KR0153874B1 - 차량충돌경보시스템용 레이저 거리측정장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 일방으로 조사된 레이저빔의 편광방향을 수평방향에 대하여 45°방향으로 회전시키고, 상기 조사된 레이저빔의 편광방향과 동일한 편광방향의 레이저빔만을 검출할 수 있도록 하는 차량충돌경보시스템(CWS)의 레이저 거리측정장치에 관한 것으로, 선편광된 레이저빔의 편광방향을 수평방향에 대하여 45°방향으로 회전시키는1/2광학위상판(1)과, 상기 포토 다이오드(15)전방에 상기 1/2광학위상판(1)에서 수평방향애 D대하여 45°방향으로 회전된 레이저빔의 편광방향과 동일한 편광방향의 레이저빔만을 선택적으로 투과시키는 적외선 편광자(2)가 구성되어 대향차에서 조사된 레이저빔에 의한 상호간섭에 의해 레이저 거리측정장치의 오동작의 발생을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 이로 인해 차량충돌경보시스템의 성능 및 신뢰성을 보다 한층 증대시킬 수 있게 되는 효과를 가지게 된다.
Description
본 발명은 자차와 선행차량간의 거리를 측정하여 충돌사고를 사전에 운전자에게 경고시켜 주는 차량충돌경보시스템(CWS)용 레이저 거리측정장치에 관한 것으로, 특히 일방으로 조사된 레이저빔의 편광방향을 수평방향에 대하여 45°방향으로 회전시켜 상기 조사된 레이저빔의 편광방향과 동일한 방향으로 편광된 레이저빔만을 검출할 수 있도록 하는 차량충돌경보시스템(CWS)의 레이저 거리측정장치에 관한 것이다.
일반적으로, 차량충돌경보시스템(CWS : Collision Warning System)은 도로의 상태, 자차의 속력 등을 고려한 상태에서 선행차량이나 장애물의 거리를 측정하여 충돌여부를 사전에 판단하고, 그 결과를 운전자에게 알려주므로써 충돌 또는 접촉사고를 미연에 방지할 수 있도록 하는 것이다.
이러한 자동차의 차량충돌경보시스템에는 레이저빔을 전방으로 조사하고, 또한, 상기 전방으로 조사되어 선행차량이나 장애물에서 반사되어 돌아오는 레이저빔을 검출하여 그 검출시간을 이용, 상호간의 거리를 측정하는 레이저 거리측정장치가 필수적으로 구비된다.
상기와 같이 구성된 레이저 거리측정장치의 광학계는, 제1도에 도시된 바와 같이, 접합면에 평행한 방향으로 편광된 레이저빔을 발생시키는 반도체 레이저(11)와, 상기 레이저(11)에서 발생된 레이저빔을 집속시켜 일방으로 조사하는 집속렌즈(12)와, 상기 집속렌즈(12)에서 집속되어 전방의 물체에서 반사된 입사광에 외란광의 영향을 줄일 수 있도록 가시광선을 차단하고 적외선영역의 빛을 투과시키는 적외선 투과필터(13)와, 상기 적외선 투과필터(13)를 통과한 레이저빔을 집광하여 레이저의 에너지 밀도를 높이는 집광렌즈(14)와, 상기 집광렌즈(14)를 통과한 레이저빔을 검출하는 포토 다이오드(15)로 구성되고, 이러한 광학계는 전방에 유리덮개(16)가 함체의 구비된 외체(17)에 내장되는 것으로, 이를 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
상기 반도체 레이저(11)에서 발생된 레이저빔은 제2도에 도시된 바와 같이, 장축방향이 반도체 레이저(11) 다이오드 구조의 접합면에 수직한 방향으로 빔 패턴이 형성되고, 또한, 상기 접합면에 평행한 방향으로 편광된 상태로 집속렌즈(12)에서 전방으로 조사된다.
이와 같이, 상기 집속렌즈(12)에서 전방으로 조사된 레이저빔은 상기 반도체 레이저(11)에서 발생된 직후의 편광방향과 동일한 방향을 유지하며 선행차량이나 장애물에서 반사되고, 상기 반사된 레이저빔은 가시광선을 차단하고 적외선 영역의 빛을 투과시키는 적외선 투과필터(13)에 투과된 후, 레이저의 에너지 밀도를 높이는 집광렌즈(14)로 진행, 통과된다.
또한, 상기 집광렌즈(14)를 통과하여 에너지 밀도가 높아진 레이저빔은 빛이 들어오면 기전력을 발생시키는 포토 다이오드(15)로 진행하여 검출되므로써 상기 레이저빔의 발생에서부터 검출까지의 시간을 계산하여 자차와 선행차량, 또는, 장애물 상호간의 거리를 측정할 수 있게 된다.
그러나, 상기와 같이 구성되어 동작하는 차량충돌경보시스템용 레이저 거리측정장치는 단순히 반도체 레이저에서 발생된 레이저빔을 전방으로 조사하고 또한 상기 전방으로 조사되어 선행차량이나 장애물에서 반사되어 돌아오는 레이저빔을 검출하여 자차와 선행차량 상호간의 거리를 측정하게 되므로써 마주 오는 상대편 차량에서 레이저빔이 조사되었을 경우에도 자차에서 조사되어 선행차량이나 장애물에서 반사된 레이저빔과, 대향차에서 직접 조사된 레이저 빔사이에 상호 간섭이 일어나게 되는 문제점이 있다.
따라서, 종래의 차량충돌경보시스템용 레이저 거리측정장치는 대향차에서 조사된 레이저빔과 자차에서 조사된 레이저 빔사이에 상호간섭이 발생하게 되어 레이저 거리측정장치에 오동작이 발생하게 되므로써 자차와 선행차량 상호간의 정확한 거리를 측정할 수 없게 될 뿐만 아니라, 이로 인해 차량충돌경보시스템의 성능 및 신뢰성 저하를 유발시키게 되는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 특히, 일방으로 조사된 레이저빔의 편광방향을 수평방향에 대하여 45°방향으로 회전시키고, 또한, 상기 조사된 레이저빔의 편광방향과 동일한 방향으로 편광된 레이저빔만을 검출하여 자차와 선행차량간에 정확한 거리를 측정할 수 있게 하는 차량충돌경보시스템(CWS)의 레이저 거리측정장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명 차량충돌경보시스템용 레이저 거리측정장치는 선편광된 레이저빔의 편광방향을 수평방향에 대하여 45°방향으로 회전시키는 1/2 광학위상판과, 상기 1/2 광학위상판에서 수평방향에 대하여 45°방향으로 회전된 레이저빔의 편광방향과 동일한 편광방향의 레이저빔만을 선택적으로 투과시키는 적외선 편광자를 포함하여 구성됨을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.
제1도는 일반적인 거리측정기의 내부구성을 보인 개략 구성도.
제2도는 일반적인 반도체 레이저의 빔 패턴을 보인 예시도.
제3도는 본 발명이 적용된 광학계의 구성을 보인 평면도.
제4도는 본 발명이 적용된 광학계의 구성을 보인 일측면도.
제5도는 본 발명의 레이저 빔 패턴과 편광방향을 보인 예시도.
제6도는 본 발명의 레이저 빔 상호간의 편광방향을 보인 예시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 1/2 광학 위상판 2 : 적외선 편광자
11 : 반도체 레이저 12 : 접속렌즈
13 : 적외선 투과필터 14 : 집광렌즈
15 : 포토 다이오드 A : 적외선 편광자의 편광 방향
B : 반사된 빔의 편광방향 C : 대향차에서 조사된 빔의 편광방향
D : 1/2 광학위상판의 광축방향
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명 차량충돌경보시스템(CWS)의 레이저 거리 측정장치의 기술적 사상에 따른 일 실시예를 들어 구성, 동작을 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 제3도은 본 발명이 적용된 광학계의 구성을 보인 평면도이고, 제4도는 본 발명이 적용된 광학계의 구성을 보인 일측면도이고, 제5도는 본 발명의 레이저 빔 패턴과 편광방향을 보인 예시도이고, 제6도은 본 발명의 레이저 빔 상호간의 편광방향을 보인 예시도이다.
본 발명이 적용되는 차량충돌경보시스템용 레이저 거리측정장치는 반도체 레이저(11)에서 발생된 레이저빔을 접속시켜 일방으로 조사하는 집속렌즈(12)와, 상기 집속렌즈(12)에서 집속되어 전방의 물체에서 반사된 입사광에 외란광의 영향을 줄일 수 있도록 가시광선을 차단하고 적외선영역의 빛을 투과시키는 적외선 투과필터터(13)와, 상기 적외선 투과필터(13)를 통과한 레이저빔을 집광하여 레이저의 에너지 밀도를 높이는 집광렌즈(14)와, 상기 집광렌즈(14)를 통과한 레이저빔을 검출하는 포토 다이오드(15)로 구성된다.
상기와 같이 구성된 차량충돌경보시스템용 레이저 거리측정장치에 있어서 본 발명은 반도체 레이저(11)의 후방에 선편광된 레이저빔의 편광방향을 수평방향에 대하여 45°방향으로 회전시키는 1/2광학위상판(1)과, 상기 포토 다이오드(15) 전방에 상기 1/2 광학위상판(1)에서 수평방향에 대하여 45°방향으로 회전된 레이저빔의 편광방향과 동일한 편광방향의 레이저빔만을 선택적으로 투과시키는 적외선 편광자(2)가 구성되는 것으로, 이를 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
상기 반도체 레이저(11)는 레이저빔의 장축방향이 수평으로 되고, 단축방향이 수직방향으로 빔 패턴이 형성되도록 배치한다.
또한, 상기 1/2광학위상판(1)은 광축이 수직방향으로 대하여 22.5회전되도록 배치된다.
다음은 상기에서와 같이 구성된 본 발명의 동작과정을 설명한다.
먼저, 수신면적을 넓게 하여 자동차에서 충돌경보용으로 사용할 수 있도록 장축방향이 수평방향으로 빔 패턴이 형성되어 전방으로 조사되는 상기 반도체 레이저(11)의 레이저빔은, 제5도에 도시된 바와 같이, 선편광된 입사광의 빔 패턴을 유지하고 편광방향을 회전시키는 1/2광학위상판(1)을 통과함으로써 장축은 도로의 폭방향, 단축은 높이방향인 빔 패턴을 유지하며, 편광방향만이 수평방향에 대하여 45°방향으로 경사지게 정렬된 상태로 집속렌즈(12)에서 전방으로 조사된다.
즉, 레이저빔의 장축이 도로의 폭 방향이 되게 반도체 레이저(11)를 수직방향으로 위치시킨 후, 광축과의 각도에 두 배로 편광방향을 변화시키는 1/2광학위상판(1)을 투과하는 레이저빔의 편광방향을 수평방향에 대하여 45°방향으로 회전시키기 위하여 상기1/2광학위상판(1)의 광축(D)을 상기 편광방향 45°의 1/2인 22.5°로 위치시키므로써 상기 반도체 레이저(11)에서 나온 레이저빔의 편광방향은 상기1/2광학위상판(1)을 통과하면서 편광방향이1/2광학위상판(13)의 장축(A)과 레이저빔의 편광각이 이루는 상기 22.5°의 두 배인 45°만큼 편광방향이 바뀌게 된다.
한편 상기 집속렌즈(12)에서 일방으로 조사되어 전방의 물체에서 반사된 레이저빔은 45°의 편광방향을 유지하며 집광렌즈(13)를 통과한 후, 상기 수평방향에 대하여 45° 편광된 레이저빔은 빛의 편광방향에 따라 투과율이 다른 광학초자로, 상기 레이저빔의 편광방향인 45°방향으로 편광축이 동일하게 편광된 레이저빔은 손실 없이 통과하지만 편광축에 직각이 되게 편광된 빛은 차단시키는 적외선 편광자(14)를 통과하여 포토 다이오드(15)에서 검출되므로써 상기 레이저빔의 발생에서부터 검출까지의 시간을 추출하여 상호간의 거리를 측정할 수 있게 된다.
따라서, 상기에서와 같은 레이저 거리측정장치를 상호 구비한 대향차에서 조사된 레이저빔은 자차에서 조사된 레이저빔과 편광방향이 상호 90°방향으로 교차하게 되어 편광축에 나란하게 편광된 빛은 손실없이 통과하지만 직각이 되게 편광된 빛은 차단시키는 편광자(2)를 투과하지 못하고 차단되어 포토 다이오드(15)에서 검출되지 않게 되므로써 대향차에서 투사되는 레이저빔은 자차의 거리측정장치에 아무런 영향을 주지 못하게 되고, 이로 인해 대향차간에 조사된 레이저빔의 상호간섭에서 벗어날 수 있게 되어 정확한 거리측정을 할 수 있게 되는 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명 차량충돌경보시스템(CWS)의 레이저 거리 측정장치는, 특히, 일방으로 조사된 레이저빔의 편광방향을 수평방향에 대하여 45°방향으로 회전시키고 상기 편광방향과 동일한 방향으로 편광된 레이저빔만을 검출할 수 있도록 하므로써 대향차에서 조사된 레이저빔에 의한 상호간섭에 의해 레이저 거리측정장치의 오동작의 발생을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 이로 인해 차량충돌경보시스템의 성능 및 신뢰성을 보다 한층 증대시킬 수 있게 되는 효과를 가지게 된다.
Claims (3)
- 반도체 레이저(11)에서 발생된 레이저빔을 집속시켜 일방으로 조사하는 집속렌즈(12)와, 상기 집속렌즈(12)에서 집속되어 전방의 물체에서 반사된 입사광에 외란광의 영향을 줄일 수 있도록 가시광선을 차단하고 적외선영역의 빛을 투과시키는 적외선 투과필터(13)와, 상기 적외선 투과필터(13)를 통과한 레이저빔을 집광하여 레이저의 에너지 밀도를 높이는 집광렌즈(14)와 상기 집광렌즈(14)를 통과한 레이저빔을 검출하는 포토 다이오드(15)로 구성된 차량충돌경보시스템의 거리측정장치에 있어서, 상기 반도체 레이저(11)의 후방에 선편광된 레이저빔의 편광방향을 수평방향에 대하여 45°방향으로 회전시키는 1/2광학위상판(1)과 ; 상기 포토 다이오드(15)전방에 상기 1/2 광학위상판(1)에서 수평방향에 대하여 45°방향으로 회전된 레이저빔의 편광방향과 동일한 편광방향의 레이저빔만을 선택적으로 투과시키는 적외선 편광자(2)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량충돌경보시스템의 레이저 거리측정장치.
- 제1항에 있어서, 반도체 레이저(11)는, 레이저빔의 장축방향이 수평으로 되고, 단축방향이 수직방향으로 빔 패턴이 형성되도록 배치된 것을 특징으로 하는 차량충돌경보시스템의 레이저 거리측정장치.
- 제1항에 있어서1/2광학위상판(1)은, 광축이 수직방향에 대하여 22.5°회전되도록 배치된 것을 특징으로 하는 차량충돌경보시스템용 레이저 거리측정장치.
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