KR101151046B1 - 스위치 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 하우징; 상기 하우징의 내부에 배치되는 PCB기판; 상기 하우징 내부로 상기 PCB기판의 일면 상에 배치되는 복수 개의 메인LED를 포함하는 발광부; 상기 하우징 내부에 배치되며, 상기 하우징의 외부에 위치한 반사체에 의해 반사되는 빛을 수광하여 전류를 발생시키고, 상기 반사체의 이동에 따라 입사되는 빛의 광량이 변화되어 전류량이 변화되는 수광부; 및 상기 발광부 및 수광부의 동작을 제어하고 상기 수광부의 전류량 변화에 따라 전기적 신호를 생성하는 제어부;를 포함하고, 상기 메인 LED로부터의 빛의 출사 방향 중심축은 상기 PCB의 일면에 수직한 법선에 대하여 출사 사이각을 구비하는 스위치 장치를 제공한다.

Description

스위치 장치{SWITCHING UNIT FOR DETECTING SPACIAL CONTROLLING MOTION}

본 발명은 스위치 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 적외선을 방출하는 LED와 LED의 적외선을 수광하는 수광 센서를 이용하여 반사체의 움직임에 의해 발생하는 수광 센서의 전류 변화에 따라 다양한 기능을 수행하도록 전기적 신호를 생성하고, 2차원 평면 및 3차원 공간에서 반사체의 이동을 감지하여 스위치 장치에 접촉하거나 또는 비접촉하는 방식으로 작동시킬 수 있고, 반사체와 광학 패드의 접촉 여부를 감지할 수 있는 접촉 감지 수단을 구비하여 2차원 평면과 3차원 공간에서 서로 다른 전기적 신호를 생성할 수 있어 더욱 다양한 기능을 집약할 수 있는 스위치 장치에 관한 것이다.

자동차 등의 차량에는, 이동 수단으로서의 기능을 넘어서 사용자로 하여금 보다 안정적이면서도 편안한 주행 상태를 제공할 수 있도록 하는 각종 편의 수단으로서 기능이 요구되고 있다. 따라서, 차량에는 다양한 편의 시설과 이를 작동 및 제어하기 위한 각종 스위치들이 구비된다.

통상적으로 대향되는 방향으로의 작동이 요구되는 경우, 예를 들어 차량의 윈도우 개폐와 같이 윈도우의 상하 방향 이동이 전단부 및 후단부의 작동에 대응하도록 하는 시소 스위치 장치 또는 슬라이딩 스위치 장치가 사용되며, 차량 룸램프의 온/오프 작동을 위해서는 룸램프의 개수에 대응하여 누름 방식으로 동작하는 버튼 스위치 장치가 사용되고 있다. 또한, 최근에는 차량에 선루프 장착율이 증가하여 선루프를 개폐하기 위한 버튼 스위치 장치가 룸램프 스위치 장치와 함께 차량 실내의 천장에 장착되고 있다.

이러한 스위치 장치들은 최근 차량의 각종 전자 장치 및 편의 장치 증가로 인해 더욱 증가하고 있으며, 이에 따라 차량 실내에는 여러가지 기능을 수행하기 위한 다수개의 스위치 장치가 운전석 주위 및 차량 실내의 천장 등 다양한 위치에 배치되고 있다. 따라서, 차량 실내에 너무 많은 스위치 장치들이 장착 배치되기 때문에, 그 조작이 쉽지 않을 뿐만 아니라 실내 미관에도 좋지 않은 영향을 미치고 있으며, 특히 주행 중에 스위치 장치의 조작에 의해 안전 주행 상태가 유지되지 못하는 문제가 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 최근에는 2차원 평면상에서 인식률이 높고 사용이 간편한 터치 패드 방식의 스위치 장치가 다양하게 개발되고 있는데, 이러한 터치 패드 방식의 스위치 장치 또한 가격이 고가이며 제작이 용이하지 않아 널리 적용되지 못하는 문제가 있었으며, 특히, 3차원 공간에서 조작이 가능한 형태의 차량용 스위치는 더욱 그러하여 현재 적용되지 못하고 있는 실정이다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 빛을 방출하는 발광부와 발광부의 적외선을 수광하는 수광부를 이용하여 반사체의 움직임에 의해 발생하는 수광부의 전류 변화에 따라 다양한 기능을 수행하도록 전기적 신호를 생성하는 스위치 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 2차원 평면 및 3차원 공간에서 반사체의 이동을 감지하여 스위치 장치에 접촉하거나 또는 비접촉하는 방식으로 작동시킬 수 있고, 이에 따라 하나의 스위치 장치를 통해 여러가지 기능을 수행할 수 있고 작동 방법이 용이한 스위치 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 하나의 스위치 장치를 통해 다양한 기능을 갖는 전기적 신호를 생성할 수 있으므로 차량 실내에 장착되는 스위치 장치의 개수를 감소시킬 수 있고 이에 따라 차량 실내의 미감을 향상시키고 더욱 안정적인 주행 조건을 제공할 수 있는 스위치 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 반사체와 광학 패드의 접촉 여부를 감지할 수 있는 접촉 감지 수단을 구비하여 2차원 평면과 3차원 공간에서 서로 다른 전기적 신호를 생성할 수 있어 더욱 다양한 기능을 집약할 수 있는 스위치 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은, 일측면에 빛이 통과할 수 있는 광학 패드가 결합되는 하우징; 상기 하우징 내부에 배치되어 상기 광학 패드를 통과하도록 빛을 방출하는 발광부; 상기 하우징 내부에 배치되며, 상기 광학 패드의 외부에 위치한 반사체에 의해 반사되는 빛을 수광하여 전류를 발생시키고, 상기 반사체의 이동에 따라 입사되는 빛의 광량이 변화되어 전류량이 변화되는 수광부; 상기 반사체가 상기 광학 패드에 접촉되었는지 여부를 감지하여 접촉 감지 신호를 상기 제어부에 인가하도록 상기 광학 패드의 일측면에 결합되는 접촉 감지 수단; 및 상기 발광부 및 수광부의 동작을 제어하고 상기 수광부의 전류량 변화 및 상기 접촉 감지 신호에 따라 전기적 신호를 생성하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치 장치를 제공한다.

상기 스위치 장치에 있어서, 상기 발광부는 적외선을 방출하는 적어도 하나 이상의 메인LED를 포함하고, 상기 수광부는 적외선을 수광하는 수광 센서와, 상기 반사체에 의해 반사되어 상기 수광 센서로 입사되는 적외선과 진폭 및 주파수가 동일하고 위상이 반대인 적외선을 상기 수광 센서로 직접 방출하는 보상LED를 포함하고, 상기 수광 센서는 상기 메인LED 및 보상LED로부터 방출된 적외선을 수광하여 직류 전류를 발생시킬 수 있다.

상기 스위치 장치에 있어서, 상기 제어부는 상기 반사체의 이동에 따라 발생되는 상기 수광 센서의 전류량 변화 속도가 미리 설정된 속도 범위 내에 해당되는 경우에만 전기적 신호를 생성할 수 있다.

상기 스위치 장치에 있어서, 상기 제어부는 상기 메인LED가 순차적으로 적외선을 방출하도록 제어하고 각 메인LED에 의해 순차적으로 발생되는 상기 수광 센서 의 전류량에 따라 상기 반사체의 위치 좌표를 감지하고, 상기 반사체의 위치 좌표에 대한 변화 경로에 따라 다양한 전기적 신호를 생성하며, 상기 반사체의 위치 좌표에 대한 변화 경로에 따라 생성되는 전기적 신호는 상기 접촉 감지 신호의 발생 여부에 따라 서로 다른 기능의 신호가 되도록 상기 제어부에 의해 제어될 수 있다.

상기 스위치 장치에 있어서, 상기 제어부는 상기 접촉 감지 신호의 유지시간 및 단위 시간당 접촉 감지 신호의 반복 횟수에 따라 다양한 전기적 신호를 생성할 수 있다.

상기 스위치 장치에 있어서, 상기 접촉 감지 수단은 상기 반사체가 상기 광학 패드에 접촉한 상태에서 상기 반사체의 위치 좌표를 감지하여 상기 제어부에 인가하고, 상기 제어부는 상기 반사체의 위치 좌표에 대한 변화 경로에 따라 다양한 전기적 신호를 생성할 수 있다.

상기 스위치 장치에 있어서, 상기 접촉 감지 수단은 빛이 통과할 수 있는 메쉬 타입의 ITO 전극 또는 금속 전극으로 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 일면에 따르면, 본 발명은, 하우징; 상기 하우징의 내부에 배치되는 PCB기판; 상기 하우징 내부로 상기 PCB기판의 일면 상에 배치되는 복수 개의 메인LED를 포함하는 발광부; 상기 하우징 내부에 배치되며, 상기 하우징의 외부에 위치한 반사체에 의해 반사되는 빛을 수광하여 전류를 발생시키고, 상기 반사체의 이동에 따라 입사되는 빛의 광량이 변화되어 전류량이 변화되는 수광부; 및 상기 발광부 및 수광부의 동작을 제어하고 상기 수광부의 전류량 변화에 따라 전기적 신호를 생성하는 제어부;를 포함하고, 상기 메인 LED로부터의 빛의 출사 방향 중심축은 상기 PCB의 일면에 수직한 법선에 대하여 출사 사이각을 구비하는 스위치 장치를 제공한다.

상기 스위치 장치에 있어서, 상기 출사 사이각은 예각 형성될 수도 있다.

상기 스위치 장치에 있어서, 상기 수광부는 적외선을 수광하는 수광 센서와, 상기 반사체에 의해 반사되어 상기 수광 센서로 입사되는 적외선과 진폭 및 주파수가 동일하고 위상이 반대인 적외선을 상기 수광 센서로 직접 출사시키는 보상LED를 포함하고, 상기 수광 센서는 상기 메인LED 및 보상LED로부터 방출된 적외선을 수광하여 직류 전류를 발생시킬 수도 있다.

상기 스위치 장치에 있어서, 상기 제어부는 상기 반사체의 이동에 따라 발생되는 상기 수광 센서의 전류량 변화 속도가 미리 설정된 속도 범위 내에 해당되는 경우에만 전기적 신호를 생성할 수도 있다.

상기 스위치 장치에 있어서, 상기 제어부는 상기 메인LED가 순차적으로 적외선을 출사시키도록 제어하고 각 메인LED에 의해 순차적으로 발생되는 상기 수광 센서의 전류량에 따라 상기 반사체의 위치 좌표를 감지하고, 상기 반사체의 위치 좌표에 대한 변화 경로에 따라 다양한 전기적 신호를 생성하며, 상기 반사체의 위치 좌표에 대한 변화 경로에 따라 생성되는 전기적 신호는 상기 접촉 감지 신호의 발생 여부에 따라 서로 다른 기능의 신호가 되도록 상기 제어부에 의해 제어될 수도 있다.

상기 스위치 장치에 있어서, 상기 제어부는 상기 접촉 감지 신호의 유지시간 및 단위 시간당 접촉 감지 신호의 반복 횟수에 따라 다양한 전기적 신호를 생성할 수도 있다.

상기 스위치 장치에 있어서, 상기 하우징에 빛이 통과할 수 있는 광학 패드와, 상기 광학 패드의 접촉 여부를 감지하는 접촉 감지 수단이 구비되고, 상기 접촉 감지 수단은 상기 광학 패드가 접촉된 상태에서 상기 위치 좌표를 감지하여 상기 제어부에 인가하고, 상기 제어부는 상기 위치 좌표의 변화 경로에 따라 다양한 전기적 신호를 생성할 수도 있다.

상기 스위치 장치에 있어서, 상기 접촉 감지 수단은 빛이 통과할 수 있는 메쉬 타입의 ITO 전극 또는 금속 전극으로 형성될 수도 있다.

본 발명에 의하면, 빛을 방출하는 발광부와 발광부의 적외선을 수광하는 수광부를 이용하여 반사체의 움직임에 의해 발생하는 수광부의 전류 변화에 따라 다양한 전기적 신호를 생성함으로써, 하나의 스위치 장치를 통해 다양한 기능을 수행할 수 있는 효과가 있다.

또한, LED와 수광 센서를 이용하여 2차원 평면 및 3차원 공간에서 반사체의 이동을 감지하도록 동작함으로써, 접촉 또는 비접촉 방식으로 모두 동작할 수 있고, 이에 따라 작동이 용이하여 사용자에게 편리하고 안정적인 주행 조건을 제공하는 효과가 있다.

또한, 하나의 스위치 장치를 통해 다양한 기능을 갖는 전기적 신호를 생성할 수 있으므로, 차량 실내에 장착되는 스위치 장치의 개수를 감소시킬 수 있고 이에 따라 차량 실내의 미감을 향상시키고 차량 실내의 설계 자유도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 반사체와 광학 패드의 접촉 여부를 감지할 수 있는 접촉 감지 수단을 구비함으로써, 2차원 평면과 3차원 공간에서 서로 다른 전기적 신호를 생성할 수 있어 더욱 다양한 기능을 집약할 수 있는 효과가 있다.

또한, 메인LED의 경사 배치 구조를 통하여 스위치 장치의 외곽부의 감지 영역을 증대시켜 어느 일측으로부터 타측으로 이동하는 와이핑 동작을 보다 정확하게 감지할 수도 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 장치의 형상을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 분해사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 장치에 대한 내부 배치 상태를 개략적으로 도시한 평면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 장치는 적외선을 방출하는 LED와 LED의 적외선을 수광하는 수광 센서를 이용하여 반사체의 움직임에 의해 발생하는 수광 센서의 전류 변화에 따라 다양한 기능을 수행하는 방식으로 구성된다. 이때, 반사체의 움직임은 스위치 장치에 접촉된 상태에서 진행될 수도 있고 스위치 장치로부터 비접촉된 상태에서 진행될 수도 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 장치는 3차원 공간에서 반사체의 이동을 감지하고 그 이동 경로에 따라 각각 다른 기능을 수행하는 전기적 신호를 생성할 수 있으며, 이에 따라 하나의 스위치 장치를 통해 여러가지 기능을 수행할 수 있고 이러한 기능은 반사체가 스위치 장치에 접촉 또는 비접촉 상태로 이동하는 경우 모두 수행될 수 있도록 구성된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 장치는 하우징(100)과, 빛을 발광하는 발광부(E)와, 빛을 수광하는 수광부(D)와, 반사체(H)와 광학 패드(400)의 접촉 상태를 감지하는 접촉 감지 수단(800)과, 이들을 제어하는 제어부(10)를 포함하여 구성된다.

하우징(100)은 내부에 수용 공간이 형성되도록 하우징 본체(110)와 하우징 덮개(120)로 분리 가능하게 형성되며, 도 2에 도시된 바와 같이 대략 원통형으로 형성되어 차체에 고정된다. 하우징 덮개(120)의 일측면에는 원형의 관통홀(121)이 형성되어 하우징(100) 내부 공간이 외부에 개방되도록 구성되며, 관통홀(121)은 후술할 광학 패드(400)의 결합을 위한 것으로 광학 패드(400)의 형상에 상응하여 원형 또는 사각형 등 다양한 형태로 변경 가능하다. 하우징(100) 내부에는 각종 구성 요소들을 고정 지지할 수 있도록 별도의 베이스 플레이트(130)가 장착될 수 있다.

하우징(100) 내부에는 발광부(E), 수광부(D), 동작 표시부(800) 및 제어 부(10) 등이 실장될 수 있는 PCB기판(200)이 장착되는데, PCB기판(200)의 일측에는 PCB기판(200)과 외부 전기 장치가 서로 연결될 수 있도록 연결부(210)가 돌출되게 형성될 수 있으며, 이러한 연결부(210)에 의해 PCB기판(200)의 전기적 신호가 외부 전기 장치에 전송될 수 있다.

발광부(E)는 하우징(100) 내부에 배치되어 광학 패드(400)를 통과하도록 빛을 방출하는데, 본 발명의 일 실시예에 따라 적외선을 방출하는 적어도 하나 이상의 메인LED(300)를 포함하여 구성될 수 있다.

메인LED(300)는 PCB기판(200)에 실장되어 적외선을 방출하는 적외선 LED 방식으로 구성된다. 이러한 적외선 LED 방식의 메인LED(300)는 적외선 방출 영역이 일정 각도 범위 내로 한정되어 방출되며, 따라서 메인LED(300)의 적외선 방출 방향에 대한 직각 방향으로 설정된 가상의 평면 상에 형성되는 메인LED(300)의 적외선 방출 영역은 원형을 나타내며 가상의 평면이 메인LED(300)로부터 멀어짐에 따라 더 넓은 원형의 영역을 나타낸다. 또한, 이러한 가상의 평면 상에 형성된 적외선 방출 영역 내에서 적외선 광량 분포는 메인LED(300)로부터 직진 방향으로 방출되는 지점에서 가장 높게 나타나며 그 가장자리로 갈수록 낮아지는 형태로 나타난다. 또한, 가상의 평면이 메인LED(300)로부터 멀어짐에 따라 가상의 평면 상에 형성되는 절대적인 광량은 감소하게 된다. 이와 같은 적외선 광량 분포는 빛의 광량이 거리에 반비례하는 일반적인 특성에 따라 당연한 결과이다. 이러한 특성에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 메인LED(300)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 적외선의 직진 방출 지점이 광학 패드(400)의 가장자리에 형성되도록 배치되는 것이 바람직하며, 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 메인LED(300)는 적어도 하나 이상 배치되며 바람직하게는 4개 배치되는데, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 서로 직교하는 제 1 축 및 제 2 축의 직교하는 지점으로부터 동일 거리에 위치하도록 제 1 축 및 제 2 축 상에 각각 2개씩 배치될 수 있다. 다시 말하면, 4개의 메인LED(300)는 동일한 원주 상에 90도 각을 이루도록 2개씩 서로 대칭되는 위치에 배치될 수 있다. 그러나 이러한 배치 형태 이외에도 다른 다양한 형태로 변경 가능하며, 특히 서로 동일 직선 상에 위치하도록 2개만 배치될 수도 있다.

광학 패드(400)는 전술한 바와 같이 하우징(100)의 관통홀(121)을 차단하며 관통홀(121)에 결합되는데, 메인LED(300)로부터 방출되는 적외선이 광학 패드(400)를 통과하여 하우징(100) 외부로 진행되도록 중앙부의 렌즈(410)와 렌즈(410)를 감싸는 형태의 렌즈 프레임(420)으로 구성된다. 이때, 광학 패드(400)는 메인LED(300)와 일정 간격 이격되게 배치되는데, 상호 이격되는 거리는 메인LED(300)의 배치 상태에 따라 결정될 수 있으며 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.

수광부(D)는 광학 패드(400)의 외부에 위치한 반사체(H)에 의해 반사되는 빛을 수광하여 전류를 발생시키도록 하우징(100) 내부에 배치되는데, 이러한 수광부(D)는 본 발명의 일 실시예에 따라 메인LED(300)의 적외선을 수광하는 수광 센서(600)와, 수광 센서(600)에 또 다른 적외선을 방출하는 보상LED(500)를 포함하여 구성될 수 있다.

수광 센서(600)는 메인LED(300)로부터 방출되어 광학 패드(400)에 인접한 외 부 반사체(H)에 의해 반사된 적외선을 수광하도록 PCB기판(200)에 실장된다. 수광 센서(600)는 LED로부터 발광된 적외선을 수광하여 전류를 발생시키는 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따라 포토 다이오드가 사용되는 것이 바람직하다. 수광 센서(600)의 배치 위치는 메인LED(300)와 일정 간격 이격되게 배치되는데, 다수개의 메인LED(300)가 구비되는 경우 다수개의 메인LED(300)의 중심부에 위치하는 것이 바람직하다. 즉, 전술한 바와 같이 메인LED(300)가 동일 원주 상에 90도 각도를 이루며 4개 배치되는 경우, 수광 센서(600)는 4개의 메인LED(300)의 중심 지점에 위치하는 것이 바람직하다. 다시 말하면, 전술한 제 1 축 및 제 2 축이 서로 직교하는 지점에 위치하는 것이 바람직하다. 물론, 이와 달리 수광 센서(600)가 다른 다양한 위치에 배치될 수도 있으며, 메인LED(300)의 배치 상태에 따라 다수개의 수광 센서(600)가 다양한 위치에 배치될 수도 있다.

보상LED(500)는 메인LED(300)와 같이 PCB기판(200)에 실장되어 적외선을 방출하는 적외선 LED 방식으로 구성되며, 메인LED(300)와는 별도로 수광 센서(600)에 적외선을 방출한다. 즉, 메인LED(300)로부터 방출된 적외선이 반사체(H)에 의해 반사되어 수광 센서(600)로 수광되면, 보상LED(500)는 수광 센서(600)에 의해 수광되는 반사 적외선과 동일 진폭 동일 주파수를 갖는 반대 위상의 적외선을 수광 센서(600)로 방출하도록 구성된다. 이러한 보상LED(500)에 의해 수광 센서(600)에서는 일정 크기를 갖는 직류 전류가 발생된다.

좀 더 자세히 살펴보면, 일반적으로 적외선 LED에 의해 방출되는 적외선은 일정 파동을 갖는 형태로 수광 센서(600)에 전달되기 때문에, 수광 센서(600)가 적 외선을 수광하여 발생하는 전류는 교류의 형태를 나타낸다. 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 장치는 수광 센서(600)에 의해 발생되는 전류 변화의 감지가 용이하도록 교류 형태의 전류를 직류로 변경하여 제어부에 전송한다. 이때, 수광 센서(600)에 의해 발생되는 전류를 직류의 형태로 변경할 수 있도록 보상LED(500)가 수광 센서(600)로 별도의 적외선을 방출하는데, 보상LED(500)가 방출하는 적외선은 수광 센서(600)에 직접 입사되는 적외선으로 메인LED(300)에 의해 방출 반사되는 적외선과는 동일 진폭 및 동일 주파수를 가지며 반대 위상을 갖는다. 따라서, 수광 센서(600)에서는 메인LED(300)에 의해 방출 반사되는 적외선과 보상LED(500)에 의해 입사되는 반대 위상의 적외선에 의해 상호 보상되어 위상차가 없는 일정 크기의 직류 전류가 발생된다. 이러한 구조에 따라 이하에서 언급되는 수광 센서(600)에 의한 전류 변화는 보상LED(500)에 대한 추가적인 언급이 없더라도 직류 전류에 대한 변화를 의미하는 것으로 이해해야 할 것이다.

제어부는 이러한 메인LED(300) 및 보상LED(500)의 동작을 제어한다. 즉, 제어부가 메인LED(300)의 동시 동작 또는 순차적 동작과 같은 동작 상태를 제어하고, 또한 전술한 바와 같이 메인LED(300)에 의해 방출된 적외선이 반사체(H)에 의해 반사되어 수광 센서(600)로 입사되면 이를 감지하여 보상LED(500)가 적외선을 수광 센서(600)로 방출하도록 제어한다. 이러한 제어부는 PCB기판(200)에 장착되는 것이 바람직하나, 별도의 독립적인 장치로 구성될 수도 있다. 또한, 제어부는 수광 센서(600)로부터 발생된 전류 변화에 따라 각각 다른 전기적 신호를 생성하는데, 예를 들면, 수광 센서(600)로부터 발생된 전류 변화가 일정 크기 이상이 되는 경우에 만 전기적 신호를 생성하거나 또는 전류 변화를 통해 반사체(H)의 위치 좌표 및 위치 좌표 변화를 파악하고 이에 따라 전기적 신호를 생성하는 등의 방식으로 동작될 수 있다. 이와 같이 제어부에 의해 생성된 전기적 신호는 차량의 ECU 또는 외부 전기 장치로 전송되어 특정 기능, 예를 들어 룸램프의 온/오프 동작 또는 선루프의 개폐 동작 기능 등이 수행되도록 사용자의 필요에 따라 다양하게 구성될 수 있다.

이러한 구성에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 장치는 사용자가 별도의 반사체(H)를 광학 패드(400)의 외부에서 광학 패드(400)에 접촉하거나 또는 비접촉한 상태로 이동함에 따라 수광 센서(600)에 의해 발생되는 전류가 변화되며, 이에 따라 제어부에 의해 다양한 전기적 신호가 생성되는 방식으로 동작한다.

좀 더 자세히 살펴보면, 사용자가 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이 외부 반사체(H)로서 사용자의 손가락을 이용하여 광학 패드(400)의 외부에서 광학 패드(400)에 접촉 또는 비접촉 상태로 이동할 수 있는데, 이때, 반사체(H)로서 사용자의 손가락 이외에도 별도의 탐침막대 등을 이용하여 반사체(H)로서 활용될 수도 있다. 이와 같이 사용자가 반사체(H)를 이동시키면, 메인LED(300)에 의해 방출된 적외선은 반사체(H)에 의해 반사되어 수광 센서(600)로 입사되는데, 이때 메인LED(300)의 적외선 광량 분포는 전술한 바와 같이 적외선 방출 영역 내에만 존재하게 되고 이러한 적외선 방출 영역 내에서도 직진 방향에서 가장 크고 그 가장자리로 갈수록 광량의 세기가 감소하게 된다. 이는 동일한 가상 평면 상에 형성된 원형의 적외선 방출 영역 내에서의 광량 분포에 관한 것이므로, 이러한 특성은 광학 패드(400)의 표면 상에서 뿐만 아니라 광학 패드(400)의 외부 임의의 가상 평면 상에 서도 동일하게 나타난다. 따라서, 반사체(H)가 광학 패드(400)에 접촉 또는 비접촉 상태에서 이동하게 되면, 이동 위치에 따라 적외선 광량 분포가 변화되기 때문에, 반사체(H)에 의해 반사되어 수광 센서(600)로 입사되는 적외선의 세기(광량)가 변화하게 된다. 또한, 이와 같은 적외선 광량 분포는 전술한 바와 같이 메인LED(300)와의 거리에 반비례하기 때문에, 반사체(H)가 메인LED(300)와의 거리를 변화시키는 형태로 이동함에 따라 반사체(H)에 의해 반사되어 수광 센서(600)로 입사되는 적외선의 세기(광량)가 변화하게 된다. 이와 같이 반사체(H)의 이동에 따라 수광 센서(600)에 입사되는 적외선의 광량이 변화하게 되면, 수광 센서(600)에 의해 발생되는 전류가 변화하게 되므로, 이러한 전류 변화에 따라 제어부가 전기적 신호를 생성하게 된다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 장치는 반사체(H)의 이동 형태 및 경로에 따라 다양한 종류의 전기적 신호를 생성할 수 있으므로, 여러개의 버튼 스위치 장치 또는 시소 스위치 장치 등을 통해 수행할 수 있는 다수개의 기능을 하나의 장치를 통해 수행할 수 있으므로, 차량 실내에 스위치 장치의 장착 개수가 감소되고 이에 따라 사용자의 스위치 장치에 대한 조작이 용이하게 수행될 수 있으며 안정적인 주행 조건이 제공될 수 있다.

다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 장치의 구체적인 구성들을 좀 더 자세히 살펴보면, 먼저 본 발명의 일 실시예에 따른 메인LED(300)는 적어도 하나 이상 바람직하게는 전술한 바와 같이 동일 원주상에 90도 간격으로 4개 배치되는데, 이러한 메인LED(300)가 각각 상호 간섭되지 않도록 별도의 프레임(700)이 장 착된다. 이러한 프레임(700)은 PCB기판(200)과 광학 패드(400) 사이에 장착되어 PCB기판(200)에 장착되는 메인LED(300)와 광학 패드(400)의 이격 거리를 유지하는 기능을 수행하며, 메인LED(300)의 적외선이 직접 수광 센서(600)로 입사되지 않도록 수광 센서(600)와 메인LED(300)의 공간을 분리함과 동시에 각각의 메인LED(300) 상호 간에 적외선이 서로 간섭되지 않도록 각 메인LED(300)의 공간을 분리한다. 따라서, 프레임(700)에는 도 2에 도시된 바와 같이 수광 센서(600)를 감싸는 형태의 원형 분리판(710)과 각 메인LED(300)를 분리 구획하는 직선형 분리판(720)이 형성된다. 이러한 특성에 따라 프레임(700)은 적외선을 반사하지 않고 흡수할 수 있는 재질의 플라스틱으로 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 이러한 메인LED(300)와는 달리 보상LED(500)의 적외선은 직접 수광 센서(600)로 입사되어야 하기 때문에, 보상LED(500)에는 보상LED(500)에 의해 방출되는 적외선이 수광 센서(600)로 집중될 수 있도록 별도의 프리즘(510)이 장착될 수 있다. 이러한 프리즘(510)은 보상LED(500)의 적외선이 수광 센서(600)에 직접 입사되도록 양단이 보상LED(500)와 수광 센서(600)에 각각 근접하도록 형성되며, 투명한 재질의 플라스틱 또는 유리로 형성될 수 있다.

이러한 프레임(700) 및 프리즘(510)에 의해 메인LED(300) 및 보상LED(500)의 동작 상태는 상호 적외선의 간섭이 방지되어 더욱 정확하게 작동될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 장치는 광학 패드(400)의 일측면에 접촉 감지 수단(800)이 결합되는데, 접촉 감지 수단(800)은 반사체(H)가 광학 패드(400)에 접촉되었는지 여부를 감지하여 접촉 감지 신호를 제어부(10)에 인가하 도록 구성된다. 또한, 접촉 감지 수단(800)은 도 2에 도시된 바와 같이 광학 패드(400)의 내측면에 결합되도록 장착되어 반사체(H)에 의해 광학 패드(400)에 작용하는 접촉력을 감지하는 방식으로 구성될 수 있는데, 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 메인LED의 배치 상태와 광량 분포 상태를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 수광 센서에 메인LED의 적외선이 수광되는 동작 상태를 개념적으로 도시한 동작 상태도이고, 도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 반사체가 광학 패드에 접촉된 상태에서 이동할 수 있는 이동 경로의 종류를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 반사체가 광학 패드로부터 접촉되지 않은 상태에서 이동할 수 있는 이동 경로의 종류를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 메인LED(300)와 광학 패드(400)의 배치 상태 및 광량 분포 상태를 도시한 것으로, 광량 분포는 메인LED(300)로부터의 높이에 따라 분포도의 차이를 갖는데, 도 4에 도시된 광량 분포는 메인LED(300)로부터 소정의 높이만큼 이격된 상태에서 얻어진 광량 분포를 도시한다.

메인LED(300)는 도 4에 도시된 바와 같이 광학 패드(400)의 중심부에서 각각의 적외선 방출 영역이 서로 교차하도록 배치되는 것이 바람직하다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따라 메인LED(300)가 서로 직교하는 제 1 축 및 제 2 축 상에 각각 2개씩 배치되는 경우, 제 1 축 상에 배치되는 2개의 메인LED(300)를 제 1 및 제 2 메인LED(301,302)라고 하고 제 2 축 상에 배치되는 2개의 메인LED(300)를 제 3 및 제 4 메인LED(303,304)라고 하면, 제 1 및 제 2 메인LED(301,302)의 적외선 방출 영역이 광학 패드(400)의 중심부에서 서로 교차하고 제 3 및 제 4 메인LED(303,304)의 적외선 방출 영역이 광학 패드(400)의 중심부에서 서로 교차하도록 배치된다.

이때, 각 메인LED(300)의 적외선 광량 분포는 예를 들어 제 1 및 제 2 메인LED(301,302)의 광량 분포는 도 4에 도시된 바와 같이 메인LED(300)의 직진 방향으로부터 동일 평면 상의 적외선 방출 영역의 가장자리로 갈수록 점점 감소하는 형태로 나타난다. 이 경우 제 1 및 제 2 메인LED(300)는 직진 방출 방향이 광학 패드(400)의 가장자리에 위치하도록 배치되기 때문에, 도 4에 도시된 바와 같이 광학 패드(400)의 중심부분에서 광량이 감소하며 상호 교차하는 영역이 발생하도록 배치된다. 따라서, 제 1 및 제 2 메인LED(300)를 연결하는 직선 상의 적외선 광량 분포는 광학 패드(400)의 양측 가장자리에서 최대값을 나타내며 중심부에서 최소값을 나타낸다.

또한 이러한 메인LED(300)의 배치 상태는 광학 패드(400)와 메인LED(300)의 이격 거리를 결정하게 된다. 즉, 메인LED(300)의 적외선 방출 영역은 전술한 바와 같이 일정 방출 각도를 가지며 공간상으로 확대되어 가는 영역의 형태로 나타나기 때문에, 2개의 메인LED(300), 예를 들어 전술한 제 1 및 제 2 메인LED(300)의 적외선 방출 영역은 제 1 및 제 2 메인LED(300)로부터 적외선 방출 방향으로 일정 간격 이격된 지점에서부터 서로 교차하게 된다. 따라서, 이러한 교차 영역이 광학 패 드(400)의 중심부에서 형성될 수 있도록 광학 패드(400)가 배치되기 때문에, 광학 패드(400)와 메인LED(300)와의 이격 거리는 이러한 조건에 따라 실험적으로 또는 기하학적 계산에 의해 결정된다.

도 5는 이러한 구조에 따라 메인LED(300)에 의해 방출된 적외선이 반사체(H)에 의해 반사되어 수광 센서(600)로 입사되는 방식을 개념적으로 도시한 것으로, 도 5에 도시된 바와 같이 반사체(H)가 광학 패드(400)에 접촉한 상태에서 광학 패드(400)의 가장자리에 위치하게 되면, 예를 들어 도 5에 도시된 바와 같이 제 1 메인LED(300)의 적외선이 반사체(H)에 의해 반사되며 수광 센서(600)로 입사된다. 이 상태에서 반사체(H)가 광학 패드(400)의 중심부 측으로 이동하게 되면, 제 1 메인LED(300)의 광량이 감소하므로 수광 센서(600)에 입사되는 적외선 광량이 감소하여 수광 센서(600)에 의해 발생되는 전류의 크기가 감소하게 된다. 이후 계속 진행하여 반사체(H)가 광학 패드(400)의 맞은편 가장자리로 이동하게 되면, 도 5에 도시된 바와 같이 제 2 메인LED(300)에 근접하게 이동하게 되므로 제 2 메인LED(300)의 적외선 광량이 증가하게 되어 다시 적외선 반사량 및 수광 센서(600)에 의한 전류 발생량이 증가하게 된다.

이러한 수광 센서(600)의 전류 발생량 변화는 제어부에 의해 감지되어 전류 변화의 형태에 따라 상응하는 전기적 신호가 생성된다. 즉, 이와 같은 형태의 수광 센서(600)의 전류 변화는 예를 들면 반사체(H)가 광학 패드(400) 상에서 횡단 방향으로 이동하는 경우에 발생되므로, 반사체(H)의 이동에 따라 수광 센서(600)에 의해 발생될 수 있는 전류 변화를 미리 설정하여 데이터 베이스화한 후 이에 상응하 는 전기적 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 이 경우 미리 설정된 전류 변화 데이터를 데이터 베이스화하여 저장하지 않고 별도의 조건을 수식으로 처리하는 방식으로 구성될 수도 있다.

이때, 제어부에 의해 생성되는 전기적 신호는 전술한 방식에 따라 반사체(H)가 이동하여 발생된 전류 변화가 미리 설정된 전류 변화 정도에 해당하는 경우에 생성되는 것이므로, 반사체(H)가 사용자의 의도와 상관없이 이동하는 경우에도 전기적 신호가 발생될 수 있다. 즉, 광학 패드(400)를 통과하는 적외선 방출 영역이 형성되는 공간에서 반사체(H)의 이동은 사용자의 스위치 작동 의도와 상관없이 전기적 신호를 생성시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부는 반사체(H)의 이동에 따라 발생되는 수광 센서(600)의 전류 변화 속도가 미리 설정된 속도 범위 내에 해당되는 경우에만 전기적 신호를 생성하도록 구성된다. 다시 말하면, 제어부는 반사체(H)의 이동이 사용자의 의도에 의한 것인지 또는 의도하지 않은 것인지 구별할 수 있도록 구성되는 것이 바람직한데, 본 발명의 일 실시예에 따라 일정 속도 이상의 반사체(H) 이동의 경우에만 사용자의 의도가 있는 경우로 파악하여 이 경우에만 전기적 신호를 생성하도록 구성된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 장치는 차량 내부에서 의도하지 않은 반사체(H)의 이동에 의해서는 전기적 신호 및 기능이 발휘되지 않는 안정적인 작동 구조를 갖는다.

이러한 구조에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 장치는 다양한 전기적 신호가 생성될 수 있는데, 이외에도 좀 더 다양한 전기적 신호가 생성될 수 있도록 본 발명의 일 실시예에 따라 반사체(H)가 광학 패드(400)에 접촉 또는 비접촉 한 상태에서 반사체(H)의 위치 좌표를 감지하고, 반사체(H)의 위치 좌표에 대한 변화 경로에 따라 다양한 전기적 신호를 생성하는 방식으로 구성될 수도 있다. 또한, 반사체(H)가 광학 패드(400)에 접촉/비접촉한 상태에서 각각 서로 다른 동작 상태에 따라 전기적 신호가 생성되도록 구성되거나 또는 서로 동일한 동작 상태에 대해 서로 다른 기능의 신호가 생성되도록 구성될 수도 있는 등 다양하게 변경 가능하다.

이를 위해 광학 패드(400)의 표면에는 반사체(H)의 접촉 여부를 감지하는 접촉 감지 수단(800)이 장착될 수 있다. 이러한 접촉 감지 수단(800)은 광학 패드(400)의 상부 표면에 장착되는 압력 감지 필름의 형태로 구성될 수 있으며, 이와 달리 하우징(100)의 관통홀(121) 둘레를 따라 별도의 광센서(미도시)가 다수개 배치되는 형태로 구성될 수도 있는 등 다양한 형태로 변경 가능하다. 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감지 수단(800)은 광학 패드(400)의 하부 표면에 결합되며 빛이 통과할 수 있도록 투명 재질로 형성되는 것이 바람직하며, 특히 접촉 감지 신호를 생성할 뿐만 아니라 반사체(H)의 접촉 위치를 좌표로서 감지할 수 있는 형태로 형성될 수 있는데, 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.

이러한 접촉 감지수단은 광학 패드(400)의 표면에 반사체(H)의 접촉 여부를 감지하여 접촉 감지 신호를 제어 모듈에 전송하는데, 반사체(H)가 광학 패드(400)에 접촉 유지되는 동안 접촉 감지 신호를 제어 모듈에 계속적으로 전송하는 것이 바람직하다. 따라서, 제어 모듈은 광학 패드(400)에 반사체(H)가 접촉되었는지 여부를 감지하고 이에 따라 각각 메인LED(300)의 작동 여부를 다른 형태로 제어할 수 있다.

예를 들어, 반사체(H)가 광학 패드(400)에 접촉하면, 접촉 감지 수단(800)에 의해 접촉 감지 신호가 발생되고, 제어부(10)는 접촉 감지 신호에 따라 다수개의 메인LED(300)가 순차적으로 적외선을 방출하도록 제어할 수 있다. 이러한 제어 방식을 갖는 제어부(10)는 순차적으로 수광 센서(600)의 전류 변화를 발생시키는 메인LED(300)를 검출함으로써 반사체(H)의 위치 좌표를 감지할 수 있고, 즉, 각 메인LED(300)에 의해 순차적으로 발생되는 수광 센서(600)의 전류량에 따라 반사체(H)의 위치 좌표를 감지할 수 있고, 이러한 반사체(H)의 위치 좌표에 대한 변화 경로에 따라 각각 다양한 전기적 신호를 생성하도록 구성될 수 있다.

좀 더 자세히 살펴보면, 예를 들어 도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이 제 1 내지 제 4 메인LED(301,302,303,304)가 구비된 상태에서 4개의 메인LED(300)가 동시에 작동하는 경우, 반사체(H)가 광학 패드(400)를 횡단하는 형태로 이동하게 되면, 4개의 메인LED(301,302,303,304)는 상호 대칭으로 형성되기 때문에 반사체(H)의 이동 경로가 다르더라도 동일한 전류 변화가 발생된다. 즉, 반사체(H)가 제 1 메인LED(301)로부터 제 2 메인LED(302) 방향으로 이동하는 경우와 제 3 메인LED(303)로부터 제 4 메인LED(304) 방향으로 이동하는 경우 모두 동일한 전류 변화가 발생되고 이에 따라 제어부에 의해 발생되는 전기적 신호는 모두 동일하게 발생하게 되므로, 상대적으로 더욱 다양한 전기적 신호를 생성할 수 없게 된다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부는 이러한 반사체(H)의 이동 경로가 변화하는 경우에도 각각 다른 전기적 신호가 생성될 수 있도록 4개의 메인 LED(301,302,303,304)를 순차적으로 동작 제어한다. 이와 같이 순차적으로 메인LED(300)를 제어하게 되면, 전술한 제 1 메인LED(301)로부터 제 2 메인LED(302) 방향의 반사체(H) 이동과 제 3 메인LED(303)로부터 제 4 메인LED(304) 방향의 반사체(H) 이동이 제어부에 의해 시간적으로 구별되기 때문에, 반사체(H)의 이동 경로에 따라 각각 다른 전기적 신호가 생성될 수 있다. 즉, 메인LED(300)에 의해 동일한 전류 변화가 발생되더라도 이러한 전류 변화가 4개의 메인LED(301,302,303,304) 중 어느 메인LED에 의해 발생된 것인지 시차적으로 파악될 수 있기 때문에, 반사체(H)의 이동 경로가 파악되며 이에 따라 다른 전기적 신호가 생성될 수 있다.

이때, 반사체(H)의 이동 경로를 파악하는 방식은 메인LED(300)가 순차적으로 작동하기 때문에, 수광 센서(600)에서 순차적으로 발생되는 전류량이 어느 메인LED(300)에 의해 발생된 전류량인지 알 수 있고, 이와 같이 메인LED(300)에 의해 발생되는 수광 센서(600)의 전류량은 전술한 바와 같이 반사체(H)와 메인LED(300)와의 거리에 따라 일정하게 변화하게 되므로, 이러한 전류량을 통해 반사체(H)의 위치 좌표를 감지할 수 있다. 따라서, 반사체(H)의 이동 경로는 반사체(H)의 위치 좌표에 대한 변화 경로를 통해 파악할 수 있다.

이상에서와 같이 반사체(H)의 위치 좌표 및 위치 좌표 변화 경로를 파악하는 방식은 반사체(H)가 광학 패드(400)에 접촉한 상태에서 이루어지는 것이 그 정확도 면에서 더욱 유리하지만, 반사체(H)가 광학 패드(400)에 접촉하지 않은 경우에도 마찬가지 방식으로 반사체(H)의 위치 좌표를 파악할 수 있다. 따라서, 도 8에 도시된 바와 같이 반사체(H)가 광학 패드(400)에 접촉하지 않은 상태에서도 일정 가상 평면상에서 직선 운동 또는 회전 운동하는 반사체(H)의 이동 경로에 따라 다양한 전기적 신호가 발생되도록 구성할 수 있다.

특히, 반사체(H)가 광학 패드(400)에 접촉하지 않은 상태에서는 반사체(H)의 이동 경로가 더욱 다양해질 수 있는데, 예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이 반사체(H)가 광학 패드(400)를 향해 근접 또는 원격 이동하는 이동 경로를 가질 수 있고, 이를 통해 또 다른 전기적 신호가 생성되도록 구성될 수 있다. 이와 같이 반사체(H)의 근접/원격 이동에 따라 전기적 신호가 생성되는 경우에는 반사체(H)의 이동 방향에 대한 직각 방향의 위치 좌표를 감지할 필요가 없으므로, 다수개의 메인LED(300)가 모두 동시에 적외선을 방출하도록 제어할 수도 있다.

좀 더 자세히 살펴보면, 전술한 바와 같이 메인LED(300)의 적외선 광량 분포는 메인LED(300)의 거리에 반비례하는 관계를 나타내기 때문에, 메인LED(300)가 동시에 작동하는 상태에서 반사체(H)가 메인LED(300)에 근접하게 이동하거나 또는 멀어지는 방향으로 원격 이동하게 되면, 적외선 광량 분포에 따라 반사체(H)에 반사되는 적외선의 광량이 변화되어 수광 센서(600)에 입사되는 적외선 광량이 변화하게 되고 이에 따라 수광 센서(600)에 의해 발생되는 전류가 변화하게 된다. 이러한 전류 변화에 따라 제어부는 각각 다른 전기적 신호를 생성한다. 즉, 반사체(H)가 광학 패드(400) 측으로 근접 이동하게 되면, 메인LED(300)와의 거리가 근접하게 되므로 전류 변화가 증가하는 형태로 나타나고 이러한 전류 변화에 따라 예를 들어 룸램프를 오프시키는 전기적 신호가 발생되도록 구성될 수 있으며, 반사체(H)가 광학 패드(400)로부터 멀어지는 쪽으로 원격 이동하게 되면, 메인LED(300)와의 거리 가 멀어지게 되므로 전류 변화가 감소하는 형태로 나타나고 이러한 전류 변화에 따라 예를 들어 룸램프를 온시키는 전기적 신호가 발생되도록 구성될 수 있다. 이때, 룸램프를 온/오프시키는 전기적 신호는 예를 들어 설명한 것으로 전기적 신호는 이외에도 다른 다양한 기능을 갖도록 변경될 수 있다.

한편, 이와 같이 반사체(H)가 광학 패드(400)에 비접촉된 상태에서 반사체(H)의 이동을 감지하는 구성의 경우에도 전술한 바와 같이 반사체(H)와 광학 패드(400)와의 거리에 따른 전류 변화의 정도를 미리 설정하고 설정된 범위 내에서 반사체(H)의 이동에 따른 전류 변화가 감지되는 경우에만 전기적 신호가 생성될 수 있도록 제한되는 것이 바람직하며, 이에 따라 사용자가 의도하지 않은 반사체(H)의 이동에 의해 전기적 신호가 생성되는 것이 방지되어 더욱 안정적인 동작이 가능할 것이다.

이상에서는 메인LED(300)의 작동 상태에 대해 반사체(H)가 광학 패드(400)에 접촉되어 접촉 감지 수단(800)으로부터 접촉 감지 신호가 발생되는 경우 다수개의 메인LED(300)가 순차적으로 작동하고, 비접촉되는 경우 동시에 작동하는 형태로 설명하였으나, 이는 하나의 예시에 해당한다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 장치는 반사체(H)와 광학 패드(400)의 접촉 여부와 무관하게 다수개의 메인LED(300)를 순차적으로 작동하도록 제어하여 전술한 바와 마찬가지 방식으로 전기적 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 즉, 반사체(H)가 광학 패드(400)에 접촉되거나 접촉되지 않거나 무관하게 메인LED(300)가 순차적으로 작동하도록 하여, 전술한 바와 마찬가지 방식으로 반사체(H)의 동일 평면상의 위치 좌표를 감지하고 동일 평면상의 위치 좌표의 변화 경로에 따라 각각 다른 전기적 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 또한, 이와 같이 메인LED(300)가 순차적으로 작동하도록 구성되는 경우에도, 반사체(H)의 광학 패드(400)에 대한 근접 이동 및 원격 이동에 따른 수광 센서(600)의 전류 변화가 전술한 바와 마찬가지 방식으로 발생되기 때문에, 이러한 이동 경로에 따라 각각 다른 전기적 신호가 아울러 생성되도록 구성될 수도 있다.

이와 같이 접촉 감지 신호와 무관하게 메인LED(300)를 순차적으로 작동시키는 경우, 접촉 감지 신호가 발생한 상태에서 반사체(H)의 위치 좌표 변화 경로에 따라 발생하는 전기적 신호와 접촉 감지 신호가 발생하지 않은 상태에서 반사체(H)의 위치 좌표 변화 경로에 따라 발생하는 전기적 신호가 서로 다른 기능의 신호가 되도록 제어될 수 있다. 따라서, 동일한 동작이더라도 반사체(H)가 광학 패드(400)에 접촉했는지 여부에 따라 서로 다른 신호가 발생되고, 이에 따라 하나의 스위치 장치를 통해 더욱 다양한 전기적 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 반사체(H)를 광학 패드(400)에 접촉하지 않은 상태에서 반사체(H)를 좌우 이동시킨 경우에는 전방 우측 룸램프가 켜지도록 신호가 발생하고, 반사체(H)를 광학 패드(400)에 접촉한 상태에서 반사체(H)를 좌우 이동시킨 경우에는 후방 우측 룸램프가 켜지도록 신호가 발생하는 방식으로 구성될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따라 접촉 감지 수단(800) 자체로서 특정 기능의 전기적 신호를 생성할 수 있도록 구성될 수도 있는데, 예를 들어 반사체(H)를 접촉 감지 수단(800)에 접촉하여 발생하는 접촉 감지 신호의 유지 시간에 따라 전기적 신호가 발생되도록 구성될 수도 있고, 단위 시간당 접촉 감지 신호의 반복 횟 수에 따라 전기적 신호가 발행되도록 구성될 수도 있다. 즉, 접촉 감지 수단(800)을 클릭하는 동작을 통해 전기적 신호가 발생되고, 클릭하는 횟수 및 유지 시간에 따라 예를 들면, 룸램프 오프 또는 썬루프 폐쇄와 같은 기능의 전기적 신호가 발생되도록 구성될 수 있다.

이러한 구성에 더하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 장치는 메인LED(300)가 각각 순차적으로 1회 적외선을 방출한 후 각각 동시에 적외선을 방출하는 방식의 사이클을 반복하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 제 1 메인LED(301), 제 2 메인LED(302), 제 3 메인LED(303) 및 제 4 메인LED(304)가 순차적으로 각각 적외선을 방출하고 이후 제 1 내지 제 4 메인LED(301,302,303,304) 모두 동시에 적외선을 방출하는 5단계 적외선 방출 방식으로 동작할 수 있다. 이러한 5단계의 적외선 방출은 하나의 사이클을 이루는 것으로 이러한 사이클이 계속 반복적으로 수행되도록 제어된다. 따라서, 메인LED(300)가 순차적으로 작동하는 구성에 의해 반사체(H)의 동일 평면상의 이동 경로가 감지되도록 하고, 메인LED(300)가 동시 작동하는 구성에 의해 광학 패드(400)에 대한 원근 이동의 경로가 감지되도록 하는 방식으로 구성될 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 장치는 작동 방법이 용이하며 특히 하나의 스위치 장치를 통해 다양한 기능을 갖는 전기적 신호를 생성할 수 있으므로 차량 실내에 장착되는 스위치의 개수를 감소시킬 수 있고 이에 따라 차량 실내의 미감을 향상시키고 더욱 안정적인 주행 조건을 제공할 수 있는 장점이 있다.

도 6 내지 도 8은 이상에서 설명한 반사체(H)의 다양한 이동 경로에 따라 생성될 수 있는 다양한 전기적 신호의 형태를 도시한 것으로, 도 6 내지 도 8에 화살표로 도시된 반사체(H)의 다양한 이동 경로는 다수개의 메인LED(300)를 순차적으로 작동하도록 제어함으로써 감지될 수 있다.

이때, 도 7은 전술한 바와 같이 접촉 감지 수단(800)에 의해 직접 반사체(H)의 위치 좌표가 감지될 수 있는 형태를 도시한다. 즉, 접촉 감지 수단(800)은 광학 패드(400)의 하부에 결합되고 빛이 통과할 수 있도록 투명 재질로 형성되며, 반사체(H)가 광학 패드(400)에 접촉한 상태에서 반사체(H)의 위치 좌표를 감지하여 제어부(10)로 인가할 수 있도록 구성된다. 이러한 접촉 감지 수단(800)은 본 발명의 일 실시예에 따라 반사체(H)의 접촉 상태를 정전 용량 방식 또는 저항 방식으로 인식하는 전극의 형태로서 메쉬 타입의 ITO(Indium Tin Oxide) 전극 또는 금속 전극으로 형성될 수 있다.

이러한 전극은 도 7에 도시된 바와 같이 수평 배열된 제 1 전극(801)과, 수직 배열된 제 2 전극(802)과, 제 1 전극(801) 및 제 2 전극(802) 사이에 충전된 유전체(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다. 따라서, 제 1 전극(801) 및 제 2 전극(802)이 상호 교차하는 형태로 메쉬 구조를 이루며, 반사체(H)가 광학 패드(400)에 접촉함에 따라 해당 교차점을 전극 신호로 감지하여 반사체(H)의 위치 좌표를 감지하게 된다. 이러한 ITO 전극 및 금속 전극은 일반적으로 디스플레이 장치 등에 널리 사용되는 것으로 공지된 기술이므로 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이와 같이 접촉 감지 수단(800)이 반사체(H)의 위치 좌표를 파악하도록 형성되는 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 장치는, 반사체(H)가 광학 패드(400)에 비접촉한 상태에서는 수광부(D)의 전류 변화를 통해 반사체(H)의 위치 좌표를 파악하고, 반사체(H)가 광학 패드(400)에 접촉한 상태에서는 접촉 감지 수단(800)에 의해 반사체(H)의 위치 좌표를 파악하게 된다. 따라서, 반사체(H)의 위치 좌표를 더욱 정밀하게 파악하여 사용자의 의도에 따라 더욱 정확한 전기적 신호를 생성할 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 장치의 개략적인 기능 블록도이다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 스위치 장치에 대한 구성 요소들의 동작 상태를 종합적으로 살펴보면, 도 9에 도시된 바와 같이 차량 내부에 별도로 형성된 전원 입력부(20)로부터 제어부(10)로 전원이 공급되면, 제어부(10)는 발광부(E) 및 수광부(D)를 제어하여 반사체(H)의 이동에 따른 다양한 전기적 신호를 생성한다. 이러한 전기적 신호는 전술한 바와 같이 예를 들어 룸 램프 작동, 썬루프 개폐 등의 특정 기능을 수행하도록 기능 동작부(40)에 전송되고, 이러한 기능을 디스플레이하는 별도의 모니터 UI(User Interface)(30)를 제어하도록 기능한다. 또한, 반사체(H)의 이동 경로에 따라 더욱 다양한 전기적 신호를 생성할 수 있도록 별도의 접촉 감지 수단(800)이 장착된다. 접촉 감지 수단(800)은 반사체(H)와 광학 패드(400)가 접촉되었는지 여부를 감지하여 접촉 감지 신호를 생성하여 제어부(10)로 인가하고, 제어부(10)는 이를 통해 발광부(E)의 동작 상태 등을 조절할 수 있다. 접촉 감지 신호에 따라 제어부(10)에서 발생되는 전기적 신호는 더욱 다양하게 생성될 수 있으며, 접촉 감지 신호 자체가 하나의 기능을 수행하는 전기적 신호로서 작용할 수도 있다. 또한, 접촉 감지 수단(800)은 반사체(H)의 위치 좌표를 감지할 수 있는 전극 형태로 형성되어 반사체(H)가 광학 패드(400)에 접촉한 상태에서 반사체(H)의 위치 좌표를 직접 파악할 수 있도록 구성될 수도 있다.

상기 실시예에서 발광부의 메인LED로부터의 빛의 출사 방향 중심축은 PCB의 일면에 수직한 법선과 평행한 상태를 이루나, 본 발명의 스위치 장치의 변형예는 반사체가 어느 일방향으로부터 타방향 측으로 연속적인 이동 동작을 이루는 와이핑 동작, 예를 들어 조작자의 손이 우측으로부터 좌측으로 이동하는 경우와 같은 와이핑 동작에 대한 감도를 증대시키기 위한 구성을 더 구비할 수도 있다.

상기 실시예에서의 발광부로부터의 빛의 출사 방향 중심축은 PCB기판에 대하여 수직한 법선과 평행한 구조를 이루는데, 보다 구체적으로 메인LED로부터의 빛은 특성에 따라 소정의 조사각을 구비하고 자체적인 렌즈 등을 통하여 메인LED의 일면이 굴곡진 형상을 구비할 수도 있으나, 전체적으로 메인LED로부터 조사되는 빛의 출사 방향에 대한 중심축은 PCB기판에 대하여 수직한 구성을 이루고 메인LED는 PCB기판의 중심으로부터 일정한 간격을 이루며 이격 배치되는 구성을 취하고, 메인LED가 PCB기판의 외곽에 배치되는 특성 상 메인LED로부터의 일측, 예를 들어 도면 부호 301로 지시되는 메인LED(301)의 좌측 방향(도 5 참조)으로 조사되는 빛은 하우 징에 의하여 차단되고 우측 방향으로 조사되는 빛이 반사체에 의한 반사를 이루어 수광 센서(600)를 통한 감지를 이룰 수 있다.

도 10에 도시된 바와 같은 본 발명의 스위치 장치(10a)의 변형예가 도시되는데, 여기서 상기 실시예에서와 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 도면 부호를 부여하고 중복된 설명은 생략한다. 또한, 도 10에서와 같은 스위치 장치(10a)에 대하여도 상기 실시예에서와 같은 광학 패드 및 접촉 감지 수단이 더 구비될 수도 있음은 상기 기술로부터 명백하다.

스위치 장치(10a)에서의 메인LED(301)로부터의 빛의 출사 방향 중심축은 PCB기판(200)의 일면에 수직한 법선에 대하여 출사 사이각을 구비한다. 즉, 스위치 장치(10a)의 메인LED(301)는 조사되는 빛이 스위치 장치(10a)의 중앙을 향하도록 경사 배치된다. 메인LED(301) 자체적으로 경사 배치되는 구조를 취할 수도 있으나, 본 실시예에서는 메인LED(301)의 하부로 PCB기판(200)과의 사이에 LED경사부(301a)가 배치되어 메인LED(301)의 PCB기판(200) 상에서의 안정적인 배치 구조를 지지하는 구성을 취하는 것으로 기술된다. 이와 같은 구성을 통하여 메인LED(301)로부터의 빛의 출사 방향 중심축은 PCB기판(200)의 일면에 수직한 법선에 대하여 소정의 출사 사이각(θ)을 구비함으로써 스위치 장치(10a)의 외곽부, 즉 도 11에 도시된 바와 같이, 경사 배치되는 스위치 장치(10a)의 메인LED(301) 배치 구조를 통하여 스위치 장치(10a)의 외곽부 측으로 메인LED(301,302)로부터의 빛의 조사 영역이 확대됨으로써 감지 영역을 증대(A,B)시켜 보다 정확한 와이핑 동작 감지를 이룰 수 있다. 여기서, 출사 사이각(θ)은 예각을 구비하여 스위치 장치(10a)의 일 면, 즉 본 실시예에서 광학 패드(400)를 향한 일면으로의 빛의 출사를 통한 반사체 이동 감지를 이룰 수 있다. 도 11에서 도면 부호 L1은 메인LED의 출사되는 빛의 중심축이 PCB기판(200)의 법선과 평행한 경우의 메인LED의 조사각의 최외측에서 조사되는 빛의 경로를 나타내고 도면 부호 L2는 메인LED의 출사되는 빛의 중심축이 PCB기판(200)의 법선과 출사 사이각을 이루며 경사 배치되는 경우 메인LED의 조사각의 최외측에서 조사되는 빛의 경로를 나타낸다. 이와 같은 경사 배치 구조를 통하여 스위치 장치(10a)의 외곽부에서의 빛의 조사 영역이 증대되고 이를 통한 빛의 반사를 통한 감지를 가능하게 하여 감지 영역을 증대시킬 수 있다.

이와 같은 경사 배치 구조 경우의 감지 결과가 도 12에 도시되는데, 도면 부호 S1으로 지시되는 출력선은 도면 부호 301로 지시되는 메인LED(301)의 감지출력신호를 나타내고 도면 부호 S2로 지시되는 출력선은 도면 부호 302로 지시되는 메인LED(302)의 감지출력신호를 나타내며, 도면 부호 AL1,AL2는 좌측 방향 와이핑 동작(예를 들어 도 10에서 반사체가 도면 상 우측으로부터 좌측으로 이동하는 동작)의 경우에 대한 출력값을, 그리고 도면 부호 AR은 우측 방향 와이핑 동작(예를 들어 도 10에서 반사체가 도면 상 좌측으로부터 우측으로 이동하는 동작)의 경우에 대한 출력값을 나타낸다. 이와 같이, 스위치 장치(10a)의 외곽부에 대한 감지 영역 증대(A,B)를 통하여 사용자의 손과 같은 반사체의 이동 동작에 대하여 이동 방향을 보다 정확하게 감지할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으 로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 예를 들어 상기 실시예들에서 스위치 장치는 차량에 장착되는 것을 기준으로 설명되었으나 상기와 같은 구성을 취하는 범위에서 제어 모듈 유니트 등 각종 전기 제어 장치에 장착될 수도 있다. 또한, 메인LED의 경사 배치 구조에 있어 LED경사부는 쐐기 형상의 합성 수지재의 지지대 구조를 이루는 것으로 도시되나, 이에 국한되지 않고 출사되는 빛의 중심이 스위치 장치의 중앙을 향하도록 경사 배치 가능한 범위에서 재료 및 형상에 있어 다양한 선택이 가능하다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 장치의 형상을 개략적으로 도시한 사시도,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 분해사시도,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 장치에 대한 내부 배치 상태를 개략적으로 도시한 평면도,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 메인LED의 배치 상태와 광량 분포 상태를 개략적으로 도시한 도면,

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 수광 센서에 메인LED의 적외선이 수광되는 동작 상태를 개념적으로 도시한 동작 상태도,

도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 반사체가 광학 패드에 접촉된 상태에서 이동할 수 있는 이동 경로의 종류를 개략적으로 도시한 도면,

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 반사체가 광학 패드로부터 접촉되지 않은 상태에서 이동할 수 있는 이동 경로의 종류를 개략적으로 도시한 도면,

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치 장치의 개략적인 기능 블록도이다.

도 10은 본 발명의 스위치 장치의 변형예를 도시하는 개략적인 도면이다.

도 11은 본 발명의 스위치 장치의 변형예의 메인LED로부터의 빛의 조사 범위를 도시하는 개략적인 선도이다.

도 12는 본 발명의 스위치 장치의 변형예에 대한 와이핑 동작의 결과를 도시하는 선도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 하우징 200: PCB기판

300: 메인LED 400: 광학 패드

500: 보상LED 600: 수광 센서

700: 프레임 800: 접촉 감지 수단

Claims (8)

1. 하우징;

   상기 하우징의 내부에 배치되는 PCB기판;

   상기 하우징 내부로 상기 PCB기판의 일면 상에 배치되는 복수 개의 메인LED를 포함하는 발광부;

   상기 하우징 내부에 배치되며, 상기 하우징의 외부에 위치한 반사체에 의해 반사되는 빛을 수광하여 전류를 발생시키고, 상기 반사체의 이동에 따라 입사되는 빛의 광량이 변화되어 전류량이 변화되는 수광부; 및

   상기 발광부 및 수광부의 동작을 제어하고 상기 수광부의 전류량 변화에 따라 전기적 신호를 생성하는 제어부;를 포함하고,

   상기 메인 LED로부터의 빛의 출사 방향 중심축은 상기 PCB의 일면에 수직한 법선에 대하여 출사 사이각을 구비하고,

   상기 제어부는 상기 메인LED가 순차적으로 적외선을 출사시키도록 제어하고 각 메인LED에 의해 순차적으로 발생되는 적외선을 수광하는 상기 수광부의 수광 센서의 전류량에 따라 상기 반사체의 위치 좌표를 감지하고, 상기 반사체의 위치 좌표에 대한 변화 경로에 따라 다양한 전기적 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 스위치 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 출사 사이각은 예각 형성되는 것을 특징으로 하는 스위치 장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 수광부는 적외선을 수광하는 수광 센서와, 상기 반사체에 의해 반사되어 상기 수광 센서로 입사되는 적외선과 진폭 및 주파수가 동일하고 위상이 반대인 적외선을 상기 수광 센서로 직접 출사시키는 보상LED를 포함하고, 상기 수광 센서는 상기 메인LED 및 보상LED로부터 방출된 적외선을 수광하여 직류 전류를 발생시키는 것을 특징으로 하는 스위치 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 제어부는 상기 반사체의 이동에 따라 발생되는 상기 수광 센서의 전류량 변화 속도가 미리 설정된 속도 범위 내에 해당되는 경우에만 전기적 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 스위치 장치.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 반사체에 의한 접촉 상태를 감지하는 접촉 감지 수단이 구비되고,

   상기 반사체의 위치 좌표에 대한 변화 경로에 따라 생성되는 전기적 신호는 상기 접촉 감지 신호의 발생 여부에 따라 서로 다른 기능의 신호가 되도록 상기 제어부에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 스위치 장치.
6. 제 3항에 있어서,

   상기 반사체에 의한 접촉 상태를 감지하는 접촉 감지 수단이 구비되고,

   상기 제어부는 상기 접촉 감지 수단으로부터의 접촉 감지 신호의 유지시간 및 단위 시간당 접촉 감지 신호의 반복 횟수에 따라 다양한 전기적 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 스위치 장치.
7. 제 3 항에 있어서,

   상기 하우징에 빛이 통과할 수 있는 광학 패드와, 상기 광학 패드의 접촉 여부를 감지하는 접촉 감지 수단이 구비되고,

   상기 접촉 감지 수단은 상기 광학 패드가 접촉된 상태에서 상기 위치 좌표를 감지하여 상기 제어부에 인가하고, 상기 제어부는 상기 위치 좌표의 변화 경로에 따라 다양한 전기적 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 스위치 장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 접촉 감지 수단은 빛이 통과할 수 있는 메쉬 타입의 ITO 전극 또는 금속 전극으로 형성되는 것을 특징으로 하는 스위치 장치.

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