KR101524047B1 - 비접촉식 광센서 및 이를 갖는 단말기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단말기의 화면 상방에 감지 영역을 설정할 수 있어서, 주로 단말기의 화면 바로 위에서 조작하려는 사용자의 움직임이나 3차원적인 좌표를 정확하게 감지할 수 있게 하는 비접촉식 광센서 및 이를 갖는 단말기에 관한 것으로서, 대상물에 조사광을 조사할 수 있는 발광부; 상기 대상물에서 반사된 반사광을 수광할 수 있는 수광부; 및 상기 수광부의 수광 경로에 설치되고, 상기 반사광의 제 1 진행 경로를 상기 수광부의 감지 가능 범위인 제 2 진행 경로로 변경시킬 수 있도록 상기 반사광을 유도하는 반사광 유도 부재;를 포함할 수 있다.

Description

비접촉식 광센서 및 이를 갖는 단말기{Non-contact light sensor and terminal having it}

본 발명은 비접촉식 광센서 및 이를 갖는 단말기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 단말기의 화면 상방에 감지 영역을 설정할 수 있어서, 주로 단말기의 화면 바로 위에서 조작하려는 사용자의 움직임이나 3차원적인 좌표를 정확하게 감지할 수 있게 하는 비접촉식 광센서 및 이를 갖는 단말기에 관한 것이다.

일반적으로, 스마트폰이나 스마트 패드 등 각종 정보 단말기는 동작감지센서나 위치감지센서 등 각종 비접촉식 광센서가 설치되어 사용자의 움직임이나 사용자의 좌표 등을 감지하고, 이를 이용하여 각종 명령을 비접촉 방식으로 입력받을 수 있다.

종래의 비접촉식 광센서는, 화면과 동일한 평면 상에 상기 화면의 주변에 위치하기 때문에, 화면의 상방을 향하는 화면 중심축과 센서의 상방을 향하는 센서 중심축이 서로 다르다.

따라서, 종래의 센서의 중심축을 기준으로 감지 가능 각도 이내에 대칭적으로 분포되는 감지 영역은 센서의 상방에 주로 존재한다.

그러나, 사용자는 화면을 통해서 단말기와 모든 정보를 주고 받기 때문에, 본능적으로 화면 바로 위에서 손으로 비접촉식 명령 동작을 수행하려는 경향이 강하다.

따라서, 사용자가 화면 바로 위, 특히 화면 가까이에서 명령 동작을 수행하는 경우, 센서의 감지 영역을 벗어나서 명령 입력이 실패하게 되는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위한, 종래의 방법으로는 센서의 민감도를 높이거나, 센서의 감지 영역을 대칭적으로 전방향에 걸쳐 모두 넓혀서 화면의 바로 위의 영역까지도 감지하려는 시도들이 있었으나, 이는 전력 소모가 너무 높아지고, 감지 영역에 따른 신호 특성의 변화가 심하여 센서의 오동작이 빈번하게 발생되는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 센서의 감지 영역을 센서의 설치 중심축을 벗어나서 화면 방향을 향할 수 있도록 비대칭되게 형성할 수 있어서, 전력의 낭비나 성능 저하 없이도 센서의 설치 위치와는 상관 없이 화면 바로 위의 영역을 정확하게 정밀하게 감지할 수 있게 하는 비접촉식 광센서 및 이를 갖는 단말기를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 비접촉식 광센서는, 대상물에 조사광을 조사할 수 있는 발광부; 상기 대상물에서 반사된 반사광을 수광할 수 있는 수광부; 및 상기 수광부의 수광 경로에 설치되고, 상기 반사광의 제 1 진행 경로를 상기 수광부의 감지 가능 범위인 제 2 진행 경로로 변경시킬 수 있도록 상기 반사광을 유도하는 반사광 유도 부재;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 반사광 유도 부재는, 상기 반사광의 진행 경로에 설치되고, 상기 수광부의 설치면을 기준으로 제 1 경사각을 갖는 경사면이 형성되는 비대칭 투광 부재일 수 있다.

또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 반사광 유도 부재는, 삼각 기둥 형태의 적어도 하나의 프리즘일 수 있다.

또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 반사광 유도 부재는, 삼각 기둥 형태의 복수개의 미세 프리즘부가 형성되는 다중 평면형 프리즘일 수 있다.

또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 반사광 유도 부재는, 적어도 부분 곡선기둥형 비대칭 렌즈, 일면에만 반사면이 형성되는 비대칭 반사경, 경사형 도광체, 굴절형 광섬유체 및 이들의 조합 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어지는 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 사상에 따른 비접촉식 광센서는, 상기 발광부의 발광 경로에 설치되고, 상기 조사광의 제 1 진행 경로를 상기 대상물 방향인 제 2 진행 경로로 변경시킬 수 있도록 상기 조사광을 유도하는 조사광 유도 부재;를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 조사광 유도 부재는, 일측에 대상물 방향으로 조사광을 반사할 수 있는 반사부가 형성되는 비대칭 투광 부재일 수 있다.

또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 조사광 유도 부재는, 일측에 전반사부가 형성되는 비대칭 렌즈일 수 있다.

또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 조사광 유도 부재는, 상기 대상물의 반대방향의 일측 높이는 상대적으로 높고, 상기 대상물 방향으로 갈수록 높이가 낮아지다가 상기 대상물 방향의 타측 높이는 상대적으로 낮은 비대칭 렌즈일 수 있다.

또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 조사광 유도 부재는, 상기 발광부의 설치 중심으로부터 상기 대상물 방향으로 그 설치 중심이 편심되게 설치되는 편심형 렌즈일 수 있다.

한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 비접촉식 광센서를 갖는 단말기는, 화면이 설치되는 단말기 본체; 상기 단말기 본체의 화면 인근에 설치되고, 조사광을 조사할 수 있는 발광부; 상기 발광부의 발광 경로에 설치되고, 상기 조사광의 진행 경로를 상기 화면의 상방에 위치하는 상기 화면 대응 감지 영역으로 변경시킬 수 있도록 상기 조사광을 유도하는 조사광 유도 부재; 상기 단말기 본체의 상부에 설치되고, 반사광을 수광할 수 있는 수광부; 및 상기 수광부의 수광 경로에 설치되고, 상기 화면 대응 감지 영역 내의 대상물로부터 반사된 상기 반사광의 진행 경로를 상기 수광부의 감지 가능 범위로 변경시킬 수 있도록 상기 반사광을 유도하는 반사광 유도 부재;를 포함할 수 있다.

본 발명의 사상에 따르면, 상기 발광부 및 상기 수광부는 상기 단말기 본체의 화면 주변부에 설치되고, 상기 조사광 유도 부재는 상기 단말기 본체의 화면 주변부로부터 중심부로 치우쳐 배치되거나 움직이는 대상물 방향을 상기 조사광이 유도되도록 동작할 수 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 전력 소모를 최소화하면서 사용자의 사용 특성에 맞추어 고정밀, 고성능, 고품질, 고신뢰도의 제품을 생산할 수 있고, 센서의 설치 위치에 대한 제약이나 센서의 성능 한계를 극복할 수 있는 효과를 갖는 것이다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 비접촉식 광센서를 개념적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 비접촉식 광센서를 나타내는 평면도이다.
도 3은 도 1의 비접촉식 광센서의 반사광 유도 부재를 나타내는 확대 단면도이다.
도 4는 도 1의 비접촉식 광센서의 조사광 유도 부재를 나타내는 확대 단면도이다.
도 5는 도 2의 조사광 유도 부재를 나타내는 확대 평면도이다.
도 6은 도 1의 비접촉식 광센서를 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 비접촉식 광센서를 나타내는 사시도이다.
도 8 내지 도 14는 도 3의 반사광 유도 부재의 여러 실시예들을 나타내는 확대 단면도들이다.
도 15는 도 5의 조사광 유도 부재의 다른 실시예를 나타내는 확대 평면도이다.
도 16은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 비접촉식 광센서를 갖는 단말기를 나타내는 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.

명세서 전체에 걸쳐서, 막, 영역 또는 기판과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에", "직접 연결되어", 또는 "직접 커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.

또한, "상의" 또는 "위의" 및 "하의" 또는 "아래의"와 같은 상대적인 용어들은 도면들에서 도해되는 것처럼 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 관계를 기술하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 상대적 용어들은 도면들에서 묘사되는 방향에 추가하여 소자의 다른 방향들을 포함하는 것을 의도한다고 이해될 수 있다. 예를 들어, 도면들에서 소자가 뒤집어 진다면(turned over), 다른 요소들의 상부의 면 상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상기 다른 요소들의 하부의 면 상에 방향을 가지게 된다. 그러므로, 예로써 든 "상의"라는 용어는, 도면의 특정한 방향에 의존하여 "하의" 및 "상의" 방향 모두를 포함할 수 있다. 소자가 다른 방향으로 향한다면(다른 방향에 대하여 90도 회전), 본 명세서에 사용되는 상대적인 설명들은 이에 따라 해석될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.

이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 비접촉식 광센서(100)를 개념적으로 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1의 비접촉식 광센서(100)를 나타내는 평면도이고, 도 3은 도 1의 비접촉식 광센서(100)의 반사광 유도 부재(30)를 나타내는 확대 단면도이고, 도 4는 도 1의 비접촉식 광센서(100)의 조사광 유도 부재(40)를 나타내는 확대 단면도이고, 도 5는 도 2의 조사광 유도 부재(40)를 나타내는 확대 평면도이고, 도 6은 도 1의 비접촉식 광센서(100)를 나타내는 사시도이다.

도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 비접촉식 광센서(100)는, 크게 발광부(10)와, 수광부(20)를 포함하고, 나아가 조사광 유도 부재(40) 및/또는 반사광 유도 부재(30)를 포함할 수 있다.

발광부(10)는, 예를 들어서, 사용자의 손이나 기타 신체 등 감지하고자 하는 대상물(1)에 조사광(L1)을 조사할 수 있는 것으로서, 기판(2)의 설치면(2a)의 일측에 설치될 수 있고, 예컨데, 적외선 LED 등의 발광 소자가 적용될 수 있다.

수광부(10)는, 예를 들어서, 사용자의 손이나 기타 신체 등의 상기 대상물(1)에서 반사된 반사광(L2)을 수광할 수 있는 것으로서, 상기 기판(2)의 설치면(2a)의 타측에 설치될 수 있고, 각종 광 수동 소자가 적용될 수 있다.

이러한, 상기 발광부(10) 및 상기 수광부(20)는, 도 1 내지 도 6에서 각각 하나씩인 것으로 예시하였으나, 상기 발광부(10) 및 상기 수광부(20)는, 발광량의 증대나, 센서의 민감도나 정밀도를 향상시키기 위하여, 상기 기판(2)의 설치면(2a)에 각각 복수개가 설치될 수도 있다.

또한, 더욱 구체적으로는, 상기 발광부(10) 및 상기 수광부(20)는, 적외선, 가시광선, 자외선 등 특정 대역의 파장을 갖는 광을 발광 및 수광할 수 있도록 서로 대응되게 설치될 수 있다.

여기서, 상기 발광부(10) 및 상기 수광부(20)는, 예컨데, 상기 기판(2)의 상방을 향하도록 상기 기판(2)의 설치면(2a)에 이격되게 설치될 수 있다.

비접촉식 광센서(100)는, 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 조사광 유도 부재(40)를 더 포함할 수 있다.

예를 들어, 조사광 유도 부재(40)는, 상기 발광부(10)의 발광 경로에 설치되는 것으로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 조사광(L1-1a)의 제 1 조사 각도(P1)를 갖는 제 1 조사 경로를 상기 대상물 방향인 제 2 조사 각도(P2)를 갖는 제 2 조사 경로로 변경시킬 수 있도록 상기 조사광(L1-1b)을 유도할 수 있다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 조사광 유도 부재(40)는, 일측에 대상물(1) 방향으로 조사광(L1-1a)을 반사할 수 있는 비대칭 투광 부재로서, 예컨데, 일측에 전반사부(41a)가 형성되는 비대칭 렌즈(41)일 수 있다.

여기서, 상기 전반사부(41a) 대신, 반사 거울, 반사 다층막, 브래그 반사면, 에어갭 반사면 등 다양한 반사부가 형성될 수 있다.

따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 발광부(10)에서 발생되어 일측 방향으로 조사된 조사광(L1-2)의 경우, 상기 비대칭 렌즈(41)의 경계면에 대한 입사각이 커서 반사되지 않고 상기 대상물(1) 방향으로 그대로 조사될 수 있으나, 상기 발광부(10)에서 발생되어 타측 방향으로 조사된 조사광(L1-1a)의 경우, 상기 비대칭 렌즈(41)의 경계면에 대한 입사각이 작아서 상기 대상물(1) 방향인 조사광(L1-1b)으로 전반사될 수 있다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 더욱 구체적으로는, 상기 조사광 유도 부재(40)는, 비대칭적으로 일측 전반사율만 높이기 위하여 상기 대상물(1)의 반대방향의 일측 높이(Ha)는 상대적으로 높고, 상기 대상물(1) 방향으로 갈수록 높이가 낮아지다가 상기 대상물 방향의 타측 높이(Hb)는 상대적으로 낮은 비대칭 렌즈일 수 있다.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 예컨데, 상기 조사광 유도 부재(40)는, 상기 발광부(10)의 설치 중심(C1)으로부터 상기 대상물 방향으로 그 설치 중심(C2)이 제 1 편심 거리(CL1)만큼 편심되게 설치되는 원형의 편심형 렌즈일 수 있다.

따라서, 상기 조사광 유도 부재(40)를 이용하여 상기 발광부(10)의 설치 중심축으로부터 일측으로 치우쳐진 상기 대상물(1)에 보다 많은 광들이 조사될 수 있다.

비접촉식 광센서(100)는, 반사광 유도 부재(3)를 더 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 예를 들어 상기 반사광 유도 부재(30)는, 상기 수광부(20)의 수광 경로에 설치되고, 반사광(L2a)의 제 1 반사 각도(Q1)를 갖는 제 1 반사 경로를 상기 수광부(20)의 감지 가능 범위인 제 2 반사 각도(Q2)를 갖는 제 2 반사 경로로 변경시킬 수 있도록 반사광(L2b)을 유도할 수 있다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 예를 들어서, 상기 반사광 유도 부재(30)는, 상기 반사광(L2)의 진행 경로에 설치되고, 상기 수광부(20)의 기판(2)의 설치면(2a)을 기준으로 제 1 경사각(A1)을 갖는 경사면(31a)이 형성되는 비대칭 투광 부재인, 삼각 기둥 형태의 하나의 프리즘(31)일 수 있다.

여기서, 상기 프리즘(31)은 각진 기둥 형상인 것으로서, 상기 경사면(31a)은 상기 대상물(1)의 반대 방향으로 경사지게 형성하여 상기 프리즘(31)의 두께가 상기 대상물(1) 방향으로 갈수록 두꺼워지게 형성할 수 있다.

따라서, 상기 반사광(L2a)은, 제 1 반사 각도(Q1)를 갖는 제 1 반사 경로로 진행하다가, 상기 프리즘(31)을 만나면, 두께가 두꺼운 부분으로 굴절되는 빛의 성질에 의해서 상기 수광부(20)의 감지 가능 범위인 제 2 반사 각도(Q2)를 갖는 제 2 반사 경로로 변경되고, 이렇게 변경된 상기 반사광(L2b)은, 수광에 유리한 수직 방향에 가까울 수 있도록 상기 수광부(20)로 유입될 수 있다.

그러므로, 상기 반사광(L2a)이 비록 감지 가능 범위를 벗어난다 하더라도 상기 반사광 유도 부재(30)가 이를 굴절시켜서 굴절된 상기 반사광(L2b)은 감지 가능 범위에 속할 수 있다.

또한, 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 예를 들어서, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 비접촉식 광센서(100)는, 상기 대상물(1)이 주로 상기 기판(2)으로부터 X축 방향으로 제 1 거리(D1)만큼 이격될 수 있고, Z축 방향으로 제 1 높이(H1)만큼 상방에 위치할 수 있다는 가정 하에서, 상기 조사광 유도 부재(40) 및 상기 반사광 유도 부재(30)가, 상기 대상물(1)과 대응되도록 설치될 수 있다.

즉, 도 6에서는 상기 반사광 유도 부재(30)의 프리즘의 두꺼운 부분이 우측 상방의 상기 대상물(1)을 향하고, 상기 조사광 유도 부재(40)의 렌즈의 비반사부가 우측 상방의 상기 대상물을 향하도록 배치될 수 있다.

전술한 본 발명의 실시예들에서, 조사광 유도 부재(40)와 반사광 유도 부재(30)는 비접촉식 광센서(100)에서 선택적으로 적용되거나 또는 모두 적용될 수도 있다. 예를 들어, 조사광 유도 부재(40)를 적용하여 발광 효율이 높아지면 반사광 유도 부재(30)를 생략하고도 기존보다도 높은 센싱 효율을 가질 수 있다. 다른 예로, 조사광 유도 부재(40)를 생략하고 반사광 유도 부재(30)를 통해서 수광 효율을 높일 수도 있다. 또 다른 예로, 조사광 유도 부재(40)와 반사광 유도 부재(30)를 모두 적용하여 조사 효율과 반사 효율을 모두 높일 수도 있다.

도 7은 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 비접촉식 광센서(200)를 나타내는 사시도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 예를 들어서, 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 비접촉식 광센서(200)는, 상기 대상물(1)이 주로 상기 기판(2)으로부터 Y축 방향으로 제 2 거리(D2)만큼 이격될 수 있고, Z축 방향으로 제 2 높이(H2)만큼 상방에 위치할 수 있다는 가정 하에서, 상기 조사광 유도 부재(40) 및 상기 반사광 유도 부재(30)가, 상기 대상물(1)과 대응되도록 설치될 수 있다.

즉, 도 7에서는 상기 반사광 유도 부재(30)의 프리즘의 두꺼운 부분이 하측 상방의 상기 대상물(1)을 향하고, 상기 조사광 유도 부재(40)의 렌즈의 비반사부가 하측 상방의 상기 대상물을 향하도록 배치될 수 있다.

그러므로, 본 발명의 기술적 사상에 따르면, 상기 대상물(1)이 센서의 설치 중심축으로부터 크게 치우쳐져서 감지 영역으로부터 벗어나는 경우가 빈번할 경우, 상기 조사광 유도 부재(40) 및 상기 반사광 유도 부재(30)를 이용하여 센서의 설치 위치를 변경하지 않더라도 센서의 감지 영역을 대상물(1) 방향으로 조정할 수 있다.

도 8 내지 도 14는 도 3의 반사광 유도 부재(30)의 여러 실시예들을 나타내는 확대 단면도들이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 상기 반사광 유도 부재(30)는, 삼각 기둥 형태의 복수개의 프리즘(32)들의 조합일 수 있다. 이렇게 복수개의 프리즘(32)들을 사용하는 경우에는 상기 반사광 유도 부재(30)의 전체적인 높이를 낮출 수 있다.

또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 반사광 유도 부재(30)는, 삼각 기둥 형태의 복수개의 미세 프리즘부(33a)가 형성되는 다중 평면형 프리즘(33)일 수 있다. 이 역시, 상기 반사광 유도 부재(30)의 전체적인 높이를 낮출 수 있는 것으로서, 마치 렌즈의 두께를 줄이기 위해서 여러 개의 렌즈면으로 분할하는 프레넬 렌즈(fresnel lens)와 그 원리가 유사할 수 있다.

또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 반사광 유도 부재(30)는, 부분 곡선기둥형 비대칭 볼록 렌즈(34)이거나, 도 11에 도시된 바와 같이, 부분 곡선기둥형 비대칭 오목 렌즈(35)이거나, 도시하지 않았지만, 부분적으로 볼록과 오목을 혼합한 복합형 렌즈일 수 있다. 이러한 곡선형 렌즈들은 감지 영역의 민감도를 조정하기 위하여 정밀하게 설정될 수 있다.

이외에도, 상기 반사광 유도 부재(30)는, 도 12의 일면에만 반사면(36a)이 형성되는 적어도 하나 이상의 비대칭 반사경(36)이거나, 도 13의 경사형 도광체(37)이거나, 도 14의 굴절형 광섬유체(38)일 수 있다.

여기서, 상기 비대칭 반사경(36)이나, 상기 경사형 도광체(37)나, 상기 굴절형 광섬유체(38) 모두 상기 대상물(1)로부터 반사된 반사광(L2)들을 상기 수광부(20)가 선택적으로 보다 많이 수광할 수 있게 하는 역할을 할 수 있다.

도 15는 도 5의 조사광 유도 부재(40)의 다른 실시예를 나타내는 확대 평면도이다.

도 15에 도시된 바와 같이, 조사광 유도 부재(50)는, 상기 발광부(10)의 설치 중심(C3)으로부터 상기 대상물 방향으로 그 설치 중심(C4)이 제 2 편심 거리(CL2)만큼 편심되게 설치되는 타원형의 편심형 렌즈일 수 있다. 이러한 타원형 편심 렌즈를 이용하면 상기 대상물(1)에 보다 많은 조사광(L1)을 조사할 수 있다.

이외에도, 상기 렌즈는, 다각형, 복합형 등 매우 다양한 형상 및 종류의 렌즈가 사용될 수 있다.

도 16은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 비접촉식 광센서를 갖는 단말기(1000)를 나타내는 사시도이다.

도 16에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 비접촉식 광센서를 갖는 단말기(1000)는, 크게 단말기 본체(1010)와, 발광부(1020)와, 조사광 유도 부재(1030)와, 수광부(1040) 및 반사광 유도 부재(1050)를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 단말기 본체(1010)는, 스마트폰, 스마트패드, 핸드폰, 노트북, 휴대용 멀티미디어 재생장치, 전자북, 퍼스널 컴퓨터 등 화면(1011)이 설치되는 모든 형태 및 종류의 정보 단말기가 적용될 수 있다.

또한, 상기 발광부(1020)는, 상기 단말기 본체(1010)의 화면(1011) 인근에 설치되고, 조사광(L1)을 조사할 수 있는 것으로서, 상술된 도 1의 상기 발광부(10)를 포함할 수 있다.

또한, 상기 조사광 유도 부재(1030)는, 상기 발광부(1020)의 발광 경로에 설치되고, 상기 조사광(L1)의 진행 경로를 상기 화면(1011)의 상방에 위치하는 화면 대응 감지 영역(A)으로 변경시킬 수 있도록 상기 조사광(L1)을 유도하는 것으로서, 상술된 도 1의 상기 조사광 유도 부재(40)를 포함할 수 있다.

또한, 상기 수광부(1040)는, 상기 단말기 본체(1010)의 상부에 설치되고, 반사광(L2)을 수광할 수 있는 것으로서, 상술된 도 1의 상기 수광부(20)를 포함할 수 있다.

또한, 상기 반사광 유도 부재(1050)는, 상기 수광부(1040)의 수광 경로에 설치되고, 상기 화면 대응 감지 영역(A) 내의 대상물(1)로부터 반사된 상기 반사광(L2)의 진행 경로를 상기 수광부(1040)의 감지 가능 범위로 변경시킬 수 있도록 상기 반사광(L2)을 유도하는 것으로서, 상술된 도 1의 상기 반사광 유도 부재(30)를 포함할 수 있다.

예를 들어, 발광부(1020) 및 수광부(1040)는 상기 단말기 본체(1010)의 화면 주변부에 설치되고, 조사광 유도 부재(40)는 단말기 본체(1010)의 화면 주변부로부터 중심부로 치우쳐 배치되거나 움직이는 대상물 방향으로 조사광이 유도되도록 동작할 수 있다. 예를 들어, 발광부(102) 및 수광부(1040)는 단말기 본체(1010)의 화면 가장자리, 예컨대 상단 부근에 설치되고, 대상물은 단말기 본체(1010)의 화면 중심부 근처에서 움직일 수 있다. 이 경우, 조사광 유도 부재(40)는 이러한 대상물이 움직이는 화면 중심부 방향으로 광이 조사되도록 동작될 수 있다.

그러므로, 비접촉식 광센서의 감지 영역을 센서의 설치 중심축으로부터 벗어나서 상기 화면(1011) 방향을 향할 수 있도록 비대칭되게 형성할 수 있어서, 전력의 낭비나 성능 저하 없이도 센서의 설치 위치와는 상관 없이 화면 바로 위의 영역을 정확하게 정밀하게 감지할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

1: 대상물
2: 기판
2a: 설치면
L1, L1-1, L1-1a, L1-1b, L1-2: 조사광
10: 발광부
L2, L2a, L2b: 반사광
20: 수광부
30: 반사광 유도 부재
100, 200: 비접촉식 광센서
A1: 제 1 경사각
31a: 경사면
31: 프리즘
P1: 제 1 진행 각도
P2: 제 2 진행 각도
40: 조사광 유도 부재
41a: 전반사부
41: 비대칭 렌즈
Ha: 일측 높이
Hb: 타측 높이
C1, C2, C3, C4: 설치 중심
CL1: 제 1 편심 거리
CL2: 제 2 편심 거리
D1: 제 1 거리
H1: 제 1 높이
D2: 제 2 거리
H2: 제 2 높이
32: 프리즘
33a: 미세 프리즘부
33: 다중 평면형 프리즘
34: 부분 곡선기둥형 비대칭 볼록 렌즈
35: 부분 곡선기둥형 비대칭 오목 렌즈
36a: 반사면
36: 비대칭 반사경
37: 경사형 도광체
38: 굴절형 광섬유체
1000: 비접촉식 광센서를 갖는 단말기
A: 화면 대응 감지 영역
1011: 화면
1010: 단말기 본체
1020: 발광부
1030: 조사광 유도 부재
1040: 수광부
1050: 반사광 유도 부재

Claims (16)

1. 대상물에 조사광을 조사할 수 있는 발광부;
   상기 대상물에서 반사된 반사광을 수광할 수 있는 수광부; 및
   상기 발광부의 발광 경로에 설치되고, 상기 조사광의 제 1 진행 경로를 상기 대상물 방향인 제 2 진행 경로로 변경시킬 수 있도록 상기 조사광을 유도하는 조사광 유도 부재;
   를 포함하고,
   상기 조사광 유도 부재는 상기 발광부의 직상방 영역, 상기 수광부의 직상방 영역, 및 상기 발광부와 상기 수광부 사이의 일직선 영역에서 벗어난 위치에 있는 상기 대상물로 상기 조사광을 유도하도록 설치된, 비접촉식 광센서.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 조사광 유도 부재는, 일측에 대상물 방향으로 조사광을 반사할 수 있는 반사부가 형성되는 비대칭 투광 부재인, 비접촉식 광센서.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 조사광 유도 부재는, 일측에 전반사부가 형성되는 비대칭 렌즈인, 비접촉식 광센서.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 조사광 유도 부재는, 상기 대상물의 반대방향의 일측 높이는 상대적으로 높고, 상기 대상물 방향으로 갈수록 높이가 낮아지다가 상기 대상물 방향의 타측 높이는 상대적으로 낮은 비대칭 렌즈인, 비접촉식 광센서.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 조사광 유도 부재는, 상기 발광부의 설치 중심으로부터 상기 대상물 방향으로 그 설치 중심이 편심되게 설치되는 편심형 렌즈인, 비접촉식 광센서.
6. 제 1 항 내지 제 5 항의 어느 한 항에 있어서,
   상기 수광부의 수광 경로에 설치되고, 상기 반사광의 제 1 진행 경로를 상기 수광부의 감지 가능 범위인 제 2 진행 경로로 변경시킬 수 있도록 상기 반사광을 유도하는 반사광 유도 부재;
   를 더욱 포함하는, 비접촉식 광센서.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 반사광 유도 부재는, 상기 반사광의 진행 경로에 설치되고, 상기 수광부의 설치면을 기준으로 제 1 경사각을 갖는 경사면이 형성되는 비대칭 투광 부재인, 비접촉식 광센서.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 반사광 유도 부재는, 삼각 기둥 형태의 적어도 하나의 프리즘인, 비접촉식 광센서.
9. 제 6 항에 있어서,
   상기 반사광 유도 부재는, 삼각 기둥 형태의 복수개의 미세 프리즘부가 형성되는 다중 평면형 프리즘인, 비접촉식 광센서.
10. 제 6 항에 있어서,
    상기 반사광 유도 부재는, 적어도 부분 곡선기둥형 비대칭 렌즈, 일면에만 반사면이 형성되는 비대칭 반사경, 경사형 도광체, 굴절형 광섬유체 및 이들의 조합 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어지는 것인, 비접촉식 광센서.
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 화면이 설치되는 단말기 본체;
    상기 단말기 본체의 상기 화면의 가장자리로부터 이격되어 설치되고, 조사광을 조사할 수 있는 발광부;
    상기 발광부의 발광 경로에 설치되고, 상기 조사광의 진행 경로를 상기 화면의 상방에 위치하는 상기 화면 대응 감지 영역으로 변경시킬 수 있도록 상기 조사광을 유도하는 조사광 유도 부재; 및
    상기 단말기 본체의 상기 화면의 가장자리로부터 이격되어 설치되고, 반사광을 수광할 수 있는 수광부;
    를 포함하고,
    상기 조사광 유도 부재는 상기 발광부의 직상방 영역, 상기 수광부의 직상방 영역, 및 상기 발광부와 상기 수광부 사이의 일직선 영역에서 벗어난 위치에 있는 대상물로 상기 조사광을 유도하도록 설치된, 비접촉식 광센서를 갖는 단말기.
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 수광부의 수광 경로에 설치되고, 상기 화면 대응 감지 영역 내의 대상물로부터 반사된 상기 반사광의 진행 경로를 상기 수광부의 감지 가능 범위로 변경시킬 수 있도록 상기 반사광을 유도하는 반사광 유도 부재;
    를 더 포함하는, 비접촉식 광센서를 갖는 단말기.
16. 제 14 항에 있어서,
    상기 발광부 및 상기 수광부는 상기 단말기 본체의 화면 주변부에 설치되고,
    상기 조사광 유도 부재는 상기 단말기 본체의 화면 주변부로부터 중심부로 치우쳐 배치되거나 움직이는 대상물 방향을 상기 조사광이 유도되도록 동작하는, 비접촉식 광센서를 갖는 단말기.

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