KR20190096700A - Distance measuring sensor assembly - Google Patents

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KR20190096700A
KR20190096700A KR1020180016448A KR20180016448A KR20190096700A KR 20190096700 A KR20190096700 A KR 20190096700A KR 1020180016448 A KR1020180016448 A KR 1020180016448A KR 20180016448 A KR20180016448 A KR 20180016448A KR 20190096700 A KR20190096700 A KR 20190096700A
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light
lens
sensor assembly
prism
distance
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KR1020180016448A
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이승수
이근원
남이현
임원규
홍경의
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모스탑주식회사
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Abstract

The present invention relates to a distance measurement sensor assembly which can increase measurement accuracy. The distance measurement sensor assembly includes a housing, a sensor module, a prism, and a light receiving lens. According to one embodiment of the present invention, the distance measurement sensor assembly can increase the measurement accuracy and can perform miniaturization.

Description

거리 측정 센서 조립체 {DISTANCE MEASURING SENSOR ASSEMBLY}Distance measuring sensor assembly {DISTANCE MEASURING SENSOR ASSEMBLY}

본 발명은 측정 정확도를 향상시킬 수 있는 거리 측정 센서 조립체에 관한 것이다.The present invention relates to a distance measuring sensor assembly that can improve measurement accuracy.

거리 측정 센서는 초음파 또는 광원을 이용하여 대상물까지의 거리를 측정하는 센서이다. 초음파를 이용한 거리 측정 센서는 초음파 방출부로부터 초음파가 방출된 후 대상물에 반사되어 초음파 수신부로 수신되기까지의 시간차를 이용하여 대상물까지의 거리를 측정한다. 그러나 초음파를 이용한 거리 측정 센서는 대상물의 재질이나 형상에 따라 거리 측정이 이루어지지 못하는 문제가 있었다. 일례로, 대상물이 스펀지와 같이 소리를 흡수하는 흡음재이거나 표면 형상에 의해 초음파의 반사를 분산시키는 경우, 초음파를 이용한 거리 측정 센서의 동작이 이루어지지 않거나 측정 거리가 잘못 계산될 수 있었다.The distance measuring sensor is a sensor for measuring a distance to an object by using an ultrasonic wave or a light source. The distance measuring sensor using ultrasonic waves measures a distance to an object by using a time difference from when the ultrasonic wave is emitted from the ultrasonic wave emitter to the reflected object and received by the ultrasonic wave receiver. However, the distance measuring sensor using ultrasonic waves has a problem that the distance measurement is not made according to the material or shape of the object. For example, when the object is a sound absorbing material that absorbs sound such as a sponge or disperses the reflection of the ultrasonic waves by the surface shape, the operation of the distance measuring sensor using ultrasonic waves may not be performed or the measurement distance may be incorrectly calculated.

광원을 이용한 거리 측정 센서는 적외선 등의 광원을 이용하여 방출된 광이대상물에 반사되어 수신되기까지의 시간차를 이용하여 대상물까지의 거리를 측정한다.The distance measuring sensor using a light source measures a distance to the object by using a time difference until the light emitted by using a light source such as infrared light is reflected by the object and received.

그런데, 종래의 광원을 이용한 거리 측정 센서는 그 구조가 복잡하고, 외란광의 영향을 받는 문제가 있었다.By the way, the conventional distance measuring sensor using a light source has a complicated structure and is affected by disturbance light.

일례로, 거리 측정 센서가 로봇 청소기에 장착된 경우, 센서면 보호 및 제품 미관을 위하여 거리 측정 센서의 앞에 광 투과성 소재로 이루어진 커버 윈도우를 배치하였다. 발광부로부터 방출된 빛은 커버 윈도우를 투과하여 대상물까지 도달하여야 하나, 빛의 일부가 커버 윈도우에 반사되어 센서로 되돌아 오는 현상이 발생하였다. 이에 따라, 거리 측정 센서는 대상물까지의 거리 계산에 커버 윈도우까지의 거리를 포함시키게 되었다. 그 결과, 거리 측정 센서는 실제 대상물까지의 거리와는 다른 거리를 나타내게 되므로 정확도가 낮아지는 문제가 있었고, 나아가서는 거리 측정 센서가 장착된 제품의 성능을 저하시키는 문제가 있었다.For example, when the distance sensor is mounted on the robot cleaner, a cover window made of a light transmissive material is disposed in front of the distance sensor for protecting the sensor surface and aesthetics of the product. The light emitted from the light emitting part must pass through the cover window to the object, but a part of the light is reflected on the cover window and returns to the sensor. Accordingly, the distance measuring sensor has included the distance to the cover window in calculating the distance to the object. As a result, the distance sensor has a problem that the accuracy is lowered because it represents a distance different from the distance to the actual object, and further has a problem of degrading the performance of the product equipped with the distance sensor.

한국 공개특허공보 제10-2014-0067669호 (2014.06.05.)Korean Laid-Open Patent Publication No. 10-2014-0067669 (2014.06.05.)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 측정 정확도를 향상시킬 수 있는 거리 측정 센서 조립체를 제공하고자 한다.The present invention is to solve the above problems, to provide a distance measuring sensor assembly that can improve the measurement accuracy.

본 발명의 일 실시예에 따른 거리 측정 센서 조립체는 하우징, 센서 모듈, 프리즘 및 수광 렌즈를 포함한다.The distance measuring sensor assembly according to an embodiment of the present invention includes a housing, a sensor module, a prism, and a light receiving lens.

본 발명의 일 실시예에 따른 거리 측정 센서 조립체는 측정 정확도를 향상시키는 효과가 있다.Distance measuring sensor assembly according to an embodiment of the present invention has the effect of improving the measurement accuracy.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 거리 측정 센서 조립체는 소형화가 가능한 효과가 있다.In addition, the distance measuring sensor assembly according to an embodiment of the present invention has an effect that can be miniaturized.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 거리 측정 센서 조립체의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 거리 측정 센서 조립체의 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시한 제2 렌즈의 부분 확대 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시한 제2 렌즈의 발광 분포 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 거리 측정 센서 조립체의 수광 렌즈의 단면도이다.1 is a perspective view of a distance measuring sensor assembly according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of a distance measuring sensor assembly according to an embodiment of the present invention.
3 is a partially enlarged perspective view of the second lens illustrated in FIG. 2.
FIG. 4 is an exemplary diagram of light emission distribution of the second lens illustrated in FIG. 2.
5 is a cross-sectional view of a light receiving lens of a distance measuring sensor assembly according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다. 또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like elements throughout the specification. In addition, since the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of description, the present invention is not necessarily limited to the illustrated.

본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.In this specification, the terms "comprises" or "having" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof. When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected to or connected to that other component, but it may be understood that other components may be present in between. Should be. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in between.

한편, 본 명세서에서 사용되는 구성요소에 대한 "모듈" 또는 "부"는 적어도 하나의 기능 또는 동작을 수행한다. 그리고, "모듈" 또는 "부"는 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합에 의해 기능 또는 동작을 수행할 수 있다. 또한, 특정 하드웨어에서 수행되어야 하거나 적어도 하나의 프로세서에서 수행되는 "모듈" 또는 "부"를 제외한 복수의 "모듈들" 또는 복수의 "부들"은 적어도 하나의 모듈로 통합될 수도 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.On the other hand, "module" or "unit" for the components used in the present specification performs at least one function or operation. The module or unit may perform a function or an operation by hardware, software, or a combination of hardware and software. In addition, a plurality of “modules” or a plurality of “parts” other than “modules” or “parts” to be executed in specific hardware or executed in at least one processor may be integrated into at least one module. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 거리 측정 센서 조립체의 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 거리 측정 센서 조립체의 단면도이다.1 is a perspective view of a distance measuring sensor assembly according to an embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view of a distance measuring sensor assembly according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 거리 측정 센서 조립체(100)는 하우징(10), 센서 모듈(20), 프리즘(30) 및 수광 렌즈(40)를 포함한다. As shown in FIGS. 1 and 2, the ranging sensor assembly 100 includes a housing 10, a sensor module 20, a prism 30, and a light receiving lens 40.

하우징(10)은 거리 측정 센서 조립체(100)의 외형을 이룬다. 하우징(10)은 그 내부에 센서모듈(20), 프리즘(30) 및 수광 렌즈(40)를 구비한다. 하우징(10)은 그 내부에 구비된 다양한 구성 요소들을 외부로부터 보호한다. 하우징(10)은 제1 개구부(12)와 제2 개구부(14)를 포함한다. 제1 개구부(12) 및 제2 개구부(14)는 하우징(10)의 상측을 향해 오픈되어 있으며 광을 통과시킨다. 여기서 하우징(10)의 상측은 센서부(20)가 위치한 방향과 반대되는 방향의 하우징(10)의 일측을 말하며, 대상물을 향한 하우징(10)의 일측일 수 있다. 제1 개구부(12)는 센서모듈(20)의 발광부(22)로부터 방출된 광이 하우징(10)의 외부를 향하도록 통과시킨다. 제2 개구부(14)는 대상물로부터 반사된 광이 센서모듈(20)의 수광부(24)를 향하도록 통과시킨다.The housing 10 forms the outline of the distance sensor assembly 100. The housing 10 includes a sensor module 20, a prism 30, and a light receiving lens 40 therein. The housing 10 protects various components provided therein from the outside. The housing 10 includes a first opening 12 and a second opening 14. The first opening 12 and the second opening 14 are open toward the upper side of the housing 10 and allow light to pass through. Here, the upper side of the housing 10 refers to one side of the housing 10 in a direction opposite to the direction in which the sensor unit 20 is located, and may be one side of the housing 10 facing the object. The first opening 12 allows the light emitted from the light emitting part 22 of the sensor module 20 to face the outside of the housing 10. The second opening 14 passes the light reflected from the object toward the light receiving portion 24 of the sensor module 20.

제1 개구부(12)는 제1 및 제2 수직 이동로(121)(123)와 수평 이동로(122)를 포함한다. 제1 및 제2 수직 이동로(121)(123)는 하우징(10)의 하측으로부터 상측을 향해 연장된다. 즉, 제1 및 제2 수직 이동로(121)(123)를 통과하는 광은 하우징(10)의 상측 방향을 향해 진행하게 된다. 수평 이동로(122)는 제1 및 제2 수직 이동로(121)(123)의 사이에서 배치된다. 수평 이동로(122)는 하우징(10)의 측방향으로 연장된다. 즉 수평 이동로(122)를 통과하는 광은 하우징(10)의 측 방향으로 진행하며, 일례로 제1 및 제2 수직 이동로(121)(123)를 통과하는 광과 수직한 방향으로 진행할 수 있다. 제1 및 제2 수직 이동로(121)(123)와 수평 이동로(122)는 서로 연결된다. 따라서 제1 수직 이동로(121)를 통과한 광은 수평 이동로(122)를 따라 수평 이동한 후, 다시 제2 수직 이동로(123)를 따라 하우징(10)의 상측으로 방출될 수 있다.The first opening 12 includes first and second vertical movement paths 121 and 123 and a horizontal movement path 122. The first and second vertical movement paths 121 and 123 extend from the lower side of the housing 10 toward the upper side. That is, light passing through the first and second vertical movement paths 121 and 123 travels toward the upper direction of the housing 10. The horizontal movement path 122 is disposed between the first and second vertical movement paths 121 and 123. The horizontal movement path 122 extends laterally of the housing 10. That is, the light passing through the horizontal movement path 122 travels in the lateral direction of the housing 10 and, for example, may travel in the direction perpendicular to the light passing through the first and second vertical movement paths 121 and 123. have. The first and second vertical movement paths 121 and 123 and the horizontal movement path 122 are connected to each other. Therefore, the light passing through the first vertical movement path 121 may be horizontally moved along the horizontal movement path 122, and then may be emitted to the upper side of the housing 10 along the second vertical movement path 123.

제2 개구부(14)는 후술할 센서 모듈(20)의 수광부(24)에 대응하여 형성된다. 제2 개구부(14)는 센서 모듈(20)의 수광부(24)의 상측에 배치되며, 대상물을 향해 오픈되어 있다. 제2 개구부(14)는 수광부(24)를 향해 광이 이동하는 통로 역할을 한다.The second opening 14 is formed corresponding to the light receiving portion 24 of the sensor module 20 which will be described later. The second opening 14 is disposed above the light receiving portion 24 of the sensor module 20 and is open toward the object. The second opening 14 serves as a passage through which the light moves toward the light receiving unit 24.

한편, 하우징(10)은 타 부품과의 결합을 위한 체결 구조(미도시)를 더 포함할 수 있다.On the other hand, the housing 10 may further include a fastening structure (not shown) for coupling with other components.

센서 모듈(20)은 발광부(22)와 수광부(24) 및 베이스 기판(26)을 포함한다. 발광부(22) 및 수광부(24)는 베이스 기판(26)에 배치된다. 발광부(22)는 대상물을 향해 광을 방출한다. 수광부(24)는 대상물로부터 반사된 광을 받아들여 대상물과의 거리를 측정한다. 발광부(22)와 수광부(24)는 베이스 기판(26)과 전기적으로 연결된다.The sensor module 20 includes a light emitter 22, a light receiver 24, and a base substrate 26. The light emitting unit 22 and the light receiving unit 24 are disposed on the base substrate 26. The light emitter 22 emits light toward the object. The light receiving unit 24 receives the light reflected from the object and measures the distance from the object. The light emitter 22 and the light receiver 24 are electrically connected to the base substrate 26.

센서 모듈(20)은 TOF(Time Of Flight) 방식으로 거리를 측정하는 센서 모듈일 수 있다. 센서 모듈(20)은 발광부(22)가 대상물을 향해 광을 조사한 시간과 수광부가 대상물로부터 반사되는 광을 수광한 시간 정보를 이용하여 센서 모듈(20)로부터 대상물까지의 거리를 측정한다. 여기서, 발광부(22)와 수광부(24)는 베이스 기판(26) 상에 이웃하게 배치된다. 발광부(22)와 수광부(24)가 일정 거리 이상의 간격으로 배치될 경우, 대상물의 거리 측정 결과값이 실시간으로 제공되지 못하는 문제를 방지하기 위함이다. 한편, 발광부와 수광부는 하우징이나 다른 구조물에 의해 공간적으로 분리되어 있을 수 있다(미도시). 이 경우, 발광부로부터 방출된 빛이 수광부로 직접 수신되는 문제를 방지할 수 있다.The sensor module 20 may be a sensor module that measures a distance in a time of flight (TOF) method. The sensor module 20 measures the distance from the sensor module 20 to the object using the time information at which the light emitter 22 irradiates light toward the object and the time information at which the light receiver receives the light reflected from the object. Here, the light emitter 22 and the light receiver 24 are disposed adjacent to the base substrate 26. When the light emitters 22 and the light receivers 24 are arranged at intervals of a predetermined distance or more, the distance measurement result of the object is not prevented from being provided in real time. Meanwhile, the light emitting unit and the light receiving unit may be spatially separated by a housing or another structure (not shown). In this case, it is possible to prevent the problem that the light emitted from the light emitting portion is directly received by the light receiving portion.

프리즘(30)은 하우징(10)의 제1 개구부(12)에 배치된다. 프리즘(30)은 제1 개구부(12)에 대응하는 형상을 가진다. 프리즘(30)은 제1 개구부(12)의 제1 및 제2 수직 이동로(121)(123)와 수평 이동로(122)에 배치된다. 프리즘(30)은 제1 반사면(32)과 제2 반사면(34)을 포함한다. 제1 반사면(32)은 제1 수직 이동로(121)와 수평 이동로(122)가 연결되는 부분에 위치한다. 제1 반사면(32)은 제1 수직 이동로(121)를 통해 프리즘(30)으로 입사된 광이 수평 이동로(122)를 향하도록 반사시킨다. 제2 반사면(34)은 수평 이동로(122)와 제2 수직 이동로(123)가 연결되는 부분에 위치한다. 제2 반사면(34)은 수평 이동로(122)를 통해 진행하는 광이 제2 수직 이동로(123)를 향하도록 반사시킨다. 이에 따라, 프리즘(30)을 통과한 광은 최종적으로 대상물을 향해 방출된다.The prism 30 is disposed in the first opening 12 of the housing 10. Prism 30 has a shape corresponding to first opening 12. The prism 30 is disposed in the first and second vertical movement paths 121 and 123 and the horizontal movement path 122 of the first opening 12. Prism 30 includes a first reflective surface 32 and a second reflective surface 34. The first reflective surface 32 is positioned at a portion where the first vertical movement path 121 and the horizontal movement path 122 are connected to each other. The first reflecting surface 32 reflects the light incident to the prism 30 through the first vertical moving path 121 toward the horizontal moving path 122. The second reflective surface 34 is positioned at a portion where the horizontal movement path 122 and the second vertical movement path 123 are connected to each other. The second reflecting surface 34 reflects the light traveling through the horizontal moving path 122 toward the second vertical moving path 123. Accordingly, the light passing through the prism 30 is finally emitted toward the object.

프리즘(30)은 제1 렌즈(36) 및 제2 렌즈(38)를 포함할 수 있다. 도 2의 확대원은 제1 렌즈(36) 부분을 확대하여 나타낸다. 도 2의 확대원에 도시한 바와 같이, 제1 렌즈(36)는 발광부(22)를 향한 프리즘(30)의 일측에 형성된다. 제1 렌즈(36)는 별도의 부품으로 프리즘(30)의 일측에 제공되거나, 프리즘(30)과 일체로 형성될 수 있다. 제1 렌즈(36)가 프리즘(30)에 일체로 형성된 경우, 제조 공정을 간단히 하고 조립 과정에서 발생하는 광축이 틀어지는 등의 문제를 방지할 수 있다. 일례로, 도면에서는 제1 렌즈(36)가 프리즘(30)과 일체로 형성된 것을 도시하였다. 제1 렌즈(36)는 콜리메이터 렌즈(collimator lens)일 수 있다. 상기 콜리메이터 렌즈는 발광부(22)에서 일정한 화각으로 방출되는 빛을 평행광으로 변형시킨다. 따라서 상기 콜리메이터 렌즈를 통과한 빛은 평행광으로 프리즘(30)을 통과하게 된다. 따라서, 프리즘(30) 및 제1 개구부((12)의 크기를 작게 설계할 수 있고, 그 길이 방향의 폭이나 단면적을 동일하게 형성할 수 있으므로, 제품 설계 및 제조가 용이한 장점이 있다. 또한, 프리즘(30)을 통과하는 광을 평행광으로 변형함으로써 프리즘(30)의 전반사 각도를 설계하기 용이하며, 프리즘(30)을 통과하여 대상물을 향해 방출되는 광의 지향각의 설계도 용이한 장점이 있다. The prism 30 may include a first lens 36 and a second lens 38. 2 shows an enlarged view of the portion of the first lens 36. As shown in the enlarged circle of FIG. 2, the first lens 36 is formed on one side of the prism 30 facing the light emitter 22. The first lens 36 may be provided on one side of the prism 30 as a separate component, or may be integrally formed with the prism 30. When the first lens 36 is integrally formed with the prism 30, it is possible to simplify a manufacturing process and to prevent a problem such as a distortion of an optical axis generated during the assembling process. For example, the drawing illustrates that the first lens 36 is integrally formed with the prism 30. The first lens 36 may be a collimator lens. The collimator lens transforms light emitted from the light emitter 22 at a constant angle of view into parallel light. Therefore, the light passing through the collimator lens passes through the prism 30 as parallel light. Therefore, since the size of the prism 30 and the 1st opening part 12 can be designed small, and the width | variety and the cross-sectional area of the longitudinal direction can be formed equally, product design and manufacture are easy. By transforming the light passing through the prism 30 into parallel light, the total reflection angle of the prism 30 can be easily designed, and the design of the directivity angle of the light emitted through the prism 30 toward the object can be easily performed. .

제2 렌즈(38)는 프리즘(30)의 다른 일측에 형성된다. 여기서 프리즘(30)의 다른 일측은 제1 렌즈가 위치한 반대 방향 일측을 의미하며, 대상물을 향해 최종적으로 광이 방출되는 부분을 말한다. 제2 렌즈(38)는 별도의 부품으로 프리즘(30)의 일측에 제공되거나 프리즘(30)과 일체로 형성될 수 있다. 제2 렌즈(38)가 프리즘(30)에 일체로 형성된 경우, 제조 공정을 간단히 하고 조립 과정에서 발생하는 광축이 틀어지는 등의 문제를 방지할 수 있다. 일례로, 도면에서는 제2 렌즈(38)가 프리즘(30)과 일체로 형성된 것을 도시하였다.The second lens 38 is formed on the other side of the prism 30. Here, the other side of the prism 30 means one side in the opposite direction in which the first lens is positioned, and refers to a portion where light is finally emitted toward the object. The second lens 38 may be provided on one side of the prism 30 as a separate component or may be integrally formed with the prism 30. When the second lens 38 is integrally formed with the prism 30, it is possible to simplify the manufacturing process and to prevent a problem such as a distortion of the optical axis generated during the assembling process. For example, the drawing shows that the second lens 38 is formed integrally with the prism 30.

도 3은 제2 렌즈(38)를 포함하는 프리즘(30)을 부분 확대한 사시도이고, 도 4는 제2 렌즈(38)의 발광 분포를 나타낸 예시도이다.3 is a partially enlarged perspective view of the prism 30 including the second lens 38, and FIG. 4 is an exemplary view illustrating a light emission distribution of the second lens 38.

도 3에 도시한 바와 같이, 제2 렌즈(38)는 다양한 형상을 가질 수 있다. 제2 렌즈(38)는 대상물을 향하는 광의 발산각을 선택적으로 조절하도록 이루어진다. 제2 렌즈(38)는 구면, 비구면, 평면, 오목한 곡면 및 볼록한 곡면 등으로 형성될 수 있다. 또한, 제2 렌즈(38)는 구면, 비구면, 평면, 오목한 곡면 및 볼록한 곡면 중 하나 이상의 조합으로 형성될 수도 있다. 도 3(a)에 도시한 제2 렌즈(381)는 대상물을 향해 돌출된 구면 또는 비구면으로 형성될 수 있다. 도 3(a)의 제2 렌즈(381)를 통과한 광은 대상물을 향해 집광되며 방출될 수 있다. 도 3(b)에 도시한 제2 렌즈(382)는 프리즘(30)의 내측을 향해 오목한 구면 또는 비구면으로 형성될 수 있다. 도 3(b)의 제2 렌즈(382)를 통과한 광은 대상물을 향해 발광 범위를 넓히며 방출될 수 있다. 도 3(c)에 도시한 제2 렌즈(383)는 요철을 포함한다. 도 3(c)의 제2 렌즈(383)를 통과한 광은 미리 정해진 각도 범위로 광을 퍼트릴 수 있다. 일례로, 대상물을 향해 조사되는 광은 제2 렌즈(383)에 의해 광의 Y길이(Y)가 제한된 상태에서 광의 X길이(X)로만 퍼져나갈 수 있다(도 4b 참조). 따라서, 거리 측정 센서 조립체(100)는 요구되는 발산각 범위로 밝은 광을 조사하게 된다. 이에, 거리 측정 센서 조립체(100)는 대상물에 대한 정확한 거리 측정이 이루어질 수 있다.As shown in FIG. 3, the second lens 38 may have various shapes. The second lens 38 is configured to selectively adjust the divergence angle of the light toward the object. The second lens 38 may be formed of a spherical surface, an aspherical surface, a flat surface, a concave curved surface, and a convex curved surface. In addition, the second lens 38 may be formed of a combination of one or more of a spherical surface, an aspherical surface, a flat surface, a concave curved surface, and a convex curved surface. The second lens 381 illustrated in FIG. 3A may be formed as a spherical or aspherical surface protruding toward an object. Light passing through the second lens 381 of FIG. 3A may be focused and emitted toward an object. The second lens 382 illustrated in FIG. 3B may be formed as a spherical or aspherical surface concave toward the inner side of the prism 30. Light passing through the second lens 382 of FIG. 3B may be emitted while widening the emission range toward the object. The second lens 383 shown in FIG. 3C includes irregularities. The light passing through the second lens 383 of FIG. 3C may spread light in a predetermined angle range. For example, the light irradiated toward the object may only spread to the X length X of the light while the Y length Y of the light is limited by the second lens 383 (see FIG. 4B). Therefore, the distance measuring sensor assembly 100 is irradiated with bright light in the required divergence angle range. Thus, the distance sensor assembly 100 may be accurate distance measurement for the object.

도 4에 도시한 바와 같이, 제2 렌즈(38)는 제1 광축(A1) 방향을 따라 이동되는 광의 X길이(X)와 Y길이(Y)의 길이비를 선택적으로 조절하게 된다. 여기서 광의 X길이(X)와 Y길이(Y)는 제1 광축(A1)의 임의의 지점에서의 광의 횡단면이다.As shown in FIG. 4, the second lens 38 selectively adjusts the length ratio of the X length X and the Y length Y of the light moving along the direction of the first optical axis A1. Here, the X length X and the Y length Y of the light are the cross sections of the light at any point of the first optical axis A1.

예를 들어, 발광부(22)로부터 제2 렌즈(38)로 안내되는 광은 제1 광축(A1)에 대한 횡단면이 원형(circle)을 이루게 된다. 그러나 제2 렌즈(38)를 투과한 후 대상물로 조사되는 광은 제1 광축(A1)에 대한 횡단면이 타원형(ellipse)을 이룰 수 있다. 여기서, 제2 렌즈(38)를 투과한 광은 제1 광축(A1)에 대한 횡단면이 반드시 타원형으로 한정되지 않으며, 제2 렌즈(38)의 형상에 따라 다양하게 변화될 수 있음은 물론이다.For example, the light guided from the light emitter 22 to the second lens 38 has a circular cross section with respect to the first optical axis A1. However, light that passes through the second lens 38 and then irradiates onto the object may have an ellipse cross-section with respect to the first optical axis A1. Here, the light transmitted through the second lens 38 is not necessarily limited to an elliptical cross section with respect to the first optical axis A1, and may be variously changed according to the shape of the second lens 38.

이러한 거리 측정 센서 조립체(100)가 로봇 청소기에 장착될 경우, 제2 렌즈(38)는 로봇 청소기가 이동되는 바닥면을 향해 조사되는 광을 선택적으로 조절하게 된다. 따라서, 로봇 청소기가 이동되는 바닥면으로부터 반사되는 광이 수신부(24)로 유입되는 것이 방지될 수 있다. 이에, 로봇 청소기가 바닥면을 대상물로 인식하여 작동 오류가 발생되는 문제를 사전에 차단하게 된다.When the distance sensor assembly 100 is mounted on the robot cleaner, the second lens 38 selectively adjusts light irradiated toward the bottom surface on which the robot cleaner is moved. Therefore, the light reflected from the bottom surface on which the robot cleaner is moved can be prevented from entering the receiver 24. Thus, the robot cleaner recognizes the floor surface as an object and blocks in advance a problem in which an operation error occurs.

이와 같이, 제2 렌즈(38)는 발광부(22)로부터 조사되는 광의 발산각을 선택적으로 조절하며 대상물의 센싱 범위를 조절하게 된다.As such, the second lens 38 selectively adjusts the divergence angle of the light emitted from the light emitter 22 and adjusts the sensing range of the object.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 거리 측정 센서 조립체의 수광 렌즈를 나타낸다.5 illustrates a light receiving lens of a ranging sensor assembly according to an embodiment of the present invention.

수광 렌즈(40)는 하우징(10)의 상측에 배치된다. 수광 렌즈(40)는 센서 모듈(20)의 수광부(24)에 대응되는 하우징(10)의 상측에 배치될 수 있다. 이에 따라 수광 렌즈(40)를 통과한 광이 수광부(24)에 수광될 수 있다. 수광 렌즈(40)는 대상물에 반사되어 수광부(24)를 향하는 광을 집속시킨다. 수광부(24)는 광을 받아들이 부분의 크기가 매우 작기 때문에 넓은 범위의 광이 전달되는 경우, 수광부(24)에 도달하는 광량이 제한적이게 된다. 따라서 수광 렌즈(40)는 넓은 범위에서 입사되는 광을 집속하여 수신부(24)로 전달한다. 수광부(24)에 입사되는 광량이 클수록 대상물과의 거리 데이터가 증가하므로, 수광부(24)는 보다 정확한 거리 측정이 가능하다. 수광 렌즈(40)는 광을 집속할 수 있는 형상으로 이루어질 수 있다. 수광 렌즈(40)는 수신부(24)를 향한 일면이 수신부(24)를 향해 돌출되는 구면 또는 비구면으로 형성될 수 있다. 여기서, 비구면은 구면이 아닌 모든 면을 의미한다. 수광 렌즈(40)의 다른 일면은 대상물을 향해 돌출되는 구면 또는 비구면일 수 있다. 도 5b에 도시한 바와 같이, 수광 렌즈(40)는 대상물을 향한 다른 일면이 경사진 평면일 수 있다. 여기서, 경사진 평면은 제2 광축(A2)에 대해 수직하지 않은 평면을 의미한다. 이와 같은 형상의 수광 렌즈(40)는 수광 렌즈(40)를 통과하는 광을 굴절시킨다. 일례로, 대상물에 반사되어 수신부(24)를 향하는 광이 수신부(24)의 상측으로부터 수신부(24)를 향해 수직하게 입사하는 경우, 수광 렌즈(40)는 광을 집속하여 수신부(24)에 전달할 수 있다. 그러나 대상물에 반사되어 수신부(24)를 향하는 광이 수신부(24)의 상측으로부터 수신부(24)를 향해 수직하지 않은 방향으로부터 입사하는 경우, 수광 렌즈(40)가 광을 집속하더라도 수광부(24)에 도달하지 않을 수 있다. 따라서, 수광 렌즈(40)는 광의 집속과 동시에 광을 굴절시킴으로써, 경사진 방향에서 입사되는 광을 수광부(24)에 전달할 수 있다. 그리고 수광 렌즈(40)는 다양한 형상 조절을 통해 수광부(24)에서 초점이 형성되도록 할 수 있다.The light receiving lens 40 is disposed above the housing 10. The light receiving lens 40 may be disposed on an upper side of the housing 10 corresponding to the light receiving unit 24 of the sensor module 20. Accordingly, the light passing through the light receiving lens 40 may be received by the light receiving unit 24. The light receiving lens 40 focuses the light reflected by the object toward the light receiving unit 24. Since the size of the light receiving portion 24 is very small, the amount of light reaching the light receiving portion 24 is limited when a wide range of light is transmitted. Therefore, the light receiving lens 40 focuses the light incident in a wide range and transmits the light to the receiver 24. Since the distance data with respect to the object increases as the amount of light incident on the light receiver 24 increases, the light receiver 24 can measure the distance more accurately. The light receiving lens 40 may be formed in a shape capable of focusing light. The light receiving lens 40 may be formed as a spherical or aspherical surface on which one surface toward the receiver 24 protrudes toward the receiver 24. Here, the aspherical surface means all the surfaces that are not spherical. The other surface of the light receiving lens 40 may be a spherical surface or an aspherical surface protruding toward the object. As shown in FIG. 5B, the light receiving lens 40 may be a plane inclined at one side toward the object. Here, the inclined plane means a plane that is not perpendicular to the second optical axis A2. The light receiving lens 40 of this shape refracts the light passing through the light receiving lens 40. For example, when light reflected from an object and directed toward the receiver 24 is incident vertically from the upper side of the receiver 24 toward the receiver 24, the light receiving lens 40 focuses the light and transmits the light to the receiver 24. Can be. However, when the light reflected from the object and directed toward the receiver 24 is incident from a non-perpendicular direction from the upper side of the receiver 24 toward the receiver 24, the light receiver 24 is focused on the receiver 24 even though the light receiving lens 40 focuses the light. May not be reached. Accordingly, the light receiving lens 40 may transmit the light incident in the inclined direction to the light receiving unit 24 by refracting the light at the same time as the light is focused. In addition, the light receiving lens 40 may allow focus to be formed at the light receiving unit 24 through various shape adjustments.

종래의 거리 측정 센서 조립체는 발광부 및 수광부를 수직하게 노출시키기 때문에, 발광부로부터 방출된 광이 대상물에 도달하지 못하고 커버 윈도우에 반사되어 수광부로 진입하는 문제가 있었다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 거리 측정 센서 조립체(100)는 하우징(10)의 상측에서 측정되는 제1 개구부(12) 및 제2 개구부(14) 사이의 거리가 발광부(22) 및 수광부(24) 사이의 거리보다 크다. 따라서, 커버 윈도우에 반사되는 광이 발생하더라도, 상기 반사광은 제1 개구부(12) 및 제2 개구부(14) 사이의 하우징(10)에 도달하게 되므로, 외란광에 의한 센서 측정 정확도가 저하되는 것을 방지할 수 있다.Since the conventional distance measuring sensor assembly vertically exposes the light emitting part and the light receiving part, there is a problem that light emitted from the light emitting part does not reach the object and is reflected by the cover window to enter the light receiving part. However, in the distance measuring sensor assembly 100 according to the exemplary embodiment of the present invention, the distance between the first opening 12 and the second opening 14 measured from the upper side of the housing 10 may include the light emitting unit 22 and the light emitting unit 22. It is larger than the distance between the light receiving parts 24. Therefore, even if the light reflected on the cover window occurs, the reflected light reaches the housing 10 between the first opening 12 and the second opening 14, so that the accuracy of sensor measurement due to disturbance light is deteriorated. You can prevent it.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 거리 측정 센서 조립체(100)는 프리즘(30)의 제1 렌즈(36)에 의해 광을 평행하게 이동시킴으로써 프리즘(30) 및 제1 개구부(12)의 크기를 작게 설계할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 거리 측정 센서 조립체(100)는 소형화가 가능하므로, 거리 측정 센서 조립체(100)가 탑재되는 전자 기기의 부품 배치를 용이하게 하는 효과가 있다.In addition, the distance sensor assembly 100 according to an embodiment of the present invention by moving the light in parallel by the first lens 36 of the prism 30, the size of the prism 30 and the first opening 12 Can be designed small. That is, since the distance sensor assembly 100 according to the embodiment of the present invention can be miniaturized, there is an effect of facilitating the arrangement of components of the electronic device on which the distance sensor assembly 100 is mounted.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.While the above has been shown and described with respect to preferred embodiments of the invention, the invention is not limited to the specific embodiments described above, it is usually in the art without departing from the spirit of the invention claimed in the claims Various modifications can be made by those skilled in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or the prospect of the present invention.

100 : 거리 측정 센서 조립체
10 : 하우징 20 : 센서 모듈
30 : 프리즘 40 : 수광 렌즈100: distance measuring sensor assembly
10 housing 20 sensor module
30: prism 40: light receiving lens

Claims (1)

하우징;
센서 모듈;
프리즘; 및
수광 렌즈
를 포함하는 거리 측정 센서 조립체.housing;
Sensor module;
prism; And
Light-receiving lens
Distance measuring sensor assembly comprising a.
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