KR20090019338A - 광학 센서 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 광학 센서는 감지 대상에서 반사된 광을 검출하기 위한 광 검출기와, 감지 대상을 조사하기 위한 광을 생성하는 광원과, 감지 대상에서 반사된 광의 경로 상에 위치되며, 감지 대상에서 반사된 광을 상기 광 검출기 측으로 반사시키기 위한 반사 부를 포함한다.

광학, 센서, 반사

Description

광학 센서{OPTICAL SENSOR}

본 발명은 센서에 관한 발명으로서, 특히 광학 방식의 센서에 관한 발명이다.

센서(sensor)는 소리, 빛, 온도, 압력과 같은 다양한 형태의 물리량을 검출하기 위한 소자 또는 기계 장치를 의미하며, 특히 광학 센서는 위치, 신체 등 다양한 대상의 감지 및 측정에 사용되고 있다.

광학 센서는 카메라에 피사체와의 거리 측정, 프로젝터의 핀트(pint) 조절, 로보트의 거리 측정 및 시각, 자동차의 거리 및 물체 감시, 인간의 동작 감지 등에 적용될 수 있다.

도 1은 종래의 광학 센서 장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 광원과 광 검출기와의 거리 관계를 설명하기 위해서, 도 1의 단면을 도시한 도면이다. 종래 광학 센서 장치(100)는 광을 생성하기 위한 광원(120)과, 감지 대상 또는 물체로부터 반사되어 돌아온 광을 측정하는 광 검출기(130)와, 상기 광원(120)에서 생성된 광을 시준화시키기 위한 제1 렌즈(141)와, 감지 대상 또는 물체에서 반사된 광을 상기 광 검출기(130)로 수렴시키기 위한 제2 렌즈(142)를 포 함한다. 상기 광학 센서 장치(100)는 인쇄회로 기판(110) 등에 집적될 수 있다.

광학 센서(100)는 광을 감시 대상 또는 물체에 조사해서 반사되어 돌아온 광을 측정해서 물리량(거리, 크기, 움직임 등)을 산출하기 위한 센서로서, 출사되는 광 중 반사되어 돌아오는 광량 또는 반사되어 돌아오는 데 걸린 시간 등을 측정에 이용한다. 따라서 광학 센서(100)는 출력되는 광과, 감지 대상에서 반사된 광이 상호 간섭되는 것을 억제하고, 최소화시킬 필요가 있다.

도 2는 도 1의 단면을 간략하게 도시한 도면으로서 L은 제1 렌즈(141)와 감지 대상 간의 거리를 나타내고, D는 광원(120)과 제2 렌즈(142)의 입사면에 수직한 법선(일점 쇄선)과의 거리를 나타내고, dl은 법선(일점 쇄선)과 광 검출기(130)의 광이 입사되는 일 지점과의 사이 거리를 나타낸다. 상기 광원(120)과 상기 광검출기(130) 사이의 거리가 좁아지면, 출사되는 광과 입사되는 광이 상호 간섭될 수 있다.

즉, 광학 센서는 정밀한 렌즈 계와, 광원 및 광 검출기에서 입출력되는 광이 상호 간섭되는 것을 최소화시키기 위해서 광원 및 광검출기 간 이격될 거리가 필요하다. 통상의 광학 센서는 부피가 커지므로, 지속적으로 소형화되는 휴대용 무선 단말기에 제한될 수 있다.

본 발명은 작은 부피로도 높은 광학적 분해능을 구현할 수 있는 광학 센서를 제공하고자 한다.

본 발명에 따른 광학 센서는,

광을 생성하는 광원과;

감지 대상에서 반사된 광을 검출하기 위한 광 검출기와;

감지 대상에서 반사된 광의 경로 상에 위치되며, 감지 대상에서 반사된 광을 상기 광 검출기 측으로 반사시키기 위한 반사 부재를 포함한다.

본 발명에 따른 광학 센서는 프리즘 또는 반사 미러 등의 반사 부재를 광학 센서의 감지 대상에서 반사된 광의 경로 상에 위치시켜서 감지 대상에서 반사된 광을 광 검출기 측으로 반사시킴으로써 광학 센서의 부피를 최소화시킬 수 있다.

이하에서는 첨부도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능, 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 광학 센서를 도시한 도면이고, 도 4는 도 2에 도시된 광학 센서의 단면을 도시한 도면이다. 도 3과 도 4를 참조하면, 본 예에 따른 광학 센서(200)는 감지 대상에서 반사된 광을 검출하기 위한 광 검출기(230)와, 감지 대상을 조사하기 위한 광을 생성하는 광원(220)과, 감지 대상에서 반사된 광의 경로 상에 위치되며, 감지 대상에서 반사된 광을 상기 광 검출기(230) 측으로 반사시키기 위한 반사 부(250)와, 제1 및 제2 렌즈 계(241,242)를 포함하며, 상기 광원(220)과 상기 광검출기(230) 등은 인쇄회로 기판(210)에 집적될 수 있다.

본 실시 예에 따른 광학 센서(200)는 감지 대상에서 반사된 상기 반사 부재(250)에서 그 경로를 변환시킴으로써, 광원(220) 및 광검출기(230) 간 광의 간섭을 최소화시키고도 제한된 공간에서 다양한 형태로 적용시킬 수 있다.

상기 제1 렌즈 계(241)는 상기 광원(220)과 감지 대상의 사이에 위치되며 상기 광원(220)에서 생성된 광(201)을 시준화시켜서 감지 대상 측으로 출사시키고, 상기 제2 렌즈 계(242)는 감지 대상과 상기 반사 부(250)의 사이에 위치되며 감지 대상에서 반사된 광(202)을 상기 반사 부(250) 측으로 수렴시킨다.

상기 반사 부(250)는 감지 대상에서 반사된 광(201)을 반사시키기 위한 제1 반사 부재(251)와, 상기 제1 반사 부재(251)에서 반사된 광을 상기 광 검출기(230) 측으로 반사시키기 위한 제2 반사 부재(252)를 포함한다.

상기 제1 및 제2 반사 부재(251,252)는 반사 면을 구비한 프리즘 또는 반사 미러가 사용될 수 있으며, 특히, 일체화된 다면체 형태의 프리즘이 사용될 수 있다.

상기 광원(220)은 적외선 발광 다이오드가 사용될 수 있으며, 상기 광 검출기(230)는 위치 검출기(PSD; position sensitive detector)가 사용될 수 있다. 특 히, 상기 광 검출기는 센서가 측정하고자 하는 물리량에 따라서 광의 광량, 반사되어 돌아오는 데 걸린 시간의 측정을 위한 광 간섭계 등이 사용될 수 있으며, 상기 인쇄회로 기판(210) 상에 상기 제1 반사 부재(251)와 상기 광원(220)의 사이에 위치될 수 있다.

도 1은 종래 광학 센서를 도시한 도면,

도 2는 도 1에 도시된 광학 센서의 단면을 도시한 도면,

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 광학 센서를 도시한 도면,

도 4는 도 2에 도시된 광학 센서의 단면을 도시한 도면.

Claims (8)

1. 광학 센서에 있어서,

   감지 대상에서 반사된 광을 검출하기 위한 광 검출기와;

   감지 대상을 조사하기 위한 광을 생성하는 광원과;

   감지 대상에서 반사된 광의 경로 상에 위치되며, 감지 대상에서 반사된 광을 상기 광 검출기 측으로 반사시키기 위한 반사 부를 포함함을 특징으로 하는 광학 센서.
2. 제1 항에 있어서, 상기 광학 센서는,

   상기 광원과 감지 대상의 사이에 위치되며 상기 광원에서 생성된 광을 시준화시켜서 감지 대상 측으로 출사시키기 위한 제1 렌즈 계와;

   감지 대상과 상기 반사 부의 사이에 위치되며 감지 대상에서 반사된 광을 상기 반사 부 측으로 수렴시키기 위한 제2 렌즈 계를 더 포함함을 특징으로 하는 광학 센서.
3. 제1 항에 있어서, 상기 반사 부는,

   감지 대상에서 반사된 광을 반사시키기 위한 제1 반사 부재와;

   상기 제1 반사 부재에서 반사된 광을 상기 광 검출기 측으로 반사시키기 위한 제2 반사 부재를 포함함을 특징으로 하는 광학 센서.
4. 제1 항에 있어서,

   상기 광원은 적외선 발광 다이오드를 포함함을 특징으로 하는 광학 센서.
5. 제1 항에 있어서,

   상기 광 검출기는 위치 검출기를 포함함을 특징으로 하는 광학 센서.
6. 제3 항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 반사 부재는 반사 면을 구비한 프리즘 또는 반사 미러를 포함함을 특징으로 하는 광학 센서.
7. 제1 항에 있어서,

   상기 광 검출기는 상기 광원과 상기 반사 부의 사이에 위치됨을 특징으로 하는 광학 센서.
8. 제7 항에 있어서,

   상기 반사 부는 다면 구조의 프리즘을 포함함을 특징으로 하는 광학 센서.

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