KR20130102613A - 플래쉬 레이다 충돌 회피 시스템 - Google Patents

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Abstract

시스템 제어기, 펄스식 레이저 전송기, 다수의 독립적인 레이다 센서 유닛, 케이블 하부구조, 내부 메모리, 장면 프로세서, 및 데이터 커뮤니케이션 포트를 포함한 차량 충돌 회피 시스템이 본 명세서에 기재되어 있다. 기술된 본 발명은 장면, 레이다-기반의 충돌 회피 시스템(CAS)을 집중화시키도록 연결된 다수의 레이다 센서 유닛으로부터, 장면 내의 목표물에 대한 물체 데이터와, 3-D 장면을 향상시킬 수 있다. 중요한 레이다 부재는 표준 헤드램프 및 미등 아웃풋 조립체 내에 끼워넣어지게 된다. 관절식 레이다 센서는 만곡부 주위, 언덕의 융기부, 또는 움푹들어간 곳의 하부의 시야에 들어오는 영역을 커버한다. 중앙 레이저 전송기는 다수의 광학 아웃풋으로 분할되고 섬유를 통해 차량을 둘러싸는 360 시계의 조명 부로 가이드될 수 있다. 이들 섬유는 또한 단일의 마스터 레이저로 제공된 광학 강도를 증대시키기 위한 증폭기로 사용될 수 있다.

Description

플래쉬 레이다 충돌 회피 시스템{FLASH LADAR COLLISION AVOIDANCE SYSTEM}
본 발명은 레이다를 사용해 물체를 원격 감지하는 분야 및 차량 충돌 회피에 대한 레이다 적용 분야에 관한 것이다.
많은 충돌 회피 시스템이 마이크로웨이브 레이다, 스캐닝 레이다, 그리고 수동 열 및 IR 감지에 따라 결정되어 만들어졌다. 레이다 시스템은 전형적으로 고 에너지 조명하는 펄스의 전달을 필요로 한다. 역사적으로, 이들 시스템은 네오디뮴-야그(Neodymium-YAG) 또는 에르븀(Erbium) 도프된 유리의 레이징 매체로써 근 적외선에서 작동하는 고체 레이저에 의존한다. 이들 많은 시스템은 원격 물체를 검출하는 시간 간격 내내 다수의 펄스를 사용하고 그리고 범위 정확성을 향상시킨다. 이들 시스템은 종종 단일의 검출기 광학 수신기에 기초한다. 장면(scene)의 완전한 화면을 향상시키기 위하여, 레이저 및 광학 수신기는 시계(field of view)상에서 반드시 스캔되어, 상기 장면 내에서의 이동하는 물체 사이의 변위(shift) 위치 관계를 초래한다. 플래쉬 레이다 시스템은 조명하는 레이저 펄스의 플래쉬의 경우에 동시에 상기 장면에서의 모든 물체의 대한 범위를 검출함으로서 이러한 성능 단점을 극복한다.
Donovan에게 허여된 미국특허 번호 제4,403,220호는 스캐닝 마이크로웨이브 레이다에 기초한 충돌 회피 시스템을 개시하고 있다. Shaw and Shaw에게 허여된 미국특허 번호 제5,529,138호는 스캐닝 레이다 또는 스캐닝 레이다 세트에 기초한 차량 충돌 회피 시스템을 상세히 개시하고 있다. Gunderson, 등에게 허여된 미국특허 번호 제7,061,372호는 모듈형 충돌 회피 센서를 개시하고 있고, 상기 충돌 회피 센서는 레이다, 초음파, 레이다, 및 영상 또는 수동 적외선 감지를 포함한, 여러 많은 센서 기술을 통합할 수 있다.
본 발명은 Stettner 등의 미국특허 번호 제5,696,577호, 제6,133,989호, 제5,629,524호, 제6,414,746 B1호, 제6,362,482호, 및 미국특허출원 US 2002/0117340 Al에 개시된 플래쉬 레이다 기술의 부재를 통합한 복수의 차량 장착된 플래쉬 레이더 센서에 의해 작동되는 충돌회피 시스템에 관한 것으로서, 이들 특허문헌은 플래쉬 레이다 센서의 시계에서의 모든 광을 반사하는 픽셀뿐만 아니라 반사된 광의 강도에 대한 범위를 광의 단일 펄스에 제공한다.
많은 시도가 완전한 3-D 이미징 특성을 어떻게 만들어 이를 차량 기반의 충돌 회피를 가능하게 하는 차량에 어떻게 통합하는지에 대한 문제점을 해결하도록 계속 있어 왔다. 본 발명은 다수의 새롭고 혁신적인 발견 및 이미 알려진 기술의 조합을 사용하여, 거의 360°의 목표물 검출 및 모니터링을 제공하는 특성을 갖는 충돌 회피 기술로부터 차량 운전자가 이익을 얻을 수 있게 하는 본 발명의 실시예를 실현한다. 충돌 회피 및 로봇을 이용하는 주행 모두가 차량 내비게이션 및 제어 시스템에 통합될 때 가능하게 된다. 레이다 작동식 충돌 회피 시스템을 작동시키는 이러한 능력은 본 명세서에 개시된 바와 같은 본 발명을 실시하도록 제공된다.
본 발명은 공간 및 범위 고 분해능(플래쉬 레이다)을 갖는 단일의 레이저 펄스로써 시계 내의 물체나 또는 장면의 3차원 이미지를 캡쳐하기 위한 복수의 다중 픽셀, 적외선 레이저 레이다 모듈의 성능에 따라 결정된다. 본 발명의 명세서와 도면은 저렴한 비용, 신뢰성 및 거친 환경에서의 성능이 기본적으로 요구되는 자동차 환경에 특히 잘 적용되는 비용 효과적인 레이다 기반의 충돌 회피 시스템을 가능하게 하는데 요구되는 전기 및 기계적인 혁신을 나타내고 있다.
차량 충돌 회피 시스템은 단일의 고 파워 플래쉬의 광을 갖는 전체 장면을 조명할 수 있는 펄스식 레이저 전송기를 사용한다. 차량 충돌 회피 시스템은 펄스식 레이저 전송기로부터의 고 강도 광의 펄스를 일으키는 시스템 제어기를 사용하고 그리고 전송기 광 펄스의 시작으로부터의 시간을 카운트한다. 조명된 장면으로부터 반사된 광은 복수의 수광 소자에 영향을 미치고 그리고 독립적인 레이다 센서 유닛에 수용된 다수의 초평면 어레이 광학 검출기에 의해 검출된다. 섬유 케이블 및 와이어 하네스로 전형적으로 이루어진 상호연결 시스템은 개별 차량 장착된 레이다 센서 유닛을 중앙 레이다-작동식 충돌 회피 시스템과 연결하고 그리고 상기 충돌 회피 시스템은 기재된 차량 충돌 회피 시스템에 주요한 작동을 지지한다.
본 발명은 적용범위 주행면 위 및 아래 적용범위를 갖는 지상이나 또는 해상의 차량에 대해 거의 360° 적용범위를 제공한다. 기재된 기술은 지상의 차량에 특히 적용될 수 있는 한편, 보트, 호버크래프트, 헬리콥터 및 비행기와 같은 공중수송 플랫폼에 용이하게 적용될 수 있다. 충돌 회피 시스템은 표준 헤드램프 및 미등 아웃풋 조립체, 그리고 만곡부 주위에서, 언덕의 융기부에서, 그리고 움푹들어간 곳의 하부에서 시야에 들어오는 구역을 커버하도록 적용된 관절식 레이다 센서 내에 중요 레이더 부재를 끼워넣는 단계를 포함하는, 다수의 새로운 기술적 개념을 개척한다. 일 실시예에 있어서, 중앙 레이저 전송기는 다수의 광학 아웃풋으로 분할되고 그리고 차량을 둘러싸는 360° 시계의 부분을 조명하는 섬유를 통해 가이드된다. 다른 실시예에 있어서, 이들 섬유는 또한 단일의 마스터 레이저에 의해 제공된 광학 강도를 증가시키는 증폭기로서 사용된다.
따라서 본 발명의 목적은 레이다 작동식 충돌 회피 시스템을 제공하는 것으로서 상기 충돌 회피 시스템은 낮은 초기 비용, 큰 이용가능성, 거의 360° 시계 적용범위, 구역의 변화에 사전 대책을 강구하도록 적용되는 능력을 갖으며, 그리고 현 지상의 차량 플랫폼, 워터크래프트 플랫폼, 및 공중수송 플랫폼으로 용이하게 통합될 수 있다.
본 발명은 이동하는 차량에 통합하도록 특히 적용된 다수의 센서를 구비한 플래쉬 레이다로 작동되는 차량 충돌 회피 시스템을 포함한다. 본 명세서에 기술된 시스템은 경제적으로 제조되고 그리고 차량에 최소 장착된 상태로 상기 차량에 통합되도록 설계된다. 플래쉬 레이다 센서는 모터구동식 피벗 마운트에 기동될 수 있는 전방 조사 헤드램프 조립체와 통합되어 상세하게 기재되어 있다. 측방향 장착된 플래쉬 레이다 센서는 방향 지시등 지시기 광 조립체와 통합되어 기술되고, 그리고 후방 뷰 센서가 미등 아웃풋 조립체와 통합되어 기술된다. 부가적으로, 플래쉬 레이다 작동식 충돌 회피 시스템은 물체 인식 소프트웨어를 통합한 중앙 처리 유닛을 통합하고 있다. 레이다 센서의 시계에서의 물체, 이들 물체의 상대 운동, 및 차량 기동(dynamic)에 기초하여, 충돌 회피 시스템 중앙 프로세서는 차량 운전자에게 청각적 경고, 시각적 경고, 또는 촉각(tactile) 경고를 만든다. 극한 위험에 노출되는 여러 경우에 있어서, 충돌 회피 시스템은 회피 조정(evasive maneuver)을 수행하기 위하여 차량의 능동 제어를 취한다.
도 1은 다수의 플래쉬 레이다 센서 및 그의 겹치는 시계를 통합한 자동차의 전반적인 도면이다.
도 2는 전방 확인 플래쉬 레이다 센서에 대한 3개의 가능한 장착점을 나타낸 측면도이다.
도 3은 도로에서의 언덕의 융기부와 움푹들어간 곳의 하부를 따라 주행하는 자동차의 측면도이다.
도 4는 좌측 만곡된 차도의 한 부분을 따라 주행하는 자동차의 전반적인 도면이다.
도 5는 통합된 헤드램프 및 플래쉬 레이다 센서의 도면이다.
도 6은 가시 광선 및 펄스식 레이저 광으로 차도를 조명하고, 그리고 반사된 레이저 광을 수집하여 검출하는 초평면 어레이로 나아가게 하는 렌즈 부재의 선택적인 배치를 나타내고, 그리고 전방 표면을 깨끗하게 유지시키는 워셔와 와이퍼 하드웨어를 나타낸 통합된 헤드램프 및 플래쉬 레이다 센서의 도면이다.
도 7은 장면으로부터 반사된 레이저 광을 수신하기 위한 반사 렌즈뿐만 아니라 광 소자의 직사각형 배치를 나타내고 그리고 조립체 외측의 레이저를 특징으로 하는 통합된 헤드램프 및 플래쉬 레이다 센서의 도면이다.
도 7a는 펄스식 레이저 광이 광학 섬유를 통해 이송되는 상태에서, 보다 긴 촛점 길이 반사 렌즈 및 원격 외측 레이저를 특징으로 하는 통합된 레이다 센서 및 헤드램프의 도면이다.
도 8은 2개의 축선 각도 조정을 용이하게 하기 위한 레이다 센서 및 통합된 헤드램프에 부착된 피벗 기구를 나타낸 도면이다.
도 9는 도 5, 도 6, 도 7, 및 도 8의 레이다 센서를 사용하는 지상 차량의 겹치는 시계를 나타낸 도 1에 대한 선택적인 실시예를 나타낸 도면으로서, 상기 실시예에서 충돌 회피 시스템은 차량의 코너에 각각 장착되는 4개 내지 6개의 센서를 사용한다.
도 10은 복수의 독립적인 플래쉬 레이다 센서를 사용하는 충돌 회피 시스템의 블럭 다이어그램이다.
도 11은 다수의 디지털 및 아날로그 시그널 처리 모듈 그리고 분배된 섬유 증폭기 및 관련된 펌프 레이저를 구비한 저 파워 마스터 펄스식 레이저 전송기를 통합한, 도 10의 충돌 회피 시스템의 진보한 적용의 상세한 시스템 블럭 다이어그램이다.
본 발명의 바람직한 실시예, 플래쉬 레이다 충돌 회피 시스템(CAS, collision avoidance system)은 도 10 및 도 11에서 블럭 다이어그램의 형태로 나타내어져 있다. 이들 도면은 레이다 작동식 CAS의 기본적인 개념이 도 1 내지 도 9를 통해 일단 설명되어 상세하게 설명될 것이다. 도 1은 충돌 회피 디지털 시그널 프로세서가 차량 경로에 있는 물체나, 또는 차단 경로 상에서의 주행은 호스트 차량에 의한 회피 조정을 필요로 하는 것을 결정할 수 있게 하는 하나의 패턴의 레이더 센서 적용범위를 나타낸 도면이다.
호스트 차량(6)은 자동차, 보트, 선박, 호버크래프트, 비행기 또는 로봇을 이용하는 무한궤도차량일 수 있다. 도 1은 차량 장착된 충돌 회피에 대한 수개의 기본적인 요건을 나타낸 도면이다.
시스템. 먼저, 차량의 주행 방향에서의 시계(1)는 반드시 차량으로부터 가장 멀리 펼쳐져야 한다. 시계가 시계(1)에 대해 도시된 바와 같이 직사각형일 수 있어, 긴 범위의 차량 경로에 조명하는 레이저 플래쉬를 직접적으로 투사하면서 저 속도 조정시, 예를 들면; 주차 시, 물체 근방을 검출하기 위하여, 전형적으로 보다 짧은 범위 및 보다 넓은 시계(2)를 갖는 곡선부에서 또는 고 속도시 직선형 도로(7)에서, 주행한다.
측방향 센서 시계 패턴(3 및 4)은 차량의 좌측 및 우측을 각각 모니터하고, 그리고 매체 범위에서 작동하고, 저 속도 조정을 용이하게 하기 위해 넓은 만곡부 상에 인풋을 제공하고, 그리고 잠재적으로 보다 고 속도 측방향 충돌 경우에 대한 여러 레벨의 신속한 경고 특성을 제공한다. 후방을 향한 센서 시계 패턴(5)은 유사한 방식으로 센서 적용범위를 측면 충돌 센서(3 및 4)에 제공하여, 넓은 만곡부에 위치한 차량의 후방 근처의 정지되거나 또는 느리게 이동하는 물체를 검출하고, 이에 따라 주차와 같은 저 속도 조정을 용이하게 하면서, 동시에 보다 고 속도에서 제어되지 않는 방식으로 후방으로부터 접근하는 임의의 차량에 제어되지 않는 방식의 시계를 갖는 후방 충돌 센서를 가능하게 한다.
도 2는 레이다 작동식 충돌 회피 시스템에 관한 중요한 설계 고려 중에서 하나를 상세하게 나타낸 도면이다. 주요 사항은 차량에 전송기를 장착하는 곳뿐만 아니라 광학 검출기가 장착될 수 있는 곳에 문제가 있다는 것이다. 본 발명의 발명자에 의한 대부분의 이전 발명에 있어서, 이들 전송기 및 수신기는 동일한 반경방향 축선을 따라서 평행하고 겹치는 시계를 갖도록 가능한 근접하여 함께 위치되어 있다. 차량 상에 높게 레이다 센서를 장착함으로써, 총 360° 시계를 둘러볼 수 있어, 하나의 특징의 시스템 복잡성을 최소로 유지시킨다. 그러나, 도면에 도시된 바와 같이, 후방 뷰 거울과 함께 위치된 높게 장착된 레이다 센서(8)나 또는 돔형 광 위치, 사각 지대는 높게 장착된 레이다 센서(8)의 전방 시계(11)의 투사 선(12) 아래의 근 시야에서 발생한다. 유사한 방식으로, 이들 사각 지대는 돔형 광 위치(8)나 또는 후방 뷰 거울로부터의 가시선 아래의 차량의 후방에서 이러한 가시선이 트렁크 뚜껑에 의해 절단되는 곳에 나타날 것이다. 보다 적은 정도로, 부가적인 사각 지대는 후방 뷰 거울로부터 도어 패널과 연결되는 운전자의 측면 윈도우의 하부까지의 가시선 아래의 근 시야에서의 차량의 좌측과 우측, 그리고 이와 같이 창문이 도어 패널과 연결되는 승객의 측면에서 발생할 것이다. 다른 사각 지대는 전방 유리면(windshield), 전방 도어 및 후방 도어, 및 후방 유리면의 어느 한 단부에서 지붕 지지부에 의해 야기되는 높게 장착된 레이다 센서에 대해 발생한다. 이들은 각각 A 기둥(pillar), B 기둥, 및 C 기둥으로 산업에서 공통적으로 언급된다. 부가적인 광학 전달 차단이 후방 유리면 데크(deck)에 놓여진 차량 탑승자(occupant), 의자 뒷부분, 머리받침, 및 티슈 박스, 박제된 동물 등에 의해 야기될 수 있다. 광학 전달 차단의 쟁점은 후방 뷰 거울이나 또는 돔형 광 중 어느 하나의 함께 위치된 높게 장착된 레이다 센서(8)와 매우 유사하다는 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 보다 낮은 가시선 한계(13)가 차도 표면(15)과 교차하는 곳까지의 거리는 선(12)으로 나타난 높게 장착된 경우보다 대쉬에 장착된 레이다 센서 실시예(9)에서 더 크다. 대쉬(dash)에 장착된 실시예(9)의 사각 지대에서의 이러한 증가는 가시선(13)과 차도(15) 사이에 나타난 각도에서처럼 보다 낮은 각도를 만드는 대쉬에 장착된 센서(9)의 보다 낮은 초기 높이 때문에 후방 뷰와 측면에서 더욱 악화될 것이다. 부가적으로, 탑승자, 시트, 머리받침 등과 같은 승객실에서의 광학 전달 차단은 대쉬에 장착된 레이다 센서(9)의 시야 경로에 직접적으로 위치하기 때문에 악화될 것이다. 이들 사각(blindspot)은 주차 또는 진입로로부터의 후진과 같이 느린 조정에서 적당하게 실행하기 위한 레이다 센서의 능력을 감소시킨다. 고 마운트(8) 레이다 센서 위치가 대쉬 장착 실시예(9)에 바람직할지라도, 이들 옵션은 상당한 한계를 갖는다. 도 2의 하부에서, 레이다 센서의 바람직한 저 레벨의 헤드램프(18) 장착 지점 또는 미등 아웃풋/지시기 광 레벨 장착 지점(10)이 보다 낮은 가시선(14)으로 나타나 있다. 이러한 장착 배치는 실질적으로 높게 장착된 돔형 광 또는 후방 뷰 거울 위치(8), 그리고 중간-레벨 대쉬에 장착된 실시예(9) 모두와 관련하여 상기 확인된 서치 패턴에서의 사각을 감소시킨다. 레이다 센서에 대한 고 마운트(8) 및 중간-레벨 장착 위치(9)는 차량의 주변부에 장착되지 않았다면 근 시야 조명 및 서치 패턴(16)의 투사를 방해할 것이다. 근 시야 조명 패턴(16)은 굴절성 및 회절성 광학기기의 조합을 사용하는 원 시야 조명 패턴(11)을 만드는 동일한 광 빔으로부터 형성될 수 있다. 이들 굴절성 및 회절성 광학기기는 또한 레이다 센서의 시계에 있는 물체로부터 반사된 광용 수집 기구로 사용될 수 있다. 회절성 광학기기는 광의 굽힘(굴절)이 아닌 간섭의 원리로 작동한다. 매우 얇고 컴팩트한 회절성 광학기기는 레이저 빔을 형상화시키는데 사용되어 광량자가 수신 소자의 시계를 벗어나 방사되지 않는다.
도 1을 살펴보면, 수평 평면에서의 적용범위 패턴이 4개의 독립적인 센서로 달성될 수 있다. 패턴(1 및 2)은 시계에 있는 물체로부터 반사된 광을 수집하고 조명하는 광 펄스의 전달을 위한 굴절성 및 회절성 광학기기의 조합을 사용하는 동일한 레이다 센서로부터 형성될 수 있다. 패턴(3, 4, 및 5)은 총 4개의 독립적인 센서에 대한 차량의 전략 지점에 위치된 부가적인 3 개의 독립적인 센서로부터 만들어질 수 있다. 그러나, 자동차 설계에 있어서, 레이다 센서의 장착을 위한 4개의 새로운 지점의 발견과 관련된 어려움이 경시되지 않을 것이다. 자동차 섀시 및 몸체를 설계하는 일을 하는 엔지니어는 몸체 패널에서의 부가적인 4개의 개구를 수용할 필요가 있고 그리고 새로운 지점에 전기 와이어링 하네스(harness) 인터페이스 및 하네스의 라우팅(routing)을 제공할 필요가 있다. 서브 조립체 및 상부 조립체에 사용될 부품의 수를 증가시킬 필요가 있게 되고 그리고 새로운 독립적인 레이다 센서 중 각각의 센서를 설치하기 위한 조립체 라인에 부가적인 스테이션이 필요하게 된다.
더욱 매우 복잡한 접근법은 레이다 센서의 장착에 대한 헤드램프, 방향 지시등, 및 미등 아웃풋/브레이크등 아웃풋 조립체의 패키지를 재사용하는 것이다. 이러한 접근법의 장점은 자동차 산업에서 수년 내내 얻어진 지식의 상당한 몸체에 만들어진다. 헤드램프 및 미등 아웃풋은 작동 및 가시성의 쟁점 때문에 차량의 주변부로 바뀌게 된다. 기관차와 같은 차량의 전방 중심에 장착된 단일의 헤드램프의 사용은 오래전에 없어졌다. 이와 같이, 대부분의 헤드램프 및 미등 아웃풋/브레이크등 아웃풋 조립체는 차량의 작동 영역의 조명의 이유와, 주변에서의 여러 차량의 운전자의 차량의 가시성 때문에 차량의 코너에 장착된다. 이러한 큰 몸체의 정보가 새로운 작동 레이다 센서를 자동차와 같은 이동하는 차량에 통합할 때, 약간 경시되지 않게 만들어질 수 있다. 본 출원인은 레이다 센서가 하드웨어를 조명하는 현 경로로 통합되지 않는다면, 몸체와 섀시 라인 및 조립체 라인에 만들어진 주요 수용부에 의한 완전하게 독립적인 접근법보다는, 차량의 시스템을 조명하는 경로와 관련된 현 작동 및 하드웨어와 통합될 수 있다면, 이러한 새로운 작동의 채택을 위한 더욱 용이한 경로를 기대한다. 따라서, 통합된 헤드램프 및 레이다 센서뿐만 아니라 통합된 보조 램프 및 레이다 센서 조립체가 본 발명에서 개발되었다. 보조 램프로써 본 출원인은 방향 지시등, 브레이크 등 아웃풋, 미등 아웃풋, 주차 광, 또는 이동하는 차량에 공통으로 설치된 임의의 유사한 광을 최소로 포함하는 임의의 짧은 범위의 조명하는 램프나 또는 지시기 광을 의미한다.
레이다 센서를 헤드램프 조립체 및 보조 램프 또는 지시기 광 조립체에 통합하는 이러한 접근법은 동일한 겹치는 원 시야 조명 및 차도(7)를 따라 투사된 시야 패턴(11)을 갖는 도 9에 도시된 바와 같은 시계를 만들것이다. 도 2에서 도시된 바와 같은 지시기 광(10)에 통합된 레이다 센서로부터, 또는 도 3 및 도 4에서 언급된 바와 같은 통합된 레이다 센서 및 헤드램프 조립체(18)로부터 도 9에서의 근 시야 패턴(16)의 겹치는 수평방향 투사가 나타난다.
도 3을 살펴보면, 본 출원인이 기술한 통합된 헤드램프 및 레이다 센서의 중요한 특징은 수직 축선 및 수평방향 축선에서 기계적으로 헤드램프와 함께 레이다 조명 펄스(11)의 시계를 조정하는 능력이다. 도 3의 도면은 관절식 레이다 센서 및 헤드램프(18)가 하향 각도로 언덕(87)의 곡률의 하부에서의 골(trough)을 조명하는 상태의, 언덕(87)의 융기부에서 주행하는 이동하는 차량(6)을 나타낸 도면이다. 이와 같이, 도 3의 하부는 언덕(17)을 오르기 전에, 도로의 움푹들어간 곳의 하부를 주행하는 이동하는 차량(6)을 나타낸 도면이다. 이러한 도면에서, 레이다 센서 및 헤드램프 조립체(18)는 높여진 각도로, 언덕(17)의 전방에서 솟아오른 곡률부의 사면을 둘러본다.
도 4는 또한 레이다 센서 및 헤드램프 조립체(18)의 빔 조정(steering) 특성의 장점을 나타낸 도면이다. 차도(19)의 좌측으로의 굽힘부에 접근하는 모터 차량(6)이 나타나 있다. 헤드램프 및 레이다 센서 원 시야 빔 패턴(11) 모두는 차량으로부터 최대 거리로 차량 경로의 영역을 소제하도록 좌측으로 조정하고, 이에 따라 충돌 위협 검출 및 회피를 위한 최대 가능한 양의 시간을 제공한다.
도 5는 통합된 레이다 센서 및 헤드램프 조립체(18)의 다수의 설계적 특징 및 구성적 특징을 나타낸 도면이다. 선(SS)을 따라 취한 조립체의 상세한 부분의 단면이 도 5의 우측에 도시되어 있다. 조립체는 유리나 또는 고 충격 플라스틱 투명한 외피부(20) 내에 수용된다. 시계에서의 장면으로부터 반사된 광을 수집하고 촛점맞추기 위한 이중 렌즈 시스템은 조립체 전방에서의 대 직경 렌즈(21)에 의해 형성되고, 상기 렌즈는 수신 센서(28)의 전방에서 제 2 렌즈(35)와 직접적으로 작동한다.
수신 센서(28)는 리드아웃(readout) 통합된 회로 및 열 조정 인터페이스 상에 장착된 적외선 초평면 어레이로 이루어진다. 레이다 센서는 레이저 광 소스(31), 수신 센서(28), 및 전자장치 하우징(29)에 수용된 부가적인 전자장치로 이루어진다. 제 2 렌즈(35)와 수신 센서(28) 사이에 광학 대역 필터(41)가 장착되고 상기 필터는 바람직한 실시예에서 전형적으로 1.57 마이크론의, 레이저 광 소스(31)로부터의 광의 파장을 제외하고는 광의 모든 파장을 차단한다. 레이저 광 소스(31)는 고체 레이저, 반도체 레이저, 섬유 레이저, 또는 반도체 레이저의 어레이일 수 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 레이저 광 소스(31)는 976 나노미터 반도체 레이저 광만큼 펌프된 에르븀 도프된 인산염 유리의 디스크 형상의 고체 레이저이다. 선택적인 실시예로서, 레이저 광 소스(31)는 수직 공동 표면 방사 레이저(VCSEL)의 어레이이다. 수신 센서(28)의 작동은 시스템 블럭 다이어그램, 도 10과 관련하여 더욱 상세하게 언급될 것이다. 투명한 외피부(20)로 형성/성형되거나 또는, 상기 투명한 외피부(20)에 열음파적으로 접합될 수 있는 다수의 렌즈 지지부(22)가 대 직경 렌즈(21)를 지지한다. 대 직경 렌즈(21)는 .45 - .65 마이크론 범위의 헤드램프 조명 파장에서 나타나는 굴절률로부터 1.57 마이크론의 전달 파장에서 상이한 굴절률을 갖는 재료일 수 있다. 대 직경 렌즈(21) 재료의 이러한 이색성 작용은 잘 사용될 수 있으며, 1.57 마이크론 레이다 센서 조명 레이저(31), 및 시각적으로 흰색 발광 다이오드(33)에 대해 상이한 조명 패턴을 만들어낸다. 시각적으로 흰색 LED(33)는 보다 고 효율과 이에 따른 보다 낮은 열 생성 때문에, 본 발명에서의 전통적인 헤드램프의 백열이나 할로겐 벌브(bulb)를 대체한다. 도면에서 간단하고 명확하게 나타내기 위해 8개의 LED 서브조립체(33, 25, 및 26)가 반경방향으로 배치되어 도 5의 좌측에 도시되어 있지만, 그러나 LED 서브조립체의 실제 갯수는 특별한 헤드램프 또는 지시기 램프 사용에 요구되는 파워에 따라, 전형적으로 더욱더 많다(대략 32-127개). 대 직경 렌즈(21)의 이색성 재료의 장점의 일례는 근 시야 패턴(16)에서 1.57 마이크론 펄스식 레이저 광을 갖는 차량(6)의 근 시야를 동시에 조명하면서, LED 광 소스(33)의 원 시야 패턴과 맞춰지도록 원 시야 패턴(11)에서의 조명하는 1.57 마이크론 레이저 펄스를 투사하는 능력이며, LED 광 소스(33)로부터의 광이 근 시야로 조금 전환되거나 전혀 전환되지 않는다. 차량의 근 시야가 직접적으로 운전자의 위치로부터 직접적으로 보여지지 않기 때문에, 광학 플럭스를 LED 가시 광선 아웃풋으로부터 근 시야(16)로 전환하는 것은 가능하지 않다. 원 시야에서의 운전자의 가시선을 조명하기 위하여 전송된 가시 광선 아웃풋이 많은 것이 바람직하다.
상기 기재한 바와 같이, LED 광 소스(33)는 그 고 효율 때문에 이러한 분야에 대해 선택된다. 고 효율의 LED 광 소스가 3개의 상당한 방식으로 통합된 레이다 센서 및 헤드램프에 실제 장점을 만들어낸다. 첫째로, 레이다 센서의 인접한 수신 센서(28)의 가열을 감소시킨다. 수신 센서(28)의 검출기 어레이는 어발란체 광다이오드(APD, Avalanche PhotoDiodes)의 2차원 어레이이며, 이는 작동 온도의 변위에 민감하고, 그리고 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서 반드시 고정된 온도로 작동되어야 한다. APD 어레이 및 리드아웃 IC로 이루어진 수신 센서(28)의 온도를 일정하게 유지하기 위하여, 열전기 쿨러는 전자장치 하우징(29)의 후방의 관련 히트싱크에 과도한 열을 제거하기 위한 열 펌프로 사용된다. 폐쇄된 회로 제어는 이후 열전기 쿨러에 가변 전류를 공급함으로써 일정한 온도에서 수신 센서(28)를 모니터하고 유지하도록 사용된다. 둘째로, 레이다 센서는 차량 전기력 시스템으로부터 30 - 40 와트의 파워를 얻을 수 있다. 이러한 부가적인 파워 요구조건은 전통적인 할로겐 또는 백열의 광 소스 대신에 LED(33)를 사용함으로써 차도를 조명하는데 필요한 전기력을 감소시켜 상쇄될 수 있으며, 이에 따라 차량 전기 시스템 설계의 부담을 경감시키고, 그리고 레이다 감지 기술의 시임리스 통합(seamless integration)을 용이하게 한다. 셋째로, LED 광 소스의 극적으로 증가된 수명 기대치는 통합된 레이다 센서 및 헤드램프 조립체(18)가 차량의 수명 동안에 반드시 수리되어야 하는 가능성을 감소시킨다. 통합된 레이다 센서 및 헤드램프 조립체(18)가 필연적으로 보다 높은 값을 갖는 서브시스템이기 때문에, 통합된 레이다 센서 및 헤드램프(18)를 교체나 교환하기 위한 결정은 보다 큰 값 구성요소, 레이다 센서에 기초할 수 있다. 이러한 수리/교환 결정은 선택된 광 소스가 극히 낮은 고장율 및 매우 긴 수명을 갖는다면 LED 광 소스(33)와 같이 용이하게 된다.
각각의 LED 광 소스(33)는 전형적으로 성형된 비구면 렌즈(25) 및 반사기/조준기(26)를 구비하여 LED 광 소스(33)로부터 원 시야 패턴(11)으로 발산하는 실질적으로 모든 광을 수집하고 투사한다. 부가적으로, 선택적인 중간 렌즈(23)는 성형된 렌즈(25)와 대 직경 렌즈(21) 사이에 위치되어 LED 광 소스(33)로부터 발산하는 가시 광선 아웃풋 빔의 부가적인 조건을 제공할 수 있다. 중간 렌즈(23)는 투명한 외피부(20)에 성형되거나, 형성되거나 또는 열음파적으로 용접된 특징적인 지지부(24)에 의해 제 위치에 유지될 수 있다. 중간 렌즈(23)는 폴리머나 또는 가요성을 갖는 유리로 이루어질 수 있고 그리고 분할 링으로 형성될 수 있으며, 분할(36)은 투명한 외피부(20)로 삽입되기 전에 직경부에 링이 압축될 수 있도록 설계된다. 일단 분할 링 설계품을 구비한 중간 렌즈(23)가 압축되면, 특징적인 지지부(24)의 잠금부(detent)와 결합될 수 있고, 이후 풀려지면, 거의 총 직경으로 되돌아갈 수 있어, 특징적인 지지부(24)에 의해 투명한 외피부(20) 내에 유지되고 지지된다. 가시 LED(33)는 기계적으로 지지되고 그리고 전기적으로 인쇄된 와이어링 기판(27)과 전기적으로 연결되며 상기 와이어링 기판은 유리섬유, 알루미나, 질화 알루미늄, 또는 여러 절연체/전도체 인쇄된 와이어링 시스템으로 만들어진 인쇄된 회로 기판일 수 있다.
통합된 레이다 센서 및 헤드램프(18)의 작동성을 완료하기 위하여, 레이저 광 소스가 필요하고 그리고 수신 센서(28)와 평행한 축선에 위치되어 나타나 있다. 레이저 광 소스는 확산기(34)를 통해 방사된 광의 파장을 광의 본래의 아이-세이프(eye-safe) 파장으로만 제한하는 아이 세이프 필터(32)를 구비한다. 확산기(34)는 통상의 굴절 렌즈, 회절 격자의 어레이, 일련의 연마되거나 성형된 프리즘, 또는 홀로그래픽 확산기일 수 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 여러 많은 파장이 레이저 광을 조명하는 소스로서 유용할 수 있을지라도, 파장의 선택은 1.54 - 1.57 마이크론의 범위 내에 있다. 제로 타임(zero time) 기준은 나가는 레이저 펄스 에너지의 일부를 수신 센서(28)로 다시 피드백 시킴으로써, 나가는 레이저 펄스의 리딩 엣지를 지시하고, 이를 검출하며 펄스 통합된 레이다 센서 및 헤드램프 조립체(18)의 시계에서의 장면으로부터 모든 연속하는 반사와 동일한 방식으로 펄스를 처리하는 투명한 외피부(20)에 부착된 역-반사기 포스트(39)에 의해 만들어진다. 이러한 반사된 제로 타임 기준 광학 시그널은 ARC(Automatic Range Correction) 시그널을 국부적으로 의미하고, 그리고 상기 ARC 시그널에 의해 조명된 수신 센서(28)에서의 수개의 픽셀은 ARC 픽셀을 의미하고, 그리고 통합된 레이다 센서 및 헤드램프 조립체(18)에 의해 만들어진 모든 범위 측정에 대한 제로 타임 기준이다. 역-반사기 포스트(39)는 플라스틱이나 유리로 형성될 수 있고 그리고 투명한 외피부(20)와 일체로 성형되거나 투명한 외피부(20)에 열음파적으로 접합될 수 있다. 바람직한 방법은 투명한 외피부(20)로 일체로 형성된 역 반사기 포스트(39)를 구비하는 것이고 그리고 흰색의 에폭시 페인트 또는 반사식 코팅(40)과 같은 금속 코팅을 역-반사기 포스트(39)와 긴밀한 투명한 외피부(20)의 외측에 적용하는 것이다. 금속 반사식 코팅(40)은 화염 분사, 전기 도금, 또는 물리적인 기상 증착을 포함하는 임의의 여러 방법에 의해 적용될 수 있다. 금속 코팅은 또한 열 및 압력 하에서 적용된 박막의 금속일 수 있으며 이는 투명한 외피부(20)의 기본 재료를 금속 반사식 코팅(40)으로 작동하는 금속 스트립을 영구적으로 포집하고 재유동시킬 수 있게 한다. 금속 역-반사식 코팅이나 레이어(40)에 대해 선택된 금속은 외측, 노출된 표면과 같은 부식의 영향에 영향을 받지 않을 수 있다. 스테인레스 스틸, 니켈, 금, 및 플래티늄과 같은 재료는 이러한 작동에 적당하다. 최종적으로, 실란트, 또는 패시베이션(passivation) 레이어는 상기 언급된 공정 중 임의의 공정을 사용하여 부식 환경의 잠재적인 영향을 더욱 감소시키기 위해 금속 반사식 코팅(40) 상에 적용될 수 있다. 바람직한 방법은 물리적인 기상 증착을 사용하는 것이고 이러한 기상 증착에서 목표 유리가 진공 챔버 내의 도가니에서 가열되어 내 부식성 금속 반사식 코팅(40) 상의 패시베이션 유리의 얇은 레이어를 증착한다. 선택적으로, 투명한 외피부(20)가 플라스틱이라면, 임의의 수의 에폭시 수지나 또는 플라스틱 오버몰딩(overmolding)은 반사식 코팅(40) 상에서 패시베이션 레이어로 적용될 수 있다.
투명한 외피부(20) 내에서 역-반사 포스트(40)를 성형하는 것은 ARC 시그널 및 ARC 픽셀과 관련된 이중 목적으로 사용된다. 광 펄스가 투명한 외피부(20)의 전방 표면에 부착될 수 있는 스크랫치, 먼지, 죽은 벌레, 얼음, 눈, 또는 여러 광 반사 차단물과 만날 때, 레이저 광 소스(31)의 나가는 레이저 조명 펄스로부터의 여러 무시할 수 없고 바람직하지 못한 역 반사가 있을 것이라고 예상된다. 투명한 외피부(20)의 외측 표면으로부터의 이들 바람직하지 못한 역-반사보다 시간상 늦게 발생하는 ARC 시그널을 가짐으로써, 이들 시그널을 무시하거나 또는 "게이트로 제어(gate out)"하는 능력을 구비하는 것은 중요하다. 역-반사기 포스트(39)의 높이 및 그 일관되지 않는 굴절률에 의해 발생되는 부가적인 지연은 투명한 외피부(20)의 얇은 부분 상에서 부가적인 지연을 발생시키고, 이에 따라 흰색의 또는 금속 반사식 코팅(40)으로부터 역-반사된 광학 시그널을 만드는 것은 투명한 외피부(20)의 외측 표면에 부착된 임의의 재료로부터의 바람직하지 못한 역반사보다는 시간상 약간 이후에 발생한다. 양방향성 전기 시그널, 파워, 접지(ground), 및 통합된 레이다 센서 및 헤드램프(18)로부터/로의 임의의 필요한 광학 시그널을 이송하고 그리고 차량 전기 및 광학 시스템에 연결을 제공하는 인터페이스 연결기(30)가 도 5의 맨 우측에 도시되어 있다. 전자장치 하우징(29) 내의 부속(resident)은 중앙 레이다 시스템 제어기(도 10에서 부재번호 71), 파워 조절 전자장치, 그리고 통합된 레이다 센서 및 헤드램프(18)의 상태와, 온도, 전압, 파워 소비 등과 같은 그와 관련된 아날로그 파라미터를 보고하기 위한 아날로그 대 디지털 변환기를 포함한 인터페이스 전자장치와의 양방향성 커뮤니케이션을 위한 직렬 커뮤니케이션 포트이다. 직렬 커뮤니케이션 포트는 또한 레이다 센서에 의해 검출된 순서 쌍의 범위 및 강도를 중앙 레이다 시스템 제어기(도 10에서의 부재번호 71)에 보내고 상기 제어기로부터의 명령을 받아 센서의 방향, 레이저 조명하는 펄스의 강도 및 LED 광 소스(33)의 강도를 제어한다. 전자장치 하우징(29)은 또한 중앙 레이다 시스템 제어기로부터 수신된 명령과 디지털 시그널을 통합된 레이다 센서 및 헤드램프(18)를 지향하거나, LED 광 소스(33)를 밝게 하거나 어둡게 하거나, 또는 도 6과 관련하여 기재된 와이퍼/워셔 작동시키기 위해 요구되는 것과 같은 아날로그 값으로 변환하는 회로를 포함한다.
광학 축선(OA)에 따라 통합된 레이다 센서 및 헤드램프(18)를 조사하는 시계가 도 5의 좌측에 도시되어 있으며, 상기 도면은 수신 센서 검출기(28)의 바람직한 직사각형 형상(38) 뿐만 아니라 바람직한 실시예의 레이저 광 소스(31)의 직사각형 형상(37)을 포함한 다수의 상세한 설계를 나타내고 있다. 도 5는 축적에 맞춰지지 않았으며 바람직한 실시예에 통합된 다양한 설계 개념을 설명하기 위한 것이다. 다수의 볼록한 표면, 오목한 표면, 그리고 선택적으로, 수개의 프리즘이나 회절성 표면을 갖는 여러 렌즈 선택은 본 발명의 명세서에 기재된 요구되는 효과를 달성하도록 사용될 수 있다. 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같은, 보다 짧은 범위의, 보다 넓은 시계가 통합된 레이다 센서 및 보조 램프(10)가 도 5와 관련하여 기술된 설계에 적용된다. 통합된 레이다 센서 및 보조 램프(10)는 90 도를 넘어, 대략적으로 180 도에 이르는 시계를 검사하는 피시아이(fisheye) 렌즈, 또는 회절성 격자나 프리즘 부재의 어레이와 같은 짧은 촛점 길이를 갖는 광폭 시계 렌즈를 사용한다. 보조 램프라는 용어는 자동차의 외측에 공통적으로 설치되는, 미등 아웃풋, 브레이크 등 아웃풋, 주차 광, 방향 지시등 지시기 광 아웃풋, 안개 광 아웃풋 등을 포함한다.
도 6은 통합된 레이다 센서 및 헤드램프 조립체(18)의 선택적인 실시예 및 다수의 선택적인 특징부를 나타낸 도면이다. 도 6의 우측 절반은 선(DD)의 일부에 따른 통합된 레이다 센서 및 헤드램프(18)의 절결도이다. 상기 도 5와 관련하여 언급된 바와 같이, 투명한 외피부(20)의 외측에 부착될 수 있는 다양한 재료로부터의 무시할 수 없는 독특한 가능성의 역-반사가 있다. 전기 모터(42), 회전 샤프트(43), 및 와이퍼 블레이드(44)로 이루어진 와이퍼 시스템은 워셔 유체 펌핑 튜브(45) 및 워셔 유체 스프레이 노즐(46)과 함께 작동하여 벌레, 먼지, 눈, 우박, 등이 없는 3-차원의 레이다 센서 특성의 향상을 더욱 용이하게 하기 위하여 가능한 많이 통합된 레이다 센서 및 헤드램프 조립체(18)의 외측 표면을 유지한다. 워셔 유체 펌핑 튜브(45)는 차량 유리면 유체 보관소 및 펌프로부터의 호스와 결합하기 위해 후방 쪽으로 뻗어있는 호스 피팅(47)을 구비한다. 상이한 광학 설계품 및 레이아웃이 도시되어 있으며, 굉장히 많은 가시 LED 서브조립체가 반경방향 패턴으로 배치된다. 이러한 경우에 각각의 LED 서브조립체는 상이한 원 시야 광 효과를 위해 상이한 형상의 포물선형 반사기와 함께 오목한 렌즈(25)를 특징으로 한다. 회로 보드 지지부(48)가 투명한 외피부(20)에 부착되고 그리고 이러한 설계 실시예에서 약간 더욱 전방 위치에 위치한 LED 회로 보드(27) 조립체에 대한 장착 지점을 만든다.
회로 보드 지지부(48)는 렌즈 장착부(49)와 연결되고 상기 렌즈 장착부는, 다수의 여러 렌즈 배치가 볼록한 형상, 오목한 형상, 및 비구면 형상뿐만 아니라 프리즘 및 회절성 표면의 어레이를 포함하는 다수의 여러 렌즈 배치가 가능할지라도, 수신 센서(28)에 광폭의 시계를 제공하기 위하여 연이어 장착된 2개의 대 직경 평철 렌즈(21 및 50)로 나타나 있다. 전기 연결(51)은 파워 및 접지, 밝기 제어, 및 차량 전기 시스템으로의 연결을 위하여 회로 보드 지지부(48) 및 전자장치 하우징(29)을 통해 인터페이스 연결기(30)까지의 여러 양방향성 시그널을 이송한다. 워셔 유체 스프레이 시스템을 사용하는 다른 장점은 수신 센서(28)의 ARC 픽셀의 조명에 적당한 역-반사된 ARC 시그널을 만드는데 이상적으로 위치되는 워셔 유체 스프레이 노즐(46)의 위치에 있다. 이러한 방식으로 신뢰가능하게 작동하도록, 워셔 유체 스프레이 노즐(46)은 스테인레스 스틸, 니켈, 금, 또는 플래티늄과 같은 내부식성 금속 합금으로 만들어질 수 있거나 또는, 코팅된 흰색의 파우더일 수 있다. 투명한 외피부(20)의 외측 표면으로부터의 충분히 외측의 워셔 유체 스프레이 노즐(46)의 위치는, 투명한 외피부(20)의 외측 표면에 부착되는 벌레, 진흙, 먼지, 눈, 또는 얼음에 의해 야기된 임의의 역-반사된 광학 시그널을 지나 지연된다는 것을 의미하여, 수신 센서(28)의 ARC 픽셀을 조명하는데 적합한 적당한 역-반사된 ARC 시그널을 어떻게 제공하고 어디에 위치시키는 지에 대한 문제점에 대한 뛰어난 해결책을 만든다.
레이다 센서에 대해 교환되는 공통의 설계로 범위 대 전송된 파워가 고려된다. 보다 크게 전송된 파워는 보다 복잡한 레이저 설계, 보다 큰 전기력 요구, 그리고 이에 따른 시스템의 비용 및 중량의 경비로, 부가적인 범위를 초래한다. 도 7은 레이다 센서 설계와 관련하여 새롭고 독특한 방식에서의 이러한 범위 문제점을 처리한다. 산출 범위 강화에 대해 독단적으로 증가하는 파워 대신에, 더욱 더 큰 광학 게인이 도 5의 전통적인 유리 또는 폴리머 렌즈 소자 대신에 포물선형 반사기(53)의 유리한 사용을 통하여 레이다 센서 광학 수신기의 유효 개구를 증가시킴으로써, 이러한 선택적인 실시예의 레이다 센서 광학 수신기에서 실현된다. 더욱이, 반사 거울(53)에 의해 만들어진 광학 개구의 영상비(aspect ratio)는 직사각형(52), 원형, 정사각형, 또는 임의의 다른 요구되는 외형이도록 조정될 수 있다. 도 7은 도 5 및 도 6에 나타나 있지 않은 다수의 특징을 나타내고 있다. 통합된 레이다 센서 및 헤드램프 조립체(18)의 전방 뷰가 도 7의 좌측에 도시되어 있다. 도 7의 우측에서, 좌측을 보는 선(FF)에 따른 전방 뷰의 한 부분이 도시되어 있다. 포물선형 반사기(53)가 투명한 외피부(20)를 통과하는 광을 캡쳐하고 그리고 캡쳐된 들어오는 광을 본 발명에서 2차 수렴 거울로 나타난 촛점 부재(61)에서 커버하고, 그러나 상기 2차 수렴 거울은 발산 거울, 또는 볼록한 굴절 렌즈나 오목한 굴절 렌즈, 또는 비구면 외형을 갖는 렌즈일 수 있다. 촛점 부재(61)는 거울 개구(60)를 통과하는 광을 결정하여 수신 센서(28)의 능동 영역에 도달하게 한다. 촛점 부재(61)는 지지 빔(54)에 의해 제 위치에 위치되어 유지되고, 상기 지지 빔은 포물선형 반사 거울(53)에 영구적으로 부착되거나 또는 상기 반사 거울에 일체로 성형된다. 반사 거울(53)은 바람직한 실시예에서 포물선형 프로파일을 갖고 그리고 금속, 유리, 또는 섬유 보강된 폴리머, 또는 특정 분야에 적용되는 다른 한 재료로 성형되거나 만들어질 수 있다. 반사 거울(53)은 구형, 쌍곡선, 지수형(exponential), 또는 특정 분야에 적용되는 다른 한 외형의 특징적인 형상으로 선택적으로 만들어질 수 있다. 도 5 및 도 6에서와 같은 굴절성 렌즈의 설계는 큰 개구 및 보다 큰 광학 게인에 대해 용이하게 축적되지 않는다. 원형 헤드램프 조립체의 직경은 전형적으로 7 인치일 수 있고, 도 5 및 도 6의 대 직경 렌즈(21)에 대해 6 인치이다. 고체의 유리 블랭크(blank)로 제조된 이러한 대 직경 렌즈(21)는 고가이고 고 중량이며, 그리고 부가적인 관련된 중량 및 비용을 갖는 더욱 실질적인 기계적인 장착 시스템을 필요로 한다. 포물선형 반사기(53)가 얇은 벽의 유리, 파우더 금속, 또는 섬유 보강된 폴리머로 주조되거나, 성형되거나, 또는 만들어지기 때문에, 상당 고체 유리 렌즈보다 주어진 개구 및 광학 게인에 대해 더욱 많은 광이 있을 것이다. 이러한 최종적인 보다 저 중량은 휴대 및 비행 아웃풋 시스템에 대한 많은 장점을 갖고, 제조 비용이 보다 덜 들게 된다.
도 7의 설계 실시예에서의 레이저 조명하는 소스(31)는 통합된 레이다 센서 및 헤드램프(18)의 투명한 외피부(20) 외측에 위치되고, 그리고 섬유 커플러(59)와 가요성 광학 섬유(58)와 강성의 광가이드(57)를 통해 코너 입방체(55)와 연결된다. 코너 입방체(55)는 통합된 레이다 센서 및 헤드램프 조립체(18)의 점선(OA)으로 도시된 광학 축선과의 정렬을 위해 90도로 레이저 광을 조명하는 전달 축선을 회전시킨다. 코너 입방체(55)는 반사 거울 표면으로 코팅된 연마된 유리로 만들어지고 그리고 에폭시, 접착성 또는 C-클립, U-클립 또는 여러 마찰이나 압축 파스너와 같은 기계적인 수단을 사용하여 지지 빔(54)에 장착되거나, 또는 확산기(56)에 조립된 후에, 이후 컴파운드 유닛으로서 상기 언급된 부착 방법을 사용하여 지지 빔(54)에 부착되는 고 품질 장치일 수 있다. 코너 입방체(55)는 선택적으로 지지 빔(54)으로 일체적으로 형성되고 반사식 금속 표면으로 코팅될 수 있으며, 확산기(56)가 여기에 부착된다. 확산기(56)는 본 명세서에서 언급된 임의의 요구되는 패턴으로 조명하는 레이저 광을 분배하도록 작동하고, 그리고 배열된 도파관 격자, 간섭 필터, 홀로그래픽 확산기, 또는 여러 회절성 소자(optic) 구성일 수 있다. 확산기(56)는 유리 접합, 에폭시 또는 접착성 접합, 또는 시트 금속 C-클립, U-클립, 또는 여러 압축 및 마찰 파스너를 사용하는 기계적인 장착을 포함하는 임의의 수의 방법에 의해 코너 입방체(55)에 접합될 수 있다. 도 7에 도시된 다양한 실시예에 선택적으로 포함된 2차 렌즈(23)의 직사각형 모양이 도 7의 좌측에 도시되어 있다. 또한 여러 형상이 본 명세서에서 개시된 바와 같은 본 발명의 특징적인 분야에 따라 기대되지만, 거울 개구(60)의 직사각형 모양이 보여진다.
도 7a는 반사 거울(53)을 통합한 통합된 레이다 센서 및 헤드램프 조립체(18)에 대한 다수의 실시예를 나타낸 도면이다. 통합된 레이다 센서 및 헤드램프 조립체(18)의 전방 뷰가 도 7a의 좌측에 나타나 있고, 좌측을 보는 선(FF)에 따른 전방 뷰의 한 부분이 도시되어 있다. 먼저, 지지 빔(54)은 경사지고 이에 따라 촛점 부재(61)가 위쪽, 또는 본 경우에 있어서, 반사 거울(53) 전방에서 위치될 수 있어, 여러 경우에 있어서 바람직하게는 광학 성능을 저하시키지 않으면서 광학 개구를 증대시킬 수 있는, 반사 거울(53)의 촛점 길이를 증가시킨다. 광학 개구의 증가가 광학 게인에서의 긍정적인 효과를 만드는데 바람직하다. 본 도면에 있어서, 투명한 외피부(20)의 내측 표면에 대한 확산기(56), 코너 입방체(55), 및 촛점 부재(61)의 근방에서 상기 부재들이 투명한 외피부(20)에 대해 직접적으로 접합될 수 있고 그리고 지지 빔(54)이 저가의 사용에서 제거될 수 있다는 것을 알 수 있다. 자동차는 보조 광 조립체(18)와 통합된 4개의 광폭 시계 레이다 센서에 더하여, 2개의 이러한 타입의 통합된 레이다 센서 및 헤드램프 조립체(18)를 구비할 수 있어, 6개에 이르는 레이저 광을 조명하는 소스(31)를 필요로 하게 된다. 비용 감소가 더욱 예측되는 기구가 모든 6개의 레이저 조명하는 소스를 6-방향(6-way) 파워 분할 아웃풋을 갖는 하나의 중앙 레이저 유닛으로 집중된다. 이러한 시스템 구조는 도 11과 관련하여 기재될 것이다. 이러한 실시예에서 차량 광학 및 전기 하네스(본 도면에서는 생략됨)와 연결될 인터페이스 연결기(30)를 통해 인터페이스 연결기(30) 내에서 연결되는 가요성 광학 섬유(58)가 도 7a에 도시되어 있다. 광학 및 전기 와이어링 하네스 내에서의 광학 전달 선은 이후 도 11과 관련하여 언급될 중앙 조명하는 레이저 소스와 연결된다.
도 8은 좌우 및 상하 모두에서 통합된 레이다 센서 및 헤드램프 조립체(18)를 지향시키는 능력을 제공하고 그리고 서브-조립체 와이어링 하네스(65) 상에서 수신된 전기 위치 시그널에 응답하는 기구를 상세하게 나타낸 도면이다. 수직의 축선(VA) 주위 좌측(반시계방향) 및 우측(시계방향) 모두에서 투명한 외피부(20)를 회전시킬 수 있는 상기 투명한 외피부(20)의 상부 및 하부에 위치된 2개의 모터구동식 수평 피벗(62)이 투명한 외피부(20)에 부착된다. 도 8의 하부에서의 제 2 수평 피벗(62)은 모터구동식일 수 있거나, 또는 회전 베어링을 우선적으로 이루는 수동형 피벗일 수 있다. 모터구동식 수평 피벗(62)은 파워, 접지, 및 모터 제어를 모터구동식 수평 피벗(62)에 제공하고, 그리고 모터구동식 수평 피벗(62)으로부터 모터 상태 시그널 및 회전 위치 상태 시그널을 복귀시키는 전기 연결(66)을 구비한다. 외측 하우징(68)은 모터구동식 수평 피벗(62)용 부착 지점을 제공하고, 그리고 투명한 외피부(20)의 외형에 적용되는 완전한 외피부(full shell)의 형상을 취할 수 있으며, 적당한 간극이 투명한 외피부(20)의 수평의 그리고 수직의 경사 이동(displacement)의 총 범위를 가능하게 한다. 외측 하우징(68)은 통합된 레이다 센서 및 헤드램프(18)가 군용 또는 유틸리티 차량에 놓여질 수 있는 경우에서와 같이 외측 장착 설계점에 장착되는 경우에 전형적으로 완전한 외피부이다. 선택적으로, 통합된 레이다 센서 및 헤드램프(18)가 차량의 몸체에 있는 리세스 형성된 개구에 수용된다면, 전형적으로 자동차 분야에서처럼, 외측 하우징(68)에 대한 완전한 외피부 설계가 매우 간단한 개방 요크로 교체될 수 있으며, 상기 요크는 평탄해진 환상체 형상을 갖고 단지 모터구동식 수평 피벗(62) 및 모터구동식 수직 피벗(63) 모두에 부착부를 제공하는 충분한 깊이를 갖는다. 수평 피벗(62) 및 수직 피벗(63)과 이들 각각의 회전 축선은 전형적으로 동일한 평면에 놓인다. 모터구동식 수직 피벗(63)은 외측 하우징(68)에 부착되고 그리고 상기 외측 하우징(68), 모터구동식 수평 피벗(62), 및 투명한 외피부(20)로 이루어진 서브조립체를, 전기 연결(67) 상에 수신된 전기 제어 시그널에 따라, 상하로 지향시키도록 작용한다. 도 8의 좌측에서의 제 2 수직 피벗은 모터구동식일 필요는 없으며, 회전 베어링을 갖는 간단한 수동형 피벗일 수 있다. 전기 연결(67)은 파워, 접지, 및 모터 제어 시그널을 모터구동식 수직 피벗(63)에 제공하고, 그리고 모터 상태 및 각도 위치를 중앙 제어기로 복귀시킨다. 전기 시그널 와이어(66 및 67)의 세트 모두는 차량 마운트(64)를 통과하고, 상기 차량 마운트는 자동차 분야에서의 몸체 패널의 리세스일 수 있거나, 또는 유틸리티 또는 군용 차량의 외측 표면에서의 장착 브래킷일 수 있다. 이들 2개의 독립적인 세트의 전기 연결(66 및 67)은 이후 차량 전기 시스템과 연결되도록 적용된 전기 연결기(69)에서 종결하기 전에 서브-조립체 와이어링 하네스(65)에서 합쳐진다.
도 9는 상기 도 5 내지 도 8과 본 발명의 명세서에 기재된 2개의 통합된 레이다 센서 및 헤드램프 조립체(18)가 설치된 자동차(6)의 전반적인 도면이다. 자동차에는 또한 차량의 4개의 코너에서 짧은 범위 통합된 레이다 및 보조 램프 조립체(10)가 설치된다. 긴 범위 통합된 레이다 센서 및 헤드램프 조립체(18)는 직선형 차도(7)의 길이부를 따라 좁고 긴 거리 시계(11)를 제공하는 한편으로, 짧은 범위 통합된 레이다 센서 및 보조 램프 조립체(10)는 겹치는 더욱 넓고 보다 짧은 범위 시계(16)를 제공한다. 전형적으로 보다 짧은 범위 통합된 레이다 센서 및 보조 램프 조립체(10)는 횡단하는 것이 가능하지 않지만, 그러나 개시 모드에서 작동하여, 보조 광 작동과 관련된 복잡성과 비용을 감소시킨다. 개시 모드에 있어서 짧은 범위 센서는 헤드램프 조립체처럼 측방향 각도나 수직의 각도 중 어느 한 각도로 횡단할 수 없다. 차량 후방에서의 짧은 범위 시계(16) 사이의 겹치는 구역(70)은 물체 인식이 좌측 및 우측 짧은 범위 통합된 레이다 및 보조 광 조립체(10)로부터의 3-D 이미지를 사후 처리하고 비교함으로써 강화될 수 있는 곳의 영역이다. 물체 인식은 시계를 통해 회전하거나 이동하는 물체에 의해, 또는 플랫폼의 이동을 관찰함으로써, 또는 동일한 시점으로부터 직접적으로 보여지지 않는 물체 상의 2개 이상의 표면으로부터 3-D 정보의 동시 캡쳐에 의해 강화될 수 있으며, 겹치는 구역(70)에서와 같은 문제점에서 물체에 집중하는 시계를 갖는 2개의 독립적인 레이다 센서를 필요로 한다.
도 10은 앞서 도 1 내지 도 9에 기재되고 본 발명에서 예측되는 차량에서의 전형적인 설치의 간략해진 시스템 블럭 다이어그램을 나타낸 도면이다. 중앙 레이다 시스템 제어기(71)로 이루어진 레이다 기반의 충돌 회피 시스템은 연결(72 및 73)을 통한 6개의 독립적인 레이다 센서와 연결된다. 통합된 레이다 센서 및 헤드램프(18)를 각각 포함하는 2개의 긴 범위 유닛은 한 세트의 양방향성 전기 및 광학 연결(72)을 통해 시스템 제어기(71)와 연결된다. 연결(72)은 바람직한 실시예에 있어서 전기 와이어, 광학 섬유, 및 하이브리드 전기/광학 연결기로 이루어진다. 통합된 레이다 센서 및 보조 램프(10)를 각각 포함하는 4개의 짧은 범위 유닛은 한 세트의 양방향성 광학/전기 연결(73)을 통해 시스템 제어기(71)와 연결된다.
연결(73)은 바람직한 실시예에 있어서 전기 와이어, 광학 섬유, 및 하이브리드 전기/광학 연결기로 이루어진다. 통합된 레이다 센서와 헤드램프(18)와 통합된 레이다 센서와 보조 광 조립체(10) 각각은 그 코어에서 도 5와 관련하여 본 명세서에서 언급된 수신 센서(28)를 구비한다. 수신 센서(28)는 바람직한 실시예에서 리드아웃 통합된 회로 상에 장착된 어발란체 광검출기의 2차원의 초평면 어레이로 이루어진다. 인화 인듐 기판상의 128 X 128 어발란체 광검출기의 정사각형 어레이가 바람직한 실시예의 초평면 어레이를 포함한다. 초평면 어레이가 초평면 어레이의 회로 측 상에 형성된 128 X 128 인듐 범프의 정사각형 어레이를 통해 리드아웃 통합된 회로와 접합되고 그리고 전기적으로 연결된다. 어레이의 각각의 검출기가 리드아웃 통합된 회로의 유닛 셀과 개별적으로 연결된다. 유닛 셸은 인풋 저 노이즈 증폭기, 대역 필터, 쓰레드홀드 검출 회로, 아날로그 샘플기, 및 아날로그 샘플 변위 등록기, 뿐만 아니라 레이저 조명하는 펄스의 개시를 지시하는 글로벌 인풋에 대해 언급된 시한 회로를 포함한다. 다른 시그널 결정 회로는 고 성능 수신(fidelity reception)과, 레이다 센서의 시계에서의 특징부 및 물체로부터 반사된 저 레벨 광학 시그널의 검출을 가능하게 하는 리드아웃 통합된 회로상에 놓인다. 부가적인 지지 회로는 글로벌 시간 기준을 제공하고, 리드아웃 통합된 회로 아웃풋을 버퍼하고, 아날로그 시그널을 디지털 시그널로 변환하고, 디지털 시그널을 아날로그 시그널로 변환하고, 필요한 바이어스 전압을 제공하고, 그리고 수신 센서(28) 내에서 사용된 변수를 설정하거나 조정하는, 도 5의 전자장치 하우징(29) 내에 인쇄된 회로 보드 상에 놓인다. 바람직한 실시예의 각각의 레이다 센서의 타입은 플래쉬 레이다 타입이다. 본 발명에서 사용된 바와 같이, 플래쉬 레이다는 단일의 펄스의 레이저 광으로 시계를 조명할 수 있고, 2차원의 어레이의 광 감지식 픽셀 입사의 시계로부터의 반사를 검출하고, 그리고 2차원의 어레이에서의 픽셀의 입사의 광학 복귀에 의해 확인가능한 시계에서의 각각의 특징부에 강도 및 범위 모두를 측정할 수 있다. 수신 센서(28)의 작동의 다른 상세한 사항은 본 발명에 통합되어 있는 종래 기술 기준으로 본 발명의 발명자의 이전 발명에 개시되어 있다.
도 11은 레이다 시스템 제어기(71)의 내부 작동과, 다양한 외측 통합된 레이다 센서 및 차량 헤드램프 모듈 및 시그널 램프 모듈과의 상호작동 특성을 증폭시키는 것을 상세히 나타낸 도면이다. 레이다 시스템 제어기(71)는 7개의 기본적인 부재로 이루어지고, 각각의 부재는 이러한 바람직한 실시예에서 아래 기재된 바와 같이 연결되고 작동한다. 디지털 프로세서/제어기(81)는 레이다 시스템 제어기 내측 구성요소의 작동을 통제할 뿐만 아니라, 양방향성 연결(85)을 통해 호스트 차량과의 커뮤니케이션을 제어한다.
프로세서/제어기(81)는 바람직한 실시예에 있어서 일반적인 목적의 마이크로컴퓨터 통합된 회로이지만, 차량 제조자 요구조건에 특히 적합한 특정된 자동차 프로세서이거나, 또는 필드 프로그램가능한 게이트 어레이 또는 여러 프로그램가능한 로직 장치와 같은 상태 기계(state machine)일 수 있다. 프로세서/제어기(81)가 상태 기계 타입의 장치라면, 비휘발성 메모리(80)가 요구되지 않으며 제거될 수 있다. 전형적으로, 레이다 시스템 제어기(71)의 파워-업 시에, 프로세서/제어기(81)는 부트-업 시퀀스(boot-up sequence)를 개시시키며, 이 경우 비휘발성 메모리(80)가 프로세서/제어기(81) 내의 메모리 상주로 로드된 작동하는 펌웨어에 대해 억세스된다. 프로세서/제어기(81) 내에서의 메모리 상주가 DRAM과 같은 전형적으로 휘발성 메모리이다. 비휘발성 메모리(80)는 또한 ROM이나 또는 PROM 형태의 여러 프로세서/제어기(81) 통합된 회로 설계품 상에 놓여질 수 있다. 충분한 비-휘발성 메모리가 프로세서/제어기(81) 내에서 이용가능하다면, 외측 비-휘발성 메모리(80)가 비용 감소와 간단한 설계를 고려하지 않을 수 있다. 통상적으로, 비-휘발성 메모리(80)가 ROM, PROM, 플래쉬 메모리, 또는 광학이나 자기 저장 매체로 이루어진다.
프로세서/제어기(81)는 데이터 커뮤니케이션 포트(82)를 통제하고, 상기 포트는 바람직한 실시예에서 일반적인 목적의 이더넷 포트이다. 데이터 커뮤니케이션 포트(82)가 또한 CAN 버스 인터페이스 포트, IDB-1394, SAE J1708 인터페이스와 같은 차량 시장에 특히 적용되는 타입이거나, 또는 임의의 다수의 여러 선택물일 수 있다. 데이터 커뮤니케이션 포트(82)가 또한 프로세서/제어기(81) 상에 놓일 수 있고, 그리고 종종 여러 상업적으로 이용가능한 일반적인 목적 및 자동차 디지털 제어기 통합된 회로 설계품에 포함된다. 호스트 차량(6)이 또한 양방향성 연결(85) 및 데이터 커뮤니케이션 포트(82)를 통해 주기적인 업데이트를 비휘발성 메모리(80) 상의 펌웨어에 제공할 수 있으며, 이는 전형적으로 예정된 유지보수 방문이나 차량 리콜 동안에 발생할 것이다. 호스트 차량은 또한 정상 작동 동안에 데이터 커뮤니케이션 포트(82)를 통하여, 현재 시간 및 날짜, 차량 위치, 속도, 가속, 회전 비율(turning rate), 경사진/기울어진 각도, 날씨 데이터, 또는 차량 레이다 센서 및 헤드램프 및 보조 램프를 조정하고 제어하는데 유용한 여러 차량이나 글로벌 데이터와 같은, 다수의 중요한 데이터를 레이다 시스템 제어기(71)에 제공할 수 있다.
프로세서/제어기(81)는 타이밍을 결정하고 그리고 도 11에 상세하게 나타난 실시예에 있어서 펄스식 레이저 전송기(79)를 나타내는 펄스(pulsing)를 개시한다. 펄스식 레이저 전송기(79)는 이러한 선택적인 실시예에서 저 파워나 매체 파워 반도체 레이저이며, 아웃풋의 파장은 1.54 - 1.57 마이크론이다. 펄스식 레이저 전송기(79)의 광학 아웃풋은 펌프 광의 다른 파장이 사용될 수 있을지라도 976 나노미터의 공칭 파장에서, 다수의 반도체 레이저 다이오드에 의해 동시에 광학적으로 펌프된 에르븀 도프된 광학 섬유의 길이부를 통과한다. 에르븀 도프된 섬유의 코일 및 수개의 펌프 레이저 다이오드로 이루어진 증폭기/펌프 다이오드 모듈(78)은 차량(6)에 위치된 다양한 그리고 수개의 레이다 센서의 필요한 모든 시계(1, 2, 3, 4, 5, 11 또는 16)를 조명하는데 충분한 파워를 갖는 증폭되고 강화된 광학 조명하는 펄스를 만든다. 펄스식 레이저 전송기(79) 및 증폭기/펌프 다이오드(78)는 전형적으로 레이저 전송기 모듈(86)에 함께 수용되거나, 그러나 다른 배치가 가능하다. 레이저 전송기 모듈(86)의 아웃풋은 이후 광학 파워 분리기(77)에 의해 6개의 아웃풋 섬유(76)로 분할된다. 광학 파워 분리기(77)는 전형적으로 레이저 전송기(79)의 광학 시그널을 동일하지 않는 파워 비를 갖는 6개의 섬유 아웃풋(76)으로 분할한다. 광학 파워 분리기(77)는 광학 섬유 커플러일 수 있거나, 또는 일련의 중립 밀도 필터로 이루어질 수 있거나, 또는 다수의 광학 아웃풋 중에서 적절하게 분리될 광학 전파 모드를 결정하는 렌즈를 사용하는 공간 광학 파워 분리기일 수 있다. 2개의 고 파워 레이저 광 시그널이 긴 범위 유닛(LRU1 및 LRU2)로써 사용하기 위해 제공되며, 이들 유닛은 전형적으로 도 5 내지 도 8에 개시된 통합된 레이다 센서 및 헤드램프(18)의 타입이다. 4 개의 보다 낮은 파워 레이저 광 시그널이 짧은 범위 유닛(SRU1-SRU4)로써 사용하기 위해 제공되고, 이들 유닛은 전형적으로 도 5 내지 도 8에 개시된 통합된 레이다 센서 및 보조 램프(10)의 타입이다. 6개의 섬유 아웃풋(76)은 호스트 차량(6) 와이어링 하네스와 평행하게 차량을 통해 라우트될 수 있는 와이어 하네스(74) 및 섬유 케이블을 통해 원격 레이다 센서 유닛(SRU1-SRU4 그리고 LRU1 및 LRU2)와 연결된다.
섬유 케이블 및 와이어 하네스(74)의 종단부(terminus)에서 각각의 긴 범위 통합된 레이다 센서 및 헤드램프 유닛(18)과의 연결이 도 10과 관련하여 기술된 바와 같은 양방향성 연결(72)을 통해 만들어진다. 섬유 케이블 및 와이어 하네스(74)의 종단부에서의 각각의 짧은 범위 통합된 레이다 센서 및 보조 램프 유닛(10)과의 연결이 도 10과 관련하여 기술된 바와 같은 양방향성 연결(73)을 통해 이루어진다. 상기 기재된 레이저 전송기(86)의 선택적인 실시예로서, 에르븀-도프된 섬유의 코일은 증폭기/펌프 다이오드 모듈(78)로부터 제거되고, 그리고 에르븀 도프된 섬유의 길이가 아웃풋 섬유(76) 사이에서 연결되고 그리고 각각의 레이다 센서 유닛(10 또는 18)이 차량(6) 주변부 상에 위치된다. 섬유 케이블 및 와이어 하네스(74)는 이러한 선택적인 실시예에서 능동형 광학 시스템이며, 6개의 별도의 광학적으로 증폭하는 에르븀 도프된 섬유는 하네스(74)를 통해 라우트된다. 섬유 케이블 및 와이어 하네스(74)는 부분적으로 스틸 또는 금속 와이어, Kevlar®, 또는 여러 섬유 강도 부재로 이루어질 수 있다. 섬유 케이블 및 와이어 하네스(74)는 전형적으로 또한 구리, 알루미늄, 양은(German silver), 또는 여러 전기 전도성 재료의 전도성 와이어로 이루어진다. 섬유 케이블 및 와이어 하네스(74)는 또한 광학 커뮤니케이션에 적당한 다수의 광학 도파관을 포함하거나 또는 고 파워 광학 펄스를 전달하고, 그리고 이들 목적에 특정된 임의의 수의 유리나 또는 폴리머 컴파운드로부터 만들어진다. 최종적으로, 개별 강도 부재 및 전기 전도체 및 섬유 케이블의 광학 도파관 그리고 와이어 하네스(74)는 다발 주위에 감긴 테이프, 다발 상에서 미끄러지는 플라스틱 배관, 또는 상기 다발 외측에서 오버몰드된(overmolded) 플라스틱 재킷(jacket)에 의해 전형적으로 함께 묶이게 된다.
프로세서/제어기(81)는 또한 전달에 적절한 프로세서/제어기(81)로부터 2개의 긴 범위 센서 유닛(18) 또는 4개의 짧은 범위 센서 유닛(10) 중 어느 하나까지 디지털 시그널을 결정하도록 사용되는 센서 인터페이스(84)와 연결된다. 센서 인터페이스(84)는 6개의 양방향성 연결 포트(75)를 구비하고 상기 포트는 시그널을 레이다 센서 유닛(10 및 18) 그리고 방향수정 지시등을 이송시킨다. 이들 6개의 양방향성 연결 포트(75)는 섬유 케이블 및 와이어 하네스(74) 내에 끼워넣어진 전기 전도체 및 광학 도파관과 연결된다. 양방향성 연결 포트(75)는 병렬 전기 버스, 직렬 전기 인터페이스, 직렬 또는 병렬 광학 인터페이스, 또는 전기 및 광학 인터페이스의 여러 조합일 수 있고, 그리고 또한 바람직한 실시예에서 전기력 및 지면 방향수정 지시등을 제공한다. 센서 인터페이스(84)는 또한 연결(72 및 73), 섬유 케이블과 와이어 하네스(74), 그리고 양방향성 연결 포트(75)를 통하여, 각각의 긴 범위 센서 유닛(18) 및 짧은 범위 센서 유닛(10)으로부터의 상태 시그널 및 데이터 시그널을 수신한다. 데이터 시그널은 2차원의 초평면 어레이에서의 각각의 픽셀에 대한 범위 및 강도 쌍으로 이루어지고, 이는 단일 시점으로부터, 센서의 시계에서의 물체나 장면의 완전한 3-D 이미지를 제공한다. 센서 인터페이스(84)는 프로세서 제어기(81)에 대한 상태 데이터와, 장면 프로세서(83)에 대해 순서 범위 및 강도 쌍(pair)의 형태의 물체 및 장면 데이터를 통과시킨다. 센서 인터페이스(84)는 아날로그 대 디지털 변환기, 디지털 대 아날로그 변환기, 펄스 폭 변조 회로, 또는 원격 주변 레이다 및 광 서브시스템을 제어하고 모니터링 하는데 유용한 임의의 다양한 여러 인터페이스 타입의 회로를 포함할 수 있다. 센서 인터페이스(84)는 통합된 회로일 수 있고, 그리고 여러 경우에 있어서 프로세서/제어기(81) 상에 놓일 수 있다.
장면 프로세서(83)는 짧은 범위 타입(10) 및 긴 범위 타입(18)의 모든 6개의 레이다 센서로부터 수신된 데이터를 사용하여 이들 시계(1, 2, 3, 4, 5, 11, 및 16) 내에서의 차량(6) 및 물체의 전방, 후방 및 주변 영역의 복합 시계를 종합한다. 장면 프로세서(83)는 또한 위험을 나타낸 장면에서의 특징부와 복합된 장면 내에서의 정지된 그리고 이동하는 물체를 확인하고 추적(track)하며, 그리고 또한 복합된 장면에서의 임의의 이들 물체나 또는 특징부와의 잠재적인 충돌 타이밍 및 상대적인 위험을 계산할 수 있다. 선택적으로, 장면 프로세서(83)는 레이다 시스템 제어기(71)의 외측에 놓일 수 있고 그리고 호스트 차량(6) 중앙 컴퓨팅 작동과 관련될 수 있으며, 이러한 경우에 있어서 장면 데이터의 순서 쌍은 단지 센서 인터페이스(84)로부터 직접적으로 데이터 커뮤니케이션 포트(82)까지 그리고 이에 따라 또 다른 처리를 위한 호스트 차량(6)까지 통과된다. 또한 레이다 시스템 제어기(71)가 차량(6) 중앙 전자장치 및 컴퓨팅 작동부 내에 전적으로 둘러싸일 수 있고, 그리고 차량(6) 표준 컴퓨팅 플랫폼에서 실행가능한 소프트웨어/펌웨어 작동으로 주로 실현가능할 수 있도록 계획된다. 전반적인 충돌 회피 작동을 위한 수개의 모드의 작동이 계획된다. 수개의 기재된 실시예에 의해 가능한 제 1 모드는 호스트 차량(6)과의 충돌 코스에 있을 수 있는 이동하는 물체 및 장면에서의 정지 특징부의 여러 상세한 사항을 나타내는 3-D 그래픽 이미지를 간단하게 디스플레이하는 단계로 이루어진다. 이러한 제 1 기술된 모드는 차량(6)을 적절하게 조정하기 위하여 판단하고 차량을 제어하는 차량(6) 운전자에 따라 결정된다. 이러한 제 1 기술된 모드는 디스플레이의 상세한 사항을 제외하고도 본 발명에 의해 완전하게 지지된다. 제 2 모드에서, 막 발생하려는 충돌의 경고가 차량 운전자에게 통신되고, 본 명세서에 기술된 다양한 실시예에 의해 제공된 강도 데이터와 3-D 범위에 기초한 호스트 차량(6) 시스템에 의해 또는 장면 프로세서(83)에 의해 만들어진 충돌 위협 계산에 따른다. 이러한 제 2 모드에 있어서, 본 명세서에 기재된 플래쉬 레이다 충돌 회피 시스템의 설계(specification)는 제공된 3-D 데이터에 기초한 위험을 계산하고, 시각, 촉각, 또는 청각 수단에 의해 차량(6) 운전자에게 경고하는 호스트 차량을 필요로 할 수 있다. 제 3 작동 모드에 있어서, 호스트 차량(6)은 본 명세서에 기재된 본 발명에 의해 제공된 3-D 데이터에 기초한 충돌 위협이나 위험을 계산하고, 차량(6) 조정, 제동 및 엔진 시스템을 제어하여 상기 차량을 자율적으로 충돌 회피 및/또는 조정 및 가이드 하게 한다. 모든 3개의 기술된 충돌 회피 모드가 첨부된 도면과 관련하여 본 명세서에 기술된 다양한 실시예로 이루어진 플래쉬 레이다 충돌 회피 시스템 및 그의 작동에 의해 지지되고 강화된다.
본 발명의 플래쉬 레이다 충돌 회피 시스템 및 통합된 레이다 센서 및 헤드램프/보조 램프 및 관련 시스템이 바람직한 선택적인 실시예에 의해 특정되었을지라도, 본 발명은 아래 기재된 청구범위로 특징지워질 수 있음을 알 수 있을 것이다.

Claims (133)

  1. 차량에 장착되고 공통의 외피부 내에 수용된, 전방 조명하는 패턴을 갖는 헤드램프와 시계를 갖는 레이다 센서로서,
    상기 레이다 센서의 시계에서의 장면을 조명하기 위한 펄스식 레이저 광 아웃풋 및 발산 소자,
    광 수집 및 촛점맞춤 렌즈의 촛점에 위치되고, 상기 펄스식 레이저 광 아웃풋의 반사된 부분으로부터 전기 펄스를 만들기 위한 2차원 어레이의 광 감지식 검출기,
    검출된 펄스 아웃풋을 갖는 상기 전기 펄스를 증폭하고 검출하기 위한 각각의 광 감지식 검출기 아웃풋과 연결된 전기 회로, 및
    각각의 검출된 펄스 아웃풋과 연결된 시한 회로를 포함하고,
    상기 외피부는 광의 가시 파장 및 적외선 레이저 광을 전송할 수 있는 적어도 하나의 투명한 면을 구비하고,
    상기 시한 회로는 또한 상기 펄스식 레이저 광 아웃풋의 개시 시간을 지시하는 기준 시그널과 연결되고,
    상기 시한 회로는 상기 펄스식 레이저 광 아웃풋의 개시 시간과 상기 전기 회로로부터의 상기 검출된 펄스 아웃풋에 의해 지시된 전기 펄스 사이의 시간 지연을 지시하는 경과 시간 시그널을 만들며,
    상기 헤드램프는
    가시 광선 아웃풋 빔을 갖는 적어도 하나의 가시 광선 소스, 및
    상기 헤드램프 전방 조명하는 패턴을 생성하기 위하여 상기 가시 광선 아웃풋 빔을 결정하기 위한 적어도 하나의 가시 광선 전송 광학 소자를 더 포함하는 레이다 센서.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 레이다 센서는 플래쉬 레이다인 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 공통의 외피부는 유리로 만들어지는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 공통의 외피부는 폴리머로 만들어지는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 레이저 광은 고체 레이저로부터 아웃풋되는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 고체 레이저는 에르븀 도프된 인산염 유리로 만들어지는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 고체 레이저의 형태는 디스크 형태인 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 발산 소자는 회절성 소자의 어레이인 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 발산 소자는 홀로그래픽 확산기인 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 공통의 외피부는 호스트 차량의 외측 표면으로의 브래킷에 장착되는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 공통의 외피부는 호스트 차량의 내측 표면에 장착되는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 공통의 외피부는 호스트 차량의 몸체 패널의 리세스 내에 장착되는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 공통의 외피부는 헤드램프 조립체에 통상적으로 사용된 공간 내에서 호스트 차량에 장착되는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 공통의 외피부는 보조 광에 통상적으로 사용된 공간 내에서 호스트 차량에 장착되는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 공통의 외피부는 수직 피벗에 장착되는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 수직 피벗은 모터구동식 피벗인 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  17. 청구항 1에 있어서,
    상기 공통의 외피부는 수평 피벗에 장착되는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 수평 피벗은 모터구동식 피벗인 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  19. 청구항 1에 있어서,
    상기 2차원 초평면 어레이의 적외선 광 감지식 검출기는 광 감지식 어발란체 광다이오드로 이루어진 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  20. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 가시 광선 아웃풋 소스는 발광 다이오드인 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  21. 청구항 1에 있어서,
    상기 가시 광선 아웃풋 빔을 제어하기 위한 상기 적어도 하나의 가시 광선 전송 광학 소자는 비구면 렌즈인 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  22. 청구항 1에 있어서,
    상기 가시 광선 아웃풋 빔을 제어하기 위한 상기 적어도 하나의 가시 광선 전송 광학 소자는 구형 윤곽을 갖는 렌즈인 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  23. 청구항 1에 있어서,
    상기 가시 광선 아웃풋 빔을 제어하기 위한 상기 적어도 하나의 가시 광선 전송 광학 소자는 반사기인 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  24. 청구항 1에 있어서,
    적어도 하나의 투명한 면을 갖는 상기 외피부에 모터구동식 와이퍼가 제공되고, 그리고 상기 와이퍼가 제 위치에 위치되고 유지되어 상기 적어도 하나의 투명한 면의 실질적인 부분은 모터가 전기 시그널에 의해 기동될 때 닦여지는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  25. 청구항 1에 있어서,
    적어도 하나의 투명한 면을 갖는 상기 외피부에 워셔 유체 펌핑 튜브 및 워셔 유체 스프레이 노즐이 제공되고, 그리고 상기 워셔 유체 스프레이 노즐이 제 위치에 위치되고 유지되어 상기 적어도 하나의 투명한 면의 실질적인 부분은 워셔 유체가 상기 워셔 유체 펌핑 튜브를 통해 가압될 때 세정되는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  26. 청구항 1에 있어서,
    작은 역-반사 표면은 상기 공통의 외피부의 상기 적어도 하나의 투명한 면 상에 형성되고 상기 외피부에 의해 상기 레이저 광 아웃풋의 샘플이 적어도 하나의 상기 적외선 광 감지식 검출기 상에 도달하게 되는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  27. 청구항 1에 있어서,
    상기 공통의 외피부는 장착될 연결기를 구비하고 상기 연결기는 상기 호스트 차량과의 전기 연결성을 제공하는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  28. 청구항 1에 있어서,
    상기 공통의 외피부는 장착될 연결기를 구비하고 상기 연결기는 상기 호스트 차량과의 광학 연결성을 제공하는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  29. 청구항 1에 있어서,
    상기 레이저 광은 반도체 레이저로부터 아웃풋되는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  30. 청구항 1에 있어서,
    상기 레이저 광은 수직 공동 표면 방사 레이저로부터 아웃풋되는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  31. 청구항 1에 있어서,
    상기 레이저 광은 광학 도파관을 통해 이송된 원격 레이저로부터 아웃풋되는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  32. 청구항 31에 있어서,
    상기 광학 도파관은 광학 섬유인 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  33. 청구항 1에 있어서,
    상기 레이저 광은 광학 증폭기의 아웃풋으로부터 아웃풋되는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  34. 청구항 1에 있어서,
    상기 광 수집 및 촛점맞춤 렌즈는 이색성의 렌즈인 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  35. 청구항 1에 있어서,
    상기 광 수집 및 촛점맞춤 렌즈는 반사 거울을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  36. 청구항 35에 있어서,
    상기 반사 거울은 포물선형 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  37. 차량에 장착되고 공통의 외피부 내에 수용된, 측방향 조명하는 패턴을 갖는 보조 램프와 시계를 갖는 레이다 센서로서,
    상기 레이다 센서의 시계에서 장면을 조명하기 위한 펄스식 레이저 광 아웃풋 및 발산 소자,
    광 수집 및 촛점맞춤 렌즈의 촛점에 위치되고, 상기 펄스식 레이저 광 아웃풋의 반사된 부분으로부터 전기 펄스를 만들기 위한 2차원 어레이의 광 감지식 검출기,
    검출된 펄스 아웃풋을 갖는 상기 전기 펄스를 증폭하고 검출하기 위해 각각의 광 감지식 검출기 아웃풋과 연결된 전기 회로, 및
    각각의 검출된 펄스 아웃풋과 연결된 시한 회로를 포함하고,
    상기 외피부는 광의 가시 파장 및 적외선 레이저 광을 전송할 수 있는 적어도 하나의 투명한 면을 구비하고,
    상기 시한 회로는 또한 상기 펄스식 레이저 광 아웃풋의 개시 시간을 지시하는 기준 시그널과 연결되고, 그리고 상기 시한 회로는 상기 펄스식 레이저 광 아웃풋의 개시 시간과, 상기 전기 회로로부터의 상기 검출된 펄스 아웃풋에 의해 지시된 전기 펄스 사이의 시간 지연을 지시하는 경과 시간 시그널을 만들고,
    상기 보조 램프는,
    가시 광선 아웃풋 빔을 갖는 적어도 하나의 가시 광선 소스, 및
    상기 보조 램프 측방향 조명하는 패턴을 만들기 위한 상기 가시 광선 아웃풋 빔을 결정하는 적어도 하나의 가시 광선 전송 광학 소자를 더 포함하는 레이다 센서.
  38. 청구항 37에 있어서,
    상기 레이다 센서는 플래쉬 레이다인 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  39. 청구항 37에 있어서,
    상기 공통의 외피부는 유리로 만들어지는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  40. 청구항 37에 있어서,
    상기 공통의 외피부는 폴리머로 만들어지는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  41. 청구항 37에 있어서,
    상기 발산 소자는 회절성 소자의 어레이인 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  42. 청구항 37에 있어서,
    상기 발산 소자는 홀로그래픽 확산기인 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  43. 청구항 37에 있어서,
    상기 공통의 외피부는 호스트 차량의 내측 표면에 장착되는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  44. 청구항 37에 있어서,
    상기 공통의 외피부는 호스트 차량의 몸체 패널의 리세스 내에 장착되는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  45. 청구항 37에 있어서,
    상기 공통의 외피부는 보조 램프 조립체에 통상적으로 사용되는 공간 내에서 호스트 차량에 장착되는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  46. 청구항 37에 있어서,
    상기 2차원 초평면 어레이의 적외선 광 감지식 검출기는 광 감지식 어발란체 광다이오드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  47. 청구항 37에 있어서,
    상기 적어도 하나의 가시 광선 아웃풋 소스는 발광 다이오드인 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  48. 청구항 37에 있어서,
    상기 가시 광선 아웃풋 빔을 제어하기 위한 상기 적어도 하나의 가시 광선 전송 광학 소자는 비구면 렌즈인 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  49. 청구항 37에 있어서,
    상기 가시 광선 아웃풋 빔을 제어하기 위한 상기 적어도 하나의 가시 광선 전송 광학 소자는 구형 윤곽을 갖는 렌즈인 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  50. 청구항 37에 있어서,
    상기 가시 광선 아웃풋 빔을 제어하기 위한 상기 적어도 하나의 가시 광선 전송 광학 소자는 반사기인 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  51. 청구항 37에 있어서,
    작은 역-반사 표면은 상기 공통의 외피부의 상기 적어도 하나의 투명한 면 상에 형성되고 상기 외피부에 의해 상기 레이저 광 아웃풋의 샘플이 적어도 하나의 상기 적외선 광 감지식 검출기 상에 도달하는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  52. 청구항 37에 있어서,
    상기 공통의 외피부는 장착될 연결기를 구비하고 상기 연결기는 상기 호스트 차량에 전기 연결성을 제공하는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  53. 청구항 37에 있어서,
    상기 공통의 외피부는 장착될 연결기를 구비하고 상기 연결기는 상기 호스트 차량에 광학 연결성을 제공하는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  54. 청구항 37에 있어서,
    상기 레이저 광은 반도체 레이저로부터 아웃풋되는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  55. 청구항 37에 있어서,
    상기 레이저 광은 수직 공동 표면 방사 레이저로부터 아웃풋되는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  56. 청구항 37에 있어서,
    상기 레이저 광은 광학 도파관을 통해 이송된 원격 레이저로부터 아웃풋되는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  57. 청구항 37에 있어서,
    상기 광학 도파관은 광학 섬유인 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  58. 청구항 37에 있어서,
    상기 레이저 광은 광학 증폭기의 아웃풋으로부터 아웃풋되는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  59. 청구항 37에 있어서,
    상기 광 수집 및 촛점맞춤 렌즈는 이색성의 렌즈인 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  60. 청구항 37에 있어서,
    상기 광 수집 및 촛점맞춤 렌즈는 반사 거울을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  61. 청구항 37에 있어서,
    상기 반사 거울은 포물선형 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  62. 차량에 장착되고 공통의 외피부 내에 수용된, 후방 조명하는 패턴을 갖는 보조 램프와 시계를 갖는 레이다 센서로서,
    상기 레이다 센서의 시계에서 장면을 조명하기 위한 펄스식 레이저 광 아웃풋 및 발산 소자,
    광 수집 및 촛점맞춤 렌즈의 촛점에 위치되고, 상기 펄스식 레이저 광 아웃풋의 반사된 부분으로부터 전기 펄스를 만들기 위한 2차원 어레이의 광 감지식 검출기,
    검출된 펄스 아웃풋을 갖는 상기 전기 펄스를 증폭하고 검출하기 위한 각각의 광 감지식 검출기 아웃풋에 연결된 전기 회로, 및
    각각의 검출된 펄스 아웃풋과 연결된 시한 회로를 포함하고,
    상기 외피부는 광의 가시 파장 및 적외선 레이저 광을 전송할 수 있는 적어도 하나의 투명한 면을 구비하고,
    상기 시한 회로는 또한 상기 펄스식 레이저 광 아웃풋의 개시 시간을 지시하는 기준 시그널과 연결되고, 그리고 상기 시한 회로는 상기 펄스식 레이저 광 아웃풋의 개시 시간과, 상기 전기 회로부터의 상기 검출된 펄스 아웃풋에 의해 지시된 전기 펄스 사이의 시간 지연을 지시하는 경과 시간 시그널을 만들고,
    상기 보조 램프는,
    가시 광선 아웃풋 빔을 갖는 적어도 하나의 가시 광선 소스, 및
    상기 보조 램프 후방 조명하는 패턴을 만들기 위한 상기 가시 광선 아웃풋 빔을 결정하는 적어도 하나의 가시 광선 전송 광학 소자를 더 포함하는 레이다 센서.
  63. 청구항 62에 있어서,
    상기 레이다 센서는 플래쉬 레이다인 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  64. 청구항 62에 있어서,
    상기 공통의 외피부는 유리로 만들어지는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  65. 청구항 62에 있어서,
    상기 공통의 외피부는 폴리머로 만들어지는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  66. 청구항 62에 있어서,
    상기 발산 소자는 회절성 소자의 어레이인 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  67. 청구항 62에 있어서,
    상기 발산 소자는 홀로그래픽 확산기인 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  68. 청구항 62에 있어서,
    상기 공통의 외피부는 호스트 차량의 내측 표면에 장착되는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  69. 청구항 62에 있어서,
    상기 공통의 외피부는 호스트 차량의 몸체 패널의 리세스 내에 장착되는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  70. 청구항 62에 있어서,
    상기 공통의 외피부는 보조 램프 조립체에 통상적으로 사용된 공간 내에서 호스트 차량에 장착되는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  71. 청구항 62에 있어서,
    상기 2차원 초평면 어레이의 적외선 광 감지식 검출기는 광 감지식 어발란체 광다이오드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  72. 청구항 62에 있어서,
    상기 적어도 하나의 가시 광선 아웃풋 소스는 발광 다이오드인 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  73. 청구항 62에 있어서,
    상기 가시 광선 아웃풋 빔을 제어하기 위한 상기 적어도 하나의 가시 광선 전송 광학 소자는 비구면 렌즈인 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  74. 청구항 62에 있어서,
    상기 가시 광선 아웃풋 빔을 제어하기 위한 상기 적어도 하나의 가시 광선 전송 광학 소자는 구형 윤곽을 갖는 렌즈인 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  75. 청구항 62에 있어서,
    상기 가시 광선 아웃풋 빔을 제어하기 위한 상기 적어도 하나의 가시 광선 전송 광학 소자는 반사기인 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  76. 청구항 62에 있어서,
    작은 역-반사 표면은 상기 공통의 외피부의 상기 적어도 하나의 투명한 면 상에 형성되고 상기 외피부에 의해 상기 레이저 광 아웃풋의 샘플이 적어도 하나의 상기 적외선 광 감지식 검출기 상에 도달하는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  77. 청구항 62에 있어서,
    상기 공통의 외피부는 장착된 연결기를 구비하고 상기 연결기는 상기 호스트 차량과의 전기 연결성을 제공하는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  78. 청구항 62에 있어서,
    상기 공통의 외피부는 장착된 연결기를 구비하고 상기 연결기는 상기 호스트 차량과의 광학 연결성을 제공하는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  79. 청구항 62에 있어서,
    상기 레이저 광은 반도체 레이저로부터 아웃풋 하는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  80. 청구항 62에 있어서,
    상기 레이저 광은 수직 공동 표면 방사 레이저로부터 아웃풋하는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  81. 청구항 62에 있어서,
    상기 레이저 광은 광학 도파관을 통해 이송된 원격 레이저로부터 아웃풋되는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  82. 청구항 62에 있어서,
    상기 광학 도파관은 광학 섬유인 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  83. 청구항 62에 있어서,
    상기 레이저 광은 광학 증폭기의 아웃풋으로부터 아웃풋되는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  84. 청구항 62에 있어서,
    상기 광 수집 및 촛점맞춤 렌즈는 이색성의 렌즈인 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  85. 청구항 62에 있어서,
    상기 광 수집 및 촛점맞춤 렌즈는 반사 거울을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  86. 청구항 62에 있어서,
    상기 반사 거울은 포물선형 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 레이다 센서.
  87. 레이다 헤드라이트 모듈으로서,
    차량에 장착되고 동일한 패키지로 함께 수용된 헤드라이트와 시계를 갖는 레이다 센서,
    펄스식 적외선 레이저 광 아웃풋,
    레이다 수신 센서를 포함하고,
    상기 레이다 수신 센서는
    2차원 어레이의 적외선 광 감지식 검출기, 및
    상기 2차원 어레이의 적외선 광 감지식 검출기의 각각의 픽셀과 연결된 시한 회로를 더 포함하고,
    상기 시한 회로는 상기 펄스식 적외선 레이저 광의 일부를 반사시키는 시계에서의 특징부의 범위 측정을 제공하는 레이다 헤드라이트 모듈.
  88. 청구항 87에 있어서,
    상기 레이다 헤드라이트 모듈은 호스트 차량의 내측 표면에 장착되는 것을 특징으로 하는 레이다 헤드라이트 모듈.
  89. 청구항 87에 있어서,
    상기 레이다 헤드라이트 모듈은 호스트 차량의 몸체 패널의 리세스 내에 장착되는 것을 특징으로 하는 레이다 헤드라이트 모듈.
  90. 청구항 87에 있어서,
    상기 레이다 헤드라이트 모듈은 헤드라이트 조립체에 통상적으로 사용된 공간 내에서 호스트 차량에 장착되는 것을 특징으로 하는 레이다 헤드라이트 모듈.
  91. 청구항 87에 있어서,
    상기 레이다 헤드라이트 모듈은 수직 피벗에 장착되는 것을 특징으로 하는 레이다 헤드라이트 모듈.
  92. 청구항 91에 있어서,
    상기 수직 피벗은 모터구동식 피벗인 것을 특징으로 하는 레이다 헤드라이트 모듈.
  93. 청구항 87에 있어서,
    상기 레이다 헤드라이트 모듈은 수평 피벗에 장착되는 것을 특징으로 하는 레이다 헤드라이트 모듈.
  94. 청구항 93에 있어서,
    상기 수평 피벗은 모터구동식 피벗인 것을 특징으로 하는 레이다 헤드라이트 모듈.
  95. 청구항 87에 있어서,
    상기 2차원 어레이의 적외선 광 감지식 검출기는 적외선 광 감지식 어발란체 광다이오드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이다 헤드라이트 모듈.
  96. 청구항 87에 있어서,
    상기 레이다 헤드라이트 모듈에 모터구동식 와이퍼가 제공되고, 그리고 상기 와이퍼는 제 위치에 위치되고 유지되어 상기 모터가 전기 시그널에 의해 기동될 때 상기 헤드라이트의 실질적인 부분이 닦여지는 것을 특징으로 하는 레이다 헤드라이트 모듈.
  97. 청구항 87에 있어서,
    상기 레이다 헤드라이트 모듈에는 워셔 유체 펌핑 튜브 및 워셔 유체 스프레이 노즐이 제공되고, 그리고 상기 워셔 유체 스프레이 노즐이 제 위치에 위치되어 유지되고 이에 따라 상기 헤드라이트의 실질적인 부분은 워셔 유체가 상기 워셔 유체 펌핑 튜브를 통해 가압될 때 세정되는 것을 특징으로 하는 레이다 헤드라이트 모듈.
  98. 청구항 87에 있어서,
    작은 역-반사 표면은 레이다 및 헤드라이트를 수용하는 상기 동일한 패키지에 형성되고 이는 상기 레이저 광 아웃풋의 광학 샘플이 적어도 하나의 상기 적외선 광 감지식 검출기에 도달하는 것을 특징으로 하는 레이다 헤드라이트 모듈.
  99. 청구항 87에 있어서,
    상기 레이다 헤드라이트 모듈은 장착된 연결기를 구비하고 상기 연결기는 호스트 차량에 전기 연결성을 제공하는 것을 특징으로 하는 레이다 헤드라이트 모듈.
  100. 청구항 87에 있어서,
    상기 레이다 헤드라이트 모듈은 장착된 연결기를 구비하고 상기 연결기는 상기 호스트 차량에 광학 연결성을 제공하는 것을 특징으로 하는 레이다 헤드라이트 모듈.
  101. 청구항 87에 있어서,
    상기 레이저 광은 반도체 레이저로부터 아웃풋 하는 것을 특징으로 하는 레이다 헤드라이트 모듈.
  102. 청구항 87에 있어서,
    상기 레이저 광은 수직 공동 표면 방사 레이저로부터 아웃풋하는 것을 특징으로 하는 레이다 헤드라이트 모듈.
  103. 청구항 87에 있어서,
    상기 레이저 광은 광학 도파관을 통해 이송된 원격 레이저로부터 아웃풋되는 것을 특징으로 하는 레이다 헤드라이트 모듈.
  104. 청구항 103에 있어서,
    상기 광학 도파관은 광학 섬유인 것을 특징으로 하는 레이다 헤드라이트 모듈.
  105. 청구항 87에 있어서,
    상기 레이저 광은 광학 증폭기의 아웃풋으로부터 아웃풋되는 것을 특징으로 하는 레이다 헤드라이트 모듈.
  106. 레이다 보조 광으로서,
    차량에 장착되고 동일한 패키지에 함께 수용된 보조 광과 시계를 구비한 레이다 센서,
    펄스식 적외선 레이저 광 아웃풋,
    레이다 수신 센서를 포함하고,
    상기 레이다 수신 센서는
    2차원 어레이의 적외선 광 감지식 검출기와, 상기 2차원 어레이의 적외선 광 감지식 검출기의 각각의 픽셀과 연결된 시한 회로를 포함하고,
    상기 시한 회로는 상기 펄스식 적외선 레이저 광의 일부를 반사하는 시계에서의 특징부에 대한 범위 측정을 제공하는 레이다 보조 광.
  107. 충돌 회피 시스템으로서,
    차량에 장착된 복수의 레이다 센서 모듈, 및
    중앙 레이다 시스템 제어기를 포함하고,
    상기 레이다 센서 모듈 각각은 양방향성 연결을 통해 상기 레이다 시스템 제어기와 연결되고, 각각의 상기 양방향성 연결은 상기 차량을 통해 라우트되는 케이블 조립체를 포함하고,
    상기 케이블 조립체는
    레이다 시스템 제어기에 연결하기 위해 제 1 단부에 위치한 연결기,
    복수의 전기 전도성 시그널 와이어, 및
    원격 레이다 센서 모듈과 연결하기 위해 제 2 단부에 위치한 연결기를 더 포함하는 충돌 회피 시스템.
  108. 청구항 107에 있어서,
    적어도 하나의 상기 레이다 센서 모듈은 차량 헤드램프와 공통의 하우징을 공유하는 것을 특징으로 하는 충돌 회피 시스템.
  109. 청구항 107에 있어서,
    적어도 하나의 상기 레이다 센서 모듈은 차량 보조 램프와 공통의 하우징을 공유하는 것을 특징으로 하는 충돌 회피 시스템.
  110. 청구항 107에 있어서,
    적어도 하나의 상기 레이다 센서 모듈은 플래쉬 레이다인 것을 특징으로 하는 충돌 회피 시스템.
  111. 청구항 107에 있어서,
    상기 레이다 시스템 제어기는 적어도 하나의 직렬 커뮤니케이션 포트를 구비하는 것을 특징으로 하는 충돌 회피 시스템.
  112. 청구항 107에 있어서,
    상기 레이다 시스템 제어기는 적어도 하나의 병렬 커뮤니케이션 포트를 구비하는 것을 특징으로 하는 충돌 회피 시스템.
  113. 청구항 107에 있어서,
    상기 케이블 조립체는
    상기 케이블 조립체의 제 1 단부에 위치한 제 1 하이브리드 연결기, 및
    상기 케이블 조립체의 제 2 단부에 위치된 제 2 하이브리드 연결기를 더 포함하고,
    상기 제 1 하이브리드 연결기는
    복수의 전기 접촉부, 및
    적어도 하나의 광학 연결 인터페이스를 구비하고,
    상기 제 1 하이브리드 연결기는 한 다발의 연결 부재의 제 1 단부에서 종결되고,
    상기 연결 부재는
    복수의 전기 전도성 시그널 와이어, 및
    적어도 하나의 광학 섬유를 포함하고,
    상기 제 2 하이브리드 연결기는 복수의 전기 접촉부 및 적어도 하나의 광학 연결 인터페이스를 포함하고,
    상기 제 2 하이브리드 연결기는 상기 다발의 연결 부재의 제 2 단부에서 종결되는 것을 특징으로 하는 충돌 회피 시스템.
  114. 충돌 회피 시스템으로서,
    차량에 장착된 복수의 레이다 센서 모듈, 및
    중앙 레이다 시스템 제어기를 포함하고,
    상기 레이다 센서 모듈 각각은 양방향성 연결을 통해 상기 레이다 시스템 제어기와 각각 연결되고,
    각각의 상기 양방향성 연결은 상기 차량을 통해 라우트되는 케이블 조립체를 포함하고,
    상기 케이블 조립체는
    복수의 전기 전도성 시그널 와이어로 이루어진 케이블의 제 1 단부에서 종결하는 제 1 연결기와,
    원격 레이다 센서 모듈에 연결하기 위한 상기 케이블의 제 2 단부에서 종결하는 제 2 연결기를 더 포함하는 충돌 회피 시스템.
  115. 청구항 114에 있어서,
    상기 레이다 시스템 제어기는 광학 증폭기 인풋과 연결된 아웃풋을 갖는 마스터 레이저를 더 포함하고, 상기 광학 증폭기는 복수의 레이저 다이오드에 의해 광학적으로 펌프되고, 상기 광학 증폭기 아웃풋은 광학 파워 분리기의 인풋과 연결되며, 그리고 상기 광학 파워 분리기는 복수의 광학 아웃풋을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 충돌 회피 시스템.
  116. 청구항 115에 있어서,
    상기 마스터 레이저는 레이저 다이오드인 것을 특징으로 하는 충돌 회피 시스템.
  117. 청구항 115에 있어서,
    상기 마스터 레이저는 수직 공동 표면 방사 레이저 다이오드인 것을 특징으로 하는 충돌 회피 시스템.
  118. 청구항 115에 있어서,
    상기 광학 증폭기는 에르븀 도프된 광학 섬유로 이루어진 게인 구역을 구비하는 것을 특징으로 하는 충돌 회피 시스템.
  119. 청구항 115에 있어서,
    상기 광학 파워 분리기는 융합된 섬유 커플러인 것을 특징으로 하는 충돌 회피 시스템.
  120. 청구항 114에 있어서,
    상기 레이다 시스템 제어기는 마이크로프로세서 통합된 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충돌 회피 시스템.
  121. 청구항 114에 있어서,
    상기 레이다 시스템 제어기는 마이크로제어기 통합된 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충돌 회피 시스템.
  122. 청구항 114에 있어서,
    상기 레이다 시스템 제어기는 데이터 커뮤니케이션 포트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충돌 회피 시스템.
  123. 청구항 122에 있어서,
    상기 데이터 커뮤니케이션 포트는 이더넷 네트워크 인터페이스 포트로 이루어진 것을 특징으로 하는 충돌 회피 시스템.
  124. 청구항 114에 있어서,
    상기 레이다 시스템 제어기는 휘발성 메모리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충돌 회피 시스템.
  125. 청구항 114에 있어서,
    상기 레이다 시스템 제어기는 비-휘발성 메모리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충돌 회피 시스템.
  126. 청구항 114에 있어서,
    상기 레이다 시스템 제어기는 복수의 디지털 대 아날로그 시그널 변환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충돌 회피 시스템.
  127. 청구항 114에 있어서,
    상기 레이다 시스템 제어기는 복수의 아날로그 대 디지털 시그널 변환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충돌 회피 시스템.
  128. 청구항 114에 있어서,
    상기 레이다 시스템 제어기는 장면 프로세서를 더 포함하고,
    상기 장면 프로세서는 복수의 레이다 센서 모듈로부터의 범위 및 강도 데이터를 받아들일 수 있고, 그리고 상기 장면 프로세서는 또한 상기 복수의 레이다 센서 모듈로부터 수신된 범위 및 강도 데이터를, 상기 차량을 둘러싸는 장면의 복합 3차원 모델로 동기화시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 충돌 회피 시스템.
  129. 청구항 114에 있어서,
    적어도 하나의 상기 레이다 센서 모듈은 차량 헤드램프와 공통의 하우징을 공유하는 것을 특징으로 하는 충돌 회피 시스템.
  130. 청구항 114에 있어서,
    적어도 하나의 상기 레이다 센서 모듈은 차량 보조 램프와 공통의 하우징을 공유하는 것을 특징으로 하는 충돌 회피 시스템.
  131. 청구항 114에 있어서,
    적어도 하나의 상기 레이다 센서 모듈은 플래쉬 레이다인 것을 특징으로 하는 충돌 회피 시스템.
  132. 청구항 114에 있어서,
    상기 레이다 시스템 제어기는 적어도 하나의 직렬 커뮤니케이션 포트를 구비하는 것을 특징으로 하는 충돌 회피 시스템.
  133. 청구항 114에 있어서,
    상기 레이다 시스템 제어기는 적어도 하나의 병렬 커뮤니케이션 포트를 구비하는 것을 특징으로 하는 충돌 회피 시스템.
KR1020137014299A 2010-11-01 2011-11-01 플래쉬 레이다 충돌 회피 시스템 KR101777898B1 (ko)

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