KR101514939B1 - 조도 및 근접도 측정이 가능한 센서 - Google Patents

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Abstract

조도 및 근접도 측정이 가능한 센서를 개시한다. 광원은 피사체로 특정 대역의 파장을 갖는 적외선을 조사한다. 수광부는 피사체로부터 반사된 빛을 수광한다. 볼렌즈(ball lens)는 광원으로부터 조사된 빛을 피사체로 투과시키고, 피사체로부터 반사된 빛을 수광부로 집광한다. 센싱부는 수광부를 통해 유입되는 피사체의 이미지를 획득하여 현재의 조도 및 피사체의 근접도를 측정한다. 본 발명에 따르면, 조도 센서와 근접 센서에 렌즈를 삽입하여 근접 센서의 기능을 향상 시킴으로서 피사체와 감지 거리를 향상시킬 수 있다. 이를 통해 모바일 기기에만 편중되어 적용되었던 조도 센서와 근접 센서의 적용 범위를 차량용 내비게이션이나 디스플레이 모니터 등으로 확대시킬 수 있다.

Description

조도 및 근접도 측정이 가능한 센서{Sensor capable of measurement for illuminance and proximity}
본 발명은 조도 및 근접도 측정이 가능한 센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 피사체의 움직임에 따라 감지할 수 있는 거리 및 성능을 향상시킬 수 있는 조도 및 근접도 측정이 가능한 센서에 관한 것이다.
스마트폰의 발달로 모바일 기기에서의 근조도 센서(근접도 및 조도 측정이 가능한 센서)의 사용이 점차 증가하고 있다. 모바일 기기는 주변 환경에 따라 디스플레이의 밝기를 조절할 수 있는 기능을 지닌 조도 센서와 통화시 얼굴이 근접하는 것을 감지하여 디스플레이의 밝기를 소등하는 기능을 지닌 근접 센서를 구비하고 있다. 이는 모바일 기기의 배터리 소모량을 줄이고 오작동을 줄일 수 있는 장점을 가지고 있다. 이러한 장점을 많이 가진 근조도 센서가 특히 모바일 기기에 편중되어 있는 이유는 감지 거리의 문제 때문이다. 짧은 감지 거리로 인하여 상대적으로 감지 거리가 짧은 모바일 기기 적용이 보편화 되어 있다. 따라서 감지 거리의 성능을 올려서 적용 분야를 넓힐 필요성이 대두되고 있다.
이와 관련된 선행기술을 구체적으로 살펴보면, 한국공개공보 제2010-0132846호(발명의 명칭 : 조도, 근접도 및 색온도 측정이 가능한 이미지 센서)에는 특정 대역의 파장을 갖는 적외선 및 가시광의 유무에 의한 출력 전압 값의 변화를 이용하여 현재의 조도, 피사체와의 근접도 및 피사체의 색온도를 측정할 수 있는 조도, 근접도 및 색온도 측정이 가능한 이미지 센서를 개시하고 있다.
또한, 한국공개공보 제2011-0117907호(발명의 명칭 : 휴대 단말기의 근접 센싱 방법 및 장치)에는 조도 센서를 이용하여 근접 센싱 기능을 수행할 수 있는 휴대 단말기의 근접 센싱 방법 및 장치를 개시하고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 조도 센서와 근접 센서를 이용하여 피사체와의 감지 거리를 향상시킬 수 있는 조도 및 근접도 측정이 가능한 센서를 제공하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 조도 및 근접도 측정이 가능한 센서는 피사체로 850 nm의 파장을 갖는 빛을 조사하는 광원; 상기 피사체로부터 반사된 빛을 수광하는 수광부; 상기 광원으로부터 조사된 빛을 상기 피사체로 투과시키고, 상기 피사체로부터 반사된 빛을 상기 수광부로 집광하는 볼렌즈(ball lens); 및 상기 수광부를 통해 유입되는 상기 피사체의 이미지를 획득하여 현재의 조도 및 상기 피사체의 근접도를 측정하는 센싱부;를 포함하며, 상기 수광부는 PIN 포토다이오드(PIN PHOTODIODE) 또는 GaAs 포토다이오드를 이용하여 구성되고, 상기 볼렌즈는 글래스 렌즈(glass lens)로 이루어져, 상기 광원과 상기 수광부 위에 폴리카보네이트(PC) 재질의 사출물과 결합되어 실장되고, 상기 센싱부는 상기 피사체의 접근 거리에 따라 상기 수광부에서 입력되는 출력 전류가 가변하여 상기 피사체의 근접도를 측정하며, 상기 수광부는 구동 IC와 포토다이오드를 집적시킨 포토다이오드IC(PHOTODIODE IC)를 이용하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 조도 및 근접도 측정이 가능한 센서에 의하면, 조도 센서와 근접 센서에 렌즈를 삽입하여 근접 센서의 기능을 향상시킴으로서 피사체와 감지 거리를 향상시킬 수 있다. 이를 통해 모바일 기기에만 편중되어 적용되었던 조도 센서와 근접 센서의 적용 범위를 차량용 내비게이션이나 디스플레이 모니터 등으로 확대시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 조도 및 근접도 측정이 가능한 센서의 구성을 도시한 도면이다.
이하에서 첨부의 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 조도 및 근접도 측정이 가능한 센서의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 조도 및 근접도 측정이 가능한 센서(100)의 구성을 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 조도 및 근접도 측정이 가능한 센서(100)는 렌즈(110), 광원(120), 수광부(130), 구동IC(140) 및 센싱부(150)를 포함한다. 본 발명에 따른 조도 및 근접도 측정이 가능한 센서(100)는 칩온보드(chip on board) 타입의 패키지 구조를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 조도 및 근접도 측정이 가능한 센서(100)는 조도 및 근접도를 측정할 수 있는 센서 패키지에 광학 시뮬레이션을 통한 렌즈 설계로 발광부(광원,120)와 수광부(130)에 렌즈(110)를 포함하는 구조이며, 이때, 피사체의 감지 거리에 따라 렌즈(110)의 종류는 달라질 수 있다. 바람직하게는, 사용되는 렌즈(110)는 볼렌즈(ball lens)일 수 있고, 볼렌즈(ball lens)는 글래스 렌즈(glass lens)로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 조도 및 근접도 측정이 가능한 센서(100)는 광원(120)에서 렌즈(110)를 통해 발광하여 피사체(160)를 감지하고, 다시 렌즈(110)를 통해 빛이 수광부(130)에 입력되어 피사체의 존재 유무를 판별한다. 이때, 피사체의 접근 거리에 따라 수광부(130)에서 출력 전류가 가변하므로, 피사체(160)의 접근 거리를 판별할 수 있다. 광원(120)은 피사체(160)로 특정 대역의 파장을 갖는 적외선을 조사한다. 이때, 광원(120)는 850nm의 파장을 갖는 적외선을 피사체로 조사하는 적외선 발광 다이오드(LED)로 구성되는 것이 바람직하다.
즉, 광원으로부터 조사된 빛(예를 들어, 적외선)이 피사체(160)에 반사되고, 반사된 빛은 수광부(130)에 의해 집광된다. 수광부(130)는 활성 영역(active area)의 크기에 따라 감지 영역 및 성능에 제한이 되어 왔으나, 본 발명의 경우 렌즈(110) 통한 집광 구조로 되어 있어 활성 영역이 상대적으로 작아도 성능에는 큰 지장이 없다. 수광부(130)의 활성 영역(active area)은 수광부(130)의 제품 성능에 큰 영향을 미치며 수광부(130)는 Pin PD(PhotoDiode)나 GaAs PD(PhotoDiode) 등을 사용하여 민감도가 높은 포토다이오드(PD)를 사용하거나 구동 IC(140)와 포토다이오트(PD)를 집적(integration)시킨 PDIC를 사용할 수 있다.
또한, 렌즈(110)를 고정시키기 위해 PC 재질의 사출물에 삽입하여 실장될 수 있다. 이러한 방법은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 익히 알려져 있는 사항이므로 상세한 설명은 생략한다.
센싱부(150)는 수광부(130)를 통해 유입되는 피사체(160)의 이미지를 획득하여 현재의 조도 및 피사체(160)의 근접도를 측정하게 된다. 즉, 상술한 바와 같이 광원(120)에서 렌즈(110)를 통해 피사체(160)를 향해 발광된 빛이 피사체(160)에 반사되어 렌즈(110)를 통해 수광부(130)에 입력되고, 이를 통해 피사체(160)의 존재 유무를 판별하게 된다. 나아가, 피사체(160)의 접근 거리에 따라 수광부(130)에서 출력 전류가 가변하게 되므로 이를 통해 접근 거리를 판별할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
100 : 조도 및 근접도 측정이 가능한 센서
110 : 렌즈
120 : 광원
130 : 수광부
140 : 구동 IC
150 : 피사체

Claims (6)

  1. 피사체로 850 nm의 파장을 갖는 빛을 조사하는 광원;
    상기 피사체로부터 반사된 빛을 수광하는 수광부;
    상기 광원으로부터 조사된 빛을 상기 피사체로 투과시키고, 상기 피사체로부터 반사된 빛을 상기 수광부로 집광하는 볼렌즈(ball lens); 및
    상기 수광부를 통해 유입되는 상기 피사체의 이미지를 획득하여 현재의 조도 및 상기 피사체의 근접도를 측정하는 센싱부;를 포함하며,
    상기 수광부는 PIN 포토다이오드(PIN PHOTODIODE) 또는 GaAs 포토다이오드를 이용하여 구성되고,
    상기 볼렌즈는 글래스 렌즈(glass lens)로 이루어져, 상기 광원과 상기 수광부 위에 폴리카보네이트(PC) 재질의 사출물과 결합되어 실장되고,
    상기 센싱부는 상기 피사체의 접근 거리에 따라 상기 수광부에서 입력되는 출력 전류가 가변하여 상기 피사체의 근접도를 측정하며,
    상기 수광부는 구동 IC와 포토다이오드를 집적시킨 포토다이오드IC(PHOTODIODE IC)를 이용하여 구성되는 것을 특징으로 하는 조도 및 근접도 측정이 가능한 센서.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 조도 및 근접도 측정이 가능한 센서는 칩온보드(chip on board) 타입인 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 조도 및 근접도 측정이 가능한 센서.
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