KR20150137897A - 거울을 이용한 전반사형태 레인센서 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량 유리에 부착되어 차량 유리에 떨어지는 빗방울을 감지하고, 감지된 빗방울의 양 및 낙하주기에 따라 차량의 와이퍼의 속도 및 주기를 제어할 수 있는 신호를 출력하는 거울을 이용한 전반사형태 레인센서에 관한 것이다.
더욱 구체적으로 본 발명에 따른 거울을 이용한 전반사형태 레인센서는, 발광부; 접착부; 수광부; 및 제어부;를 포함하여 차량 유리에 부착되며, 차량 유리에 떨어지는 빗방울을 감지하는 레인센서에 있어서, 수광부는 차량 유리에 입사되도록 발광부로부터 발광되어 차량 유리에서 전반사된 광을 수광하고, 수광된 광의 양에 대한 신호를 출력하며, 제어부는 차량과 통신하고, 차량의 와이퍼를 동작시킬 수 있는 임계값을 기저장하되, 수광부의 신호를 수신하여 광의 양에 대응되는 빗방울의 양을 분석하여 빗방울의 양이 상기 임계값을 초과하는 경우, 상기 와이퍼를 동작시키는 것을 기술적 특징으로 한다.

Description

거울을 이용한 전반사형태 레인센서{TOTAL REFLECTION MODE RAIN SENSOR USING A MIRROR}
본 발명은 차량 유리에 부착되어 차량 유리에 떨어지는 빗방울을 감지하고, 감지된 빗방울의 양 및 낙하주기에 따라 차량의 와이퍼의 속도 및 주기를 제어할 수 있는 신호를 출력하는, 거울을 이용한 전반사형태 레인센서에 관한 것이다.
더욱 구체적으로는, 발광부; 접착부; 수광부; 및 제어부;를 포함하여 차량 유리에 부착되는 레인센서에 있어서, 차량 유리에 입사되도록 광을 발광하는 발광부; 발광부에서 발광되어 차량 유리에서 전반사된 광을 수광하는 수광부; 레인센서가 차량 유리에 부착될 수 있도록 하는 접착부; 및 광을 수광한 수광부가 출력한 신호를 수신하여 차량의 와이퍼를 동작시키는 제어부;를 포함하는 거울을 이용한 전반사형태 레인센서에 관한 것이다.
본 발명은, 빗방울의 양에 따라 다른 양으로 전반사되는 광을 수광한 수광부의 신호를 수신한 제어부에 의해 차량의 와이퍼가 동작되는 속도 및 주기를 제어할 수 있는 거울을 이용한 전반사형태 레인센서에 관한 것이다.
본 발명은, 차량의 와이퍼를 동작시킬 수 있는 빗방울의 양에 대한 임계값을 기저장하고 감지된 빗방울의 양이 임계값을 초과하는 경우, 와이퍼를 동작시킬 수 있는 신호를 출력하는 거울을 이용한 전반사형태 레인센서에 관한 것이다.
본 발명은, 발광 파라볼릭 거울모듈을 통해 발광부에서 발광된 광이 반사되되, (a) 광의 파장이 평행을 이루며 반사될 수 있고, (b) 광이 차량 유리에서 전반사될 수 있는 각도로 입사되도록 하는, 거울을 이용한 전반사형태 레인센서에 관한 것이다.
본 발명은, 발광부를 복수 개 구성함으로써, 빗방울을 감지할 수 있는 감지영역을 복수 개로 형성하는 거울을 이용한 전반사형태 레인센서에 관한 것이다.
본 발명은, 발광 톱니형 회전 프리즘을 통해 (a) 발광 파라볼릭 거울모듈에서 반사되어 조절된 광이 차량 유리에 입사되기까지 유지되도록 하고, (b) 발광부가 복수 개로 구성되는 경우, 단일의 수광부에 수광되도록 광의 방향을 회전시킬 수 있는, 거울을 이용한 전반사형태 레인센서에 관한 것이다.
본 발명은, 상기 발광 톱니형 회전 프리즘과 대칭되는 수광 톱니형 회전 프리즘을 통해 차량 유리에서 전반사된 광이 편향되어 수광될 수 있도록 하는 거울을 이용한 전반사형태 레인센서에 관한 것이다.
차량의 와이퍼(wiper)는 차량의 우천 주행시 운전석 전방 및 후방에 설치된 차량 유리에 낙하되는 빗방울을 제거하여 운전자의 시야를 확보할 수 있도록 하고 안전 운행을 돕는 수단이다.
이러한 와이퍼는 차량의 우천 주행시 운전자의 스위치 조작에 따라 동작하도록 구성되어 있다.
그리고 최근에는 운전자의 운행 편의를 위하여 우천 주행시 운전자의 별도 조작이 없어도 자동으로 와이퍼가 동작될 수 있도록 하는 기술이 개발되고 있다.
이러한 기술은 차량 유리에 낙하되는 빗방울을 감지하는 레인센서를 통해 이루어질 수 있다.
여기서, 레인센서는 빗방울이 차량의 유리에 낙하되면 이를 감지하여 와이퍼를 동작시키고, 빗방울이 감지되지 않으면 와이퍼의 동작을 중지시킬 수 있다.
이와 같은 레인센서는 차량의 유리에서 빗방울이 감지되면 와이퍼가 동작되도록 구성함에 따라 아래와 같은 문제점들이 발생할 수 있다.
먼저, 굳이 와이퍼를 동작하지 않아도 될 정도의 빗방울인데 와이퍼가 동작되는 문제점이 있다.
특히, 근래에는 기술력이 발전됨에 따라 차량 유리에 특정액체를 분무하면 차량 유리에 낙하된 빗방울이 차량 주행에 따라 발생하는 기류로 인해 자동으로 제거되도록 할 수도 있기 때문에 와이퍼를 동작하지 않아도 될 정도의 빗방울 양에서 와이퍼를 동작하는 것은 불필요한 전력을 소모하게 된다.
다음으로, 레인센서도 최종적으로는 차량의 전력을 사용하기 때문에 불필요한 와이퍼의 동작이 누적됨에 따라 차량 방전에 영향을 미칠 수 있는 문제점이 있다.
한편, 레인센서와 관련된 기술로써, 공개특허공보 제10-2010-0010752호에 프리즘 매개형 레인센서가 기재되어 있다.
위의 기술은, 프리즘을 이용하여 적외선 LED로부터 발생하여 차량의 전면 유리로 방사되는 적외선 빔을 반사 및 굴절시키고 차량의 전면 유리로부터 다시 적외선 필터와 프리즘을 통해 수광할 수 있도록 함으로써 집광구조가 간단해지고, 적외선 검출에 불필요한 변수들을 제거하여 비의 양을 더욱 정확히 감지할 수 있도록 하는 레인센서를 기재하고 있다.
그러나 위에 기재된 기술은 레인센서의 구조를 기재하고 있을 뿐, 차량의 와이퍼와 연계되는 구성을 기재하고 있지 않으므로, 전술된 문제점을 해소할 수 없다.
또한, 공개특허공보 제10-2012-0012269호에서는 우적 감지 장치를 기재하고 있다.
이 기술은, 차량 유리면에 밀착되며 입사된 유도광이 유리면에서 전반사되도록 안내하는 광유도부와, 광유도부의 입사측에 설치되어 광원을 방출하는 발광부와, 광유도부의 출사측에 설치되어 수광되는 광에서 협대역의 소정 관심광을 필터링하는 수광부를 포함함으로써, 우적의 양을 파악하여 차량의 와이퍼 작동을 제어할 수 있는 우적 감지 장치를 기재하고 있다.
또한, 우적 감지 장치로부터의 우적 감지 정보를 이용하여 강우량에 따라 와이퍼의 동작 시간 주기를 조절할 수 있는 것으로 기재하고 있다.
그러나 위에 기재된 기술 역시, 와이퍼의 동작을 위한 우적 감지 장치만을 기재할 뿐, 와이퍼의 동작에 있어서 불필요한 동작을 최소화해야하는 문제점을 해결할 수 없다.
따라서, 레인센서를 통해 차량 유리에 떨어지는 빗방울을 감지하되, 감지된 빗방울의 양에 따라 불필요한 와이퍼의 동작을 최소화할 수 있는 기술의 개발이 요구된다.
나아가, 발광되는 광이 차량 유리에서 용이하게 전반사될 수 있도록 구성할 수 있고, 차량 유리에서 전반사된 광의 수광을 도울 수 있도록 구성할 수 있는 기술의 개발이 요구된다.
더 나아가, 차량 유리에 떨어지는 빗방울을 감지할 수 있는 감지영역을 넓힐 수 있는 기술의 개발이 요구된다.
공개특허공보 제10-2010-0010752호(2010.02.02.) 공개특허공보 제10-2012-0012269호(2012.02.09.)
위와 같은 요구에 부응하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 차량 유리에 부착되어 차량 유리에 떨어지는 빗방울을 감지하고, 감지된 빗방울의 양 및 낙하주기에 따라 차량의 와이퍼의 속도 및 주기를 제어할 수 있는 신호를 출력하는 레인센서에 있어서, 차량 유리에 입사되도록 광을 발광하는 발광부; 발광부에서 발광되어 차량 유리에서 전반사된 광을 수광하는 수광부; 레인센서가 차량 유리에 부착될 수 있도록 하는 접착부; 및 광을 수광한 수광부가 출력한 신호를 수신하여 차량의 와이퍼를 동작시키는 제어부;를 포함하는 거울을 이용한 전반사형태 레인센서를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 빗방울의 양에 따라 다른 양으로 전반사되는 광을 수광한 수광부의 신호를 수신한 제어부에 의해 차량의 와이퍼가 동작되는 속도 및 주기를 제어할 수 있는 거울을 이용한 전반사형태 레인센서을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 차량의 와이퍼를 동작시킬 수 있는 빗방울의 양에 대한 임계값을 기저장하고 감지된 빗방울의 양이 임계값을 초과하는 경우, 와이퍼를 동작시킬 수 있는 신호를 출력하는 거울을 이용한 전반사형태 레인센서를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 발광 파라볼릭 거울모듈을 통해 발광부에서 발광된 광이 반사되되, (a) 광의 파장이 평행을 이루며 반사될 수 있고, (b) 광이 차량 유리에서 전반사될 수 있는 각도로 입사되도록 하는, 거울을 이용한 전반사형태 레인센서를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 발광부를 복수 개 구성함으로써, 빗방울을 감지할 수 있는 감지영역을 복수 개로 형성하는 거울을 이용한 전반사형태 레인센서에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 발광 톱니형 회전 프리즘을 통해 (a) 발광 파라볼릭 거울모듈에서 반사되어 조절된 광이 차량 유리에 입사되기까지 유지되도록 하고, (b) 발광부가 복수 개로 구성되는 경우, 단일의 수광부에 수광되도록 광의 방향을 회전시킬 수 있는, 거울을 이용한 전반사형태 레인센서를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 발광 톱니형 회전 프리즘과 대칭되는 수광 톱니형 회전 프리즘을 통해 차량 유리에서 전반사된 광이 편향되어 수광될 수 있도록 하는 거울을 이용한 전반사형태 레인센서를 제공하는 데 있다.
위와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 거울을 이용한 전반사형태 레인센서는, 발광부; 접착부; 수광부; 및 제어부;를 포함하여 차량 유리에 부착되며, 차량 유리에 떨어지는 빗방울을 감지하는 레인센서에 있어서, 수광부는 발광부로부터 발광된 후 차량 유리에서 전반사된 광을 수광하고, 수광된 광의 양에 대한 신호를 출력하며, 제어부는, 차량의 와이퍼를 동작시킬 수 있는 제어신호를 차량으로 출력하되, 수광부의 신호를 수신하여 분석하고, 분석 결과, 상기 빗방울의 양이 기저장된 임계값을 초과하는 경우, 상기 제어신호를 출력하는 것을 기술적 특징으로 한다.
본 발명에 따른 거울을 이용한 전반사형태 레인센서는, 차량 유리에 떨어지는 빗방울을 감지하되, 빗방울의 양이 기저장된 임계값을 초과하는 경우에 와이퍼 동작을 위한 제어신호를 출력함으로써, 불필요한 와이퍼의 동작을 최소화할 수 있는 현저한 효과를 보유한다.
또한 본 발명은, 발광 파라볼릭 거울모듈을 통해 발광부에서 발광된 광이 반사되되, 광의 파장이 평행을 이루며 반사될 수 있기 때문에 발광 및 수광 톱니형 회전 프리즘의 편향에 대한 정확도를 증진시킬 수 있는 현저한 효과를 보유한다.
또한 본 발명은, 발광 파라볼릭 거울모듈을 통해 발광부에서 발광된 광이 차량 유리에 입사될 때, 전반사를 위한 임계각을 초과하여 입사되도록 할 수 있어서, 더욱 정밀한 전반사를 유도할 수 있는 현저한 효과를 보유한다.
또한 본 발명은, 발광 톱니형 회전 프리즘의 프리즘과 대칭되는 방향으로 형성된 프리즘을 수광 톱니형 회전 프리즘에 형성함으로써, (a) 발광 파라볼릭 거울모듈을 통해 각도가 변환된 광을 유지할 수 있고, (b) 복수의 발광부에서 발광되는 광을 단일의 수광부에 수광시킬 수 있도록 광의 방향을 회전시킬 수 있기 때문에 광의 수광에 대한 정확성을 증진시킬 수 있는 현저한 효과를 보유한다.
도 1은 본 발명에 따른 거울을 이용한 전반사형태 레인센서가 차량에 부착되는 일예를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 거울을 이용한 전반사형태 레인센서의 주요 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 거울을 이용한 전반사형태 레인센서의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 거울을 이용한 전반사형태 레인센서의 동작에 따른 광의 이동 경로를 간략히 나타낸 것이다.
도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 거울을 이용한 전반사형태 레인센서의 동작에서 광의 이동 경로를 간략히 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 거울을 이용한 전반사형태 레인센서에서 차량 유리에 빗방울이 떨어진 경우, 변화되는 광의 이동 경로를 간략히 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 거울을 이용한 전반사형태 레인센서가 갖는 감지영역을 설명하기 위한 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 거울을 이용한 전반사형태 레인센서에서 빗방울을 감지한 수광부의 신호를 그래프로 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명에 따른 거울을 이용한 전반사형태 레인센서에서 빗방울 감지에 따라 와이퍼 동작을 시키기 위한 임계값을 설명하기 위한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 거울을 이용한 전반사형태 레인센서의 내부 구성을 간략히 나타낸 것이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 도면을 참조하여 설명하기에 앞서, 본 발명의 요지를 드러내기 위해서 필요하지 않은 사항 즉 통상의 지식을 가진 당업자가 자명하게 부가할 수 있는 공지 구성에 대해서는 도시하지 않거나, 구체적으로 기술하지 않았음을 밝혀둔다.
본 발명은 차량 유리에 부착되어 차량 유리에 떨어지는 빗방울을 감지하고, 감지된 빗방울의 양 및 낙하주기에 따라 차량의 와이퍼의 속도 및 주기를 제어할 수 있는 신호를 출력하는 거울을 이용한 전반사형태 레인센서에 관한 것이다.
이러한 본 발명에 따른 거울을 이용한 전반사형태 레인센서가 차량 유리에 부착되는 일예를 첨부된 도면의 도 1을 통해 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 거울을 이용한 전반사형태 레인센서가 차량에 부착되는 일예를 나타낸 것이다.
즉, 도 1과 같이 레인센서(100)는 차량의 전면 유리에 부착되어 전면 유리에 떨어지는 빗방울을 감지할 수 있다. 여기서, 전면 유리에 떨어지는 것은 빗방울만이 아니라 빗방울과 유사한 액체의 물질도 포함될 수 있음은 당연하다.
또한, 첨부된 도면의 도 1에서는 차량의 전면 유리에 레인센서(100)가 부착되어 있는 것을 도시하고 있지만, 이는 본 발명의 권리범위가 도면에 의해 한정되거나 축소될 수는 없는 것이므로, 레인센서는 차량의 전면 유리뿐만 아니라, 차량의 유리 중 와이퍼가 구비되는 유리(예를 들어, 후면 유리 등)에는 모두 부착될 수도 있다.
특히 레인센서(100)는, 차량 유리에 부착되는 것이므로, 차량 유리 표면의 굴곡에 맞도록 그 외형의 굴곡을 설계할 수 있지만, 본 발명에 따른 레인센서(100)는 소형으로 설계됨으로 차량 유리 표면의 굴곡에 맞춰 설계하지 않아도 차량 유리에 부착하여 사용할 수 있다.
바람직하게, 레인센서(100)는 반지름 17.5 mm / 높이 7.0 mm 의 크기로 설계될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 거울을 이용한 전반사형태 레인센서를 첨부된 도면의 도 2 및 도 3을 통해 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 거울을 이용한 전반사형태 레인센서의 주요 구성을 개략적으로 나타낸 것이며, 도 3은 본 발명에 따른 거울을 이용한 전반사형태 레인센서의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.
첨부된 도면의 도 2에 따른 레인센서(100)는, 발광부(110), 수광부(120) 및 접착부(130)를 포함할 수 있다.
이때 본 발명에 따른 레인센서(100)의 발광부(110) 및 수광부(120)는, 발광부(110)에서 발광된 광이 차량 유리에서 전반사되어 수광부(120)에 수광될 수 있는 위치에 구비됨이 바람직하다.
도 3은 레인센서(100)의 내부 구성을 나타낸 도면(a)과 레인센서(100) 내부에 발광 톱니형 회전 프리즘(113) 및 수광 톱니형 회전 프리즘(123)이 포함된 구성을 나타낸 도면(b)을 도시하고 있다.
도 3의 (a)에 따르면, 발광부(110)는 레인센서(100) 내부에 구비되는 발광모듈(111) 및 발광 파라볼릭 거울모듈(112)을 포함할 수 있다.
발광모듈(111)은 광을 발광하는 수단이다. 여기서 광은, 다양한 형태의 광을 채용할 수 있으나 적외선을 채용함이 바람직하다.
그리고 발광모듈(111)은 발광 파라볼릭 거울모듈(112) 방향으로 광을 발광하도록 구성될 수 있다.
발광 파라볼릭 거울모듈(112)은 발광모듈(111)에서 발광된 광을 차량 유리 방향으로 반사시키기 위하여 도 4와 같이 포물면 형태의 반사면을 갖도록 구성될 수 있다.
일반적으로, 평행의 파장을 갖는 광은 파라볼릭을 통해 집광될 수 있는데, 본 발명에 따른 레인센서는 이점을 역으로 적용하여 발광모듈(111)에서 방출되어지는 광을 발광 파라볼릭 거울모듈(112)을 통해 평행으로 반사될 수 있도록 한다.
즉, 발광 파라볼릭 거울모듈(112)은 발광모듈(111)에서 발광된 광이 평행으로 반사될 수 있도록 포물면의 굴곡을 설계하는 것이 바람직하다.
또한 발광 파라볼릭 거울모듈(112)은 발광모듈(111)에서 발광된 광을 차량 유리 방향으로 반사시키되, 해당 광이 차량 유리에서 전반사될 수 있는 각도로 입사되도록 할 수 있다.
수광부(120)는 차량 유리에서 전반사된 광을 수광하는 기능을 수행하는 수광모듈(121)을 포함할 수 있다.
도 3의 (b)를 참조하면, 발광부(110)는 발광 톱니형 회전 프리즘(113)을 더 포함할 수 있다.
발광 톱니형 회전 프리즘(113)는 발광 파라볼릭 거울모듈(112)에서 반사된 광을 투과시키는 기능을 수행하는 것으로, 발광모듈(111)과 발광 파라볼릭 거울모듈(112)의 반사면을 수용하도록 구성될 수 있다.
이러한 발광 톱니형 회전 프리즘(113)은 발광 파라볼릭 거울모듈(112)에서 반사된 광의 평행 상태를 유지할 수 있는 프리즘이 내부 방향으로 돌출될 수 있다.
따라서, 발광 톱니형 회전 프리즘(113)을 통해 발광 파라볼릭 거울모듈(112)에서 반사된 광은 평행 상태와 입사각의 각도를 유지할 수 있다.
이 원리를 첨부된 도면의 도 4 내지 도 5를 통해 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 거울을 이용한 전반사형태 레인센서의 동작에 따른 광의 이동 경로를 간략히 나타낸 것이다.
즉, 발광모듈(111)에서 발광된 광이 발광 파라볼릭 거울모듈(112)에서 반사되면 평행의 파장을 갖을 수 있다.
이렇게 발광 톱니형 회전 프리즘(113)를 투과하는 광은 발광 톱니형 회전 프리즘(113)에 형성된 프리즘을 투과하여 차량유리(20)에서 전반사된다.
여기서, 광이 특정 매질에서 전반사되어지기 위해서는 전반사될 수 있는 임계각을 초과하는 각도로 입사되어야 하는데, 본 발명에서의 발광 파라볼릭 거울모듈(112)이 광의 각도를 조절함으로써, 투과되는 광이 차량 유리에서 전반사될 수 있는 각도로 입사되도록 할 수 있다.
또한, 도 3의 (b)에 따르면, 수광부(120)는 수광 파라볼릭 거울모듈(122)과 수광 톱니형 회전 프리즘(123)를 더 포함할 수 있다.
수광 파라볼릭 거울모듈(122)은 차량 유리에서 전반사된 광 중에서 수광모듈(수광부)를 벗어나 입사되는 광을 수광모듈(121)로 재반사시키기 위해 포물면 형태의 반사면을 갖을 수 있다.
이는 첨부된 도면의 도 4a를 참조할 수 있다.
도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 거울을 이용한 전반사형태 레인센서의 동작에서 광의 이동 경로를 간략히 나타낸 것이다.
즉, 첨부된 도면의 도 4a와 같이 구성됨에 따라 본 발명은 차량 유리에서 전반사된 광을 더 효율적으로 수광할 수 있고, 이에 따라 빗방울 감지에 대한 기능을 상승시킬 수 있는 이점이 있다.
수광 톱니형 회전 프리즘(123)는 차량 유리에서 전반사된 광이 투과되는 것으로, 수광모듈(121)을 수용하도록 구성될 수 있다.
그러나 본 발명에 따른 거울을 이용한 전반사형태 레인센서가 수광 파라볼릭 거울모듈(122)을 포함하는 경우, 수광 톱니형 회전 프리즘(123)는 수광모듈(121)과 수광 파라볼릭 거울모듈(122)의 반사면을 함께 수용하도록 설계될 수 있다.
이러한 수광 톱니형 회전 프리즘(123)에는 발광 톱니형 회전 프리즘(113)에 형성된 프리즘과 대칭 방향으로 형성되는 프리즘이 내부 방향으로 돌출될 수 있다.
여기서, 대칭이라 함은 도 4 및 도 4a를 참조하여 보면 용이하게 이해할 수 있다. 즉, 발광 톱니형 회전 프리즘의 프리즘과 수광 톱니형 회전 프리즘의 프리즘은, 도면에 표시되진 않았지만 가상의 수직방향 중심선을 중심으로 서로 대칭되는 방향으로 구성되는 것이다.
수광 톱니형 회전 프리즘(123)은 차량 유리에서 전반사된 광이 투과될 때, 해당 광을 수광모듈(121) 방향으로 편향시켜 수광되도록 유도할 수 있다.
즉, 평행으로 입사되던 광이 수광 톱니형 회전 프리즘(123)의 프리즘을 투과하면서 한 지점으로 최대한 집광되도록 유도하는 것이며, 이에 수광모듈(121)은 광이 수광 톱니형 회전 프리즘의 프리즘을 통해 집광되는 영역에 구비되도록 설계함이 바람직하다.
여기서, 본 발명에 따른 거울을 이용한 전반사형태 레인센서가 빗방울 및 빗방울의 양을 감지하는 원리를 첨부된 도면의 도 5를 통해 설명하고자 한다.
도 5는 본 발명에 따른 거울을 이용한 전반사형태 레인센서에서 차량 유리에 빗방울이 떨어진 경우, 변화되는 광의 이동 경로를 간략히 나타낸 것이다.
먼저, 본 발명에 따른 레인센서에서 광이 전반사되어지는 이유를, 도 4를 통해 설명한다.
전반사가 발생되기 위해서는, 광이 굴절율이 큰 매질에서 작은 매질로 입사되되, 전반사가 발생될 수 있는 임계각을 초과하여 입사되어야 한다.
즉, 도 4와 같이 굴절율이 큰 매질(차량 유리, 20)에서 작은 매질(공기, 30)로 투과되는 과정에서 임계각을 만족하는 입사각으로 입사되어야 하는 것이다.
이러한 입사각의 조절은, 전술된 바와 같이 발광 톱니형 회전 프리즘(113)을 통해 조절되는 것이다.
그러나 차량 유리에 빗방울이 떨어지는 경우, 공기(30)보다 굴절율이 큰 매질인 빗방울(물, W, Water)이 도 5와 같이 형성되기 때문에, 전반사 발생을 위한 임계각으로 입사한다고 하더라도 빗방울에 의해 굴절률이 변화되어 차량 유리에 입사된 광이 반사는 된다고 하더라도, 일부 광은 빗방울을 통해 투과되거나 손실될 수밖에 없다.
따라서, 수광모듈(121)에 수광되는 광의 양이 빗방울(W)이 없을 때보다 작을 수밖에 없고, 이를 통해 레인센서(100)가 빗방울을 감지할 수 있다.
본 발명에 따른 거울을 이용한 전반사형태 레인센서는, 두 개 이상의 감지영역을 갖도록 설계될 수 있다. 이를 도 6을 통해 설명한다.
도 6은 본 발명에 따른 거울을 이용한 전반사형태 레인센서가 갖는 감지영역을 설명하기 위한 것이다.
첨부된 도면의 도 6에서는 두 개의 발광부(110)를 구성하고 있으며, 이에 두 개의 감지영역(SA)을 갖도록 구성하고 있다.
그러나 본 발명의 권리범위가 도면에 의해 한정되거나 축소될 수는 없는 것이므로, 설계 조건에 따라서 두 개 이상으로 구성될 수 있음은 당연하다.
다만, 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위하여 두 개의 발광부를 통해 설명한다.
또한 도 6과 같이 두 개의 발광부(110)를 갖는 경우, 각각의 발광부(110)에서 발광된 광이 단일의 수광부(120)에 수광될 수 있도록 광의 방향을 조절할 수 있어야 한다.
이를 위해 상기에서 설명한 발광 톱니형 회전 프리즘이 요구되는 것으로, 광이 발광 톱니형 회전 프리즘을 투과함으로 인해 차량 유리에서 전반사된 후, 수광부(120)에 수광될 수 있는 방향으로 회전(조절)될 수 있다.
즉, 여기에서 기재하는 회전은 어느 축을 중심으로 도는 것을 의미하는 것이 아니라, 방향 조절을 의미하는 것이다.
이 경우, 수광부(120)는 두 개의 발광부(110)에서 발광되는 두 개의 광을 구별하여 인식할 수 있어야하는데, 이를 위해 각각의 발광부(110)는 서로 상이한 파장영역의 광을 발광하도록 설계할 수 있다.
이에 따라 수광부(120)는 수광된 광의 파장을 분석함으로써, 어느 발광부(110)에서 발광된 광인지를 구분할 수 있다.
그러나 다른 설계 조건에 따라서 수광부(120)는 반드시 발광부(110)를 구분하지 않아도 될 수 있다.
왜냐하면, 수광부(120)는 광을 수광하여 빗방울이 떨어졌는지 여부만 검출하면 되기 때문에 반드시 발광부(110)의 식별이 요구되지 않는 것이다.
접착부(130)는 레인센서(110)가 차량 유리(20)에 부착될 수 있도록 한다.
즉, 도 4 내지 도 5의 도면부호 10이 접착부(130)에 의해 접착된 접착면인데, 이때 접착부(130)는 도 2를 참조하여 설명하면, 광이 차량 유리로 입사되기 위한 발광 톱니형 회전 프리즘(113)과 광을 수광하기 위한 수광 톱니형 회전 프리즘(123)의 범위는 제외하고 접착될 수 있는 수단으로 구성될 수 있다.
여기서, 접착될 수 있는 수단은 끈끈이, 양면테이프, 접착제 등일 수 있다.
제어부(140)는 수광부(120)가 빗방울을 감지하여 신호를 출력하면, 해당 신호를 수신하며, 레인센서(100)가 부착된 차량과 통신함으로써, 제어신호를 해당 차량에 전송할 수 있다.
여기서, 차량과의 통신은 LIN통신을 채용할 수 있다.
LIN 통신은, Local Interconnect Network의 준말로, 주로 차량 ECU와 능동센서 및 능동 액추에이터 간의 테이터 전송에 사용되기 때문에 빗방울을 감지하여 능동적으로 차량의 와이퍼를 동작시키기 위한 본 발명에 적용하기에 바람직하다 볼 수 있다.
또한 수광부(120)로부터 수신된 신호를 통해 차량의 와이퍼를 동작시키기 위한 제어신호를 출력할 수 있다.
이를 위해 제어부(140)는 차량의 와이퍼를 동작시킬 수 있는 임계값을 기저장할 수 있다. 이러한 본 발명에서 제어부(140)의 주요기능을 첨부된 도면의 도 7 및 도 8를 통해 설명한다.
도 7은 본 발명에 따른 거울을 이용한 전반사형태 레인센서에서 빗방울을 감지한 수광부의 신호를 그래프로 나타낸 것이며, 도 8은 본 발명에 따른 거울을 이용한 전반사형태 레인센서에서 빗방울 감지에 따라 와이퍼 동작을 시키기 위한 임계값을 설명하기 위한 그래프이다.
먼저, 도 7은 빗방울이 감지되지 않는 경우 수광부(121)가 출력하는 신호를 그래프로 나타낸 것(a), 상대적으로 적은 양의 빗방울이 감지되는 경우 수광부(121)가 출력하는 신호를 그래프로 나타낸 것(b) 및 많은 양의 빗방울이 감지되는 경우 수광부(121)가 출력하는 신호를 그래프로 나타낸 것(c)을 도시하고 있다.
도 7의 (a)를 참조하여 보면, 수광부(121)에 감지되는 빗방울이 없기 때문에 신호 폭의 변동이 거의 없는 것을 알 수 있다.
그러나 도 7의 (b)와 같이, 상대적으로 적은 양의 빗방울이 감지되는 경우, 수광부(121)는 일정 간격으로 변동되는 신호 폭의 신호를 출력할 수 있다.
여기서, 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위하여 도 7의 (a)에 따른 신호를 제1 신호(Signal-1), 도 7의 (b)에 따른 신호를 제2 신호(Signal-2), 도 7의 (c)에 따른 신호를 제3 신호(Signal-3)라고 지칭한다.
첨부된 도 7을 참조하면 도 7의 (b)에서 나타나는 제2 신호(Signal-2) 및 도 7의 (c)에서 나타나는 제3 신호(Signal-3)는, 도 7의 (a)의 제1 신호(Signal-1)보다 상대적으로 아래에서 발생된다.
왜냐하면, 빗방울로 인해 감지영역(SA)이 젖게 되면, 빗방울이 없던 제1 신호(Signal-1)에 비해 아래 측에 신호를 갖게 되기 때문이다.
또한 제2 신호(Signal-2)에서 일정 간격으로 신호 폭의 변동을 보이는 영역 중에서, 위측으로 상승되는 신호 폭을 보이는 이유는, 젖어있던 감지영역(SA)이 차량의 와이퍼에 의해 물기가 제거됨에 따라 순간적으로 빗방울이 없었던 신호 폭을 되찾으로 하기 때문이다.
아울러, 도 7의 (c)와 같이, 많은 양의 빗방울이 감지되는 경우, 수광부(121)는 변동 폭이 심한 신호 폭의 신호를 출력할 수 있다.
그러나, 레인센서(100)가 차량 유리에서 빗방울 등의 액체를 감지하였다고 해서 무조건 차량의 와이퍼를 동작시키는 경우, 불필요한 전력 소모와, 갑작스러운 와이퍼 동작에 의해 운전자를 놀라게 할 우려가 있다.
더군다나, 차량 유리에 떨어진 빗방울이 차량의 주행에 따라 발생하는 기류를 통해 제거되도록 할 수 있는 차량 유리 물기 제거용품 등을 사용하는 경우, 레인센서(100)의 감지영역(SA) 외에 떨어졌다가 차량의 주행 중 발생하는 기류를 따라 감지영역(SA)으로 빗방울이 이동되어 빗방울이 감지될 수도 있고, 이러한 불필요한 와이퍼 동작이 반복됨에 따라 불필요한 전력이 소모됨은 물론, 놀람 등 심리적 변화로 인해 안전 사고가 발생할 수 있는 문제점이 있는 것이다.
따라서, 본 발명에 따른 레인센서(100)는, 제어부에 차량 와이퍼를 동작시킬 수 있는 제어신호를 출력하는 임계값을 기저장할 수 있다.
이러한 임계값을 설명을 보충하기 위하여 첨부된 도면의 도 8을 참조한다.
도 8에서 나타내는 그래프는 감지되는 빗방울의 양이 적은 경우임을 알 수 있다. 더불어, 도 8에서는 임계값(Threshold)을 표시하고 있다.
다시 말해, 본 발명에 따른 레인센서(100)는, 빗방울이 감지되었다고 무조건 와이퍼를 동작시키는 것이 아니라, 빗방울이 감지되었다고 하더라도 임계값을 초과하는 경우에만 차량의 와이퍼를 동작시킬 제어신호를 출력하도록 설계함을 목적으로 한다.
여기서, 임계값은 차량의 와이퍼를 동작시킬 빗방울의 양에 대한 최소값을 의미한다. 예를 들어, 도 8에서 빗방울 감지에 따라 신호 폭의 변동이 있는 부분을 A, B, C 및 D 영역으로 구분하고 설명한다.
각 영역은 서로 상이한 신호 폭을 나타내고 있다.
즉, 신호 폭의 높낮이가 서로 상이한데, 이는 빗방울의 양에 따라 수광부(121)에 수광된 광의 양이 다르게 판단된 것인데, 도 8의 임계값(Threshold)을 초과한 영역은 B 및 C 영역이다.
따라서, 본 발명에 따른 레인센서(100)는 A 및 D 영역에서는 빗방울은 감지되었지만, 와이퍼를 동작시킬 정도는 아닌 것으로 판단하여 와이퍼 동작에 대한 제어신호를 출력하지 않을 수 있으며, B 및 C 영역에서는 신호 폭의 변동이 임계값(Threshold)을 초과하였기 때문에 와이퍼 동작에 대한 제어신호를 출력하도록 하여 차량의 와이퍼가 동작되도록 할 수 있다.
다시 말해, 와이퍼를 동작시킬 빗방울의 양에 대한 최소값(임계값)은, 와이퍼를 동작시키기 위해 레인센서에서 감지된 최소한의 빗방울 양을 의미할 수 있다.
또한, 전술된 임계값(Threshold)은 사용자의 임의로 변경할 수 있도록 인터페이스 구성과 함께 설계할 수도 있음은 물론이다.
이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 레인센서는, 도 7에서 살펴본 바와 같이 빗방울의 양을 신호로 판단할 수 있기 때문에 제어부(140)를 통해 차량의 와이퍼 동작의 주기 및/또는 속도를 제어할 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 레인센서의 구성을 첨부된 도면의 도 9를 통해 설명한다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 거울을 이용한 전반사형태 레인센서의 내부 구성을 간략히 나타낸 것이다.
다른 실시예에 따른 본 발명은, 레인센서(100)의 내부에 LED 표시등(150), 조도센서(160) 및 태양 광 센서(170)를 더 포함하고, 접착부(130)에 상기 LED 표시등(150), 조도센서(160) 및 태양 광 센서(170)가 동작될 수 있도록 렌즈를 형성할 수 있다.
LED 표시등(150)은 레인센서(100)의 동작을 색으로 표시하는 LED 등일 수 있다. 즉, 레인센서(100)의 온(On) 및/또는 오프(Off)를 판별하는 표시등일 수 있다.
조도센서(160)는 레인센서(100) 외부의 조도를 감지하는 기능을 수행할 수 있다. 다만, 조도센서(160)를 더 포함하는 경우, 제어부(140)는 조도센서(160)의 조도 감지값에 따라 적외선의 발광 양을 다르게 되도록 제어할 수 있다.
또한, 조도센서(160)의 감지값에 따라 낮과 밤을 구분함으로써, 제어부(140)는 낮과 밤에 따른 적외선 발광세기를 다르게 하여 소모되는 전력을 절약할 수도 있다.
왜냐하면, 낮에는 태양 광이 존재하기 때문에 태양 광에 포함되어 있는 적외선으로 인한 간섭작용을 최소화하기 위하여 낮과 밤에 따른 적외선 발광세기를 조절하여야 할 수도 있기 때문이다.
태양 광 센서(170)는 레인센서(100)의 양측에 구비되는 것으로, 태양의 방향을 검출하는 기능을 수행할 수 있다.
위와 같이 구성되는 본 발명에 따른 거울을 이용한 전반사형태 레인센서는, 차량 유리에 떨어지는 빗방울을 감지하되, 빗방울의 양이 기저장된 임계값을 초과하는 경우에 와이퍼 동작을 위한 제어신호를 출력함으로써, 불필요한 와이퍼의 동작을 최소화할 수 있다.
또한 본 발명은, 발광 파라볼릭 거울모듈을 통해 발광부에서 발광된 광이 반사되되, 광의 파장이 평행을 이루며 반사될 수 있기 때문에 발광 및 수광 톱니형 회전 프리즘의 편향에 대한 정확도를 증진시킬 수 있다.
또한 본 발명은, 발광 파라볼릭 거울모듈을 통해 발광부에서 발광된 광이 차량 유리에 입사될 때, 전반사를 위한 임계각을 초과하여 입사되도록 할 수 있어서, 더욱 정밀한 전반사를 유도할 수 있다.
또한 본 발명은, 발광 톱니형 회전 프리즘의 프리즘과 대칭되는 방향으로 형성된 프리즘을 수광 톱니형 회전 프리즘에 형성함으로써, (a) 발광 파라볼릭 거울모듈을 통해 각도가 변환된 광을 유지할 수 있고, (b) 복수의 발광부에서 발광되는 광을 단일의 수광부에 수광시킬 수 있도록 광의 방향을 회전시킬 수 있기 때문에 광의 수광에 대한 정확성을 증진시킬 수 있다.
한편, 상기에서 도 1 내지 도 9를 이용하여 서술한 것은, 본 발명의 주요 사항만을 서술한 것으로, 그 기술적 범위 내에서 다양한 설계가 가능한 만큼, 본 발명이 도 1 내지 도 9의 구성에 한정되는 것이 아님은 자명하다.
10 : 접착면 20 : 차량유리
30 : 공기 100 : 레인센서
110 : 발광부 111 : 발광모듈
112 : 발광 파라볼릭 거울모듈 113 : 발광 톱니형 회전 프리즘
120 : 수광부 121 : 수광모듈
122 : 수광 파라볼릭 거울모듈 123 : 수광 톱니형 회전 프리즘
SA : 감지영역
150 : LED 표시등 160 : 조도센서
170 : 태양 광 센서

Claims (9)

  1. 발광부; 접착부; 수광부; 및 제어부;를 포함하여 차량 유리에 부착되며, 차량 유리에 떨어지는 빗방울을 감지하는 레인센서에 있어서,
    상기 수광부는,
    상기 발광부로부터 발광된 후 상기 차량 유리에서 전반사된 광을 수광하고,
    상기 수광된 광의 양에 대한 신호를 출력하며,
    상기 제어부는,
    상기 차량의 와이퍼를 동작시킬 수 있는 제어신호를 차량으로 출력하되,
    상기 수광부의 신호를 수신하여 분석하고, 분석 결과, 상기 빗방울의 양이 기저장된 임계값을 초과하는 경우, 상기 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 거울을 이용한 전반사형태 레인센서.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 발광부는,
    상기 광을 발광하는 발광모듈; 및
    상기 발광모듈에서 발광된 광이 평행으로 반사되도록 포물면 형태의 반사면을 갖으며, 상기 광이 차량 유리 방향으로 반사되도록 하는 발광 파라볼릭 거울모듈; 및
    상기 발광모듈과 상기 발광 파라볼릭 거울모듈의 반사면을 수용하여 상기 발광 파라볼릭 거울모듈에서 반사된 광이 평행을 유지하며 투과되도록 하는 발광 톱니형 회전 프리즘;을 포함하는 것을 특징으로 하는 거울을 이용한 전반사형태 레인센서.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 발광 파라볼릭 거울모듈은,
    상기 발광모듈에서 발광된 광이 차량 유리에서 전반사될 수 있는 각도로 입사되도록 반사시키는 것을 특징으로 하는 거울을 이용한 전반사형태 레인센서.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 수광부는,
    상기 차량 유리에서 전반사된 광을 수광하는 수광모듈; 및
    상기 차량 유리에서 전반사된 광이 투과되며, 수광모듈을 수용하는 수광 톱니형 회전 프리즘;을 포함하는 것을 특징으로 하는 거울을 이용한 전반사형태 레인센서.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 수광부는,
    상기 차량 유리에서 전반사된 광 중, 상기 수광부를 벗어나는 광을 상기 수광부로 반사시키기 위해 포물면 형태의 반사면을 갖는 수광 파라볼릭 거울모듈;을 더 포함하되,
    상기 수광 톱니형 회전 프리즘은,
    상기 수광모듈과 상기 수광 파라볼릭 거울모듈의 반사면을 수용하는 것을 특징으로 하는 거울을 이용한 전반사형태 레인센서.
  6. 청구항 3 내지 5중 선택된 어느 하나 이상의 항에 있어서,
    상기 수광 톱니형 회전 프리즘은,
    상기 발광 톱니형 회전 프리즘의 프리즘과 대칭되는 방향으로 형성된 프리즘이 내부방향으로 돌출되며,
    상기 프리즘은,
    상기 차량 유리에서 전반사된 광이 투과될 때, 상기 광을 수광모듈 방향으로 편향시켜 수광되도록 유도하는 것을 특징으로 하는 거울을 이용한 전반사형태 레인센서.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 발광부는 두 개 이상으로 구성되어,
    상기 빗방울을 감지할 수 있는 감지영역이 두 개 이상인 것을 특징으로 하는 거울을 이용한 전반사형태 레인센서.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 수광부의 신호는,
    상기 수광부의 지속적인 감지를 통해 감지된 빗방울의 양에 대한 신호이며,
    상기 제어부의 제어신호는,
    상기 신호에 따라 상기 차량의 와이퍼 동작, 동작주기 및 동작속도를 제어하는 신호인 것을 특징으로 하는 거울을 이용한 전반사형태 레인센서.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 임계값은,
    상기 와이퍼를 동작시킬 빗방울의 양에 대한 최소값인 것을 특징으로 하는 거울을 이용한 전반사형태 레인센서.
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