KR101266436B1 - 3차원 공간인식 센서 모듈 - Google Patents

3차원 공간인식 센서 모듈 Download PDF

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박종안
박진국
안종현
이현석
김준석
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(주)에이디테크놀로지
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Abstract

본 발명은 두께를 얇게 하여 다양한 전자 기기에 적용할 수 있는 3차원 공간인식 센서 모듈에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 의한 3차원 공간인식 센서 모듈은 동작감지영역을 향하여 배치되고, 피검체의 공간상의 움직임을 검출하기 위한 동작감지영역으로 광을 조사하고 반사되는 광을 검출함으로써 피검체의 움직임을 검출하는 것으로서, 전면이 상기 동작감지영역을 향하여 배치되고 단면을 관통하는 제 1 관통홀이 형성되는 인쇄회로기판; 인쇄회로기판의 후면에서 제 1 관통홀을 통해서 동작감지영역으로 광을 조사하는 발광소자; 및 인쇄회로기판의 전면에 형성되어, 발광 소자에서 방출되어 피검체에 의해서 반사되는 광을 검출하는 수광소자;를 구비한다.

Description

3차원 공간인식 센서 모듈{The Sensor Module Detecting Target over 3-Dimension}
본 발명은 두께를 슬림화하여 넓은 범위에서 사용할 수 있는 3차원 공간인식 센서 모듈에 관한 것이다.
3차원 공간인식 센서는 움직임을 감지하기 위한 모션 센서(Motion Sensor)의 일종으로서, 피검체로 광을 조사하고, 피검체에 의해서 반사하는 광을 수광하여 피검체의 움직임을 유추하고 파악하는 센서로서 모션 디텍터(Motion Detector)라고도 불리운다.
즉, 3차원 공간인식 센서는 센서 주위의 다른 대상인 피검체의 움직임을 감지한 것을 바탕으로 특정한 기능을 수행하도록 제어신호를 생성하는 것으로, 다양한 전자기기에 응용될 수 있다. 예컨대, 자동차의 블랙박스 또는 후방 감지기에 적용될 수도 있고, 사람의 신체 움직임을 바탕으로 진행되는 게임기에 이용될 수도 있다.
그리고 전자 기기의 발달과 다양한 응용으로 인해서 3차원 공간인식 센서의 활용도는 점차 증가하고 있지만, 3차원 공간인식 센서 모듈의 크기를 소형화하기 힘든 단점으로 인해서 적용 기기의 범위에는 한계가 있다. 특히, 근래 널리 보급되고 있는 스마트폰(smart phone)은 자이로 센서 등을 탑재하여 이를 바탕으로 다양한 응용프로그램이 활용되고 있지만, 3차원 공간인식 센서는 아직 스마트폰에 적용되기에는 두께가 너무 두껍다는 단점이 있다.
3차원 공간인식 센서의 성능은 발광 소자에서 방출하는 광량을 수광소자에서 얼마나 효율적으로 잘 감지하고, 간섭 광량을 얼마나 효율적으로 잘 차폐하는지 여부에 따라서 결정된다. 따라서 3차원 공간인식 센서의 성능을 향상시키기 위해서는 발광소자 간의 간섭을 막는 차폐벽과, 발광과 수광소자 간의 간섭을 막는 차폐벽, 보정소자와 발광 소자 간의 차폐벽, 보정 발광 소자와 수광 소자와의 관통로 관을 구성하는 구조의 설계가 중요시된다. 이러한 차폐벽으로 구성된 기구물은 센서회로를 포함한 인쇄회로 기판 위에 별도로 구성하여 전체 센서모듈의 크기를 슬림화하는데 한계가 있다.
특히, 발광소자와 수광소자가 형성된 인쇄회로기판상에는 수광소자의 주위를 둘러싸도록 형성되는 차폐벽은 센서 모듈을 두껍게 하는 주요 원인 중의 하나가 된다.
따라서, 본 발명은 상기 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 두께를 얇게 할 수 있는 3차원 공간인식 센서 모듈을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명의 제 1 실시 예에 의한 3차원 공간인식 센서 모듈은 동작감지영역을 향하여 배치되고, 피검체의 공간상의 움직임을 검출하기 위한 동작감지영역으로 광을 조사하고 반사되는 광을 검출함으로써 피검체의 움직임을 검출하는 것으로서, 전면이 상기 동작감지영역을 향하여 배치되고 단면을 관통하는 제 1 관통홀이 형성되는 인쇄회로기판; 인쇄회로기판의 후면에서 제 1 관통홀을 통해서 동작감지영역으로 광을 조사하는 발광소자; 및 인쇄회로기판의 전면에 형성되어, 발광 소자에서 방출되어 피검체에 의해서 반사되는 광을 검출하는 수광소자;를 구비한다.
다른 실시 예에 의한 3차원 공간인식 센서 모듈은 인쇄회로기판을 관통하는 제 2 관통홀이 더 형성되고, 수광소자는 인쇄회로기판의 후면에서 제 2 관통홀의 적어도 일부를 덮도록 형성되며, 수광소자의 수광영역은 제 2 관통홀을 통해서 동작감지영역에 노출된다.
실시 예에서 센서 모듈은 인쇄회로기판의 후면에 형성되고, 수광소자에서 감지되는 광을 바탕으로 피검체의 움직임을 검출하는 컨트롤러;를 더 구비할 수 있다.
또는 컨트롤러는 인쇄회로기판의 측면에 형성될 수 있다.
또 다른 예로 컨트롤러는 인쇄회로기판의 후면에 형성되고, 수광소자는 제 2 관통홀에 노출되어 수광영역이 동작감지영역을 향하도록 컨트롤러 상에 형성될 수 있다.
제 2 관통홀은 인쇄회로기판의 후면에서 컨트롤러의 형상에 대응되도록 형성되어서, 컨트롤러는 인쇄회로기판의 후면에서 제 2 관통홀에 삽입되도록 형성되며, 수광소자는 제 2 관통홀에 노출되어 수광영역이 동작감지영역을 향하도록 컨트롤러 상에 형성될 수 있다.
그리고 제 1 및 제 2 관통홀 내벽에는 반사방지막이 더 형성될 수 있다.
각각의 실시 예들에서 발광소자는 제 1 관통홀의 적어도 일부를 덮도록 인쇄회로기판의 후면에 합착되는 패키지 본체; 패키지 본체에서 관통홀에 노출되도록 형성되는 발광다이오드; 및 발광다이오드를 덮으면서, 인쇄회로기판의 전면보다 낮은 높이로 형성되는 렌즈;를 포함할 수 있다.
이때 제 1 관통홀은 인쇄회로기판의 후면에서 패키지 본체의 형태에 대응하도록 패턴화될 수 있다.
제 1 관통홀은 인쇄회로기판 전면에서 규정되는 직경이 인쇄회로기판 배면에서 규정되는 직경보다 크게 형성될 수 있다.
또 다른 실시 예에 의한 3차원 공간인식 센서 모듈은 전면이 동작감지영역을 향하여 배치되고, 단면을 관통하는 제 1 관통홀이 형성되는 인쇄회로기판; 인쇄회로기판의 전면에서 관통홀 주위에 형성되는 발광소자; 및 인쇄회로기판의 후면에서 관통홀의 적어도 일부를 덮도록 형성되며, 수광영역은 관통홀을 통해서 동작감지영역에 노출되는 수광소자;를 구비한다.
본 발명에 따른 3차원 공간인식 센서 모듈에 의하면, 모듈의 두께를 얇게 하여 더 넓은 범위의 전자기기에 응용될 수 있고, 특히 스마트폰 등의 슬림형의 전자기기에 적용되어 넓은 활용을 기대할 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 의한 3차원 공간인식 센서 모듈을 나타내는 사시도 및 단면도.
도 3은 제 2 실시 예에 의한 3차원 공간인식 센서 모듈을 나타내는 사시도 및 단면도.
도 4는 제 3 실시 예에 의한 3차원 공간인식 센서 모듈을 나타내는 사시도 및 단면도.
도 5는 제 4 실시 예에 의한 3차원 공간인식 센서 모듈을 나타내는 단면도.
도 6은 제 5 실시 예에 의한 3차원 공간인식 센서 모듈을 나타내는 단면도.
도 7은 제 6 실시 예에 의한 3차원 공간인식 센서 모듈을 나타내는 단면도.
도 8은 제 7 실시 예에 의한 3차원 공간인식 센서 모듈을 나타내는 단면도.
도 9는 제 8 실시 예에 의한 3차원 공간인식 센서 모듈을 나타내는 단면도.
도 10은 제 9 실시 예에 의한 3차원 공간인식 센서 모듈을 나타내는 단면도.
이하 상기 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예들을 설명함에 있어서 동일 구성에 대해서는 동리 명칭 및 부호가 사용되며, 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 실시 예에 의한 3차원 공간인식 센서 모듈(100)은 피검체(170)의 공간상의 움직임을 검출하기 위한 동작감지영역으로 광을 조사하고 반사되는 광을 검출함으로써 피검체의 움직임을 검출하기 위한 것이다.
도 1의 (a) 및 (b)는 각각 본 발명의 제 1 실시 예에 의한 3차원 공간인식 센서 모듈(100)을 나타내는 사시도 및 A1-A1'를 따라 절단한 단면을 나타내는 도면이다. 그리고, 도 2는 도 1의 부분 확대도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 의한 3차원 공간인식 센서 모듈(100)은 인쇄회로기판(110), 인쇄회로기판(110)의 후면(114)에 납땜되어서 관통홀(150)을 통해서 인쇄회로기판(110)의 전면(112)으로 광을 조사하는 발광소자(120) 및 인쇄회로기판(110)의 전면(112)에서 피검체(170)에 반사되는 광을 검출하는 수광소자(130)를 구비한다.
인쇄회로기판(110)은 3차원 공간인식 센서 모듈(100)의 베이스 기판이 되는 것으로, 후면(114)과 전면(112)에는 각각 발광소자(120) 및 수광소자(130)가 탑재된다. 이때, 인쇄회로기판(110)의 전면(112)은 피검체(170)의 공간상 움직임을 감지하는 동작감지영역을 향해서 배치되는 면을 의미한다.
발광소자(120)는 피검체의 동작을 검출하기 위한 것으로, 동작감지영역으로 광을 방출한다. 특히 발광소자(120)는 인쇄회로기판(110)의 후면(114)에서 형성되고, 관통홀(150)을 통해서 동작감지영역으로 광을 조사한다.
이러한 발광소자(120)는 발광다이오드(Light Emitting Diode; 이하 'LED'라고 함) 패키지를 이용할 수 있다. 일례로 도면에서와 같이 발광소자(120)는 LED(미도시)가 형성된 패키지 본체(122)에 LED를 덮는 렌즈(124)를 포함하는 LED 패키지를 이용할 수 있다. 제 1 실시 예에서의 발광소자(120)는 LED를 덮는 렌즈(124)가 관통홀(150)에 노출되도록, 패키지 본체(122)가 인쇄회로기판(110)의 후면(114)에서 납땜을 이용하여 합착된다. 이에 따라서 발광소자(120)는 인쇄회로기판(110)의 관통홀(150)을 통해서 동작감지영역을 향해서 광을 방출한다.
이러한 발광소자(120)는 인쇄회로기판(110)에서 하나 이상이 형성될 수 있으며, 이때 형성되는 발광소자(120)의 개수에 따라서 움직임을 감지할 수 있는 동작의 종류 및 범위가 달라진다. 예컨대, 1개의 발광소자(120)가 형성된 3차원 공간인식 센서 모듈은 모듈로부터 피검체(170)의 간격 변화를 감지할 수 있다. 그리고 2개의 발광소자(120)가 형성된 3차원 공간인식 센서 모듈은 발광소자들을 연결하는 가상의 선을 따라 이동하는 피검체(170)의 2차원 움직임을 검출할 수 있다. 또한 3개 이상의 발광소자(120)가 형성된 3차원 공간인식 센서 모듈은 피검체(170)의 3차원 움직임을 감지할 수 있다. 이때 발광소자(120)의 개수에 따른 발광소자(120)의 구동과 수광소자(130)에서 검출되는 광을 기초로 피검체(170)의 움직임을 감지하는 방법은 당업자에 있어서 잘 알려진 바이기에 자세한 설명은 생략하기로 한다.
그리고 각각의 발광소자(120)의 최상단 높이(h1)는 인쇄회로기판 후면(114)으로부터 전면(112)까지의 높이(h2)보다 낮은 곳에 위치하도록 형성된다. 즉, 발광소자(120)의 렌즈(124)의 높이(h1)는 인쇄회로기판(110)의 두께보다 작게 형성된다.
수광소자(130)는 발광소자(120)에서 조사한 광이 동작감지영역에 있는 피검체(170)에 반사되는 것을 검출하기 위한 것으로, 포토다이오드(Photo Diode)를 이용할 수 있다. 그리고 수광소자(130)는 발광소자(120)에서 조사한 광이 피검체(170)에서 반사되지 않은 상태에서 바로 검출되지 않도록 하기 위해서, 발광소자(120)에서 방출된 광의 조사범위(θ)를 벗어난 위치에 형성된다.
이때 발광소자(120)의 조사범위(θ)는 인쇄회로기판 전면(112)의 높이(h2)와 발광소자(120)의 최상단 높이인 렌즈(114)의 높이(h1) 및 관통홀(150)의 직경에 의해서 정해질 수 있다.
예컨대, 3차원 공간인식 센서 모듈(100)의 전체적인 두께를 얇게 하기 위해서는, 인쇄회로기판(110)의 두께(h2)를 얇게 하여야 한다. 이때 인쇄회로기판(110)의 두께(h2)는 패키지 본체(122) 상에 형성되어 관통홀(150) 내부에 배치되는 렌즈(124)의 크기(h1)보다 두껍게 되도록 설정한다.
인쇄회로기판(110)의 두께는 발광소자(120)의 크기보다 얇은 두께가 되지 않도록 설정된다. 예컨대, 인쇄회로기판(110)의 두께와 발광소자(120) 두께의 비율은 1:0.8이 되도록 설정할 수 있다. 그리고, 인쇄회로기판(110) 전면(112)에서 관통홀(150)의 직경도 발광소자의 직경에 따라 그 크기를 조절할 수 있다. 예컨대, 관통홀(150) 직경 : 발광소자의 직경은 1: 0.7이 되도록 설정될 수 있다.
일례로, 직경이 18mm인 인쇄회로기판(110)을 이용한 3차원 공간인식 센서 모듈(100)은 렌즈(114)의 크기가 1.3~1.7mm 일 경우에, 인쇄회로기판(110)의 두께는 2~3mm로 설정될 수 있다. 이때, 인쇄회로기판 전면(112)에서 관통홀(150)의 직경은 1~2mm가 될 수 있다.
그리고 컨트롤러(190)는 인쇄회로기판(110)의 후면(114)의 일측에 형성되어, 수광소자(130)가 검출하는 광의 세기 및 광량을 이용하여 피검체(170)의 움직임을 파악한다.
이와 같이 제 1 실시 예에 의한 3차원 공간인식 센서 모듈(100)은 인쇄회로기판(110)의 후면(114)에 발광소자(120)를 형성하고 관통홀(150)을 통해서 광을 조사함으로써, 관통홀(150)의 측벽이 차단벽과 같은 효과를 나타낼 수 있다. 따라서, 인쇄회로기판(110)상에 별도의 차단벽을 형성하지 않기 때문에, 전체적인 모듈의 두께를 얇게 할 수 있다.
도 3의 (a) 및 (b)는 각각 제 2 실시 예에 의한 3차원 공간인식 센서 모듈(200)을 나타내는 사시도 및 단면도이다.
제 2 실시 예에 의한 3차원 공간인식 센서 모듈(200)은 인쇄회로기판(110)의 후면(114)에 형성되어서 제 1 관통홀(150)을 통해서 광을 조사하는 발광소자(120)와, 인쇄회로기판(110)의 후면(114)에 형성되는 수광소자(130)를 구비한다. 또한, 컨트롤러(190)는 커넥터(192)를 이용하여 인쇄회로기판(110)의 측면에 결합 될 수 있다.
제 1 및 제 2 관통홀(150,152)은 인쇄회로기판(110)에서 원형이나 사각형 등 다양한 형태로 차폐벽 역할을 하도록 홀을 구성할 수 있다.
이하, 제 2 실시 예에서 전술한 제 1 실시 예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하고 자세한 설명을 생략한다.
수광소자(130)에서 광을 검출하는 수광영역은 적어도 일부가 제 2 관통홀(152)에 노출되도록 형성된다. 이에 따라서, 수광소자(130)는 동작감지영역의 피검체(170)에 반사되어서 제 2 관통홀(152)을 통해서 입사되는 광을 감지한다.
이처럼 제 2 실시 예에서 수광소자(130)는 인쇄회로기판(110)의 후면(114)에 합착됨으로써 발광소자(120)에서 방출하는 광의 영향을 확실하게 배제할 수 있다. 또한, 제 2 실시 예의 센서 모듈은 상대적으로 두께가 두꺼운 컨트롤러(190)를 인쇄회로기판(110)의 측면에 형성하고, 수광소자(130)를 인쇄회로기판(110)에서 발광소자(120)와 같은 면에 형성함으로써 전체적인 센서 모듈의 두께를 더욱 얇게 할 수 있다.
도 4의 (a) 및 (b)는 각각 제 3 실시 예에 의한 3차원 공간인식 센서 모듈(300)을 나타내는 사시도 및 단면도이다.
제 3 실시 예에 의한 3차원 공간인식 센서 모듈(300)은 인쇄회로기판(110)의 전면(112)에 형성되는 발광소자(120)와 제 2 관통홀(152)을 통해서 광을 수광하는 수광소자(130)를 구비한다. 이때, 제 2 관통홀(152)은 도 3에 도시된 제 2 실시 예에 의한 제 2 관통홀(152)과 동일한 형태와 기능을 갖는다.
발광소자(120)는 인쇄회로기판(110)의 전면(112)에 형성된다.
수광소자(130)는 인쇄회로기판(110)의 후면(114)에 형성되고, 수광소자(130)의 수광영역은 적어도 일부가 제 2 관통홀(152)에 노출되도록 형성된다.
이와 같이 제 3 실시 예에서는, 수광소자(130)를 인쇄회로기판(110)의 후면(114)에 형성함에 따라서 발광소자(120)를 인쇄회로기판(110)의 전면(112)에 형성할 수도 있다.
도 5는 제 4 실시 예에 의한 3차원 공간인식 센서 모듈의 관통홀 영역을 나타내는 단면도이다.
전술한 제 1 및 제 2 실시 예는 발광소자(120)가 인쇄회로기판(110)의 후면(114)에 형성되는 것을 기초로 한다. 그리고 인쇄회로기판(110)은 발광소자(120)에서 방출되는 광을 피검체로 조사하기 위해서 제 1 관통홀(150)이 형성된다.
제 4 실시 예에 의한 인쇄회로기판(110)에서 제 3 관통홀(154)은 실질적인 기능은 제 1 관통홀(150)과 동일하지만, 단면의 형태가 발광소자(120)의 패키지 본체(122)의 형태에 대응하도록 패턴화된다. 이에 따라서 발광소자(120)는 패키지 본체(122)의 후면이 인쇄회로기판(110)의 후면(114)과 평행하도록 인쇄회로기판(110)의 후면(114)에서 삽입되는 형태로 형성된다. 이때에도 패키지 본체(122)는 납땝을 이용하여 인쇄회로기판(110)에 합착될 수 있다.
이러한 제 4 실시 예는 발광소자(120)의 예로 설명되었지만, 제 2 및 제 3 실시 예에서와 같이 수광소자(130)가 인쇄회로기판(110)의 후면(114)에 형성될 경우에도 응용될 수 있다. 즉, 인쇄회로기판(110)의 제 2 관통홀(152)은 수광소자(130)의 단면 형태에 대응하도록 패턴화되고, 수광소자(130)는 제 2 관통홀(152)에 삽입되는 형태로 형성될 수 있다.
도 6은 제 5 실시 예에 의한 3차원 공간인식 센서 모듈의 관통홀 영역을 나타내는 단면도이다. 제 5 실시 예에 의한 제 4 관통홀(156)은 인쇄회로기판 전면(112)에서 규정되는 직경(d1)이 인쇄회로기판 후면(114)에서 규정되는 직경(d2)보다 크게 형성된다. 제 4 관통홀(156)에서 상부 직경(d1)과 하부 직경(d2)의 차이로 인해서 생기는 제 4 관통홀(156)의 경사는 수광소자(130)가 발광소자(120)의 조사범위(θ)에 포함되지 않도록 설정된다.
그리고 이러한 제 4 관통홀(156)의 경사는 인쇄회로기판(110)의 후면(114)에 수광소자(130)가 형성되는 제 2 및 제 3 관통홀(152,154)에 적용될 수도 있다.
도 7은 제 6 실시 예에 의한 3차원 공간인식 센서 모듈의 관통홀 영역을 나타내는 단면도이다. 관통홀(156) 내벽과 인쇄회로기판(110)에서 관통홀(156)을 둘러싸는 전면(112)에는 반사방지막(Anti-Reflection Coating)(180)이 형성된다. 이러한 반사방지막(180)은 발광소자(120)에서 방출하는 광의 반사를 방지하여, 발광소자(120)의 조사범위(θ)가 확대되는 것을 방지한다.
제 6 실시 예는 도 6에 개시된 제 4 관통홀(156)을 예로 설명되었지만, 반사방지막(180)은 전술한 실시 예들에서 발광소자(120)가 배치되는 관통홀 어디에도 적용될 수 있다.
도 8은 제 7 실시 예에 의한 3차원 공간인식 센서 모듈을 나타내는 단면도이다. 제 7 실시 예에 의한 센서 모듈은 인쇄회로기판(110)의 후면(114)에 형성되는 발광소자(120), 수광소자(130) 및 컨트롤러(190)를 구비한다.
컨트롤러(190)는 인쇄회로기판(110)의 후면(114)에서 제 2 관통홀(152)을 덮도록 형성된다.
그리고 수광소자(130)는 컨트롤러(190) 상에서 제 2 관통홀(152)에 노출되도록 형성된다. 다시 말해서 수광소자(130)는 수광영역이 동작감지영역을 향하도록 컨트롤러(190)와 결합된다. 이때, 수광소자(130)는 인쇄회로기판(110)의 두께보다 얇게 형성되어서 제 2 관통홀(152)에서 돌출되지 않도록 형성되는 것이 바람직하다.
이와 같은 제 7 실시 예는 센서 모듈의 두께를 얇게 하면서도, 모듈의 직경을 작게 할 수 있다. 상술한 제 7 실시 예는 발광소자(130)가 인쇄회로기판(110)의 후면(114)에 형성된 것을 바탕으로 설명되었지만, 발광소자(130)가 인쇄회로기판(110)의 전면(112)에 형성되는 실시 예의 변경도 가능함은 물론이다.
도 9는 제 8 실시 예에 의한 3차원 공간인식 센서 모듈을 나타내는 단면도이다. 제 8 실시 예에 의한 센서 모듈은 인쇄회로기판(110)의 후면(114)에 형성되는 발광소자(130), 수광소자(130) 및 컨트롤러(190)를 구비한다.
컨트롤러(190)는 인쇄회로기판(110)의 후면(114)에서 제 5 관통홀(158) 내부에 탑재된다. 즉, 제 5 관통홀(158)은 인쇄회로기판(110)의 후면(114)에서 컨트롤러(190)의 형상에 대응하도록 패턴화된다.
그리고 수광소자(130)는 컨트롤러(190) 상에서 제 5 관통홀(158)에 노출되도록 형성된다. 다시 말해서 수광소자(130)는 수광영역이 동작감지영역을 향하도록 컨트롤러(190)와 결합된다. 이때, 수광소자(130)는 인쇄회로기판(110)의 두께보다 얇게 형성되어서 제 5 관통홀(158)에서 돌출되지 않도록 형성되는 것이 바람직하다.
이와 같이 제 8 실시 예는 컨트롤러(190) 및 수광소자(130)를 제 5 관통홀(158) 내부에 형성하기 때문에 센서 모듈의 두께를 더욱 얇게 할 수 있다.
도 10은 제 9 실시 예에 의한 3차원 공간인식 센서 모듈을 나타내는 단면도이다. 제 9 실시 예에 의한 센서 모듈은 인쇄회로기판(110)의 후면(114)에 형성되는 발광소자(130), 수광소자(130) 및 컨트롤러(190)를 구비한다.
컨트롤러(190)는 인쇄회로기판(110)의 후면(114)에서 제 5 관통홀(158) 내부에 탑재된다. 즉, 제 5 관통홀(158)은 인쇄회로기판(110)의 후면(114)에서 컨트롤러(190)의 형상에 대응하도록 패턴화된다.
그리고 수광소자(130)는 컨트롤러(190) 상에서 제 5 관통홀(158)에 노출되도록 형성된다. 다시 말해서 수광소자(130)는 수광영역이 동작감지영역을 향하도록 컨트롤러(190)와 결합된다. 이때, 수광소자(130)는 인쇄회로기판(110)의 두께보다 얇게 형성되어서 제 5 관통홀(158)에서 돌출되지 않도록 형성되는 것이 바람직하다.
또한 발광소자(120)는 인쇄회로기판(110)의 후면(114)에서 제 3 관통홀(154) 내부에 탑재된다. 즉, 제 3 관통홀(154)은 인쇄회로기판(110)의 후면(114)에서 발광소자(120)의 형상에 대응하도록 패턴화된다. 실시 예에서와 같이 발광소자(120)가 패키지 본체(122) 및 렌즈(124)를 포함하는 구성일 경우에, 인쇄회로기판(110)의 후면(114)은 패키지 본체(122)의 형상에 대응하도록 패턴화될 수 있다.
이와 같이 제 9 실시 예에 의한 센서 모듈은 발광소자(120), 수광소자(130) 및 컨트롤러(190)를 관통홀(154,158) 내부에 탑재하기 때문에 전체적인 모듈의 두께를 더욱 얇게 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 다양한 실시 예들에 의하면 인쇄회로기판에 차폐벽을 별도로 형성하지 않기 때문에 슬림화할 수 있는 3차원 공간인식 센서 모듈을 제공한다. 실시 예들은 차폐벽을 이용하지 않으면서도 인쇄회로기판의 관통홀을 통해서 광을 방출하고 수광하는 과정에서 관통홀의 측벽이 차폐벽의 효과를 나타내기 때문에, 발광소자에서 방출하는 광이 수광소자에 직접적으로 전달되는 것을 방지할 수 있다. 이처럼 차폐벽이 없이 슬림화된 3차원 공간인식 센서 모듈은 스마트폰 등의 작고 얇은 전자 기기에 적용되어서 다양하게 활용될 수 있다.
또한, 각각의 실시 예들은 4개의 발광소자(130)를 이용하는 센서 모듈을 바탕으로 설명되었지만, 발광소자(130)의 개수를 달리하는 센서 모듈에 있어서도 본 발명이 용이하게 적용될 수 있는 것은 자명하다 할 것이다.
이처럼 본 발명이 이의 취지 및 범주에서 벗어남 없이 다른 여러 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이고, 상술된 실시 예는 제한적인 것이 아닌 예시적인 것으로 여겨져야 하며, 첨부된 청구항 및 이의 동등 범위 내의 모든 실시 예는 본 발명의 범주 내에 포함된다.
100, 200, 300 : 3차원 공간인식 센서 모듈 110 : 인쇄회로기판
120 : 발광소자 122 : 패키지 본체
130 : 수광소자 150,152,154,156 : 관통홀

Claims (11)

  1. 피검체의 공간상의 움직임을 검출하기 위한 동작감지영역으로 광을 조사하고 반사되는 광을 검출함으로써 상기 피검체의 움직임을 검출하는 3차원 공간인식 센서 모듈에 있어서,
    전면이 상기 동작감지영역을 향하여 배치되고, 단면을 관통하는 제 1 관통홀이 형성되는 인쇄회로기판;
    상기 인쇄회로기판의 후면에서 상기 제 1 관통홀을 통해서 상기 동작감지영역으로 광을 조사하는 발광소자;
    상기 인쇄회로기판의 전면에 형성되어, 상기 발광 소자에서 방출되어 상기 피검체에 의해서 반사되는 광을 검출하는 수광소자; 및
    상기 인쇄회로기판의 후면에 형성되고, 상기 수광소자에서 감지되는 광을 바탕으로 상기 피검체의 움직임을 검출하는 컨트롤러;를 구비하는 3차원 공간인식 센서 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판을 관통하는 제 2 관통홀이 더 형성되고,
    상기 수광소자의 수광영역은 상기 제 2 관통홀에 노출되도록, 상기 수광소자는 상기 인쇄회로기판의 후면에 형성되는 것을 특징으로 하는 3차원 공간인식 센서 모듈.
  3. 삭제
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판의 측면에 형성되고, 상기 수광소자에서 감지되는 광을 바탕으로 상기 피검체의 움직임을 검출하는 컨트롤러;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 3차원 공간인식 센서 모듈.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판의 후면에 형성되고, 상기 수광소자에서 감지되는 광을 바탕으로 상기 피검체의 움직임을 검출하는 컨트롤러;를 더 구비하고,
    상기 수광소자는 상기 제 2 관통홀에 노출되어 수광영역이 상기 동작감지영역을 향하도록 상기 컨트롤러 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 3차원 공간인식 센서 모듈.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 관통홀은 인쇄회로기판의 후면에서 상기 컨트롤러의 형상에 대응되도록 형성되어서, 상기 컨트롤러는 상기 인쇄회로기판의 후면에서 상기 제 2 관통홀에 삽입되도록 형성되며,
    상기 수광소자는 상기 제 2 관통홀에 노출되어 수광영역이 상기 동작감지영역을 향하도록 상기 컨트롤러 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 3차원 공간인식 센서 모듈.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 관통홀 내벽에는 반사방지막이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 3차원 공간인식 센서 모듈.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 발광소자는
    상기 제 1 관통홀의 적어도 일부를 덮도록 상기 인쇄회로기판의 후면에 합착되는 패키지 본체;
    상기 패키지 본체에서 상기 관통홀에 노출되도록 형성되는 발광다이오드; 및
    상기 발광다이오드를 덮으면서, 상기 인쇄회로기판의 전면보다 낮은 높이로 형성되는 렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 공간인식 센서 모듈.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 관통홀은 상기 인쇄회로기판의 후면에서 상기 패키지 본체의 형태에 대응하도록 패턴화되는 것을 특징으로 하는 3차원 공간인식 센서 모듈.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 관통홀은 상기 인쇄회로기판 전면에서 규정되는 직경이 상기 인쇄회로기판 배면에서 규정되는 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 3차원 공간인식 센서 모듈.
  11. 삭제
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