KR100617356B1 - 차량내 물체 또는 사람을 감지하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

차량내 물체 또는 사람을 감지하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량 내부의 물체 또는 사람을 감지하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이며, 차량 내부의 물체 또는 사람을 감지하기 위해, 레이저(2)로부터 레이저 펄스가 송출된다. 레이저(2)의 송출 에너지를 결정하는 특성 변수를 검출하기 위한 검출 수단(3)이 제공된다. 검출된 상기 특성 변수에 따라 송출 에너지가 감소되거나 레이저 펄스의 송출이 중단된다.

Description

차량내 물체 또는 사람을 감지하기 위한 장치 및 방법 {DEVICE AND METHOD FOR DETECTING AN OBJECT OR A PERSON INSIDE A VEHICLE}
도 1은 탑승자 좌석의 횡단면도.
도 2는 본 발명에 따른 장치의 블록 회로도.
도 3은 본 발명에 따른 장치의 전기 회로도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1: 장치 2: 레이저
3: 검출 장치 4: 제어 장치
5: 제어 유닛 6: 에너지원
7: 출력단 D: 지붕
W: 앞유리 AR: 계기판
FA: 발판 A B: 에어백 모듈
S: 좌석 I: 작동 전류
UR : 하강 전압 33: 광학 수신기
41: 마이크로 프로세서 R, R1, R2: 저항
S1: 스위칭 지점 71: 추가 출력단
본 발명은 청구항 제 1항 및 제 11항의 전제부에 따른, 차량내 물체 또는 사람을 감지하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
조수석에 위치한 후방(rear-facing) 유아용 시트에 있는 아이와 같이 계기판 방향으로 매우 앞쪽에 위치하는 사람은 에어백이 장착된 차량의 운행 중에 사고 발생시 에어백의 팽창 충격에 의해 상해를 입을 수 있는 위험에 노출된다. 현대의 탑승자 보호 제어 시스템은, 탑승자 상해의 위험을 방지하기 위해, 전술한 형태의 상황에서 에어백을 스위칭 오프하거나 충격을 감소시켜 팽창시키는 것을 추구된다. 차량내 탑승자 위치를 검출하기 위해 바람직하게 비접촉 광학 센서가 사용된다.
차량 내부의 물체 또는 사람을 비접촉 방식으로 인식하기 위한 공지된 장치는 EP 0 669 227 A1에 공지되어 있다. 이 경우 차량 좌석은 다수의 발광 다이오드의 광방사에 노출된다. 좌석 또는 차량 좌석상의 사람 또는 물체로부터 반사되는 광선은 광검출기 필드에 의해 수용된다.
광학 검출 시스템의 광원으로는 바람직하게 레이저가 사용되며, 상기 레이저는 모노 크롬 방사를 기초로 정확한 위치의 탐색(scanning)을 가능하게 한다. 통상적으로 레이저 다이오드 및 특히 반도체 레이저 다이오드가 송신기로 사용된다.
레이저에 의한 차량 내부의 사람에 대한 지속적인 에너지 부하를 방지하기 위해, 레이저가 펄스 방식으로 작동된다. 그러나, 이러한 작동 모드에서도 탑승자는 송출된 레이저 펄스로 인해 어떠한 경우에도 건강상의 해를 입어서는 안된다.
본 발명의 목적은, 차량 내부의 물체 또는 사람을 감지하기 위한 공지된 장치 및 공지된 방법으로부터 출발하여, 차량 탑승자의 건강에 해를 입히지 않으면서 감지 장치내의 레이저 사용을 가능하게 하는 조치를 취하는 것이다.
장치와 관련된 본 발명의 목적은 청구항 제 1항의 특징에 의해 달성된다. 방법과 관련된 본 발명의 목적은 청구항 제 11항의 특징에 의해 달성된다.
이때 본 발명에 따라, 레이저의 송출 에너지를 결정하는 특성 변수가 적합한 장치에 의해 검출되고 상기 특성 변수의 평가로 인해 이후의 송출 에너지가 감소되며, 그 다음에 검출된 레이저 펄스는 감소된 에너지 함량을 포함한다. 대안적으로 레이저 펄스의 방출이 완전히 중단된다. 다음의 레이저 펄스의 에너지 함량을 감소시키기 위해 바람직하게 상기 에너지 함량의 출력 및/또는 펄스 지속 시간이 감소된다.
본 발명은, 레이저 방사 영역에 존재하는 차량 탑승자가 어떤 시점에서도 과도한 레이저-방사 에너지량에 노출되지 않는 장점이 있다. 본 발명은 레이저의 사용시 사람에 대한 방사 부하와 관련된 모든 표준, 예를 들어 IEC-표준에 부합한다.
탑승자는 레이저를 작동시키는 제어 유닛의 오작동으로부터 보호된다: 마이크로프로세서로 형성된 이러한 통상적인 제어 유닛은 레이저를 작동시키고 이에 따라 개별 레이저 펄스의 펄스폭 및 출력을 결정한다. 이러한 제어 유닛의 오작동으로 인해 예를 들어 제어 유닛의 소프트웨어 또는 하드웨어에서 펄스폭이 무한으로 설정될 수 있다. 따라서, 영속적인 레이저 광선이 방사된다. 레이저가 제어 유닛에 의해 제어될 수 있는 전기 출력단을 통해 에너지원과 접속되면, 본 발명에 의해, 결함이 있는 출력단이 지속적으로 스위치-온 되어도 탑승자는 과도하게 높은 방사 부하로부터 보호된다.
본 발명에 따른 장치는, 검출 장치가 레이저 송출 에너지를 결정하는 특성 변수, 특히 레이저 펄스의 에너지 함량, 송출 전력 또는 송출 레벨과 같은 특성 변수를 픽업하는 것을 통해 그러한 연속 방사를 검출한다. 이어서 제어 장치가 픽업된 특성 변수(들)을 평가한다. 상승된 레이저의 에너지 방출 및 그에 따라 증가된 탑승자의 방사선 조사가 검출되면, 송출 에너지가 감소되거나 레이저의 에너지 방출이 완전히 중단된다.
검출 장치는 바람직하게, 예를 들어 작동 전류를 검출하는 것과 같이 레이저의 전기적 작동 에너지에 대한 특성 변수를 검출하도록 구성되거나, 바람직하게 광학 수신기의 도움으로 광학적으로 방사된 레이저 에너지에 대한 특성 변수를 검출하도록 형성된다. 레이저의 작동 에너지와 상기 레이저에 의해 방사된 에너지 사이의 비례 관계로 인해, 2개의 에너지 변수가 모두 레이저 송출 에너지에 대한 기준이다. 특성 변수 검출시 이러한 선택 가능성으로 적용 분야에 따라 비용이 적게드는 장치의 제조가 가능하다.
본 발명의 바람직한 개선예에서는 특성 변수가 개별 레이저 펄스의 평가에 의해 검출되거나, 특히 주어진 시간내에 이루어진 다수의 레이저 펄스의 평가를 토대로 검출된다.
특성 변수는 바람직하게 전자의 단기 관찰과 후자의 장기 관찰 모두를 토대로 도출된다. 제어 장치는 장기-특성 변수 및 단기-특성 변수가 모두 주어진 한계값을 초과함에 따라 레이저 또는 레이저의 트리거링 컴포넌트의 지속적으로 불안정한 작동 모드를 검출하는 경우에만 송출 에너지의 감소 또는 중단을 위한 제어 소자로 작동한다.
본 발명의 한 바람직한 실시예에서는 제어 장치의 하드웨어가 정상 모드에서 레이저를 제어하는 제어 유닛의 하드웨어와 분리되어 형성된다. 제어 유닛의 결함이 연속 레이저 펄스에 대한 원인이면, 이것은 공간적으로 분리되어 구성된 제어 장치의 도움으로 검출된다.
본 발명의 바람직한 추가 실시예는 종속항에서 다루어진다.
첨부한 도면을 참고로 본 발명의 실시예를 자세히 살펴보면 하기와 같다.
도 1은 조수석의 횡단면을 도시하며, 모든 부분은 상징적으로 표시된다. 여기서 차량 내부는 지붕(D), 앞유리(W), 계기판(AR) 및 발판(FA)으로 형성된다. 그러나, 차량 내부 공간의 형성을 위해 지붕(D) 및 이에 따른 폐쇄된 동승자 좌석이 필수적으로 존재할 필요는 없다. 사람(P)이 상체가 앞으로 이동된 상태로 앉아있는 차량 좌석(S)이 도시되어 있다. 지붕(D)에는 물체 또는 사람의 감지를 위한 장치(1)가 배치된다. 이러한 장치는 표시된 작용 영역(ER)을 갖는다. 계기판(AR)은 접힌 상태에 있는 동승자 에어백 모듈(AB)을 포함한다. 펴진 상태에서 동승자 에어백은 표시된 사람(P)의 머리 방향으로 쏘아진다. 도시된 물체 감지 장치에 의해 접힌 에어백 모듈(AB)의 위험 영역이 팽창 방향에서 모니터링되는 것이 도시된다. 탑승자 또는 어린이 좌석이 이러한 작용 영역(ER)에서 감지되면, 동승자 에어백 모듈(AB)의 전개가 방해되거나 전개 정도가 적절하게 조정된다. 그러나, 장치(1)는 차량 좌석(S)을 향할 수 있으며, 탑승자가 정상적인 좌석 위치에서 벗어난 상태를 감지할 수 있다. 또한, 다수의 센서로 차량 내부의 앞쪽 전체를 탐색하고 모든 형태의 물체 또는 사람의 위치를 촬영할 수 있는 장치도 공지되어 있다. 본 발명은 물체 또는 사람의 형상을 올바르게 검출하는 것에 국한되지 않고 특히 차량 내부의 특정 영역 또는 특정 존에 물체 또는 사람이 존재하는지를 모니터링한다. 여기서 상기 장치는 비접촉 방식으로 감지하도록 형성된다.
장치의 센서는 광 방사, 특히 적외선 방사에 의해 상기 센서의 작용 영역을 탐색한다. 물론 다른 파장을 갖는 광선도 사용될 수 있다. 이때, 센서는 발광 다이오드, 특히 레이저 다이오드 형태의 적외선 송출기를 포함하며, 상기 적외선 송출기는 하나 또는 다수의 빔 또는 빔 커튼(ray-curtain)을 송출한다. 또한, 센서는 물체 또는 사람으로부터 반사되는 산란 광선을 픽업하는 광전지(photo cell) 형태의, 하나 또는 다수의 광학 수신 소자를 포함한다. 산란된 광선의 평가에 의해 센서와 물체 사이의 간격이 측정되고, 경우에 따라서 2차원 또는 3차원 공간에서 형태 인식 및 정확한 위치 측정이 이루어진다. 바람직하게 센서는 주행 방향으로 앞뒤로 적층된 다수의 빔 커튼을 수직 평면내에 펼치고, 차량의 횡축을 기준으로 빔 커튼마다 다수의 수신 엘리먼트를 포함한다. 따라서, 3차원적 사람 인식 또는 물체 인식이 보장된다. 왜냐 하면, 각각의 수신 엘리먼트가 2차원적 타당성(validity)을 갖는 정보를 제공하고 제 3의 수직 치수는 반사된 광선의 세기, 출력 또는 에너지 함량의 평가에 의해 얻어지기 때문이다. 간단한 기술적 수단을 갖는 검출 장치는 예를 들어 에어백이 펴지는 공간을 탐색하는 단 하나의 광 배리어(light barrier)만을 포함한다. 물체 위치 또는 사람 위치는 바람직하게 전파 시간 측정법(propagation time measurement)) 또는 3각 측정법에 의해 검출된다.
도 2는 제어 유닛(5)에 의해 제어되는 레이저 펄스 송출을 위한 레이저(2)를 갖는 본 발명에 따른 장치의 블록 회로도를 도시한다. 검출 장치(3)는 송출 에너지를 결정하는 특성 변수의 픽업에 사용된다. 제어 장치(4)는 픽업된 특성 변수를 평가하고 경우에 따라서 레이저(2)의 제어에 관여한다.
도 3은 본 발명에 따른 장치의 제 1 회로도를 도시한다. 여기서, 레이저 다이오드 형태의 레이저(2)는 전원으로서 형성된 에너지원(6), 스위칭 트랜지스터로서 형성된 출력단(power output stage)(7) 및 전류 측정 저항(31)으로서의 검출 장치를 갖는 회로 내에 배치된다. 출력단(7)은 제어 유닛(5)에 의해 교대로 스위치-온 및 스위치-오프 되며, 이것에 의해 레이저(2)가 펄스 방식의 레이저광을 송출한다. 마이크로프로세서(41)로 형성된 제어 장치는, 전류 측정 저항(31)을 통과하여 흐르고 레이저(2)를 작동시키는 전류(I)에 대한 기준으로 전류 측정 저항(31)에서 전압 강하(UR)를 픽업한다. 즉, 레이저에 대한 작동 전류(I)는 레이저(2)의 송출 에너지를 결정하는 검출 특성 변수로서 사용되며, 상기 작동 전류(I)는 레이저의 송출 에너지에 대한 기준(척도)을 나타낸다. 상기 작동 전류(I)로부터 바람직하게 특성 곡선에 따라 레이저(2)의 송출 출력이 도출된다. 또한, 레이저 펄스의 펄스 지속 시간도 제어 장치(41)에 의해 검출된다. 검출된 출력과 검출된 펄스 지속 시간의 곱으로부터 레이저 펄스의 에너지 함량이 산출되고, 상기 에너지 함량은 한계값과 비교된다. 예상되는 레이저의 일정 출력 방출에서 레이저 펄스의 에너지 함량은 출력의 적분에 의해 펄스 시작부터 검출될 수 있다. 검출된 에너지 함량이 한계값을 초과하면, 제어 장치(41)는 출력단(7)의 제어에 관여한다. 이때, 제어 장치(41)의 제어 신호에는 제어 유닛(5)의 제어 신호에서보다 더 큰 웨이트(weight)가 측정되어서, 제어 유닛(5)이 출력단(7)을 계속해서 스위치-온 시키고자 하여도, 출력단(7)이 제어 장치(41)의 상응하는 신호로 인해 차단된다.
도 4는 본 발명에 따른 장치의 추가 전기 회로도를 개략적으로 도시한다. 여기서, 제어 유닛(5)은 레이저(2)를 작동시킨다. 방출된 에너지에 대한 특성 변수를 검출하기 위해, 레이저 파장의 광에 대해 민감한 포토다이오드(33)가 사용되며, 상기 포토다이오드(33)는 제어 장치(4)와 연결된다. 이때 광학 수신기(33)가 레이저(2)에 의해 송출된 레이저 펄스를 픽업하여 전기 펄스로 변환하고, 상기 전기 펄스가 제어 장치(4)에 의해 평가된다. 이러한 실시예에서 레이저의 작동 에너지가 아니라 상기 레이저의 방사 에너지가 모니터링된다. 이를 위해 수신기가 바람직하게, 방사된 송출 에너지를 완전히 픽업할 수 있도록 배치되고 형성된다. 이를 위해, 특별한 방식으로 광학 장치가 제공되며, 상기 광학 장치는 매우 작은 공간에 레이저 다이오드 및 포토 다이오드를 포함한다. 광학 수신기(33)에 의해 제공된 신호의 평가 및 레이저(2) 구동에의 개입 프로세스는 도 3에 대한 실시예에 따라 이루어진다.
도 5는, 저항(R), 출력단(7), 추가 출력단(71) 그리고 에너지원(6)의 극 사이의 레이저(2)로 이루어진 회로를 갖는, 본 발명에 따른 장치의 추가 실시예를 도시한다. 출력단(7)은 제어 유닛(5)에 의해 교대로 스위치-온 및 스위치-오프 된다. 출력단(7) 및 추가 출력단(71)이 동시에 스위치-온 되면, 레이저(2)는 상응하는 지속 시간을 갖는 광펄스를 송출한다.
본 발명의 이러한 바람직한 실시예에서는 출력단(7)의 트리거링 신호가 검출되고 모니터링된다. 전류 회로에서 상응하게 제어되는 출력단(7, 71)에서 전류 흐름(I)이 일정한 경우, 송출 에너지 함량만이 전류 공급의 펄스 지속 시간에 의해 결정된다. 펄스 지속 시간은 제어 유닛(5)에 의해 출력단(7)을 위한 트리거링 신호를 통해 사전 설정된다.
출력단(7)의 트리거링 신호의 전압은, 상기 출력단(7)이 트리거링 신호에 의해 스위치-온 되도록 형성된다. 추가 출력단(71)은 그 반대로 형성되므로, 저항(R1)을 통해 추가 출력단(71)의 제어 입력부에 인가되는 전압이 작게 형성되고 이에 따라 추가 출력단(71)이 스위치-온 된다. 저항(R1)을 통해 커패시터(33)가 트리거링 신호에 의해 충전된다. 커패시터(33)가 점차 충전되어가에 따라 스위칭 지점(1)에서의 전압이 상승한다. 제어 가능한 출력단(71)은 기술적인 이유에서 스위칭 지점(1)에서의 특정 전압값에서부터 스위치-온 상태에서 스위치-오프 상태로 전환된다. 이 경우, 출력단(7)에 대한 트리거링 펄스의 정상적인 펄스폭(puls width)에서, 커패시터(33)의 충전에 의해 스위칭 지점(1)에서의 전압 한계값에 도달하지 않도록 출력단(71)의 스위칭 상태를 변동시키기 위해, 도 5에 따른 스위칭 장치의 치수가 결정된다. 예를 들어 제어 유닛(5)의 결함으로 인해 짧은 시간 동안의 트리거링 펄스 대신에 오래 지속되는 동일한 신호가 송출되는 경우에만, 출력단(71)의 스위칭 상태가 스위치-온 상태에서 스위치-오프 상태로 변동될 정도로 스위칭 지점(S1)의 전압이 상승한다.
제어 유닛(5)의 트리거링 펄스가 충분히 짧으면, 트리거링 신호의 다음 로우 레벨 위상(low level phase)에서 출력단(71)의 전환점에 도달되지 않으면서, 커패시터(33)가 저항(R2)을 통해 방전된다.
본 발명을 통해, 차량 내부의 물체 또는 사람을 감지하기 위한 공지된 장치 및 공지된 방법으로부터 출발하여, 차량 탑승자의 건강에 해를 입히지 않으면서 감지 장치내의 레이저 사용을 가능하게 하는 조치를 취하는 것이 보증된다.

Claims (11)

  1. 레이저 펄스의 송출을 위한 레이저(2)를 갖는, 차량 내부의 물체 또는 사람을 감지하기 위한 장치에 있어서,
    상기 레이저(2)의 송출 에너지에 대한 특성 변수를 검출하기 위한 검출 장치(3)가 제공되며,
    검출된 상기 특성 변수에 따라 송출 에너지를 감소시키거나 레이저 펄스 송출을 중단하기 위한 제어 장치(4)가 제공되는, 감지 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 감지 장치는 상기 레이저 펄스의 특성 변수를 검출하기 위한 검출 장치(3)를 포함하는, 감지 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 감지 장치는 송출된 다수의 레이저 펄스에 기반하여 특성 변수를 검출하기 위한 검출 장치(3)를 포함하는, 감지 장치.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 감지 장치는 상기 레이저(2)의 전기적 작동 에너지에 대한 특성 변수를 검출하기 위한 검출 장치(3)를 포함하는, 감지 장치.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 감지 장치는 상기 레이저(2)의 방사 에너지에 대한 특성 변수를 검출하기 위한 검출 장치(3)를 포함하는, 감지 장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 검출 장치(3)가 레이저 펄스를 검출하기 위한 광학 수신기(33)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 제어 장치(4)가 픽업된 에너지를 한계값(G)과 비교하기 위한 비교기(41)를 포함하는, 감지 장치.
  8. 제 7항에 있어서, 한계값(G)의 초과시 상기 제어 장치(4)가 레이저(2)를 전력원(6)으로부터 분리하는, 감지 장치.
  9. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 감지 장치에는 상기 레이저(2)를 제어하고 물체 또는 사람(P)으로부터 반사된 레이저 펄스를 평가하기 위한 제어 및 평가 유닛(5)이 제공되며, 상기 제어 장치(4) 및 제어 유닛(5)이 공간적으로 서로 분리되어 형성되는, 감지 장치.
  10. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 감지 장치는 다수의 레이저 펄스에 기반하여 검출된 특성 변수 및 단일 레이저 펄스에 기반하여 검출된 특성 변수가 각각 지정된 한계값을 초과할 경우를 위해, 송출 에너지를 감소시키거나 레이저 펄스의 송출을 중단하기 위한 제어 장치(4)를 포함하는, 감지 장치.
  11. 레이저 펄스를 송출하는, 차량 내부의 물체 또는 사람을 감지하기 위한, 특히 전술한 항 중 어느 한 항에 따른 장치를 작동시키기 위한 방법에 있어서,
    레이저(2)의 송출 에너지를 결정하는 특성 변수를 검출하고,
    상기 검출된 특성 변수에 따라 상기 레이저(2)의 송출 에너지를 감소시키거나 레이저 펄스의 송출을 중단시키는, 감지 방법.
KR1020000008767A 1999-02-25 2000-02-23 차량내 물체 또는 사람을 감지하기 위한 장치 및 방법 KR100617356B1 (ko)

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