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KR101414325B1 - 광 커튼에 사용되는 광학 검출기 - Google Patents

광 커튼에 사용되는 광학 검출기 Download PDF

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KR101414325B1
KR101414325B1 KR1020117027096A KR20117027096A KR101414325B1 KR 101414325 B1 KR101414325 B1 KR 101414325B1 KR 1020117027096 A KR1020117027096 A KR 1020117027096A KR 20117027096 A KR20117027096 A KR 20117027096A KR 101414325 B1 KR101414325 B1 KR 101414325B1
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Abstract

본 발명은 광 커튼에 응용되도록 정해진 평면 검출기에 관한 것으로, 상기 검출기는 흡수된 광에 따라 전기적 신호를 생성하고, 생성된 신호를 위해 복수 개의 태핑점을 가지고, 이 때 개별 태핑점에서의 신호값은 광이 흡수되는 부분면으로부터 상기 태핑점과의 거리에 의존하며, 이 때 복수 개의 태핑점에서의 신호들간의 크기비로부터 광이 흡수되는 부분면과 각각의 태핑점간의 거리비가 산출될 수 있다. 검출기(10, 20, 30)는 유기 물질 소재의 플렉서블 층 구조물로서 형성된다. 태핑점(2, 24)은 층 구조물의 테두리로부터 이격되어 배치된다. 태핑점(2, 24)과의 전기적 연결 라인(3)은 상기 연결 라인의 종축 부분에 걸쳐 상기 검출기의 층 구조물과 결합하고 있다.

Description

광 커튼에 사용되는 광학 검출기{OPTICAL DETECTOR SUITABLE FOR USE IN LIGHT CURTAINS}
광 커튼은 일반적으로 서로 평행하게 정렬된 광 배리어가 나란히 배치됨으로써 형성된다. 경우에 따라서, 방출된 광빔의 횡단면이 직선 선분형태에 가까운 광원이 사용된다. 광센서들이 나란히 배치됨으로써 형성되는 컬럼(column)의 정렬에 대해 상기 선분이 평행하게 배치되면서, 광센서보다 적은 수의 광원으로도 충분할 수 있다.
US 2007/176165 A1은 입사된 광스폿을 위한 감광성 유기 반도체계 위치 검출기의 구조를 기술한다. 평면 구조의 검출기는 복수 개의 층들로 구성된다. 유리 소재이거나 연성(ductile) 유기 물질 소재의 기판 상에 높은 오믹(ohmic) 저항을 가진 제1평면 전극이 연장된다. 상기 전극 이후에 유기 광활성 물질 소재의 층이 수반되고, 상기 층 내에서 공여체층 및 수용체층은 인접해있다. 상기 층 이후에 다시 평면 전극이 수반되는데, 이 전극은 물론 낮은 오믹 저항을 가진다. 광활성 물질은 상기 물질의 테두리에서 서로 이격된 2개 내지 8개의 점형 또는 선형 연결 전극을 구비한다. 적합한 파동 스펙트럼을 가진 집속 광빔이 광활성 물질 소재의 층의 한 점에 도달하면, 전류가 개별 연결 전극들을 통과하며 흐른다. 개별 연결 전극들에서 전류의 크기로부터 상기 전극의 근방에서 광빔의 도달점이 추론될 수 있으며, 이로써 광빔의 도달점은 일종의 삼각측량(triangulation)에 의해 산출될 수 있다.
EP 0 361 374 A2에서는 외부의 광 입사 시 유기 형광 색소로 도핑된 투광성 플라스틱에서 생성되는 형광 복사가 마찬가지로 형광 색소로 도핑된 광도파로를 이용하여 감광 반도체 소자에 전달되는 방식으로 광 검출기를 형성할 것이 제안되어 있다. 이로써 통상적으로 규소와 같은 일반적 반도체 물질계의 감광 반도체 소자를 이용할 때보다 더 비용 효과적인 대면적 검출기 소자가 형성될 수 있다. 물론, 광도파로의 이용으로 인하여 제조 및 조립에 있어서 더 복잡한 작업 공정이 요구되고, 공간 수요도 증가한다.
DE 34 41 498 C2에 따르면, 형광 물질로 도핑된, 유리 또는 투명 플라스틱과 같은 투광성 물질의 스트립들이 일 측에서 포토다이오드와 결합하고 나란히 배치되어, 상기 스트립들은 하나의 더 큰 검출기면을 형성하고, 상기 검출기면 내에서 부분면들은 상기 부분면들과 광이 만나는지 아닌지의 여부에 대해 개별적으로 측정될 수 있다. 무엇보다도 광 안내와 관련하여 분리된 개별면들로 분할되는 것은 소모적인 제조 공정을 야기한다.
DE 10 2005 040 351 B4에 기술된 검출기의 경우, 통상적으로 유리 디스크와 같은 평면 도광 기판 상에는 가시적 스펙트럼 영역에서 거의 또는 전혀 흡수 기능을 하지 않는 형광 물질층이 적층되고, 상기 물질층은 입사된 UV광을 광으로 변환하고, 상기 변환된 광은 기판 내에서 상기 기판의 테두리영역으로 안내된다. 기판의 테두리 영역에서 상기 기판과 광학적으로 결합되면서(coupled) 복사 센서가 설치되고, 복사 센서는 기판으로부터 오는 광속을 전기적 신호로 변환한다. 검출기는 예컨대 유리 분리벽, 유리문, 픽쳐 글레이징(picture glazing) 등과 같이 어떤식으로든 존재하는 유리면에 눈에 띄지 않게 설치될 수 있다. 간격을 두어 배치되면서 검출기를 비추는, 눈에 띄지 않게 설치된 UV광원과 연계하여, 검출기는 광원과 검출기면 사이에 위치한 공간에 있어서 매우 눈에 띄지 않는 출입 감시 장치로서 사용될 수 있다. 검출기와 광원 사이의 영역에 사람이 들어서고 적어도 검출기면의 일부를 가리자마자, 적어도 테두리측의 복사 센서들 중 일부에서는 상기 도달한 광속이 감소하고, 이에 상응하여 변경된 전기적 신호는 상부에 위치한 제어부로 전달된다.
이러한 종래 기술로부터 출발하여, 본 발명은 이하의 특징과 관련하여 공지된 구조에 비해 우수한 광 센서용 광학적 검출기의 구조를 제안하는 것을 목적으로 한다:
- 길쭉한 스트립 또는 더 큰 면으로서 양호하고 비용 효과적으로 형성 가능함,
- 국부적 광 입사 시 어느 부분면에 광이 입사되는가에 대한 인지력,
- 강건성,
- 조립 소모 낮음, 조립 비용 낮음,
- 낮은 제조 비용.
상기 과제의 해결을 위해, 검출기를 유기 물질 소재의 플렉서블(flexible) 층 구조물로서 형성할 것이 제안되는데, 이 때 하나의 층에 도달하는 광은 광학 신호 또는 전기적 신호를 야기하고, 상기 신호는 층 구조물을 따라 안내되되 많은 손실이 발생한다. 층 구조물의 측면에는 면 테두리와 간격을 두어, 신호를 위해 서로 이격된 복수 개의 태핑점들(tapping points)이 위치한다. 이는 광학적 신호의 경우 광전기 센서, 전기적 신호의 경우 도전층 상의 컨택점(contact point)일 수 있다. 개별 태핑점들과의 연결 라인은 층 구조물의 일 측에 위치하고, 상기 태핑점들에 인접한다.
유리한 실시예에 따르면, 검출기의 층은 발광 입자가 풍부하다. 상기 층 안으로 들어가며 분산되는 광은 발광(luminescence)에 의해 더 긴 파장의 광으로 변환되고, 층의 경계면에서 반사하면서 상기 층 내에서 "종래" 구조의 포토다이오드들에 안내된다. 상기 포토다이오드에서는 측정 가능한 전기적 신호가 발생한다. 포토다이오드에 도달하는 광의 세기는, 광 임펄스가 외부로부터 상기 층 안으로 도달하여 발광을 촉발시키는 점과의 이격 거리에 따라 감소하므로, 서로 이격된 복수 개의 포토다이오드들의 신호 진폭을 비교하여 외부로부터 도달한 광의 도달점(또는 도달 영역)이 추론될 수 있다.
다른 가능한 구조를 가진 검출기에서, 층은 유기 광활성 물질로 형성되고, 이 때 상기 층은 상기 층과 전기적으로 연결된 2개의 평면 전극들 사이에 배치되며, 이 때 적어도 하나의 전극은 회로 내에서 상대적으로 높은 오믹 저항을 가진다. 광활성층의 어느 지점에 광이 입사되면, 상기 지점에서 상기 광활성층의 양측에 배치된 평면 전극들이 상호 결합된다. 저-전도성의 전극을 통과하는 전류는 서로 이격된 복수 개의 연결점들에서 측정된다. 서로 상이한 연결점에서 측정된 서로 상이한 전류들 간의 상대적 크기로부터 광이 입사된 지점의 위치가 추론된다.
유리한 실시예에 따르면, 전기적 신호들의 개별 태핑점들과의 연결 라인들은 층 구조물의 층 상에 압인된다. 상기 공정은 양호하게 자동화될 수 있다. 시스템 내에서 존재하는 전류 세기는, 상기 전류 세기에 의해 안정적으로 제조 가능하며 오히려 작은 라인 횡단면으로도 문제없이 충분할 만큼 낮다. 일반적으로, 본 발명에 따른 검출기는 전방측 및 후방측을 포함하고, 이 때 전방측은 규정에 따라 광이 광 커튼에 속하는 광원으로부터 입사되는 측을 의미한다. 광학적인 이유, 그리고 측정에 사용되는 검출기층을 불필요하게 덮지 않기 위한 목적으로, 연결 라인은 일반적인 경우에 측정에 사용되는 상기 검출기의 층의 후방에 설치된다.
양호하게 자동화될 수 없으나 이를 위해 플렉서블하게 형성 가능한 구조에서, 연결 라인은 층 구조물 상에 접착되어 있다. 이를 위해, 연결 라인 자체는 복수 개의 부분들로 이루어진 접착 밴드의 일부분일 수 있다.
매우 유리한 검출기의 실시예에서, 상기 검출기는 길쭉한 스트립의 형태를 가지고, 이 때 서로 간격을 두어 위치하는 2개 컬럼의 태핑점은 상기 스트립의 종방향을 따라 연장된다. 상기와 같이 구비된 검출기를 이용하여 작업하는 광 커튼에 의한 물체의 이동 시, 상부에 배치된 제어부에 있어서, 어느 측으로부터 상기 물체가 광 커튼에 의해 이동하는가를 인지할 수 있게 되는데, 왜냐하면 물체의 이동 결과에 따른 광 비율의 변화에 의해 신호가 변화하고, 이러한 신호 변화는, 물체가 이동해 나아가는 측에 비해, 물체가 광 커튼 안으로 입사될 때 지나는 측에서 먼저 더 강하게 일어나기 때문이다.
매우 유리한 사용예에서, 통행을 감시하는 면의 2개의 대향된 테두리에 각각 하나의 검출기 스트립 및 하나 이상의 광원이 배치된다. 두 검출기 스트립의 검출 결과로부터 수학적 방법을 이용하여 상기 면을 통해 이동하는 물체의 높이가 정해질 수 있다. 광 커튼 및/또는 검출기면이 수직으로 정렬되어 있지 않은 경우에, "물체의 높이" 대신 "검출기 면의 평면(plane) 및 상기 감시기능의 면에 대해 법선인 물체의 규격"이 더 양호하게 추정될 수 있는 것이 일반적이다.
유리한 사용예에서, 이와 같은 이중의 광 커튼이 한 공간의 복수 개의 벽에 수평으로, 통상적으로 바닥에 근접하여 배치된다. 따라서, 전체 공간 내에서 바닥에서의 물체의 이동이 감시될 수 있다. 평가 논리를 숙련되게 응용하면서, 공간 내에 위치할 수 있는 물체가 처음부터 어느 정도 제한될 수 있는 경우에 한하여, 이동하는 물체가 어느 분류에 속하는지 자동적으로 감지할 수 있다. 상기와 같은 분류는 예컨대 인간, 가구, 운송 장비, 포장 물품, 다양한 애완동물류 및/또는 유용 동물류일 수 있다.
본 발명에 따른 구조를 이용하면 검출기는 길쭉한 스트립으로서뿐만 아니라 더 큰 면적으로 양호하게 구현 가능하므로, 유리한 사용예에서 공간, 복도의 바닥면 또는 저장소의 수납면은 그 전체가 검출기면으로서 형성될 수 있고 상측으로부터 조사될 수 있다. 따라서, 물론, 하나의 면위에서 물체의 이동은 양호하게 검출될 수 있고, 또한 보관면들의 점유상태(occupancy status)가 양호하게 검출될 수 있으며, 점유된 면 영역에 관한 지식은 자동화 운송 시스템을 제어하여, 상기 운송 시스템이 물체와 부딪히지 않으면서 필요 시 물체를 신속하게 찾고 예컨대 목적에 맞게 잡을 수 있도록 사용될 수 있다.
본 발명은 예시적이면서 특정하게 표현되었으나 척도에 맞지 않은 도면에 의거하여 구체적으로 설명된다:
도 1은 예컨대 스트립으로서 형성된 본 발명에 따른 검출기를 전기적 연결 라인의 평면을 본 시야 방향에서 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 스트립의 가능한 실시예를 횡단면도로 도시한다. (가시적인 이유로 도 2 및 도 3에서는 층 두께가 과비율적으로 확대 도시되어 있고, 단면은 일반적인 경우와 달리 해치(hatch)선으로 도시되어 있다.)
도 3은 도 1에 도시된 스트립의 다른 가능한 실시예를 횡단면도로 도시한다.
도 4는 본 발명에 따라 스트립으로서 형성된 검출기가 광 커튼에 응용되는 상황을 도시한다. 시야 방향은 광 커튼에 의해 감시된 평면에 대해 법선이다.
도 5는 그늘 역할을 하는 물체가 있을 때 도 4의 상태를 도시한다.
도 6은 바닥면의 점유 상태를 감시하기 위한 본 발명에 따른 검출기의 응용 상황을 수평 시야 방향에서 도시한다.
도 1 내지 도 3에 따른 스트립형 검출기(10, 20)에는 2개의 컬럼으로 구성된 태핑점(2, 24)이 배치되어 있고, 상기 태핑점들에는 전기적 신호가 인가되며, 상기 신호의 크기는 검출기면에 광이 입사됨으로써 결정된다.
각각 하나의 연결 라인(3)은 태핑점(2, 24)과 결합하고, 상기 태핑점으로부터 검출기의 종방향으로, 검출기로부터 바깥쪽으로 이어진 라인들과의 결합 지점(23)에 이르기까지 연장된다. 도체판 제조에 있어 공지된 인쇄 기술 및 결합 기술을 이용하여 도 1에 도시된 회로 구조가 양호하게 제조될 수 있다. 최종적으로, 취급이 용이하며 조립하기에 적합한 스트립이 형성되고, 상기 스트립으로부터 말단 영역에서만 와이어 또는 케이블이 나와 멀어지면서 연장된다. 스트립의 후방측은 접착층을 구비할 수 있고, 접착층은 조립 시점까지는 벗길 수 있는 보호 호일로 덮여있을 수 있다.
도 1에 도시된 라인 구조는 상기 구조 내에서 교차점을 포함하지 않는다. 도체판 제조에 있어 공지된 바와 같이, 물론, 중간층 및 국부적인 관통부를 사용하여 라인들의 교차를 만들 수 있다. 이 경우, 동일한 수의 태핑점들이 있을 때 스트립의 폭은 더 심하게 줄어들 수 있고, 각각의 태핑점(2, 24)으로부터 스트립형 검출기의 양 말단까지 연결 라인(3)이 이어질 수 있으며 결합 지점(23)에서 끝날 수 있다. 이와 같이 형성된 검출기 스트립은 간단히 절단에 의해, 더 짧다는 것 외에 충분한 제 기능을 하는 2개의 검출기 스트립들로 분할될 수 있다.
도 2는 발광 도파(luminescence wave guiding)를 이용하여, 검출기 스트립(10)의 예시적 층 구조를 횡단면도로 도시한다. PET로 형성된 2개의 층들(6) 사이에는 플라스틱 폴리비닐알콜과 색소 로다민 6G의 균일한 혼합물로 이루어진 더 얇은 층(7)이 라미네이팅된다. PET층들(6)은 그 사이에 위치한 층(7)과 함께 광 도파로를 형성한다. 층(7)은 광발광성이다. 상호 간의 그리드형 간격을 두어, "일반적인" 소면적 규소-포토다이오드들(2)이 배치되어 있다. 포토다이오드는 예컨대 2x2 ㎟의 횡단면을 가진다. 포토다이오드는 실질적인 광전기 센서를 형성한다. 포토다이오드(2)는 입사 방향과 다른 방향을 향해 있는 PET층(6)의 측에서 해당 위치의 PET층에 배치되어, 상기 포토다이오드는 PET층으로부터 광을 아웃커플링하여 상기 포토다이오드의 pn 접합으로 커플링시킨다. 포토다이오드(2)의 신호는 연결 라인(3)을 거쳐 결합 지점(23)(도 1)쪽으로 안내되며, 상기 결합 지점은 제어부 쪽으로 이어진 부가적 라인들을 포함한다.
적합한 스펙트럼을 가진 광빔(4)이 층(7)에 도달하면, 상기 광빔은 내재된 입자들에서 발광을 촉발시킨다. 이 때 생성되는 보다 긴 파장의 광(5)은 대부분, 층들(6, 7)로 형성된 도파로 안으로 커플링된다. 도파로 모드에서의 광(5)은 도파로 내에서의 분포 및 감쇠에 의해 약해진다. 따라서, 발광을 생성하는 광(4)의 도달점이 광전기 센서로부터 얼마나 멀리 이격되어 있는가에 따라, 광전기 센서(2)에서는 도파로 모드에서의 광의 상이한 세기가 측정된다. 다양한 태핑점에서 신호들의 크기비율로부터 도달점의 위치가 산출될 수 있다. 개별 신호들의 절대값은 의미가 없으나, 상호 간의 크기비만 중요하다. 검출기 스트립의 개별층들(6, 7, 8, 9)은 불연속한 부분 없이 다수의 광전기 센서들 쪽으로 연장된다. 즉, 이러한 층들을, 각각 하나의 광전기 센서(2)에만 부속하는 개별 부분면들로 분할할 필요는 없다.
1개의 컬럼 대신 2개의 컬럼의 광전기 센서들(2)을 사용함으로써, 검출기(10)를 이용하여 작동하는 광 커튼을 물체가 어느 방향에서 투과하는지 알 수 있다.
층(8)은 결합 라인(3)과 도파로(6) 사이의 중간층이다. 중간층은 층(6)보다 현저히 더 낮은 굴절률을 가짐으로써, 도파로의 어떠한 광도 상기 중간층을 투과하여 아웃커플링되지 않는다.
층(9)은 결합 라인(3) 및 광전기 센서(2) 상부의 외부 보호층이다. 층 구조물의 대향된 측에서 해당 스펙트럼 영역에 대해 투명한 보호층이 도파로(6)의 상부에 설치되는 것은 전적으로 중요할 수 있다.
도 3은 검출기 스트립(20)의 다른 예시적 층구조물을 횡단면도로 도시한다. 통상적으로 플라스틱 호일인 전기 절연성 투광성 보호층(18) 상에 투명하거나 반투명한 평면 전극(12)이 배치되어 있고, 평면 전극은 “저-전도성”을 가지며 즉 전기 전도 물질로 구성되긴 하나 시스템 내에서 중요한 오믹 저항을 보인다. "저-전도성의 전극"은 매우 얇은 금속층일 수 있고, 투명 전도 산화물(TCO), 도전 폴리머 또는 카본나노튜브 네트워크일 수 있다. 상기 전극의 층 두께는, 전류 흐름 시 상기 전극의 면저항이 각각의 회로 내에서 현저한 전압 강하를 야기하도록 산정된다. 상호 간의 간격 그리드에서, 일부의 태핑점들(24), 즉 국부적인 연결 전극은 상기 저-전도성의 전극(12)과 외부 회로 간의 결합을 형성한다.
"저-전도성 전극"에 연결되며 상기 전극과 도전적으로 연결된 층은 광활성 유기 반도체층(11)이다. 상기 반도체층은 광도체일 수 있거나 광전(photovoltaic) 활성 소자일 수 있다. 즉, 광의 흡수 시, 상기 층의 전기 저항이 파괴될 수 있거나 상기 층의 2개의 경계면 사이에 전기 전압이 생성될 수 있다. 제1경우에, 외부 전압의 인가 시 전류가 흐를 수 있고, 제2경우에 회로가 외부 루프에 의해 닫히면서 전류가 흐를 수 있다.
광활성 유기 반도체층(11)의 제2측에는 상기 반도체층과 도전적으로 연결된 평면 전극(13)이 수반되고, 전극은 회로의 다른 소자에 비해 이상적으로 매우 낮은 오믹 저항을 가진다. 전극은 금속층, 도전 폴리머, 도전 산화물 또는 카본나노튜브네트워크로 형성될 수 있다. 전극(13)이 전극(12)과 동일한 물질로 구성되면, 상기 전극은 전극(12)보다 현저히 더 두꺼운 두께를 가질 것이다. 전극(13)의 전도도는, 상기 전극에 인접하여 상기 전극과 도전적으로 연결되며 양호한 전기 전도성 금속으로 이루어진 와이어 또는 호일에 의해 보조될 수 있다. 도시된 예에서, 전극(13)은 2개의 라인들(17)을 경유하여 외부 회로와 연결 가능하며, 상기 라인들은 검출기(20)의 길이 부분에 걸쳐 연장되고, 상기 라인의 횡방향 면에서 전극(13)에 인접한다.
적합한 파동 스펙트럼을 가진 광빔(4)이 광활성 유기 반도체층(11)의 한 점에 도달하면, 전류는 저-전도성의 전극(12)을 통해 태핑점(24)으로 흐른다. 전극(12)의 오믹 저항으로 인하여, 개별 태핑점들(24)에서 전류의 크기는 광빔(4)의 도달점에 상기 태핑점이 근접한지 따라 상당히 의존한다. 이를 통해, 개별 전류를 측정하여 상기 전류들 상호간 크기비로부터 광빔(4)의 도달점을 추론할 수 있다. 이러한 구성에서도, 개별 신호의 절대값은 중요하지 않으며, 중요한 것은 상기 신호의 상호 간 크기비일 뿐이다.
검출기 스트립의 개별층들(11, 12, 13, 14, 15, 16)은 불연속한 부분 없이 다수의 태핑점들(24)로 연장된다. 즉, 이 때 층들은, 각각 하나의 태핑점(24)에만 부속하는 개별 부분면들로 분할될 필요가 없다.
앞의 예시와 마찬가지로, 여기서도 1개의 컬럼 대신 2개 컬럼의 태핑점(24)이 사용됨으로써, 검출기(20)를 이용하여 작동하는 광 커튼을 물체가 어느 방향에서 투과하는가를 알 수 있다.
층(14)은 결합 라인(3)과 전극(13) 사이의 전기 절연 중간층이다. 층(15)은 결합 라인(3)과 태핑점(24) 상부의 외부 보호층이다.
도 4는 본 발명에 따른 검출기의 유리한 다른 실시예를 나타낸다. 통행을 감시하는 면(19)의 서로 평행하게 대향된 테두리에 각각 하나의 스트립형 검출기(10, 20)가 설치되어 있다. 상기 테두리에는 각각 복수 개의 광원들(18)이 설치되어 있고, 광원들은 방출갭으로부터 선형 횡단면을 가진 광빔을 방출하고, 이 때 상기 선분은 감시기능의 면(19)에 놓이고, 광원(18)과 멀어지면서 길어진다. 도 4에는 개별 광원(18)의 조사 영역의 경계선이 점형 선분으로 표시되어 있다. 불투명한 물체가 면(19) 내에 위치하면, 상기 물체는 상기 광원들을 상기 대향된 면 테두리에 각각 배치된 검출기에 대해 차폐한다(shade). 개별 광원으로부터 방출된 복사가 서로 구분 가능한 경우에, 개별 검출기에서 차폐의 크기비 및 위치로부터 면(19) 내에서 물체의 위치 및 그 규격이 자동적으로 양호하게 추론될 수 있다. 이는 간단히 예컨대, 개별 광원에 있어 특징적인 주파수에 따라 상기 개별 광원의 복사 세기가 편차를 가짐으로써 달성될 수 있다. 따라서, 태핑점에 도달하는 전기적 신호는 선택 기준으로서의 주파수에 따라 개별 부분 신호들로 분할될 수 있고 상기 개별 부분 신호들은 일대일 대응 방식으로 각각의 광원들(18)에 부속할 수 있다. 마찬가지로, 서로 다른 광원을 위해 서로 다른 스펙트럼 영역이 사용될 수 있다. 간단한 가능성은, 모든 광원의 공통적인 시간적 사이클 간 휴지기(cycle interval) 내에서 개별 광원들에는 서로 다른 부분 휴지기가 부속하는 것으로, 이러한 휴지기에서는 상기 광원들만 복사할 수 있다.
도 4는 임의적인 공간적 위치를 가진 감시기능의 면(19)에 해당한다. 통상적으로, 이러한 면들은 수직으로 정렬되며, 예컨대 출입통로이다. 한편, 상기 면(19)으로서 수평면, 예컨대 공간의 바닥면 상부에 밀접한 면이 간주될 수 있다. 이 경우, 상기 배치를 이용하여 한 공간 내에서 물체의 위치 또는 이동을 검출할 수 있다.
도 5는 차폐하는 물체의 크기, 형상 및 위치를 결정하기 위한 알고리즘의 토대를 설명하기 위한 것이다. 도 5는 도 4의 배치에서 면(19) 내에 위치한 차폐 물체(26)가 부가된 것을 도시한다. 검출기(10, 20)에서 해치선으로 강조된 종축 영역(25)은 각각 적어도 하나의 광원(18)이 물체(26)에 의해 차폐되는 영역이다. 차폐된 종축 영역(25)과 부속한 광원(18) 사이에 각각 하나의 삼각형면이 한정되고, 상기 삼각형면은 차폐 기능의 물체(26)를 둘러싼다. 광원 및 부속한 영역(25)의 위치만을 인식하여, 차폐 물체 전체가 해당 삼각형면 내에서 위치해야 하고, 광원으로부터 시작되는 삼각형의 2개의 측들과 닿아야 한다는 것을 알 수 있다. 복수 개의 광원(18)이 존재하면, 상기와 같은 삼각형이 복수 개로 형성된다. 차폐 물체(26)는 개별 광원들(18)로부터 시작되는 모든 삼각형면의 공통의 교차면 내에 위치해야 한다. 일반적으로, 복수 개의 차폐 물체가 존재하면, 광원(18)이 존재할 때보다 더 많은 수의 차폐 영역(25)이 생성된다. 차폐된 종축 영역은, 상기 종축 영역에서 그 밖에 눈에 띄게 존재하는 신호가 없거나 매우 약하게 존재하는 것이 확인됨으로써 검출된다.
본 발명에 따른 검출기를 위한 중요하고 흥미로운 실시예는, 광 커튼을 실질적으로 표시면에 대해 평행하게 상기 표시면의 어떤 측, 즉 표시면이 관찰되는 측에 배치하는 것이다. 이미 실시된 방식으로 상호 간에 간격을 두어 배치되며 검출 결과에 있어 서로 상이할 수 있는 복수 개의 광원들이 사용됨으로써, 표시면의 어느 면 부분에서 물체가 표시면에 인접하는가가 인지될 수 있다. 이를 컴퓨터 스크린에 적용하고, 데이터 처리 장치에 있어서 물체가 어느 위치에서 상기 스크린쪽으로 이동하는지 검출된 위치가 중요한 경우, 터치스크린이 구현된다. 이와 같은 광커튼이 간단하고 비용 효과적이며 강건하게 구현 가능한 이유로, 상기 광 커튼을 스크린뿐만 아니라 진열창, 플랭카드 면, 표시판 등과 같은 다른 (수동) 표시면에도 설치할 수 있다. 따라서 예컨대, 어떤 물체를 특히 자주 가리키는가를 검출할 수 있고, 이는 마케팅 목적을 위해 중요한 정보일 수 있다. 이와 같은 2개의 광 커튼이 상호 간에 평행하게 나란히 밀접하게 배치되면서, 두 광 커튼을 통해 도달하는 길쭉한 물체(예컨대 지시 스틱, 팔 또는 손가락)를 이용하여 어느쪽을 가리키는 가를 확인할 수 있다.
도 6에는 본 발명에 따른 검출기(30)가 스트립으로 형성되지 않고 2차원적으로 더 큰 면으로서 형성된 실시예가 도시되어 있다. 검출기는 공간, 복도 또는 저장소 내의 수납면의 바닥(21)에 넓게 위치하고, 세라믹, 유리, 투명 플라스틱으로 또는 격자로만 형성될 수 있는 덮개층(22)에 의해 기계적 손상으로부터 보호된다. 덮개층(22)의 상부에서 간격을 두어 광원(18)이 배치되어 있다. 덮개층(22) 상에서 이동하거나 덮개층 상에 놓인 물체는 양호하게 자동적으로 검출 가능하다. 검출 결과는 지역을 보호하기 위한 목적으로 또는 재고품의 파악을 위해 사용될 뿐만 아니라, 자동화 운송 시스템을 제어하여 상기 운송 시스템이 한편으로는 물체와 예기치 않게 물체와 부딪히지 않고 다른 한편으로는 필요한 물체를 신속하게 찾아 목적에 맞게 잡을 수 있도록 하는 용도로도 사용될 수 있다.
공지된 광 커튼의 경우에도, 본 발명에 따른 검출기를 이용하여, 광원 및 검출기를 감시기능의 면의 동일한 테두리 영역에 또는 감시기능의 공간의 동일한 테두리면에 설치하고, 감시기능의 대향된 테두리 영역 또는 감시기능의 공간영역의 대향된 면에서 측정을 위해 사용되는 광을 위한 반사체만을 설치할 수 있다. 따라서, 조립이 간단해질 수 있고, 종종 강건성도 개선될 수 있다. 물론, 이를 통해, 차폐 효과를 일으키는 물체의 크기에 관한 인지력은 어려워질 수 있다. 하나의 선분 내에 배치된 광원들 및 상기 동일한 선분을 따라 연장된 검출기를 이용하여 면을 감시하는 경우, 이 때 광원 및 검출기에 대향된 반사체들이 감시할 면에 대해 법선인 방향 부재와 관련하여 역반사체(retroreflector)로서 형성될 수 있고, 즉 광을 주로 거의 정확히 원래 출발했던 방향으로 재귀 반사하는 반사체로서 형성될 수 있다.
공지된 광 배리어 및 광 커튼의 경우와 같이, 주변광은 결과에 있어 오류를 야기시키면 안 된다는 문제를 고려하는데,
- 검출기들(10, 20, 30)이 인지하는 광의 스펙트럼 영역 내에서 상기 광원들(18)이 작업하며, 이러한 광의 스펙트럼 영역은 주변으로부터 입사되는 광의 스펙트럼 영역과 상이한 위치를 가지거나, 또는
- 광원(18)의 복사 세기가 주파수 코딩되고, 이러한 주파수가 정보 기술적 수단을 이용하여 태핑점(2, 24)으로부터 전송된 신호로부터 여과되거나, 또는
- 광원(18)의 광이 매우 좁은 스펙트럼 영역에서 그 외의 경우에 비해 현저히 더 높은 스펙트럼 파워밀도를 가지고, 검출기들(10, 20, 30)이 우선 가능한 한 정확히 상기 스펙트럼 영역을 선택하며, 이 때 검출된 신호의 범위 내에서 광원을 위해 특징적인 신호만이 허용되며, 이러한 신호의 세기가 특정한 한계 레벨을 초과하는 방식으로 고려한다.

Claims (13)

  1. 광 커튼에 적용되는 면형 검출기로, 상기 면형 검출기는 흡수된 광에 의존하여 전기적 신호를 생성하고, 상기 생성된 전기적 신호를 위한 복수의 태핑점(tapping points)을 가지며, 각각의 태핑점에서의 신호의 크기는 광이 흡수되는 부분면으로부터의 거리에 의존하고, 상기 복수의 태핑점에서의 신호들 간의 크기비로부터, 광이 흡수되는 각각의 부분면에 대한 각각의 태핑점의 거리비가 산출될 수 있는 면형 검출기에 있어서,
    상기 면형 검출기(10, 20, 30)는,
    면형 광도파로로서 구성된 연성의 층 구조물로, 상기 면형 광도파로의 적어도 하나의 층(7)은 광발광(photoluminescence) 특성을 가지는, 연성의 층 구조물;
    상기 층 구조물의 테두리로부터 이격되어 배치되는 태핑점(2, 24)을 형성하는 광전기 센서; 및
    상기 전기적 연결 라인의 종축 부분에 걸쳐 상기 면형 검출기의 층 구조물과 결합되는 상기 광전기 센서에 대한 전기적 연결 라인(3)을 포함하는 것을 특징으로 하는 면형 검출기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전기적 연결 라인(3)은 상기 층 구조물의 층 상에 압인되는 것을 특징으로 하는 면형 검출기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 전기적 연결 라인(3)은 상기 층 구조물의 층 상에 접착되는 것을 특징으로 하는 면형 검출기.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 전기적 연결 라인(3)은, 검출할 광이 흡수되는 층(7, 11) 중, 광 입사와 다른 방향을 향해 있는 측에 배치되는 것을 특징으로 하는 면형 검출기.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 면형 검출기는, 2개의 컬럼의 태핑점(2, 24)을 갖는 길쭉한 스트립의 형태를 가지며,
    상기 2개의 컬럼의 태핑점(2, 24)은 상기 스트립의 종 방향을 따라 연장되고, 서로 간격을 두고 위치하는 것을 특징으로 하는 면형 검출기.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 면형 검출기는 광 커튼을 형성하는 장치에 사용되고,
    상기 장치는 감시할 면(19)의 서로 다른 테두리 영역에 배치된 적어도 2개의 면형 검출기(10, 20)와 복수의 광원(18)으로 구성되며,
    상기 광원(18)은 측정에 사용되는 광을 방출하고,
    적어도 하나의 면형 검출기 상에서 2개 이상의 광원(18)이 발광하며,
    서로 다른 광원(18)으로부터 상기 면형 검출기에 도달하는 복사는 구분 가능하게 조절되되, 복사에 대한 검출 결과로부터 어느 광원에서 상기 복사가 오는지 알 수 있도록 조절되는 것을 특징으로 하는 면형 검출기.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 면형 검출기는 공간의 벽에 배치되며,
    상기 감시할 면은 수평으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 면형 검출기.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 면형 검출기는 표시면 앞에 배치되고, 상기 표시면 내에 또는 상기 표시면의 후방에서, 어느 면 영역을 가리키는지를 인지하거나 물체가 어느 면 영역으로 이동하는지를 인지하는 것을 특징으로 하는 면형 검출기.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 면형 검출기를 이용하여 터치스크린의 센서 기능부가 구현되는 것을 특징으로 하는 면형 검출기.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 면형 검출기는 진열면, 표시판 또는 플랭카드 면 앞에 배치되는 것을 특징으로 하는 면형 검출기.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 면형 검출기는 바닥면(21)에서 연장되고, 상측으로부터 상기 면형 검출기를 위해 사용되는 광으로 조사되는 것을 특징으로 하는 면형 검출기.
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