KR20190054268A - 광량측정 기반의 반응형 제어장치 - Google Patents

광량측정 기반의 반응형 제어장치 Download PDF

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Abstract

광량측정 기반의 반응형 제어장치는 차량의 유리창에 부착되고 전류의 인가에 따라 투명도를 제어하는 전자필름, 상기 차량의 속도에 따라 결정되는 특정 지점의 휘도(이하, 거리 휘도)를 계측하는 거리 휘도 센서 및 상기 거리 휘도를 기초로 상기 전류의 인가를 제어하여 상기 투명도를 가변시키는 전자필름 제어부를 포함한다.

Description

광량측정 기반의 반응형 제어장치{RESPONSIVE CONTROL APPARATUS BASED ON MEASURING AMOUNT OF LIGHT}
본 발명은 반응형 제어 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 이동 상황을 기초로 유리창에 부착되는 전자필름의 투명도를 가변하여 운전자의 시각적 피로도를 저하시키고 사고발생 위험성을 감소시킬 수 있는 광량측정 기반의 반응형 제어장치에 관한 것이다.
윈도우 제어 기술은 전압에 의해 투명도가 가변될 수 있는 스마트 글래스 창을 제어하여 창의 투과도를 변화시킬 수 있다. 종래의 윈도우 제어 기술은 조도나 온도 요소를 고려하여 창의 투과도를 제어할 수 있으나, 차량 주행에 관한 복합적인 상황들을 반영하지 못하여 차량 운전자에게 보다 효과적인 기술 개발이 요구되고 있다.
한국공개특허공보 제10-2017-0032556호(2017.03.23 공개)는 스마트 윈도우 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 표시 소자, 상기 표시 소자에 대한 제어 명령을 입력 받는 입력 장치 및 상기 제어 명령에 기초해 상기 표시 소자의 투명도를 결정하는 제어부를 포함한다.
한국공개특허공보 제10-1999-0009845호(1999.02.05 공개)는 자동차용 윈드쉴드 글래스의 광 투과도 조절 장치에 관한 것으로, 윈드쉴드 글래스에 내장되어, 인가되는 전압에 의해 투명도가 낮아지는 액정막; 상기 액정막으로 전압을 제공하는 배터리; 상기 배터리와 액정막 사이에 설치되어, 주위 명도에 따라 배터리의 전압이 액정막으로 선택적으로 제공되도록 제어하는 컨트롤 유니트; 및 상기 컨트롤 유니트로 차량 전면의 명도를 감지하여 보내는 광센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한국공개특허공보 제10-2017-0032556호(2017.03.23 공개) 한국공개특허공보 제10-1999-0009845호(1999.02.05 공개)
본 발명의 일 실시예는 차량의 이동 상황을 기초로 유리창에 부착되는 전자필름의 투명도를 가변하여 운전자의 시각적 피로도를 저하시키고 사고발생 위험성을 감소시킬 수 있는 광량측정 기반의 반응형 제어장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 거리 휘도의 계측을 통해 차량 운전자의 암적응 또는 명적응 시간이 최소화되도록 지원하는 광량측정 기반의 반응형 제어장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 차량의 속도를 기초로 투명도를 점진적으로 가변하여 터널 진입/진출처럼 상당한 휘도 변화 시에도 차량 운전자에게 명암적응에 따른 시각적 부담을 최소화시킬 수 있는 광량측정 기반의 반응형 제어장치를 제공하고자 한다.
실시예들 중에서, 광량측정 기반의 반응형 제어장치는 차량의 유리창에 부착되고 전류의 인가에 따라 투명도를 제어하는 전자필름, 상기 차량의 속도에 따라 결정되는 특정 지점의 휘도(이하, 거리 휘도)를 계측하는 거리 휘도 센서 및 상기 거리 휘도를 기초로 상기 전류의 인가를 제어하여 상기 투명도를 가변시키는 전자필름 제어부를 포함한다.
상기 전자필름은 10~50 ㎛ 두께를 가지는 PLDC (Polymer Dispersed Liquid Crystal) 필름으로 구현될 수 있다.
상기 거리 휘도 센서는 상기 차량의 속도가 증가되면 상기 특정 지점을 멀어지게 하고 상기 차량의 속도가 감소되면 상기 특정 지점을 가까워지게 할 수 있다.
상기 거리 휘도 센서는 운전자 특성을 미리 반영하여 기준 속도에 따른 기준 지점을 상기 특정 지점으로서 미리 캘리브레이션할 수 있다.
상기 광량측정 기반의 반응형 제어장치는 차량 운전자의 얼굴 이미지를 생성하는 이미지 센서를 더 포함하고, 상기 전자필름 제어부는 상기 얼굴 이미지를 기초로 상기 차량 운전자의 상태를 검출하여 상기 제어된 투명도를 부가 제어할 수 있다.
상기 전자필름 제어부는 상기 얼굴 이미지에서 동공의 크기를 검출하고 상기 특정 지점의 휘도 대비 상기 검출된 동공의 크기를 기초로 상기 제어된 투명도를 부가 제어할 수 있다.
상기 전자필름 제어부는 상기 얼굴 이미지를 기초로 상기 차량 운전자의 졸음 여부를 검출하여 상기 전자필름을 특정 간격으로 점멸할 수 있다.
상기 전자필름 제어부는 상기 특정 간격을 아래의 수학식에 따라 조절할 수 있다.
[수학식]
특정 간격 = (기준 시간 * 차량 속도) / 졸음 정도
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광량측정 기반의 반응형 제어장치는 차량의 이동 상황을 기초로 유리창에 부착되는 전자필름의 투명도를 가변하여 운전자의 시각적 피로도를 저하시키고 사고발생 위험성을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광량측정 기반의 반응형 제어장치는 거리 휘도의 계측을 통해 차량 운전자의 암적응 또는 명적응 시간이 최소화되도록 지원한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광량측정 기반의 반응형 제어장치는 차량의 속도를 기초로 투명도를 점진적으로 가변하여 터널 진입/진출처럼 상당한 휘도 변화 시에도 차량 운전자에게 명암적응에 따른 시각적 부담을 최소화시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광량측정 기반의 반응형 제어장치를 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1에 있는 거리 휘도 센서가 거리 휘도를 계측하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 3은 도 1에 있는 광량측정 기반의 반응형 제어장치가 거리 휘도에 따라 투명도를 가변시키는 과정을 설명하는 흐름도이다.
도 4는 도 1에 있는 광량측정 기반의 반응형 제어장치가 거리 휘도에 따라 투명도를 가변시키는 과정의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광량측정 기반의 반응형 제어장치를 설명하는 도면이다. 보다 구체적으로, 도 1은 일 실시예에 따라 차량(10)에 설치된 광량측정 기반의 반응형 제어장치(100)를 차량(10)의 전면에서 본 단면도를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 광량측정 기반의 반응형 제어장치(100)는 전자필름(110), 거리 휘도 센서(120), 전자필름 제어부(130) 및 이미지 센서(140)를 포함할 수 있다.
전자필름(110)은 차량(10)의 유리창(15)에 부착되고 전류의 인가에 따라 투명도를 제어한다. 일 실시예에서, 전자필름(110)은 유리창(15)의 내측에 부착될 수 있고, 전기적으로 연결된 전자필름 제어부(130)의 제어에 따라 전류의 인가가 조절되면 해당 조절된 전류의 흐름에 따라 내부에 형성된 고분자 물질의 배열이 조절되어 투명도에 차이를 줄 수 있다. 일 실시예에서, 유리창(15)은 전면 유리창, 측면 유리창 및 후면 유리창 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자필름(110)은 차량(10)의 전면 유리창, 사이드 유리창들 및 후면 유리창 각각에 부착되어 전자필름 제어부(130)의 제어에 따라 각각의 전류 인가가 동시에 또는 독립적으로 조절되도록 구현될 수 있다.
전자필름(110)은 전기변색 유리로 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 전자필름(110)은 PLDC(Polymer Dispersed Liquid Crystal) 필름으로 구현될 수 있고, 예를 들어, 10~50 ㎛ 두께를 가지도록 구현될 수 있다.
여기에서, PLDC 필름은 고분자 분산형 액정 필름으로서, 전류의 흐름에 따라 형성되는 배열에 차이가 있어 외부에서 유입되는 빛의 투과도를 조절할 수 있다. 예를 들어, PLDC 필름은 전압이 인가되면 내부의 고분자 물질이 전류 흐름에 따라 일정 배열을 형성하여 외부의 빛이 통과되는 투명상태가 될 수 있고, 인가되지 않으면 불규칙 배열을 형성하여 외부의 빛이 산란되는 불투명 상태가 될 수 있다.
일 실시예에서, 전자필름(110)은 전면에 배치된 제1 도전성 필름과 후면에 배치된 제2 도전성 필름 사이에 액정(liquid crystal)과 고분자 물질을 코팅하는 접합 구조를 가지는 PLDC 필름으로 구현될 수 있고, 유리창(15)에 통합적으로 구현될 수도 있다.
거리 휘도 센서(120)는 차량(10)의 속도에 따라 결정되는 특정 지점의 휘도(이하, 거리 휘도)를 계측한다. 이러한 내용은 도 2를 참조하여 보다 상세히 서술하도록 한다.
도 2는 도 1에 있는 거리 휘도 센서가 거리 휘도를 계측하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 2에서, 거리 휘도 센서(120)는 차량(10)의 속도를 기초로 특정 지점을 결정하여 해당 특정 지점에 대한 거리 휘도를 계측할 수 있다. 보다 구체적으로, 거리 휘도 센서(120)는 사전에 설계자 또는 사용자에 의해 설정된 기준 속도에 따른 기준 지점에 관한 정보를 저장할 수 있고, 차량(10)의 속도를 기초로 해당 기준 속도에 따른 기준 지점에 관한 정보를 가져와 해당 기준 시점의 휘도를 측정할 수 있다.
일 실시예에서, 거리 휘도 센서(120)는 복수의 기준 속도들을 복수의 기준 지점들(20)과 매칭하는 기준 속도-기준 지점 설정 테이블을 기초로 차량(10)의 속도와 매칭되는 특정 기준 지점(예를 들어, 20a)을 검출하여 해당 지점에 대한 휘도를 계측할 수 있다. 일 실시예에서, 기준 속도-기준 지점 설정 테이블은 특정 값을 포함하는 특정 범위를 통해 각 기준 속도에 매칭되는 기준 지점을 정의할 수 있고, 해당 기준 지점의 휘도 측정을 위한 측정 설정값(예를 들어, 측정 각도나 포커스 설정 정보)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 거리 휘도 센서(120)는 차량(10)의 속도가 60km/h이면 기준 속도-기준 지점 설정 테이블에 있는 제1 기준 속도 60km/h에 따른 제1 기준 지점(20a) 50m를 가져와 해당 제1 기준 지점(20a)을 특정 지점으로 설정하고 해당 지점의 거리 정보와 설정 정보를 기초로 해당 지점의 거리 휘도를 측정할 수 있다.
일 실시예에서, 거리 휘도 센서(120)는 차량(10)의 속도가 증가되면 특정 지점을 멀어지게 하고 차량(10)의 속도가 감소되면 특정 지점을 가까워지게 할 수 있다. 예를 들어, 거리 휘도 센서(120)는 차량(10)의 속도가 60km/h이고 속도 증가 중에 있으면 해당 속도 60km/h에 따라 50m로 결정된 특정 지점을 특정 값 또는 특정 비율만큼 상향하여 차량(10)을 기준으로 멀어지도록 조정할 수 있고, 속도 감소 중에 있으면 특정 지점을 특정 값 또는 비율만큼 하향할 수 있으며, 속도 증감이 없으면 특정 지점을 그대로 유지할 수 있다.
일 실시예에서, 거리 휘도 센서(120)는 차량(10)의 속도를 기초로 특정 시간 이후의 예측 이동거리를 산출하여 특정 지점으로 결정할 수 있다. 예를 들어, 거리 휘도 센서(120)는 차량(10)의 주행속도가 현재 72km/h 라면 특정 시간 3초 이후의 예측 이동거리를 60m로 산출하여 차량(10)을 기준으로 60m 떨어진 지점을 특정 지점으로 설정할 수 있다. 여기에서, 특정 시간은 사용자 또는 설계자에 의해 미리 설정될 수 있고 조정될 수 있다.
상기 일 실시예에서, 거리 휘도 센서(120)는 차량(10)의 속도를 기초로 상기 특정 시간을 제한 범위 이내에서 속도에 비례하도록 상향 또는 하향 조정할 수 있다. 예를 들어, 거리 휘도 센서(120)는 차량(10)의 주행속도가 100km/h 이상이면 특정 시간을 미리 설정된 기본값 2초보다 50% 상향 조정하고, 50km/h 미만이면 기본값 2초보다 50% 하향 조정하며, 이외의 경우에는 기본값 2초를 그대로 유지할 수 있다.
일 실시예에서, 거리 휘도 센서(120)는 차량(10)의 내측에 설치되어 차량(10) 내부와 외부의 특정 지점에 대한 빛의 밝기를 감지하여 휘도를 센싱할 수 있는 휘도 센서로 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 거리 휘도 센서(120)는 차량(10)의 내측 또는 외측에 설치되어 광량을 측정할 수 있는 조도 센서를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 거리 휘도 센서(120)는 차량(10)의 엔진제어유닛(Engine Control Unit)과 전기적으로 연결되어 차량(10)의 속도를 실시간으로 수신할 수 있고, 다른 일 실시예에서, 차량(10)에 구비된 GPS(Global Positioning System) 또는 네비게이션과 전기적으로 연결되어 차량(10)의 속도를 실시간으로 수신할 수 있다.
일 실시예에서, 거리 휘도 센서(120)는 운전자 특성을 미리 반영하여 기준 속도에 따른 기준 지점을 특정 지점으로서 미리 캘리브레이션할 수 있다. 일 실시예에서, 운전자 특성은 시력, 운전시야 및 시각적 예민도 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 이들 각각은 사용자 설정을 통해 사용자에 의해 지정될 수 있다. 예를 들어, 거리 휘도 센서(120)는 운전자의 시력 [높음], 운전시야 [넓음] 및 시각적 예민도 [높음]이 운전자 특성에 관한 정보로서 저장된 경우에는 기준 속도에 따른 기준 지점을 정의한 기준 속도-기준 지점 설정 테이블의 원본을 기준으로 해당 원본의 기준 속도들을 특정 비율로 하향 조정한 기준 속도-기준 지점 설정 테이블의 캘리브레이션본(수정본)을 생성할 수 있고, 차량(10)의 속도에 따라 해당 캘리브레이션본을 기초로 특정 지점을 결정하여 휘도 측정을 수행함으로써 운전자 특성에 최적화된 거리 휘도의 측정을 수행할 수 있다.전자필름 제어부(130)는 거리 휘도를 기초로 전류의 인가를 제어하여 투명도를 가변시킨다. 일 실시예에서, 전자필름 제어부(130)는 거리 휘도 센서(120)에 의해 측정된 거리 휘도가 제1 기준 휘도 범위(예를 들어, 100 lux 이상 300 lux 미만)에 해당하면 제1 투명도(예를 들어, 90%)를 가지도록 전류를 가변시키고, 제2 기준 휘도 범위(예를 들어, 300 lux 이상 500 lux 미만)에 해당하면 제2 투명도(예를 들어, 80%)를 가지도록 전류를 가변시키며, 제3 기준 휘도 범위(예를 들어, 500 lux 이상)에 해당하면 제3 투명도(예를 들어, 70%)를 가지도록 전류를 가변시키어 전자필름(110)의 투명도를 제어할 수 있다.
전자필름 제어부(130)는 거리 휘도와 차량(10) 내부의 휘도 간의 차이를 기초로 전류의 인가를 제어하여 전자필름(110)의 투명도를 가변시킬 수 있다. 일 실시예에서, 거리 휘도 센서(120)는 거리 휘도의 측정과는 별개로 차량(10) 내부의 휘도를 특정 주기로 측정할 수 있고, 전자필름 제어부(130)는 거리 휘도 센서(120)에 의해 측정된 거리 휘도와 차량(10) 내부의 휘도 간의 차이가 특정 기준 차이 이상이면 전자필름(110)의 투명도를 감소 가변시킬 수 있다.
예를 들어, 도 2에서, 전자필름 제어부(130)는 차량(10) 내부의 휘도가 500 lux 이고 차량(10)을 기준으로 50m 떨어진 제3 기준 지점(20c)을 특정 지점으로 하여 측정된 거리 휘도가 50 lux 이며 휘도 차이에 관한 기준 차이가 300 lux 인 상황을 가정하면(도 2에서처럼, 밝은 곳에서 어두운 터널로 곧 진입 예정인 상황에서), 거리 휘도와 차량(10) 내부의 휘도 간의 차이가 기준 차이보다 크므로 전자필름(110)의 투명도가 미리 설정된 제1 기준 투명도 70%가 되도록 전자필름(110)의 전류를 감소시킬 수 있고, (터널 진입 후에) 거리 휘도와 차량(10) 내부의 휘도 간의 차이가 감소되면 미리 설정된 제2 기준 투명도 90%로 상향하여 조절할 수 있다.
이에 따라, 전자필름 제어부(130)는 휘도 차이가 큰 경우에는 미리 적정 수준으로 불투명하게 조절하고, 휘도 차이가 작아졌을 때에는 다시 적정 수준으로 투명하게 조절하여, 운전자가 상대적으로 휘도 차이를 덜 느끼도록 할 수 있다.
일 실시예에서, 전자필름 제어부(130)는 거리 휘도를 기초로 적어도 하나의 변화 구간을 통해 전류의 인가를 제어하여 전자필름(110)의 투명도를 점진적으로 가변시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 전자필름 제어부(130)는 거리 휘도를 기초로 가변시키고자 하는 투명도 값이 산출되면 현재 투명도, 거리 휘도, 특정 거리, 차량(10) 내부의 휘도 및 차량(10)의 속도 중 적어도 하나를 기초로 점진적으로 투명도를 가변시키기 위한 적어도 하나의 변화 구간을 세팅할 수 있다. 여기에서, 적어도 하나의 변화 구간 각각은 시간 구간과 투명도 변화 값을 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 2에서, 전자필름 제어부(130)는 차량(10) 내부의 휘도 500 lux, 60m로 설정된 제3 기준 지점(20c)의 거리 휘도 50 lux 및 현재 투명도 값이 90%인 상황을 가정하면(도 2에서처럼, 밝은 곳에서 어두운 터널로 곧 진입 예정인 상황에서), 차량(10) 내부의 휘도 500 lux 와 거리 휘도 50 lux 간의 휘도 차이를 기초로 가변시키고자 하는 투명도 값을 60%로 산출할 수 있고, 해당 60m의 제3 기준 지점(20c)을 기준으로 20m 간격의 연속적인 3개의 변화 구간들로 설정할 수 있으며, 현재 속도를 기준으로 20m 이동이 예측되는 제1 변화 구간에서 현재 투명도 값 90%를 80%로 10% 하향 가변시키고, 그 다음 20m 이동이 예측되는 제2 변화 구간에서 가변된 투명도 값 80%를 70%로 10% 하향 가변시키며, 마지막 20m 이동이 예측되는 제3 변화 구간에서 최종적으로 투명도 값 60%으로 하향 가변 시키어, 투명도를 점진적으로 가변시킬 수 있다.
이에 따라, 전자필름 제어부(130)는 가변시키고자 하는 투명도 값이 현재 투명도 값과 차이가 크더라도 현재 속도를 기준으로 점진적으로 가변하여 운전자가 상대적으로 휘도 차이를 덜 느끼도록 할 수 있다.
거리 휘도와 차량(10) 내부의 휘도 간의 차이가 기준 차이보다 크므로 전자필름(110)의 투명도가 미리 설정된 기준 투명도 70%가 되도록 전자필름(110)의 전류를 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 전자필름 제어부(130)는 휘도 차이가 큰 경우에는 미리 적정 수준으로 불투명하게 조절하여 운전자가 상대적으로 휘도 차이를 덜 느끼도록 할 수 있다.
이미지 센서(140)는 차량 운전자의 얼굴 이미지를 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 이미지 센서(140)는 차량 운전자의 상반신에 관한 입체 이미지 또는 평면 이미지를 촬상하여 얼굴 이미지를 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 이미지 센서(140)는 CMOS(complementary metal-oxide semiconductor) 이미지 센서 또는 CCD(charge-coupled device) 이미지 센서로 구현될 수 있다.
이때, 전자필름 제어부(130)는 얼굴 이미지를 기초로 차량 운전자의 상태를 검출하여 제어된 투명도를 부가 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 전자필름 제어부(130)는 이미지 센서(140)에 의해 생성된 일련의 얼굴 이미지들을 분석하여 해당 얼굴 이미지 내에 있는 적어도 하나의 특정 신체 부위에 관한 움직임이나 크기 변화가 기준 값 이상인지 여부를 기초로 차량 운전자의 상태를 미리 설정된 복수의 상태들 중 하나로 판단할 수 있고, 판단된 차량 운전자의 상태가 미리 설정된 특정 상태에 해당하면 기 제어된 투명도를 추가적으로 상향 또는 하향 가변시킬 수 있다.
일 실시예에서, 전자필름 제어부(130)는 신체 부위 별로 움직임 또는 크기에 관한 동적 변화도를 산출할 수 있고, 특정 신체 부위(예를 들어, 눈)에 관해 산출된 동적 변화도가 기 설정된 특정 조건을 만족하면 투명도의 부가 제어를 결정할 수 있다.
일 실시예에서, 전자필름 제어부(130)는 얼굴 이미지에서 동공의 크기를 검출하고 특정 지점의 휘도 대비 검출된 동공의 크기를 기초로 제어된 투명도를 부가 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 전자필름 제어부(130)는 특정 지점의 휘도가 기준 휘도 이상이고 검출된 동공의 크기가 기준 크기 이상이면 투명도를 상향 조정할 수 있다. 예를 들어, 전자필름 제어부(130)는 특정 지점의 휘도가 기준 값 이상으로 밝고 운전자의 동공 크기가 크거나, 기준 값 미만으로 어둡고 운전자의 동공 크기가 작으면 전자필름(110)의 투명도를 보다 투명하게 가변시킬 수 있다.
전자필름 제어부(130)는 얼굴 이미지를 기초로 차량 운전자의 졸음 여부를 검출하여 전자필름(110)을 특정 간격으로 점멸할 수 있다. 일 실시예에서, 전자필름 제어부(130)는 차량(10)이 시동된 후부터 차량 운전자의 얼굴 이미지를 특정 주기(예를 들어, 10초 간격)로 수집하여 현재 차량 운전자의 평균적인 눈 크기에 관해 연산 처리할 수 있고, 최근의 특정 시간 동안(예를 들어, 최근 10분 동안) 검출된 차량 운전자의 눈 크기가 기 산출된 평균적인 눈 크기보다 특정 비율(예를 들어, 50%) 이상 작으면서 움직임에 관한 동적 변화도가 미리 설정된 기준 동적 변화도 미만이면 차량 운전자의 현재 상태를 졸음 상태로 판단하여 미리 설정된 특정 간격, 특정 회수 및 특정 투명도 범위 내에서 전자필름(110)의 투명도를 특정 최저 범위와 최고 범위 간에 가변하는 방식으로 졸음 운전에 관해 차량 운전자에게 경고할 수 있다.
전자필름 제어부(130)는 상기 특정 간격을 아래의 수학식에 따라 조절할 수 있다. 예를 들어, 전자필름 제어부(130)는 차량 운전자의 얼굴 이미지에 있는 눈 크기를 기초로 현재 차량 운전자가 졸음 상태인 것으로 판단되고 산출된 졸음 정도가 3 (졸음 정도 1: 낮음, 졸음정도 2: 보통, 졸음정도 3: 높음)이며 기준 시간이 1(초)이고 차량(10)의 속도가 60km/h이라면, 특정 간격을 20(초)로 산출하여 해당 간격으로 전자필름(110)을 점멸할 수 있다.
[수학식]
특정 간격 = (기준 시간 * 차량 속도) / 졸음 정도
(여기에서, 기준 시간은 설계자 또는 사용자에 의해 미리 설정될 수 있고, 차량 속도는 차량(10)의 현재 속도를 나타내며, 졸음 정도는 차량 운전자의 얼굴 이미지를 기초로 산출된 졸음 여부에 관한 지수로, 1 이상 5 이하의 자연수임)
일 실시예에서, 전자필름 제어부(130)는 차량(10)의 이동방향, 날씨 및 현재시각을 기초로 투명도의 가변 정도를 추가적으로 조정할 수 있다. 예를 들어, 전자필름 제어부(130)는 차량의 이동 방향이 GPS 상에서 동쪽과 연관되고 맑은 날씨이며 현재 시각이 오전이면 차량 운전자에게 태양광이 강하게 내리쬐고 있는 것으로 판단하여 기 제어된 투명도를 5% 추가적으로 하향하는 부가 제어를 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 전자필름 제어부(130)는 날씨를 특정 지점을 추가적으로 조정할 수 있다. 예를 들어, 거리 휘도 센서(120)는 맑은 날씨이면 기 결정된 특정 지점을 5% 추가적으로 상향하는 부가 제어를 수행할 수 있다.
전자필름 제어부(130)는 광량측정 기반의 반응형 제어장치(100)의 동작 전반을 제어할 수 있고, 전자필름(110), 거리 휘도 센서(120) 및 이미지 센서(140)와 전기적으로 연결되어 이들 간의 데이터 흐름을 제어할 수 있으며, 일 실시예에서, 프로세서로 구현될 수 있다.
일 실시예에서, 광량측정 기반의 반응형 제어장치(100)는 차량(10) 내에 설치될 수 있고, 차량(10)에 통합적으로 구현되거나 프로세서, 메모리, 사용자 입출력 수단이 구비된 독립적인 장치로 구현될 수 있다. 전자필름 제어부(130)는 사용자 입출력 수단을 통해 투명도 즉시 가변에 관한 사용자 입력이 수신되면 해당 사용자 입력에 따라 전자필름(110)의 투명도를 즉시 가변시킬 수 있다.
도 3은 도 1에 있는 광량측정 기반의 반응형 제어장치가 거리 휘도에 따라 투명도를 가변시키는 과정을 설명하는 흐름도이다.
도 3에서, 거리 휘도 센서(120)는 차량의 속도에 따라 결정되는 특정 지점의 휘도를 계측한다(단계 S310). 전자필름 제어부(130)는 거리 휘도를 기초로 전자필름(110)의 전류의 인가를 제어하여 투명도를 가변시킨다(단계 S320). 전자필름(110)은 전자필름 제어부(130)의 제어에 따라 전류의 인가가 조절되면 이에 따라 투명도를 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 광량측정 기반의 반응형 제어장치(100)는 평상 시에는 외부의 휘도를 감지하여 투명도를 가변시킴으로써 차량 운전자의 눈 부심을 감소시킬 수 있고, 사용자 입출력 수단을 통해 투명도 즉시 가변에 관한 사용자 입력이 수신되면 차량(10)의 유리창(15)이나 사이드 유리창에 부착된 전자필름(110)의 투명도를 조절하여 차량(10) 내외부 간을 시각적으로 제한하거나 차단함으로써 보복운전이나 방해운전과 같은 상황이 발생되었을 때 운전자를 보호해줄 수 있으며, 차량(10)의 이동에 따라 휘도의 변화가 예측되는 상황에서 거리 휘도의 계측을 통해 투명도를 조절하여 운전자의 시각적 피로도를 감소시킬 수 있다.
도 4은 도 1에 있는 광량측정 기반의 반응형 제어장치가 거리 휘도에 따라 투명도를 가변시키는 과정의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 4에서, 광량측정 기반의 반응형 제어장치(100)는 차량(10)의 속도에 따라 결정되는 특정 지점의 거리 휘도를 기초로, 평상 시에는 전자필름(110)의 투명도를 적정 수준으로 유지할 수 있고, 터널 진입 과정에서 거리 휘도가 낮게 계측되면 전자필름(110)의 투명도를 하향 가변하여 상대적으로 불투명한 정도를 높임으로써 어두운 터널에 진입하는 차량 운전자의 암적응 시간이 최소화되도록 지원할 수 있으며, 터널 진출 과정에서 거리 휘도가 높게 계측되면 전자필름(110)의 투명도를 상향 가변하여 상대적으로 투명한 정도를 높임으로써 어두운 터널에서 벗어나는 차량 운전자의 명적응 시간이 최소화되도록 지원할 수 있다.
일 실시예에서, 광량측정 기반의 반응형 제어장치(100)는 이와 같은 조절 과정에서 차량(10)의 속도를 기초로 점진적인 투명도의 가변이 이루어지도록 전자필름(110)의 전류를 제어하여 차량 운전자의 시각적 피로도를 감소시키고 사고 발생 위험도를 최소화할 수 있다.
상기에서는 본 출원의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 통상의 기술자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 차량 15: 유리창
100: 광량측정 기반의 반응형 제어장치
110: 전자필름 120: 거리 휘도 센서
130: 전자필름 제어부 140: 이미지 센서

Claims (8)

  1. 차량의 유리창에 부착되고 전류의 인가에 따라 투명도를 제어하는 전자필름;
    상기 차량의 속도에 따라 결정되는 특정 지점의 휘도(이하, 거리 휘도)를 계측하는 거리 휘도 센서; 및
    상기 거리 휘도를 기초로 상기 전류의 인가를 제어하여 상기 투명도를 가변시키는 전자필름 제어부를 포함하는 광량측정 기반의 반응형 제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전자필름은
    10~50 ㎛ 두께를 가지는 PLDC (Polymer Dispersed Liquid Crystal) 필름으로 구현되는 것을 특징으로 하는 광량측정 기반의 반응형 제어장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 거리 휘도 센서는
    상기 차량의 속도가 증가되면 상기 특정 지점을 멀어지게 하고 상기 차량의 속도가 감소되면 상기 특정 지점을 가까워지게 하는 것을 특징으로 하는 광량측정 기반의 반응형 제어장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 거리 휘도 센서는
    운전자 특성을 미리 반영하여 기준 속도에 따른 기준 지점을 상기 특정 지점으로서 미리 캘리브레이션하는 것을 특징으로 하는 광량측정 기반의 반응형 제어장치.
  5. 제1항에 있어서,
    차량 운전자의 얼굴 이미지를 생성하는 이미지 센서를 더 포함하고,
    상기 전자필름 제어부는 상기 얼굴 이미지를 기초로 상기 차량 운전자의 상태를 검출하여 상기 제어된 투명도를 부가 제어하는 것을 특징으로 하는 광량측정 기반의 반응형 제어장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 전자필름 제어부는
    상기 얼굴 이미지에서 동공의 크기를 검출하고 상기 특정 지점의 휘도 대비 상기 검출된 동공의 크기를 기초로 상기 제어된 투명도를 부가 제어하는 것을 특징으로 하는 광량측정 기반의 반응형 제어장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 전자필름 제어부는
    상기 얼굴 이미지를 기초로 상기 차량 운전자의 졸음 여부를 검출하여 상기 전자필름을 특정 간격으로 점멸하는 것을 특징으로 하는 광량측정 기반의 반응형 제어장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 전자필름 제어부는
    상기 특정 간격을 아래의 수학식에 따라 조절하는 것을 특징으로 하는 광량측정 기반의 반응형 제어장치.
    [수학식]
    특정 간격 = (기준 시간 * 차량 속도) / 졸음 정도
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