KR20050027053A - 주변광 및 비 검출용 조합식 센서 시스템 - Google Patents

주변광 및 비 검출용 조합식 센서 시스템 Download PDF

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KR20050027053A
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피엔트카라이너
볼프프랑크
무나무넴
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 표면 상의 습도를 검출하고 주변광을 검출하기 위한 센서 시스템에 관한 것으로서, 상기 시스템은 표면 상의 습도를 인식하기 위한 제 1 센서 장치와 주변광의 세기를 측정하기 위한 제 2 센서 장치를 구비한다. 상기 제 1 센서 장치는 방사선 송신 유닛이며, 상기 유닛은 실질적으로 방사선이 표면의 반사 지점에서 방사선 수신 유닛 방향으로 반사되도록 방사선을 표면 상에 방사하며, 반사된 방사선의 세기에 따라서 표면 상의 습도의 정도가 검출될 수 있고, 상기 제 2 센서 장치는 특정 방향으로부터 나온 광 방사선의 세기를 측정하기 위해 광 센서를 포함하며, 상기 센서 시스템은 하나의 하우징 내에 배치되고, 제 2 센서 장치는 스크린 막에 의해, 방사선 송신 유닛에 의해 방사된 방사선에 대해 차폐된다.

Description

주변광 및 비 검출용 조합식 센서 시스템{Combined sensor system for detecting ambient light and rain}
본 발명은 주변광 및 비를 검출하기 위한 조합식 센서 시스템에 관한 것이다. 특히 자동차 분야에서는, 우천시 빗방울이 윈드실드 상에 떨어지는 것을 검출해서 이와 연관된 와이퍼 장치를 자동적으로 제어하기 위해 센서들이 사용되므로 수동적인 도움 없이도 자동차 운전자의 시야는 계속 방해 받지 않는다. 또한 주변광이 변할 때 자동적으로 서치 라이트를 스위치 온, 스위치 오프하도록 주로 주변광 센서가 사용된다.
요즘 주변광 센서와 레인 센서는 조합되어 실시된다. 일반적으로 레인 센서는 빗방울이 윈드실드 상에 떨어지는 것으로써 비를 검출한다. 이를 위해, 방사선을 방사하는 방사선 송신 유닛과 방사선 수신 유닛이 필요하며, 방사선은 방사선을 안내하는 하우징 부분에 커플링된다. 빗방울이 떨어질 수 있는 표면에서의 반사는 비가 오는지의 여부를 확인하기 위해서 측정된다. 방사선 송신 유닛에 의해서 발송된 방사선은 일반적으로 주변광 센서도 감지할 수 있는 파장 영역 내에 있다. 따라서 주변광 센서는 레인 센서의 영향을 받으며, 이는 주변광 센서의 측정시 에러를 일으킬 수 있다.
또한 방사선을 안내하는 하우징 부분을 통해 주변광 성분들도, 주변광 센서가 주변광에 의해 영향을 받지 않는 방향으로 주변광 센서로 안내될 수 있다. 또한 하우징 부분을 통해 센서 시스템의 내부로 들어온 주변광은 방사선 수신 유닛에 불리하게 영향을 미칠 수 있다.
따라서 본 발명의 과제는 주변광 및 비를 검출하기 위해 조합된 센서 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
상기 과제는 제 1 항에 따른 조합식 센서 시스템에 의해서 해결된다.
본 발명의 또 다른 장점들은 독립항에 제시된다.
본 발명에 따라 주변광 및 비 검출용 조합식 센서 시스템이 제공된다. 상기 센서 시스템은 표면 상의 빗방울을 인식하기 위한 제 1 센서 장치를 포함한다. 제 1 센서 장치는 방사선 송신 유닛을 포함하며 상기 유닛은 방사선을 표면 상에 방사하므로 방사선은 실질적으로 O-표면의 반사 지점에서 방사선 수신 방향으로 반사된다. 반사된 방사선의 방사선 세기에 따라 O-표면 상의 빗방울 존재 여부가 검출될 수 있다. 센서 시스템은 주변광의 세기를 측정하기 위해 제 2 센서 장치를 갖는다. 제 2 센서 장치는 특정 방향에서 들어오는 광 방사선의 세기를 측정하기 위해 광 센서를 갖는다. 센서 시스템은 하나의 하우징 내에 배치되고 제 2 센서 장치는 스크린 막에 의해, 방사선 송신 유닛으로부터 방사된 방사선 및/또는 특정 방향이 아닌 다른 방향에서 입사된 광 방사선에 대해 차폐되며/또는 이 경우 방사선 수신 유닛은 입사된 주변광에 대해 차폐된다.
상기의 방식으로, 조합식 센서 시스템을 형성하는 것이 가능해지며 상기 시스템에 있어서 주변광의 세기를 검출하기 위한 제 2 센서 장치는 제 1 센서 장치의 방사선 송신 유닛에 의해서 방사된 방사선에 영향을 받지 않게, 표면의 빗방울을 인식하기 위한 제 1 센서 장치 바로 근처에 배치된다. 이로 인해, 주변광이 정확히 검출될 수 있다. 또한 이로 인해 제 2 센서 장치에 의해서 외부광이 차폐될 수 있고, 제 1 센서 장치용의 가능한 광학 수단을 통해서 어떤 불리한 주변광이 제 2 센서 장치로 안내되지 않을 수 있다. 더욱이 스크린 막은 하우징 내에 주변광이 들어오는 것을 방지하므로, 방사선 수신 유닛은 주변광에 대해서 차폐된다. 또한 조합된 구성에 의해, 레인 센서와 주변광 센서는 단순한 방식으로 구현될 수 있다. 특히 자동차 분야에서는, 특정 방향 또는 제한된 각 범위에서만 주변광이 검출되는 것이 바람직하기 때문에, 스크린 막에 의해서 상기 각 범위가 선택될 수 있다.
바람직하게 방사선 송신 유닛과 방사선 수신 유닛 및 레인 센서는, 광 센서에 의해서 측정될 광의 통과 영역 외부에 반사 지점이 위치하도록, 하우징 내에 배치된다.
상기의 방식으로, 제 1 센서 장치는 특히 콤팩트한 구조로 제 2 센서 장치에 조합될 수 있다.
특히 상기 광 센서는 바람직하게는 제 1 센서 장치의 방사선 송신 유닛과 방사선 수신 유닛 사이에 배치된다.
상기 하우징은 광 안내 커버를 포함하며, 상기 커버는 방사선 송신 유닛으로부터 방사된 방사선을 커플링하고 커플링된 방사선이 표면에서 반사된 후, 방사선 송신 유닛에 제공되기 위해 방사되도록, 형성된다.
광 안내 커버는 적어도 하나의 다른 O 표면을 가지며 상기 표면은 방사된 방사선이 커버의 방사선 입사 영역 내로 편향되고/또는 반사된 방사선은 방사선 송신 유닛으로 편향되도록 형성된다. 상기의 방식으로, 방사된 방사선을 방사선 입사 영역 내에서 포커싱할 수 있으므로 방사된 방사선 중 가능한 한 적은 수의 방사선이 광 센서에 도달한다.
상기 광 안내 커버는 실질적으로 방사선 송신 유닛에 의해 방사된 방사선을 안내하기 위한 제 1 영역을, 주변광을 광 센서에 안내하기 위한 제 2 영역을 포함한다. 바람직하게 제 1 영역은, 실질적으로 방사선 송신 유닛에 의해 방사된 적외선만을 안내하도록 형성된다.
상기의 방식으로, 제 1 영역 내에 커플링된 주변광이 광 센서에 안내되는 것은 방지될 수 있다.
제 2 센서 장치는 프린트 회로 기판 상에 배치될 수 있으며, 스크린 막은 실질적으로 프린트 회로 기판과 커버 사이에 배치되므로, 교란 방사선이 측면으로 들어오는 것은 방지될 수 있다. 상기 교란 방사선은 특히 방사선 송신 유닛에 의해 방사된 방사선 또는 광 안내 커버를 통해 제 2 센서 영역 방향으로 편향된 주변광일 수 있다. 상기 스크린 막은 바람직하게는 중공 실린더형으로 프린트 회로 기판과 커버 사이에 배치된다.
상기 스크린 막은 또한 실린더형인 중공 실린더 부분들을 다수 포함하는 다부재로서 하우징의 베이스부에 배치될 수 있으므로, 종방향으로 연장된 하나 또는 다수의 슬롯을 갖는 중공 실린더형 스크린 막이 형성된다. 이와 관련하여 프린트 회로 기판은 스크린 막의 횡단면에 대응하는 리세스를 포함하며, 스크린 막은 상기 리세스를 통해서 연장된다. 상기의 방식으로 스크린 막은 하우징, 특히 하우징의 베이스부에 고정 연결될 수 있으며 동시에, 광 센서가 배치된 프린트 회로 기판용 위치 설정부로서 사용될 수 있다.
하기에서는 또 다른 특징들을 갖는 본 발명의 바람직한 실시예가, 첨부된 도면을 이용하여 더 자세히 설명된다.
도 1에는 조합식 센서 시스템(1)의 바람직한 실시예의 평면도가 도시된다. 상기 센서 시스템의 하우징은 빗방울이 하우징의 표면 상에 있는지를 검출하기 위한 제 1 센서 장치와 주변광을 검출하기 위한 제 2 센서 장치를 포함한다.
상기 하우징은 실질적으로 4각형이며 광 안내 커버(3)와 베이스부(7)로 구성된 2 부재로 형성되고, 상기 커버(3)는 베이스부가 리세스 내에서 적어도 측면의 슬라이딩에 대해서 고정되도록 상기 베이스부(7) 내에 삽입될 수 있다.
도시된 실시예에서 상기 제 1 센서 장치는, 4각형으로 형성된 하우징의 대응 모서리에 배치된 2 개의 방사선 송신 유닛(2)을 포함한다. 그러나 방사선 송신 유닛(2)의 수는 제공될 수 있는 공간에 따라서 임의로 선택될 수 있다. 방사선 송신 유닛(2)은 방사선을 방사하며, 상기 방사선은 광 안내 커버(3)의 표면에서 반사되어야 하며 이어서, 4 각형으로 형성된 하우징의 각각 다른 모서리에 배치된 방사선 수신 유닛(10)을 통해 수신되어야 한다. 방사선 송신 유닛(2)들에는 바람직하게는, 특정 파장의 방사선 또는 미리 설정된 파장 영역의 방사선을 발송하는 LED가 제공된다. 이에 상응하게 방사선 수신 유닛(10)은, 방사선 송신 유닛(2)으로부터 발송된 방사선을 수신할 수 있도록 형성된다.
발송된 방사선을 방사선 수신 유닛(10)들에 제공하기 위해, 커버(3)는 광 도체로서 형성되며 방사선 송신 유닛(2)에 의해서 방사된 방사선이 상기 커버에 커플링되고 커버와 주변 사이의 경계면(8)에 있는 각각의 반사 지점(11)에서 반사된다. 이로써 2 개의 방사선 송신 유닛(2)과 2 개의 방사선 수신 유닛(10)에서는 커버(3)의 표면에 4 개의 반사 지점(11)이 생긴다. 하나 또는 다수의 반사 지점(11)에서의 반사 상태가 빗방울 또는 습도(예컨대 수막을 통해서)로 인해서 변하는지의 여부가 확인됨으로써 비가 떨어지는 것이 검출된다. 방사된 방사선을 반사 지점(11)에 제공하기 위해, 커버(3)에는 제 1 광 안내 영역(4)이 제공되며, 방사선 송신 유닛(2)에 의해서 방사된 방사선은 반사면(5)에 의해 상기 영역으로 커플링된다. 커플링된 방사선은 각각의 반사 지점(11)의 광 안내 커버(3)를 통해서 제공되며 여기서 커버(3)의 제 2 광 안내 영역(9)을 거쳐 각각의 방사선 수신 유닛(10)의 영역으로 안내된다. 반사된 방사선이 제 2 광 안내 영역(9)으로부터 나온 후, 반사된 방사선은 커버(3) 및 베이스부(7)의 대응하는 반사 지점(5)에서 방사선 수신 유닛(10)으로 편향된다. 경계면(8) 상의 습도를 가능한한 주변광과 무관하게 검출하기 위해 광 안내 커버(3)는, 실질적으로 방사된 방사선의 파장 또는 파장들만이 안내되는 반면, 방사선 송신 유닛(2)에 의해서 방사되지 않은 다른 파장들은 안내되지 않거나 강력히 댐핑되도록, 착색된다.
상기 센서 시스템의 중심 영역(12)에는 제 2 센서 장치가 배치된다. 상기 센서 장치는 실질적으로 3 개의 광 센서(13)들을 포함하며 입사된 주변광은 상기 센서에 의해 검출될 수 있다. 주변광의 세기는 광 센서(13) 각각에 의해서 측정되며 도시되지 않은 평가 유닛에 의해서 평가된다. 주변광이 광 센서(13) 상에 들어올 수 있음으로써 커버 내의 윈도 영역(14)은 착색되지 않으므로, 실질적으로 주변광의 모든 파장들은 광 센서(13)에 도달할 수 있다. 윈도 영역(14)은 포커싱 렌즈(14)로서 형성되므로 포커싱 렌즈(14)의 초점 거리에 의해서 지정된 주변광의 각 범위는 광 센서(13)로 편향된다. 광 센서(13)와 커버(3)의 윈도 영역(14) 사이의 영역에는 광 센서(13)에 측면으로 광이 입사되지 않도록 스크린(15)이 제공된다. 또한 상기 스크린(15)은 주변광이 방사선 수신 유닛(10)에 의해서 저지되도록 사용된다.
따라서 방사선 송신 유닛(2)에 의해서 방사된 광 또는 반사면(5)으로부터 제 1 광 안내 영역(4)으로 커플링되지 않은 광이 광 센서(13)에 들어오는 것은 방지될 수 있다. 상기 스크린(15)은 바람직하게는 광 비통과성 재료로 제조되지만, 적어도 광 송신 유닛(2)에 의해 방사된 방사선의 파장을 갖는 방사선은 광 센서(13)에 들어올 수 있도록 형성된다. 스크린(15)은 바람직하게는 반원인 2 개의 중공 실린더 부분(16)들로 형성되며 이들은 커버(3)의 방향으로 떨어져 있도록 하우징의 베이스부(7)에 고정된다. 중공 실린더 부분(16)들은 서로 거리를 두고 배치되므로 서로 대향 배치된 2 개의 슬롯을 갖는 중공 실린더가 형성된다. 중공 실린더의 횡단면 또는 상기 중공 실린더 내의 슬롯의 수는 실질적으로는 자유롭게 선택될 수 있다.
상기 광 센서(13) 및 광 송신 유닛, 광 수신 유닛(2, 10)은 하나의 프린트 회로 기판(17) 상에 배치되며, 또한 상기 기판에는 측정된 광 세기를 평가할 수 있는 평가 회로가 있을 수 있다. 프린트 회로 기판(17)은 스크린(15)의 횡단면에 상응하는 개구를 가지며, 상기 개구를 통해서 스크린(15)은 조합된 상태에 이른다. 스크린(15) 내의 슬롯들은 광 센서(13)들이 배치된 프린트 회로 기판(17)의 부분들을 스크린(15)의 내부에 확실히 고정하기 위해서 사용된다. 중공 실린더 내의 슬롯의 수가 커질 수록, 프린트 회로 기판(17)의 외부 영역과 내부 영역 사이에는 점점 더 많은 웨브가 형성될 수 있는데 이는 프린트 회로 기판(17)의 내부 영역을 고정하기 위해서이다.
상기 중공 실린더 부분(16)들은 또한, 프린트 회로 기판(17)이 하우징 내로 삽입될 시에 스크린(15)을 따라 이동하지 않고 고정되도록 하기 위해 노즈(18)를 포함할 수 있다. 또한 프린트 회로 기판(17)은 베이스부(7)의 지지면(19) 상에 지지된다. 노즈(18)는 예컨대 스크린(15)으로부터 펀칭될 수 있으므로, 간단한 방식으로 제조된다. 프린트 회로 기판(17)이 베이스부의 지지면(19) 상에 지지됨으로써, 방사선 송신 유닛(2)과 방사선 수신 유닛(10)은, 반사면(5)에서 반사되고 방사된 방사선이 광 안내 커버(3) 내에 최적으로 커플링 또는 디커플링되어 방사선 수신 유닛(10)으로 편향되도록 하우징 내에 배치된다.
방사선 송신 유닛(2), 방사선 수신 유닛(10), 광 센서(13)의 구성은 실질적으로 임의로 선택될 수 있다. 광 센서(13)가 방사선 송신 유닛(2)의 영향을 가능한한 적게 받을 수 있기 위해, 반사 지점들은 상기 지점이 커버(3)의 윈도 영역(14)의 외부에 위치하도록 방사선 송신 유닛(2)과 방사선 수신 유닛(10) 사이에 배치되므로, 반사 지점(11)에서 분산된 방사선은 광 센서(13)에 들어올 수 없다. 이로써 또한, 각 범위가 주변광으로부터 광 센서(13)로 편향되어 사용예의 조건에 최적으로 맞게 선택될 수 있도록, 커버(3) 내의 윈도(14)가 구성될 수 있다. 이를 위해 커버(3)의 표면(8)에서 윈도 영역(14) 내에는 적절하게 곡률이 제공될 수 있으며 이는 포커싱 렌즈 또는 분산 렌즈를 형성하기 위함이다.
본 발명에 따라 조합식 센서 시스템을 형성하는 것이 가능해지며 주변광도 정확히 검출될 수 있다. 또한 제 1 센서 장치용 스크린을 통해서 어떤 불리한 주변광도 제 2 센서 장치에 안내되지 않으므로, 제 2 센서 장치에 의해서 외부광이 차폐되는 것도 가능하다. 더욱이 스크린 막은 하우징 내에 주변광이 들어오는 것을 방지하므로, 방사선 수신 유닛은 주변광에 대해서 차폐된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 조합식 센서 시스템의 평면도.
도 2는 도 1의 실시예에 따른 조합식 센서 시스템의 횡단면도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1: 센서 시스템 2: 방사선 송신 유닛
3: 광 안내 커버 4: 제 1 광 안내 영역
5: 반사면 7: 베이스부
8: 경계면 9: 제 2 광 안내 영역
10: 방사선 수신 유닛 11: 반사 지점
12: 중심 영역 13: 광 센서
14: 윈도 영역 15: 스크린(스크린 막)
16: 중공 실린더 부분 17: 프린트 회로 기판
18: 노즈 19: 지지면

Claims (10)

  1. 주변광 및 비를 검출하기 위한 조합식 센서 시스템(1)으로서, 상기 시스템은 표면 상의 빗방울을 검출하기 위한 제 1 센서 장치와 주변광의 세기를 측정하기 위한 제 2 센서 장치를 구비하며, 상기 제 1 센서 장치는 방사선 송신 유닛(2)을 포함하고, 상기 유닛은 실질적으로 표면의 반사 지점(11)에서 방사선 수신 유닛(10) 방향으로 방사선이 반사되도록 이를 표면 상에 방사하며, 반사된 방사선의 세기에 따라서 표면 상의 빗방울 유무가 검출될 수 있고, 상기 제 2 센서 장치는 특정 방향으로부터 나온 광 방사선의 세기를 측정하기 위해 광 센서(13)를 포함하는 센서 시스템에 있어서,
    상기 센서 시스템(1)은 하나의 하우징(3, 7) 내에 배치되고, 상기 제 2 센서 장치는 스크린 막(15)에 의해, 방사선 송신 유닛(2)에 의해 방사된 방사선 및/또는, 특정 방향이 아닌 다른 방향에서 입사된 광 방사선에 대해 차폐되는 것을 특징으로 하는 센서 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 방사선 송신 유닛(2)과 방사선 수신 유닛(10) 및 광 센서는, 상기 반사 지점(11)이 광 센서에 의해 측정될 광의 통과 영역 외부에 있도록, 상기 하우징(3, 7) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 센서 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 광 센서(13)는 방사선 송신 유닛(2)과 방사선 수신 유닛(10) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 센서 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징(3, 7)은 광 안내 커버(3)를 포함하며, 상기 커버는 방사선 송신 유닛(2)에 의해 방사된 방사선이 커플링되고 상기 커플링된 방사선이, 그 반사 후 방사선 수신 유닛(10)에 제공되기 위해 방사되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 센서 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 광 안내 커버(3)는 적어도 하나의 다른 표면을 가지며 상기 표면은 방사된 방사선이 상기 커버의 방사선 입사 영역 내로 편향되고/또는 반사된 방사선이 방사선 수신 유닛(10)으로 편향되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 센서 시스템.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 광 안내 커버는 실질적으로 방사선 송신 유닛(2)에 의해 방사된 방사선을 안내하기 위한 제 1 영역을 포함하고, 상기 광 센서(13)로 주변광을 안내하기 위한 제 2 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 방사선 송신 유닛(2)은 적외선을 방사하며 상기 제 1 영역은 실질적으로 적외선만을 안내하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 센서 시스템.
  8. 제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 센서 장치는 프린트 회로 기판(17) 상에 배치되며 스크린 막(15)은, 방사된 방사선 및/또는 특정 방향이 아닌 방향에서의 광 방사선이 측면으로 들어오는 것을 방지하도록 실질적으로 상기 프린트 회로 기판(17)과 커버 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 센서 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 스크린 막(15)은 실질적으로 중공 실린더형으로 프린트 회로 기판(17)과 커버 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 센서 시스템.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 스크린 막은 2 개의 부분 실린더인 중공 실린더형 부분(16)들을 다수 포함하는 다부재로서 상기 하우징(3, 7)의 베이스부(7)에 배치되므로, 종방향으로 연장된 하나 또는 다수의 슬롯을 갖는 중공 실린더형 스크린 막(15)이 형성되며 상기 프린트 회로 기판은, 스크린 막(15)의 횡단면에 대응하는 리세스를 포함하고 스크린 막(15)은 상기 리세스를 통해 연장되는 것을 특징으로 하는 센서 시스템.
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