에 의해 충돌되며, 상기 시준기 축에 관한 각도의 범위 내에서 향하게 되고 상기 이미지를 한정하는 다수의 회절된 광선을 만들어내는 회절 광학 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
제 43 항에 있어서, 상기 큰 회절각은, 상기 회절 광학 요소의 상기 다운스트림의 초점렌즈가 없는 경우에 상기 이미지가 허용될 수 없는 수차를 가지는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
제 43 항에 있어서, 상기 큰 회절각은 상기 시준기 축으로부터 30도 이상인 것을 특징으로 하는 광학 장치.
제 43 항 내지 제 45 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회절 광학 요소로부터 떨어진 위치에서의 지점에 상기 다수의 광선을 포커싱하기 위하여 작동되고, 상기 회절 광학 요소의 다운스트림의 초점렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
광학 장치에 있어서:

출력 광선을 제공하기 위한 다이오드 레이저 광원;

이미지 템플릿을 한정하기 위하여 구성되고, 상기 출력 광선에 의해 충돌되며, 상기 이미지 템플릿을 한정하는 다수의 회절된 광선을 만들어내는 비 주기적 회절 광학 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
제 47 항에 있어서, 상기 이미지 템플릿은, 데이터 입력 장치 안으로 데이터 입력을 가능하게 하는 것과 같은 것을 특징으로 하는 광학 장치.
이미지를 투사하기 위한 광학 장치에 있어서:

방사 광선을 제공하기 위한 다이오드 레이저 광원;

복수의 포커싱 요소를 한정하고, 출력 광선을 각각 한정하는 렌즈렛 배열; 및

그 각각이 상기 복수의 출력 광선 중 하나와 관련된 복수의 회절 광학 부요소를 포함하고, 이미지의 부분을 한정하기 위해 구성되고, 종합적으로 보아 상기 이미지를 한정하는 다수의 회절된 광선을 만들어내기 위하여 상기 포커싱 요소 중 하나로부터 상기 출력 광선 중 하나에 의해 충돌되는 회절 광학 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
제 49 항에 있어서, 상기 이미지는 데이터 입력 장치에 안으로 데이터 입력 을 가능하게 하기 위하여 템플릿을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
이미지를 투사하기 위한 광학 장치에 있어서:

복수의 방사 광선을 제공하기 위한 다이오드 레이저 광원의 배열;

복수의 포커싱 요소를 한정하고, 상기 복수의 방사 광선 중 하나를 각각 포커싱하는 렌즈렛 배열; 및

그 각각이 상기 복수의 출력 광선 중 하나와 관련된 복수의 회절 광학 부요소를 포함하고, 이미지의 부분을 한정하기 위해 구성되고, 종합적으로 보아 상기 이미지를 한정하는 다수의 회절된 광선을 만들어내기 위하여 상기 포커싱 요소 중 하나로부터 상기 출력 광선 중 하나에 의해 충돌되는 회절 광학 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
제 51 항에 있어서, 상기 이미지는 데이터 입력 장치에 안으로 데이터 입력을 가능하게 하기 위하여 템플릿을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
제 51 항 또는 제 52 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다이오드 레이저 광원은 빅셀 배열인 것을 특징으로 하는 광학 장치.
제 47 항 내지 제 53 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회절 광학 요소는 상기 광학 장치의 출력 윈도우를 한정하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
통합 레이저 다이오드 패키지에 있어서:

광선을 방사하는 레이저 다이오드 칩;

상기 광선을 수정하기 위한 광선 수정 요소;

상기 수정된 광선을 포커싱하기 위한 포커싱 요소; 및

상기 광선으로부터 이미지를 생성하기 위한 회절 광학 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 레이저 다이오드 패키지.
제 55 항에 있어서, 상기 이미지는 데이터 입력 장치 안으로 데이터 입력을 가능하게 하기 위하여 템플릿을 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 레이저 다이오드 패키지.
통합 레이저 다이오드 패키지에 있어서:

광선을 방사하는 레이저 다이오드 칩;

상기 광선으로부터 이미지를 생성하기 위하여 비 주기적 회절 광학 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 레이저 다이오드 패키지.
제 57 항에 있어서, 상기 이미지는 데이터 입력 장치 안으로 데이터 입력을 가능하게 하기 위하여 템플릿을 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 레이저 다이오드 패키지.
광학 장치에 있어서:

입력 방사 광선;

상기 방사 광선이 충돌되는 비 주기적 회절 광학 요소; 및

상기 회절 광학 요소 상에 상기 입력 광선의 충돌 위치를 다양하게 하기 위한 변형 메커니즘을 포함하고,

상기 변형 메커니즘에 있어서 상기 회절 광학 요소는, 상기 충돌 위치에 관한 소정의 함수에 따라 변화하는 각도로 입사면 상에 입력 광선을 편향시키는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
제 59 항에 있어서, 상기 변형 메커니즘은 상기 DOE를 변형시키는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
제 59 항 또는 제 60 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 충돌의 상기 위치는 정현파 방식으로 변하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
제 59 항 내지 제 61 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소정의 함수는 선형 스캔(scan)을 제공하는 것과 같은 것을 특징으로 하는 광학 장치.
제 59 항 내지 제 62 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소정의 함수는 일정 한 강도를 가지는 이미지를 생성하는 스캔을 제공하는 것과 같은 것을 특징으로 하는 광학 장치.
제 59 항 내지 제 63 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입력 광선은 시준된 광선인 것을 특징으로 하는 광학 장치.
제 59 항 내지 제 63 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입력 광선은 포커싱된 광선이고, 상기 장치는 상기 입사면 상에 상기 회절된 광선을 포커싱하기 위하여 초점렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
제 59 항 내지 제 65 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 충돌 위치의 상기 소정의 함수는, 상기 광선을 2 차원으로 편향시키는 것과 같은 것을 특징으로 하는 광학 장치.
제 66 항에 있어서, 상기 변형 메커니즘은 상기 DOE를 1 차원으로 변형시키는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
제 66 항에 있어서, 상기 변형 메커니즘은 상기 DOE를 2 차원으로 변형시키는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
온-액시스 2 차원 광학 스캐닝 장치에 있어서:

광선을 2 차원으로 편향시키기 위하여 작동되는 회절 광학 장치로서, 상기 편향은 상기 회절 광학 장치상에 상기 광선의 충돌의 위치에 관한 함수로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 회절 광학 장치;

상기 회절 광학 장치가 설치되는 저 질량 지지부 구조;

제 1 지지부 부재에 의해 상기 저 질량 지지부가 부착되어, 그 결과 상기 저 질량 지지부 구조가 제 1 방향으로 제 1 주파수에서 진동을 수행할 수 있도록 하는, 상기 저 질량 지지부 구조의 외부의 제 1 프레임;

제 2 지지부 부재에 의해 상기 제 1 프레임이 부착되는, 상기 제 1 프레임의 외부의 제 2 프레임으로서, 그 결과 상기 제 2 프레임이 제 2 방향으로 제 2 주파수에서 진동을 수행할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 제 2 프레임; 및

상기 제 1 주파수에서의 상기 진동 및 상기 제 2 주파수에서의 상기 진동 중 적어도 하나를 일으키기 위한 적어도 하나의 작동 메커니즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
제 69 항에 있어서, 상기 제 1 주파수는 상기 제 2 주파수부다 더 높은 것을 특징으로 하는 광학 장치.
제 70 항에 있어서, 상기 스캔은 래스터 스캔인 것을 특징으로 하는 광학 장치.
제 59 항에 있어서:

방사 광선을 방사하기 위한 다이오드 레이저 광원; 및

상기 방사 광선을 상기 입사면 상에 포커싱하기 위한 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
제 59 항에 있어서:

방사 광선을 방사하기 위한 다이오드 레이저 광원; 및

상기 방사 광선을 상기 회절 광학 요소 상에 포커싱하기 위한 렌즈; 및

상기 편향된 방사 광선을 상기 입사면 상에 포커싱하기 위한 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
제 59 항 내지 제 73 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 상기 입사면 상에 데이터 입력 템플릿을 투사하기 위하여 작동하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
제 59 항 내지 제 73 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 상기 입사면 상에 비디오 이미지를 투사하기 위하여 작동되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.