KR100570084B1 - 광섬유 스페클 패턴을 이용한 자동차의 윈도우 안전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광섬유 스페클 패턴을 이용한 자동차의 윈도우 안전장치에 관한 것으로, 자동차의 도어프레임에 설치되어 파워윈도우 레귤레이터의 구동모터와 연계되어 윈도우를 작동시키는 자동차의 윈도우 안전장치에 있어서, 광섬유에 대한 스페클 패턴 변화를 일으킬 수 있는 가간섭성을 가지는 광원인 광송신부; 상기 도어프레임의 둘레를 따라 띠형상으로 설치되어, 상기 광송신부로부터 빛을 입력받아 다중모드로 빛을 도파시켜 스페클 패턴을 발생시킴과 동시에 외부 압력이나 힘의 변화에 따른 광섬유의 스페클 패턴 변화를 감지하는 광섬유 센싱부; 상기 광섬유 센싱부의 광섬유 선단에서 발생하는 스페클 패턴의 신호를 입력받는 광수신부; 및 상기 광수신부에 입력된 스페클 패턴의 신호 변화에 따라 상기 파워윈도우의 구동방향으로 장애물이 존재하는지를 감지하고, 장애물 감지시에 상기 구동모터의 회전방향을 역행시켜 상기 윈도우의 작동을 제어하는 신호를 발생하는 신호처리부로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 파워윈도우를 구동할 시에 도어프레임의 전체길이에 배치된 광섬유 센싱부에 의해 광섬유 스페클 패턴 변화를 분석하여 파워윈도우의 구동방향으로 장애물이 존재하는지를 감지하고, 장애물 감지시에 파워윈도우 레귤레이터의 모터를 구동하여 윈도우를 자동으로 하강시킴으로써 상해에 대한 위험을 방지하여 안전사고를 미연에 방지할 수 있으며, 광섬유 센싱부의 설치위치를 변화시켜 도난방지장치로 이용 가능하므로 자동차의 전체적인 신뢰성을 높일 수 있다.

광섬유, 스페클 패턴, 자동차, 파워윈도우, 안전장치, 장애물 감지

Description

광섬유 스페클 패턴을 이용한 자동차의 윈도우 안전장치{Car window safe apparatus based on the speckle pattern of optical fiber}

도 1a는 본 발명에 따른 광섬유 스페클 패턴을 이용한 자동차의 윈도우 안전장치의 광섬유에서 조사된 빛에 의해 형성되는 스페클 패턴의 예를 나타내는 도면,

도 1b는 도 1a의 광섬유에 압력이나 힘이 인가될 경우, 변화되는 스페클 패턴을 나타내는 도면,

도 2는 본 발명에 따른 광섬유 스페클 패턴을 이용한 자동차의 윈도우 안전장치의 광수신부의 개략적인 구성을 나타내는 도면,

도 3a는 본 발명에 따른 광섬유 스페클 패턴을 이용한 자동차의 윈도우 안전장치의 광수신부의 구성을 나타내는 일구현예,

도 3b는 본 발명에 따른 광섬유 스텍클 패턴을 이용한 자동차의 윈도우 안전장치의 광수신부의 구성을 나타내는 다른 구현예,

도 4는 본 발명에 따른 광섬유에 압력이나 힘이 인가되었을 경우, 수광소자의 출력전압 변화를 나타내는 그래프,

도 5는 본 발명에 따른 광섬유 스페클 패턴을 이용한 자동차의 윈도우 안전장치를 나타내는 개략적인 구성도,

도 6은 본 발명에 따른 광섬유 스페클 패턴을 이용한 자동차의 윈도우 안전장치를 나타내는 일구현예,

도 7은 도 5의 A??A'선 단면도로서, 본 발명에 따른 광섬유 센싱부의 설치위치를 나타내는 도면,

도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 광섬유 센싱부의 구성을 나타내는 도면,

도 9a 내지 도 9c는 본 발명에 따른 광섬유 센싱부의 설치 위치를 나타내는 도면,

도 10은 본 발명을 이용한 자동차의 도난방지장치를 나타내는 구성도,

도 11은 종래 자동차의 파워 윈도우 안전장치용 물체감지장치를 나타내는 도면,

도 12는 종래 광섬유의 빛 전도율 변경을 기초로 한 자동차 윈도우 끼임 방지장치를 나타내는 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 광섬유 센싱부 11 : 광섬유

12 : 완충부 20 : 광송신부

25 : 광송,수신부 30 : 광수신부

31 : 광필터부 31a : 공간필터

32 : 수광소자부 33 : 기판

40 : 신호처리부 50 : 윈도우

51 : 도어프레임 52 : 도어패널

53 : 도어프레임 피복재 60 : 파워윈도우 레귤레이터

61 : 구동모터 62 : 케이블

63 : 가이드바

본 발명은 광섬유 스페클 패턴을 이용한 자동차의 윈도우 안전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 파워윈도우를 구동할 시에 도어프레임의 전체길이에 배치된 광섬유 센싱부에서 광섬유의 스페클 패턴 변화를 분석하여 자동차 윈도우와 도어프레임 사이의 장애물을 감지함으로서 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 광섬유 스페클 패턴을 이용한 자동차의 윈도우 안전장치에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차 파워윈도우의 개폐장치는 윈도우를 전동식으로 열거나 닫을 수 있도록 된 장치로서, 운전석에 있는 파워윈도우 메인스위치와, 기타 자동차의 우측 프론트도어 및 좌우측 리어도어에 부착되어 있는 파워윈도우 스위치를 상향 또는 하향으로 온시키면 도어 내부의 구동모터가 파워윈도우 레귤레이터를 구동시켜 윈도우를 닫거나 열 수 있도록 되어 있다.

상기 파워윈도우 레귤레이터는 도어의 패널 내에 장착되어 있으며, 와이어로 구동모터의 동력이 전달되는 구조로 되어 있어 구동모터가 구동함에 따라 파워윈도우 레귤레이터에 힘이 전달되어 윈도우를 승하강시키는 장치로 상기 구동모터의 힘 을 파워윈도우 레귤레이터로 전달하는 방법에 따라 기어식과 와이어식으로 나눌 수 있다.

이와 같이, 파워윈도우 레귤레이터가 구비된 파워윈도우 개폐장치는 이그니션 스위치가 온되면 작동되도록 되어 있는 바, 상기 파워윈도우 메인스위치는 자동차의 좌우측 프론트 윈도우는 물론 좌우측 리어 윈도우를 운전석에서 열고 닫을 수 있도록 되어 있으며, 상기 좌우측 리어 도어와 우측 프론트 도어에 부착되어 있는 각각의 윈도우스위치는 해당 좌석에 앉아 있는 승객이 스위치를 조작하여 윈도우를 열고 닫을 수 있도록 되어 있다.

그런데, 이와 같은 파워윈도우 개폐장치에 있어서, 자동차의 윈도우가 내려져 있는 경우, 아이들이 무의식적으로 손이나 목 등을 자동차의 밖으로 내밀고 있는 경우가 있다.

이때, 한번의 조작으로 윈도우가 자동으로 열리고 닫히게 되어 있는 바, 사용자가 상기한 바와 같은 위험한 상황을 미처 인식하지 못하고 파워윈도우를 상승시키게 되면 윈도우와 도어프레임 사이에 손이나 목 등이 끼게 되어 심각한 상해를 유발할 수 있는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 종래에 여러 가지 안전장치가 제안되어 있는 바, 첫째 센서수단으로 구성되어 그 감도에 의해 장애물을 직접적으로 감지하여 윈도우를 승하강시키는 장치와, 둘째 구동모터를 통해 순환하는 전류에 변화가 일어나거나 또는 구동모터의 회전속도에 변화가 일어나도록 하여 이를 센서를 통해 감지하여 상기와 같이 윈도우를 제어하는 장치가 있다.

도 11은 대한민국특허 등록번호 제0180846호(명칭:자동차의 파워 윈도우 안전장치용 물체감지장치)를 나타내는 첨부도면으로서, 첫 번째 기술을 이용하여 제안된 것이며, 이는 물체감지장치를 구비한 자동차의 파워윈도우 안전장치에 있어서, 상기 물체감지장치가 상부 및 하부에 각각 소정의 슬롯을 가지는 튜브(100)와, 상기 각 슬롯에 꽂히는 제1금속판(110) 및 도전성돌기(130)를 갖는 제2금속판(120)으로 구성되어, 상기 튜브(100)의 상부와 하부가 소정의 압력을 받으면 상기 제1 및 제2금속판(110,120)이 접촉되어 소정 상태의 물체감지신호를 발생함을 특징으로 하고 있다.

그러나, 상기 종래 기술은 금속판(110,120) 등의 전자장치로 구성되어 전자기적 간섭에 의한 영향이 심하며, 부식과 고온에 영향을 받아 오동작을 일으킬 수 있다는 문제점이 있었다.

또한, 도 12는 대한민국특허 공개번호 1999-072871호(명칭:광섬유의 빛 전도율 변경을 기초로 한 자동차 윈도우를 위한 개선된 끼임 방지장치)를 나타내는 첨부도면으로서, 첫 번째 기술을 이용하여 제안된 것이며, 이는 물체감지장치를 구비한 자동차의 파워윈도우 안전장치에 있어서, 장애물로 인한 압력이 광섬유(150)를 루프 형태로 구성하기 위한 고무 프로필(140)과 광섬유(150)로 형성되어 일련의 루프(160)를 이루는 센서에 가해져서 센서가 투과되는 빛의 양을 감소시키게 되고, 이를 신호처리를 통하여 물체감지신호를 발생함을 특징으로 하고 있다.

그러나, 상기한 종래 기술은 장애물 감지시 광섬유(150)를 통과하는 빛의 양의 변화를 크게 하기 위해서 도 12와 같이 복잡한 형태의 구조를 필요로 하고, 이 와 같은 구조 구현시 광섬유 구부림 효과에 의해 원하지 않는 손실이 발생하여 상대적으로 광출력 파워가 높은 광원을 필요로 한다는 문제점이 있었다. 또한, 본 발명에서 이용하는 광섬유 스페클 패턴 변화에 비하여 민감도가 낮아 상대적으로 오동작 확률이 높다는 단점이 있었다.

두 번째 기술을 이용한 구동모터의 상태 변화를 통하여 윈도우를 제어하는 종래 기술은 구성을 이루는 부품이 다양하여 자주 고장이 나고, 어떤 경우에는 도어프레임에 위치한 가이드 바 또는 도어프레임 피복재의 오랜 사용으로 윈도우가 도어프레임을 따라 승하강할 시에 센서수단이 이를 장애물로 판단하여 파워윈도우 레귤레이터의 구동모터를 중단시키고 그 회전방향을 역행시키는 오작동이 발생하게 되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 파워윈도우를 구동할 시에 도어프레임의 전체길이에 배치된 광섬유 센싱부에 의해 광섬유 스페클 패턴(광섬유의 선단에서 관찰되는 빛의 밝고 어두운 무늬;speckle pattern) 변화를 분석하여 파워윈도우의 구동방향으로 장애물이 존재하는지를 감지하고, 장애물 감지시에 파워윈도우 레귤레이터의 모터를 구동하여 윈도우를 자동으로 하강시킴으로써 상해에 대한 위험을 방지하여 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 광섬유 스페클 패턴을 이용한 자동차의 윈도우 안전장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 광섬유 센싱부의 설치위치를 변화시켜 도난방지장치로 이용 가능하므로 자동차의 전체적인 신뢰성을 높일 수 있는 광섬유 스페클 패턴을 이용한 자동차의 윈도우 안전장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 광섬유 스페클 패턴을 이용한 자동차의 윈도우 안전장치는, 자동차의 도어프레임에 설치되어 파워윈도우 레귤레이터의 구동모터와 연계되어 윈도우를 작동시키는 자동차의 윈도우 안전장치에 있어서, 광섬유에 대한 스페클 패턴 변화를 일으킬 수 있는 가간섭성을 가지는 광원인 광송신부; 상기 도어프레임의 둘레를 따라 띠형상으로 설치되어, 상기 광송신부로부터 빛을 입력받아 다중모드로 빛을 도파시켜 스페클 패턴을 발생시킴과 동시에 외부 압력이나 힘의 변화에 따른 광섬유의 스페클 패턴 변화를 감지하는 광섬유 센싱부; 상기 광섬유 센싱부의 광섬유 선단에서 발생하는 스페클 패턴의 신호를 입력받는 광수신부; 및 상기 광수신부에 입력된 스페클 패턴의 신호 변화에 따라 상기 파워윈도우의 구동방향으로 장애물이 존재하는지를 감지하고, 장애물 감지시에 상기 구동모터의 회전방향을 역행시켜 상기 윈도우의 작동을 제어하는 신호를 발생하는 신호처리부로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 광섬유 센싱부는 하나 이상의 광섬유로 이루어지고, 상기 광섬유 센싱부는 상기 광섬유 둘레에 규소고무, 발포고무, 탄소고무 또는 상기 재료들의 합성재료로 이루어진 하나 이상의 완충부를 부착하고 있으며, 상기 광섬유 센싱부는 상기 도어프레임과 도어프레임 피복재 사이, 도어프레임 피복재 외부 또는 내부 중, 어느 한 곳에 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 광수신부는 상기 광섬유에서 조사되는 빛의 스페클 패턴의 변화를 감지하기 위한 다수개의 수광소자부와, 상기 수광소자부의 감도를 높이기 위해 상기 광섬유 및 수광소자부 사이에 설치된 광필터부로 이루어지며, 상기 광송신부 및 광수신부는 일체로 통합 가능한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 광섬유 센싱부는 상기 도어프레임의 상단부 또는 하단부에 설치되어, 상기 자동차 도어의 강제 열림시 진동이나 압력 변화에 따른 광섬유의 스페클 패턴 변화를 감지하고, 상기 신호처리부는 상기 광섬유 센싱부의 스페클 패턴 변화를 광수신부를 통해 입력받아 상기 도어의 강제 열림상태를 감지하고, 도어의 강제 열림시에 경고신호를 발생하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명은 광섬유의 스페클 패턴을 이용한 광섬유 센싱부를 도어프레임의 둘레를 따라 띠형상으로 설치하고, 상기 광섬유 센싱부에서의 스페클 패턴의 변화를 감지하여 윈도우의 승하강을 제어할 수 있도록 한 기술이다.

도 1a는 본 발명에 따른 광섬유 스페클 패턴을 이용한 자동차의 윈도우 안전장치의 광섬유에서 조사된 빛에 의해 형성되는 스페클 패턴의 예를 나타내는 도면이고, 도 1b는 도 1a의 광섬유에 압력이나 힘이 인가될 경우, 변화되는 스페클 패턴을 나타내는 도면이다.

도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 광섬유 센싱부의 기본성질을 파악하고, 이를 본 발명의 바람직한 구현예에 적용한 것으로서, 상기 광섬유 센싱부의 기본구성이 되는 광섬유(11)의 스페클 패턴 변화를 이용한 것이다.

상기 광섬유(11)에서 조사된 빛에 의해 형성되는 스페클 패턴은 충분한 가간섭성을 가지는 빛이 다중모드로 빛을 도파시키는 광섬유(11)의 내부를 진행하면서 모드와 모드간의 간섭현상에 의해 발생하게 된다.

이와 같은 스페클 패턴은 도 1a에 잘 나타나 있으며, 도 1a의 광섬유(11)에 외부 응력을 가하여 상기 광섬유(11)의 굴절률이나 단면크기에 미세한 영향을 주게되면, 도 1b에 도시한 바와 같이, 광섬유(11) 내의 각 모드의 경로길이에 영향을 미쳐 위상 변화가 발생하므로 스페클 패턴의 변화가 발생하게 된다.

도 2는 상기와 같은 스페클 패턴 변화를 감지하는 광수신부의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 스페클 패턴의 변화를 감지하는 광수신부(30)는 광섬유(11)와, 상기 광섬유(11)의 선단의 단면에서 나오는 빛의 스페클 패턴의 변화를 감지하기 위한 수광소자부(32)와, 감도를 높이기 위하여 상기 광섬유(11) 및 수광소자부(32) 사이에 구비된 광필터부(31)로 구성되어 있다.

도 3a와 도 3b는 본 발명에 따른 바람직한 광수신부의 구현예를 나타내는 것으로서, 도 3a는 광섬유(11)의 선단에서 일정한 거리에 있는 기판(33)상에 장착된 다수개의 수광소자부(32)를 배치시켜 스페클 패턴의 변화에 대하여 민감하게 감지하는 예를 보여주고 있으며, 도 3b는 도 3a와 달리, 스페클 패턴의 변화에 대한 감지력을 향상시키기 위하여 광섬유(11)와 수광소자부(32) 사이에 공간필터(31a)를 두어 구성한 것이다.

이때, 광섬유(11)의 선단과 수광소자부(32)의 거리, 수광소자부(32)의 개수, 그리고 수광소자부(32)의 배열 등은 스페클 패턴의 변화를 가장 잘 감지하기 위하여 적절하게 조절되어야 함은 자명하다.

일예로 한 개의 수광소자부(32)로 스페클 패턴의 변화를 감지할 경우, 수광소자부(32)의 위치에 따라 출력전압 변화량이 바뀌게 되는데, 만약 스페클 패턴의 변화가 미약한 부분에 수광소자부(32)가 위치한다면 오동작의 확률이 높다. 반면 수광소자부(32)의 개수를 증가시키면 몇 개의 수광소자부(32)는 스페클 패턴의 변화가 미약한 부분에 위치하더라도 나머지 몇 개의 수광소자부(32)는 스페클 패턴의 변화가 강한 부분에 위치하게 되어 오동작의 확률이 낮아진다.

도 4는 본 발명에 따른 광섬유에 압력이나 힘이 인가되었을 경우, 수광소자부의 출력전압 변화를 나타내는 그래프로서, 그로 인한 전압 변화를 확인할 수 있으며, 센서로서의 이용 가능함을 알 수 있다.

도 4에 도시한 바와 같이, 5개의 수광소자부(32)를 이용한 예로서 5개의 출력전압 변화량으로 스페클 패턴의 변화를 감지하므로 오동작의 확률이 1개의 수광소자부(32)를 사용한 경우보다 줄어든다.

이하, 광섬유(11)로 이루어진 광섬유 센싱부(10)와, 광수신부(30)를 포함하여 구성된 본 발명에 따른 광섬유 스페클 패턴을 이용한 자동차의 윈도우 안전장치의 구성에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명에 따른 광섬유 스페클 패턴을 이용한 자동차의 윈도우 안전 장치를 나타내는 개략적인 구성도이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차의 윈도우 안전장치는, 자동차의 도어패널(52)의 내부에 장착되어 있으며, 파워윈도우 레귤레이터(60)의 구동모터(61)와 연계되어 작동하도록 구성되어 있다.

그리고, 상기 광섬유(11)에 대한 스페클 패턴의 변화를 일으킬 수 있도록 충분히 가간섭성을 가지는 광원인 광송신부(20)와, 도어프레임(51)의 둘레를 따라 장착된 띠형상으로 상기 광송신부(20)로부터 빛을 입력받아 다중모드로 빛을 도파시켜 스페클 패턴을 발생시키는 동시에 외부의 압력이나 힘의 변화에 따라 상기 스페클 패턴의 변화를 감지하는 광섬유 센싱부(10)와, 광필터부(31) 및 수광소자부(32)를 이용하여 광섬유 센싱부(10)의 광섬유(11) 선단에서 발생하는 스페클 패턴의 신호를 입력받는 광수신부(30)와, 상기 스페클 패턴의 변화에 따라 파워윈도우 레귤레이터(60)의 구동모터(61)를 구동하여 윈도우(50)의 동작을 제어하는 신호를 발생시키는 신호처리부(40)로 구성된다.

여기서, 상기 광송신부(20)에서 사용하는 광원은 스페클 패턴을 만들기 위해서 충분히 가간섭성을 가지고 있어야 하는 바, 광원의 스펙트럼 대역폭이 충분히 좁게 형성되는 것이 바람직하다.

도 6은 본 발명에 따른 광섬유 스페클 패턴을 이용한 자동차의 윈도우 안전장치를 나타내는 일구현예로써, 도 5와는 달리, 광송신부(20)와 광수신부(30)를 하나로 통합하여 광송,수신부(25)로 이루어져 있음을 알 수 있다.

이는 상기 광송,수신부(25)를 컴팩트하게 구성하여 공간 및 부품 등의 저감 을 이룰 수 있는 장점이 있는 구현예이다.

도 6에 도시한 바와 같이, 광송신부(20)와 광수신부(30)를 통합하므로 광섬유 센싱부(10)의 라인 구성이 한 쌍으로 구성되기 때문에 더욱 더 외부 압력이나 힘에 대하여 민감해지므로 결국에는 스페클 패턴의 변화가 심하게 되고 그로인해 광송,수신부(25)에서의 감지율이 향상된다.

도 7은 도 5의 A-A'선 단면도로서, 본 발명에 따른 광섬유 센싱부의 설치위치를 나타내는 도면으로서, 도어프레임(51)과 윈도우(50) 사이에 광섬유 센싱부(10)가 장착되어 있어 승객의 신체가 윈도우(50)에 끼일 경우에 상기 광섬유 센싱부(10)에서 이를 바로 감지할 수 있도록 윈도우(50)와 광섬유 센싱부(10) 사이에 간극이 발생하지 않게 형성된 것이 바람직하다.

도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 광섬유 센싱부의 구성을 나타내는 도면으로서, 도 8a는 상기 광섬유 센싱부(10)가 광섬유(11)만으로 구성된 것을 나타낸 것이며, 도 8b는 광섬유(11)에 외부 압력이나 힘이 가해질 시에 상기 광섬유 센싱부(10)의 파손을 방지하며, 승객의 신체가 끼일 경우에 신체에 대한 충격을 방지할 수 있도록 충분히 완충해줄 수 있는 완충부(12)가 장착된 구성을 나타낸다.

이때, 상기 완충부(12)는 규소고무, 발포고무, 탄소고무 그리고, 상기 재료들의 합성물질 등과 같이 압력이나 힘을 충분히 완충해줄 수 있는 재료를 이용하는 것이 바람직하다.

도 9a 내지 도 9c는 본 발명에 따른 광섬유 센싱부의 설치 위치를 나타내는 도면으로서, 외부 압력이나 힘을 감지하는 광섬유 센싱부(10)의 설치 위치는 도 9a 에 도시한 바와 같이, 도어프레임 피복재(53)와 도어프레임(51)과의 사이에 설치되고, 도 9b에 도시한 바와 같이, 도어프레임 피복재(53) 내부에 설치되며, 도 9c에 도시한 바와 같이, 도어프레임 피복재(53) 외부에 설치되는 것을 보여준다.

이는 스페클 패턴의 변화를 가장 잘 감지하기 위하여 상기와 같이 도어프레임(51)의 안쪽과 바깥쪽 모두에 상기 광섬유 센싱부(10)가 설치되어 있는 것을 알 수 있으며, 외부의 압력이나 힘에 대하여 더 적절한 위치에 설치되어야 함은 자명하다.

마지막으로, 도 10은 본 발명을 이용한 자동차의 도난방지장치를 나타내는 구성도로서, 상기 광섬유 센싱부(10)의 위치를 도어프레임(51)의 상단부 뿐만 아니라, 하단부에 설치하여 침입자가 도구를 이용하여 강제적으로 도어를 열고자 할 경우, 광섬유 센싱부(10)에서 진동이나 압력을 감지하여 신호처리부(40)를 통해 차량 소유자에게 이 사실을 통보할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 신호처리부(40)에서는 윈도우 승강시, n개의 각 수광소자부(32)의 출력 전압값 Vout[i](i= 1, …, n)과 초기 기준값 Vref[i](i= 1, …, n)의 차이 값 △V[i]=│Vout[i] Vref[i]│(i= 1, …, n)이 일정 임계값 이상일 경우의 수 M을 산출하여 그 값이 일정 수 이상일 경우, 외부 변화가 발생했다고 감지하고, 윈도우 하강 신호를 출력한다. 한편, 스페클 패턴은 기타 외부환경의 변화 때문에 일정하게 유지되지 않고 서서히 변하는데 이에 따라 출력 전압 Vout[i](i= 1, …, n)도 변하게 된다. 따라서, 장애물을 감지하는 광섬유 센싱부(10)가 윈도우(50)를 승강시키기 전, 즉 운전자를 포함하는 승객이 열린 윈도우(50)를 닫기 위하여 파워윈도우 스위치를 누르는 순간에, 상기 광섬유 센싱부(10)에서의 얻게 되는 출력 전압값 Vout[i](i= 1, …, n)을 초기 기준값 Vref[i](i= 1, …, n)으로 설정시킬 수 있는 신호처리부(40)를 구성하는 것이 바람직하다.

이는 사전에 저장되지 않은 상기 출력 전압값을 윈도우(50) 승강시마다 제공하여 이에 대한 초기 기준값 Vref[i](i= 1, …, n)을 변경함으로써, 본 발명에 따른 광섬유 센싱부(10)를 이용한 자동차의 윈도우 안전장치가 자동차에서 일어날 수 있는 외부환경 변화에 의한 출력 전압의 변화에 영향을 받지 않고, 그와 무관하게 작동되는 것을 의미한다.

한편, 본 발명은 자동차 및 도어의 구조, 형태 및 길이의 변화에 관계없이, 그리고 자동차 모델을 교체하여 수반되는 변화에 관계없이 모든 유형의 자동차와 도어에 사용할 수 있는 것이 바람직하며, 선루프나 후드 그리고 트렁크에서의 장애물의 끼임을 방지하기 위한 것이라면 어느 위치에 장착하여도 무방하다.

이하, 상기와 같은 구성을 참조하여 본 발명의 작동원리에 대하여 더욱 더 상세하게 설명하기로 한다.

윈도우(50)가 상승하면서 광섬유 센싱부(10)에 장애물이 직접 접촉하게 되면, 장애물은 상기 광섬유 센싱부(10)에 대하여 상방으로 향하는 압력이나 힘을 가하게 되는데, 이때 광송신부(20)를 통해 상기 광섬유 센싱부(10)의 광섬유(11) 자체에서 조사되는 빛의 스페클 패턴이 변하게 되고, 이는 광수신부(30)를 통해 신호처리부(40)로 입력된다.

상기 입력 신호를 전달받은 신호처리부(40)는 스페클 패턴의 변화가 윈도우(50)가 승강하는 동안에 장애물의 접촉으로 인해 발생한 것으로 판단하여 파워윈도우 레귤레이터(60)의 구동모터(61)를 정지시키고, 그 회전방향을 역행시키는 제어신호를 출력하여 구동모터(61)를 제어한다.

따라서, 상기 구동모터(61)에 연결된 케이블(62)이 조정되어 윈도우(50)가 상기 파워윈도우 레귤레이터(60)의 가이드바(63)를 따라 하강하고, 윈도우(50)와 도어프레임(51) 사이로부터 장애물이 빠져나오게 된다.

상기에서 설명한 것은 본 발명에 의한 광섬유 스페클 패턴을 이용한 자동차의 윈도우 안전장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.

상기의 설명에서와 같이, 본 발명에 의한 광섬유 스페클 패턴을 이용한 자동차의 윈도우 안전장치에 의하면, 종래 기술의 오작동 문제를 해결하고, 파워윈도우를 구동할 시에 도어프레임의 전체길이에 배치된 광섬유 센싱부에 의해 광섬유의 스페클 패턴(광섬유의 선단에서 관찰되는 빛의 밝고 어두운 무늬;speckle pattern) 변화를 분석하여 파워윈도우의 구동방향으로 장애물이 존재하는지를 감지하고, 장애물 감지시에 파워윈도우 레귤레이터의 모터를 구동하여 윈도우를 자동으로 하강시킴으로써 상해에 대한 위험을 방지하여 안전사고를 미연에 방지할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 광섬유 센싱부의 설치위치를 변화시켜 도난방지장치로 이용 가능하므로 자동차의 전체적인 신뢰성을 높일 수 있다는 효과가 있다.

[참고문헌]

1. 임종훈, 김길환, 이경식, "광섬유 스페클 패턴을 이용한 자동차 윈도우 트랩방지 시스템", 제12회 광자기술 학술회의 2003, FP10

2. Jong Hoon Lim, Gil Hwan Kim, Gun Lim, Joon Yong Cho, Kyung Shik Lee, "Car window antitrapping optical fiber system based on a fiber speckle pattern", Opt Eng. Vol. 43, No. 5, May 2004

Claims (8)

1. 자동차의 도어프레임에 설치되어 파워윈도우 레귤레이터의 구동모터와 연계되어 윈도우를 작동시키는 자동차의 윈도우 안전장치에 있어서,

   광섬유에 대한 스페클 패턴 변화를 일으킬 수 있는 가간섭성을 가지는 광원인 광송신부;

   상기 도어프레임의 둘레를 따라 띠형상으로 설치되어, 상기 광송신부로부터 빛을 입력받아 다중모드로 빛을 도파시켜 스페클 패턴을 발생시킴과 동시에 외부 압력이나 힘의 변화에 따른 광섬유의 스페클 패턴 변화를 감지하는 광섬유 센싱부;

   상기 광섬유 센싱부의 광섬유 선단에서 발생하는 스페클 패턴의 신호를 입력받는 광수신부; 및

   상기 광수신부에 입력된 스페클 패턴의 신호 변화에 따라 상기 파워윈도우의 구동방향으로 장애물이 존재하는지를 감지하고, 장애물 감지시에 상기 구동모터의 회전방향을 역행시켜 상기 윈도우의 작동을 제어하는 신호를 발생하는 신호처리부로 이루어지고,

   상기 광섬유 센싱부는 상기 도어프레임의 상단부 또는 하단부에 설치되어, 상기 자동차 도어의 강제 열림시 진동이나 압력 변화에 따른 광섬유의 스페클 패턴 변화를 감지하고,

   상기 신호처리부는 상기 광섬유 센싱부의 스페클 패턴 변화를 광수신부를 통해 입력받아 상기 도어의 강제 열림상태를 감지하고, 도어의 강제 열림시에 경고신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 광섬유 스페클 패턴을 이용한 자동차의 윈도우 안전장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 광섬유 센싱부는 하나 이상의 광섬유로 이루어진 것을 특징으로 하는 광섬유 스페클 패턴을 이용한 자동차의 윈도우 안전장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 광섬유 센싱부는 상기 광섬유 둘레에 하나 이상의 완충부를 부착하여 이루어진 것을 특징으로 하는 광섬유 스페클 패턴을 이용한 자동차의 윈도우 안전장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 완충부는 규소고무, 발포고무, 탄소고무 또는 상기 재료들의 합성재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 광섬유 스페클 패턴을 이용한 자동차의 윈도우 안전장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 광섬유 센싱부는 상기 도어프레임과 도어프레임 피복재 사이, 도어프레임 피복재 외부 또는 내부 중, 어느 한 곳에 설치되는 것을 특징으로 하는 광섬유 스페클 패턴을 이용한 자동차의 윈도우 안전장치.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 광수신부는 상기 광섬유에서 조사되는 빛의 스페클 패턴의 변화를 감지하기 위한 다수개의 수광소자부와, 상기 수광소자부의 감도를 높이기 위해 상기 광섬유 및 수광소자부 사이에 설치된 광필터부로 이루어진 것을 특징으로 하는 광섬 유 스페클 패턴을 이용한 자동차의 윈도우 안전장치.
7. 제 1항 또는 제 6항에 있어서,

   상기 광송신부 및 광수신부는 일체로 통합 가능한 것을 특징으로 하는 광섬유 스페클 패턴을 이용한 자동차의 윈도우 안전장치.
8. 삭제

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