KR101878118B1 - 와셔 기능 및 자동 차양 기능을 통해 운전자 시야 개선이 가능한 전면 유리창을 가지는 버스 - Google Patents

와셔 기능 및 자동 차양 기능을 통해 운전자 시야 개선이 가능한 전면 유리창을 가지는 버스 Download PDF

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Abstract

와셔 기능 및 자동 차양 기능을 통해 운전자 시야 개선이 가능한 전면 유리창을 가지는 버스는, 상기 전면 유리창의 제1 영역의 내측에 배치되고, 적외선을 이용하여 상기 제1 영역의 외측에 접촉하는 물방울을 감지하여 레인 신호를 생성하며, 상기 제1 영역을 투과하여 들어오는 제1 광의 광량의 변화에 기초하여 투과도를 측정하여 투과도 신호를 생성하고, 상기 제1 영역을 투과하여 들어오는 자연광의 광량을 측정하여 조도 신호를 생성하며, 상기 제1 영역을 투과하여 들어오는 제2 광의 입사각을 측정하여 입사각 신호를 생성하는 센서 모듈; 상기 레인 신호, 상기 투과도 신호 및 상기 조도 신호에 기초하여 제1 구동 제어 신호를 생성하고, 상기 조도 신호 및 상기 입사각 신호에 기초하여 제2 구동 제어 신호를 생성하는 제어 모듈; 상기 전면 유리창의 외곽에 인접하여 배치되는 분무 장치를 이용하여 상기 제1 영역의 외측에 액체를 분사하고, 상기 전면 유리창의 외측에 밀착된 블레이드를 이동시켜 상기 제1 영역의 외측에 존재하는 이물질을 제거하되, 상기 제1 구동 제어 신호에 기초하여 상기 분무 장치의 동작 여부 및 상기 블레이드의 이동 주기를 결정하는 와이퍼 장치; 및 상기 제2 구동 제어 신호에 기초하여 상기 전면 유리창의 차광 영역을 결정하고, 상기 전면 유리창의 상기 차광 영역을 투과하여 상기 운전자에게 향하는 상기 자연광의 광량 또는 상태를 조절하는 차양 장치를 포함한다.

Description

와셔 기능 및 자동 차양 기능을 통해 운전자 시야 개선이 가능한 전면 유리창을 가지는 버스{BUS WITH FRONT WINDOW IMPROVING DRIVER'S VIEW THROUGH WASHER FUNCTION AND AUTO AWNING FUNCTION}
본 발명은 버스에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 와이퍼 장치 및 차양 장치를 이용하여 버스 운전자의 시야를 확보할 수 있는 와셔 기능 및 자동 차양 기능을 통해 운전자 시야 개선이 가능한 전면 유리창을 가지는 버스에 관한 것이다.
자동차 안전기준에 관한 규칙 제47조에서는, 자동차 앞면 유리에는 시야확보를 위한 자동식 창닦이기와 세정액 분사장치를 설치하여야 할 것을 규정하고 있다.
일반적인 와이퍼 시스템은 와이퍼 모터, 와이퍼 링크, 와이퍼 암, 와이퍼 블레이드, 세정액 분사장치 및 제어회로로 구성되며, 레인 센서와의 연동을 통해 우천시 자동으로 동작시키는 기술들과, 효율적인 창닦이를 위해 블레이드의 밀착력 등을 향상시키기 위한 블레이드의 구조 등에 대한 연구 개발이 이루어지고 있다.
다만, 일반적인 와이퍼 시스템은 우천시에만 자동적으로 동작할 뿐, 앞면 유리에 물방울이 아닌 이물질이 존재하는 경우에는 운전자가 개별적으로 와이퍼 시스템을 구동시켜야 한다.
한편, 태양광, 이의 반사광 등에 대한 운전자의 시야 확보를 위해, 편광 필름, 액정 표시 패널 등을 이용하여 태양광 등을 차단하는 차양 장치에 대한 연구 개발이 이루어지고 있다.
한국등록실용실안 제0,479,257호(2016.01.19.공고) “공기분사식 투명 윈도우 브러쉬” 한국등록특허 제1,559,744호(2015.10.14.공고) “ 이물질의 위치를 능동적으로 감지하고 제거하는 스마트 와이퍼 및 방법, 그 방법을 수행하기 위한 기록 매체” 한국등록특허 제1,683,570호(2016.12.20.공고) “음성 인식을 이용한 차광 시스템 및 그 방법”
본 발명의 일 목적은 와셔 기능 및 자동 차양 기능을 통해 운전자 시야 개선이 가능한 전면 유리창을 가지는 버스를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 와셔 기능 및 자동 차양 기능을 통해 운전자 시야 개선이 가능한 전면 유리창을 가지는 버스는, 상기 전면 유리창의 제1 영역의 내측에 배치되고, 적외선을 이용하여 상기 제1 영역의 외측에 접촉하는 물방울을 감지하여 레인 신호를 생성하며, 상기 제1 영역을 투과하여 들어오는 제1 광의 광량의 변화에 기초하여 투과도를 측정하여 투과도 신호를 생성하고, 상기 제1 영역을 투과하여 들어오는 자연광의 광량을 측정하여 조도 신호를 생성하며, 상기 제1 영역을 투과하여 들어오는 제2 광의 입사각을 측정하여 입사각 신호를 생성하는 센서 모듈; 상기 레인 신호, 상기 투과도 신호 및 상기 조도 신호에 기초하여 제1 구동 제어 신호를 생성하고, 상기 조도 신호 및 상기 입사각 신호에 기초하여 제2 구동 제어 신호를 생성하는 제어 모듈; 상기 전면 유리창의 외곽에 인접하여 배치되는 분무 장치를 이용하여 상기 제1 영역의 외측에 액체를 분사하고, 상기 전면 유리창의 외측에 밀착된 블레이드를 이동시켜 상기 제1 영역의 외측에 존재하는 이물질을 제거하되, 상기 제1 구동 제어 신호에 기초하여 상기 분무 장치의 동작 여부 및 상기 블레이드의 이동 주기를 결정하는 와이퍼 장치; 및 상기 제2 구동 제어 신호에 기초하여 상기 전면 유리창의 차광 영역을 결정하고, 상기 전면 유리창의 상기 차광 영역을 투과하여 상기 운전자에게 향하는 상기 자연광의 광량 또는 상태를 조절하는 차양 장치를 포함 할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 전면 유리창은, 수평 방향으로 상호 이격되되 상호 둔각을 가지고 배치되는 3개의 윈드 실드들을 포함하고, 상기 와이퍼 장치 및 상기 차양 장치는 상기 윈드 실드들 중 적어도 하나에 대응하여 구비 될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 센서 모듈은, 상기 레인 신호를 생성하는 레인 센서; 투과도 신호를 생성하는 투과도 센서; 상기 조도 신호를 생성하는 조도 센서; 및 상기 입사각 신호를 생성하는 광 입사각 센서를 포함하고, 상기 레인 센서, 투과도 센서, 상기 조도 센서 및 상기 광 입사각 센서는 상호 인접하고, 상기 레인 센서, 투과도 센서, 상기 조도 센서 및 상기 광 입사각 센서 중 적어도 하나는 상기 전면 유리창의 내측에 밀착되어 배치 될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 투과도 센서는, 상기 전면 유리창의 상기 제1 영역의 외면으로부터 상기 전면 유리창과 예각을 이루는 제1 방향으로 이격되어 배치되고, 상기 제1 방향을 따라 상기 제1 광을 발산하는 발광부; 상기 제1 영역의 내측에 배치되어 상기 제1 방향으로 입사하는 상기 제1 광을 투과시키고, 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 입사되는 광들을 차단하는 편광 필름; 및 상기 편광 필름을 투과하여 입사되는 상기 제1 광의 광량을 측정하는 수광부를 포함 할 수 있다. 이 경우, 상기 제어 모듈은, 상기 제1 광의 광량이 기준 광량 보다 작은 경우, 상기 제1 와이퍼 구동 제어 신호를 생성하되, 상기 제1 와이퍼 구동 제어 신호는 상기 제1 구동 제어 신호에 포함되며, 상기 와이퍼 장치는 상기 제1 와이퍼 구동 제어 신호에 기초하여, 상기 분무 장치를 통해 액체를 분사하고, 상기 블레이드를 이동시킬 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 버스는, 상기 운전자가 위치하는 좌석에 대응하여 수직 방향으로 이격되어 배치되고, 상기 운전자까지의 거리를 산출하여 거리 신호를 생성하는 거리 센서를 더 포함 할 수 있다. 이 경우, 상기 제어 모듈은 상기 거리 신호에 기초하여 운전자의 시선 위치를 결정하고, 상기 시선 위치와 상기 입사각에 기초하여 상기 차광 영역을 결정 할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 차양 장치는, 액정 표시 패널(liquid crystal display panel)로 구현되고, 상기 전면 유리창의 적어도 일부의 내측에 배치되며, 상기 차광 영역의 액정 투과도를 변화시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 와셔 기능 및 자동 차양 기능을 통해 운전자 시야 개선이 가능한 전면 유리창을 가지는 버스는, 레인 신호 뿐만 아니라, 투과도 신호 및 조도 신호에 기초하여 우천시 뿐만 아니라 전면 유리창의 투과도/오염도(예를 들어, 먼지 등의 이물질이 흡착되어 시야가 나빠진 정도)를 파악하여 와이퍼 장치를 구동시킴으로써, 운전자의 시야를 보다 개선시킬 수 있다.
또한, 상기 버스는, 조도 신호와 입사각 신호(및 운전석의 상부에 배치된 거리 센서를 통해 측정된 거리 신호)에 기초하여 운전자의 시선 위치에 태양광 등이 직접적으로 입사되는지 여부를 판단하여 전면 유리창의 차광 영역을 결정함으로써, 불필요한 영역의 시야가 나빠지는 것을 방지할 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 효과들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1a는 본 발명의 실시예들에 따른 차량의 일 예를 나타내는 사시도이다.
도 1b는 도 1a의 차량에 포함된 시야 개선 시스템의 일 예를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1b의 시야 개선 시스템의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 3a는 도 2의 시야 개선 시스템에 포함된 레인 센서의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3b 내지 도 3d는 도 2의 시야 개선 시스템에 포함된 투과도 센서의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2의 시야 개선 시스템에 포함된 와이퍼 장치의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4의 와이퍼 장치의 동작 조건의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 2의 시야 개선 시스템에 포함된 광 입사각 센서의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 도 3b는 도 2의 시야 개선 시스템에 포함된 차양 장치의 일 예를 나타내는 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1a는 본 발명의 실시예들에 따른 차량의 일 예를 나타내는 사시도이고, 도 1b는 도 1a의 차량에 포함된 시야 개선 시스템의 일 예를 나타내는 사시도이며, 도 2는 도 1b의 시야 개선 시스템의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 1a 내지 도 2를 참조하면, 차량(100)(또는, 버스)는 와이퍼 장치(130) 및 차양 장치(140)를 이용하여 운저자의 시야를 확보할 수 있다.
차량(100)은 관광 버스, 트롤리 버스 등으로 구현되고, 기 설정된 이동 경로를 따라 이동할 수 있다. 차량(100)은 차체를 구성하는 프레임, 천정, 바닥면 등을 포함하고, 차량(100)의 구동에 필요한 엔진 등을 포함할 수 있다.
차량(100)의 전면 부분은 상호 둔각을 이루는 3개의 면들으로 구성되고, 3개의 면들 각각은 전면 유리창(또는, 전면 유리, 윈드 쉴드)를 포함할 수 있다. 즉, 차량(100)의 전면 유리창은, 수평 방향으로 상호 이격되되 상호 둔각을 가지고 배치되는 3개의 윈드 실드들을 포함 할 수 있다. 차량(100)의 전면 구조에 따라 차량의 운전자는 수평방향으로 보다 넓은 시야 범위(또는, 시야각)을 확보할 수 있다.
차량(100)은 시야 개선 시스템(200)을 포함하고, 시야 개선 시스템(200)은 센서 모듈(110), 제어 모듈(120), 와이퍼 장치(130) 및 차양 장치(140)를 포함할 수 있다.
센서 모듈(110)은 전면 유리창의 제1 영역의 내측에 배치되고, 적외선을 이용하여 제1 영역의 외측에 접촉하는 물방울을 감지하여 레인 신호를 생성하며, 제1 영역을 투과하여 들어오는 제1 광의 광량의 변화에 기초하여 투과도를 측정하여 투과도 신호를 생성하고, 제1 영역을 투과하여 들어오는 자연광의 광량을 측정하여 조도 신호를 생성하며, 제1 영역을 투과하여 들어오는 제2 광의 입사각을 측정하여 입사각 신호를 생성 할 수 있다. 여기서, 제1 영역은 와이퍼 장치(130)에 의해 창닦이가 가능한 영역 또는, 와이퍼 장치(130)에 포함된 블레이드(또는, 와이퍼 블레이드)의 이동 영역일 수 있다.
제어 모듈(120)은 센서 모듈(110)에서 생성된 레인 신호, 투과도 신호 및 조도 신호에 기초하여 제1 구동 제어 신호를 생성하고, 조도 신호 및 입사각 신호에 기초하여 제2 구동 제어 신호를 생성 할 수 있다. 여기서, 제1 구동 제어 신호는 와이퍼 장치(130)의 동작을 제어하는데 이용되고, 제2 구동 제어 신호는 차양 장치(140)의 동작을 제어하는데 이용될 수 있다.
와이퍼 장치(130)는 전면 유리창의 외곽에 인접하여 배치되는 분무 장치를 이용하여 제1 영역의 외측에 액체를 분사하고, 전면 유리창의 외측에 밀착된 블레이드(예를 들어, 제1 내지 제3 블레이드들(131 내지 133))를 이동시켜 제1 영역의 외측에 존재하는 이물질을 제거하되, 제1 구동 제어 신호에 기초하여 분무 장치의 동작 여부 및 블레이드의 이동 주기를 결정할 수 있다. 예를 들어, 와이퍼 장치(130)는, 기본적으로 센서 모듈(110)에서 측정된 레인 신호에 기초하여 우천시에 자동 동작하고, 추가적으로 투과율 신호(즉, 전면 유리창의 투과율로서, 먼지 등과 같은 이물질의 존재 유무, 양 등을 나타내는 신호)에 기초하여 자동으로 세정액을 분사하여 블레이드를 동작시킬 수 있다. 분무 장치의 동작 여부 및 블레이드의 이동 주기에 대해서는 도 5를 참조하여 후술하기로 한다.
차양 장치(140)는 제2 구동 제어 신호에 기초하여 전면 유리창의 차광 영역을 결정하고, 전면 유리창의 차광 영역을 투과하여 상기 운전자에게 향하는 상기 자연광의 광량 또는 상태를 조절할 수 있다. 예를 들어, 제어 모듈(120)은 운전석에 대응하여 차량(100)의 천장 내부에 설치된 거리 센서를 이용하여 운전자의 시선 위치를 파악 또는 산출하고, 센서 모듈(110)에서 측정된 광 입사각과 운전자의 시선 위치(또는, 운전자의 눈의 위치)에 기초하여 태양광 등이 운전자에게 직접적으로 입사되는지 여부를 판단하며, 태양광 등의 입사 여부에 기초하여 차광 영역을 결정하여, 제2 구동 제어 신호를 생성할 수 있다. 이 경우, 차양 장치(140)는 제2 구동 제어 신호에 기초하여 해당 차광 영역의 투과 광량을 조절할 수 있다.
한편, 와이퍼 장치(130) 및 상기 차양 장치(140)는 3개의 윈드 실드들(WINDOW1 내지 WINDOW3) 중 적어도 하나에 대응하여 구비될 수 있다. 예를 들어, 와이퍼 장치(130)는 3개의 윈드 실드들(WINDOW1 내지 WINDOW3)에 대응하여 구비되고, 차양 장치(140)는 운전석을 고려하여 제1 윈드 실드(WINDOW1) 또는 제1 및 제2 윈드 실드(WINDOW1, WINDOW2)에 구비될 수 있다.
도 2를 참조하면, 센서 모듈(110)은 레인 센서(211), 투과도 센서(212), 조도 센서(213) 및 광 입사각 센서(214)를 포함할 수 있다. 레인 센서(211)는 적외선(또는, 적외선 반사)를 이용하여 전면 유리창의 제1 영역의 외측에 접촉하는 물방울을 감지하여 레인 신호를 생성할 수 있다. 레인 센서의 구체적인 구성에 대해서는 도 3a를 참조하여 후술하기로 한다.
투과도 센서(212)는 제1 영역을 투과하여 차량(100)의 내부로 들어오는 제1 광(예를 들어, 태양광, 자연광, 또는 인위적인 관측광)의 광량을 측정하고, 광량의 변화에 기초하여 전면 유리창(또는, 투과도 센서(212)가 배치된 해당 윈드 실드)의 투과도를 측정할 수 있다. 제1 영역에 먼지 등의 이물질이 흡착된 상태인 경우, 투과도가 낮아지므로, 제어 모듈(120)은 투과도에 기초하여 먼지 등의 이물질의 존재 여부와, 와셔(또는, 와싱(washing)) 여부를 결정할 수 있다. 투과도 센서(212)의 구체적인 구성에 대해서는 도 3b 내지 도 3d를 참조하여 후술하기로 한다.
조도 센서(213)는 제1 영역을 투과하여 들어오는 자연광의 광량을 측정하여 조도 신호를 생성할 수 있다. 조도 센서(213)는 광전 소자 등으로 구성된 일반적인 조도 센서로 구현될 수 있으므로, 조도 센서(213)에 대한 설명은 생략하기로 한다.
광 입사각 센서(214)는 제1 영역을 투과하여 들어오는 제2 광의 입사각을 측정하여 입사각 신호를 생성할 수 있다. 여기서, 제2 광은 자연광과 실질적으로 동일하거나, 태양광, 반사광 등을 포함할 수 있다. 광 입사각 센서(214)의 구체적인 구성에 대해서는 도 6을 참조하여 후술하기로 한다.
한편, 레인 센서(211), 투과도 센서(212), 조도 센서(213) 및 광 입사각 센서(214)는 센서 모듈(110)에 일체로 구현됨에 따라 상호 인접하여 배치되고, 레인 센서(211), 투과도 센서(212), 조도 센서(213) 및 광 입사각 센서(214) 중 적어도 하나는 전면 유리창의 내측에 밀착되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 레인 센서(211) 및 투과도 센서(213)는 전면 유리창의 내측에 밀착되어 배치되고, 조도 센서(213) 및 광 입사각 센서(214) 전면 유리창으로부터 이격되어 배치될 수 있다.
한편, 제어 모듈(120)은 제1 제어부(221) 및 제2 제어부(222)를 포함할 수 있다. 제1 제어부(221)는 제1 구동 제어 신호를 이용하여 와이퍼 장치(130)를 제어하고, 제2 제어부(222)는 제2 구동 제어 신호를 이용하여 차양 장치(140)를 제어할 수 있다.
도 1a 내지 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 차량(100)(또는, 시야 개선 시스템(200))은 레인 신호 뿐만 아니라, 투과도 신호 및 조도 신호에 기초하여 우천시 뿐만 아니라 전면 유리창의 오염도(예를 들어, 먼지 등의 이물질이 흡착되어 시야가 나빠진 정도)를 파악하여 와이퍼 장치(130)를 구동시킬 수 있다. 또한, 차량(100)(또는, 시야 개선 시스템(200))은 조도 신호와 입사각 신호(및 운전석의 상부에 배치된 거리 센서를 통해 측정된 거리 신호)에 기초하여 운전자의 시선 위치에 태양광 등이 직접적으로 입사되는지 여부를 판단하여 전면 유리창의 차광 영역을 결정하여 운전자의 시야가 나빠지는 것을 방지할 수 있다.
이하에서는, 도 3a 내지 도 7b를 참조하여, 레인 센서(221), 투과도 센서(222) 및 광 입사각 센서(224)의 구체적인 구성과, 와이퍼 장치(130) 및 차양 장치(140)의 구체적인 구성과, 상기 센서들에 생성된 신호들에 기초하여 상기 와이퍼 장치(130) 및 차양 장치(140)를 동작시키는 구체적인 내용에 대해 순차적으로 설명하기로 한다.
도 3a는 도 2의 시야 개선 시스템에 포함된 레인 센서의 일 예를 나타내는 도면이고, 도 3b 내지 도 3d는 도 2의 시야 개선 시스템에 포함된 투과도 센서의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3a를 참조하면, 레인 센서(211)는 발광부로서 적외광을 유리(WINDOW) 표면으로 조사하는 적외선 광원(또는, IR(Infra-red) LED(Light Emitting Diode))(312)와, 수광부로서 LED(312)에서 방출된 뒤 유리(WINDOW) 표면에서 반사되는 적외광을 검출하는 포토 다이오드(Photo Diode; PD)(313)와, LED(312) 및 PD(313) 전방으로 유리(WINDOW)와의 사이에 설치되는 렌즈(Lens)(314)를 포함하여 구성될 수 있다. LED(312)와 PD(313)는 보드(또는, PCD)(311)에 실장될 수 있다.
PD(313)는 검출되는 반사광의 양, 즉 LED(312)에서 방출된 뒤 반사되어 수광되는 적외광(또는, 반사광)의 양(또는, 광량)에 따른 전기적인 신호를 출력 할 수 있다. 예를 들어, 유리(WINDOW) 표면에 물방울(또는, 빗방울)(WATER)이 묻게 되면, 이 물방울(WATER)에 의해 적외광의 반사율이 달라지거나 굴절에 의해 적외광이 다른 쪽으로 향하게 되므로, PD(313)에서 검출된 광량이 물방울이 없는 정상적인 경우의 광량과 차이가 있게 되고, 제어기는 검출된 광량과 물방울이 없는 정상적인 경우의 광량 간의 차이로부터 물방울의 존재 여부, 물방울의 부착량, 강우 레벨을 파악 또는 산출할 수 있다.
즉, 유리(WINDOW) 표면에 물방울이 없는 경우에는 LED(312)에서 방출된 적외광이 유리 표면에서 거의 전반사되어 PD(313)에 입사되나, 유리(WINDOW) 표면에 물방울(WATER)이 부착된 경우에는 적외광의 일부가 유리 표면에 부착된 물방울을 통과하여 외부로 난사되므로 PD(313)에서의 적외광 입사량(검출 광량)이 감소할 수 있다. 이 경우, PD(313)가 계속해서 적외광의 입사량에 따른 전기적인 신호(또는, 레인 신호)를 출력하고, 이에 제어 모듈(120)이 PD(313)의 출력신호를 입력받아 검출된 입사량의 변화로부터 물방울의 부착 여부, 부착량을 판단한 뒤 와이퍼의 작동을 제어할 수 있다.
도 3b를 참조하면, 투과도 센서(212)는 발광부(321), 수광부(322) 및 편광 필름(323)을 포함할 수 있다.
발광부(321)는 전면 유리창(WINDOW)의 제1 영역(AREA1)의 외면으로부터 전면 유리창(WINDWO)과 예각을 이루는 제1 방향(D1)으로 이격되어 배치되고, 제1 방향(D1)을 따라 제1 광(예를 들어, 적외선)을 발산할 수 있다. 예를 들어, 발광부(321)는 도 1a에 도시된 제1 지점(P1)에 배치될 수 있다.
수광부(322)는 편광 필름(323)을 투과하여 입사되는 제1 광의 광량을 측정할 수 있다.
편광 필름(323)(또는, 편향 필름)은 제1 영역(AREA1)의 내측(또는, 수광부(322)와 전면 유리창(WINDOW) 사이)에 배치되어 제1 방향(D1)으로 입사하는 제1 광을 투과시키고, 제1 방향과 다른 제2 방향으로 입사되는 광들을 차단할 수 있다. 예를 들어, 편광 필름(323)은 미세한 크기를 가지고 제1 방향(D1)으로 기울어진 복수의 격벽들을 포함하고, 이를 통해 특정 방향으로 입사되는 제1 광만을 수광부(322)에 입사되도록 할 수 있다.
이 경우, 제어 모듈(120)(또는, 제1 제어부(221))은 기 설정된 기준 광량과 측정된 광량을 비교하여, 전면 유리창(WINDOW)의 오염 여부를 판단하여 와이퍼 장치(130)를 구동시키는 제1 구동 제어 신호를 생성할 수 있다. 여기서, 기 설정된 기준 광량은 오염되지 않은 전면 유리창(WINDOW)에 대해 기 측정되어 저장되거나, 전면 유리창(WINDOW)의 재질, 코팅재의 종류, 발광부(321)에서 생성되는 제1 광의 세기 등에 기초하여 기 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 광의 광량이 기준 광량(예를 들어, 최대 광량의 80%) 보다 작은 경우, 와이퍼 장치(130)를 구동시키는 제1 와이퍼 구동 제어 신호를 생성할 수 있다. 여기서, 제1 와이퍼 구동 제어 신호는 제1 구동 제어 신호에 포함될 수 있다.
한편, 와이퍼 장치(130)는 제1 와이퍼 구동 제어 신호에 기초하여 분문 장치를 통해 액체(예를 들어, 물 또는 세정액)을 전면 유리창(WINDOW)의 제1 영역(AREA1)을 향해 분사하고, 블레이드를 이동시켜 제1 영역(AREA1)에 흡착된 먼지 등을 제거할 수 있다.
도 3c를 참조하면, 투과도 센서(212)는 프리즘(331) 및 수광부(332)를 포함할 수 있다. 프리즘(331)은 전면 유리창(WINDOW)을 통해 입사되는 자연광을 스펙트럼으로 분리하며, 수광부(332)는 분광 필터 등을 이용하여 분리된 스펙트럼 중 특정 파장의 광(예를 들어, 장파장의 붉은색 광)만을 추출할 수 있다. 이 경우, 제어 모듈(120)(또는, 제1 제어부(221))는 특정 파장의 광의 분포에 기초하여 전면 유리창(WINDOW)에 존재하는 이물질을 파악할 수 있다. 예를 들어, 전면 유리창(WINDOW)에 이물질이 존재하는 경우, 전면 유리창(WINDOW)을 향해 입사하는 자연광은 이물질에 의해 산란을 일으키게 되며, 산란된 자연광에 포함된 특정 파장의 광은 특정 영역을 벗어나 분포할 수 있다. 따라서, 제어 모듈(120)은 자연광의 산란 정도에 기초하여 와이퍼 장치(130)의 동작을 제어할 수 있다.
도 3d를 참조하면, 투과도 센서(212)는 보조 조도 센서(341)로 구현되고, 전면 유리창(WINDOW)의 제2 영역(AREA2)에 배치돌 수 있다. 여기서, 제2 영역(AREA2)은 와이퍼 장치(130)의 블레이드로부터 이격되어 이로부터 간섭되지 않는 영역 일 수 있다. 보조 조도 센서(341)의 수광측(예를 들어, 렌즈)에는 이물질 제거 수단(342)(예를 들어, 초음파 발생 장치, 초음파 진동 장치)가 배치되어 보조 조도 센서(341)의 수광측을 항상 청결한 상태(즉, 이물질이 없는 상태)로 유지시킬 수 있다.
이 경우, 제어 모듈(120)(또는, 제1 제어부(221))는 도 2를 참조하여 설명한 조도 센서에서 측정된 조도값(또는, 조도 신호)와 보조 조도 센서(341)에서 측정된 기준 조도값을 비교하여, 와이퍼 장치(130)의 동작을 제어할 수 있다. 즉, 보조 조도 센서(341)에서 측정된 기준 조도값은 먼지 등의 이물질 등이 존재하지 않는 상태에서의 조도값을 나타내며, 조도 센서에서 측정된 조도값의 비교 기준이 될 수 있다.
도 3b 내지 도 3d를 참조하여 투과도 센서(212)의 실시예들에 대해 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 투과도 센서(212)는 전면 유리창의 내부 일측(예를 들어, 좌측)에 배치되어 초음파를 발생시켜 전면 유리창에 발사하는 초음파 생성부와, 전면 유리창의 내부 타측(예를 들어, 우측)에 배치되어 전면 유리창을 통해 전달되는 초음파를 수신하는 초음파 수신부를 포함하고, 초음파 수신부에서 측정되는 초음파의 진동 주파수 등의 변화에 기초하여, 전면 유리창에 이물질 유무를 판단할 수 있다.
또 다른 예를 들어, 투과도 센서(212)는 전면 유리창의 제1 영역의 일 지점에 배치되어 전기장을 생성하는 전기장 발생부와, 전기장 발생부의 구동 시간과는 다른 시간에 구동되어 해당 영역의 전기장을 측정하는 전기장 측정부를 포함하고, 측정된 전기장의 변화(예를 들어, 대전된 먼지, 이물질 등에 의해 형성되는 전기장)에 기초하여, 전면 유리창에 흡착된 먼지 등의 이물질 유무를 판단할 수 있다.
한편, 시야 개선 시스템(200)은 근거리 무선 통신(예를 들어, BLE 통신)을 통해 근거리에 위치하는 다른 차량들(예를 들어, 동일한 차종, 동일한 제품)로부터 측정된 조도값을 수신하며, 조도 센서(223)를 통해 측정된 조도값을 수신된 조도값과 비교하여 차량(100)의 전면 유리창의 투과도(또는, 오염도)를 산출하고, 이에 기초하여 와이퍼 장치(130)를 구동시킬 수 있다.
도 4는 도 2의 시야 개선 시스템에 포함된 와이퍼 장치의 일 예를 나타내는 도면이고, 도 5는 도 4의 와이퍼 장치의 동작 조건의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 와이퍼 장치(130)는 와이퍼 제어기(410), 와이퍼 모터(420), 링 로드(430), 와이퍼 암(440), 와이퍼 블레이드(450)(또는, 블레이드) 및 분사기(460)를 포함할 수 있다. 와이퍼 제어기(410)는 제1 제어부(221)로부터 수신한 제1 작동 제어 신호(또는, 제1 와이퍼 구동 제어 신호)에 기초하여 모터(420)에 전력을 공급하는 시점(및 공급할 전력의 크기)을 결정 또는 산출할 수 있다. 와이퍼 모터(420)는 공급된 전력에 기초하여 회전 운동하며, 링 로드(430)는 회전 운동에 기초하여 직선 왕복 운동하며, 와이퍼 암은 링 로드(430)의 직선 왕복 운동에 기초하여, 특정 점을 기준으로 특정 각도 범위 내에서 이동하며, 최종적으로 와이퍼 블레이드(450)는 전면 유리창(WINDOW)의 제1 영역(AREA1)에서 왕복 운동하면서, 전면 유리창(WINDOW)의 물기, 이물질 등을 제거할 수 있다. 분무기(460)는 별도의 액체를 저장하는 액체 탱크와, 액체 탱크로부터 노즐을 통해 액체를 분사시키는 분사 장치를 포함하여 구성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 센서 모듈(110)에서 측정/생성된 신호들에 기초하여 기 설정된 와이퍼 장치(130)의 동작 조건이 테이블(TABEL1) 상에 도시되어 있다.
제1 제어부(221)는 레인 센서(211)의 레인 신호의 크기와 조도 센서(223)의 조도 신호의 크기에 기초하여 와이퍼 장치(130)의 모드 또는 동작 주기를 결정하며, 예를 들어, 레인 신호의 크기가 제2 기준값 이상이고, 조도 신호의 크기가 제1 기준 광량(또는, 제1 기준 조도값) 이상인 경우, 제1 제어부(221)는 와이퍼 장치(130)로 하여금 제2 모드 또는 제2 주기(또는, 제2 속도)를 가지고 동작하도록 할 수 있다. 또한, 제1 제어부(221)는 레인 신호의 크기가 제1 기준값 이하이고 투과도 센서(222)의 투과도 신호가 제1 기준 투과도 이하이면((즉, 비가 오지 않은 상태에서 먼지 등의 이물질이 있는 경우), 와이퍼 장치(130)로 하여금 분사기(460)를 통해 물을 분사한 후 제1 모드 또는 제1 주기(또는, 제1 속도)를 가지고 동작하도록 할 수 있다. 따라서, 운전자는 보다 개선된 시야를 확보할 수 있다.
한편, 제2 제어부(222)는 조도 센서(223)의 조도 신호의 크기와 광 입사각 센서(224)의 입사각 신호의 크기에 기초하여 차양 장치의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 조도 신호의 크기가 제1 기준 광량 이상이고, 입사각 신호(또는, 입사각)이 제1 기준 각도 이상(또는, 이하)인 경우, 운전자의 시선 위치(또는, 눈의 위치)에 태양광이 직접적으로 입사하는 것으로 판단하여, 차양 장치(140)를 동작시킬 수 있다. 한편, 입사각에 기초하여 차양 영역을 결정하고, 해당 차양 영역의 광 투과율을 조절할 수 있다.
도 6은 도 2의 시야 개선 시스템에 포함된 광 입사각 센서의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 1a, 도 2, 도 5 및 도 5을 참조하면, 광 입사각 센서(224)는 기판(SUBSTRATE) 상에 상호 이격되어 반복적으로 배열되는 복수의 광전소자(CELL1 내지 CELL4) 및 사선 방향으로 연장되며 그 단부에서 전면 유리창에 평행하게 배열되는 격벽들(BARRIER1, BARRIER2)을 포함할 수 있다. 상호 인접하는 격벽들(BARRIER1, BARRIER2)은 미세 간극을 형성하고, 외부로부터 광은 미세 간극을 통해 광전소자들(CELL1 내지 CELL4)에 의해 감지될 수 있다. 광의 입사각의 변화에 따라 광전소자들(CELL1 내지 CELL4) 각각에 의해 측정/출력되는 값은 변화하므로, 광 입사각 센서(224)는 측정/출력되는 값의 변화에 기초하여 광의 입사각을 측정할 수 있다. 한편, 도 6에서, 광 입사각 센서(224)는 4개의 광전소자들(CELL1 내지 CELL4)을 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 유사하게, 격별들(BARRIER1, BARRIER2)의 연장 방향 또한 도 6에 도시된 방향으로 한정되는 것은 아니다.
한편, 센서 모듈(110)(또는, 차양 장치(140))는 거리 센서(620)를 더 포함할 수 있다. 거리 센서(620)는 운전석(SEAT)을 기준으로 수직 방향으로 이격되어 배치되며, 운전석(SEAT)에 위치하는 운전자(DRIVER)까지의 거리 및 위치를 측정할 수 있다. 예를 들어, 거리 센서(620)는 일반적인 거리 센서로 구현되며, 운전석(SEAT)에 대응하여 수평하여 상호 이격되어 배치되는 복수의 거리 센싱 소자들을 포함하여 구성될 수 있다. 이 경우, 제2 제어부(222)(또는, 차양 장치(140))는 복수의 거리 센싱 소자들의 거리 측정값들의 기초하여 운전자(DRIVER)의 시선 위치(또는, 눈의 위치)를 산출 할 수 있다. 즉, 태양광이 특정 방향(예를 들어, 제1 방향(D1), 제2 방향(D2))으로 입사되더라도, 운전자(DRIVER)의 시선 위치에 따라 태양광이 운전자(DRIVER)의 시야에 대한 태양광의 영향이 달라질 수 있으므로, 시야 개선 시스템(200)은 운전자(DRIVER)의 시선 위치를 산출/추정하여 보다 정확하게 필요한 위치를 차광시킬 수 있다.
예를 들어, 제2 제어부(222)는 전면 유리창(WINDOW)의 특정 지점(예를 들어, 면적 중심)을 기준으로 기준 좌표계를 설정하고(예를 들어, 전면 유리창(WINDOW)에 수직하는 제1 축 및 전면 유치창(WINDOW)에 평행하되 상호 수직하는 제2 축 및 제3 축으로 구성되는 기준 좌표계를 설정하고), 기 산출된 운전자(DRIVER)의 시선 위치(또는, 기준 좌표계 상에서의 운전(DRIVER)의 눈의 좌표)를 기준으로 입사각을 따라 시선축을 연장하며, 시선축과 만나는 전면 유리창(WINDOW)의 교차점을 산출하고, 교차점(또는, 교차점의 좌표)에 기초하여 차광 영역을 결정할 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 도 3b는 도 2의 시야 개선 시스템에 포함된 차양 장치의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 7a를 참조하면, 차양 장치(710)은 편광판(711) 및 이송 수단(712)으로 구성될 수 있다. 즉, 차양 장치(710)는 기계적 구성으로 구현될 수 있다.
편광판(711)은 광을 편광시키는 일반적인 편광 필름으로 구현되고, 그 배치 구성에 따라 플렉시블 편광 필름으로 구현될 수 있다.
이송 수단(712)은 제2 제어 모듈(222)로부터 제공되는 제2 작동 제어 신호에 기초하여 편광판(711)을 수직 방향으로 이동시켜 전면 유리창(WINDOW)의 적어도 일부를 커버할 수 있다. 예를 들어, 이송 수단(712)은 편광판(711)과 밀착되어 편광판을 이동시키는 롤러로 구현될 수 있다.
도 7b를 참조하면, 차양 장치(720)는 액정 표시 패널(liquid crystal display panel)로 구현되고, 전면 유리창(WINDOW)의 적어도 일부의 내측에 배치되며, 제2 제어부(222)에서 결정된 차광 영역의 액정 투과도를 변화시킬 수 있다. 액정 표시 패널은 2개의 편광 필름들 사이에 배치되는 액정층과, 액정층에 전원을 공급하는 전원부를 포함하는 일반적인 액정 표시 패널로 구현될 수 있다.
일 실시예에서, 차양 장치(720)는 전면 유리창(WINDOW)을 분할한 복수의 영역들을 각각 커버하는 복수의 액정 표시 패널들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전면 유리창은 도 7b에 도시된 바와 같이 제1 내지 제6 영역들(A1 내지 A6)로 분할 또는 구분되고, 제1 내지 제6 영역들 중 적어도 하나에 대응하여 액정 표시 패널이 배치될 수 있다. 따라서, 제2 제어부(222)는 태양광이 운전자에 직접적으로 입사되는 영역(예를 들어, 제1 영역(A1) 또는 제3 영역(A3))에 대한 액정 투과도를 조절할 수 있다.
도 7a 및 도 7b를 참조하여 설명한 바와 같이, 차양 장치(140)는 기계적인 차양 장치(710) 및/또는 전기적인 차양 장치(720)로 구현될 수 있으며, 제2 제어부(222)의 제어에 따라 필요한 차광 영역에 대해서만 태양광의 투과도를 조절할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예들에 따른 와셔 기능 및 자동 차양 기능을 통해 운전자 시야 개선이 가능한 전면 유리창을 가지는 버스에 대하여 도면을 참조하여 설명하였지만, 상기 설명은 예시적인 것으로서 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 수정 및 변경될 수 있을 것이다.
100: 차량
110: 센서 모듈
120: 제어 모듈
130: 와이퍼 장치
131, 132, 133: 제1 내지 제3 블레이드들
140: 차양 장치
200: 시야 개선 시스템
211: 레인 센서
212: 투과도 센서
213: 조도 센서
214: 광 입사각 센서
221: 제1 제어부
222: 제2 제어부
321: 발광부
322: 수광부
323: 편광 필름
331: 프리즘
332: 수광부
341: 보조 조도 센서
342: 이물질 제거 수단
410: 와이퍼 제어기
420: 와이퍼 모터
430: 링 로드
440: 와이퍼 암
450: 와이퍼 블레이드
460: 분사기
620: 거리 센서
710: 차양 장치
711: 편광판
712: 이송 수단
720: 차양 장치

Claims (6)

  1. 와셔 기능 및 자동 차양 기능을 통해 운전자 시야 개선이 가능한 전면 유리창을 가지는 버스에서,
    상기 전면 유리창의 제1 영역의 내측에 배치되고, 적외선을 이용하여 상기 제1 영역의 외측에 접촉하는 물방울을 감지하여 레인 신호를 생성하며, 상기 제1 영역을 투과하여 들어오는 제1 광의 광량의 변화에 기초하여 투과도를 측정하여 투과도 신호를 생성하고, 상기 제1 영역을 투과하여 들어오는 자연광의 광량을 측정하여 조도 신호를 생성하며, 상기 제1 영역을 투과하여 들어오는 제2 광의 입사각을 측정하여 입사각 신호를 생성하는 센서 모듈;
    상기 레인 신호, 상기 투과도 신호 및 상기 조도 신호에 기초하여 제1 구동 제어 신호를 생성하고, 상기 조도 신호 및 상기 입사각 신호에 기초하여 제2 구동 제어 신호를 생성하는 제어 모듈;
    상기 전면 유리창의 외곽에 인접하여 배치되는 분무 장치를 이용하여 상기 제1 영역의 외측에 액체를 분사하고, 상기 전면 유리창의 외측에 밀착된 블레이드를 이동시켜 상기 제1 영역의 외측에 존재하는 이물질을 제거하되, 상기 제1 구동 제어 신호에 기초하여 상기 분무 장치의 동작 여부 및 상기 블레이드의 이동 주기를 결정하는 와이퍼 장치; 및
    상기 제2 구동 제어 신호에 기초하여 상기 전면 유리창의 차광 영역을 결정하고, 상기 전면 유리창의 상기 차광 영역을 투과하여 상기 운전자에게 향하는 상기 자연광의 광량 또는 상태를 조절하는 차양 장치;를 포함하되,
    상기 센서 모듈은,
    상기 레인 신호를 생성하는 레인 센서; 투과도 신호를 생성하는 투과도 센서; 상기 조도 신호를 생성하는 조도 센서; 및 상기 입사각 신호를 생성하는 광 입사각 센서를 포함하고,
    상기 레인 센서, 투과도 센서, 상기 조도 센서 및 상기 광 입사각 센서는 상호 인접하고, 상기 레인 센서, 투과도 센서, 상기 조도 센서 및 상기 광 입사각 센서 중 적어도 하나는 상기 전면 유리창의 내측에 밀착되어 배치되며,
    상기 투과도 센서는,
    상기 전면 유리창의 상기 제1 영역의 외면으로부터 상기 전면 유리창과 예각을 이루는 제1 방향으로 이격되어 배치되고, 상기 제1 방향을 따라 상기 제1 광을 발산하는 발광부; 상기 제1 영역의 내측에 배치되어 상기 제1 방향으로 입사하는 상기 제1 광을 투과시키고, 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 입사되는 광들을 차단하는 편광 필름; 및 상기 편광 필름을 투과하여 입사되는 상기 제1 광의 광량을 측정하는 수광부를 포함하고,
    상기 제어 모듈은,
    상기 제1 광의 광량이 기준 광량 보다 작은 경우, 제1 와이퍼 구동 제어 신호를 생성하되, 상기 제1 와이퍼 구동 제어 신호는 상기 제1 구동 제어 신호에 포함되며,
    상기 와이퍼 장치는 상기 제1 와이퍼 구동 제어 신호에 기초하여, 상기 분무 장치를 통해 액체를 분사하고, 상기 블레이드를 이동시키는 와셔 기능 및 자동 차양 기능을 통해 운전자 시야 개선이 가능한 전면 유리창을 가지는 버스.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전면 유리창은, 수평 방향으로 상호 이격되되 상호 둔각을 가지고 배치되는 3개의 윈드 실드들을 포함하고,
    상기 와이퍼 장치 및 상기 차양 장치는 상기 윈드 실드들 중 적어도 하나에 대응하여 구비되는 것을 특징으로 하는 와셔 기능 및 자동 차양 기능을 통해 운전자 시야 개선이 가능한 전면 유리창을 가지는 버스.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 운전자가 위치하는 좌석에 대응하여 수직 방향으로 이격되어 배치되고, 상기 운전자까지의 거리를 산출하여 거리 신호를 생성하는 거리 센서를 더 포함하고,
    상기 제어 모듈은 상기 거리 신호에 기초하여 운전자의 시선 위치를 결정하고, 상기 시선 위치와 상기 입사각에 기초하여 상기 차광 영역을 결정하는 것을 특징으로 하는 와셔 기능 및 자동 차양 기능을 통해 운전자 시야 개선이 가능한 전면 유리창을 가지는 버스.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 차양 장치는,
    액정 표시 패널(liquid crystal display panel)로 구현되고, 상기 전면 유리창의 적어도 일부의 내측에 배치되며, 상기 차광 영역의 액정 투과도를 변화시키는 것을 특징으로 하는 와셔 기능 및 자동 차양 기능을 통해 운전자 시야 개선이 가능한 전면 유리창을 가지는 버스.
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