KR102571053B1

KR102571053B1 - 차량용 광학 장치

Info

Publication number: KR102571053B1
Application number: KR1020160140995A
Authority: KR
Inventors: 김준영
Original assignee: 주식회사 탑 엔지니어링
Priority date: 2016-10-27
Filing date: 2016-10-27
Publication date: 2023-08-30
Anticipated expiration: 2036-10-27
Also published as: KR20180046416A

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 차량용 광학 장치는 차량용 광학 장치의 광 경로 상에서 외부로 노출되게 구비되는 보호 부재에 부착된 물방울을 자동으로 제거하기 위한 것으로, 개구를 갖는 하우징; 하우징의 내부에 설치되는 광학 모듈; 하우징의 개구에 외부로 노출되게 설치되며 소수성 막으로 구성되는 보호 부재; 보호 부재에 부착되도록 구성되며, 절연층과, 절연층의 내부에 배치되는 제1 및 제2 구동 전극과, 제1 및 제2 구동 전극 사이 및 절연층과 보호 부재 사이에 배치되는 접지 전극을 포함하는 전극 필름; 및 제1 및 제2 구동 전극을 제어하여 보호 부재에 부착된 물방울을 보호 부재를 따라 이동시켜 보호 부재로부터 제거하는 제어 유닛을 포함할 수 있다.

Description

차량용 광학 장치{OPTICAL DEVICE FOR VEHICLE}

본 발명은 차량에 설치되어 차량 외부의 물체를 감지하는 데에 사용되는 차량용 광학 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 차체에는 차량의 외부 상태를 감시하는 차량용 광학 장치가 장착된다. 이러한 차량용 광학 장치는, 차량이 진행하는 방향에 차량, 보행자, 건물, 기타 장애물 등의 물체가 존재하는지 여부를 감지하는 데에 사용된다.

차량 외부의 물체를 감지하기 위한 차량용 광학 장치로서는, 차량의 외부의 영상을 촬상하여 그 화상 정보가 차량 외부의 물체를 감지하는 데에 사용되도록 하거나 화상 정보를 직접 사용자에게 제공하는 촬상 모듈과, 차량의 외부에 존재하는 물체로 레이저를 발사하고 물체로부터 반사되는 레이저를 수신하여 차량과 물체 사이의 거리를 감지하는 감지 센서 모듈이 사용된다.

이러한 차량용 광학 장치는 차량의 외부에서 차체에 장착되기 때문에, 차량용 광학 장치의 광 경로 상에 구비되는 보호 부재의 표면에 빗물 등의 물방울이 부착될 수 있으며, 이러한 물방울이 광의 진로를 방해함에 따라, 차량용 광학 장치의 성능이 저하되는 문제가 있다.

대한민국공개특허 제10-2011-0061100호

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 차량용 광학 장치의 광 경로 상에서 외부로 노출되게 구비되는 보호 부재에 부착된 물방울을 자동으로 제거할 수 있는 차량용 광학 장치를 제공하는 데에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 보호 부재를 진동시켜 보호 부재에 부착된 물방울을 제거하는 것과 함께 사용자에게 음향 정보를 제공하기 위한 음파를 발생시킬 수 있는 차량용 광학 장치를 제공하는 데에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 광학 장치는, 개구를 갖는 하우징; 하우징의 내부에 설치되는 광학 모듈; 하우징의 개구에 외부로 노출되게 설치되며 소수성 막으로 구성되는 보호 부재; 보호 부재에 부착되도록 구성되며, 절연층과, 절연층의 내부에 배치되는 제1 및 제2 구동 전극과, 제1 및 제2 구동 전극 사이 및 절연층과 보호 부재 사이에 배치되는 접지 전극을 포함하는 전극 필름; 및 제1 및 제2 구동 전극을 제어하여 보호 부재에 부착된 물방울을 보호 부재를 따라 이동시켜 보호 부재로부터 제거하는 제어 유닛을 포함할 수 있다.

제1 및 제2 구동 전극은 중력 방향으로 순차적으로 배치될 수 있으며, 제어 유닛은 제1 구동 전극을 접지시키고 제2 구동 전극에 전압을 인가하여, 보호 부재에 부착된 물방울을 중력 방향으로 이동시킬 수 있다.

제어 유닛은 제1 구동 전극, 제2 구동 전극, 또는 제1 및 제2 구동 전극에 전압을 인가하여 발생된 열에 의해 보호 부재에 부착된 물방울을 증발시킬 수 있다.

제1 및 제2 구동 전극 및 접지 전극을 각각 포함하는 복수의 전극 세트가 중력 방향을 따라 순차적으로 배치되며, 제어 유닛은 복수의 전극 세트 중 상측에 위치된 전극 세트로부터 하측에 위치된 전극 세트 순으로 복수의 전극 세트를 순차적으로 제어할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 차량용 광학 장치는 보호 부재에 부착되는 압전 소자를 더 포함할 수 있으며, 제어 유닛은 압전 소자를 구동시켜 보호 부재를 진동시켜 보호 부재에 부착된 물방울을 제거할 수 있다.

압전 소자는 보호 부재에 중력 방향으로 소정 간격으로 복수로 배치될 수 있으며, 제어 유닛은 복수의 압전 소자 중 상측에 위치된 압전 소자로부터 하측에 위치된 압전 소자 순으로 복수의 압전 소자를 순차적으로 구동시킬 수 있다.

제어 유닛은, 음향 제어 신호를 발생시키는 음향 제어 신호 발생부; 음향 제어 신호 발생부에서 발생된 음향 제어 신호를 처리하여 전원을 구동하기 위한 구동 신호를 생성하는 신호 처리부; 및 신호 처리부에서 생성된 구동 신호에 따라 압전 소자로 인가되는 전압의 특성을 제어하는 구동 회로부를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 차량용 광학 장치에 의하면, 광의 경로 상에 설치되며 외부로 노출되는 보호 부재에 전기 습윤 효과를 적용한 전극 필름이 구비되므로, 전기 습윤 효과에 의한 물방울의 이동 및 전극의 발열에 의한 물방울의 증발을 이용하여, 보호 부재에 부착된 물방울을 자동으로 제거할 수 있으므로, 보호 부재에 부착된 물방울로 인해 차량용 광학 장치의 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 광학 장치에 의하면, 광의 경로 상에 설치되며 외부로 노출되는 보호 부재에 압전 소자를 부착하고, 압전 소자를 구동시켜 보호 부재를 진동시키는 것에 의해, 보호 부재에 부착된 물방울을 자동으로 제거할 수 있으므로, 보호 부재에 부착된 물방울에 의해, 차량용 광학 장치의 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 광학 장치에 의하면, 압전 소자를 구동시켜 보호 부재를 가청 주파수의 음파를 발생하도록 진동시킴으로써, 사용자에게 경고음 등의 소정의 음향 정보를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 광학 장치가 개략적으로 도시된 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 광학 장치에 구비되는 광학 모듈이 촬상 모듈로서 구성된 예가 개략적으로 도시된 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 광학 장치에 구비되는 광학 모듈이 감지 센서 모듈로서 구성된 예가 개략적으로 도시된 단면도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 광학 장치에 구비되는 보호 부재 및 전극 필름이 개략적으로 도시된 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 광학 장치가 개략적으로 도시된 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 광학 장치에 구비되는 보호 부재, 전극 필름 및 압전 소자가 개략적으로 도시된 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 광학 장치에 구비되는 제어 유닛이 개략적으로 도시된 블록도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 차량용 광학 장치에 대하여 설명한다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 광학 장치는, 개구(11)를 갖는 하우징(10)과, 하우징(10)의 내부에 설치되는 광학 모듈(20)과, 하우징(10)의 개구(11)에서 광학 모듈(20)으로 입출입하는 광의 경로 상에 설치되며 하우징(10)의 외부로 노출되는 보호 부재(50)와, 보호 부재(50)에 부착되는 전극 필름(80)과, 전극 필름(80)을 제어하는 제어 유닛(70)을 포함할 수 있다.

광학 모듈(20)은 여러 가지의 타입으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 광학 모듈(20)은, 적어도 하나의 렌즈(31, 32)와, 렌즈(31, 32)를 통하여 입사되는 광에서 특정 범위의 파장의 광을 통과시키는 광학 필터(35)와, 광학 필터(35)를 통과한 광을 수광하는 이미지 센서(37)를 포함하는 촬상 모듈(30)로서 구성될 수 있다. 광학 모듈(20)이 촬상 모듈(30)로서 구성되는 경우, 광학 모듈(20)에 의해 촬상된 화상 정보는 차량의 내부에 설치되는 디스플레이를 통하여 사용자에게 실시간으로 제공될 수 있다. 이에 따라, 사용자는 촬상 모듈(30)로부터 제공되는 화상 정보로부터 차량 외부의 물체를 인식할 수 있다. 대안적으로, 광학 모듈(20)에 의해 촬상된 화상 정보는 제어 유닛(70)에 의해 분석될 수 있으며, 분석 결과에 따라 차량 외부의 물체가 인식될 수 있다.

다른 예로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 광학 모듈(20)은, 레이저를 발사하는 레이저 발생부(41)와, 물체에 반사된 레이저를 수신하는 레이저 수신부(42)를 포함하는 감지 센서 모듈(40)로 구성될 수 있다. 광학 모듈(20)이 감지 센서 모듈(40)로서 구성되는 경우, 광학 모듈(40)은 레이저가 물체에 반사된 후 되돌아오는 시간을 측정하여 차량과 차량 외부의 물체 사이의 이격 거리를 측정할 수 있으며, 측정된 이격 거리에 관한 정보를 제어 유닛(70)으로 전달할 수 있다. 그리고, 제어 유닛(70)은, 차량 내부의 디스플레이나 음향을 통하여, 사용자에게 차량과 차량 외부의 물체 사이의 이격 거리에 관한 정보를 전달할 수 있다.

광학 모듈(20)이 촬상 모듈(30) 또는 감지 센서 모듈(40)로서 구성되는 경우, 보호 부재(50)는 광 투과성 재료로 이루어진다. 이 경우, 보호 부재(50)는 소정 특성의 광만을 투과시키는 광학 필터로서의 기능을 할 수 있다.

본 발명에서는 보호 부재(50)에 부착된 물방울을 제거하기 위해, 전기 습윤 효과(Electro Wetting On Dielectric (EWOD))를 이용한다. 전기 습윤 효과는 보호 부재(50)의 표면에 부착된 물방울 주위에 전기장을 형성하여, 물방울과 보호 부재(50) 사이의 접촉각(θ)을 변화시키면서, 물방울을 보호 부재(50)를 따라 이동시키기 위한 것이다. 여기에서, 물방울의 접촉각(θ)은 물방울이 보호 부재(50)와 접하는 지점을 지나는 물방울의 접선에 대한 보호 부재(50)의 표면이 이루는 각도를 의미한다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 전기 습윤 효과를 이용하여 보호 부재(50)에 부착된 물방울을 제거하기 위해, 보호 부재(50)에는 전극 필름(80)이 부착된다. 전극 필름(80)은, 절연층(85)과, 절연층(85)의 내부에 배치되는 제1 및 제2 구동 전극(81, 82)과, 제1 및 제2 구동 전극(81, 82) 사이 및 절연층(85)과 보호 부재(50) 사이에 배치되는 접지 전극(83)을 포함할 수 있다. 그리고, 보호 부재(50)는 소수성 재료로 이루어지는 소수성 막으로 구성될 수 있다. 제1 및 제2 구동 전극(81, 82)은 중력 방향을 따라 순차적으로 배치될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 구동 전극(81, 82)을 각각 포함하는 복수의 세트(84)가 중력 방향을 따라 순차적으로 배치될 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 구동 전극(81, 82)으로 전압이 인가되지 않은 상태에서는, 보호 부재(50)의 소수성으로 인해 물방울이 접촉각(θ)을 가지면서 유지된다.

그리고, 도 5에 도시된 바와 같이, 제어 유닛(70)에 의해, 물방울이 접지 전극(83)에 의해 접지되고, 제1 구동 전극(81)이 접지되고, 제2 구동 전극(82)에 전압이 인가되면, 물방울과의 전위차에 의해, 제2 구동 전극(82)에 인접한 보호 부재(50)의 영역에서 소수성이 국부적으로 낮아지게 된다. 이에 따라, 제2 구동 전극(82)에 인접한 보호 부재(50)의 영역에서 접촉각(θ)이 국부적으로 감소한다. 따라서, 제1 구동 전극(81)에 인접한 영역과 제2 구동 전극(82)에 인접한 영역에서의 접촉각(θ)의 차이에 의해, 화살표 방향으로 구동력이 발생한다. 그리고, 이러한 구동력에 의해 물방울이 화살표 방향으로 이동한다.

따라서, 물방울이 보호 부재(50)와의 최대 정지 마찰력을 극복하면서 이동하게 되며, 중력에 의해 계속적으로 아래로 이동하여 보호 부재(50)의 표면을 따라 미끄러져 내려갈 수 있다.

상기한 바와 같은 제어 유닛(70)에 의해 물방울을 이동시키는 과정은 반복적으로 수행될 수 있다.

또한, 제2 구동 전극(82)에 전압을 인가하는 과정에서, 제2 구동 전극(82)에 열이 발생될 수 있으며, 제2 구동 전극(82)에 발생되는 열에 의해 물방울이 증발하면서 제거될 수 있다.

이와 같은 효과는 제1 구동 전극(81)에 전압을 인가하는 경우에도 발생할 수 있다. 따라서, 제1 구동 전극(81)을 접지하고 제2 구동 전극(82)에 전압을 인가하여 물방울을 이동시키는 반복적인 동작 이전, 이후 및/또는 이러한 동작들 사이에, 제1 구동 전극(81), 제2 구동 전극(82) 또는 제1 및 제2 구동 전극(81, 82) 모두에 전압을 인가하는 동작을 수행할 수 있다.

한편, 제1 및 제2 구동 전극(81, 82) 및 접지 전극(83)을 각각 포함하는 복수의 전극 세트(84)가 중력 방향을 따라 순차적으로 배치될 수 있다. 그리고, 제어 유닛(70)은 중력 방향으로 소정의 간격으로 배치되는 복수의 전극 세트(84)를 순차적으로 구동시키도록 구성될 수 있다. 여기에서, 제어 유닛(70)은 복수의 전극 세트(84) 중 보호 부재(50)의 상측에 위치된 전극 세트(84)로부터 보호 부재(50)의 하측에 위치된 전극 세트(84) 순으로 복수의 전극 세트(84)를 순차적으로 제어할 수 있다. 이와 같은 경우, 보호 부재(50)의 상측에 부착된 물방울이 보호 부재(50)로부터 먼저 하측으로 이동될 수 있으며, 보호 부재(50)의 상측으로부터 이동되는 물방울이 중력에 의해 하측으로 이동하면서 보호 부재(50)의 하측에 부착된 물방울과 함께 합쳐질 수 있다. 이와 같이 물방울이 합쳐지면서 물방울의 자중이 증가하게 되므로, 물방울이 보호 부재(50)로부터 더 용이하게 제거될 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 광학 장치는, 광의 경로 상에 설치되며 외부로 노출되는 보호 부재(50)에 전기 습윤 효과를 적용한 전극 필름(80)이 구비된다. 따라서, 전기 습윤 효과에 의한 물방울의 이동 및 전극의 발열에 의한 물방울의 증발을 이용하여, 보호 부재(50)에 부착된 물방울을 자동으로 제거할 수 있으므로, 보호 부재(50)에 부착된 물방울로 인해 차량용 광학 장치의 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

이하, 도 6 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 광학 장치에 대하여 설명한다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 광학 장치는 보호 부재(50)에 부착되는 압전 소자(61)를 포함하는 압전 모듈(60)을 더 포함할 수 있다.

이와 같은 경우, 하우징(10)의 개구(11)의 내면과 보호 부재(50)의 외면 사이에는 진동 전달을 최소화하는 방진 부재(13)가 구비될 수 있다. 방진 부재(13)는 보호 부재(50)의 외측 테두리를 둘러싸는 형상을 가질 수 있다. 방진 부재(13)에 의해, 보호 부재(50)의 진동이 하우징(10)으로 전달되는 것이 최소화될 수 있다. 그리고, 방진 부재(13)는 하우징(10)의 내부로 이물질이 침투하는 것을 방지하는 역할도 수행할 수 있다.

한편, 보호 부재(50)는 압전 소자(61)의 수축 및 팽창에 따라 원활하게 진동할 수 있도록 소정의 두께와 탄성을 갖는다. 그리고, 보호 부재(50)가 진동할 때 광학 모듈(20)로부터 영향을 받지 않도록, 보호 부재(50)는 광학 모듈(20)로부터 소정의 간격으로 이격되는 것이 바람직하다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 압전 모듈(60)은 보호 부재(50)에 부착되는 압전 소자(61)와, 압전 소자(61)를 전원(79)에 연결시키는 전원 연결 라인(63)을 포함할 수 있다. 압전 소자(61)는 대략 평탄한 링 형상으로 형성되어, 보호 부재(50)의 적어도 일면 또는 양면에 부착될 수 있다. 압전 소자(61)는 보호 부재(50)의 외부로 노출되는 표면에 부착될 수 있다. 다른 예로서, 압전 소자(61)는 보호 부재(50)의 내면에 부착된 전극 필름(80)에 부착될 수 있다.

압전 소자(61)는 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 특성을 갖는 압전 세라믹스로 이루어질 수 있다. 압전 소자(61)는 압전 소자(61)로 인가되는 전압의 극성(+극 및 -극)의 변화에 따라 수축 및 팽창되는 특성을 갖는다. 따라서, 압전 소자(61)는 외부로부터 전압이 인가되는 경우, 인가되는 전압의 극성에 따라 팽창 또는 수축하면서 변형되며, 압전 소자(61)에 인가되는 전압의 극성이 달라지는 경우에는 압전 소자(61)가 변형되는 방향이 달라지게 된다.

본 발명은 이와 같은 압전 소자(61)의 특성을 이용한 것이다. 즉, 압전 소자(61)에 전압이 인가되면, 압전 소자(61)로 인가되는 전압의 극성의 변화에 따른 압전 소자(61)의 수축과 팽창에 따라 보호 부재(50)가 변위하면서 진동한다. 보호 부재(50)의 진동에 의해, 보호 부재(50)의 표면에 부착된 물방울이 보호 부재(50)로부터 이탈되어 제거될 수 있다. 보호 부재(50)를 진동시켜 보호 부재(50)로부터 물방울을 제거하는 동작은 소정의 시간 주기로 수행될 수 있다. 따라서, 보호 부재(50)에 부착되어 광학 모듈(20)로 입출입하는 광의 경로를 방해하는 물방울을 수시 또는 주기적으로 자동으로 제거하여, 차량용 광학 장치의 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 압전 소자(61)의 반복적인 팽창 및 수축에 따라 보호 부재(50)가 진동하게 되면, 보호 부재(50)의 진동에 따른 진동 에너지가 보호 부재(50)를 둘러싸고 있는 공기를 진동시키게 되고, 이러한 공기의 진동이 음향 에너지로 변환된다. 따라서, 압전 소자(61)로 인가되는 전압의 크기에 따라, 보호 부재(50)는 가청 주파수의 음파를 발생시키도록 진동할 수 있으며, 보호 부재(50)의 진동에 의해 발생된 음파는, 예를 들면, 사용자에게 정보를 전달하기 위한 음향 정보로서 사용자에게 전달될 수 있다.

한편, 압전 소자(61)가 보호 부재(50)에 진동을 제공할 수 있다면, 압전 소자(61)의 형상, 압전 소자(61)의 설치 형태, 압전 소자(61)의 배치 등은 다양하게 변경될 수 있다.

제어 유닛(70)은 사용자의 조작에 따라 압전 모듈(60)을 작동할 수 있도록 구성된다. 구체적으로, 제어 유닛(70)은 사용자의 조작에 따라 압전 소자(61)로 인가되는 전압의 특성(전압의 크기, 전압의 주파수, 전압의 극성의 변화 주기 및/또는 압전 소자로 전압이 인가되는 시간 등)을 조절할 수 있다.

이에 따라, 제어 유닛(70)은 압전 소자(61)로 인가되는 전압의 크기, 전압의 주파수 및/또는 압전 소자(61)로 전압이 인가되는 시간을 조절함으로써, 보호 부재(50)가 진동할 때의 진폭, 주기, 진동수를 조절할 수 있다.

보호 부재(50)를 진동시켜 음파를 발생시킬 수 있도록, 도 8에 도시된 바와 같이, 제어 유닛(70)은, 음향 제어 신호를 발생시키는 음향 제어 신호 발생부(71)와, 음향 제어 신호 발생부(71)와 연결되어 음향 제어 신호 발생부(71)에서 발생된 음향 제어 신호를 처리하여 전원(79)을 구동하기 위한 구동 신호를 생성하는 신호 처리부(73)와, 신호 처리부(73)와 연결되어 신호 처리부(73)에서 생성된 구동 신호에 따라 전원(79)을 제어하는 구동 회로부(75)를 포함할 수 있다.

음향 제어 신호 발생부(71)는, 사용자에 의해 미리 입력된 음향 정보를 기준으로 음향 제어 신호를 발생시키는 역할을 한다. 예를 들면, 음향 정보로는, 사람의 음성과 유사한 음향, 음악, 경고음, 기계음과 관련한 정보가 될 수 있다.

신호 처리부(73)는 음향 제어 신호 발생부(71)에서 발생된 음향 제어 신호를 증폭하고/하거나 변환하여, 전원(79)으로부터 압전 소자(61)로 인가되는 전압의 크기 및/또는 주파수 등을 조절하기 위한 구동 신호를 생성한다.

구동 회로부(75)는 신호 처리부(73)에 의해 생성된 구동 신호를 기준으로, 전원(79)으로부터 압전 소자(61)로 인가되는 전압의 특성(전압의 크기, 전압의 극성의 변화 주기 및/또는 전압의 주파수 등)을 조절한다.

따라서, 구동 회로부(75)에 의해 조절된 크기, 극성의 변화 주기 및/또는 주파수를 갖는 전압이 압전 소자(61)로 인가되면, 압전 소자(61)가 인가된 전압을 기준으로 반복적으로 수축 및 팽창하게 된다. 이러한 압전 소자(61)의 반복적인 수축 및 팽창에 의해, 보호 부재(50)가 진동하면서 음파가 발생된다. 이러한 음파는 사람의 음성과 유사한 파장을 갖는 음파로 이루어질 수 있으며, 이에 따라, 보호 부재(50)가 진동하면서 안내 및 경고를 위한 음성 메세지가 사용자에게 전달될 수 있다. 또한, 보호 부재(50)가 진동하면서 발생하는 음향은 비프음 등의 기계음이 될 수 있으며, 이에 따라, 경고음, 음악 등의 음향이 사용자에게 전달될 수 있다. 또한, 예를 들면, 압전 소자(61)로 인가되는 전압의 크기를 조절함으로써, 보호 부재(50)가 진동하는 정도를 조절할 수 있으며, 이에 따라, 보호 부재(50)의 진동에 의해 발생되는 음향의 볼륨을 조절할 수 있다.

한편, 보호 부재(50)의 일면에는 복수의 압전 소자(61)가 중력 방향으로 일정 간격으로 배치될 수 있다. 복수의 압전 소자(61)는 보호 부재(50)를 통과하는 광 또는 레이저를 방해하지 않도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 복수의 압전 소자(61)는 광 또는 레이저가 이를 통과할 수 있는 투명 재질로 이루어질 수 있다.

그리고, 제어 유닛(70)은 중력 방향으로 소정의 간격으로 배치되는 복수의 압전 소자(61)를 순차적으로 구동시키도록 구성될 수 있다. 여기에서, 제어 유닛(70)은 복수의 압전 소자(61) 중 보호 부재(50)의 상측에 위치된 압전 소자(61)부터 시작하여 보호 부재(50)의 하측에 위치된 압전 소자(61) 순으로 복수의 압전 소자(61)를 순차적으로 제어할 수 있다. 이와 같은 경우, 보호 부재(50)의 상측에 부착된 물방울이 보호 부재(50)로부터 먼저 이탈될 수 있으며, 보호 부재(50)의 상측으로부터 이탈된 물방울이 중력에 의해 하측으로 이동하면서 보호 부재(50)의 하측에 부착된 물방울과 함께 합쳐질 수 있다. 이와 같이 물방울이 합쳐지면서 물방울의 자중이 증가하게 되므로, 물방울이 보호 부재(50)로부터 더 용이하게 제거될 수 있다.

이와 같이, 보호 부재(50)에 복수의 압전 소자(61)를 중력 방향으로 소정의 간격으로 배치하고, 복수의 압전 소자(61)를 상측에 위치한 압전 소자(61)로부터 하측에 위치한 압전 소자(61)의 순서로 순차적으로 구동시킴으로써, 보호 부재(50)에 부착된 물방울을 보다 효과적으로 제거할 수 있다. 그리고, 복수의 압전 소자(61)를 상측에 위치한 압전 소자(61)로부터 하측에 위치한 압전 소자(61)의 순서로 소정의 시간 간격으로 순차적으로 구동시키는 방법은, 하나의 압전 소자(61)를 사용하여 보호 부재(50) 전체를 한꺼번에 진동시키는 방법에 비하여, 상대적으로 낮은 전압을 사용할 수 있다.

이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 광학 장치의 작동에 대하여 설명한다.

제어 유닛(70)의 제어에 의해 압전 소자(61)가 구동되면, 압전 소자(61)로 인가된 전압에 의해 압전 소자(61)가 반복적으로 팽창 및 수축을 진행한다. 그리고, 압전 소자(61)의 반복적인 팽창 및 수축에 의해, 보호 부재(50)가 진동하며, 이에 따라, 보호 부재(50)에 부착되어 광학 모듈(20)을 입출입하는 광의 경로를 방해하는 물방울이 보호 부재(50)로부터 이탈될 수 있다. 보호 부재(50)를 진동시켜 보호 부재(50)에 부착된 물방울을 제거하는 동작은 소정의 시간 주기로 진행될 수 있다. 이때, 보호 부재(50)는 주변에 큰 소음을 유발하지 않을 정도로 진동할 수 있다.

압전 소자(61)를 사용하여 보호 부재(50)에 부착된 물방울을 제거하는 과정은 전극 필름(80)을 사용하여 보호 부재(50)에 부착된 물방울을 제거하는 과정과 동시에 수행될 수 있거나 순차적으로 수행될 수 있다. 이와 같은 경우 보호 부재(50)에 부착된 물방울을 더욱 신속하고 효율적으로 제거할 수 있다.

또한, 압전 소자(61)로 인가되는 전압의 크기에 따라, 보호 부재(50)는 가청 주파수의 음파를 발생시키도록 진동할 수 있으며, 보호 부재(50)의 진동에 의해 발생된 음파는, 예를 들면, 정보를 전달하기 위한 음향으로서 사용자에게 전달될 수 있다.

예를 들면, 차량이 주행하는 방향으로 물체가 존재하는 경우, 제어 유닛(70)은 광학 모듈(20)을 통하여 획득된 차량 외부의 화상 정보(광학 모듈(20)이 촬상 모듈(30)인 경우) 또는 차량과 물체 사이 간의 이격 거리에 관한 정보(광학 모듈(20)이 감지 센서 모듈(40)인 경우)로부터, 차량과 물체 사이의 이격 거리를 결정한다. 그리고, 차량이 계속 주행함에 따라 차량과 물체 사이의 이격 거리가 감소되는 경우, 제어 유닛(70)은 운전자에게 차량과 물체의 충돌 위험을 경고하기 위해, 압전 소자(61)를 구동시켜 보호 부재(50)를 진동시킨다. 이 때, 음향 제어 신호 발생부(71)가 미리 설정된 음향 정보에 따라 음향 제어 신호를 발생시키고, 신호 처리부(73)가 음향 제어 신호 발생부(71)에서 발생된 음향 제어 신호를 처리하여 전원(79)을 구동하기 위한 구동 신호를 생성하며, 구동 회로부(75)가 신호 처리부(73)에서 발생된 구동 신호에 따라 전원을 구동한다. 따라서, 보호 부재(50)의 진동에 의해 음향이 발생되어 운전자에게 전달되며, 이에 따라, 운전자는 이러한 음향을 인식하면서, 안전하게 차량을 주행시킬 수 있다. 한편, 운전자에게 차량과 물체 사이의 이격 거리에 관한 정보를 제공하기 위해 압전 소자(61)가 구동되어 보호 부재(50)가 진동하는 과정에서도, 보호 부재(50)에 부착된 물방울이 보호 부재(50)의 진동에 의해 제거될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 차량용 광학 장치는, 광의 경로 상에 설치되며 외부로 노출되는 보호 부재(50)에 압전 소자(61)를 부착하고, 압전 소자(61)를 구동시켜 보호 부재(50)를 진동시키는 것에 의해, 보호 부재(50)에 부착된 물방울을 자동으로 제거할 수 있으므로, 보호 부재(50)에 부착된 물방울로 인해 차량용 광학 장치의 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 광학 장치는, 압전 소자(61)를 구동시켜 보호 부재(50)를 가청 주파수의 음파를 발생하도록 진동시킴으로써, 사용자에게 경고음 등의 소정의 음향 정보를 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 차량용 광학 장치는, 차량의 전방부 및/또는 후방부에 장착될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예가 예시적으로 설명되었으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에 한정되지 않으며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경될 수 있다.

10: 하우징 20: 광학 모듈
30: 촬상 모듈 40: 감지 센서 모듈
50: 보호 부재 60: 압전 모듈
61: 압전 소자 70: 제어 유닛
80: 전극 필름 81, 82: 구동 전극
83: 접지 전극 85: 절연층

Claims

개구를 갖는 하우징;
상기 하우징의 내부에 설치되는 광학 모듈;
상기 하우징의 개구에 외부로 노출되게 설치되며 소수성 막으로 구성되는 보호 부재;
상기 보호 부재에 부착되도록 구성되며, 절연층과, 상기 절연층의 내부에 배치되는 제1 및 제2 구동 전극과, 상기 제1 및 제2 구동 전극 사이 및 상기 절연층과 상기 보호 부재 사이에 배치되는 접지 전극을 포함하는 전극 필름;
상기 제1 및 제2 구동 전극을 제어하여 상기 보호 부재에 부착된 물방울을 상기 보호 부재를 따라 이동시켜 상기 보호 부재로부터 제거하는 제어 유닛; 및
상기 보호 부재에 부착되는 압전 소자를 포함하고,
상기 제어 유닛은 상기 압전 소자를 구동시켜 상기 보호 부재를 진동시켜 상기 보호 부재에 부착된 물방울을 제거하고,
상기 압전 소자는 상기 보호 부재에 중력 방향으로 소정 간격으로 복수로 배치되며, 상기 제어 유닛은 상기 복수의 압전 소자 중 상측에 위치된 압전 소자로부터 하측에 위치된 압전 소자 순으로 상기 복수의 압전 소자를 순차적으로 구동시키는 것을 특징으로 하는 차량용 광학 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 및 제2 구동 전극은 중력 방향으로 순차적으로 배치되고, 상기 제어 유닛은 상기 제1 구동 전극을 접지시키고 상기 제2 구동 전극에 전압을 인가하여 상기 보호 부재에 부착된 물방울을 중력 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 차량용 광학 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 제어 유닛은 상기 제1 구동 전극, 상기 제2 구동 전극, 또는 상기 제1 및 제2 구동 전극에 전압을 인가하여 발생된 열에 의해 상기 보호 부재에 부착된 물방울을 증발시키는 것을 특징으로 하는 차량용 광학 장치.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 구동 전극 및 상기 접지 전극을 각각 포함하는 복수의 전극 세트가 중력 방향을 따라 순차적으로 배치되며, 상기 제어 유닛은 복수의 전극 세트 중 상측에 위치된 전극 세트로부터 하측에 위치된 전극 세트 순으로 복수의 전극 세트를 순차적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 광학 장치.
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청구항 1에 있어서,
상기 제어 유닛은,
음향 제어 신호를 발생시키는 음향 제어 신호 발생부;
상기 음향 제어 신호 발생부에서 발생된 음향 제어 신호를 처리하여 전원을 구동하기 위한 구동 신호를 생성하는 신호 처리부; 및
상기 신호 처리부에서 생성된 구동 신호에 따라 상기 압전 소자로 인가되는 전압의 특성을 제어하는 구동 회로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 광학 장치.