KR101573490B1

KR101573490B1 - 광 도파로를 이용한 광신호 송수신 장치

Info

Publication number: KR101573490B1
Application number: KR1020140133142A
Authority: KR
Inventors: 이현영; 정철민
Original assignee: 레이트론(주)
Priority date: 2014-10-02
Filing date: 2014-10-02
Publication date: 2015-12-11
Also published as: JP2016076913A; EP3002618A1; US20160098922A1; CN105634607A; CN105634607B

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 광신호 수신장치는 일단(one end)과 타단(another end)을 가지는 광 도파로와, 적외선 신호를 검출하여 상응하는 전기적 신호를 출력하는 적외선 센서(Infra-red Sensor)와 주변광(ambient light)을 검출하여 그에 상응하는 전기적 신호를 출력하는 조도 센서(Ambient Light Sensor) 및 발광 소자(Light Emitting Device)를 포함하는 센서 유닛과, 외란광을 차광하며 상기 타단과 상기 센서 유닛이 장착되는 차광 하우징 및 적외선 센서 및 조도 센서 중 어느 하나 이상으로부터 출력된 전기적 신호를 제공받아 발광 소자를 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 광 도파로는 상기 일단이 주변광과 적외선 신호를 수집하는 제1 렌즈와 광학적으로 연결되어 타단을 통하여 수집된 주변광과 적외선 신호를 상기 센서 유닛에 인가하고, 상기 타단으로 발광 소자가 발생한 광을 수집하고 상기 일단으로 제공하여 상기 제1 렌즈를 통하여 발광 소자가 발생한 광을 외부에 표시한다.

Description

광 도파로를 이용한 광신호 송수신 장치{Light Signal Transmitting and Receiving Apparatus using Light Guide}

본 발명은 광 도파로를 이용한 광신호 송수신 장치에 관한 것이다.

종래의 원격 조절 장치(remote controller) 등은 무선 주파(Radio Frequency)대역을 사용하는 경우도 있으나, 대부분은 적외선(Infra-red ray)를 발광하고, 수광하여 통신하는 적외선 통신 방법을 이용한다. 적외선 통신 방법은 적외선 발광소자로 소정의 프로토콜에 따른 정보를 발광하고, 적외선 센서로 수광하여 이를 일정한 디코더(decoder)로 정보를 변환하는 형태이다.

사용자가 적외선 통신 방식 원격 조절 장치를 통하여 제어할 수 있는 TV, 모니터, 블루레이(Blue-Ray) 재생장치, 디비디(DVD) 재생장치 또는 컴퓨터 등의 제품들은 원격 조절 장치로부터 제공된 적외선 신호를 수신하는 적외선 센서 및 적외선 신호를 수신하였음을 표시하는 발광 소자를 포함하는 적외선 통신 모듈이 장착된다.

현재 TV 등과 같은 화상 표시 장치는 경박 단소화 추세에 있으며, 화상 표시 장치의 전체적 두께를 감소시키고, 화상이 표시되는 디스플레이부를 둘러싼 베젤(bezel)의 너비를 줄이는 노력이 진행되고 있으며 이러한 제품들이 시장을 점유하고 있다. 이러한 장치들도 적외선 원격 조절 장치를 사용하여 제어되며, 적외선 센서, 발광 소자 등을 포함하는 적외선 수신 모듈이 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)에 구현되어 베젤에 장착되므로 베젤의 너비를 감소시키는 데 한계가 있고, 디스플레이의 전체적 두께를 줄이는 데 한계가 발생하며 나아가 신호 선로, 전원 선로를 주 기판인 영상기판으로 제공하여야 하므로 제조 공정과 제조 단가가 증가한다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 한계점을 해결하기 위한 것으로, 적외선으로 제어되는 제품을 박형화 할 수 있고, 특히 화상 표시 장치를 얇은 베젤(narrow bezel)화 하며, 동시에 제조 공정과 제조 단가를 감축할 수 있는 기술적 과제를 해결하기 위한 것이다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 광을 수집하는 유닛과 광신호를 검출하여 전기적 신호로 형성하는 유닛이 일체로 형성되지 않아 얇은 두께로 형성할 수 있으며, 양 유닛이 이격되어 있어 얇은 베젤을 구현할 수 있다는 장점이 제공된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광신호 송수신 장치의 개요를 도시한 개요도이다.
도 2a 및 도 2b는 광경로 변환부재의 구현예를 개요적으로 도시한 도면이다.
도 3은 제2 렌즈를 구현한 예를 개요적으로 도시한 예이다.
도 4a와 도 4b는 제어부가 조도 센서로부터 전기적 신호를 제공받는 구간과 발광 소자에 전기적 신호를 제공하는 구간을 개요적으로 도시한 도면이다.

본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다. "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "상부에" 또는 "위에"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소의 바로 위에 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "접촉하여" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "개재하여"와 "바로 ~개재하여", "~사이에"와 "바로 ~ 사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 개시의 실시예들을 설명하기 위하여 참조되는 도면은 설명의 편의 및 이해의 용이를 위하여 의도적으로 크기, 높이, 두께 등이 과장되어 표현되어 있으며, 비율에 따라 확대 또는 축소된 것이 아니다. 또한, 도면에 도시된 어느 구성요소는 의도적으로 축소되어 표현하고, 다른 구성요소는 의도적으로 확대되어 표현될 수 있다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광신호 송수신 장치의 개요를 도시한 개요도이다. 도 1을 참조하면, 본 실시예에 의한 광신호 송수신 장치는 광도파로(100), 센서 유닛(200), 차광 하우징(300) 및 제어부(400)를 포함할 수 있다.

광 도파로(100)는 일단(101)과 타단(102)를 가진다. 광 도파로의 일단(101)은 적외선 신호와 주변광을 집광하는 제1 렌즈(110)와 광학적으로 연결되고, 광 도파로의 타단(102)을 통하여 적외선 센서(210) 및 조도 센서(220)에 적외선 신호와 주변광을 제공한다. 일 실시예로, 광 도파로(100)는 광 섬유를 포함할 수 있으며, 어느 한 끝에서 광 도파로(100)로 입사한 광은 광 도파로 내부에서 전반사(TIR, Total Inner Reflection)되어 다른 끝으로 전달된다.

제1 렌즈(110)는 사용자가 원격 조절 장치(미도시)를 통하여 전자 장치를 제어하기 위하여 제공한 적외선 신호와 주변광을 집광하여 광 도파로(100)를 통하여 센서 유닛(200)에 제공한다. 일 실시예로, 본 실시예에 따른 광신호 송수신 장치가 TV에 사용되는 경우에 제1 렌즈(110)는 TV가 위치한 환경에서의 주변광(ambient light) 및 사용자가 제공한 적외선 신호를 수집하기 용이한 위치에 배치되며, 일 예로, 제1 렌즈(110)는 베젤(미도시)에 돌출되어 위치할 수 있다. 다른 예로, 제1 렌즈(110)는 미관상 베젤에 삽입되어 돌출되지 않도록 위치할 수 있다. 도 1에서 제1 렌즈(110)는 볼록 렌즈로 도시하였으나, 이는 예시일 따름이고, 프레넬 렌즈(Fresnel Lens)로 구현된 볼록 렌즈로 구현하는 것도 당연히 가능하며, 사용자가 제공한 적외선 신호 및 주변광을 집광할 수 있는 렌즈이면 충분하다.

일 실시예서 제1 렌즈(110)가 수집한 광은 광경로 변환부재(130)를 거쳐 광 도파로의 일단(101)에 전달된다. 광 도파로(100)는 투명한 광섬유(optical fiber)로 구현될 수 있으며, 일정한 곡률 반경 이하로 굽으면 부러지거나, 재질에 변성이 발생하여 광 전달 특성이 악화될 수 있다. 따라서, 제1 렌즈(110)가 수집한 적외선 신호 및 주변광은 광경로 변환 부재(130)를 통하여 경로가 변환되고, 광경로 변환부재에 연결된 광 도파로의 일단(101)으로 제공될 수 있다.

도 2a 및 도 2b는 광경로 변환부재(130)의 구현예를 개요적으로 도시한 도면이다. 도 2a는 광 경로 변환부재(130a)의 코너를 곡선으로 처리하여 내부에서 수집된 광을 반사시켜 광 경로를 변환하도록 한 구현예를 도시한다. 도 2b는 광 경로 변환부재(130b)의 코너를 면취 처리하여 내부에서 수집된 광을 반사시켜 광 경로를 변환하도록 구현한 예를 도시한다.

차광 하우징(300)은 외란광(外亂光)을 차광하며 타단(102)과 센서 유닛(200)이 장착된다. 일 실시예로, 차광 하우징(300)에는 광 도파로의 타단(102)이 탈착 가능하도록 장착된다. 광 도파로(100)로 전달된 적외선 신호 및 주변광은 타단(102)을 통하여 센서 유닛(200)으로 전달된다.

일 실시예에서, 제2 렌즈(120)는 광 도파로의 타단(102)과 광학적으로 연결되어 광 도파로(100)로부터 제공된 적외선 신호 및 주변광을 센서 유닛(200)에 전달한다. 또한, 제2 렌즈(120)는 발광 소자(230)가 발생한 광을 집광하여 일단(101)으로 전달한다.

도 3은 제2 렌즈(120)를 구현한 예를 개요적으로 도시한 예이다. 제2 렌즈(120a)는 도 3a에 도시된 바와 같이 볼록 렌즈로 형성할 수 있으며, 도 3b에 도시된 바와 같이 오목 렌즈로 형성할 수 있고, 도 3c에 도시된 바와 같이 프레넬 렌즈로 형성하되 중심으로부터 소정 반경이내에는 오목 렌즈로, 소정 반경 이외에는 볼록 렌즈의 복합 렌즈로 형성할 수 있으며, 도 3d에 도시된 바와 같이 소정 반경이내에는 볼록 렌즈로, 소정 반경 이외에는 오목 렌즈로 기능하는 복합 렌즈로 형성할 수 있다.

제2 렌즈(120)를 볼록 렌즈, 오목렌즈 및 복합 렌즈로 형성하여 분광 성능을 향상시켜 제1 렌즈로부터 수집된 적외선 신호 및 주변광을 적외선 센서(210) 및 조도 센서(220)에 고르게 조사할 수 있으며, 집광 성능을 향상시켜 발광 소자(230)가 발생한 광을 제1 렌즈로 전달하여 외부에 표시된 광량을 향상시킬 수 있다.

센서 모듈(200)은 적외선 센서(infrared sensor, 210), 조도 센서(ambient light sensor, 220) 및 발광 소자(light emitting device, 230)를 포함한다. 적외선 센서(210)는 사용자가 제공한 840nm ~ 1000nm 파장 대역의 적외선 신호를 검출하여 그에 상응하는 전기적 신호(IR)을 제어부(400)에 제공하고, 조도 센서(220)는 가시광 대역의 주변광을 검출하여 그에 상응하는 전기적 신호(ALS)를 제어부(400)에 제공한다. 발광 소자(230)는 제어부(400)로부터 발광소자 구동 신호(LED)를 인가받아 가시광 대역의 광을 제공한다.

일 실시예로, 본 실시예에 따른 광신호 송수신 장치가 TV, 모니터등 화상 표시 장치에 사용되는 경우에, 센서 모듈은 화상 표시 장치의 주 기판(main board) 중 하나인 영상 보드에 전기적으로 연결되도록 장착된다. 그에 따라 화상 표시 장치의 베젤 부분의 너비와 화상 표시 장치의 두께를 감소시킬 수 있으므로 가볍고, 두께가 얇으며, 가는 베젤(narrow bezel)을 가지는 화상 표시 장치를 구현할 수 있다.

제어부(400)는 적외선 센서(210)로부터 적외선 신호에 상응하는 전기적 신호(IR)을 제공받으면 발광 소자 구동 신호(LED)를 발광 소자(230)에 제공하여 발광 소자가 빛을 발생하도록 제어한다. 발광 소자(230)가 제공한 빛은 제2 렌즈를 통하여 수집되고, 광 도파로(100) 및 제1 렌즈(110)를 통하여 외부로 방출되어 사용자에게 적외선 신호를 수신하였음을 표시한다.

제어부(400)는 조도 센서(220)로부터 주변광에 상응하는 전기적 신호(ALS)를 제공받는다. 일 실시예에서, 본 실시예에 따른 광신호 송수신 장치가 TV 등의 화상 표시 장치에 사용되는 경우에, 화상 표시 장치가 배치된 환경이 밝은 경우에는 화상 표시 장치가 표시하는 화상이 밝아야 사용자가 이미지를 더욱 선명하게 감상할 수 있으나, 화상 표시 장치가 위치하는 환경이 어두운 경우에는 화상 표시 장치가 표시하는 화상이 밝지 않아도 사용자가 이미지를 선명하게 감상할 수 있으며 전력 소모의 측면에서 유리하다. 따라서, 제어부(400)는 조도 센서로부터 전기적 신호(ALS)를 제공받아, 주변의 조도에 따라 표시되는 이미지의 밝기를 제어할 수 있다.

발광 소자(230)는 상술한 바와 같이 가시광 대역의 광을 발생하며, 조도 센서(220)도 마찬가지로 가시광 대역의 광을 검출한다. 따라서, 발광 소자(230)과 조도 센서(220)이 동시에 동작한다면 발광 소자(230)가 발생하는 광을 조도 센서(220)가 검출하여 뜻하지 않는 동작을 수행할 수 있다. 따라서, 제어부(400)는 조도 센서로부터 전기적 신호(ALS)를 얻는 구간과 발광 소자(230)를 발광하도록 인가하는 제어 신호(LED)를 제공하는 구간을 분리하여 동작한다.

일 실시예로, 제어부(400)는 도 4a에서 도시된 바와 같이 조도 센서(220)로부터 전기적 신호를 제공받는 구간(①)과, 발광 소자(230)를 제어하는 제어 신호(LED)를 제공하는 구간(②)이 중복되지 않도록 동작한다. 다른 실시예로, 제어부(400)는 도 4b에서 도시된 바와 같이 전기적 신호를 제공받는 구간(①)과, 발광 소자(230)를 제어하는 제어 신호(LED)를 제공하는 구간(②)이 일정한 간격을 두고 반복되어 동작한다. 따라서, 발광 소자가 제공하는 광의 파장 대역이 조도 센서(220)가 감지하는 광의 파장대역과 일치한다고 하더라도 문제되지 않는다.

일 실시예로, 본 실시예에 의한 광신호 송수신 장치가 동작중이 아닌 경우에도 제어부가 지속적으로 번갈아 조도 센서(220)로부터 전기적 신호를 제공받고, 발광 소자(230)를 제어하는 제어 신호(LED)를 제공하면 전력이 불필요하게 낭비될 수 있다. 따라서, 제어부(400)는 적외선 센서(210)가 적외선 신호를 감지하여 그에 상응하는 전기적 신호(IR)를 출력하는지 대기하되, 적외선 신호를 감지하기 위하여 대기하는 구간에서는 조도 센서(220)가 출력하는 전기적 신호(ALS)를 대기하지 않고, 발광 소자(230)를 구동하지 않도록 제어한다.

본 실시예에 의한 광신호 송수신 장치에 의하면 TV, 모니터 등 화상 표시 장치의 베젤의 너비를 감소시키고 화상 표시 장치의 두께를 감소시킬 수 있다는 장점이 제공되며, 나아가 심미감을 증진시킬 수 있으며, 구매효과를 향상시킬 수 있다는 장점도 제공된다. 또한, 센서 모듈을 베젤에 인쇄회로 기판의 형태로 구현하지 않고 주 기판에 장착하도록 구현되므로 전원선로 및 신호선로를 추가적으로 배치할 필요가 없어 제조 공정과 제조 단가가 감축시킬 수 있다는 장점이 제공된다.

본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 실시를 위한 실시예로, 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

100: 광 도파로 101: 일단
102: 타단 110: 제1 렌즈
120: 제2 렌즈 200: 센서 유닛
210: 적외선 센서 220: 조도 센서
230: 발광 소자 300: 차광 하우징
400: 제어부

Claims

일단(one end)과 타단(another end)을 가지는 광 도파로;
적외선 신호를 검출하여 상응하는 전기적 신호를 출력하는 적외선 센서(Infra-red Sensor)와 주변광(ambient light)을 검출하여 그에 상응하는 전기적 신호를 출력하는 조도 센서(Ambient Light Sensor) 및 상기 적외선 센서로부터 전기적 신호가 출력되면 발광하는 발광 소자(Light Emitting Device)를 포함하는 센서 유닛;
외란광을 차광하며 상기 타단과 상기 센서 유닛이 장착되는 차광 하우징; 및
상기 조도 센서에서 출력되는 전기적 신호를 얻는 제1구간과 상기 발광 소자가 발광되도록 제어하는 제어 신호를 상기 발광 소자로 제공하는 제2구간을 분리하고, 상기 제1구간과 제2구간이 서로 중복되지 않게 반복동작 되도록 제어하는 제어부를 포함하며,
상기 광 도파로는 상기 일단이 주변광과 적외선 신호를 수집하는 제1 렌즈와 광학적으로 연결되어 타단을 통하여 수집된 주변광과 적외선 신호를 상기 센서 유닛에 인가하고, 상기 타단으로 발광 소자가 발생한 광을 수집하고 상기 일단으로 제공하여 상기 제1 렌즈를 통하여 발광 소자가 발생한 광을 외부에 표시하는 광신호 송수신 장치.
제1항에 있어서,
상기 광 도파로는 광섬유(optical fiber)를 포함하는 광신호 송수신 장치.
제1항에 있어서,
제1 렌즈가 수집한 주변광과 적외선 신호의 경로를 변환하여 상기 일단에 제공하고,
상기 타단이 수집한 발광 소자가 발생한 광을 상기 일단을 통해 제공받아 상기 제1 렌즈로 제공하는 광경로 변환부재를 더 포함하는 광신호 송수신 장치.
제1항에 있어서,
상기 차광 하우징은 상기 타단이 탈부착 가능하도록 형성된 광신호 송수신 장치.
제1항에 있어서,
상기 광신호 송수신 장치는 상기 타단과 상기 센서 유닛 사이에 배치된 제2 렌즈를 더 포함하는 광신호 송수신 장치.
제5항에 있어서,
상기 제2 렌즈는 볼록 렌즈, 오목 렌즈 및 볼록 렌즈와 오목 렌즈의 복합 렌즈 중 어느 하나인 광신호 송수신 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 적외선 센서가 적외선 신호를 감지하여 출력하는 전기적 신호를 제공받고, 그에 상응하는 광을 발생하도록 상기 발광 소자를 제어하는 광신호 송수신 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 적외선 센서가 적외선 신호를 수신하여 출력한 전기적 신호를 인가받은 경우에 상기 조도 센서로부터 전기적 신호를 제공받고, 상기 발광 소자를 제어하는 광신호 송수신 장치
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 조도 센서로부터 전기적 신호를 제공받는 구간이 상기 발광 소자가 발광하도록 제어하는 구간과 중복되지 않도록 하는 광신호 송수신 장치
제1항에 있어서,
상기 적외선 신호는 840nm 내지 1000nm의 파장을 가지고,
상기 주변광 및 상기 발광 소자가 발생한 광은 가시광 대역의 빛인 광신호 송수신 장치.
제1항에 있어서,
상기 센서 유닛은 상기 광신호 송수신 장치를 포함하는 장치의 주 기판에 전기적으로 연결되도록 장착되는 광신호 송수신 장치.
제1항에 있어서,
상기 광신호 송수신 장치는 화상 표시 장치에 사용되는 광신호 송수신 장치.