KR101746531B1 - Vehicle rain sensor and vehicle wiper driving device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량의 윈드쉴드의 이미지를 소정의 주기로 순차 획득하여 제1시점과 제2시점에서의 이미지를 차분한 차분 이미지를 순차 출력하는 이미지 센싱유닛과, 상기 이미지 센싱유닛에서 출력된 차분 이미지를 근거로 차량의 와이퍼를 동작시키기 위한 신호를 출력하는 컨트롤러를 포함하고, 상기 이미지 센싱유닛은, 수광 소자와, 상기 수광 소자의 각 픽셀에 연결되며 각 픽셀별로 출력치의 차분값을 출력하는 복수의 차동 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 레인 센서 및 이를 구비하는 차량의 와이퍼 구동 장치를 개시한다.An image sensing unit sequentially acquiring images of a windshield of a vehicle in a predetermined cycle and sequentially outputting a difference image obtained by subtracting an image at a first viewpoint and a second viewpoint, And a controller for outputting a signal for operating a wiper of the vehicle, wherein the image sensing unit comprises: a light receiving element; a plurality of differential amplifiers connected to each pixel of the light receiving element, And a wiper drive device for a vehicle including the same.
Description
본 발명은 차량의 윈드쉴드의 빗방울을 감지하는 차량용 레인센서 및 그 감지 결과를 이용하여 와이퍼를 동작을 제어하는 차량용 와이퍼 구동 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
최근 들어 운전자 보조 시스템, 충돌 경고 시스템, 전자동 온도제어 시스템 등의 차량의 자동화/지능화 기술이 급속히 발전하고 있으며, 차량 주행시 비 또는 눈이 내리는 것을 감지하여 와이퍼의 동작을 제어하는 기술 또한 이러한 기술들 중 하나이다.In recent years, vehicle automation / intelligent technologies such as driver assistance systems, collision warning systems, and automatic temperature control systems have been rapidly developed. Techniques for controlling the operation of wipers by detecting rain or snowing when driving a vehicle have also been developed. It is one.
기상 상태 또는 차량의 속도에 따라 차량의 윈드쉴드를 가리는 빗방울의 양 또한 변하기 때문에, 이에 맞추어 와이퍼의 동작 주기 또는 속도를 조절하는 것이 필요하며, 이러한 기술의 자동화를 위해 빗방울의 양을 감지하는 레인센서를 이용하여 감지된 빗방울의 양에 따라 와이퍼의 동작(동작 주기, 속도 등)을 제어하는 기술이 제안되고 있다.Since the amount of raindrops covering the windshield of the vehicle also changes depending on the weather condition or the speed of the vehicle, it is necessary to adjust the operation period or speed of the wipers accordingly. In order to automate such a technique, a rain sensor (Operation cycle, speed, etc.) of the wiper according to the amount of the raindrop sensed by using the wiper.
레인센서는 LED 등의 신호광을 윈드쉴드에 비스듬히 입사시키고, 반대쪽에 설치된 광센서(Light Detector)에서 이를 감지하는 광 방식 구조가 일반적으로 사용되고 있다. 이는 빗방울이 있을 경우 반사율에 변화가 일어나 광센서에서 감지하는 광량에 변화가 발생하는 것을 이용한 방식이다. 이러한 방식은 윈드쉴드 표면에서 반사되는 반사광의 영향이 크므로 노이즈가 상대적으로 많이 발생하여 이것이 정확도에 영향을 미치며, 복잡한 구성의 광학계가 필요하다는 단점이 있다.In general, a light sensor is used in which a signal from a LED or the like is obliquely incident on a windshield, and a light sensor installed on the opposite side detects the light sensor. This is a method using a change in the reflectance when there is a raindrop and a change in the amount of light sensed by the optical sensor. This method has a disadvantage in that a relatively large amount of noise is generated due to the influence of reflected light reflected from the windshield surface, which affects the accuracy and requires a complicated optical system.
이러한 단점을 해소하기 위하여 카메라 등의 이미지 촬영 수단을 이용한 방식이 제안되고 있으며, 이는 촬영 수단이 윈드쉴드를 촬영한 이미지 정보를 토대로 빗방울 유무 및 양을 감지하는 방식이다. 그러나 이러한 방식 또한 실시간으로 변화하는 빗방울 양에 대처하기 위해서는 계산의 대상이 되는 이미지 데이터량이 증가하고 복잡한 계산이 필요하다는 문제가 존재하는바, 이를 해결하기 위한 다양한 시도가 이루고 있는 실정이다. In order to overcome such disadvantages, a method using an image capturing means such as a camera has been proposed, which is a method of detecting the presence or absence of raindrops based on image information taken by a photographing means of a windshield. However, in order to cope with the amount of raindrops changing in real time, there is a problem that the amount of image data to be calculated increases and complicated calculation is required. Therefore, various attempts have been made to solve this problem.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 계산에 필요한 데이터량을 줄일 수 있고 기존 기술 대비 간단한 계산을 통해 빗방울 양의 센싱이 가능한 레인 센서를 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a rain sensor capable of reducing the amount of data required for calculation and capable of sensing raindrops through simple calculations based on existing technologies.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the precise forms disclosed. Other objects, which will be apparent to those skilled in the art, It will be possible.
상기한 과제를 실현하기 위해 본 발명은 차량의 윈드쉴드의 이미지를 소정의 주기로 순차 획득하여 제1시점과 제2시점에서의 이미지를 차분한 차분 이미지를 순차 출력하는 이미지 센싱유닛과, 상기 이미지 센싱유닛에서 출력된 차분 이미지를 근거로 차량의 와이퍼를 동작시키기 위한 신호를 출력하는 컨트롤러를 포함하고, 상기 이미지 센싱유닛은, 수광 소자와, 상기 수광 소자의 각 픽셀에 연결되며 각 픽셀별로 출력치의 차분값을 출력하는 복수의 차동 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 레인 센서를 개시한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an image sensing apparatus comprising: an image sensing unit for successively acquiring images of a windshield of a vehicle at a predetermined cycle and successively outputting a difference image obtained by subtracting an image at a first viewpoint and a second viewpoint, And a controller for outputting a signal for operating a wiper of the vehicle on the basis of the difference image output from the light receiving element, wherein the image sensing unit comprises: a light receiving element; And a plurality of differential amplifiers that output a plurality of differential amplifiers.
본 발명의 차량용 레인 센서에 따르면, 상기 수광 소자는 상기 윈드쉴드의 표면에 초점이 포커싱되도록 구성될 수 있다.According to the vehicle rain sensor of the present invention, the light receiving element can be configured to focus the focus on the surface of the windshield.
본 발명의 차량용 레인 센서에 따르면, 상기 수광 소자로서 광역역광보정(Wide Dynamic Range) 이미지 센서가 사용될 수 있다.According to the vehicle rain sensor of the present invention, a wide dynamic range image sensor can be used as the light receiving element.
본 발명의 차량용 레인 센서에 따르면, 상기 차동 증폭기는 각 픽셀에서 발생되는 전기 신호로부터 제2시점과 제1시점에서의 전압차에 대응하는 차분값을 출력하도록 구성될 수 있다.According to the vehicular rain sensor of the present invention, the differential amplifier may be configured to output a difference value corresponding to a voltage difference between the second time point and the first time point, from an electric signal generated in each pixel.
본 발명의 차량용 레인 센서에 따르면, 상기 컨트롤러는 상기 이미지 센싱유닛에서 출력되는 차분값의 개수를 근거로 출력신호를 생성할 수 있다.According to the vehicle rain sensor of the present invention, the controller can generate an output signal based on the number of difference values output from the image sensing unit.
본 발명의 차량용 레인 센서에 따르면, 상기 컨트롤러는 차분값이 출력되는 픽셀수를 전체 픽셀수로 나눈 값을 연산하여 별도의 저장 공간에 저장하고, 저장 공간에 저장된 저장값이 기설정된 임계값 이상이면 출력신호를 생성할 수 있다. 그리고 상기 컨트롤러는 상기 저장값이 상기 임계값보다 작으면 다음 주기의 연산값과 누적 합산되도록 상기 저장 공간에 누적시킬 수 있다.According to the vehicle rain sensor of the present invention, the controller calculates a value obtained by dividing the number of pixels for outputting the difference value by the total number of pixels and stores the value in a separate storage space. If the stored value stored in the storage space is equal to or greater than a predetermined threshold value An output signal can be generated. If the stored value is smaller than the threshold value, the controller may accumulate the accumulated value in the storage space so as to accumulate the calculated value in the next period.
한편, 본 발명은 상기 차량용 레인센서와, 차량의 와이퍼를 왕복 이동시키는 와이퍼 구동기와, 상기 차량용 레인센서의 출력신호에 따라 상기 와이퍼 구동기의 동작을 제어하는 와이퍼 컨트롤러를 포함하는 차량의 와이퍼 구동 장치를 개시한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a vehicle wiper drive apparatus including a vehicle rain sensor, a wiper driver for reciprocating a wiper of the vehicle, and a wiper controller for controlling an operation of the wiper driver in accordance with an output signal of the vehicle rain sensor .
본 발명의 차량의 와이퍼 구동 장치에 따르면, 상기 차량용 레인센서는 차량의 상부 방향을 지향하도록 차량의 대시보드나 룸미러에 설치될 수 있다.According to the vehicle wiper drive apparatus of the present invention, the vehicle rain sensor may be installed in a dashboard or a room mirror of the vehicle so as to direct the vehicle upward.
본 발명의 차량의 와이퍼 구동 장치에 따르면, 상기 차량용 레인센서의 출력신호는 펄스파 형태로 출력되며, 상기 와이퍼 컨트롤러는 1 펄스당 상기 와이퍼를 기설정된 횟수로 왕복 이동시키도록 상기 와이퍼 구동기를 동작시킬 수 있다.According to the vehicle wiper driving apparatus of the present invention, the output signal of the vehicle rain sensor is outputted in the form of a pulsed wave, and the wiper controller operates the wiper driver to reciprocate the wiper a predetermined number of times per pulse .
상기와 같은 구성의 본 발명은, 순차 획득한 이미지 간의 차분 이미지를 빗방울 감지에 이용하며, 이러한 차분 이미지는 검출 대상(즉, 비, 눈, 이물질 등)이 아닌 이미지는 포함하고 있지 않으므로, 계산에 필요한 데이터량을 줄일 수 있는 효과가 있다.In the present invention having the above-described configuration, a differential image between successively acquired images is used for raindrop detection, and since this differential image does not include an image other than a detection target (i.e., rain, snow, foreign matter, etc.) The amount of data required can be reduced.
또한, 이러한 작은 사이즈의 데이터를 이용한 간단한 계산만으로 빗방울 양에 대한 감지 결과를 얻을 수 있는 효과가 있다.In addition, the detection result of the amount of raindrops can be obtained by simple calculation using such small-sized data.
또한, 레인센서의 이미지 센싱 유닛에 차동 증폭기를 적용하여 컨트롤러의 처리 없이 회로 구성만으로 차분 이미지를 얻을 수 있으므로, 컨트롤러의 계산 부하를 경감하는 효과가 있다.Further, since the differential amplifier is applied to the image sensing unit of the rain sensor, the difference image can be obtained only by the circuit configuration without the processing of the controller, thereby reducing the calculation load of the controller.
또한, 기존의 방식에서는 이미지 취득시 빗방울 이외의 배경이 많이 포함되어 있어 이에 대한 복잡한 처리가 필요하지만, 이미지 센싱 유닛의 수광 센서의 초점을 윈드쉴드 표면에 맞춤으로써, 빗방울의 모양을 정확하게 얻을 수 있으며, 초점에 어긋난 배경 이미지에 대한 데이터를 처리 데이터에서 제외하기 용이하게 하는 이점이 있다.In addition, in the conventional method, a complicated process is required because images other than raindrops are included in the image acquisition. However, by focusing the light receiving sensor of the image sensing unit on the surface of the windshield, the shape of the raindrop can be accurately obtained , There is an advantage that the data on the out-of-focus background image can be easily excluded from the process data.
또한, 광역역광보정(Wide Dynamic Range) 기능이 적용된 이미지 센싱 유닛(100)을 사용함으로써 별도의 노출 조정이 필요하지 않은 이점이 있다.Further, by using the
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 와이퍼 구동 장치를 나타낸 블록 다이어그램.
도 2는 본 발명과 관련된 차량용 레인센서의 내부 구조의 일 예를 보인 단면도.
도 3은 본 발명과 관련된 차량용 레인센서의 설치 위치 및 형태를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명과 관련된 차분 이미지의 개념을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명과 관련된 차분 이미지를 예시한 촬영 이미지.
도 6은 도 1에 도시된 이미지 센싱 유닛의 구성을 개략적으로 나타낸 개략도.
도 7은 도 5의 차동 증폭기 중 하나의 구성 및 동작을 나타낸 개략도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 와이퍼 구동 방법을 나타낸 순서도.
도 9는 도 8의 출력 신호의 일 형태 및 그에 따른 와이퍼 구동 제어 방법의 일 예를 나타낸 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing a wiper drive apparatus for a vehicle according to an embodiment of the present invention. FIG.
2 is a sectional view showing an example of the internal structure of a rain sensor for a vehicle according to the present invention.
3 is a view showing an installation position and a form of a rain sensor for a vehicle according to the present invention.
4 is a diagram showing the concept of a differential image related to the present invention;
5 is a photographed image illustrating a differential image related to the present invention.
Fig. 6 is a schematic view schematically showing the configuration of the image sensing unit shown in Fig. 1; Fig.
Fig. 7 is a schematic diagram showing the construction and operation of one of the differential amplifiers of Fig. 5; Fig.
8 is a flowchart showing a vehicle wiper driving method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a view showing one example of an output signal of FIG. 8 and a method of controlling the wiper drive according to the output signal.
이하, 본 발명과 관련된 차량용 레인센서 및 이를 구비하는 차량의 와이퍼 구동 장치에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a vehicle rain sensor and a wiper driving apparatus for a vehicle having the same according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 와이퍼 구동 장치를 나타낸 블록 다이어그램이다.1 is a block diagram showing a wiper driving apparatus for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 1의 도시와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 와이퍼 구동 장치는 차량용 레인센서(100), 와이퍼 구동기(300), 와이퍼 컨트롤러(200)를 포함한다.As shown in FIG. 1, a vehicle wiper driving apparatus according to an embodiment of the present invention includes a
차량용 레인센서(100)는 차량의 윈드쉴드(10)의 빗방울을 감지하여 와이퍼 구동을 위한 신호를 출력한다. 와이퍼(30, 도 9 참조)는 차량의 프레임에 설치되어 윈드쉴드(10) 표면의 빗방울, 눈, 이물질 등을 닦아낸다. The
차량용 레인센서(100)는 이미지 센싱유닛(110) 및 컨트롤러(120)를 포함한다. The
이미지 센싱유닛(110)은 차량의 윈드쉴드(10)의 이미지를 소정의 주기로 순차 획득하여, 제1시점과 제2시점에서의 이미지를 차분한 차분 이미지(차분 화상, 차분 영상)를 순차 출력하는 기능을 한다. 이미지 센싱유닛(110)의 구성에 대해서는 추후 상세히 설명하기로 한다.The
컨트롤러(120)는 이미지 센싱유닛에서 출력된 차분 이미지를 근거로 차량의 와이퍼(30)를 동작시키기 위한 신호를 출력한다. The
와이퍼 구동기(300)는 와이퍼(30)를 왕복 이동시키기 위한 구동기로서, 모터 및 동력전달 수단 등으로 구성 가능하다. 와이퍼(30) 및 와이퍼 구동기(300)는 공지의 구성을 따르며, 이들의 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.The
와이퍼 컨트롤러(200)는 차량용 레인센서(100)의 출력 신호, 구체적으로 컨트롤러(120)의 출력 신호에 따라 와이퍼 구동기(300)의 동작을 제어한다. 와이퍼 컨트롤러(200)의 제어 신호에 따라 와이퍼 구동기(300)는 와이퍼(30)의 동작 주기, 속도 등을 변화시키도록 동작한다. 와이퍼 컨트롤러(200)는 차량의 전자부품의 동작을 제어하기 위한 차량 메인 컨트롤러와 별도의 구성을 가질 수도 있고, 차량 메인 컨트롤러에 그 기능이 포함되는 것도 가능하다 할 것이다.The
도 2는 본 발명과 관련된 차량용 레인센서의 내부 구조의 일 예를 보인 단면도이고, 도 3은 본 발명과 관련된 차량용 레인센서의 설치 위치 및 형태를 나타낸 도면이다. FIG. 2 is a sectional view showing an internal structure of a rain sensor for a vehicle according to the present invention, and FIG. 3 is a view showing an installation position and a shape of a rain sensor for a vehicle according to the present invention.
도 2를 참조하면, 차량용 레인센서(100)는 이미지 센싱유닛(110), 컨트롤러(120) 등을 수용하기 위한 하우징(101)을 포함한다. 하우징(101)의 내부에는 이미지 센싱유닛(110), 컨트롤러(120) 등의 전자 소자가 실장되는 회로기판(102)이 설치되며, 하우징(101)의 개구부에는 집광렌즈(103)가 이미지 센싱유닛(100)의 수광부와 마주하게 설치될 수 있다. 2, a
도 3의 (a)를 참조하면, 차량용 레인센서(100)는 그 수광부가 차량의 상부 방향을 지향하도록 차량의 대시보드(10)에 설치될 수 있다. 이는 반대편 차량의 헤드 라이트 빛에 의한 영향이나 차량 주행에 따른 이미지 변화를 줄임으로써 보다 정확한 차분 이미지를 획득하기 위함이다. 태양 빛이나 도로 조명 등으로 인한 영향은 이미지 센싱 유닛(100)에 광역역광보정(Wide Dynamic Range) 기능을 적용함으로써 보상할 수 있다. 또한 윈드쉴드(10)에 초점을 맞추기 때문에 배경 이미지는 선명하지 않아 빗방울 등의 감지 물질과 비교하여 구별하기 용이하다.3 (a), the
도면에는 도시되지는 않았지만 차량용 레인센서(100)를 대시보드(10) 뿐만 아니라 룸미러에 설치하는 것도 가능하며, 이러한 경우에도 수광부를 상부 방향으로 지향하도록 설치할 수 있다.Although not shown in the drawings, it is also possible to install the
한편 도 3의 (b)와 같이 차량용 레인센서(100)의 수광부가 수평방향(또는 수직방향)에 대하여 일정 각도로 경사진 방향을 향해 지향하도록 레인센서(100)를 배치하는 것도 가능하다 할 것이다.On the other hand, it is also possible to dispose the
도 4는 본 발명과 관련된 차분 이미지의 개념을 나타내는 도면이다.4 is a diagram showing the concept of a difference image related to the present invention.
도 4의 하나의 사각형은 픽셀을 나타내고 있으며, 이에 따르면 9개(3×3)의 픽셀을 갖는 이미지 프레임을 예시하고 있다.One rectangle in Fig. 4 represents a pixel, which illustrates an image frame having nine (3 x 3) pixels.
이미지 센싱유닛(110)은 이미지를 소정의 주기로 순차 획득하며, 이러한 주기는 임의로 설정 가능하다. 예를 들어 1초당 하나의 이미지 프레임을 순차적으로 획득하도록 설정 가능하다.The
도 4는 제1시점에서의 이미지(F1)과 한 주기 이후의 제2시점에서의 이미지(F2)를 각각 예시하고 있다. 이에 따르면 제2시점의 이미지(F2)와 제1시점의 이미지(F1)와 비교하였을 때 하나의 픽셀에 변화가 발생한 것이 예시되어 있다.4 illustrates an image F1 at a first time point and an image F2 at a second time point after one cycle, respectively. According to this, it is exemplified that a change occurs in one pixel when compared with the image F2 at the second time point and the image F1 at the first time point.
이미지 센싱유닛(110)은 제1시점의 이미지(F1)과 제2시점에서의 이미지(F2)를 차분한 차분 이미지(F2-F1)를 출력한다. 도 4에 따르면 화소 데이터에 변화가 발생한 픽셀만이 차분 이미지(F2-F1)에 남아 있게 되며, 변화가 발생하지 않은 픽셀은 차분 이미지(F2-F1)에 표시되지 않는다. 즉, 변화가 발생하지 않은 픽셀과 관련된 데이터들은 차분 처리 과정에서 제거되는 것이며, 이미지 센싱 유닛(110)에서 컨트롤러(120)로 전달되는 데이터량을 그만큼 줄일 수 있게 된다. The
도 5는 본 발명과 관련된 차분 이미지를 예시한 촬영 이미지이다.5 is a photograph image illustrating a difference image related to the present invention.
도 5는 이미지 센싱유닛(110)이 제1시점에서 실제 촬영한 이미지(F1)와, 그 다음 주기의 제2시점에서 실제 촬영한 이미지(F2) 및 제1 및 제2시점의 이미지를 차분한 차분 이미지(F2-F1)를 나타내고 있다. 촬영 이미지는 제2시점에서 이물이 추가된 것을 나타내고 있으며, 앞선 설명과 같이 차분 이미지(F2-F1)에서 변화가 발생한 부분을 제외한 나머지 부분(배경 건물)이 제거된 것을 확인할 수 있다.FIG. 5 is a diagram showing an example in which the
이미지 센싱유닛(110)은 상기와 같은 차분 이미지를 순차적으로 출력한다. 즉, 이미지 센싱유닛(110)은 제1, 2, 3, 4, … 시점의 이미지(F1, F2, F3, F4, …)를 순차 획득하여, 각 시점 사이의 차분 이미지들(F2-F1, F3-F2, F4-F3, …)를 순차 출력한다.The
도 6은 도 1에 도시된 이미지 센싱 유닛의 구성을 개략적으로 나타낸 개략도이고, 도 7은 도 5의 차동 증폭기 중 하나의 구성 및 동작을 나타낸 개략도이다.Fig. 6 is a schematic diagram schematically showing the configuration of the image sensing unit shown in Fig. 1, and Fig. 7 is a schematic diagram showing the configuration and operation of one of the differential amplifiers of Fig.
도 6과 같이, 이미지 센싱유닛(110)은 수광 소자(111) 및 이와 연결된 복수의 차동 증폭기(112)를 포함한다.6, the
수광 소자(111)는 빛을 수광하여 윈드쉴드(30)의 이미지를 전기 신호로 변환하는 전기 소자이며, CCD(Charge Coupled Device), CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 등의 소자(센서)가 사용될 수 있다. 아울러 수광 소자(111)로서 광역역광보정(Wide Dynamic Range) 기능을 갖는 이미지 센서가 사용될 수 있다. 이를 통해 야간 또는 강한 빛의 입광시 등 환경 변화에 대한 견고성을 향상시킬 수 있다.The
수광 소자(111)는 윈드쉴드(10)의 표면에 초점이 포커싱되도록 구성된다. 이를 통해 윈드쉴드(10) 표면의 빗방울의 모양을 정확하게 얻을 수 있으며, 초점에 어긋난 배경 이미지에 대한 데이터를 처리 데이터에서 용이하게 제외할 수 있다. The
차동 증폭기(112)는 수광 소자(110)의 각 픽셀, 구체적으로 각 픽셀의 포토다이오드(PD)에 연결되며, 각 차동 증폭기(112)는 각 픽셀별로 전기신호의 출력치(예를 들면, 전압값)의 차분값을 출력한다. 참고로 도 6은 9개(3×3)의 픽셀을 갖는 수광 소자(111)를 예시하고 있으며, 그와 동일한 개수인 9개의 차동 증폭기(112)가 구비된 구성을 예시하고 있다. The
도 7을 참조하면, 차동 증폭기(112)의 하나의 입력단에 해당 픽셀의 제1시점에서의 전기 신호가 입력되고, 다른 하나의 입력단에 해당 픽셀의 제2시점에서의 전기 신호가 입력된다. 차동 증폭기(112)의 출력단에서는 제2시점과 제1시점에서의 전기 신호의 출력치의 차분값, 예를 들어 전압차에 대응하는 차분값이 출력되게 된다. 그리고 각 차동 증폭기(112)의 출력단에서 출력되는 신호들을 조합하여 차분 이미지를 획득하게 된다.Referring to FIG. 7, an electric signal at a first time point of the pixel is input to one input terminal of the
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 와이퍼 구동 방법을 나타낸 순서도이다. 8 is a flowchart illustrating a vehicle wiper driving method according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 이미지 센싱유닛(110)은 제1시점의 이미지(F1)와 제2시점의 이미지(F2)를 순차적으로 획득한다(S11, S12). 그리고 제1시점과 제2시점에서의 이미지를 차분한 차분 이미지(F2-F1)을 출력한다(S20).Referring to FIG. 8, the
컨트롤러(120)는 이미지 센싱유닛(110)에서 출력되는 차분값의 개수를 근거로 출력신호를 생성할 수 있다.The
구체적으로, 컨트롤러(120)는 차분값이 출력되는 픽셀수를 전체 픽셀수로 나눈 값을 연산한다(S30). 그리고 이러한 연산값을 별도의 저장 공간(예를 들어, 메모리 등의 기억수단)에 저장한다(S40).Specifically, the
다음으로 컨트롤러(120)는 저장 공간에 저장된 저장값과 기설정된 임계값을 비교한다(S50). 그 결과 저장 공간에 저장된 저장값이 기설정된 임계값(예를 들어, 30%) 이상이면 출력신호를 생성한다(S60). 즉, 전체 수광 영역 중 변화한 영역이 일정 비율 이상인 경우, 이것을 빗방울이 윈드쉴드(10)의 전체 영역 중 일정 비율 이상으로 가리는 것으로 판단하여, 와이퍼(30)를 동작시키는 신호를 발생하게 하는 것이다.Next, the
컨트롤러(120)는 저장값과 임계값의 비교 결과 저장값이 임계값보다 작으면 저장값이 다음 주기의 연산값과 누적 합산되도록 저장값을 저장 공간에 누적시킨다(S70). 이러한 경우 저장공간에 누적 합산된 저장값은 임계값 이상이 될 때까지 누적 합산되어 갱신된다. 컨트롤러(120)는 누적 합산된 저장값이 임계값 이상이 되는 경우 출력신호를 생성한다. The
도 9는 도 8의 출력 신호의 일 형태 및 그에 따른 와이퍼 구동 제어 방법의 일 예를 나타낸 도면이다.FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a form of the output signal of FIG. 8 and a wiper drive control method according to the present invention.
도 9와 같이, 차량용 레인센서(100)의 출력신호는 펄스파 형태로 출력될 수 있다. 도 9의 (a)는 비가 적게 오는 경우를 나타내고, (b)는 비가 많이 오는 경우를 나타내고 있다.As shown in Fig. 9, the output signal of the
도 9의 (a)와 같이 비가 적게 오는 경우, 차량용 레인센서(100)의 컨트롤러(120)는 누적합산된 저장값이 임계값 이상이 되는 경우에만 펄스 신호를 발생시키며, 비가 적게 오는 경우 신호 발생 주기가 상대적으로 긴 것을 보이고 있다. 9 (a), the
와이퍼 컨트롤러(200)는 1 펄스당 와이퍼(30)를 기설정된 횟수로 왕복 이동시키도록 와이퍼 구동기(300)를 동작시킬 수 있다. 도 9는 1 펄스당 와이퍼(30)를 1회 왕복시키는 것을 나타내고 있다. 이에 따르면 누적 합산된 저장값이 임계값 이상이 될 때마다 와이퍼(30)가 1회 왕복 이동하게 된다.The
도 9의 (b)와 같이 비가 많이 오는 경우, 획득한 차분 이미지마다 그 연산값이 임계값 이상이 되는 경우가 발생할 수 있으며, 이 경우 차분 이미지의 획득 주기마다 출력 신호가 생성되게 된다. 이 경우가 와이퍼(30)의 최소 동작 주기가 되며, 와이퍼(30)가 가장 빈번하게 왕복 이동하게 되는 것이다.In the case of a large amount of rain as shown in FIG. 9 (b), there may occur a case where the computed value of each obtained differential image becomes equal to or larger than a threshold value. In this case, an output signal is generated every acquisition period of the differential image. This case is the minimum operation period of the
이와 같이 출력 펄스 신호의 횟수에 따라 와이퍼(30)의 동작 횟수 또는 주기를 제어하는 방식을 적용함으로써, 간단한 제어 로직을 통해 비가 내리는 양에 따른 와이퍼 동작의 자동 제어가 가능하게 된다.By applying the method of controlling the number of operations or the cycle of the
이상에서 설명한 차량용 레인센서 및 이를 구비하는 차량의 와이퍼 구동 장치는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있다.The above-described vehicle rain sensor and the wiper drive apparatus for a vehicle having the same are not limited to the configuration and the method of the embodiments described above, but various modifications can be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention.
10: 윈드쉴드 20: 대시보드
30: 와이퍼 100: 차량용 레인센서
110: 이미지 센싱유닛 111: 수광 소자
112: 차동 증폭기 120: 컨트롤러
200: 와이퍼 컨트롤러 300: 와이퍼 구동기10: Windshield 20: Dashboard
30: Wiper 100: Rain sensor for vehicle
110: Image sensing unit 111: Light receiving element
112: differential amplifier 120: controller
200: Wiper controller 300: Wiper driver
Claims (10)
상기 이미지 센싱유닛에서 출력된 차분 이미지를 근거로 차량의 와이퍼를 동작시키기 위한 신호를 출력하는 컨트롤러를 포함하고,
상기 이미지 센싱유닛은,
수광 소자; 및
상기 수광 소자의 각 픽셀에 연결되며, 각 픽셀별로 출력치의 차분값을 출력하는 복수의 차동 증폭기를 포함하며,
상기 차동 증폭기는 각 픽셀에서 발생되는 전기 신호로부터 제2시점과 제1시점에서의 전압차에 대응하는 차분값을 출력하며,
상기 컨트롤러는 상기 이미지 센싱유닛에서 출력되는 차분값의 개수를 근거로 출력신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 차량용 레인 센서.An image sensing unit sequentially acquiring images of a windshield of a vehicle at predetermined periods and sequentially outputting a difference image obtained by subtracting the images at the first and second points of time; And
And a controller for outputting a signal for operating a wiper of the vehicle based on the differential image output from the image sensing unit,
The image sensing unit includes:
Receiving element; And
And a plurality of differential amplifiers connected to each pixel of the light receiving element and outputting a difference value of an output value for each pixel,
Wherein the differential amplifier outputs a difference value corresponding to a voltage difference between the second point and the first point, from the electric signal generated in each pixel,
Wherein the controller generates an output signal based on the number of difference values output from the image sensing unit.
상기 수광 소자는 상기 윈드쉴드의 표면에 초점이 포커싱되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 레인 센서.The method according to claim 1,
Wherein the light receiving element is configured to focus the focus on the surface of the windshield.
상기 수광 소자는 광역역광보정(Wide Dynamic Range) 이미지 센서인 것을 특징으로 하는 차량용 레인 센서.The method according to claim 1,
Wherein the light receiving element is a wide dynamic range image sensor.
차분값이 출력되는 픽셀수를 전체 픽셀수로 나눈 값을 연산하여 별도의 저장 공간에 저장하고, 저장 공간에 저장된 저장값이 기설정된 임계값 이상이면 출력신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 차량용 레인 센서.2. The apparatus of claim 1,
Wherein a value obtained by dividing the number of pixels in which the difference value is output by the total number of pixels is calculated and stored in a separate storage space and an output signal is generated when the stored value stored in the storage space is equal to or greater than a preset threshold value. .
상기 저장값이 상기 임계값보다 작으면 다음 주기의 연산값과 누적 합산되도록 상기 저장 공간에 누적시키는 것을 특징으로 하는 차량용 레인 센서.7. The apparatus of claim 6,
If the stored value is smaller than the threshold value, accumulates the accumulated value in the storage space so as to be cumulatively added to the calculated value of the next period.
차량의 와이퍼를 왕복 이동시키는 와이퍼 구동기; 및
상기 차량용 레인센서의 출력신호에 따라 상기 와이퍼 구동기의 동작을 제어하는 와이퍼 컨트롤러를 포함하는 차량의 와이퍼 구동 장치.A vehicular rain sensor according to claim 1;
A wiper driver for reciprocating the wiper of the vehicle; And
And a wiper controller for controlling an operation of the wiper driver in accordance with an output signal of the vehicle rain sensor.
상기 차량용 레인센서는 차량의 상부 방향을 지향하도록 차량의 대시보드 또는 룸미러에 설치되는 것을 특징으로 하는 차량의 와이퍼 구동 장치.9. The method of claim 8,
Wherein the vehicle rain sensor is installed on a dashboard or a room mirror of the vehicle so as to be directed in an upper direction of the vehicle.
상기 차량용 레인센서의 출력신호는 펄스파 형태로 출력되며,
상기 와이퍼 컨트롤러는 1 펄스당 상기 와이퍼를 기설정된 횟수로 왕복 이동시키도록 상기 와이퍼 구동기를 동작시키는 것을 특징으로 하는 차량의 와이퍼 구동 장치.
9. The method of claim 8,
The output signal of the vehicle rain sensor is output in the form of a pulse wave,
Wherein the wiper controller operates the wiper driver to reciprocate the wiper a predetermined number of times per pulse.
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