KR20010013512A - 차창의 습기를 검출하기 위한 센서 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차창(14)의 습기를 검출하기 위한 센서 장치에 관한 것이며, 물기나 오물에 노출되어 젖을 수 있는 차창 외측(32) 위에 상기 센서의 2개의 측정 구간이 단지 하나의 송신기(6)로 실현될 수 있으며, 상기 송신기 빔(30)을 차창(14) 안으로 수용하는 광도파 본체(10)가 구조체(22)를 가지며, 상기 구조체에 의해 상기 송신기(6)로부터 방사된 송신기 빔(30)은 2개의 다른 방향에서 모아져 평행사변형을 형성한다.

Description

차창의 습기를 검출하기 위한 센서 장치{Sensor device for detecting moisture on a window}

DE 197 01 258 A1에는 차창용 와이퍼 장치의 제어를 위한 센서 장치가 공지되어 있으며, 이 경우 상기 센서 장치는 광전자 원리에 따라 작용한다. 상기 센서 장치는 다수의 송신기와 적어도 하나의 수신기를 가지며, 이들은 연결 수단에 의해 일정한 빔(beam)을 차창 안으로 수용 및 방출하여, 물기 또는 오물로 인한 차창의 습기를 측정한다. 이와 같은 빔은 입사각 때문에 적어도 한 번 차창 안에서 (마른) 차창 표면에서 전반사(total reflection)되어 결국에는 일정한 지점에서 다시 수신기로 나오게 된다. 습기(공기, 물, 얼음, 오물, 안개 등)에 의해 차창 표면이 젖음으로써 상기 전반사가 장애를 받게 되므로, 예를 들어 물방울로 인해 원래의 빔 경로로부터 상기 빔의 일부의 유출로 인해 습기에 따른 방사 손실(radiation loss)이 발생하게 된다.

상기 수신기를 통해 검출된 약화된 빔은 센서 신호로서 신호 처리 장치에 보내지고 거기에서 예를 들어 차량의 와이퍼 장치를 제어하기 위해 평가된다. 제어 장치는 평가된 센서 신호에 따라 와이퍼 모터를 계속 와이핑 모드 또는 단속(interval) 와이핑 모드로 제어한다.

상기 송신기는 DE 197 01 258 A1에 따르면 수신기 주위의 연결 수단 위에서 동심원으로 배열되거나 부분적으로 동심원으로 배열되며, 이 경우 상기 연결 수단은 원형으로 형성된다. 따라서 송신기, 수신기 및 연결 수단들이 원형 바닥 면에 퍼져있다. 그 때문에 상기 센서 또는 센서 하우징은 원형으로 형성된다.

상기 센서의 감지 면은 차창의 측정 영역들의 합을 통해 제공되며, 그 차창은 거의 하나의 송신기와 그에 할당된, 즉 빛을 수용하는 수신기 사이에 위치한다. 이 때 측정 영역은 차창이 젖지 않아 송신기 빔이 전반사되는, 차창의 물기 또는 오물에 노출된 쪽 위의 영역으로 인식하므로 차창이 젖으면 상기 송신기 빔은 상기 측정 영역에서 다소 유출될 수 있다.

그러나 그 경우의 단점으로는 일정수의 측정 영역들 또는 감지 면들을 위해 동일한 수의 송신기가 이용되어야 한다는 것이다. 따라서 많은 수의 송신기 및 수신기로 인해 큰 제조 비용이 초래한다.

그 밖의 단점으로 볼 수 있는 것은 많은 수의 송신기 및 상기 송신기의 원형 배열은 센서 및 차창 위에서의 받침면을 상대적으로 크게 확장시키므로, 상기 센서가 최근의 일반적인 경우처럼 차창 위의 와이핑 영역 내에 설치되면, 상기 센서들은 차량 운전자의 시야에 노출되어 장애를 일으킨다.

본 발명은 청구범위 제 1항의 기재에 따른 차창의 습기를 검출하기 위한 센서 장치에 관한 것이다.

도 1은 하나의 송신기 및 그에 할당된 수신기를 갖는 센서 장치의 단면도.

도 2는 구조체들을 갖는 본 발명에 따른 광도파 본체의 사시도.

도 3은 도 2에 따른 광도파 본체의 평면도.

도 4a는 하나의 송신기 및 하나의 수신기를 갖는 광도파 본체를 도 3의 선 IVa - IVa를 따라 절취한 단면도.

도 4b는 하나의 송신기 및 하나의 수신기를 갖는 광도파 본체를 도 3의 선 IVb - IVb를 따라 절취한 단면도.

도 5는 다른 광도파 본체를 도시한 도면.

청구범위 제 1항의 특징들을 갖는 본 발명에 따른 센서 장치에 따른 장점으로는 상기 물기 또는 오물에 노출되어 젖을 수 있는 차창 외측 위에 2개의 측정 구간이 단지 하나의 송신기로 실현될 수 있으며, 여기에 상기 송신기 빔을 차창 안으로 받아들이는 광도파 본체가 적어도 하나의 구조체를 가지며, 상기 송신기로부터 방사된 송신기 빔이 2개의 다른 방향에서 상기 구조체에 의해 모아져 평행사변형을 만든다는 것이다.

청구범위의 종속항에 서술된 특징들을 통해 상기 제 1항에 제공된 특징들을 구체화하는 양호한 구성 및 개선책이 얻어진다.

특히 유리한 장점은 차창으로부터 상기 송신기 빔을 내보내는 광도파 본체는 적어도 하나의 구조체를 가지며, 상기 수신기에 의해 검출되는 송신기 빔은 2개의 방향으로부터 수신기 상에 상기 구조체에 의해 초점이 모아진다는 것이다. 따라서 상기 광도파 본체의 각각 할당된 구조체를 이용해 2개의 송신기와 2개의 수신기를 배열할 때 4개의 측정 구간 또는 감지 영역들을 가지는 하나의 센서 장치가 실현될 수 있으며, 이 경우 더 나아가서 상기 광도파 본체는 작은 확장부를 가지며 그리고 센서 장치는 차창 위에서 작은 받침대를 갖는다.

또 다른 장점으로는 상기 구조체들이 대기 매질과 광도파 본체 사이에 광학 렌즈 또는 광학 면(optical surface)을 가지며, 그의 초점에 송신기 또는 수신기가 위치한다. 따라서 부가의 렌즈 또는 광학 소자가 빔 경로에서 생략될 수 있으며 상기 광도파 본체의 구조적인 구성은 단순해지고 따라서 상기 센서 장치의 구성 크기가 확실히 줄어들 수 있다.

상기 장치를 최적화시키기 위해 상기 송신기로부터 방사되는 평행사변형 형상의 2개의 송신기 빔의 방사각은 대략 100° 내지 120°로 결정하는 것이 좋다. 따라서 상기 구조체들의 양 광학 면들은 서로 겹치는 부분 없이 배열될 수 있으므로, 상기 광선 속의 해상도가 높아진다.

그 밖의 장점으로는, 2개의 송신기와 2개의 수신기가, 상기 차창에 대해 평행한 평면에서 평행사변형의 꼭지점을 형성하도록 배열되며, 이 경우 2개의 다른 방향으로부터 상기 수신기에 모아지는 송신기 빔은 대략 60° 내지 80°로 된다는 점에 있다. 따라서 상기 수신기에 초점이 모아지는 구조체는 2개의 겹치는 광학 표면을 가지지만, 이것은 상기 수신기에 빔의 초점이 모이게 하는데 어떠한 장애도 나타내지 않는다.

또 다른 장점으로는, 상기 광도파 본체의 구조체들의 광축이 차창에 대해 대략 45°의 경사각으로 향한다는 점에 있다. 그 때문에 상기 송신기 빔은 광도파 본체 안에서 별도의 전환 없이 차창 안으로 들어오게 되므로, 이것은 차창 외측이 말라 있고 깨끗한 경우에는 거기에서 전반사되어 나아간다.

차창에 대해 평행한 인쇄 회로에 상기 송신기를 배열하는 경우 대략 45°의 경사각은 더 나아가서 상기 송신기에서 최적의 발광 효율이 이루어지도록 만드는데, 그 이유는 송신기로서 차창에 평행한, 발광하는 표면을 가지는 칩 또는 발광 다이오드를 이용할 때 상기 송신기의 방사 빔은 입체각으로 램버트-코사인 법칙(Lambert's cosine law)에 따르기 때문이다.

평행사변형으로서 2개의 송신기와 2개의 수신기의 유리한 배열을 통해 상기 센서의 받침면은 차창 위에서 바람직하게는 직사각형으로 또는 평행사변형으로 선택될 수 있다. 특히 타원형의 광도파 본체를 가지는 상기 센서의 타원형 받침면도 생각해 볼 수 있다.

본 발명의 실시예들은 도면에 도시되어 있으며 하기의 상세한 설명에 상술되어 있다.

도 1에는 차창(14)의 오물이나 물기에 의한 습기를 감지하기 위해 차창(14)에 설치된 광전자 센서 장치의 단면도가 도시되어 있다. 상기 센서 장치는 하나의 하우징(20)을 가지며, 상기 하우징은 특히 접착 또는 압착을 통해 차창(14)에 고정되어 있다. 2개의 구조체(22)를 가지는 광도파 본체(10) 역시 상기 차창(14)에 직접 연결되며, 이 경우 상기 구조체는 상기 광도파 본체(10)의, 상기 센서 내부를 향한 상부면(18)에서 돌출해 있다. 이 광도파 본체(10)는 예를 들어 마찰 스프링에 의해 상기 하우징(20)으로부터 차창(14)에 압착되거나 또는 상기 차창에 접착된다. 상기 구조체(22)는 렌즈 형상의 광학 표면(24)을 갖는다. 상기 광학 표면(24)의 초점에는 하나의 송신기(6)와 하나의 수신기(8)가 위치한다. 상기 송·수신기는 인쇄 회로(4)에 대해 평행하게 고정되어 있으며, 그 인쇄 회로 역시 센서 하우징(20) 내에서 차창(14)에 대해 평행하게 배열되어 있다.

송신기 빔(30)의 경로는 상기 광학 표면(24)의 광축(28)을 따라 표시되어 있다. 상기 송신기 빔(30)은 상기 구조체(22)의 센서에 할당된 광학 표면(24)에서 평행 사변형 형상을 나타내며 또한 광도파관(26)에서 상기 광도파 본체(10)의 바닥에 제공된다. 상기 평행사변형의 송신기 빔(30)의 경로는 먼저 광도파 본체(10)를 통해 차창(14) 안으로 들어오고 또한 상기 빔 경로는 차창(14)의 깨끗하고 젖어있지 않은 외측(32)에서 적어도 전반사가 이루어지고 그리고 상기 빔 경로는 차창(14)으로부터 상기 광도파 본체(10) 및 그 외 구조체(22)의, 상기 수신기(8)에 할당된 광학 표면(24)을 지나 상기 수신기(8)에 초점이 모이게 된다.

도 2에는 차창(14)을 향한 직사각형의 받침면(12)과 테두리가 되는 웨브(16)를 구비한 상부면(18)을 가진 광도파 본체(10)의 사시도가 도시되어 있다. 이들 구조체들(22.1, 22.2)은 상기 광도파 본체(10)에 형성되어 있으며, 이들 구조체는 상기 광도파 본체(10)의 상부면(18)으로부터 튀어나와 있으며 짝을 이뤄 배열되어 있다. 전부 4개의 구조체(22)는 렌즈처럼 돔 형상인 각각 2개의 광학 표면(24)과 원통형의 각각 2개의 광도파관(26)을 가지고 있으며, 이 경우 광학 표면은 그 앞에 놓인 광도파 본체(10)의 기부(basin)(27)까지 도달한다.

상기 광도파 본체(10) 뿐만 아니라 상기 구조체(22) 역시 송신기 빔을 위해 거의 투명한 재료로 이루어진다. 예를 들어, 플렉시글래스(plexiglass) 재료가 적합하며, 이 경우 상기 재료는 이용되는 송신기 빔(30)(적외선 또는 가시광선)에 상응하게 채색되거나 또는 투명하게 되어 있다. 상기 광도파 본체(10)를 예를 들어 검은 색으로 채색하므로써, 원하지는 않지만 차창(14)을 통해 광도파 본체(10) 안으로 들어오게 미광(stray light) 또는 주위의 빛(34)의 일부가 필터링된다.

도 2에 사시도로 도시된 광도파 본체(10)는 도 3에서 상부면(18)에 대한 평면도로서 도시되어 있다. 상기 구조체(22)들은 일점 쇄선으로 표시된 선(28a)을 통해 연결되어 있으며, 이것은 차창(14)에 대해 평행한 상부면(18)에서 상기 광학 표면(24)의 광축(28)의 투영면(projection)에 일치한다. 상기 일점 쇄선(28a)은 평행 사변형을 형성한다. 상기 평행 사변형의 꼭지점에는 각각 하나의 송신기(6) 또는 하나의 수신기(8)가 배열될 수 있다. 상기 평행사변형의 내각(α, β)은 광축(28) 또는 선(28a)을 따라서 위치하는, 상기 양 송신기(6)중 하나로부터 송출된 2개의 광선속의 방사각(α)과 일치하거나 또는 2개의 다른 방향으로부터 상기 양 수신기(8)중 하나에서 묶여진(bundled) 송신기 빔(30)의 방사각(β)과 일치한다. 상기 송신기(6)의 방사각(α)은 약 110°가 되며, 상기 수신기(8)의 상기 방사각(β)은 대략 70°가 된다.

또한 도 3에서 알 수 있듯이 상기 구조체(22.1과 22.2)가 서로 구별된다. 상기 송신기(6)의 방사각(α)에 할당된 구조체들(22.1)은 완전히 둥근 광학 표면(24)과 광도파관(26)을 특징으로 한다. 상기 수신기(8)의 방사각(β)에 할당된 구조체들(22.2)은 서로 통하며 그리고 서로 연결된 광학 표면(24)과 광도파관(26)을 갖는다.

도 4a는 상기 광도파 본체(10)와 2개의 구조체(22.1과 22.2)를 선 IVa - IVa를 따라 절취한 단면도이다. 여기에는 상기 광학 표면(24)의 광축들(28) 및 송신기(6)와 수신기(8)가 도시되어 있다. 받침면(12) 또는 차창 외측(32)에 대해 상기 광축들(28)의 경사각(γ)은 대략 45°이며, 따라서 차창 외측에서 입사하는 송신기 빔(30)의 전반사가 이루어진다.

도 4b는 상기 광도파 본체(10)와 하나의 송신기(6)에 할당된 구조체(22.1)를 따라 도 3의 선 IVb - IVb을 따라 절취한 단면도이다. 여기에서는 상기 구조체(22.1)의 광학 표면(24)의 광축들(28) 및 송신기(6)가 도시되어 있다. 단면상으로는 차창(14)에 대해 90°를 이루며 2개의 방향(X1, X2)을 가지므로써 상기 송신기 빔의 평행사변형 형상을 이룬다.

도 5에는 다른 실시예가 도시되어 있다. 도 5에는 상기 송신기(6)와 수신기(8)의 평행사변형 배열이 도시되어 있다. 상기 구조체들(22)에 대한 도면은 전체 도면의 조망을 위해 생략되어 있다. 상기 광도파 본체(10) 역시 평행 사변형으로 형성되어 있다. 그러나 이것은 그 외에는 도 1 내지 도 4에 따른 제1 실시예의 상기 광도파 본체(10)와 동일한 성질 및 특징을 갖는다. 상기 양 실시예들에서 공통되는 특징은 차창(14)에 대해 평행하게, 위에서 볼 때 일점 쇄선(28a)을 따라 예를 들어 하나의 송신기(6)의 송신기 빔이 2개의 방향(X1, X2)으로 평행 사변형을 나타낸다는 점이며, 또한 2개 방향(X1, X2)으로부터 수용된 송신기 빔의 초점이 하나의 수신기(8)에 모인다는 점이다.

Claims (13)

1. 광을 방사하는 하나 이상의 송신기(6)와, 경사각(γ)으로 상기 송신기 빔(30)을 차창(14) 안으로 수용하고, 상기 수용된 송신기 빔(30)을 차창(14)으로부터 하나 이상의 수신기(8)로 전송하는 광도파 본체(10)를 구비한 글래스, 특히 차창의 습기를 검출하는 센서 장치에 있어서,

   상기 광도파 본체(10)는 하나 이상의 구조체(22.1)를 가지며, 상기 송신기(6)로부터 방사된 송신기 빔(30)은 상기 구조체에 의해 2개의 다른 방향(X1, X2)으로 모아져 평행 사변형을 형성하는 것을 특징으로 하는 센서 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 광도파 본체(10)는 하나 이상의 다른 구조체(22.2)를 가지며, 상기 수신기(8)에 의해 검출된 송신기 빔(30)은 상기 구조체에 의해 2개의 다른 방향(X1, X2)으로부터 수신기(8)에 초점이 모아지는 것을 특징으로 하는 센서 장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 구조체(22)는 송신기(6) 또는 수신기(8)를 향한 활성 광학 표면(24) 또는 렌즈를 가지며, 상기 송신기(6) 또는 수신기(8)는 상기 광학 표면(24) 또는 렌즈의 초점에 배열되는 것을 특징으로 하는 센서 장치.
4. 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 구조체(22)는 상기 광도파 본체(10)의 차창(14)에 대해 평행한 상부면(18)으로부터 튀어나오며 원통형의 광도파관(26)에 의해 활성 광학 표면(24)과 연결되는 것을 특징으로 하는 센서 장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 송신기(6)로부터 방사되며, 평행 사변형을 형성하는 송신기 빔(30)의 2개의 다른 방향들(X1, X2)은 대략 100 내지 120°의 방사각(α)을 갖는 것을 특징으로 하는 센서 장치.
6. 제 2항에 있어서, 상기 수신기(8)에 모아진 송신기 빔(30)의 2개의 다른 방향(X1, X2)은 대략 60 내지 80°의 방사각(β)을 갖는 것을 특징으로 하는 센서 장치.
7. 제 1항 내지 제 6항중 어느 한 항에 있어서, 상기 차창(14)에 대한 구조체(22) 광축의 경사각(γ)은 약 45°인 것을 특징으로 하는 센서 장치.
8. 제 1항 내지 제 7항중 어느 한 항에 있어서, 상기 차창(14)에 대해, 특히 광도파 본체(10)의 상부면(18)에 대해 평행한 한 평면에 투영된 형상이 평행사변형의 꼭지점들을 형성하도록, 각각 2개의 송신기(6)와 2개의 수신기(8)가 배열되는 것을 특징으로 하는 센서 장치.
9. 제 1항 내지 제 8항중 어느 한 항에 있어서, 상기 차창(14) 위에서 광도파 본체(10)의 받침면(12)은 직사각형인 것을 특징으로 하는 센서 장치.
10. 제 1항 내지 제 9항중 어느 한 항에 있어서, 상기 차창(14) 위에서 광도파 본체(10)의 받침면(12)은 평행사변형인 것을 특징으로 하는 센서 장치.
11. 제 1항 내지 제 10항중 어느 한 항에 있어서, 상기 차창(14) 위에서 광도파 본체(10)의 받침면(12)은 타원형인 것을 특징으로 하는 센서 장치.
12. 제 1항 내지 제 11항중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나의 구조체(22), 특히 렌즈 쌍은 모든 송신기(6)와 수신기(8)에 할당되어 있는 것을 특징으로 하는 센서 장치.
13. 제 1항 내지 제 12항중 어느 한 항에 있어서, 상기 광도파 본체(10)는 검은 색으로 채색하므로써 또는 그의 재료(material)로 인해 주위의 빛(34)을 필터링하는 것을 특징으로 하는 센서 장치.