WO2020218799A1 - 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치 - Google Patents

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    • B60S1/485—Liquid supply therefor the operation of at least part of the liquid supply being controlled by electric means including control systems responsive to external conditions, e.g. by detection of moisture, dirt or the like

Definitions

  • the present invention relates to an optical device provided with a window cleaning device, and more particularly, in an optical device having a window through which light passes, a window cleaning device capable of improving the performance of the optical device by always keeping the window clean is provided. It relates to an optical device.
  • optical devices such as LIDAR (Light Detection And Ranging), vehicle headlights, and surveillance cameras that detect surrounding topography or objects in automobiles or mobile robots, allow light to pass through the front of the case of the device.
  • a window is provided, and this window must be kept in a clean state to maintain the performance of the device in good condition.
  • a lidar optical device is a device that emits pulsed laser light into the atmosphere and measures distance or atmospheric phenomena using the reflector or scattering body.
  • the time measurement of the reflected light is calculated with a clock pulse, and its frequency It has a resolution of 5m at 30MHz and 1m at 150MHz.
  • the present invention is to solve the conventional problems as described above, and its object is in an optical device having a window through which light is transmitted, periodically automatically cleaning the window at a certain time or continuously checking the degree of contamination of foreign matter in the window. Accordingly, the present invention aims to provide an optical device equipped with a window cleaning mechanism capable of improving the transmission efficiency of light by automatically cleaning the window when the contamination level reaches a certain level and maintaining the performance of the optical device in a good state.
  • Another object of the present invention is that the construction of the window cleaning mechanism is very simple, so that manufacturing is easy and manufacturing cost can be reduced, and at the same time, it can be applied to optical devices having various types of cases, and to improve the cleaning efficiency of windows. It is to provide an optical device provided with a window cleaning mechanism that can be increased.
  • Still another object of the present invention is to provide an optical device provided with a window cleaning mechanism capable of maintaining light transmittance by effectively removing moisture or moisture when there is moisture or moisture on the outer or inner surface of the window.
  • the present invention is an optical device including a window through which light is transmitted on a front portion of a case, comprising a cleaning body having a brush for cleaning the surface of the window in the case, and the window
  • a window cleaning mechanism in which the surface of the window is cleaned by a brush of the cleaning body by moving the cleaning body and the cleaning body relative to each other.
  • the cleaning body is fixed to the case, and the window is characterized in an optical device provided with a window cleaning mechanism installed in the case so as to move with respect to the cleaning body.
  • the movement of the window includes an electric motor provided in the case, a first gear fixed to and rotated by a motor shaft of the electric motor, and the first gear formed in the window so that the first gear
  • an optical device provided with a window cleaning mechanism made by a circular second gear engaged.
  • the window is fixed to the case, and the cleaning body is characterized by an optical device provided with a window cleaning mechanism installed in the case so as to move relative to the window.
  • the movement of the cleaning body is made by an electric motor provided in the case and a rotating arm that is connected between the motor shaft of the electric motor and the cleaning body to transmit the rotational force of the electric motor to the cleaning body.
  • An optical device equipped with a window cleaning mechanism is characterized.
  • the movement of the cleaning body includes: an electric motor provided in the case, a first pulley rotatably installed in the case, a second pulley installed on a motor shaft of the electric motor, and the first pulley
  • An optical device including a belt connecting the second pulley and a window cleaning mechanism formed by a rotating arm connected between the first pulley and the cleaning body to transmit rotational force of an electric motor to the cleaning body.
  • the driving of the electric motor is controlled by a control unit
  • the control unit is an optical device provided with a window cleaning mechanism for driving the electric motor for a predetermined time when turning on or off the starting device of the vehicle.
  • the electric motor is driven by a control unit, and the control unit is connected to the laser module unit to control the electric motor when the reception ratio of the laser light detected from the reception ratio detection sensor for detecting the reception ratio of the laser light is less than the reference value.
  • An optical device provided with a window cleaning mechanism that is driven for a predetermined time is characterized.
  • the driving of the electric motor is controlled by a control unit, and the control unit is a window for driving the electric motor for a predetermined time when contamination is detected from a contamination detection sensor provided in the case to detect contamination of the window.
  • An optical device equipped with a cleaning mechanism is characterized.
  • the cleaning body has a cleaning medium supply chamber formed therein, and a micro hole through a brush in the cleaning medium supply chamber, and is cleaned of a cleaning liquid or compressed air from a cleaning liquid supply device or compressed air supply device provided in the vehicle.
  • An optical device provided with a window cleaning mechanism configured to be supplied to the medium supply chamber and ejected toward the brush through the fine hole is characterized.
  • an optical device provided with a cleaning mechanism, further comprising an ultrasonic vibrator installed on a side of the cleaning body where the micro holes are located.
  • the surface of the window is characterized by an optical device provided with a cleaning mechanism having a hybrid nano-coated window.
  • the transparent film is characterized in the optical device provided with a window cleaning mechanism having a heat generating function.
  • the coating layer is characterized in the optical device provided with a window cleaning mechanism including a hard coating layer.
  • the starting device of the vehicle is turned on and off.
  • the window is cleaned periodically, when contamination is detected on the surface of the window or when it is detected that the reception rate of the laser beam is lowered, the window can be kept in a clean state at all times by automatically cleaning.
  • the present invention can effectively and cleanly clean foreign substances of the window with the brush of the cleaning body while spraying the cleaning liquid or compressed air, and the configuration of moving the cleaning body or the window relative for cleaning is very simple, making it easy to manufacture and manufacture It is an industrially useful invention that not only can lower the unit cost, but also has a cylindrical or semi-cylindrical case shape of an optical device and can be applied to various types of cases.
  • the present invention may include a coating layer additionally installed on the transparent film installed on the outer and/or inner surfaces of the window, and by installing the coating layer to selectively transmit light in a specific wavelength range, the lidar optical device and Likewise, there is an advantage of being able to effectively process light in/out in a configuration in which light is irradiated from the inside of the device to the outside and reflected light is received from the outside to the inside.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a lidar optical device according to a first embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a perspective view showing the inside of the case in Figure 1 removed a part.
  • FIG 3 is a perspective view showing a moving configuration of a window in the lidar optical device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a plan view showing the inside of the case with the upper part removed in FIG. 1;
  • FIG. 5 is a block diagram showing a control configuration of an electric motor in a lidar optical device according to the present invention.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a lidar optical device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view showing partially through a moving configuration of a cleaning body in a lidar optical device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a perspective view showing a lidar optical device according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a perspective view showing a moving configuration of a cleaning body in a lidar optical device according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a window in a lidar optical device according to a fourth embodiment of the present invention.
  • 11 and 12 are diagrams for explaining a modified example of the configuration of the window of FIG. 10.
  • FIG. 13 is a view for explaining the configuration of a window in a lidar optical device according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a perspective view showing a lidar optical device according to a sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a perspective view of the lidar optical device of FIG. 14 viewed from a lower side.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of the LIDAR optical device of FIG. 14 and an enlarged perspective view of a portion corresponding to a portion thereof.
  • FIG. 1 to 5 show a first embodiment of the present invention, as an example of an optical device having a window through which light is transmitted on the front of a case, and is installed in a vehicle to detect surrounding terrain or objects. The device is shown.
  • One of the two cleaning bodies 10 of FIG. 2 is partially cut to expose the interior thereof.
  • the lidar optical device includes a laser module unit 1 for transmitting and receiving a laser, and a mirror unit 2 for reflecting a laser emitted from the laser module unit 1, and a case 4 ) It is equipped inside.
  • the front part of the case 4 is provided with a window 5 for transmitting the internal laser light to the outside and the laser light reflected from the outside to the inside, and the case 4 at both ends of the window 5 ) Is provided with a cleaning body 10 for cleaning the surface of the window 5, and a brush 11 in contact with the surface of the window 5 is provided on one surface of the cleaning body 10.
  • the cleaning of the window 5 by the cleaning body 10, the window 5 and the cleaning body 10 in a state in which the brush 11 of the cleaning body 10 is in contact with the surface of the window 5 It is achieved by moving relative to each other so that foreign matter attached to the surface of the window 5 is removed by the brush 11 of the cleaning body 10.
  • the case 4 of the lidar optical device has a cylindrical shape, and a window 5 on the front of the case 4 constitutes a part of the cylindrical case 4
  • the cleaning body 10 of the cleaning body 10 is fixedly installed on the case 4, and the window 5 is installed on the case 4 so as to move relative to the cleaning body 10. It can perform a washing function.
  • the cleaning body 10 may be formed integrally with the case 4 by placing it long in the vertical direction on the cylindrical case 4 or may be separately manufactured and fixedly installed with a fixing means.
  • the brush 11 is provided on one side of the cleaning body 10 to contact the surface of the window 5.
  • the vertical length of the brush 11 is formed to be at least longer than the height of the window 5 so that the entire surface of the window 5 can be cleaned.
  • two cleaning bodies 10 are arranged at intervals of 180 degrees, but are illustrated, but the present invention is not limited thereto, and the arrangement interval may be changed according to the circumferential length of the window 5, and 1 It may be provided with only the cleaning body 10 of the dog.
  • the movement of the window 5 is a circular rail groove in which the window 5 is disposed inside the case 4 as shown in FIGS. 3 and 4 and the lower end of the window 5 is formed on the bottom of the case 4
  • the window 5 By fitting movably along (4a), the window 5 can be rotated with respect to the cleaning body 10 fixedly installed in the case 4.
  • the window 5 be cleaned automatically by rotating and moving the electric motor 21 as a power source, and the electric motor 21 is provided on the inner floor of the case 4, and the electric motor 21 ), the first gear 22 is fixed to the motor shaft of the window 5, and the first gear 22 is inscribed at the lower end of the window 5 to form a circular second gear 23 that meshes with the electric motor 21 ) To guide the window 5 to the circular rail groove 4a so that it can be rotated forward, backward, or in any one direction.
  • a cleaning medium supply chamber 12 is provided inside the cleaning body 10, and a fine hole 13 through the cleaning medium supply chamber 12 to the brush 11 is provided, and a cleaning medium supply chamber is provided on the upper surface of the cleaning body 10.
  • An inlet 14 through which a cleaning medium such as a washing liquid or compressed air can be injected is formed in (12), and the inlet 14 is opened and closed with a rubber stopper 15.
  • the washing liquid is filled in the washing medium supply chamber 12 through the inlet 14, and the washing liquid filled in the washing medium supply chamber 12 is supplied to the brush 11 through the micro-holes 13, Along with the cleaning of (11), the surface of the window 5 can be cleaned more cleanly with the cleaning solution.
  • the cleaning liquid supply device ( The cleaning liquid can be continuously supplied from 6) or compressed air can be continuously supplied from the compressed air supply device 7, thereby cleaning the brush 11 and the cleaning liquid toward the brush 11 through the fine hole 13
  • the cleaning liquid supply device by strongly blowing compressed air, foreign matters adhering to the surface of the window 5 can be removed more cleanly, thereby further improving cleaning efficiency.
  • the surface of the window 5 is preferably coated with a hybrid nano coating agent.
  • Hybrid nano-coating agent is a colorless and transparent coating agent that prevents both hydrophobic and hydrophilic dirt. It is used to disperse hydrophobic fluororesin fine particles on the surface of the window 5 at smaller intervals than the dirt particles. As a result, even if either hydrophilic or hydrophobic dirt adheres to both the hydrophilic and hydrophobic parts of the coating, it is in an unstable state.Therefore, the dirt is easily peeled off due to airflow, moisture, and vibration, thus improving the cleaning efficiency of the window 5. You can increase it.
  • the hydrophilic material on the surface of the window 5 removes static electricity, adhesion of dirt due to charging can also be suppressed. As a result, cleanliness can be maintained, and performance degradation due to adhesion of dirt can be suppressed, and the cleaning efficiency of the window 5 can be further improved.
  • the hybrid nano coating film is colorless and transparent, so there is no damage to the design. .
  • 5 is a block diagram showing the control configuration of the electric motor 21, in which the electric motor 21 is driven by the control unit 30.
  • the control unit 30 drives the electric motor 21 periodically for a predetermined period of time, 5) By washing, the detection performance of the lidar optical device can always be kept in good condition.
  • a reception rate detection sensor 32 which is connected to the laser module unit 1 and configured to detect a reception rate of laser light, is connected to the control unit 30, and is detected from the reception rate detection sensor 32.
  • the reception rate of the laser beam is input by the control unit 3 and is less than the preset reference value, it is determined that the window 5 is contaminated by a foreign substance, and the electric motor 21 is driven for a predetermined time to clean the window 5 By doing so, it is possible to maintain good detection performance of the lidar optical device.
  • a contamination detection sensor 33 is provided in the case 4 to detect contamination of the window 5 and is connected to the control unit 30, and the control unit 30 when contamination is detected from the contamination detection sensor 33, By driving the electric motor 21 for a predetermined time to wash the window 5, the sensing performance may be maintained in a good state.
  • FIGS. 6 and 7 show an optical device equipped with a window cleaning mechanism according to a second embodiment of the present invention.
  • the case 104 is cylindrical
  • the window 105 is a cylindrical case.
  • the lidar optical device of the type constituting a part of 104 the window 105 is coupled to be fixed to the case 104, and the cleaning body 110 moves with respect to the window 105.
  • the configuration installed in is different from the above-described first embodiment.
  • the cleaning body 110 is moved by placing the cleaning body 110 outside the case 104 and forming guide protrusions 111 at the upper and lower ends of the cleaning body 110,
  • the cleaning body 110 can be rotated with respect to the window 105 by fitting movably along the circular rail grooves 104a formed around the upper and lower circumferences of 104.
  • the cleaning body 110 is made to be cleaned automatically by rotating and moving the electric motor 121 as a power source, and the electric motor 121 on the floor inside the case 104 located at the rotation center of the cleaning body 110 And, it can be configured by connecting the rotary arm 122 between the motor shaft of the electric motor 121 and the cleaning body 110.
  • the rotary arm 122 can rotate the cleaning body 110 in the forward, reverse or in any one direction, and thereby the window 105
  • the brush 11 in contact with the surface of the window 105 may clean the surface of the window 105 to remove foreign substances.
  • FIG. 8 and 9 illustrate an optical device including a window cleaning mechanism according to a third embodiment of the present invention.
  • the case 204 is substantially semi-cylindrical
  • the window 205 is a type constituting a part of the semi-cylindrical case 204 and includes a window cleaning mechanism.
  • the window 205 is coupled to be fixed to the case 204, and the cleaning body 210 is applied to the configuration installed on the case 204 to move relative to the window 205 as in the second embodiment. I can.
  • the cleaning body 210 is moved, as in the configuration of the second embodiment, the cleaning body 210 is disposed outside the case 204, and guide protrusions at the upper and lower ends of the cleaning body 210 ( 211) is formed, and the cleaning body 210 can be rotated with respect to the window 105 by fitting movably along the circular rail grooves 204a formed around the upper and lower circumferences of the case 204.
  • the case 104 since the case 104 is cylindrical, it is possible to install two cleaning bodies 110 at intervals of 180 degrees and to wash the cleaning body 110 in either direction, but the third In the embodiment, since the case 204 is substantially semi-cylindrical, only one is installed at either end of the window 205 and rotated in the forward and reverse directions.
  • the cleaning body 210 rotates in the forward and reverse directions using the electric motor 221 as a power source so that cleaning is automatically performed.
  • This is provided with the electric motor 121 on the inner floor of the case 104, which is the rotation center position of the cleaning body 110, as in the second embodiment (see Fig. 7), and the motor shaft of the electric motor 121
  • the bottom of the case 204 which is the rotational center of the cleaning body 210
  • the first pulley 221a is installed freely to rotate, and another second pulley 221b is fixed to the motor shaft of the electric motor 221, and the first pulley 221a and the second pulley 221b are used with a belt 221c.
  • the rotational power of the electric motor 221 is transferred to the rotation arm 222 by the first and second pulleys 221a and 221b and the belt 221c by rotating the electric motor 221 in the forward and reverse directions. It is transmitted and can rotate the cleaning body 210 in the forward and reverse directions, and thus, the brush 11 in contact with the surface of the window 205 reciprocates along the surface of the window 205 and is washed to remove foreign substances. I can.
  • the present invention is installed inside or outside of the vehicle to detect the terrain or object around the vehicle by installing the cleaning body (10, 110, 210) to the window (5, 105, 205) through which the laser light passes cleanly. It is possible to improve the object detection performance of the optical device, and at the same time cleaning the surface of the window (5, 105, 205) with the brush (11), it is possible to clean more foreign substances by spraying the cleaning liquid or compressed air, such as cleaning body
  • the cleaning function of the windows 5, 105 and 205 is realized by a very simple configuration by (10, 110, 210), manufacturing is easy and manufacturing cost can be lowered, as well as a lidar optical device having a cylindrical or semi-cylindrical case. Also, it is applied to the cleaning of windows through which light passes from optical devices such as vehicle headlights and surveillance cameras, so that the performance of the optical device can always be maintained in good condition.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a window in a lidar optical device according to a fourth embodiment of the present invention.
  • 11 and 12 are diagrams for explaining a modified example of the configuration of the window of FIG. 10.
  • the lidar optical device further includes a transparent film 51 installed on one surface of the window 5.
  • the transparent film 51 has a heat generating function.
  • This transparent film 51 is for removing moisture existing on the outer surface of the window in the lidar optical device and has a self-heating function.
  • the transparent film 51 may include a conductive wire disposed on a film substrate, and a transparent conductive oxide film stacked on the film substrate by placing the conductive wire.
  • the film substrate may be polyethylene terephthalate (PET) in the form of a film
  • the conductive wire may be a silver (Ag) nanowire
  • the transparent conductive oxide film is a tin oxide film, a fluorine-doped tin oxide film, or an aluminum doped It may be a zinc oxide film.
  • the sheet resistance may be 10 to 20 ⁇ /cm 2.
  • the transparent film 51 may further include dispersed metallic nanodots so as to exhibit excellent heat generation performance compared to the conventional ones under low voltage by improving the interface characteristics of the conductive wire to have low resistance.
  • the dispersed metallic nanodots are disposed on the conductive wire and installed to lower the resistance of the conductive wire.
  • These dispersed metallic nanodots may be made of a material selected from gold, silver, chromium, nickel, copper, aluminum, or a combination thereof.
  • the transparent film 52 may be installed on the inner surface of the window 5.
  • the transparent film 52 may have substantially the same material or configuration except that the transparent film 51 and the window 5 are respectively installed on the inner and outer surfaces of the transparent film 51 and the window 5.
  • the transparent film 51 and the transparent film 52 may be installed on the outer and inner surfaces of the window 5, respectively.
  • moisture on the outer and inner surfaces of the window 5 can be effectively removed to prevent a decrease in light transmittance due to moisture such as moisture.
  • FIG. 13 is a view for explaining the configuration of a window in a lidar optical device according to a fifth embodiment of the present invention.
  • the lidar optical device according to the present embodiment may further include a coating layer 53 disposed on the transparent film 51 in addition to the transparent film 51 on the window 5.
  • the above-described coating layer 53 may correspond to a hybrid nano coating material.
  • the coating layer 53 may be a hard coating layer. It is preferable that the coating layer 53 has a pencil hardness of 4H or more, measured according to ASTM D3363 under a load of 1 kg.
  • the coating layer 53 of the present embodiment may be a functional coating layer capable of selectively transmitting light in a specific wavelength band. In that case, there is an effect of effectively transmitting an optical signal to and from the inside and outside of the window 5 in the lidar optical device.
  • the coating layer is installed to selectively transmit light in a specific wavelength range, so that the interior of the device, like a lidar optical device In a configuration in which light is irradiated from the outside and reflected light is received from the outside to the inside, there is an advantage of being able to effectively handle the input/output of light.
  • the coating layer 53 is installed on the outer surface of the window, the outermost layer on the outer surface of the window may be a hard coating layer, or a combination of a filter layer and a hard coating layer.
  • the filter layer corresponds to a layer that selectively transmits light in a specific wavelength band.
  • FIG. 14 is a perspective view showing a lidar optical device according to a sixth embodiment of the present invention
  • FIG. 15 is a perspective view of the lidar optical device of FIG. 14 viewed from a lower side
  • FIG. 16 is a view of the lidar optical device of FIG. It is a cross-sectional view and an enlarged perspective view of a portion corresponding to a portion thereof.
  • the case 204 has a substantially semi-cylindrical shape
  • the window 205 is a type constituting a part of the semi-cylindrical case 204.
  • the window washing mechanism includes a cleaning body 210.
  • the window 205 is coupled to be fixed to the case 204, and the cleaning body 210 may be installed on the case 204 to move on the side surface of the window 205 as in the above-described embodiment.
  • a pipe 211 for supplying compressed air is connected to one end of the cleaning body 210.
  • Compressed air supplied through the pipe 211 is windowed through the microholes 13 arranged in the form of microholes or micropores along the vertical or length direction of the cleaning body 210 on one side of the cleaning body 210 It is ejected on the 205 and can be used to remove foreign matter on the window.
  • an ultrasonic vibrator 212 may be disposed on one side of the cleaning body 210 in which the fine holes 13 are disposed.
  • the ultrasonic vibrator 212 is disposed on one surface of the cleaning body 210 and may be additionally disposed inside the case.
  • the supersonic vibrator 212 may be used to more effectively remove foreign substances on the window independently or together with compressed air by generating ultrasonic vibrations when the cleaning body 210 is operated.
  • laser module unit 2 polygon mirror unit

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Abstract

본 발명은 윈도우를 어느 특정시간에 주기적으로 자동 세척하거나 윈도우의 이물질 오염 정도를 지속적으로 체크하여 오염도가 일정수준에 도달할 때 윈도우를 자동 세척할 수 있도록 함으로써 광학 장치의 효율을 향상시키고 성능을 유지할 수 있으며, 윈도우 세척기능을 수행하기 위한 구성이 매우 간단하게 이루어짐으로써 제조가 용이하고 제조비용을 절감할 수 있음과 동시에, 다양한 형태의 케이스를 가지는 광학장치에 적용 가능하며, 윈도우의 세척 효율을 높일 수 있는 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치를 제공한다. 본 발명은, 케이스 전면부에 광이 투과되는 윈도우를 구비한 광학장치에 있어서, 윈도우의 표면을 세척하기 위한 브러쉬를 가지는 크리닝몸체를 상기 케이스에 구비하고, 윈도우와 크리닝몸체를 상호 상대 이동시켜 크리닝몸체의 브러쉬에 의해 윈도우의 표면이 세척되도록 한 것이다.

Description

윈도우 세척기구가 구비된 광학장치
본 발명은 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광이 투과하는 윈도우를 가지는 광학장치에서 윈도우를 항상 깨끗하게 유지하여 광학장치의 성능을 향상시킬 수 있는 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차 또는 이동형 로봇 등에서 주변의 지형 또는 물체를 감지하는 라이다 장치(LIDAR - Light Detection And Ranging), 차량의 헤드라이트, 감시용 카메라 등과 같은 광학장치에는 장치의 케이스 전면부에 광이 투과하는 윈도우가 구비되어 있고, 이 윈도우는 항상 깨끗한 상태를 유지해야 해당 장치의 성능을 양호한 상태로 유지할 수 있다.
예를 들어, 라이다 광학장치는, 펄스 레이저광을 대기중에 발사해 그 반사체 또는 산란체를 이용하여 거리 또는 대기현상 등을 측정하는 장치로서, 반사광의 시간측정은 클럭펄스로 계산하며, 그 진동수 30㎒로 5m, 150㎒로 1m의 분해능을 가진다.
그러므로 주변 영역으로 레이저 광을 조사하고 주변 물체 또는 지형에 반사되어 되돌아오는 반사광의 시간과 강도 등을 이용함으로써, 측정 대상물의 거리와 속도, 형상을 측정하거나 주변의 물체나 지형을 정밀하게 스캔할 수 있는 것이다.
그러나, 라이다 광학장치의 작동중 레이저광이 투과되는 윈도우에 먼지 등의 이물질이 부착되어 있는 경우, 레이저광의 송신 및 수신 효율이 저하되어 물체 감지성능을 유지할 수 없는 문제가 발생한다.
또한 차량의 헤드 라이트의 경우에도 주행중에 흙이나 먼지 등과 같은 오염원이 윈도우에 쉽게 부착되므로 조도 성능이 저하되고, 감시용 카메라의 경우는 해상도가 떨어져 식별 능력을 저하시키는 문제가 있다.
게다가, 헤드 라이트와 함께 설치되는 라이다 광학장치의 경우, 헤드 라이트나 광학장치의 전면 투과 윈도우의 외면이나 내면에 습기 등의 수분이 있을 때, 광학장치의 투과 광이 산란되거나 제대로 전달되지 못하게 된다. 이처럼, 라이다 광학장치의 투과 윈도우에 수분이 발생하면 광 투과도가 떨어져 광학장치의 신뢰성을 저하시키는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 광이 투과되는 윈도우를 가지는 광학장치에 있어서, 윈도우를 어느 특정시간에 주기적으로 자동 세척하거나 윈도우의 이물질 오염 정도를 지속적으로 체크하여 오염도가 일정 수준에 도달할 때 윈도우를 자동 세척할 수 있도록 함으로써 광의 투과 효율을 향상시켜 광학장치의 성능을 양호한 상태로 유지할 수 있는 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 윈도우 세척기구의 구성이 매우 간단하게 이루어짐으로써 제조가 용이하고 제조비용을 절감할 수 있음과 동시에, 다양한 형태의 케이스를 가지는 광학장치에 적용 가능하며, 윈도우의 세척 효율을 높일 수 있는 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 윈도우의 외표면이나 내표면에 습기나 수분이 있을 때 이를 효과적으로 제거하여 광 투과율을 유지할 수 있는 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치를 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 케이스 전면부에 광이 투과되는 윈도우를 구비한 광학장치에 있어서, 상기 윈도우의 표면을 세척하기 위한 브러쉬를 가지는 크리닝몸체를 상기 케이스에 구비하고, 상기 윈도우와 크리닝몸체를 상호 상대 이동시켜 크리닝몸체의 브러쉬에 의해 윈도우의 표면이 세척되도록 한 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치에 특징이 있다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 크리닝몸체는 케이스에 고정설치하고, 상기 윈도우는 크리닝몸체에 대하여 이동하도록 케이스에 설치한 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치에 특징이 있다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 윈도우의 이동은, 상기 케이스에 구비한 전동모터와, 상기 전동모터의 모터축에 고정되어 회전하는 제1 기어와, 상기 윈도우에 형성되어 상기 제1 기어가 내접하여 이 맞물림되는 원형의 제2 기어에 의해 이루어지는 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치에 특징이 있다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 윈도우는 케이스에 고정설치하고, 상기 크리닝몸체는 윈도우에 대하여 이동하도록 케이스에 설치한 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치에 특징이 있다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 크리닝몸체의 이동은, 상기 케이스에 구비한 전동모터와, 상기 전동모터의 모터축과 크리닝몸체 사이에 연결되어 전동모터의 회전력을 크리닝몸체에 전달하는 회전아암에 의해 이루어지는 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치에 특징이 있다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 크리닝몸체의 이동은, 상기 케이스에 구비한 전동모터와, 상기 케이스에 회전 자유롭게 설치된 제1 풀리와, 상기 전동모터의 모터축에 설치된 제2 풀리와, 상기 제1 풀리와 제2 풀리를 연결하는 벨트와, 상기 제1 풀리와 크리닝몸체 사이에 연결되어 전동모터의 회전력을 크리닝몸체에 전달하는 회전아암에 의해 이루어지는 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치에 특징이 있다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 전동모터는, 제어부에 의해 구동이 제어되고, 상기 제어부는 차량의 시동장치를 온 또는 오프할 때, 전동모터를 소정시간 구동시키는 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치에 특징이 있다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 전동모터는, 제어부에 의해 구동이 제어되고, 상기 제어부는 레이저 모듈유닛과 연결되어 레이저광의 수신율을 검출하는 수신율검출센서로부터 검출된 레이저광의 수신율이 기준치 이하일 때 전동모터를 소정시간 구동시키는 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치에 특징이 있다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 전동모터는, 제어부에 의해 구동이 제어되고, 상기 제어부는 윈도우의 오염을 검출하도록 케이스 내에 구비된 오염검출센서로부터 오염이 검출될 때, 전동모터를 소정시간 구동시키는 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치에 특징이 있다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 크리닝몸체는 내부에 형성된 세척매체공급실과, 세척매체공급실에서 브러쉬로 통하는 미세구멍을 구비하고, 차량에 구비된 세척액공급장치 또는 압축공기공급장치로부터 세척액 또는 압축공기를 세척매체공급실로 공급하여 상기 미세구멍을 통해 브러쉬쪽으로 분출하도록 된 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치에 특징이 있다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 크리닝몸체의 상기 미세구멍이 위치하는 측면에 설치되는 초음파 진동자를 더 포함하는, 세척기구가 구비된 광학장치에 특징이 있다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 윈도우의 표면은 하이브리드 나노 코팅된 윈도우를 구비하는, 세척기구가 구비된 광학장치에 특징이 있다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 윈도우의 표면에 설치되는 투명 필름을 더 포함하고, 상기 투명 필름은 발열 기능을 구비하는 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치에 특징이 있다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 투명 필름 상에 설치되는 코팅층을 더 포함하고, 상기 코팅층은 하드코팅층을 포함하는 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치에 특징이 있다.
상기의 특징적 구성을 가지는 본 발명의 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치에 의하면, 예를 들어 차량에 설치되어 주변의 지형 또는 물체를 감지하는 라이다 광학장치의 경우, 차량의 시동장치를 온,오프할 때 주기적으로 윈도우를 세척하거나, 윈도우의 표면에 오염이 검출될 때 또는 레이저광의 수신율이 저하되는 것으로 검출될 때, 자동 세척이 이루어지도록 함으로써 항상 윈도우를 깨끗한 상태로 유지할 수 있다.
이로 인해 레이저광의 송신 및 수신 효율이 향상되어 라이다 광학장치의 물체감지 성능을 항상 양호한 상태로 유지할 수 있고, 차량의 헤드라이트의 경우는 광의 밝기를 양호한 상태로 유지할 수 있으며, 감시카메라의 경우 촬영된 영상의 해상도를 선명하게 유지하는 효과가 있다.
또한 본 발명은, 세척액 또는 압축공기를 분사하면서 크리닝몸체의 브러쉬로 윈도우의 이물질을 효과적으로 깨끗하게 세척할 수 있고, 세척을 위해 크리닝몸체 또는 윈도우를 상대 이동시키는 구성이 매우 간단하게 이루어져 제조가 용이하고 제조단가를 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 광학장치의 케이스 형태가 원통형 또는 반원통형인 것은 물론, 다양한 형태의 케이스에 적용할 수 있는 산업상 유용한 발명이다.
또한 본 발명은, 윈도우의 외표면이나 내표면 상에 발열 기능을 가진 투명 필름을 설치함으로써, 윈도우 상에 존재하는 습기 등의 수분을 효과적으로 제거할 수 있고, 그에 의해 광 투과율을 유지하여 장치의 신뢰성을 확보할 수 있다.
또한 본 발명은, 윈도우의 외면 및/또는 내면에 설치되는 투명 필름 상에 추가로 설치되는 코팅층을 구비할 수 있으며, 또한 코팅층이 특정 파장대의 광을 선택적으로 투과하도록 설치함으로써, 라이다 광학장치와 같이 장치의 내부에서 외부로 광을 조사하고, 외부에서 내부로 반사광을 받는 구성에서 광의 입출입을 효과적으로 처리할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 라이다 광학장치를 나타낸 사시도.
도 2는 도 1에서 케이스의 일부를 제거하고 내부를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 라이다 광학장치에서 윈도우의 이동구성을 나타낸 사시도.
도 4는 도 1에서 케이스의 상부를 제거하고 내부를 나타낸 평면도.
도 5는 본 발명에 따른 라이다 광학장치에서 전동모터의 제어 구성을 나타낸 블럭도.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 라이다 광학장치를 나타낸 사시도.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 라이다 광학장치에서 크리닝몸체의 이동구성을 부분적으로 투시하여 나타낸 사시도.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 라이다 광학장치를 나타낸 사시도.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 라이다 광학장치에서 크리닝몸체의 이동구성을 나타낸 사시도.
도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 라이다 광학장치에서 윈도우의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 11 및 도 12는 도 10의 윈도우의 구성의 변형예를 설명하기 위한 도면들이다.
도 13은 본 발명의 제5 실시예에 따른 라이다 광학장치에서 윈도우의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 제6 실시예에 따른 라이다 광학장치를 나타낸 사시도.
도 15는 도 14의 라이다 광학장치를 하부측에서 본 사시도.
도 16은 도 14의 라이다 광학장치의 횡단면도 및 그 일부분에 대응하는 부분에 대한 확대 사시도.
이하, 본 발명에 따른 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치를 첨부도면에 의거하여 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 5는 본 발명의 제1 실시예를 나타낸 것으로, 케이스 전면부에 광이 투과되는 윈도우를 구비한 광학장치의 일예로서, 차량에 설치되어 주변의 지형 또는 물체를 감지하는 라이다 광학장치를 나타낸 것이다. 도 2의 두 크리닝몸체(10) 중 하나는 부분 절개되어 그 내부가 노출되도록 도시되어 있다.
도 2 및 도 4를 참조하면 라이다 광학장치는 레이저를 발신하고 수신하는 레이저 모듈유닛(1)과, 상기 레이저 모듈유닛(1)으로부터 발신되는 레이저를 반사하는 미러유닛(2)을 케이스(4) 내부에 구비하고 있다.
또한 케이스(4)의 전면부에는 내부의 레이저광을 외부로 전달하고 외부에서 반사되는 레이저광을 내부에 전달하기 위한 윈도우(5)가 구비되고, 윈도우(5)의 양 끝단측의 케이스(4)에는 윈도우(5)의 표면을 세척하기 위한 크리닝몸체(10)가 구비되며, 크리닝몸체(10)의 일면에는 윈도우(5)의 표면에 접촉하는 브러쉬(11)가 구비되어 있다.
따라서, 크리닝몸체(10)에 의한 윈도우(5)의 세척은, 크리닝몸체(10)의 브러쉬(11)가 윈도우(5)의 표면에 접촉된 상태에서 윈도우(5)와 크리닝몸체(10)를 상호 상대 이동시켜 크리닝몸체(10)의 브러쉬(11)에 의해 윈도우(5)의 표면에 부착된 이물질이 제거되도록 함으로써 이루어진다.
제1 실시예에서는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 라이다 광학장치의 케이스(4)가 원통형으로 이루어지고, 케이스(4) 전면에 윈도우(5)가 원통형 케이스(4)의 일부를 구성하는 경우이다. 이 경우, 크리닝몸체(10)의 크리닝몸체(10)를 케이스(4)에 고정설치하고, 윈도우(5)는 크리닝몸체(10)에 대하여 이동하도록 케이스(4)에 설치함으로써 윈도우(5)의 세척 기능을 수행할 수 있다.
즉, 크리닝몸체(10)는 원통형의 케이스(4)에 수직방향으로 길게 배치하여 케이스(4)와 일체로 형성하거나 별도로 제작하여 고정수단으로 고정 설치할 수 있다. 브러쉬(11)는 크리닝몸체(10)의 일측면에 구비하여 윈도우(5)의 표면에 접촉시킨다. 브러쉬(11)의 수직방향 길이는 윈도우(5)의 높이보다 적어도 길게 형성하여 윈도우(5)의 전체 표면을 세척할 수 있도록 한다.
제1 실시예에서는 크리닝몸체(10)를 180도 간격으로 2개 배치한 것으로, 도시되어 있으나, 이에 한정하는 것은 아니고, 윈도우(5)의 둘레길이에 따라 배치간격은 변경될 수 있으며, 또한 1개의 크리닝몸체(10)만을 구비할 수도 있다.
윈도우(5)의 이동은, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 윈도우(5)를 케이스(4) 안쪽에 배치하고, 윈도우(5)의 하단을 케이스(4) 바닥에 형성한 원형레일홈(4a)을 따라 이동가능하게 끼워맞춤함으로써 케이스(4)에 고정 설치된 크리닝몸체(10)에 대하여 윈도우(5)가 회전 이동하게 할 수 있다.
또한 윈도우(5)는 전동모터(21)를 동력원으로 하여 회전 이동시킴으로써 세척이 자동으로 이루어지게 하는 것이 바람직한 것으로, 케이스(4)의 내부 바닥에 전동모터(21)를 구비하고, 전동모터(21)의 모터축에 제1 기어(22)를 고정하며, 윈도우(5)의 하단에는 상기 제1 기어(22)가 내접하여 이 맞물림되는 원형의 제2 기어(23)를 형성함으로써 전동모터(21)의 구동에 의해 윈도우(5)를 원형레일홈(4a)에 안내시켜 정,역방향 또는 어느 일방향으로 회전 이동시킬 수 있도록 한다.
따라서, 윈도우(5)의 정,역방향의 회전 이동 또는 어느 일방향으로의 회전 이동에 의해 윈도우(5)의 표면에 접촉되어 있는 크리닝몸체(10)의 브러쉬(11)가 윈도우(5)의 표면을 세척하여 이물질을 제거할 수 있다.
이때, 크리닝몸체(10)의 내부에는 세척매체공급실(12)과, 세척매체공급실(12)에서 브러쉬(11)로 통하는 미세구멍(13)을 구비하고, 크리닝몸체(10) 상면에는 세척매체공급실(12) 내에 세척액 또는 압축공기 등의 세척매체를 투입할 수 있는 투입구(14)를 형성하며, 투입구(14)는 고무마개(15)로 개폐할 수 있도록 한다.
이러한 구성에 의하면, 투입구(14)를 통해 세척액을 세척매체공급실(12)에 충전하고, 세척매체공급실(12)에 충전된 세척액이 미세구멍(13)을 통해 브러쉬(11)쪽으로 공급되도록 함으로써 브러쉬(11)의 세척과 함께 세척액으로 윈도우(5)의 표면을 더욱 깨끗하게 세척할 수 있다.
또한, 도 2에서와 같이 차량에 구비된 세척액공급장치(6)와 압축공기공급장치(7)의 공급라인(8)을 크리닝몸체(10)의 투입구(14)에 연결할 경우, 세척액공급장치(6)로부터 세척액을 지속적으로 공급받거나 또는 압축공기공급장치(7)로부터 압축공기를 지속적으로 공급받을 수 있고, 이로써 브러쉬(11)의 세척과 함께 미세구멍(13)을 통해 브러쉬(11)쪽으로 세척액 또는 압축공기를 강하게 분출하여 윈도우(5)의 표면에 묻은 이물질을 더욱 깨끗하게 제거할 수 있어 세척 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
한편, 윈도우(5)의 표면은 하이브리드 나노 코팅제로 코팅하는 것이 바람직하다. 하이브리드 나노 코팅제는 소수성(疏水性) 더러움과 친수성(親水性) 더러움의 쌍방을 방지하는 무색투명한 코팅제로서, 윈도우(5) 표면에 소수성의 불소 수지의 미립자를 더러움의 입자보다도 작은 간격으로 분산시키는 것에 의해 친수성, 소수성의 어느 쪽의 더러움이 부착하더라도 코팅의 친수성 부분과 소수성 부분의 양쪽 모두에 접해 불안정한 상태가 되기 때문에 기류나 수분, 진동 등을 받아 더러움이 벗겨지기 쉬워 윈도우(5)의 세척 효율을 높일 수 있다.
윈도우(5) 표면의 친수성 물질이 정전기를 제거하므로 대전(帶電)에 의한 더러움의 부착도 억제할 수 있다. 이것에 의해 청정성이 유지되는 것과 동시에 더러움의 부착에 의한 성능저하도 억제할 수 있어 윈도우(5)의 세척 효율을 더욱 향상시킬 수 있고, 더욱이 하이브리드 나노 코팅막은 무색투명하기 때문에 의장성을 해치는 일도 없다.
도 5는 상기 전동모터(21)의 제어 구성을 나타낸 블럭도로서, 전동모터(21)는 제어부(30)에 의해 구동이 제어된다.
예를 들면, 제어부(30)는 차량의 시동장치(31)를 켤 때(On) 또는 차량의 시동장치(32)를 끌 때(Off) 전동모터(21)를 소정시간 주기적으로 구동시켜 윈도우(5)를 세척함으로써 라이다 광학장치의 감지 성능을 항상 양호한 상태로 유지할 수 있다.
제어부(30)의 다른 구동 예로서, 레이저 모듈유닛(1)과 연결되어 레이저광의 수신율을 검출하도록 되어 있는 수신율검출센서(32)를 제어부(30)에 연결하고, 수신율검출센서(32)로부터 검출된 레이저광의 수신율을 제어부(3)가 입력받아 미리 설정한 기준치 이하일 때, 이를 윈도우(5)가 이물질에 의해 오염된 것으로 판단하고, 전동모터(21)를 소정시간 구동시켜 윈도우(5)를 세척함으로써 라이다 광학장치의 감지 성능을 양호하게 유지할 수 있다.
또한 윈도우(5)의 오염을 검출하도록 케이스(4) 내에 오염검출센서(33)를 구비하여 제어부(30)와 연결하고, 제어부(30)는 오염검출센서(33)로부터 오염이 검출될 때, 전동모터(21)를 소정시간 구동시켜 윈도우(5)를 세척함으로써 감지 성능을 양호한 상태로 유지할 수도 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치를 나타낸 것으로, 제1 실시예에서와 같이 케이스(104))가 원통형이고, 윈도우(105)가 원통형 케이스(104)의 일부를 구성하는 타입의 라이다 광학장치에 있어서, 윈도우(105)는 케이스(104)에 고정되도록 결합하고, 크리닝몸체(110)는 윈도우(105)에 대하여 이동하도록 케이스(104)에 설치한 구성이 전술한 제1 실시예와 다르다.
그 외에 크리닝몸체(110)의 구체적인 구성, 세척매체 공급구성 및 후술하는 전동모터(121)의 제어구성은 제1 실시예의 구성과 동일하므로, 중복되는 구성에 대하여 동일부호를 부여하고 구체적인 구성 및 작용 설명은 생략한다. 도 7에서 크리닝몸체(110), 전동모터(121), 회전아암(122), 안내돌기(111), 브러쉬(11)의 구성이 투시되어 도시되어 있다.
제2 실시예에 있어서 크리닝몸체(110)의 이동은, 크리닝몸체(110)를 케이스(104) 바깥쪽에 배치하고, 크리닝몸체(110)의 상부와 하단에 안내돌기(111)를 형성하여, 케이스(104)의 상부와 하부 둘레에 형성한 원형레일홈(104a)을 따라 이동 가능하게 끼워맞춤함으로써 윈도우(105)에 대하여 크리닝몸체(110)를 회전 이동하게 할 수 있다.
또한 크리닝몸체(110)는 전동모터(121)를 동력원으로 하여 회전 이동시킴으로써 세척이 자동으로 이루어지게 한 것으로, 크리닝몸체(110)의 회전중심에 위치한 케이스(104) 내부 바닥에 전동모터(121)를 구비하고, 전동모터(121)의 모터축과 크리닝몸체(110) 사이에 회전아암(122)을 연결함으로써 구성할 수 있다.
따라서 전동모터(121)를 정,역방향 또는 어느 일 방향으로 회전시키는 것에 의해 회전아암(122)이 크리닝몸체(110)를 정,역방향 또는 어느 일 방향으로 회전시킬 수 있고, 이로 인해 윈도우(105)의 표면에 접촉되어 있는 브러쉬(11)가 윈도우(105)의 표면을 세척하여 이물질을 제거할 수 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치를 나타낸 것이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 라이다 광학장치에서 케이스(204)는 대략 반원통형이고, 윈도우(205)가 반원통형 케이스(204)의 일부를 구성하는 타입으로 윈도우 세척기구를 구비한 것이다.
이 경우, 윈도우(205)는 케이스(204)에 고정되도록 결합하고, 크리닝몸체(210)는 제2 실시예에서와 같이 윈도우(205)에 대하여 이동하도록 케이스(204)에 설치한 구성을 적용할 수 있다.
그 외에 크리닝몸체(210)의 구체적 구성, 세척매체 공급구성 및 후술하는 전동모터(221)의 제어구성은 제1 실시예의 구성과 동일하므로, 중복되는 구성에 대하여는 동일부호를 부여하고 구체적인 구성 및 작용 설명은 생략한다.
제3 실시예에 있어서 크리닝몸체(210)의 이동은, 제2 실시예의 구성과 마찬가지로 크리닝몸체(210)를 케이스(204) 바깥쪽에 배치하고, 크리닝몸체(210)의 상부와 하단에 안내돌기(211)를 형성하여, 케이스(204)의 상부와 하부 둘레에 형성한 원형레일홈(204a)을 따라 이동가능하게 끼워맞춤함으로써 윈도우(105)에 대하여 크리닝몸체(210)를 회전 이동시킬 수 있다.
이때, 제2 실시예에서는 케이스(104)가 원통형이므로 크리닝몸체(110)를 180도 간격으로 2개 설치하는 것과, 크리닝몸체(110)을 어느 일 방향으로 회전시켜도 세척하는 것이 가능하지만, 제3 실시예에서는 케이스(204)가 대략 반원통형이므로 윈도우(205)의 어느 한쪽 끝에 1개만 설치하고, 정,역방향으로 회전시켜 한다.
크리닝몸체(210)는 전동모터(221)를 동력원으로 하여 정,역방향으로 회전 이동시킴으로써 세척이 자동으로 이루어지게 한다. 이는 전술한 제2 실시예(도 7 참조)에서와 같이 크리닝몸체(110)의 회전중심 위치인 케이스(104)의 내부 바닥에 전동모터(121)를 구비하고, 전동모터(121)의 모터축과 크리닝몸체(110) 사이에 회전아암(122)을 연결하는 구성을 적용할 수도 있지만, 제3 실시예에서는 도 9에서와 같이 크리닝몸체(210)의 회전중심 위치인 케이스(204)의 바닥에 제1 풀리(221a)를 회전 자유롭게 설치하고, 전동모터(221)의 모터축에 또 다른 제2 풀리(221b)를 고정하여 벨트(221c)로 상기 제1 풀리(221a)와 제2 풀리(221b)를 연결하며, 상기 제1 풀리(221a)와 크리닝몸체(210) 사이에 회전아암(222)를 연결함으로써 구성한 것이다.
이러한 구성에 의해서도 전동모터(221)를 정,역방향 회전시키는 것에 의해 제1 및 제2 풀리(221a,221b)와 벨트(221c)에 의해 전동모터(221)의 회전동력이 회전아암(222)에 전달되어 크리닝몸체(210)를 정,역방향으로 회전시킬 수 있고, 이로 인해 윈도우(205)의 표면에 접촉되어 있는 브러쉬(11)가 윈도우(205)의 표면을 따라 왕복하면서 세척하여 이물질을 제거할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 차량의 내부 또는 외부에 설치되어 차량 주변의 지형 또는 물체를 감지하는 라이다 광학장치에 크리닝몸체(10,110,210)를 설치하여 레이저광이 통과하는 윈도우(5,105,205)를 항상 깨끗하게 유지함으로써 라이다 광학장치의 물체감지 성능을 향상시킬 수 있고, 또한 윈도우(5,105,205)의 표면을 브러쉬(11)로 세척함과 동시에, 세척액 또는 압축공기를 분사함으로써 이물질을 더욱 깨끗하게 세척할 수 있으며, 이러한 크리닝몸체(10,110,210)에 의해 윈도우(5,105,205)의 세척 기능이 매우 간단한 구성에 의해 실현됨에 따라, 제조가 용이하고 제조단가를 낮출 수 있음은 물론이고, 원통형 또는 반원통형의 케이스를 가지는 라이다 광학장치뿐만 아니라, 차량의 헤드라이트나 감시카메라와 같은 광학장치에서 광이 투과하는 윈도우의 세척에도 적용하여 해당 광학장치의 성능을 항상 양호한 상태로 유지할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 라이다 광학장치에서 윈도우의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 11 및 도 12는 도 10의 윈도우의 구성의 변형예를 설명하기 위한 도면들이다.
도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 라이다 광학장치는 윈도우(5)의 일면 상에 설치되는 투명 필름(51)을 더 포함한다. 투명 필름(51)은 발열 기능을 구비한다. 이러한 투명 필름(51)은 라이다 광학장치에서 윈도우의 외표면 상에 존재하는 수분을 제거하기 위한 것으로 자체 발열 기능을 가진다. 이를 위해, 투명 필름(51)은 필름 기재 상에 배치되는 도전성 와이어와, 도전성 와이어를 게재하고 필름 기재 상에 적층되는 투명 전도성 산화막을 포함하여 이루어질 수 있다.
여기서, 필름 기재는 필름 형태의 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET)일 수 있고, 도전성 와이어는 은(Ag) 나노와이어일 수 있고, 투명 전도성 산화막은 주석산화막, 불소 도핑된 주석산화막, 또는 알루미늄 도핑된 아연산화막일 수 있다. 은 나노와이어인 경우, 면 저항값은 10 내지 20Ω/㎠일 수 있다.
또한, 투명 필름(51)은 도전성 와이어의 계면 특성을 개선하여 낮은 저항을 갖도록 함으로써 저전압하에서 기존 대비 우수한 발열 성능을 나타낼 수 있도록 분산형 금속성 나노점을 더 구비할 수 있다. 분산형 금속성 나노점은 도전성 와이어 상에 배치되어 도전성 와이어의 저항을 낮추도록 설치된다. 이러한 분산형 금속성 나노점은 금, 은, 크롬, 니켈, 구리, 알루미늄 또는 이들의 조합에서 선택되는 재료에 의해 이루어질 수 있다.
또한, 도 11에 도시한 바와 같이, 투명 필름(52)은 윈도우(5)의 내면에 설치될 수 있다. 투명 필름(52)는 전술한 투명 필름(51)과 윈도우(5)의 내면과 외면에 각각 설치되는 것을 제외하고 실질적으로 동일한 재질 혹은 구성을 구비할 수 있다.
또한, 도 12에 도시한 바와 같이, 투명 필름(51)과 투명 필름(52)은 윈도우(5)의 외표면과 내표면 상에 각각 설치될 수 있다. 이 경우, 윈도우(5)의 외표면과 내표면 상의 수분을 효과적으로 제거하여 습기 등의 수분에 의한 광 투과율 저하를 방지할 수 있다.
도 13은 본 발명의 제5 실시예에 따른 라이다 광학장치에서 윈도우의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 13을 참조하면, 본 실시예에 따른 라이다 광학장치는 윈도우(5) 상에 투명 필름(51)에 더하여 투명 필름(51) 상에 배치되는 코팅층(53)을 더 구비할 수 있다. 전술한 코팅층(53)은 하이브리드 나노 코팅재에 대응할 수 있다.
또한, 코팅층(53)은 하드코팅층일 수 있다. 이러한 코팅층(53)은 하중 1kg 하에서 ASTM D3363에 따라 측정된 연필경도가 4H이상인 것이 바람직하다.
또한, 본 실시예의 코팅층(53)은 특정 파장대역의 광을 선택적으로 투과할 수 있는 기능성 코팅층일 수 있다. 그 경우, 라이다 광학장치에서 윈도우(5)의 내부와 외부를 오고가는 광신호를 효과적으로 전달할 수 있는 효과가 있다.
본 실시예에서는, 윈도우의 외면 및/또는 내면에 설치된 투명 필름 상에 추가로 설치되는 코팅층으로서, 상기의 코팅층이 특정 파장대의 광을 선택적으로 투과하도록 설치함으로써, 라이다 광학장치와 같이 장치의 내부에서 외부로 광을 조사하고, 외부에서 내부로 반사광을 받는 구성에서 광의 입출입을 효과적으로 처리할 수 있는 장점이 있다. 이러한 코팅층(53)은 윈도우 외표면 상에 설치될 때, 윈도우 외표면 상의 최외곽에 위치하는 층으로서 하드코팅층일 수 있고 혹은, 필터층과 하드코팅층을 조합한 층일 수 있다. 여기서 필터층은 특정 파장대의 광을 선택적으로 투과하는 층에 대응된다.
도 14는 본 발명의 제6 실시예에 따른 라이다 광학장치를 나타낸 사시도이고, 도 15는 도 14의 라이다 광학장치를 하부측에서 본 사시도이고, 도 16은 도 14의 라이다 광학장치의 횡단면도 및 그 일부분에 대응하는 부분에 대한 확대 사시도이다.
도 14 내지 도 16을 참조하면, 본 실시예에 따른 라이다 광학장치에서 케이스(204)는 대략 반원통형이고, 윈도우(205)가 반원통형 케이스(204)의 일부를 구성하는 타입으로 케이스(204)의 측면 외주면을 세척하는 윈도우 세척기구를 구비한 것이다. 윈도우 세척기구는 크리닝몸체(210)를 구비한다.
윈도우(205)는 케이스(204)에 고정되도록 결합하고, 크리닝몸체(210)는 앞서 설명한 실시예에서와 같이 윈도우(205)의 측면 표면 상에서 이동하도록 케이스(204)에 설치될 수 있다.
크리닝몸체(210)의 일단에는 압축 공기(compressed air)를 공급하는 배관(211)이 연결된다. 배관(211)을 통해 공급되는 압축 공기는 크리닝몸체(210)의 일측면상에 크리닝몸체(210)의 수직 방향 또는 길이 방향을 따라 마이크로 홀 혹은 미세기공 형태로 배치된 미세구멍(13)을 통해 윈도우(205) 상에 분출되어 윈도우 상의 이물질을 제거하는데 이용될 수 있다.
또한, 미세구멍(13)이 배치된 크리닝몸체(210)의 일측면상에 초음파 진동자(ultrasonic vibrator, 212)가 배치될 수 있다. 초음파 진동자(212)는 크리닝몸체(210)의 일면 상에 배치되고, 또한 케이스 내부에 추가로 배치될 수 있다. 초음차 진동자(212)는 크리닝몸체(210)의 작동 시에 초음파 진동을 발생시켜 독립적으로 혹은 압축 공기와 함께 윈도우 상의 이물질을 더욱 효과적으로 제거하는데 사용될 수 있다.
그 외에 크리닝몸체(210)의 구체적 구성, 세척매체 공급구성 및 후술하는 전동모터(221)의 제어구성은 제1 실시예의 구성과 동일하므로, 중복되는 구성에 대하여는 동일부호를 부여하고 구체적인 구성 및 작용 설명은 생략한다.
본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.
[부호의 설명]
1 : 레이저 모듈유닛 2 : 다각형 미러유닛
4,104,204 : 케이스 5,105,205 : 윈도우
6 : 세척액공급장치 7 : 압축공기공급장치
10,110,210 : 크리닝몸체 11 : 브러쉬
12 : 세척매체공급실 13 : 미세구멍
21,121,221 : 전동모터 22 : 제1 기어
23 : 제2 기어 30 : 제어부
31 : 시동장치 32 : 수신율검출센서
33 : 오염검출센서 122,222 : 회전아암
221a : 제1 풀리 221b : 제2 풀리
221c : 벨트

Claims (14)

  1. 케이스 전면부에 광이 투과되는 윈도우를 구비한 광학 장치에 있어서,
    상기 윈도우의 표면을 세척하기 위한 브러쉬를 가지는 크리닝몸체를 상기 케이스에 구비하고, 상기 윈도우와 크리닝몸체를 상호 상대 이동시켜 크리닝몸체의 브러쉬에 의해 윈도우의 표면이 세척되도록 한 것을 특징으로 하는 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 크리닝몸체는 케이스에 고정설치하고, 상기 윈도우는 크리닝몸체에 대하여 이동하도록 케이스에 설치한 것을 특징으로 하는 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 윈도우의 이동은, 상기 케이스에 구비한 전동모터와, 상기 전동모터의 모터축에 고정되어 회전하는 제1 기어와, 상기 윈도우에 형성되어 상기 제1 기어가 내접하여 이맞물림되는 원형의 제2 기어로 이루어진 것을 특징으로 하는 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 윈도우는 케이스에 고정설치하고, 상기 크리닝몸체는 윈도우에 대하여 이동하도록 케이스에 설치한 것을 특징으로 하는 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 크리닝몸체의 이동은, 상기 케이스에 구비한 전동모터와, 상기 전동모터의 모터축과 크리닝몸체 사이에 연결되어 전동모터의 회전력을 크리닝몸체에 전달하는 회전아암에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 크리닝몸체의 이동은, 상기 케이스에 구비한 전동모터와, 상기 케이스에 회전 자유롭게 설치된 제1 풀리와, 상기 전동모터의 모터축에 설치된 제2 풀리와, 상기 제1 풀리와 제2 풀리를 연결하는 벨트와, 상기 제1 풀리와 크리닝몸체 사이에 연결되어 전동모터의 회전력을 크리닝몸체에 전달하는 회전아암에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치.
  7. 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전동모터는 제어부에 의해 구동이 제어되고, 상기 제어부는 차량의 시동장치를 온 또는 오프할 때, 전동모터를 소정시간 구동시키는 것을 특징으로 하는 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치.
  8. 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전동모터는 제어부에 의해 구동이 제어되고, 상기 제어부는 레이저 모듈유닛과 연결되어 레이저광의 수신율을 검출하는 수신율검출센서로부터 검출된 레이저광의 수신율이 기준치 이하일 때 전동모터를 소정시간 구동시키는 것을 특징으로 하는 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치.
  9. 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전동모터는 제어부에 의해 구동이 제어되고, 상기 제어부는 윈도우의 오염을 검출하도록 케이스 내에 구비된 오염검출센서로부터 오염이 검출될 때, 전동모터를 소정시간 구동시키는 것을 특징으로 하는 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 크리닝몸체는 내부에 형성된 세척매체공급실과, 세척매체공급실에서 브러쉬로 통하는 미세구멍을 구비하고, 차량에 구비된 세척액공급장치 또는 압축공기공급장치로부터 세척액 또는 압축공기를 세척매체공급실로 공급하여 상기 미세구멍을 통해 브러쉬쪽으로 분출하도록 된 것을 특징으로 하는 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 크리닝몸체의 상기 미세구멍이 위치하는 측면에 설치되는 초음파 진동자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 윈도우의 표면은 하이브리드 나노 코팅된 것을 특징으로 하는 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 윈도우의 표면에 설치되는 투명 필름을 더 포함하고, 상기 투명 필름은 발열 기능을 구비하는 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 투명 필름 상에 설치되는 코팅층을 더 포함하고, 상기 코팅층은 하드코팅층을 포함하는 윈도우 세척기구가 구비된 광학장치.
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