KR20150119488A - 공유된 광 도파관을 갖는 전자 장치 - Google Patents

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Abstract

오디오/비디오 디바이스는 외함(11) 및 외함 내 전자 회로(14)를 포함한다. 회로는 광원(15) 및 광 검출기들(16)인 인터페이스 구성 요소들을 포함한다. 인터페이스 구성 요소들과 연관된 광 신호들은 제어 신호로서 수신되거나 피드백 신호로서 방출된다. 오디오/비디오 디바이스는 외함에서 홀 또는 투명부(12)와 각각의 인터페이스 구성 요소들 사이에 외함 내 광 신호들을 전송하기 위한 단일 광 도파관(17)을 포함한다. 광 신호들 사이의 간섭은 광 필터들에 의해 및/또는 인터페이스 구성 요소들의 시간 멀티플렉싱된 동작에 의해 방지된다.

Description

공유된 광 도파관을 갖는 전자 장치{ELECTRONIC DEVICE WITH SHARED LIGHT GUIDE}
본 발명은 광 신호들을 방출 및 수신하는 전자 오디오 및 비디오 디바이스들에 관한 것이고, 특히, 디스플레이 디바이스들 및 텔레비전들에 관한 것이지만, 그에 독점적인 것은 아니다.
많은 전자 소비자 디바이스들은 시그널링 및 제어 목적들을 위해 그들의 동작 동안 광 신호들을 방출 및/또는 수신한다. 예를 들면, 많은 DVD 및 블루-레이 플레이어들이 적외선 기반 원격 제어기를 사용하여 제어된다. 이들은 종종, 예를 들면, 디바이스의 대기 상태를 사용자에게 시그널링하는 역할을 하는 LED 표시자들을 포함한다.
텔레비전들에서, 적외선 원격 제어기 및 상태 LED들의 이들 동일한 기능들은 일반적으로 존재한다. 또한, 텔레비전 디스플레이의 밝기가 환경에 적응될 수 있도록 텔레비전은 환경에서 주변 조명 레벨을 측정하는 광 센서가 종종 장착된다. 더 많고 상이한 광 신호들이 다른 디바이스들에 의해 수신 또는 방출될 수 있다.
시그널링 및 제어 목적들을 위해 수신 또는 방출된 광은 보통 디바이스의 외함 전면의 홀들을 통해 또는 광학적으로 투명한 외함의 부분들을 통해 이동한다. LED들, 센서들 및 구동 전자 장치들과 같은 광학 기능들에 관련된 전자 장치들은 보통 이들 홀들 뒤에 위치된 인쇄 회로 기판상에 위치된다.
현대의 평면 스크린 텔레비전에서, 외함 크기를 최소화하는 경향이 있어, 전면으로부터 보았을 때 가능한 디스플레이 주변의 좁은 가장자리만큼을 많이 남겨둔다. 이는 상기 언급된 광 소자들 및 관련된 전자 장치들을 위한 요구 조건과 모순된다. 가능한 해결책은 US 5,036,188 A에 기술되는 원격 제어를 위한 광을 전송하기 위한 광 도파관을 사용하는 것이다. 이는 적외선 센서 및 관련된 전자 장치들이 외함의 광학적 홀 뒤 대신에 디스플레이 뒤에 위치되게 한다.
본 발명의 목적은 디바이스의 외함에서 제한된 양의 공간을 요구하면서 다수의 광 신호들을 조정하기 위한 전자 오디오 및 비디오 디바이스들을 위한 저비용 해결책을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 위하여, 본 발명의 제 1 양태에 따라, 오디오/비디오 디바이스는 적어도 두 개의 인터페이스 구성 요소들을 포함하는 전자 회로 및 외함을 포함하고, 상기 회로는, 각각이 인터페이스 구성 요소들 중 하나와 연관되고, 제어 신호로서 수신되거나 피드백 신호로서 방출되는, 적어도 두 개의 광 신호들을 사용할 수 있는 외함 내에 위치되고, 오디오/비디오 디바이스는 외함의 외부에서 홀 또는 투명부와 각각의 인터페이스 구성 요소들 사이에 외함 내부로 광 신호들을 전송하기 위한 단일 광 도파관을 포함한다.
이들 수단들은 오디오/비디오 디바이스에서 다수의 검출기들 및 광원들이 메인 회로 기판상에 장착될 수 있고 그들의 기능이 요구될 때 외부 환경에 광학적으로 접속된다. 이는 여분의 회로 기판의 비용을 절약하고 동시에, 야기될 추가의 비용은 단지 단일 광 도파관으로 제한된다. 또한, 이는 설계, 예를 들면, 좁은 가장자리 평면 텔레비전들에 대해 적합할 수 있는 외함의 부분들에서 공간을 절약한다.
디바이스의 일 실시예에서, 적어도 하나의 인터페이스 구성 요소는 광 신호들의 제 1 광 신호를 방출하기 위한 광원을 포함하고, 적어도 하나의 인터페이스 구성 요소는 광 신호들 중 제 2 광 신호의 검출을 위한 광 검출기를 포함하고, 디바이스는 검출과 방출 사이의 간섭을 방지하기 위해 시간 다중화 모드로 검출기 및 광원을 작동시키기 위한 제어 회로를 포함한다.
디바이스의 다른 실시예는 검출기를 포함하여 적어도 하나의 인터페이스 구성 요소가 상기 검출기에 의도되는 광 신호들의 광 파장들과 상이한 광 파장들을 필터링함으로써 상기 검출기에 대해 의도되지 않는 광을 차폐하기 위한 광 필터를 포함한다.
본 발명은 디바이스의 외함에서 제한된 양의 공간을 요구하면서 다수의 광 신호들을 조정하기 위한 전자 오디오 및 비디오 디바이스들을 위한 저비용 해결책을 제공한다.
도 1은 디바이스 외함 내 회로 기판, LED들 및 검출기들, 광 도파관 및 홀을 갖는 디스플레이 디바이스를 도시하는 도면.
도 2는 광 도파관을 갖는 LED들 및 검출기들을 갖는 회로 기판을 도시하는 도면.
도 3은 반사면을 갖는 광 도파관을 갖는 LED들 및 검출기들을 갖는 회로 기판을 도시하는 도면.
도 4는 분지된 광 도파관을 갖는 LED들 및 검출기들을 갖는 회로 기판을 도시하는 도면.
도 5는 검출기 및 LED가 ON과 OFF 상태들 사이에서 어떻게 교호하여 스위칭되는지를 도시하는 도면.
도 6은 검출기 및 LED의 스위칭을 제어하기 위한 회로를 도시하는 도면.
도 7은 좁은 외함 가장자리에 홀을 갖는 디스플레이 디바이스의 전면도.
본 발명의 이들 및 다른 양태들은 다음의 기술에서 예로서 기술된 실시예들을 참조하여 및 첨부하는 도면들을 참조하여 명백해지고 더 설명될 것이다.
다음의 기술은 평면 텔레비전에 적용된 본 발명의 실시예들에 초점을 맞춘다. 그러나, 본 발명은 단지 텔레비전들로 제한되지 않고 예를 들면, 컴퓨터 모니터들, DVD 플레이어들, 블루-레이 디스크 플레이어들 또는 홈 시어터 시스템들과 같은 다른 오디오/비디오 디바이스들에서 적용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
도 1은 단면도로 도시된 평면 텔레비전과 같은 디스플레이 디바이스를 도시한다. 외함(11)은 디스플레이(13)를 포함한다. 이러한 디스플레이는, 예를 들면, LCD 디스플레이 또는 OLED 디스플레이일 수 있다. 디바이스의 전면으로부터 보여지는 디스플레이 뒤에서, 회로 기판(14)이 텔레비전의 메인 전자 회로를 포함하고 위치된다.
함께 인터페이스 구성 요소들이라고 불리는 광원들(15) 및 검출기들(16)은 이러한 회로의 부분을 형성한다. 광원들(15)은 LED들 또는 다른 광원들일 수 있다. 이들 광원들은 텔레비전의 외함 외부에 방사되는 것으로 의도되는 광을 방출한다. 예를 들면, 광원은 사용자들에게 디바이스의 전력 상태를 나타내기 위해 사용되는 LED를 포함할 수 있다. 이러한 LED는 텔레비전이 대기 상태에 있거나, 시동중이거나, 동작 가능한 것을 나타내기 위해 스위치를 온 또는 오프하거나, 컬러를 변경할 수 있다. 광원의 다른 예는 이들을 제어하기 위해 신호들을 다른 디바이스들로 전송할 수 있는 적외선 LED이다.
검출기들(16)은, 예를 들면, 포토다이오드들 또는 광 전도 디바이스들일 수 있다. 이들은 디바이스의 동작을 제어하는 광 신호들을 수신하는 역할을 한다. 예를 들면, 적외선 검출기는 디바이스를 제어하기 위해 사용자에 의해 동작되는 원격 제어에 의해 방출된 적외선 신호들을 수신하기 위해 사용될 수 있다. 다른 예로서, 가시광 검출기는 디바이스 외함 외부에 환경광의 레벨을 측정하기 위해 사용될 수 있어서, 디스플레이(13)의 밝기는 환경에 대해 조정될 수 있다. 또 다른 예는 비디오 통신을 위해 사용된 이미지들을 캡처하는 CCD와 같은 이미지 센서이다.
광원들(15)로부터 방출되고 검출기들(16)에 의해 검출될 광은 디바이스의 외함(11)의 외부에 위치된 홀 또는 투명부(12)를 통해 이동되어야 한다. 홀 또는 투명부(12)와 각각의 광원들(15) 및 검출기들(16) 사이에 광을 전송하기 위해, 광 도파관(17)이 사용된다. 이러한 광 도파관은 이를 통해 이동되는 광, 보통 가시광 또는 적외광의 파장들에 대해 투과성이어야 한다. 유리가 사용될 수 있거나 PMMA(폴리메틸메타크릴레이트)와 같은 무색 플라스틱들이 사용될 수 있다. 광 도파관은 함께 고정된 고체 재료의 하나 이상의 부분들로 구성될 수 있다. 이는 또한 가능하게는 단부들에서 광 커플링 소자들을 갖는 광섬유들의 묶음으로 구성될 수 있다.
도 2는 광 도파관(17)의 기본 형태를 도시한다. 이러한 실시예에서, 간단한 단일 광 도파관이 사용된다. 광 도파관은 광이 전반사를 통해 전파하는 가늘고 긴 튜브로 구성된다. 이러한 원리는 예를 들면, LCD 백라이트들에서 사용된 광 도파관들로부터 잘 알려진다. 광 도파관의 하나의 단부는 회로 기판(14)상에 함께 가깝게 장착된 인터페이스 구성 요소들(15, 16) 위에 위치된다. 광 도파관의 다른 단부는 외함(11)에서 홀 또는 투명부(12) 위에 위치된다. 광원(15)에 의해 방출된 광은 하나의 단부에서 광 도파관에 들어가고, 다른 단부에서 광 도파관을 빠져나오고, 홀 또는 투명부(12)를 통해 외함을 떠난다. 외함 외부로부터의 광은 홀 또는 투명부(12)를 통해 들어가고, 광 도파관을 통해 이동하고 검출기들(16)에 의해 검출된다.
도 3은 광 도파관의 다른 실시예를 도시한다. 광 도파관(17)은 여기서 모서리 아래에 배치된 반사면(18)을 갖춰서, 광 도파관을 통해 이동하는 광은 검출기들(16)로 반사될 수 있고 광 도파관 자체는 반드시 회로 기판(14)에 평행하게 위치된다. 유사하게, 광원(15)으로부터 방출된 광은 반사면(18)에 의해 광 도파관(17)으로 반사된다. 회로 기판에 평행한 광 도파관의 배치는 외함 내 공간을 절약하고, 이는 디바이스의 전체 깊이를 최소로 유지하는 것이 바람직한 평면 텔레비전들과 같은 디바이스들에 이롭다. 도 3에서, 광 도파관은 단일 부분으로서 도시되지만, 반사면을 갖는 단부는 개별적인 광 소자로서 또한 추가될 수 있다.
도 4는 광 도파관의 또 다른 실시예를 도시한다. 이러한 경우, 광 도파관(17)은 인터페이스 구성 요소들(15, 16)의 단부에서 분지되고, 이는 인터페이스 구성 요소들이 회로 기판(14)상에 더 멀리 떨어져서 위치하게 한다. 이러한 실시예에서, 광 손실이 상기 실시예들에서보다 높지만, 많은 경우들에서 이는 적절할 수 있다.
광 도파관의 많은 다른 실시예들이 가능하고, 여기에 제시된 실시예들의 특징들이 상이한 방식들로 조합될 수 있다는 것이 명백하다. 예를 들면, 모서리 아래 반사면은 외함 홀에 가장 가까운 광 도파관의 단부에서 사용될 수 있다. 다른 예로서, 도 4에 도시된 광 도파관의 분지된 단부들은 모서리 아래 반사면들이 각각 갖춰질 수 있다.
상이한 목적들을 위해 광 도파관들을 통해 이동하는 광 신호들은 서로 간섭하거나 각각의 다른 검출을 방해할 수 있다. 이러한 간섭을 감소시키는 효율적인 방식은 검출기에 의도되지 않는 임의의 광을 필터링하기 위해 상기 검출기 위에 광 필터를 사용하는 것이다. 예를 들면, 적외선 원격 제어 신호들을 검출하기 위해 사용된 검출기는 가시광으로부터 차폐될 때 더 양호하게 작동할 수 있다. 도 2 및 도 3 모두는 필터가 광이 의도적이지 않게 검출기에 도달하는 것을 차단하는 그러한 방식으로 검출기(16)에 가깝게 위치된 광 필터(19)를 도시한다. 이는, 단지 상이한 속성들, 예를 들면, 상이한 파장들 또는 편광을 갖는 광 신호들이 간섭하는 경우에만, 동작해서, 이들은 광 필터에 의해 분리될 수 있다.
광 신호들이 동일한 파장인 서로와 간섭하는 경우, 이들은 간섭을 피하기 위해 시간 다중화 모드에서 동작될 수 있다. 예를 들면, 전력 표시기(LED)에 의해 방출된 광은 환경광 레벨들의 정확한 측정을 방해할 수 있다. 도 5는 두 개의 간섭하는 광 신호들이 어떻게 시간 다중화될 수 있는지를 도시한다. 그래프는 광원이 트레이스(21)에 의해 나타낸 ON 상태와 OFF 상태 사이에 어떻게 교호로 스위칭되는지를 보여준다. 동시에 검출기는 트레이스(22)로 나타낸 OFF 상태 및 ON 상태 사이에 교호로 스위칭될 수 있다. 동기화는 광원이 항상 OFF이고 동시에 검출기는 ON인 것이고, 그 반대도 마찬가지이다. 따라서, 광원에 의해 방출된 광은 동일한 영역의 파장들에서 다른 광의 검출과 간섭하지 않을 것이다. 스위칭은 일반적으로 100 ㎐이상으로, 사람 눈에 깜빡이는 것으로 보여지지 않도록 충분히 빠르다.
상기에 기술된 검출기의 오프 상태는 말 그대로 검출기가 오프된다는 것을 의미할 수 있다. 이는 또한 검출기는 on이지만, 검출기의 측정 결과들은 간섭하는 광원이 스위치 온되는 간격들 동안 사용되지 않는다는 것을 의미할 수 있다.
도 6은 상기 스위칭이 어떻게 제어될 수 있는지를 도시한다. 제어기(31)는 광 방출 및 광 검출 모두를 제어한다. 광 방출을 제어하기 위해서, 제어기(31)는 바로 그 순간들에서 LED 구동기(33)를 스위치 온 및 스위치 오프한다. 이는 바로 그 순간들에서 LED(35)에 의해 방출되는 광을 야기한다. 광 검출을 제어하기 위해, 제어기(31)는 검출기(34)로부터 측정들을 취하는 샘플 및 유지 회로(32)에 온 및 오프 신호들을 전송한다. 동기화는 측정값들이 LED가 오프인 동안만 획득되고, 측정값들은 제어기(31)로 리턴된다. 상이한 제어 회로들이 인터페이스 구성 요소들의 특성 및 디바이스의 다른 기능들과 통합에 의존하여 생각될 수 있다.
도 7은 텔레비전과 같은 디스플레이 디바이스의 전면도를 도시한다. 이는 홀 또는 투명부(12)가 보통 단지 좁은 경계 또는 가장자리만으로 디스플레이(13)를 둘러싸는 외함(11)의 전면에 어떻게 위치될 수 있는지를 도시한다. 홀은 물론 디바이스의 상세한 설계에 의존하여 외함의 상부, 하부, 왼쪽, 또는 오른쪽 경계에 위치될 수 있다.
디스플레이 없는 오디오/비디오 디바이스들에서, 외함에 홀 또는 투명부의 위치를 선택하는 더 많은 자유도가 존재한다. 이는 공통적으로 외함의 전면에 위치될 것이고, 이는 원격 제어 광 신호들을 수신하고 사용자에게 광 피드백 신호들을 전송하기 위해 가장 편리하다.
11 : 외함 12 : 투명부
13 : 디스플레이 14 : 회로 기판
15 : 광원들 16 : 광 검출기들
17 : 광 도파관

Claims (9)

  1. 외함(enclosing cabinet; 11), 및 적어도 두 개의 인터페이스 구성 요소들(15, 16)을 포함하는 전자 회로(14)를 포함하는 오디오/비디오 디바이스에 있어서,
    상기 회로는 상기 외함 내에 위치되어, 적어도 두 개의 광 신호들을 사용할 수 있고, 상기 광 신호들 각각은 상기 인터페이스 구성 요소들 중 하나와 연관되고, 제어 신호로서 수신되거나 피드백 신호로서 방출되고,
    상기 오디오/비디오 디바이스는 상기 외함의 외부에서 홀 또는 투명부(12)와 각각의 인터페이스 구성 요소들 사이에 외함 내부로 광 신호들을 전송하기 위한 단일 광 도파관(17)을 포함하는, 오디오/비디오 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 인터페이스 구성 요소는 상기 광 신호들 중 제 1 광 신호를 방출하기 위한 광원(15)을 포함하고, 상기 적어도 하나의 인터페이스 구성 요소는 상기 광 신호들 중 제 2 광 신호의 검출을 위한 광 검출기(16)를 포함하고,
    상기 디바이스는 검출 및 방출 사이에 간섭을 방지하기 위해 시간 다중화 모드로 상기 검출기(34) 및 광원(35)을 작동시키기 위한 제어 회로(31)를 포함하는, 오디오/비디오 디바이스.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    검출기(16)를 포함하여, 적어도 하나의 인터페이스 구성 요소를, 상기 검출기에 대해 의도되는 상기 광 신호들의 광 파장들과 상이한 광 파장들을 필터링함으로써, 상기 검출기에 대해 의도되지 않은 광으로부터 차폐하기 위한 광 필터(19)를 포함하는, 오디오/비디오 디바이스.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디바이스는 디스플레이 디바이스인, 오디오/비디오 디바이스.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 디스플레이 영역은 좁은 외함 경계에 의해 실질적으로 둘러싸이고, 상기 외함(11)의 상기 홀 또는 상기 투명부(12)는 상기 경계 내에 위치되는, 오디오/비디오 디바이스.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 검출기가 원격 제어 디바이스의 광 신호들을 검출하도록 구성되는, 오디오/비디오 디바이스.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 광원은 상기 디바이스의 상태를 사용자에게 나타내는 광 신호들을 방출하도록 구성되는, 오디오/비디오 디바이스.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 검출기는 상기 디바이스의 하나 이상의 기능들을 제어하기 위해 주변광 레벨들을 측정하도록 구성되는, 오디오/비디오 디바이스.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어된 기능들은 디스플레이 밝기를 포함하는, 오디오/비디오 디바이스.
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