KR20090011688A - 표준 수광소자를 이용한 빗방울 감지 장치 - Google Patents

표준 수광소자를 이용한 빗방울 감지 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 자동차 전면 유리창 소정부에 형성되어 낙하하는 빗방울의 량을 감지하는 빗방울 감지 장치에 있어서, 상기 전면 유리창에 부착된 빗방울로 LED를 발산하는 LED 광원; 상기 빗방울로부터 반사되는 LED를 집속하여 광전 변환하는 수광소자; 외부로부터 인입되는 광을 검출하여 광전 변환하고, 상기 수광소자를 통하여 검출되는 전기신호와의 차이를 검출하여 빗방울량 검출시 기준으로 사용되는 표준 수광소자; 및 상기 자동차 전면 유리창과 인접하는 부분에 형성되는 슬릿에 형성되어 상기 LED 광원로부터 발산되어 상기 수광소자로 수신되는 광원이 이동하는 적외선 필터를 포함하는 표준 수광소자를 이용한 빗방울 감지 장치를 제공한다.
빗방울센서, 광센서, 자동차, 유리창, 센서

Description

표준 수광소자를 이용한 빗방울 감지 장치{Rain sensing apparatus for using reference photo diode}
본 발명은 표준 수광소자를 이용한 빗방울 감지 장치에 관한 것으로, 상세하게는 광원과 상기 광원으로부터 방출되는 LED를 수신하는 수광 소자 외에 외부로부터 입력되는 광원을 검출하는 표준 수광소자를 포함하는 빗방울 감지 센서를 자동차의 전면 유리창에 부착하여 빗방울이 센서가 부착된 유리창에 떨어질 때 빗방울에서 광원 방향으로 반사되는 광량과 상기 표준 수광소자에서 검출되는 광량을 비교 판단하여 빗방울 량을 인식하는 빗방울 감지 센서에 관한 것이다.
종래 빗방울 감지 센서로는 첫째, 자동차의 전면 유리창에 신호 광을 주입하여 유리창에 빗방울이 떨어지면 유리창 내부를 따라 도파되던 광이 외부로 빠져나가 반대쪽에 설치된 수광소자에 도달하는 광량이 줄어들어 빗방울 낙하 정도를 판별하는 방식이나,
둘째, 신호 광을 유리창에 비스듬히 입사시켜 유리창에 빗방울이 떨어지면 반사율에 변화가 일어나 반대쪽에 설치된 수광소자에 도달하는 광량이 변화되어 빗방울 낙하 정도를 판별하는 방식이 사용되었다.
이러한 방식 중 첫 번째 방식은 센서로 사용되는 신호 광을 자동차의 전면 유리창 내부로 도파 되도록 입사시킬 때 광 결합기를 자동차 전면 유리창과 완전히 밀착시키고 정확한 입사각을 유지시킬 필요가 있어서 광학계가 복잡해지고 설치가 어려운 단점이 있다.
두 번째 방식은 센서로 사용되는 광원의 반대쪽에 수광소자를 설치하므로 빗방울에 의한 반사뿐만 아니라 자동차의 전면 유리창 표면에서 반사되는 반사광도 수광소자에 입사되어 신호대 잡음 비가 저하되는 단점이 있었다.
결국, 종래 기술에 의한 자동차 전면 유리창 내부 도파 현상을 이용한 빗방울 감지 방식은 광학계가 복잡해지고 설치가 어려운 단점이 있었고, 광원과 수광소자를 서로 반대쪽에 위치시켜 빗방울에 의한 반사광을 측정하는 방식은 유리창 표면에서의 반사로 인하여 신호대 잡음 비가 저하되는 단점이 있었다.
따라서 단순한 광학계를 사용하며, 유리창 표면에서의 반사로 인하여 발생하는 잡음을 최소화하는 빗방울 감지 장치가 필요하게 되었다.
상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 광원과 상기 광원으로부터 방출되는 LED를 수신하는 수광 소자 외에 외부로부터 입력되는 광원을 검출하는 표준 수광소자를 포함하는 빗방울 감지 센서를 자동차의 전면 유리창에 부착하여 빗방울이 센서가 부착된 유리창에 떨어질 때 빗방울에서 광원 방향으로 반사되는 광량과 상기 표준 수광소자에서 검출되는 광량을 비교 판단하여 빗방울 량을 인식하는 빗 방울 감지 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 자동차 전면 유리창 소정부에 형성되어 낙하하는 빗방울의 량을 감지하는 빗방울 감지 장치에 있어서, 상기 전면 유리창에 부착된 빗방울로 LED를 발산하는 LED 광원; 상기 빗방울로부터 반사되는 LED를 집속하여 광전 변환하는 수광소자; 외부로부터 인입되는 광을 검출하여 광전 변환하고, 상기 수광소자를 통하여 검출되는 전기신호와의 차이를 검출하여 빗방울량 검출시 기준으로 사용되는 표준 수광소자; 및 상기 자동차 전면 유리창과 인접하는 부분에 형성되는 슬릿에 형성되어 상기 LED 광원로부터 발산되어 상기 수광소자로 수신되는 광원이 이동하는 적외선 필터를 포함하는 표준 수광소자를 이용한 빗방울 감지 장치를 제공한다.
바람직하게는, 상기 LED 광원은 상기 LED 광원으로부터 발산되는 신호 광을 유리창 표면에 집속시키는 렌즈가 전면에 형성되고, 상기 수광소자는 빗방울에서 반사되는 반사광을 상기 수광소자에 집속시키는 렌즈가 전면에 형성되며, 상기 표준 수광소자는 외부로부터 인입되는 입사광을 상기 표준 수광소자에 집속시키는 렌즈가 전면에 형성된다.
또한, 상기 수광소자를 통하여 검출된 광전 변환된 전기신호와 상기 표준 수광소자를 통하여 검출된 전기신호를 차감하여 잡음이 제거된 순수 빗방울의 영향으로 인한 전기신호를 획득한다.
또한, 상기 빗방울 감지 장치는, 상기 LED 광원을 통하여 LED를 방출하는 송신기; 상기 수광소자 및 표준 수광소자와 연결되고, 상기 수광소자와, 표준 수광소자를 통해 검출된 전기신호가 입력되는 수신기; 및 상기 수신기를 통과한 신호를 이용하여 유리창 브러시의 작동 여부를 판단하는 마이컴을 더 포함한다.
더욱 바람직하게는, 상기 송신기는 광원을 변조시키는 발진주파수를 생성하는 발진기와, 발진신호에 따라 적외선 LED 광원을 광 변조시키는 변조기를 포함한다.
또한, 상기 수신기는 상기 수광소자를 통하여 검출된 광전 변환된 전기신호와 표준 수광소자를 통하여 검출된 전기신호를 차감하여 잡음이 제거된 순수 빗방울의 영향으로 인한 전기신호를 생성하는 외광성분 제거기와, 상기 외광성분 제거기를 통과한 신호 중 상기 송신기에 사용된 변조주파수와 같은 주파수 성분만을 추출하는 대역통과필터, 및 상기 대역통과필터를 통과한 신호를 증폭하는 증폭기를 포함한다.
또한, 상기 수신기는 신호 광의 크기에 따라 정보를 마이컴에 전달하고, 상기 마이컴은 미리 입력된 대조표에 따라 적합한 자동차 유리창 브러시의 작동빈도를 결정하고 빗방울 감지 신호를 출력한다.
본 발명은, 광원과 상기 광원으로부터 방출되는 LED를 수신하는 수광 소자 외에 외부로부터 입력되는 광원을 검출하는 표준 수광소자를 포함하는 빗방울 감지 센서를 자동차의 전면 유리창에 부착하여 빗방울이 센서가 부착된 유리창에 떨어질 때 빗방울에서 광원 방향으로 반사되는 광량과 상기 표준 수광소자에서 검출되는 광량을 비교 판단하여 빗방울 량을 인식하는 빗방울 감지 센서를 제공한다.
본 발명과 본 발명의 동작성의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 의한 빗방울 감지 센서가 자동차에 장착된 상태도, 도 2는 본 발명에 의한 빗방울 감지 센서 개념도의 측면 상태도, 도 3은 본 발명에 의한 빗방울 감지 센서 개념도의 평면 상태도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 의한 자동차 전면 유리창(12) 소정부에 낙하하는 빗방울의 량을 감지하는 빗방울 감지센서 케이스(10)가 형성된다.
상기 빗방울 감지 케이스(10)는 광원으로 사용되는 LED(35)와, 수신된 광신호를 전기신호로 바꾸기 위한 수광소자(36)와, 외부로부터 인입되는 광을 검출하여 기준으로 사용되는 표준 수광소자(39)를 포함하며, 상기 LED(35)의 전면에는 광원에서 발산되는 신호 광을 유리창 표면에 집속시키는 렌즈(34)가 형성되고, 상기 수광소자(36)의 전면에는 빗방울에서 반사되는 반사광을 수광소자에 집속시키는 렌즈(37)가 형성되며, 상기 표준 수광소자(39)의 전면에는 외부로부터 인입되는 입사광을 상기 표준 수광소자에 집속시키는 렌즈(40)가 형성된다. 한편, 상기 자동차 전면 유리창(12)과 인접하는 부분에 형성되는 슬릿(44)에는 상기 LED(35)로부터 발산되어 수광소자(36)로 수신되는 광원이 이동하는 적외선 필터(33)가 형성된다.
상기의 구성에서 광원으로 사용되는 LED광원(35)으로부터 출력되는 적외선 신호 광은 렌즈(34)에서 집속된 후 적외선 통과 필터(33)와 자동차 전면 유리창(12)을 통과하여 유리창 표면에 부착된 빗방울(38)에서 일부가 반사되어 다시 자동차 전면 유리창(12)과 적외선 통과 필터(33)를 통과한 후 LED(35)와 같은 방향에 위치한 수광소자(36) 전면에 부착된 렌즈(37)에서 집속된 후 수광소자(36)에서 광전변환 된다. 한편, 상기 자동차 전면 유리창(12)을 통하여 차량 내부로 입력되는 외광은 표준 수광소자(39) 전면에 부착된 렌즈(40)에서 집속된 후 표준 수광소자(39)에서 광전변환된다. 이후 상기 수광소자(36)를 통하여 검출된 광전 변환된 전기신호와 표준 수광소자(39)를 통하여 검출된 전기신호를 차감하여 잡음이 제거된 순수 빗방울(38)의 영향으로 인한 전기신호를 얻을 수 있다. 잡음이 제거된 광전 변환된 전기신호는 수신기에서 신호로 복원된 후 마이컴에 미리 입력된 대조표와 비교하여 수신된 신호에 대응한 유리창 브러시 작동신호를 발생하게 된다.
도 4는 본 발명에 의한 센서 내 신호 감지 개념도, 도 5는 본 발명에 의한 센서 내 주변 광 영향 감소방식의 개념도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 빗방울 감지 장치는 상기 LED 광원(35)을 통하여 LED를 방출하는 송신기(21)와, 상기 송신기(21)를 통하여 방출된 LED가 적외선 필터(33)를 통과하여 검출되는 수광소자(36)와, 자동차 전면 유리창(12)을 통하여 차량 내부로 입력되는 외광이 검출되는 표준 수광소자(39)와, 상기 수광소자(36) 및 표준 수광소자(39)와 연결되어, 상기 수광소자(36)와, 표준 수광소자(39)를 통해 검출된 전기신호가 입력되는 수신기(9)와, 상기 수신기(9)를 통과한 신호를 이용하여 유리창 브러시의 작동 여부를 판단하는 마이컴(20)을 포함한다. 상기 마이컴(20)을 통해 유리창 브러시의 작동 여부를 판단한 후 상기 마이컴(20)에서는 유리창 브러시를 작동시키는 빗방울 감지신호가 출력된다.
보다 상세히, 상기 송신기(21)는 광원을 변조시키는 발진주파수를 생성하는 발진기(13)와, 변조기(14)를 포함하고, 상기 수신기(9)는 상기 수광소자(36)를 통하여 검출된 광전 변환된 전기신호와 표준 수광소자(39)를 통하여 검출된 전기신호를 차감하여 잡음이 제거된 순수 빗방울(38)의 영향으로 인한 전기신호를 생성하는 외광성분 제거기(17)와, 상기 외광성분 제거기(17)를 통과한 신호 중에서 애초 송신기(21)에 사용된 변조주파수와 같은 주파수 성분만을 추출하는 대역통과필터(16)와, 상기 대역통과필터(16)를 통과한 신호를 증폭하는 증폭기(15)를 포함한다.
상기의 구성에서 발진기(13)는 40kHz ~ 60kHz 대의 정현파를 발진하고 이 발진신호에 따라 변조기(14)는 LED(35)를 광변조 시킨다. 이렇게 생성된 신호 광은 자동차 전면 유리창(12)에 떨어진 빗방울(38)에서 반사되어 역시 자동차 전면 유리창(12) 후면에 부착된 적외선통과필터(33)를 통과한 후 수광소자(36)에 수신된다.
이때 적외선통과필터(33)는 신호 광 이외의 가시광선 대역의 외부 광이 수신되는 것을 억제하여준다. 수광소자에서 광전변환된 전기신호는 대역통과필터(16)에서 애초 발진기(13)의 발진주파수와 동일한 주파수 성분만을 걸러낸 후 증폭기(15)에서 상기 필터링된 신호를 증폭하게 된다. 이러한 방법으로 신호 광 이외의 외부 광의 영향을 대부분 차단할 수 있게 된다.
이렇게 생성된 신호 광의 크기는 마이컴에서 미리 입력된 대조표(Look-up Table)에 따라 적합한 자동차 유리창 브러시의 작동빈도를 결정하고 빗방울 감지 신호(42)를 출력하도록 한다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 빗방울 감지 센서가 자동차에 장착된 상태도.
도 2는 본 발명에 의한 빗방울 감지 센서 개념도의 측면 상태도.
도 3은 본 발명에 의한 빗방울 감지 센서 개념도의 평면 상태도.
도 4는 본 발명에 의한 센서 내 신호 감지 개념도.
도 5는 본 발명에 의한 센서 내 주변 광 영향 감소방식의 개념도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
9 : 수신기 10 : 빗방울 감지 센서 케이스
12 : 자동차 전면 유리창 13 : 발진기
14 : 변조기 15 : 증폭기
16 : 대역통과필터 17 : 외광성분 제거기
20 : 마이컴 33 : 적외선 필터
34, 37, 40 : 렌즈 35 : 적외선 LED 광원
36 : 수광소자 38 : 빗방울
39 : 표준 수광소자 42 : 빗방울 감지 신호
44 : 슬릿

Claims (7)

  1. 자동차 전면 유리창 소정부에 형성되어 낙하하는 빗방울의 량을 감지하는 빗방울 감지 장치에 있어서,
    상기 전면 유리창에 부착된 빗방울로 LED를 발산하는 LED 광원;
    상기 빗방울로부터 반사되는 LED를 집속하여 광전 변환하는 수광소자;
    외부로부터 인입되는 광을 검출하여 광전 변환하고, 상기 수광소자를 통하여 검출되는 전기신호와의 차이를 검출하여 빗방울량 검출시 기준으로 사용되는 표준 수광소자; 및
    상기 자동차 전면 유리창과 인접하는 부분에 형성되는 슬릿에 형성되어 상기 LED 광원로부터 발산되어 상기 수광소자로 수신되는 광원이 이동하는 적외선 필터를 포함하는 표준 수광소자를 이용한 빗방울 감지 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 LED 광원은 상기 LED 광원으로부터 발산되는 신호 광을 유리창 표면에 집속시키는 렌즈가 전면에 형성되고,
    상기 수광소자는 빗방울에서 반사되는 반사광을 상기 수광소자에 집속시키는 렌즈가 전면에 형성되며,
    상기 표준 수광소자는 외부로부터 인입되는 입사광을 상기 표준 수광소자에 집속시 키는 렌즈가 전면에 형성되는 표준 수광소자를 이용한 빗방울 감지 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 수광소자를 통하여 검출된 광전 변환된 전기신호와 상기 표준 수광소자를 통하여 검출된 전기신호를 차감하여 잡음이 제거된 순수 빗방울의 영향으로 인한 전기신호를 획득하는 표준 수광소자를 이용한 빗방울 감지 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 빗방울 감지 장치는, 상기 LED 광원을 통하여 LED를 방출하는 송신기;
    상기 수광소자 및 표준 수광소자와 연결되고, 상기 수광소자와, 표준 수광소자를 통해 검출된 전기신호가 입력되는 수신기; 및
    상기 수신기를 통과한 신호를 이용하여 유리창 브러시의 작동 여부를 판단하는 마이컴을 더 포함하는 표준 수광소자를 이용한 빗방울 감지 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 송신기는 광원을 변조시키는 발진주파수를 생성하는 발진기와,
    발진신호에 따라 적외선 LED 광원을 광 변조시키는 변조기를 포함하는 표준 수광소 자를 이용한 빗방울 감지 장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 수신기는 상기 수광소자를 통하여 검출된 광전 변환된 전기신호와 표준 수광소자를 통하여 검출된 전기신호를 차감하여 잡음이 제거된 순수 빗방울의 영향으로 인한 전기신호를 생성하는 외광성분 제거기와,
    상기 외광성분 제거기를 통과한 신호 중 상기 송신기에 사용된 변조주파수와 같은 주파수 성분만을 추출하는 대역통과필터, 및
    상기 대역통과필터를 통과한 신호를 증폭하는 증폭기를 포함하는 표준 수광소자를 이용한 빗방울 감지 장치.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 수신기는 신호 광의 크기에 따라 정보를 마이컴에 전달하고, 상기 마이컴은 미리 입력된 대조표에 따라 적합한 자동차 유리창 브러시의 작동빈도를 결정하고 빗방울 감지 신호를 출력하는 표준 수광소자를 이용한 빗방울 감지 장치.
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