KR101578169B1 - 온도 센서 모듈을 구비하는 전자 장치 - Google Patents

Abstract

온도 센서 모듈을 포함하는 전자 장치가 개시된다. 본 발명의 전자 장치는 홈의 형태로 형성되는 이어폰 잭을 구비하는 전자 장치에 있어서, 상기 전자 장치 외부에서 상기 이어폰 잭 내부로 조사되는 광을 입력받아 온도를 감지하는 온도 센서 모듈을 포함한다.

Description

온도 센서 모듈을 구비하는 전자 장치{ELECTRONIC DEVICE WITH TEMPERATURE SENSOR MODULE}

본 발명은 온도 센서 모듈을 구비하는 전자 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자 장치에 장착되어 물체의 표면에서 방사되는 광을 수광하여 온도를 측정하는 온도 센서 모듈을 구비하는 전자 장치에 관한 것이다.

최근 스마트폰을 비롯한 각종 전자 장치는 각종 센서를 장착하여 복합적인 기능을 수행한다. 예를 들어, 근접 센서를 장착하여 사물의 근접 여부에 따라 전자 장치의 동작을 제어하기도 하고, 조도 센서를 장착하여 주변 조도에 따른 전자 장치의 조명 등을 제어하기도 한다. 이에 더불어 최근에는 온도 센서를 장착하여 주변 온도를 측정하는 것이 시도되고 있다.

전자 장치에 장착되는 전자 장치는 통상적으로 감지 대상 물체의 표면에서 방사되는 적외선을 감지하여 온도를 측정한다. 그러나 종래의 전자 장치에 장착되는 온도 센서는 몇몇 문제점을 가지고 있다.

적외선 온도 센서는 온도 센서로부터 감지 대상 물체까지의 거리에 따라서 측정 오차가 발생할 수 있는데 오차를 보정할 수 있는 기준 거리를 설정하고, 상기 설정된 기준 거리에 감지 대상 물체를 위치시켜 온도를 측정하는 것이 난해하였다.

또한, 적외선 온도 센서는 수광할 수 있는 수광각(FoV)이 조절되어야 하는 데 사용의 편의성과 온도 측정의 정확도 등을 모두 만족할 수 있는 수광각을 갖는 온도 센서를 제공하는 것이 난해하였다.

또한, 적외선 온도 센서는 적외선이 투광될 수 있는 윈도우로 차폐될 수 있는데 상기 윈도우가 외부 충격에 약해 쉽게 손상될 수 있다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 감지 대상 물체를 위치시킬 수 있는 명확한 기준 거리를 가지는 온도 센서 모듈을 구비하는 전자 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은 수광각이 적절한 수준으로 조절되어 사용이 편리하면서 온도 측정의 정확도를 향상시킬 수 있는 온도 센서 모듈을 구비하는 전자 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 윈도우의 내구성을 향상시킬 수 있는 구조를 갖는 온도 센서 모듈을 구비하는 전자 장치를 제공하는 것에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치는 홈의 형태로 형성되는 이어폰 잭을 구비하는 전자 장치에 있어서, 상기 전자 장치 외부에서 상기 이어폰 잭 내부로 조사되는 광을 입력받아 온도를 감지하는 온도 센서 모듈을 포함한다.

일 측에 있어서, 상기 이어폰 잭은 접촉 단자가 형성된 내주면과 상기 내주면의 하단으로부터 연장되는 투광구가 형성된 내측 하단부를 포함하고, 상기 온도 센서 모듈은 상기 내측 하단부의 하측에 형성되고, 상기 투광구를 통해 입력되는 광을 입력받아 온도를 감지할 수 있다.

일 측에 있어서, 상기 투광구를 밀폐하는 투광성 윈도우를 더 포함할 수 있다.

일 측에 있어서, 상기 온도 센서 모듈은 상기 전자 장치의 회로부와 전기적으로 연결되는 기판 및 상기 기판 상에 실장되고, 상기 투광구의 하부에 위치하는 온도 센서 소자를 포함할 수 있다.

일 측에 있어서, 상기 온도 센서 모듈은 상기 기판과 결합하여 내부 공간을 형성하는 커버를 더 포함하고, 상기 온도 센서 소자는 상기 내부 공간에 수용될 수 있다.

일 측에 있어서, 상기 커버는 상기 기판과 대향되어 이격되는 상면과 상기 상면의 외곽부에서 연장되어 상기 기판과 결합하는 측벽을 포함하고, 상기 상면에는 상기 투광구에 대응되는 개구부가 형성될 수 있다.

일 측에 있어서, 상기 이어폰 잭은 접촉 단자가 형성된 내주면을 포함하고, 상기 내주면의 하측과 맞닿는 내측 하단부는 상기 온도 센서 모듈의 하우징에 의해 밀폐될 수 있다.

일 측에 있어서, 상기 하우징은 상기 전자 장치의 회로부와 전기적으로 연결되는 기판 및 상기 기판과 결합하고, 투광구가 형성된 커버를 포함할 수 있다.

일 측에 있어서, 상기 투광구를 밀폐하는 투광성 윈도우를 더 포함할 수 있다.

일 측에 있어서, 상기 온도 센서 모듈의 상기 이어폰 잭의 개구면 부근에서의 감지 가능 영역은 상기 개구면과 동일하거나 상기 개구면에 포함될 수 있다.

일 측에 있어서, 상기 온도 센서 모듈의 수광각은 7° 내지 16°일 수 있다.

일 측에 있어서, 상기 온도 센서 모듈의 수광각을 조절할 수 있는 굴절 렌즈를 더 포함하고, 상기 굴절 렌즈에 의해 온도 센서 모듈의 수광각이 7° 내지 16°가 되도록 조절될 수 있다.

일 측에 있어서, 상기 온도 센서 모듈은 감지 대상 물체가 상기 온도 센서로부터 상기 이어폰 잭의 개구면까지의 거리만큼 떨어진 거리에 위치하고 있는 것을 기준으로 하여 상기 감지 대상 물체의 표면 온도를 측정할 수 있다.

일 측에 있어서, 상기 온도 센서 모듈은 감지 대상 물체가 상기 이어폰 잭의 깊이에 해당하는 거리만큼 떨어진 거리에 위치하고 있는 것을 기준으로 하여 상기 감지 대상 물체의 표면 온도를 측정할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 온도 센서 모듈을 구비하는 전자 장치는 감지 대상 물체를 위치시킬 수 있는 명확한 기준 거리를 가진다.

또한, 본 발명의 실시예들은 수광각이 적절한 수준으로 조절되어 사용이 편리하면서 온도 측정의 정확도를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들은 윈도우의 내구성을 향상시킬 수 있어 전체적인 신뢰성이 보장되는 온도 센서 모듈을 구비하는 전자 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예의 단면도이다.
도 2는 도 1의 사용 상태를 설명하기 위한 사용상태 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예의 단면도이다.
도 4는 도 3의 사용 상태를 설명하기 위한 사용상태 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명하는데 있어서, 해당 분야에 이미 공지된 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명을 부가하는 것이 본 발명의 요지를 불분명하게 할 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명에서 이를 일부 생략하도록 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 실시예들을 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 해당 분야의 관련된 사람 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 구성을 나타낸다.

본 발명은 온도 센서 모듈을 구비하는 전자 장치에 관한 것이다.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 온도 센서 모듈을 구비하는 전자 장치의 일 실시예에 대해 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예의 단면도이다. 도 2는 도 1의 사용 상태를 설명하기 위한 사용상태 단면도이다.

이하, 도 1을 참조하여 온도 센서 모듈을 구비하는 전자 장치의 구조에 대해서 설명한다.

본 발명의 전자 장치는 음향 신호를 출력할 수 있다. 본 발명의 전자 장치는 예를 들어, 스마트폰, 태블릿 컴퓨터 또는 모바일 멀티미디어 플레이어 등 포터블 전자 장치일 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 전자 장치는 이어폰 잭(200)을 구비한다. 이어폰 잭(200)은 전자 장치의 케이스에서 홈의 형태로 형성되고, 이어폰 또는 해드폰 등의 플러그가 삽입될 수 있다.

이어폰 잭(200)의 내부는 내주면(210)과 내측 하단부(230)로 구성된다. 내주면(210)은 접촉 단자(211)가 형성되어 있다. 접촉 단자(211)는 플러그의 각 단자에 접촉되어 음향신호를 출력하거나 입력받는다. 접촉 단자(211)는 두 개 이상 형성되어 있어, 둘 이상의 플러그의 단자와 각각 연결될 수 있다. 또한, 음향신호 이외에도 다른 제어 신호 등도 입출력될 수 있다.

이어폰 잭(200)의 내측 하단부(230)는 내주면(210)의 하단으로부터 연장되는 부분이다. 내측 하단부(230)는 이어폰 잭(200)의 개구면(250)의 반대면이다. 내측 하단부(230)에는 투광구(231)가 형성되어 있다. 투광구(231)는 후술할 온도 센서 모듈(100)이 입력받는 광이 투광될 수 있다. 투광구(231)는 투광성 윈도우(135)에 의해 밀폐될 수 있다. 투광성 윈도우(135)는 특히 온도 센서 모듈(100)이 수광하는 광의 파장 대역에 대한 높은 투광성이 요구된다. 바람직하게는, 투광성 윈도우(135)는 적외선 대역의 높은 투광성이 요구되며, 통상적으로 실리콘 재질의 렌즈가 사용될 수 있다. 투광성 윈도우(135)는 이어폰 잭(200) 내부에 형성되어 외부의 충격 등으로부터 보호될 수 있다.

이어폰 잭(200)은 통상적으로 사용되는 3.5mm 단자일 수 있다. 3.5mm 단자란 삽입되는 플러그의 직경이 3.5mm인 것으로, 통상적으로 3개 또는 4개의 전극 단자를 가진다. 3개의 전극 단자를 가지는 경우, 두 개의 음향 신호 단자와 하나의 그라운드 단자로 구성된다. 4개의 전극 단자를 가지는 경우, 하나의 마이크로폰 등의 신호 단자가 추가될 수 있다.

온도 센서 모듈(100)은 전자 장치 외부에서 이어폰 잭(200) 내부로 조사되는 광을 입력받아 온도를 감지한다. 구체적으로 이어폰 잭(200)의 개구면(250)을 통해 이어폰 잭(200)의 내측 하단부(230)로 조사되는 광을 감지한다.

온도 센서 모듈(100)은 이어폰 잭(200)의 내측 하단부(230)의 하측에 형성된다. 구체적으로, 온도 센서 모듈(100)은 이어폰 잭(200)의 내측 하단부(230)와 하측에서 밀착되도록 형성될 수 있다.

온도 센서 모듈(100)은 하우징과 하우징 내부에 수용되는 온도 센서 소자(110)를 포함한다. 기판과 커버(130)의 결합에 의해 하우징이 형성되고, 하우징은 내부 공간을 포함한다.

기판(150)은 전자 장치의 회로부(300)와 전기적으로 연결되고, 온도 센서 소자(110)가 실장된다. 구체적으로 기판(150)은 인쇄회로기판(PCB ; Printed Circuit Board)로 형성되어, 상부면에 온도 센서 소자(110)가 실장되는 전도성 패드가 형성되어 있고, 하부면에 전자 장치의 회로부(300)와 연결되는 입출력 단자가 형성되어 있을 수 있다. 또한, 기판(150)은 상부면에 온도 센서 소자가 실장되는 전도성 패드가 형성되어 있고, 기판(150)으로부터 연장되는 연결부에 의해 전자 장치의 회로부(300)와 연결될 수 있다.

기판(150)의 상면에는 온도 센서 소자(110) 이외에 ASIC 등의 다른 소자들도 실장될 수 있다.

커버(130)는 상면과 측벽으로 구성된다. 상면은 기판(150)과 대향되어 이격된다. 측벽은 상면의 외곽부에서 연장되어 기판(150)과 결합한다. 상면에는 이어폰 잭(200)의 투광구(231)에 대응되는 개구부(131)가 형성되어 있다. 투광구(231)와 개구부(131)는 서로 연통되어 광이 투광구(231)와 개구부(131)를 통과하여 온도 센서 모듈(100)에 입력될 수 있다. 온도 센서 소자(110)는 개구부(131)의 하부에 위치한다.

이하, 도 2를 참조하여 온도 센서 모듈(100)의 수광각(θ)과 감지 영역(R)에 대해서 설명한다.

온도 센서 모듈(100)은 고유의 정해진 수광각(θ)을 가진다. 수광각(θ)은 FoV(Field of View) 또는 AoV(Angle of View)로 표현되며, 온도 센서 소자(110)의 수광할 수 있는 광의 범위를 의미한다.

온도 센서 모듈(100)은 수광각(θ)에 따라 감지 영역(R)이 정해진다. 감지 영역(R)은 온도 센서 모듈(100)과의 거리가 가까운 부근에서는 작고, 멀어질수록 거리의 제곱에 비례하여 커진다. 따라서 감지 영역(R)의 크기를 정의하는데 있어서 감지 영역(R)에서의 거리에 따라 각각 정의될 필요가 있다.

온도 센서 모듈(100)의 감지 영역(R)은 이어폰 잭(200)의 개구면(250) 부근에서 개구면(250)과 동일하거나 개구면(250)에 포함된다. 온도 센서 모듈(100)의 감지 영역(R)이 이어폰 잭(200)의 개구면(250)보다 크면 전체의 감지 영역(R) 중 이어폰 잭(200)의 개구면(250)에 해당하는 부분에서만 광이 입사되고, 감지 영역(R) 중 이어폰 잭(200)의 개구면(250)에 해당하지 않는 부분에서는 광이 입사되지 않는다. 따라서 실제 감지 대상 물체의 표면 온도보다 측정 온도가 낮아질 수 있는 문제가 있다. 또한, 온도 센서 모듈(100)의 감지 영역(R)이 이어폰 잭(200)의 개구면(250)보다 크게 작을 경우는 감지 영역이 지나치게 좁게 형성된다. 이로 인해 감지 대상 물체의 전반적인 표면 온도를 측정할 수 없다는 문제가 있다.

따라서 온도 센서 모듈(100)의 감지 영역(R)은 이어폰 잭(200)의 개구면(250) 부근에서 개구면(250)과 거의 동일하거나 조금 작으면서 개구면(250)에 완전히 포함되는 형태가 이상적이다. 표준화된 3.5φ이어폰 잭(200)의 경우, 온도 센서 모듈(100)의 수광각(θ)이 7°내지 16°인 경우 이어폰 잭(200)의 개구면(250) 부근에서 감지 영역(R)이 개구면(250)과 거의 동일하거나 조금 작으면서 개구면(250)에 완전히 포함될 수 있다.

온도 센서 모듈(100)은 감지 대상 물체의 거리에 따른 측정 오차를 가진다. 예를 들어, 동일한 감지 대상 물체라고 하더라도 온도 센서 모듈(100)과 2cm의 거리에 위치하는 경우와 1m의 거리에 위치하는 경우의 측정 온도가 달라질 수 있다. 따라서 온도 센서 모듈(100)로부터의 기준 거리를 정하고 상기 거리가 기준이 되도록 측정 온도를 보정하는 방법이 사용되는 것이 바람직하다.

본 발명의 온도 센서 모듈(100)은 온도 센서 모듈(100)로부터 이어폰 잭(200)의 개구면(250)까지의 거리가 기준 거리가 될 수 있다. 즉, 감지 대상 물체가 이어폰 잭(200)의 개구면(250)에 위치하는 것을 기준으로 하여 온도를 측정한다. 예를 들어, 체온을 측정하는 경우 측정하려는 신체의 일부를 이어폰 잭(200)의 개구면(250)에 접촉하는 것으로 상기 신체의 일부와 온도 센서 모듈(100)의 거리를 일정하게 유지할 수 있다.

통상적인 3.5φ이어폰 잭의 경우 대략 15mm의 깊이를 가진다. 따라서 이어폰 잭(200)의 내측 하단부(230)의 하측에 온도 센서 모듈(100)이 형성되는 경우라면 온도 센서 모듈(100)과 이어폰 잭(200)의 개구면(250)의 거리는 이어폰 잭(200)의 깊이에 해당하는 길이와 비슷하거나 약간 더 큰 정도이다. 구체적으로, 개구면(250)으로부터 대략 13mm 내지 18mm의 거리가 이격된다. 따라서 13mm 내지 18mm의 거리를 기준 거리로 하여 온도 센서 모듈(100)의 측정 온도를 보상할 수 있다.

이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 온도 센서 모듈을 구비하는 전자 장치의 다른 일 실시예에 대해 설명한다. 설명의 편의성을 위하여, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 다른 일 실시예를 설명하는데 있어서 도 1 및 도 2를 참조하여 상술한 본 발명의 일 실시예와 다른 점을 중심으로 설명한다.

도 3은 본 발명의 다른 일 실시예의 단면도이다. 도 4는 도 3의 사용 상태를 설명하기 위한 사용상태 단면도이다.

본 발명의 이어폰 잭(200)은 접촉 단자(211)가 형성된 내주면(210)과 내주면(210)의 하측과 맞닿는 내측 하단부(230)를 가진다. 이어폰 잭(200)의 내측 하단부(230)는 내주면(210)의 하측으로부터 별도로 연장되어 형성되지 않고, 개방되어 있다. 다만 내측 하단부(230)는 온도 센서 모듈(100)의 하우징에 의해 밀폐된다.

온도 센서 모듈(100)의 하우징은 기판(150)과 커버(130)를 포함한다. 기판(150)은 전자 장치의 회로부(300)와 전기적으로 연결되고, 커버(130)는 기판(150)과 결합하여 내부 공간을 형성한다. 커버(130)는 상면과 측면을 구비하는데, 상면에는 투광구(231)가 형성되어 있다. 투광구(231)를 통해 이어폰 잭(200)을 통해 전자 장치 외부로부터 조사된 광이 하우징의 내부 공간으로 입력될 수 있다.

투광구(231)는 투광성 윈도우(135)에 의해 밀폐될 수 있다. 투광성 윈도우(135)는 특히 온도 센서 모듈(100)이 수광하는 광의 파장 대역에 대한 높은 투광성이 요구된다. 바람직하게는, 투광성 윈도우(135)는 적외선 대역의 높은 투광성이 요구되며, 통상적으로 실리콘 재질의 렌즈가 사용될 수 있다.

이상, 본 발명의 온도 센서 모듈을 구비하는 전자 장치의 다양한 실시예들에 대해 설명하였다. 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 관점에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 본 명세서의 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100 : 온도 센서 모듈 110 : 온도 센서 소자
130 : 커버 135 : 윈도우
150 : 기판 200 : 이어폰 잭
231 : 투광구 250 : 개구면
300 : 전자 장치의 회로부
R : 감지 가능 영역 θ : 수광각

Claims (14)

1. 홈의 형태로 형성되는 이어폰 잭을 구비하는 전자 장치에 있어서, 상기 전자 장치는 상기 전자 장치 외부에서 상기 이어폰 잭 내부로 조사되는 광을 입력받아 온도를 감지하는 온도 센서 모듈을 포함하며,
   상기 이어폰 잭은 접촉 단자가 형성된 내주면과 상기 내주면의 하단으로부터 연장되는 투광구가 형성된 내측 하단부를 포함하고,
   상기 온도 센서 모듈은 상기 내측 하단부의 하측에 형성되고, 상기 투광구를 통해 입력되는 광을 입력받아 온도를 감지하며,
   상기 온도 센서 모듈은 상기 투광구를 밀폐하는 투광성 윈도우를 포함하고,
   상기 온도 센서 모듈은 상기 전자 장치의 회로부와 전기적으로 연결되는 기판 및 상기 기판 상에 실장되고, 상기 투광구의 하부에 위치하는 온도 센서 소자를 포함하며,
   상기 온도 센서 모듈은 상기 기판과 결합하여 내부 공간을 형성하는 커버를 더 포함하고, 상기 온도 센서 소자는 상기 내부 공간에 수용되며,
   상기 커버는 상기 기판과 대향되어 이격되는 상면과 상기 상면의 외곽부에서 연장되어 상기 기판과 결합하는 측벽을 포함하고, 상기 상면에는 상기 투광구에 대응되는 개구부가 형성되어 있으며,
   상기 이어폰 잭은 접촉 단자가 형성된 내주면을 포함하고, 상기 내주면의 하측과 맞닿는 내측 하단부는 상기 온도 센서 모듈의 하우징에 의해 밀폐되며,
   상기 하우징은 상기 전자 장치의 회로부와 전기적으로 연결되는 기판 및 상기 기판과 결합하고, 투광구가 형성된 커버를 포함하며,
   상기 하우징은 상기 투광구를 밀폐하는 투광성 윈도우를 포함하고,
   상기 온도 센서 모듈의 상기 이어폰 잭의 개구면 부근에서의 감지 가능 영역은 상기 개구면과 동일하거나 상기 개구면에 포함되며,
   상기 온도 센서 모듈의 수광각은 7° 내지 16°이며,
   상기 전자 장치는 상기 온도 센서 모듈의 수광각을 조절할 수 있는 굴절 렌즈를 포함하고, 상기 굴절 렌즈에 의해 온도 센서 모듈의 수광각이 7° 내지 16°가 되도록 조절되며,
   상기 전자 장치는 상기 온도 센서 모듈은 감지 대상 물체가 상기 온도 센서로부터 상기 이어폰 잭의 개구면까지의 거리만큼 떨어진 거리에 위치하고 있는 것을 기준으로 하여 상기 감지 대상 물체의 표면 온도를 측정하며,
   상기 전자 장치는 상기 온도 센서 모듈은 감지 대상 물체가 상기 이어폰 잭의 깊이에 해당하는 거리만큼 떨어진 거리에 위치하고 있는 것을 기준으로 하여 상기 감지 대상 물체의 표면 온도를 측정하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
   
   
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