KR20220169079A - 빗방울 감지 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 유리창에 부착되어 빗방울을 감지하는 빗방울 감지 장치에 관한 것으로, 특히 빗방울에서 반사되는 광 이외의 주변 광의 영향을 받지 않아 강우 정도의 감지 효율성 등을 높일 수 있고, 더 나아가 기판을 케이스 내부에 안정적으로 고정 배치함으로써 차량 진동에 의한 손상 및 변형을 방지하고 내구성 및 안정성을 향상시킬 수 있도록 하는 빗방울 감지 장치에 관한 것이다.
본 발명인 빗방울 감지 장치를 이루는 구성수단은, 차량의 유리창에 부착되어 빗방울을 감지하는 빗방울 감지 장치에 있어서, 차량의 유리창에 빛을 투과시키도록 광을 조사하는 광원, 상기 광원에서 조사된 광이 상기 유리창에 떨어진 빗방울로부터 반사될 때의 광신호를 감지하여 광전 변환하는 수광소자, 상기 수광소자의 광전 변환된 신호를 수신하여 강우 정도를 판단하는 신호 처리부, 상기 강우 정도에 따라 와이퍼 작동 신호를 발생하는 제어부, 상기 광원과 상기 수광소자가 탑재되는 기판 및 상기 기판을 내부에 고정 안착한 상태로 상기 유리창에 부착되는 케이스를 포함하여 구성되되, 상기 기판은 상기 케이스 내부면에 접촉 안착되어 고정 배치되고, 상기 유리창의 표면에 대해 평행하도록 배치되며, 상기 광원에서 조사된 광은 상기 유리창 표면에 대해 경사지게 전달되고 상기 수광소자는 빗방울에 반사되어 경사져서 들어오는 광을 수광하도록 배치되어, 상기 유리창에서 직접 반사된 광원의 광은 수광소자의 외측으로 빠지도록 하고 상기 유리창에 묻은 빗방울에서 반사된 광은 상기 수광소자가 수신하여 차량의 와이퍼가 작동되도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

빗방울 감지 장치{Apparatus for detecting raindrops}

본 발명은 차량의 유리창에 부착되어 빗방울을 감지하는 빗방울 감지 장치에 관한 것으로, 특히 빗방울에서 반사되는 광 이외의 주변 광의 영향을 받지 않아 강우 정도의 감지 효율성 등을 높일 수 있고, 더 나아가 기판을 케이스 내부에 안정적으로 고정 배치함으로써 차량 진동에 의한 손상 및 변형을 방지하고 내구성 및 안정성을 향상시킬 수 있도록 하는 빗방울 감지 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 전면 유리창에는 우천시 빗물 때문에 발생하는 시계장애를 극복하고자 와이퍼가 설치되고, 이러한 와이퍼는 빗물이 떨어지는 정도에 따라 와이퍼의 간헐속도 제어가 단계별로 이루어진다. 그러나, 이러한 와이퍼의 속도 제어 시스템은 몇 개의 단계만으로 조절되기 때문에 빗물의 양에 따라 운전자가 원하는 속도로 와이퍼를 움직이게 할 수 없는 단점이 있다.

이러한 점을 극복하기 위해 빗물의 양을 감지하여 와이퍼의 속도를 제어하는 방식이 채용되고 있는데, 종래에는 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, 신호 광을 유리창에 비스듬히 입사시켜 유리창에 빗방울이 떨어지면 반사율에 변화가 일어나 반대쪽에 설치된 수광소자에 도달하는 광량이 변화되어 빗방울 낙하 정도를 판별하는 방식이나, 일렬로 배열된 빗방울 감지 센서를 자동차의 전면 유리창에 부착하여 빗방울이 센서가 부착된 유리창에 떨어질 때 빗방울에서 광원 방향으로 반사되는 광량을 수신하여 빗방울 량을 인식하는 방식을 사용하고 있다.

이러한 방식 중 첫 번째 방식은 센서로 사용되는 신호 광을 자동차의 전면 유리창 내부로 도파되도록 입사시킬 때 광결합기를 자동차 전면 유리창과 완전히 밀착시키고 정확한 입사각을 유지시킬 필요가 있어서 광학계가 복잡해지고 설치가 어려운 단점이 있었다. 두 번째 방식은 센서로 사용되는 광원의 반대쪽에 수광소자를 설치하므로 빗방울에 의한 반사뿐만 아니라 자동차의 전면 유리창 표면에서 반사되는 반사광도 수광소자에 입사되어 신호대 잡음비가 저하되는 단점이 있었다, 세 번째 방식은 센서로 사용되는 광원과 수광소자 쌍을 일렬로 배치하므로 넓은 면적에 떨어지는 빗방울을 감지하기 위하여는 많은 수의 광원과 수광소자 쌍이 필요하여 광원 및 수광소자 쌍당 감지 면적이 협소한 단점이 있었다.

또한, 상기의 단점을 개량하고자 개발된 제품도 여전히 빗방울에서 반사되는 광신호 뿐만 아니라 차체의 유리창에서 반사되는 량이 많기 때문에, 신호대 잡읍비가 저하되어 빗방울 감지 효율성에 있어서 기대만큼 성능이 나오지 않고 있는 실정이다.

그리고, 종래에는 와이퍼의 왕복에 의한 광신호도 수신하는 것으로, 상대편 차량의 헤드라이트의 영향을 받기때문에, 효율이 더 좋지 않게 된다. 이를테면, 와이퍼 작동 순간 빗방울에 반사된 신호를 수신하는 것 이외에 상대편 차량의 헤드라이트 광을 감지하여 오작동을 발생시키는 등의 여지가 있는 것이다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 대한민국 등록특허 제10-0880248호(이하, "선행기술문헌"이라 함)는 빗방울에서 반사되는 광신호 이외의 주변 광의 영향을 받지 않아 강우 정도의 감지 효율성 등을 높인 빗방울 감지센서를 제안하고 있다.

그러나, 상기 선행기술문헌은 광원 및 수광소자를 탑재하고 있는 기판이 케이스 내부에서 유리창에 대해 기울어진 상태로 배치되기 위하여 케이스에 밀착 고정되지 못하고 이격된 상태로 부양 배치된다. 결과적으로, 상기 기판은 차량의 움직임과 진동에 따라 지속적으로 충격을 받게 되고, 점차적으로 손상과 변형의 가능성이 증가하기 때문에, 내구성과 안정성이 약해지는 문제점이 발생하게 된다.

대한민국 등록특허 제10-0880248호(공고일자 : 2009년 01월28일, 발명의 명칭 : 빗방울 감지센서)

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 빗방울에서 반사되는 광 이외의 주변 광의 영향을 받지 않아 강우 정도의 감지 효율성 등을 높일 수 있고, 더 나아가 기판을 케이스 내부에 안정적으로 고정 배치함으로써 차량 진동에 의한 손상 및 변형을 방지하고 내구성 및 안정성을 향상시킬 수 있도록 하는 빗방울 감지 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 제안된 본 발명인 빗방울 감지 장치를 이루는 구성수단은, 차량의 유리창에 부착되어 빗방울을 감지하는 빗방울 감지 장치에 있어서, 차량의 유리창에 빛을 투과시키도록 광을 조사하는 광원, 상기 광원에서 조사된 광이 상기 유리창에 떨어진 빗방울로부터 반사될 때의 광신호를 감지하여 광전 변환하는 수광소자, 상기 수광소자의 광전 변환된 신호를 수신하여 강우 정도를 판단하는 신호 처리부, 상기 강우 정도에 따라 와이퍼 작동 신호를 발생하는 제어부, 상기 광원과 상기 수광소자가 탑재되는 기판 및 상기 기판을 내부에 고정 안착한 상태로 상기 유리창에 부착되는 케이스를 포함하여 구성되되, 상기 기판은 상기 케이스 내부면에 접촉 안착되어 고정 배치되고, 상기 유리창의 표면에 대해 평행하도록 배치되며, 상기 광원에서 조사된 광은 상기 유리창 표면에 대해 경사지게 전달되고 상기 수광소자는 빗방울에 반사되어 경사져서 들어오는 광을 수광하도록 배치되어, 상기 유리창에서 직접 반사된 광원의 광은 수광소자의 외측으로 빠지도록 하고 상기 유리창에 묻은 빗방울에서 반사된 광은 상기 수광소자가 수신하여 차량의 와이퍼가 작동되도록 하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 광원과 상기 수광소자는 상기 기판에 경사지도록 탑재되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 광원의 상측에 배치되는 발광 프리즘과 상기 수광소자의 상측에 배치되는 수광 프리즘을 더 포함하되, 상기 발광 프리즘은 상기 광원에서 수직하게 조사된 광을 굴절시켜 상기 유리창에 경사지게 전달하고 상기 수광 프리즘은 빗방울에 반사되어 경사져서 들어오는 광을 굴절시켜 상기 수광소자에 수직하게 전달하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는 강우가 있는 것으로 판단된 경우, 선루프 컨트롤러에 강우 발생 신호를 전달하고, 상기 선루프 컨트롤러는 선루프 개방 여부를 판단하여 선루프가 개방된 것으로 판단된 경우 선루프를 자동 폐쇄시키도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기판에 탑재되어 주변광을 감지하는 주변광 감지센서를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 주변광 감지센서에서 전달되는 감지값을 통해 주변광 세기를 판단하여 라이트 컨트롤러에 전달하며, 상기 라이트 컨트롤러는 상기 주변광 세기에 따라 차량 라이트의 동작을 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 과제 및 해결수단을 가지는 본 발명인 빗방울 감지 장치에 의하면, 빗방울에서 반사되는 광 이외의 주변 광의 영향을 받지 않아 강우 정도의 감지 효율성 등을 높일 수 있고, 더 나아가 기판을 케이스 내부에 안정적으로 고정 배치하기 때문에, 차량 진동에 의한 손상 및 변형을 방지하고 내구성 및 안정성을 향상시킬 수 있도록 하는 장점이 발생된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 빗방울 감지 장치가 자동차의 유리창에 설치된 상태를 개념적으로 보여주는 예시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 빗방울 감지 장치의 배치 구성과 동작을 보여주는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 빗방울 감지 장치의 배치 구성과 동작을 보여주는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 빗방울 감지 장치의 구성 블록도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 빗방울 감지 장치의 구성 블록도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 상기와 같은 과제, 해결수단 및 효과를 가지는 본 발명인 빗방울 감지 장치에 관한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.

도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 동작 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 동작이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 빗방울 감지 장치가 자동차의 유리창에 설치된 상태를 개념적으로 보여주는 예시도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 빗방울 감지 장치의 배치 구성과 동작을 보여주는 개략도이며, 도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 빗방울 감지 장치의 배치 구성과 동작을 보여주는 개략도이다. 또한, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 빗방울 감지 장치의 구성 블록도이고, 도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 빗방울 감지 장치의 구성 블록도이다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 빗방울 감지 장치(100)는 유리창(2)에 부착되는 케이스(1)의 내부에 광원(5)과 수광소자(6)를 탑재한 기판(4)이 내장되며, 광원(5)과 수광소자(6)를 탑재한 기판(4)은 유리창(2) 표면에 대해 평행하게 배치된 구조를 이룬다.

상기 케이스(1)는 자동차 유리창(2)과 마주하는 면에 개구부(3)가 형성된 대략 사각의 함체 형상으로 이루어진 것으로, 개구부(3)의 외측면에는 양면 테이프 등이 구비되어, 양면 테이프 등에 의해 자동차의 유리창(2) 표면에 부착된다.

구체적으로, 본 발명에 따른 빗방울 감지 장치(100)는 차량의 유리창(2)에 부착되어 빗방울을 감지하는 빗방울 감지 장치에 있어서, 차량의 유리창(2)에 빛을 투과시키도록 광을 조사하는 광원(5), 상기 광원(5)에서 조사된 광이 상기 유리창(2)에 떨어진 빗방울(8)로부터 반사될 때의 광신호를 감지하여 광전 변환하는 수광소자(6), 상기 수광소자(6)의 광전 변환된 신호를 수신하여 강우 정도를 판단하는 신호 처리부(9), 상기 강우 정도에 따라 와이퍼 작동 신호를 발생하는 제어부(10), 상기 광원(5)과 상기 수광소자(6)가 탑재되는 기판(4) 및 상기 기판(4)을 내부에 고정 안착한 상태로 상기 유리창(2)에 부착되는 케이스(1)를 포함하여 구성되되, 상기 기판(4)은 상기 케이스(1) 내부면에 접촉 안착되어 고정 배치되고, 상기 유리창(2)의 표면에 대해 평행하도록 배치되며, 상기 광원(5)에서 조사된 광은 상기 유리창(2) 표면에 대해 경사지게 전달되고 상기 수광소자(6)는 빗방울(8)에 반사되어 경사져서 들어오는 광을 수광하도록 배치되어, 상기 유리창(2)에서 직접 반사된 광원(5)의 광은 수광소자(6)의 외측으로 빠지도록 하고 상기 유리창(2)에 묻은 빗방울(8)에서 반사된 광은 상기 수광소자(6)가 수신하여 차량의 와이퍼가 작동되도록 한다.

상기 케이스(1)의 내부에는 광원(5)과 수광소자(6)를 탑재한 기판(4)이 구비된다. 이때, 기판(4)은 상기 케이스(1) 내부에서 경사진 형태로 배치되면 견고한 고정이 안되어 안정성과 내구성이 떨어지기 때문에, 상기 케이스 내부면에 밀착 접촉되도록 안착 고정된다. 또한, 상기 케이스(1)는 내부가 비어 있는 사각 형상을 가지고 상기 기판(4)이 상기 케이스(1)의 내부면에 밀착 접촉되어 고정 배치되고, 상기 케이스(1)는 상기 유리창에 견고하게 부착되기 때문에, 상기 기판(4)은 상기 유리창(2)의 표면에 대해 평행하도록 배치되는 것이 바람직하다.

상기 기판(4)이 상기 케이스(1) 내부에 밀착 안착되고 고정 배치되기 때문에, 상기 기판(4)에 탑재되는 상기 광원(5)과 수광소자(6) 역시 안정적인 상태를 유지할 수 있다. 결과적으로, 차량의 움직임과 진동에 대해 손상 또는 변형되지 않은 상태를 유지할 수 있다.

본 발명에 적용되는 상기 광원(5)으로는 적외선 엘이디가 적용되고, 상기 수광소자(6)는 적외선 센서가 적용된다. 이러한 구성의 본 발명에 의하면, 우천시 광원(5)으로 사용되는 적외선 엘이디로부터 출력되는 적외선 신호광이 케이스(1)의 개구부(3)를 통해 자동차 전면 유리창(2)을 투과하여 유리창(2) 표면에 묻은 빗방울(8)에서 일부가 반사되어 다시 자동차 전면 유리창(2)을 통과한 후 광원(5)인 적외선 엘이디와 인접된 수광소자(6)에서 광전변환되고, 이렇게 광전변환된 전기신호는 신호 처리부(9)에서 강우 정도를 판단하는 신호로 복원된 후 제어부(10)에 미리 입력된 대조표와 비교하여 수신된 강우 정도의 신호에 대응한 유리창(2) 와이퍼 작동신호를 발생하게 된다. 그리고, 상기와 같이 생성된 신호광의 크기는 제어부(10)에서 미리 입력된 대조표(Look-up Table)에 따라 적합한 자동차 유리창(2) 와이퍼의 작동 빈도를 결정한다.

이때, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 광원(5)에서 조사된 광은 상기 유리창(2) 표면에 대해 경사지게 전달되고 상기 수광소자(6)는 빗방울에 반사되어 경사져서 들어오는 광을 수광하도록 배치된다. 이때, 상기 광원(5)에서부터 조사되는 광이 자동차 유리창(2)에 경사지게 입사되면서 유리창(2) 표면에서 직접 반사된 광은 수광소자(6)에서 수광되지 않고 수광소자(6)의 외측으로 빠지고, 유리창(2)에 경사지게 입사된 광은 밀도의 차이에 의하여 일정한 각도로 굴절되고, 굴절된 광은 유리창(2) 바깥면에서 소멸되는 한편, 유리창(2) 내부를 투과한 광은 빗방울(8)을 통과하며 일정각도로 굴절되어 빗방울(8)의 외부 표면에서 광이 난반사되고, 수광소자(6)에서는 빗방울(8)에서 난반사되는 광만을 수신하면서 유리창(2) 표면에서 반사되는 빛의 영향을 최소화시키기 때문에, 빗방울(8)에 의한 반사가 아닌 차량의 전면 유리창(2) 표면에서 반사되는 반사광의 영향을 받음으로 인하여 신호대 잡읍비가 저하되는 경우를 방지하는 효과가 있고, 이는 빗방울(8) 감지 효율성에 있어서 기대한 만큼의 성능을 충분히 달성할 수 있으며, 자동차의 경우 와이퍼의 회동 속도를 정밀하게 조절하여 충분한 효율성을 거둘 수 있음을 의미한다.

이를테면, 본 발명은 유리창(2) 표면에서 직접 반사되는 광량을 최소화시키는 한편, 빗방울(8)에서 난반사되는 광만을 수광하므로, 빗방울(8) 센싱 성능 향상 등에 매우 효율적인 것이다.

결국, 본 발명은 광원(5)과 수광소자(6)를 탑재한 기판(4)은 케이스(1)의 내부면에 안정적으로 밀착 고정 배치하고, 상기 광원(5)은 경사지게 광을 유리창(2)으로 전달하도록 배치되며, 상기 수광소자(6)는 상기 빗방울(8)에 반사되어 경사지게 들어오는 광을 수광하도록 배치됨으로 인하여, 상기 광원(5)과 수광소자(6) 및 기판(4)의 안정성과 견고성을 보장한 상태에서, 유리창(2) 표면에서 반사되는 광의 영향을 최소하는 반면, 빗방울(8) 자체에서 반사되는 광신호만을 수신하여 빗방울 센싱 효율을 높일 수 있다.

또한, 상기 광원(5)에서 조사되는 광은 점차적으로 확산되는 형태로 조사되는데, 광원(5)의 조사되는 광 중에서 상기 수광소자(6)측을 향하는 면의 조사광의 각도는 유리창(2)에 대해 예각범위(즉, 90도 이하의 각도 범위)로 광 조사 각도를 맞추어 준다.

따라서, 유리창(2)에서 직접 반사되는 광은 수광소자(6)의 수광 범위 바깥으로 빠져서 유리창(2)에 반사되어 수광소자(6)에 의해 수신되는 광량을 최소화시키는 반면, 빗방울(8)에서 반사되는 광량만을 수광소자(6)에 수신하므로, 빗방울(8)로부터의 난반사 신호만을 감지할 수 있게 된다.

이때, 상기 케이스(1)는 개구부(3)가 형성된 면에 양면테이프 등이 구비되어, 양면테이프 등에 의해 수광소자(6)와 광원(5)이 탑재된 기판(4)을 내장한 케이스(1)가 유리창(2) 표면에 신속 용이하게 탈부착될 수 있게 된다.

한편, 본 발명은 광원(5)이 적외선 엘이디로 구성되고, 수광소자(6)도 적외선 센서로 구성된다. 즉, 적외선은 가시광선에 비해 파장이 긴 비가시광선으로서, 광원(5)인 적외선 엘이디는 외부광보다 강한 수십배의 적외선을 발산하고, 수광소자(6)인 적외선 센서는 비가시광선만을 수광하여, 야간 우천시 차량 운행 중에 와이퍼 작동에 의한 상대편 차량의 헤드라이트 빛은 수광하지 않고 적외선 엘이디에서 발산되어 빗방울로부터 반사되는 비가시광선만 수광하므로, 외부광의 영향을 받지 않고 효율적으로 작동하게 된다. 즉, 적외선 엘디이가 가시광선을 쓰지 않고 수광소자(6)인 적외선 센서도 가시광선을 수광하지 않아서, 와이퍼의 왕복에 의한 상대편 차량의 광신호는 제외되므로, 오동작을 미연에 방지하는 등의 효과가 있는 것이다.

또한, 케이스(1)의 내부는 빛을 흡수하기 위해 검은 색과 난반사 처리가 된 구조를 취하여, 수광소자(6)를 내장한 부분의 내부에 빛을 흡수하는 검은색과 난반사 처리에 의하여 유리창(2) 표면에서 반사된 빛은 대부분 소멸되기 때문에, 빗방울(8) 이외의 부분에서 반사된 광에 의한 영향을 더 확실하게 줄일 수 있게 된다.

본 발명의 실시예에 따른 빗방울 감지 장치(100)는 상술한 바와 같이, 상기 기판(4)이 상기 케이스(1)의 내부면에 밀착 고정 배치되고 상기 유리창(2)에 평행하도록 배치되며, 상기 광원(5)으로부터 조사된 광은 상기 유리창(2)에 경사지게 전달되고 상기 빗방울(8)에서 반사된 광은 경사지게 들어와서 상기 수광소자(6)에 수광된다.

이와 같이, 상기 광원(5)에서 조사된 광이 상기 유리창 표면에 대해 경사지게 전달되고 상기 수광소자(6)는 빗방울에 반사되어 경사져서 들어오는 광을 수광하도록 배치되도록 하기 위하여, 본 발명에 따른 상기 광원(5)과 상기 수광소자(6)는 상기 기판(4)에 경사지도록 탑재된다. 즉, 도 2에서 상기 광원(5)과 상기 수광소자(6)는 상기 기판(4)에 대해 똑바르게 탑재되는 것이 아니라, 비스듬하게 탑재된다.

상기 광원(5)과 상기 수광소자(6)가 상기 기판(4)에 대해 비스듬하게 탑재되기 때문에, 상기 광원(5)에서 조사된 광은 상기 유리창(2) 표면에 대해 경사지게 전달되고 상기 수광소자(6)는 빗방울에 반사되어 경사져서 들어오는 광을 수광할 수 있다.

상기 광원(5)과 상기 수광소자(6)는 상기 기판(4)에 경사지게 탑재되되, 안정적이고 고정된 상태를 유지할 수 있도록 배치된다. 예를 들어, 상기 광원(5)과 상기 수광소자(6)는 상기 기판(4)에 경사지게 실장된 후 실리콘 등의 절연재로 기판(4)에 고정 배치될 수 있다.

이와 같이, 상기 광원(5)에서 조사된 광이 상기 유리창(2) 표면에 대해 경사지게 전달되고 상기 수광소자(6)는 빗방울(8)에 반사되어 경사져서 들어오는 광을 수광하도록 배치하기 위하여, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 광원(5)과 상기 수광소자(6)를 상기 기판(4)에 경사지도록 탑재할 수 있다.

반면, 본 발명에 따른 상기 광원(5)에서 조사된 광이 상기 유리창(2) 표면에 대해 경사지게 전달되고 상기 수광소자(6)는 빗방울(8)에 반사되어 경사져서 들어오는 광을 수광하도록 배치하기 위하여, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 광원(5)과 상기 수광소자(6)를 상기 기판(4)에 똑바르게 탑재할 수도 있다

이를 위하여, 본 발명에 따른 빗방울 감지 장치(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 광원(5)의 상측에 배치되는 발광 프리즘(15)과 상기 수광소자(6)의 상측에 배치되는 수광 프리즘(16)을 더 포함하되, 상기 발광 프리즘(15)은 상기 광원(5)에서 수직하게 조사된 광을 굴절시켜 상기 유리창(2)에 경사지게 전달하고 상기 수광 프리즘(6)은 빗방울에 반사되어 경사져서 들어오는 광을 굴절시켜 상기 수광소자(6)에 수직하게 전달하는 동작을 수행한다.

이와 같이, 본 발명에 따른 광원(5)과 수광소자(6)는 상기 기판(4)에 대해 용이하게 똑바로 탑재하되, 상기 광원(5)에서 조사된 광이 상기 유리창(2)에 경사지게 전달될 수 있도록 상기 발광 프리즘(15)을 상기 광원(5) 상측에 배치하고, 상기 빗방울(8)에 반사되어 경사지게 돌아오는 광을 상기 기판(4)에 똑바르게 탑재되는 상기 수광소자(6)에 수광될 수 있도록 상기 수광 프리즘(16)을 상기 수광소자(6)의 상측에 배치한다.

상기 광원(5)과 수광소자(6)는 상기 기판(4)에 안정적으로 탑재하고, 상기 발광 프리즘(15)과 상기 수광 프리즘(16) 역시 각각 상기 광원(5)과 상기 수광소자(6)에 이격된 상태로 안정적으로 고정 배치된다.

한편, 본 발명에 따른 빗방울 감지 장치(100)는 도 4에 도시된 바와 같이, 신호 발생부(11), 신호 처리부(9) 및 제어부(10)를 포함한다. 상기 신호 발생부(11)에서 생성된 신호에 따라 광원(5)이 신호광을 송출한다. 상기 송신기(11)는 구형파를 발진하는 발진기와 발진신호에 따라 적외선 엘이디 광원(5)을 광 변조시키는 변조기로 구성된다. 상기 신호 처리부(9)는 수광소자(6)에서 광전변환된 전기신호를 증폭하는 증폭기와, 발진기의 발진주파수와 동일한 주파수 성분만을 걸러내는 대역통과필터로 구성된다.

상기 발진기는 정현파를 발진하고 이 발진신호에 따라 변조기는 광원(5)을 광변조시킨다. 이렇게 생성된 신호광은 자동차 전면 유리창(2)에 떨어진 빗방울(8)에서 반사되어 수광소자(6)에 수신된다. 수광소자에서 광전변환된 전기신호는 증폭기에서 증폭된 후 대역통과필터에서 발진기의 발진주파수와 동일한 주파수 성분만을 걸러내게 된다. 이렇게 생성된 신호광의 크기는 제어부(10)에서 미리 입력된 대조표(Look-up Table)에 따라 적합한 자동차 유리창 와이퍼의 작동빈도를 결정하고 이를 출력함으로써, 와이퍼를 강우량에 대응하여 작동시키게 되는 것이다.

이와 같이, 상기 제어부(10)는 차량의 와이퍼를 강우량에 대응하여 작동시킬 수 있고, 결과적으로 강우의 존재 여부를 판단할 수 있다. 본 발명에 따른 제어부(10)는 상기 강우 존재 여부에 따라 차량 내부에 빗방울이 들어오는 것이 미연에 방지할 수 있도록 하는 추가 기능을 수행할 수 있다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(10)는 강우가 있는 것으로 판단된 경우, 선루프 컨트롤러(17)에 강우 발생 신호를 전달하고, 상기 선루프 컨트롤러(17)는 선루프 개방 여부를 판단하여 선루프가 개방된 것으로 판단된 경우 선루프를 자동 폐쇄시키도록 제어한다. 결과적으로 본 발명에 적용되는 빗방울 감지 장치(100)의 제어부(10)와 선루프 컨트롤러(17)가 연계되어 비가 내리는 것으로 판단되고 선루프가 개방된 상태인 것으로 판단된 경우, 자동적으로 선루프가 폐쇄되도록 제어하여, 차량 내부로 빗방울이 들어오는 것을 방지할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 빗방울 감지 장치(100)는 주변광을 감지할 수 있는 주변광 감지센서(18)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 즉 상기 주변광 감지센서(18)는 상기 기판(4)에 탑재되어 주변광 또는 밝기를 센싱할 수 있다. 상기 주변광 감지센서(18)에서 센싱한 감지값은 상기 제어부(10)에 전달된다. 상기 주변광에 관한 감지값은 차량의 라이트의 온오프 및 라이트 세기 등을 동작시키는데 적용될 수 있다.

구체적으로, 본 발명에 따른 빗방울 감지 장치(100)는 상기 기판(4)에 탑재되어 주변광을 감지하는 주변광 감지센서(18)를 더 포함하고, 상기 제어부(10)는 상기 주변광 감지센서(18)에서 전달되는 감지값을 통해 주변광 세기를 판단하여 라이트 컨트롤러(19)에 전달하며, 상기 라이트 컨트롤러(19)는 상기 주변광 세기에 따라 차량 라이트의 동작을 제어한다.

결과적으로, 상기 제어부(10)는 상기 주변광 감지센서(18)로부터 전달되는 감지값을 통해 라이트가 필요할 정도로 어두워진 것으로 판단되면 상기 라이트 컨트롤러(19)를 연계하여 차량의 라이트가 켜질 수 있도록 제어할 수 있다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

1 : 케이스 2 : 유리창
3 : 개구부 4 : 기판
5 : 광원 6 : 수광소자
8 : 빗방울 9 : 신호 처리부
10 : 제어부 15 : 발광 프리즘
16 : 수광 프리즘 17 : 선루프 컨트롤러
18 : 주변광 감지센서 19 : 라이트 컨트롤러
100 : 빗방울 감지 장치

Claims (5)

1. 차량의 유리창에 부착되어 빗방울을 감지하는 빗방울 감지 장치에 있어서,
   차량의 유리창에 빛을 투과시키도록 광을 조사하는 광원, 상기 광원에서 조사된 광이 상기 유리창에 떨어진 빗방울로부터 반사될 때의 광신호를 감지하여 광전 변환하는 수광소자, 상기 수광소자의 광전 변환된 신호를 수신하여 강우 정도를 판단하는 신호 처리부, 상기 강우 정도에 따라 와이퍼 작동 신호를 발생하는 제어부, 상기 광원과 상기 수광소자가 탑재되는 기판 및 상기 기판을 내부에 고정 안착한 상태로 상기 유리창에 부착되는 케이스를 포함하여 구성되되,
   상기 기판은 상기 케이스 내부면에 접촉 안착되어 고정 배치되고, 상기 유리창의 표면에 대해 평행하도록 배치되며,
   상기 광원에서 조사된 광은 상기 유리창 표면에 대해 경사지게 전달되고 상기 수광소자는 빗방울에 반사되어 경사져서 들어오는 광을 수광하도록 배치되어, 상기 유리창에서 직접 반사된 광원의 광은 수광소자의 외측으로 빠지도록 하고 상기 유리창에 묻은 빗방울에서 반사된 광은 상기 수광소자가 수신하여 차량의 와이퍼가 작동되도록 하는 것을 특징으로 하는 빗방울 감지 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 광원과 상기 수광소자는 상기 기판에 경사지도록 탑재되는 것을 특징으로 하는 빗방울 감지 장치.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 광원의 상측에 배치되는 발광 프리즘과 상기 수광소자의 상측에 배치되는 수광 프리즘을 더 포함하되, 상기 발광 프리즘은 상기 광원에서 수직하게 조사된 광을 굴절시켜 상기 유리창에 경사지게 전달하고 상기 수광 프리즘은 빗방울에 반사되어 경사져서 들어오는 광을 굴절시켜 상기 수광소자에 수직하게 전달하는 것을 특징으로 하는 빗방울 감지 장치.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어부는 강우가 있는 것으로 판단된 경우, 선루프 컨트롤러에 강우 발생 신호를 전달하고, 상기 선루프 컨트롤러는 선루프 개방 여부를 판단하여 선루프가 개방된 것으로 판단된 경우 선루프를 자동 폐쇄시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 빗방울 감지 장치.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 기판에 탑재되어 주변광을 감지하는 주변광 감지센서를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 주변광 감지센서에서 전달되는 감지값을 통해 주변광 세기를 판단하여 라이트 컨트롤러에 전달하며, 상기 라이트 컨트롤러는 상기 주변광 세기에 따라 차량 라이트의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 빗방울 감지 장치.
   

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