KR102244101B1 - 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 윈도우를 어느 특정시간에 주기적으로 자동 세척하거나 윈도우의 이물질 오염 정도를 지속적으로 체크하여 오염도가 일정수준에 도달할 때 윈도우를 자동 세척할 수 있도록 함으로써 광학 장치의 효율을 향상시키고 성능을 유지할 수 있으며, 윈도우 세척기능을 수행하기 위한 구성이 매우 간단하게 이루어짐으로써 제조가 용이하고 제조비용을 절감할 수 있음과 동시에, 다양한 형태의 케이스를 가지는 광학장치에 적용 가능하며, 윈도우의 세척 효율을 높일 수 있는 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치를 제공한다. 본 발명은, 케이스 전면부에 광이 투과되는 윈도우를 구비한 광학장치에 있어서, 윈도우의 표면을 세척하기 위한 브러쉬를 가지는 크리닝몸체를 상기 케이스에 구비하고, 윈도우와 크리닝몸체를 상호 상대 이동시켜 크리닝몸체의 브러쉬에 의해 윈도우의 표면이 세척되도록 한 것이다.
Description
본 발명은 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광이 투과하는 윈도우를 가지는 광학장치에서 윈도우를 항상 깨끗하게 유지하여 광학장치의 성능을 향상시킬 수 있는 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차 또는 이동형 로봇 등에서 주변의 지형 또는 물체를 감지하는 라이다 장치(LIDAR - Light Detection And Ranging), 차량의 헤드라이트, 감시용 카메라 등과 같은 광학장치에는 장치의 케이스 전면부에 광이 투과하는 윈도우가 구비되어 있고, 이 윈도우는 항상 깨끗한 상태를 유지해야 해당 장치의 성능을 양호한 상태로 유지할 수 있다.
예를 들어, 라이다 광학장치는, 펄스 레이저광을 대기중에 발사해 그 반사체 또는 산란체를 이용하여 거리 또는 대기현상 등을 측정하는 장치로서, 반사광의 시간측정은 클럭펄스로 계산하며, 그 진동수 30㎒로 5m, 150㎒로 1m의 분해능을 가진다.
그러므로 주변 영역으로 레이저 광을 조사하고 주변 물체 또는 지형에 반사되어 되돌아오는 반사광의 시간과 강도 등을 이용함으로써, 측정 대상물의 거리와 속도, 형상을 측정하거나 주변의 물체나 지형을 정밀하게 스캔할 수 있는 것이다.
그러나, 라이다 광학장치의 작동중 레이저광이 투과되는 윈도우에 먼지 등의 이물질이 부착되어 있는 경우, 레이저광의 송신 및 수신 효율이 저하되어 물체 감지성능을 유지할 수 없는 문제가 발생한다.
또한 차량의 헤드 라이트의 경우에도 주행중에 흙이나 먼지 등과 같은 오염원이 윈도우에 쉽게 부착되므로 조도 성능이 저하되고, 감시용 카메라의 경우는 해상도가 떨어져 식별 능력을 저하시키는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 광이 투과되는 윈도우를 가지는 광학장치에 있어서, 윈도우를 어느 특정시간에 주기적으로 자동 세척하거나 윈도우의 이물질 오염 정도를 지속적으로 체크하여 오염도가 일정 수준에 도달할 때 윈도우를 자동 세척할 수 있도록 함으로써 광의 투과 효율을 향상시켜 광학장치의 성능을 양호한 상태로 유지할 수 있는 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치를 제공하는데 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은, 윈도우 세척기구의 구성이 매우 간단하게 이루어짐으로써 제조가 용이하고 제조비용을 절감할 수 있음과 동시에, 다양한 형태의 케이스를 가지는 광학장치에 적용 가능하며, 윈도우의 세척 효율을 높일 수 있는 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치를 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 케이스 전면부에 광이 투과되는 윈도우를 구비한 광학장치에 있어서, 상기 윈도우의 표면을 세척하기 위한 브러쉬를 가지는 크리닝몸체를 상기 케이스에 구비하고, 상기 윈도우와 크리닝몸체를 상호 상대 이동시켜 크리닝몸체의 브러쉬에 의해 윈도우의 표면이 세척되도록 한 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치에 특징이 있다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 크리닝몸체는 케이스에 고정설치하고, 상기 윈도우는 크리닝몸체에 대하여 이동하도록 케이스에 설치한 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치에 특징이 있다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 윈도우의 이동은, 상기 케이스에 구비한 전동모터와, 상기 전동모터의 모터축에 고정되어 회전하는 제1 기어와, 상기 윈도우에 형성되어 상기 제1 기어가 내접하여 이 맞물림되는 원형의 제2 기어에 의해 이루어지는 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치에 특징이 있다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 윈도우는 케이스에 고정설치하고, 상기 크리닝몸체는 윈도우에 대하여 이동하도록 케이스에 설치한 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치에 특징이 있다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 크리닝몸체의 이동은, 상기 케이스에 구비한 전동모터와, 상기 전동모터의 모터축과 크리닝몸체 사이에 연결되어 전동모터의 회전력을 크리닝몸체에 전달하는 회전아암에 의해 이루어지는 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치에 특징이 있다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 크리닝몸체의 이동은, 상기 케이스에 구비한 전동모터와, 상기 케이스에 회전 자유롭게 설치된 제1 풀리와, 상기 전동모터의 모터축에 설치된 제2 풀리와, 상기 제1 풀리와 제2 풀리를 연결하는 벨트와, 상기 제1 풀리와 크리닝몸체 사이에 연결되어 전동모터의 회전력을 크리닝몸체에 전달하는 회전아암에 의해 이루어지는 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치에 특징이 있다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 전동모터는, 제어부에 의해 구동이 제어되고, 상기 제어부는 차량의 시동장치를 온 또는 오프할 때, 전동모터를 소정시간 구동시키는 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치에 특징이 있다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 전동모터는, 제어부에 의해 구동이 제어되고, 상기 제어부는 레이저 모듈유닛과 연결되어 레이저광의 수신율을 검출하는 수신율검출센서로부터 검출된 레이저광의 수신율이 기준치 이하일 때 전동모터를 소정시간 구동시키는 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치에 특징이 있다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 전동모터는, 제어부에 의해 구동이 제어되고, 상기 제어부는 윈도우의 오염을 검출하도록 케이스 내에 구비된 오염검출센서로부터 오염이 검출될 때, 전동모터를 소정시간 구동시키는 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치에 특징이 있다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 크리닝몸체는 내부에 형성된 세척매체공급실과, 세척매체공급실에서 브러쉬로 통하는 미세구멍을 구비하고, 차량에 구비된 세척액공급장치 또는 압축공기공급장치로부터 세척액 또는 압축공기를 세척매체공급실로 공급하여 상기 미세구멍을 통해 브러쉬쪽으로 분출하도록 된 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치에 특징이 있다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 크리닝몸체의 상기 미세구멍이 위치하는 측면에 설치되는 초음파 진동자를 더 포함하는, 세척기구가 구비된 광학장치에 특징이 있다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 윈도우의 표면은 하이브리드 나노 코팅된 윈도우를 구비하는, 세척기구가 구비된 광학장치에 특징이 있다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 윈도우의 표면에 설치되는 투명 필름을 더 포함하고, 상기 투명 필름은 발열 기능을 구비하는 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치에 특징이 있다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 투명 필름 상에 설치되는 코팅층을 더 포함하고, 상기 코팅층은 하드코팅층을 포함하는 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치에 특징이 있다.
상기의 특징적 구성을 가지는 본 발명의 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치에 의하면, 예를 들어 차량에 설치되어 주변의 지형 또는 물체를 감지하는 라이다 광학장치의 경우, 차량의 시동장치를 온,오프할 때 주기적으로 윈도우를 세척하거나, 윈도우의 표면에 오염이 검출될 때 또는 레이저광의 수신율이 저하되는 것으로 검출될 때, 자동 세척이 이루어지도록 함으로써 항상 윈도우를 깨끗한 상태로 유지할 수 있다.
이로 인해 레이저광의 송신 및 수신 효율이 향상되어 라이다 광학장치의 물체감지 성능을 항상 양호한 상태로 유지할 수 있고, 차량의 헤드라이트의 경우는 광의 밝기를 양호한 상태로 유지할 수 있으며, 감시카메라의 경우 촬영된 영상의 해상도를 선명하게 유지하는 효과가 있다.
또한 본 발명은, 세척액 또는 압축공기를 분사하면서 크리닝몸체의 브러쉬로 윈도우의 이물질을 효과적으로 깨끗하게 세척할 수 있고, 세척을 위해 크리닝몸체 또는 윈도우를 상대 이동시키는 구성이 매우 간단하게 이루어져 제조가 용이하고 제조단가를 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 광학장치의 케이스 형태가 원통형 또는 반원통형인 것은 물론, 다양한 형태의 케이스에 적용할 수 있는 산업상 유용한 발명이다.
또한 본 발명은, 윈도우의 외표면이나 내표면 상에 발열 기능을 가진 투명 필름을 설치함으로써, 윈도우 상에 존재하는 습기 등의 수분을 효과적으로 제거할 수 있고, 그에 의해 광 투과율을 유지하여 장치의 신뢰성을 확보할 수 있다.
또한 본 발명은, 윈도우의 외면 및/또는 내면에 설치되는 투명 필름 상에 추가로 설치되는 코팅층을 구비할 수 있으며, 또한 코팅층이 특정 파장대의 광을 선택적으로 투과하도록 설치함으로써, 라이다 광학장치와 같이 장치의 내부에서 외부로 광을 조사하고, 외부에서 내부로 반사광을 받는 구성에서 광의 입출입을 효과적으로 처리할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 라이다 광학장치를 나타낸 사시도.
도 2는 도 1에서 케이스의 일부를 제거하고 내부를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 라이다 광학장치에서 윈도우의 이동구성을 나타낸 사시도.
도 4는 도 1에서 케이스의 상부를 제거하고 내부를 나타낸 평면도.
도 5는 본 발명에 따른 라이다 광학장치에서 전동모터의 제어 구성을 나타낸 블럭도.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 라이다 광학장치를 나타낸 사시도.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 라이다 광학장치에서 크리닝몸체의 이동구성을 부분적으로 투시하여 나타낸 사시도.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 라이다 광학장치를 나타낸 사시도.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 라이다 광학장치에서 크리닝몸체의 이동구성을 나타낸 사시도.
도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 라이다 광학장치에서 윈도우의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 11 및 도 12는 도 10의 윈도우의 구성의 변형예를 설명하기 위한 도면들이다.
도 13은 본 발명의 제5 실시예에 따른 라이다 광학장치에서 윈도우의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 제6 실시예에 따른 라이다 광학장치를 나타낸 사시도.
도 15는 도 14의 라이다 광학장치를 하부측에서 본 사시도.
도 16은 도 14의 라이다 광학장치의 횡단면도 및 그 일부분에 대응하는 부분에 대한 확대 사시도.
도 2는 도 1에서 케이스의 일부를 제거하고 내부를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 라이다 광학장치에서 윈도우의 이동구성을 나타낸 사시도.
도 4는 도 1에서 케이스의 상부를 제거하고 내부를 나타낸 평면도.
도 5는 본 발명에 따른 라이다 광학장치에서 전동모터의 제어 구성을 나타낸 블럭도.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 라이다 광학장치를 나타낸 사시도.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 라이다 광학장치에서 크리닝몸체의 이동구성을 부분적으로 투시하여 나타낸 사시도.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 라이다 광학장치를 나타낸 사시도.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 라이다 광학장치에서 크리닝몸체의 이동구성을 나타낸 사시도.
도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 라이다 광학장치에서 윈도우의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 11 및 도 12는 도 10의 윈도우의 구성의 변형예를 설명하기 위한 도면들이다.
도 13은 본 발명의 제5 실시예에 따른 라이다 광학장치에서 윈도우의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 제6 실시예에 따른 라이다 광학장치를 나타낸 사시도.
도 15는 도 14의 라이다 광학장치를 하부측에서 본 사시도.
도 16은 도 14의 라이다 광학장치의 횡단면도 및 그 일부분에 대응하는 부분에 대한 확대 사시도.
이하, 본 발명에 따른 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치를 첨부도면에 의거하여 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 5는 본 발명의 제1 실시예를 나타낸 것으로, 케이스 전면부에 광이 투과되는 윈도우를 구비한 광학장치의 일예로서, 차량에 설치되어 주변의 지형 또는 물체를 감지하는 라이다 광학장치를 나타낸 것이다. 도 2의 두 크리닝몸체(10) 중 하나는 부분 절개되어 그 내부가 노출되도록 도시되어 있다.
도 2 및 도 4를 참조하면 라이다 광학장치는 레이저를 발신하고 수신하는 레이저 모듈유닛(1)과, 상기 레이저 모듈유닛(1)으로부터 발신되는 레이저를 반사하는 미러유닛(2)을 케이스(4) 내부에 구비하고 있다.
또한 케이스(4)의 전면부에는 내부의 레이저광을 외부로 전달하고 외부에서 반사되는 레이저광을 내부에 전달하기 위한 윈도우(5)가 구비되고, 윈도우(5)의 양 끝단측의 케이스(4)에는 윈도우(5)의 표면을 세척하기 위한 크리닝몸체(10)가 구비되며, 크리닝몸체(10)의 일면에는 윈도우(5)의 표면에 접촉하는 브러쉬(11)가 구비되어 있다.
따라서, 크리닝몸체(10)에 의한 윈도우(5)의 세척은, 크리닝몸체(10)의 브러쉬(11)가 윈도우(5)의 표면에 접촉된 상태에서 윈도우(5)와 크리닝몸체(10)를 상호 상대 이동시켜 크리닝몸체(10)의 브러쉬(11)에 의해 윈도우(5)의 표면에 부착된 이물질이 제거되도록 함으로써 이루어진다.
제1 실시예에서는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 라이다 광학장치의 케이스(4)가 원통형으로 이루어지고, 케이스(4) 전면에 윈도우(5)가 원통형 케이스(4)의 일부를 구성하는 경우이다. 이 경우, 크리닝몸체(10)의 크리닝몸체(10)를 케이스(4)에 고정설치하고, 윈도우(5)는 크리닝몸체(10)에 대하여 이동하도록 케이스(4)에 설치함으로써 윈도우(5)의 세척 기능을 수행할 수 있다.
즉, 크리닝몸체(10)는 원통형의 케이스(4)에 수직방향으로 길게 배치하여 케이스(4)와 일체로 형성하거나 별도로 제작하여 고정수단으로 고정 설치할 수 있다. 브러쉬(11)는 크리닝몸체(10)의 일측면에 구비하여 윈도우(5)의 표면에 접촉시킨다. 브러쉬(11)의 수직방향 길이는 윈도우(5)의 높이보다 적어도 길게 형성하여 윈도우(5)의 전체 표면을 세척할 수 있도록 한다.
제1 실시예에서는 크리닝몸체(10)를 180도 간격으로 2개 배치한 것으로, 도시되어 있으나, 이에 한정하는 것은 아니고, 윈도우(5)의 둘레길이에 따라 배치간격은 변경될 수 있으며, 또한 1개의 크리닝몸체(10)만을 구비할 수도 있다.
윈도우(5)의 이동은, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 윈도우(5)를 케이스(4) 안쪽에 배치하고, 윈도우(5)의 하단을 케이스(4) 바닥에 형성한 원형레일홈(4a)을 따라 이동가능하게 끼워맞춤함으로써 케이스(4)에 고정 설치된 크리닝몸체(10)에 대하여 윈도우(5)가 회전 이동하게 할 수 있다.
또한 윈도우(5)는 전동모터(21)를 동력원으로 하여 회전 이동시킴으로써 세척이 자동으로 이루어지게 하는 것이 바람직한 것으로, 케이스(4)의 내부 바닥에 전동모터(21)를 구비하고, 전동모터(21)의 모터축에 제1 기어(22)를 고정하며, 윈도우(5)의 하단에는 상기 제1 기어(22)가 내접하여 이 맞물림되는 원형의 제2 기어(23)를 형성함으로써 전동모터(21)의 구동에 의해 윈도우(5)를 원형레일홈(4a)에 안내시켜 정,역방향 또는 어느 일방향으로 회전 이동시킬 수 있도록 한다.
따라서, 윈도우(5)의 정,역방향의 회전 이동 또는 어느 일방향으로의 회전 이동에 의해 윈도우(5)의 표면에 접촉되어 있는 크리닝몸체(10)의 브러쉬(11)가 윈도우(5)의 표면을 세척하여 이물질을 제거할 수 있다.
이때, 크리닝몸체(10)의 내부에는 세척매체공급실(12)과, 세척매체공급실(12)에서 브러쉬(11)로 통하는 미세구멍(13)을 구비하고, 크리닝몸체(10) 상면에는 세척매체공급실(12) 내에 세척액 또는 압축공기 등의 세척매체를 투입할 수 있는 투입구(14)를 형성하며, 투입구(14)는 고무마개(15)로 개폐할 수 있도록 한다.
이러한 구성에 의하면, 투입구(14)를 통해 세척액을 세척매체공급실(12)에 충전하고, 세척매체공급실(12)에 충전된 세척액이 미세구멍(13)을 통해 브러쉬(11)쪽으로 공급되도록 함으로써 브러쉬(11)의 세척과 함께 세척액으로 윈도우(5)의 표면을 더욱 깨끗하게 세척할 수 있다.
또한, 도 2에서와 같이 차량에 구비된 세척액공급장치(6)와 압축공기공급장치(7)의 공급라인(8)을 크리닝몸체(10)의 투입구(14)에 연결할 경우, 세척액공급장치(6)로부터 세척액을 지속적으로 공급받거나 또는 압축공기공급장치(7)로부터 압축공기를 지속적으로 공급받을 수 있고, 이로써 브러쉬(11)의 세척과 함께 미세구멍(13)을 통해 브러쉬(11)쪽으로 세척액 또는 압축공기를 강하게 분출하여 윈도우(5)의 표면에 묻은 이물질을 더욱 깨끗하게 제거할 수 있어 세척 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
한편, 윈도우(5)의 표면은 하이브리드 나노 코팅제로 코팅하는 것이 바람직하다. 하이브리드 나노 코팅제는 소수성(疏水性) 더러움과 친수성(親水性) 더러움의 쌍방을 방지하는 무색투명한 코팅제로서, 윈도우(5) 표면에 소수성의 불소 수지의 미립자를 더러움의 입자보다도 작은 간격으로 분산시키는 것에 의해 친수성, 소수성의 어느 쪽의 더러움이 부착하더라도 코팅의 친수성 부분과 소수성 부분의 양쪽 모두에 접해 불안정한 상태가 되기 때문에 기류나 수분, 진동 등을 받아 더러움이 벗겨지기 쉬워 윈도우(5)의 세척 효율을 높일 수 있다.
윈도우(5) 표면의 친수성 물질이 정전기를 제거하므로 대전(帶電)에 의한 더러움의 부착도 억제할 수 있다. 이것에 의해 청정성이 유지되는 것과 동시에 더러움의 부착에 의한 성능저하도 억제할 수 있어 윈도우(5)의 세척 효율을 더욱 향상시킬 수 있고, 더욱이 하이브리드 나노 코팅막은 무색투명하기 때문에 의장성을 해치는 일도 없다.
도 5는 상기 전동모터(21)의 제어 구성을 나타낸 블럭도로서, 전동모터(21)는 제어부(30)에 의해 구동이 제어된다.
예를 들면, 제어부(30)는 차량의 시동장치(31)를 켤 때(On) 또는 차량의 시동장치(32)를 끌 때(Off) 전동모터(21)를 소정시간 주기적으로 구동시켜 윈도우(5)를 세척함으로써 라이다 광학장치의 감지 성능을 항상 양호한 상태로 유지할 수 있다.
제어부(30)의 다른 구동 예로서, 레이저 모듈유닛(1)과 연결되어 레이저광의 수신율을 검출하도록 되어 있는 수신율검출센서(32)를 제어부(30)에 연결하고, 수신율검출센서(32)로부터 검출된 레이저광의 수신율을 제어부(3)가 입력받아 미리 설정한 기준치 이하일 때, 이를 윈도우(5)가 이물질에 의해 오염된 것으로 판단하고, 전동모터(21)를 소정시간 구동시켜 윈도우(5)를 세척함으로써 라이다 광학장치의 감지 성능을 양호하게 유지할 수 있다.
또한 윈도우(5)의 오염을 검출하도록 케이스(4) 내에 오염검출센서(33)를 구비하여 제어부(30)와 연결하고, 제어부(30)는 오염검출센서(33)로부터 오염이 검출될 때, 전동모터(21)를 소정시간 구동시켜 윈도우(5)를 세척함으로써 감지 성능을 양호한 상태로 유지할 수도 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치를 나타낸 것으로, 제1 실시예에서와 같이 케이스(104))가 원통형이고, 윈도우(105)가 원통형 케이스(104)의 일부를 구성하는 타입의 라이다 광학장치에 있어서, 윈도우(105)는 케이스(104)에 고정되도록 결합하고, 크리닝몸체(110)는 윈도우(105)에 대하여 이동하도록 케이스(104)에 설치한 구성이 전술한 제1 실시예와 다르다.
그 외에 크리닝몸체(110)의 구체적인 구성, 세척매체 공급구성 및 후술하는 전동모터(121)의 제어구성은 제1 실시예의 구성과 동일하므로, 중복되는 구성에 대하여 동일부호를 부여하고 구체적인 구성 및 작용 설명은 생략한다. 도 7에서 크리닝몸체(110), 전동모터(121), 회전아암(122), 안내돌기(111), 브러쉬(11)의 구성이 투시되어 도시되어 있다.
제2 실시예에 있어서 크리닝몸체(110)의 이동은, 크리닝몸체(110)를 케이스(104) 바깥쪽에 배치하고, 크리닝몸체(110)의 상부와 하단에 안내돌기(111)를 형성하여, 케이스(104)의 상부와 하부 둘레에 형성한 원형레일홈(104a)을 따라 이동 가능하게 끼워맞춤함으로써 윈도우(105)에 대하여 크리닝몸체(110)를 회전 이동하게 할 수 있다.
또한 크리닝몸체(110)는 전동모터(121)를 동력원으로 하여 회전 이동시킴으로써 세척이 자동으로 이루어지게 한 것으로, 크리닝몸체(110)의 회전중심에 위치한 케이스(104) 내부 바닥에 전동모터(121)를 구비하고, 전동모터(121)의 모터축과 크리닝몸체(110) 사이에 회전아암(122)을 연결함으로써 구성할 수 있다.
따라서 전동모터(121)를 정,역방향 또는 어느 일 방향으로 회전시키는 것에 의해 회전아암(122)이 크리닝몸체(110)를 정,역방향 또는 어느 일 방향으로 회전시킬 수 있고, 이로 인해 윈도우(105)의 표면에 접촉되어 있는 브러쉬(11)가 윈도우(105)의 표면을 세척하여 이물질을 제거할 수 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치를 나타낸 것이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 라이다 광학장치에서 케이스(204)는 대략 반원통형이고, 윈도우(205)가 반원통형 케이스(204)의 일부를 구성하는 타입으로 윈도우 세척기구를 구비한 것이다.
이 경우, 윈도우(205)는 케이스(204)에 고정되도록 결합하고, 크리닝몸체(210)는 제2 실시예에서와 같이 윈도우(205)에 대하여 이동하도록 케이스(204)에 설치한 구성을 적용할 수 있다.
그 외에 크리닝몸체(210)의 구체적 구성, 세척매체 공급구성 및 후술하는 전동모터(221)의 제어구성은 제1 실시예의 구성과 동일하므로, 중복되는 구성에 대하여는 동일부호를 부여하고 구체적인 구성 및 작용 설명은 생략한다.
제3 실시예에 있어서 크리닝몸체(210)의 이동은, 제2 실시예의 구성과 마찬가지로 크리닝몸체(210)를 케이스(204) 바깥쪽에 배치하고, 크리닝몸체(210)의 상부와 하단에 안내돌기(211)를 형성하여, 케이스(204)의 상부와 하부 둘레에 형성한 원형레일홈(204a)을 따라 이동가능하게 끼워맞춤함으로써 윈도우(105)에 대하여 크리닝몸체(210)를 회전 이동시킬 수 있다.
이때, 제2 실시예에서는 케이스(104)가 원통형이므로 크리닝몸체(110)를 180도 간격으로 2개 설치하는 것과, 크리닝몸체(110)을 어느 일 방향으로 회전시켜도 세척하는 것이 가능하지만, 제3 실시예에서는 케이스(204)가 대략 반원통형이므로 윈도우(205)의 어느 한쪽 끝에 1개만 설치하고, 정,역방향으로 회전시켜 한다.
크리닝몸체(210)는 전동모터(221)를 동력원으로 하여 정,역방향으로 회전 이동시킴으로써 세척이 자동으로 이루어지게 한다. 이는 전술한 제2 실시예(도 7 참조)에서와 같이 크리닝몸체(110)의 회전중심 위치인 케이스(104)의 내부 바닥에 전동모터(121)를 구비하고, 전동모터(121)의 모터축과 크리닝몸체(110) 사이에 회전아암(122)을 연결하는 구성을 적용할 수도 있지만, 제3 실시예에서는 도 9에서와 같이 크리닝몸체(210)의 회전중심 위치인 케이스(204)의 바닥에 제1 풀리(221a)를 회전 자유롭게 설치하고, 전동모터(221)의 모터축에 또 다른 제2 풀리(221b)를 고정하여 벨트(221c)로 상기 제1 풀리(221a)와 제2 풀리(221b)를 연결하며, 상기 제1 풀리(221a)와 크리닝몸체(210) 사이에 회전아암(222)를 연결함으로써 구성한 것이다.
이러한 구성에 의해서도 전동모터(221)를 정,역방향 회전시키는 것에 의해 제1 및 제2 풀리(221a,221b)와 벨트(221c)에 의해 전동모터(221)의 회전동력이 회전아암(222)에 전달되어 크리닝몸체(210)를 정,역방향으로 회전시킬 수 있고, 이로 인해 윈도우(205)의 표면에 접촉되어 있는 브러쉬(11)가 윈도우(205)의 표면을 따라 왕복하면서 세척하여 이물질을 제거할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 차량의 내부 또는 외부에 설치되어 차량 주변의 지형 또는 물체를 감지하는 라이다 광학장치에 크리닝몸체(10,110,210)를 설치하여 레이저광이 통과하는 윈도우(5,105,205)를 항상 깨끗하게 유지함으로써 라이다 광학장치의 물체감지 성능을 향상시킬 수 있고, 또한 윈도우(5,105,205)의 표면을 브러쉬(11)로 세척함과 동시에, 세척액 또는 압축공기를 분사함으로써 이물질을 더욱 깨끗하게 세척할 수 있으며, 이러한 크리닝몸체(10,110,210)에 의해 윈도우(5,105,205)의 세척 기능이 매우 간단한 구성에 의해 실현됨에 따라, 제조가 용이하고 제조단가를 낮출 수 있음은 물론이고, 원통형 또는 반원통형의 케이스를 가지는 라이다 광학장치뿐만 아니라, 차량의 헤드라이트나 감시카메라와 같은 광학장치에서 광이 투과하는 윈도우의 세척에도 적용하여 해당 광학장치의 성능을 항상 양호한 상태로 유지할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 라이다 광학장치에서 윈도우의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 11 및 도 12는 도 10의 윈도우의 구성의 변형예를 설명하기 위한 도면들이다.
도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 라이다 광학장치는 윈도우(5)의 일면 상에 설치되는 투명 필름(51)을 더 포함한다. 투명 필름(51)은 발열 기능을 구비한다. 이러한 투명 필름(51)은 라이다 광학장치에서 윈도우의 외표면 상에 존재하는 수분을 제거하기 위한 것으로 자체 발열 기능을 가진다. 이를 위해, 투명 필름(51)은 필름 기재 상에 배치되는 도전성 와이어와, 도전성 와이어를 게재하고 필름 기재 상에 적층되는 투명 전도성 산화막을 포함하여 이루어질 수 있다.
여기서, 필름 기재는 필름 형태의 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET)일 수 있고, 도전성 와이어는 은(Ag) 나노와이어일 수 있고, 투명 전도성 산화막은 주석산화막, 불소 도핑된 주석산화막, 또는 알루미늄 도핑된 아연산화막일 수 있다. 은 나노와이어인 경우, 면 저항값은 10 내지 20Ω/㎠일 수 있다.
또한, 투명 필름(51)은 도전성 와이어의 계면 특성을 개선하여 낮은 저항을 갖도록 함으로써 저전압하에서 기존 대비 우수한 발열 성능을 나타낼 수 있도록 분산형 금속성 나노점을 더 구비할 수 있다. 분산형 금속성 나노점은 도전성 와이어 상에 배치되어 도전성 와이어의 저항을 낮추도록 설치된다. 이러한 분산형 금속성 나노점은 금, 은, 크롬, 니켈, 구리, 알루미늄 또는 이들의 조합에서 선택되는 재료에 의해 이루어질 수 있다.
또한, 도 11에 도시한 바와 같이, 투명 필름(52)은 윈도우(5)의 내면에 설치될 수 있다. 투명 필름(52)는 전술한 투명 필름(51)과 윈도우(5)의 내면과 외면에 각각 설치되는 것을 제외하고 실질적으로 동일한 재질 혹은 구성을 구비할 수 있다.
또한, 도 12에 도시한 바와 같이, 투명 필름(51)과 투명 필름(52)은 윈도우(5)의 외표면과 내표면 상에 각각 설치될 수 있다. 이 경우, 윈도우(5)의 외표면과 내표면 상의 수분을 효과적으로 제거하여 습기 등의 수분에 의한 광 투과율 저하를 방지할 수 있다.
도 13은 본 발명의 제5 실시예에 따른 라이다 광학장치에서 윈도우의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 13을 참조하면, 본 실시예에 따른 라이다 광학장치는 윈도우(5) 상에 투명 필름(51)에 더하여 투명 필름(51) 상에 배치되는 코팅층(53)을 더 구비할 수 있다. 전술한 코팅층(53)은 하이브리드 나노 코팅재에 대응할 수 있다.
또한, 코팅층(53)은 하드코팅층일 수 있다. 이러한 코팅층(53)은 하중 1kg 하에서 ASTM D3363에 따라 측정된 연필경도가 4H이상인 것이 바람직하다.
또한, 본 실시예의 코팅층(53)은 특정 파장대역의 광을 선택적으로 투과할 수 있는 기능성 코팅층일 수 있다. 그 경우, 라이다 광학장치에서 윈도우(5)의 내부와 외부를 오고가는 광신호를 효과적으로 전달할 수 있는 효과가 있다.
본 실시예에서는, 윈도우의 외면 및/또는 내면에 설치된 투명 필름 상에 추가로 설치되는 코팅층으로서, 상기의 코팅층이 특정 파장대의 광을 선택적으로 투과하도록 설치함으로써, 라이다 광학장치와 같이 장치의 내부에서 외부로 광을 조사하고, 외부에서 내부로 반사광을 받는 구성에서 광의 입출입을 효과적으로 처리할 수 있는 장점이 있다. 이러한 코팅층(53)은 윈도우 외표면 상에 설치될 때, 윈도우 외표면 상의 최외곽에 위치하는 층으로서 하드코팅층일 수 있고 혹은, 필터층과 하드코팅층을 조합한 층일 수 있다. 여기서 필터층은 특정 파장대의 광을 선택적으로 투과하는 층에 대응된다.
도 14는 본 발명의 제6 실시예에 따른 라이다 광학장치를 나타낸 사시도이고, 도 15는 도 14의 라이다 광학장치를 하부측에서 본 사시도이고, 도 16은 도 14의 라이다 광학장치의 횡단면도 및 그 일부분에 대응하는 부분에 대한 확대 사시도이다.
도 14 내지 도 16을 참조하면, 본 실시예에 따른 라이다 광학장치에서 케이스(204)는 대략 반원통형이고, 윈도우(205)가 반원통형 케이스(204)의 일부를 구성하는 타입으로 케이스(204)의 측면 외주면을 세척하는 윈도우 세척기구를 구비한 것이다. 윈도우 세척기구는 크리닝몸체(210)를 구비한다.
윈도우(205)는 케이스(204)에 고정되도록 결합하고, 크리닝몸체(210)는 앞서 설명한 실시예에서와 같이 윈도우(205)의 측면 표면 상에서 이동하도록 케이스(204)에 설치될 수 있다.
크리닝몸체(210)의 일단에는 압축 공기(compressed air)를 공급하는 배관(211)이 연결된다. 배관(211)을 통해 공급되는 압축 공기는 크리닝몸체(210)의 일측면상에 크리닝몸체(210)의 수직 방향 또는 길이 방향을 따라 마이크로 홀 혹은 미세기공 형태로 배치된 미세구멍(13)을 통해 윈도우(205) 상에 분출되어 윈도우 상의 이물질을 제거하는데 이용될 수 있다.
또한, 미세구멍(13)이 배치된 크리닝몸체(210)의 일측면상에 초음파 진동자(ultrasonic vibrator, 212)가 배치될 수 있다. 초음파 진동자(212)는 크리닝몸체(210)의 일면 상에 배치되고, 또한 케이스 내부에 추가로 배치될 수 있다. 초음차 진동자(212)는 크리닝몸체(210)의 작동 시에 초음파 진동을 발생시켜 독립적으로 혹은 압축 공기와 함께 윈도우 상의 이물질을 더욱 효과적으로 제거하는데 사용될 수 있다.
그 외에 크리닝몸체(210)의 구체적 구성, 세척매체 공급구성 및 후술하는 전동모터(221)의 제어구성은 제1 실시예의 구성과 동일하므로, 중복되는 구성에 대하여는 동일부호를 부여하고 구체적인 구성 및 작용 설명은 생략한다.
본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.
1 : 레이저 모듈유닛 2 : 다각형 미러유닛
4,104,204 : 케이스 5,105,205 : 윈도우
6 : 세척액공급장치 7 : 압축공기공급장치
10,110,210 : 크리닝몸체 11 : 브러쉬
12 : 세척매체공급실 13 : 미세구멍
21,121,221 : 전동모터 22 : 제1 기어
23 : 제2 기어 30 : 제어부
31 : 시동장치 32 : 수신율검출센서
33 : 오염검출센서 122,222 : 회전아암
221a : 제1 풀리 221b : 제2 풀리
221c : 벨트
4,104,204 : 케이스 5,105,205 : 윈도우
6 : 세척액공급장치 7 : 압축공기공급장치
10,110,210 : 크리닝몸체 11 : 브러쉬
12 : 세척매체공급실 13 : 미세구멍
21,121,221 : 전동모터 22 : 제1 기어
23 : 제2 기어 30 : 제어부
31 : 시동장치 32 : 수신율검출센서
33 : 오염검출센서 122,222 : 회전아암
221a : 제1 풀리 221b : 제2 풀리
221c : 벨트
Claims (11)
- 케이스 전면부에 광이 투과되는 윈도우를 구비한 광학 장치에 있어서,
상기 윈도우의 표면을 세척하기 위한 브러쉬를 가지는 크리닝몸체를 상기 케이스에 구비하고, 상기 윈도우와 크리닝몸체를 상호 상대 이동시켜 크리닝몸체의 브러쉬에 의해 윈도우의 표면이 세척되도록 하며,
상기 윈도우는 케이스에 고정설치하고, 상기 크리닝몸체는 윈도우에 대하여 이동하도록 케이스에 설치하며,
상기 크리닝몸체의 이동은, 상기 케이스에 구비한 전동모터와, 상기 케이스에 회전 자유롭게 설치된 제1 풀리와, 상기 전동모터의 모터축에 설치된 제2 풀리와, 상기 제1 풀리와 제2 풀리를 연결하는 벨트와, 상기 제1 풀리와 크리닝몸체 사이에 연결되어 전동모터의 회전력을 크리닝몸체에 전달하는 회전아암에 의해 이루어지는,
윈도우 세척기구가 구비된 광학장치. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 상기 전동모터는 제어부에 의해 구동이 제어되고, 상기 제어부는 차량의 시동장치를 온 또는 오프할 때, 전동모터를 소정시간 구동시키는 것을 특징으로 하는 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 전동모터는 제어부에 의해 구동이 제어되고, 상기 제어부는 레이저 모듈유닛과 연결되어 레이저광의 수신율을 검출하는 수신율검출센서로부터 검출된 레이저광의 수신율이 기준치 이하일 때 전동모터를 소정시간 구동시키는 것을 특징으로 하는 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 전동모터는 제어부에 의해 구동이 제어되고, 상기 제어부는 윈도우의 오염을 검출하도록 케이스 내에 구비된 오염검출센서로부터 오염이 검출될 때, 전동모터를 소정시간 구동시키는 것을 특징으로 하는 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 크리닝몸체는 내부에 형성된 세척매체공급실과, 세척매체공급실에서 브러쉬로 통하는 미세구멍을 구비하고, 차량에 구비된 세척액공급장치 또는 압축공기공급장치로부터 세척액 또는 압축공기를 세척매체공급실로 공급하여 상기 미세구멍을 통해 브러쉬쪽으로 분출하도록 된 것을 특징으로 하는 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치.
- 제 10 항에 있어서, 상기 크리닝몸체의 상기 미세구멍이 위치하는 측면에 설치되는 초음파 진동자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치.
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