KR101347225B1 - 하우징 커버의 경사도를 이용하여 입사각 조정이 가능한 광학 센싱 장치 - Google Patents

하우징 커버의 경사도를 이용하여 입사각 조정이 가능한 광학 센싱 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 하우징 커버의 경사도를 이용하여 입사각 조정이 가능한 광학 센싱 장치로서, 휴대 기기에 장착되어 사용자의 핑거 제스쳐를 인식하는 광학 센싱 장치에 있어서, 광을 발산하는 광원; 상기 광원으로부터 발산된 광을 일정 각도로 반사시켜 외부로 발산하는 프리즘; 피사체에 반사되어 입사되는 상기 광을 조사하는 센싱부; 및 상기 광학 센싱 장치의 상부 커버로서 광이 투과되는 투광부를 갖는 하우징 커버를 포함하되, 상기 하우징 커버의 투광부는, 그 일측과 타측이 서로 다른 두께로 형성되어 일정 각도로 경사진 경사면을 가지며, 상기 광은 상기 투광부의 경사면에 의한 굴절에 의해 진행 경로가 조정되는 것을 특징으로 광학 센싱 장치이며, 이와 같은 본 발명에 의하면 그 두께를 더욱 얇게 구현하면서도 안정적이고 신뢰도 높은 동작이 가능한 광학 센싱 장치를 제공하여 핸드폰, 노트북 등의 휴대 기기의 슬림화에 더욱 이바지할 수 있게 된다.

Description

하우징 커버의 경사도를 이용하여 입사각 조정이 가능한 광학 센싱 장치 {Optical sensing device of controlling incident angle by using angle of housing cover}
본 발명은 하우징 커버의 경사도를 이용하여 입사각 조정이 가능한 광학 센싱 장치에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 광이 통과하는 하우징 커버의 투광부 경사도를 조절하여 경사도에 따른 광의 굴절을 통해 입사각의 조정이 가능한 광학 센싱 장치에 관한 것이다.
렌즈 및 센서 등의 모듈을 소형화함과 동시에 사용자 손가락의 움직임에 따라 변화하는 광신호를 인식하는 방식으로 화면상에 표시되는 커서와 같은 센싱을 이동시킬 수 있도록 설계된 OFM(Optical Finger Mouse) 방식 등의 광학 센싱 장치가 TV 리모컨, 휴대폰 또는 PDA 등의 소형 휴대기기부터 테블릭 PC 또는 노트북 등의 휴대기기에 이르기까지 다양한 휴대 장치에 설치되어 종래의 입력 장치를 대체하고 있는 추세이다.
이와 같은 광학 장치 중 하나인 OFM 방식의 광학 센싱 장치에 대하여 좀 더 살펴보면, 도 1은 OFM 방식의 광학 센싱 장치에 대한 단면도를 도시한다.
일반적인 OFM 방식의 광학 센싱 장치(10)는 개략적으로 하우징 커버(11), 광원(13), 렌즈(15), 픽셀 어레이(Pixel array)의 이미지 센서(17) 및 프리즘(19)을 포함하여 구성되며, 광원(13)으로부터 조사되는 광이 프리즘(19)에 의해 굴절된 후 하우징 커버(11)의 투광부를 통과하여 그 상부면에 위치하는 사용자의 손가락 등의 피사체에 의해 반사되어 피사체에 의해 반사된 광이 하우징 커버(11)의 투광부와 렌즈(15)를 통과한 후 픽셀 어레이로 조사되고, 이미지 센서(17)의 픽셀 어레이에서 특정 이미지와 동작을 감지하고 이를 처리하는 방식으로 피사체의 움직임에 따른 센싱 동작이 가능하게 된다.
이와 같은 광학 센싱 장치를 휴대 기기에 장착하여 휴대 기기의 사용 편리성을 더욱 증가시키고 있다.
핸드폰, 노트북 등의 휴대 기기는 관련 기술의 발전과 사용자의 요구 사항에 따라 더욱 슬림화를 이루고 있는데, 휴대 기기를 보다 얇은 두께로 슬림화시키기 위해 휴대 기기 내부에 장착되는 광학 센싱 장치의 슬림화가 전제 조건으로 대두되고 있다.
그러나 상기 도 1에 도시된 OFM과 같은 광학 센싱 장치의 경우에 슬림화를 위해 그 두께를 더욱 얇게 만들수록 그 내부의 프리즘(19)을 세울 수 있는 높이의 공간이 그만큼 더욱 협소하게 되어 프리즘(19)이 바닥면을 향해 더욱 눕게 되는데, 이로 인해 프리즘(19)에서 반사된 광이 하우징 커버(11)를 향하지 못하고 내부 측면으로 발산되거나 또는 더욱 낮은 각도로 하우징 커버(11)에 입사되어 하우징 커버(11)의 통과시에 광의 입사각이 커지게 된다. 광의 입사각이 임계각을 초과하는 경우에 광의 전반사가 일어나는데, 광의 전반사로 인해 광원으로부터 발산된 광은 광학 센싱 장치를 동작시키기 위한 사용자의 손가락 등의 피사체에 도달하지 못할 수 있고 또한 전반사에 의해 발생하는 일부 잡광이 이미지 센서(17)로 유입되어 오작동을 유발할 수 있다. 결국 광학 센싱 장치가 적절하게 동작하지 못하는 큰 문제가 발생된다.
따라서 이와 같은 문제로 인해 광학 센싱 장치의 높이를 낮춰 슬림화를 이루는데 한계에 직면하고 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 핸드폰, 노트북 등의 휴대 기기의 슬림화에 더욱 이바지할 수 있는 광학 센싱 장치를 제공하는 것을 주된 목적으로 한다.
광학 센싱 장치의 슬림화에 따라 그 두께가 더욱 얇아져 광의 입사각이 임계각을 초과하여 전반사가 발생하며 이로 인해 광학 센싱 장치를 동작시키기 위한 사용자의 손가락 등의 피사체에 광이 도달하지 못하는 문제점을 해결하고자 한다.
또한 전반사에 의해 발생하는 일부 잡광이 이미지 센서로 유입되어 오작동이 유발되는 문제를 해결하고자 한다.
상기 기술적 과제를 달성하고자 본 발명은 휴대 기기에 장착되어 사용자의 핑거 제스쳐를 인식하는 광학 센싱 장치에 있어서, 광을 발산하는 광원; 상기 광원으로부터 발산된 광을 일정 각도로 반사시켜 외부로 발산하는 프리즘; 피사체에 반사되어 입사되는 상기 광을 조사하는 센싱부; 및 상기 광학 센싱 장치의 상부 커버로서 광이 투과되는 투광부를 갖는 하우징 커버를 포함하되, 상기 하우징 커버의 투광부는, 그 일측과 타측이 서로 다른 두께로 형성되어 일정 각도로 경사진 경사면을 가지며, 상기 광은 상기 투광부의 경사면에 의한 굴절에 의해 진행 경로가 조정되는 것을 특징으로 광학 센싱 장치이다.
여기서 상기 경사면의 각도는, 상기 하우징 커버의 투광부를 통과하여 외부로 발산되는 광의 입사각이 임계각보다 작도록 상기 광의 굴절에 따른 진행 경로를 조절할 수 있다.
바람직하게는 상기 경사면의 각도
Figure 112012071553637-pat00001
는, 하기 식 1의 조건을 만족하며,
Figure 112013096204302-pat00050
[식 1]
여기서, 상기 a는 상기 하우징의 내부에서 상기 광이 지나는 공간의 직경, 상기 c는 상기 투광부의 경사면에서 가장 얇은 두께 및 상기 d는 상기 투광부의 경사면에서 가장 두꺼운 두께이다.
보다 바람직하게는 상기 d는, 0.4mm 내지 1mm의 범위에서 선택되어 형성되며, 상기 c는, 상기 d보다 작게 형성될 수 있다.
나아가서 상기 하우징 커버의 상부 내면은, 2단의 계단형 구조로 형성되고 그 계단층 간에 상기 투광부의 경사면이 형성될 수 있다.
또한 상기 하우징 커버의 투광부는, 상기 하우징 커버의 내면 일부분을 함몰시켜 형성되며 상기 경사면이 함몰 부분에 형성될 수도 있다.
한걸음 더 나아가서 상기 하우징 커버의 투광부는, 상기 하우징 커버의 외면 일부분을 돌출시켜 형성되며 상기 경사면이 돌출 부분에 형성될 수도 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 그 두께를 더욱 얇게 구현하면서도 안정적이고 신뢰도 높은 동작이 가능한 광학 센싱 장치를 제공하여 핸드폰, 노트북 등의 휴대 기기의 슬림화에 더욱 이바지할 수 있게 된다.
특히 광학 센싱 장치의 슬림화를 위한 광학 센싱 장치 자체의 두께와 이로 인한 프리즘의 각도 등을 변경하지 않고 광이 입사하는 하우징 커버의 투광부의 경사도를 이용하여 광의 진행 경로에 따른 입사각을 조정함으로써 전반사 발생을 방지할 수 있다.
나아가서 간단한 구조적 구성을 갖는 본 발명을 통해 더욱 효과적으로 광학 센싱 장치의 오작동을 방지하고 신뢰도 있는 동작을 지원할 수 있게 된다.
도 1은 OFM 방식의 광학 센싱 장치에 대한 단면도를 도시하며,
도 2는 광학 센싱 장치에서 광학적 특성에 따른 광의 경로를 도시하며,
도 3은 광학 센싱 장치에서 프리즘의 기울기 각도에 따른 광의 경로를 도시하며,
도 4는 본 발명에 따른 광학 센싱 장치의 광 경로에 대한 개념을 도시하며,
도 5는 본 발명에 따른 경사면이 적용된 광학 센싱 장치의 광 경로를 도시하며,
도 6은 본 발명에 따른 경사도를 이용하여 입사각을 조정하는 하우징 커버의 실시예를 도시하며,
도 7은 본 발명에 따른 하우징 커버의 다양한 실시예를 도시하며,
도 8은 본 발명에 따른 하우징 커버의 또 다른 실시예를 도시한다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 설명하기 위하여 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하고 이를 참조하여 살펴본다.
먼저, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 또한 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 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.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명은, 광학 센싱 장치의 하우징 커버의 투광부 경사도를 이용하여 광의 입사각을 조정함으로써 얇은 두께로 인한 공간적 제약에 따른 프리즘의 설치 경사로 인해 발생되는 잡광과 전반사 등을 제거할 수 있는 광학 센싱 장치를 제시하여, 핸드폰, 노트북 등의 휴대 기기의 슬림화를 위해 이에 장착되는 광학 센싱 장치의 얇은 두께 요구에 부응하면서 동시에 안정적인 동작이 가능한 광학 센싱 장치를 제안한다.
본 발명의 특징적 구성을 살펴보기 위해 광학 센싱 장치의 광학적 특성에 따른 원리를 먼저 살펴보자면 도 2는 광학 센싱 장치에서 광학적 특성에 따른 광의 경로를 도시한다.
상기 도 2는 광원(13)으로부터 발산된 광이 프리즘(19)에서 반사되어 하우징 커버(11)를 통과하는 광 경로를 도시하는데, 광학 센싱 장치에서는 광이 광학 센싱 장치의 내부로부터 하우징 커버(11)의 투광부로 입사되는 제1 경우와 광이 하우징 커버(11)의 투광부로부터 광학 센싱 장치의 외부로 발산되는 제2 경우로 구분할 수 있으며, 상기 도 2의 실시예에서 광학 센싱 장치의 내부와 외부는 공기 중의 환경이므로 굴절율 n1이 1이며 하우징 커버(11)의 굴절율 n2가 1.58인 경우이다.
상기 제1 경우와 제2 경우 모두 스넬의 법칙(snell’s law)인 하기 식 2에 따라 광의 진행 경로가 형성되게 된다.
Figure 112013096204302-pat00051
[식 2]
상기 제1 경우에서 광학 센싱 장치의 내부에 장착된 프리즘(19)은 일정 각도
Figure 112012071553637-pat00004
로 기울어져 광원(13)으로부터 발산된 광을 하우징 커버(11)의 일정부위로 반사시키는데, 프리즘(19)이 너무 기울어진 경우에는 상기 제1 경우에서 광은 하우징 커버(11)의 투광부를 향하지 못하고 광학 센싱 장치 내부에 발산되거나 하우징 커버(11)의 투광부를 향하여 입사되더라도 상기 제2 경우에서 전반사가 일어나 광학 센싱 장치의 외부까지 전달되지 못하게 된다.
도 3은 광학 센싱 장치에서 프리즘의 기울기 각도에 따른 광의 경로를 도시하는데, 상기 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 프리즘(19a)의 기울기 각도
Figure 112012071553637-pat00005
가 어느 정도 범위 안에서 유지되는 경우에는 상기 제1 경우에서의 입사각
Figure 112012071553637-pat00006
이 너무 커지지 않게 되므로 이로 인해 상기 제2 경우에서의 입사각
Figure 112012071553637-pat00007
가 임계각에 이르지 않을 수 있다.
하지만 상기 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 프리즘(19b)의 기울기 각도
Figure 112012071553637-pat00008
가 일정 수준 이상으로 커지는 경우에는 상기 제1 경우에서의 입사각
Figure 112012071553637-pat00009
가 너무 커지게 되고, 이로 인해 상기 제2 경우에서의 입사각
Figure 112012071553637-pat00010
가 임계각을 초과하게 되어 상기 도 3의 (b)의 A 영역에서와 같이 전반사가 발생하게 된다.
여기서 프리즘의 기울기 각도는 상기 도 3에 도시된 바와 같이 광학 센싱 장치의 두께인 높이와 직접적으로 관련되며, 상기 도 3의 (a)에서와 같이 높이 H1이 충분하다면 그에 따라 프리즘(19a)의 기울기 각도
Figure 112012071553637-pat00011
의 조절이 용이하지만, 상기 도 3의 (b)에서와 같이 높이 H2가 낮다면 이로 인해 프리즘(19b)의 기울기 각도
Figure 112012071553637-pat00012
가 일정 수준 이상으로 커질 수 밖에 없게 된다.
광학 센싱 장치의 일반적인 두께로서 3.3mm의 높이를 갖는 경우와 슬림화를 위해 두께를 줄여 2.4mm의 높이를 갖는 경우를 상기 도 3에 적용한 실험과 광 원리에 따라 하기 표 1의 결과를 얻었다.
Figure 112012071553637-pat00013
[표 1]
하우징 커버를 통과하는 광에 대한 전반사가 일어나기 시작하는 임계각을 스넬의 법칙을 통해 구해보면, 임계각
Figure 112013096204302-pat00014
는 하기 식 3에 따라 산출될 수 있다.
Figure 112013096204302-pat00052
[식 3]
상기 도 3의 경우에 하우징 커버(11)의 굴절율 n2가 1.58로서 상기 식 3에 의해 임계각
Figure 112013096204302-pat00016
는 39.27도가 산출되며, 이에 따라 입사각
Figure 112013096204302-pat00017
가 대략 39도 이상이 되는 경우에 전반사가 발생될 수 있음을 알 수 있는데, 광학 센싱 장치의 슬림화를 위해 그 두께를 줄이는 경우에 상기 표 1에서 2.4mm 높이 이하부터 전반사가 일어날 수 있는 것을 알 수 있다.
즉 광학 센싱 장치를 슬림화하기 위해서 그 두께를 더욱 얇게 형성해야 되는데 이로 인해 결국 높이가 낮아지므로 상기 도 3의 (b)와 같은 전반사가 발생하는 현상이 일어나게 된다.
본 발명은 광학 센싱 장치를 슬림화시키면서도 상기 도 3과 같은 전반사가 일어나지 않는 광학 센싱 장치를 제공하는데, 도 4는 본 발명에 따른 광학 센싱 장치의 광 경로에 대한 개념을 도시한다.
본 발명에서는 광학 센싱 장치 자체의 두께와 이로 인한 프리즘의 각도 등을 변경하지 않고 광이 입사하는 경계면의 경사를 이용하여 광 진행 경로에 따른 입사각을 조정하는 방안을 제시한다.
상기 도 4의 (a)와 같이 굴절율 na와 굴절율nb에 의해 제1 경계면과 제2 경계면이 구분되고, 여기서 굴절율 nb가 굴절율 na보다 더 큰 경우에, 제1 경계면에 대하여 광의 입사각이
Figure 112012071553637-pat00018
이고, 굴절각이
Figure 112012071553637-pat00019
이며, 굴절광의 제2 경계면에 대한 법선, 즉 제2 경계면에 대한 입사각이
Figure 112012071553637-pat00020
가 된다.
상기 도 4의 (b)와 같이 제1 경계면 자체를
Figure 112012071553637-pat00021
만큼 기울이면 제1 경계면을 통과한 굴절각이 제2 경계면의 법선에 대하여
Figure 112012071553637-pat00022
에서
Figure 112012071553637-pat00023
만큼 이동하여
Figure 112012071553637-pat00024
가 되며, 이로 인해 제2 경계면에 대한 입사각이
Figure 112012071553637-pat00025
가 된다.
즉, 본 발명에서는 경사면을 통해 입사각의 각도를 조절함으로써 전반사가 일어날 수 있는 임계각 이하로 입사각을 조정하는 것이다.
이를 본 발명에 따라 광학 센싱 장치에 적용한 실시예를 살펴보자면, 도 5는 본 발명에 따른 광학 센싱 장치의 광 경로를 도시하는데, 상기 도 5의 (a)는 경사도를 적용하지 않은 하우징 커버의 경우를 도시하고, 상기 도 5의 (b)는 경사도를 적용한 하우징 커버의 경우를 도시한다.
상기 도 5의 (a)에 도시된 광 진행 경로는 상기 도 3을 통해 자세히 살펴본 내용이므로 자세한 설명을 생략하고, 상기 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 본 발명에 따라 경사도를 적용한 하우징 커버의 광 진행 경로에 대하여 살펴본다.
상기 도 5의 (b)에서는 하우징 커버(110)의 상부 일부분으로서 투광부를 도시하며, 상기 투광부는 그 좌측이 우측보다 두껍게 형성되어 두께 차이로 인해 하우징 커버(110)의 투광부 하면이 경사면으로 형성되어 있다.
상기 도 5의 (b)에서 광의 진행 경로는, 앞서 상기 도 2에서 설명한 바와 같이 광이 광학 센싱 장치의 내부로부터 하우징 커버(110)의 투광부로 입사되는 제1 경우와 하우징 커버(110)의 투광부로부터 광학 센싱 장치의 외부로 발산되는 제2 경우로 구분될 수 있다. 먼저 상기 제1 경우에는, 하우징 커버(110)의 투광부의 하면을 경사면 형성함으로써 이로 인해 광학 센싱 장치의 내부로부터 입사되는 광의 입사각은 하우징 커버(110)의 하면 경사도
Figure 112012071553637-pat00026
만큼 증가되어
Figure 112012071553637-pat00027
가 되고, 이에 따라 굴절각도 변하게 된다.
그리고 광이 하우징 커버(110)의 투광부로부터 광학 센싱 장치의 외부로 발산되는 상기 제2 경우에서 상기 제1 경우의 굴절광이 바로 입사광이 되므로, 상기 제2 경우의 입사각은 하우징 커버(110)의 투광부의 경사도
Figure 112012071553637-pat00028
로 인해
Figure 112012071553637-pat00029
가 된다.
즉, 하우징 커버(110)의 투광부에 형성된 경사도에 따라 하우징 커버(110)의 외부로 발산되는 광의 입사각을 조절하여 전반사를 방지할 수 있게 된다.
상기 도 5의 실시예에서는 하우징 커버의 투광부 하면이 경사면으로 형성되어 있으나 상황에 따라서는 하우징 커버의 투광부 상면이 경사면으로 형성될 수도 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 하우징 커버의 투광부에 경사면을 형성시키는 조건을 본 발명에 따른 다양한 실시예를 통해 이하에서 살펴보기로 한다.
도 6은 본 발명에 따른 경사도를 이용하여 입사각을 조정하는 하우징 커버의 실시예를 도시한다.
상기 도 6의 실시예에서는 하우징 커버(110)의 상부 전체에 경사면을 형성하였는데, 상기 도 5의 (a)에서와 같이 경사면이 적용되지 않은 하우징 커버의 수평 경계면을 기준으로 프리즘을 통해 입사되는 광선의 입사각이
Figure 112012071553637-pat00030
일 때 상기 도 5의 (b)에서와 같이 경사도
Figure 112012071553637-pat00031
의 경사면이 적용된 하우징 커버의 입사각은 경사도
Figure 112012071553637-pat00032
로 인해
Figure 112012071553637-pat00033
가 되며, 전반사를 방지하기 위해서는 하우징 커버의 투광부로 입사되는 모든 광선들의 입사각
Figure 112012071553637-pat00034
이 임계각
Figure 112012071553637-pat00035
보다 작아야 한다.
이와 같은 조건을 만족시키기 위해 상기 도 6의 실시예에서 하우징 커버(110)의 투광부 상의 경사면 각도
Figure 112013096204302-pat00036
와 관련하여 하기 [식 4]가 적용될 수 있다.
Figure 112013096204302-pat00037
[식 4]
여기서 상기 d는 하우징 커버의 설계시 고려되는 상부 두께로서 그 최대치는 프리즘이 맞닿는 경우의 수치가 될 수 있으며, 바람직하게는 대략 0.4 ~ 0.7mm의 두께로 설계될 수 있다.
또한 상기 c는 하우징 커버의 사출시 가능한 최소 두께로서 기본적으로는 상기 d보다 작으며, 바람직하게는 대략 0.2 ~ 0.3mm이상의 두께로 형성될 수 있다.
그리고 상기 a는 하우징 커버의 내부 직경으로서 일반적으로 대략 5 ~ 20mm의 범위로 형성될 수 있다.
상기와 같은 조건에 따라 하우징 커버의 투광부 경사면의 각도는 하기 [식 1]을 만족시켜야 한다.
Figure 112013096204302-pat00053
[식 1]
상기에서 살펴본 조건을 기준으로 다양한 실시예에 대하여 실험한 결과 하기 [표 2]의 결과를 얻었으며, 하기 [표 2]에서 보는 바와 같이 하우징 커버의 투광부에 경사면을 적용함에 따라 입사각이 임계각과 더욱 멀어져 안정적인 광의 진행 경로를 얻을 수 있음을 알 수 있다.
Figure 112012071553637-pat00039
[표 2]
상기에서 살펴본 조건하에서 하우징 커버는 다양한 형태로 제작될 수 있는데, 도 7은 본 발명에 따른 하우징 커버의 다양한 실시예를 도시한다.
상기에서 살펴본 조건에 따른 하우징 커버의 경사면은 프리즘으로부터 반사된 모든 광의 진행 경로 상인 하우징 커버의 투광부에 형성되므로, 상기 도 6의 실시예에서와 같이 하우징 커버의 상부 모두에 걸쳐서 형성될 필요 없이 하우징 커버의 상부 일부분인 투광부에만 경사면이 형성될 수도 있다.
가령 상기 도 7의 (a)에 도시된 실시예에서는 하우징 커버(110a)의 내면이 계단형으로 형성되며 계단간에 위치된 투광부(120a)에 경사면이 형성된 경우로서, 이 경우에 상기 계단간에 위치된 투광부(120a)의 경사면은 모든 광의 진행 경로를 포함할 수 있도록 형성된다.
또한 상기 도 7의 (b)에 도시된 또 다른 실시예에서는 하우징 커버(110b)의 내면 일부분이 함몰되어 함몰 부위에 위치된 투광부(120b)에 경사면이 형성된 경우로서, 이 경우에도 상기 함몰 부위에 위치된 투광부(120b)의 경사면은 모든 광의 진행 경로를 포함할 수 있도록 형성된다.
이외에도 상기에서 살펴본 조건하에서 모든 광의 진행 경로가 포함되도록 경사면을 형성하는 다양한 형태의 하우징 커버가 적용될 수 있다.
더 나아가서 하우징 커버의 투광부 상면에 경사면을 형성할 수도 있는데, 도 8은 본 발명에 따른 하우징 커버의 또 다른 실시예를 도시하며, 상기 도 8에 도시된 바와 같이 하우징 커버의 투광부 상면에 경사면을 형성하여 입사각을 조절함으로써 전반사를 제거할 수도 있다. 이 경우에 상기 투광부로부터 외부로 발산되는 광의 입사각을 줄이도록 경사면이 형성되어야 전반사가 발생되지 않으므로 광의 진행 방향을 고려하여 상기 투광부의 경사면이 형성되어야 한다.
이상에서 살펴본 본 발명에 의하면 그 두께를 더욱 얇게 구현하면서도 안정적이고 신뢰도 높은 동작이 가능한 광학 센싱 장치를 제공하여 핸드폰, 노트북 등의 휴대 기기의 슬림화에 더욱 이바지할 수 있게 된다.
특히 광학 센싱 장치의 슬림화를 위한 광학 센싱 장치 자체의 두께와 이로 인한 프리즘의 각도 등을 변경하지 않고 광이 입사하는 하우징 커버의 투광부의 경사도를 이용하여 광의 진행 경로에 따른 입사각을 조정함으로써 전반사 발생을 방지할 수 있다.
나아가서 간단한 구조적 구성을 갖는 본 발명을 통해 더욱 효과적으로 광학 센싱 장치의 오작동을 방지하고 신뢰도 있는 동작을 지원할 수 있게 된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 광학 센싱 장치,
11, 11a, 11b, 110, 110a, 110b, 110c : 하우징 커버,
13 : 광원,
19 : 프리즘,
120a, 120b : 투광부.

Claims (7)

  1. 휴대 기기에 장착되어 사용자의 핑거 제스쳐를 인식하는 광학 센싱 장치에 있어서,
    광을 발산하는 광원;
    상기 광원으로부터 발산된 광을 일정 각도로 반사시켜 외부로 발산하는 프리즘;
    피사체에 반사되어 입사되는 상기 광을 조사하는 센싱부; 및
    상기 광학 센싱 장치의 상부 커버로서 광이 투과되는 투광부를 갖는 하우징 커버를 포함하되,
    상기 하우징 커버의 투광부는, 그 일측과 타측이 서로 다른 두께로 형성되어 일정 각도로 경사진 경사면을 가지며, 상기 광은 상기 투광부의 경사면에 의한 굴절에 의해 진행 경로가 조정되는 것을 특징으로 광학 센싱 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 경사면의 각도는,
    상기 하우징 커버의 투광부를 통과하여 외부로 발산되는 광의 입사각이 임계각보다 작도록 상기 광의 굴절에 따른 진행 경로를 조절하는 것을 특징으로 하는 광학 센싱 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 경사면의 각도
    Figure 112013096204302-pat00040
    는, 하기 식 1의 조건을 만족하며,
    Figure 112013096204302-pat00054
    [식 1]
    여기서, 상기 a는 상기 하우징의 내부에서 상기 광이 지나는 공간의 직경, 상기 c는 상기 투광부의 경사면에서 가장 얇은 두께 및 상기 d는 상기 투광부의 경사면에서 가장 두꺼운 두께인 것을 특징으로 하는 광학 센싱 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 d는, 0.4mm 내지 1mm의 범위에서 선택되어 형성되며,
    상기 c는, 상기 d보다 작게 형성된 것을 특징으로 하는 광학 센싱 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징 커버의 상부 내면은,
    2단의 계단형 구조로 형성되고 그 계단층 간에 상기 투광부의 경사면이 형성된 것을 특징으로 하는 광학 센싱 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징 커버의 투광부는,
    상기 하우징 커버의 내면 일부분을 함몰시켜 형성되며 상기 경사면이 함몰 부분에 형성된 것을 특징으로 하는 광학 센싱 장치.
  7. 제 1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징 커버의 투광부는,
    상기 하우징 커버의 외면 일부분을 돌출시켜 형성되며 상기 경사면이 돌출 부분에 형성된 것을 특징으로 하는 광학 센싱 장치.
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