KR102038518B1 - 광 경로 연장 장치 - Google Patents

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KR102038518B1
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남동욱
민병일
박광수
김봉석
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주식회사 비욘드아이즈
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Abstract

본 발명은 광 경로 연장 장치에 관한 것이다. 광 경로 연장 장치는, 전자장치의 내부로 입사한 빛을 수광하는 제1 면 및 상기 제1 면과 상이한 형상을 가지며 상기 제1 면에 의해 수광된 빛이 나가는 제2 면을 가진 광 가이드, 및 상기 제2 면을 센서에 광학적으로 결합시키는 센서 커넥터를 포함할 수 있다.

Description

광 경로 연장 장치{Apparatus of extending light path}
본 발명은 광 경로 연장 장치에 관한 것이다.
근접 센서 및/또는 조도 센서는 휴대 전화나 태블릿 등과 같은 휴대용 전자장치뿐 아니라 TV나 모니터와 같은 영상 전자장치에 사용된다. 근접 센서는, 사용자와 전자장치간 거리를 측정하는 센서이며, 조도 센서는 전자장치 주변 밝기를 감지하는 센서이다. 광학 방식의 근접 센서와 조도 센서를 결합한 근접조도센서는, 단일 패키지 내에 두 센서를 구현한 것이다.
최근 들어, 디스플레이가 전자장치 전면의 거의 전체를 차지하는 디자인이 증가하고 있다. 큰 화면을 요구하는 수요에 따라 디스플레이의 크기가 커지지만, 카메라, 특히, 근접조도센서를 배치하기 위해서 전면의 적어도 일부 영역이 여전히 확보되어야 한다. 초음파 등을 이용한 근접 센서는, 전면이 디스플레이로 덮인 구조에도 적용 가능하지만, 조도 센싱 기능이 통합되기 어렵다. 한편, 조도 센서는, 전면 이외의 영역에도 위치될 수 있지만, 전자장치를 보호하기 위한 케이스로 인해 주변의 빛을 감지하지 못하게 될 수 있다. 따라서 근접조도센서가 설치될 수 있는 가장 이상적인 위치는 전자장치의 전면이지만, 디스플레이가 전면 전체를 차지하는 디자인에서는 상용의 근접조도센서를 배치할 위치를 확보하기가 어렵다.
디스플레이가 전면 전체를 차지하는 디자인의 전자장치에 적용 가능한 근접조도센서용 광 경로 연장 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 실시예는, 광 경로 연장 장치를 제공한다. 광 경로 연장 장치는, 전자장치의 내부로 입사한 빛을 수광하는 제1 면 및 상기 제1 면과 상이한 형상을 가지며 상기 제1 면에 의해 수광된 빛이 나가는 제2 면을 가진 광 가이드, 및 상기 제2 면을 센서에 광학적으로 결합시키는 센서 커넥터를 포함할 수 있다.
일 실시예로, 상기 광 가이드는, 상기 제1 면에 일단이 배치되며, 상기 제2 면에 타단이 배치된 N 개(여기서, N은 자연수)의 옵티컬 파이버일 수 있다.
일 실시예로, 상기 제1 면은, 상기 N 개의 옵티컬 파이버의 일단이 일 열로 배치되어 형성되며, 상기 제2 면은, 상기 N 개의 옵티컬 파이버의 타단이 적층되어 형성될 수 있다.
일 실시예로, 상기 제2 면은 상기 옵티컬 파이버의 타단이 (N/4) X 4 구조로 배치되어 형성될 수 있다.
일 실시예로, 상기 제2 면은 상기 옵티컬 파이버의 타단이 (N/2) X 2 구조로 배치되어 형성될 수 있다.
일 실시예로, 상기 제2 면은, 상기 N 개의 옵티컬 파이버의 타단이 둘 이상의 층으로 적층되어 형성되되, 상기 둘 이상의 층 중 하나에 배치된 타단의 수는 나머지 층에 배치된 타단의 수와 상이할 수 있다.
일 실시예로, 상기 제1 면은, 상기 N 개의 옵티컬 파이버의 일단이 (N/2) X 2 구조로 배치되어 형성되며, 상기 제2 면은 상기 옵티컬 파이버의 타단이 (N/4) X 4 구조로 배치되어 형성될 수 있다.
일 실시예로, 상기 N개의 옵티컬 파이버의 상기 일단은 상기 전자장치의 커버 글라스 하면에 광학적으로 결합될 수 있다.
일 실시예로, 광 경로 연장 장치는, 배열된 상기 N개의 옵티컬 파이버의 상기 일단을 고정하는 제1 연결 커넥터 및 상기 커버 글라스 하면에 부착되며, 상기 제1 커넥터를 수용하는 제2 연결 커넥터를 더 포함할 수 있다.
일 실시예로, 상기 옵티컬 파이버의 상기 일단은 부품의 벽을 따라 배치될 수 있다.
일 실시예로, 상기 광 가이드는 상기 제2 면으로부터 분리된 제3 면을 더 포함하되, 상기 광 가이드는 상기 제1 면에 일단이 배치되고, N 개의 타단은 상기 제2 면에 배치되며, M 개의 타단은 상기 제3 면에 배치된 N+M개(여기서, N, M은 자연수)의 옵티컬 파이버일 수 있다.
일 실시예로, 상기 제1 면은 상기 전자장치의 커버 글라스 하면에 광학적으로 결합되고, 상기 제2 면은 상기 센서의 수광부에 광학적으로 결합되며, 상기 제3 면은 상기 센서의 발광 다이오드에 광학적으로 결합될 수 있다.
일 실시예로, 상기 센서 커넥터는, 상기 제2 면으로부터 연장된 광 가이드의 적어도 일부 및 센서의 적어도 일부를 내부에 수용하되, 상기 제2 면은 상기 센서의 수광부를 향하도록 배치될 수 있다.
일 실시예로, 상기 센서는, 제1 개구 및 제2 개구가 형성된 몰드, 상기 제1 개구를 통해 거리를 측정하기 위한 검출용 광을 조사하는 발광 다이오드 및 상기 제2 개구를 통해 상기 전자장치의 내부로 입사한 빛 및 반사된 검출용 광을 수광하는 상기 수광부를 포함하며, 상기 제2 면은 상기 제1 개구 및 상기 제2 개구에 광학적으로 결합될 수 있다.
일 실시예로, 상기 센서 커넥터는, 상기 제2 면 및 상기 센서의 수광부에 대해 경사진 미러를 더 포함하며, 상기 제2 면은 상기 미러를 통해 상기 센서의 수광부를 향하도록 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 실시예는, 연장된 광 경로를 가진 조도 센서를 제공한다. 연장된 광 경로를 가진 조도 센서는, 전자장치의 내부로 입사한 빛을 수광하는 제1 면 및 상기 제1 면과 상이한 형상을 가지며 상기 제1 면에 의해 수광된 빛이 나가는 제2 면을 가진 광 가이드 및 상기 제2 면에 광학적으로 결합된 조도 센서를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 실시예는, 연장된 광 경로를 가진 근접조도 센서를 제공한다. 연장된 광 경로를 가진 근접조도 센서는, 전자장치의 내부로 입사한 빛을 수광하는 제1 면 및 상기 제1 면과 상이한 형상을 가지며 상기 제1 면에 의해 수광된 빛이 나가는 제2 면을 가진 광 가이드 및 상기 제2 면에 광학적으로 결합된 근접조도 센서를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 광 경로 연장 장치에 결합된 근접조도센서는, 디스플레이가 전면 전체를 차지하는 디자인의 전자장치에 적용될 수 있다.
이하에서, 본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명된다. 이해를 돕기 위해, 첨부된 전체 도면에 걸쳐, 동일한 구성 요소에는 동일한 도면 부호가 할당되었다. 첨부된 도면에 도시된 구성은 본 발명을 설명하기 위해 예시적으로 구현된 실시예에 불과하며, 본 발명의 범위를 이에 한정하기 위한 것은 아니다. 특히, 첨부된 도면들은, 발명의 이해를 돕기 위해서, 일부 구성 요소를 다소 과장하여 표현하고 있다. 도면은 발명을 이해하기 위한 수단이므로, 도면에 표현된 구성 요소의 폭이나 두께 등은 실제 구현시 달라질 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 전자장치에 배치된 광 경로 연장 장치를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 2는 광 경로 연장 장치의 구조 및 동작 원리를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 구조가 구현된 광 경로 연장 장치의 일 실시예를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 커넥터의 결합 방식을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 2에 도시된 광 가이드의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 2에 도시된 광 가이드의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 2에 도시된 광 가이드의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 옵티컬 파이버 및 센서의 물리적 치수에 따른 광학적 결합 구조를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 8에 도시된 구조가 구현된 광 경로 연장 장치의 다른 실시예를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 8에 도시된 구조가 구현된 광 경로 연장 장치의 또 다른 실시예를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 광 경로 연장 장치의 센서 결합 구조를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 도 11의 센서 커넥터의 구조를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 이어 스피커에 일체화된 광 경로 연장 장치를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 카메라 모듈에 일체화된 광 경로 연장 장치를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 특히, 이하에서 첨부된 도면을 참조하여 설명될 기능, 특징, 실시예들은, 단독으로 또는 다른 실시예와 결합하여 구현될 수 있다. 따라서 본 발명의 범위가 첨부된 도면에 도시된 형태에만 한정되는 것이 아님을 유의하여야 한다.
한편, 본 명세서에서 사용되는 용어 중 “실질적으로”, “거의”, “약” 등과 같은 표현은 실제 구현시 적용되는 마진이나 발생가능한 오차를 고려하기 위한 표현이다. 예를 들어, “실질적으로 90도”는 90도일 때의 효과와 동일한 효과를 기대할 수 있는 각도까지 포함하는 의미로 해석되어야 한다. 다른 예로, “거의 없는”은 무엇인가가 미미하게 존재하더라도 무시할 수 있는 정도까지 포함하는 의미로 해석되어야 한다.
한편, 특별한 언급이 없는 한, “측면”, 또는 “수평”은 도면의 좌우 방향을 언급하기 위한 것이며, “수직”은 도면의 상하 방향을 언급하기 위한 것이다. 또한, 특별히 정의되지 않는 한, 각도, 입사각 등은 도면에 표시된 수평면에 수직한 가상의 직선을 기준으로 한다.
첨부된 도면 전체에 걸쳐서, 동일하거나 유사한 요소는 동일한 도면 부호를 사용하여 인용된다.
도 1은 전자장치에 배치된 광 경로 연장 장치를 예시적으로 도시한 도면이다.
광 경로 연장 장치(100)는, 전자장치(10), 예를 들어, 스마트 폰의 전면에 배치해야 하는 광학 센서, 예를 들어, 조도 센서, 근접 감지 센서, 근접조도 센서 등에 의한 디자인 제한을 제거할 수 있다. 광 경로 연장 장치(100)는 광학 센서에 빛을 공급할 수 있는 광 경로를 제공한다. 이로 인해, 외부에 노출되지 않더라도 광학 센서는 본래 기능을 수행할 수 있게 된다. 광 경로 연장 장치(100)로 인해 전자장치(10)의 전면 중 일부 영역에 광학 센서를 배치할 필요가 사라진다. 이는 디스플레이(13)를 전면 전체 영역을 배치할 수 있게 한다.
전자장치(10)에 설치된 광학 센서는, 예를 들어, 포토 다이오드와 같은 수광부를 구비하며, 수광부는 광학적으로 투명한 커버 글라스(12) 하부에 위치된다. 커버 글라스(12)를 통과한 빛은 광학 센서의 상면에 형성된 개구를 통해 수광부에 도달하여 수광부에 의해 검출된다. 대부분의 다른 전자부품과 마찬가지로, 광학 센서 역시 매우 작은 치수를 가진다. 하지만, 광학 센서를 커버 글라스(12) 하부에 배치하기 위해서는, 전자장치(10)의 프레임(11)과 디스플레이(13) 사이에 공간이 필요하다. 이는, 디스플레이(13)가 차지할 수 있는 면적을 감소시키는 결과를 초래한다. 디스플레이(13)가 프레임(11)에 밀착된 것처럼 보이지만, 디스플레이(13)와 프레임(11) 사이에는 수십 내지 수백 um의 유격이 존재할 수 있다. 또한, 디스플레이(13)의 측면 일부에 홈이 형성되거나, 측면 일부가 나머지보다 안쪽으로 들어가게 형성될 수 있다. 빛은, 공차를 고려한 설계로 인해 발생한 유격이나 디스플레이(13) 측면 구조로 인해 발생한 공간(14)으로, 입사할 수 있다. 하지만, 공간(14)은 너무 좁아서 광학 센서를 수용하기 어렵다. 한편, 전자장치(10)는 측면에 배치된 하나 이상의 버튼(15)을 포함할 수 있다. 편리한 조작을 위해, 버튼(15)은 측면으로부터 돌출된다. 버튼(15) 내부는 빈 공간이지만, 역시 광학 센서를 수용하기 어렵다.
광 경로 연장 장치(100)는 전자장치(10)의 내부로 입사된 빛을 광학 센서에 전달한다. 광 경로 연장 장치(100)의 일단은, 공간(14)에 위치될 수 있을 정도로 얇으며, 타단은 광학 센서 상면의 개구를 적어도 부분적으로 커버하는 단면적을 가질 수 있다. 광 경로 연장 장치(100)의 일단은, 커버 글라스(12) 또는 버튼(15)에 배치된 광학적으로 투명한 영역(16)에 광학적으로 결합되어 커버 글라스(12)를 통과한 빛을 수광한다. 수광된 빛은 타단을 통해 광학 센서에 입사한다.
도 2는 광 경로 연장 장치의 구조 및 동작 원리를 예시적으로 설명하기 위한 도면으로, 비교를 위해 근접조도센서의 동작 원리를 함께 도시하고 있다.
광 경로 연장 장치(100)는, 빛(24)이 입사하는 제1 면(20) 및 빛(26)이 나오는 제2 면(21)을 가진 광 가이드(25)를 포함한다. 제1 면(20)과 제2 면(21)은 상이한 형상을 가진다. 예시된 바와 같이, 제1 면(20)은, 얇고 긴 직사각형이며, 제2 면(21)은 정사각형일 수 있다. 그러나, 이하에서 상세히 설명되겠지만, 제1 면(20) 및 제2 면(21)의 형상은 예시된 직사각형이나 정사각형에 한정되지 않는다. 한편, 제1 면(20)의 면적과 제2 면(21)의 면적은 실질적으로 동일할 수 있다. 즉, 광 가이드(25)에 의해 발생할 수 있는 광량 손실이 무시할 정도로 작다면, 제1 면(20)이 수광한 빛(24)의 광량은 제2 면(21)을 통해 광학식 근접 센서 또는 근접조도센서(이하 광학 센서(300, 301)로 총칭함)에 전달되는 빛(26)의 광량과 실질적으로 동일할 수 있다.
제1 면(20)의 가로 길이(또는 폭)는 제2 면(21)의 가로 길이보다 클 수 있으며, 제1 면(20)의 세로 길이(또는 두께)는 제2 면(21)의 세로 길이보다 작을 수 있다. 제1 면(20)은, 소정 각도 범위로 입사하는 빛(24)을 수광할 수 있다. 그로 인해, 제1 면(20)에 대응하는 검출 영역(23)은, 제1 면(20)로부터의 거리 D가 증가할수록 확장되며, 검출 면적(23)의 형상은 제1 면(20)의 형상과 거의 유사하게 유지될 수 있다.
제1 면(20)과 유사하게, 광학 센서(301)의 경우에도, 상면으로부터 거리 D가 증가할수록 검출 영역(29)이 확장된다. 광학 센서(301)의 검출 영역(29)의 형상은, 광학 센서(301)의 광학 구조, 예를 들어, 렌즈 및/또는 빛이 통과하기 위한 개구의 형상 등에 의해 결정되며, 실질적으로 원형 또는 타원형일 수 있다. 제1 면(20)의 가로 길이가 광학 센서(301)의 광학 구조의 폭보다 상대적으로 크기 때문에, 제1 면 (20)의 검출 영역(23)의 폭 W1d는 광학 센서(301)의 검출 영역(29)의 폭 W2d보다 상대적으로 클 수 있다.
한편, 광 가이드(25)는 양방향으로 빛을 전달한다. 제2 면(21)은 광학 센서(300)가 생성한 빛(27)을 수광할 수 있다. 제1 면(20)을 통해 광 경로(25) 외부로 나간 빛(28)은, 물체에 반사되어 다시 제1 면(20)으로 되돌아올 수 있다. 빛간의 간섭을 감소시키기 위해서, 제1 면(20)이 수광한 빛(24)이 통과하는 광 경로와 제2 면(21)이 수광한 빛(27)이 통과하는 광 경로는 광학적으로 분리될 수 있다. 여기서, 제2 면(21)이 수광하는 빛(27)은, 예를 들어, 근적외선과 같이 특정 파장의 빛 및/또는 소정 주파수의 펄스 형태의 빛일 수 있다.
광 가이드(25)는 다양하게 구현 가능하다. 이하에서는 복수의 옵티컬 파이버를 이용하여 광 가이드(25)를 구현한 실시예가 주로 설명되지만, 광 가이드(25)는, 옵티컬 파이버와 유사한 물성을 갖는 물질을, 몰드를 이용한 사출 성형 등의 방식으로도 제조될 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 구조가 구현된 광 경로 연장 장치의 일 실시예를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 광 경로 연장 장치(100)는 광 가이드(200) 및 센서 커넥터(110)를 포함한다. 추가적으로, 광 경로 연장 장치(100)는 광 가이드(200)의 일단에 결합된 제1 연결 커넥터(120)를 더 포함할 수 있다. 센서 커넥터(110)는 광 가이드(200)의 타단에 결합된다. 일 실시예로, 광 가이드(200)는 복수의 옵티컬 파이버(210)로 구성될 수 있다. 옵티컬 파이버(210)는, 내부를 통해 빛이 전달될 수 있는 코어 및 코어를 보호하기 위한 클래딩을 포함하며, 코어의 직경 및 클래딩의 두께는 다양할 수 있다. 한편, 옵티컬 파이버(210)는 적절한 유연성을 가져서 광 가이드(220)의 적어도 일부 구간, 예를 들어, 수평 정렬 구간(220)은 구부러질 수 있다.
광 가이드(200)는, 수평 정렬 구간(220), 변형 구간(230) 및 수직 정렬 구간(240)을 포함한다. 수평 정렬 구간(220), 변형 구간(230) 및 수직 정렬 구간(240)은, 옵티컬 파이버(210)의 배열 상태(예를 들어, 수평 정렬 구간(220) 및 수직 정렬 구간(240)) 및/또는 배열 상태가 변경되는 영역(예를 들어, 변형 구간(230))을 구분하기 위한 것으로, 각 구간(220, 230, 240)은 순서대로 연속된다. 각 구간(220, 230, 240)의 길이는 동일하거나 상이할 수 있다. 한편, 각 구간(220, 230, 240)의 폭은 순서대로 감소한다.
일 실시예로, 수평 정렬 구간(220)에서, 복수의 옵티컬 파이버(210)는 일 열로 배치될 수 있다. 여기서, 일 열은, 길이 방향으로 볼 때, 복수의 옵티컬 파이버(210)가 동일 평면상에 있는 배열된 것을 의미한다. 한편, 복수의 옵티컬 파이버(210)의 일단(211)은, 단면 방향으로 볼 때, 실질적으로 동일한 평면상에 배열되어 도 2에 도시된 제1 면(20)을 형성한다. 수평 정렬 구간(220)에서, 옵티컬 파이버(210)는 실질적으로 직선일 수 있지만, 적절한 유연성을 가지고 있기 때문에 적어도 일부는 곡선이거나 외력에 의해 구부러질 수도 있다. 광 경로 연장 장치(100)가 없는 광학 센서(301)는, 예를 들어, 커버 글라스(12)에 직접 접촉하거나 적어도 커버 글라스(12) 하부에 위치되어야 했다. 이에 반해, 광 경로 연장 장치(100)에 연결된 광학 센서(300)는, 빛이 도달할 수 없는 위치에 설치되더라도 광 경로 연장 장치(100)를 통해 빛을 제공받을 수 있다. 특히, 구부러질 수 있는 수평 정렬 구간(220)은, 광학 센서(300)의 설치 위치를 더 자유롭게 결정할 수 있도록 한다. 다른 실시예로, 수평 정렬 구간(220)에서, 복수의 옵티컬 파이버(210)는 둘 이상의 열로 배치될 수 있다. 즉, 길이 방향으로 볼 때, 복수의 옵티컬 파이버(210)의 적어도 일부가 나머지 옵티컬 파이버(210)가 배열된 평면과 상이한 평면상에 배열된 것을 의미한다. 그러나 이 구조에서도, 복수의 옵티컬 파이버(210)의 일단(211)은 실질적으로 동일한 평면상에 배열될 수 있다.
변형 구간(230)은 수평 정렬 구간(220)이 끝나는 지점부터 수직 정렬 구간(240)이 시작되는 구간 사이에 위치하며, 실질적으로 직선인 옵티컬 파이버(210)가 곡선화되거나 구부러지는 구간이다. 변형 구간(230)은, 예를 들어, 일 열로 정렬된 복수의 옵티컬 파이버(210)를 둘 이상의 열로 적층(stack)하기 위해 옵티컬 파이버(210)를 변형하기 위한 구간이다. 변형 구간(230)으로 인해서, 복수의 옵티컬 파이버 각각의 형상은 모두 상이하거나, 대칭될 수 있다. 변형 구간(230)의 다양한 구현 중 일부는 도 5 내지 도 7을 참조하여 이하에서 설명한다.
수직 정렬 구간(240)은, 변형 구간(230)으로부터 연장되며, 복수의 옵티컬 파이버(210)가 둘 이상의 열로 적층된 구간이다. 수직 정렬 구간(240)의 각 열에 포함된 옵티컬 파이버(210)의 개수는 동일하거나 상이할 수 있다. 예를 들어, 16개의 옵티컬 파이버(210)로 광 가이드(200)를 구성하는 경우, 8개씩 2열, 4개씩 4열, 또는 2개씩 8열이 적층될 수 있다. 한편, 예를 들어, 15개의 옵티컬 파이버(210)로 광 가이드(200)를 구성하는 경우, 1-2-3-4-5와 같이, 어느 한 열에 포함된 옵티컬 파이버(210)의 개수가 다른 열에 포함된 옵티컬 파이버(210)의 개수와 상이할 수도 있다. 각 열마다 적층되는 옵티컬 파이버(210)의 개수와 상관 없이, 옵티컬 파이버(210)의 타단(212)은 단면 방향으로 볼 때 실질적으로 동일한 평면상에 배열되어 도 2에 도시된 제2 면(21)을 형성한다. 한편, 수직 정렬 구간(240)에서, 옵티컬 파이버(210)는 실질적으로 직선일 수 있다. 수직 정렬 구간(240)의 단부, 즉, 제2 면(21)은, 실질적으로 수직으로 광학 센서(300)에 광학적으로 결합될 수 있다.
일 실시예로, 수평 정렬 구간(220)의 길이는, 나머지 구간(230, 240)의 길이보다 길 수 있다. 수평 정렬 구간(220)은, 복수의 옵티컬 파이버(210)가 일 열로 배열되어 있어서, 나머지 구간(230, 240)보다 더 유연할 수 있다. 특히, 수평 정렬 구간(220)의 두께는 나머지 구간(230, 240)의 두께보다 상대적으로 얇으므로, 예를 들어, 프레임(11)과 디스플레이(13)에 있는 좁은 공간(14)에도 삽입될 수 있다. 수평 정렬 구간(220)을 충분히 길게 하면, 수평 정렬 구간(220)의 일부는 좁은 공간(14)에 삽입되더라도 남은 구간을 구부릴 수 있어서 광학 센서(300)를 적절한 위치에 배치하기가 용이해진다.
일 실시예로, 수평 정렬 구간(220)의 적어도 일부는 복수의 옵티컬 파이버(210)를 보호하면서 동시에 복수의 옵티컬 파이버(210)의 배열 상태를 유지시키는 보호층으로 코팅될 수 있다. 여기서, 보호층은 경화된 이후에도 어느 정도 유연성을 갖는 물질로 형성될 수 있다. 다른 실시예로, 수평 정렬 구간(220)의 적어도 일부는 합성 수지로 형성된 필름에 부착되어 복수의 옵티컬 파이버(210)의 배열 상태가 유지될 수 있다. 또 다른 실시예로, 구부러진 상태가 유지되도록 하기 위해, 수평 정렬 구간(220)의 적어도 일부는, 경화 후에도 일정한 형상을 유지하는 보호층으로 코팅되거나 합성수지로 형성된 몰드에 내에 배치될 수 있다.
도 4는 도 3에 도시된 커넥터의 결합 방식을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 4의 (a)를 참조하면, 제1 연결 커넥터(120)는 복수의 옵티컬 파이버(210)의 일단(211)측에 배치되어 복수의 옵티컬 파이버(210)를 고정할 수 있다. 여기서, 일단(211)측은, 일단(211) 또는 일단(211) 부근 영역을 지칭한다. 일 실시예로, 제1 연결 커넥터(120)는, 복수의 옵티컬 파이버(210)의 일단(211)측에 합성수지로 형성된 몰드일 수 있다. 사출 성형된 몰드는, 복수의 옵티컬 파이버(210)의 일단(211)에 의해 형성된 제1 면(20)을 외부로 노출시키도록 형성된다. 다른 실시예로, 제1 연결 커넥터(120)는, 상면의 적어도 일부와 하면의 적어도 일부가 개방된 하우징일 수 있다. 복수의 옵티컬 파이버(210)는 개방된 하면을 통해 삽입되며, 일단(211)에 의해 형성된 제1 면(20)은, 하우징의 개방된 상면 또는 하우징 내부에 배치될 수 있다. 하우징 내에 삽입된 복수의 옵티컬 파이버(210)는, 하우징의 내벽에 접착되거나 고정 부재에 의해 고정될 수 있다.
제2 연결 커넥터(130)는 전자장치(10)에 고정되며, 제1 연결 커넥터(120)에 체결된다. 일 예로, 제2 연결 커넥터(130)는 상면의 적어도 일부와 하면의 적어도 일부가 개방된 하우징이며, 상면측은 커버 글라스(12)의 하면에 고정될 수 있다. 제1 연결 커넥터(120)는 개방된 하면을 통해 삽입될 수 있다. 제1 연결 커넥터(120)와 제2 연결 커넥터(130)간 체결에 의해, 광 가이드(200)의 제1 면(20)은 커버 글라스(12)와 광학적으로 결합될 수 있다. 여기서, 광학적 결합은, 광 가이드(200)의 제1 면(20)이 커버 글라스(12)의 하면에 밀착되도록 결합되는 것을 포함한다. 추가적으로, 광학적 결합은, 광 가이드(200)의 제1 면(20)과 커버 글라스(12)의 하면이, 빛을 수광할 수 있는 거리 내에서 이격된 상태를 더 포함할 수 있다.
도 4의 (b)를 참조하면, 센서 커넥터(120)는 복수의 옵티컬 파이버(210)의 타단(212)측에 배치되어 복수의 옵티컬 파이버(210)를 고정할 수 있다. 여기서, 타단(212)측은, 타단(212) 또는 타단(212) 부근 영역을 지칭한다. 일 실시예로, 센서 커넥터(110)는, 복수의 옵티컬 파이버(210)의 타단(212)측에 합성수지로 형성된 몰드일 수 있다. 사출 성형된 몰드는, 복수의 옵티컬 파이버(210)의 타단(212)에 의해 형성된 제2 면(21)을 외부로 노출시키도록 형성된다. 다른 실시예로, 센서 커넥터(110)는, 상면의 적어도 일부와 하면의 적어도 일부가 개방된 하우징일 수 있다. 복수의 옵티컬 파이버(210)는 개방된 상면을 통해 삽입되며, 타단(212)에 의해 형성된 제2 면(21)은, 하우징의 개방된 하면 또는 하우징 내부에 배치될 수 있다. 광학 센서(300)는, 상면이 하우징 내부를 향하도록 정렬되어 제2 면(21)에 광학적으로 결합된다. 일 실시예로, 광학 센서(300)의 적어도 일부는 하우징 내부에 수용될 수 있다. 다른 실시예로, 광학 센서(300)는, 광학적으로 투명한 접착제를 이용하여 제2 면(21)에 고정될 수도 있다. 또 다른 실시예로, 옵티컬 파이버(210)와 광학 센서(300)를 일체로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 발광 다이오드 및/또는 포토 다이오드를 포함하는 센서 다이를 옵티컬 파이버와 함께 몰딩할 수 있다. 다른 예로, 제2 면(21)의 형상에 대응하는 개구가 광학 센서(300)의 상면에 형성되고, 옵티컬 파이버(210)의 타단은 개구를 통해 삽입되어 고정될 수도 있다.
도 5는 도 2에 도시된 광 가이드의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다. 여기서, (a)는 변형 구간(230)이 형성되는 과정을 도시하며, (b)는 광 가이드의 사시도이다.
도 5의 (a) 및 (b)를 함께 참조하면, 광 가이드(200)는, 예를 들어, 16개의 옵티컬 파이버(210)를 이용하여 구현될 수 있다. 16개의 옵티컬 파이버(210)는 일 열로 배치된다. 옵티컬 파이버(210)의 타단이 수직 정렬 구간(240)에서 배치되는 위치 및/또는 변형 구간(230)의 구조에 따라, 세트 a 내지 g로 분류될 수 있다. 세트 a는 일 열로 정렬된 16개의 옵티컬 파이버(210) 중, 중앙에 배치된 4개의 옵티컬 파이버이고, 세트 b는 세트 a의 좌측에 배치된 2개의 옵티컬 파이버이고, 세트 c는 세트 a의 우측에 배치된 2개의 옵티컬 파이버이고, 세트 d는 세트 b의 좌측에 배치된 2개의 옵티컬 파이버이고, 세트 e는 세트 c의 우측에 배치된 2개의 옵티컬 파이버이고, 세트 f는 세트 d의 좌측에 배치된 2개의 옵티컬 파이버이며, 세트 g는 세트 e의 우측에 배치된 2개의 옵티컬 파이버이다.
16개의 옵티컬 파이버(210)를 이용하면, 제2 면(21)은 옵티컬 파이버의 타단(212)을 4X4 배열하여 형성될 수 있다. 세트 a에 포함된 옵티컬 파이버의 타단은 제2 면(21)의 가장 아래쪽에 배치되어 제1층이 되고, 세트 b 및 c에 포함된 옵티컬 파이버의 타단은 제2층이 되고, 세트 d 및 e에 포함된 옵티컬 파이버는 제3층이 되며, 세트 f 및 g에 포함된 옵티컬 파이버는 제2 면(21)의 가장 윗쪽에 배치되어 제4층이 된다. 제2층은, 세트 a에 포함된 옵티컬 파이버의 상부 좌측에 세트 b에 포함된 옵티컬 파이버의 타단을 배치하며, 세트 a에 포함된 옵티컬 파이버의 상부 우측에 세트 c에 포함된 옵티컬 파이버의 타단을 배치하여 형성된다. 제3층은, 제2층 상부 좌측에 세트 d에 포함된 옵티컬 파이버의 타단을 배치하며, 제2층 상부 우측에 세트 e에 포함된 옵티컬 파이버의 타단을 배치하여 형성된다. 제4층은, 제3층 상부 좌측에 세트 f에 포함된 옵티컬 파이버의 타단을 배치하며, 제3층 상부 우측에 세트 g에 포함된 옵티컬 파이버의 타단을 배치하여 형성된다. 여기서, 옵티컬 파이버의 중심이 지면에 수직하게 적층된 구조가 도시되어 있으나, 이외에도 다양한 각도가 되도록 적층할 수 있음은 물론이다.
복수의 옵티컬 파이버(210)의 일단은 일 열로 정렬(수평 정렬 구간)되며, 타단은 적층(수직 정렬 구간)하면, 옵티컬 파이버(210)의 적어도 일부가 구부러지거나 곡선이 되는 변형 구간(230)이 발생한다. 도 5에 도시된 구조는, 좌우측에 배치된 옵티컬 파이버(세트 b 내지 g)를 중앙에 배치된 옵티컬 파이버(세트 a) 위에 순서대로 모아서 적층된다. 따라서 변형 구간(230)의 좌우는 중심선을 기준으로 대칭이다. 한편, 제2 면(21)을 형성하는 옵티컬 파이버의 타단(212)은 실질적으로 동일한 평면상에 있어야 한다. 이를 위해서, 옵티컬 파이버의 길이는, 변형 구간(230)에 의한 단대단 직선 거리의 변화를 고려하여, 좌측 또는 우측에서 중심으로 갈수록 짧아질 수 있다. 한편, 옵티컬 파이버(210)를 적층한 후, 적절히 절단함으로써 제2 면(21)이 형성될 수도 있다.
수평 정렬 구간(220)이 변형되지 않도록 하기 위해서, 수평 정렬 구간(220)과 변형 구간(230) 사이의 경계(225)는 고정될 수 있다. 수평 정렬 구간(220)이 경계(225)에서 고정되지 않으면, 변형 구간(220)의 길이가 길어질 수 있으며, 이는 수평 정렬 구간(220)의 길이 감소를 초래할 수 있다. 일 실시예로, 적층 공정중에, 지그 등으로 경계(225) 또는 그 부근을 임시로 고정하여, 수평 정렬 구간(220)에 포함된 옵티컬 파이버의 정렬 상태가 유지될 수 있다. 다른 실시예로, 경계(225)에서부터 옵티컬 파이버(210)의 일단(211) 방향으로 연장된 보호층이 수평 정렬 구간(220)에 포함된 옵티컬 파이버의 정렬 상태를 유지할 수도 있다. 또 다른 실시예로, 몰드를 합성수지로 경계(225)에 형성함으로써, 수평 정렬 구간(220)에 포함된 옵티컬 파이버의 정렬 상태가 유지될 수도 있다.
도 6은 도 2에 도시된 광 가이드의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다. 여기서, (a)는 변형 구간(230)이 형성되는 과정을 도시하며, (b)는 광 가이드의 사시도이다. 도 5와 동일한 설명은 생략하고 차이점만 설명한다.
도 6의 (a) 및 (b)를 함께 참조하면, 광 가이드(200)는, 예를 들어, 16개의 옵티컬 파이버(210)를 이용하여 구현될 수 있다. 16개의 옵티컬 파이버(210)는 일 열로 배치되며, 세트 a 내지 d로 분류될 수 있다. 세트 a는 일 열로 정렬된 16개의 옵티컬 파이버(210) 중, 중심선의 우측에 배치된 4개의 옵티컬 파이버이고, 세트 b는 중심선의 좌측에 배치된 4개의 옵티컬 파이버이고, 세트 c는 세트 a의 우측에 배치된 4개의 옵티컬 파이버이며, 세트 d는 세트 b의 좌측에 배치된 4개의 옵티컬 파이버이다.
16개의 옵티컬 파이버(210)를 이용하면, 제2 면(21)은 옵티컬 파이버의 타단(212)을 4X4 배열하여 형성될 수 있다. 세트 a에 포함된 옵티컬 파이버의 타단은 제2 면(21)의 가장 아래쪽에 배치되어 제1층이 되고, 세트 b에 포함된 옵티컬 파이버의 타단은 제2층이 되고, 세트 c에 포함된 옵티컬 파이버는 제3층이 되며, 세트 d에 포함된 옵티컬 파이버는 제2 면(21)의 가장 윗쪽에 배치되어 제4층이 된다. 제1층은, 세트 a에 속한 4개의 옵티컬 파이버의 중심을 중심선에 일치되도록 배치하여 형성된다. 제2층은, 제1층 상부에 세트 b에 포함된 4개의 옵티컬 파이버의 타단을 배치하여 형성된다. 제3층은, 제2층 상부에 세트 c에 포함된 옵티컬 파이버의 타단을 배치하여 형성된다. 제4층은, 제3층 상부에 세트 d에 포함된 4개의 옵티컬 파이버의 타단을 배치하여 형성된다. 도 5에 도시된 변형 구간(230)과 달리, 도 6에 도시된 변형 구간(231)은 좌우 대칭이 아니다.
도 7은 도 2에 도시된 광 가이드의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다. 여기서, (a)는 변형 구간(230)이 형성되는 과정을 도시하며, (b)는 광 가이드의 사시도이다. 도 5와 동일한 설명은 생략하고 차이점만 설명한다.
도 7의 (a) 및 (b)를 함께 참조하면, 광 가이드(200)는, 예를 들어, 16개의 옵티컬 파이버(210)를 이용하여 구현될 수 있다. 16개의 옵티컬 파이버(210)는 일 열로 배치되며, 세트 a 내지 h로 분류될 수 있다. 세트 a는 가장 좌측에 배치된 2개의 옵티컬 파이버이며, 세트 b는 세트 a의 우측에 배치된 2개의 옵티컬 파이버이다. 같은 방식으로, 세트 c 내지 세트 h가 결정된다.
16개의 옵티컬 파이버(210)를 이용하면, 제2 면(21)은 옵티컬 파이버의 타단(212)을 2X8 배열하여 형성될 수 있다. 각 세트에서, 우측 옵티컬 파이버는 제2 면(21)의 아래쪽에 배치되어 제1층이 되며, 좌측 옵티컬 파이버는 제2 면(21)의 위쪽에 배치되어 제2층이 된다. 세트 a 내지 h는 옵티컬 파이버가 2X1 배열된 상태이며, 각 세트에 포함된 옵티컬 파이버의 타단을 중심선을 향해 모아서 2X8 배열이 형성된다.
도 8은 옵티컬 파이버 및 광학 센서의 물리적 치수(dimension)에 따른 광학적 결합 구조를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
경우 1 내지 5는, 광학 센서(300)와 옵티컬 파이버의 물리적 치수로 인해 발생할 수 있는 다양한 경우 중 일부를 예시한 것이다. 따라서 옵티컬 파이버와 광학 센서간 결합 구조가 예시된 5가지 경우에만 한정되는 것이 아님을 이해하여야 한다. 한편, 광학 센서(300)는 근접감지 센서 또는 근접조도 센서를 예를 들어 설명한다. 도 8에서, 광학 센서(300) 상면의 가로 길이는 Ws로, 세로 길이는 Hs로 표현하고, 상면에 형성된 제1 개구(302)의 직경은 r1로, 제2 개구(303)의 직경은 r2로 표현하며, 광학 센서(300) 상면에 형성된 제1 개구(302)와 제2 개구(303) 사이의 거리는 L로 표현하기로 한다. 또한, 광 가이드(200)의 제2 면(21)의 가로 길이는 Wo로, 세로 길이는 Ho로 표현하며, 옵티컬 파이버(210)의 직경은 r3로 표현하기로 한다.
경우 1에서, Ws는 Wo 보다 작거나 같으며, Ws는 Wo 보다 작다. 제2 면(21)은 옵티컬 파이버(210)의 타단(212)를 N X N (여기서, N 은 자연수) 배열하여 형성되어 Wo와 Ho는 실질적으로 동일할 수 있다. r3는 r2(>r1)보다 크거나 같을 수 있다. 옵티컬 파이버(210)의 타단(212)은 센서 커넥터(110)에 의해 고정된 상태로 광학 센서(300)의 상면에 광학적으로 결합될 수 있다. r3가 r2보다 크거나 같을 수 있으므로, 광학 센서(300)가 광학적으로 결합되는 위치는, 제1 개구(302) 또는 제2 개구(303)와 옵티컬 파이버(210)의 타단(212)의 중첩되는 면적이 최대가 되도록 결정될 수 있다. 추가적으로, 센서 커넥터(110)는 광학 센서(300)의 적어도 일부를 수용하기 위한 수용홈을 포함할 수 있다. 수용홈은, 광학 센서(300)가 배치될 이상적인 위치에 형성될 수 있다.
경우 2는, r3가 r1(<r2)보다 작거나 같은 점을 제외하면 경우 1과 동일하다. r3가 작아지면, 동일한 면적의 제2 면(21)을 형성하는데 필요한 옵티컬 파이버(210)의 개수가 증가한다. r3가 r1보다 작거나 같으므로, 경우 1에 비해 옵티컬 파이버(210) 사이에 빛이 들어오지 않는 영역(무효 영역)이 감소된다. 따라서 제2 면(21) 상의 어느 위치에서도 옵티컬 파이버(210)의 타면(212) 대 무효 영역의 비율이 실질적으로 동일하거나, 위치별로 비율의 차이가 크지 않을 수 있다. 이는, 광학 센서(300)가 결합될 위치를 특정하기 위한 수용홈 없이도 광학 센서(300)와 제2 면(21)가 광학적 결합을 가능하게 할 수 있다.
경우 3에서, 광학 센서(300)의 상면 치수는 광 가이드의 제2 면(21)보다 작으며, 옵티컬 파이버의 직경은 경우 1과 동일하다. 근접감지 센서 또는 근접조도 센서의 경우, 발광 다이오드가 발생한 빛과 포토 다이오드로 들어오는 빛 간의 간섭을 감소시키기 위해서, L이 증가될 수 있다. 이러한 상면 구조를 갖는 광학 센서(300)에 적용하기 위해서, 제2 면(21)은 옵티컬 파이버(210)의 타단(212)을 N X M (여기서, M, N 은 자연수) 배열하여 형성될 수 있다(도 7 참조). 도시된 센서 커넥터(111)는, 2 X 8 배열된 옵티컬 파이버를 고정하므로, 직사각형상을 갖는다. 경우 1과 마찬가지로, 광학 센서(300)가 광학적으로 결합되는 위치는, 제1 개구(302) 또는 제2 개구(303)와 옵티컬 파이버(210)의 타단(212)의 중첩되는 면적이 최대가 되도록 결정될 수 있다.
경우 4에서, 광학 센서(300)의 상면 치수는 광 가이드의 제2 면(21)보다 작으며, 옵티컬 파이버의 직경은 경우 1과 동일하다. 경우 3과 유사하게, 경우 4도 타단(212)의 배열 구조를 변경하여 제2 면(21) 및 제3 면(22)을 형성함으로써, 큰 L을 갖는 광학 센서(300)에 효과적으로 결합될 수 있다. 제2 면(21)은, N X (N-1) 배열된 옵티컬 파이버(210)의 타단(212)으로 형성되며, 제3 면(22)은, N X 1 배열된 옵티컬 파이버(210)의 타단(212)으로 형성된다(도 9 참조). 선택적으로, 제2 면(21)을 형성하는 옵티컬 파이버(210)와 제3 면(22)을 형성하는 옵티컬 파이버(210)는, L만큼 이격된 제1 개구(302) 및 제2 개구(303)에 대응하기 위해서, 소정 거리만큼 이격될 수 있다. 제2 면(21)과 제3 면(22)을 이격시키기 위해서, 분리자(113)가 제2 면(21)과 제3 면(22) 사이에 배치될 수 있다. 따라서 센서 커넥터(112)는 2N개의 옵티컬 파이버(210) 및 분리자(113)를 내부에 수용하기 위해, 직사각형상을 갖는다.
경우 5에서, 광학 센서(300)의 상면 치수는 광 가이드의 제2 면(21)보다 작으며, 옵티컬 파이버의 직경은 경우 1의 옵티컬 파이버의 직경보다 작다. 경우 4와 달리, 경우 5는 제1 개구(302)에 대응하는 광 가이드와 제2 개구(303)에 대응하는 광 가이드를 각각 개별적으로 제조하는 방식이다(도 10 참조). 센서 커넥터(114)는, 제1 개구(302)에 대응하는 위치에 형성된 제1 관통 홀(115) 및 제2 개구(303)에 대응하는 위치에 형성된 제2 관통 홀(116)을 포함한다.
도 9는 도 8에 도시된 구조가 구현된 광 경로 연장 장치의 다른 실시예를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
광학 센서(300)는, 전방에 있는 물체까지의 거리를 측정하는 근접감지 센서 또는 거리 및 조도를 측정하는 근접조도 센서일 수 있다. 광학 센서(300)는 특정 펄스 형태 또는 특정 주파수의 검출용 광을 생성하는 발광 다이오드(304) 및 반사된 검출용 광을 포함한 빛을 수신하는 포토 다이오드(305)를 포함할 수 있다. 발광 다이오드(304)는, 제1 개구(302)를 통해 검출용 광을 내보내며, 포토 다이오드(305)는 제2 개구(303)를 통해 반사된 검출용 광을 포함하는 빛을 수신한다.
광 가이드(201)는, 검출용 광을 외부로 출력하며 검출용 광을 포함하는 빛을 외부로부터 입력받는 제1 면(20), 검출용 광을 포함하는 빛을 포토 다이오드(305)로 출력하는 제2 면(21) 및 발광 다이오드(304)로부터 검출용 광을 입력받는 제3 면(22)을 포함한다. 제2 면(21)은 제2 개구(303)에 광학적으로 결합되며, 제3 면(22)은 제1 개구(302)에 광학적으로 결합될 수 있다. 제2 면(21)을 형성하는 옵티컬 파이버(210)와 제3 면(22)을 형성하는 옵티컬 파이버(210')는, 센서 커넥터(114)에 의해 고정될 수 있다. 옵티컬 파이버(210)의 일단(211)과 옵티컬 파이버(210')의 일단(211')은 일 열로 정렬되어 제1 면(20)을 형성하며, 타단(212)은 2개 그룹으로 분리되어 제2 면(21) 및 제3 면(22)을 각각 형성한다.
일 실시예로, 옵티컬 파이버(210')의 일단(211')은 렌즈 형태로 형성될 수 있다. 옵티컬 파이버(210')는 발광 다이오드(304)로부터 조사된 검출용 광을 외부로 출력한다. 렌즈 형태의 일단(211')은, 컬리미네이터의 역할을 할 수 있다.
도 10은 도 8에 도시된 구조가 구현된 광 경로 연장 장치의 또 다른 실시예를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다. 도 9와 동일한 내용은 생략하며, 차이점만 설명한다.
제1 광 가이드(200)와 제2 광 가이드(202)는 개별적으로 제조될 수 있다. 제1 광 가이드(200)는, 검출용 광을 포함하는 빛을 외부로부터 입력받는 제1 면(20) 및 검출용 광을 포함하는 빛을 포토 다이오드(305)로 출력하는 제2 면(21)을 포함하며, 제2 광 가이드(202)는, 포토 다이오드로부터 검출용 광을 입력받는 제3 면(22) 및 검출용 광을 외부로 출력하는 제4 면(23)을 포함한다.
일 실시예로, 옵티컬 파이버(260)의 일단(261)은 렌즈 형태로 형성될 수 있으며, 옵티컬 파이버(210)의 일단과 실질적으로 동일한 평면상에 배치될 수 있다. 다른 실시예로, 옵티컬 파이버(260)의 일단(261)은, 소정 각도로 기울어지게 배치될 수 있다. 소정 각도는, 일단(261)을 통해 외부로 출력된 검출용 광이 전방의 사물을 검출할 수 있는 검출 거리에 따라 결정될 수 있다.
도 11은 광 경로 연장 장치의 센서 결합 구조를 예시적으로 설명하기 위한 도면이며, 도 12는 도 11의 센서 커넥터의 구조를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다. 도 3과 동일한 설명은 생략하고, 차이점만 설명한다.
도 3에 예시된 센서 커넥터(110)는 광 가이드(200)의 제2 면(21)이 광학 센서(300)의 상면을 직접 향하도록 광 가이드(200)와 광학 센서(300)를 결합시킨다. 도 11에 예시된 센서 커넥터(400)는, 광 가이드(200)의 제2 면(21)과 광학 센서(300)의 상면이 서로 대향하지 않은 상태로 광학적으로 결합시킨다. 예를 들어, 제2 면(21)에 평행한 직선과 광학 센서(300)의 상면에 평행한 직선은 수직할 수 있다. 센서 커넥터(400)의 측면 중 어느 하나가 적어도 일부 개방되어 옵티컬 파이버(210)의 타단(212)이 센서 커넥터(400)의 내부에 배치되며, 센서 커넥터(400)의 하면의 적어도 일부가 개방되어 광학 센서(300)가 센서 커넥터(400)의 내부에 배치될 수 있다.
도 12의 (a)는 센서 커넥터(400) 측면의 단면을 나타내며, (b)는 센서 커넥터(400)의 상면을 나타낸다. 센서 커넥터(400)는, 포토 다이오드(305)의 발광면과 옵티컬 파이버(210)는 서로 수직하게 배치될 수 있다. 센서 커넥터(400)는, 내부에 경사지게 배치된 미러(410)를 포함한다. 예를 들어, 포토 다이오드(305)와 제2 면(21)은 미러(410)를 통해 대향할 수 있다. 미러(410)는, 옵티컬 파이버(210)의 타단(212)에 약 45도 경사지게 배치되어 타단(212)으로부터 나온 빛을 거의 수직으로 반사될 수 있다. 반사된 빛은 제2 개구(303)를 통해 포토 다이오드(305)에 도달할 수 있다. 한편, 발광 다이오드(304)가 생성한 검출용 광은 미러(410)에 의해 거의 수직으로 반사되어 타단(212)에 입력될 수 있다. 검출용 광은 옵티컬 파이버(210)의 일단(211)에서 출력되어 전방의 물체에 반사된 후 다시 일단(211)으로 되돌아올 수 있다.
도 13은 이어 스피커에 일체화된 광 경로 연장 장치를 예시적으로 설명하기 위한 도면이며, 도 14는 카메라 모듈에 일체화된 광 경로 연장 장치를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
광 경로 연장 장치(100)의 적어도 일부는 전자장치(10)의 외부 또는 빛이 직접 입사할 수 있는 위치에 배치될 수 있다. 전자장치(10)는 구조상 외부로 노출되어야 하거나 광학적으로 투명한 영역에 위치되어야 하는 부품을 포함할 수 있다. 이러한 부품은, 예를 들어, 이어스피커(30) 또는 카메라 모듈(40)일 수 있다. 광 가이드(203, 204)를 구성하는 옵티컬 파이버(210)의 적어도 일부는, 부품(30, 40)의 벽을 따라 배치될 수 있다.
도 13을 참조하면, 광 가이드(203)는 이어스피커(30)의 외벽을 따라 배치된 옵티컬 파이버(210)를 포함한다. 이어스피커(30)는 스마트폰과 같은 휴대용 전자장치에서 사용되며 전기 신호를 음파로 변환하는 부품이다. 옵티컬 파이버(210)의 일단(211)은 이어스피커(30)의 내벽 또는 외벽을 따라 형성되어 광 가이드(203)의 제1 면(20)은 이어스피커(30)의 상면 또는 상면에 가깝게 형성될 수 있다. 이어스피커(30)의 상면은 적어도 부분적으로 외부로 노출되므로, 제1 면(20) 역시 외부로 노출될 수 있다.
광 가이드(203)는, 제1 수평 정렬 구간(221), 제2 수평 정렬 구간(222), 변형 구간(230) 및 수직 정렬 구간(240)을 포함한다. 제1 수평 정렬 구간(221), 제2 수평 정렬 구간(222), 변형 구간(230) 및 수직 정렬 구간(240)은 순서대로 연속되며, 각 구간(221, 222, 230, 240)의 길이는 동일하거나 상이할 수 있다. 제1 수평 정렬 구간(221)과 제2 수평 정렬 구간(222)은, 도 3의 수평 정렬 구간(220)을 절곡점(213)에서 소정 각도로 절곡하여 형성될 수 있다. N 개의 옵티컬 파이버(210)에서, 절곡점(213)의 위치, 즉, 옵티컬 파이버(210)의 일단(211)으로부터의 거리는 실질적으로 동일할 수 있다. 제2 수평 정렬 구간(222)으로부터 소정 각도로 절곡된 제1 수평 정렬 구간(221)의 적어도 일부는 부품의 벽(즉, 내벽 또는 외벽)에 고정될 수 있다. 한편, 센서 커넥터(110 또는 400)는 수직 정렬 구간(240)에 위치된다.
도 14를 참조하면, 광 가이드(204)는 카메라 모듈(40)의 외벽을 따라 배치된 옵티컬 파이버(210)를 포함한다. 카메라 모듈(40)은 광학 이미지를 전기 신호로 변환하는 부품이다. 옵티컬 파이버(210)의 일단(211)은 카메라 모듈(40)의 외벽을 따라 형성되어 광 가이드(204)의 제1 면(20)은 카메라 모듈(40) 상면에 또는 상면에 가깝게 형성될 수 있다. 카메라 모듈(40)은, 외부로 노출되거나 가시광이 입사할 수 있는 투명한 커버 글라스 하부에 배치되므로, 제1 면(20) 역시 검출용 광을 외부로 조사하고, 반사된 검출용 광을 수신할 수 있다.
광 가이드(204)는, 제1 수평 정렬 구간(221'), 제2 수평 정렬 구간(222), 변형 구간(230) 및 수직 정렬 구간(240)을 포함한다. 제1 수평 정렬 구간(221')은 제2 수평 정렬 구간(222)으로부터 소정 각도로 절곡된다. 도시된 카메라 모듈(40)은 원통형상의 하우징을 가지고 있으므로, 제1 수평 정렬 구간(221')은 하우징의 외벽을 따라 배치될 수 있다. 이를 위해서, 제1 수평 정렬 구간(221')의 길이, 즉, 옵티컬 파이버(210)의 일단(211)으로부터 절곡점(213)까지의 거리는 N 개의 옵티컬 파이버(210)에서 실질적으로 동일하지만, 제2 수평 정렬 구간(222)의 길이는 N 개의 옵티컬 파이버(210)마다 상이할 수 있다. 따라서, 제1 수평 정렬 구간(221')을 형성하기 전 옵티컬 파이버(210)의 길이는 서로 상이할 수 있으며, 그로 인해, 옵티컬 파이버(210)의 일단(211)은 실질적으로 동일한 평면상에 위치하지 않을 수 있다. 그러나 제1 수평 정렬 구간(221')이 형성되면, 옵티커 파이버(210)의 일단(211)은 실질적으로 동일한 평면상에 위치될 수 있다. 상술한 제1 평면(20)이 직선 또는 직사각형으로 형성되는 상술한 실시예와 달리, 도 14의 광 가이드(204)에서는, 제1 평면(20)이 호형상 또는 원형상으로 형성될 수 있다. 제2 수평 정렬 구간(222)으로부터 소정 각도로 절곡된 제1 수평 정렬 구간(221')의 적어도 일부는 부품의 벽(즉, 내벽 또는 외벽)에 고정될 수 있다. 한편, 센서 커넥터(110 또는 400)는 수직 정렬 구간(240)에 위치된다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 특히, 도면을 참조하여 설명된 본 발명의 특징은, 특정 도면에 도시된 구조에 한정되는 것이 아니며, 독립적으로 또는 다른 특징에 결합되어 구현될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (17)

  1. 빛을 전자장치의 내부에 배치된 광학 센서로 전달하는 광 경로 연장 장치에 있어서,
    전자장치의 내부로 입사한 빛을 수광하는 제1 면 및 상기 제1 면과 상이한 형상을 가지며 상기 제1 면에 의해 수광된 빛이 나가는 제2 면을 가진 광 가이드; 및
    상기 제2 면을 광학 센서에 광학적으로 결합시키는 센서 커넥터를 포함하되,
    상기 빛이 상기 전자장치의 내부로 입사하는 위치는 상기 광학 센서로부터 이격된 위치이며,
    상기 제1 면은 N 개의 옵티컬 파이버의 일단이 일 열로 배치되어 형성되며,
    상기 제2 면은, 상기 N 개의 옵티컬 파이버의 타단이 적층되어 형성되는, 광 경로 연장 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 면은 상기 N개의 옵티컬 파이버의 타단이 (N/4) X 4 구조로 배치되어 형성되는 광 경로 연장 장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 면은 상기 N개의 옵티컬 파이버의 타단이 (N/2) X 2 구조로 배치되어 형성되는 광 경로 연장 장치.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 면은, 상기 N 개의 옵티컬 파이버의 타단이 둘 이상의 층으로 적층되어 형성되되,
    상기 둘 이상의 층 중 하나에 배치된 타단의 수는 나머지 층에 배치된 타단의 수와 상이한 광 경로 연장 장치.
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 N개의 옵티컬 파이버의 상기 일단은 상기 전자장치의 커버 글라스 하면에 광학적으로 결합되는 광 경로 연장 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    배열된 상기 N개의 옵티컬 파이버의 상기 일단을 고정하는 제1 연결 커넥터; 및
    상기 커버 글라스 하면에 부착되며, 상기 제1 연결 커넥터를 수용하는 제2 연결 커넥터를 더 포함하는 광 경로 연장 장치.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 옵티컬 파이버의 상기 일단은 부품의 벽을 따라 배치되는 광 경로 연장 장치.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 광 가이드는 상기 제2 면으로부터 분리된 제3 면을 더 포함하되,
    상기 광 가이드는 상기 제1 면에 일단이 배치되고, N 개의 타단은 상기 제2 면에 배치되며, M 개의 타단은 상기 제3 면에 배치된 N+M개(여기서, N, M은 자연수)의 옵티컬 파이버인 광 경로 연장 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 면은 상기 전자장치의 커버 글라스 하면에 광학적으로 결합되고,
    상기 제2 면은 상기 광학 센서의 수광부에 광학적으로 결합되며,
    상기 제3 면은 상기 광학 센서의 발광 다이오드에 광학적으로 결합되는 광 경로 연장 장치.
  13. 청구항 1에 있어서, 상기 센서 커넥터는,
    상기 제2 면으로부터 연장된 광 가이드의 적어도 일부 및 상기 광학 센서의 적어도 일부를 내부에 수용하되,
    상기 제2 면은 상기 광학 센서의 수광부를 향하도록 배치되는 광 경로 연장 장치.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 광학 센서는,
    제1 개구 및 제2 개구가 형성된 몰드;
    상기 제1 개구를 통해 거리를 측정하기 위한 검출용 광을 조사하는 발광 다이오드; 및
    상기 제2 개구를 통해 상기 전자장치의 내부로 입사한 빛 및 반사된 검출용 광을 수광하는 상기 수광부를 포함하며,
    상기 제2 면은 상기 제1 개구 및 상기 제2 개구에 광학적으로 결합되는 광 경로 연장 장치.
  15. 청구항 13에 있어서, 상기 센서 커넥터는,
    상기 제2 면 및 상기 광학 센서의 수광부에 대해 경사진 미러를 더 포함하며,
    상기 제2 면은 상기 미러를 통해 상기 광학 센서의 수광부를 향하도록 배치되는 광 경로 연장 장치.
  16. 전자장치의 내부로 입사한 빛을 수광하는 제1 면 및 상기 제1 면과 상이한 형상을 가지며 상기 제1 면에 의해 수광된 빛이 나가는 제2 면을 가진 광 가이드; 및
    상기 제2 면에 광학적으로 결합된 조도 센서를 포함하되,
    상기 빛이 상기 전자장치의 내부로 입사하는 위치는 상기 조도 센서로부터 이격된 위치이며,
    상기 제1 면은 N 개의 옵티컬 파이버의 일단이 일 열로 배치되어 형성되며,
    상기 제2 면은, 상기 N 개의 옵티컬 파이버의 타단이 적층되어 형성되는,
    연장된 광 경로를 가진 조도 센서.
  17. 전자장치의 내부로 입사한 빛을 수광하는 제1 면 및 상기 제1 면과 상이한 형상을 가지며 상기 제1 면에 의해 수광된 빛이 나가는 제2 면을 가진 광 가이드; 및
    상기 제2 면에 광학적으로 결합된 근접조도 센서를 포함하되,
    상기 빛이 상기 전자장치의 내부로 입사하는 위치는 상기 근접조도 센서로부터 이격된 위치이며,
    상기 제1 면은 N 개의 옵티컬 파이버의 일단이 일 열로 배치되어 형성되며,
    상기 제2 면은, 상기 N 개의 옵티컬 파이버의 타단이 적층되어 형성되는,
    연장된 광 경로를 가진 근접조도 센서.
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