KR100407407B1 - 칼라센서 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 서로 다른 각각의 파장대의 광을 수광하여 입사된 각 파장의 광량에 대비하여 이를 전기적 신호로 변환시키는 칼라센서(COLOR SENSOR)에 관한 것으로서, 특히 칼라필터(COLOR FILTOR)에서 투과된 광이 타측으로 입사되지 않고 정격치를 초과하는 필터를 수용할 수 있는 하우징(HHOUSING)과 프린트 배선회로용 기판(PCB: PRINTED CIRCUIT BOARD) 및 3열 광검출용칩(PD CHIP: PHOTO DETECTOR CHIP)을 이용하여 구성을 간단히하고 그에 따른 제조원가가 저렴한 칼라센서를 제공하는 것이다. 이에 본 발명은 레드필터 및 그린필터와 블루필터가 횡방향으로 3배열되어 소정의 파장대역 광만을 선택적으로 투과하는 칼라필터와, 상기 칼라필터가 삽착되며 칼라필터를 투과한 광의 입사각을 제한하는 하우징과, 상기 칼라필터의 상부면에 위치하도록 하우징에 부착하여 칼라필터로 유입되는 자외선을 차단하는 자외선 차단필터와, 상기 레드필터 및 그린필터와 블루필터의 직하방향에 횡방향으로 3배열되어 칼라필터를 투과한 광신호를 전기적인 신호로 변환시키는 광검출기용 칩과, 상기 광검출기용 칩에서 발생되는 전기적인 신호를 외부로 출력하는 프린트 배선 회로용기판과, 상기 광검출기용 칩의 상부면에 도포되어 칼라필터에서 투과된 광이 광검출기용 칩으로 전달되며 하우징과 프린트배선 회로용기판을 부착하는 광투과성 막으로 구성된 칼라센서를 제공한다.

Description

칼라센서{COLOR SENSOR}
본 발명은 서로 다른 각각의 파장대의 광을 수광하여 입사된 각 파장의 광량에 대비하여 이를 전기적 신호로 변환시키는 칼라센서(COLOR SENSOR)에 관한 것으로서, 특히 칼라필터에서 투과된 광이 타측으로 입사되지 않고 정격치를 초과하는 필터를 수용할 수 있는 하우징과 PCB 및 3열칩(3ARRAY CHIP)을 이용하여 구성을 간단히하고 그에 따른 제조원가가 저렴한 칼라센서를 제공하는 것이다.
일반적인 칼라센서는 메디아(MEDIA)의 화상을 감지하여 일반동작을 제어하는 전자장비 및 기계설비에 사용되며, 특히 자판기 및 지폐계수기 등에 장착되어 투입된 지폐의 화상을 감지하여 지폐의 종류 등을 감지하게되었다.
즉, 지폐계수기에서는 백색광원과 칼라센서사이에 지폐가 투입되면 백색광원에서 발광된 광은 지폐를 투과하여 칼라센서에 수광되며, 이때 지폐의 색상과 다른 파장대의 광은 지폐를 투과하지 못하고 반사되므로 칼라센서에 수광되는 광은 지폐색상의 동일파장의 광을 수광하게되었다.
이렇게 수광되는 광량은 지폐의 색상농도에 따라 각각의 편차를 나타내므로 이를 전기적인 신호로 변환하여 출력하게 되면, 제어부에서 각 신호의 편차를 인지하여 지폐의 종류를 판단하게 되어있다.
이와같은 일반적인 칼라센서를 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.
일반적인 칼라센서(12)는 첨부된 도면 1, 2, 3과 같이 입사되는 광신호를 전기적 신호로 변화시키는 광검출기용 칩(1,1',2,3,3')과, 광검출기용 칩(1,1',2,3,3')을 보호하기 위하여 광검출기용 칩(1,1',2,3,3')의 상면에 접착되는 광투과성 기판(4), 상기 광투과성 기판(4)의 상면에 부착되어 소정영역의 파장대만을 투과시키는 레드필터(5,5') 및 그린필터(6)와 블루필터(7,7')로 조합된 칼라필터(13)와, 상기 칼라필터(13)의 상면에 접촉되어 자외선을 차단하는 자외선 차단필터(8)와, 내측의 상단에 결합돌기부(미도시)가 형성된 하우징(9)으로 구성되었다.
상기 광검출기용 칩(1,1',2,3,3')과 광투과성 기판(4)은 외측이 검정 에폭시(10)(BLACK EPOXY)로 몰딩(MOLDING)되어 일체형으로 결합되고, 하우징(9)은 내측의 상단에 결합돌기부(미도시)가 형성되어 각 구성요소들이 삽입시에는 수축과 이완을 반복하므로서 각 구성요소들이 착탈식으로 결합이 되었다.
또한, 상기 칼라 필터(13)는 레드필터(5,5')와 블루필터(7,7')가 좌/우 상단과 하단에 각각 위치되고, 그 중앙부에는 그린필터(6)가 구성되어 센서의 상측에서 하측으로 이동되는 메디아 색상(미도시)을 감지시에는 좌/우측의 레드필터(5,5')와 블루필터(7,7')는 동일부분을 반복센싱하므로서, 2개의 광축이 발생되고, 중앙부의 그린필터(6)은 상기 좌/우 광축과는 다른 부분을 센싱하게된다. 아울러 광검출기용 칩(1,1',2,3,3')의 배열을 칼라필터(13)의 배열과 동일하게 구성되었다.
따라서, 조립공정에서는 먼저 자외선 차단필터(8), 칼라필터(13)가삽입되고, 일체형으로 결합된 광검출기용 칩(1,1',2,3,3')과 광투과성 기판(4)이 하우징의 결합돌기부에 의해 고정되면, 하우징(9)과 광검출기용 칩(1,1',2,3,3') 후면부를 접착제로 본딩하므로서 칼라센서(12)의 조립이 완료되었다.
그러나 이와같은 일반적인 칼라센서(12)는 모두 3개의 광축이 형성되므로 서로 다른 색상이 분포된 메디아의 경우는 센싱(SENSING)범위에 따른 오차가 발생될 수 있어 오작동의 가능성이 매우 높고, 칼라필터(13)의 배열과 동일되는 별도의 광검출기용 칩(1,1',2,3,3')(도 3)을 설계해야되므로 그 제조 비용이 상승되는 문제점이 있었다.
본 발명은 이와같은 문제점을 감안하여 안출된 발명으로, 칼라필터에서 투과된 광이 타측으로 입사되지 않고, 정격치를 초과하는 칼라필터를 수용할 수 있는 하우징과 PCB 및 3배열 광검출기용칩을 이용하여 센싱의 오차가 없고 구성이 간단하며 제조원가가 저렴한 칼라센서를 제공한다.
이에따른 본 발명은 레드필터 및 그린필터와 블루필터가 횡방향으로 3배열되어 소정의 파장대역 광만을 선택적으로 투과하는 칼라필터와, 상기 칼라필터가 삽착되며 칼라필터를 투과한 광의 입사각을 제한하는 하우징과, 상기 칼라필터의 상부면에 위치하도록 하우징에 부착하여 칼라필터로 유입되는 자외선을 차단하는 자외선 차단필터와, 상기 레드필터 및 그린필터와 블루필터의 직하방향에 횡방향으로 3배열되어 칼라필터를 투과한 광신호를 전기적인 신호로 변환시키는 광검출기용 칩과, 상기 광검출기용 칩에서 발생되는 전기적인 신호를 외부로 출력하는 프린트 배선 회로용기판과, 상기 광검출기용 칩의 상부면에 도포되어 칼라필터에서 투과된 광이 광검출기용 칩으로 전달되며 하우징과 프린트배선 회로용기판을 부착하는 광투과성 막으로 구성된 칼라센서를 제공한다.
도 1은 일반적인 칼라센서의 분해도.
도 2는 일반적인 칼라센서을 나타낸 평면도.
도 3은 일반적인 칼라센서에 따른 광검출용칩의 배열을 나타낸 설계도.
도 4는 본 발명의 평면도.
도 5는 도 4의 A-A 단면도.
도 6은 도 4의 B-B 단면도.
도 7은 본 발명의 일측면도.
도 8은 본 발명에 따른 광검출용칩의 배열을 나타낸 설계도.
***** 도면의 중요부분에 대한 부호의 상세한 설명 *****
20 : 칼라센서(COLOR SENSOR)
21 : 프린트배선 회로용기판(PCB: PRINTED CIRCUIT BOARD)
22,22',22' : 광검출용 칩(PD CHIP: PHOTO DETECTOR CHIP)
23 : 광투과성막 24 : 하우징(HOUSING)
25 : 레드필터(RED FILTER) 26 : 그린필터(GREEN FILTER)
27 : 블루필터(BLUE FILTER) 28 : 칼라필터(COLOR FILTER)
29 : 자외선 차단막 30 : 제 1 결합부
31 : 제 2 결합부 32,32' : 연장부
33,33' : 개구부 34 : 탄성부
본 발명의 구성 및 조립은 첨부된 도면을 참조하여 살펴보면 다음과같다.
도 4는 본 발명에 따른 칼라센서의 제품을 나타낸 평면도이고, 도 5는 도 4의 A-A 단면도이고, 도 6은 도 4의 B-B 단면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 칼라센서의 제품을 나타낸 일측면도이고, 도 8은 본 발명에 따른 칼라센서의 광검출기용 칩의 배열 설계도이다.
본발명은 배선회로용 기판(PCB: PRINTED CIRCUIT BOARD)(21), 광검출기용 칩(PD CHIP: PAHOTO DETECTOR CHIP)(22,22',22"), 광투과성 막(23), 하우징(HOUSING)(24), 칼라필터(COLOR)(28), 자외선차단필터(29)가 적층 조립된 칼라센서(COLOR SENSOR)(20)로 구성된다.
상기 광투과성 막(23)은 액상의 광투과성 투명코팅액이 경화된 것이다.
상기 칼라필터(28)는 3개의 광투과성 유색필터인 레드필터(RED FILTER)(25) 및 그린필터(GREEN FILTER)(26)과 블루필터(BLUE FILTER)(27)가 횡방향으로 배열되게 형성한다.(도5참조)
상기 광검출기용 칩(22,22',22")은 웨이퍼(WAFER:반도체칩의 웨이퍼)를 분활하는 다이싱(DICING) 공정시 3개의 광검출기용 칩(22,22',22")이 1세트로 진행하여 칼라센서(28)에 적용도며, 상기 광검출기용 칩(22,22',22")은 일반적인 광검출기용칩으로 칼라필터(28)와 같이 횡방향으로 배열한다.(도 5와 도 8참조)
즉, 광검출기용 칩(22,22',22")은 도 5에 도시한 바와같이 칼라필터(28)의 직하방향의 PCB(21)에 본딩된다.
또한, 상기 하우징(24)은 자외선 차단필터(29)가 결합되는 제 1 결합부(30)와, 상기 제 1결합부(30)의 하측으로 돌출되어 칼라필터(28)가 본딩되는 제 2 결합부(31)와, 상기 제 2 결합부(31) 하측으로 연장되어 칼라필터(28)를 투과한 광이 인접한 각각의 광검출기용 칩(22,22',22")으로 입사되지 않도록 입사광의 지향각을 제한하는 연장부(32,32')와, 하우징(24)과 PCB(21)의 결합시 하우징(24)의 하중에 의하여 와이어(미도시)의 단선을 방지하기 위하여 하우징(24)의 양측면 하단에 개구부(33,33')를 형성한다.(도 7참조)
상기 칼라필터(20)가 삽입되는 제 2 결합부(31)의 일측면을 하우징(24)의 내면과 일정간격"d" 이격하여 일정한 탄성력을 갖는 탄성부(34)로 형성한다(도6참조). 따라서 정격규격이 초과된 칼라필터(28)를 삽입시 상기 탄성부(34)가 탄성력에 의하여 하우징(24)의 내벽측으로 후퇴되므로서 정격규격을 넘어선 칼라필터(28)가 제 2 결합부(31)에 수용된다.
상기 연장부(32,32')는 그 하단부가 하우징(24)의 몸체 하단부보다 짧게 형성한다.
이와같이 구성된 본 발명은 조립 및 실시예를 들어 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 5에 도시한 바와같이 레드필터(25), 그린필터(26), 블루필터(27)의 순서로 하우징(24)의 제 2 결합부(31)에 삽입한다.
이때, 상기 칼라필터(28)의 정격규격보다 얼마간 크다하여도 탄성부(34)에 의하여 손쉽게 제 2 결합부(31)에 삽입된다.
그리고 상기 하우징의 제 1결합부(30)에 자외선 차단필터(29)를 결합하고, PCB(21)에 광검출기용 칩(22,22',22")마운트와 와이어(미도시) 본딩공정 후에 액상의 광투과성 투명코팅액으로 광검출기용 칩(22,22',22")을 도포한다.
이와같이 광검출기용 칩(22,22',22")의 상면에 도포된 액상의 광투과성 투명코팅액은 하우징(24)을 PCB(21)의 상면에 접착하고, 일정시간의 경화고정을 거치므로서 광투과성 막(23)이되며, 이로써 칼라센서(20)의 조립공정이 완료된다.
이와같이 조립된 본 발명은 칼라센서(20)의 하측으로 즉, 도 4의 "C"방향으로 이동되는 메디아의 일정부분을 칼라필터(28)의 구성인자인 레드필터(25), 그린필터(26), 블루필터(27)는 각각의 광검출기용 칩(22,22',22")과 수직으로 하나의 광축을 이루며 반복센싱한다.
이때, 하우징(24)의 연장부(11,11')에 의하여 각각의 레드필터(25), 그린필터(26), 블루필터(27)에 입사되는 입사광의 지향각이 제한되어, 각각의 필터(25,26,27)로 입사되는 입사광이 서로 간섭되는 것이 방지된다.
이와같이 지향각이 제한된 입사광은 광투과성 막(23)를 통과하여 각각의 광검출기용 칩(22,22',22")에 조사되어 전기적신호로 변환되어 PDB(21)에 의하여 외부로 출력되므로서, 메디아의 색상을 정확하게 감지한다.
이상에서 살펴본 바와같이 본 발명은 이동중인 메디아의 색상을 감지시에 동일부분을 칼라필터의 각각의 구성인자는 각각의 광검출기용 칩과 하나이 광축을 이루어 반복적으로 감지하기 때문에 정확도를 높일 수 있는 효과가 있다.
그리고 하우징은 칼라필터의 각각의 구성인자로 입사되는 입사과의 지향각을 제한하여 오작동이 방지되며, 또한 정격규격치를 넘어선 칼라필터를 삽입할 수 있어 제품의 불량률을 저감하는 효과가 있다.
또한, 칼라필터의 각각의 구성필터을 횡방향으로 배열하므로서 별도의 광검출기용 칩의 설계없이 일반적인 광검출기용 칩을 사용하여, 제품의 제조원가를 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 소정의 파장대역 광만을 선택적으로 투과하는 칼라필터와,
    상기 칼라필터가 삽착되며 칼라필터를 투과한 광의 입사각을 제한하는 하우징과,
    상기 칼라필터의 상부면에 위치하도록 하우징에 부착하여 칼라필터로 유입되는 자외선을 차단하는 자외선 차단필터와,
    상기 칼라필터를 투과한 각각의 광신호를 각각의 전기적인 신호로 변환시키는 광검출기용 칩(PD CHIP)과,
    상기 광검출기용 칩에서 발생되는 각각의 전기적인 신호를 외부로 출력하는 프린트 배선 회로용기판(PCB)과,
    상기 광검출기용 칩의 상부면에 도포되어 칼라필터에서 투과된 광이 광검출기용 칩으로 전달되며 하우징과 프린트배선 회로용기판을 부착하는 광투과성 막으로 구성된 것을 특징으로 하는 칼라센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징은 상측부에 자외선 차단필터를 부착하는 제 1 결합부를 형성하고,
    상기 제 1 결합부의 하측으로 칼라필터가 삽착되는 제 2 결합부를 형성하고,
    상기 제 2 결합부의 하측으로 연장되어 칼라필터의 각 필터를 투과한 광이인접한 타측 필터로 입사되지 않도록 입사광의 지향각을 제한하는 연장부를 형성하고,
    하우징의 좌우측면 하단에는 와이어의 단선을 방지하기 위하여 개구부를 형성한 것을 특징으로 하는 칼라센서.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 칼라필터는 레드필터 및 그린필터와 블루필터가 횡방향으로 3배열하고,
    상기 광검출기용 칩(PD CHIP)은 레드필터 및 그린필터와 블루필터의 직하방향에 횡방향으로 3배열한 것을 특징으로 하는 칼라센서.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 결합부는 그 일면을 하우징의 내측일면과 일정간격 이격되어 탄성력을 갖는 탄성부로 형성한 것을 특징으로 하는 칼라센서.
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