KR101292334B1 - 차량용 광센서장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량에 조사되는 태양광의 세기를 운전석 및 조수석에 대해 별도로 측정하는 차량용 광센서에 관한 것으로, 운전석과 조수석으로 입사되는 태양광의 좌우 변별력을 높여, 듀얼모드의 공조기기를 각각 최적으로 제어하고, 상기 광센서는 상기 차량 전면유리에 장착되는 구조를 취함에 따라 차량으로 입사하는 광에 대해서 광센서로의 전달효율 및 집광효율이 향상될 뿐 아니라, 입광각도가 예리해짐으로써 감도가 향상될 수 있는 차량용 광센서에 관한 것이다.

Description

차량용 광센서장치{optic sensor device for automobile}
본 발명은 차량용 광센서장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량에 조사되는 태양광의 세기를 정확하게 측정하고, 운전석 및 조수석에 대해 별도로 측정하는 차량용 광센서장치에 관한 것이다.
일반적으로, 차량에는 전조등이나 실내온도 등을 제어하기 위해 광센서가 마련된다. 차량용 광센서는 태양광의 입사방향을 감지할 수 있다. 통상적으로, 태양광의 입사방향을 감지하기 위해, 광센서는 좌방향 감지 센서부와 우방향 감지 센서부를 구비하게 된다. 그리고, 각 센서부는 태양광의 광량에 대응하는 신호를 출력하게 되며, 차량측의 온도제어장치는 이 출력신호를 바탕으로 하여 차량의 온도를 제어하게 된다. 예컨대, 태양광의 입사방향이 좌측인 경우에 차량측의 온도제어장치는 좌측의 에어컨의 세기를 더 크게 조절한다. 또는 태양광의 입사방향이 우측인 경우에 차량측의 온도제어장치는 우측의 에어컨의 세기를 더 크게 조절한다. 이에 따라, 일사량이 보상된다.
그러나, 상기와 같은 종래 차량용 광센서의 경우 차량 내부의 대시보드에 장착되는 구조를 취하기 때문에 차량 전면유리에 코팅층이 형성될 경우 적외선이 차단되어 그 기능이 무력화되는 문제점이 있었다. 또한, 도 1에 도시한 바와 같이 광센서(1)와 전면유리(2) 사이에 빈 공간이 형성되기 때문에 이로 인한 반사손실이 2회 이상 발생하게 되고, 전면유리(2)를 통과한 태양광이 광센서(1)로 입사되는 도중 산란 등의 이유로 손실되는 문제점이 있었으며, 광센서(1)로의 입광 각도가 커짐으로써 전달효율 및 집광효율이 떨어지게 되는 문제점이 있었다. 또, 좌방향 감지 센서부와 우방향 감지 센서부로 입사되는 태양광을 차단하거나, 반사시키는 별도의 수단이 마련되지 않아 사실상 좌측과 우측으로 입사되는 태양광의 좌우 변별력 및 센싱능력이 떨어지게 되는 문제점이 있었다.
상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 차량용 광센서장치는 운전석과 조수석으로 입사되는 태양광의 좌우변별력을 높여, 듀얼모드의 공조기기를 각각 최적으로 제어함을 목적으로 한다.
나아가, 본 발명에 따른 차량용 광센서장치는 차량으로 입사하는 광에 대해서 광센서로의 전달효율 및 집광효율이 향상되고, 입광각도가 예리해짐으로써 감도가 향상되도록 구현함을 목적으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 차량용 광센서장치는 차량 전면유리의 IR코팅 시도시 광센서장치가 장착된 부분은 자동으로 코팅작업이 제외되어 정확한 태양광의 일사량 검출이 이루어지도록 하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 차량에 조사되는 태양광의 일사량을 검출하는 다수의 광소자들로 구성된 광센서를 포함하여 차량 내부에 장착되는 것으로, 상기 광센서는 차량 전면유리에 장착되는 것을 특징으로 하는 차량용 광센서장치를 제공한다.
본 발명의 추가적인 양상에 따르면, 상기 광센서는 운전석과 조수석에 대하여 별도의 일사량을 측정하는 좌측 광센서와, 우측 광센서를 포함하는 차량용 광센서장치를 제공한다.
본 발명의 추가적인 양상에 따르면, 상기 각각의 좌,우측 광센서와 차량의 전면유리 사이에는 차량의 전면유리와 비슷한 굴절률을 구비한 아크릴, 실리콘 등의 재질로 구성된 광투과성 매질이 배치된다.
본 발명의 추가적인 양상에 따르면, 상기 광투과성 매질들 사이에는 태양광이 좌측에서 조사될 경우 좌측 광센서에 광량에 집중되고, 우측에서 조사될 경우 우측 광센서에 집광이 이루어지도록 반사하는 반사수단이 형성된다.
본 발명의 추가적인 양상에 따르면, 상기 광투과성 매질의 상면 또는 하면에는 입사된 태양광이 광센서로 집광하도록 반사시키는 반사수단이 형성된다.
본 발명의 추가적인 양상에 따르면, 상기 각각의 광투과성 매질과 좌,우측 광센서 사이에는 편광필름이 배치된다.
본 발명의 추가적인 양상에 따르면, 상기 각각의 광투과성 매질과 좌,우측 광센서 사이에는 상기 매질을 통과한 태양광이 손실 없이 좌,우측 광센서까지 집광하도록 단면적이 좁아지는 형태의 집광부가 배치된다.
본 발명에 따른 차량용 광센서장치는 운전석과 조수석으로 입사되는 태양광의 좌우 변별력을 높여, 듀얼모드의 공조기기를 각각 최적으로 제어할 수 있다. 또, 차량으로 입사하는 광에 대해서 광센서로의 전달효율 및 집광효율이 향상될 뿐 아니라, 입광각도가 예리해짐으로써 감도가 향상될 수 있다.
또한, 차량 전면유리의 IR코팅시 광센서장치가 장착된 부분은 자동으로 코팅영역에서 제외되어 IR코팅이 진행되지 않은 상태에서와 같이 간섭없이 일사량 검출이 이루어질 수 있다. 또한, 차량의 유리면에 부착함으로써, 차량 설계가 용이해지고, 그에 따른 경비 절감 및 정비가 편리해지는 효과가 있다.
도 1는 종래 차량용 광센서장치의 예시도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 광센서장치의 예시도,
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량용 광센서장치의 예시도,
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 차량용 광센서장치의 예시도,
도 5는 본 발명에 따른 차량용 광센서장치에서 태양광의 입사 방향에 따라 입사각과 일사량을 측정하는 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시 예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다.
본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명 실시 예들의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명을 설명하기에 앞서, 명세서 전반에 걸쳐 사용되는 용어들은 사용자 또는 운용자의 의도, 관례 등에 따라 충분히 변형될 수 있는 사항이므로, 이 용어들의 정의는 본 발명의 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
먼저, 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 광센서장치를 설명하기로 한다.
도시된 바와 같이, 본 발명 차량용 광센서장치(10)는 차량에 조사되는 태양광의 일사량을 검출하는 다수의 광소자들로 구성된 광센서(100)를 포함하여 차량 내부에 장착되는 것으로, 상기 광센서(100)는 상기 차량 전면유리(20)에 장착된다. 상기 광센서(100)는 차량 전면유리(20)를 통해 입사되는 태양광 중 적외선을 감지하는 광다이오드를 포함할 수 있다.
본 발명에서는 상기 광센서(100)가 차량의 전면유리(20)에 부착됨에 따라서 광센서(100)가 차량의 전면유리(20)와 이격하여 장착되었을 경우에 대비하여 더욱 정확하게 태양광의 입사방향 및 일사량을 검출할 수 있게 된다. 또한, 상기와 같이 광센서(100)가 차량의 전면유리(20)에 부착될 경우, 차량 전면유리(20)의 IR코팅시 광센서장치(10)가 장착된 부분은 자동으로 코팅영역에서 제외되어 IR코팅이 진행되지 않은 상태에서와 같이 간섭없이 일사량 검출이 이루어질 수 있다.
상기 광센서(100)는 상기 광센서(100)의 신호를 전달받는 기판상에 탑재될 수 있으며, 상기 기판으로 입력되는 신호를 처리하는 회로부가 기판과 차량의 공조장치 사이에 추가적으로 장착될 수 있다. 본 발명의 보조적인 양상에 따르면, 상기 광센서(100)는 조도 감지용 다이오드가 추가적으로 장착될 수 있다. 상기의 경우 태양광의 입사방향 및 일사량뿐만 아니라, 태양광의 조도를 동시에 감지할 수 있어, 광센서(100) 설치 및 차량 설계가 용이하고 장치의 정비가 한번에 이루어져 간편해지는 장점이 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 광센서장치의 예시도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 광센서(100)는 운전석과 조수석에 대하여 별도의 일사량을 측정하는 좌측 광센서(110)와, 우측 광센서(120)를 포함한다. 상기와 같이 좌측 광센서(110)와, 우측 광센서(120)가 마련되면, 차량으로 입사되는 태양광의 좌우변별력이 높아져 태양광의 입사방향을 정확히 검출할 수 있기 때문에 운전석과 조수석에 대한 듀얼모드의 공조장치를 각각 최적으로 제어할 수 있다. 이 경우, 상기 광센서(100)는 차량 내 전면유리의 중심부(조수석과 운전석 사이 중심부)에 장착가능하며, 좌측 광센서(110)와, 우측 광센서(120)가 별도로 좌측과 우측의 일사량을 측정하게 된다. 상기와 같은 좌측 광센서(110)와, 우측 광센서(120)의 작용에 따라 차량의 온도 제어장치는 태양광의 입사방향 및 입사량을 인식한 후, 에어컨이나 히터 등과 같은 공조장치를 탄력적으로 제어한다. 예를 들어, 차량온도 제어장치는 좌측 광센서(110)에 입사되는 태양광의 양이 큰 경우, 태양광의 입사방향이 좌측이라고 판단하고, 운전석에 마련되는 공조장치의 세기를 더 크게 조절한다. 반대로, 우측 광센서(120)에 입사되는 태양광량이 큰 경우, 차량온도 제어장치는 태양광의 입사방향이 우측이라고 판단한 뒤, 조수석에 마련되는 공조장치의 세기를 더 크게 조절한다.
본 발명의 보조적인 양상에 따르면, 상기 각각의 좌,우측 광센서(110, 120)와 차량의 전면유리(20) 사이에는 차량의 전면유리(20)와 비슷한 굴절률을 구비한 아크릴, 실리콘 등의 재질로 구성된 광투과성 매질(210, 220)이 배치된다. 즉, 차량 전면유리(20)에 유리재질 비슷한 굴절률을 구비한 광투과성 매질(210, 220)이 나란히 부착되고, 상기 각각의 광투과성 매질(210, 220)의 후면에 상기 좌, 우측 광센서(110, 120)가 장착되는 것이다. 광투과성 매질(210, 220)은 투명도가 높은 접착제를 이용해서 상기 차량의 전면유리(20)에 접착될 수 있다. 주지된 바와 같이, 유리의 굴절률은 1.5이고, 공기층의 굴절률은 1이다. 굴절률이 다르면 스넬의 법칙에 의해 광경로가 변경된다. 따라서, 상기와 같은 현상을 방지하기 위해, 상기 좌,우측 광센서(110, 120)와 차량의 전면유리(20) 사이에 차량의 전면유리(20)와 비슷한 굴절률을 구비한 광투과성 매질(210, 220)을 배치하는 것이다. 상기 광투과성 매질(210, 220)은 큰 각으로 입사하는 태양광에 대해서도 광센서(100)로의 전달효율 및 집광효율을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라, 입광각도가 예리해짐으로써 상기 광센서(100)의 광 센싱감도 향상시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 광투과성 매질(210, 220)들 사이에는 반사면이 서로 반대방향을 향하도록 형성되어, 태양광이 좌측에서 조사될 경우 좌측 광센서(110)에 광량에 집중되고, 우측에서 조사될 경우 우측 광센서(120)에 집광이 이루어지도록 반사하는 반사수단(310, 320)이 형성된다. 도 3에 도시된 바와 같이 광투과성 매질(210, 220) 사이에는 각각 반대방향으로 반사수단(310, 320)이 형성된다. 즉, 좌측 광센서(110)가 장착된 광투과성 매질(210)에 형성된 반사수단(310)은 상기 광투과성 매질(210)로 입사된 태양광이 우측 광센서(120)로 통과하지 못하도록 차단하고, 좌측으로 반사시켜 결과적으로 좌측의 광투과성 매질(210)로 입사된 태양광은 좌측 광센서(110)에만 집광될 수 있도록 한다. 반대로, 우측 광센서(120)가 장착된 광투과성 매질(220)에 형성된 반사수단(320)은 상기 광투과성 매질(220)로 입사된 태양광이 좌측 광센서(110)로 통과하지 못하도록 차단하고, 우측으로 반사시켜 결과적으로 우측의 광투과성 매질(220)로 입사된 태양광은 우측 광센서(120)에만 집광될 수 있도록 한다. 한편, 태양이 어느 한쪽 방향으로 경사지지 않고, 상기 좌, 우측 광센서(110) 사이에 위치하면, 좌, 우측 광센서(110)에 유사한 양의 태양광이 입사된다. 상기 반사수단(310, 320)은 상기 광투과성 매질(210, 220)사이에 반사성이 우수한 금속 박막을 배치하거나, 아크릴 등의 재질로 이루어진 광투과성 매질(210, 220)의 일측 표면에 알루미늄 코팅 등의 방식으로 구현가능하며, 결과적으로 좌, 우측 광센서(110)의 감지 성능을 현저히 향상시킨다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량용 광센서장치의 예시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 차량용 광센서장치에서 태양광의 입사 방향에 따라 입사각과 일사량을 측정하는 예시도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 추가적인 양상에 따르면, 상기 광투과성 매질(210, 220)의 상면 또는 하면에는 각각 반사면이 하부와 상부를 향하도록 배치되어, 전면유리(20)로 입사되었다가 광투과성 매질(210, 220)의 상부와 하부로 빠져나가는 태양광이 광센서(100)로 집광하도록 반사시키는 반사수단(330, 340)이 형성된다. 상기와 같이 광투과성 매질(210, 220)의 상하면에 반사수단(330, 340)이 장착될 경우, 상기 광투과성 매질(210, 220)의 상부와 하부로 빠져나가는 태양광을 차단하고, 광센서(100)로 반사시켜 집광이 이루어지기 때문에 광센서(100)의 태양광 감지 성능이 향상될 수 있다.
특히, 도 5에 도시된 바와 같이 하면에 형성된 반사수단(340)의 경우 상부에서 입사되는 태양광이 광투과성 매질(210, 220)의 하부로 통과되는 것을 방지하고 입사된 각도로 반사시켜 광센서(100)로 집광시키기 때문에, 광센서(100)로 입사되는 태양광의 일사량은 증가되고, 광센서(100)의 감도가 향상될 수 있다. 상기 반사수단(330, 340)은 상기 광투과성 매질(210, 220) 사이에 배치된 반사수단(310, 320)과 마찬가지로, 상기 광투과성 매질(210, 220)의 상면과 하면에 반사성이 우수한 금속 박막을 접착 등의 방식을 이용해서 배치하거나, 광투과성 매질(210, 220)의 일측 표면에 알루미늄을 코팅하는 방법을 적용하여 구현가능하다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 각각의 광투과성 매질(210, 220)과 좌,우측 광센서(110, 120) 사이에는 편광필름(410, 420)이 배치된다. 보다 상세하게는 상기 편광필름(410, 420)은 P편광에 대해 통과하는 각도로 배치된다. 광투과성 매질(210, 220)을 통과한 빛은 편광필름(410, 420)을 거쳐 좌,우측 광센서(110, 120)로 입사된다. 이 과정에서 P편광에 대해 통과하는 각도로 배치된 상기 편광필름(410, 420)의 작용으로, S편광은 차단되고, S편광과 대비하여 상대적으로 반사로스율이 낮은 P편광만 선택적으로 통과된다. 따라서, 편광필름(410, 420)의 작용으로 좌,우측 광센서(110, 120)의 광 변별력이 현저히 증대될 수 있다.
본 발명의 보조적인 양상에 따르면, 상기 각각의 광투과성 매질(210, 220)과 좌,우측 광센서(110, 120) 사이에는 상기 광투과성 매질(210, 220)을 통과한 태양광이 손실 없이 좌,우측 광센서(110, 120)까지 집광하도록 단면적이 좁아지는 형태의 집광부(510, 520)가 배치된다.
상기 광투과성 매질(210, 220)에 편광필름(410, 420)이 형성된 경우, 태양광은 상기 편광필름(410, 420)을 거쳐 좌,우측 광센서(110, 120)로 입사되는 데, 이 과정에서 상기 편광필름(410, 420)을 통과한 빛의 손실이 발생하게 된다. 따라서, 이와 같은 빛의 손실을 최소화할 수 있도록 편광필름(410, 420)을 거친 빛을 작은 크기의 좌,우측 광센서(110, 120)까지 집광시키는 집광부(510, 520)가 배치된다.
상기 집광부(510, 520)는 투광이 용이하도록 투명도가 높은 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 태양광의 집광이 이루어지도록 단면적이 광투과성 매질(210, 220)에서 좌,우측 광센서(110, 120)방향으로 점차적으로 좁아지는 형태를 취할 수 있으며, 특히 볼록렌즈, 사각뿔, 원뿔 등과 같은 형태로 이루어져, 볼록한 부분이 상기 좌,우측 광센서(110, 120)와 접하도록 배치될 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 차량용 광센서장치(10)는 운전석과 조수석으로 입사되는 태양광의 좌우변별력을 높여, 듀얼모드의 공조기기를 각각 최적으로 제어할 수 있다. 또, 차량으로 입사하는 광에 대해서 광센서(100)로의 전달효율 및 집광효율이 향상될 뿐 아니라, 입광각도가 예리해짐으로써 감도가 향상될 수 있다. 또한, 차량 전면유리(20)의 IR코팅시 광센서장치(10)가 장착된 부분은 자동으로 코팅영역에서 제외되어 IR코팅이 진행되지 않은 상태에서와 같이 간섭없이 일사량 검출이 이루어질 수 있다. 또한, 차량의 유리면에 부착함으로써, 차량 설계가 용이해지고, 그에 따른 경비 절감 및 정비가 편리해지는 장점이 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
10 : 차량용 광센서장치
20 : 전면유리
100 : 광센서
110 : 좌측 광센서
120 : 우측 광센서
210, 220 : 광투과성 매질
310, 320, 330, 340 : 반사수단
410, 420 : 편광필름
510, 520 : 집광부

Claims (7)

  1. 차량에 조사되는 태양광의 일사량을 검출하는 다수의 광소자들로 구성된 광센서를 포함하여 차량 내부에 장착되는 차량용 광센서장치에 있어서,
    상기 광센서는, 상기 차량 전면유리의 운전석 방향과 조수석 방향에 장착되어 개별적으로 일사량을 측정하는 좌측 광센서 및 우측 광센서를 포함하고, 상기 각각의 좌,우측 광센서와 차량의 전면유리 사이에는 상기 차량의 전면유리와 유사한 굴절률을 구비한 아크릴 또는 실리콘 재질로 구성된 광투과성 매질이 배치되며, 상기 광투과성 매질들 사이에는 반사면이 서로 반대방향을 향하도록 형성되어, 태양광이 좌측에서 조사될 경우 좌측 광센서에 광량에 집중되고, 우측에서 조사될 경우 우측 광센서에 집광이 이루어지도록 반사하는 반사수단이 형성되며, 상기 각각의 광투과성 매질과 좌,우측 광센서 사이에는 P편광만 통과시키는 편광필름이 배치된 것을 특징으로 하는 차량용 광센서장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 광투과성 매질의 상면 또는 하면에는 각각 반사면이 하부와 상부를 향하도록 배치되어, 상기 광투과성 매질의 상부와 하부로 빠져나가는 태양광이 광센서로 집광하도록 반사시키는 반사수단이 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 광센서장치.
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 각각의 광투과성 매질과 좌,우측 광센서 사이에는 상기 광투과성 매질을 통과한 태양광이 손실 없이 좌,우측 광센서까지 집광하도록 단면적이 좁아지는 형태의 집광부가 배치된 것을 특징으로 하는 차량용 광센서장치.
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