JP2017111114A - 多面測定レインセンサー - Google Patents

Abstract

【課題】使用者の要請に応えるワイパー作動速度となるように単一発光部に多面的感知領域を含むレインセンサーを提供する。
【解決手段】車両レインセンサーにおいて、光を出力する少なくとも一つ以上の発光部１０、前記それぞれの発光部に対応して一定距離で離隔して形成される反射板２０、前記反射板によって反射された前記反射光をさらに反射させて感知領域を形成するガラス部３０、及び前記ガラス部によってさらに反射された前記反射光を受光する少なくとも一つ以上の受光部４０、を含んでなり、前記反射板は、前記それぞれの発光部から出力される光が前記反射板で反射されて多数の反射角を有する多数の反射光に分割されるように構成され、前記反射板から分割された多数の反射光は、前記分割された反射光の最大数と同数の前記感知領域を生成することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は多面測定レインセンサーに係り、より詳しくはワイパーの動作または速度を自動で制御することができるように雨の量を測定するレインセンサーの感知面積を増大させてもっと正確な雨の量を測定し、使用者の要請に応えるワイパー作動速度を適用するための多面測定レインセンサーに関する。

レインセンサー（Ｒａｉｎ Ｓｅｎｓｏｒ）は運転者の操作なしで雨水の強度と量などを自動的に感知してワイパーの速度や作動時間などを自動制御する装置である。
レインセンサーは雨水感知器または雨水感知センサーともいい、運転者が運転中にワイパーの動きや速度を調節する場合、視線を移すとか不必要な動作を行うことによって発生する事故または運転上の不便さを減らすために開発された。
すなわち、雨水が自動車のウインドシールドガラスに落ちれば、ウインドシールドガラスの裏面に取り付けられたレインセンサーが赤外線で雨水の量と速度を感知し、感知された雨水の量と速度によってワイパー作動速度を制御する方式である。
近年、ウイドシールドガラスに落ちる雨水の量と速度を測定するためのレインセンサーの場合、単一の発光部及び受光部を含むため、感知面積が限定され、正確な雨水の量と速度の測定が困難となり、正確な測定を行うための感知面積の増大が要求されている。

図１は従来技術のレインセンサーを示すもので、発光部と受光部が対称的に構成され、発光部を通じて出力された光を平行部及び反射部に通過させてウインドシールドガラスに入射させる構成を示している。
ただし、図１に開したレインセンサーも単一の発光部及び受光部による狭い感知面積を対象とするもので、多面感知面積を対象とするレインセンサーの構成を示していない。
また、先行技術として、大韓民国特許公開第１０−２０１５−００４０７１１号（以下、文献１）には、多数のレンズを設けて雨水の量を簡単に予測するレインセンサーを開示している。
しかし、文献１も、上記問題点として指摘したように、単一発光部に単一感知領域を対象とする構成のみを示しているので、上記従来技術と同様の問題点を有すると思われる。

大韓民国特許公開第１０−２０１５−００４０７１１号公報

本発明は前記問題点を解決するためになされたものであって、使用者の要請に応えるワイパー作動速度となるように単一発光部に多面的感知領域を含むレインセンサーを提供することにその目的がある。
また、同一光源によって提供される多数の感知領域を含み、反射光が進行する経路差による時間差によって雨水量を測定する構成を提供することに他の目的がある。
また、単一発光部から出力される光が平行な多数の経路を有するように多数の反射角を含んで一体的に構成される反射板を提供することにさらに他の目的がある。

本発明は、車両レインセンサーにおいて、光を出力する少なくとも一つ以上の発光部、前記それぞれの発光部に対応して一定距離で離隔して形成される反射板、前記反射板によって反射された反射光をさらに反射させて感知領域を形成するガラス部、及び前記ガラス部によってさらに反射された前記反射光を受光する少なくとも一つ以上の受光部、を含んでなり、前記反射板は、前記それぞれの発光部から出力される光が前記反射板で反射されて多数の反射角を有する多数の反射光に分割されるように構成され、前記反射板から分割された多数の反射光は、分割された反射光の最大数と同数の前記感知領域を生成することを特徴とする。

前記反射板によって分割された反射光の反射角度は、前記受光部に到逹する反射光が同一光量を有するように決定されることを特徴とする。

前記受光部に受光される前記反射光の光量は下記［数１］によって算出されることを特徴とする。

ここで、ｘ１は発光部から第１受光部までの水平距離、ｘ２は第１受光部から第２受光部までの水平距離、Ｉｄ１０及びＩｄ２０は発光部から第１受光部及び第２受光部に出力される最初の光量を意味する。

前記発光部から出力された光は前記反射板と前記ガラス部で一回ずつ反射されて前記受光部に受光されることを特徴とする。

前記発光部は赤外線ＬＥＤからなることを特徴とする。

前記反射板は多数の反射角度の配置を有する放物型反射鏡であることを特徴とする。

前記受光部に受光された少なくとも一つ以上の反射光は順次受光される時間差によってそれぞれの感知面積が測定されることを特徴とする。

前記反射板は０度と１５度の反射角を有することを特徴とする。

前記反射板で反射された前記反射光は平行光をなすことを特徴とする。

前記車両レインセンサーは、前記ガラス部の内側面に位置する平行部をさらに含み、前記平行部は、前記反射板によって反射された反射光が前記ガラス部で全反射されるように構成されることを特徴とする。

前記平行部はフレネルレンズからなることを特徴とする。

本発明によれば、単一発光部から出力される光が平行な多数の経路を有する反射光にされる反射板を含むため、単一発光部から多数の感知領域が提供される効果を有する。
また、単一発光部を構成し、多数の感知領域を有するレインセンサーを提供するので、より広い領域の雨水の量を感知することができる効果がある。
さらに、前記のように広い感知領域を有することにより、より正確な雨水の量を感知することができ、運転者の要請によるワイパー作動を遂行することができる効果がある。
また、本発明は、多数の反射角を有する反射板により、簡単な構造で正確かつ安定した感知が可能となる効果がある。

先行技術の平行光を入射させるための構成を含むレインセンサーを示す図である。 本発明の一実施例による多面測定レインセンサーの構成を示す図である。 本発明の一実施例による多面測定レインセンサーの側面図である。 本発明の一実施例による多面測定レインセンサーによって多数の反射角で反射する反射光領域を示す図である。 本発明の一実施例による多面測定レインセンサーの発光部と受光部の配置を示す図である。 本発明の一実施例による多面測定レインセンサーにおいて二つの領域に反射される反射光の経路を示す図である。 本発明の一実施例による多面測定レインセンサーで反射される反射光の経路を示す側面図である。

以下、本発明の実施例を添付図面に基づいてより詳細に説明する。
図２は本発明の一実施例において、多面測定レインセンサーを示す構成図である。
発光部１０は、少なくとも一つ以上あり、ガラス部３０に光を照射するように取り付けられる。この実施例では二つの発光部１０があるものを示すが、これに限定されず、一つ以上あるすべての構成が含まれる。発光部１０は、例えば赤外線を照射する赤外線ＬＥＤからなるが、赤外線以外の光を照射する多様な方式の発光素子も使用可能である。多数の受光部４０は多重経路の反射光を受光し、受光される反射光は発光部１０から照射され、ガラス部３０の界面でさらに反射される光である。ガラス部３０に入射する光はガラス部３０の表面に存在する雨水などの水滴によって一部が透過または散乱される。したがって、ガラス部３０の表面上の水滴の有無によって受光部４０に入射する光の量に差が生ずる。

受光部４０は少なくとも一つ以上の発光部１０によって狭い範囲に多重光経路が形成され、各経路を通じて受光及び変換される光信号の差の変化を用いることができる。すなわち、多数の受光部４０は発光部１０のそれぞれから多重経路反射光を受光し、順次受光される反射光の差の変化を用いて、ガラス部３０の表面の状態を把握することができる。より好ましくは、受光部４０は光エネルギーを電気エネルギーに変換するフォトダイオード（Ｐｈｏｔｏ ｄｉｏｄｅ）が使用される。
本発明の一実施例による反射板２０は、発光部１０に近い位置に一定間隔を置いて配置される。より好ましくは、反射板２０は、多数の反射角を含むように反射光を分割する構成となっており、それぞれの発光部１０に対応して配置される。よって、発光部１０から出力される光がそれぞれ対応する反射板２０によって反射される場合、反射光は少なくとも二つ以上の反射光に分割される。

反射板２０は、光の吸収または光の透過より光の反射が大きな反射材料から構成されている。例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕなどの金属材料、白色ペイント、エナメル、琺瑯などの塗料（樹脂材料）、上質皮紙、吸い取り紙、ケント紙、卵白紙などの紙、白色タイルなどの石材を採用することができる。
また、本発明の反射板２０は、少なくとも一つ以上の反射角を有する構成となっており、一実施例では、二つの反射角を含む反射板２０が設けられている。すなわち、第１反射部２１の場合、発光部１０から出力された光は０度の反射光となり、第２反射板２０の場合、発光部１０から出力された光が１５度となるよう構成される。このように二つの反射角を有するように構成される反射板２０によって、単一発光部１０から出力される光は二領域のガラス部３０に入射される。よって、単一発光部１０によって二つの感知領域をガラス部３０に構成することができる。より好ましくは、本発明は二つの発光部１０と二つの反射角を含む反射板２０を示しているので、四つの感知領域Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤ領域を含むガラス部３０を提供することができる。

前記のように、それぞれの発光部１０と対応する多数の反射角を有する反射板２０を含み、それぞれの発光部１０によって出力される光は反射板２０によって多数の経路を有する反射光に分割されて転換される。このように転換された多数の反射光は受光部４０の最大個数と同数の反射光を有することができる。
前記多数の反射光はガラス部３０の多数の領域に入射されるので、ガラス部３０上に位置する多数の感知領域を提供することができる。前記感知領域の場合、それぞれの発光部１０によって受光部４０の最大個数の反射光が形成できる。すなわち、本発明の一実施例においては、単一発光部１０及び二つの受光部４０によって二つの反射光を提供するのため、ガラス部３０に位置する二つの感知領域が提供できる。すなわち、二つの発光部１０及び二つの受光部４０を含む構成で、二つの反射角を提供する反射板２０によって、本発明の好適な実施例は最大四つの感知領域を提供できる。

このように、本発明は、単一発光部１０に対応するｎ個の相異なる反射角を有する反射板２０を構成するため、反射板２０によってｎ個の反射光を出力し、前記出力された反射光を受光するために、少なくともｎ個の受光部４０を構成することができる。このような構成によって、ガラス部３０にはｎ個の感知領域が存在することになる。より好ましくは、それぞれの発光部１０と対応して構成され、ｎ個の反射角を有する反射板２０を含む多面測定レインセンサーにおいて、ｍ個の発光部１０を構成する場合、ガラス部３０に位置するｍ＊ｎ個の感知領域が構成でき、少なくともｎ個の受光部４０を含んで構成することができる。

また、単一発光部１０に対応してｎ個の反射角を含む反射板２０と少なくともｎ個の受光部４０を構成する場合、ｎ個の反射光は相異なる経路を通じて対応する受光部４０に受光され、それぞれの反射光の移動距離は互いに異なる。したがって、それぞれの受光部４０に受光された反射光は順次受光され、多数の反射光によってそれぞれの感知範囲を測定することができる。前記のように、本発明はそれぞれの受光部４０に順次受光される光の時間差によって前記感知範囲を感知することができる。
すなわち、本発明の多数の受光部４０は反射板２０に分割された多数の反射光の移動経路に沿って順次受光し、前記時間差で受光されるそれぞれの反射光によってガラス部３０上の雨水の量を判断する。

図３は本発明の一実施例による多面測定レインセンサーの側面図を示す。
発光部１０と受光部４０は左右対称に位置することができ、反射板２０によって出力される反射光はガラス部３０で全反射可能な角度に変換され、より好ましくは、ガラス部３０に反射される反射光の入射角と反射角が同一である特徴を有する。また、ガラス部３０の内側面に位置する平行部５０をさらに含むので、反射光がガラス部３０に入射する場合、平行部５０を先に通過し、前記反射光が平行性を維持することができる。また、受光部４０に反射される反射光の場合、受光部４０に平行光が出力されるように同一構成を含むことができる。この平行部５０は、反射板２０によって反射された反射光が平行光の形態を維持できるようにする構成である。
すなわち、前記のように、反射板２０は多数の角度に構成し、発光部１０から出力される光は多数の反射光に分割することができ、前記分割された反射光はガラス部３０で全反射されるように臨界角を設定することができる。

本発明の一実施例においては、平行部５０は分割された反射光がガラス部３０に入射する前に位置し、フレネルレンズで構成される。また、それぞれの分割された反射光がガラス部３０で全反射されるように臨界角を設定することができる。より好ましくは、前記フレネルレンズで構成される平行部５０はガラス部３０に対称に構成され、ガラス部３０に入射する反射光が平行部５０を通過してガラス部３０で全反射される臨界角を有するように屈折され、ガラス部３０で反射された反射光が受光部４０に受光されるように、平行部５０はガラス部３０に対称とすることができる。
より好ましくは、前記フレネルレンズ形態の平行部５０によって、それぞれの分割された光が全反射されるよう構成され、反射板２０によって分割される反射光の数、反射板からガラス部３０の感知領域までの距離によって前記平行部の形態及び形状が変更可能である。

さらに、平行部５０は、ガラス部３０で反射された多数の反射光が単一受光部に入射するように形成できる。すなわち、それぞれの発光部１０から照射されて反射板によって分割された多数の反射光がガラス部３０に感知領域を形成し、ガラス部３０で反射された前記分割された反射光が単一受光部４０に受光されるように一定の曲率を有する平行部５０を含む。
このように構成される平行部５０によって、それぞれの発光部１０から出力されて多数の反射角を有するように分割される反射光はガラス部３０で全反射され、受光部４０に近い位置に設けられる平行部５０を通過して少なくとも一つの受光部１０に入射する。このように、単一受光部４０に入射する前記反射光は光経路差を有することになり、それぞれの受光部４０は時間差をおいて順次受光される反射光を測定することが可能である。

図４は、本発明の一実施例による多面測定レインセンサーの発光部１０と反射板２０で反射した反射光の構成を示す。
図示のように、赤外線ＬＥＤの単一発光部１０から出力される光は、受光部４０の反対側壁面に位置する反射板２０に入射する。このように入射した光は第１反射部２１と第２反射部２２からなる反射板２０によって第１反射光及び第２反射光として出力される。より好ましくは、反射板２０の角度を基準に、第１反射部２１は０度、第２反射部２２は１５度となるので、第１反射光と第２反射光は垂直方向に１５度の角度をなす。

図５は、本発明の一実施例において、二つの発光部１０と二つの受光部４０の距離関係を示す。
発光部１０から出力される光が受光部４０に受光される場合、受光部４０で同一光量を有するように設定される。すなわち、相異なる移動経路の多数の反射光が前記多数の受光部４０に受光され、それぞれの受光部４０に入射する光の量が同一の場合にだけ同一敏感度を有する受光部４０の間の測定感度の差をなくすことができる。すなわち、前記のような構成は、発光部１０から出力される光の受光部４０に移動する経路が互いに異なることによるもので、最初に発光部１０から出力される光量を対象として光の出力変化を考慮したものである。

本発明の一実施例によって、二つの発光部１０と二つの受光部４０を構成する場合、発光部１０と受光部４０の垂直距離をｙ、第１受光部４１から発光部１０までの水平距離をｘ１、第１受光部４１から第２受光部４２までの水平距離をｘ２に設定する。さらに、発光部１０から出力される光のＩｄ１０及びＩｄ２０は発光部１０から第１受光部４１及び第２受光部４２に出力される最初の光量に設定される。
これにより、本発明の多数の受光部４０に受光される多数の反射光に乱反射または出力損失がない場合、多数の受光部４０に受光される多数の反射光の光量が同一になるように算出することができる。すなわち、単一発光部１０から出力されるそれぞれの反射光がそれぞれの受光部４０に移動する距離を算出するために、下記の［数１］を用いることができる。

ここで、発光部１０から近い受光部４０に出力される反射光の角度をθ（反射板の回転角／２）、同一発光部１０から遠い受光部４０に出力される反射光の角度をθ’（反射板の回転角／２）に設定する。

また、反射光の移動中の出力変化は［数２］を用いて算出することができる。

前記のように、単一発光部１０から出力される光の移動経路及び出力の変化を考慮すると、多数の受光部４０に同一光量（Ｉｄ１＝Ｉｄ２）を受光することができるように、発光部１０の初期光量を下記［数３］により算出することができる。

このように、二つの反射角を有する反射板２０の反射光の光量を設定し、同一敏感度を有する二つの受光部４０に前記出力された反射光がそれぞれ受光されるようにすることができる。このように、単一発光部１０と二つの受光部４０を含む場合、発光部１０から近い位置の受光部４０に出力される光量Ｉｄ１０と、発光部１０から遠い位置に設けられる受光部４０に出力される光量Ｉｄ２０は

の割合に設定することで、それぞれの受光部４０に受光される反射光の光量が同じに設定される。
図６は本発明の多面測定レインセンサーの光の移動経路を示す。
これは、第１反射部２１と第２反射部２２を含む反射板２０を示すもので、単一発光部１０から出力された光は二つの反射角を有する反射板２０によってＡ反射光とＢ反射光がガラス部３０に入射する。このように構成される反射板２０の場合、放物型反射鏡に多数の反射角度で配置される。より好ましくは、前記放物型反射鏡からなる反射板２０の場合、それぞれ０度と１５度を有する多数の反射角度で配置される。

図７は、本発明の多数の反射角度で配置される放物型反射鏡によって光が反射される構成の側面図を示す。
赤外線ＬＥＤからなる単一発光部１０は反射板２０と向かい合うように構成され、発光部１０から出力された光は反射板２０で反射され、この反射光はガラス部３０に入射する。このように、反射板２０で反射された反射光は平行光で移動し、ガラス部３０に一定サイズの感知領域を提供する。
また、受光部４０から電気信号を受信して光量の差の変化を算出するための制御部をさらに含む。前記制御部は、受光部４０から受信された光の強度に相応する電気信号を受信する。例えば電流値または電圧値によって発光部１０のそれぞれから受光部４０に順次受信される光量の差の変化を算出する。制御部は、前述した光量の差の変化に対する瞬間絶対変化量と時間による累積変化量の中でいずれか一方または両者を算出することができる。ここで、瞬間絶対変化量は静的変化量に当たり、既設定の時間に対する累積変化量は動的変化量に当たる。
制御部は、発光部１０から出力される光信号を順次発生するように制御することができ、それぞれの発光部１０が発生した光の光量差の変化を算出するだけでなく、算出された光量差の変化を車両のワイパーシステム（Ｗｉｐｅｒ ｓｙｓｔｅｍ）の動作制御に必要な信号として提供することができる。

以上、本発明に関する好ましい実施例を説明したが、以下の特許請求の範囲によって提供される本発明の技術的思想を外れない範疇内において本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の属する技術分野を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。

１０ 発光部
２０ 反射板
２１ 第１反射部
２２ 第２反射部
３０ ガラス部
４０ 受光部
４１ 第１受光部
４２ 第２受光部
５０ 平行部

Claims (11)

1. 車両レインセンサーにおいて、
   光を出力する少なくとも一つ以上の発光部、
   前記それぞれの発光部に対応して一定距離で離隔して形成される反射板、
   前記反射板によって反射された前記反射光をさらに反射させて感知領域を形成するガラス部、及び
   前記ガラス部によってさらに反射された前記反射光を受光する少なくとも一つ以上の受光部、を含んでなり、
   前記反射板は、前記それぞれの発光部から出力される光が前記反射板で反射されて多数の反射角を有する多数の反射光に分割されるように構成され、
   反射板から分割された多数の反射光は、前記分割された反射光の最大数と同数の前記感知領域を生成することを特徴とする、多面測定レインセンサー。
2. 前記反射板によって分割された反射光の反射角度は、前記受光部に到逹する反射光が同一光量を有するように決定されることを特徴とする、請求項１に記載の多面測定レインセンサー。
3. 前記受光部に受光される前記反射光の光量は［数１］によって算出されることを特徴とする、請求項２に記載の多面測定レインセンサー。
   

   

   ここで、ｘ１は発光部から第１受光部までの水平距離、ｘ２は第１受光部から第２受光部までの水平距離、かつＩｄ１０及びＩｄ２０は発光部から第１受光部及び第２受光部に出力される最初の光量を意味する。
4. 前記発光部から出力された光は前記反射板と前記ガラス部で一回ずつ反射されて前記受光部に受光されることを特徴とする、請求項１に記載の多面測定レインセンサー。
5. 前記発光部は赤外線ＬＥＤからなることを特徴とする、請求項１に記載の多面測定レインセンサー。
6. 前記反射板は多数の反射角度の配置を有する放物型反射鏡であることを特徴とする、請求項１に記載の多面測定レインセンサー。
7. 前記受光部に受光された少なくとも一つ以上の反射光は順次受光される時間差によってそれぞれの感知面積が測定されることを特徴とする、請求項１に記載の多面測定レインセンサー。
8. 前記反射板は０度と１５度の反射角を有することを特徴とする、請求項１に記載の多面測定レインセンサー。
9. 前記反射板で反射された前記反射光は平行光をなすことを特徴とする、請求項１に記載の多面測定レインセンサー。
10. 前記車両レインセンサーは、前記ガラス部の内側面に位置する平行部をさらに含み、
    前記平行部は、前記反射板によって反射された反射光が前記ガラス部で全反射されるように構成されることを特徴とする、請求項１に記載の多面測定レインセンサー。
11. 前記平行部はフレネルレンズからなることを特徴とする、請求項１０に記載の多面測定レインセンサー。

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