KR20200081325A

KR20200081325A - 거리 측정 센서 모듈

Info

Publication number: KR20200081325A
Application number: KR1020190176830A
Authority: KR
Inventors: 이승수; 심창섭; 홍경의
Original assignee: 모스탑주식회사
Priority date: 2018-12-27
Filing date: 2019-12-27
Publication date: 2020-07-07

Abstract

본 발명은 일단에 상부를 향해 개방된 제1중공부를 형성하고, 타단에 상부를 향해 개방된 제2중공부를 형성하는 하우징;상기 하우징에 배치되며, 상기 제1중공부의 하부에 위치하는 제1센서패키지;상기 하우징에 배치되며, 상기 제2중공부의 하부에 위치하는 제2센서패키지;상기 제1센서패키지와 제2센서패키지의 사이에 배치되며, 상기 제2중공부로부터 입사된 빛중 일부는 상기 제1센서패키지로 유도하고, 일부는 제2센서패키지로 유도하는 광가이드부를 포함하고,상기 광가이드에는 제2중공부와 동일 축선상에 홀이 형성된다.

Description

거리 측정 센서 모듈{Distance measuring Sensor Module}

본 발명은 거리 측정 센서 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이종의 센싱신호를 구현할 수 있는 거리 측정 센서 모듈에 관한 것이다.

일반적으로 광학 방식의 거리측정 센서는 삼각 측정법 방식과 사물에 반사되어 돌아오는 시간을 연산하는 방식 중 어느 하나가 선택될 수 있다.

최근에는 시간을 연산하는 방식 즉, TOF 방식을 더욱 다양한 분야에서 활용되고 있는 추세이다. 예를 들어, 지면과의 거리를 측정하는 드론과 3D 안면인식을 할 수 있는 모바일기기, 장애물 과의 거리를 측정하는 로봇청소기 등에서 활용되고 있다.

이러한 기기들은 기존 거리를 측정하는 부분에서는 활용도가 높았지만, 점차 기술이 발전하면서 사물을 직접적으로 인식할 수 있는 기능도 요구되고 있는 상황이다.

따라서, 기존 기기들은 별도의 사물을 인식할 수 있는 센서를 별도로 추가함으로써 비용이 증가하거나, 기기들의 소형화에 제약을 줄 수 있게 된다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 거리를 측정하는 센서와 사물을 인식하는 센서를 하나의 모듈로 일체화 하는 것을 제공하는 것이다.

본 발명의 해결하고자 하는 다른 과제는 거리를 측정하는 센서와 사물을 인식하는 센서를 최소한의 구성으로 사이즈를 최소화 하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 해결하고자 하는 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 해결하고자 하는 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은 일단에 상부를 향해 개방된 제1중공부를 형성하고, 타단에 상부를 향해 개방된 제2중공부를 형성하는 하우징; 상기 하우징에 배치되며, 상기 제1중공부의 하부에 위치하는 제1센서패키지;상기 하우징에 배치되며, 상기 제2중공부의 하부에 위치하는 제2센서패키지;상기 제1센서패키지와 제2센서패키지의 사이에 배치되며, 상기 제2중공부로부터 입사된 빛중 일부는 상기 제1센서패키지로 유도하고, 일부는 제2센서패키지로 유도하는 광가이드부를 포함하고,상기 광가이드부에는 제2중공부와 동일 축선상에 홀이 형성된 것인 거리 측정 센서 모듈.

본 발명은 거리를 측정하는 센서와 사물을 인식하는 센서를 하나의 모듈로 일체화 함으로써 사이즈를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

자세하게는 사물과의 거리를 측정하는 TOF 방식의 센서와 사물의 온도를 측정하는 온도센서가 최소한의 광학계 구성으로 사이즈를 최소화할 수 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1 및 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 거리 측정 센서를 나타낸 도면이다.
도 3 내지 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 거리 측정 센서의 발광 렌즈와 센서패키지의 여러 실시예를 나타낸 도면이다.
도 7 내지 9는, 발광 렌즈의 다양한 실시예를 나타낸 도면이다.
도 10 및 11은, 본 발명의 다른(another) 실시예에 따른 거리 측정 센서를 나타낸 도면이다.
도 12는, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 가이드를 상부에서 바라본 모습을 나타낸 도면이다.
도 13 내지 16은, 본 발명의 수광 렌즈와 광 가이드의 다양한 조합을 나타낸 도면이다.
도 17은, 도 16에 도시된 광 가이드의 내부에서 진행하는 빛의 횡단면을 나타낸 도면이다.
도 18 및 19은, 본 발명의 다른(another) 실시예에 따른 거리 측정 센서를 나타낸 도면이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략되었으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 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.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 거리 측정 센서(100)가 관찰된다. 거리 측정 센서(100)는 하우징(200)을 포함할 수 있다. 하우징(200)은, 하우징 바디(210)를 포함할 수 있다. 하우징 바디(210)는 거리 측정 센서(100)의 골격을 형성할 수 있다. 하우징 바디(210)는 일 방향으로 연장된 형상을 가질 수 있다. 예를 들어 하우징 바디(210)는 Y축 방향으로 연장된 형상을 가질 수 있다. 하우징 바디(210)의 길이 방향은 Y축 방향과 나란할 수 있다.

하우징 바디(210)는, 거리 측정 센서(100)의 부품을 수용하는 공간을 형성할 수 있다. 예를 들어 하우징 바디(210)의 일 단(an end)에, 제1 중공부(220, 도 2 참조)가 형성될 수 있다.

거리 측정 센서(100)는, 발광 렌즈(400)와 결합 플레이트(600)를 포함할 수 있다. 발광 렌즈(400)와 결합 플레이트(600)는, 하우징 바디(210)의 일 단(an end)에 위치할 수 있다. 발광 렌즈(400)는, 하우징 바디(210)의 제1 중공부(220, 도 2 참조)에 수용될 수 있다. 결합 플레이트(600)는, 발광 렌즈(400)에 결합될 수 있다. 결합 플레이트(600)는 발광 렌즈(400)를 지지할 수 있다. 결합 플레이트(600)는, 하우징 바디(210)에 안착될 수 있다. 발광 렌즈(400)는, “제1 렌즈”라 칭할 수 있다. 발광 렌즈(400)는, “발광용 렌즈”라 칭할 수 있다.

하우징 바디(210)의 타 단(another end)에, 제2 중공부(230)가 형성될 수 있다. 하우징 바디(210)의 내부에 위치한 발광소자는, 발광 렌즈(400)에 빛을 제공할 수 있다. 발광 렌즈(400)를 투과한 빛은 측정대상(object)에 도달하고 반사될 수 있다. 측정대상에서 반사된 빛은, 제2 중공부(230)를 통해 하우징 바디(210)의 내부로 입사될 수 있다. 측정대상의 거리(또는 위치) 측정은, 발광된 빛과 반사된 빛을 분석하여 수행될 수 있다. 예를 들어 측정대상의 거리는, 거리 측정 센서(100)에서 발광된 빛이 측정대상에 입사되고 반사되어 거리 측정 센서(100)에 도달하는 시간을 계산하여 측정될 수 있다.

거리 측정 센서(100)는 장치 또는/및 시설에 설치되어 사용될 수 있다. 예를 들어 거리 측정 센서(100)는, 로봇 청소기, 공정 시설, 자동차, 게이트(gate) 등에 설치될 수 있다. 하우징 바디(210)는, 일 측으로 돌출된 부분을 형성할 수 있다. 예를 들어 하우징 바디(210)는, X축 방향으로 돌출된 돌기를 형성할 수 있다. 하우징 바디(210)에 형성된 돌기는, 거리 측정 센서(100)가 장치 또는/및 시설에 설치되기 용이하도록 할 수 있다.

도 2는, 도 1의 거리 측정 센서(100)를 종방향(길이 방향)으로 자른 단면을 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하면, 하우징 바디(210)는 일 단에서 타 단을 향하여 연장된 형상을 가질 수 있다. 제1 중공부(220)는 하우징 바디(210)의 일 단에 형성될 수 있다. 제2 중공부(230)는 하우징 바디(210)의 타 단에 형성될 수 있다. 제1 중공부(220)와 제2 중공부(230)는, 하우징 바디(210)에서 서로 맞은편에 위치할 수 있다. 제1 중공부(220)와 제2 중공부(230)는, 상부를 향하여 개방될 수 있다.

거리 측정 센서(100)는 기판(250)을 포함할 수 있다. 기판(250)은, 하우징 바디(210)에 장착될 수 있다. 기판(250)은 외부 전원에 연결될 수 있다. 기판(250)은 외부 기기와 통신할 수 있다. 예를 들어 기판(250)은, 통신 모듈을 포함할 수 있다. 기판(250)은, 외부 기기와 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어 기판(250)은, 외부 기기와 연결되는 포트(port)를 포함할 수 있다. 기판(250)은, 각종 신호를 제어하는 MCU(Micro Controller Unit)를 포함할 수 있다. MCU는, 예를 들어, 발광부(320)로부터 출사되는 빛의 강도(또는 세기) 및 주기 등을 제어할 수 있다.

거리 측정 센서(100)는 센서패키지(300)를 포함할 수 있다. 센서패키지(300)는 기판(250)에 전기적으로 연결될 수 있다. 센서패키지(300)는 기판(250)에 장착될 수 있다. 센서패키지(300)는 하우징 바디(210)의 일 단에 인접하여 위치할 수 있다. 예를 들어 센서패키지(300)의 일부는, 하우징 바디(210)의 제1 중공부(220)에 위치할 수 있다.

센서패키지(300)는, 베이스(310), 발광부(320), 그리고 수광부(330)를 포함할 수 있다. 발광부(320)와 수광부(330)는, 베이스(310)에 실장될 수 있다. 발광부(320)는, 예를 들어, 레이저 다이오드 또는 적외선 다이오드를 포함할 수 있다. 센서패키지(300)는, 기판(250)에 SMT 또는 와이어본딩으로 실장될 수 있다.

발광부(320)는 제1 중공부(220)의 하부에 위치할 수 있다. 발광부(320)는 제1 중공부(220)의 상부를 향하여 빛을 제공할 수 있다.

수광부(330)는, 발광부(320)와 이격될 수 있다. 수광부(330)는, 발광부(320)에 비하여 제2 중공부(230)에 더 인접할 수 있다. 수광부(330)와 발광부(320)는, 하우징 바디(210)의 길이 방향(Y축 방향)으로 배치될 수 있다. 수광부(330)는, 발광부(320)와 제2 중공부(230)의 사이에 위치할 수 있다.

발광 렌즈(400)는, 제1 중공부(220)에 수용될 수 있다. 발광 렌즈(400)는 외부 면(exterior surface)을 포함할 수 있다. 예를 들어 발광 렌즈(400)는, 제1 렌즈면(410), 제2 렌즈면(420), 그리고 바디면(430)을 포함할 수 있다. 제1 렌즈면(410)은 “입사면”이라 칭할 수 있다. 제2 렌즈면(420)은 “출사면”이라 칭할 수 있다. 바디면(430)은 “측면(lateral surface)”이라 칭할 수 있다.

발광 렌즈(400)는, 입사된 빛이 진행가능한 매질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 발광 렌즈(400)는, 글라스(glass)를 포함할 수 있다. 글라스를 포함하는 발광 렌즈(400)의 굴절율은, 상온에서 약 1.45일 수 있다. 예를 들어 발광 렌즈(400)의 굴절율은, 589.29nm 파장의 빛에 대하여 1.517일 수 있다.

예를 들어 발광 렌즈(400)는, PC(polycarbonate)를 포함할 수 있다. PC를 소재로 하는 발광 렌즈(400)의 굴절율은, 587.6nm 파장의 빛에 대하여 1.584일 수 있다. 예를 들어 발광 렌즈(400)는, PMMA (polymethylmethacrylate)를 포함할 수 있다. PMMA를 포함하는 발광 렌즈(400)의 굴절율(refractive index)은, 상온에서 약 1.5일 수 있다. 예를 들어 발광 렌즈(400)의 굴절율은, 436nm 파장의 빛에 대하여 1.502일 수 있다. 예를 들어 발광 렌즈(400)의 굴절율은, 589nm 파장의 빛에 대하여 1.492일 수 있다.

발광 렌즈(400)가 PC 또는/및 PMMA를 포함하는 경우, 발광 렌즈(400)의 제작이 용이할 수 있다. 발광 렌즈(400)가 PC 또는/및PMMA를 포함하는 경우, 발광 렌즈(400)의 소형화가 용이할 수 있다.

제1 렌즈면(410)은, 발광부(320)를 마주할 수 있다. 예를 들어 제1 렌즈면(410)은, 발광부(320)를 비스듬히 마주할 수 있다. 발광부(320)에서 발생된 빛은 제1 렌즈면(410)에 비스듬히 입사할 수 있다.

제2 렌즈면(420)은, 제1 렌즈면(410)의 맞은편에 위치할 수 있다. 제2 렌즈면(420)은, 제1 렌즈면(410)과 이격될 수 있다. 제2 렌즈면(420)은, 하우징 바디(210)의 외부를 마주할 수 있다. 제2 렌즈면(420)은 곡률을 형성할 수 있다. 제1 렌즈면(410)을 투과한 빛은 제2 렌즈면(420)을 투과하여 외부로 진행할 수 있다.

바디면(430)은, 제1 렌즈면(410)에서 연장되어 제2 렌즈면(420)에 만날 수 있다. 바디면(430)은, 발광 렌즈(400)의 측면(lateral surface)을 형성할 수 있다. 바디면(430)은, 원기둥의 측면의 일부 형상을 가질 수 있다. 바디면(430)은, 결합 플레이트(600)와 결합할 수 있다. 또는 결합 플레이트(600)는, 발광 렌즈(400)의 바디면(430)에 일체로 형성될 수 있다.

결합 플레이트(600)는, 발광 렌즈(400)와 결합할 수 있다. 결합 플레이트(600)는 강성을 가질 수 있다. 결합 플레이트(600)는 판(板)의 형상을 가질 수 있다. 예를 들어 결합 플레이트(600)는, 개구(opening)를 구비할 수 있다. 결합 플레이트(600)에 형성된 개구에, 발광 렌즈(400)가 끼워져 결합될 수 있다. 결합 플레이트(600)는, 하우징 바디(210)에 안착될 수 있다.

거리 측정 센서(100)는 광 가이드(500)를 포함할 수 있다. 광 가이드(500)는, 하우징 바디(210)에 위치할 수 있다. 광 가이드(500)는, 제1 중공부(220)에서 제2 중공부(230)를 향해 연장된(elongated) 형상을 가질 수 있다. 광 가이드(500)의 길이 방향은, 하우징 바디(210)의 길이 방향과 나란할 수 있다.

광 가이드(500)의 일부는 제2 중공부(230)에 위치할 수 있다. 광 가이드(500)는, 센서패키지(300)와 제2 중공부(230)의 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 광 가이드(500)는, 수광부(330)와 제2 중공부(230)의 사이에 배치될 수 있다.

광 가이드(500)는 외부면(exterior surface)을 형성할 수 있다. 예를 들어 광 가이드(500)는, 제1 가이드면(510), 제2 가이드면(520), 제3 가이드면(530), 그리고 제4 가이드면(540)을 포함할 수 있다.

광 가이드(500)는, 입사된 빛이 진행가능한 매질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광 가이드(500)는, 쿼츠(quartz) 또는 PMMA를 포함할 수 있다. 광 가이드(500)의 매질에 관련된 특성은, 발광 렌즈(400)의 매질에 관련된 특성과 유사할 수 있다.

제1 가이드면(510)은, “입사면(incident surface)”이라 칭할 수 있다. 제1 가이드면(510)의 적어도 일부는, 제2 중공부(220)에 위치할 수 있다. 제1 가이드면(510)의 적어도 일부는, 제2 중공부(220)의 상부를 마주할 수 있다. 제1 가이드면(510)은, “상면(top surface)”라 칭할 수 있다.

제2 가이드면(520)은, 제1 가이드면(510)에서 하부로 굽어져 제1 중공부(220)를 향해 연장될 수 있다. 제2 가이드면(520)은, 제2 중공부(230)에 위치할 수 있다. 제2 가이드면(520)은, 제1 가이드면(510)과 경사를 형성할 수 있다. 예를 들어 제2 가이드면(520)과 제1 가이드면(510)이 형성하는 각도는, 임계각도(critical angle)와 관련될 수 있다. 임계각도는, 제1 가이드면(510)에서 제2 가이드면(520)을 향하는 빛의 내부전반사(total internal reflection)와 관련될 수 있다. 제2 가이드면(520)은, 곡면을 형성할 수 있다.

제3 가이드면(530)은, 제2 가이드면(520)의 맞은편에 위치할 수 있다. 제3 가이드면(530)이 마주하는 방향은, 제2 가이드면(520)이 마주하는 방향과 실질적으로 반대일 수 있다. 제3 가이드면(530)은, 광 가이드(500)의 일 단(an end)에 위치할 수 있다. 반면 제2 가이드면(520)은, 광 가이드(500)의 타 단(another end)에 위치할 수 있다. 제2 가이드면(520)에 도달한 빛은, 제3 가이드면(530)을 향해 진행할 수 있다. 제2 가이드면(520)에서 제3 가이드면(530)을 향하는 빛은, 광 가이드(500)의 길이 방향을 따라 진행할 수 있다.

제2 가이드면(520)에서 제3 가이드면(530)을 향하는 빛은, 제3 가이드면(530)을 향하면서 집광될 수 있다. 예를 들어 제2 가이드면(520)의 적어도 일부가 곡면을 형성하는 경우, 제2 가이드면(520)은 집광하는 렌즈의 기능을 수행할 수 있다. 제2 가이드면(520)에 형성되는 곡면은, 예를 들어, 제2 가이드면(520)의 외부를 향하여 볼록할 수 있다.

제3 가이드면(530)은, 제2 가이드면(520)을 향하는 방향에 대하여 경사를 형성할 수 있다. 제3 가이드면(530)은, 제1 가이드면(510)에 대하여 경사를 형성할 수 있다. 제3 가이드면(530)이 제1 가이드면(510)에 대하여 형성하는 각도는, 제2 가이드면(520)에서 제3 가이드면(530)을 향하는 빛의 내부전반사와 관련될 수 있다.

제4 가이드면(540)은, 제3 가이드면(530)에서 하부로 굽어져 제2 중공부(230)를 향해 연장될 수 있다. 제4 가이드면(540)은, 제1 가이드면(510)의 맞은편에 위치할 수 있다. 제4 가이드면(540)은, 광 가이드(500)의 바닥면을 형성할 수 있다. 제4 가이드면(540)은, “바닥면”이라 칭할 수 있다. 제4 가이드면(540)은 수광부(330)의 상부에 위치할 수 있다. 제4 가이드면(540)은, 수광부(330)를 마주할 수 있다.

제3 가이드면(530)에서 내부전반사되는 빛은 제4 가이드면(540)을 향할 수 있다. 제3 가이드면(530)에서 제4 가이드면(540)을 향하는 빛은, 제4 가이드면(540)을 향하면서 집광될 수 있다. 예를 들어 제3 가이드면(530)의 적어도 일부가 곡면을 형성하는 경우, 제3 가이드면(530)은 집광하는 렌즈의 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어 제3 가이드면(530)에 형성되는 곡면은, 외부를 향하여 볼록할 수 있다. 예를 들어 제3 가이드면(530)의 형상은, 실린더(cylinder)의 일부 형상에 대응될 수 있다.

거리 측정 센서(100)의 상부에, 측정대상(object)이 위치할 수 있다. 발광부(320)에서 발한 빛의 일부는, 제1 렌즈면(410)과 제2 렌즈면(420)을 거쳐 측정대상에 도달할 수 있다. 측정대상에 도달한 빛의 일부는, 측정대상에서 반사되어 제2 중공부(230)에 입사될 수 있다. 제2 중공부(230)를 통과한 빛은 제1 가이드면(510)에 입사될 수 있다.

제2 중공부(230)는 하우징 바디(210)의 상단 보다 아래에 위치할 수 있다. 즉 제2 중공부(230)에 인접한 하우징 바디(210)의 상측은, 제2 중공부(230)에서 상부로 더 연장되어 형성될 수 있다. 따라서 측정대상에서 반사되어 제2 중공부(230)에 입사되는 빛은, 외란광에 의한 영향을 덜 받을 수 있다.

제1 가이드면(510)에 입사된 빛은 광 가이드(500)의 내부를 진행하여 제2 가이드면(520)에 도달할 수 있다. 제2 가이드면(520)에 도달한 빛은, 제2 가이드면(520)에서 내부전반사에 의해 제3 가이드면(530)을 향할 수 있다. 제3 가이드면(530)에 도달한 빛은, 내부 전반사에 의해 제4 가이드면(540)을 향할 수 있다. 제4 가이드면(540)에 도달한 빛은, 광 가이드(500)의 외부로 진행하여 수광부(330)에 도달할 수 있다.

측정대상에 도달한 빛의 다른 일부는, 측정대상에서 반사되어 다시 발광 렌즈(400)의 제2 렌즈면(420)에 도달할 수 있다. 측정대상에서 제2 렌즈면(420)에 입사된 빛이 제1 렌즈면(410)을 통과하여 발광부(320)에 도달하면, 센서패키지(300)의 거리 측정 효율이 감소될 수 있다.

도 3의 (a)는, 기판(250)과 센서패키지(300)와 발광 렌즈(400)와 결합 플레이트(600)를 나타낸 도면이다. 도 3의 (b)는, 도 3의 (a)를 앞에서 바라본 도면이다.

센서패키지(300)가 기판(250)에 장착될 수 있다. 센서패키지(300)는 기판(250)의 상면에 위치할 수 있다. 발광부(320)와 수광부(330)는, 베이스(310)의 상면에 위치할 수 있다. 발광부(320)는 발광 렌즈(400)에 빛을 제공할 수 있다. 발광부(320)에서 제공되는 빛은, 발광부(320)의 광축(optical axis)을 따라 진행할 수 있다. 제1 광축(LX1)은, 발광부(320)의 광축일 수 있다.

발광 렌즈(400)는, 발광부(320)의 상부에 위치할 수 있다. 발광 렌즈(400)의 제1 렌즈면(410)은, 발광부(320)를 비스듬히 마주할 수 있다. 제1 렌즈면(410)은 결합 플레이트(600)의 하부에 위치할 수 있다. 제1 렌즈면(410)의 광축은, 제2 광축(LX2)이라 할 수 있다. 제2 광축(LX2)은, 제1 광축(LX1)과 어긋날 수 있다. 제2 광축(LX2)은, 제1 광축(LX1)과 각도를 형성할 수 있다. 제1 렌즈면(410)은, 발광부(320)에서 수광부(330)를 향하는 방향으로 하부로 경사질 수 있다. 발광부(320)에서 수광부(330)를 향하는 방향은, 제1 중공부(220, 도 2 참조)에서 제2 중공부(230, 도 2 참조)를 향하는 방향과 나란할 수 있다. 수광부(330)에서 발광부(320)를 향하는 방향은, 제2 중공부(230, 도 2 참조)에서 제1 중공부(220)를 향하는 방향과 나란할 수 있다.

제2 렌즈면(420)은, 제1 렌즈면(410)의 상부에 위치할 수 있다. 제2 렌즈면(420)은, 결합 플레이트(600)의 상부에 위치할 수 있다. 제2 렌즈면(420)은, 제1 렌즈면(410)에 이격될 수 있다. 제2 렌즈면(420)은, 상부를 향해 볼록할 수 있다. 제3 광축(LX3)은, 제2 렌즈면(420)의 광축일 수 있다. 제3 광축(LX3)은, 제1 광축(LX1)과 나란할 수 있다. 제3 광축(LX3)은, 제2 광축(LX2)과 각도를 형성할 수 있다.

발광 렌즈(400)는 다중 광축을 형성할 수 있다. 예를 들어 발광 렌즈(400)의 제1 렌즈면(410)은 제2 광축(LX2)을 형성하고 제2 렌즈면(420)은 제3 광축(LX3)을 형성할 수 있다. 발광 렌즈(400)의 다중 광축은, 비정렬될 수 있다. 예를 들어 제2 광축(LX2)은 제3 광축(LX3)과 각도를 형성할 수 있다.

바디면(430)은, 제1 렌즈면(410)과 제2 렌즈면(420)을 연결할 수 있다. 바디면(430)은, 수광부(330)에 인접할수록 하부로 길어질 수 있다. 바디면(430)은, 결합 플레이트(600)에 결합될 수 있다.

발광부((320)에서 출발하여 제1 렌즈면(410)에 입사하는 빛은, 제1 렌즈면(410)에서 굴절될 수 있다. 제1 렌즈면(410)에서 굴절된 빛은 제2 렌즈면(420)에 입사될 수 있다. 제1 렌즈면(410)에서 제2 렌즈면(420)에 입사되는 빛은, 제2 렌즈면(420)을 통과하여 외부에 위치하는 측정대상(미도시)에 도달할 수 있다. 측정대상(미도시)에 도달한 빛은 반사되어 제2 렌즈면(420)에 도달할 수 있다. 외부에서 제2 렌즈면(420)에 도달한 빛은 제1 렌즈면(410)을 향해 진행할 수 있다. 제2 광축(LX2)이 제3 광축(LX3)과 각도를 형성하므로, 측정대상(미도시)에서 반사되어 제1 렌즈면(410)을 향하는 빛이 발광부(320)를 향하는 것을 방지할 수 있다.

도 4의 (a)는, 기판(250), 센서패키지(300), 발광 렌즈(400), 그리고 결합 플레이트(600)를 나타낸 도면이다. 도 4의 (b)는, 도 4의 (a)를 앞에서 바라본 도면이다.

발광 렌즈(400)는, 발광부(320)의 상부에 위치할 수 있다. 발광 렌즈(400)의 제1 렌즈면(410)은, 발광부(320)를 비스듬히 마주할 수 있다. 제1 렌즈면(410)은, 수광부(330)에서 발광부(320)를 향하는 방향으로 하부로 경사질 수 있다. 제2 광축(LX2)은, 제1 광축(LX1)과 각도를 형성할 수 있다.

제2 렌즈면(420)은, 상부를 향해 볼록할 수 있다. 제2 렌즈면(420)의 제3 광축(LX3)은, 제1 광축(LX1)과 나란하며 제2 광축(LX2)과 각도를 형성할 수 있다. 제3 광축(LX3)이 제2 광축(LX2)과 각도를 형성하게 되어, 발광 렌즈(400)의 상부에서 반사된 빛이 제1 렌즈면(410)을 통과하여 발광부(320)를 향하는 것이 방지될 수 있다.

바디면(430)은, 제1 렌즈면(410)에서 상부로 연장되어 제2 렌즈면(420)까지 이어질 수 있다. 바디면(430)은, 수광부(330)에서 발광부(320)를 향하는 방향으로 갈수록 하부로 길어질 수 있다.

도 5의 (a)는, 기판(250), 센서패키지(300), 발광 렌즈(400), 그리고 결합 플레이트(600)를 나타낸 도면이다. 도 5의 (b)는, 도 4의 (a)를 앞에서 바라본 도면이다.

발광 렌즈(400)는, 발광부(320)의 상부에 위치할 수 있다. 발광 렌즈(400)의 제1 렌즈면(410)은, 발광부(320)를 비스듬히 마주할 수 있다. 제1 렌즈면(410)은, 발광부(320)에서 수광부(330)를 향하는 방향으로 하부로 경사질 수 있다. 제2 광축(LX2)은, 제1 광축(LX1)과 각도를 형성할 수 있다.

제2 렌즈면(420)은, 센서패키지(300)에 대하여 경사질 수 있다. 예를 들어 제2 렌즈면(420)의 외주가 형성하는 평면은, 발광부(320)에서 수광부(330)를 향하는 방향으로 하부로 경사질 수 있다. 제2 렌즈면(420)은, 외부를 향해 볼록할 수 있다. 제2 렌즈면(420)의 제3 광축(LX3)은, 발광부(320)의 제1 광축(LX1)과 각도를 형성할 수 있다. 제3 광축(LX3)은, 제2 광축(LX2)과 각도를 형성할 수 있다.

예를 들어 제3 광축(LX3)은, 제1 광축(LX1)과 제2 광축(LX2)의 사이에 위치할 수 있다. 제1 광축(LX1)과 제2 광축(LX2)이 형성하는 각도(예각)는, 제1 각도라 칭할 수 있다. 제1 광축(LX1)과 제3 광축(LX3)이 형성하는 각도(예각)는, 제3 각도라 칭할 수 있다. 제2 광축(LX2)과 제3 광축(LX3)이 형성하는 각도(예각)는, 제2 각도라 칭할 수 있다. 제1 각도는, 제2 각도와 제3 각도의 합일 수 있다.

제3 광축(LX3)이 제1 광축(LX1)과 제2 광축(LX2)에 각각 각도를 형성하여, 발광 렌즈(400)의 상부에서 반사된 빛이 제2 렌즈면(420)과 제1 렌즈면(410)을 통과하여 발광부(320)를 향하는 것이 방지될 수 있다.

도 6의 (a)는, 기판(250), 센서패키지(300), 발광 렌즈(400), 그리고 결합 플레이트(600)를 나타낸 도면이며, 설명의 편의를 위해 하우징(200, 도 2 참조)은 삭제되어 표현될 수 있다. 도 6의 (b)는, 도 6의 (a)를 앞에서 바라본 도면이다.

제2 렌즈면(420)은, 센서패키지(300)에 대하여 경사질 수 있다. 예를 들어 제2 렌즈면(420)의 외주가 형성하는 평면은, 수광부(330)에서 발광부(320)를 향하는 방향으로 상부로 경사질 수 있다. 제2 렌즈면(420)은, 외부를 향해 볼록할 수 있다.

제1 광축(LX1)과 제2 광축(LX2)이 형성하는 각도(예각)는, 제1 각도라 칭할 수 있다. 제1 광축(LX1)과 제3 광축(LX3)이 형성하는 각도(예각)는, 제3 각도라 칭할 수 있다. 제2 광축(LX2)과 제3 광축(LX3)이 형성하는 각도(예각)는, 제2 각도라 칭할 수 있다. 제1 광축(LX1)은, 제2 광축(LX2)과 제3 광축(LX3)의 사이에 위치할 수 있다. 제2 각도는, 제1 각도와 제3 각도의 합일 수 있다.

제2 광축(LX2)과 제3 광축(LX3)이 제1 광축(LX1)에 대하여 각각 각도를 형성하여, 발광 렌즈(400)의 상부에서 반사된 빛이 제2 렌즈면(420)과 제1 렌즈면(410)을 통과하여 발광부(320)를 향하는 것이 방지될 수 있다.

도 7의 (a)는, 발광 렌즈(400)와 결합 플레이트(600)를 나타낸 도면이다. 도 7의 (b)는, 도 7의 (a)에 도시된 발광 렌즈(400)와 결합 플레이트(600)를 앞에서 바라본 도면이다.

제1 렌즈면(410)은, 제1 입사면(411)과 제2 입사면(413)을 포함할 수 있다. 제1 입사면(411)은, 제2 입사면(413)과 각도를 형성할 수 있다. 제1 입사면(411)과 제2 입사면(413)은, 제1 입사면(411)과 제2 입사면(413)의 경계를 향할수록 하부를 향할 수 있다.

제1 입사면(411)은, 발광부(320, 도 2 참조)에서 수광부(330, 도 2 참조)를 향하는 방향으로 하부로 경사질 수 있다. 제2 입사면(413)은, 수광부(330, 도 2 참조)에서 발광부(320, 도 2 참조)를 향하는 방향으로 하부로 경사질 수 있다.

제1 입사면(411)과 제2 입사면(413) 중 적어도 하나는, 발광부(320, 도 2 참조)를 비스듬히 마주할 수 있다. 예를 들어 제1 입사면(411)은, 발광부(320, 도 2 참조)를 비스듬히 마주할 수 있다. 발광부(320, 도 2 참조)에서 발생된 빛은, 제1 입사면(411)에서 제2 입사면(413)을 향하는 방향으로 제1 입사면(411)에서 굴절되어, 제2 렌즈면(420)에 도달할 수 있다.

제2 렌즈면(420)에 도달한 빛은, 제2 렌즈면(420)을 통과하여 제2 렌즈면(420)을 거쳐 측정대상(미도시)에 도달할 수 있다. 측정대상(미도시)에 도달한 빛은 측정대상(미도시)에서 반사되어 제2 렌즈면(420)에 도달할 수 있다. 제2 렌즈면(420)에 도달한 빛은 제1 렌즈면(410)을 향해 진행할 수 있다. 제2 렌즈면(420)에서 제1 렌즈면(410)을 향해 진행하는 빛은, 제2 렌즈면(420)에서 제1 입사면(411)을 향해 진행하는 빛과 제2 렌즈면(420)에서 제2 입사면(413)을 향해 진행하는 빛으로 구분될 수 있다.

제2 렌즈면(420)에서 제2 입사면(413)을 향하는 빛은, 제2 입사면(413)에서 굴절될 수 있다. 제2 입사면(413)에서 굴절된 빛의 발광부(320, 도 2 참조)로의 입사는, 제1 렌즈면(410)의 기하학적 구조에 의하여, 억제될 수 있다.

제2 렌즈면(420)에서 제2 입사면(413)을 향하는 빛은, 제2 입사면(413)에서 내부전반사될 수 있다. 제2 입사면(413)에서 내부전반사되는 빛의 상당 부분은, 제1 입사면(411)에서 내부전반사되어 제2 렌즈면(420)을 향할 수 있다. 즉 제2 입사면(413)에서 내부전반사되는 빛의 발광부(320, 도 2 참조)로의 입사는, 제1 렌즈면(410)의 기하학적 구조에 의하여, 억제될 수 있다.

제2 렌즈면(420)에서 제1 입사면(411)을 향하는 빛은, 제1 입사면(413)에서 굴절되거나 내부전반사될 수 있다. 예를 들어 제1 입사면(411)에서 내부전반사되는 빛의 상당 부분은, 제2 입사면(413)에서 내부전반사되어 제2 렌즈면(420)을 향할 수 있다. 따라서 제2 렌즈면(420)에서 제1 입사면(411)을 향하는 빛의 발광부(320, 도 2 참조)로의 입사는, 제1 렌즈면(410)의 기하학적 구조에 의하여, 억제될 수 있다.

도 8의 (a)는, 발광 렌즈(400)와 결합 플레이트(600)를 나타낸 도면이다. 도 8의 (b)는, 도 8의 (a)에 도시된 발광 렌즈(400)와 결합 플레이트(600)를 앞에서 바라본 도면이다.

제1 렌즈면(410)은, 발광부(320, 도 2 참조)에서 수광부(330, 도 2 참조)를 향하는 방향으로 하부로 경사질 수 있다. 제1 렌즈면(410)은, 양의 Y축으로 갈수록 하부로 연장된 형상을 가질 수 있다. 양의 Y축 방향은, 발광부(320, 도 2 참조)에서 수광부(330, 도 2 참조)를 향하는 방향일 수 있다.

제2 렌즈면(420)은, 양의 Y축으로 가면서, 상부로 돌출된 형상을 가질 수 있다. 제2 렌즈면(420)은, X축 방향을 길이 방향으로 하는 원기둥 측면의 일부 형상을 가질 수 있다.

제2 렌즈면(420)은, 가장 돌출된 부분에서 제1 방향으로 갈수록 하부로 경사질 수 있다. 예를 들어 제2 렌즈면(420)은, 가장 돌출된 부분에서 양의 Y축 방향으로 갈수록 하부로 경사질 수 있다. 제2 렌즈면(420)은, 가장 돌출된 부분에서 음의 Y축 방향으로 갈수록 하부로 경사질 수 있다.

제2 렌즈면(420)은, 가장 돌출된 부분에서 제2 방향으로 갈수록 수평면과 나란할 수 있다. 예를 들어 제2 렌즈면(420)은, X축 방향(양의 방향, 음의 방향)으로 갈수록 수평면과 나란할 수 있다.

제2 렌즈면(420)과 제1 렌즈면(410)의 형상은, 발광부(320, 도 2 참조)에서 발하여 발광 렌즈(400)를 통과하고 측정대상(미도시)에서 반사된 빛이 발광 렌즈(400)를 통과하여 다시 발광부(320, 도 2 참조)로 향하는 것이 억제될 수 있다.

도 9의 (a)는 발광 렌즈(400)와 결합 플레이트(600)를 나타낸 도면이고, 도 9의 (b) 는 도 9의 (a)에 도시된 발광 렌즈(400)와 결합 플레이트(600)를 앞에서 바라본 도면이다.

제1 렌즈면(410)의 구성은, 도 8에 도시된 제1 렌즈면(410)과 동일할 수 있다.

제2 렌즈면(420)은, 양의 X축으로 가면서, 상부로 돌출된 형상을 가질 수 있다. 제2 렌즈면(420)은, Y축 방향을 길이 방향으로 하는 원기둥 측면의 일부 형상을 가질 수 있다.

제2 렌즈면(420)은, 가장 돌출된 부분에서 제1 방향으로 갈수록 하부로 경사질 수 있다. 예를 들어 제2 렌즈면(420)은, 가장 돌출된 부분에서 양의 X축 방향으로 갈수록 하부로 경사질 수 있다. 제2 렌즈면(420)은, 가장 돌출된 부분에서 음의 X축 방향으로 갈수록 하부로 경사질 수 있다.

제2 렌즈면(420)은, 가장 돌출된 부분에서 제2 방향으로 갈수록 수평면과 나란할 수 있다. 예를 들어 제2 렌즈면(420)은, Y축 방향(양의 방향, 음의 방향)으로 갈수록 수평면과 나란할 수 있다.

발광부(320, 도 2 참조)에서 발하여 발광 렌즈(400)를 통과하고 측정대상(미도시)에서 반사된 빛이 발광 렌즈(400)를 통과하여 다시 발광부(320, 도 2 참조)로 향하는 것이, 제1 렌즈면(410)과 제2 렌즈면(420)의 형상에 의하여, 방지될 수 있다.

도 1 내지 9를 참조하면, 렌즈면(410, 420)은, 제1 렌즈면(410)과 제2 렌즈면(420) 중 적어도 하나를 의미할 수 있다. 렌즈면(410, 420)의 형상은, 평평한 형상 또는/및 커브(curved) 형상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 렌즈면(410, 420)은 구면(spherical surface) 또는/및 비구면(aspherical surface)을 포함할 수 있다. 예를 들어 렌즈면(410, 420)은, 원추곡면(conic surface) 또는/및 비대칭 곡면을 포함할 수 있다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 다른(another) 실시예에 따른 거리 측정 센서(100)가 관찰될 수 있다. 거리 측정 센서(100)는 하우징(200)을 포함할 수 있다. 도 10에 도시된 하우징(200)은, 도 1 및 2에 도시된 하우징(200)과 유사한 구조를 가질 수 있다. 예를 들어 하우징(200)은, 하우징 바디(210)를 포함할 수 있다. 하우징 바디(210)는, 하우징(200)의 골격을 형성할 수 있다. 하우징 바디(210)는, 하우징(200)의 내부에 위치하는 부품을 보호할 수 있다. 하우징 바디(210)는 금속 또는/및 합성수지 등의 소재로 형성될 수 있다.

하우징(200)은, 제1 중공부(220)를 포함할 수 있다. 제1 중공부(220)는, 하우징 바디(210)에 형성될 수 있다. 제1 중공부(220)는, 하우징(200)의 일단(一端)에 인접할 수 있다. 제1 중공부(220)는, 하우징(200)의 상부를 향하여 개방될 수 있다.

하우징(200)은, 제2 중공부(미도시)를 포함할 수 있다. 제2 중공부는, 하우징 바디(210)에 형성될 수 있다. 제2 중공부는, 하우징(200)의 타단(他端)에 인접할 수 있다. 제2 중공부는, 하우징(200)의 상부를 향하여 개방될 수 있다.

하우징(200)은, 결합부(280)를 포함할 수 있다. 결합부(280)는, 하우징 바디(210)에 결합될 수 있다. 결합부(280)는, 하우징 바디(210)와 일체로 형성될 수 있다. 결합홀(290)은, 결합부(280)에 형성될 수 있다. 결합홀(290)은, 홀(hole)의 형상을 가질 수 있다. 결합홀(290)은, 볼트(bolt)에 결합될 수 있다. 결합홀(290)을 통과한 볼트는, 전자기기 등에 결합될 수 있다.

거리 측정 센서(100)는 수광 렌즈(800)를 포함할 수 있다. 수광 렌즈(800)는, 하우징(200)에 위치할 수 있다. 수광 렌즈(800)는, 제1 중공부(220)의 맞은편에 위치할 수 있다. 예를 들어 수광 렌즈(800)는, 하우징(200)의 제2 중공부에 위치할 수 있다.

도 11은, 도 10에 도시된 거리 측정 센서(100)를 자른 단면을 나타낸 도면이다. 설명의 편의를 위하여 도 10에 도시된 결합부(280)는 도 11에서 도시되지 않을 수 있다.

하우징(200)은, 제1 중공부(220)를 형성할 수 있다. 제1 중공부(220)는 하우징(200)의 일단(一端)에 인접할 수 있다. 하우징(200)은, 제2 중공부(230)를 형성할 수 있다. 제2 중공부(230)는, 하우징(200)의 타단(他端)에 인접할 수 있다. 제2 중공부(230)는, 상부를 향해 개방될 수 있다. 제2 중공부(230)는, 수광 렌즈(800)가 수용되는 공간을 제공할 수 있다.

거리 측정 센서(100)는 수광 패널(700)을 포함할 수 있다. 수광 패널(700)은, 투명할 수 있다. 예를 들어 수광 패널(700)은, 빛을 투과시킬 수 있다. 수광 패널(700)은, 하우징(200)에 결합 또는 부착될 수 있다. 수광 패널(700)은, 제2 중공부(230)에 위치할 수 있다. 예를 들어 수광 패널(700)은, 제2 중공부(230)의 상단에 위치할 수 있다. 수광 패널(700)은, 제2 중공부(230)를 차폐할 수 있다.

수광 렌즈(800)는, 하우징(200)에 결합되거나 설치될 수 있다. 수광 렌즈(800)는, 예를 들어 제2 중공부(230)에 위치할 수 있다. 수광 렌즈(800)는, 수광 패널(700)의 하부에 위치할 수 있다. 수광 렌즈(800)의 상면(上面)은 경사를 형성할 수 있다. 예를 들어 수광 렌즈(800)의 상면은, 제1 중공부(220)로 갈수록 상부를 향하는 경사를 형성할 수 있다.

거리 측정 센서(100)는, 광 가이드(500)를 포함할 수 있다. 도 11에 도시된 광 가이드(500)의 구조적 또는/및 광학적 성질은, 도 2에 도시된 광 가이드(500)의 구조적 또는/및 광학적 성질과 실질적으로 동일할 수 있다. 예를 들어 광 가이드(500)는, 제2 가이드면(520)과 제3 가이드면(530)을 구비할 수 있다. 제2 가이드면(520)은, 수광 렌즈(800)에 인접할 수 있다. 제3 가이드면(530)은, 센서 모듈(300)에 인접할 수 있다. 광 가이드(500)는 광로부(550)를 포함할 수 있다. 광로부(550)는, 광 가이드(500)의 내부를 의미할 수 있다.

광 가이드(500)는 수광 렌즈(800)의 하부에 위치할 수 있다. 예를 들어 광 가이드(500)의 적어도 일부는, 수광 렌즈(800)의 하부에 위치할 수 있다. 광 가이드(500)는, 수광 렌즈(800)에서 제1 중공부(220)를 향하여 연장된 형상을 가질 수 있다. 광 가이드(500)는, 수광 렌즈(800)와 결합될 수 있다. 예를 들어 광 가이드(500)는, 수광 렌즈(800)의 하면(下面)에 결합될 수 있다. 광 가이드(500)는, 수광 렌즈(800)와 일체로 형성될 수 있다.

도 11에서 이점 쇄선(dash double dot line) 화살표는 빛의 경로(optical path)를 나타낼 수 있다. 빛의 경로 중에서, 주요광로(910, 主要光路)가 형성될 수 있다. 주요광로(910)는, 수광 렌즈(800)로부터 제공된 빛의 적어도 일부가 제2 가이드면(520)에서 내부전반사(total internal reflection)되어 제3 가이드면(530)을 향하는 빛의 경로를 나타낼 수 있다. 주요광로(910)는, 제3 가이드면(530)을 향하는 빛의 적어도 일부가 제3 가이드면(530)에서 내부전반사되어 수광부(33)를 향하는 빛의 경로를 나타낼 수 있다.

거리 측정 센서(100)는, 센서패키지(300)를 포함할 수 있다. 도 11에 도시된 센서패키지(300)의 구조 및/또는 특성은, 도 2에 도시된 센서패키지(300)의 구조 및/또는 특성과 실질적으로 동일할 수 있다. 센서패키지(300)의 적어도 일부는, 제1 중공부(220)의 하부에 위치할 수 있다. 센서패키지(300)는 베이스(310)를 포함할 수 있다. 베이스(310)는, 하우징(200)에 결합되거나 설치될 수 있다.

센서패키지(300)는, 발광부(320)를 포함할 수 있다. 발광부(320)는, 베이스(310)의 상단에 위치할 수 있다. 발광부(320)는, 베이스(310)에 전기적으로 연결될 수 있다. 발광부(320)는, 베이스(310)로부터 전력을 제공받을 수 있다. 발광부(320)는, 제1 중공부(220)의 하부 또는 하단에 위치할 수 있다. 발광부(320)는, 제1 중공부(220)를 향해 빛(光)을 제공할 수 있다. 예를 들어 발광부(320)는 일정 범위의 파장을 가지는 빛을 제공할 수 있다. 예를 들어 발광부(320)는, 적외선을 제공할 수 있다. 예를 들어 발광부(320)는, 적외선 LED를 포함할 수 있다.

센서패키지(300)는, 수광부(330)를 포함할 수 있다. 수광부(330)는, 베이스(310)의 상면(上面)에 배치될 수 있다. 수광부(330)는 베이스(310)에 전기적으로 연결될 수 있다. 수광부(330)는, 광 가이드(500)를 마주할 수 있다. 수광부(330)는, 광 가이드(500)로부터 빛을 제공받을 수 있다. 수광부(330)는, 빛을 감지할 수 있다.

도 12를 참조하면, 광 가이드(500)의 폭은, 수광부(330)로 갈수록 작아질 수 있다. 달리 말하면, 광 가이드(500)의 폭은, 제2 가이드면(520, 도 11 참조)에서 제3 가이드면(530, 도 11 참조)으로 갈수록 작아질 수 있다.

광 가이드(500)는, 수광 렌즈(800, 도 11 참조)로부터 빛을 제공받아 수광부(330)에 제공할 수 있다. 수광부(330)의 크기는, 수광 렌즈(800, 도 11 참조)의 크기 보다 작을 수 있다. 따라서 수광부(330)로 갈수록 작아지는 폭을 가지는 광 가이드(500)는, 보다 효율적으로 수광부(330)에 빛을 전달할 수 있다. 달리 말하면, 수광부(330)로 갈수록 작아지는 폭을 가지는 광 가이드(500)는, 빛을 효율적으로 집속할 수 있다.

도 13을 참조하면, 거리 측정 센서(100)는 전자 기기에 배치되거나 설치될 수 있다. 예를 들어 거리 측정 센서(100)는, 로봇 청소기에 배치되거나 설치될 수 있다. 거리 측정 센서(100)의 상부에, 로봇 청소기의 투시창(930)이 위치할 수 있다.

센서패키지(300)의 발광부(320, 도 11 참조)에서 제공되는 빛은, 제1 중공부(220)를 통과하여 투시창(930)에 도달할 수 있다. 센서패키지(300)의 발광부(320, 도 11 참조)에서 제공되는 빛은, 도 13에서 이점 쇄선으로 표시될 수 있다.

투시창(930)에 도달한 빛의 일부는, 투시창(930)을 통과할 수 있다. 투시창(930)에 도달한 빛의 다른 일부는, 투시창(930)에서 반사될 수 있다. 투시창(930)에서 반사된 빛은, 도 13에서 실선으로 표시될 수 있다. 투시창(930)에서 반사된 빛이 수광 패널(700)에 제공되면, 센서패키지(300)의 수광부(330, 도 11 참조)가 감지하는 빛이 노이즈(noise)를 포함할 수 있다. 즉 투시창(930)에서 반사된 빛이 수광 패널(700)에 제공되면, 센서패키지(300)의 오작동을 발생시킬 수 있다. 수광 패널(700)이 제1 중공부(220)로부터 일정 거리 이격됨에 따라, 투시창(930)에서 반사된 빛의 수광 패널(700)로의 진입이 억제될 수 있다.

투시창(930)을 통과한 빛의 적어도 일부는, 대상물(920)에 도달할 수 있다. 대상물(920)에 도달한 빛의 적어도 일부는, 대상물(920)에서 반사되어 투시창(930)에 도달할 수 있다. 투시창(930)에 도달한 빛의 적어도 일부는, 투시창(930)을 통과하여 수광 패널(700)에 도달할 수 있다. 수광 패널(700)에 도달한 빛의 적어도 일부는, 수광 패널(700)을 통과하여 수광 렌즈(800)에 도달할 수 있다. 수광 렌즈(800)에 도달한 빛의 적어도 일부는, 수광 렌즈(800)를 통과하여 광 가이드(500)에서 진행할 수 있다. 광 가이드(500)에 제공된 빛의 적어도 일부는, 센서패키지(300)의 수광부(330, 도 11 참조)에 제공될 수 있다.

센서패키지(300)는, 발광부(320, 도 11 참조)에서 제공된 빛이 대상물(920)에서 반사되어 수광부(330, 도 11 참조)에 도달하는 시간(이하 “비행 시간”)을 측정할 수 있다. 비행 시간은, 거리 측정 센서(100)와 대상물(920) 사이의 거리와 양의 상관관계(positive correlation)를 가질 수 있다. 예를 들어 비행 시간은, 거리 측정 센서(100)와 대상물(920) 사이의 거리에 비례할 수 있다. 센서패키지(300)는, 비행 시간으로부터, 거리 측정 센서(100)와 대상물(920) 사이의 거리에 관한 정보를 추출할 수 있다.

수광 패널(700) 또는/및 수광 렌즈(800)는, 일정 범위 파장의 빛을 선택적으로 투과시킬 수 있다. 수광 패널(700) 또는/및 수광 렌즈(800)는, 예를 들어 적외선을 선택적으로 투과시킬 수 있다. 예를 들어 센서패키지(300)의 발광부(320, 도 11 참조)가 적외선을 제공할 수 있다. 달리 말하면, 센서패키지(300)가 대상물(920)을 감지하기 위하여 사용되는 빛은 적외선이며, 적외선과 다른 파장의 빛은 센서패키지(300)의 수광부(330, 도 11 참조)에게 노이즈(noise)일 수 있다. 수광 패널(700) 또는/및 수광 렌즈(800)가 적외선 이외의 빛을 투과시키지 않으면, 센서패키지(300)의 수광부(330, 도 11 참조)에 제공되는 노이즈가 감소될 수 있다.

도 14를 참조하면, 수광 렌즈(800)는 상면(810)을 구비할 수 있다. 수광 렌즈(800)의 상면(810)은, 수광 패널(700)을 마주할 수 있다. 수광 렌즈(800)의 상면(810)은, 상부를 향하여 볼록할 수 있다. 수광 렌즈(800)의 상면(810)은, 구면(球面)을 포함할 수 있다.

수광 렌즈(800)는, 볼록 렌즈(convex lens)의 기능을 수행할 수 있다. 즉 수광 렌즈(800)를 통과한 빛은, 집속(集束)될 수 있다. 집속된 빛은 광 가이드(500)의 내부를 진행하고 수광부(330)에 제공될 수 있다. 제2 가이드면(520)과 제3 가이드면(530)이 평면으로 형성될 수 있다. 이 경우 수광 렌즈(800)에 의해 집속된 빛의 성질은, 제2 가이드면(520)과 제3 가이드면(530)에서 보존될 수 있다. 즉 수광 렌즈(800)를 통과한 빛은, 제2 가이드면(520)과 제3 가이드면(530)을 거치더라도 집속되는 성질을 유지할 수 있다.

이와 달리, 제2 가이드면(520)과 제3 가이드면(530)은, 구면 또는 비구면의 형상으로 이루어질 수도 있다. 이 경우, 수광 렌즈(800)는 수광 패널(700)로부터 전달되는 빛을 1차적으로 집속할 수 있다. 제2 가이드면(520)는 수광 렌즈(800)로부터 전달되는 빛을 2차적으로 집속할 수 있다. 제3 가이드면(530)은 제2 가이드면(520)으로부터 전달되는 빛을 3차적으로 집속할 수 있다.

이때, 수광 렌즈(800), 제2 가이드면(520), 그리고 제3 가이드면(530)은, 수광 패널(700)로부터 전달된 빛이 수광부(330)에서 모아지도록, 형성되거나 배치될 수 있다.

이러한 제2 가이드면(520) 및 제3 가이드면(530)은, 구면 또는 비구면의 형상 이외에 다양한 형상을 가질 수 있다. 이 경우에도 수광 패널(700)로부터 전달된 빛의 초점은 수광부(330)에서 형성될 수 있다.

이와 같이, 수광 렌즈(800), 제2 가이드면(520) 및 제3 가이드면(530)은, 다양한 형상을 통해, 수광 패널(700)로부터 전달된 빛의 초점이 수광부(330)에 위치하도록 할 수 있다.

또한, 거리 측정 센서(100)의 수광 렌즈(800)는, 비구면 렌즈로 이루어질 수도 있다. 비구면으로 이루어진 렌즈는, 구면으로 이루어진 렌즈와 비교할 때, 빛의 집속 측면에서 다를 수 있다. 제2 가이드면(520)과 제3 가이드면(530)의 형상은, 수광 패널(700)로부터 전달된 빛의 초점이 수광부(330)에서 형성되도록, 다양하게 변형될 수 있다.

표 1은 본 발명에 따른 실시예와 비교예를 시뮬레이션한 결과표이다.

표 1은, 제1 실시예 및 제2 실시예와 비교예에 각각 따른 거리 측정 센서(100)를 이용하여, 발광부(320)로부터 조사되는 광의 개수가 200 만개인 경우, 수광부(330)로 유입된 광의 개수를 측정한 실험 데이터이다.

표 1은 거리 측정 센서(100)와 대상물(920, 도 13 참조)의 거리를 10cm, 20cm, 30cm 및 40cm로 각각 조절한 상태에서 수광부(330)로 안내되는 광(光)의 개수를 나타낸 것이다. 광의 개수는, 광자(光子)의 개수를 의미할 수 있다.

비교예에 따른 거리 측정 센서(100)는 광 가이드(500)가 구비되지 않은 거리 측정 센서(100)일 수 있다. 제1 실시예에 따른 거리 측정 센서(100)는, 도 13에 도시된 거리 측정 센서(100)이다. 제2 실시예에 따른 거리 측정 센서(100)는, 도 14에 도시된 거리 측정 센서(100)이다.

표 1을 참조하면, 실시예 1과 실시예 2에 따른 거리 측정 센서(100)의 수광부(330)로 안내되는 광자의 개수는, 비교예에 따른 거리 측정 센서(100)의 수광부(330)로 안내되는 광자의 개수 보다 많을 수 있다. 즉, 실시예 1과 실시예 2에 따른 거리 측정 센서(100)의 수광 성능은 비교예에 따른 거리 측정 센서(100)의 수광 성능 보다 우수할 수 있다.

또한, 거리 측정 센서(100)로부터 대상물(920, 도 13 참조)까지의 거리가 20cm를 초과하는 경우, 실시예 2에 따른 거리 측정 센서(100)의 수광 성능은, 비교예 및 실시예 1에 따른 거리 측정 센서(100)의 수광 성능 보다 우수할 수 있다.

도 15는, 본 발명의 제3 실시예에 따른 거리 측정 센서(100)를 나타낼 수 있다. 도 15를 참조하면, 제3 실시예에 따른 거리 측정 센서(100)는 제1 실시예에 따른 거리 측정 센서(100, 도 13 참조)와 다를 수 있다. 예를 들어, 제3 실시예에 따른 거리 측정 센서(100)의 수광 렌즈(800)는, 원기둥 렌즈(cylindrical lens)로 형성될 수 있다.

원기둥 렌즈는, 원기둥의 축에 평행한 원기둥면을 굴절면으로 이용한 렌즈이다. 수광 렌즈(800)는 원기둥면으로 입사된 빛을 원기둥 축에 평행한 직선상에 집속할 수 있다. 즉, 수광 렌즈(800)는 초점선(focal line)을 형성하도록 이루어진다.

도 15의 (a)의 수광 렌즈(800)에 의하여, 수광 렌즈(800)를 투과한 빛의 초점선이 광 가이드(500)의 폭 방향으로 형성될 수 있다. 도 15의 (b)의 수광 렌즈(800)에 의하여, 수광 렌즈(800)를 투과한 빛의 초점선이 광 가이드(500)의 길이 방향으로 형성될 수 있다. 이와 같이, 수광 렌즈(800)의 배치 또는/및 형상에 따라 수광 렌즈(800)로부터 형성되는 초점선은 달라질 수 있다.

도 16은, 본 발명의 제4 실시예에 따른 거리 측정 센서(100)를 나타낸 도면이다. 도 17은 본 발명의 제4 실시예에 따른 거리 측정 센서(100)에서 주요광로(910)를 따라 안내되는 각 지점에서의 광(光)의 횡단면을 개략적으로 보여주는 예시도이다.

도 16과 도 17을 참조하면, 제4 실시예에 따른 거리 측정 센서(100)의 제2 가이드면(520)과 제3 가이드면(530)은, 원기둥의 형상을 가질 수 있다.

여기서 수광 렌즈(800)는, 제1 실시예와 같이 수광 렌즈(800)의 상면이 제1 중공부(220)로 갈수록 상방으로 경사를 이루는 수광 렌즈(800)일 수 있다. 이러한 수광 렌즈(800)는 빛을 굴절시켜 빛의 진행 방향을 전환하고 빛을 집속하지 않을 수 있다.

제2 가이드면(520)과 제3 가이드면(530)은, 광 가이드(500)의 내부를 진행하는 빛을 기준으로, 오목한 원기둥의 형상을 가질 수 있다. 제2 가이드면(520)의 크기는, 제3 가이드면(530)의 크기와 다를 수 있다. 즉, 광 가이드(500)의 폭이 제2 가이드면(520)로부터 제3 가이드면(530)으로 갈수록 작아지는 경우, 제2 가이드면(520)의 크기는 제3 가이드면(530)의 크기와 다를 수 있다. 이때, 제2 가이드면(520)과 제3 가이드면(530)으로부터 형성되는 각각의 초점선은, 수광부(330)에서 형성될 수 있다. 제2 가이드면(520)과 제3 가이드면(530)으로부터 형성되는 각각의 초점선은, 수광부(330)에서 서로 직교할 수 있다. 따라서, 제2 가이드면(520)과 제3 가이드면(530)에서 연속적으로 반사되는 빛의 초점은 수광부(330)에서 형성될 수 있다.

다시 말해서, 제2 가이드면(520)에 의해 형성되는 초점선의 길이는, 제3 가이드면(530)을 경유한 이후로 점점 줄어들 수 있다. 따라서 수광부(330)에서 빛의 초점이 형성될 수 있다.

도 17을 참고하여 주요광로(910)를 따라 이동되는 광(光)의 형태 변화를 개략적으로 살펴보기로 한다. 도 17에 도시된 제2 가이드면(520)과 제3 가이드면(530)은, 내부전반사(total internal reflection)를 설명하기 위한 편의를 위하여, 반사체의 형상으로 도시될 수 있다.

광 가이드(500)의 내부에서 진행하는 빛은, 제2 가이드면(520)과 제3 가이드면(530)에 의해 굴절될 수 있다. 광 가이드(500)의 내부에서 빛이 진행하는 경로는, 일 평면에 위치할 수 있다. 광 가이드(500)의 내부에서 진행하는 빛의 횡단면의 Y길이는, 빛의 횡단면 중 일 평면에 위치하는 부분의 길이를 의미할 수 있다. 광 가이드(500)의 내부에서 진행하는 빛의 횡단면의 X 길이는, 빛의 횡단면 중 Y 길이와 수직하는 부분의 길이를 의미할 수 있다.

수광 렌즈(800)와 제2 가이드면(520) 사이에 위치하는 주요광로(910) 상에서, 제1 지점(P1)에서의 빛의 횡단면은 제1 X길이(x1)와 제1 Y길이(y1)를 가질 수 있다.

제2 가이드면(520)과 제3 가이드면(530) 사이에 위치하는 주요광로(910) 상에서, 제2 지점(P2)에서의 빛의 횡단면은 제2 X길이(x2)와 제2 Y길이(y2)를 가질 수 있다. 제2 Y길이(y2)는 제1 Y길이(y1) 보다 작을 수 있다. 제1 X길이(x1)는 제2 X길이(x2)와 다르지 않을 수 있다. 즉, 제2 가이드면(520)에서 반사되는 빛은 Y길이에 대해서만 주요광로(910)를 따라 집속될 수 있다.

제3 가이드면(530)과 수광부(330) 사이에 위치하는 주요광로(910) 상에서, 제3 지점(P3)에서의 빛의 횡단면은 제3 X길이(x3)와 제3 Y길이(y3)를 가질 수 있다. 이때, 제3 X길이(x3)는 제2 X길이(x2) 보다 작을 수 있다. 여기서 제3 가이드면(530)에서 반사되는 빛은 X길이에 대해서만 제1 광경로를 따라 집속될 수 있다.

제3 Y길이(y3)는 제2 Y길이(y2) 보다 작을 수 있다. 제3 Y길이(y3)가 제2 Y길이(y2) 보다 작은 이유는, 빛이 제3 가이드면(530)에 의해 집속되기 때문이다.

제3 가이드면(530)에서 수광부(330)로 안내되는 빛의 X길이와 Y길이는 줄어들며, 수광부(330)에서 빛의 초점이 형성될 수 있다.

다시 도 16을 참고하면, 거리 측정 센서(100)는 하기의 식(1) 및 식(2)을 따를 수 있다.

0.8×f1 ≤ d1+d2 ≤ 1.2×f1 …식(1)

0.8×f2 ≤ d2 ≤ 1.2×f2 …식(2)

f1은 제2 가이드면(520)의 초점거리를 의미할 수 있다. f2는 제3 가이드면(530)의 초점거리를 의미할 수 있다. d1은 제2 가이드면(520)에서 제3 가이드면(530) 까지의 거리를 의미할 수 있다. d2는 제3 가이드면(530)에서 수광부(330)까지의 거리를 의미할 수 있다.

제2 가이드면(520)과 제3 가이드면(530)에 의해 반사된 빛은 집속되어 수광부(330)에서 초점을 형성할 수 있다. 이에, 수광부(330)에 가해지는 광량 및 광밀도는 증가하게 되어, 거리 측정 센서(100)의 정확도는 향상될 수 있다.

바람직하게는, 거리 측정 센서(100)는 하기의 식(3) 및 식(4)을 따를 수 있다.

0.9×f1 ≤ d1+d2 ≤ 1.1×f1 …식(3)

0.9×f2 ≤ d2 ≤ 1.1×f2 …식(4)

나아가, 보다 바람직하게는, 거리 측정 센서(100)는 하기의 식(5) 및 식(6)을 따를 수 있다.

f1 = d1+d2 …식(5)

f2 = d2 …식(6)

이와 같이, 제2 가이드면(520)과 제3 가이드면(530)에 의해 반사된 빛은 집속되어 수광부(330)에서 초점을 형성할 수 있다. 따라서, 제2 가이드면(520)과 제3 가이드면(530)을 포함하는 광 가이드(500)의 집광력은 최대화되어, 거리 측정 센서(100)의 정확도는 향상될 수 있다.

표 2는 본 발명에 따른 제4 실시예와 비교예를 시뮬레이션한 결과표이다.

표 2는, 제4 실시예 및 비교예에 각각 따른 거리 측정 센서(100)를 이용하여, 발광부(320)로부터 조사된 광의 개수를 200 만개로 설정한 상태에서 수광부(330)로 유입된 광의 개수를 측정한 실험 데이터이다.

비교예에 따른 거리 측정 센서(100)는 광 가이드(500)를 구비하지 않을 수 있다. 제4 실시예에 따른 거리 측정 센서(100)는, 도 16에 도시된 거리 측정 센서(100)일 수 있다.

표 2를 참조하면, 거리 측정 센서(100)로부터 대상물(920, 도 13 참조)까지의 거리가 30cm인 경우, 제4 실시예에 따른 거리 측정 센서(100)의 수광부(330)에 전달된 광자의 개수는, 비교예에 따른 거리 측정 센서(100)의 수광부(330)에 전달된 광자의 개수의 300%에 해당할 수 있다.

그리고 거리 측정 센서(100)로부터 대상물(920, 도 13 참조)까지의 거리가 40cm인 경우, 제4 실시예에 따른 거리 측정 센서(100)의 수광부(330)에 전달된 광자의 개수는, 비교예에 따른 거리 측정 센서(100)의 수광부(330)에 전달된 광자의 개수의 266.7% 에 해당할 수 있다.

이와 같이, 제4 실시예에 따른 거리 측정 센서(100)는, 비교예에 따른 거리 측정 센서(100)에 비하여, 거리 측정 센서(100)와 대상물(920, 도 13 참조)까지의 거리가 크더라도 상대적으로 높은 거리 측정 정확도를 가질 수 있다.

도 1 내지 17을 참조하면, 렌즈부(400, 800)는, 발광 렌즈(400)와 수광 렌즈(800) 중 적어도 하나를 의미할 수 있다. 렌즈부(400, 800)는, 하우징(200)의 상단에 인접할 수 있다. 렌즈부(400, 800)는, 하우징(200)의 일단(一端) 또는/및 타단(他端)에 인접할 수 있다. 렌즈부(400, 800)의 면(面) 중에서 빛이 입사되는 면은, 경사를 형성할 수 있다.

도 18은 본 발명의 제5 실시예에 따른 거리 측정 센서 모듈(100)를 나타낼 수 있다.

도 18을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 거리 측정 센서 모듈(100)이 관찰된다. 거리 측정 센서 모듈(100)은 하우징(200)을 포함할 수 있다. 하우징(200)은, 하우징 바디(210)를 포함할 수 있다. 하우징 바디(210)는 거리 측정 센서 모듈(100)의 골격을 형성할 수 있다. 하우징 바디(210)는 일 방향으로 연장된 형상을 가질 수 있다. 예를 들어 하우징 바디(210)는 Y축 방향으로 연장된 형상을 가질 수 있다. 하우징 바디(210)의 길이 방향은 Y축 방향과 나란할 수 있다.

하우징 바디(210)는, 거리 측정 센서 모듈(100)의 부품을 수용하는 공간을 형성할 수 있다. 예를 들어 하우징 바디(210)의 일 단(an end)에, 제1 중공부(220, 도 2 참조)가 형성될 수 있다.

거리 측정 센서 모듈(100)은, 발광 렌즈(400)와 결합 플레이트(600)를 포함할 수 있다. 발광 렌즈(400)와 결합 플레이트(600)는, 하우징 바디(210)의 일 단(an end)에 위치할 수 있다. 발광 렌즈(400)는, 하우징 바디(210)의 제1 중공부(220, 도 2 참조)에 수용될 수 있다. 결합 플레이트(600)는, 발광 렌즈(400)에 결합될 수 있다. 결합 플레이트(600)는 발광 렌즈(400)를 지지할 수 있다. 결합 플레이트(600)는, 하우징 바디(210)에 안착될 수 있다. 발광 렌즈(400)는, “제1 렌즈”라 칭할 수 있다. 발광 렌즈(400)는, “발광용 렌즈”라 칭할 수 있다.

하우징 바디(210)의 타 단(another end)에, 제2 중공부(230)가 형성될 수 있다. 하우징 바디(210)의 내부에 위치한 발광소자는, 발광 렌즈(400)에 빛을 제공할 수 있다. 발광 렌즈(400)를 투과한 빛은 측정대상(object)에 도달하고 반사될 수 있다. 측정대상에서 반사된 빛은, 제2 중공부(230)를 통해 하우징 바디(210)의 내부로 입사될 수 있다. 제2중공부(230)에는 특정파장만을 투과할 수 있도록 밴드패드필(Band Pass Filter)(523)가 더 포함될 수 있다. 밴드패스필터(523)는 글라스 또는 PC 소재일 수 있다.

측정대상의 거리(또는 위치) 측정은, 발광된 빛과 반사된 빛을 분석하여 수행될 수 있다. 예를 들어 측정대상의 거리는, 거리 측정 센서 모듈(100)에서 발광된 빛이 측정대상에 입사되고 반사되어 거리 측정 센서 모듈(100)에 도달하는 시간을 계산하여 측정될 수 있다.

거리 측정 센서 모듈(100)은 장치 또는/및 시설에 설치되어 사용될 수 있다. 예를 들어 거리 측정 센서(100)는, 로봇 청소기, 공정 시설, 자동차, 드론(Drone), 게이트(gate) 등에 설치될 수 있다. 하우징 바디(210)는, 일 측으로 돌출된 부분을 형성할 수 있다. 예를 들어 하우징 바디(210)는, X축 방향으로 돌출된 돌기를 형성할 수 있다. 하우징 바디(210)에 형성된 돌기는, 거리 측정 센서(100)가 장치 또는/및 시설에 설치되기 용이하도록 할 수 있다.

도 2를 참조하면, 하우징 바디(210)는 일 단에서 타 단을 향하여 연장된 형상을 가질 수 있다. 제1 중공부(220)는 하우징 바디(210)의 일 단에 형성될 수 있다. 제2 중공부(230)는 하우징 바디(210)의 타 단에 형성될 수 있다. 제1 중공부(220)와 제2 중공부(230)는, 하우징 바디(210)에서 서로 맞은편에 위치할 수 있다. 제1 중공부(220)와 제2 중공부(230)는, 상부를 향하여 개방될 수 있다.

거리 측정 센서 모듈(100)은 기판(250)을 포함할 수 있다. 기판(250)에는 하우징 바디(210)가 장착될 수 있다. 기판(250)은 외부 전원에 연결될 수 있다. 기판(250)은 외부 기기와 통신할 수 있다. 예를 들어 기판(250)은, 통신 모듈을 포함할 수 있다. 기판(250)은, 외부 기기와 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어 기판(250)은, 외부 기기와 연결되는 포트(port)를 포함할 수 있다. 기판(250)은, 각종 신호를 제어하는 MCU(Micro Controller Unit)를 포함할 수 있다. MCU는, 예를 들어, 발광부(320)로부터 출사되는 빛의 강도(또는 세기) 및 주기 등을 제어할 수 있다.

거리 측정 센서 모듈(100)은 제1센서패키지(300)를 포함할 수 있다. 제1센서패키지(300)는 기판(250)에 전기적으로 연결될 수 있다. 제1센서패키지(300)는 기판(250)에 장착될 수 있다. 제1센서패키지(300)는 하우징 바디(210)의 일 단에 인접하여 위치할 수 있다. 예를 들어 제1센서패키지(300)의 일부는, 하우징 바디(210)의 제1 중공부(220)에 위치할 수 있다.

제1센서패키지(300)는, 베이스(310), 발광부(320), 그리고 수광부(330)를 포함할 수 있다. 발광부(320)와 수광부(330)는, 베이스(310)에 실장될 수 있다. 발광부(320)는, 예를 들어, 레이저 다이오드 또는 적외선 다이오드를 포함할 수 있으며, 복수의 어레이형태로 배열될 수 있다.

제1센서패키지(300)는, 기판(250)에 SMT 또는 와이어본딩으로 실장될 수 있다.

거리 측정 센서 모듈(100)은 광 가이드(500)를 포함할 수 있다. 광 가이드(500)는 하우징 바디(210)에 위치할 수 있다. 광 가이드(500)는 제1 중공부(220)에서 제2 중공부(230)를 향해 연장된(elongated) 형상을 가질 수 있다. 광 가이드(500)의 길이 방향은, 하우징 바디(210)의 길이 방향과 나란할 수 있다.

광 가이드(500)의 일부는 제2 중공부(230)에 위치할 수 있다. 광 가이드(500)는, 제1센서패키지(300)와 제2 중공부(230)의 사이에 배치될 수 있다.

광 가이드(500)에는 제2중공부(230)와 동일 축선상에 홀(522)이 형성될 수 있다. 이때, 제2중공부에는 홀 내부로 많은 빛이 통과되도록 집광렌즈가 더 포함될 수 있다.

제2중공부(230)에는 제2센서패키지(524)가 배치될 수 있다. 제2센서패키지(524)에는 제2중공부(230)로부터 유입되는 열적외선을 수신하는 감지부(526)가 포함될 수 있다. 감지부(526)는 적외선센서가 될 수 있으며, 복수의 화소를 제공하기위해 임의의 어레이패턴으로 배열되는 마이크로블로미터(microbolometer) 또는 다른 타입의 열 이미징 적외선 센서로 구현될 수 있다. 센서의 크기로는 32x32 적외선센서, 64x64 적외선센서 등이 될 수 있으며, 반드시 이에 한정하지는 않는다.

또한, 감지부(526)를 포함한 제2센서패키지 대신에 모듈 형태로 구비될 수 도 있다. 모듈(미도시)은 크게 하우징, 렌즈배럴, 적외선센서, 회로기판, 프로세서가 포함될 수 있다.

다음으로 제2중공부(230)로부터 입사된 빛중 일부는 상기 제1센서패키지(300)로 유도하고, 일부는 제2센서패키지(524)로 유도하게 된다. 이과정에서 광가이드의 홀(522)은 열적외선이 통과될 수 있다.

예를 들어, 차량자율주행 중에 전방의 사물(측정대상)을 감지하고자 하면, 발광부에서 출사된 빛이 발광렌즈(400)를 투과하여 사물에 도달하고, 반사된 빛은 다시 제2중공부(230)와 광가이드(500)를 투과하여 수광부로 수신됨으로써 거리를 측정하고, 동시에 사물에서 방사된 열적외선 즉, 또 다른 빛은 제2중공부(230)로 유입되어 감지부(526)로 수신되어 사물의 온도를 확인함으로써 생체여부를 확인할 수 있다.

이러한 듀얼 측정방식은 기존에 거리만 측정하여 사물을 인식하는 것 보다는 열적외선과 함께 측정함으로써 보다 사물의 인식을 높일 수 있는 장점이 있다.

한편, 전술한 광 가이드(500)에는 홀(522)을 형성하여 열적외선을 통과시킬 수 있었지만, 내부에 충분한 공간이 확보되면, 광 가이드(500)에 별도의 홀을 형성하지 않고서도 가능함은(도19참조) 물론이다. 즉, 광 가이드(500)의 인접한 곳에 열적외선을 수신하기 위한 별도의 홀을 형성할 수도 있다.

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 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

500: 광 가이드 522: 홀
523: 밴드패스필터 524: 제2센서패키지
526: 감지부

Claims

일단에 상부를 향해 개방된 제1중공부를 형성하고, 타단에 상부를 향해 개방된 제2중공부를 형성하는 하우징;
상기 하우징에 배치되며, 상기 제1중공부의 하부에 위치하는 제1센서패키지;
상기 하우징에 배치되며, 상기 제2중공부의 하부에 위치하는 제2센서패키지;
상기 제1센서패키지와 제2센서패키지의 사이에 배치되며, 상기 제2중공부로부터 입사된 빛중 일부는 상기 제1센서패키지로 유도하고, 일부는 제2센서패키지로 유도하는 광가이드부를 포함하고,
상기 광가이드에는 제2중공부와 동일 축선상에 홀이 형성된 것인 거리 측정 센서 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 제1센서패키지에는 제1중공부로 빛을 출사하는 발광부와 상기 광가이드부로부터 빛을 받는 수광부를 포함하는 거리 측정 센서 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 제2센서패키지에는 제2중공부로부터 유입되는 열적외선을 수신하는 감지부가 포함되는 것인 거리 측정 센서 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 제2중공부에는 홀 내부로 많은 빛이 통과되도록 집광렌즈가 더 포함되는 것인 거리 측정 센서 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 제2중공부에는 특정 파장의 빛만 투과되도록 하는 밴드패스필터부가 더 포함되는 거리 측정 센서 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 광가이드부의 홀은 상부 방향으로 경사지게 형성되는 거리 측정 센서 모듈.