KR102630549B1 - 광학 센서, 레인 센서 및 차량 - Google Patents

광학 센서, 레인 센서 및 차량 Download PDF

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Abstract

광학 센서는 광을 발신하는 발광 소자; 발광 소자로부터 발신된 광을 수신하고, 수신된 광의 세기에 따라 전류를 출력하는 수광 소자; 발광 소자와 연결되고 온도에 따라 전기적 저항이 변화하는 온도 감지 소자; 및 발광 소자에 직접 전류를 공급하는 제1 채널과, 온도 감지 소자를 거쳐 발광 소자에 전류를 공급하는 제2 채널과, 수광 소자로부터 출력된 전류를 수신하는 제3 채널을 구비한 마이크로 컨트롤러를 포함할 수 있다.

Description

광학 센서, 레인 센서 및 차량 {OPTICAL SENSOR, RAIN SENSOR AND VEHICLE}
개시된 발명은 광학 센서, 레인 센서 및 이를 포함하는 차량에 관한 발명으로, 더욱 상세하게는 온도 보상을 위한 회로를 포함하는 광학 센서, 레인 센서 및 이를 포함하는 차량에 관한 것이다.
광학 센서는 거리 측정, 물체 검출 등 여러 분야에서 널리 이용되고 있다. 예를 들어, 강우를 감지하는 차량의 레인 센서 역시 광학 센서를 이용하는 것이 보편적이다.
일반적으로 광학 센서는 적외선, 가시광선, 자외선 등의 광을 방출하는 발광 소자와 발광 소자로부터 발신된 광을 수신하는 수광 소자를 포함하며, 광학 센서는 수광 소자가 수신한 광량을 기초로 거리 측정, 물체 검출 등의 동작을 수행할 수 있다.
이처럼, 광학 센서는 수광 소자가 수신한 광량에 따라 동작하므로, 광학 센서의 동작은 발광 소자로부터 발신된 광량에 큰 영향을 받을 수 있다. 따라서, 광학 센서는 발광 센서로부터 발신되는 광량을 일정하게 유지하도록 발광 센서를 제어할 수 있다.
또한, 발광 소자로서 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)가 널리 이용되고 있으며, 발광 다이오드는 온도에 따라 발신하는 광량이 변환하는 것으로 알려져 있다.
그 결과, 온도의 변화에 의하여 광학 센서가 오동작하거나, 지나치게 민감해지거나, 지나치게 둔감해질 수 있다.
개시된 발명의 일 측면은 온도 변화에도 불구하고 민감도가 일정한 광학 센서, 레인 센서 및 이를 포함하는 차량을 제공하고자 한다.
개시된 발명의 일 측면은 온도 변화에도 불구하고 일정한 광량을 발신하는 발광 소자를 포함하는 광학 센서, 레인 센서 및 이를 포함하는 차량을 제공하고자 한다.
개시된 발명의 일 측면은 온도 보상을 위한 회로를 포함하는 광학 센서, 레인 센서 및 이를 포함하는 차량을 제공하고자 한다.
개시된 발명의 일 측면은 서미스터를 이용한 온도 보상을 위한 회로를 포함하는 광학 센서, 레인 센서 및 이를 포함하는 차량을 제공하고자 한다.
개시된 발명의 일 측면에 따른 광학 센서는 광을 발신하는 발광 소자; 상기 발광 소자로부터 발신된 광을 수신하고, 수신된 광의 세기에 따라 전류를 출력하는 수광 소자; 상기 발광 소자와 연결되고 온도에 따라 전기적 저항이 변화하는 온도 감지 소자; 및 상기 발광 소자에 직접 전류를 공급하는 제1 채널과, 상기 온도 감지 소자를 거쳐 상기 발광 소자에 전류를 공급하는 제2 채널과, 상기 수광 소자로부터 출력된 전류를 수신하는 제3 채널을 구비한 마이크로 컨트롤러를 포함할 수 있다.
상기 마이크로 컨트롤러는 상기 제1 채널과 상기 제2 채널을 교대로 통하여 상기 발광 소자로 전류를 공급할 수 있다.
상기 제2 채널을 통하여 상기 발광 소자에 전류를 공급하는 동안 상기 마이크로 컨트롤러는 상기 수광 소자로부터 출력되는 전류를 기초로 상기 제1 채널을 통하여 상기 발광 소자에 공급하는 전류의 설정 값을 판단할 수 있다.
상기 마이크로 컨트롤러는 상기 설정 값을 가지는 전류를 상기 제1 채널을 통하여 상기 발광 소자로 공급하고, 상기 수광 소자로부터 출력되는 전류를 측정할 수 있다.
상기 제2 채널을 통하여 상기 발광 소자에 전류를 공급하는 동안 상기 수광 소자로부터 출력되는 전류가 증가하면 상기 마이크로 컨트롤러는 상기 제1 채널을 통하여 상기 발광 소자에 직접 공급하는 전류의 설정 값을 감소시킬 수 있다.
상기 제2 채널을 통하여 상기 발광 소자에 전류를 공급하는 동안 상기 수광 소자로부터 출력되는 전류가 감소하면 상기 마이크로 컨트롤러는 상기 제1 채널을 통하여 상기 발광 소자에 직접 공급하는 전류의 설정 값을 증가시킬 수 있다.
개시된 발명의 일 측면에 따른 레인 센서는 광을 발신하는 제1 및 제2 발광 소자; 상기 발광 소자로부터 발신된 광을 수신하고 수신된 광의 세기에 따라 전류를 출력하는 수광 소자; 상기 제2 발광 소자와 연결되고 온도에 따라 전기적 저항이 변화하는 온도 감지 소자; 및 상기 제1 발광 소자에 직접 전류를 공급하는 제1 채널과, 상기 온도 감지 소자를 거쳐 상기 제2 발광 소자에 전류를 공급하는 제2 채널과, 상기 수광 소자로부터 출력된 전류를 수신하는 제3 채널을 구비한 마이크로 컨트롤러를 포함할 수 있다.
상기 마이크로 컨트롤러는 상기 제2 발광 소자에 전류를 공급하는 동안 상기 수광 소자로부터 출력되는 전류를 기초로 상기 제1 발광 소자에 공급하는 전류의 설정 값을 판단할 수 있다.
상기 마이크로 컨트롤러는 상기 설정 값을 가지는 전류를 상기 제1 발광 소자로 공급하고, 상기 수광 소자로부터 출력되는 전류를 기초로 강우 여부를 판단할 수 있다.
상기 마이크로 컨트롤러는 상기 제1 채널을 통하여 상기 제1 발광 소자에 전류를 공급하고, 상기 수광 소자로부터 출력되는 전류가 미리 정해진 상한보다 크면 상기 마이크로 컨트롤러는 상기 상기 제1 채널을 통하여 상기 제1 발광 소자에 공급되는 전류의 설정 값을 감소시킬 수 있다.
상기 마이크로 컨트롤러는 상기 제1 채널을 통하여 상기 제1 발광 소자에 전류를 공급하고, 상기 수광 소자로부터 출력되는 전류가 미리 정해진 하한보다 작으면 상기 마이크로 컨트롤러는 상기 상기 제1 채널을 통하여 상기 제1 발광 소자에 공급되는 전류의 설정 값을 증가시킬 수 있다.
상기 마이크로 컨트롤러는 상기 제2 채널을 통하여 상기 제2 발광 소자에 전류를 공급하고, 상기 제2 채널을 통하여 상기 제2 발광 소자에 전류를 공급하는 동안 상기 수광 소자로부터 출력되는 전류가 증가하면 상기 마이크로 컨트롤러는 상기 상기 제1 채널을 통하여 상기 제1 발광 소자에 공급하는 전류의 설정 값을 감소시킬 수 있다.
상기 마이크로 컨트롤러는 상기 제2 채널을 통하여 상기 제2 발광 소자에 전류를 공급하고, 상기 제2 채널을 통하여 상기 제2 발광 소자에 전류를 공급하는 동안 상기 수광 소자로부터 출력되는 전류가 증가하면 상기 마이크로 컨트롤러는 상기 상기 제1 채널을 통하여 상기 제1 발광 소자에 공급하는 전류의 설정 값을 감소시킬 수 있다.
개시된 발명의 일 측면에 따른 차량은 강우를 감지하는 레인 센서; 프런트 윈도우의 이물질을 제거하는 와이퍼; 상기 레인 센서의 출력에 따라 상기 와이퍼를 동작시키는 제어기를 포함할 수 있다. 또한, 상기 레인 센서는, 광을 발신하는 제1 및 제2 발광 소자; 상기 발광 소자로부터 발신된 광을 수신하고, 수신된 광의 세기에 따라 전류를 출력하는 수광 소자; 상기 제2 발광 소자와 연결되고, 온도에 따라 전기적 저항이 변화하는 온도 감지 소자; 및 상기 제1 발광 소자에 직접 전류를 공급하는 제1 채널과, 상기 온도 감지 소자를 거쳐 상기 제2 발광 소자에 전류를 공급하는 제2 채널과, 상기 수광 소자로부터 출력된 전류를 수신하는 제3 채널을 구비한 마이크로 컨트롤러를 포함할 수 있다.
개시된 발명의 일 측면에 따르면, 온도 변화에도 불구하고 민감도가 일정한 광학 센서, 레인 센서 및 이를 포함하는 차량을 제공할 수 있다.
개시된 발명의 일 측면에 따르면, 온도 변화에도 불구하고 일정한 광량을 발신하는 발광 소자를 포함하는 광학 센서, 레인 센서 및 이를 포함하는 차량을 제공할 수 있다.
개시된 발명의 일 측면에 따르면, 온도 보상을 위한 회로를 포함하는 광학 센서, 레인 센서 및 이를 포함하는 차량을 제공할 수 있다.
개시된 발명의 일 측면에 따르면, 서미스터를 이용한 온도 보상을 위한 회로를 포함하는 광학 센서, 레인 센서 및 이를 포함하는 차량을 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 의한 광학 센서를 도시한다.
도 2는 일 실시예에 의한 광학 센서의 감지 동작을 도시한다.
도 3은 도 2에 도시된 온도 보상 동작에 의한 온도와 발광 소자의 출력 사이의 관계를 도시한다.
도 4는 일 실시예에 의한 광학 센서의 온도 보상 동작을 도시한다.
도 5는 도 4에 도시된 온도 보상 동작에 의한 온도와 발광 소자의 출력 사이의 관계를 도시한다.
도 6은 일 실시예에 의한 광학 센서의 동작을 도시한다.
도 7 및 도 8은 도 6에 도시된 광학 센서의 동작에 의한 수광 소자의 출력을 도시한다.
도 9는 일 실시예에 의한 차량을 도시한다.
도 10은 일 실시예에 의한 차량의 구성을 도시한다.
도 11은 일 실시예에 의한 레인 센서의 구성을 도시한다.
도 12는 일 실시예에 의한 레인 센서의 구조를 도시한다.
도 13은 일 실시예에 의한 레인 센서의 동작의 일 예를 도시한다.
도 14는 도 13에 도시된 온도 보상 동작이 수행되지 않은 경우의 수광 소자의 출력을 도시한다.
도 15는 도 13에 도시된 온도 보상 동작이 수행된 경우의 수광 소자의 출력을 도시한다.
도 16은 일 실시예에 의한 레인 센서의 동작의 다른 일 예를 도시한다.
도 17은 와이핑 동작에 의한 수광 소자의 출력의 일 예를 도시한다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 개시된 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 '부, 모듈, 부재, 블록'이라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예들에 따라 복수의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 전술된 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참고하여 개시된 발명의 작용 원리 및 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 일 실시예에 의한 광학 센서를 도시한다. 도 2는 일 실시예에 의한 광학 센서의 감지 동작을 도시한다. 도 3은 도 2에 도시된 온도 보상 동작에 의한 온도와 수광 소자의 출력 사이의 관계를 도시한다. 도 4는 일 실시예에 의한 광학 센서의 온도 보상 동작을 도시한다. 도 5는 도 4에 도시된 온도 보상 동작에 의한 온도와 수광 소자의 출력 사이의 관계를 도시한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 광학 센서(1)는 광을 발신하는 발광 소자(10)와, 광을 수신하는 수광 소자(20)와, 온도에 따라 전기적 특성이 변화하는 온도 감지 소자(30)와, 광학 센서(1)의 동작을 제어하는 마이크로 컨트롤러(40)를 포함한다.
발광 소자(10)는 전기적 에너지를 광학 에너지로 변환할 수 있다. 다시 말해, 발광 소자(10)는 전력을 공급받고, 미리 정해진 파장(또는 주파수)를 가지는 광을 발신할 수 있다. 예를 들어, 발광 소자(10)는 적외선을 발신하거나, 가시광선(적색광, 녹색광, 청색광 및/또는 백색광)을 발신하거나, 자외선을 발신할 수 있다.
발광 소자(10)는 공급된 전류의 크기에 따라 다른 세기(또는 광량)의 광을 발신할 수 있다. 구체적으로, 공급되는 전류의 크기가 증가할수록 발광 소자(10)가 발신하는 광의 세기가 증가할 수 있다.
발광 소자(10)는 마이크로 컨트롤러(40)의 제어에 따라 광을 발신할 수 있다. 발광 소자(10)는 A 채널(41) 또는 B 채널(42)을 통하여 마이크로 컨트롤러(40)로부터 전류을 공급받을 수 있다.
발광 소자(10)는 예를 들어 엘이디(Light Emitting Diode, LED) 소자일 수 있다.
수광 소자(20)는 광학 에너지를 전기적 에너지로 변환할 수 있다. 다시 말해, 수광 소자(20)는 광을 수신하고, 전류를 출력할 수 있다. 예를 들어, 수광 소자(20)는 적외선을 수신하거나 가시광선(적색광, 녹색광, 청색광 및/또는 백색광)을 수신하거나 자외선을 수신할 수 있으며, 전류를 출력할 수 있다. 수광 소자(20)는 발광 소자(10)로부터 발신된 광을 수신하거나, 발광 소자(10)로부터 발신되어 대상에 반사된 광을 수신할 수 있다.
수광 소자(20)는 수신된 광의 세기에 따라 다른 크기의 전류를 출력할 수 있다. 구체적으로, 수신된 광의 세기가 증가할수록 수광 소자(20)가 출력하는 전류의 크기가 증가할 수 있다.
수광 소자(20)는 수신된 광의 세기에 따른 전류를 마이크로 컨트롤러(40)로 출력할 수 있다. 수광 소자(20)는 마이크로 컨트롤러(40)의 C 채널(43)을 통하여 마이크로 컨트롤러(40)로 전류를 출력할 수 있다.
수광 소자(20)는 예를 들어 포토 다이오드(photo diode)일 수 있다.
온도 감지 소자(30)는 온도에 따라 전기적 특성이 변화할 수 있다. 예를 들어, 온도 감지 소자(30)는 온도에 따라 전기적 저항값이 변화할 수 있다. 온도 감지 소자(30)의 전기적 저항값은 온도에 따라 대략 선형적으로 변화할 수 있다.
온도 감지 소자(30)는 온도에 따라 전기적 저항값이 변화하는 서미스터(thermistor)일 수 있다. 서미스터는 저항의 온도 계수에 따라 정특성 서미스터(PTC thermistor: Positive Temperature Coefficient thermistor)와 부특성 서미스터(NTC thermistor: Negative Temperature Coefficient thermistor)로 구분될 수 있다. 정특성 서미스터는 온도의 증가에 따라 저항값이 증가하며, 부특성 서미스터는 온도의 증가에 따라 저항값이 감소한다. 특히, 서미스터에 미리 정해진 전압을 인가하는 경우 정특성 서미스터의 전류는 온도의 증가에 따라 감소하며 부특성 서미스터의 전류는 온도의 증가에 따라 증가한다.
이해를 돕기 위하여, 이하에서는 온도 감지 소자(30)는 부특성 서미스터로 가정한다.
온도 감지 소자(30)는 일단이 마이크로 컨트롤러(40)의 B 채널(42)과 연결되고, 타단이 발광 소자(10)와 연결된다. 따라서, 마이크로 컨트롤러(40)가 B 채널(42)을 통하여 발광 소자(10)에 전류를 공급되는 경우, 전류는 온도 감지 소자(30)를 통과한다.
발광 소자(10)에 공급되는 전류는 온도 감지 소자(30)의 저항값에 의하여 제한될 수 있다. 예를 들어, 주변 온도가 하강하여 온도 감지 소자(30)의 저항값이 증가하면 발광 소자(10)에 공급되는 전류가 감소하고, 주변 온도가 상승하여 온도 감지 소자(30)의 저항값이 감소하면 발광 소자(10)에 공급되는 전류가 증가할 수 있다. 이처럼, 온도 감지 소자(30)를 거쳐 발광 소자(10)에 공급되는 전류는 온도의 상승에 따라 증가하고, 온도의 하강에 따라 감소할 수 있다.
마이크로 컨트롤러(40)는 A 채널(41) 또는 B 채널(42)을 통하여 전압을 인가하여 발광 소자(10)에 전류를 공급하고, C 채널(43)을 통하여 수광 소자(20)부터 출력되는 전류를 수신할 수 있다. 또한, 마이크로 컨트롤러(40)는 수광 소자(20)로부터 출력되는 전류를 측정하고, 측정된 전류의 크기를 아날로그-디지털 컨버터를 이용하여 디지털 전류 데이터로 변환할 수 있다. 또한, 마이크로 컨트롤러(40)는 디지털 전류 데이터를 처리하여 대상까지의 거리 또는 대상의 존부(예를 들어, 강우 여부 등) 등을 판단할 수 있다.
예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이 마이크로 컨트롤러(40)는 A 채널(41)을 통하여 전압을 인가하여 발광 소자(10)에 전류를 공급하고, 수광 소자(20)로부터 출력되는 전류를 수신할 수 있다. 마이크로 컨트롤러(40)는 수광 소자(20)로부터 출력되는 전류를 측정하고, 측정된 전류의 크기에 따라 대상까지의 거리 또는 대상의 존부(예를 들어, 강우 여부 등) 등을 판단할 수 있다.
이때, 발광 소자(10)로부터 출력되는 광의 세기는 온도에 따라 변화할 수 있다. 그 결과, 수광 소자(20)가 수신하는 광의 세기 역시 온도에 따라 변화하고, 수광 소자(20)가 마이크로 컨트롤러(40)에 출력하는 전류의 크기 역시 온도에 따라 변화할 수 있다.
예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 온도가 증가함에 따라 발광 소자(10)로부터 출력되는 광의 세기는 증가하고, 따라서 마이크로 컨트롤러(40)가 수광 소자(20)로부터 수신하는 전류의 크기 역시 증가한다. 또한, 주변 온도가 특정 온도에 도달하면 발광 소자(10)로부터 출력되는 광의 세기는 포화되고, 따라서 마이크로 컨트롤러(40)가 수광 소자(20)로부터 수신하는 전류의 크기 역시 포화될 수 있다.
마이크로 컨트롤러(40)는 온도와 관계없이 발광 소자(10)로부터 일정한 세기의 광이 발신되도록 발광 소자(10)에 공급되는 전류를 제어할 수 있다.
예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이 마이크로 컨트롤러(40)는 B 채널(42)을 통하여 발광 소자(10)에 전압을 인가하여 전류를 공급하고, 수광 소자(20)로부터 출력되는 전류를 수신할 수 있다. 마이크로 컨트롤러(40)는 B 채널(42)을 통하여 발광 소자(10)에 전류를 공급하는 동안 수광 소자(20)로부터 출력되는 전류를 측정하고, B 채널(42)을 통하여 발광 소자(10)에 전류를 공급하는 동안 측정된 수광 소자(20)의 출력에 따라 A 채널(41)을 통하여 발광 소자(10)에 인가되는 전압을 제어할 수 있다. 다시 말해, 마이크로 컨트롤러(40)는 A 채널(41)을 통하여 발광 소자(10)에 공급하는 전류를 조절할 수 있다.
마이크로 컨트롤러(40)가 B 채널(42)을 통하여 발광 소자(10)에 전압을 출력하면, 발광 소자(10)에 공급되는 전류는 온도 감지 소자(30)에 의하여 제한된다. 다시 말해, B 채널(42)을 통하여 발광 소자(10)에 공급되는 전류는 온도에 따라 변화할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이 온도가 증가할수록 온도 감지 소자(30)를 거쳐 발광 소자(10)에 공급되는 전류가 증가하고, 발광 소자(10)로부터 발신되는 광의 세기(광량)가 증가할 수 있다. 그 결과, 마이크로 컨트롤러(40)가 수광 소자(20)로부터 수신하는 전류 역시 증가할 수 있다.
B 채널(42)을 통하여(온도 감지 소자를 거쳐) 발광 소자(10)에 전압을 인가하는 동안 마이크로 컨트롤러(40)는 수광 소자(20)로부터 수신되는 전류의 변화를 기초로 온도의 변화를 판단할 수 있다. 또한, 마이크로 컨트롤러(40)는 온도의 변화를 보상하기 위하여 A 채널(41)을 통하여 발광 소자(10)에 공급하는 전류의 크기를 제어할 수 있다.
예를 들어, B 채널(42)을 통하여(온도 감지 소자를 거쳐) 발광 소자(10)에 전류를 공급하는 동안 수광 소자(20)로부터 수신되는 전류가 증가하면 마이크로 컨트롤러(40)는 발광 소자(10)로부터 발신되는 광의 세기가 증가한 것을 판단할 수 있으며, 또한 주변 온도가 상승한 것을 판단할 수 있다. 온도와 관계없이 발광 소자(10)로부터 일정한 세기의 광이 발신되도록 마이크로 컨트롤러(40)는 A 채널(41)을 통하여 발광 소자(10)에 공급하는 전류를 감소시킬 수 있다.
또한, B 채널(42)을 통하여(온도 감지 소자를 거쳐) 발광 소자(10)에 전류를 공급하는 동안 수광 소자(20)로부터 수신되는 전류가 감소하면 마이크로 컨트롤러(40)는 발광 소자(10)로부터 발신되는 광의 세기가 감소한 것을 판단할 수 있으며, 또한 주변 온도가 하강한 것을 판단할 수 있다. 온도와 관계없이 발광 소자(10)로부터 일정한 세기의 광이 발신되도록 마이크로 컨트롤러(40)는 A 채널(41)을 통하여 발광 소자(10)에 공급하는 전류를 감소시킬 수 있다.
도 6은 일 실시예에 의한 광학 센서의 동작을 도시한다. 도 7 및 도 8은 도 6에 도시된 광학 센서의 동작에 의한 수광 소자의 출력을 도시한다.
도 6, 도 7 및 도 8과 함께, 광학 센서(1)의 동작(1000)이 설명된다.
광학 센서(1)는 온도 감지 소자(30)를 거쳐 발광 소자(10)에 테스트 전류를 공급한다(1010).
마이크로 컨트롤러(40)는 B 채널(42)을 통하여 발광 소자(10)에 전압을 인가할 수 있으며, 마이크로 컨트롤러(40)가 B 채널(42)을 통하여 발광 소자(10)에 전압을 출력하면 발광 소자(10)에 공급되는 테스트 전류는 온도 감지 소자(30)에 의하여 제한된다. 다시 말해, B 채널(42)을 통하여 발광 소자(10)에 공급되는 테스트 전류는 온도에 따라 변화할 수 있다. 온도가 증가할수록 온도 감지 소자(30)를 거쳐 발광 소자(10)에 공급되는 테스트 전류가 증가하고, 발광 소자(10)로부터 발신되는 광의 세기(광량)가 증가할 수 있다. 온도가 감소할수록 온도 감지 소자(30)를 거쳐 발광 소자(10)에 공급되는 테스트 전류가 감소하고, 발광 소자(10)로부터 발신되는 광의 세기(광량)가 감소할 수 있다.
광학 센서(1)는 수광 소자(20)로부터 출력되는 온도 감지 전류를 측정한다(1020).
수광 소자(20)는 발광 소자(10)로부터 발신된 광을 수신하고, 수신된 광의 세기에 따라 다른 전류를 출력할 수 있다. B 채널(42)을 통하여(온도 감지 소자를 거쳐) 발광 소자(10)에 전압을 인가하는 동안 마이크로 컨트롤러(40)는 수광 소자(20)로부터 출력되는 온도 감지 전류의 크기를 측정할 수 있다.
광학 센서(1)는 수광 소자(20)의 온도 감지 전류의 증가 값이 기준 값보다 큰지를 판단한다(1030).
마이크로 컨트롤러(40)는 수광 소자(20)의 온도 감지 전류를 저장할 수 있으며, 미리 정해진 시간(T1) 동안 수광 소자(20)의 온도 감지 전류의 증가 값과 기준 값을 비교할 수 있다.
수광 소자(20)의 온도 감지 전류의 증가 값이 기준 값보다 크면(1030의 예), 광학 센서(1)는 발광 소자(10)에 공급하는 구동 전류를 감소시킨다(1040).
수광 소자(20)의 온도 감지 전류의 증가 값이 기준 값보다 크면 마이크로 컨트롤러(40)는 온도 감지 소자(30)를 거쳐 발광 소자(10)에 공급된 테스트 전류가 증가한 것으로 판단할 수 있으며, 또한 주변 온도가 상승한 것으로 판단할 수 있다.
따라서, 온도와 관계없이 발광 소자(10)로부터 일정한 세기의 광이 발신되도록 마이크로 컨트롤러(40)는 발광 소자(10)에 공급하는 구동 전류를 감소시킬 수 있다. 마이크로 컨트롤러(40)는 A 채널(41)을 통하여 발광 소자(10)에 인가하는 전압을 감소시켜 발광 소자(10)에 공급하는 구동 전류를 감소시킬 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이 수광 소자(20)의 온도 감지 전류가 증가하면 발광 소자(10)로부터 출력되는 광의 세기가 증가한 것으로 판단된다. 따라서, 마이크로 컨트롤러(40)는 발광 소자(10)에 공급하는 구동 전류를 감소시킴으로써 발광 소자(10)로부터 출력되는 광의 세기가 증가하는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 마이크로 컨트롤러(40)는 발광 소자(10)로부터 출력되는 광의 세기를 일정 범위 이내로 유지할 수 있다.
수광 소자(20)의 온도 감지 전류의 증가 값이 기준 값보다 크지 않으면(1030의 아니오), 광학 센서(1)는 수광 소자(20)의 온도 감지 전류의 감소량이 기준 값보다 큰지를 판단한다(1050).
마이크로 컨트롤러(40)는 수광 소자(20)의 온도 감지 전류를 저장할 수 있으며, 미리 정해진 시간(T1) 동안 수광 소자(20)의 온도 감지 전류의 감소량과 기준 값을 비교할 수 있다.
수광 소자(20)의 온도 감지 전류의 감소량이 기준 값보다 크면(1050의 예), 광학 센서(1)는 발광 소자(10)에 공급하는 구동 전류를 증가시킨다(1060).
수광 소자(20)의 온도 감지 전류의 감소량이 기준 값보다 크면 마이크로 컨트롤러(40)는 온도 감지 소자(30)를 거쳐 발광 소자(10)에 공급된 테스트 전류가 감소한 것으로 판단할 수 있으며, 또한 주변 온도가 하강한 것으로 판단할 수 있다.
따라서, 온도와 관계없이 발광 소자(10)로부터 일정한 세기의 광이 발신되도록 마이크로 컨트롤러(40)는 발광 소자(10)에 공급하는 구동 전류를 증가시킬 수 있다. 마이크로 컨트롤러(40)는 A 채널(41)을 통하여 발광 소자(10)에 인가하는 전압을 증가시켜 발광 소자(10)에 공급하는 구동 전류를 증가시킬 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이 수광 소자(20)의 온도 감지 전류가 감소하면 발광 소자(10)로부터 출력되는 광의 세기가 감소한 것으로 판단된다. 따라서, 마이크로 컨트롤러(40)는 발광 소자(10)에 공급하는 구동 전류를 증가시킴으로써 발광 소자(10)로부터 출력되는 광의 세기가 감소하는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 마이크로 컨트롤러(40)는 발광 소자(10)로부터 출력되는 광의 세기를 일정 범위 이내로 유지할 수 있다.
수광 소자(20)의 온도 감지 전류의 감소량이 기준 값보다 크지 않으면(1050의 아니오), 광학 센서(1)는 발광 소자(10)에 구동 전류를 공급한다(1070). 발광 소자(10) 공급하는 구동 전류를 증가 또는 감소시킨 이후에도 광학 센서(1)는 발광 소자(10)에 구동 전류를 공급할 수 있다.
대상을 검출하거나 대상까지의 거리를 측정하기 위하여 마이크로 컨트롤러(40)는 A 채널(41)을 통하여 발광 소자(10)에 전압을 인가하여 발광 소자(10)에 구동 전류를 공급할 수 있다.
발광 소자(10)는 공급되는 구동 전류에 따라 다른 세기의 광을 발신할 수 있다.
이후, 광학 센서(1)는 수광 소자(20)로부터 출력되는 대상 감지 전류를 측정한다(1080).
수광 소자(20)는 발광 소자(10)로부터 발신된 광 또는 발광 소자(10)로부터 발신되어 대상에 반사된 광을 수신하고, 수신된 광의 세기에 따라 다른 전류를 출력할 수 있다. A 채널(41)을 통하여 발광 소자(10)에 전압을 인가하는 동안 마이크로 컨트롤러(40)는 수광 소자(20)로부터 출력되는 대상 감지 전류의 크기를 측정할 수 있다.
또한, 마이크로 컨트롤러(40)는 수광 소자(20)의 대상 감지 전류의 크기를 기초로 대상까지의 거리 또는 대상의 존부를 판단할 수 있다.
이상에서 설명된 바와 같이 광학 센서(1)는 온도의 변화를 보상하기 위하여 온도 감지 소자(30)를 거쳐 발광 소자(10)에 테스트 전류를 공급할 수 있다. 온도 감지 소자(30)를 거쳐 발광 소자(10)에 테스트 전류를 공급하는 동안 광학 센서(1)는 수광 소자(20)의 온도 감지 전류에 따라 발광 소자(10)에 공급되는 구동 전류를 조절할 수 있다. 그 결과, 광학 센서(1)는 주변 온도의 변화에도 불구하고 발광 소자(10)로부터 출력되는 광의 세기를 일정 범위 이내로 유지할 수 있다.
이하에서는 일 실시예에 의한 광학 센서(1)를 차량에 적용하는 것이 설명된다.
도 9는 일 실시예에 의한 차량을 도시한다. 도 10은 일 실시예에 의한 차량의 구성을 도시한다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 차량(100)은 후드(hood) (111), 프런트 펜더(front fender) (112), 루프 패널(roof panel) (113), 도어(door) (114), 트렁크 리드(trunk lid) (115), 쿼터 패널(quarter panel) (116) 등을 포함할 수 있다. 또한, 운전자의 시야를 확보하기 위하여, 차량(100)의 전방에는 프런트 윈도우(front window) (117)가 설치되고, 차량(100)의 측면에 사이드 윈도우(side window) (118)가 설치되고, 차량(100)의 후방에는 리어 윈도우(rear window) (119)가 마련된다.
프런트 윈도우(117)의 내측에는 빗물을 감지하는 레인 센서(200)가 마련되고, 프런트 윈도우(117)에는 강우 시에 빗물을 제거하는 와이퍼(300)가 마련될 수 있다. 또한, 레인 센서(200)의 출력에 따라 와이퍼(300)의 동작을 제어하는 제어기(예를 들어, Body Control Module, BCM) (400)가 마련될 수 있다.
레인 센서(200)는 광을 이용하여 프런트 윈도우(117) 상에 맺힌 빗방울을 감지할 수 있다.
이하에서는 레인 센서(200)가 설명된다.
도 11은 일 실시예에 의한 레인 센서의 구성을 도시한다. 도 12는 일 실시예에 의한 레인 센서의 구조를 도시한다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 레인 센서(200)는 프런트 윈도우(117)의 내측에 설치되며, 레인 센서(200)에 포함된 구성들을 보호하는 하우징(201)을 포함한다. 또한, 하우징(201) 내에는 광을 발신하는 제1 발광 소자(210) 및 제2 발광 소자(220), 광을 수신하는 수광 소자(230)와, 온도에 따라 전기적 특성이 변화하는 온도 감지 소자(240)와, 레인 센서(200)의 동작을 제어하는 마이크로 컨트롤러(250)가 마련된다.
제1 발광 소자(210)와 제2 발광 소자(220)는 전력을 공급받고, 미리 정해진 파장(또는 주파수)를 가지는 광을 발신할 수 있다. 특히, 제1 발광 소자(210)와 제2 발광 소자(220)는 공급된 전류의 크기에 따라 다른 세기(또는 광량)의 광을 발신할 수 있다. 구체적으로, 공급되는 전류의 크기가 증가할수록 제1 발광 소자(210)와 제2 발광 소자(220)가 발신하는 광의 세기가 증가할 수 있다.
제1 발광 소자(210)는 도 12에 도시된 바와 같이 프런트 윈도우(117)를 통하여 외부에 노출될 수 있으며, 프런트 윈도우(117)를 향하여 광을 발신할 수 있다. 비가 오지 않는 경우, 제1 발광 소자(210)로부터 발신된 광은 프런트 윈도우(117)에서 반사(전반사)되며, 반사된 광은 수광 소자(230)를 향하여 전파될 수 있다. 또한, 비가 오는 경우, 제1 발광 소자(210)로부터 발신된 광은 프런트 윈도우(117)를 거쳐 차량(100) 외부로 방출된다.
제1 발광 소자(210)는 마이크로 컨트롤러(250)의 제어에 따라 광을 발신할 수 있다. 제1 발광 소자(210)는 A 채널(251)을 통하여 마이크로 컨트롤러(250)로부터 전류을 공급받을 수 있다.
제2 발광 소자(220)는 도 12에 도시된 바와 같이 하우징(201) 내측에 설치될 수 있으며, 수광 소자(230)를 향하여 직접 광을 발신할 수 있다.
제2 발광 소자(220)는 마이크로 컨트롤러(250)의 제어에 따라 광을 발신할 수 있다. 제2 발광 소자(220)는 B 채널(252) 또는 C 채널(253)을 통하여 마이크로 컨트롤러(250)로부터 전류을 공급받을 수 있다.
제1 발광 소자(210)와 제2 발광 소자(220)예를 들어 엘이디(Light Emitting Diode, LED) 소자일 수 있다.
수광 소자(230)는 광을 수신하고, 전류를 출력할 수 있다. 수광 소자(230)는 제1 발광 소자(210)로부터 발신된 광 또는 제2 발광 소자(220)로부터 발신된 광을 수신할 수 있다. 특히, 수광 소자(230)는 수신된 광의 세기에 따라 다른 크기의 전류를 출력할 수 있다. 구체적으로, 수신된 광의 세기가 증가할수록 수광 소자(230)가 출력하는 전류의 크기가 증가할 수 있다.
수광 소자(230)는 수신된 광의 세기에 따른 전류를 마이크로 컨트롤러(250)로 출력할 수 있다. 수광 소자(230)는 마이크로 컨트롤러(250)의 D 채널(254)을 통하여 마이크로 컨트롤러(250)로 전류를 출력할 수 있다.
수광 소자(230)는 예를 들어 포토 다이오드(photo diode)일 수 있다.
온도 감지 소자(240)는 온도에 따라 전기적 특성이 변화할 수 있다. 예를 들어, 온도 감지 소자(240)는 온도에 따라 전기적 저항값이 변화할 수 있다.
온도 감지 소자(240)는 온도에 따라 전기적 저항값이 변화하는 서미스터(thermistor)일 수 있다. 특히, 이하에서는 온도 감지 소자(240)는 부특성 서미스터로 가정한다.
온도 감지 소자(240)는 일단이 마이크로 컨트롤러(250)의 C 채널(253)과 연결되고, 타단이 제2 발광 소자(220)와 연결된다. 따라서, 마이크로 컨트롤러(250)가 C 채널(253)을 통하여 제2 발광 소자(220)에 전류를 공급하는 경우, 전류는 온도 감지 소자(240)를 통과한다.
제2 발광 소자(220)에 공급되는 전류는 온도 감지 소자(240)의 저항값에 의하여 제한될 수 있다. 구체적으로, 제2 발광 소자(220)에 공급되는 전류는 온도에 따른 온도 감지 소자(240)의 저항값에 의하여 제한될 수 있다.
마이크로 컨트롤러(250)는 A 채널(251)을 통하여 전압을 인가하여 제1 발광 소자(210)에 전류를 공급하고, B 채널(252) 또는 C 채널(253)을 통하여 전압을 인가하여 제2 발광 소자(220)에 전류를 공급하고, D 채널(254)을 통하여 수광 소자(230)부터 출력되는 전류를 수신할 수 있다. 또한, 마이크로 컨트롤러(250)는 수광 소자(230)로부터 출력되는 전류를 측정하고, 측정된 전류 값에 따라 강우 여부를 판단하거나, 주변 온도를 판단할 수 있다.
마이크로 컨트롤러(250)는 A 채널(251)을 통하여 제1 발광 소자(210)에 전류를 공급하고, 수광 소자(230)로부터 출력되는 전류를 수신할 수 있다. 마이크로 컨트롤러(250)는 수광 소자(230)로부터 출력되는 전류를 측정하고, 측정된 전류의 크기에 따라 강우 여부를 판단할 수 있다.
예를 들어, 제1 발광 소자(210)에 전류를 공급하는 동안 수광 소자(230)로부터 출력되는 전류가 기준 전류보다 크면 마이크로 컨트롤러(250)는 비가 오지 아니하는 것으로 판단하고, 제1 발광 소자(210)에 전류를 공급하는 동안 수광 소자(230)로부터 출력되는 전류가 기준 전류보다 작으면 마이크로 컨트롤러(250)는 비가 오는 것으로 판단할 수 있다.
마이크로 컨트롤러(250)는 C 채널(253)을 통하여 제2 발광 소자(220)에 전류를 공급하고, 수광 소자(230)로부터 출력되는 전류를 수신할 수 있다. 마이크로 컨트롤러(250)는 수광 소자(230)로부터 출력되는 전류를 측정하고, 측정된 전류의 크기에 따라 온도를 예측할 수 있다. 또한, 마이크로 컨트롤러(250)는 C 채널(253)을 통하여 제2 발광 소자(220)에 전류를 공급하는 동안 수광 소자(230)로부터 출력되는 전류의 크기에 따라 A 채널(251)을 통하여 제1 발광 소자(210)에 공급하는 전류의 크기를 조절할 수 있다.
예를 들어, C 채널(253)을 통하여 제2 발광 소자(220)에 전류를 공급하는 동안 수광 소자(230)로부터 출력되는 전류의 증가 값이 기준 값보다 크면 마이크로 컨트롤러(250)는 온도가 상승한 것으로 판단할 수 있으며 A 채널(251)을 통하여 제1 발광 소자(210)에 공급하는 전류의 크기를 감소시킬 수 있다. 또한, C 채널(253)을 통하여 제2 발광 소자(220)에 전류를 공급하는 동안 수광 소자(230)로부터 출력되는 전류의 감소량이 기준 값보다 크면 마이크로 컨트롤러(250)는 온도가 하강한 것으로 판단할 수 있으며 A 채널(251)을 통하여 제1 발광 소자(210)에 공급하는 전류의 크기를 증가시킬 수 있다.
그 결과, 제1 발광 소자(210)는 온도 변화와 관계 없이 일정한 세기의 광을 발신할 수 있다.
도 13은 일 실시예에 의한 레인 센서의 동작의 일 예를 도시한다. 도 14는 도 13에 도시된 온도 보상 동작이 수행되지 않은 경우의 수광 소자의 출력을 도시한다. 도 15는 도 13에 도시된 온도 보상 동작이 수행된 경우의 수광 소자의 출력을 도시한다.
구체적으로, 도 13은 비가 오지 않는 동안 레인 센서(200)의 동작(1100)이 도시된다.
레인 센서(200)는 제1 발광 소자(210)에 전류를 공급하고 수광 소자(230)로부터 출력되는 제1 출력 전류가 상한 값보다 큰지를 판단한다(1110).
마이크로 컨트롤러(250)는 A 채널(251)을 통하여 전압을 인가하여 제1 발광 소자(210)에 전류를 공급할 수 있다. 마이크로 컨트롤러(250)로부터 전류가 공급되면 제1 발광 소자(210)는 광을 발신하고, 수광 소자(230)는 제1 발광 소자(210)로부터 발신된 광을 수신할 수 있다. 수광 소자(230)는 수신된 광의 세기에 따른 전류를 마이크로 컨트롤러(250)로 출력할 수 있다. 마이크로 컨트롤러(250)는 제1 발광 소자(210)에 전류를 공급하는 동안 수광 소자(230)로부터 출력된 전류(제1 출력 전류)를 측정하고, 수광 소자(230)로부터 출력된 제1 출력 전류값과 상한 값을 비교할 수 있다.
제1 출력 전류가 상한 값보다 크면(1110의 예), 레인 센서(200)는 제1 발광 소자(210)의 구동 전류를 감소시킨다(1115).
마이크로 컨트롤러(250)는 제1 발광 소자(210)로부터 출력된 광의 세기를 나타내는 제1 출력 전류값이 상한 값보다 크면 제1 발광 소자(210)로부터 출력되는 광의 세기가 미리 정해진 범위 이내가 되도록 A 채널(251)을 통하여 제1 발광 소자(210)에 공급되는 전류의 크기를 감소시킬 수 있다.
제1 출력 전류가 상한 값보다 크지 않으면(1110의 아니오), 레인 센서(200)는 제1 발광 소자(210)에 전류가 공급되는 동안 수광 소자(230)로부터 출력되는 제1 출력 전류가 하한 값보다 작은지를 판단한다(1120).
마이크로 컨트롤러(250)는 제1 발광 소자(210)에 전류를 공급하는 동안 수광 소자(230)로부터 출력된 전류(제1 출력 전류)를 측정하고, 수광 소자(230)로부터 출력된 제1 출력 전류값과 하한 값을 비교할 수 있다.
제1 출력 전류가 하한 값보다 작으면(1120의 예), 레인 센서(200)는 제1 발광 소자(210)의 구동 전류를 증가시킨다(1125).
마이크로 컨트롤러(250)는 제1 발광 소자(210)로부터 출력된 광의 세기를 나타내는 제1 출력 전류값이 하한 값보다 크면 제1 발광 소자(210)로부터 출력되는 광의 세기가 미리 정해진 범위 이내가 되도록 A 채널(251)을 통하여 제1 발광 소자(210)에 공급되는 전류의 크기를 증가시킬 수 있다.
제1 출력 전류가 하한 값보다 작지 않으면(1120의 아니오), 레인 센서(200)는 수광 소자(230)로부터 출력되는 제1 출력 전류의 증가 값이 제1 기준 값보다 큰지를 판단한다(1130).
마이크로 컨트롤러(250)는 제1 발광 소자(210)에 전류를 공급하는 동안 제1 출력 전류를 측정하고, 미리 정해진 시간 동안 제1 출력 전류의 증가 값을 산출할 수 있다. 또한, 마이크로 컨트롤러(250)는 제1 출력 전류의 증가 값과 제1 기준 값을 비교할 수 있다.
제1 출력 전류의 증가 값이 제1 기준 값보다 크면(1130의 예), 레인 센서(200)는 온도 감지 소자(240)를 거쳐 제2 발광 소자(220)에 전류를 공급하고 수광 소자(230)로부터 출력되는 제2 출력 전류의 증가 값이 제2 기준 값보다 큰지를 판단한다(1133).
마이크로 컨트롤러(250)는 C 채널(253)을 통하여 전압을 인가하여 온도 감지 소자(240)를 거쳐 제2 발광 소자(220)에 전류를 공급할 수 있다. 온도 감지 소자(240)를 거쳐 제2 발광 소자(220)에 공급되는 전류는 온도에 따라 변화할 수 있다.
마이크로 컨트롤러(250)는 제2 발광 소자(220)에 전류를 공급하는 동안 수광 소자(230)로부터 출력된 전류(제2 출력 전류)를 측정하고, 미리 정해진 시간 동안 제2 출력 전류의 증가 값을 산출할 수 있다. 또한, 마이크로 컨트롤러(250)는 미리 정해진 시간 동안 제2 출력 전류의 증가 값과 제2 기준 값을 비교할 수 있다.
제2 출력 전류의 증가 값이 제2 기준 값보다 크면(1133의 예), 레인 센서(200)는 제1 발광 소자(210)의 구동 전류를 감소시킨다(1136).
제1 출력 전류의 증가 값이 제1 기준 값보다 크고 제2 출력 전류의 증가 값이 제2 기준 값보다 크면, 마이크로 컨트롤러(250)는 온도의 상승으로 인하여 제1 발광 소자(210)로부터 출력되는 광의 세기가 증가한 것으로 판단할 수 있다. 따라서, 제1 발광 소자(210)로부터 출력되는 광의 세기를 일정하게 유지시키기 위하여 마이크로 컨트롤러(250)는 제1 발광 소자(210)의 구동 전류를 감소시킬 수 있다.
제2 출력 전류의 증가 값이 제2 기준 값보다 크지 않으면(1133의 아니오), 레인 센서(200)는 온도 상승 이외의 다른 원인을 검색하기 위하여 동작을 종료할 수 있다.
제1 출력 전류의 증가 값이 제1 기준 값보다 크지 않으면(1130의 아니오), 레인 센서(200)는 수광 소자(230)로부터 출력되는 제1 출력 전류의 감소 값이 제1 기준 값보다 큰지를 판단한다(1140).
마이크로 컨트롤러(250)는 제1 발광 소자(210)에 전류를 공급하는 동안 제1 출력 전류를 측정하고, 미리 정해진 시간 동안 제1 출력 전류의 감소 값을 산출할 수 있다. 또한, 마이크로 컨트롤러(250)는 제1 출력 전류의 감소 값과 제1 기준 값을 비교할 수 있다.
제1 출력 전류의 감소 값이 제1 기준 값보다 크면(1140의 예), 레인 센서(200)는 온도 감지 소자(240)를 거쳐 제2 발광 소자(220)에 전류를 공급하고 수광 소자(230)로부터 출력되는 제2 출력 전류의 감소 값이 제2 기준 값보다 큰지를 판단한다(1143).
마이크로 컨트롤러(250)는 제2 발광 소자(220)에 전류를 공급하는 동안 수광 소자(230)로부터 출력된 전류(제2 출력 전류)를 측정하고, 미리 정해진 시간 동안 제2 출력 전류의 감소 값을 산출할 수 있다. 또한, 마이크로 컨트롤러(250)는 미리 정해진 시간 동안 제2 출력 전류의 감소 값과 제2 기준 값을 비교할 수 있다.
제2 출력 전류의 감소 값이 제2 기준 값보다 크면(1143의 예), 레인 센서(200)는 제1 발광 소자(210)의 구동 전류를 증가시킨다(1146).
제1 출력 전류의 증가 값이 제1 기준 값보다 크고 제2 출력 전류의 증가 값이 제2 기준 값보다 크면, 마이크로 컨트롤러(250)는 온도의 상승으로 인하여 제1 발광 소자(210)로부터 출력되는 광의 세기가 증가한 것으로 판단할 수 있다. 따라서, 제1 발광 소자(210)로부터 출력되는 광의 세기를 일정하게 유지시키기 위하여 마이크로 컨트롤러(250)는 제1 발광 소자(210)의 구동 전류를 감소시킬 수 있다.
제2 출력 전류의 감소 값이 제2 기준 값보다 크지 않으면(1143의 아니오), 레인 센서(200)는 온도 상승 이외의 다른 원인을 검색하기 위하여 동작을 종료할 수 있다.
제1 출력 전류의 감소 값이 제1 기준 값보다 크지 않으면(1140의 아니오), 레인 센서(200)는 동작을 종료할 수 있다.
이상에서 설명된 바와 같이 레인 센서(200)는 온도 감지 소자(240)와 제2 발광 소자(220)를 이용하여 온도 변화에 의한 제1 발광 소자(210)의 출력 광 세기의 변화를 보상할 수 있다.
온도에 따른 제1 발광 소자(210)의 출력 광의 세기가 보상되지 아니하면, 도 14에 도시된 바와 같이 강우 여부와 관계 없이 온도의 상승에 따라 수광 소자(230)의 제1 출력 전류가 상승할 수 있다. 따라서, 레인 센서(200)은 온도의 변화에 따라 오동작할 수 있다.
반면, 온도에 따른 제1 발광 소자(210)의 출력 광의 세기가 보상되면, 도 15에 도시된 바와 같이 온도의 상승과 무관하게 수광 소자(230)의 제1 출력 전류가 일정하게 유지될 수 있다. 따라서, 온도의 변화로 인한 레인 센서(200)의 오동작이 방지될 수 있다.
도 16은 일 실시예에 의한 레인 센서의 동작의 다른 일 예를 도시한다. 도 17은 와이핑 동작에 의한 수광 소자의 출력의 일 예를 도시한다.
구체적으로, 도 16은 비가 오는 동안 레인 센서(200)의 동작(1200)이 도시된다.
레인 센서(200)는 제1 발광 소자(210)에 전류를 공급하고 1번째 와이핑 동작 직후 수광 소자(230)로부터 출력되는 제1 출력 전류가 상한 값보다 큰지를 판단한다(1210).
비가 오는 동안 제1 발광 소자(210)로부터 방출된 광은 프런트 윈도우(117)에서 반사되지 못하고 차량(100)의 외부로 방출될 수 있다. 따라서, 비가 오는 동안 수광 소자(230)로부터 출력되는 제1 출력 전류는 도 17에 도시된 바와 같이 와이핑 동작 직후 최대 값을 가지며 이후 서서히 감소된다.
따라서, 제1 발광 소자(210)로부터 발신되는 광의 세기를 측정하기 위하여 마이크로 컨트롤러(250)는 A 채널(251)을 통하여 제1 발광 소자(210)에 전류를 공급하고, 와이핑 동작이 수행된 직후에 수광 소자(230)로부터 출력된 전류(제1 출력 전류)를 측정할 수 있다. 또한, 마이크로 컨트롤러(250)는 수광 소자(230)로부터 출력된 제1 출력 전류값과 상한 값을 비교할 수 있다.
제1 출력 전류가 상한 값보다 크면(1210의 예), 레인 센서(200)는 제1 발광 소자(210)의 구동 전류를 감소시킨다(1215).
동작 1215는 도 13에 도시된 동작 1115와 동일할 수 있다.
제1 출력 전류가 상한 값보다 크지 않으면(1210의 아니오), 레인 센서(200)는 제1 발광 소자(210)에 전류를 공급하고 1번째 와이핑 동작 직후 수광 소자(230)로부터 출력되는 제1 출력 전류가 하한 값보다 작은지를 판단한다(1220).
마이크로 컨트롤러(250)는 와이핑 동작이 수행된 직후에 수광 소자(230)로부터 출력된 전류(제1 출력 전류)를 측정하고, 수광 소자(230)로부터 출력된 제1 출력 전류값과 하한 값을 비교할 수 있다.
제1 출력 전류가 상한 값보다 작으면(1220의 예), 레인 센서(200)는 제1 발광 소자(210)의 구동 전류를 증가시킨다(1225).
동작 1225는 도 13에 도시된 동작 1125와 동일할 수 있다.
제1 출력 전류가 하한 값보다 작지 않으면(1220의 아니오), 레인 센서(200)는 와이핑 동작 직후 측정된 수광 소자(230)의 제1 출력 전류들의 증가 값이 제1 기준 값보다 큰지를 판단한다(1230).
마이크로 컨트롤러(250)는 와이핑 동작 직후 제1 출력 전류를 측정하고, 미리 정해진 시간 동안 제1 출력 전류의 증가 값을 산출할 수 있다. 또한, 마이크로 컨트롤러(250)는 제1 출력 전류의 증가 값과 제1 기준 값을 비교할 수 있다.
제1 출력 전류의 증가 값이 제1 기준 값보다 크면(1130의 예), 레인 센서(200)는 온도 감지 소자(240)를 거쳐 제2 발광 소자(220)에 전류를 공급하고 와이핑 동작 직후 측정된 수광 소자(230)의 제2 출력 전류의 증가 값이 제2 기준 값보다 큰지를 판단한다(1233).
마이크로 컨트롤러(250)는 C 채널(253)을 통하여 제2 발광 소자(220)에 전류를 공급하고, 와이핑 동작이 수행된 직후에 수광 소자(230)로부터 출력된 전류(제2 출력 전류)를 측정할 수 있다. 또한, 마이크로 컨트롤러(250)는 미리 정해진 시간 동안 제2 출력 전류의 증가 값을 산출하고, 제2 출력 전류의 증가 값과 제2 기준 값을 비교할 수 있다.
제2 출력 전류의 증가 값이 제2 기준 값보다 크면(1233의 예), 레인 센서(200)는 제1 발광 소자(210)의 구동 전류를 감소시킨다(1236).
동작 1236은 도 13의 동작 1136과 동일할 수 있다.
제1 출력 전류의 증가 값이 제1 기준 값보다 크지 않으면(1230의 아니오), 레인 센서(200)는 수광 소자(230)로부터 출력되는 제1 출력 전류의 감소 값이 제1 기준 값보다 큰지를 판단한다(1240).
마이크로 컨트롤러(250)는 제1 발광 소자(210)에 전류를 공급하는 동안 와이핑 동작이 수행된 직후 제1 출력 전류를 측정하고, 미리 정해진 시간 동안 제1 출력 전류의 감소 값을 산출할 수 있다. 또한, 마이크로 컨트롤러(250)는 제1 출력 전류의 감소 값과 제1 기준 값을 비교할 수 있다.
제1 출력 전류의 감소 값이 제1 기준 값보다 크면(1240의 예), 레인 센서(200)는 온도 감지 소자(240)를 거쳐 제2 발광 소자(220)에 전류를 공급하고 와이핑 동작이 수행된 직후 수광 소자(230)로부터 출력되는 제2 출력 전류의 감소 값이 제2 기준 값보다 큰지를 판단한다(1243).
마이크로 컨트롤러(250)는 제2 발광 소자(220)에 전류를 공급하는 동안 와이핑 동작 직후 수광 소자(230)로부터 출력된 전류(제2 출력 전류)를 측정하고, 미리 정해진 시간 동안 제2 출력 전류의 감소 값을 산출할 수 있다. 또한, 마이크로 컨트롤러(250)는 미리 정해진 시간 동안 제2 출력 전류의 감소 값과 제2 기준 값을 비교할 수 있다.
제2 출력 전류의 감소 값이 제2 기준 값보다 크면(1243의 예), 레인 센서(200)는 제1 발광 소자(210)의 구동 전류를 증가시킨다(1246).
동작 1246은 도 13에 도시된 동작 1146과 동일할 수 있다.
제1 출력 전류의 감소 값이 제1 기준 값보다 크지 않으면(1240의 아니오), 레인 센서(200)는 동작을 종료할 수 있다.
이상에서 설명된 바와 같이 비가 오는 동안에도 레인 센서(200)는 온도 감지 소자(240)와 제2 발광 소자(220)를 이용하여 온도 변화에 의한 제1 발광 소자(210)의 출력 광 세기의 변화를 보상할 수 있다.
그 결과, 온도의 변화와 무관하게 제1 발광 소자(210)의 출력 광의 세기는 일정하게 유지되며, 온도의 변화로 인한 레인 센서(200)의 오동작이 방지될 수 있다.
한편, 개시된 실시예들은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 저장하는 기록매체의 형태로 구현될 수 있다. 명령어는 프로그램 코드의 형태로 저장될 수 있으며, 프로세서에 의해 실행되었을 때, 프로그램 모듈을 생성하여 개시된 실시예들의 동작을 수행할 수 있다. 기록매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로 구현될 수 있다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 컴퓨터에 의하여 해독될 수 있는 명령어가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래시 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다.
이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 본 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.
1: 광학 센서 10: 발광 소자
20: 수광 소자 30: 온도 감지 소자
40: 마이크로 컨트롤러 100: 차량
117: 프런트 윈도우 200: 레인 센서
210: 제1 발광 소자 220: 제2 발광 소자
230: 수광 소자 240: 온도 감지 소자
250: 마이크로 컨트롤러 300: 와이퍼

Claims (20)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 광을 발신하는 제1 및 제2 발광 소자;
    상기 발광 소자로부터 발신된 광을 수신하고, 수신된 광의 세기에 따라 전류를 출력하는 수광 소자;
    상기 제2 발광 소자와 연결되고, 온도에 따라 전기적 저항이 변화하는 온도 감지 소자; 및
    상기 제1 발광 소자에 직접 전류를 공급하는 제1 채널과, 상기 온도 감지 소자를 거쳐 상기 제2 발광 소자에 전류를 공급하는 제2 채널과, 상기 수광 소자로부터 출력된 전류를 수신하는 제3 채널을 구비한 마이크로 컨트롤러를 포함하되,
    상기 마이크로 컨트롤러는
    상기 제1 채널을 통하여 상기 제1 발광 소자에 전류를 공급하는 동안, 제1 발광 소자로부터의 출력되는 광의 세기를 일정 범위 이내로 유지하도록 상기 수광 소자로부터 출력되는 전류를 기초로 상기 제1 채널을 통하여 상기 제1 발광 소자에 공급되는 전류의 설정 값을 조절하고,
    상기 제2 채널을 통하여 상기 제2 발광 소자에 전류를 공급하는 동안, 온도 변화에 의한 상기 제1 발광소자로부터의 출력되는 광 세기의 변화를 보상하기 위해 상기 수광 소자로부터 출력되는 전류를 기초로 상기 제1 채널을 통하여 상기 제1 발광 소자에 공급하는 전류의 설정 값을 조절하는 레인 센서.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서,
    상기 마이크로 컨트롤러는 상기 수광 소자로부터 출력되는 전류를 기초로 강우 여부를 판단하는 레인 센서.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 마이크로 컨트롤러는 상기 제1 채널을 통하여 상기 제1 발광 소자에 전류를 공급하는 동안, 상기 수광 소자로부터 출력되는 전류가 미리 정해진 상한보다 크면 상기 제1 채널을 통하여 상기 제1 발광 소자에 공급되는 전류의 설정 값을 감소시키는 레인 센서.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 마이크로 컨트롤러는 상기 제1 채널을 통하여 상기 제1 발광 소자에 전류를 공급하는 동안, 상기 수광 소자로부터 출력되는 전류가 미리 정해진 하한보다 작으면 상기 제1 채널을 통하여 상기 제1 발광 소자에 공급되는 전류의 설정 값을 증가시키는 레인 센서.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 마이크로 컨트롤러는 상기 제2 채널을 통하여 상기 제2 발광 소자에 전류를 공급하는 동안, 상기 수광 소자로부터 출력되는 전류가 증가하면 상기 제1 채널을 통하여 상기 제1 발광 소자에 공급하는 전류의 설정 값을 감소시키는 레인 센서.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 마이크로 컨트롤러는 상기 제2 채널을 통하여 상기 제2 발광 소자에 전류를 공급하는 동안, 상기 수광 소자로부터 출력되는 전류가 감소하면 상기 제1 채널을 통하여 상기 제1 발광 소자에 공급하는 전류의 설정 값을 증가시키는 레인 센서.
  14. 강우를 감지하는 레인 센서;
    프런트 윈도우의 이물질을 제거하는 와이퍼;
    상기 레인 센서의 출력에 따라 상기 와이퍼를 동작시키는 제어기를 포함하고,
    상기 레인 센서는,
    광을 발신하는 제1 및 제2 발광 소자;
    상기 발광 소자로부터 발신된 광을 수신하고, 수신된 광의 세기에 따라 전류를 출력하는 수광 소자;
    상기 제2 발광 소자와 연결되고, 온도에 따라 전기적 저항이 변화하는 온도 감지 소자; 및
    상기 제1 발광 소자에 직접 전류를 공급하는 제1 채널과, 상기 온도 감지 소자를 거쳐 상기 제2 발광 소자에 전류를 공급하는 제2 채널과, 상기 수광 소자로부터 출력된 전류를 수신하는 제3 채널을 구비한 마이크로 컨트롤러를 포함하되,
    상기 마이크로 컨트롤러는
    상기 제1 채널을 통하여 상기 제1 발광 소자에 전류를 공급하는 동안, 제1 발광 소자로부터의 출력되는 광의 세기를 일정 범위 이내로 유지하도록 상기 수광 소자로부터 출력되는 전류를 기초로 상기 제1 채널을 통하여 상기 제1 발광 소자에 공급되는 전류의 설정 값을 조절하고,
    상기 제2 채널을 통하여 상기 제2 발광 소자에 전류를 공급하는 동안, 온도 변화에 의한 상기 제1 발광소자로부터의 출력되는 광 세기의 변화를 보상하기 위해 상기 수광 소자로부터 출력되는 전류를 기초로 상기 제1 채널을 통하여 상기 제1 발광 소자에 공급하는 전류의 설정 값을 조절하는 차량.
  15. 삭제
  16. 제14항에 있어서,
    상기 마이크로 컨트롤러는 상기 설정 값을 가지는 전류를 상기 제1 발광 소자로 공급하고, 상기 수광 소자로부터 출력되는 전류를 기초로 강우 여부를 판단하는 차량.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 마이크로 컨트롤러는 상기 제1 채널을 통하여 상기 제1 발광 소자에 전류를 공급하는 동안, 상기 수광 소자로부터 출력되는 전류가 미리 정해진 상한보다 크면 상기 제1 채널을 통하여 상기 제1 발광 소자에 공급되는 전류의 설정 값을 감소시키는 차량.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 마이크로 컨트롤러는 상기 제1 채널을 통하여 상기 제1 발광 소자에 전류를 공급하는 동안, 상기 수광 소자로부터 출력되는 전류가 미리 정해진 하한보다 작으면 상기 제1 채널을 통하여 상기 제1 발광 소자에 공급되는 전류의 설정 값을 증가시키는 차량.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 마이크로 컨트롤러는 상기 제2 채널을 통하여 상기 제2 발광 소자에 전류를 공급하는 동안, 상기 수광 소자로부터 출력되는 전류가 증가하면 상기 제1 채널을 통하여 상기 제1 발광 소자에 공급하는 전류의 설정 값을 감소시키는 차량.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 마이크로 컨트롤러는 상기 제2 채널을 통하여 상기 제2 발광 소자에 전류를 공급하는 동안, 상기 수광 소자로부터 출력되는 전류가 감소하면 상기 제1 채널을 통하여 상기 제1 발광 소자에 공급하는 전류의 설정 값을 증가시키는 차량.
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