CN110226080A - 用于传感器组件的窗罩 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于传感器组件的窗罩，在发光元件及受光元件之间形成有隔墙，从而使得传感器组件的传感准确度及可靠度提高。所提出的用于传感器组件的窗罩包括：基底部，其沿传感器的光源照射的方向配置；发光元件盖部，其从基底部的一面延长并配置于传感器组件的发光元件上部；以及受光元件盖部，其将基底部的一面作为底面，配置于传感器组件的受光元件上部，其中，发光元件盖部的外周向与光源照射的方向相对的方向延长并形成隔墙。
Description
技术领域
本发明涉及一种使得光源透过的窗罩，更加详细地，涉及一种在传感器组件中使用的窗罩，传感器组件对被传感对象反射的光量进行感知。
背景技术
传感器组件对被传感对象反射的从传感器发出的光的量进行感知，从而用作多种应用程序的输入装置。
例如，传感器组件对使用者的手指移动进行感知，应用程序将传感器组件所感知到的信息用作用于提供虚拟现实(VR；Virtual reality)或增强现实(AR；AugmentReality)服务的控制信息。
此外，传感器组件也可以在通信及家电产品、汽车内部通信模块等多种领域使用。
参照图1，传感器组件包括印刷电路板30和窗罩40，发光元件10及受光元件20交替配置于印刷电路板30，窗罩40配置于发光元件10照射光源的方向。此时，窗罩40形成为具有规定圆心角的的弧形状或平板形状。
发光元件10向窗罩40方向发出光(图1的A)。发出光透过窗罩40而被传感对象反射。
受光元件20接收从传感对象反射并透过窗罩40的光(图1的B)并对反射的光量进行感知。
传感器组件利用受光元件20感知的光量生成传感值，并将其传送至应用程序。应用程序利用接收到的从传感器组件传送过来的传感值提供虚拟现实服务、增强现实服务、通信服务、控制家电产品服务、控制汽车服务等多种服务。
传感器组件虽然可以使用具有大约30度以下的照射角的远距离用发光元件，但是，随着最近对虚拟现实及增强现实服务的关心增加，有使用具有大约60度以上的照射角的近距离用发光元件的趋势。
但是，使用近距离用发光元件的传感器组件具有以下问题：从发光元件发出的光直接入射至受光元件(图1的C)，或者因入射角的差异而使得不能透过窗罩的被内部全反射(或散射)的光入射至发光元件入射(图1的D)。
另外，由于传感器组件对将从传感对象发射的光、从发光元件直接入射的光以及从窗罩内部反射的光全部合起来的光的量进行感知，所以生成和希望的结果不同的传感值，从而具有降低传感准确度及可靠性的问题。
为了解决所述问题，现有技术中使用了在安装有传感器组件的外壳或安装有多个元件的印刷电路板形成隔墙的结构。
就在外壳或印刷电路板形成隔墙的结构而言，虽然可以切断从发光元件直接入射至受光元件的光，但问题在于，不能切断从窗罩反射的光(即，内部全反射、散射)。
此外，在外壳或印刷电路板形成隔墙的结构具有以下问题：因隔墙而对发光元件发光产生限制，难以控制光，并且因隔墙而难以安装元件。
发明内容
本发明是为了解决如上所述的问题而提出的，目的在于，提供一种用于传感器组件的窗罩，在发光元件及受光元件之间形成有隔墙，从而提高传感器组件的传感准确度及可靠性。
为了实现所述目的，根据本发明的实施例的用于传感器组件的窗罩作为设置于传感器组件的窗罩，包括：基底部，其以与传感器组件的光源照射的方向相面对的形式配置；发光元件盖部，其从基底部的一面向传感器组件方向延长并配置于传感器组件的发光元件上部；以及受光元件盖部，其将基底部的一面作为底面，配置于传感器组件的受光元件上部；其中，发光元件盖部向与光源照射的方向相对的方向延长并形成隔墙。
此时，基底部在另一面形成有微小的凹凸，可以在基底部的另一面形成有使得红外线通过的红外线滤光器。
在发光元件盖部与发光元件邻接的一面可以形成有收纳槽。此时，收纳槽的底面可以是凹陷形状，收纳槽的底面和发光元件的间隔距离可以为500μm以下。
在隔墙的内面形成有反射涂层，可以比起受光元件的透镜下端部更加延长至下部。
形成有多个发光元件盖部，发光元件盖部和另一个发光元件盖部的外侧面可以形成受光元件盖部的侧面。
从受光元件盖部的底面至基底部的另一面的厚度为1mm以下，从发光元件盖部的底面至基底部的另一面的厚度可以形成得比从受光元件盖部的底面至基底部的另一面的厚度厚。换句话说，发光元件盖部的底面和发光元件的间隔距离可以形成得比受光元件盖部的底面和受光元件的间隔距离近。
基底部、发光元件盖部以及受光元件盖部可以是选自聚碳酸酯及聚甲基丙烯酸甲酯中的一个。
根据本发明，用于传感器组件的窗罩通过延长自基底部的发光元件盖部将配置于发光元件和受光元件之间的隔墙形成为一体，从而效果在于，可以阻断发光元件的光源直接向受光元件入射。
另外，用于传感器组件的窗罩通过延长自基底部的发光元件盖部将配置于发光元件和受光元件之间的隔墙形成为一体，从而效果在于，与使用外壳或另外的隔墙的现有窗罩相比，组装工艺简单，可以容易地安装发光元件及受光元件。
另外，用于传感器组件的窗罩在发光元件盖部的内部隔墙形成反射涂层，从而效果在于，可以阻断发光元件的光源直接向受光元件入射。
另外，用于传感器组件的窗罩在基底部的外部面形成有微小凹凸，从而效果在于，可以使得被窗罩的内部面反射的光(即，散射)最小化地入射至受光元件。换句话说，用于传感器组件的窗罩通过形成微小凹凸而使得外部表面粗糙地形成，从而形成利用介质和空气的折射率差的内部反射光排出通道，据此，使得反射光向窗罩侧面排出，从而使得入射至受光元件的反射光最小化。
此外，用于传感器组件的窗罩在基底部的外部面形成有微小凹凸，从而效果在于，与将表面加工成光滑的现有的窗罩相比，使得容易接收被传感对象反射的光，扩大发光元件的指向角。
另外，用于传感器组件的窗罩将形成于发光元件盖部的收纳槽形成为凹陷形状，从而效果在于，与形成有平面形状的收纳槽的结构相比，使得光源的发出量增加，可以较窄地形成指向角。
此外，用于传感器组件的窗罩将形成于发光元件盖部的收纳槽形成为凹陷形状，从而效果在于，可以调整传感器组件的指向角。
附图说明
图1是用于说明现有的用于传感器组件的窗罩的图。
图2是用于说明根据本发明的实施例的用于传感器组件的窗罩的图。
图3是以图2的A-A'为基准截断的用于传感器组件的窗罩的截面图。
图4是用于说明图2的基底部的图。
图5放大示出了图3的B部分。
图6是用于说明图2的发光元件盖部及受光元件盖部的图。
图7是用于说明图2的发光元件盖部的图。
具体实施方式
以下，为了进行详细说明以便在本发明所属技术领域具有一般知识的技术人员能够容易实施本发明的技术思想，参照附图对本发明的最优选的实施例进行说明。首先要注意的是，在对各附图的构成要素赋予参照标号时，针对相同构成要素，尽管显示于不同的附图上，但也尽可能地使其具有相同标号。另外，在说明本发明时，判断对相关公知构成或功能的具体说明会模糊本发明要旨时省略其详细说明。
参照图2及图3，根据本发明的实施例的用于传感器组件的窗罩(以下称作窗罩)包括基底部120、多个发光元件盖部140及多个受光元件盖部160。此时，构成窗罩的基底部120、发光元件盖部140及受光元件盖部160分离形成的情况，在各构成相结合的界面产生光源的折射。如果窗罩发生光源的折射，则难以调整照射角，因此将基底部120、发光元件盖部140及受光元件盖部160形成为一体。
基底部120、发光元件盖部140及受光元件盖部160由可以透光的光透过性材质形成。例如，基底部120、发光元件盖部140及受光元件盖部160可以由具有透明性及优秀的机械强度的同时容易射出的聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯等光透过性树脂形成。此时，基底部120、发光元件盖部140及受光元件盖部160可以由相同的光透过性树脂材质形成。
此外，基底部120、发光元件盖部140及受光元件盖部160可以设置为只可以选择性地使特定波长频段的光透过，根据本实施例，可以形成为使得红外线波长频段的光透过。
例如，可以将适用红外线波长的光透过效率高的暗红色颜料的小球(pellet)用于注塑。对此在后面再进行说明。
参照图4，基底部120结合于传感器组件的外壳280。换句话说，基底部120形成为平板形状、圆形等多种形状，结合于外壳280的开口部282。据此，基底部120配置为与照射光源的方向相面对。
基底部120的外部面粗糙地形成。换句话说，基底部120在外部面形成有微小的凹凸122，从而使得外部表面粗糙地形成。此时，基底部120通过沙子处理、腐蚀处理、凸印处理、利用微细图案模具的成型等而在外部面形成微小的凹凸122。
通过如上所述的微小凹凸122，可以使得借助于窗罩外部表面进行内部反射的红外线波长的散射率最小化，可以提供使得被外部事物反射的红外线波长的入射顺畅地进行的功能。
例如，就具有大约60度的指向角的发光元件而言，窗罩通过粗糙的表面使得光源折射，从而以具有大约60度至120度以下的指向角的形式使得光源通过，进而可以扩大传感器组件的指向角。
假定发光元件220的光量为100％，现有的窗罩因为在内部面的散射而存在大约19％左右的内部反射量。内部反射量对传感器组件的准确度及可靠性产生影响，因此，优选地应最小化，但是难以完全去除内部反射量。
如果内部反射量为发光元件220光源的大约9％以上，则会诱发受光元件240的错误，因此基底部120通过使得内部反射光向窗罩的侧部排出而防止受光元件240发生错误。
为此，将基底部120的外部面粗糙地形成，从而使得内部反射光向窗罩的侧部方向排出。换句话说，如图5所示，基底部120在外部面形成微小凹凸122，从而形成利用介质和空气的折射率差的内部反射光排出通道124，将内部反射光锁定在内部反射光排出通道124而使其向窗罩侧面排出。
此时，发光元件220将红外线作为光源的情况，基底部120的外部面由使得红外线通过的红外线滤光器126形成，红外线滤光器126在表面形成有微小凹凸122，从而可以形成内部反射光排出通道124。
为此，窗罩使得内部反射量中大约91％左右的量向侧面排出，从而可以使得内部反射量减少至发光元件220光量的大约1.7％以下。
发光元件盖部140从基底部120的一面凸出形成，借助于发光元件盖部140和其他发光元件盖部140之间的间隔空间而形成受光元件盖部160。
发光元件盖部140从基底部120的内部面向下部方向凸出形成，窗罩和外壳280结合时，配置于在外壳280内安装的发光元件220的上部。此时，在发光元件盖部140和发光元件220邻接的一面形成有收纳槽142。
收纳槽142在窗罩和外壳280结合时收纳发光元件220的一部分。换句话说，在窗罩和外壳280结合时发光元件220的上部接近配置于收纳槽142的底面。
此时，在窗罩和外壳280结合时收纳槽142的底面和发光元件220直接接触，在发光元件盖部140和发光元件220之间未形成气隙的情况下，发光元件220的光输出效率最大化。
但是，将发光元件盖部140制造为和发光元件220接触时，因为组装公差导致发生窗罩及外壳280的结合不良、发光元件220破损、照射角变更、光释放性能低下等问题。
因此，发光元件盖部140和发光元件220的上部以具有大约500μm以下的间隔距离的形式形成，从而形成气隙。换句话说，形成于发光元件盖部140的收纳槽142的底面和发光元件220的间隔距离大约为500μm以下。
参照图6，收纳槽142的底面可以形成为凹陷形状。如果将收纳槽142形成为凹陷形状，则可以减少传感器组件的指向角而使得光集中，并且可以增加发光量(即，光发出量)。此时，也可以改变收纳槽的凹陷形状来调整光源的指向角。
发光元件盖部140的外周(即，收纳槽142的外周)比收纳槽142的底面更向下部方向延长，从而形成隔墙144。此时，隔墙144切断发光元件220的光源直接被邻近的受光元件240接收。
隔墙144最大限度地接近底面(即，印刷电路板260)而形成的情况，可以使得切断直接接收光源发出的光的效果极大化。
但是，隔墙144实际由几μm左右的非常薄的厚度形成，因此，长度增加时会发生产生折射、折射中断等问题。
因此，隔墙144的最下端以比起受光元件240的透镜下端部位于更加下部的形式形成。换句话说，隔墙144的最下端形成为比受光元件240的透镜下端部更向下部延长。
另外，如图5所示，隔墙144可以和印刷电路板260间隔一定距离配置。虽然优选地隔墙144和印刷电路板260应最大限度接近地设置，但是隔墙144的长度和印刷电路板260接触构成时，在制造过程中，如果在隔墙144的长度上发生公差，则可能会引起组装不良。
因为隔墙144和发光元件盖部140由相同材质形成，所以发光元件220的光源一部分可以透过隔墙而入射至受光元件240。
因此，如图7所示，收纳槽142为了阻断光源直接向受光元件240入射而可以形成反射涂层146。换句话说，通过在收纳槽142的内壁面形成反射涂层146来反射照射至受光元件240的光源，从而阻断发光元件220的光源直接被受光元件240接收。
反射涂层146形成于收纳槽142侧面(即，隔墙144的内壁面)，可以通过投射反射器(TR；transmit reflector)涂层形成。此时，虽然图7中示出了在整个收纳槽142的侧面内壁面均形成了反射涂层146，但是可以只在与受光元件240临近的侧面的内壁面形成反射涂层146。
受光元件盖部160将基底部120的一面作为底面，将邻近的2个发光元件盖部140的外部面作为侧面而形成。此时，受光元件盖部160在窗罩与外壳280结合时配置于在外壳280内安装的受光元件240的上部。
受光元件盖部160为了使得被传感对象反射的光容易地入射至受光元件240而将底面的厚度形成为设定厚度以下。换句话说，如果受光元件盖部169的底面厚度超过设定厚度，则由于反射光的折射(例如，散射)导致入射至受光元件240的光量减少，从而降低传感器组件的传感准确度及可靠性。
因此，受光元件盖部169的底面厚度形成为设定厚度(例如，大约1mm左右)以下。换句话说，从受光元件盖部160的底面至基底部120的另一面为止的厚度大约形成为1mm以下。
发光元件盖部140以具有和受光元件盖部160不同厚度(即，底面厚度)的形式形成。换句话说，发光元件盖部140为了和发光元件220接近地配置而厚厚地形成，受光元件盖部160为了提高光透过率而薄薄地形成。这里，发光元件盖部140及受光元件盖部160的底面厚度为包括基底部120的厚度的厚度。
据此，窗罩的发光元件220上部的厚度形成得比受光元件240上部的厚度厚。
以上对根据本发明的优选实施例进行了说明，但是应理解的是，可以变形为多种形态，如果是在该技术领域具有一般知识的技术人员，在不脱离本发明的权利要求范围的情况下可以实施多种变形例及修正例。
Claims (13)
1.一种窗罩，其设置于传感器组件，包括：
基底部，其以与所述传感器组件的光源照射的方向相面对的形式配置；
发光元件盖部，其从所述基底部的一面向所述传感器组件方向延长并配置于所述传感器组件的发光元件上部；以及
受光元件盖部，其将所述基底部的一面作为底面，配置于所述传感器组件的受光元件上部；
所述发光元件盖部向与所述光源照射的方向相对的方向延长并形成隔墙。
2.根据权利要求1所述的用于传感器组件的窗罩，其中，
所述基底部在另一面形成有微小的凹凸。
3.根据权利要求1所述的用于传感器组件的窗罩，其中，
在所述基底部的另一面形成有使得红外线通过的红外线滤光器。
4.根据权利要求1所述的用于传感器组件的窗罩，其中，
在所述发光元件盖部与所述发光元件邻接的一面形成有收纳槽。
5.根据权利要求4所述的用于传感器组件的窗罩，其中，
所述收纳槽的底面为凹陷形状。
6.根据权利要求4所述的用于传感器组件的窗罩，其中，
所述收纳槽的底面和所述发光元件的间隔距离为500μm以下。
7.根据权利要求1所述的用于传感器组件的窗罩，其中，
在所述隔墙的内面形成有反射涂层。
8.根据权利要求1所述的用于传感器组件的窗罩，其中，
所述隔墙比起所述受光元件的透镜下端部更加延长至下部。
9.根据权利要求1所述的用于传感器组件的窗罩，其中，
形成有多个所述发光元件盖部，所述发光元件盖部和另一个发光元件盖部的外侧面形成所述受光元件盖部的侧面。
10.根据权利要求1所述的用于传感器组件的窗罩，其中，
从所述受光元件盖部的底面至所述基底部的另一面的厚度为1mm以下。
11.根据权利要求1所述的用于传感器组件的窗罩，其中，
从所述发光元件盖部的底面至所述基底部的另一面的厚度形成得比从所述受光元件盖部的底面至所述基底部的另一面的厚度厚。
12.根据权利要求1所述的用于传感器组件的窗罩，其中，
所述发光元件盖部的底面和所述发光元件的间隔距离形成得比所述受光元件盖部的底面和所述受光元件的间隔距离近。
13.根据权利要求1所述的用于传感器组件的窗罩，其中，
所述基底部、发光元件盖部以及受光元件盖部为选自聚碳酸酯及聚甲基丙烯酸甲酯中的一个。
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