KR20220019311A - 복수개의 발광부를 갖는 포토센서 - Google Patents

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Abstract

검출 거리를 증대시키고 검출 신뢰도를 향상시키며 작은 검출체 등에 대해 반사 자유도를 증대시킬 수 있는 복수개의 발광부를 갖는 포토센서가 개시된다. 복수개의 발광부를 갖는 포토센서는 빛을 발광하는 발광부와, 상기 발광부에서 발광된 빛을 수광하는 수광부를 포함하고, 상기 발광부 및 수광부는 단일개의 하우징에 배치되어 검출체에서 반사되는 빛을 감지하는 반사형 타입으로 이루어지며, 하나의 수광부에 대응되는 발광부는 복수개로 구비되어, 반사광의 강도와 반사 범위를 증가시킨다.

Description

복수개의 발광부를 갖는 포토센서{PHOTO SENSOR HAVING MULTI EMITTER}
본 발명은 포토센서에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반사형 포토센서에 있어서 검출 거리를 증대시키고 검출 신뢰도를 향상시킬 수 있는 복수개의 발광부를 갖는 포토센서에 관한 것이다.
일반적으로, 포토센서(Photo Sensor)는 광검출기(Photo Detector)로서 빛이나 기타 전자기파를 감지하는 장치이다. 즉, 포토센서는 발광부와 수광부로 구성되는 스위칭 소자로서, 발광부에서 발산되는 빛을 수광부에서 수광함에 따른 전류값의 변화로 스위칭 기능을 수행하는 전기전자 부품이다.
포토센서는 발광부와 수광부가 분리되어 그 사이로 검출체를 감지하는 투과형 포토센서, 발광부와 수광부가 함께하여 검출체를 반사하는 빛을 감지하는 반사형 포토센서 등이 있으며, 자동화 설비, 주차 설비, 물류 설비, 컨베이어 설비 등 산업전반 및 일상생활에 폭넓게 사용되고 있다.
포토센서는 적외선(IR) 또는 가시광선(RED) 등의 빛을 발광하는 발광부와, 상기 발광부에서 발광된 빛을 수광하는 수광부를 구비하며 물체, 사람 등의 검출체의 유무를 감지하여, 사용자가 포토센서의 출력 신호를 받아 활용할 수 있도록 구성된다.
도 1 및 도 2는 종래의 포토센서를 도시한 것이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 포토센서(1)는 반사형 포토센서로 구성되는 것으로서, 단일개의 발광부(3)와 단일개의 수광부(4)를 구비한다. 발광부(3) 및 수광부(4)는 동일 하우징에 동일 방향을 바라보게 설치된다.
또한, 렌즈 등의 수단을 이용하여 발광부(3)로부터의 평행광을 만들고 더 많은 광을 수집하여 검출체(2)에서 일어나는 난반사가 수광부(4)로 돌아오는 것을 검출한다. 발광부(3)에서 발산된 가시광선 또는 적외선은 검출체(2)에서 확산 반사되어 수광부(4)에서 감지하고, 사용자가 포토센서(1)의 출력신호를 받아 활용한다. 이 경우, 도면부호 5는 LED이며, 도면부호 6은 포토다이오드이다.
종래의 반사형 포토센서(1)는 일반적으로 단일개의 발광부(3)와 단일개의 수광부(4)로 구성됨에 따라, 검출의 신뢰성을 위해 검출체와 센서가 평행을 유지해야 하는데, 만약 비평행할 경우 검출체(2)의 표면이 거울과 같이 작용하여 빛을 센서로부터 멀리 반사시켜 거의 수광부(4)에서 검출하지 못한다. 결국, 포토센서의 검출 신뢰도가 저하되는 문제가 발생한다.
특허문헌 : 대한민국 등록특허공보 제10-1181260호(2012.08.30)
이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 검출 거리를 증대시키고 검출 신뢰도를 향상시키며 작은 검출체 등에 대해 반사 자유도를 증대시킬 수 있는 복수개의 발광부를 갖는 포토센서를 제공한다.
본 발명에 따른 복수개의 발광부를 갖는 포토센서는 빛을 발광하는 발광부와, 상기 발광부에서 발광된 빛을 수광하는 수광부를 포함하고, 상기 발광부 및 수광부는 단일개의 하우징에 배치되어 검출체에서 반사되는 빛을 감지하는 반사형 타입으로 이루어지며, 하나의 수광부에 대응되는 발광부는 복수개로 구비되어, 반사광의 강도와 반사 범위를 증가시킨다.
상기에서, 발광부는 수광부를 중심으로 수광부의 둘레를 따라 배치된다.
상기에서, 발광부는 출력광 범위가 중첩되는 부위가 존재하도록 구성된다.
상기에서, 발광부는 중앙의 수광부를 중심으로 상하 또는 좌우의 직선 형태, 또는 원형, 또는 다각 형태로 배열된다.
상기에서, 발광부는 직렬로 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 복수개의 발광부를 갖는 포토센서는 광망이 중첩되는 구간의 광세기가 증가하여, 동일한 검출체를 검출했을 때 반사되어 수광부로 돌아오는 광량이 증가하며, 반사광의 강도와 반사의 범위를 확대 시킴으로써 비교적 근거리에서 검출되는 반사형 포토센서의 검출거리를 증가시키고 작은 검출체나 검출체의 다양한 형상에 대해서도 반사 자유도를 증가시킬 수 있다.
도 1 및 도 2는 종래의 포토센서를 도시한 것이고,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수개의 발광부를 갖는 포토센서를 도시한 것이며,
도 4는 도 3의 변형 예를 도시한 것이고,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수개의 발광부를 갖는 포토센서의 직렬 회로도이며,
도 6은 검출체가 비평행한 상태에서 반사광을 도시한 것이고,
도 7은 종래의 포토센서의 출력광 및 입력광을 도시한 것이며,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수개의 발광부를 갖는 포토센서의 출력광 및 입력광을 도시한 것이다.
이하 첨부된 도면에 따라서 복수개의 발광부를 갖는 포토센서의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수개의 발광부를 갖는 포토센서를 도시한 것이며, 도 4는 도 3의 변형 예를 도시한 것이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수개의 발광부를 갖는 포토센서의 회로도이며, 도 6은 검출체가 비평행한 상태에서 반사광을 도시한 것이고, 도 7은 종래의 포토센서의 출력광 및 입력광을 도시한 것이며, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수개의 발광부를 갖는 포토센서의 출력광 및 입력광을 도시한 것이다.
도 3 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 포토센서는 반사형 타입으로 이루어지는 것으로서, 발광부(11)와 수광부(12)를 포함한다. 발광부(11) 및 수광부(12)는 단일개의 하우징에 배치되어 검출체(20)에서 반사되는 빛을 감지한다.
발광부(11)는 적외선(IR) 또는 가시광선(RED) 등의 빛을 발광하는 수단으로서, LED 등의 발광소자로 구성될 수 있다. 수광부(12)는 발광부(11)에서 발광된 빛을 수광한다. 이 경우, 하나의 수광부(12)에 대응되는 발광부(11)는 복수개로 구비되어, 반사광의 강도와 반사 범위를 증가시키도록 구성된다.
포토센서는 제어회로를 구비하며, 제어회로는 포토센서 내 구성요소들의 동작을 제어하기 위한 알고리즘 및 알고리즘을 재현한 프로그램에 대한 데이터를 저장하는 메모리와, 메모리에 저장된 데이터를 이용하여 다양한 동작을 수행하는 프로세서 등으로 구성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 복수개의 발광부(11)는 직렬로 연결된다. 회로도에서 포토센서는 3개의 발광부(11)를 도시하였으나 그 개수는 필요에 따라 선택적으로 가감 가능하다. 즉, 포토센서는 포토다이오드 출력용 LED를 N개 구비하며, 출력전류 제어 저항을 갖는다. 이 경우, 복수의 발광부(11)는 필요에 따라 병렬로 구성될 수도 있다. 병렬은 한개 또는 두개 이상의 직렬군을 병렬로 배치할 수 있다. 단, 발광부(11)를 병렬로 구성할 경우 소비전력이 증가할 수 있다.
포토센서는 광을 감지하는 포토다이오드인 수광부(12)에 연결되는 광신호 판별회로를 구비하며, 포토센서IC 또는 마이컴을 갖는다. 만약, 포토센서IC를 사용할 경우 포토다이오드는 포토센서IC에 포함될 수 있다. 발광부(11)가 서로 직렬로 연결 구성됨에 따라, 포토센서의 전류 소모를 줄이고 복수개의 발광부(11)를 통해 전체적인 광파워를 증가시킬 수 있다.
상세하게는, 발광부(11)는 수광부(12)를 중심으로 수광부(12)의 둘레를 따라 배치된다. 더욱 바람직하게는, 발광부(11)는 중앙의 수광부(12)를 중심으로 상하 또는 좌우의 직선 형태, 또는 원형, 또는 다각 형태로 배열된다. 즉, 발광부(11)는 도 3에 도시된 것처럼 중앙의 수광부(12)를 중심으로 원형으로 배열되거나, 도 4에 도시된 것처럼 중앙의 수광부(12)를 중심으로 사각형으로 배열될 수 있다. 한편, 발광부(11)는 중앙의 수광부(12)를 중심으로 오각형, 육각형 등 방사형, 상하, 좌우로 배열이 가능하다.
이와 같이 중앙에 한개의 수광부(12)를 배치하고 수광부(12)의 둘레에 발광부(11)를 원형 또는 다각 형태로 배열함으로써, 빛의 반사의 범위를 넓힘과 아울러 유효 광망이 넓어진다. 아울러, 도 6에 도시된 것처럼 검출체(20)가 비평행한 경우에도 발광부(11)에서 발상되어 반사된 빛 중 일정량의 광량이 수광부(12)로 입사되어 검출이 가능하다.
또한, 발광부(11)는 도 8에 도시된 것처럼 출력광 범위가 중첩되는 부위가 존재하도록 구성된다. 도 7에 도시된 종래 기술과 비교하여 도 8에 도시된 본 발명에 따른 포토센서는 복수개의 각각의 발광부(11)를 중심으로 유효 광망이 넓어진다.
즉, 도 7의 발광부(3)의 출력광 범위(8)와 수광부(4)의 입력광 범위(9) 간의 중첩 부위(7)는 비교적 좁게 형성되나, 도 8의 발광부(11)의 출력광 범위(15)가 중첩되는 부위(16)가 증가할 뿐 아니라, 수광부(12)의 입력광 범위와의 중첩 부위도 증가할 수 있다.
이로 인해, 광망이 중첩되는 구간의 광세기가 증가하여, 동일한 검출체(20)를 검출했을 때 반사되어 수광부(12)로 돌아오는 광량이 증가하게 된다. 아울러, 반사광의 강도와 반사의 범위를 확대 시킴으로써 비교적 근거리에서 검출되는 반사형 포토센서의 검출거리를 증가시키고 작은 검출체(20)나 검출체의 다양한 형상에 대해서도 반사 자유도를 증가시킬 수 있다.
또한, 일반적으로 1개의 발광부와 1개의 수광부로 구성되는 반사형 포토센서의 경우 검출의 신뢰성을 위해 검출체와 센서가 평행을 유지해야 한다. 만약 평행이 유지되지 않으면, 검출체의 표면이 거울과 같이 작용하여 빛을 센서로부터 멀리 반사시켜 빛이 거의 수광부로 돌아오지 못한다. 반면에, 본 발명에 따른 포토센서는 이러한 문제를 전술한 바와 같이 효과적으로 해결할 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 복수개의 발광부를 갖는 포토센서는 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
11: 발광부 12: 수광부
15: 출력광 범위 20: 검출체

Claims (5)

  1. 빛을 발광하는 발광부(11)와, 상기 발광부(11)에서 발광된 빛을 수광하는 수광부(12)를 포함하고,
    상기 발광부(11) 및 수광부(12)는 단일개의 하우징에 배치되어 검출체(20)에서 반사되는 빛을 감지하는 반사형 타입으로 이루어지며,
    하나의 수광부(12)에 대응되는 발광부(11)는 복수개로 구비되어, 반사광의 강도와 반사 범위를 증가시킨 것을 특징으로 하는 복수개의 발광부를 갖는 포토센서.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 발광부(11)는 수광부(12)를 중심으로 수광부(12)의 둘레를 따라 배치되는 것을 특징으로 하는 복수개의 발광부를 갖는 포토센서.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 발광부(11)는 출력광 범위가 중첩되는 부위가 존재하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 복수개의 발광부를 갖는 포토센서.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 발광부(11)는 중앙의 수광부(12)를 중심으로 상하 또는 좌우의 직선 형태, 또는 원형, 또는 다각 형태로 배열되는 것을 특징으로 하는 복수개의 발광부를 갖는 포토센서.
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광부(11)는 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 복수개의 발광부를 갖는 포토센서.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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