KR0117810Y1 - 차량충돌 방지 장치용 광학식 거리 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 차량충돌 방지장치에 사용하는 광학식 거리측정장치에 있어서, 특히 레이저 빔을 발광시켜 발광된 레이저 빔이 물체에 맞고 반사되는 시간을 측정하여 거리를 측정토록함을 특징으로 하는 차량충돌방지 장치용 광학식 거리측정창지에 관한것으로, 종래의 광학식 거리측정 장치는 군사용이나 산업용으로 사용되어 거치식으로 되어있으므로 크기도 크고 가격이 비싸 소형차량에 장착할 수 없는 문제점이 있어, 본 고안은 차량충돌방지용으로 차량의 장착에 적합한 광학식 거리측정장치를 구현토록 소형화를 행하고, 거리를 측정할 수 있도록 레이저 빔의 발광 및 수광장치를 내장하여 차량에 설치가능토록 하며, 회절격자를 설치하여 측정불가영역을 감소시키고, 또한 홀더를 설치하여 레이저 다이오드의 절연 및 방열기능을 높이며, 편광자 장착으로 태양광 및 외란광의 영향을 감소시킬 수 있어, 정확한 거리측정이 가능하다.

Description

차량충돌방지 장치용 광학식 거리측정장치

제1도는 본 고안의 정면도,

제2도는 본 고안의 A-A'선 단면도,

제3도는 제2도의 분해도,

제4도는 일반적인 레이저빔 발사시 측정불가 영역도,

제5도는 본 고안의 회절격자 이용시 측정불가 영역도,

제6도는 (A)는 레이저 다이오드의 파장별 분포도,

(B)는 태양광의 파장별 분포도,

(C)는 보호용 유리에 코팅시 파장별 분포도,

제7도는 본 고안에 사용되는 편광자의 원리도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 발광부 11 : 발광렌즈 보호용 유리

12 : 발광렌즈 고정링 13 : 발광렌즈

14 : 회절격자 15 : 발광용 제 1 배럴

15-1 : 발광용 제 2 배럴 15-2 : 발광용 제 3 배럴

16 : 레이저 다이오드 17 : 레이저 구동회로부

18 : 홀더 19 : 발광용 배럴 결합용 고무링

20 : 수광부 21 : 수광렌즈 보호용 유리

22 : 수광렌즈 고정링 23 : 수광렌즈

24 : 편광자 25 : 수광용 제 1 배럴

25-1 : 수광용 제 2 배럴 25-2 : 수광용 제 3 배럴

26 : 포토다이오드 27 : 수신신호 처리부

29 : 수광용 배럴 결합용 고무링 30 : 하우징

31 : 격자 32 : 고정대

33 : 나사 결합홈 34 : 볼트

35 : 발광용 및 수광용 제 2 배럴 결합 나사

36 : 발광용 및 수광용 제 2 배럴 나사 결합홈

본 고안은 차량충돌 방지장치에 사용하는 광학식 거리 측정 장치에 관한 것으로, 특히 레이저 빔을 발광시켜 발광된 레이저 빔이 물체에 맞고 반사되는 시간을 측정하여 거리를 측정토록함을 특징으로 하는 차량충돌방지 장치용 광학식 거리측정장치에 관한것이다.

일반적으로 종래의 광학식 거리 측정 장치는 군사용이나 산업용으로 사용되어 거치식으로 되어있으므로 크기도 크고 가격이 비싸 소형차량에 장착할 수 없는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 문제를 해결코자 하는 것으로, 차량충돌방지용으로 차량의 장착에 적합한 광학식 거리측정장치를 구현토록 소형화를 행하고, 거리를 측정할 수 있도록 레이저 빔의 발광 및 수광장치를 내장함을 특징으로 한다.

즉, 전면에 위치하는 발광렌즈 고정용 발광렌즈 고정링을 수장한 발광용 제 3 배럴과, 상기 발광용 제 3 배럴을 수장하되 상하 유동이 가능토록 끼움결착하는 발광용 제 2 배럴과, 레이저 발산각 조절용 회절격자를 수장하고 후면에는 홀더에 체결된 레이저 구동용 다이오드를 안착하며 고무링을 사이에 두고 상기 발광용 제 2 배럴과 결합한 상태에서 고정대에 고정시킨 발광용 제 1 배럴과, 레이저 구동회로부 및 발광렌즈 보호용 유리를 일직선상의 한 세트로 구비하고, 전면에 위치하는 수광렌즈 고정용 수광렌즈 고정링을 수장한 수광용 제 3 배럴과, 상기 수광용 제 3 배럴을 수장하되 상하 유동이 가능토록 끼움결착하는 수광용 제 2 배럴과, 레이저 빔 투과용 편광자를 수장하고 후면에는 레이저 수광용 다이오드를 안착하며, 고무링을 사이에두고 상기 수광용 제 2 배럴과 결합한 상태에서 고정대에 고정시킨 수광용 제 1 배럴과, 수신신호 처리부 및 수광렌즈 보호용 유리를 한 세트로 구비하여, 격자를 사이에 두고 하우징에 각각 고정되어 이루어진다.

이하 도면을 참조로 상세히 설명하면 다음과 같다.

제 1 도는 본 고안의 정면도이고 제 2도는 제 1도의 A-A'선 단면도로써, 레이저를 발광시키는 레이저 다이오드(16)와 빔 조사각을 정할 수 있도록 하는 렌즈를 결합한 발광용 배럴(15)등으로 구성되는 발광부(10)와, 레이저를 수신하는 수광렌즈를 결합한 수광용 배럴(25)과 포토다이오드(26)로 이루어 지는 수광부(20)를 한 세트로 각각 고정하는 하우징(30)의 구성을 간략히 도시한 것이다.

제3도는 제2도를 상세히 나타낸 분해도로써, 전면에 위치하는 발광렌즈(13) 고정용 발광렌즈 고정링(12)을 수장한 발광용 제 3 배럴(15-2)과, 상기 발광용 제 3 배럴(15-2)를 수장하되 상하유동이 가능토록 끼움결착하는 발광용 제 2 배럴(15-1)과, 레이저 발산각 조절용 회절격자(14)를 수장하고 후면에는 홀더(18)에 체결한 레이저 구동용 다이오드(16)를 안착하며 고무링(19)을 사이에 두고 상기 발광용 제 2 배럴(15-1)과 결합한 상태에서 고정대(32)에 고정시킨 발광용 제 1 배럴(15)과, 레이저 구동회로부(17) 및 발광렌즈 보호용 유리(11)를 한 세트로 구비하고, 전면에 위치하는 수광렌즈(23) 고정용 수광렌즈 고정링(22)을 수장한 수광용 제 3 배럴(25-2)과, 상기 수광용 제 3 배럴(25-2)를 수장하되 상하유동이 가능토록 끼움결착하는 수광용 제 2 배럴(15-1)과, 레이저 빔 투과용 편광자(24)를 수장하고 후면에는 레이저 수광용 제 2 배럴(15-1)과, 레이저 빔 투과용 편광자(24)를 수장하고 후면에는 레이저 수광용 포토다이오드(26)를 안착하며 고무링을 사이에 두고 상기 수광용 제 2 배럴(25-1)과 결합한 상태에서 고정대(32)에 고정시킨 수광용 제 1 배럴(25)과, 수신신호 처리부(27) 및 수광렌즈 보호용 유리(21)를 한 세트로 구비하여, 격자(31)를 사이에 두고 하우징(30)에 각각 고정되어 이루어진다.

상기와 같이 구성된 본 고안은 진흙이나 비, 눈 또는 안개등과 같은 주변 오염원으로 부터 본 장치를 보호하는 역할을 하는 발광렌즈 보호용 유리(11)를 최외각쪽에 위치시키고, 통상의 반도체 레이저가 갖는 큰 발산각을 원하는 형태로 바꾸어 주기 위해 발광용렌즈(13)를 설치하며, 렌즈(13)를 고정시킨 경우에 이를 지지하여 렌즈가 장치로 부터 이탈하는 것을 막기 위해 렌즈 고정링(12)을 설치한다.

발광용 제 3 배럴(15-2)은 상기에서 설명한 발광렌즈(13)와 발광렌즈 고정링(12)을 전면에 수장하고, 발광용 제 2 배럴(15-1)은 상기 발광용 제 3 배럴 (15-2)을 수장하되 상하유동 가능토록 끼움결착함으로써 렌즈의 촛점이 맞지 않을 경우 상하로 움직여 정확히 교정가능하며, 상기 발광용 제 2 배럴(15-1)과 고무링을 사이에 두고 결합하는 발광용 제 1 배럴(15)은 회절격자(14)를 전면에 수장하고 후면에 레이저 발광용 다이오드(16)를 수장하되 일적선상으로 위치시켜, 레이저 다이오드와 렌즈의 촛점거리를 맞추어 주고 고정시키는 역할을 한다.

이때 레이저 다이오드(16)가 회로기판상에 붙어 있는 경우에 광학적으로 얼라인이 맞지 않는 경우가 발생하므로 상기 발광용 제 1 배럴(15)과 발광용 제 2 배럴(15-1) 사이에 위치한 고무링을 결착하는 좌우볼트(35)의 조임에 따라 얼라인을 조절하여 광축의 좌우측 이동을 원하는 방향으로 이동가능케 하였으며, 레이저를 구동하는 신호를 출력하는 레이저 구동회로부(17)는 레이저 다이오드 구동회로와 고압발생부가 들어가며 여기에 CPU와 같은 처리장치가 장착될 수도 있고, 별도의 장치에 따로 떼어 낼 수도 있다. 여기서(36)은 발수광용 제 2 배럴 나사결합홈이다.

한편, 렌즈(13) 후면에 위치하는 회절격자(14)는 레이저 발산각을 조절하는 장치로써 렌즈(13)와는 다른 방법으로 발산각을 조절하는 역할을 수행한다.

이를 상세히 설명하면, 일반적인 레이저는 빛의 지향성에 의해 직선으로 진행되기 때문에 최대 탐지거리에서 자차의 진행하는 차선의 폭을 감지하기 위해서 레이저 발산빔을 좁게 정형하게 되는데, 이러한 제약으로 제 4 도와같이 빗금친 영역이 측정불가영역으로 나타나게 되는 문제가 발생한다. 따라서 본 고안의 장치에서는 유리표면에 좁은 요철을 여러개 생성시켜 레이저 빔이 투과할 때 빛의 회절현상을 이용하여 레이저 빔을 다수개로 나눌 수 있는 회절격자(14)을 설치하여 레이저 빔을 일정개수로 나눔으로서 제 5도에 도시한 바와 같이 측불가영역을 감소 시킨다.

여기서 레이저 발광용 다이오드(16)는 온도특성상 통상적으로 캔타입을 사용하므로 방열기능이 우수하나, 배럴을 이용하여 레이저 다이오드(16)를 직접 고정시키면 레이저 다이오드에 도전성 물체가 접촉되므로 절연이 어렵게 되므로 본 고안에서는 홀더(18)를 사용하여 자체의 방열기능 및 절연을 행하며 아울러 레이저 다이오드를 고정시키는 역하도 행한다.

(21)는 수광부 보호용 유리로써, 수광렌즈(23)가 오염이 되지않도록 하는 역할을 하며 또한 여기에서 가시광선 차단용 코팅이 실시된다.

이를 상세히 설명하면, 일반적으로 레이저 다이오드는 제6도(A)와 같이 일정한 파장영역에서 발광하지만 실제로 공기중에는 제6도(B)와 같은 태양광 존재로 인하여 태양광이 직접 포토다이오드에 입사할 경우 에러가 발생할 우려가 있으므로, 가시광선을 차단하고 적외선만을 투과하여 제6도(C)와 같은 파형이 나타나도록 코팅을 실시한다.

상기 수광부 보호용 유리(21) 후면에 설치된 수광렌즈 고정링(22)은 발광 렌즈 고정링(12)과 같이 렌즈를 고정하는 역할을 하며, (23)은 수광부 렌즈로서 수광된 레이저 빔을 집중시켜 포토다이오드에 입사되도록 하는 역할을 한다. (24)는 폴라라이저로서 편광자라고 불리우는데 이의 역할은 외란광을 감소시키고 레이저 빔은 그대로 투과시키도록 한다.

이를 상세히 설명하면, 레이저 다이오드가 처음에 발광한 레이저 빔은 제7도와 같이 편광된 빛을 발사하는데, 이 레이저 빔이 물체에 맞고 돌아오는 경우 돌아오는 레이저 빔도 동일한 방향으로 편광되게 된다. 따라서 이 레이저 빔은 그대로 통과되지만 일반 태양광은 모든 방향으로 편광 되므로 레이저 빔과 동일방향으로 편광된 성분만 포토다이오드를 통과하고 나머지는 편광자에 흡수된다.

또한 회절격자(14)와 편광자(24)의 크기는 렌즈보다 더 작은데 이는 렌즈단에서 역할을 하지 않고 발수광용 다이오드(16,26)에 근접하여 역할을 수행하며, 레이저 다이오드(16)나 포토다이오드(26)의 표면창보다 약간 크게하여 동일한 효과를 얻으면서도 적은 면적으로 설치한다.

한편 수광용 제 3 배럴(25-2)은 상기에서 설명한 수광렌즈(23)와 수광렌즈 고정링(22)을 수장하고, 수광용 제 2 배럴(25-1)은 상기 수광용 제 3 배럴(25-2)을 수장하되 상하유동토록 끼움결착하여 렌즈의 촛점이 맞이 않을 경우 상하로 움직여 정확히 촛점거리를 맞추어주고, 상기 수광용 제 2 배럴(25-1)과 고무링(29)을 사이에 두고 결합하는 수광용 제 1 배럴(25)은 편광자(24)를 전면에 수장하고 후면에 레이저 수광용 포토다이오드(26)를 수장하되 일직선 상으로 위치시켜 포토다이오드(26)와 수광렌즈(23)의 촛점거리를 맞추어 주고 고정시키는 역할을 하며, 수광용 제 1 배럴(25)과 수광용 제 2 배럴(25-1)에 위치한 고무링(29)은 발광용 제 1 배럴(15)과 발광용 제 2 배럴(15-1)의 고무링(19)의 역할과 동일하므로 설명은 생략한다. 이때 포토다이오드(26)에서 감지한 레이저 빔은 수신신호 처리부(27)에서 거리데이타로 전환한다.

또한 상기 수광용 제 2 배럴(25-1) 및 발광용 제 2 배럴(15-1)과 고무링(29,19)을 사이에 두고 결합한 수광용 제 1 배럴(25)과 발광용 제 1 배럴(15)은 볼트(34)에 의해 고정대(32)의 나사결합홈(33)에 결합하며, 레이저 다이오드에서 발광된 레이저 빔이 발광부 보호용 유리표면에 맞고 난반사되어 포토다이오드 쪽으로 입사되는 것을 방지하기 위해 발광부(10)와 수광부(20)사이에 격자(31)을 설치한다.

상기에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 고안은 차량에 설치가능토록 소형화 할 수 있으며, 회절격자를 설치하여 측정불가영역을 감소시키고, 레이저 다이오드에 홀더를 체결하여 절연 및 방열 기능을 높이며, 편광자 장착으로 태양광 및 외란광의 영향을 감소시킬 수 있고, 정확한 거리측정이 가능하다.

Claims (9)

1. 전면에 위치하는 발광렌즈(13) 고정용 발광렌즈 고정링(12)을 수장한 발광용 제 3 배럴(15-2)과, 상기 발광용 제 3 배럴(15-2)를 수장하되 상하유동이 가능토록 끼움결착하는 발광용 제 2 배럴(15-1)과, 레이저 발산각 조절용 회절격자(14)를 수장하고 후면에는 홀더(18)에 체결한 레이저 구동용 다이오드(16)를 안착하며 고무링(19)을 사이에 두고 상기 발광용 제 2 배럴(15-1)과 결합한 상태에서 고정대(32)에 고정시킨 발광용 제 1 배럴(15)과, 레이저 구동회로부(17) 및 발광렌즈 보호용 유리(11)를 한 세트로 구비한 발광부(10)와, 전면에 위치하는 수광렌즈(23) 고정용 수광렌즈 고정링(22)을 수장한 수광용 제 3 배럴(25-2)과, 상기 수광용 제 3 배럴(25-2)를 수장하되 상하유동이 가능토록 끼움결착하는 수광용 제 2 배럴(15-1)과, 레이저 빔 투과용 편광자(24)를 수장하고 후면에는 레이저 수광용 포토다이오드(26)를 안착하며, 고무링을 사이에 두고 상기 수광용 제 2 배럴(25-1)과 결합한 상태에서 고정대(32)에 고정시킨 수광용 제 1 배럴(25)과, 수신신호 처리부(27) 및 수광렌즈 보호용 유리(21)를 한 세트로 구비한 수광부(20)로 구성하며, 상기 발광부(10)와 수광부(20)는 격자(31)를 사이에 두고 하우징(30)에 각각 고정되어 이루어짐을 특징으로 하는 차량충돌방지 장치용 광학식 거리측정장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 회절격자(14)는 레이저 빔 투과시 레이저 빔을 다수개로 분리가능토록 표면에 요철을 형성함을 특징으로 하는 차량충돌방지 장치용 광학식 거리측정장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 수광렌즈(23)는 가시광선 차단용 코팅을 형성함을 특징으로 하는 차량충돌방지 장치용 광학식 거리측정장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 발광부(10)와 수광부(20) 사이에는 발광부(10)로부터 난반사된 레이저빔의 수광부 직접입사 차단용 격자(31)를 설치함을 특징으로 하는 차량충돌방지 장치용 광학식 거리측정장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 수광렌즈(23)와 포토다이오드(26) 사이에는 레이저광 분리용 편광자(24)를 설치함을 특징으로 하는 차량충돌방지 장치용 광학식 거리측정장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 회절격자(14)와 편광자(24)는 레이저 다이오드(16) 및 포토다이오드(26)의 표면창에 근접하여 설치함을 특징으로 하는 차량충돌방지 장치용 광학식 거리측정장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 레이저 다이오드(16)는 절연 및 방열의 성능을 높일 수 있도록 홀더(18)에 결합시키도록함을 특징으로 하는 차량충돌방지 장치용 광학식 거리 측정장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 발수광용 제 1 배럴(15,25)과 발수광용 제 2 배럴(15-1, 15-2) 사이에는 광축의 좌우측 이동을 원하는 방향으로 이동가능케 하여 얼라인을 조절할 수 있도록 고무링(19,29)을 설치함을 특징으로 하는 차량충돌방지 장치용 광학식 거리 측정장치.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 발수광용 제 3 배럴(15-2, 25-2)은 렌즈와 다이오드사이의 촛점거리를 보정가능토록 발수광용 제 2 배럴(15-1, 25-1)에 끼움결착됨을 특징으로 하는 차량충돌방지 장치용 광학식 거리측정장치.