KR100666454B1 - 외부 차량 라이트를 제어하는 장치 - Google Patents

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조셉 에스. 스탬
존 에이치. 벡텔
스펜서 디. 리즈
존 케이 로버츠
윌리엄 엘. 토너
지. 브루스 포
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젠텍스 코포레이션
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Abstract

외부 차량 라이트를 자동적으로 제어하는 시스템 및 방법은 이미지 센서(201)와 컨틀롤러(1105)를 포함한다. 제어신호는 이미지 센서로부터 얻어진 정보는 물론, 검출된 광원(들)에 포함된 다른 검출된 파라미터를 기반으로 얻어진다. 차량은 발명의 제어 시스템과 주변 환경을 갖는다. 제어 회로는 다른 차량의 과도한 섬광을 야기하지 않고 차량 정면의 조명 된 영역을 최소화하는 여러 빔 패턴을 발생하기 위해 외부 라이트 온 또는 오프를 간단히하고 광도를 변경한다.
차 외등

Description

외부 차량 라이트를 제어하는 장치{APPARATUS FOR CONTROLLING EXTERIOR VEHICLE LIGHTS}
본 발명은 차량의 외부 라이트를 제어하는 제어 장치 및 이 제어 장치에 사용할 수 있는 부품에 관한 것이다.
현대의 자동차량은 다른 운전 조건하에서 조명을 제공하기 위한 여러 다른 램프를 포함한다. 헤드램프는 일반적으로 낮은 빔과 높은 빔을 교호하게 발생시키도록 제어되어 있다. 낮은 빔은 약한 조명을 제공하고 다른 차량이 있는 경우에 앞길을 조명하는데 밤에 이용된다. 높은 빔은 대단히 높은 조명을 출력하고 다른 차량이 없는 경우에 앞길을 조명하는데 이용된다. 주간 주행등이 광범위하게 인가되기 시작하고 있다. 이외, 고휘도 하이 빔(super bright high beam)은 고속지방도로에 이용하기 위함에 있다. 안개등과 같은 악천우 라이트가 또한 통상적으로 이용된다. 기타 외부 차량 라이트는 테일 라이트(미등), 브레이크 라이트가 중앙에 설치된 정지등(CHMSL), 방향지시기, 백라이트, 화물 라이트, 푸들 라이트(puddle light), 등록판 조명등을 포함한다. 여러 나라에서 법이 차량 조명을 규정하고 있으며 차량 제조업자는 이 법에 맞게 차를 제조해야 한다. 미국운수성(DOT)의 법은 차량의 높은 빔 헤드램프의 광 방출을 규제하고 있다. 여러 주 규제는 전방의 차량(동일한 방향으로 주행하는 다른 차량)과 대향 차량(반대방향으로 주행하는 차량)으로 인한 운전자가 경험하는 섬광의 양을 통제하도록 하고 있다.
DOT규제에 의한 알려진 차량의 고 빔 헤드램프의 광 방출은 광 강도를 0°에서 40,000cd, 3°에서 10,000cd, 6°에서 3250cd, 9°에서 1500cd, 12°에서 750cd로 규제하고 있다. 이러한 규제를 만족하는 방출의 예는 Joseph Scott Stam 씨의 "차량헤드램프를 자동적으로 감광하는 제어 장치"이라는 제목의 미국특허 제 5,837,994호의 도 1에 도시되어 있다. 이들 각도로 또 다른 차량에 입사하는 푸트촉광(fc)의 조도를 방지하기 위해서는 차량이 0°의 각도에 있는 경우, 또 다른 차량의 700피트 내에서, 차량이 3°의 수평위치에 있는 경우, 또 다른 차량의 350피트 내에서, 다른 차량의 위치가 제어 차량의 수형위치에 대해 6°의 각도에 있는 경우, 다른 차량의 200피트 내에서 고 빔 헤드 램프를 감광할 필요가 있어서, 제어차량의 전방(0°의 각도)의 전방차량은 제어차량이 전방 차량을 따라서 바로 전에 식별될 필요가 있지만, 제어차량의 헤드램프가 전방 차량에 대하여 감광되어야 할 거리는 후방으로부터의 섬광(glare)은 통상 대향 차의 섬광 정도로 시계를 혼란하게 하는 것은 아니기 때문에 대향 차량에 대하여 하는 것보다는 약간 짧게 하여도 좋다고 이해된다.
차량 헤드램프를 자동적으로 제어하기 위해, 여러 헤드램프 감광기(dimmer)제어 시스템이 제안되고 있다. 다른 운전자가 과도한 섬광 레벨을 받는 것을 방지하기 위해, 자동 헤드램프 감광 시스템은 대향 차량의 헤드램프는 물론 전방차량의 테일 라이트 양방을 감지해야 한다. 헤드램프를 효과적으로 검출하는 시스템은 적절히 테일 라이트를 검출할 수 없다. 가장 최근의 종래의 시스템은 반사기, 도로 표식, 가로등, 집의 조명등(house light) 등과 같은 해로운 광원을 헤드램프 제어에 필요한 광원과 구별할 수 없다. 따라서, 이들 시스템은 다른 차량이 존재하지 않는 경우에 고 빔의 바람직하지않는 감광, 및 기타의 차량이 존재하는 경우 고 빔을 점등하는 것이다. 바람직하지 않은 성능에 더하여, 종래의 시스템은 차량 헤드램프의 불필요한 감광을 회피하면서, 고 빔 제어에 관한 전술의 법적 요건을 준수하는 것은 어렵다. 안개등은 자동적으로 제어하기 곤란한 다른 차량등의 예이다. 차량은 앞쪽 및 뒤쪽으로 향한 안개등을 포함하는 것은 알려져 있다. 유럽에서는, 안개가 짚은 상황에서 점등되는 비상시 밝은 적색 또는 백색등을 차량의 뒤에 제공하는 것이 알려져 있다. 안개가 소정의 양까지 가시성을 감소하자마자 안개등은 점등(on)되어야하고 안개가 그 밀도이하로 떨어지는 경우에 소등(off)되어야 한다. 이러한 안개등을 자동적으로 제어하는 신뢰할만한 방법을 이용할 수 없었다.
따라서, 차량의 매우 신뢰할 수 있는 인공지능적인 자동램프 제어가 필요하다.
본 발명의 실시예에 의하면, 제어 장치는 제어 차량의 제어 외부 라이트를 제공하는 것이다. 제어 시장치는 제어 차량의 앞의 배경을 촬상하도록 구성된 이미지 시스템과, 이 이미지 시스템으로부터 얻어진 배경의 이미지를 처리하여 처리된 배경 내에서 검출된 물체에 응하여 이들 빔 패턴을 변경하도록 외부라이트를 제어하는 제어회로를 구비하고 있으며, 제어 장치는 전면유리 와이퍼의 작동에 응답하여 외부라이트의 자동제어를 비작동 상태로 한다.
본 발명의 또 다른 태양에 따라서, 제어 장치는 제어 차량의 외부 라이트를 제어하도록 제공되어 있다. 제어 장치는 제어 차량의 앞의 배경을 촬상하도록 구성된 이미지 시스템과, 이 이미지 시스템으로부터 얻어진 배경의 이미지를 처리하여, 처리된 배경에서 검출된 물체의 응답에 따라서 빔 패턴을 변경하도록 외부 라이트를 제어하는 제어회로를 구비하고 있으며, 이 제어 장치는 차량 전면유리 서리제거기(defroster)가 최고속도로 작동하고 있을 때, 외부 라이트의 자동제어를 비작동 상태로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 제어 장치는 제어 차량의 외부 라이트를 제어하도록 제공되어 있다. 이 제어 장치는 제어 차량의 앞의 배경을 촬상하도록 구성된 이미지 시스템과, 이미지 시스템으로부터 얻어진 배경의 이미지를 처리하고 처리된 배경에서 검출된 물체에 응답하여 빔 패턴을 변경하도록 외부 라이트를 제어하는 제어회로를 구비하고, 이 제어회로는 눈이 검출 될때, 외부 라이트의 자동제어를 비 작동상태로 한다.
또 다른 실시예에 의하면, 차량 외부의 폭설 또는 안개를 검출하는 방법이 성취된다. 이 방법은 차량 위 앞의 라이트 레벨을 감지하는 단계와;
차량의 앞 및 위의 라이트 레벨의 상대 휘도를 비교하는 단계와;
차량 위의 상대 휘도에 대한 차량의 앞의 상대 휘도의 비율이 임계치에 도달하는 경우, 눈이오거나 안개가 끼었다는 것을 결정하는 단계를 구비한다.
본 발명의 또 다른 태양에 의하면, 제어 장치는 차량의 헤드램프를 제어하도록 제공되어 있다. 이 제어 장치는 차량바깥 쪽의 주위 라이트를 감지하는 주위 라이트 센서와, 이 주위 라이트 센서에 의해 감지된 주위 라이트 레벨에 응답하여 주간 주행 램프의 빔 패턴을 변화시키는 제어회로를 구비하고 있다.
본 발명의 또 다른 태양에 의하면, 제어 장치는 차량의 테일 라이트(미등)의 광도를 제어하기 위해 제공되어 있다. 제어 장치는 차량 바깥의 주위 라이트를 감지하는 주위 광센서와, 이 주위 광센서에 의해 감지된 주위 광 레벨에 응답하여 테일 라이트의 휘도를 변경하는 제어회로를 구비하고 있다.
본 발명의 또 다른 태양에 의하면, 헤드램프 제어 장치는 제어 차량앞의 배경을 촬상하도록 구성된 이미지 시스템과; 이 이미지 시스템에 연결되어 이미지 시스템으로부터 얻어진 이미지에서 광원의 휘도를 결정하고 이미지 내의 광원의 휘도의 계수로서 헤드램프의 빔 패턴을 변경하도록 헤드램프를 제어하는 제어회로와; 이 제어 회로에 연결되어 제어 회로가 이미지내의 광원에 응답하여 헤드램프를 제어하게 하는 감도를 사용자가 조절하도록 하는 사용자 입력 메카니즘을 구비하는 제어 차량의 헤드램프를 제어하기 위해 제공되어 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 헤드램프 제어 장치는 제어 차량의 앞 배경을 촬상하고 차량 바깥의 주위 광 레벨을 검출하도록 구성된 이미지 시스템과, 이 이미지 시스템에 연결되어 차량 밖의 주위 광 레벨을 결정하여 이미지 시스템으로부터 얻어진 이미지의 광원의 광도를 확인, 결정하고 주변 레벨이 임계치 이상인 경우 이미지 내의 광원의 광도의 계수로서 헤드램프의 빔 패턴을 변경하기 위해 헤드램프를 제어하는 제어회로를 포함하는 제어 차량의 헤드램프을 제어하도록 제공되어 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 제어 장치는 차량이 외부 라이트를 제어하기 위해 제공되어 있다.
제어 장치는 다수의 픽(pixel)셀을 포함하는 이미지 어레이 센서, 제어 차량이 앞의 배경을 이미지 어레이 센서에 촬상하도록 구성된 광학 시스템을 구비하며, 이 광학 시스템은 맨 앞쪽면을 포함하며, 또한, 이 제어 장치는 이미지 어레이 센서로부터 얻어진 배경의 이미지를 처리하고 처리된 배경에서 검출된 물체의 응답에 따라서 외부 라이트를 제어하는 제어회로를 구비하며, 광학 시스템은 맨 앞면에 친수성 코팅을 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 차량 제어 장치는 고 빔 상태와 저 빔상태사이에서 연속적으로 변하는 휘도를 갖는 연속 가변식 헤드램프의 휘도를 제어하기 위해 제공되어 있다. 제어 장치는 제어 차량의 앞의 배경을 촬상하도록 구성된 이미지 시스템과, 이미지 시스템으로부터 얻어진 이미지의 광원의 휘도를 식별 및 판정하고 이미지 내의 광원의 휘도의 계수로서 헤드램프의 휘도를 제어하는 제어회로 및 이 제어회로에 연결되어 헤드램프의 상대휘도를 운전자에게 표시하도록 차량 내에 배치되어 있는 인디케이터를 구비하고 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 차량의 이미지 시스템은 픽셀의 어레이를 갖는 이미지 센서, 하나이상의 다른 컴퍼넌트 및 이미지 센서와 이미지할 배경사이에 위치하여 배경으로부터의 광이 하나 이상의 다른 컴퍼넌트에 도달하는 것을 방지하는 광학 배플(optical baffle)을 구비하고 있다.
본 발명의 또다른 실시예에 의하면, 차량용 헤드램프 제어 장치는 제어 차량의 앞의 배경을 촬상하도록 구성된 이미지 시스템과, 차량 헤드램프의 제어에 영향을 주는 특징의 운전자 선택의 메뉴얼 입력용 스위칭 메카니즘 및 이 스위치 메카니즘과 이미지 시스템에 연결되어 이미지 시스템으로부터 얻어진 이미지에서 광원의 휘도를 확인 결정하고 이미지 내의 광원의 휘도의 계수 및 스위칭 메카니즘의 상태의 계수로써 헤드램프의 휘도를 제어하는 이미지 시스템을 구비하고 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는 차량 헤드램프에 연결되어 차량 점화의 오프(off) 및 차량으로부터의 탈출에 응답에 따라 차량의 헤드램프 오프 상태로 희미하게(fading)하기 위한 제어회로를 구비하고 있다.
본 발명의 또다른 실시예에 의하면, 제어 장치는 차량의 외부 라이트를 제어하도록 제공되어 있다. 이 제어 시스템은 다수의 픽셀을 포함하는 이미지 어레이 센서와, 제어 차량의 앞의 배경을 이 이미지 어레이 센서에 촬상하도록 구성되어 맨 앞면을 포함하는 광학 시스템과, 이미지 어레이 센서로부터 얻어진 배경의 이미지를 처리하여 처리된 배경에서 검출된 물체에 응답하여 외부 라이트를 제어하는 제어회로를 구비하며, 이 광학 시스템은 맨 앞면에 광 촉매 피막을 포함한다.
본 발명의 실시예는 차량의 헤드램프를 제어하기 위해 제어 장치를 제공한다. 이 제어 장치는 섬광 투과 상태로 차량 헤드램프의 휘도를 일시적으로 증가시키기 위해 운전자로부터 입력을 수신하는 수동 작동 스위치 메카니즘과, 차량외측의 주변 광을 감지하는 주위 광 센서 및 주위 광 센서와 수동작동 스위치 메카니즘에 연결되어 주위 광 센서에 의해 감지된 주변 라이트 레벨에 응답하여 섬광 투과 상태 중에 헤드램프의 빔 패턴을 변화시키는 제어회로를 구비하고 있다. 본 발명의 또 다른 태양에 의하면, 제어 장치는 차량이 위성(statellites)으로부터 신호를 수신하는 마이크로웨이브 리시버를 가지는 차량의 헤드램프을 제공하도록 제공되어 있다. 이 시스템은 차량의 위치를 나타내는 마이크로웨이브 리시버로부터 신호를 수신하는 제어회로를 포함하며, 이 제어회로는 차량이 주택 도로를 운행할 때 헤드램프의 지각 휘도가 능력 미만의 소정의 레벨을 초과하지 않도록 제한한다.
본 발명의 이것과 기타 특징, 장점 및 목적은 수반한 명세서, 청구범위 첨부한 도면을 참고로 설명함으로써 당업자는 이해할 수 있을 것이다.
본 발명으로 간주 되는 내용은 특히 명세서를 포함하는 청구범위부분에서 특히 지적되어 있고 청구되어 있다. 또 다른 목적과 장점과 더불어 본 발명은 수반한 도면을 참고로 함으로써 이해할 수 있을 것이다. 또한 동일한 참조번호는 동일한 부품을 나타낸다.
도 1은 보통 도로에서 주행하고 있는 차량의 도면.
도 2a 및 도2b는 광센서시스템을 도시하는데, 도 2b는 사시도 도 2b는 도 2b의 선(2a-2b)를 택한 광 센서 시스템의 단면도.
도 3은 도 2a 및 도 2b에 의한 광센서 시스템에 이용되는 이미지 센서를 도시한 평면도.
도 4는 도 2a 및 도 2b에 의한 광 센서 시스템에 이용되는 렌즈구조를 도시한 상면도.
도 5는 도 4에 의한 렌즈구조를 도시한 측면도.
도 6은 렌즈용 광 파장의 기능으로 웨이브 투과성을 도시한 그래프.
도 7은 이미지 센서의 광 감지 면을 도시하고 각각의 렌즈로부터 광에 의해 충돌된 이미지 어레이의 영역을 도시한 도면.
도 8은 도 2a의 어셈블리와 같은 평면을 따라 택해진 다른 라이트 센서 어샘블리의 단면도.
도 9 도 2a의 어샘블리와 같은 평면을 따라 택해진 또 다른 라이트 센서 어샘블리의 단면도.
도 10은 광 센서 어셈블리를 도시한 백미러 어셈블리의 부분 단면도.
도 11은 광 센서 시스템과 일렉트로 크로미미러를 도시한 회로도.
도 12는 도 11에 의한 회로용 헤드램프 구동을 도시한 개략적인 회로도.
도 13은 도 11에 의한 회로 용 마이크로컨트롤러 회로를 도시한 개략적인 회로도.
도 14는 일렉트로 크로미 미러 및 헤드램프 제어의 작동을 도시한 흐름도.
도 15는 이미지를 얻어 분석하기 위해 동작을 설명한 흐름도.
도 16은 이미지를 분석하여 광원을 알아내기 위해 작동을 도시한 흐름도.
도 17a는 시드 필 알고리즘(seed fill algotithm)을 도시한 흐름도.
도 17b는 광원이 충돌한 픽셀 어레이를 도시한 도면.
도 18은 광원이 대향 또는 전방의 차량인지를 결정하기 위한 동작을 도시한 흐름도.
도 19는 가변 고 빔 램프용 상태와 관련된 듀티 사이클을 도시한 상태 다이어그램.
도 20은 도 19의 상태의 변경을 위한 작동법칙을 도시한 도면.
도 21은 속도 가변 임계치를 제공하기 위한 동작을 도시한 흐름도.
도 22는 이미지 어레이의 상이한 영역을 도시한 흐름도.
도 23은 도 22의 영역을 이동하기 위해 마이크로컨트롤러의 작동을 설명한 흐름도.
도 24는 전자적 변경 필터를 포함하는 이미지 센서 어셈블리를 도시한 정면 사시도.
도 25는 도 24에 따른 이미지 센서 어셈블리의 액정 필터의 측면도.
도 26a는 LED 헤드램프를 도시한 확대 사시도.
도 26b는 도 26의 평면(26b-26b)을 택한 부분 단면도.
도 26c는 LED램프의 대안적인 실시예를 도시한 정면도.
도 26d는 도 26c의 평면(26d-26d)을 택한 부분 사시도.
도 27은 광을 하나이상의 수평방향으로 투사하기 위한 LED헤드램프의 정면 사시도.
도 28은 광을 하나이상의 수직방향으로 투사하기 위한 LED헤드램프의 정면 사시도.
도 29a-도 29d는 이미지 센서용 표면 장착 필터 제조 방법을 도시한 도면.
도 30은 이미지 센서에 패드 필터 표면에 의해 통과된 파장을 도시한 챠트.
도 31은 이미지 센서에 설치된 시안(cyan)필터 표면에 의해 통과된 파장을 도시한 챠트.
도 32는 또다른 이미지 센서 어샘블리를 도시한 도면.
도 33은 웨이브 감지 헤드램프 제어를 포함하는 전기 시스템을 도시한 도면.
도 34는 광센서 시스템과 일렉트로 크러미 미러용 대안적인 회로를 도시한 개략적인 회로도.
도 35는 여러 수동스위치의 동작에 응답하여 차량 헤드램프를 수동 또는 자동으로 제어하는 제 2 제어를 도시한 상태도.
도 36은 여러 수동 스위치의 동작에 응답하여 차량 헤드램프을 수동 또는 자동으로 제어하는 제 2 제어를 도시한 상태도.
도 37은 여러 수동 스위치의 작동에 응답하여 차량 헤드램프를 수동 또는 자동으로 제어하는 제 3제어를 도시한 상태도.
도 38은 본 발명의 헤드램프 제어 시스템과 이용하는 예시적인 인디케이터를 도시한 도면.
도 39는 여러 중첩 플레임에서 택한 이미지된 배경의 도면.
도 40은 본 발명의 일시시예의 기능 블록도.
도 41은 본 발명의 또 다른 실시예을 따른 미러 마운트 액세서리의 정면도.
도 42는 도 41에 도시된 미러 마운트 액세서리의 상면도.
도 43은 도 42의 선(43-43')을 따라 택한 도 41 및 도 42에 도시된 미러 마운트 액세서리의 측면도.
도 44는 미러 마운트 액세서리 하우징의 확대 사시도.
도 45는 미러 마운트 액세서리 하우징의 배면도.
도 46은 하우징 커버가 제거된 미러 마운트 액세서리 하우징의 측면도.
도 47은 하우징 커버가 제거된 미러 마운트 액세서리 하우징의 상면도.
도 48은 하우징 커버가 제거된 미러 마운트 액세서리의 정면도.
도 49는 하우징 커버가 제거된 미러 마운트 액세서리 하우징의 배면도.
도 50A-도 50C는 차량의 외부 라이트에 의해 발생된 여러 조명 패턴을 도시한 도면.
본 발명은 차량의 외부 라이트를 제어하는 제어 장치에 관한 것이다.
상술한 바와 같이, 이러한 외부 라이트는 헤드램프, 테일 라이트, 안개등과 같은 악천후등, 브레이크 라이트, 중앙 설치 식 정지등(CHMSL), 방향 지시기, 백라이트, 카고 라이트(cargo light), 푸들 라이트, 등록판등을 포함한다. 헤드램프는 종래의 저 빔 및 고 빔 상태를 포함하는 여러 다른 모드로 작동될 수 있다. 헤드램프는 또한 주간 주행등으로 동작 될 수 있고 이외에 허가된 나라에서는 초휘도 하이 빔(super-bright high beams)으로 기능 할 수 있다. 헤드램프의 휘도는 로우(low), 하이(high) 및 수퍼 하이(super high)사이에서 지속적으로 변화 될수 있다. 다른 라이트가 각각의 이들 헤드램프 상태를 얻기 위해 제공될 수 있고 헤드램프의 휘도는 이들 다른 헤드램프 상태를 제공하기 위해 변화될 수 있다. 어느 경우에, 헤드램프의 "지각 휘도"가 변화한다. 본 명세서에서 사용했듯이, "지각휘도"라는 용어는 차량의 외측에서 관찰자에 의해 지각되는 거와 같은 헤드램프의 휘도를 의미한다. 가장 일반적으로는, 이러한 관측자는 전방의 차량 또는 같은 길을 반대방향으로 주행하고 있는 차량 내의 운전자 또는 승객이다. 관찰자가 차량에 관련하여 차량에 있어서의"섬광영역"(glare area")(과도한 섬광을 야기할 때 관찰자가 외부 라이트의 광도를 인지할 수 있는 영역) 내의 차량에 위치하는 경우, 외부라이트는 더 이상 섬광영역에 있지 않도록 제어되는 것이 이상적이다. 헤드램프의 지각 휘도 및 섬광영역(및/또는 기타 외부 라이트)은 헤드램프을 형성하는 하나 이상의 조명 출력을 변경, 헤드램프를 형성하는 하나 이상의 헤드램프의 조준을 변경하도록 하나 이상의 라이트를 조정, 모든 라이트를 온(on) 또는 오프(off), 차량 앞의 조명패턴을 변경 또는 위의 조합에 의해 변경될 수 있다. 도 50A다른 차량이 제어 차량(500)의 옆 및 앞에 있는 경우, 이용될 수 있는 일반적인 저 빔 패턴을 도시한다. 도 50B는 차량(5000)이 턴(turn)에 접근함에 따라 개별적으로 발생될수 있는 측면 굴절 라이트, 고저 빔 패턴 모드를 포함하는 합성 빔 패턴을 도시한다. 도 50C는 저 빔은 물론 고 빔의 휘도의 초점 또는 조준을 변경함으로써 발생 될 수 있는 중간측면 조준을 포함하는 복합 빔 패턴을 도시한다. 도 50C에 도시된 복합 빔 패턴은 다른 차량이 대향 차선 또는 인접 차선에서 근접하고 있을 때 유용하다. 당업자에게 분명하듯이, 다수의 다른 빔 패턴이 공지된 헤드램프 메카니즘을 이용하여 성취될수 있다. 헤드램프의 지각 휘도 및 섬광영역을 조절하는 기타 메카니즘이 당업자에게 분명할 것이다.
본 발명이 차량 헤드램프의 제어를 일차적으로 설명할 지라도, 테일 라이트와 악천후등을 제어하는 실시예가 아래에 기술되어 있다. 어떤 실시예에서, 본 발명은 차량에 외부 라이팅을 광범위하게 포함하는 "외부 라이트"를 제어하는 것으로 일반적으로 설명되어 있다. 예를 들어, 어느 특정의 상황에서, 바깥쪽 백밀러 어셈블리에 설치된 턴 신호의 감지된 휘도를 제어하기 위해 본 발명을 이용하면, 신호미러를 가진 차량의 운전자의 눈에 과도한 섬광을 야기함 없이, 또 다른 차량의 운전자에게 시그널링 하기에 충분한 조명출력을 제공한다.
자동 헤드램프 감광장치를 가지는 제어 차량(100)(도 1)은 대향 차량(105)의 헤드램프(104) 및 전방의 차량(110)의 테일라이트(108)을 검출하는 광센서 어셈블리(102)를 포함한다. 제어 차량(100)의 헤드램프(111)는 자동적으로 제어되어 고 빔 또는 밝은 광을 대향 차량(105)의 운전자의 눈에 직접 비취는 것을 방지하거나, 전방차량(110)의 운전자의 눈에 반사되는 것을 방지한다. 광센서 어셈블리(102)가 차량의 전면유리 영역에 설치되어 있지만, 당업자는, 센서가 차량 정면의 배경을 검사할 수 있는 다른 장소에 부착가능하다는 것을 이해 할 수 있을 것이다. 특히 장점이 있는 설치 위치는 선명한 시계를 얻기 위한 차량 전면 유리 상의 높은 위치에 있지만, 이 시계는 백미러 마운트, 차량 천장, 바이저 또는 오버헤드 콘솔에 장착함으로써 성취될 수 있다. 바람직하게 채용가능한 다른 시계는 광센서 어셈블리(102)를 A-필러(pilar), 데쉬보드 또는 앞전방의 시야가 얻어진 임의 다른 장소를 포함할 수 있다. 그러나, 가장 좋은 설치 위치는 이미지 센서가 차량의 전면유리 와이퍼에 의해 청결하게 유지된 영역을 개재하여 전방의 배경을 볼 수 있는 장소이다.
도 2a 및 도 2b를 참고하면, 광센서 어셈블리(102)는 광을 전자 이미지 센서(201)에 향하도록 전자 이미지 센서(201)와 광학 시스템을 포함한다. 전자 이미지 센서(201)는 광 감응 구성요소의 어레이 및 이미지 센서(201)의 표면에 입사하는 광에 응하여 전자 픽셀 광 레벨 신호를 출력하는 관련의 회로를 구비한다. 광학 시스템은 일반적으로 4개의 구성요소, 즉, 렌즈구조체(202), 개구 정지부재(203), 원시야 배플(far field baffle)(204) 및 임의적인 적외선 필터(206)를 포함한다. 광학 시스템은 이미지 센서(201)가 관찰한 배경을 제어한다. 특히, 광학 시스템은 원시계 배플(far field baffle) 개구부(207)를 통과하는 광선(205)을 이미지 센서 어샘블리(201)내에 수용하는 어레이(201) 상에 집중시킨다.
이미지 센서
이미지 센서(201)의 구성이 도 3에 도시되어 있다. 이미지 센서는 CMOS 이미지 센서, 전하 결합 소자(CCD)이미지 센서, 또는 어떤 기타 적절한 이미지 센서와 같은 여러 센서 중 어느 하나로 될 수 있는 이미지 어레이(301)(도 3)를 포함한다. 일 실시예에서, 이미지 센서는 CMOS 포토 게이트 액티브 픽셀 이미지 센서(potogate active pixel image sensor)이다. 이 CMOS 포토 게이트 액티브 픽셀 이미지 센서는 Eric R. Fossum의 1995년 11월 18일 발생된 인터 패셀 전자 트랜스러를 가진 액티브 픽셀 센서라는 제목의 미국특허 제 5,471,515호에 설명되어 있다. 어레이를 포함하는 센서 시스템은 Jon Bethcon의 1999년 11월 23일 발생된 이미지 센서용 제어회로라는 제목의 미국 특허 출원 번호 09/448,364; Jon Bechtel의 1997년 11월 16일자 제출된 이미지 센서를 지닌 제어회로라는 제목의 미국특허 출원 번호 08/933,210호; 현재 미국특허 제 5,990.469호; Joseph Stam의 차량 헤드램프를 자동적으로 감광하는 제어 장치 및 미국 특허 제 5,837,994에 설명되어 있다.
어레이(301)는 예를들면, 10-50㎛픽셀과 같은 포트게이트 액티브 픽셀을 포함한다. 이 어레이는 저 해상도 어레이가 바람직하며, 이는 제곱미터당 7000픽셀이하의 해상도, 더 바람직하기로는, 제곱미터당 2500픽셀 이하의 해상도를 갖는 어레이이다. 이 이레이는 25㎛ 또는 그 이상의 포토게이트 액티브 픽셀일 수 있다. 특히, 이 어레이는 200행 × 200열 보다 작은 격자에 배치된 30㎛ 이상의 픽셀을 포함할 수 있고, 픽셀의 64행 × 80열의 픽셀을 가지는 직사각형 어레이를 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 이미지 어레이는 미국특허 제 5,471, 515호에 상세히 설명되어 있다. 어레이(301)의 광학적 능동 영역이 대략 X방향으로 1.9mm, Y방향으로 2.4mm이다. 이와 같은 저 해상도의 픽셀 센서 어레이를 사용하여 제어 차량(100)의 전방 시야를 감시하면, 결과적으로, 비상시 신뢰성이 높고 정확한 차량 헤드램프 제어를 가능하게 함과 아울러, 코스트의 효율이 높은 방법으로 고속처리를 행할 수 있는 비교적 저 해상도의 센서 시스템을 얻을 수 있다. 저 해상도 어레이는 관련 회로 장치의 메모리와 프로세서 요건을 감소시킨다. 이러한 큰 픽셀의 이용은 감도를 증가시켜서 저속에서 저 코스트의 광학 부품을 사용할 수 있다. 그러나, 당업자라면, 작은 픽셀을 이용하여 해상도를 높게 하면 센서 어레이 영역이 작기 때문에, 어레이 자체의 코스트를 적게하는데 적합하다는 것을 알 수 있을 것이다. 고 해상도 이미지 센서가 이용되는 경우, 고해상도 이미지 센서에 대응하기 위해 구성 부품의 고속화 및 광학부품의 품질의 향상이 필요하게 될 것이다. 광학 제조의 진보에 따라, 이러한 광학장치는 코스트 효율이 더 높게 되고 해상도의 향상은 경제적으로 실현될 것이다. 이외, 장차, 더 많은 픽셀을 포함하는 이미지를 처리하는데 요구되는 프로세서와 메모리의 비용이 낮게 되며 고 해상도의 시스템이 현실가능하게 될 것이다. 고 해상도로 되려면, 멀리 있는 테일램프을 검출하는 성능이 향상될 수 있다. 그러나, 현시점에서는, 픽셀이 비교적 작지 않은 저 해상도의 어레이를 이용하여 본 발명의 경제성을 유지하여 시장에서 넓게 받아지게 하는 것이 바람직 하다.
이미지 센서 및 제어회로는 아래에 더 자세히 설명되어 있고 미국특허 제 5,990,469호에 개시되어 있다.
어레이(301)에 더하여, 이미지 센서(201)는; 직렬 타이밍 및 제어회로(309); 칼럼 출력회로(302); 바이어스 발생 디지탈/아날로그 변환기(DAC)(305); 칼럼 플래쉬형 아날로그/ 디지털 변환기(ADC)(304); 아날로그 증폭기(303)를 포함한다. 직렬 타이밍 및 제어 회로(309)는 마이크로컨트롤러(1105)(도 11)와 이미지 센서(201)사이에 고속 동기 양방향 인터페이스를 제공한다. 미국특허 제 5,999,469호에 설명되어 있듯이, 제어회로(309)에 의해 마이크로컨트롤러(1105)가 측정을 위해 노광 된 픽셀의 선택(노광 된 어레이(301)의 영역을 선택; 이 영역은 본 명세서에서 "윈도우"라고 함); 감도에 영향을 주는 노광시간; 바이어스 전압 발생 DAC(305)에 의해 발생 된 바이어스 전압; 및 증폭기(303)의 아날로그 이득을 제어하는 파라미터를 출력한다. 부가적인 특징은 각각의 윈도우의 픽셀 증폭기(303)에 대하여 같거나 다른 이득 설정 값을 이용하여 두 개의 윈도우를 동시에 노출하는 능력과, 다중 플레임의 시퀸스를 얻는 능력을 포함한다. 제어 회로(309)는 이미지 센서 어셈블리(201)의 아날로그 구성부품을 비 작동상태로 하는 슬립(sleep)기능을 가능케 하여 이미지 센서가 사용상태에 있지 않은 경우, 소비전력을 저감 할 수 있다. 이미지 센서는 또한; 전력 공급 입력(Vdd); 접지입력; 직렬 데이터 버스 입력/출력(I/O)(308); 직렬 데이터 클럭I/O(311); 슬레이브 선택 입력(307) ; 및 클럭입력(306)을 포함한다.
렌즈 구조
렌즈 구조(202)(도 2a)는 렌즈로서의 칼라 필터(208, 209)를 포함한다. 두 개의 렌즈가 개시되어 있지만, 이미지 센서(201)는 단일 렌즈 또는 그 두개 이상의 렌즈를 이용할 수 있다. 두 개의 칼라 필터(208, 209)는, 아래에 설명되어 있고 미국특허 제 5,837,994호 및 5,990,469호에 개시되어 있듯이, 이미지 센서(201)를 사용하여 헤드램프와 테일 램프를 적절히 구별할 수 있도록 한 다른 칼라 필터를 개재하여 동일의 배경의 2개의 다른 이미지를 생성하는데 사용된다. 이미지 시스템은 하나 이상의 칼라 필터(208, 209)를 통해 배경의 이미지가 얻어진다. 일 실시예에서, 렌즈 구조는 제 1 칼라 필터를 통해 이미지 어레이(301)의 하나의 영역의 앞 배경을 촬상하고 제 2 칼라 필터를 통해 이미지 어레이의 또 다른 영역의 앞 배경을 촬상하도록 구성되어 있다. 예를 들어, 필터(209)(도 2a, 2b)는 적색 필터일 수 있고 필터(208)는 청색, 필터, 녹색 필터, 투명 필터(clear filter)(이는 칼라 필터가 아닌 상태) 또는 어떤 기타의 적절한 필터일 수 있다. 광학 시스템 내에는 칼라 필터(209, 208) 외에 이미지 센서 표면상 같은 필터를 조립할 수 있는 여러 장소가 있다. 그러나, 필터 구조체로 필터를 조립하면, 광이 필터의 특정부분에 집속 하지 않는다는 이점이 있다. 필터의 이미지 평면, 즉, 센서 상에 설치하면, 태양이 센서의 시야 내에 있는 태양 광선이 필터상에 집속하기 때문에, 유기 필터는 열 손상을 받아들이는 경우가 있다. 일반적으로, 필터 재료는 이미지 센서 자체에 보다 더욱 열 손상을 받기 쉽다. 2색 간섭 필터는 예외이며, 이 필터는 열 손상에 상당히 강하다. 이와 같은 내열 필터를 반도체 이미지 센서 표면에 배치하는 방법을 본 발명의 변형 실시형태와 관련하여 아래에서 상세히 설명되어 있다.
이미지 센서 표면에 조립할 수 있는 필터의 예는 Philip E. Buchsbaum의 미국특허5,711,889에 설명된 2색 필터 어레이이다. 미국특허에 개시된 2색 필터 어레이는 열 손상에 내구성이 있기 때문에, 차량 헤드램프의 제어로 광원을 검출하는데 사용되는 이미지 센서에 이용하는데 적합하다. 이러한 2색 필터 어레이는 체크보드를 포함하거나 모자이크 패턴을 포함할 수 있고, 인접하는 픽셀에 개별적으로 하나의 광이 노출되도록 어레이 상에 배치될 수 있다. 다른 칼라의 간섭 필터를 인접하는 픽셀 상에 배치하는 방법은 미국특허 제 5,711,889호에 개시되어 있다. 일 실시예에서, 인접하는 픽셀은 아래에의 표에 나타나 있듯이, 적색(R) 및 무색 필터(no filter)(투명(clear(C))로 서로 피복되어 있다.
R C R C
C R C R
R C R C
C R C R
이 실시예에서, 칼라 필터링 기능이 필터 패턴에 의해 수행되기 때문에 광학장치는 위에서 설명한 렌즈 구조 및 칼라 필터를 포함하지 않는다. 마찬가지로, 이 광학 장치는 이미지 센서의 2개의 부분의 위의 전방의 배경을 개별적으로 촬상할 필요는 없다. 따라서, 이미지 센서 어레이의 두 배에 해당하는 면적으로 이용하여 전방의 배경의 단일 이미지를 촬상할 수 있다. 그러나, 주지해야 할것은, 본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 광학장치는 상술했듯이 이미지 센서 어레이의 두 개의 개별의 부분 위에 전방의 배경을 아직 촬상하고 있지만, 칼라 필터를 렌즈에 조립하는 대신, 칼라 필터를 센서위에 패턴되거나 패턴되지 않은 다중 간섭 필터를 설치할 수 있다는 점이다.
이 실시예에서 광학 장치는 멀리 있는 점 광원으로부터의 스폿 사이즈가 두개이상의 픽셀을 커버하도록 약간 초점 되지 않았다. 이 방식으로, 물체의 적색 성분의 정확한 판독이 결정될 수 있다. 본 발명자는 폴리머 필터를 일반적으로 이용하는 일반적인 칼라 필터 어레이 기술은 집속 된 직사 일광에 약하다는 것을 발견하였다. 많은 자동차 용도에 있어서, 태양이 카메라의 가시 내에 들어오도록 차량이 주행하거나 주차하는 경우에는 태양 광선은 어레이에 집속 할 가능성이 있다. 간섭 필터는 더욱 로버스트(rubust)하고 불필요한 스펙트럼 밴드를 흡수하지 않고 반사한다. 결과적으로, 간섭필터를 사용하면 선행기술의 필터 처리 기술의 제한이 해소되어서 자동차용 카메라를 구성할 수 있다. 이들 필터는 차량 장비를 제어하는 응용뿐 아니라, 이미지를 얻어서 시각 보조를 위해 운전자에게 표시하는 용도로도 사용될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 3 색 간섭필터를 이용하여 아래의 표에 나타나 있듯이, 적, 녹 및 청(RGB) 픽셀 어레이(또한 이의 보색)를 구성한다.
G R G ` R
B G B G
G R G R
B G B G
각각의 픽셀에 대한 전체 칼라 값은 현재의 픽셀의 칼라를 이용하여 다른 필터 색을 가지는 인접하는 픽셀로부터의 다른 2색을 보간함으로써 결정된다. 이 보간을 수행하는 기술이 선행기술에 공지되어 있다. 간단한 방법으로는, 4개의 픽셀의 그룹을 하나의 "수퍼 픽셀"(super pixel)로써 처리한다. 점 광원의 이미지가 픽셀의 2×2 픽셀 블록에 걸쳐 불선명하도록 충분히 렌즈의 초점을 맞추지 않는다(defocused). 각각의 2×2픽셀 블록에 대해, 적, 녹 및 청색의 성분을 개별 픽셀로부터 결정한다. 이 데이터는 3개의 개별 값으로, 즉 강도 및 색의 값으로 나타낼 수 있다.
2×2수퍼 픽셀이 사용은 처리를 간단하게 하고 기억 값의 전체수의 값을 감소시킨다. 이 방법은 칼라 이미지를 요구하는 용도에 있어서, 어떤 임의의 방법과 조립될 수 있다. 고 빔 헤드램프 제어 장치와 같은 용도에 관해서는, 해상도를 높게 하기 위해 이미지의 중심 가까이에는 종래의 보간법을 사용하고 수퍼 픽셀을 사용하는 방법은 중심으로부터 떨어진 장소에서 사용할 수 있다. 2×2블록보다 큰 수퍼 픽셀은 실질적으로 감소한 해상도가 수용가능한 장소에 사용할 수 있다.
렌즈 구조(202)는 도 2a, 4, 5 및 7을 참고로 하면서 상세히 설명할 것이다. 렌즈 구조(202)는 다른 차량으로부터의 광을 이미지 어레이(301)(도 7)에 집속하는 제 1렌즈(208)과 제 2 렌즈(209)를 포함하다. 두 개의 렌즈 소자(208, 209)는 앞쪽 배경을 이미지 센서 이미지 어레이(301)의 다른 각각의 영역(702, 703)에 촬상한다. 각각의 렌즈 소자(208, 209)는 스펙트럼 대역 필터를 포함하여, 이미지 어레이(301)의 각각의 영역에 투사된 전방의 배경의 이미지는 이미지의 다른 칼라 성분을 나타내고, 이 경우, 시야 내의 물체의 상대 칼라를 판정하는 것이 바람직하다. 특히, 렌즈 소자(208)(도 2a) 및 (209)가 도 4 및 도 5에 도시되고 상술했듯이, 시언 및 적색 필터를 포함하는 것이 바람직하다. 대안적으로, 렌즈(209)는 적색 스펙트럼 필터를 포함하고 렌즈(208)는 투명한 것이 바람직하다.
예를 들어, 센서 시스템은 직경이 0.5mm-2.5mm인 렌즈 소자(208, 209)를 이용할수 있고 직경이 2.2mm인 것과 같은 1.0-2.5mm인 렌즈를 포함하는 것이 바람직하다. Y방향에 있어서 렌즈 중심축 C1 및 C2는 0.6mm로 공간을 두고 있으며, 1.1-1.4mm로 공간을 둘 수 있고, Y방향(도 5에 도시되어 있듯이)에 있어서 1.3mm로 공간을 두는 것이 바람직하다. 렌즈의 부분은 이 공간을 성취하기 위해 한쪽이 모서리가 잘려져 있는 형상을 한다. 이 렌즈 중심 C1 및 C2는 도 4에 도시되어 있듯이 X방향으로 일치되어 있거나 오프셋 되어 있다. 렌즈 부품(208)은 예를들어, 바람직한 초점 길이를 성취하기 위해, 곡률이 0.44mm-1 및 원추 상수가 -0.5인 비구면렌즈을 가지는 시언 필터를 포함한다. 렌즈 부품(209)는 동일한 바람직한 초점 길이를 성취하기 위해 곡률이 0.450mm-1이고 원추 상수가 -0.5인 적색 필터 비 구면 렌즈일 수 있다. 중심부에서는, 각각의 렌즈는 0.5mm-1.5mm의 두께를 가지고 바람직하기로는 1.0mm의 두께이다. 두 개의 렌즈의 곡률의 차이는 렌즈 재료의 분산을 보상하고 이 필터에 의해 통과한 스펙트럼 대역에 대해 각각의 렌즈를 최적화한다. 이들 파라미터에 의해 유효 초점 길이가 4.5mm의 렌즈가 얻어져서 F#2를 갖는다. 이들 광학장치는 예시적이고 기타 광학 장치가 제공되어 초점 길이 및 F#가 다르게 될 수 있다.
렌즈 구조체(202)는 유리로 제조된 것과, 아크릴과 같은 광 투과성 플라스틱으로 성형된 것과 기타의 적절한 구조에 의해 생산될 수 있다.
렌즈(208, 209)를 플라스틱으로 성형하는 경우, 필터는 재료 내로의 염료를 포함으로써 플라스틱으로 일체 성형하는 것과, 또는 특히 이미지 센서가 아래에 설명한 것처럼 표면 부착식 필터를 가지는 경우에는 투명재료로 성형할 수 있다. 적색 필터 염료를 포함하는 아크릴 재료의 예는 OPiColor, Inc. of Huntington Beach, California, USA로 부터 얻을 수 있는 부품 번호 RD-130이다. 시안 필터를 포함하는 아크릴 재료는 OptiColor 부품 번호 BL-152이다. 두개의 재료의 스펙트럼 투과율이 도 6에 도시되어 있다. 최적한 적외선 필터(206)는 개략 700nm 이상의 파장을 가진 광을 제거할 수 있다.
일체 식 필터를 포함하는 렌즈 구조(202)는 2색 사출 성형법을 사용하여 제조될 수 있다. 렌즈의 제 1의 절반, 예를 들면, 렌즈(209)를 포함하는 적색부분을 렌즈의 적색부분을 형성하는 기능을 가지는 툴(tool)에서 성형 될 수 있다.
다음, 성형이 완료된 적색부분을 적색 렌즈(209)를 유지하는 기능에 가하여 렌즈 구조체(202)의 시안부분에 대응하는 기능을 가지는 툴(tool)에 끼운다. 그후, 렌즈 구조체(202)의 시안 부분을 적색 렌즈(209)부분에 접촉시켜서 사출 성형하여 2색 렌즈를 형성한다. 각각의 렌즈 (208, 209)는 Jon H. Bechtel의 1998년 6월 9일 제출한 차량 헤드램프 제어용 이미지 시스템이라는 제목의 계류 중 미국특허 제 6, 130, 4521에 개시된 것과 같은 렌즈 소자에 의해 제공될 수 있다.
적색 필터 및 시언 필터 된 렌즈 부품(red and cyan filtered lens elements)가 예시된 실시예에 이용되지만, 이의 용도는 다른 렌즈와 결합시켜도 적절할 수 있다. 예를 들어 시언 렌즈 소자(208)를 투명 렌즈와 대치할 수 있다. 또한 3개의 렌즈를 각각 칼라 필터와 대치할 수 있고 특히 적색, 녹색 및 청색 필터와 대치할 수 있어 전체 칼라 이미지를 얻는다. 이러한 구성은 도 4의 Y축을 따라 정렬된 3개의 렌즈의 순서를 이용할 수 있다. 하나의 렌즈는 중심축에 위치하고 다른 나머지 렌즈는 이 중심 렌즈에 접하여 위치하다. 렌즈의 간격은 이미지 어레이(301)의 감광 면에 일정하게 공간을 둔 영역을 제공하도록 균일한 것이 바람직하다. 적색 및 시언 필터의 칼라는 단지 예로서만 제공되어 있고 광의 두개 이상의 분리 또는 중첩 스펙트럼 밴드를 통과시켜 헤드램프와 테일라이트를 구별할 수 있는 필터의 결합을 이용할 수 있다. 당업자라면, 필터 렌즈 구조체(202)의 평탄한 이면에 도표 된 스크린 인쇄 염료를 도포하는 것 등의 다른 방법을 사용할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 도 24 및 도 25를 참조하면서 단일 렌즈를 사용하는 것이 바람직한 시스템을 아래에서 설명한다.
구경 조리개(apparatus stop)
구경조리개(203)는 렌즈(208, 209)위에 위치한 구멍(240)(도 2a),(242)를 포함하는 불투명 부재를 포함한다. 구경조리개(203)는 성형 플라스틱과 같은 적절한 재료로 제조될 수 있고 플라스틱 재료가 불투명하지 않은 경우에는, 광의 통과를 억제하도록 도장하든가 또는 다른 방법으로 처리할 할 수 있다. 구경 조리개(203)는 렌즈 소자(208, 209)용 구멍(240, 242)를 형성한다. 구경 조리개(203)는 또한 렌즈 소자(209, 209) 외의 렌즈 구조체(202)의 영역을 통한 미광(stray light)을 방지할 수 있다. 구경 조리개(203)는 렌즈 구조(202)의 표면에 직접 및 광 센서 어샘블리(250)의 측벽에 간접적으로 도포할 수 있다. 구경 조리개는 또한 Mylar과 같은 강성재료로 스탬프(stamp)될 수 있고 렌즈 구조체 위에 위치될 수 있다. 이러한 구경 조리개는 렌즈 구조체로부터 연장하는 맞물림 지주에 대한 한 쌍의 위치 맞춤 구멍을 포함할 수 있기 때문에, 구경조리개는 렌즈 어셈블리(202)의 대응하는 렌즈 요소(208, 209)에 위치 맞춤 되는 구멍(240, 242)을 가지는 렌즈 구조체(202)에 대하여 정확히 위치결정된다.
구경 조리개 및/또는 윈도우는 불투명 영역으로부터 투명 영역으로의 변화를 단계적으로 할 수 있고, 등급화한 불투명한 마스크 내의 투명한 윈도우를 구비할 수 있다. 이러한 그레디언트를 제공함으로써 수신 및 처리된 이미지의 공간 임계값을 용이하게 얻을 수 있다. 이와 같은 공간 임계값 화의 목적은 아래에서 또한 상세히 설명되어 있다.
원시야 배플(far field baffle)
원시야 배플(204)(도 2a와 2b)은 이미지 센서(201)위에 위치한 불투명한 엔클러저이다. 이 배플은 화상 센서에 들어오는 유일의 광로인 개구부(207)를 포함한다. 도시된 원 시야 배플(204)은 4개의 측벽(215)(4개의 측벽 중 2개만 도 2b)에 도시되어 있음)을 포함하는 직사각형 박스이다. 원 시야 배플(204)의 벽(215, 217)은 불투명하고 금속 스탬핑이나 플라스틱 성형 등의 임의의 적절한 구조로 할 수 있다. 벽의 재료가 불투명하지 않은 경우, 광의 침입을 방지하기 위해 도장 또는 기타의 방법으로 처리할 수 있다. 원시야 배플의 개방단은 이미지 센서 어레이(208)에 의해 조사된 전방의 배경을 규정한다. 측벽(215) 및 단벽(217)은 소망의 시야의 외측의 사광(斜光)이 침입하는 것을 방지함과 아울러, 1개의 렌즈를 통하여 입사된 광이 다른 렌즈용의 어레이 영역을 힁단하지 않도록 사용된다. 원시야 배플의 구멍(207)은 약 4-6초점 길이 또는 대략 18mm가 이상적이다. 예시된 실시예에서 구멍(207), 구경 조리개 (203), 렌즈(208, 209)를 통한 시야는 수직방향에 있어서 약 10°, 차량 정면의 수평방향에 있어서 25°이다. 시야는 직사각형 또는 타원형 원시야 배풀 구멍(207)에서 성취될 수 있는데, 이 구멍은 예시된 실시예에서, Y방향에 있어서 6-7mm, X방향에 있어서 9-10mm이다.
특히, 원 시야 배플(204)은 단벽(217)에서 구멍(207)을 갖는다. 이미지 어레이 센서의 측벽(215)은 단벽(217)으로부터 직교하게 연장되어 있다. 측벽(215, 217)이 몰딩 또는 스탭핑 처리에 일체적으로 형성되어 있거나 이들이 접착제, 패스너 등을 이용하여 구성 후 결합 될 수 있다. 원 시야 배플은 흑색 플라스틱 성형부재인 것이 바람직하지만, 측벽에 입사하는 광의 대부분 또는 모든 광을 흡수하는 임의의 재료를 사용하여 형성할 수 있다. 광을 흡수하는 원 시야 배플의 내측에 벽면을 제공함으로서, 벽은 구멍(207)을 통해 이미지 어레이 센서(201)에 입사하는 광을 반사하지 않는다. 예시된 실시예에서, 배플은 직사각형이지만, 당업자는 배플은 정사각형, 원통형 또는 기타 적절한 형상일수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 원 시야 배플를 포함하는 이미지 시스템은 Jone H. Bechtel dml 1998년 6월 9일에 제출된 차량 헤드램프 제어용 이미지 시스템이라는 제목의 공동 계류 중인 미국 특허 6,139, 421에 설명되어 있다.
원 시야 배플(204) 및 구경 조리개(203)는 광이 회로기판(221)상에 설치된 이미지 센서 어레이(201)외의 소자에 도달하는 것을 방지하도록 구성되는 것이 바람직하다. CMOS센서와 같은 특정 센서는 광의 노출로 손상이 있을 수 있는 인쇄 회로 기판상의 이미지 센서 어레이 외의 기타의 소자를 포함한다. 부가적인 배플 구조는 이 목적으로 포함될 수 있다.
적외선 필터
원 시야 배플은 임의의 적외선 필터(206)(도 2a)를 지지한다. 적외선 필터(206)은 약 700nm보다 긴 파장의 광이 광학 시스템에 의해 촬상되는 것을 방지한다. 이것은 700nm이상의 광이 적색 및 시언 필터를 통과하기 때문에 장점이 있다. 이 광을 제거함으로써 고려될 유일한 광은 적색 및 청색 필터의 대역의 가시광선이다. 이 적외선 필터는 LED 테일라이트의 최근 상업화 때문에 매우 중요하다. LED광원이 적외선 광을 방출하지 않지만, 백색 광원이 적외선을 방출하기 때문에, 적외선 필터는 두 개의 형태의 광원의 검출 휘도를 상쇄(blance out)하는데 바람직하다.
적외선 필터는 Optical Coating Laboratories of Santo Rosa, California,로부터 얻을 수 있고 와이드 밴드 핫 미러(Wide Band Hot Mirriors)라고 한다. 적외선 필터(206)는 접착제, 스넵 컨넥터와 같은 기계적인 패스너를 사용하여 단벽(217)에 설치될 수 있고 먼지 및 습기가 시스템에 들어와서 이 시스템의 성능을 저하하는 것을 방지하기 위해 원 시야 배플 내의 챔버를 밀폐한다. 대안적으로, 적외선 필터(206)는 렌즈 내의 염료, 렌즈 상의 코팅, 이미지 센서 표면상의 코팅, 이미지 센서 패키지 상의 리드 또는 이미지 센서 어셈블리의 어디 곳으로 포함될 수 있다. 적외선 필터를 이용하여 원 시야 배플(204)의 구멍(217)을 폐쇄하는데 적외선 필터가 사용되지 않는 경우, 글라스, 플라스틱등과 같은 투명 윈도우를 구멍(217)에 위치하여 먼지가 원 시야드 배플의 내부에 들어가서 센서 시스템(102)의 성능을 방해하는 것을 방지하는 것이 바람직하다.
친수/광촉매 코팅
적외선 필터의 기능 외에, 필터(206)는 파편과 액체가 구멍(207)을 통하여 이미지 센서 어셈블리에 들어가는 것을 방지한다. 적외선 필터가 이용되지 않는 경우, 투명 윈도우가 이 목적을 위해 사용될 수 있다.
적외선 필터(206) 또는 윈도우를 이용하면, 이 구멍(207) 내로의 필터/하우징(206)의 외면으로 액체 적하물의 부착을 방지하는 것이 바람직하고, 그 이유는 액체 적하물은 이미지 센서가 수신하여 처리된 이미지를 왜곡하는 것 및 액체 적하물은 건조하면 필터/하우징(206) 위에 스폿으로 남는 경향이 있기 때문이다. 이와 같은 액체 적하물은 예를 들면, 사람이 필터 및 하우징(206)의 외면 바로 근방에 있는 전면유리 내측에 세정제를 분사하는 경우에, 필터/하우징(206)상에 형성된 경우이다. 전면유리를 세정하는 사람이 이미지 센서의 필터 및 하우징에 부착된 세정제를 닦는 것을 잊을 수 있어서 결과적으로 이미지 센서가 취득하는 불선명하게 하는 물방울의 가는 안개가 필터/하우징(206)의 표면에 남겨질 가능성이 높다.
이 문제를 극복하기 위해, 본 발명은 필터/윈도우(206)의 외면상에 친수성 코팅을 이용할 수 있다. 친수성 피막은 물방울 및 스폿이 외면상에 형성되지 않도록 외면 전체에 걸쳐서 물 또는 다른 액체를 균일하게 흡수하는 다공성 외층을 갖는다. 많은 이와 같은 친수 코팅의 하나의 문제는 외층 구멍이 기름, 그리스 또는 기타의 오염물질에 의해 막혀서 친수 파괴 막의 유효성이 없게 된다는 것이다. 이를 해결하기 위해, 친수성 코팅과 병존하여 광 촉매 층을 사용할 수 있다. 이와 같은 광 촉매 층은 적외선이 입사하면 친수층내의 기름 또는 그리스 또는 오염물질을 분해한다. 이것은 친수층 내의 오염물질을 함유하는 구멍을 세정하여 친수층으로 효과적으로 사용할 수 있다. 이 목적을 위해 사용하는 친수성/광촉매 코팅의 예는 William L. Tonar의 2000년 6월 23일 제출된 "자체식 친수피막을 가지는 전기광학 장치"라는 제목의 미국특허 출원 제 09/602,919호에 개시되어 있다.
이미지 센서 어셈블리의 조립
이미지 센서 어셈블리는 도 8의 이미지 센서 어셈블리(801)를 참조하면서 설명할 것이다. 도 8의 이미지 센서 어셈블리는 이미지 센서 어셈블리(801)의 겔(805)을 제외하고 이미지 센서 어셈블리(250)와 동일하다. 이미지 센서(201), 렌즈 구조(202) 및 구경 조리개(230)가 결합 되어 일체 식 이미지 센서 어셈블리(250)(도 2) 또는 801(도 8)을 형성한다. 단일 집적 회로(IC)인 것이 바람직한 이미지 센서(201)은 칩온 보드 기술을 이용하는 것과 같은 적절한 종래의 수단에 의해 인쇄회로 기판(220)에 부착된다. 이미지 센서 칩에 대한 접속이 와이어 본드(804)와 같은 적절한 수단에 의해 성취된다. 접착된 IC는 임의 투명한 응력 제거 겔(805)로 피복 한다. 이 코팅에 이용될 수 있는 재료의 예는 Transene Co. of Danvers, Massachusetts로부터의 실리콘 새미 겔 형 또는 Dow Corning Corp. of Midland, Michigan으로부터의 유전체 겔 3-6211이다. 이 피복된 IC는 다음 경질의 투명한 엔클러저(802)에 봉입되며 이 엔클러저의 예는 에폭시이다. 이 에폭시를 바람직한 형상으로 형성하여, 예를 들어 입방체로 할 수 있다. 이 입방체는 소형 체적으로 점유하도록 하는 크기이고 측면상에서의 약 1cm의 길이와 폭을 갖고 약 5mm의 두께를 갖는다.
엔클러저(802)(도 8)는 두 재료사이의 인터패이스에서의 굴절을 방지하도록, 응력 제거 겔(805)과 같은 굴절률을 가지도록 선택될 수 있다. 적절한 에폭시의 예는 Transene Co 로부터의 Epoxy Technology, Inc. of Billerica, Massachusetts로 부터의 Epo-Tek 301-2FL 또는 Nitto Denko Corporation 으로부터의 300H이다. 엔클러저 (802)로부터의 열팽창계수가 충분하고 팽창 및 수축이 이미지 어레이 센서(201)의 예상 작동 온도범위에서는 와이어 본드(804)를 파괴하지 않는 경우에는 도 2a에 도시되어 있듯이, 응력 제거 겔(805)을 생략할 수 있다. 렌즈 구조(202)는 자외선 경화형 투명 접착제(232)를 사용하여 엔클러저(802)(도8) 또는 엔클러저(230)(도 2)에 부착되어 있다.
자외선 경화 접착제(232)는 에폭시 입방체(802) 위에 붙여져서 렌즈(202)는 자외선 경화 접착제(232)와 병렬로 위치해 있다. 무한대의 이미지가 바람직한 이미지 영역(702) 및 (703)에 초점 되도록 하는 거리 만큼 이미지 센서(201)로부터 공간을 두고 있다. 자외선 경화 접착제는 자외선에 노출되어 경화되어 렌즈 구조(202)를 소정의 위치에 고정하여 렌즈 구조(202)를 엔클러저(802)에 영구히 부착한다. 렌즈 구조(202)의 뒷면과 이미지 센서(201)의 상면 사이의 전체 거리는 예시된 예에서 6.7mm이다. 이 거리는 렌즈(202)의 뒤와 이미지 어레이 (201)의 정면 사이의 전체 광 통로가 공기보다 높은 굴절률을 갖는 재료를 통과하기 때문에 이 거리는 4.4mm의 유효 집속길이 보다 매우 길다. 이미지 센서에 렌즈을 일치시키고 UV접착제를 경화하는 위치하는 프로세스는 렌즈를 능동적으로 초점 하여 렌즈 및 기타 이미지 센서 어셈블리 소자의 변수를 수용하는 동안 성취된다. 이 프로세스는 조립 중 이미지 센서에 전류를 공급하고 이미지 센서로부터 호스트 컴퓨터로의 원 시야 배경의 이미지를 획득함으로써 성취된다. 자외선 경화 접착제는 센서의 표면에 붙어 있어서 이 렌즈는 멀티 축 로버트 또는 포지셔너를 이용하여 자외선 경화 접착제에 위치되어 있다. 렌즈의 위치는 센서에 의해 요구되는 이미지가 강제로 나타낼 때까지 로버트에 의해 조절된다. 이 점에서, 자외선 경화 접착제는 자외선에 노출되어 렌즈를 위치에 경화한다. 이 목적에 적절한 마이크로 위치조절 장비는 Physik Instrememte GmbH 및 Company of Germany로부터 얻을수 있다.
자외선 경화 접착제(232)는 렌즈(202)와 엔클러저(802)사이의 공간을 충전하는 역할을 하여 엔클러저(802)의 리플(ripple) 또는 기타 비 평면에 충전되기 때문에, 렌즈(202)와 엔클러저(802) 사이의 공기 틈새의 발생을 방지한다. 상술한 바람직한 광학 특성을 성취하기 위해, 적외선 경화 접착제(232)는 엔클러저(802)와 같은 굴절률을 갖어야 한다. 이 구조에는 2개의 다른 매체 사이의 굴절률의 불일치가 발생하는 다수의 광학 면을 최소한으로 한다는 명확한 이점이 있기 때문에, 이미지 시스템의 광학적 효율이 높게 되고 미광이 작게 된다. 적절한 투명 자외선 경화 형 접착제는 Norland Products, Inc., of New Brunswick, New Jersy가 제조한 Norland Optical Adhesive 68이다. 이미지 센서 어샘블리(801)을 만드는데 적합한 기타 재료는 Dymax로부터 얻어질 수 있다.
엔클러저(802)은 구경 조리개(203)를 렌즈(202)에 부착함으로써 완료된다. 구경조리개가 부재이면, 이는 접착제, 하나 이상의 기계적인 패스너 등을 사용하여 렌즈의 외 표면에 부착된다. 구경 조리개가 페인트 된 경우, 이는 렌즈(208, 209)가 테이프와 같은 제거 가능한 마스크로 덮혀진 후 렌즈 소자(202)의 표면에 직접 부착된다. 페인트가 건조된 후, 마스크가 제거될 수 있다. 광학 어셈블리(801)는 다음 지지대(220)에 설치되어 있다. 이미지 센서 어레이(201)는 지지대(220)에 설치된다. 특히, 이미지 센서 어레이(201)가 종래의 수단에 의해 기판(221)에 물리적으로 설치되어 와이어 본드, 솔더(solder), 하나 이상의 커넥터 등과 같은 전기 커넥터에 의해 회로((도 2b)에 도시되어 있지 않음)에 전기적으로 접속되어 있다. 이 기판(221)은 예를 들어 인쇄 회로 기판일 수 있다.
지지대(220)는 원 시야 배플과 같은 재료로 구성될 수 있거나 상이한 재료로 구성될 수 있다. 베이스 기판(221)은 원 시야드 배플 및 이미지센서가 광센서 어셈블리를 지지하는 지지대(220) 또는 하우징(도시하지 않음) 중 어느 하나에 직접 설치되는 경우 생략할 수 있다. 예를 들어, 지지대(220)는 이미지 센서(201)와 원 시야드 배플이 연결된 인쇄 회로 기판일 수 있다. 베이스 기판이 제공되든 간에 관계없이, 원 시야 배플이 접착제, 스넵 컨넥터, 기계적인 패스너 등을 이용하여 지지대(220) 또는 하우징(도시하지 않음)에 장착되어 있다.
대안적인 실시예에 의한 이미지 센서 어셈블리(901)가 도 9에 도시되어 있다. 이 실시예에서, 이미지 센서(201)가 콰드 평면 팩(quad flat pack) 또는 이중 인 라인(dual-in line)(DIP)패키지 일 수 있는 글라스 리드 또는 투명 플라스틱 패키지를 가지는 세라믹 패키지와 같은 종래의 전자 패키징을 이용하여 패키지 된다. 이 패키지 된 이미지 센서(901)가 솔더링과 같은 적절한 종래의 수단에 의해 인쇄 회로 기판(902)에 장착된다. 자외선(UV) 경화성 접착제(905)가 다음에 패키지 된 이미지 센서(901)에 붙여진다. 사용되는 접착제는 접착제(232)에 관하여 위에서 설명한 동일한 접착제일 수 있다. 적외선 경화성 접착제의 두께는 패키지 된 이미지 센서(901)의 형식에 따른다. 요구되는 두께가 너무 크면, 자외선 경화형 접착제의 층이 적층 되거나, 에폭시 층과 같은 또 다른 재료가 접착층(905)의 두께를 감소하기 위해 자외선 경화성 접착제 사이에서 샌드위치된다. 에폭시는 엔클러저(230, 802)에 관하여 위에서 설명한 동일한 재료일 수 있다. 렌즈 구조(202)는 자외선 경화성 접착제(905)를 사용하여 나란히 하여 앞에서 설명한 방법으로 초점을 맞춘다. 마지막으로, 접착제(도시하지 않음), 기계적인 패스너 등을 사용하여 구경 조리개(203)을 렌즈 구조(202)에 부착된다.
상술한 수단 외에, 렌즈구조(202)는 기계적인 지지대와 같은 기타 수단에 의해 이미지 센서에 대하여 지지 될 수 있다.
이러한 구조는 1998년 6월 9일 제출된 차량 헤드램프 제어용 이미지 시스템이라는 제목의 미국특허 제 6,130,421호에 개시되어 있다. 이를 이용하여 구경 조리개 및 원 시야 배플을 포함하는 광학 어셈블리의 소자 사이의 상대적인 관계를 유지시킨다. 기계적인 패스닝 장치가 도 24에 관련하여 후술되어 있다.
미러 장착식 이미지 센서 어셈블리
상술했듯이, 헤드램프 감광기는 도 10에 도시되어 있듯이, 백미러(1000)에 일체가 되는 것이 바람직하다. 광센서 어셈블리(201)가 자동 감광 일렉트로크로미(EC) 미러 서브 어셈블리(1001) 또는 기타 가변 굴절률 미러 어셈블리에 일체화되어 있다. 이 배치에 의해 차량의 전면 유리 와이퍼(도시하지 않음)에 의해 일반적으로 청소되는 차량의 전면유리의 영역을 통한 전방의 시야가 얻어진다. 더구나, 이미지 센서를 미러 어셈블리에 장착함으로써 전원, 마이크로컨트롤러 및 광 센서와 같은 회로를 공유할 수 있다. 특히, 동일한 주위 광 센서를 이용하여 자동 감광 미러 기능과 헤드램프 제어 기능에 관한 주변 광 측정을 제공한다.
도 10을 참조하면, 광센서 어셈블리(801)가 차량 전면 유리(1002)에 설치된 백미러 마운트(1003) 내에 설치되어 있다. 백미러 마운트(1003)는 이미지 센서의 불투명한 엔클러저로 되어 있다. 적외선 필터(206)가 도시되어 있듯이 백미러 마운트(1003)의 구멍(1007) 위에 설치되어 있다. 대안적으로, 원 시야 배플(214)는 그 중에 설치된 적외선 필터(206)와 함께 사용할 수 있다. 원 시야 배플(214)가 이용되면, 이는 이미지 센서 어셈블리(202)를 지니는 회로 기판(1008)에 설치된다. 원 시야 배플이 이용되든 안 되든 간에 관계없이, 회로기판(1008)이 브래킷(1020, 1021)을 사용하여 백미러 마운트(1003)에 설치된다. 마운팅 브레킷은 금속 브래킷, 하우징(1003)과 일체적으로 형성될 수 있는 플라스틱 브레킷 또는 별체의 부품으로 회로기판(1008)과 맞물리는 기계적인 패스너와 같은 적절한 구조를 이용하여 설치될 수 있다. 분리 브레킷은 접착제, 금속 패스너 또는 기타 기계적인 패스너 또는 기타의 기계식 결합수단에 의해 부착될 수 있다. 이미지 센서 어셈블리(201)가 종래의 수단에 의해 차량 전면유리 또는 지붕에 확실하게 고정된 백미러 마운트(1003)에 의해 부착되어 고정된다.
커넥터(1005)가 회로기판(1008)을 통해 이미지 센서(201)에 연결되는 상업상 이용가능한 회로 기판 커넥터(도시하지 않음)를 사용하여 회로기판(1008)에 연결되어 있다. 커넥터(1005)가 케이블(1006)을 통해 주 회로(1015)에 연결되어 있다. 주회로 기판이 종래의 수단에 의해 백미러 하우징(1004) 내에 설치되어 있다. 헤드램프(111)(도1)을 포함하는 차량 전기 시스템과의 통신 링크가 차량 와이어링 하니스(harness)(1017)(도 10)을 경유하여 제공되어 있다.
전기 시스템
이미지 센서(201)는 주 회로 기판(1015)에 전기적으로 접속되어 있고 차량 백미러 하우징(1004)(도 10)에 설치되어 있는데 이는 도 11에 도시되어 있다. 마이크로컨트롤러(1105)는 이미지 센서(201)로부터 이미지 신호를 수신하고 이미지를 처리하여 출력신호를 발생시킨다. 백미러 하우징에 설치된 회로기판과 관련하여 설명했을 지라도, 회로기판(1105)은 선 바이저(sun visor), 오버헤드 콘솔(overhead consol), 중앙 콘솔, 데쉬보드(dashboard), 프리매틱 백밀러(primatic rearview mirror), A-필러와 같은 차량 액세서리 또는 차량의 어떤 적절한 위치에 설치될 수 있다. 제어 차량(도 1에서 100)이 일렉트로크로미 미러를 포함하는 경우, 일렉트로 크로미 미러 용 회로는 회로기판(1015)(도 10)을 마이크로프로세서(1105)와 공유한다. 따라서, 회로기판(1015)이 미러 하우징(1004) 내에 설치되어 있다. EC회로는 주위 광 센서(1107)와 섬광 센서(1109)를 더 포함하는 데 이는 2000년 1월 25일 제출된 포토 다이오드 광센서라는 제목의 미국특허 출원 제 09/307.191호 및 1999년 5월 7일에 제출된 반도체 라이트 센서를 지닌 차량 장치 제어라는 제목의 미국 특허 출원 제 09/491,192호 및 미국특허 제 6,359,274호에 설명되어 있듯이, 디지탈 포토다이오드 라이트 센서인 것이 바람직하다. 마이크로컨트롤러(1105)는 주위 광 센서(1107)와 섬광 센서(1109)로부터의 입력을 사용하여 일렉트로크로미 미러 소자(1102)의 적절한 상태를 결정한다. 미러는 EC미러 구동 회로(1111)에 의해 구동되며, 이 회로는 1997년 9월 16일자의 Robert R. Turnbull에 의해 제출된 센서 구동 회로라는 제목의 미국특허 제 5, 956,012 및 제 6,229,434호 1997년 9월 16일자의 Robert C.Knapp에 의해 제출된 개별 미러 제어 시스템이라는 제목의 미국 특허 출원 제 09/236,969호 및 Jon H.Bechtel의 1999년 5월 7일에 제출된 일체 전자 제어를 가진 반도체 광 센서를 이용한 자동 감광 미러 라는 제목의 미국특허 출원 제 09/236,969호에 설명된 구동회로이다. EC소자(1102)를 구동하는데 이용되는 기타 운전자 회로가 공지되어 있다. EC미러 구동 회로(1111)는 전류를 신호 입력(1127)를 통해 EC소자(1102)에 제공한다.
미러는 Robert C.Knapp 에 의한 1999년 8월 3일자에 제출된 차량 통신 시스템이라는 제목의 미국특허 출원 제 09/369,325에 개시된 유사한 방식으로 병렬 링크를 걸쳐 광 제어 모듈과 통신할 수 있다.
마이크로컨트롤러(1105)는 도 1의 고 빔(1131)과 저 빔(1132)에 의해 나타난 헤드램프(111)와 일렉트로크로미 미러(1102)의 작동에 관한 결정을 하는데에, 차량 전기 버스에 걸쳐 통신하는 신호(차량속도)의 이용가능성에 유리할 수 있다. 특히, 속도 입력(1117)은 차량 속도 정보를 마이크로컨트롤러(1105)에 제공하며, 이로부터 차량 속도 기준을 이용하여 헤드램프(111)의 제어상태를 결정한다. 후진 신호(1119)는 마이크로컨트롤러(1105)에게 광 센서(1107, 1109)로부터 출력된 신호와 무관하게 마이크로컨트롤러(1105)가 일렉트로크로미 미러 소자(1102)를 클리어함에 따라서 차량이 후진한다는 것을 알린다. 자동 ON/OFF 스위치 입력(1121)은, 차량 헤드램프(1131, 1132)가 자동으로 또는 수동으로 제어되는 지를 마이크로 컨트롤러(1105)에 알리기 위해 두개의 상태를 갖는 스위치에 접속되어 있다. ON/OFF 스위치 입력(1121)에 연결된 자동 ON/OFF스위치(도시되지 않음)가 차량 데쉬보드에 종래 방식대로 설치된 헤드램프 스위치와 조립되거나 스티어링 휠 칼럼 레버(steering wheel column levers)와 조립될 수 있다. 수동 감광 스위치 입력(1123)이 고 빔 상태의 수동 오버 라이드 신호(override signal)을 제공하기 위해 수동 조작 스위치(도시하지 않음)에 연결되어 있다. 고 빔의 현재 제어된 상태가 ON이면, 운전자가 조작을 재개할 때까지 또는 소정의 시간이 경과 할 때까지 마이크로컨트롤로가 수동 오버라이드 신호 제어 입력(1123)에 응답하여 고 빔을 일시적으로 OFF한다. 대안적으로, 고 빔이 OFF하면, 마이크로컨트롤러(1105)가 입력(1123)상의 작동신호에 응답하여 고 빔을 ON으로 한다. 수동 고 빔 제어 스위치는 제어 차량(100)(도 1)의 스티어링 칼럼에 위치한 레버 스위치를 이용하여 수행될 수 있다.
회로기판(1101)은 여러 출력을 갖는다. 일렉트로크로미 출력(1127) 상의 제어신호는 전류를 일렉트로크로미 소자(1102)에 제공한다. 부가적인 출력(도시되지 않음)이 임의로 제공되어 이러한 부가적이 미로가 제공되는 경우, 외부 일렉트로크로미 백미러(도시되지 않음)를 제어한다. 마이크로컨트롤러(1105)는 고 빔을 ON으로 하기 위해 입력(1123)상의 작동신호에 응답한다. 수동 고 빔 제어 스위치는 제어 차량(100)(도 1)의 스티어링 칼럼에 위치한 레버 스위치를 사용하여 수행될 수 있다.
회로 기판(1101)은 여러 출력을 갖는다. 일렉트로크로미 출력(1127) 상의 제어 신호는 전류를 일렉트로크로미 소자(1102)를 제공한다. (도시하지 않은)부가 출력은, 이러한 부가 미러가 제공되는 경우, 외부 일렉트로크로미 백미러(도시하지 않음)를 제어하도록 제동될 수 있다. 마이크로컨트롤러(1105)는 저 빔 헤드램프(1131)와 고 빔 헤드램프(1132)의 현재 상태를 헤드램프 제어 출력(1127)을 경유하여 헤드램프 드라이브(1104)에 전달한다. 마이크로컨트롤러(1105)는 도선(113)(도 11) 위에 전달된 제어 신호를 고 빔 헤드램프의 현재 상태를 제어 차량(100)의 운전자에 디스플레이하는 임의 시각 인디케이터(1115)에 발생시킨다. 고 빔 인디케이터는 차량 데쉬보드 위의 차량 공구 클러스터(cluster)에 또는 그 근방에 종래대로 위치되어 있다. 더 후술 되어 있듯이, 개별의 인디케이터는 자동 헤드램프 제어가 작동중인지 여부를 나타내도록 제공되어 있다. 컴파스 센서(compass sensor)(1135)가 양 방향 데이터 버스(1137)를 경유하여 회로기판(1015)에 접속되어 있다. 이 컴파스 센서는 코일 및 코어 센서 제어 주기를 갖는 제로 오프셋 마그네토미터 및 오실레이터 회로의 자기를 제어하는 코어센서라는 제목의 미국특허 제 5,239,264호; 고 투자율 이소트로픽 코어위에 권선 된 센서 코일을 가지는 디지털 컴파스 및 마그네토미터라는 제목의 미국특허 제 4,851,775호; 가변 해상도를 갖는 차량 컴파스 시스템이라는 제목의 미국 특허 제 5,664,335호; 차량 컴파스 회로라는 제목의 미국특허 제 5,761,094호; 차량 컴파스 회로라는 제목의 미국 특허 5,664,335호; 자동연속 캘리브레이션을 가진 차량 컴퍼스라는 제목의 미국 특허 제 4,953,305호; 플럭스 게이트 센서 전기적인 구동 방법 및 회로라는 제목의 미국특허 제 4,677,381호; 전기 제어 시스템이라는 제목의 미국특허 제 4,546,551호; 차량 마그네틱 센서라는 제목의 미국특허 제 4,425,717호; 전기 컴파스라는 제목의 미국특허 제 4,424,631호에 설명된 것과 같은 차량 방향을 나타내는 디지털 또는 아날로그 신호의 발생 형태의 상업상 이용 가능한 캠퍼스를 이용하여 수행할 수 있다. 안개등 제어장치(1141)가 마이크로컨트롤러(1105)에 의해 발생 된 안개 광 제어 출격 제어 신호(1142)를 수용하기 위해 연결될 수 있다. 안개등 제어 장치(1141)는 정면 안개등(1143)과 후면 안개등(1145)을 제어하여 ON 및 OFF를 실행한다. 어느 또는 모든 입력(1117,1119, 1121, 1123, 1135) 및 출력(1127, 1113, 1127, 1142)은 물론 스티어링 휠 입력과 같은 도 11에 도시된 차량 통신 버스(1125)를 통해 임의로 제공된다. 차량 버스(1125)는 컨트롤러 에어리어 네트워크(Controller Area Network)(CAN) 버스와 같은 적절한 표준 통신 버스를 이용하여 수행된다. 차량 버스(1125)가 이용되는 경우, 마이크로컨트롤러(1105)는 버스 컨트롤러를 포함할 수 있거나 인터페이스가 주 제어 기판(1015) 위의 부가적인 소자에 의해 제공될 수 있다.
도 12는 저 빔 헤드램프(1131)용 구동회로(1203)와 고 빔 헤드램프(1132)용 구동 회로(1201)를 포함하는 헤드램프 구동회로(1104)를 도시한다. 버스(1127)는 저 빔 헤드램프(1131)와 고 빔 헤드램프(1132)를 구동하기 위한 마이크로컨트롤러(1105)에 의해 발생 된 펄스 폭 변조(PWM)신호를 운반하는 각각의 와이어(1206, 1207)를 포함한다. 대안적으로, 헤드램프 구동회로(1104)는 DC전원을 포함하여, 출력(1127) 상의 제어신호에 응답하여 램프(1131, 1132)에 공급된 전압과 휘도를 변경한다. 또 다른 실시예는 후술하고, Joseph Stam의 1998년 9월 18일자의 연속 가변 헤드램프 제어라는 제목의 미국특허 제 6,049,171호에 개시되 있듯이 고 빔 헤드램프(1131)의 조준을 변화하는 것이다.
헤드램프 구동 회로(1104)는 전력을 고 빔(1131)과 저 빔(11321) 헤드 램프에 제공한다. 가장 간단한 경우, 헤드램프 구동 회로는 헤드램프를 ON 또는 OFF하도록 신호(1127)에 응답하여 맞물리는 릴레이를 포함한다. 더 바람직한 실시예에서, 고 빔 헤드램프(1131, 1132)는 가변 제어 신호를 발생하는 헤드램프 구동 회로(1104)의 제어하에서 점진적으로 ON 또는 OFF로 된다. 이러한 제어 시스템이 공동 계류중인 미국특허 제 6,049,171호에 설명되어 있다. 일반적으로 이 특허는 헤드램프의 가변 방출 제어가 펄스 폭 변조(PWM) 서플라이스를 이용하여 헤드램프를 통전함으로써 제공될 수 있는 것을 개시한 것으로, 구동회로의 듀티 사이클이 헤드램프(1131, 1132)로부터 연속 가변 휘도를 나타내기 위해 0%과 100%사이에서 변동한다.
마이크로컨트롤러(1105)는 전방 시야 내의 대향 차량 또는 전방의 차량 검출함에 따라 이미지 센서 어셈블리(201)에 의해 얻어진 이미지를 분석한다. 마이크로컨트롤러(1105)는 헤드램프(1131, 1132)의 현재 제어 상태를 결정하기 위해 여러 다른 입력과 관련하여 이 정보를 이용한다. 헤드램프의 현재 제어 상태는 고 빔 및 저 빔의 휘도를 나타낸다. 가변 제어 시스템에서, 이 휘도는 상술했듯이, 헤드램프에 인가된 DC전압 또는 빔의 듀티 사이클을 변경함으로써 변경될 수 있다. 비 가변 시스템에서, 제어 상태는 고 빔 및 저 빔이 ON 인지 OFF인지가 나타난다. 마이크로컨트롤러(1105)는 마이크로컨트롤러, 마이크로프로세서, 디지탈 신호 프로세서, 프로그램 가능한 로직 유닛, 디스크리트 회로 또는 이의 결합을 이용하여 수행될 수 있다. 부가적으로, 이 마이크로컨트롤러는 하나 이상의 마이크로프로세서를 이용하여 수행될 수 있다.
작동
렌즈 구조(202)와 원 시야 배플(204)의 결합 효과가 도 2a 및 도 7에 대하여 먼저 설명되어 있다. 상술했듯이, 일 실시예에서, 이미지 어레이(301)는 64칼럼과 80 로우로 이루어진 30㎛ 픽셀을 포함한다. 적색 렌즈(209)를 통해 촬상된 앞 배경은 이미지 어레이(301)의 영역(702)에 위치되어 있다. 예시된 실시예에서, 각각의 이들 영역은 이미지 어레이의 20 고 픽셀 서브 윈도우 × 60폭이다. 이 두 개의 영역(702, 703)의 중심이 Y방향에 있어서 1.2mm떨어져 있으며, 즉, 렌즈(208, 209)의 중심축과 같은 공간을 가지고 있다. 14개의 픽셀 로우(704)는 두 개의 영역(702, 703) 사이에 위치하여 이 두 개의 영역을 분리하는 경계(border) 또는 버퍼로 역할을 하는 대역을 형성한다.
이미지 센서 어샘블리(250)은 여러 장점을 제공한다. 블록이 실선이기 때에, 이미지 센서(201)다이와 렌즈 구조(202)사이의 어떤 표면을 제거한다. 두번째, 바람직한 실시예는 렌즈의 액티브한 배열을 가능하게 하여, 상술했듯이, 여러 제조 변수에 대응하는 것이다. 마지막으로 이 어셈블리는 고가의 세라믹 실장이 불필요하기 때문에 저렴하다. 어떤 또는 모든 상술한 장점을 이 구조의 변형예를 통해 실현될 수 있다. 예를 들어, 엔클러저(230), 적외선 경화형 접착제(232) 및 가능한 응력 제거 겔(805)(도8)이 적외선 경화형 에폭시 접착제와 대체될 수 있다.
작동시, 이미지가 통합시간이라고 하는 노광 기간 동안 이미지 어레이(301)(도 3)에 노출된다. 노광 기간 종료 시에, 출력신호가 각각의 픽셀에 대해 되지만 미국특허 제 5,471,515에 설명된 포토 게이트 픽셀 아퀴텍쳐를 갖는 경우에는 픽셀에 기억되는 것이 바람직하다. 각각의 픽셀로부터의 출력신호는 각각의 픽셀에 의해 감지된 휘도를 나타낸다. 출력 신호가 한번에 하나의 로우 마다 컬럼 출력 회로(302)에 전달된다. 이 컬럼 출력 회로는 각각의 픽셀에 대한 각각이 픽셀 출력 신호를 로우에 기록하는 캐패시터를 포함한다. 다음에, 픽셀 출력신호는 아날로그 증폭기(303)에 의해 연속적으로 증폭된다. 이 증폭이득은 조절가능하고 예를 들어, 정수 증분에서 증폭기 입력신호의 진폭도를 1배(단위이득)로부터 15배의 범위에서 선택적으로 높도록 제어할 수 있다. 증폭기의 이득 조절에 의해 시스템 감도를 조절할 수 있다. 증폭기(303)로부터 출력된 증폭된 아날로그 신호가 프래쉬 형 아나로그-디지탈 변환기(ADC)(404)에 의해 샘플된다. 프래쉬 ADC(404)는 각각의 픽셀에 대응하는 각각의 증폭된 아날로그 신호를 8비트 디지탈 그레이 스케일 값으로 변환한다. 바이어스 발생기에 의해 발생된 두 개의 전압은 ADC가 높고 낮은 기준 값이며 255와 0의 디지탈 값에 대응하는 아날로그 전압을 결정하여 ADC의 범위를 설정한다.
병렬 타이밍 및 제어 회로(309)는 센서 작동의 타이밍 순서를 나타내고 Jon Bechtel의 1999년 11월 23일자의 이미지 어레이 센서용 제어 회로라는 제목의 공동 계류 중인 미국특허 제 5, 990,469호에 상세히 설명되어 있다.
이미지 센서 제어 프로세서는 도 14를 참조하면서 설명할 것이다. 제어 프로세스는 일렉트로크로미(EC)미러의 제어를 포함한다.
그러나, EC미러를 제어하는 처리는 공지되어 있기 때문에, 여기서 전부를 설명하지는 않았다. 일렉트로크로미 장치는 공지되어 있고 일렉트로크로미 장치 및 관련 회로는 Byker의 미국특허 제 4,902,108; Bechtel의 카나다 특허 제 1,300,945호; Bechtel의 미국특허 제 5,204,778호; Byker 미국특허 제 5,280,380호; Byker의 미국특허 제 5,336,448호; Bauer의 미국특허 제 5,434,407호; Tonor 미국특허 제 5,448,397호; Knapp의 미국특허 5,504,478호; Tonar의 5,689,370호; Tonar의 미국특허 제 5,888,431호; Bechtel의 미국특허 제 5,451,822호; 미국특허 제 5,956,012호; PCT출원 일련번호. PCT/US97/16946 및 미국특허 출원 제 09/236,969호에 개시되어 있다.
정면 주위 광 센서(1107) 및 뒤 섬광 센서(1109)는 단계(1401)(도 14)에 나타나 있듯이, 앞 및 뒤 광 레벨을 측정한다. 앞 주변 측정을 이용하여 저 빔 및 고 빔 헤드램프(1131, 1132)와 일렉트로크로미 미러(1102) 모두를 제어한다. 또한, 정면 주변 측정을 이용하여 주간 주행등의 휘도와 테일 라이트의 휘도를 제어한다. 뒤쪽 섬광 측정을 이용하여 일렉트로크로미 미러(1102)의 반사율을 제어한다. 앞 주변 광 레벨 측정은 앞 시간이 평균 된 주위 광 레벨을 산출하기 위해 전의 측정과 평균 된다. 이 평균 광 레벨은 25-30초 간격에서 소요되는 측정의 평균으로 산출된다. 이에 응답한 마이크로컨트롤러(1105)는 단계(1202)에서 센서(1107, 1109)에 의해 측정된 광 레벨의 계수로서 일렉트로크로미 소자(1105)의 제어 상태를 산출한다. 마이크로컨트롤러(1115)는 Motorola MSC912로부터 선택된 마이크로컨트롤러인 경우, 일렉트로크로미 소자 구동 상태는 마이크로크로미 소자의 바람직한 반사 레벨에 대응하는 펄스 폭 변조(PWM) 듀티 사이클을 Motorolo MSC912 패밀리 마이크로컨트롤러 주위에 대해 변조된 펄스 폭으로 프로그램으로써 설정될 수 있다. 이 PWM출력이 다음 1997년 9월 16일자의 Robert R.Turnbull의 직렬 구동 회로라는 제목의 미국특허 제 5, 956,012호에 개시된 것과 유사한 방식으로 직렬 구동 회로에 공급된다. 헤드램프(1131, 1132)는 단계(1403)에서 결정되었듯이, 자동 모드로 되지 않은 경우(이는 신호(1121)에 응답하여 수동으로 설정됨), 마이크로컨트롤러(1105)가 단계(1401)에 복귀하여 마이크로컨트롤러가 일렉트로크로미 소자(1102)의 가변 반사율을 제어하기를 지속한다. 고 빔이 ON인 경우, 판정(1403)은 사용자에게 메뉴얼 오버라이드(override)를 제공한다. 부가적으로, 고 빔 자동 제어는 고 빔이 ON하지 않는 경우, 단계(1403)에서 스킵(skip) 하게 된다(결정은 NO).
자동모드가 작동하고 있다는 것을 단계(1403)에서 결정하는 경우, 마이크로컨트롤러(1105)는 단계(1401)에서 측정된 평균 주위 광 레벨을 이용하여 주변광 레벨이 단계(1404)에서 저 빔 최소 임계치 이하 인지를 결정한다. 임계치가 예를 들어, 1-3룩스까지 이어도 좋고 하나의 장치에 있어서는 2룩스 이었다. 주위 광 레벨이 임계치 이상인 경우, (이 임계치 이상은 중요한 장점을 제공하지 못한다는 것을 나타냄) 고 빔 제어가 이용되지 않고 마이크로컨트로러(1105)는 단계(1401)에 복귀된다. 주변광레벨이 저 빔 최소 이하, 예를들면, 거의 2룩스 이하이면, 고 빔 헤드램프의 이용이 바람직하다. 이 경우에, 마이크로컨트롤러(1105)는 헤드램프(1131, 1132)를 제어하도록 작동한다. 상술한 평균 주변 광 레벨 이외, 순시적인 주변 광 레벨을 고려하는 것이 바람직하다. 순시 주위 광 레벨이 매우 낮은 값, 예를 들면, 0.5룩스 이하로 갑작이 낮아지면, 자동 고 빔 작동이 고 빔의 작동을 위한 임계치에 도달하기 위해 평균 주위 광 레벨을 대기하지 않고 즉각적으로 개시된다. 이 상황은 충분한 조명인 교차점을 주행하는 차량이 갑작스럽게 교차점을 힁단하여 직접 고 빔 조작이 바람직한 어두운 길에 들어가는 경우 야기된다. 마이크로컨트롤러(1105)는 단계(1405)에 표시되어 있듯이, 대향 차량 또는 전방 차량의 존재를 검출하기 위해 이미지 센서(201)에 의해 얻어진 앞 배경의 이미지를 분석한다. 단계(1405)의 결과를 기반으로, 마이크로컨트롤러는 단계(1406)에서 헤드램프의 제어상태를 설정한다. 이 제어 상태를 설정하는 것은 바람직한 실시예에서 펄스 구동회로에 대한 듀티사이클을 설정해야 한다. Motorola MCS912 패밀리의 마이크로컨트롤러는 펄스 폭 변조 신호(1206, 1207)을 발생시키기 위해 이용되는 타이머/카운터 주변장치를 포함한다. 어떤 차량에 있어서, 고 빔의 듀티 사이클만이 변화할 것이다. 다른 차량은 고 빔이 ON인 경우에, 저 빔을 OFF하게 된다. 이 경우에, 저 빔의 듀티 사이클은, 고 빔 듀티 사이클이 증가하기 때문에, 감소하게 된다. PWM을 이용한 차량 헤드램프의 제어에 관해서는 1998년 9월 18일의 Joseph Stam의 연속 가변 헤드램프 체어라는 제목의 미국특허 제 6,049,171호에 개시되어 있다. 차량의 앞쪽 시야(field) 이미지를 얻고 이 이미지를 분석하는 단계(1405)는 도 15와 관련하여 상세히 설명되어 있다. 제 1의 한 쌍의 이미지가 도 7에 도시된 두개의 시야(702, 703)에 대응하는 적색 렌즈(209)와 시언 렌즈(208)를 통해 단계(1501)에서 얻어진다. 결과적으로 얻어진 이미지의 시야는 64 × 26픽셀, 렌즈 광학 장치 및 상술한 파 필드 배플을 이용하여 수평으로 거의 25°, 수직으로 15°이다. 이들 이미지는 저 감도에서 얻어진다. 예를 들어, 이미지 센서(201)의 감도는 프레임 노출시간, 아날로그 증폭기 이득 및 DAC 고 및 저 기준값(reference)에 의해 영향을 받는다. 이미지 센서는 제어 차량 헤드램프가 감광하여야 하는 최대 거리에서 대향 차량 헤드램프를 촬상하는 정도의 감도인 것이 요구된다. 이미지는 밝은 헤드램프 또는 기타 잡음 광원에 의해 방해되지 않고 임의의 거리의 대상으로 하는 대향 차량의 헤드램프 및 가까운 테일 라이트를 검출하는데 충분하다. 이 방법에 있어서, 센서는, 반사성 물체가 제어 차량에 매우 근접하는 것과 같은 드문 경우를 제외하고 표시 또는 반사체로부터의 반사를 검출하는데 충분히 민감하지 않다. 단계(1501)에 있어서, 이미지를 얻을 때 이미지 센서의 감도는 고 빔이 현재 ON 인지에 따라 변화될 수 있다. 고 빔을 수동으로 제어하는 경우, 대향 차량(105)(도 1) 또는 전방 차량(110)이 제어 차량 고 빔에 매우 근접하게 되어 헤드램프(111)를 감광하기 전에 성가시게 할 때까지 운전자는 대기해야 한다. 그러나, 고 빔이 OFF 인 경우, 대부분의 운전자는, 대향 차량(105)이 멀리 있는 경우라도 고 빔 헤드램프를 작동하지 않는다. 이는 대향 차량(105)이 제어 차량의 고 빔 헤드램프가 대향 하는 운전자를 성가시게 하는 거리 내에 곧 오게 될 것으로 예측하여, 제어 차량(100)의 운전자는 작동 후, 고 빔을 짧게 OFF해야 한다. 이러한 행위를 부분적으로 최소화하기 위해, 고 빔이 OFF인 경우 더 높은 감도 이미지가 얻어져 고 빔이 ON한 경우보다 더 먼 거리에서 차량을 검출한다. 예를 들어, 고 빔이 OFF인 경우 이미지 센서는 고빔 ON될 때보다 50% 큰 감도를 갖일 수 있다.
이미지가 단계(1502)(도 15)에서 분석되어 이미지에서 포착된 광원을 위치시킨다. 단계(1503)에서, 검출된 광원의 특성을 분석하여 대향 차량, 전방차량 또는 기타 물체로부터 오는지를 결정한다. 대향으로부터의 광원이 고 빔이 감광하여야 하는 것을 나타내기에 충분히 밝은 경우, 제어 프로세스는 단계(1510)에 진행하여 고 빔 상태가 설정된다.
어떤 차량도 단계(1503)에서 검출되지 않으면, 제 2의 한 쌍의 이미지가 더 큰 감도로 렌즈(208, 209)를 통해 얻어진다. 먼저, 고 빔의 상태의 결정이 단계(1505)에서 이루어진다. 제 2의 한 쌍의 이미지의 감도가 제 1의 한 쌍의 감도의 5-10배이기 때문에 이 결정이 이루어진다. 더 높은 감도 이미지로 방해 광원이 이미지 센서(201)에 의해 촬상되는 경향있다. 이 방해는 도로 표지 또는 도로 반사물체로부터의 반사에 의해 일반적으로 야기되는데, 이는 고 빔 ON상태에서 더 발생할 수 있다. 고 빔이 ON인 경우, 반사 물체 또는 반사 표시가 시야에 있지 않도록 제어 차량 전방의 영역에서 앞 시야를 제한하는 것이 바람직하다. 이상적인 좁은 시야는 수평으로 약 13°이며, 이는 약 35 픽셀에 대하여 영역(702, 203)(도 7)의 폭의 감소에 의해 성취된다. 고 빔이 OFF인 경우, 단계(1501)에서 얻어진 저 감도 이미지와 같은 시야를 갖는 이미지가 이용되는 데 이는 표지 및 반사물로부터의 저 빔 헤드램프의 반사가 고 빔이 이용되는 경우 보다 매우 덜 밝기 때문이다. 따라서, 결정 단계(1505)를 사용하여 단계(1506)에서 좁은 시야 이미지를 선택하거나 단계(1507)에서 넓은 시야을 선택한다. 어느 시야에 대해서도, 한 쌍의 이미지가 얻어질 수 있다. 단계(1501)에서 저 감도 이미지의 취득에 관련하여 설명했듯이, 고 감도 이미지의 감도는 방해 광원을 방지하기 위한 추가의 제어를 가능하게 하게 하기 위해 고 빔 헤드램프의 상태에 따라 변한다. 저 감도 이미지에 대해, 고 감도 이미지가 분석되어 단계(1508)에서 광원을 검출한다. 이들 광원이 고 빔 헤드램프의 감광하기 위해 요구하기 위해 제어 차량에 충분히 근접한 차량을 나타내는 지가 결정된다. 더 큰 감도 및/또는 상이한 시야를 가진 부가적인 이미지가 상술한 이미지에 대하여 얻어진다. 부가적인 이미지는 이미지 센서의 동적 범위에 의존할 필요가 있다. 예를 들어, 멀리 떨어진 전방 차량의 테일 라이트를 검출하기 위해 비상시 좁은 시야에서 비상시 고감도의 이미지의 취득을 필요로 하는 것이다. 대안적으로, 이미지 센서가 충분한 동적 범위를 갖는 경우, 하나의 감도에서의 한 쌍의 이미지만이 필요하게 된다. 3개의 세트의 이미지, 즉, 저 감도 세트, 중간 감도 세트 및 고 감도 세트를 이용하는 것이 바람직하다. 중간 감도 세트는 저 이득의 감도의 5배이고, 고 이득은 저 이득의 감도의 약 20배이다. 저 이득 이미지 세트는 헤드램프의 검출하는데 일차적으로 이용되는 반면, 고 이득 이미지는 테일 라이트의 검출을 하는데 일차적으로 이용된다. 다른 파장의 광에 있어서의 이미지 센서의 양자효율과 렌즈 소자(208, 209)에 이용되는 필터의 필터특성에 의해, 두 개의 영역(702, 703)에 대해 다른 감도를 이용하는 것이 바람직하다. 미국특허 제 5, 990,469호에 설명된 타이밍 및 제어회로(309)는 픽셀의 두 개의 다른 윈도우를 동시에 얻어서 각각의 윈도우에 대해 상이한 아날로그 이득을 이용하는 능력을 제공하도록 향상될 수 있다. 이는 각각의 서브 윈도우의 획득 동안에 사용된 아날로그 증폭기에 대한 이득 값을 포함하는 레지스터를 가산함으로써 성취된다. 이 방법에서, 두 개의 영역의 상대적인 감도는, 백색 광원이 렌즈 소자 양쪽을 통해 이미지될 때, 유사한 출력을 제공하도록 자동적으로 균형이 이루어진다. 이는, 영역(703)의 이미지가 렌즈 소자(208)를 통과하는 광에 대한 시안 필터 대신에 투명 렌즈를 사용함으로써 광선을 여과하지 않고 얻어지면 특히 유리하다. 이 렌즈 세트에서는, 영역(702)의 픽셀은 적색 필터를 통과한 광을 수광 하는 영역(703)의 픽셀로, 백색 광원을 이미지 하는 경우의 광의 약 3배이다. 아날로그 이득은 두 개의 영역 사이에서 균형을 이루도록 여과된 영역(703)의 픽셀에 대해 3배로 높게 설정된다.
단계(1502) 및 (1508)에 표시된 광원을 검출하기 위한 이미지의 분석이 도 16을 참조하면서 설명한다. 분석은 적색 렌즈를 통해 얻어진 영역(703)의 이미지로부터 시작한다. 여러 방해 광원이 상당한 양의 적색 광을 허여하지 않기 때문에 적색 여과 이미지로부터 시작하는 것이 바람직하다. 이 방해 광원은 수은 가로등, 녹색 교통 신호등 및 녹색 및 청색 고속도로 표식으로부터의 반사광을 포함한다. 따라서, 다수의 잠재적인 방해광원이 고려에서 제거된다. 픽셀 위치는 X 및 Y좌표로 표시하고 (0.0)이라는 픽셀 위치는 좌측 위의 픽셀에 대응한다. (0,0) 픽셀(1401)로부터 이미지를 통과하는 레스터 주사로 시작하며, 각각의 픽셀이 단계(1602)에서 최소 임계치와 비교된다. 최고 픽셀 임계치는 대상이 되는 이미지 내에서 최고 광이 약한 물체를 결정한다. 현재 픽셀이 픽셀 임계치 이하이고 단계(1603)에서 결정되듯이 적색 이미지 윈도우의 최종 픽셀이 아니면, 스템(1604)에 나타나 있듯이 다음 픽셀에의 진행을 분석한다. 다음 픽셀위치는 이미지를 통과하는 레스터 주사에 의해 최초로 로우의 최종 픽셀에 도달할 때까지 X좌표를 따라서 우로 픽셀을 검사하고, 그 후, 다음 로우의 제 1 픽셀에 진행하는 것으로 판정한다. 현재 픽셀 값이 최대 임계치보다 크다고 결정되면, 확인된 광원의 사이즈, 광도 및 기타 파라미터가 단계(1605)에서 처럼 결정되는 시드 필 분석 알고리즘(seed fill analysis algorithm)이 입력된다. 시드 필 알고리즘을 이용하여 공통 광원과 관련된 이미지 센서의 픽셀을 확인하고 픽셀기준을 만족하는 관련된 픽셀을 확인하다. 이는 각각의 임계치 레벨을 초과하는 연속 픽셀을 확인함으로써 성취된다. 시드 필 알고리즘을 완료할때, 광원의 특성은, 어떤 조건이 만족하는 가를 결정하여(이 조건을 이용하여 광원이 대향 또는 전방의 차량을 나타내는지를 확인) 최종분석(도 1의 단계(1503, 1509))을 위해 단계(1606)에서 광원 리스트에 더해진다. 이 리스트에서의 광원의 수의 카운터가 단계(1607)에 나타나 있듯이 증분한다. 마이크로컨트롤러는 다음 단계(1603)에 진행한다.
적색 이미지의 최종 픽셀이 검사되었다고 단계(1603)에 결정되면, 마이크로컨트롤러(1105)는 단계(1608)에 나타나 있듯이, 어느 광원이 검출되었는지를 결정한다. 어느 광원도 검출되지 않으며, 이미지 분석은 단계(1609)에서 종료한다. 하나 이상의 광원이 적색 렌즈(209)를 통해 검출되면, 시안 또는 투명 윈도우(702)는 다른 렌즈(208)를 통해 이미지 되듯이, 이들 광원의 휘도를 결정하기 위해 분석이 광원의 상대 색을 결정한다. 이 상태에서, 광원의 "휘도"는 광원을 이미지 하는 모든 픽셀의 그레이 스케일 값의 합계 즉, 시드 필 알고리즘이 산출한 값을 나타낸다. 리스트의 제 1 광원이 단계(1610)에서 분석된다. 시드 필 알고리즘은 단계(1611)에서 실행되고 (윈도우의 상부 좌측에 대한)적색 이미지에서 검출된 광원의 중심과 같은 좌표를 갖는 픽셀에서 시작한다. 이 방식에서, 적색 필터와 관련된 렌즈를 검사된 광원에서 확인된 이들 픽셀만이 다른 필터를 통해 검사된 광원으로 분석되고 이는 투명 또는 사이엔 필터를 통해 검사되는 경우에, 방해 광원이 적색 필터에 의해 제거되기 때문에 바람직하다. 적색 필터를 통해 확인된 광원만을 고려하기 때문에, 다른 필터를 통해 검사된 광원과 관련된 정보를 기억하는데 필요한 메모리의 양이 감소 된다. 다른 이미지(702)의 광원의 휘도에 대한 적색 이미지(703)의 광원의 휘도의 비율이 현재 광원에 대한 단계(1605)에서 산출된 다른 파라미터와 더불어 단계(1621)에 나타나 있듯이 광 리스트에 기억된다. 이 수순은 리스트(1615) 내의 전부의 광원에 대하여 시안에 대한 적색의 비율이 산출될 때까지 광원의 리스트(1613)의 다른 광원에 대하여 지속 되고 분석은 단계(1614)에서 종료한다.
필요한 메모리를 감소시키는 또 다른 측정으로, 픽셀 데이터는, 메모리에 전체 이미지를 기억시키지 않고 수신될 때 처리된다. 이러한 처리 알고리즘은 Joseph S.Stam의 2001년 3월 5일자의 차량 헤드램프 또는 차량 장비를 제어하기 위한 이미지 프로세싱 시스템이라는 제목의 미국특허 출원 제 09/799,310호(대리인 문서 번호 GEN10 P380)에 개시되어 있다.
그 운전 환경의 형태를 결정하기 위해 광원의 수를 카운터하고 특히 도심도로 또는 지방도로를 식별하는 것이 바람직한 경우, 시안 또는 투명 필터를 통해 검사된 모든 광원을 카운터 하는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있을 것이다. 이 방법에 의해, 방해 광원이 카운트 된다. 대안적으로, 적색 필터를 통해 본 광원의 수는, 소오스의 임계 수가 확인되는 경우 고 빔을 ON하는 것을 금지할 목적으로 카운터 될 수 있다.
단계(1605, 1611)에 사용되는 시드 필 알고리즘이 도 17a에 도시되어 있다. 시드 필 알고리즘의 외부 부분이 단계(1605)에서 현재 픽셀값과 입력된다. 시드 필 알고리즘의 외 부분이 각각의 단계(1605)에서 단지 한번 실행되지만, 내측의 재귀 시드 필 알고리즘이, 픽셀기준을 만족하는 모든 연속 픽셀이 확인 될때 까지 여러번 입력된다. 시드 필 알고리즘의 외부 부분의 엔트리(entry) 단계 후, 여러 변수가 단계(1702)에 나타나 있는 것처럼 초기화한다. 변수 XAVG 및 YAVG을 제로(0)에 설정한다. 이들 변수는 광원을 촬상하는 픽셀의 평균 X좌표 및 Y좌표를 산출하는데 이용할 수 있고, 평균 좌표가 광원의 중심에 해당한다. TOTALGV 변수는 소오스를 촬상하는 모든 픽셀의 그레이 스케일 값을 합산하는데 이용할 수 있다. 이 값은 광원의 휘도를 정의할 수 있다. SIZE 변수를 이용하여 광원을 이미지 하는 픽셀의 전체수를 산출한다. MAX변수는 광원을 촬상하는 픽셀의 최대 그레이 스케일 값을 기억한다. CALLS 변수를 이용하여 메모리의 오버플로워를 방지함은 물론, 추적을 위해 재귀적 시드 필드의 기능으로의 재귀호출 회수를 제한하는데 사용된다.
내측의 시드 필 알고리즘은 먼저 스텝(1703)에서 입력된다. 블록(1704)은 최적 및 그 그 다음의 시드 필 기능을 호출하기 위해 내측 재귀적 시드 필 기능의 개시를 나타낸다. 내측의 재귀적 시드 필 기능의 제 1 단계는 단계(1705)에 나타나 있듯이, CALLS 변수를 증분하는 것이다. 다음, 마이크로컨트롤러(1105)는 CALLS변수가 단계(1706)에서 결정되듯이 재귀 호출의 최대 허용 수보다 큰지여부를 판단한다. 재귀호출의 수는 광원정보를 기억하는데 이용가능한 메모리의 양에 의해 제한된다.
재귀적 호출의 수가 임계치를 초과한다고 결정하면, 재귀적 기능은 단계(1719)에 진행하고 이 카운터가 감분 되고 그 후, 재귀적 기능은 호출된 단계로 귀환한다. 이것이 발생하면, 프래그는 현재 광원이 너무 많은 재귀 호출을 갖는다는 것을 나타내는 것을 설정하고 시드 필 알고리즘이 산출한 파라미터가 정확하지 않다는 것을 나타낸다. 이는 너무 많은 재귀 레벨이 발생하는 것을 방지하여 마이크로컨트롤러의 메모리를 오버플로우(overflow)하게 한다. 알고리즘을 비 재귀적으로 수행하는 것이 가능하다.
단계(1706)에서의 결정이, CALL변수가 허용가능한 최대이상이 아니라고 결정하면, 마이크로컨트롤러(1105)는 단계(1707)에서 현재 픽셀과 최대 그레이 스케일 임계치를 비교하여 픽셀이 광원에 포함되기에 충분히 밝은지를 결정한다. 단계(1707)에서 검토된 임계치는 일정하거나 위치적으로 변화한다. 임계치가 변화하는 경우, 각각의 픽셀 또는 화상 센서의 각각의 영역에 관하여 기억된 각각의 화소 임계치를 가지는 공간 참조 테이블 내에 가변 임계치를 기억할 수 있다. 임계치가 위치적으로 가변하는 경우, 하나의 위치의 픽셀이 관련된 픽셀 임계치를 초과하는 경우, 컨트롤러는 단일 광원과 관련된 픽셀의 인접의 그룹의 픽셀을 검색하는 사이에 인접 픽셀에 대하여 그 임계치를 계속적으로 사용할 수 있거나, 공간 참조 테이블에 기억된 각각의 픽셀 임계치을 계속적으로 사용할 수 있다.
단계(1707)의 조건을 만족하지 않는 경우, 내측의 재귀 시드 필 기능은 단계(1719)에 진행하여 종료한다. 픽셀이 단계(1707)에서 결정되듯이 매우 충분한 그레이 스케일 값을 갖이면, 이 그레이 스케일 값이 포괄적 TOTALGV 변수 (1708)에 더해지고, X 및 Y좌표가 XAVG 및 YAVG 변수(1709, 1710)에 더해지고 사이즈 변수가 단계(1711)에서 증분 된다. 픽셀의 그레이 스케일 값이 단계(1712)에서 결정되듯이, 현재 시드 필에 직면한 기타 픽셀보다 크면, MAX값이 이 그레이 스케일 값(1713)에 설정된다.
단계(1712)에서 "NO"결정 후에, 픽셀의 그레이 스케일 값이 이 픽셀을 포함하지 않도록 0에 설정된다. 또 다른 재귀 호출이 이 픽셀에서 발생하고 이 픽셀이 0이 아니면, 픽셀은 2번을 더한다. 픽셀을 제로(0)로 함으로써, 픽셀의 그레이 스케일 값이 최소 임계치보다 길지 않기 때문에 다시 더해지지 않는다. 추가적으로, 분석 중 이미지를 주사하는 동안 다시 나타나면, 픽셀이 단계(1602)에서 무시된다.
내측의 재귀적 시드 필 알고리즘은, 결정 단계(1707)에서의 최소 픽셀 임계치를 초과하는 모든 연속 픽셀이 판단할 때까지 , 좌우, 상하에 보일 때까지 재귀적으로 호출을 진행한다.
단계(1715)는 오른쪽으로 픽셀을 검사하기 위해 단계(1704)로 귀환하는 것을 나타낸다. 마이크로컨트롤러는 결정 단계(1706 또는 1707)의 기준을 만족하지 않는 픽셀에 도달할 때까지 픽셀을 오른쪽으로 검색하는 것을 지속한다. 단계(1716)는 픽셀을 검색하기 위해 단계(1704)를 왼쪽으로 복귀하는 것을 나타낸다. 단계(1718)는 아래의 픽셀을 검사하기 위해 단계(1704)로 복귀하는 것을 나타낸다. 마이크로컨트롤러는 다음 단계(1707)를 만족하는 최종 픽셀의 왼쪽으로 픽셀을 검사한다. 인접하는 픽셀이 존재하는 경우(즉, 즉각적인 픽셀이 에지 픽셀이 아닌 경우), 프로세서는 단계(1707)의 임계치를 초과하는 각각의 픽셀에 인접한 픽셀을 검색한다. 단계(1719)에서는 단계가 실행될 때마다 CALLS변수를 감분시키고 마이크로컨트롤러는, CALLS가 0에 도달할 때까지 호출 프로그램에 복귀한다. 호출된 기능에 복귀 후, 내측의 재귀 기능의 또 다른 예일 수 있거나 이는 외측의 재귀적 알고리즘(1712)에 시험 된 초기 픽셀이어야 한다.
내측 및 외측의 시드 필 알고리즘의 작동 방법의 예가 도 17b을 참조하면서 설명한다. 이 예는 30 픽셀을 갖는 예시적인 이미지 센서에 관한 것이다. 픽셀(4, 9, 10, 14, 16, 17, 18, 21, 22, 23,28)은 본 예에서 단계(1707)에서 임계치를 초과한다. 부가적으로, 필요한 호출의 수는 단계(1706)에서 임계치를 초과하지 않는다. 이미지 어레이(301)는 윤곽(1715)으로 표시된 광원(1751)에 의해 충돌한다. 마이크로컨트롤러(1105)는 픽셀을 평가하기 위하여 다음과 같이 작동한다. 픽셀1에 대해, 마이크로컨트롤러(1105)는 단계(1701)에서 시드 필 알고리즘을 입력하고 단계(1702)에서 변수를 초기화하여 단계(1703)에서 현재 픽셀을 설정한다. 마이크로컨트롤러는 다음 단계(1704)에서 내측의 시드 필 기능을 입력한다. CALLS변수는 단계(1705)에서 1개 증분 하는데 이는 최대 호출 임계치 이하이다. 픽셀에 광이 없기 때문에, 최소 임계치는 초과 되지 않고 마이크로컨트롤러가 단계(1719)에 진행하고 단계(1720)에서 CALLS변수를 증분하고 시드 필 프로그램이 안쪽 시드 필 프로그램을 통해 첫 번째이기 때문에, 마아크로컨트롤러가 단계(1721-1723)에 진행한다. 이 프로세스는 픽셀(2, 3)에 대해 되풀이되는데 이는 단계(1707)에서 사용되는 최소 픽셀 임계치 이하이다.
마이크로컨트롤러가 픽셀(4)에 도달할 때, 이는 단계(1701)에서 외 측의 시드 필을 입력하고 단계(1702)에서 변수를 제로(0)에 설정하고 단계(1703)에서 현재 픽셀을 픽셀(4)에 설정하고 내측의 시드 필 알고리즘을 입력한다. CALLS변수는 이 외부 시드 필에서 제 1픽셀이기 때문에 변수가 1 증가한다. CALLS 변수는 최대 호출 임계치 이하이고 픽셀의 그레이 스케일 값이 최소 임계치를 초과한다.
따라서, 그레이값이 TOTALGV에 더해지고, 픽셀 좌표가 XAVG 및 YAVG에 관한 좌표에 더해지고 SIZI은 사이즈가 1 이도록 증분하다. 픽셀(4)의 그레이 값은, 이 외측의 시드 필에서 그레이 값만이기 때문에 MAX이다. 그레이 값은 단계(1714)에서 픽셀(4)에 대하여 제로(0)에 설정된다.
마이크로컨트롤러는 단계(1707)에서 설정된 임계치를 초과하는 인접한 픽셀 모두를 식별한다. 특히, 내측의 시드 필 루우틴이 도 17a에 도시되어 있을 지라도, 마이크로컨트롤러는 다음과 같이 픽셀을 더한다. 픽셀(4)은 임계치(단계(1707)에서 최소 임계치라고 하는 "임계치")보다 큰 그레이 스케일 값을 가지는 첫 번째 임계치이기 때문에 첫 번째로 더해진다. 이 프로그램은 다음 픽셀(5)에 대한 재귀 기능을 오른쪽으로 호출하는데 이는 임계치 이하이기 때문에 더해지지 않는다(이 단락에서 사용되었듯이, "더해진"은 픽셀 좌표가 XAVG 및 YAVG에 더해지고, 픽셀 그레이 스케일 값이 TOTALGV에 더해지고, SIZE가 증분하고 픽셀의 그레이 스켈 값이 MAX를 초과하면 최대 픽셀 그레이 스케일 값이 된다). 오른쪽에 대한 픽셀이 다음에 호출되고 동일한 이유로 더해지지 않는다. 픽셀(4)위에는 픽셀은 없다. 따라서, 재귀 기능은 단계(1718)에서 픽셀(10)에 대해 호출된다. 픽셀(10)은 임계치보다 크기 때문에 더해진다. 마이크로컨트롤러(1105)는 픽셀(10)의 오른쪽으로, 즉 픽셀(11)로 진행하는데, 화소(11)는 더해지기 때문에 임계치보다 크다. 픽셀(11)의 좌측으로 진행하면, 픽셀(10)은 전에 더해질때 제로이었기 때문에 더해지지 않는다. 픽셀(11)의 위로 진행하면, 픽셀(17)이 더해진다. 다음, 재귀 루우틴이 픽셀(17)의 오른쪽으로 픽셀을 호출한다. 픽셀(28)은 더해진다. 픽셀(18)에 대해 재귀 루우틴으로 이동하면, 픽셀(18)의 오른쪽에는 픽셀이 없다. 픽셀(18)의 왼쪽으로 진행하면, 픽셀(17)은 더해질 때 제로이었기 때문에 더해지지 않는다. 픽셀(18) 아래로 진행하면, 픽셀(24)은 임계치 이하이기 때문에 더해지지 않는다. 고갈되지 않은 전의 재귀 기능 뒤로 이동하면, 마이크로컨트롤러(1105)는 뒤로 이동하여 픽셀(17)의 왼쪽에서 조사할 수 있는데 이는 픽셀(16)으로 픽셀(16)이 더해진다. 다시 재귀 기능을 호출하면, 마이크로컨트롤로가 픽셀(16)의 오른쪽으로 진행한다. 픽셀(17)은 전에 더해진 후 클리어되었기 때문에 더해지지 않는다. 픽셀(16)의 왼쪽으로 진행하면, 픽셀(15)이 더해진다. 픽셀(15)로부터 재귀 기능을 호출하면, 마이크로컴퓨터는 픽셀(16)의 오른쪽으로 진행한다. 픽셀(16)은 전에 더 해진 후 제로이기 때문에 더해지지 않는다. 왼쪽으로 진행하면, 픽셀(14)이 더해진다. 왼쪽으로 진행하면, 픽셀(14)이 더해진다.
픽셀(14)로부터 재귀기능을 호출하면, 마이크로컨트롤러가 더해지지 않은 픽셀(15)의 오른쪽으로 진행한다. 픽셀(14)의 왼쪽으로 진행하면, 픽셀(13)이 더해지지않는다. 픽셀(14) 위로 진행하면, 픽셀(8)이 더해지지 않는다. 픽셀(14)의 왼쪽으로 진행하면 픽셀(13)이 더해지지 않는다. 픽셀(14)의 위로 진행하면, 픽셀(8)이 더해지지 않는다. 픽셀(140)이 왼쪽으로 진행하면, 픽셀(13)이 더해지지 않는다. 픽셀(14)에 대한 재귀 기능을 표출한 기능에 뒤로 이동하면, 마이크로컨트롤러는 픽셀(15)위에서 픽셀(9)을 조사한 후 픽셀(9)이 더해진다. 픽셀(9)에 대한 재귀 기능을 호출하면 오른쪽으로 진행하여 픽셀(10)이 더해지지 않는다. 왼쪽으로 이동하면, 픽셀(8)이 임계치 이하이기 때문에 더해지지 않는다. 위로 진행하면, 픽셀(3)이 더해지지 않는다. 아래로 진행하면, 픽셀(15)이 전에 클리어되었기 때문에 더해지지 않는다. 픽셀(9)에 대한 재귀기능을 호출한 기능 뒤로의 이동은 픽셀(15) 아래의 픽셀을 검색하는 마이크로컨트롤러를 갖는다. 픽셀(21)에 대한 재귀 기능을 시작하면, 오른쪽으로 진행하여 픽셀(22)이 더해진다. 픽셀(22)에 대한 재귀 기능에서 시작하면, 픽셀(23)이 임계치를 초과하기 때문에 더해진다. 픽셀(23)에 대한 재귀 기능을 시작하면, 픽셀(24)이 임계치 이하이기 때문에 더해지지 않는다. 왼쪽으로 이동하면, 픽셀(22)이 제로이기 때문에 더해지지 않는다. 위로 진행하면, 픽셀(17)은 더해진 후 제로이기 때문에 더해지지 않는다. 아래로 진행하면, 픽셀(29)은 임계치 이하이기 때문에 더해지지 않는다. 픽셀(23)에 대한 재귀 기능을 호출한 기능에 뒤로 이동하면, 마이크로컨트롤러(1105)는 픽셀(220)을 왼쪽으로 진행한다. 픽셀(21)은 클리어되기 때문에 더해지지 않는다. 픽셀(22) 위로 진행하면, 픽셀(16)이 더해지지 않는다. 픽셀(22) 아래로 이동하면, 픽셀(28)이 더해지지 않는다. 픽셀(28)에 대한 재귀 기능을 수행하면, 오른쪽에 대한 픽셀(29)이 더해지지 않고, 왼쪽에 대한 픽셀(27)이 더해지지 않아, 위의 픽셀(22)이 더해지지 않고 픽셀(28)아래에는 아무런 픽셀이 없다. 하나의 기능 뒤로 이동하면, 픽셀(22)에 대한 재귀기능이 완료되어 마이크로컨트롤러가 픽셀(21)에 복귀한다. 픽셀(21)의 왼쪽으로 진행하면, 픽셀(20)이 더 해지않는다. 픽셀(21) 위의 픽셀(15)은 더해지지 않고 픽셀(21) 아래의 픽셀(27)이 더해지지 않는다. 픽셀(15)에 대한 재귀기능이 고갈되어, 마이크로컨트롤러는 더해지지 않은 픽셀(16) 위의 픽셀(10)을 검사한다. 픽셀(16) 아래로 진행하면, 픽셀(22)이 더해지지 않는다. 하나의 기능의 뒤로 마이크로컨트롤러가 픽셀(17) 위의 픽셀(11)을 검사한다. 픽셀(17) 아래로 이동하면, 픽셀(23)이 더해지지 않고, 픽셀(11)에 대한 재귀 기능이 완료되면, 마이크로컨트롤러는 연속하는 라이트 된 픽셀의 최종 고갈되지 않은 픽셀에 복귀한다. 마이크로컨트롤러는 픽셀(10)의 왼쪽으로 진행하면 픽셀(9)이 더해지지 않는다. 마이크로컨트롤러는 픽셀(10) 위로 진행하면 픽셀(4)이 더해지지 않는다. 아래로 진행하면, 픽셀(16)이 더해지지 않는다. 내측의 시드 필이 완료된다. 최종 픽셀이 더해진 후, YAVG, XAVG 및 사이즈를 이용하여 단계(1722, 1723)에서 광의 중앙을 선택한다.
설명된 시드 필 알고리즘 법은 적색 이미지(703)의 분석용 바람직한 시드 필 알고리즘이다. 이는 다른 이미지(702)에 대해서는 다소의 개량을 요구한다. 이 필요성은 다음 예로부터 알 수 있다. 한 쌍의 대향 헤드램프가 적색 이미지의 두개의 개별 광과 식별하는 경우, 이들 광원은 (고 휘도 방전식 헤드램프의 경우처럼) 스펙트럼의 시안의 절반의 한쪽이 적색의 절반보다도 많은 광을 포함하는 경우이다. 이 경우에, 적색 이미지에 있어서 두 개의 개별 광원으로 검출된 것이지만 시언 이미지에서는 초점이 맞추어지지 않아(blomming) 1개의 광으로 될 가능성이 있다. 따라서, 적색 이미지의 두 개의 광에 대응하도록 시언 이미지에 하나의 광원만 있을 수 있다. 단계(1611)가 적색 이미지의 제 1 광원에 대해 완료된 후, 초점이 맞추어지지 않은 시언 이미지 픽셀은 단계(1741)에서 클리어 되어 이들이 적색 이미지의 제 2 광원의 분석에 이용될 수 없다. 따라서, 시언 이미지 광원이 적색 이미지의 제 1 광원에 대응하도록 결정된 후, 적색 이미지의 제 2의 광원에 대응하도록 시언 이미지에는 광원이 존재하지 않는다. 이를 방지하기 위해 단계(1714)에서 처럼 그레이 스케일 값을 제로로 설정하지 않고 시언 이미지에 대한 이미지 메모리를 보존하는 것이 유용함으로써 초점 되지 않은 광원이 적색 이미지의 소오스 모드에 대응하기 때문에 검출된다.
적색 이미지가 이미 처리되기 때문에, 적색 이미지를 기억하는 메모리는 임의의 시언 이미지의 픽셀이 이미 처리되었는 지를 나타내기 위한 맵(map)으로 이용될수 있다. 적색 이미지 메모리의 모든 픽셀은 처리 결과로서 최소 임계치보다 낮은 그레이 스케일 값에 설정될 것이다. 광원으로 확인된 픽셀은 제로인 반면 클리어되지 않은 광원은 저 그레이 스케일값을 갖는다. 이 특성을 이용하여 시언 이미지의 픽셀을 처리하여 마커로 역할을 하기 위해 적색 이미지 메모리에 픽셀을 설정한다. 특히, 시드 필 알고리즘이 시언 이미지에 대하여 실행될때, 단계(1741)는 현재 분석된 시언 픽셀에 대응하는 적색 이미지 메모리의 픽셀의 값을 마커 값에 설정하는 단계와 대체된다. 이 마커는 예를 들어, 255 마커가 리스트의 현재 광원의 인덱스일 수 있다. 번호(255)는 그레이 스케일 값에 대해 기억될 수 있는 가장 큰 값이다. 단계(1714)에 대한 상기 변경을 위해, 현재 분석된 픽셀에 대응하는 적색 이미지 메모리에 기억된 픽셀의 값이 이 픽셀이 배타적으로 이미 방문했다는 것을 나타내는 현재 광원 인덱스의 마커값과 같은지를 결정하기 위해 단계(1707) 후, 시험이 더해져야 한다. 이 경우 마이크로컨트롤러는 단계(1719)에 진행하게 된다.
영역(703)의 적색 이미지에 대한 단계(1501) 및 (1502)와 영역(702)의 다른 이미지에 대한 대응하는 단계(1506, 1507, 1508)을 상세히 설명할 것이다. 단계(1503, 1509)에서, 광원 리스트를 분석하여 어떤 확인된 광원이 대향 또는 전방의 차량의 존재를 나타내는 지를 결정한다. 도 18은 광원의 형태를 결정하기 위해 전의 분석 단계 동안 광 리스트의 광원에 모아 진 정보에 적용된 일련의 테스트의 흐름도이다. 도 18에서의 테스트가 리스트의 각각의 광원에 독자적으로 적용된다.
먼저, 이 광원의 재귀 시드 필 분석이 단계(1801)에서 결정될때 허여된 연속 재귀 호출이 최대수를 초과하는지를 알기위해 점검이 행해진다. 점검이 이루어 지면, 광원의 픽셀의 수가 다수의 연속 재귀 호출을 야기하기에 충분히 많게 해야 하기 때문에 스탭(1803)에서 매우 밝은 광으로 라벨된다. 다음, TOTALGV 변수가 매우 밝은 광 임계치(1820)와 비교된다. TOTALGV가 이 임계치를 초과하면, 광이 단계(1803)에서 매우 밝은 것으로 분류된다.
조건(1801, 1802) 중 하나가 만족 되면, 광원은 단계(1804)에서 AC원에 구동된다는 것을 나타내는 60Hz 교류(AC)강도 성분을 갖는지를 결정하기 위해 분석되어 DC원에 구동되는 차량과 구별한다. 고압 소듐 및 수은등과 같은 많은 가로등(street light)이 이 방식으로 차량 헤드램프와 효과적으로 구별될수 있다. AC성분을 검출하기 위해 일련의 8개의 3×3 픽셀 이미지가 480프레임에서 얻어진다. 3×3픽셀 윈도우가 조사해야하는 광원의 중앙에 위치한다. 각각의 8프레임의 9 픽셀의 합이 8개의 값으로 기억된다. 이들 8개의 값은 2사이클 의 1/4 사이클 간극에서의 광원의 휘도를 나타낸다. 이 8개의 값은 2 사이클의 60Hz 퓨리에 급수 성분의 크기는 다음식으로 얻어진다.
AC=(A2+B2)1/2
A=1.0*(F1-FMIN)+(-1.0)*(F3-FMIN)+1.0*(F5-FMIN)+(-0.1)*(F7-FMIN)
B=1.0*(F0-FMIN)+(-1.0)*(F2-FMIN)+(F4-FMIN)+(-1.0)*(F6-FMIN)
여기서, F1-F7은 각각의 8프레임의 8개의 합산된 그레이 스케일 값을 나타내고, FMIN은 F1-F7의 최소값을 나타낸다. 이 값(AC)은 단계(1804)에서 흥미의 AC성분을 제공하기위해 F1-F8의 평균 그레이 스케일 값으로 나누어 진다. 이 구성은 샘플링 레이트가 분석 변조 주파수의 정확히 4배이기 때문에 특히 편리하다. 이것이 아닌 경우, F1-F7의 계수는 이를 수용하기 위해 변경되어야 한다. 부가적으로, 시스템이 AC전력이 60Hz 주파수가 아닌 나라에서 이용되는 경우, 이 샘플링 레이트 또는 계수가 조절된다. AC검출 구조가 하나의 윈도우에서 만 설명되었지만, 시언 및 적색 필터 또는 적색 및 투명 필터를 통하여 광원을 촬상한 다음 단계(1804)에 대해 AC성분을 결정하기 위해 설정된 두 개의 샘플로부터 최대 산출된 AC성분을 사용함으로써 상기 분석을 수행하는 것이 바람직하다. 이는 스펙트럼에서의 강하고 짧거나 긴 파장 성분 중 하나를 기억하는 소오스의 측정을 정확히 하게 한다. 광원 AC성분이 단계(1805)에서 결정되듯이, 최소 임계치보다 큰 경우, 광원은 단계(1806)에 표시되어 있듯이 AC원으로 결정된다. 이러한 방해 광원과 헤드램프 사이의 구별을 돕기 위해 추가적인 조처가 취해져서 감지된 이미지의 상부 영역에 대한 낮은 AC성분 임계치를 제공하면서, 중간에 대한 높은 임계치를 낮은 오른쪽에 제공하고 중간의 중간 임계치를 낮은 왼쪽에 제공한다.
다음 단계는 도로 표시 또는 다른 대형 물체 밖의 반사인 광원을 구별하는 것이다.
도로표지는 헤드램프 또는 테일 라이트의 사이즈에 비해 크다. 결과적으로, 램프가 이미지 램프에서 초점을 맞출 수 있을 만큼 밝지 않으면, 이들은 차량 램프보다 더많은 픽셀에 촬상한다. 표지 반사원은 SIZE 변수에 의해 표시된 다수의 픽셀을 갖지만, 매우 큰 휘도를 갖는 차량 램프보다 낮은 평균 그레이 스케일 값을 가질수 있다. SIZE변수가 단계(1807)에서 결정되듯이 소정의 사이즈 임계치를 초과하는 경우, 평균 그레이 스케이 값(TOTALGV/SIZE)이 단계(1808)에서 최대 표지 평균 그레이 스케일 값인 평균 픽셀 레벨 임계치와 비교된다. 평균 그레이 스케일 값이 임계치 이하인 경우, 광원이 단계(1809)에서 표시되어 있듯이, 표지로부터 반사를 결정한다. 커브길을 회전하는 경우, 차량 정면에서 발생하는 엘로우 표지에 대한 부가적인 점검은 밝은 물체의 칼라를 측정하고 엘로우인 경우를 결정하는 것이다. 낮은 이득 이미지를 사용하는 경우, 주위 표지로부터의 반사가 서브 윈도우의 여러 픽셀을 흡수하여 상대적인 칼라 식별을 어렵게 한다. AC유효를 수행하는 경우에 얻어진 고속 이미지를 사용하여 밝은 이미지에 대해서라도 상대적인 칼라를 결정한다. 이것은 각각의 렌즈를 통해 상술한 F1-F7의 평균값을 보면 성취될 수 있다. 시언 또는 투명 렌즈를 통해 본 F1-F7프레임의 평균에 대한 렌즈를 통해본 F1-F7의 평균의 비율이 산출된다. 이 비율은 백색광에 대해서보다 엘로우 표시에 대해서 더 높지만 테이라이트에 대해서 보다는 크지 않다. 이 비율이 엘로우 표시일수 있다는 것을 나타내는 범위 내에 있으면, 이 물체가 무시되거나 이 물체의 대해 감광하는 임계치가 감소할 수 있어, 매우 밝은 엘로우 물체만이 허여되어 고 빔을 감광하게 한다. 시스템이 고 빔을 감광함으로써 매우 밝은 엘로우 물체에 시스템이 응답하게 함으써, 헤드램프 감광기는 헤드램프가 엘로우 표지로 오진 되는 경우 광원에 응답한다.
잠재적인 방해 소오스가 여과되자마자, 광원이 헤드램프 또는 테일램프로 식별될 수 있다. 단계(1612)에서 산출된 시언 비율에 대한 적색을 이용하여 단계(1810)에서 테일 라이트로 분류될 충분한 적색 성분을 갖는지를 결정한다. 이 비율이 테일라이트 적색 임계치보다 낮은 경우, 제어는 단계(1811)로 진행하는데, 여기서, 헤드램프에 관한 임계치가 결정된다. 이 임계치는 여러 방식으로 결정되지만, 다른 편리한 방법은, 마이크로컨트롤러가 예시된 마이크로컨트롤러의 Mpotorola MCS912의 경우와 같이, 테이블을 수용하기에 충분한 판독 전용 메모리(ROM)를 갖는 경우 2개의 수치 참조 테이블을 이용하는 것이다.
임계치를 결정하기 위해 광원의 중심이 참조 테이블로의 작성하는데 이용된다. 참조 테이블은 시야의 상이한 영역에 대해 상이한 임계치를 제공하도록 되어 있다.
예를들어, 차량 정면의 시야의 영역에 대한 임계치는 사이드 밖의 영역에 이용되는 것보다 적다. 참조 테이블은 고 빔이 여러 각도에서 대향 및 전방 차량을 얼마나 방해 하나를 결정하기 위해 특정 차량의 고 빔 방출 패턴으로 최적화로 될 수 있다. 이상적으로, 차량의 고 빔이 작동할 때 이용되는 참조 테이블이 작동하지 않을 때보다 다르다. 고 빔이 오프 인 경우, 차량의 사이드에 대한 임계치는 고 빔이 작동할 때보다 낮다. 이는, 제어 차량 정면에 있지만, 즉 고속도로의 커브를 주행할 때와 같이 각도를 벗어나는 차량이 있는 경우 고 빔이 ON으로 되는 것을 방지한다. 또한 다른 참조 테이블이 상당한 동일한 이유로 고 및 저 감도 이미지에 대해 이용된다. 사실, 참조 테이블은 임의의 영역 또는 고감도 이미지의 시야의 영역에 대하여 헤드램프가 완전히 무시된다는 것을 나타낸다. 저 감도가 대향 차량 또는 전방 차량을 검출하지 못하는 경우 고 감도 이미지가 분석 만하여 고 감도 이미지에서 비 적색 광원이 매우 거리 둔 헤드램프 또는 방해 원 일 수 있다. 따라서, 고 감도 이미지는 적색 원을 분석하는데만 이용된다.
단계(1812)에서, 전체의 픽셀 레벨인 TOTALGV 변수가 적절한 참조 테이블로부터 결정되듯이, 헤드램프에 대한 임계치 전체 픽셀 레벨과 비교된다. 이 변수가 임계치보다 크면, 이 값은 단계(1813)에서 밝은 승산기가 승산한 임계치와 비교된다. TOTALGV가 이 값보다 크면, 광은 단계(1815)에서 밝은 헤드램프로 결정된다. 그렇지 않으면, 광원은 단계(1814)에 나타나 있듯이, 헤드램프이다. 헤드램프와 밝은 헤드램프를 구별하는 필요성은 헤드램프의 제어 상태의 설명에서 더 분명해질 것이다. TOTALGV을 임계치 곱하기 밝은 승산기와 비교하는 또다른 대안으로, 또 다른 참조 테이블이 제공되어 밝은 헤드램프에 대한 임계치를 기록한다.
설명된 절차와 유사한 절차는, 광원이 적색으로 결정되는 경우 단계(1816)에서 수행된다. 일련의 참조 테이블이 테일라이트 임계치에 대하여 제공되어 있고 적절한 참조 테이블을 이용하여 소정의 광원위치에 대한 임계치를 결정한다. 단계(1817)에서, 테일 라이트 임계치에 대한 전체 픽셀 레벨이 TOTALGV변수와 비교되어 광원에 대해 흥미에 충분한 밝기를 결정한다. 결정한 경우, 광원이 단계(1819)에서 테일라이트로 분류된다. 결정되지 않은 경우, 광원이 단계(1820)에서 무시된다.
시언 렌즈소자(301)가 투명 렌즈와 대치되면, 상이한 비율 임계치가 단계(1810)에서 이용된다. 이 경우에, 적색 광이 이미지에서의 거의 같은 휘도를 갖지만, 백색 또는 기타 칼라 광이 투광 렌즈를 통해 촬상 될 때 더 밝다. 이 비율은 적색 및 시언(또는 클리어) 이미지에 대하여 설정하는 아날로그 이득을 토대로 결정된다.
앞 필드의 이미지가 얻어지고 단계(1405)에서 분석되자마자, 헤드램프의 상태는 단계(1406)에서 결정되어야 한다. 이는 마이크로컨트롤러(1105)에서 수행된 상태 머신을 고려하는 것이 최상으로, 이 상태 머신이 도 19에 도시되어 있다. 다음 예에서, 헤드램프 구동회로(902)가 펄스 폭 변조 구동 회로이고 고 빔 휘도가 펄스 폭 변조 구동회로의 듀티 사이클을 변경함으로써 변할 수 있다고 했다. 또한, 저 빔 헤드램프가 모든 시간에서 100%듀티 사이클로 유지된다고했다. 도 19의 각각의 상태는 고 빔 헤드램프의 제어상태를 나타낸다. 고 빔 헤드램프의 듀티 사이클이 현재 제어 상태에 의해 나타난 값으로 설정된다. 제어 상태 중에서 듀티 사이클의 분배는 헤드 램프 휘도가 듀티 사이클의 비선형기능이라는 사실을 보상하고 사이클로부터 사이클로의 일정 비율 변화의 모양을 제공하기위해 비선형적이다. 또한. 0% 및 100%듀티 사이클에 대한 여러 상태가 있는 데 이는 여러 상태가 헤드램프가 ON 또 OFF로 진행하기 전에 방지되어야 하는 것으로 검출되는 광원이 여러 이미지에 걸쳐 지속 되는 것을 보장하는 타임 딜레이 검증을 제공한다. 상태의 수는 단지 예에 불과하고 당업자는 사이클 사이의 고 빔과 시간의 바람직한 밝아짐과 희미해짐의 비율에 따라 변화한다. 이외, (차량의 데쉬보드위에 일반적으로 위치한)밝은 광 인디케이터는 상태가 상태(11)로부터 상태(14)로 이동함에 따라 밝아짐을 행한다(fade ON). 밝인 광 인디케이터는 상태가 상태(7)로부터 상태(4)로 이동함에 따라 희미해짐(페이드 OFF)을 행한다. 이는 인디케이터 ON 및 OFF가 번쩍번쩍 빛나는 것을 방지하기 위해 히스테리시스를 제공한다. 대안적으로, 인디케이터가 밝아짐 및 희미해(fade ON 및 OFF) 지지 않으면, 밝은 광 인디케이터가 ON하는 상태가 밝은 광 인디케이터가 OFF하는 상태보다 높은 상태인 것이 바람직하다. 어느 경우에, 히스테리시스는 램프 제어를 위해 제공된다.
각각의 제어 사이클 후에, 헤드램프 제어 상태는 이를 유지할 수 있거나 상이한 상태로 이동할 수 있다. 상태 사이를 이동하는 룰(rule)이 도 20과 관련하여 설명되어 있다. 먼저, 광 리스트의 어떤 광이 단계(2001)에서 매우 밝은 광을 갖고 있다고 결정하면, 현재 제어상태는 단계(2002)에서 0 상태로 즉각 설정된다. 이러한 동작은, 희미해짐(fade out)특성의 바이패스를 허여하고 언덕을 갈때 발생하는 것과 같은 앞 시야의 갑작스런 헤드램프의 출현에 급속히 응답한다. 단계(2003)는 헤드램프 또는 테일 라이트가 광원 리스트에서 검출되었는지를 결정한다. 검출되지 않은 경우, 제어는 단계(2004)에 진행한다. 이는 최종 제어 사이클에서 전 상태가 감소되었는 지를 결정한다.
가변 빔 구성의 하나의 장점은 고 빔을 밝게 하고 희미하게 하는 능력이다. 표지 또는 반사물체로부터의 반사는 차량 램프로 오진 되는 경우, 고 빔이 감광하기 시작한다. 빔이 감광하기 시작하는 경우, 반사 광원은 이미지에 더 이상 존재하기 않고 운전자를 방해하지 않고 고 빔이 다시 희미해진다. 증가 및 감소하는 헤드램프 빔 휘도 사이의 갑작스런 진동을 방지하기 위해, 제어상태는 방향을 변경하기 전에 1 사이클에 대한 현재상태로 존재해야 한다. 따라서, 단계(2004)는 전 사이클 동안 행위로 간주 되고 이 시스템은 전 행위가 상태를 증분 하는 경우 단계(2005)에서 표시되어 있듯이 현재 상태로 유지된다.
전 사이클 중 행위가 증분 상태가 아니 경우, 차량속도는 단계(2006)에서 판단된다. 차량이 교차로에서 정지하는 경우, 이는 운전자를 방해하고 고 빔 ON되는 경우 지나가는 차량으로 감광된 다음에 다시 ON된다. 이를 방지하기 위해, 차량이 어떤 속도, 예를 들어 20-mph이하로 이동하는 경우, 고 빔이 ON으로 되는 것이 방지된다. 최소 속도 임계치 이하의 속도의 감소에 의해, 대향 또는 전방 차량이 존재하지 않는 경우, 고 빔이 감광된다. 대안적으로, 고 빔은 차량이 정지 할때 마다 밝아지게(OFF fade)되도록 구성될 수 있고 다른 차량이 없는 경우, 차량이 이동하기 시작할 때 다시 희미하게(fade ON)한다. 단계(2007)에서, (1607에서 카운트된) 광 리스트에서의 라이트의 수는 운전자가 도시에서 운전하는지 여부의 표시로 점검된다. 앞 시야에 많은 라이트가 있는 경우, 고 빔이 ON되지 않는다. 교류원인 라이트의 수는 고려될 수 있다.
단계(2004, 2006, 2007)의 조건이 만족하면, 제어 상태가 단계(2008)에서 증본된 하나의 상태이다. 이 행위는 단계(2009)에서 결정되듯이 상태를 초과하는 현재 제어 상태를 야기하면, 현재 제어 상태는 빔이 다시 감광하기 전에 여러번 검증 상태를 강요하는 단계(2010)에서 15에 설정된다.
마이크로컨트롤러(1105)가 단계(2003)에서 헤드램프 또는 테일 라이트를 검출라면, 마이크로컨트롤러는 밝은 헤드램프가 단계(2011)에서 검출되었는지를 결정한다. 검출되지 않으면, 전 사이클 행위가 단계(2012)에서 검사되어 증분과 감분사이의 급속한 진동을 방지하여 상태 사이의 급속이 사라지는 진동을 방지하게 된다. 전 행위가 증분 되지 않는 경우, 현재 제어상태가 단계(2014)에서 1상태만이 증분하게 된다. 새로운 제어상태가 단계(2015)에서 결정되었듯이 상태 3이하인 경우, 현재 제어 상태가 단계(2016)에서 0에 설정된다.
마지막으로, 밝은 헤드램프가 단계(2011)에서 검출되는 경우, 전의 행위가 단계(2017)에서 증분하지 않으면, 단계(2018)에서 2상태를 증분하여, 고 빔을 급속히 밝게하는(fade OFF) 것이 바람직하게 되는 데 이 경우, 현재상태는 1상태 만이 증분 된다.
상술한 구성의 다수의 변경이 가능하다. 예를 들어, 더 많은 상태가 고 빔을 밝게하고 희미하게(fade ON 및 OUT) 할 때 증가 또는 감소에 더해질 수 있다. 필요한 상태의 수는 이미지 획득에 그리고 분석 사이클 시간에 의존한다. 이상적으로, 밝게하고 희미하게 하는 기간(fade ON 및 OUT 기간)은 1-2초이다.
또 다른 대안은 사이클 마다의 단일 상태를 증분하는 것이 아니고 광 리스트에서 검출된 최고 밝은 광원의 기능으로서의 상태를 증분하는 것이다. 이 방법에서, 고 빔의 휘도는 단지 밝게하고 희미하게(fade ON 및 OUT)하는 것이 아니라 대향 또는 전방 차량의 거리의 계수로 조절된다. 이는 제어 메카니즘이 빔의 휘도가 아니라 고 빔의 빔 각도를 변경하는 경우 매우 바람직하다. 또 다른 대안은 제어 차량의 현재속도의 계수로서의 상태를 증분하는 것이다. 상태가 증분 된 속도는, 대향 차량이 매우 빠른 속도로 제어 차량을 추월하기 때문에 빠른 차량속도로 증가 될 수 있다. 또 다른 대안은 차량이 감속함에 따라 상태를 감소하는 것이다. 이에 의해 고 빔은 차량이 정지할 때 밝게(fade OFF) 된다. 이는 운전자에 바라는 것일 수 있다. 최종적으로, 주지해야 할 것은 디스크리스트 상태의 이용이 예시에 불과하다는 것이다. 고 빔 헤드램프의 휘도 및/또는 조준이 완전 ON에서 완전 OFF로부터의 연속 값에 의해 제어될 수 있다.
전의 설명은 헤드램프 감광기 제어 순서의 일 사이클의 작동이다. 이 순서는 운전자가 온(on) 하는 한, 무한 반복된다. 일 사이클을 완료하는 시간에 의존하여, 상기 절차는 일랙트로크로미 미러에 대한 뒤쪽 섬광 센서 측정을 얻는데 방해될 수 있다. 부가적으로, 운전자는 수동 고 빔 스위치 발생 입력신호(1123)(도 11)를 작동함으로써 상기 순서를 방해할 수 있다. 이 특성에 의해, 운전자가 제어 시스템의 부적절한 행위를 무효로 하거나 고 빔을 이용하여 고 빔 발생에 의해 다른 운전자를 경계 하게 된다.
부가적인 특성이 상술한 하드웨어와 소프트웨어 구성에 제공된다. 이러한 특성은 주간 주행 라이트(DRL)이다. 차량에서, DRL은 감소한 감도로 고 빔을 작동함으로써 제공된다. 제공된 PWM 구동 회로를 이용함으로써, 고 빔이 주간 상태 동안 감소한 휘도에 설정될 수 있다. 주변 광 센서(1107)를 이용하여 주간상태를 결정하고 헤드 램프를 업무 시 정상 저 빔 작동에 스위치 한다. 특히, 주변 광 레벨은 이와 관련된 하나 이상의 광 레벨 임계치를 가질 수 있다.
주변 광레벨이 주간 임계치인 경우, 주간 구동 라이트가 ON된다. 임계치 이하이지만, 또 다른 하부 임계치 이상의 저 빔이 ON 된다. 낮은 밝기가 주위 광 레벨 임계치 이하에서는, 운전자가 고 빔 작동을 수동으로 비 작동상태로 하지 않으며, 고 빔은 자동적으로 작동된다.
DRL의 이용하지 않을지라도, 업무 시 저 빔 헤드램프의 자동 작동을 갖는 것이 바람직하다. 더 좋은 성능을 위해, 부가적인 광센서가 제공되는 데 이 센서는 주변 광 센서(1107)와 마찬가지로 앞을 똑바로 보는 것이 아니라 위쪽 방향으로부터 광을 감지하는 것이다. 이러한 스카이 센서 장치는 2000년 1월 25일자의 Jon Bechtel의 반도체 광 센서를 가진 차량 장치라는 제목의 미국특허 출원 제 09/491,192호및 제 6,399,274호에 개시되어 있다. 대안적으로, 이미지 센서의 적은 픽셀의 로우는 수평선 위의 하늘의 영역을 촬상하는데 이용될 수 있다. 이러한 장치를 개시한 이미징 센서가 미국특허 제 6,130,421호에 개시되어 있다.
이 시스템은 이미지 센서와 스카이 센서를 이용하여 터널을 검출할 수 있다고 했다. 특히, 잠재적인 터널 상태는, 사이즈 임계치 레벨을 만족하는 다수의 연속 어두운(dark) 픽셀이 검출되고 주간 주위 라이트 상태에서 이미지의 중앙에 위치된다. 이 어두운 영역은 주위 라이트 상태가 낮 주변 광 상태를 감지하는 것을 지속하는 동안 성장하면, 잠재적인 터널 상태가 지속된다. 야간 주변 상태가 더 이상 검출되지 않을 때, 이미지 센서는 차량 앞의 큰 어두운 영역을 검출하기를 지속하는 경우, 차량은 수동으로 검출되고 헤드램프가 ON 된다. 헤드램프는, 야간 주변 상태가 검출될 때까지 온(ON)을 유지하고, 이때, 헤드렘프는 OFF되고 제어 차량이 주간 운행 라이트를 갖는 경우, 주간 운행 라이트가 ON된다.
속도변경 임계치
속도입력(1171)은 마이크로컨트롤러(1115)에 의해 부가적인 방법으로 이용될 수 있다. 예를 들어, 고속도로를 운행하는 경우, 반대노선의 대향 차량을 검출해야 한다. 이 반대노선은 대향 차량을 분리하는 중앙 분리대를 가지고 있지 않다. 시야가 넓은 시골길 운행을 포함하는 것은,이미지 센서가 일반적으로 형광등인 가정집의 조명을 검출하는 가능성을 증가시킨다는 장점이 있다. 형광등은 AC 제거 알고리즘(AC rejection algorithm)에 의해 여과되지 않는다. 이러한 가정등은 고속도로의 사이드에 일반적으로 존재하지 않는다. 차량이 50-60mph초과속도와 같은 고속으로 주행할 때, 높은 각도에서의 물체에 대한 장치의 감도를 증가시키므로써, 시스템은 시골길의 가정등에 대한 감도를 증가시키지 않고 고속도로상의 교차 중간 트랙픽을 감지할 수 있다. 차량 속도가 65mph을 초과하는 경우, 시야가 증가하고 차량속도가 60mph이하 인 경우 시야가 감소한다는 것을 알 수 있다.
특히, 단계(1601) 전에, 부가전인 단계는 시야를 속도를 민감하게 제공할 수 있다.이들 단계는 도 21에 예시되어 있다. 마이크로컨트롤러는 상태가 고속도로 구동을 하기 위해 시야가 넓은지 여부를 단계(2103)에서 결정한다. 넓은 시야에 있지 않은 경우, 마이크로컨트롤러(1105)는 속도가 55mph이상 인지를 결정한다. 그렇지 않으면 상태는 변경되지 않는다. 차량이 단계(2105)에서 55mph이상으로 결정되는 경우, 이미지 센서(201)의 시야가 단계(2107)에 표시되어 있듯이 증가한다. 수평방향의 시야는 30-150%까지 증가하고 바람직하기로는 저속에서 좁은 시야애 대한 60-125%까지 증가할 수 있다. 제어 차량(100)이 고속도로 상태에 있다는 것을 단계(2109)에서 결정하면, 마이크로컨트롤로(1105)는 차량속도가 45mph이하고 떨어지는 지를 단계(2109)에서 결정한다. 그러하면, 마이크로컨트롤러는 이미지 센서(201)의 시야를 좁은 비 고속도로 시야까지 감소시킨다. 바람직한 일 실시예에서, 시야는 모든 속도에서 동일하게 유지되지만, 높은 각도에서 광에 응답하는 임계치는 속도가 증가함에 따라 감소된다. 이는 차량이 저속으로 이동할때, 높은 각도에서 매우 밝은 물체의 검출을 허락하지만, 저속으로 이동하는 경우에, 가정등 또는 가로 표지와 같은 덜 밝은 물체에 민감하지 않다. 특히, 임계치를 감소하는 고속에서 교차 중간 차량에 대한 감도를 증가시킨다. 임계치는 교차 중간차량이 왼쪽에 있기 때문에, 임계치가 오른쪽보다 왼쪽에서 상당히 감소한다. 이러한 좌측 통행의 국가에서는 역으로도 할 수 있다.
시야는 고 빔 ON 또는 OFF인 경우에 위에서 설명한 방식으로 이미지센서에 의해 사용된 픽셀의 폭을 증감시키므로써 변할 수 있다고 상정한다.
본 발명의 또 다른 태양에 따라, 이미지 어레이 센서의 픽셀의 통합시간이 고속에서 증가할 수 있다. 통합기간의 증가는 이미지 어레이 센서의 감도를 증가시킨다. 이는 특히, 제어 차량이 더 빠르게 이동하는 경우보다 대향 차량이 더 빠르게 이동하기 때문에 특히 바람직하다. 따라서, 응답시간을 짧게 하기 위한 고 감도를 가지는 광 제어 시스템을 제공하면, 바람직한 차량 거리로 헤드렘프를 감광함으로써 헤드램프의 바람직한 감광 특성을 모방(emulate)한다. 이러한 기능을 제공하기 위해, 단계(2107)에서, 마이크로컨트롤러(1105)는 감도를 증가시키고/또는 수평 시각을 넓게 하는 반면, 단계(2111)에서, 마이크로컨트롤러는 감도를 감소시키고/또는 수평 시각을 좁게 한다.
속도의 계수로 단계(1707)에서 임계치에 대한 조절이 이루 진다. 이러한 시스템은 판독 전용 메모리에 저장된 참조 테이블을 이용하여 수행될 수 있다. 도 22는 이미지 센서 어레이(301)의 영역을 도시한 것으로, 이 영역은 중앙으로부터 바깥쪽으로 방사하는 영역이다. 좌측국가에서는 대향 차량은 통상 좌측주행이며, 표식 및 방해 광원은 좌측에 있을 가능성이 높기 때문에 이들 영역은 대칭이 아니다. 참조 테이블은 중앙으로부터 바깥쪽으로 이동하는 연속적으로 증가하는 더 큰 임계치를 갖는 영역을 갖는 영역(1-6)에 대해 각각의 임계치를 설정한다. 따라서, 중앙 영역(1)은 최저 임계치를 가지며, 외부 주변 장치(6)는 최고 임계치를 가진다. 부가적으로, 다른 각도에서 임계치는 속도의 계수에 따라 변화하여 고속에서, 임계치는 고속에서 있을 때보다 영역(3-5)에서 더 낮아진다. 예를들어, 시야가 제공되는 경우, 하나의 테이블은 저속에 대한 영역에서의 픽셀에 대한 각각의 임계치를 포함하고 다른 테이블은 고속에 대한 영역에서의 각각의 임계치를 포함한다, 각각의 테이블은 시야의 다른 부분을 분석할때 이용하는 통합 시간 및/또는 임계치를 할당한다. 중앙으로부터 거리가 멀면, 배경 이미지의 시야각이 크게 되고 외부 영역에서 임계치의 저하에 의해 제어 차량에서 대한 넓은 각도로 광원에 대한 응답성을 증가한다.
이미지 어레이의 픽셀 센서에 대한 임계치 및/또는 통합시간 중 어느 하나 또는 임계치와 통합시간 모두가 변경되어 다른 속도에서 센서의 감도를 증가시킨다. 따라서, 시야는 고 및 저속 모두에서 동일하다고 상정한다. 그러나, 임계치 또는 감도(즉, 통합시간 또는 증폭이득)는 폭의 각도에서 조사한 저속에서의 이미지는 감광결정에 거의 영향을 주지 않는 반면, 고속에서 폭의 각도에서 본 이미지는 고속에서 감광 결정에 실질적으로 흔히 영향을 주도록 변경될 수 있다. 참조 테이블을 이용하는 대신, 알고리즘을 이용하여 조사하는 이미지의 각도의 계수로서 광 센서의 감도를 결정한다. 이러한 알고리즘을 이용하여 이러한 기능을 수행하기 위해 더 처리 능력을 요구하지 않고 시스템에 대한 메모리 요건을 감소한다.
터닝
상술했듯이, 시골길을 이동할때 발생하는 것과 같이, 차량이 서행하는 경우 넓은 시야를 가지는 것은 바람직하지 못하다. 그러나. 턴닝(turing)하는 경우, 이미지 센서가 다른 차량을 맞닿는 제어 차량의 헤드램프 앞의 제어 차량의 대향 차량을 검출할 수 있도록 넓은 시야를 가질 필요가 있다. 턴 방향에 있어서의 감지된 이미지의 이들 영역의 임계치를 낮추는 것이 바람직하다. 마이크로컨트롤러(1105)가 이미지 센서의 시야 각도를 변경하는데 이용하는 서브루우틴이 도 23에 개시되어 있다. 서브루틴은 턴상태가 시작할 때 실행된다. 예를들어, 마이크로컨트롤로는 하나 이상의 광을 검출할 수 있다. 즉, 브레이킹 또는 이와 결합 된 차량 턴의 동작; 컴파스에 의해 검출된 차량 방향의 변경; 글로벌 위치조정 정보; 및 차량 스티어링 휠 또는 전면 타이머의 방향의 변경, 이러한 현상에 응답하여 마이크로컨트롤러(1105)는 시야을 변경할지 여부에 대한 결정을 하는데 이용되는 판정기준을 입력한다. 예를 들어, 컴파스 입력, 턴신호로부터의 입력, 글러벌 위치 조정 시스템(GPS), 차량 스티어링 시스템으로부터의 바퀴 선회 표시, 차량 속도, 자이로스코프 출력, 앤티 록 브레이크 시스템(ABS)의 타이어 속도 센서 또는 이들 입력의 결합이 단계(2301)에 입력된다.
단계(2303)에서, 마이크로컨트롤러(1105)는 단계(2301)에서 기준입력은 , 시야를 변경해야만 하는지 여부를 결정한다. 예를 들어, 차량 턴 신호가 ON이고, 차량이 서행하는 경우, 시야각 감도는 턴 신호의 방향으로 변경될 수 있다. 대안적으로, 임계치 변경각도보다 큰 차량 헤드의 변경과 결합하는 차량 브레이크 시스템의 작동이 센서 시야각의 변경을 트리거 할 수 있다. 특히, 컴파스 센서 정보는, 제어 차량(100)이 터닝하는 경우를 결정하기 위해 방향의 임계치 변경과 비교되고 이에 응답하여 마이크로컨트롤러(1105)는 이미지 센서(201)의 감도를 증가시킬 수 있고 차량이 터닝하는 방향의 광원에 대한 관련 회로를 증가시킨다. 이러한 터닝 제어를 수행하기 위해, 컴파스는 마이크로컨트롤러가 이용될수 있는 차량 방향 정보를 발생해야 한다. 차량에 이용되는 상업상 이용가능한 컴파스는 차량 턴과 같은 정밀도의 2도-3도내에서 작동하는 출력을 발생시킨다. 결과적으로, 차량 방향이 변경하는 양과 차량이 턴닝하는 방향은 컴파스 출력 또는 GPS정보로부터 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 컴파스는 자동 헤드램프 감광기을 가진 일렉트로크로미 미러에 통합될 수 있고 컴파스 센서 신호를 이용하여 자동 헤드램프 감광기의 성능을 향상시킨다.
감도 패터의 이동이 요구된다는 것이 단계(2303)에서 결정되는 경우, 이미지 센서는 단계(2305)에 표시되어 있듯이, 감도를 이동한다. 예를 들어, 이미지 센서의 고 감도 영역(1)이 어레이의 중앙에 있게 되어 차량의 정면 라이트가 광제어 처리에 대한 가장 큰 영향을 준다. 이것은, 제어 차량에 의해 발생 된 가장 밝은 광이 제어 차량의 정면에서 직진하기 때문에 특히 바람직하다. 제어 차량이 턴 할 때, 영역(1-5)의 중앙축은 단계(2305)에 표시되어 있듯이, 이동한다. 결과적으로, 이 영역은, Y축(도 22)의 중앙에 위치하는 대신, 오른쪽 또는 왼쪽 중 어느 하나에 위치하도록, 차량이 턴닝하는 방향으로 이동한다. 어레이(301)의 픽셀의 감도는, 차량이 오른쪽으로 이동할 때 오른쪽으로 이동하고 차량이 왼쪽으로 이동할 때 왼쪽으로 이동한다. 감도 필드가 이동하는 크기는 차량의 변경속도는 물론, 차량의 속도에 따라 변할 수 있다.
감도가 참조 테이블을 이용하여 변경될 수 있다고 생각할 수 있다. 특히, 참조 테이블은, 차량이 직진하는 경우, 감도가 도 22에 도시된 것처럼 되도록, 픽셀의 위치에 따라 각각의 통합 기간과 임계치를 포함할 수 있다. 차량이 턴할때, 픽셀의 칼럼과 관련된 어드레스가 변경되어 칼럼의 픽셀에 대한 통합 기간과 임계치가 왼쪽 또는 오른쪽으로 이동하게 된다.
변경이 단계(2303)에서 결정되듯이, 감도를 변경하기에 충분하지않는 경우, 마이크로컨트롤러는 차량이 직진하고 있는 지를 단계(2307)에서 결정한다. 차량이 단계(2307)에 표시되어 있듯이, 차량이 일반적으로 직진할 때까지 마이크로컨트롤러가 차량 헤드의 변경비를 감지하는 것을 지속한다. 서브루우틴은 인터럽트 루우틴으로 1회만 실행하도록 하여 다른 서브루우틴이 루우틴(2300)의 실행사이에서 구동한다. 차량 경사 변경이 검출되는 경우, 수평방향 외에 수직방향 조절이 이루어진다는 것을 알수 있을 것이다.
광원리스트 히스토리
이전의 프레임으로부터의 광의 정보는 현재 프레임을 평가할 때 유용하게 할 수 있다. 그러나, 이전의 프레임을 저장하여 각각의 프레임의 내용의 전체 히스토리를 얻기 위해서 저 비용의 마이크로컨트롤러에서는 메모리가 통상적으로 불충분하다. 어떤 유용한 히스토리 정보를 얻음과 동시에 시스템을 수행하는 메모리 요건을 최소화하기 위해, 하나 이상의 이전의 프레임에서 검출된 하나이상의 가장 밝은 광의 휘도와 위치는 후의 프레임을 처리할 때 유용하게 기억된다. 충분한 메모리가 이용가능하지 않는 경우, 전의 프레임으로부터의 전체 광 리스트가 기억되지 않는다. 하나 이상의 선행 프레임에서 검출된 최고 휘도와 위치를 기억하는 것은 유용하다. 이러한 정보를 이용하여 신속하게 복귀할 수 있다. 대향 차량(105)이 제어 차량(100)을 통과한 후, 가능한 곧, 고 빔 상태로 복구하는 것이 유용한다. 제어 차량에서 운전자의 야간 시야는 대향 차량의 라이트에 의해 일시적으로 방해를 받는다. 야간 시야의 이 상실의 영향은 가능한 빨리 배경조명을 제공하고 다음에 차량 통로를 제공함으로써 최소가 될 수 있다. 마이크로컨트롤러(1105)는 밝음으로 빠른 복귀를 수행하기 위해 광 리스트 히스토리 정보를 이용한다. 특히, 도 20의 단계(2007) 후에, 마이크로컨트롤러(1105)는 고 휘도 헤드 램프가 존재하는 앞의 프레임에 지속하여 현재의 프레임에는 돌연 고휘도 광원이 클리어하게 되는 지를 결정할 수 있다. 이러한 경우에, 고휘도 헤드램프는 제어 차량을 막 통과하게 될 것이다. 이러한 상황이 발생하면, 정상적인 점차 지연된 밝아지는(fade in) 기간이 바이패스 될 수 있고 고 빔이 고 휘도 빔을 더 신속하게 복귀하기 위해 8개 상태(도 19)에 의한 것과 같는 1개 상태 이상으로 증분될 수 있다.
제어차량이 전방 차량(110)을 추종하는 경우, 역의 결과가 바람직한 다른 시나리오가 생긴다. 제어 차량(100)이 전방 차량(110)에 접근함에 따라, 이미제 센서는 전방 차량 테일 라이트를 검출하고 이에 응답하여 제어 차량 고 빔을 감광한다. 제어 차량이 서행 전방 차량을 우회하기 위해 측방으로 이동하는 경우, 전방 차량의 테일 라이트가 이미지 센서의 시야로부터 밖으로 이동하게 된다.
그러나, 제어 차량의 고 휘도 라이트가 작동하면, 외부 백미러를 경유하여 통과하고 있는 차량의 운전자의 눈에 빛이 비추어진다. 이는, 제어 차량이 트럭을 통과하고 있는 경우, 트럭을 따라 잡기에 오랜 시간이 걸리는 경우에 특히 문제가 된다. 이 상황에서, 마이크로컨트롤러는 이 전의 프레임이 테일라이트에 포함되는 지를 결정하기 위해, 단계(2007)를 추종하는 결정단계를 포함하고 그런 경우 고 빔 헤드램프가 작동할 수 있기 전에 소정의 딜레이를 설정한다. 고 빔 광이 전방 테일 라이트에 응답하여 감광하는 경우, 긴 딜레이가 고 빔을 ON하기 전에 도입된다. 예를 들어, , 테일 라이트가 촬상 될 배경 밖으로 이동한 후, 고 빔이 수초에 온(ON) 하게 된다. (아래에서 설명한) 이동분석을 이용하여 전방 차량이 범위로부터 밖으로 이동하여 부가적인 제어를 헤드램프에 대하여 가능하게 하는 속도를 결정하거나 전방 차량을 따라잡는 속도를 결정한다.
라이트 히스토리를 또한 이용하여 이미지 어레이 센서 픽셀에 대한 통합기간을 선택한다. 특히 픽셀에 대한 증폭기 이득(303)은 상이한 이득 또는 상이한 간격을 가져 광센서의 동적 범위를 증가한다. 예를 들어, 상이한 이득 또는 통합기간이 지지 될 수 있다. 고휘도 광은 최고 낮은 이득 외의 전부를 포화 시키는 반면, 테일 라이트와 같은 저 휘도 광은 저 이득에서는 검출할 수 없다. 이 라이트 히스토리을 이용하여 센서가 저 이득에서 조차 워쉬 아웃(wash out)되고 초 저 민감도를 이용하여 광을 검출하는 것을 기억하다.
라이트 리스트 히스토리에 대한 또 다른 이용은 교통량을 결정하는 것이다. 특히, 교통량은 대향 차량의 헤드램프의 검출기간을 카운트하는 것으로 확인할 수 있다. 교통이 복잡한 도시에서 또는 부근에서, 시스템은 매우 긴 딜레이 기간을 갖으므로 그 상태에 응답할 수 있다. 한편, 교통이 한가한 곳에서, 즉, 대향 차량이 적은 곳에서, 고휘도 라이트를 온 하는 딜레이는 짧게 할 수 있다. 교통이 증가함에 따라서, 밝기 기간에 대한 복귀가 짧게 될 수 있다는 것을 알수 있다. 차량이 전에 검출된 이래로 프레임의 수와 같은 다수의 상이한 기준이 이용될 수 있거나 고 휘도 라이트가 소정의 샘플링 기간에 걸쳐 온 되는 시간의 퍼센트를 이용할 수 있다. 이 방법에서, 시간에 걸쳐 다수의 물체가 헤드램프의 제어에 이용될 수 있고 특히 고 빔을 온 하는 것을 금지하는데 부분적으로 이용된다.
차량은 차량의 도로부터 광을 검출하기 위한 일렉트로크로미 섬광 센서 또는 후방 시야 시스템과 같은 뒤로 향하는 광센서를 포함하는 경우, 복귀 광 정보를 제어하는데 유용한 부가적인 정보가 엑세스될 수 있다. 특히, 고휘도 헤드램프는, 전방 차량으로부터 테일 라이트로 인해 감광되는 경우, 헤드램프는 테일 라이트가 차량의 정면으로부터 사라진 후, 또는 먼저 발생할 수 있는 백미러의 후방 섬광센서에 의해 검출되는 경우 소정의 시간을 밝게 하기 위해 복귀될 수 있다. 주행하는 차량으로부터의 헤드램프가 전방 차량으로부터의 테일 라이트가 소실하기 직전에 검출되는 경우, 밝은 상태로의 복귀를 검출하는 후방 센서의 이용이 배제된다. 부가적인 검토를 이용하여 밝기 복귀 검출을 할 수 있다. 예를 들어, 밝기로 복귀하기 전에 최소 및 최대 간격을 필요로 할 수 있다.
시스템이 가변하는 밝기 복귀 간격만을 제공하여 밝기 복기 간격이 시간간격을 디폴트(default)하게 된다. 그러나, 빠른 밝기 복기 기간은 밝은 헤드렘프가 검출되고 밝은 광이 운전자의 야간 시야를 감소하는 것과 같이 사라지는 상태를 추종한다. 이외, 밝은 상태로의 느린 귀환은 운전자 시야가 손상을 받지 않기 때문에 대향 테일 라이트의 사라짐을 추종하는데 이용할 수 있고 추월하는 차량의 운전자의 눈에 고 빔 광이 들어오지 못하는 것이 바람직하다.
현재 프레임의 통합기간이 이전의 프레임에서 이루어진 측정을 기반으로 조절된다. 특히, 매우 짧은 통합 기간은 이전의 프레임에서의 최저 감도 측정이 광센서의 포화에서 야기되는 이미지 센서(301)에 대하여 이용될 수 있다. 또한, 이전의 프레임의 가장 민감한 측정이 테일 라이트의 검출로 야기되는 경우, 매우 긴 통합기간이 이미지 센서(301)에 대해 이용되어 현재 프레임에서의 테일 라이트를 조사한다. 따라서, 통합 기간이 일반적으로 이용되는 경우, 두 개의 부가적인 통합기간은 상태가 매우 길거나 짧은 통합 기간을 필요로 하는 경우 선택적으로 이용될 수 있다.
라이트 리스트 히스토리의 또 다른 이용은 시간에 걸쳐 이미지의 물체의 이동을 토대로 표지와 물체를 구별하는 것이다. 여러 연속 프레임에 걸쳐, 물체와 표지가 제어 차량과 나란히 이동하는 차량보다 이미지의 사이드쪽으로 더 급속하게 이동한다. 물체 리스트는 이미지가 상기에서 설명되고, Joseph Stam의 2001년 3월 5일의 차량 헤드램프 또는 기타 차량 장비를 제어하기 위한 이미지 처리 시스템이라는 제목의 미국특허 제 07,799,310호에 설명된 것처럼 포착된다. 발생 된 물체 리스트는 프레임 단위로 메모리에 기억되어 기간에 걸쳐 이미지의 특정 물체의 행위를 결정한다. 예를 들어, 표지 또는 기타 정지 물체로부터의 반사는 다음 프레임의 이 물체의 이동에 의해 확인된다. 점멸하는 오버헤드의 정지등 또는 경고등은 점멸 속도에 의해 식별할 수 있다. 각각의 프레임이 분석된 후, 이 프레임으로부터 발생한 물체가 메모리에 유지되고 새로운 프레임으로부터의 라이트 리스트가 다른 위치에 기억된다. 미국특허출원 제 07,799,310에 설명된 기술은 기억된 전체 프레임을 필요하지 않으므로써 메모리의 양을 크게 감소시킨다. 따라서, 저렴한 컨트롤러에 제공된 메모리의 양에 일련의 연속 프레임으로부터 물체 리스트를 기억할 수 있다. 전체 프레임으로부터 기억된 물체 프레임의 수는 이용가능한 메모리에 의존한다. 하나 이상의 전의 물체 리스트가 물체의 이동을 확인하는데 크게 도움이 된다.
시간에 대해 물체의 추적을 실행하기 위해, 물체의 부가적인 특징이 물체 리스트의 기재내용으로 물체의 다른 특성을 추가할 수 있다. 헤드램프 제어 응용을 위해, 물체 리스트 항목에는 다음을 포함한다.
X중앙 물체의 중앙의 X좌표
Y중앙 물레의 중앙의 Y좌표
전체 GV 물체에서 모든 픽셀의 그레이 스케일 값의 합
사이즈 물체의 픽셀의 전체의 수
최대 최고 밝은 픽셀의 그레이 스케일 값
래드니스(Redness) 물체에 대한 클리어와 래드 이미지사이의 광도비율
PreFrameIndex (어느 경우) 이 광과 같은 광인 전 플래임의 광의 인덱스
이득 사이클의 어느 이미지, 즉, 고, 중 또는 저이득
벡터 광이 이동하는 방향
기억할 수 있는 물체의 총수는 이용가능한 메모리에 의존한다. 예를 들어 위의 리스트는 항목당 9 바이트를 필요로 한다. 예를 들어, 메모리의 500바이트가 이용가능하면, 50의 물체가 추적될 수 있다. 물체 리스트 메모리는 물체 항목의 연속 어레이로 할당될 수 있다. 포인터는 현재 프레임과 전의 프레임에 대한 물체의 시작을 나타낸다. 확인된 매우 최신의 물체는 리스트의 최고의 물체를 대치한다.
새로운 물체 리스트에서의 물체는 어떤 새로운 물체가 전의 물체와 같은 지를 결정하기 위해 전의 물체 리스트에서의 물체와 비교된다. 현재 리스트에서의 물체의 X 및 Y 중앙이 전의 리스트의 물체로부터의 다수의 픽셀의 반경 내에 있는지를 결정함으로써 비교가 행해진다. 반경 임계치는 최대량을 산출함으로써 결정되고 물체는 프레임에서 프레임으로 적절히 이동할 수 있다. 이 숫자는 센서의 해상도의 계수이고 차량속도와 턴 비율의 계수일 수 있다. 현재 리스트에서의 두 개의 광은 전의 리스트에서 같은 광의 파생일 수 있다. 이는 차량이 두개의 헤드램프로부터 접근함에 따라 발생할 수 있는데, 이 브러브(blob)점으로촬상된 2개의 헤드램프가 이미지 내에서 분리될 때 발생 될 수 있다.
이전의 광 리스트에서의 물체가 현재 광 리스트에서와 같은 물체로 결정될때마다, 운동 벡터가 물체의 이동의 방향과 양을 양자화하기 위해 산출될 수 있다. 이동 검출을 이용하여 표지와 물체, 도로등과 차량을 구별한다. 도 39에 도시되어 있듯이, 대향 차량의 헤드램프(3901)는 프레임의 순서에 대하여 이미지의 아래 및 윈 쪽으로 이동하는 경향이 있는 반면, 표지 및 물체(3903)는 아래 및 오른쪽으로 이동하는 경향이 있다. 오버헤드의 가로등(3905)은 위로 이동하는 경향이 있다. 기타 기술이 이들 물체 간을 구별하기 위해 개시되어 있지만, 운동 검출은 시스템이 이러한 구별을 할 수 있게 하는 정밀도를 더 증가시킨다.
더구나, 이러한 운동 검출을 이용하여 차량의 헤드 램프와 테일 라이트를 구별하여 칼라 분석을 기반으로 그 구별을 더 향상시킬 수 있다.
도 40은 본 발명의 일 실시예의 기능 블록도를 나타낸다. 도시되어 있듯이, 시스템(4000)은 이미지 센서(201), 렌즈(202), 이전의 라이트 리스트(들)(4001), 및 이미지 처리 루틴(시드 필)(4003)를 포함하는데, 이미지 처리 루우틴은 이미지 센서(201)로부터 데이터를 수신하고 새로운 라이트 리스트(4005)를 발생시키기 위해 이전의 라이트 리스트(들)(4003)를 엑세스한다. 새로운 나이트 리스트(4005)는 휘도(4007), 위치(4009), 사이즈(4011), 칼라(4013), AC 소자(4015), 및 각각의 물체의 이동(4017)이 얻어지는 정보를 포함한다. 이 시스템(4000)은 이들 동작상태, 휘도, 목포점 및 초점을 조절함으로써 이에 의해 발생된 조명 패턴을 변화하기 위해 저 빔 헤드램프(4021)와 고 빔 헤드램프(4023)를 포함하는 외부 차량 리스트를 제어하는 결정 룰(4020)을 더 포함한다. 결정 룰(4020)은 파라미터(4007-4017)는 물론, 주위 광 레벨(4025), 차량 턴 비율(4027), 차량 속도(4029),(후술한) 사용자 작동 스위치(4031)의 상태의 하나이상의 결합의 계수로서 외부 라이트를 제어할 수 있다. 결정 롤(4020)은 논리 회로(예를들어, 마이크로컴퓨터), 퍼즐 논리 회로 또는 신경망에서 수행될 수 있다.
외부 라이트를 제어하기 위해 하나 이상의 파라미터를 결정 룰(4020)이 이용할수 있는 방법의 예는 촬상 된 휘도를 감소하거나 측면의 헤드램프가 검출될 때 현재 빔 조명 패턴의 섬광영역을 개정하기 위함이다.
결정 룰(4020)은 검출된 헤드램프가 고 휘도 및 상당한 양의 이동을 검출할 때 헤드램프가 존재하는 지를 검출한다. 한편, 거리를 둔 헤드램프는 휘도가 낮고 운동량이 적다. 표시는 광도의 레벨이 적지만 운동량은 상당히 크다.
자동 조준 교정
전면유리 각도에 대한 이미지 어레이 센서의 방위의 변경은 센서의 목표의 변경을 야기하여 감광기의 성능에 악영향을 준다. 이러한 변동은 설치시 기대 변동에 위치한 초대 범위를 사용하여 시간에 걸쳐 교정될 수 있다. 일반적으로, 직선도로상에서, 멀리 오고 있는 헤드램프는 광센서 시스템(102) 바로 앞으로부터 오고 있다. 교정 시스템은 이미지의 중앙부근에서 검출된 희미한 헤드램프를 이용하고, 바람직하기로는, 기대된 실장 변동에 대응하는 중앙 윈도우내의 헤드램프를 이용한다. 특정의 판정기준을 만족하는 이와 같은 헤드램프는 동일 판정기준을 만족하는 다른 약한 헤드램프와 더불어 평균화한 위치를 갖는다. 시간 경과시, 이들 광원의 평균값은 시야의 중앙에 해당해야 한다. 이 평균값을 이용 하여 도 22에서 X 및 Y축에 대하여 이미지 윈도우을 오프셋한다.
특히, 광센서 시스템의 불일치가 검출될수 있는 평탄한 직선 도로를 검출하기 위해, 여러 다른 방위 입력이 이용될 수 있다. 차량의 속도는 35-50mph사이의 범위에 유지되도록 요구된다. 이 차량은 컴파스, GPS를 이용하여 또는 차량 스티어링 시스템의 작동을 감시하여 차량이 직진중에 있는지 여부를 결정할 수 있다. 검사 중에, 방향이 변경되면, 측정이 에러로 되었다고 간주 된다. 차량이 높이 측정을 제공하기 위한 장비를 갖는 경우, 교정 처리 중 차량의 높이의 변경이 에러를 야기한다. 높이 측정은 시야를 조절해야하는 지 여부를 결정하는데 이용될 수 있다.
멀리 있는 차량이 이미지 센서의 최고 감도(최장 통합 기간)에서 희미해지는 이미지의 중앙 근처에서 백색광을 감지함으로써 처음에 검출된다. 이 광이 더 밝아짐에 따라서, 시스템은 도로가 평탄 및 직선으로 유지되는 지를 검출하기 위해 작동입력을 감지한다. 차량(100. 105)이 통과하는 데 필요한 기간이 적어도 2배의 시간만 평탄 또는 직선상태가 지속 되는 경우, 측정이 유효하게 된다. 처음에 검출된 중앙 점이 이전의 유효 측정결과를 이용하여 평균화되고 이 평균측정은 이미지의 중앙으로 간주 된다. 이는 평균 X 및 Y축 좌표이고 이는 이미지 센서의 중심을 나타낸다. 이 위치는 EEPROM 또는 프레쉬 ROM에서 세이브(save)된다.
조준 교정의 다른 방법은 매우 높은 이득 이미지를 얻어서 도로의 반사를 조자하는 것이다. 이 반사광이 발생하는 평균지점을 이용하여 이 조준을 결정할 수 있다.
액정필터
대안적인 광학 시스템은 적색 및 녹색 모두를 선택적으로 제공하기 위해 이용될수 있는 액정필터(2405)를 포함할 수 있어서, 적색 및 녹색 이미지는 단일 센서 구조(2403)를 통하여 이미지 센서(2401)에 의해 조사될 수 있다. 이러한 구조에서, 이미지 센서(2401)은 하나의 이미징 영역(예를들어, 두개의 렌즈가 필요하듯이), 어레이 영역(702, 703) 대신에 어레이 영역(702)만 을 갖 일 필요가 있다. 필터(2405)는 전도체(2413, 2411)를 통하여 마이크로컨트롤로(1105)에 전기적으로 연결된 액정 착색 광 스위치(2503)(도 25)를 이용하여 수행된다. 필터는 청색 편이기(2507), 액정 수정 셔터(2503), 적색 편이기(2505) 및 녹색 편이기(2507)를 포함한다. 무색 편이기(2501) 및 적색 편이기(2505)는 한 방향으로 배열된 편광 축과 방향 조정되고 녹색 편이기(2507)는 적색 및 무색 편이기에 직교하게 향하는 편광 축과 방향 조정된다. 액정 셔터(2503)는 마이크로컨트롤러(1105)의 제어하에서 선택적으로 통전된 트위스트 된 뉴메틱(twisted neumatic)(TN)액정 셔터을 이용하여 수행한다. 특히, 셔터가 통전하지 않으면, 액정 장치는 적색 광을 전송한다. 액정이 통전하는 경우, 액정 장치는 녹색 광을 전송한다.
단일 광센서 또는 이미지 영역을 이용하여 광의 두 개의 칼라의 상대적 휘도를 측정할 수 있다. 통전되지 않은 상태에서, 가시광선은 수직방향에 대하여 통전되지 않은 TN 액정 셀에 의해 90도 회전된 무색 편이기에 의해 수형방향으로 편이 된 다음, 적색 광이 수평 적색 편이기에 의해 흡수된다. 적색 광은 수직 적색 편이기를 통과한다. 이 통전된 상태에서, 모든 가시광선은 수평 방향으로 수평 무색 편이기에 의해 편이 되고, 통전된 TN액정 셀에 의해 회전하지 않고 가시광선은 수평 한 적색 편이기에 의해 전송되지만, 녹색 광은 수직한 녹색 편이기에 의해 흡수된다. 액정 장치를 고속 광 스위치로 이용하여 녹색 광과 적색 광의 전달 사이에서 교번한다. 물체 또는 광원의 적색 및 청색 광 소자의 상태 휘도가 결정된다. 대안적으로, 녹색 편이기가 적색 또는 청색 편이기와 대체되어 청색 및 녹색 또는 적색 및 녹색 광의 전송 사이를 스위치한다. 더구나,투명 편이기는 청색 편이기와 대체되어 적색과 투명 사이에서 스위치한다.
전면유리 와이퍼
비가 오고 있을 때 감광기의 성능을 향상시키기 위해, 이미지의 휙득을 전면유리 와이퍼와 동기시키는 것이 유용하다. 예를 들어, 신호가 와이퍼 모터로부터 제공되어 와이퍼의 위치를 나타낸다. 와이퍼가 센서를 통과한 후 바로, 차량을 조절하기 위해 촬상을 취득할 수 있다. 가장 중요한 것으로는, 와이퍼가 이미지 센서(301)에 있는 동안 이미지를 택하는 것을 방지할 필요가 있다.
제어 차량(100)이 습기 센서를 포함하는 경우, 습기 센서는 전면유리 와이퍼를 감지할 수 있다. 이러한 정보를 제공하는 습기 센서가 1999년 7월 13일자의 Joseph의 전면유리 안개 검출기 및 습기센서라는 제목의 미국특허 제 5, 923,027호에 개시되어 있다.
전면 와이퍼의 온/오프 상태에 관한 정보를 사용하여 차량 헤드램프를 제어한다. 헤드램프 컨트롤러는 전면 유리 와이퍼가 온 하는지를 결정할 때, 헤드램프 컨트롤러는, 이들이 이미 온 하지 않는 경우, 차량의 헤드램프의 저 빔을 온한다. 이외, 헤드램프 컨트롤러는 차량 전면유리 와이퍼가 작동할 때 고 빔상태의 작동으로부터 헤드램프를 비 작동상태로 한다. 이것은 자동제어 상태에 있을 때 헤드램프를 저 빔에 간단히 유지하거나 자동 제어 상태를 해제함으로써 간단히 성취되어 고 빔은, 와이퍼가 작동하는 동안 자동적으로 온(on)되지 않는다. 부가적으로, 헤드램프 컨트롤러는, 전면유리 와이퍼가 온(on) 하자마자, 고 빔의 수동 작동을 비 작동상태로 할 수 있다. 또한, 악천후 등, 특히 안개등이 와이퍼가 온(on)할때 자동으로 작동할 수 있다.
헤드램프 컨트롤러는 전면유리 와이퍼가 작동한다는 것을 나타내는 전면유리 와이퍼 컨트롤러로부터 차량 버스에 대해 신호를 수신하다. 대안적으로, 헤드램프컨트롤러는 전면유리 와이퍼가 이미징 시스템에 의해 촬상된 배경 내의 와이퍼를 검출할 때 작동한다고 결정한다. 또 다른 대안에서, 헤드램프 컨트롤러는 제어 신호가 전면유리 와이퍼를 작동하도록 전송한다는 것을 나타내는 전면유리 와이퍼를 제어하는데 이용되는 레인 센서(rain sensor)로부터 신호를 받아들인다.
감속
차량속도에 의존하는 이미지 센서 작동을 변경하는 것 외에, 다른 속도 기준을 이용하여 차량 램프의 작동을 제어한다. 차량이 온(on)할때, 브레이크가 작동할때, 또는 차량이 서행할 때 고 빔을 온(on) 하는 것이 금지된다. 이는 교차로에 정지하거나 접근하도록 운행할 때, 고빔이 온(on) 하는 것을 방지한다. 감속은 속도입력으로부터 마이크로컨트롤러(1105)(도 11)까지 검출될 수 있다.
불량 픽셀 교정(BED PIXEL CALIBRATION)
이미지 센서는 하나 이상의 불량 픽셀을 포함할 수 있다. 이들 불량 픽셀은 이미지에서 "백색점(white-spots)을 야기하는 매우 민감한 픽셀로 명확히나타난다. 이러한 "백색점"은 센서가 백색점을 계산결과로부터 제외하도록 교정되는 경우, 이미지 내의 에러 광원 검출의 원인으로 된다. 생산 시험 동안, 이들 백색점의 위치는 측정되고 마이크로컨트롤러(1105)와 관련된 프로그램 가능한 메모리에 저장된다. 이미지 어레이 센서의 정상 작동 중 불량 픽셀을 보상하기 위해, 이미지가 얻어진 후, 백색점 위치의 픽셀 값이 이웃하는 픽셀의 평균값과 대치된다.
백색점은 이미지 센서의 이용 중 형성될 수 있어서 이는 재생 시험 중 검출되지 않는다. 이러한 상황은 장치를 작동하지 않게 한다. 이러한 문제를 방지하기 위해, 불량 이미지를 인식한 후에 이미지로부터 백색점을 산출하는 것이 바람직하다. 백색점을 검출하기 위해, 픽셀은 여러 이미지에서, 그리고 장기간에 걸쳐 "점등 중"(light-up)을 유지한다는 것을 검출할 필요가 있다. 불량 픽셀은 이웃하는 픽셀이 어두울 경우 반복해서 점등하는지를 나타낸다. 이러한 픽셀이 검출되는 경우, 이는 불량 픽셀의 리스트에 부가될 수 있다.
불량 픽셀은 성능이 향상되는 지를 결정하기 위해 주기적으로 시험 될 수 있다. 이는, 인접 픽셀이 어둡지 않는 동안 중앙 픽셀이 어두운지를 결정하기 위해 이미지의 순서를 감지함으로써 성취될 수 있다.
피키트 팬스
차량 헤드램프를 제어할 때, 헤드램프 고 빔이 비교적 고속으로 순시 ON 및 OFF하는 상태를 회피하는 것이 바람직하고, 이는 특히 비 가변식 2 상태 헤드램프가 이용되는 경우, 특히 중요하다. 예를 들어, 도로의 표시는 밝은 레벨과 정상 레벨 사이의 헤드램프의 점멸을 야기할 수 있다. 이는, 표시로부터 고 휘도의 고 빔의 반사광이 고 빔의 감광을 야기하는 정도로 밝게 되고 또한, 헤드램프 저 빔의 반사광이 고 휘도 고 빔을 온(ON)으로 하는 정도로 낮은 경우에 발생한다. 이 상태가 발생하면, 이 위치에서의 광 레벨이 무시되는 반면, 물주위의 픽셀은 10 사이클과 같은 소정의 수의 사이클에 대해 무시되지 않는다. 물체가 무시되는 시간 길이는 차량 속도의 계수로서 변화할 수 있다. 차량의 속도가 빠르면, 물체가 무시되는 기간이 더 짧게 된다. 이 기간 동안, 길이는 무시될 물체와 관련된 픽셀외의 픽셀을 사용하여 제어될 수 있다.
반사체는 차량 헤드램프를 오프함으로써 능동 광원과 구별된다. 헤드램프가 오프(off) 되는 기간은 상당히 짧기 때문에, 이미지 센서는 인간의 눈에는 지각되지 않거나 거의 지각할 수 있는 경우에도, 라이트가 오프 하는 광의 저하를 감지할 수 있다. 후술 된 발광 다이오드 헤드램프는 ON 및 OFF를 매우 신속하게 하여 짧은 기간 동안 오프 된다. 작동에서, 마이크로컨트롤러(1105)는 적색 램프 고 또는 저 빔을 제어하여 OFF하고 이미지 센서를 제어하여 헤드램프가 오프 되는 짧은 기간동안 배경을 촬상한다. 이 오프 기간은 예를 들어 10ms일수 있다.
안개 검출기
차량이 안개 상태를 확실히 검출할수 있고 이에 응답하여 앞, 뒤 안개 램프를 자동적으로 ON 및 OFF한다. 효과적인 안개 검출기는 시판되지 않는다. 안개는 헤드램프ON/OFF와 헤드램프 감광기 제어를 위해 이미지 센서와 광학 시스템을 사용하여 검출된다. 안개는 라이트 레벨 결정 주위의 배경과 함께 감소한 배경 컨트라스트에 의해 검출된다. 이 주변 라이트는 앞 배경을 촬상 하는 픽셀의 평균 그레이 스케일 값으로부터 또는 일렉트로크로믹 미러에 이용되는 주위 광센서와 같은 개별적인 주위 광센서 센서에 의해 결정된다. 평균값은 속도 평균값이다. 픽셀의 그레이 스케일 값의 분산은 이미지에서의 정수의 측정을 제공한다. 대안적으로, 분산은 픽셀의 표준 편차로부터 결정될수 있고 특히, 표준편차가 표준편차 임계치 이하인 경우, 안개의 존재는 안개등이 ON에 응답해야 확인된다. 대안적으로, 평균 픽셀 레벨과 개별 픽셀 레벨사이의 개별 차이는 전체 이미지 센서에 대하여 더 해질 수 있고, 변동이 분산 임계치 레벨을 초과하는 경우, 안개의 존재가 검출된다. 안개 기준의 이들예 중 하나는 컨트라스트의 측정으로 이용될 수 있다.
여러 부가적인 요인을 검토할 수 있다. 컨트라스트 값이 여러 이미지에 걸쳐 평균 컨트라스트 값으로 할 수 있다. 이 컨트라스트는 로우 방향 방식으로 결정되어 안개 레벨을 결정한다. 배경의 여러 영역은 독자적으로 결정될 수 있다. 2색 렌즈가 헤드램프 감광기로 존재하는 경우, 칼라 정보가 이용될 수 있다. 광도, 컨트라스트 비(rate) 및 적절한 이미지 센서 노광 시간의 실제 값이 실험적으로 결정되어야 한다. 장치는 휘도 레벨의 소정의 범위 사이에서만 작동되도록 설정되어, 주변레벨이 너무 높거나 너무 낮은 경우, 안개 검출기는 작동하지 않을 수도 있어 오버라이드가 필요하게 된다. 안개에 대한 주위 광 조건은 예를들어 1과 100룩스 사이일 수 있다. 이미지 센서와 주위 광센서는 안개를 검출하기 위해 이용될 수 있다. 주위 광센서에 의해 검출되는 주위 광 레벨이 적절한 범위에 있는 경우, 앞 배경의 이미지가 픽셀의 평균 그레이 스케일 값(예를들어 128룩스)에 설정된 감도가 얻어진다. 소정의 광도 레벨에서의 컨트라스트가 소정의 임계치 레벨이하이면, 안개가 존재한다고 결정된다.
눈 및 안개 검출기
눈이 올 때, 차량이 검출하는 것이 바람직하다. 일반적으로, 폭설 상태에서 고 빔을 작동하는 것은 바람직하지 못하다. 더구나, 폭설이 오는 경우가 아닐지라도, 눈은 헤드램프 컨트롤러가 제어 차량의 소유자의 헤드램프로부터 반사된 광을 기반으로 대향 차량을 인지하는 방식으로 고 빔으로부터의 광을 반사한다.
폭설을 검출하기 위해, 차량 앞 및 위의 광 레벨을 감지하는 감지 시스템을 제공하는 것이 바람직하다. 차량 위의 광 레벨을 얻기 위해, 별도의 광 센서가 차량 위의 하늘로부터 광을 감지하도록 위치되어 있다. 이러한 스카이센서는 차량 앞의 광을 검지하는데 이용되는 센서에 대해 45도로 위치한 단일 픽셀 센서를 포함한다. 차량 앞의 광을 감지하는데 이용되는 센서는 헤드램프 제어를 위해 차량의 배경을 촬상하는데 이용되는 이미지 어레이 센서 또는 단일 픽셀 센서일 수 있다. 앞 및 스카이 센서에 의해 감지되는 값은 기간에 걸쳐 평균된다. 이들 센서는 Robert H. Nixion의 의 1999년 5월 7일자의 포토다이오드 라이트 센서라는 제목의 미국특허 출원 제 09/307.191호와 Jon H. Bechtel의 2000년 1월 25일의 반도체 라이트 센서를 가진 차량 장비 및 제어라는 제목의 미국특허 출원번호 09/491,192호의 내용에 따라 구조될 수 있다.
컨트롤러는 정면 센서와 스카이 센서 모두의 출력을 받아들이도록 연결되어 있고 차량 정면의 상대 광도를 차량 위의 상대 광도와 비교한다. 헤드램프 컨트롤러는, 차량 위의 상대 강도에 대한 차량 앞의 상대 광도의 비율이, 앞 배경의 눈밖의 헤드램프 라이트의 반사로 인해 증가하기 때문에 임계치에 도달하도록, 눈 또는 안개가 내리는지를 결정한다.
컨트롤러가 눈이 오고 있다는 결정을 할 때,이들이 이미 작동하지 않으면, 저 빔 헤드램프를 작동하고 고 빔이 자동 제어 또는 수동으로 작동하지 못하도록 한다. 더구나, 자동제어는 비 작동 상태로 될 수 있고 악천후 등이 작동하게 된다. 부가적으로, 차량의 테일 라이트 및/또는 제동 등(lamp)의 휘도는 증가하여 다른 뒤 차량에 대한 시야를 넓게 한다.
헤드램프 컨트롤러는, 운전자가 정면 전면유리 서리제거기 팬을 연속으로 회전하게 할 때 차량 밖의 상태가 눈이 오거나 안개가 있다는 것을 알 수 있다. 이러한 경우, 컨트롤러는 헤드램프가 고 빔 상태로 작동하지 못하게 하고 자동제어를 하지 못하게 한다.
상기에서 눈 및 안개 검출기는 밤에 안개를 검출하기에 특히 적합 한 반면, 안개 검출기의 기술은 주간 중의 안개를 검출하는데 적합하다.
주간구동 라이트 및 테일 라이트 제어
상술했듯이, 주간 구동 등(DRL)은 어느 차량 상에 제공되어 있다. 상술했듯이, DRL은 주간 상태 동안 고 빔으로 전달된 PWM을 변경함으로써 저 휘도에서도 고 빔을 작동시킴으로써 얻어진다. 이를 위해, 주위 광 센서(1107)를 이용하여 주간 상태를 결정할 수 있고 주간이 검출되는 경우에 헤드램프를 DRL에 스위치한다. 또한, 컨트롤러는 감지된 주위 광 레벨을 이용하여 매우 어두어진 경우 저 빔을 온 한다. 부가적으로, DRL은 주간 상태 동안 이의 휘도를 변경하도록 제어된다. 주위 광 레벨은 최고 밝은 주간상태로부터 어두운 곳에서 저 빔 헤드램프의 작동 전에 막 존재하는 상태로 상당히 변화한다. 주변 광 레벨이 매우 어두울때, DRL에 관한 문제가 있다. 그러나, 최고 밝은 상태에서, DRL은 차량을 포위하는 주위 광 레벨에 대해 덜 밝게 나타나기 때문에 덜 방해된다. 따라서, 헤드램프 제어 회로는 주위 광 센서에 의해 감지된 주위 광 레벨에 응답하여 DRL의 광도를 변경하도록 구성되어 있다.
유사한 문제는 차량의 테일 라이트와 제동 등에 대하여 존재한다. 테일 라이트와 제동등은, 테일 라이트 및 제동등이 주위 광 레벨에 무관하게 온 또는 오프되는 지를 결정하기에 용이하도록 제어 차량 뒤의 운전자가 결정하기에 충분한 광도 레벨을 갖는 것이 바람직하다. 한편, 야간에, 테일 라이트와 제동 등은 차량의 뒤에 대한 운전자의 야간 시야에 악 영향을 주지 않도록 매우 밝게 할 수 있다. 따라서, 주위 광 레벨의 감소와 더불어 테일라이트와 제동 등을 감소하는 것이 바람직하다. 이러한 휘도 변화는 연속적 또는 불연속 단계에서 성취될 수 있다. 부가적으로, 비, 안개 또는 눈과 같은 악천후가 검출될 때, 테이 라이트 및 /또는 제동 등의 감도를 증가하는 것이 바람직하다.
사용자 제어 및 피드백
본 발명의 또 다른 실시예가 도 34에 도시되어 있다. 동일한 참조번호는 도 11에서 도시된 실시예에서와 같은 공통소자를 도시하기 위해 사용되었다. 도 11에 도시된 실시예와 같이, 도 34에 도시된 대안적인 실시예는 이미지 센서 칩(201)과, 미러 마운트(1003)에 바람직하게 설치된 렌즈(202)를 포함한다. 컴파스 센서(1135)는 미러 마운트(1003)에 설치되는 것이 바람직하다. 컴파스 센서는 미러 본체(1000)에서 대안적으로 설치되어 있다. 마이크로컨트롤러(1105)는 미러 본체(1000)에 설치되어 있고 이미지 센서 칩(201)과 컴파스 센서(1135)에 연결되어 있다. 미러 본체(1000)는 일렉트로크로미 소자(1102)와 컴파스 디스플레이(3404)를 더 포함할 수 있고 이들 모두는 마이크로컨트롤러(1105)에 의해 제어될 수 있다.
앞쪽으로 마주한 주위 광 센서(1107)와 뒤쪽으로 마주한 섬광센서(1109)는 미러 본체(1000)에 제공되는 것이 바람직하다.
부가적으로, 스카이 센서(3402)는 미러 하우징(1000)에 마련되어 있는데 이 하우징은 차량 위로 및 약간의 정면의 배경을 검사하도록 경사져 있다. 스카이 센서(3402)는 눈 또는 다른 주위 광 상태를 검출하기 위해 이용된다. 스카이 센서(3402)는 단일 픽셀 센서이고 하늘의 시야을 이미지 센서 칩의 목적 영역에 이미지하는 광학 소자로 미러 마운트에 조립되어 있다. 이러한 구조는 공동으로 양수된 미국 특허 제 6,130,421호에 개시되어 있다.
마이크로 컨트롤러(1105)는 여러 정보와 제어신호의 교환을 위해 차량 버스(3406)에 연결되어 있다. 지적했듯이, 스위치 제어 모듈이 마이크로컨트롤러(1105)에 대한 사용자에 의해 조절된다. 예를 들어, 고/저 빔 스위치(3410)는 헤드램프 온/오프 스위치(3412)에서와 같이, 스위치 제어 모듈(3408)에 연결되어 있다. 이러한 스위치는 차량에 공통으로, 고/저 빔 스위치는 스티어링 휠 칼럼에 설치되어 있고 헤드램프 온/오프는 차량 설치 판넬에 위치되어 있다.
본 발명은 또한 사용자가 헤드램프 제어 시스템의 감도를 조절하게 하기위해 스위치 제어 모듈(3408)에 연결된 사용자 감도 선택 스위치(3414)를 제공한다. 마이크로컨트롤러(1105)는 고 빔을 희미하게 하거나 밝게 할 때를 결정하기 위해 검출된 광원과 비교하도록 마이크로컨롤러를 이용하는 임계치를 조절함으로써 사용자가 설정한 감도의 변경에 응답한다. 대안적으로, 마이크로컨트롤러(1105)는 헤드램프 광도 상태를 변경하거나 이들 상태와 관련된 듀티사이클을 변경하는 비율을 변경하도록 설정하는 감도를 이용한다. 더구나, 마이크로컨트롤러(1105)는 CMOS이미지 어레이 센서의 어떤 또는 모든 픽셀의 통합시간을 변경함으로써 감도를 변경한다. 또한, 차량 정면의 배경의 여러 부분의 광에 대한 감도는 앞 배경의 주변 영역을 촬상하는 이미지 어레이 센서의 픽셀에 대한 임계치/통합시간을 변경함으로써 조절된다. 또 다른 조절은 사용자 감도 스위치(3414)의 조절에 응답하는 방법을 결정하도록 마이크로컨트롤러(1105)에 프로그램된다.
상술했듯이, 본 발명은 사용자가 차량 헤드램프의 자동제어를 비 작동상태로하는 자동 헤드램프 제어 온/오프 스위치(3415)를 포함한다.
차량 버스(3406)에는 광 제어 모듈(본체 컨트롤러)(3416)이 연결되어 있는데, 이 광 제어 모듈은 저 빔 헤드램프(3418)의 상태, 가능하다면 인지된 광도, 고 빔 헤드램프(3420) 및 테일 라이트(3422)의 휘도를 제어한다. 정면 제어 모듈(3416)을 이용하여 안개 램프의 온/오프 상태 또는 인지된 휘도를 제어한다. 상술했듯이, 주간 주행 광의 휘도는 고 빔(3420)의 인지된 휘도를 제어함으로써 조절된다.
도 35는 스위치 제어 모듈(3408)에 연결된 스위치의 여러 상태에 응답한 마이크로 컨트롤러(1105)의 작동의 상태도를 도시한다. 도시되어 있듯이, 마이크로컨트롤러(1105)는 자동 제어 온/오프 스위치(3415)의 작동에 응답하여 자동 모드 또는 수동 모드로 작동한다. 이러한 스위치는 스티어링 휠 칼럼에 제공되어 고 빔을 수동으로 작동하는데 이용되는 동일한 칼럼 스위치에 통합된다. 예를들어, 이러한 칼럼스위치가 중간 부분에 있으면, 마이크로컨트롤러(1105)가 수동모드로 작동한다. 예를들면, 이 칼럼 스위치가 앞위치에 이동하면, 마이크로컨트롤러(1105)는 자동 제어 모드(mode)를 입력함으로써 응답한다. 상술했듯이, 자동제어 모드 동안, 마이크로컨트롤러(1105)는 이미지 센서에 의해 검출된 광원 또는 다른 현상을 기반으로 고 빔 온 상태(3502)와 고 빔 오프 상태(3504)사이의 상태를 변경한다. 그러나, 수동모드에서, 헤드램프는 종래의 방식으로 수동으로 작동한다. 예를 들어, 고 빔은 처음에 오프 상태(3508)이고 고 빔이 온 상태(3510)에 있도록 칼람 스위치 또는 기타 메카니즘의 수동 토글링에 의해 온 된다. 다른 스위치를 토글링하는 것은 고 빔을 오프시킨다. 칼럼 스위치가 프레쉬 기능을 포함하는 경우, 칼럼 스위치를 프레싱하는 것은 고 빔(온 상태(3512))을 일시적으로 변경하는 반면, 사용자가 칼럼스위치를 해제 하면, 고 빔이 오프 되어 상태(3508)에 복귀한다.
도 36은 더 복잡한 제어 방법을 도시한 상태도이다. 도 35에 도시된 제어 방법에 관하여 마이크로컨트롤러(1105)는 자동 모드 또는 수동 모드 중 하나로 작동한다. 자동 또는 수동 모드 사이의 천이는 차량 기구 팬넬 또는 스티어링 휠 칼럼에 제공된 스위치(3415)를 사용하여 수동으로 선택된다. 수동모드에서, 마이크로컨트롤러(1105)는 도 35에 대하여 상술한 같은 방식으로 작동한다. 그러나, 자동모드에서, 마이크로컨트롤러(1105)는 자동 고 빔 제어 상태(3602)에서 처음에 작동하는 반면, 고 빔은 온과 오프 상태 사이의 천이는 물론, 헤드램프가 이 특성을 갖을 수 있는 경우 중간 휘도의 상태로 제어된다. 도 36에 도시된 방법에 따른 자동모드로 작동할 때, 사용자가 고 빔을 수동으로 온 하기 위해 칼럼 스위치(3410)을 토글할 때, 마이크로컨트롤러(1105)는 사용자가 칼럼 스위치를 다시 토글할때까지 수동 오버라이드 상태(3604)로 고 빔을 온 한다. 이점에서 마이크로컨트롤러(1105)는 자동 고 빔 제어 상태(3602)로 복귀한다. 사용자가 프레싱 칼람 스위치를 수동으로 작동하는 경우, 마이크로컨트롤러(1105)는 고 빔을 프래싱 상태(3606)를 입력하고 프레쉬 칼럼 스위치가 프레싱 위치에 유지되는 한 이 상태로 유지된다. 사용자가 프레싱 칼럼 스위치를 해제하는 경우, 마이크로컨트롤러(1105)는 자동 고 빔 제어 상태(3602)로 복귀한다.
고 빔이 프레싱 상태 동안 최고 밝은 상태로 작동하는 경우, 본 발명에 따라, 프레싱 상태 동안 헤드램프의 휘도는 전체 휘도보다 적다. 특히, 프레싱 상태 동안 헤드램프가 휘도는 감지된 주위 광 레벨의 계수로 또한 헤드램프의 현재 광도의 계수로 변화한다. 이 방법에서, 프레싱 스위치가 작동하는 경우, 헤드램프의 인지된 휘도가 현재 광도 레벨의 증분 이상의 소정의 증분 까지 증가되어 전방차량에 대한 헤드램프의 휘도의 인지 가능한 증가를 제공하지만, 이러한 차량의 운전자의 눈에 갑작스럽고 과도한 섬광을 야기하지 않는다.
도 37은 매우 복잡한 제어 방법의 또 다른 상태도를 도시한다.
다시. 마이크로컨트롤러(1105)는 자동 또는 수동 모드 중 어느 하나로 작동한다. 수동모드에 있는 경우, 마이크로컨트롤러(1105)에 의해 헤드램프가 도 35 및 도 36에 대하여 상술한 방법과 같은 방법으로 제어된다. 다시, 자동 또는 수동 모드 중 어느 하나의 작동은 스위치(3415)의 조작에 의해 사용자에 의해 수동으로 선택된다. 자동모드에 있는 경우, 마이크로컨트롤러(1105)는 자동 고빔 제어 상태로 작동함으로써 제어 상태가 고 빔 온 상태 (3702)와 고 빔 오프 상태(3704)사이에서 변화한다. 마이크로컨트롤러(1105)는 이미지 센서에 의해 검출된 광원에 응답하는 상기와 같은 방식으로 상태(3702)와 (3704)사이를 이동한다. 마이크로컨트롤러(1105)가 고 빔 온 (상태(3702)로 자동 모드로 작동하고 칼럼 스위치(3401)가 토글하는 경우, 마이크로컨트롤러(1105)는 고 빔을 오프하기 위해 요청에 따라 칼럼 스위치의 토글링을 해석한다. 마이크로컨트롤러(1105)는 고 빔을 수동 오버라이트 상태(3708)로 오프한다. 마이크로컨트롤러(1105)는 칼럼 스위치가 다시 토글할 때 때까지 30초와 같은 소정의 기간 동안 고 빔을 수동 오버라이트 상태(3708)로 오프하게 한다. 기간이 만료되는 경우, 마이크로컨트롤러(1105)는 고 빔을 오프 상태로 유지하지만, 상태(3604)에 이동함으로써 고 빔이 이미지 센서에 의해 검출된 광원에 응답하는 자동 헤드램프 제어 알고리즘을 토대로 자동으로 다시 온된다. 마이크로컨트롤러(1105)가 이 수동 오버라이드 고 빔 온 상태(3706)를 15초와 같은 소정의 기간 동안 또는 칼럼 스위치가 다시 토글할 때까지 유지한다. 칼럼스위치가 다수 토글하는 경우, 마이크로컨트롤러(1105)는 고 빔 오프 수동 오버라이드 상태(3708)로 이동한다. 마이크로컨트롤러(1105)는 상태(3076)를 타이머가 완료되어 고 빔을 온 상태로 처음에 유지하지만 자동 제어 알고리즘에 의해 이미지센서에 의해 검출된 광원에 응답하여 헤드램프을 감광하거나 오프할 때 상태(3702)에 입력된다.
마이크로컨트롤러(1105)가 고 빔 오프(상태(3704)로 자동 제어 상태로 작동하고 칼럼 스위치가 토글하는 경우, 마이크로컨트롤러(1105)는 이를 고 빔 온 오버라이드 상태(3706)에 입력하도록 명령으로 해석한다. 마이크로컨트롤러(1105)는 다음 상술한 기준을 토대로 고 빔 온 수동 오버라이드 상태(3706)를 떠난다.
마이크로컨트롤러(1105)는 고 빔 오프 (상태(3704))로 자동제어 상태로 작동하고 사용자가 프레싱 칼럼 스위치를 수동으로 작동하는 경우, 마이크로컨트롤러(1105)는 고빔이 프레싱 상태로 온하는 상태(3701)로 이동한다. 사용자가 스위치를 프레싱 위치로 유지하는 한, 온을 유지한다. 사용자가 프레싱 칼럼 을 해제할 때, 마이크로컨트롤러(1105)는 고 빔 오프 상태(3704))로 자동 모드로 복귀된다. 마이크로컨트롤러가 고 빔 오프(상태(3702))로 자동제어 상태에 있는 경우, 프레싱 칼럼 스위치를 작동할 때, 사용자가 프레싱 위치에 스위치하는 한, 고 빔이 상태(37010)에서 이미 온(ON)을 유지한다. 그러나, 사용자가 칼럼 스위치를 해제하는 경우, 마이크로컨트롤러(1105)는 상태(3702)가 아니라 상태(38704)에 복귀하여 고 빔을 오프한다. 상태가 보장되는 경우, 헤드램프 컨트롤러(1105)는 자동제어하에서 고 빔을 다시 온(ON)한다.
수행할수 있는 특징에 의해 자동 헤드램프 컨트롤러가 헤드램프 스위치(3412)가 오프(OFF) 위치에 있을 때, 또는 차량 점화가 오프 되는 경우 헤드램프의 휘도를 점차적으로 약하게 한다. 대안적으로, 헤드램프 컨트롤러는 모든 승차자(또는 단지 운전자)가 차량을 탈출한 후, 지정된 시간에 헤드램프의 광을 희미하게 한다. 지정 기간 동안 전체 광도 상태로 광을 유지하지 않고 이 방법으로 광을 희미하게 함으로써, 관찰자는 운전자 또는 기타 승차자에게 차량 라이트를 유지하라고 제안하는데, 이러한 이유는 관찰자가 이러한 기한 동안 헤드램프의 희미하게하거나 밝게하는 것을 관찰할 수 있기 때문이다.
도 34를 다시 참고하면, 기구 제어 패널 모듈(3424)은 차량 버스(3402)에 연결되어 있다. 인디케이터(2426)은 기구 패널 제어 모듈(3424)에 연결되어 차량버스(3406)에 걸쳐 마이크로컨트롤러(1105)로부터 제어 신호를 받아들인다. 일반적으로, 차량은 단일 인디케이터, 통상 청색 라이트를 갖는데 이는 차량 고빔이 온 상태에 있을 때 작동한다. 이러한 단일 인디케이터는, 여러 중간 광도레벨을 갖도록 헤드램프 컨트롤러에 의해 자동적으로 제어될 때, 고 빔의 상대 휘도에 관한 피드백을 사용자에게 제공하지 못한다. 이러한 피드백을 제공하기 위해, 시스템은 인디케이터(3426)가 헤드램프의 광도 레벨에 비례하여 변화는 광도를 갖도록 구성되어 있다. 이러한 변화는 주목할만한 단계에서 변경되거나 지속된다. 사용자에게 이러한 수동 작동에 적절히 응답하는 투명 표시를 제공하도록 헤드램프가 고 빔의 수동 작동의 결과로 고 빔 상태에 있을 때, 인디케이터(3426)의 휘도가 크게 증가한다. 또 다른 인디케이터의 방법은 헤드램프의 휘도의 계수로서 표시되는 스케일을 포함하도록 인디케이터(3426)를 구성하는 것이다. 이러한 스케일은 도 38에 도시된 예시적인 디스플레이와 같은 다증 분할 디스플레이로 제공된다. 여기서 예시된 새그먼트의 수는 헤드램프의 휘도의 계수로서 인디케이터 변화를 갖는 것이다. 또 다른 표시 방법은 헤드램프의 상대 휘도에 해당한다. 따라서, 예를 들면, 헤드램프 아이콘 새그먼트(3840-3812)는 헤드램프의 증가한 휘도 레벨과 독자적으로 관련이 있다. 부가적으로, 도 38에 도시된 인티케이터의 칼라는 수동 또는 자동모드 중 수동 작동 또는 동작을 표시하도록 변경되거나 낮은 빔, DRL, 안개등의 작동을 표시한다. 헤드 램프 컨트롤러가 자동 제어 모드에서 작동하고 있는 운전자를 표시하는 또 다른 방법은 자동 /수동 선택 스위치(3415)에 인디케이터 광을 제공하여, 사용자가 이 자동/수동 스위치(3415)를 누루는 경우, 스위치 부근 또는 스위치 내의 라이트가 작동된다. 해당 기술분야에서 공지된 다른 표시 기술이 유사하게 이용된다.
상술했듯이, 차량 헤드램프가 차량이 이용되는 여러 나라의 범규에 따라 수퍼 하이 빔 상태로 작동될 수 있다. 이러한 수퍼 하이 빔은 0도에서 75,000cd 의 직각 및 수평이상의 휘도를 갖는다.
이러한 수퍼 하이 빔은 유럽에서 사용이 허용되고 유익하다는 것을 알았다. 차량이 이러한 능력과 적절한 헤드램프가 장비된 경우, 제어 회로는, 차량이 소정의 속도레벨 이상이라고 검출될 때 작동해야할 수퍼 하이 빔을 제어한다. 이 방법에서, 수퍼 하이 빔은, 차량이 고속도로에서 작동하는 경우 가장 일반적으로 작동한다. 부가적으로, 이러한 고 빔이 제공되면, 시스템은 차량 앞의 검출된 광원에 대한 증가한 감도를 갖도록 프로그램되어 있다. 수퍼 하이 빔은 광원인 차량에 근접해옴에 따라 검출될 때 희미해진다.
도 34에 도시되어 있듯이, 마이크로컨트롤러(1105)는 차량 버스(3406)을 경유하여 GSP수신기(3450)에 연결된다. 마이크로컨트롤러(1105)는 차량의 이동 방향과 위치를 나타내는 GSP수신기로부터 정보를 수신한다. GSP수신기(3450)는 네비게이션 시스템의 부분이거나 차량의 기타 시스템의 부분이다. GSP수신기 및 안테나는 공통으로 양도된 미국특허 제 6,166,698호에 개시되어 있듯이 백미러 어셈블리에 설치된다.
GSP수신기(3450)로부터 수신된 정보는 차량의 위치와 방향을 이미 확인하는 형태이거나 위치가 마이크로컨트롤러(1105)에 의해 계산할 필요가 있는 인공위성으로부터 직접적으로 수신된 정보의 형태이다. GSP수신기(3450)는 네비게이션 시스템의 부분인 경우, 이 네비게이션 시스템은 GSP수신기로부터 정보를 처리하여 마이크로컨트롤러(1105)에 의해 필요한 정보를 정확히 제공한다. 이러한 정보는 예를들어 차량이 현재 이동하고 있는 도로가 주거 도로, 분기한 고속도로 또는 고속도로인지의 여부에 관한 표시를 포함한다. 마이크로컨트롤러(1105)는 이 정보를 사용하여 차량의 외부 라이트를 제어한다. 특히, 마이크로컨트롤러(1105)는 차량이 거주지 도로에서 주행하는 경우, 차량 고 빔 또는 수퍼 하이 빔의 작동을 방지한다. 마이크로컨트롤러(1105)는 분기한 고속도로 또한 고속도로에서 이동할 때를 제외하고 수퍼 하이 빔을 작동하지 않게 한다. 차량의 위치를 이용하여 차량이 나라, 주 또는 수퍼 하이 빔의 이용을 허락하거나 (금지하는)도시에 위치하는 지에 대한 결정을 토대로 수퍼 하이 빔을 작동하거나 비작동상태로 한다. 부가적으로, 차량의 위치를 이용하여 차량이, 도로의 왼쪽에서 구동되는 영역 이나 도로의 오른쪽에서 구동되는 영역에서 차량이 구동되는 지를 결정한다.
헤드램프 방향 변경 및 헤드램프 점멸을 위한 LED 헤드램프
차량이 터닝하는 방향으로 스티어링 할수 있는 헤드램프을 제공하는 것이 바람직하다고 오래동안 여겨오고 있다. 또한, 운전자가 라이트의 OFF을 감지하지 않도록 한 단기간만 OFF 또는 실질적으로 감광을 행하는 것이 가능한 헤드램프를 제공하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 이미지 취득 중에 반사가 일어나지 않는다. LED램프를 이용하여 코스트 효율이 높은 방법으로 이들의 기능을 얻을 수 있지만, 차량 헤드램프을 실현할 수 있는 정도의 광을 발생하는 LED램프가 시판되지 않는다. LED에는 차량 헤드램프에서의 용도를 제한하는 여러 결점이 있고 이 많은 LED가 발생하는 광량이 비교적 적다는 것, 및 특수한 구조를 가지는 LED을 조립하는 경우의 제조 가능성 상의 제한이 있다. 이러한 결점으로 인해, LED램프는 기타 조명기술보다도 더 에너지 효율이 높고 수명이 길은 데도, 차량 헤드램프를 실현하는데에 이용되지 않는다. LED로부터 백색광을 발생하는 수단은 1008년 9월 8일자의 Jone K.Roberts의 발광다이오드를 포함하는 조명 어셈블리라는 제목의 미국 특허 제 5,803, 579호에 개재된 것과 같이 실행된다.
LED 헤드램프(2600)은 도 26a 및 26b에 개시되어 있고 LED헤드램프를 이용하여 이미지 샘플링 기간 동안 짧은 시간에 순시 OFF 또는 감광하는데 이용할 수 있다. LED헤드램프(2600)는 반도체 광학 방사 에미터(2603, 2605)를 설치하는 지지대로 역할을 하는 열추출 부재(2601)를 포함한다. 반도체 광 방사 에미터(2603, 2605)가 열추출부재에 전기적으로 연결된 경우, 열추출부재는 작동 중 반도체 광 방사 에미터내에서 발생된 열을 제거하기 위한 열통로를 제공하는 것외에, 반도체 광 방사 에미터에 대한 전기적인 접속을 제공한다. 에미터(2603, 2605)는 열추출 부재와 전기적으로 절연되어 열추출부재는 열통로 만을 제공한다. 각각의 에미터(2603)는 와이어 본드(2609)와 레지스터(2611)를 통해 도체 스트립(2607)에 연결되어 있다. 각각의 에미터(2605)는 본딩 와이어(2615)와 레지스터(2617)를 통해 도체 스트립(2613)에 연결되어 있다.
열추출부재(2601)는 절절한 재료로 구성될 수 있고 바람직한 구성으로 형성될수 있다. 예시된 열추출부재는 33개의 우물을 포함하는 형상이 직사각형이고 이들 각각은 반도체 광 방사 에미터(2603, 2605)을 받아들인다. 열추출부재의 뒤는 주위공기에 대해 열 감쇠의 큰 표면을 제공하는 핀(2621)을 포함한다. 열추출부재는 볼록 형, 실린더 측벽의 일부와 같은 형상, 차량의 전부의 광의 방향을 변경하는 세장한 바(bar), 또는 복수의 다른 각도로 연장한 결합 평면 등의 광의 방향을 변경을 가능케 하는 다른 구조를 가질 수도 있다고 상정하고 있다.
열추출부재가 챔퍼되고 익스텐션, 슬롯, 구멍 및 홈 등을 포함하고 시준 컴과 같은 디프레선 또는 광학 성능을 향상시키는 기타 형태를 포함한다. 예시된 열추출부재는 타원형 컵(2602)을 포함한다. 열추출 부재는 베리늄, 알루미늄 합금, 스틸 또는 메탈 과 같은 동, 동합금, 대안적으로, 세라믹과 같은 또 다른 열전도재료로 되어 있다. 바람직하기로는 열추출 부재는 열, 전기 전도 금속으로 되어 있다. 이러한 재료는 여러 소오스로부터 상업상 이용 가능하다.
컵(2602)은 반도체 광 방사 에미터의 수용을 위한 열추출부재의 상면에 형성되어 있다. 예시된 컵(2602)은 나란히 에미터 칩(2603, 2605)을 수용하도록 타원형이다. 그러나 컵은 둥근, 타원, 직사각형, 사각형, 6각형, 8각과 같은 적절한 형상일수 있다. 타원형 컵은 하나 이상의 에미터를 수용함과 아울러, 광을 바람직한 방사 패턴으로 바깥쪽으로 투사하는 효율적인 반사기를 제공한다는 장점을 가지고 있다. 반도체 열 광 방사 에미터의 부착의 점을 직접 아래로 놓이게하는 열추출부재의 영역은 니켈, 패러듐, 금, 은 기타 합금을 포함하는 기타재료도 피복되어 다이 어택쳐의 신뢰성과 품질을 향상시킨다. 매우 얇은 측 재료가 에미터와 추출부재사이에 임의로 끼워져 본발명의 범위 및 정신에서 벗어나지 않고 여러 바람직한 효과를 얻을 수 있다. 재료는 에미터와 추출 부재 사이의 전기 접속을 제공함으로써 열추출부재는 기준 전위를 제공할 수 있고, 이전위는 접지 전위이다. 재료는 접착제 , 절기 절연체, 및 전기 절연 및 전도체의 전도 또는 패턴화한 화합물이 바람직하고, 열전달을 방해하지 않고 열 추출부재에 에미터에 대한 마운터 또는 지지대, 본드 전기 접속에 이용된다. 광 향상 컵 특성 내의 열추출부재는 반사율을 증가하고 광 효율을 향상시키기 위해 실버, 알루미늄, 금 또는 기타 적절한 재료로 피 복될 수 있다. 켑슐 재료의 영역은 니크롬, 흑색 산화물 또는 기타의 고 방사성 처리로 피복하여 방사 냉각을 개선할 수 있다. 반도체 광 방사 에미터의 접속은 전기 전도 접착제 다이 부착 에폭시의 특별한 형태의 이용에 의해 바람직하다. 이들 접착제는 접착제의 실버와 같은 금속 필러에 의해 양호한 전도도를 성취한다. 적절한 다이 부착용 접착제는 당 기술에서 공지되어 있고 내셔널 스트래치 및 화학 및 메사츄세츠, 빌레리카의 에포 택의 알브스티으로부터 캘리포니아 샌디에고의 양자재료로부터 얻을수 있다. 솔더를 LED칩을 실시예에서 열추출부재에 부착하는 수단으로 이용된다. 전기 전도 접착제 또는 솔더에 의해 부착되든 간에, 본드는 에미터와 열추룰부재사이의 양호한 전기 및 열 전도도를 설정한다. 전극을 가지는 에미터가 이 베이스에서가 아니라 LED칩의 상부에서 전도 본드 패드로 명백한 경우에, 모든 전극의 전기 접착은 열추출부재에 대한 다이 접착이 아니라 와이본드에 의한다.
반도체 광 방사 에미터는 재료 또는 소자를 통해 전류가 통과하는 경우, 반도체 광 방사 에미터는 전계발광이라고 하는 물리적인 메카니즘에 의해 100nm와 2000nm사이의 파장을 갖는 전자 방사을 방출하는 소자 또는 재료를 포함한다. 헤드램프 조명을 발생하기 위해, 다른 에미터를 우물에 이용하여 황갈색 에미터 우물; 각각의 우물에 위치한 황갈색 및 시언 에미터; 각각의 우물에 위치한 적색-오랜지 및 시언 에미터; 또는 우물에 위치한 적색-오랜지 및 시언 에미터; 각각의 우물에 위치한 에미터와 같은 광을 발생시킨다. 5개의 우물 중 4개는 청색-적색 및 황갈색 에미터를 가지고 있고 5개의 우물 중 하나는 적색-오랜지 및 황갈색 에미터를 갖는다. 이러한 구성은 차량의 통로를 조명하는 백색광을 발생시킨다.
반도체 광 에미터는 선행기술에 공지되어 있듯이, 발광 다이오드(LED), 폴리머 발광다이오드(PLED), 오렌지색 발광 다이오드(OLED)를 포함한다. 이들로된 광전자 구조 및 이러한 재료는 당업자에게 공지된 종래의 무기체와 전기적으로 유사하고 여러 상이한 소오스로 부터 이용가능하다. 헤드램프에 대해 적합한 에미터의 예는 AlGaAs, AlInGaP, GaASm GaP, InGaN, SiC를 포함하고, 유기 또는 무기 다이 또는 인을 이용하여 백열의 물리적 메카니즘을 경유하여 향상된 방출을 포함한다. 본 발명에 이용하기에 적절한 LED칩은 Hewlett-Packard, Nicchia Chemical, Siemans Optoelectronics, Sharp, Stanley, Toshibe, Lite-On, Gree Research, Toyoda Gosei, Showa Denko, Tyntec와 같은 회사에 의해 이루어 진다. 이러한 칩은 높이가 0.008-0.020이고 길이가 0.008-0.016사이의 정사각형 베이스에서 개략적으로 이루어진다. 헤드램프를 실행하기 위해, 0.020 이상의 사각 베이스를 갖는 큰 칩이 이용되고 특히 0.025-0.035 이상의 크기를 갖아 광을 발생한다. 실질적인 히트 싱크에 설치된 이러한 에미터의 어레이에 의해, LED램프가 차량 헤드램프로 작동하기 위해 충분한 광을 발생한다. 이용될 수 있는 에미터의 상세는 Jone K. Roberts의 반도체 방사 에미터 패키지라는 제목의 1999년 10월 22일의 미국특허 출원 제 09/426,795에서 발견될 수 있다. 제어 신호를 에미터에 공급하는 전기통로는 도체를 통하여 제공된다. 전도체는 절연층의 면에 붙은 전기 스트립이다. 절연층은 히트싱크의 상면에 설치되어 있다. 절연층은 컵위의 개구부를 포함하는 인쇄회로기판이거나 에폭시 또는 플라스틱층일수 있다. 전도체는 동, 알루미늄 및 합금과 같은 전기 전도체일 수 있거나, 종래의 수단에 의해 절연체에 붙은 회로 트레이스를 포함할 수 있다. 도 26a에 개시된 회로 트레이스는 개별 공급이 상이한 에미터에 제공된 곳에 이용되는 패턴을 도시한다.
캡슐 재료는 반도체 광 방사 에미터 및 와이어 본드를 보호하는 역할을 하는 재료 및 이 재료의 결합이다. 캡슐 재료는 여러 파장의 방사광을 통과한다. 본 발명을 위해, 실질적인 투명한 캡슐 재료는 평탄두께 0.5mm에서, 380nm 와 800nm사이의 가시광 범위파장의 광의 20%투과율 이상을 나타낸다. 캡슐 재료는 투명한 에폭시, 또는 기타 열 경화 재료, 실리콘 또는 아크릴레이트를 포함한다. 대안적으로, 캡슐 재료는 아크릴, 폴리카본네이트, COC와 같은 글라스 또는 열가소성수지를 포함한다. 이 캡슐 재료는 Nitto Denko로부터 얻어질 수 있는 NT300H과 같은 이송 몰딩 혼합물, 포팅(potting), 단일부분 또는 다중부분으로 시작하여 고온 큐어, 초음파 큐어, 마이크로웨이브 큐어 등으로 처리되는 기타재료을 포함한다. 적절한 클리어 캡슐 재료가 Epoxy Tevhnology of Billerica, Massachusette, from Nitto Denko America, Inc., of Fremont, California, or from Dexter Electronic Material of Industry, California로부터 얻어질 수 있다. 캡슐 재료는 에미터에 의해 방출되거나 열추출부재의 표면에 의해 반사된 전자기 에너지의 빔 형태 또는 시준을 제공한다. 캡슐 재료는 화학적 장벽, 봉합제 및 에미터의 보호를 제공하는 물리적 쉬라우드(shroud), 본드, 본드 패드, 전도체 와이어, 와이어 본드와 같은 내부 접착제, 산소 노출, 습기 또는 부식증기, 솔벤트 노출, 기계적인 마모 또는 손상 등으로인한 환경 손상으로부터 전기 리드 열추출부재의 내부면으로 역할을 한다. 캡슐 재료는 제 2차 광학, 지지부재, 제 2 열추출기와 같은 인접 소자에 부착하거나 일치시키기 위해 제공되어 있다.
캡슐재료는 2개 이상의 재료로 되는 이질 질량을 포함할 수 있고, 각각의 재료는 캡슐 재료의 전 용적의 일부를 점유하고, 특별한 기능 또는 특성을 가지고 있다. 예를 들어, 실리콘 "글로브 탑"("glob top")과 같은 응력 제거 겔이 에미터와 와이어 본드위에 위치해 있다. 이러한 국지화한 응력 제거 겔은 유연하고 변형가능하며 구성부품의 그 후의 처리 사이에 또는 수용하는 것을 보호하는 기능을 하는 역할을 한다. 에폭시와 같은 경질 몰딩 혼합물이 소자의 여러 특성에 대한 구조적인 집적화를 제공하여 전기 리드를 유지하고 환경의 영향으로부터 소자의 내부 메카니즘을 보호하고 반도체 방사 에미터를 전기적으로 절연하여 바람직하다면, 에미터에 의해 방사된 방사 이미지의 여러 광학적인 적정화를 제공한다.
부과적으로, 응력 제거 겔 내에 이용되는 필러는 다이어몬드 분말과 같은 고 열 전도성 재료를 포함하는 것이 바람직하다. 다이아몬드는 고 열 전도성을 가진 물질을 화학적으로 불활성 재료이다. 이와 같은 재료의 존재는 겔의 열전도율을 현저히 높게 하여 발광체 칩 내에서 발생 된 열이 냉각 부재 및 주변 환경에 전달하는 추가의 경로를 갖일 수 있다. 이러한 부가적인 열추출 통로는 에미터의 효율을 증가시켜서 램프의 광 출력을 증가시킨다. 캡슐 재료 및 이러한 캡슐 재료를 이용한 장치의 제조는 미국특허 출원 제 6,335,548호에 상세히 설명되어 있다.
조절 가능한 발광 다이오드 헤드램프(2700)가 도 27에 도시되어 있다. 헤드램프는 두개의 램프부분(2703)과 (2705)을 갖는 열추출부재(2701)을 포함한다. 이 열추출부재(2701)은 두개의 램프 부분(2703, 2705)를 포함하도록 구성되어 있다. 각가의 이들 부분은 램프(2601)과 동일하고 5도에서 45도의 각도로 두개의 정면을 제공하고 약 15도로 각을 이루는 것이 바람직하다.
고 및 저 빔을 제공하기 위한 헤드램프의 또 다른 설계는 도 28에 도시되어 있다. 헤드램프(2800)은 두개의 램프부분(2803, 2805)을 가지는 열추출부재(2801)을 포함한다. 열추출부재(2801)은 두개의 램프부분(2803, 2805)을 포함하도록 구성되어 있고 각각은 램프(2601)과 실질적으로 동일하다. 열추출부재는 두 개의 정면을 1도에서 2도로 제공하고 약 1.5도 각이지는 것이 바람직한다. 이각은 도 28에서 확대하여 각이진 면을 용이하게 볼 수 있다.
조명된 LED의 선택부를 제어함으로써 헤드램프가 조준 될 수 있다. 차량의 정면은 정면 그릴(grill)을 따라서 이동하는 바에 위치한 LED칩을 배치할 수 있다고 상정한다.
공통 히트 싱크위에 다수의 칩을 직접 설치하는 장점을 상기 실시예가 있을지라도, 이산적인 LED램프의 어레이를 이용하여 LED헤드램프(2605)(도 26c 및 26d)을 수행한다. 각각의 이산적인 LED 램프는 LED소자에 손상을 주지 않고 더 밝은 광을 얻기 위해 에미터에 의해 발생 된 전력을 감쇠하는 열추출부재를 포함한다. 종래의 제조 처리에 유일하게 적합한 특히 바람직한 고 전력 LED램프는 Jone K. Roberts의 1999년 10월 22일자의 반도체 방사 에미터 패키지라는 제목의 미국특허 출원 제 09/426,795 및 6,335,548 호에 개시되어 있다. 이용뒬수 있는 다른 LED램프는 Hewlett Packard Company와 같은 LED제조사로 부터 상업상 이용가능하다.
LED램프(2650)(번호가 붙여진 유일한 것)가 회로 기판(2652)과 히트 싱크(2654)(9도 26d)에 설치되어 있다. 이 회로 기판은 이차 히트 싱크를 제공할 수 있고, 이 회로기판의 전도 층(2660)은 각각의 LED램프의 열추출부재(2664)를 회로기판의 전도층(2662)에 열적으로 연결함으로써 주위공기에 노출된다. LED램프의 열추출부재는 히트싱크(2654)에 열적으로 연결되어 있다. 도 26c 및 26d에 예시된 실시예에서, 열 전도 재료(2670)이 열추출부재 아래의 회로기판을 통한 구멍에 위치되어 있다. 열 전도체는 회로기판보다 두꺼우며 탄성적이다. 예를들어, 열 전도재료는 Bergquist로 부터 상업상 이용가능한 절단 탄성체 및 실리콘과 같은 수행된 열 커플러를 이용하여 제공될 수 있고 시리패드(Silipad)(600)로 확인된다. 열추출부재를 이용한 LED램프에 대한 패키지는 Jone K, Roberts의 1999년 10월 22일의 반도체 방사 에미터를 이용한 인디케이터 및 조명장치라는 제목의 미국특허 출원 09/425, 792호에 개시되어 있다.
적색-녹색-청색 또는 상보형 조명을 이용하는 경우, 반사 물체와 램프를 구별하기 위해 시도되는 경우, 선택된 칩만이 순시 OFF한다고 상정한다. 따라서, 바이너리 에미터에 대하여, 황갈색 에미터 만이 간단히 감소한 휘도를 갖는데 필요하다. 부가적으로 헤드램프를 OFF하는 대신에, 광 레벨은 반사체가 이미지 센서 어셈블리가 물체를 검출하는 픽셀 임계치 이하인 레벨로 감소 된다. 이용될수 있는 기타 LED장치/소자 구조는 Jone K.Roberts의 2001년 1월 1일의 전자 소자용 고 전력 방사 장치 및 열 감쇠 패키지라는 제목의 공동 양수된 미국 특허 6,335,548 와 Jone K. Roberts의 2001년 1월 22일의 방사 에미터 장치 및 이를 제조하는 방법이라는 제목의 공동으로 양도한 미국 특허 6,335,548에 개시되어 있다.
센서용 표면 실장 필터
반도체 광 센서(201)에 직접 위치된 방법은 도 29a-도 29d에 관하여 설명할 것이다. 제 1단계에서, 포토레지스트(2877)는 전체 웨이퍼(2971)위에 퇴적되어 있다. 포토레지스트는 적절한 상업상 이용가능한 포토레지스트 재료일 수 있다. 포토레지스트의 부분은 제거되어 나머지 포토레지스트(2877)이 패터링되어 도 29b에 도시되 있듯이, 본딩 패드(2975)와 같은 광 피복 퇴적으로 부터 요구하는 웨이퍼의 표면에 이들 영역만을 커버 한다.
박막(2979)는 다층의 광 센서(2932)에 퇴적되어 있다. 적색 시언 필터가 바람직한 경우, 적색 및 시언 필터가 분리되어 적용된다. 시언 필터의 예를 설명할 것이다. 시언 필터를 만들기 위해, 표1에 설명된 티타늄 디옥사이드(TiO2) 및 실리콘 디옥사이드(SiO2)가 이용될 수 있다. 층수는 재료가 웨이퍼 표면인 수치이다.
층 재료 두께(nm)
1 SiO2170 2 TiO2 124 3 SiO210 4 TiO2 134 5 SiO2160 6 TiO2 79 7 SiO2164 8 TiO2 29 9 SiO2169 10 TiO2 68 11 SiO2164 12 TiO2 33 13 SiO2163 14 TiO2 69 15 SiO2154 16 TiO2 188 17 SiO2148 18 TiO2 88 19 SiO2319

층 재료 두께(nm)
1 TiO268 2 SiO2 64 3 TiO235 4 SiO2 138 5 TiO257 6 SiO2 86 7 TiO250 8 SiO2 78 9 TiO273 10 SiO2 94 11 TiO254 12 SiO2 94 13 TiO252 14 SiO2 87 15 TiO250 16 SiO2 74 17 TiO228 18 SiO2 61 19 TiO2 49 20 SiO2 83 21 TiO248 22 SiO2 78 23 TiO248 24 SiO2 91
모든 층이 퇴적된 후, 포토레지스터는 종래의 리프트 오프 (left off) 처리를 사용하여 리프트 오프 되어 광 감지 영역에 걸쳐 퇴적된 박막을 떼어 내지만 도 29d 에 도시되 있듯이, 본딩 패드에 퇴적되지 않는다. 합성 다이는 캡슐화되어 종래의 패키징에 이미지 어레이 센서를 제공한다. 표 1 및 2 따라 발생한 필터의 특성이 도 30 및 31에 도시되어 있다. 특히, 필터는 광을 625nm이하로 감쇠시키는 반면, 녹색 필터는 약 400nm 및 625nm사이에 광을 통과시킨다. 양 필터는 800nm이상을 통과시킨다. 적외선 필터를 이용하여 헤드램프 감광기의 성능에 대한 적외선 광의 배경을 작게 할 수 있다.
당업자라면, 여기에 설명된 필터는 예시적이고 기타 필터, 재료 또는 재료 두께가 이용되어 필터 기능을 수행할 수 있다는 것을 알 수 있다. 다른 재료는 다른 필터 특성을 제공하기 위해 유사한 방식으로 적용된다. 당업자는 층 두께가 가장 가까운 나노미터에 근접한다. 허용 공차가 허여 될지라도 적층 구조의 양호한 정밀도가 요구된다. 층 두께는 예시적이라는 것을 알 수 있을 것이다. 필터를 실장하는 표면에 의해, 이미지 센서를 제공하는 비용은 소자 및 제조 복잡성이 감소하기 때문에 감소 된다. 부가적으로, 적외선 필터가 픽셀과 적색 및 청색 필터사이의 피복으로 적용될 수 있다.
패키지
대안적인 광 센서 어셈블리(3200)가 도 32에 도시되어 있다. 광센서 어셈블리(3200)는 투명 기판(3202)을 포함한다. 이 기판은 투명 폴리머, 그라스와 같은 적절한 재료로 제조될 수 있다. 대안적으로, 기판은 상술한 것과 같은 상업상 이용가능한 적외선 간섭 필터로 제조될 수 있다. 대안적으로, 박막 필터는 베이스 기판(3202)을 만들기 위해 투명 유리 소자에 부착될 수 있다. 기판의 하부면은 이미지 어레이 센서(3212)에 대한 접속을 위한 전도 스트립(3210)을 갖는다. 기판은 전기 절연체인 것이 바람직함으로써 스트립이 종래의 제조 처리에 의해 기판의 하면에 직접 붙여진 전기 전도체일 수 있다. 대안적으로, 기판이 전기 전도체이면, 스트립이 전기 절연체에 붙여진 다음 기판에 붙여진다.
이미지 어레이 센서(3212)는 패드(3211)를 솔더링 함으로써 기판(3202)의 하면에 접착된 플립 칩이다. 유전 체는 전도 스트립(3210)과 투명 소자(3202)와 접착되어 있다. 클립(3204) 및 (3206)은 기판의 에지에 클립 되어 각각의 전도 스트립(3210)과 전기 접속하게 한다. 각각의 클립은 전도 스트립(3210)에 대하여 제공될 수 있다. 리드(3212, 3215)는 지지 기판(3201)으로의 삽입을 위해 클립으로부터 연장되어 있고 이 지지 기판은 인쇄회로 기판 및 하우징일 수 있다. 지지기판은 백미러 마운트 하우징과 같은 하우징에 수용된 인쇄 회로 기판이 바람직하다. 스톱(3205, 3207)은 지지 기판에 끼워질수 있는 리드의 길이를 제한한다. 대안적으로, 클립은 표면 실장을 위해 구성될 수 있다. 표면 장착 가능한 클립의 예는 미국 뉴욕의 플러싱에 위치한 인터플렉스 인더스터리 컴패니의 NAS Interplex로부터 NAS Interplex 에지 클립을 포함한다.
이미지 어레이 센서를 실장하는 패키지는 Fred Bauer의 1998년 8월 21의 광센서 패키지와 이를 제조하는 방법이라는 제목의 미국특허 제 6,130,448호에 설명되어 있다.
기판에 대한 렌즈의 조립이 상술한 동일한 방법으로 제공될 수 있다. 특히, 렌즈 구조는 기판(3202)에 수용되어 있다. 렌즈 구조는 렌즈 구조(202)와 동일하여 절반(half)투명 및 절반 적색 또는 절반(half) 시언 및 절반 적색 또는 칼라 필터가 도 29a-29d에 대하여 설명되어 있듯이 이미지 센서의 표면에 직접 부착된 전체 클리어일 수 있다. 렌즈 조립체를 만들기 위해, 투명한 부재와 UV경화 가능한 접착제가 이용된다. 투명 부재는 부재(230, 802)와 같은 에폭시 부재일수 있다. UV켱화성 접착제는 접착제(232)와 동일하다.
레이더
웨이브 송수신기(101)(도1)를 이용하여 제어 차량(100)의 작동을 제어하는 부가적인 인공지능을 얻는다. 웨이브 송수신기는 이미지 어레이 센서(102)없이 이용되거나 이미지 어레이 센서와 이용된다. 웨이브 송수신기(101)는 차량(100)위에 설치되어 있고 앞 방향으로 향하고 있다. 웨이브 송수신기는 차량(100)앞의 물체를 반사한 후 송수신기 장치에 의해 방출된 웨이브의 반사를 수신하도록 위치되어 있다. 웨브 방출 장치는 예를들어, 1GHz(77GHz는 많은 유럽국에서 차량 레이더에 대하여 지정됨)을 초과하는 주파수 범위에서 작동하는 레이더 시스템 또는 웨이브 방출 장치에 대한 레이저 다이오드를 이용하는 광학 레이더일 수 있다. 대안적으로, 웨이브 방출 장치는 여러 각을 커버하기 위해 전방 시야에 걸쳐 주사한다. 본 발명을 위해, "레이더"라는 용어는 이들 개념을 포함하는 데 이용된다. 웨이브 송수신기는 웨이브 전송 또는 웨이브 수신 장치의 특정 형 또는 구성으로 제한되는 것은 아니다. 송수신기는 각각 상이한 하우징내에 설치되어 있거나 이들 모두 공통 하우징에 설치되어 있다.
레이더 처리 시스템(3300)(도 33)은 웨이브 전송 부분(3301, 3302)을 제어하고 웨이브 수신 부분(3304, 3305)에 의해 수신된 신호를 해석하여 물체의 존재는 물론, 이러한 물체의 속도와 방향을 결정한다. 헤드램프 컨트롤러(3303)는 레이더 처리 시스템으로부터 목표 정보를 수신하고 (속도계와 같은) 차량 속도 센서 및 (컴파스와 같은) 차량 방향 센서로부터 신호를 수신하여 차량 헤드램프(111)의 제어상태를 결정하는 제어 신호를 발생시킨다. 레이더 처리 시스템, 차량 속도 센서, 차량 방향 시스템 및 차량 헤드램프사이의 통신이 CAN버스와 같은 차량 통신 에 의해 또한 와이어링 하니스을 통해 직접 와이어링을 포함하는 많은 메카니즘 중 하나에 의해 있을 수 있다. 레이더 처리 시스템과 같은 시스템 및 헤드램프 컨트롤러는 단일 집적 프로세서, 다중 프로세서, 디지털 신호 프로세서, 미이크로 컨트롤러, 마이크로프로세서, 프로그램 가능한 논리 유닛 또는 이의 결합에 의해 행해진다.
특히, 시스템은 웨이브 전송부분과 웨이브 수신 부분을 포함하는 레이더 시스템을 포함한다. 송신기는 종래의 레이더용 안테나, 광한 레이더용 광원, 초음파 에미터 및 도플러 레이더 시스템 용 안테나 시스템을 이용하여 수행될 수있다. 운전자(3302)는 에미터에 연결되어 컨트롤러(3303)로부터의 신호를 조절하여 에미터(3301)이 펄스 변조기, 펄스 형성기를 사용하여 수행될 수 있다. 수신기(3304)는 컨트롤로(3303)에 의해 또 다른 처리를 위해 수신기에 의해 검출된 신호를 변경하는 상태조절 회로(3305)에 연결되어 있다. 상태 조절 회로는 복조기, 필터, 증폭기, 아날로그 디지털 변환기(ADC), 이의 결합을 포함한다. 컨트롤러(3303)은 마이크로프로세서, 디지털 신호 프로세서, 마이크로컨트로롤러, 프로그램 가능한 논리 유닛 및 이의 결합을 이용하여 수행된다. 차량에 대한 물체의 존재을 결정하기 위한 레이더의 작동은 공지되어 있고, 더 상세히 후술하지 않는다. 예를 들어, 송신된 파와 반사된 파의 검출 사이의 시간을 이용하여 물체의 거리를 결정한다. 연속 송신/ 수신 사이클의 이동을 이용하여 물체의 상대 속도와 방향을 결정한다. 도플러 레이더를 이용하여 물체속도를 결정한다. 반사파의 크기를 이용하여 검출된 물체의 크기나 강도를 결정한다. 레이더의 작동은 공지되어 있어서, 상세히 설명하지는 않는다.
제어 차량(100)의 고 빔 상태를 적절히 제어하기 위해, 레이더에 의해 검출된 물체가 차량 또는 정지한 물체 인지를 결정하고 차량인 경우, 차량이 대향 차량(105) 또는 전방 차량(110)인지를 결정하는데 필요하다. 이는 물체의 속도와 방향을 제어 차량(100)의 속도와 방향을 비교함으로써 성취된다. 물체의 이동 속도와 방향은 상술한 레이더 원리를 사용하여 얻어진다. 제어 차량(100)의 속도는 차량, GSP로 부터 얻어질 수 있다. 제어 차량(100)의 방향은 컴파스 센서, 스티어링 휠 턴 인디케이터 및 GPS로부터 얻어 질수 있다.
이 정보가 얻어 지자 마자, 간단한 세트의 기준은 물체가 차량인지 정지 물체 인지를 결정하기 위해 적용된다. 물체가 정지 한 경우, 이는 제어 차량과 같은 속도로 제어 차량(100)반대 방향으로 이동하게 된다. 물체가 대향 차량(105)인 경우, 이는 제어 차량의 속도보다 실질적으로 더 빠른 속도로 제어 차량(100) 거의 반대 방향으로 이동할 것이다. 마지막으로, 물체가 제어 차량에 대하여 이동하지 않으면, 물체는 제어 차량보다 실질적으로 느리게 이동하고 전방 차량(1110)과 마찬가지다. 고 빔이 감광한 거리는 제어 차량의 속도의 계수이고 제어 차량(100) 및 대향 차량(105) 또는 전방 차량(110) 앞의 직선 축 사이의 각도의 계수 일수 있다.
더 향상된 시스템에서, 헤드램프 제어 시스템은 하나이상의 차량의 존재을 기초로 하여 헤드램프(3311, 3312) 및 (3314, 3315)의 고 및 저 빔 상태를 제어할뿐 아니라, 가장 가까운 다른 차량에 대한 거리의 계수로 두 개의 빔 사이의 연속 천이를 제공하기 위해 고 빔 헤드램프의 휘도를 변하게 한다. 연속 가변 헤드 램프 시스템은 Joseph S. Stam의 1998년 9월 18일의 연속 가변 헤드램프 제어라는 제목의 미국특허 제 6,049,171호에 개시되어 있다. 이 시스템은 두개 이상의 빔 사이의 천이를 구성하게 되어 있고, 휘도 또는 하나 이상의 램프를 지향하여 변경하는 결합을 수행하도록 구성되어 있다. 헤드램프 처리 시스템은 차량 방향 입력을 이용하여 헤드램프의 적절한 수평 목표점을 결정하여 곡선을 이동하는 경우 더 양호한 조명을 제공한다. 목표점을 지향하는 LED헤드램프가 위에 설명되어 있다.
광 센서(3320)를 이용하여 주변 광 레벨을 검출하고 다른 광 상태를 임의로 제공한다. 광 센서는 실리콘 포토다이오드와 같은 빔 이미징 센서를 이용하여 수행하고 특히 바람직한 포토다이오드는 로버트 닉슨(Robert Nixon)의 포토다이오드 광 센서라는 제목의 미국특허 출원 번호 09/237,107에 개시되어 있다. 다른 비 이미지 포토 셀은 카듐 설파이드(CdS)셀이 이용된다. 광 센서(3320)는 비 이미지 광 센서외 또는 대신에 광 이미지 센서(102)를 이용하여 수행된다.
광 시스템은 광원의 칼라를 결정하기 위해 필터를 포함한다. 레이더 시스템과 광 시스템의 결합은 하나 만의 시스템이 독자적으로 이용되는 경우, 존재하는 제한을 잘 극복한다. 예를 들면, 레이더 시스템이 이미지 시스템과 독자적으로 이용하는 경우, 교차로에서 대기하는 대향 또는 전방 차량이 정지 물체로 레이더 시스템에 의해 인지될 수 있다. 그러나, 광 센서와 레이더 시스템을 결합함으로써, 대기하는 차량의 라이트는 차량이 존재한다는 것을 결정하고 레이더가 차량에 대한 실질적인 거리를 결정할 수 있다. 일반적으로, 광 시스템이 이용되는 경우, 광 시스템을 이용하여 대향 하는 또는 전방의 차량에 대한 실질적인 거리는 물론, 차량의 속도를 결정한다. 이 방법에서, 레이더 검출기 및 이미지 센서를 이용하여 다른 물체의 존재를 검증한다. 부가적으로, 광 센서를 이용하여 주변 광레벨과 같은 라이트 상태를 결정한다.
차량위의 레이더 시스템의 존재는 헤드램프 레이더와 같은 소자를 이용하여 헤드램프 제어외의 다른 특징을 수행하게 한다. 이러한 시스템은 적절한 주행 제어, 방해 경고 시스템, 충돌 방지 시스템 및 자체 구동 시스템을 포함한다. 이 경우에, 웨이브 송신 부분, 웨이브 수신 부분 및 레이더 처리 시스템은 모든 특징을 공유하고 이러한 각각의 특징은 레이더 처리 시스템으로부터 수신뒨 정보를 기반으로 하여 작동의 코스를 결정하는 자신의 처리 시스템을 갖는다. 이러한 특징으로부터의 처리 시스템을 단일 포로세서에 통합할 수 있다.
레이더 시스템은 자동 헤드램프 제어 시스템이라는 제목의 09/531,211호에 설명되어 있다.
미러 마운트 액세서리 하우징
본 발명의 헤드램프 딤머 시스템을 설치하는 바람직한 실장 구조가 도 41-49에 도시되어 있다. 도시되어 있듯이, 이 구조는 차량 전면 유리에 접착할수 있게 고정된 마운팅 퍽(puck)을 받아들이는 슬롯(4103)을 갖는 마운트(4101)을 포함한다. 구멍(4105)은 마운트(4101)에 형성되어 슬롯(4103)으로 개방되어 마운트 스크루(4107)로 하여금 구멍(4105)을 통해 연장하게 하여 마운팅 퍽의 표면을 맞물리게 하여 마운트(4101)를 퍽 및 차량 전면유리에 확실하게 유지시킨다. 마운트(4101)는 미러 설치 스탬(도시하지 않음)의 소켓이 종래의 방식대로 고정된 볼(4109)을 포함한다. 설치 스탬은 백미러 하우징으로부터 연장한 유사한 볼에 고정되어 있고 하우징 본체에 형성된 소킷을 맞물리는 볼을 포함한다.
아래에서 상세히 설명되어 있듯이, 미러 마운트 액세서리 하우징(4111)이 마운트(4101)에 고정되고 오른쪽 반의 부분(4113a)과 왼쪽의 반의 부분(4113b)을 구성하는 하우징 커버(4113)을 포함한다. 도 44에 잘 도시되어 있듯이, 마운트(4101)은 하우징 커버 부분(4113a, 4113b)에 제공된 대응하는 구멍(4117)에 끼워진 다수의 양쪽으로 연장한 패그(4115)을 포함한다. 추가적으로, 하우징 커버 부분(4113a, 4113b)은 하우징 커버(4113)을 마운트(4101)에 확실하게 유지하기 위해 마운트(4101)위의 한 쌍의 슬롯(4121)을 연장하는 탄성 테브(4119)를 포함한다. 하우징 부분(4113a, 4113b)은 부분(4113a, 4113b)와 함께 유지하기 위해 스넵되는 다수의 테브(4123)와 다수의 슬롯 된 텅(4125)을 더 포함한다.
본발명의 미러 마운트 액세서리 하우징 구조는 미러 마운트(4101)에 적절히 설치되어 하우징 커버(4113)내에 포함된 배플 /인쇄 회로 기판(PCB) 홀더(4130)(일반적으로 지지구조 라함)을 포함한다. 도 44에 도시되어 있듯이, 인쇄회로기판 홀더(4130)는 양쪽으로 연장한 핀(4135)을 미러 마운트(4101)에 맞물리는 한 쌍의 슬롯(4113)을 포함한다. 인쇄회로 기판 홀더(4130)는 나사가 끼워지는 한 쌍의 신장 된 슬롯(4137)을 포함한다. 나사(4139)는 슬롯(4137)을 통해 연장하여 마운트(4101)에 제공된 구멍(4141)에 나사니로 맞물려 있다. 슬롯을 신장 된 구멍으로 제공함으로써, 인쇄회로 기판 홀더(4130)의 경사가 마운트(4101)에 대하여 선택적으로 조절된다. 이러한 경사 조절은 하나의 모델에서 다른 모델로의 차량 전면유리의 경사의 허용 공차가 바람직하게 주어진다. 상술했듯이, 이미지 센서와 이와 관련된 회로기판이 인쇄회로기판 홀더(4130)에 확실히 고정되고 차량 전면유리에 대한 이미지 센서 경사가 인쇄회로기판 홀더(4130)의 경사를 조절한다.
도 44에 도시되어 있듯이, 인쇄회로기판 홀더(4130)는 상술한 배플과 유사한 배플(4130)을 포함한다. 배플(4143)의 전단은 구멍(4127)과 글라스 필터(4129)에 개략적으로 위치하는 반면, (도 2a에 도시되어 있듯이)이미지 칩(201), 앤캡슐레이션 블록(230), UV 경화 에폭시(232), 렌즈(202) 및 구멍 스톱(203)을 포함하는 이미지 센서(4115)는 배플(4143)의 반대 및 뒷단에 연장한다. 이미지 센서(4145)는 이에 설치된 커넥터(4149)을 가지는 PCB(4147)위에 설치되어 있다. PCB(4147)위에는 상술한 방식으로 스카이 센서로 기능 하는 이미지 감지 다이(도시되지 않음)가 설치되어 있다.
차량에 대해 하늘 쪽으로 향하는 배경을 제공하기 위해 광 파이프(4151)가 파이브 마운트(4153) 내의 다이의 PCB(4147)위의 다이에 설치되어 있다. 이 마운트는 인쇄회로 기판 홀더(4130)위의 대응하는 광 파이프 지지대(4155)와 맞물린다. 광 파이프(4151)는 광 파이프 필러(4161)의 대응하는 구멍(4159)과 맞물리는 한 쌍의 양쪽으로 연장한 돌출부(4157)를 포함하며. 이 필러는 하우징 커버(4113)의 상면에 형성된 구멍(4165)내에 설치되어 있다. 당업자가 알수 있듯이, 광 파이프(4151)는 필러(4161)을 통해 하늘쪽으로 연장한 원심 단에서 하늘쪽 라이트를 포착하고 이 하늘 쪽 라이트가 PCB(4147)다이에 광 파이프(4151)을 통해 향한다.
상술했듯이, 프로세서는 이미지 센서(4145)로부터 얻어진 이미지 데이터를 재 처리하기 위해 PCB(4147)에 설치되어 있다.
컴파스PCB(4147)은 본 발명의 하우징 구조(4111)내에 임의로 설치되어 있다. 컴파스PCB(4147)는 한 쌍의 컴파스 센서(4173)를 포함하여 이는 마그네토 저항 센서, 마크네토 유도 센서, 플럭스 게이트 센서이다. 컴파스PCB(4147)을 인쇄회로기판 홀더(4130)에 설치함으로써, 센서(4173)의 상태 경사가 정확한 감지를 위해 수평차량에 대해 조절된다. 컴파스PCB(4147)는 대응하는 커넥터(4175)가 연결된 커넥터(도시하지 않음)을 포함한다. 커넥터(4175)는 컴파스 PCB(4147)를 케이블(4177)을 경유하여 미러 본체의 프로세서(도시하지 않음)에 연결한다. 케이블(4177)은 커플러((4179) 및 커플러(4149)을 경유하여 미러 본체내의 상이하거나 같은 프로세서를 PCB(4147)에 연결한다. 클립 구조(4183)의 한 쌍의 탄성 돌출부(4181)가 PCB(4147)에 연결되어 인쇄회로기판 홀더(4130)에 고정되어 있다. 인쇄회로기판 홀더(4130)는 양측 익스텐션(4187)를 포함하고 이 익스텐션은 커넥터(4149, 4179)주위로 연장하고 탄성 돌출부(4148)가 클립(4183)과 PCB(4147)을 인쇄회로기판 홀더(4130)에 고정하도록 하고 커플러(4149, 4179)의 맞물림을 고정하는 래치된 래이지(ledge)를 제공한다.
상술한 설치구조는 여러 장점을 제공한다. 특히, 이미지 센서의 경사각은 선택적으로 조절되는 반면 하우징의 요구 이동을 미러 마운트에 대하여 커버한다. 이는 하우징의 외부로 부터 접근 가능한 설치 나사를 갖는 필요성과 제조자에 의한 최종 조절에 연속인 조절과 탬퍼링하는 가능성을 회피한다. 더구나, 도 46-49에 도시된 내부 소자는 차량 전면유리에 고정된 후 미러 마운트(4101)에 고정되고 조절은 다음 최종 조절로 연속적으로 스넵된 하우징으로 이루어 진다. 추가적인 장점은 광 파이브(4151)의 이용에 의한 제공이다. 광 파이브(4151) 없이 부가적인 회로기판은 이러한 경사진 PCB에 설치된 다이을 차량의 하늘 쪽으로 향하게 PCB(4147)에 대한 각으로 설치되어야 한다.
미러 마운트 엑세서리 하우징이 이미지 센서, 스카이 센서 및 캄파스 센서를 설치하는 것으로 설명했을지라도, 소자의 하나 이상의 결합이 하우징에 배치될 수 있다. 또한 다른 소자가 위의 모든 소자 대신에 하우징에 설치될 수 있다.
본 발명이 연속 또는 불연속적으로 변경하는 다수의 잠재적인 빔 패턴을 생성하도록 외부 라이트의 전체 능력을 이용하는 것으로 설명했을 지라도, Jon Bechtel의 2000년 1월 25일자의 반도체 광 센서를 갖는 차량 장비 제어라는 제목의 미국특허 출원 제 09/491, 192호에 설명되어 있듯이, 헤드램프를 온, 오프하는 시스템을 이용할 수 있다.
본발명을 상세히 설명했지만, 청구범위내에서 여러 변경과 수정이 있을수 있다.

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  226. 제어차량의 하나 이상의 외부 라이트를 제어하는 제어 장치로,
    사용자 입력신호 및 제어차량 전방의 배경의 하나 이상의 이미지를 수용하도록 구성되어 있고, 또한, 상기 하나 이상의 이미지의 중의 하나 이상의 광원의 휘도 레벨을 검출하고 그리고 상기 휘도 레벨 및 상기 사용자 입력신호의 계수인 외부라이트 제어신호를 생성하도록 구성된 제어회로를 구비한 제어차량의 하나 이상의 외부 라이트를 제어하는 제어 장치.
  227. 제 226항에 있어서,
    또한, 상기 제어 차량의 전방 배경을 촬상하도록 구성된 이미지 시스템을 가지며, 이 이미지 시스템은 통합기간 중에 감지된 광 레벨을 통합하는 복수의 센서를 포함하고, 상기 제어회로는 또한 상기 사용자 입력 신호에 응하여 상기 통합기간을 조정하도록 구성된 제어차량의 하나 이상의 외부 라이트를 제어하는 제어 장치.
  228. 제 226항에 있어서,
    제어 회로는, 상기 휘도 레벨이 임계치를 초과하는 경우에 상기 외부 광 신호를 변화하게 구성되어 있으며, 상기 제어회로는 사용자 입력신호에 응답하여 상기 임계치를 변하게하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 제어 차량의 하나이상의 외부 라이트을 제어하는 제어 장치.
  229. 제 226항에 있어서,
    상기 제어회로는 상기 휘도 레벨의 계수로 상기 외부 광 제어 신호를 지속적으로 변경하도록 구성되어 있으며, 상기 제어 회로는 상기 외부 광 제어 신호가 상기 사용자 입력 신호의 계수로 변경하는 비율을 변경하도록 더 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 제어 차량의 하나 이상의 외부 라이트를 제어하는 제어 장치.
  230. 제 226항에 있어서,
    제어 차량 앞의 배경을 촬상하도록 구성된 이미징 시스템을 더 포함하며, 상기 이미징 시스템은 픽셀 센서의 어레이를 포함하며, 상기 제어 회로는 픽셀 센서의 상기 어레이 내의 영역에서 검출된 하나 이상의 광원에 더 민감하도록 구성되어 있으며, 상기 제어 회로는 사용자 입력 신호에 응답하여 상기 영역의 경계를 변경하도록 더 구성된 것을 특징으로 하는 제어 차량의 하나 이상의 외부 라이트를 제어하는 제어 장치.
  231. 제 226항에 있어서,
    상기 제어 회로는 상기 외부 광 제어 신호가 수동 또는 자동으로 변경되는 지의 여부를 결정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 제어 차량의 하나 이상의 외부 라이트를 제어하는 제어 장치.
  232. 제 226항에 있어서,
    상기 사용자 입력 신호가 프레싱 칼럼 스위치로부터 수신되며, 상기 제어 회로는 고 빔 헤드램프를 작동시키므로써 상기 스위치의 수동 작동에 응답하는 것을 특징으로 하는 제어 차량의 하나 이상의 외부 라이트를 제어하는 제어 장치.
  233. 제 226항에 있어서,
    제어 차량의 앞의 배경을 촬상하여 이 배경의 이미지를 제어 회로에 제공하도록 구성된 이미징 시스템을 더 포함하며, 상기 이미징 시스템은 백미러 어셈블리에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 제어 차량의 하나 이상의 외부 라이트를 제어하는 제어 장치.
  234. 제 226항에 있어서,
    상기 제어 회로는 백미러 어셈블리에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 제어 차량의 하나 이상의 외부 라이트를 제어하는 제어 장치.
  235. 제어차량의 하나 이상의 외부 라이트를 제어하는 제어 장치에 있어서,
    주위 광 레벨 신호를 수신하여 상기 주위 광 레벨 신호에 비례하는 실질적으로 연속인 외부 광 제어 신호를 발생하도록 구성된 제어 회로를 구비한 것을 특징으로 하는 제어 차량의 주간 주행 라이트를 포함하는 하나 이상의 외부 라이트를 제어하는 제어 장치.
  236. 제 235항에 있어서,
    상기 하나 이상의 외부 라이트는 주간 주행 램프인 것을 특징으로 하는 제어된 차량의 하나 이상의 외부 라이트를 제어하는 제어 장치.
  237. 제236 항에 있어서,
    상기 제어 회로는 상기 주위 광 레벨 신호에 비례하는 주간 주행 램프의 휘도를 증가하도록 구성된 것을 특징으로 하는 제어 차량의 하나 이상의 외부 라이트를 제어하는 제어 장치.
  238. 제 235항에 있어서,
    이미지 센서를 더 포함하며, 상기 제어회로는 상기 주위 광 레벨 신호의 계수로 이미지 센서로부터 수신된 이미지를 분석하여 이 분석 결과에 따라 외부 광 제어 신호를 발생하도록 구성된 것을 특징으로 하는 제어 차량의 하나 이상의 외부 라이트를 제어하는 제어 장치.
  239. 제 235항에 있어서,
    주간 주행 라이트는 상기 주변 광 레벨 신호가 제 1임계치 이상인 경우 작동하며, 저 빔 헤드 라이트는 주변 라이트 레벨 신호가 제 1 임계치 이하인 경우에 작동하며, 상기 저 빔 헤드라이트 및 고 빔 헤드라이트는 주변 광 레벨 신호가 제 2 임계치 이하인 경우 작동하며, 고 빔 헤드램프는 이미지 센서로부터 픽셀 레벨에 응답하여 자동적으로 제어되며, 제 2 임계치는 상기 제 1 임계치보다 낮은 주위 광 레벨을 나타내는 것을 특징으로 하는 제어 차량의 하나 이상의 외부 라이트를 제어하는 제어 장치.
  240. 제 238항에 있어서,
    주위광 레벨신호를 이미지 센서에 제공하는 스카이 센서를 더 포함하며, 상기 제어회로는 이미지 센서와 주위 광 레벨 신호로부터 수신된 이미지를 분석하여 터널로의 제어 차량의 진입을 검출하는 것을 특징으로 하는 제어 차량의 하나 이상의 외부 라이트를 제어하는 제어 장치.
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  265. 제어 차량의 하나 이상의 외부 라이트를 제어하는 제어 장치로,
    상기 하나 이상의 이미지에 있어서의 하나 이상의 광원을 검출하기 위한 제어회로를 지니며, 상기 제어 회로는 상기 하나 이상의 광원의 하나 이상의 특성의 계수로서 외부 라이트 제어 신호를 발생함과 아울러, 하나 이상의 특성을 기억하도록 더 구성된 것을 특징으로 하는 제어 차량의 하나 이상의 외부 라이트를 제어하는 제어 장치.
  266. 제 265항에 있어서,
    제어회로는 하나 이상의 광원의 칼러을 확인하여 이 칼러의 계수로서 외부 라이트 제어 신호를 발생하도록 더 구성된 것을 특징으로 하는 제어 차량의 하나이상의 외부 라이트를 제어하는 제어 장치.
  267. 제 265항에 있어서,
    상기 제어회로는 상기 기억된 특성을 분석하여 하나 이상의 광원의 이동을 확인하여 상기 이동의 계수로서 외부 라이트 제어 신호를 발생하도록 더 구성된 것을 특징으로 하는 제어 차량의 하나 이상의 외부 라이트를 제어하는 제어 장치.
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