WO2024058529A1 - 인캐빈용 카메라와 레이더 융합센서 모듈 - Google Patents

인캐빈용 카메라와 레이더 융합센서 모듈 Download PDF

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WO2024058529A1
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camera
radar
sensor module
radar sensor
lower case
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PCT/KR2023/013658
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권락범
신두성
정재훈
반현호
이준오
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주식회사 세코닉스
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    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/08—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to drivers or passengers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/86—Combinations of radar systems with non-radar systems, e.g. sonar, direction finder
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    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
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    • G03B15/02—Illuminating scene
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/52—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50—Constructional details
    • H04N23/54—Mounting of pick-up tubes, electronic image sensors, deviation or focusing coils

Definitions

  • the present invention relates to an in-cabin camera and radar fusion sensor module, and more specifically, to an in-cabin camera and a radar fusion sensor module, which has a structure that can be miniaturized without interfering with the field of view of the camera and radar so that it can be installed in a limited space inside the vehicle. This is about the radar fusion sensor module.
  • ADAS advanced driver assistance systems
  • ADAS include Autonomous Emergency Braking (AEB), Forward Collision Assist (FCA), Forward Collision Warning (FCW), Lane Keep Assist (LKA), and Lane Keep Assist (LKA). Lane Departure Warning (LDW), Lane Following Assist (LFA), Lane Keeping Assistant System (LKAS), Active Blind Spot Detection (ABSD), Around View Monitoring ( These systems include Around View Monitoring (AVM), Low Beam Assist (LBA), Driver Attention Warning (DAW), and Smart Cruise Control (SCC). These systems include cameras and Radar is applied in many ways.
  • AEB Autonomous Emergency Braking
  • FCA Forward Collision Assist
  • FCW Forward Collision Warning
  • LKA Lane Keep Assist
  • LKA Lane Keep Assist
  • LKA Lane Keep Assist
  • LKA Lane Keep Assist
  • LKA Lane Keep Assist
  • LKA Lane Keep Assist
  • LKA Lane Keep Assist
  • LKA Lane Keep Assist
  • LKA Lane Keep Ass
  • the In-cabin Camera System which uses cutting-edge sensors to detect not only the external environment of the vehicle but also the internal environment, is provided as a basic technology that provides safety and convenience for passengers in high-level autonomous driving mode.
  • DSM Driver
  • OSM Olet Control Monitoring
  • TOF cameras Time Of Flight
  • radar is also applied along with the camera. Unlike cameras or ultrasonic sensing technology, radar is not affected by lighting and temperature conditions, so it can function with consistent performance even if there is a large deviation in temperature and lighting conditions. There are benefits to this.
  • the 60 GHz mmWave radar sensor is capable of additional functions such as seat belt not worn notification, driver vital sign monitoring, and lighting control gesture detection based on the interaction between occupants and the vehicle, and the 60 GHz sensor has a range resolution 20 times higher than the 24 GHz sensor. It also provides a wider and more accurate range of radio frequencies (4 GHz to 7 GHz) based on 3 times higher speed resolution.
  • Figure 1 is a graph showing the E-plane (azimuthal) radiation pattern of a conventional 60 GHz pattern antenna. If noise occurs close to the rear of the radiation pattern of the 60 GHz pattern antenna, it causes a decrease in sensing performance.
  • the 60GHz radar sensor since the 60GHz radar sensor generates a lot of heat depending on the IC driving conditions, a structure that can solve the heat dissipation problem is required.
  • the present invention was developed to solve the above problems, and the size of the sensor module that combines the camera and radar sensor is designed compactly so that it can be installed in a limited space inside the vehicle, but the field of view of the camera and radar does not interfere with each other.
  • the purpose is to provide in-cabin cameras and radar fusion sensor modules that can be miniaturized.
  • the in-cabin camera and radar fusion sensor module has a metallic shielding structure behind the pattern antenna to prevent performance degradation of the radar sensor due to harmonic noise generated from the oscillator circuit on the camera circuit of the sensor module.
  • the purpose is to provide.
  • the purpose is to provide an in-cabin camera and radar fusion sensor module that enables heat dissipation of the radar sensor as well as shielding radio noise to solve the heat generation problem that occurs depending on the 60Ghz radar IC operating conditions.
  • a camera that captures images to determine the status of the driver or passenger inside the vehicle, the camera is mounted to supply power to the camera, and the image received by the camera is It is designed as a sandwich structure with a lower board on which an image sensor that converts into an electric signal is mounted, an upper board installed at a predetermined distance from the lower board, and a camera mounted on the lower board, thereby miniaturizing the fusion sensor module.
  • An in-cabin camera and radar fusion sensor module including a shielding and heat dissipation unit that is connected to and forms a heat dissipation path that transfers heat from the radar sensor to the lower case is provided.
  • the case is formed in a rectangular parallelepiped shape that is elongated in one direction, and the lower substrate and the upper substrate are installed in parallel along the long axis of the rectangular case.
  • the camera, radar sensor, and LED are installed side by side in that order in the long axis direction of the case, and the radar sensor can be installed between the camera and the LED.
  • a camera is mounted on one end of the lower substrate and an LED is mounted on the other end, and a fitting hole may be formed in the center of the lower substrate to fit a shielding and heat dissipation portion connected to the rear of the radar sensor.
  • a camera insertion hole into which the camera is inserted may be formed at one end of the upper substrate, and an LED insertion hole may be formed at the other end into which the LED may be inserted.
  • the front cover of the case is formed with a shooting opening that is open to capture images with a camera, a radome portion to protect the antenna of the radar sensor, and a lighting opening that is open to emit light generated from the LED.
  • Infrared filters may be installed in the shooting opening and the lighting opening.
  • the front cover is provided with a step protruding inward so that the infrared filter is placed on the shooting opening and the lighting opening, and an extension portion extending to the upper substrate between the camera and the radar sensor is provided on one side of the radome portion. It can be provided.
  • the shooting opening, the radome portion, and the lighting opening may have at least one height different from that of the others, or each of the openings may have a different height.
  • the shooting opening, the radome opening, and the lighting opening have different heights
  • the shooting opening, the lighting opening, and the radome may be formed in the order of height.
  • the shielding and heat dissipation unit may be formed integrally with the lower case to directly transfer heat from the radar sensor to the lower case.
  • the shielding and heat dissipation part may be comprised of a joint portion in contact with the rear of the radar sensor, and an extension portion extending rearward from the joint portion to directly transfer heat from the radar sensor to the lower case.
  • the joint portion is formed in a square shape to correspond to the square shape of the radar sensor, and the extension portion extends backward from each side of the joint portion and is made to have a certain thickness, so that the contact area with the outside air is at the center.
  • a hollow portion that can be expanded may be formed.
  • the shielding and heat dissipation unit may be connected to the lower case at the rear of the radar sensor and may be made of a metallic heat dissipation member coupled to the lower case to transfer heat from the radar sensor to the lower case.
  • the shielding and heat dissipating part may be formed in a stepped shape so that the shielding and heat dissipating part is stably fitted into the fitting hole of the lower substrate.
  • the lower case is characterized by a shape in which irregularities are formed to increase the contact area to diffuse heat transmitted from the radar sensor to the outside by the shielding and heat dissipation portion.
  • the upper substrate can be installed at a location where the lower case and the front cover are coupled.
  • the radar sensor is characterized in that a 60 GHz pattern antenna is disposed.
  • the size of the sensor module that combines the camera and radar sensor is designed compactly so that it can be installed in a limited space inside the vehicle, but it is possible to miniaturize the sensor module by preventing the fields of view of the camera and radar from interfering with each other.
  • the radar sensor has a metallic shielding structure behind the pattern antenna to prevent performance degradation of the radar sensor due to harmonic noise generated from the oscillator circuit on the camera circuit of the sensor module, allowing the camera and radar sensor to be fused. It is possible to prevent performance degradation of the radar sensor while maintaining the structure.
  • the heat generation problem caused by this can be solved while placing a 60 GHz pattern antenna on the radar sensor.
  • heat dissipation can be more effective by including irregularities in the lower case, which serves as a heat dissipation path for the radar sensor.
  • Figure 1 is a graph showing the E-plane (azimuthal) radiation pattern of a conventional 60GHz pattern antenna.
  • Figure 2 is a perspective view of an in-cabin camera and radar fusion sensor module according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is an exploded perspective view showing the internal structure of an in-cabin camera and radar fusion sensor module according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a cross-sectional view of an in-cabin camera and radar fusion sensor module according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is an enlarged view of the main part in Figure 4.
  • Figure 6 is a cross-sectional view of an in-cabin camera and radar fusion sensor module according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 7 is a graph showing the shielding area expected in the present invention in a typical E-plane (azimuthal) radiation pattern of a 60GHz pattern antenna.
  • Figure 2 is a perspective view of an in-cabin camera and radar fusion sensor module according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 shows the internal structure of an in-cabin camera and radar fusion sensor module according to an embodiment of the present invention. It is an exploded perspective view
  • Figure 4 is a cross-sectional view of the in-cabin camera and radar fusion sensor module according to an embodiment of the present invention.
  • the in-cabin camera and radar fusion sensor module is largely comprised of a camera 10, a lower substrate 20, an upper substrate 50, a radar sensor 30, and an LED 40. , includes a case 100 and a shielding and heat dissipation unit 60.
  • This convergence sensor module of the present invention is one in which a camera 10, a radar sensor 30, and an LED 40 are installed in one case 100, and the camera 10 and the radar sensor 30 are It is characterized by having a structure that allows miniaturization without interfering with each other's fields of view.
  • the case 100 is formed in a rectangular shape that is elongated in one direction, and the camera 10, radar sensor 30, and LED ( 40) is installed.
  • the camera 10, the radar sensor 30, and the LED 40 are installed side by side in that order, and the radar sensor 30 is installed between the camera 10 and the LED 40. .
  • the camera 10, the radar sensor 30, and the LED 40 are installed side by side in that order, and the radar sensor 30 is installed between the camera 10 and the LED 40. , the space between the camera 10 and the LED 40 is separated to prevent light from the LED 40 from entering the camera 10 and affecting the image.
  • the camera 10 and the radar sensor 30 are mounted on different boards, and are designed in a sandwich structure, making the fusion sensor module compact in size and thin so that it can be installed on the ceiling of a vehicle interior.
  • the camera 10 captures images to determine the status of the driver or passenger inside the vehicle, not only during the day, but also in environments where it is difficult to obtain accurate images due to poor illumination, such as at night or in foggy, snowy or rainy weather. It consists of an infrared camera that can stably acquire images.
  • the camera 10 can be applied to the present invention as long as it is typically used to capture images inside a vehicle, and is mounted on the lower substrate 20 among the lower substrate and the upper substrate.
  • the lower substrate 20 has the camera 10 mounted on it to supply power to the camera, and an image sensor that converts the image received by the camera 10 into an electrical signal is mounted.
  • the camera 10 is structurally mounted on the lower substrate 20 located at the bottom of the case 100, and is spaced at a predetermined distance from the lower substrate 20. It has a structure in which the radar sensor 30 is mounted on the upper board 50 that is installed to be spaced apart from each other.
  • the lower substrate 20 and the upper substrate 50 are installed in parallel along the long axis direction of the rectangular case 100, and the radar sensor 30 mounted on the upper substrate 50 is located in the case 100. By being located in the center, there is no interference with the field of view of the camera 10 mounted on the lower substrate 20.
  • the radar sensor 30 is equipped with a plurality of receiving or transmitting antennas, and an integrated circuit (IC) chip connected to the plurality of antennas is mounted on the upper substrate 50.
  • IC integrated circuit
  • the radar sensor 30 is preferably a 60 GHz mmWave radar sensor in which a 60 GHz pattern antenna is disposed.
  • the 60 GHz mmWave radar sensor is capable of additional functions such as seat belt not worn notification, driver vital sign monitoring, and gesture detection for lighting control based on the interaction between occupants and the vehicle, and has 20 times higher range resolution and 3 times higher speed than 24 GHz sensors. Based on resolution, it also provides a wider and more accurate range of radio frequencies (4GHz to 7GHz).
  • the camera 10 is provided with an LED 40 that receives electrical power and emits light so that it can photograph the driver or passengers.
  • the LED 40 is installed on the opposite side of the camera 10, and the LED 40 is mounted on the other end of the lower substrate 20 on which the camera 10 is mounted.
  • a camera 10 is mounted on one end of the lower substrate 20 and an LED 40 is mounted on the other end, and the camera 10 and the LED 40 penetrate the upper substrate 50. Since it must be installed, a camera insertion hole 52 is formed at one end of the upper substrate 50 into which the camera 10 is inserted, and an LED insertion hole 54 is formed at the other end into which the LED 40 is inserted. .
  • a connector (not shown) is provided to supply power and transmit signals to the camera 10, radar sensor 30, and LED 40, and the connector is connected to the LED installed on one side of the case 100 ( It is desirable to connect it to 40) to supply power and transmit signals.
  • the case 100 consists of a lower case 120 made of a metal material and a front cover 110 made of a synthetic resin material and coupled to the lower case 120.
  • the front cover 110 is installed in front of the radar sensor 30 and includes a radome portion that functions as a radome to protect the antenna of the radar sensor, and is made of synthetic resin to minimize electromagnetic signals transmitted or received by the antenna. It is made of material.
  • This front cover 110 is made of polycarbonate (PC: PolyCarbonate), polyethylene terephthalate (PET), polymethyl methacrylate (PMMA), polypropylene (PP: Polypropylene), and polyethylene (PE: Polyethylene). ) and polystyrene (PS: Polystyrene), preferably polycarbonate (PC: PolyCarbonate).
  • PC Polycarbonate
  • PET polyethylene terephthalate
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • PP Polypropylene
  • PE Polyethylene
  • PS Polystyrene
  • PC PolyCarbonate
  • the front cover 110 has a shooting opening 112 open to capture images with the camera 10 on one side where the camera 10 is installed, and protects the antenna of the radar sensor 30 in the center.
  • a radome portion 114 is formed for this purpose, and a lighting opening 116 that is open to emit light generated from the LED 40 is formed on the other side where the LED 40 is installed.
  • Infrared filters 130 and 140 are installed in the photographing opening 112 and the lighting opening 116, respectively.
  • the infrared filter 130 is installed at the edges of the shooting opening 112 and the lighting opening 116.
  • (140) may be provided with steps (112a) (116a) protruding inward so that the steps (112a) (116a) are placed, and then the infrared filters (130) (140) are seated on the steps (112a) (116a) and then installed through a separate fixing means.
  • Infrared filters 130 and 140 can be installed.
  • an extension portion 114a extending to the upper substrate 50 may be provided on one side of the radome portion 114 between the camera 10 and the radar sensor 30.
  • the extension portion 114a extends from one inner side of the radome portion 114 to the upper substrate 50 to block the space between the camera 10 and the radar sensor 30. This extension 114a prevents light from the LED 40 installed on the opposite side of the camera 10 from entering the camera 10.
  • the shooting opening 112, the radome portion 114, and the lighting opening 116 are formed so that at least one of them has a height different from that of the others, or each The height may be formed differently.
  • the heights of the shooting opening 112, the radome portion 114, and the lighting opening 116 are formed to be different, and the height order is The opening portion 112 is the highest, followed by the lighting opening portion 116, and finally, the radome portion 114 may be formed in the order of height.
  • the lower case 120 may be made of a metal material.
  • the camera 10 and the radar sensor 30 are respectively connected to the lower substrate 20 and the upper substrate ( 50), and in this sandwich structure, harmonic component noise is generated from the oscillator circuit on the camera circuit side mounted on the lower substrate 20.
  • the lower case 120 is made of a metal material so that this noise shielding structure is connected to the lower case 120, and the lower case 120 made of this metal material not only shields noise but also reduces heat generation from the radar sensor 30. It can also be used as a heat dissipation structure to emit heat.
  • the shielding and heat dissipation part 60 is used to enable the dissipation of heat generated from the radar sensor 30. ) is provided.
  • the shielding and heat dissipation unit 60 is connected to the lower case 120 at the rear of the radar sensor 30 to form a heat dissipation path that transfers heat from the radar sensor to the lower case, an embodiment of the present invention.
  • the shielding and heat dissipation unit 60 is formed integrally with the lower case 120 to directly transfer heat from the radar sensor 30 to the lower case 120.
  • Figure 5 is an enlarged view of the main part in Figure 4, wherein the shielding and heat dissipation part 60 has a junction part 62 in contact with the rear of the radar sensor 30, and extends rearward from the junction part 62 to form a part of the radar sensor. It may be composed of an extension portion 64 that directly transfers heat to the lower case 120.
  • the joint 62 is formed in a square shape to correspond to the square shape of the radar sensor, and the extension portion 64 extends backward from each side of the joint 62 and has a constant thickness.
  • a hollow portion 66 may be formed in the center to expand the contact area with external air.
  • the shielding and heat dissipation part 60 is formed integrally with the lower case 120, and is in contact with the rear of the radar sensor 30 through the joint 62 to prevent the radiation generated from the radar sensor 30. Since heat is directly transferred to the lower case 120, the heat generation problem caused by this can be solved while placing a 60 GHz pattern antenna on the radar sensor.
  • the shielding and heat dissipation unit 60 made of metal is installed behind the pattern antenna, thereby preventing performance degradation of the radar sensor due to harmonic noise generated from the oscillator circuit on the camera circuit of the sensor module. .
  • a fitting hole 22 may be formed in the center of the lower substrate 20 to fit the shielding and heat dissipation part 60 connected to the rear of the radar sensor 30.
  • Figure 6 is a cross-sectional view of an in-cabin camera and radar fusion sensor module according to another embodiment of the present invention, in which the shielding and heat dissipation portion 160 is separately configured and is connected to the lower case at the rear of the radar sensor 30. It can be installed to be connected to (120).
  • the shielding and heat dissipation unit 160 may be made of a metallic heat dissipation member coupled to the lower case 120 to transfer heat generated by the radar sensor 30 to the lower case 120.
  • the shielding and heat dissipation part 160 is made of a separate metallic heat dissipation member, the shielding and heat dissipation part 160 is inserted into the lower substrate 20 so as to be stably inserted into the fitting hole 22 of the lower substrate 20.
  • the seating portion to be seated is formed in the shape of a step, and the lower substrate 20 is placed on the seating portion to enable stable coupling.
  • the lower case 120 of the present invention has irregularities 122 formed to increase the contact area to diffuse heat transmitted from the radar sensor 30 to the outside by the shielding and heat dissipation unit 60. You can.
  • the unevenness 122 may be formed entirely on the bottom surface of the lower case 120, and helps heat generation to easily spread to the outside through the lower case 120 made of metal.
  • the lower case 120 may be made of aluminum, among other metal materials, and the upper substrate 50 may be installed at a location where the lower case 120 and the front cover 110 are coupled.
  • the present invention can facilitate assembly of the fusion sensor module by installing the upper substrate 50 at the position where the lower case 120 and the front cover 110 are coupled. That is, the lower substrate 20 on which the camera 10 and the LED 40 are mounted is installed inside the lower case 120, and the upper substrate 50 on which the radar sensor 30 is mounted is installed. Then, the fusion sensor module can be assembled by combining the front cover 110.
  • Figure 7 is a graph showing the shielding area expected in the present invention in the general E-plane (azimuthal) radiation pattern of the 60GHz pattern antenna.
  • the rear of the 60GHz pattern antenna is shielded with a metallic structure close to the rear of the radar sensor 30. Shielding noise from noise is expected.
  • the size of the sensor module that combines the camera and radar sensor is designed to be compact, so that it can be installed even in a limited space inside the vehicle, while preventing the field of view of the camera and radar from interfering with each other.

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  • Multimedia (AREA)
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Abstract

본 발명에서는 차량 실내에 영상을 촬영하는 카메라와, 상기 카메라에 수신된 이미지를 전기 신호로 변환하는 이미지센서가 실장되는 하부 기판과, 상기 하부 기판과 소정의 간격을 두고 이격되게 설치되는 상부 기판과, 상기 하부 기판에 실장되는 카메라와 샌드위치 구조로 설계되어 상기 카메라의 시야와 서로 간섭되지 않는 위치의 상기 상부 기판에 실장되는 레이더 센서와, 상기 카메라가 운전자 또는 탑승자를 촬영하도록 빛을 발광하는 엘이디(LED)와, 전원을 공급하고 신호를 전달하기 위한 커넥터와, 상기 카메라, 레이더 센서, 엘이디가 내부에 장착되며, 금속 재질로 이루어지는 하부 케이스와, 상기 하부 케이스와 결합되며 합성수지 재질로 이루어지는 전면 커버로 구성되는 케이스와, 상기 레이더 센서의 발열을 하부 케이스에 전달하는 방열 경로를 형성하는 차폐 및 방열부를 포함하는 인캐빈용 카메라와 레이더 융합센서 모듈이 제공된다.

Description

인캐빈용 카메라와 레이더 융합센서 모듈
본 발명은 인캐빈용 카메라와 레이더 융합센서 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량 실내의 한정된 공간에 설치되도록 카메라와 레이더의 시야가 서로 간섭되지 않으면서도 소형화가 가능한 구조를 갖는 인캐빈용 카메라와 레이더 융합센서 모듈에 관한 것이다.
최근, 자율주행 및 첨단 운전자 보조 시스템(ADAS, Advanced Driver Assistance System) 관련 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
ADAS의 예로는 자동긴급제동(AEB: Autonomous Emergency Braking), 전방충돌방지보조(FCA: Forward Collision Assist), 전방충돌경고(FCW: Forward Collision Warning), 차선이탈방지(LKA: Lane Keep Assist), 차로이탈경고(LDW: Lane Departure Warning), 차로유지보조(LFA: Lane Following Assist), 차선유지지원(LKAS: Lane Keeping Assistant System), 후측방충돌회피(ABSD: Active Blind Spot Detection), 어라운드 뷰 모니터링(AVM: Around View Monitoring), 하향등제어보조(LBA: Low Beam Assist), 운전자주의경고(DAW: Driver Attention Warning), 스마트 크루즈 컨트롤(SCC: Smart Cruise Control) 등이 있으며, 이와 같은 시스템에 카메라와 레이더(Radar)가 다수 적용된다.
특히, 높은 단계의 자율주행 모드에서 탑승객의 안전과 편의를 제공하는 기반 기술로, 첨단 센서들이 차량의 외부환경은 물론 내부환경까지 감지하는 인캐빈 카메라 시스템(In-cabin Camera System)이 제공된다.
인캐빈 카메라 시스템(In-cabin Camera System)의 예로는 차 내부에 장착한 적외선 카메라로 운전자의 눈동자 움직임과 안면근육의 변화를 통해 운전자의 상태를 파악하여 운전 부주의와 졸음 운전을 방지하는 DSM(Driver State Monitoring), 탑승자 안전 감시 장치로 에어백에 너무 근접해 있는지 혹은 너무 멀리 떨어져 있는지를 감지하여 경고하는 OSM(Occupant Status Monitoring), 빛을 쏘아 반사되어오는 시간을 측정하여 짧은 시간에 물체를 정확하게 감지가 가능하여 운전자의 제스처 인식이나 포즈인식에 활용되는 TOF 카메라(Time Of Flight) 등이 있다.
이러한 인캐빈 카메라 시스템에서는 카메라와 함께 레이더(Radar)도 적용되는데, 레이더는 카메라나 초음파 감지 기술과 달리 조명과 온도조건의 영향을 받지 않아, 온도와 조명조건의 편차가 크더라도 일관된 성능으로 기능할 수 있는 이점이 있다.
특히, 60GHz mmWave 레이더 센서는 안전벨트 미착용 알림, 운전자 바이탈사인 모니터링, 탑승자와 차량의 상호작용을 기반으로 한 조명제어 제스처 감지 등의 추가기능도 가능하고, 60GHz 센서는 24GHz 센서보다 20배 높은 범위 해상도와 3배 높은 속도 해상도를 기반으로 더 넓고 정확한 범위의 무선 주파수대(4GHz~7GHz)도 제공한다.
이러한 장점으로, 인캐빈 카메라 시스템에 60GHz mmWave 레이더 센서를 적용하는 것이 바람직하다.
통상, 종래의 기술에서는 카메라와 레이더 센서를 각각 설치하였으나, 차량의 실내 장착 특성 상 설치공간이 제한적일 수밖에 없으므로 센서의 사이즈를 컴팩트하게 설계할 필요가 있기 때문에 카메라와 레이더 센서가 융합된 센서모듈의 형태를 갖는 것이 필요하다.
한편, 도 1은 종래의 60GHz 패턴 안테나의 E-plane(azimuthal) 방사패턴을 보이는 그래프로서, 60GHz 패턴 안테나의 방사 패턴 상 후방에 근접해 노이즈가 발생하게 되면 이는 센싱 성능저하의 원인이 된다.
따라서, 카메라와 레이더 센서를 융합한 센서모듈의 설계 시 카메라 회로 측 발진회로로부터 발생하는 하모닉(Harmonic) 성분 노이즈로 인한 레이더 성능 저하를 방지할 수 있는 구조가 요구된다.
또한, 60GHz 레이더 센서의 IC 구동 조건에 따라 발열이 심하게 발생하기 때문에 이에 대한 방열 문제를 해결할 수 있는 구조가 요구된다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 차량 실내의 한정된 공간에 설치하도록 카메라와 레이더 센서가 융합된 센서모듈의 사이즈를 컴팩트하게 설계하면서도 카메라와 레이더의 시야가 서로 간섭되지 않도록 하여 소형화가 가능한 인캐빈용 카메라와 레이더 융합센서 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 센서모듈의 카메라 회로 측 발진회로로부터 발생하는 하모닉(Harmonic) 성분 노이즈로 인한 레이더 센서의 성능 저하를 방지할 수 있도록 패턴 안테나 후방에 금속성의 차폐구조를 갖는 인캐빈용 카메라와 레이더 융합센서 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 60Ghz 레이더 IC 구동 조건에 따라 발생하는 발열 문제를 해결하고자 전파 노이즈 차폐와 더불어 레이더 센서의 방열이 가능하도록 하는 인캐빈용 카메라와 레이더 융합센서 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 차량 실내에서 운전자 또는 탑승자의 상태를 파악하기 위해 영상을 촬영하는 카메라와, 상기 카메라가 실장되어 카메라에 전원을 공급하고, 상기 카메라에 수신된 이미지를 전기 신호로 변환하는 이미지센서가 실장되는 하부 기판과, 상기 하부 기판과 소정의 간격을 두고 이격되게 설치되는 상부 기판과, 상기 하부 기판에 실장되는 카메라와 샌드위치 구조로 설계되어 융합센서 모듈의 소형화가 가능하도록 상기 카메라의 시야와 서로 간섭되지 않는 위치의 상기 상부 기판에 실장되는 레이더 센서와, 상기 카메라가 운전자 또는 탑승자를 촬영하도록 전기 전원을 공급받아 빛을 발광하는 엘이디(LED)와, 상기 카메라, 레이더 센서, 엘이디에 전원을 공급하고 신호를 전달하기 위한 커넥터와, 상기 카메라, 레이더 센서, 엘이디가 내부에 장착되며, 금속 재질로 이루어지는 하부 케이스와, 상기 하부 케이스와 결합되며 합성수지 재질로 이루어지는 전면 커버로 구성되는 케이스와, 상기 하부 기판에 실장된 카메라 회로 측 발진회로로부터 발생하는 하모닉(Harmonic) 성분 노이즈를 차폐하고, 상기 레이더 센서에서 발생하는 열의 방출이 가능하도록 상기 레이더 센서의 후면에서 상기 하부 케이스에 연결되어 상기 레이더 센서의 발열을 하부 케이스에 전달하는 방열 경로를 형성하는 차폐 및 방열부를 포함하는 인캐빈용 카메라와 레이더 융합센서 모듈이 제공된다.
상기 케이스는 일방향으로 길게 이루어지는 직육면체 형상으로 이루어지고, 상기 하부 기판과 상부 기판이 상기 직육면체 형상의 케이스의 장축 방향을 따라 평행하게 설치되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 케이스의 장축 방향으로 상기 카메라, 레이더 센서, 엘이디가 순서대로 나란하게 설치되어 상기 레이더 센서는 상기 카메라와 엘이디 사이에 설치될 수 있다.
본 발명에서, 상기 하부 기판의 일단에 카메라가 실장되고 타단에 엘이디가 실장되며, 상기 하부 기판의 중앙에는 상기 레이더 센서의 후면에 연결되는 차폐 및 방열부가 끼워지도록 끼움공이 형성될 수 있다.
또한, 상기 상부 기판의 일단에는 상기 카메라가 삽입되는 카메라 삽입공이 형성되고, 타단에는 상기 엘이디가 삽입되도록 엘이디 삽입공이 형성될 수 있다.
상기 케이스의 전면 커버는 카메라로 영상을 촬영하도록 개방된 촬영용 개방부와, 상기 레이더 센서의 안테나를 보호하기 위한 레이돔부과, 상기 엘이디에서 발생된 빛을 방출하도록 개방된 조명용 개방부가 형성된다.
상기 촬영용 개방부와 조명용 개방부에는 적외선 필터가 설치될 수 있다.
또한, 상기 전면 커버는 상기 촬영용 개방부와 조명용 개방부에 상기 적외선 필터가 얹혀지도록 내측으로 돌출된 단턱이 구비되며, 상기 레이돔부의 일측에는 상기 카메라와 레이더 센서 사이에 상기 상부 기판까지 연장된 연장부가 구비될 수 있다.
상기 촬영용 개방부, 레이돔부, 조명용 개방부는 이들 중 적어도 한 개의 높이가 다른 나머지의 높이와 다른 높이로 형성되거나 각각의 높이가 상이하게 형성될 수 있다.
상기 촬영용 개방부, 레이돔부, 조명용 개방부는 각각의 높이가 상이하게 형성되는 경우, 상기 촬영용 개방부, 조명용 개방부, 레이돔부의 높이 순서대로 형성될 수 있다.
한편, 상기 차폐 및 방열부는 상기 레이더 센서의 발열을 하부 케이스에 직접 전달하도록 상기 하부 케이스와 일체로 형성될 수 있다.
상기 차폐 및 방열부는 상기 레이더 센서의 후면에 접하는 접합부와, 상기 접합부에서 후방으로 연장되어 레이더 센서의 발열을 하부 케이스에 직접 전달하는 연장부로 이루어질 수 있다.
이 경우, 상기 접합부는 상기 레이더 센서의 사각형상에 대응되도록 사각형상으로 이루어지며, 상기 연장부는 상기 접합부의 각 변에서 후방으로 연장되며 일정한 두께를 갖도록 이루어지어 그 중앙에는 외부공기와의 접촉면적을 넓힐 수 있는 중공부가 형성될 수 있다.
한편, 상기 차폐 및 방열부는 상기 레이더 센서의 후면에서 상기 하부 케이스에 연결되어 상기 레이더 센서의 발열을 하부 케이스에 전달하도록 상기 하부 케이스에 결합되는 금속성 방열부재로 이루어질 수 있다.
상기 차폐 및 방열부가 상기 하부 기판의 끼움공에 안정적으로 끼워지도록 상기 차폐 및 방열부는 상기 하부 기판이 안착되는 안착부가 단턱의 형상으로 이루어질 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 하부 케이스는 상기 차폐 및 방열부에 의해 상기 레이더 센서로부터 전달되는 발열을 외부로 확산시키도록 접촉면적을 증가시키는 요철이 형성되는 형상인 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명은 상기 하부 케이스와 전면 커버가 결합되는 위치에 상기 상부 기판이 설치될 수 있다.
상기 레이더 센서는 60GHz 패턴 안테나가 배치되는 것을 특징으로 한다.
이상에서 살펴본 본 발명에 의하면, 차량 실내의 한정된 공간에 설치하도록 카메라와 레이더 센서가 융합된 센서모듈의 사이즈를 컴팩트하게 설계하면서도 카메라와 레이더의 시야가 서로 간섭되지 않도록 하여 소형화가 가능한 효과가 있다.
또한, 센서모듈의 카메라 회로 측 발진회로로부터 발생하는 하모닉(Harmonic) 성분 노이즈로 인한 레이더 센서의 성능 저하를 방지할 수 있도록 패턴 안테나 후방에 금속성의 차폐구조를 가짐으로써, 카메라와 레이더 센서가 융합된 구조를 가지면서도 레이더 센서의 성능 저하를 방지할 수 있다.
또한, 레이더 센서의 방열이 가능하도록 하는 차폐 및 방열부를 구성하여 레이더 센서에 60GHz 패턴 안테나를 배치하면서도 이로 인한 발열 문제를 해결할 수 있다.
또한, 레이더 센서의 방열 경로가 되는 하부 케이스에 요철을 포함하여 방열에 더욱 효과적일 수 있다.
도 1은 종래의 60ghz 패턴 안테나의 E-plane(azimuthal) 방사패턴을 보이는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 인캐빈용 카메라와 레이더 융합센서 모듈의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 인캐빈용 카메라와 레이더 융합센서 모듈의 내부 구조를 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 인캐빈용 카메라와 레이더 융합센서 모듈의 단면도이다.
도 5는 도 4에서의 요부 확대도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인캐빈용 카메라와 레이더 융합센서 모듈의 단면도이다.
도 7은 60ghz 패턴 안테나의 일반적인 E-plane(azimuthal) 방사패턴에 본 발명에서 기대되는 차폐영역을 표시한 그래프이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 이때 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 인캐빈용 카메라와 레이더 융합센서 모듈의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 인캐빈용 카메라와 레이더 융합센서 모듈의 내부 구조를 도시한 분해 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 인캐빈용 카메라와 레이더 융합센서 모듈의 단면도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 인캐빈용 카메라와 레이더 융합센서 모듈은 크게, 카메라(10), 하부 기판(20), 상부 기판(50), 레이더 센서(30), 엘이디(LED)(40), 케이스(100) 및 차폐 및 방열부(60)를 포함한다.
이러한 본 발명의 융합센서 모듈은 한 개의 케이스(100) 내에 카메라(10), 레이더 센서(30) 및 엘이디(LED)(40)가 설치되는 것으로서, 상기 카메라(10)와 레이더 센서(30)의 시야가 서로 간섭되지 않으면서 소형화가 가능하도록 하는 구조를 갖는 것에 특징이 있다.
이를 위해, 상기 케이스(100)는 일방향으로 길게 이루어지는 직육면체 형상으로 이루어지며, 이와 같이 직육면체 형상의 케이스(100)에 길이방향(장축 방향)으로 상기 카메라(10), 레이더 센서(30), 엘이디(40)가 설치되는 것이다. 본 발명에서는 상기 카메라(10), 레이더 센서(30), 엘이디(40)가 순서대로 나란하게 설치되어 상기 레이더 센서(30)가 상기 카메라(10)와 엘이디(40) 사이에 설치되는 구조를 갖는다.
이와 같이, 상기 카메라(10), 레이더 센서(30), 엘이디(40)가 순서대로 나란하게 설치되어 상기 레이더 센서(30)가 상기 카메라(10)와 엘이디(40) 사이에 설치되는 구조를 통해, 상기 카메라(10)와 엘이디(40)의 공간을 분리하여 엘이디(40)의 빛이 상기 카메라(10)에 입사되어 영상에 영향을 주는 것을 방지한다.
또한, 카메라(10)와 레이더 센서(30)는 각각 실장되는 기판을 달리하며, 샌드위치 구조로 설계함으로써 융합센서 모듈의 사이즈를 컴팩트하게 하면서 두께가 얇아 차량 실내의 천정 등에 설치가 가능하도록 한다.
상기 카메라(10)는 차량 실내에서 운전자 또는 탑승자의 상태를 파악하기 위해 영상을 촬영하는 것으로, 주간 뿐만 아니라, 야간이나 안개, 눈 또는 비가 오는 날씨처럼 조도가 열악하여 정확한 영상의 획득이 어려운 환경 하에서도 영상을 안정적으로 획득할 수 있는 적외선 카메라로 구성된다.
이러한, 카메라(10)는 통상적으로 차량 실내에 영상을 촬영하기 위해 사용되는 것이라면 본 발명에 적용이 가능하며, 상기 하부 기판과 상부 기판 중 하부 기판(20)에 실장된다.
상기 하부 기판(20)은 상기 카메라(10)가 실장되어 카메라에 전원을 공급하고, 상기 카메라(10)에 수신된 이미지를 전기 신호로 변환하는 이미지센서 등이 실장된다.
본 발명의 융합센서 모듈은 두께를 슬림하게 하기 위해, 구조 상 상기 카메라(10)가 케이스(100)의 하부에 위치한 하부 기판(20)에 실장되고, 상기 하부 기판(20)과 소정의 간격을 두고 이격되게 설치되는 상부 기판(50)에 레이더 센서(30)가 실장되는 구조를 갖는다.
상기 하부 기판(20)과 상부 기판(50)은 상기 직육면체 형상의 케이스(100)의 장축 방향을 따라 평행하게 설치되며, 상기 상부 기판(50)에 실장되는 레이더 센서(30)는 케이스(100)의 중앙부에 위치함으로써 상기 하부 기판(20)에 실장되는 카메라(10)의 시야와 서로 간섭되지 않게 된다.
상기 레이더 센서(30)는 복수의 수신 안테나 또는 송신 안테나가 구비되며, 상기 복수의 안테나와 연결되는 IC(integrated circuit) 칩이 상부 기판(50) 상에 실장된다.
본 발명에서, 상기 레이더 센서(30)는 60GHz 패턴 안테나가 배치되는 60GHz mmWave 레이더 센서임이 바람직하다. 60GHz mmWave 레이더 센서는 안전벨트 미착용 알림, 운전자 바이탈사인 모니터링, 탑승자와 차량의 상호작용을 기반으로 한 조명제어 제스처 감지 등의 추가기능도 가능하고, 24GHz 센서보다 20배 높은 범위 해상도와 3배 높은 속도 해상도를 기반으로 더 넓고 정확한 범위의 무선 주파수대(4GHz~7GHz)도 제공한다.
한편, 상기 카메라(10)가 운전자 또는 탑승자를 촬영하도록 전기 전원을 공급받아 빛을 발광하는 엘이디(LED)(40)가 구비된다.
상기 엘이디(40)는 도면에서 보는 바와 같이, 상기 카메라(10)의 반대편에 설치되며, 상기 카메라(10)가 실장된 하부 기판(20)의 타단에 엘이디(40)가 실장된다.
본 발명에서, 상기 하부 기판(20)의 일단에 카메라(10)가 실장되고 타단에 엘이디(40)가 실장되며, 상기 카메라(10)와 엘이디(40)는 상기 상부 기판(50)을 관통하여 설치되어야 하므로, 상기 상부 기판(50)의 일단에는 상기 카메라(10)가 삽입되는 카메라 삽입공(52)이 형성되고, 타단에는 상기 엘이디(40)가 삽입되도록 엘이디 삽입공(54)이 형성된다.
한편, 상기 카메라(10), 레이더 센서(30), 엘이디(40)에 전원을 공급하고 신호를 전달하기 위한 커넥터(도시안함)가 구비되며, 상기 커넥터는 케이스(100)의 일측에 설치된 엘이디(40)에 연결되어 전원을 공급하고 신호를 전달하도록 함이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 케이스(100)는 금속 재질로 이루어지는 하부 케이스(120)와, 상기 하부 케이스(120)와 결합되며 합성수지 재질로 이루어지는 전면 커버(110)로 구성된다.
상기 전면 커버(110)는 레이더 센서(30)의 전방에 설치되어 레이더 센서의 안테나를 보호하기 위한 레이돔 역할을 하는 레이돔부를 포함하며, 안테나에 의해 전송되거나 수신되는 전자기 신호를 최소한으로 감쇠시키도록 합성수지 재질로 이루어진다.
이러한 전면 커버(110)는 폴리카보네이트(PC:PolyCarbonate), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET: Polyethylene Terephthalate), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA: Polymethyl Methacrylate), 폴리프로필렌(PP:Polypropylene), 폴리에틸렌(PE: Polyethylene) 및 폴리스틸렌(PS: Polystyren) 중 적어도 어느 하나의 재질로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 폴리카보네이트(PC:PolyCarbonate) 재질인 것이 좋다.
상기 전면 커버(110)는 상기 카메라(10)가 설치되는 일측에 카메라(10)로 영상을 촬영하도록 개방된 촬영용 개방부(112)가 형성되고, 중앙에는 상기 레이더 센서(30)의 안테나를 보호하기 위한 레이돔부(114)가 형성되고, 상기 엘이디(40)가 설치되는 타측에는 상기 엘이디(40)에서 발생된 빛을 방출하도록 개방된 조명용 개방부(116)가 형성된다.
상기 촬영용 개방부(112)와 조명용 개방부(116)에는 각각 적외선 필터(130)(140)가 설치된다.
상기 촬영용 개방부(112)와 조명용 개방부(116)에 적외선 필터(130)(140)를 설치하기 위해, 상기 촬영용 개방부(112)와 조명용 개방부(116)의 가장자리에는 상기 적외선 필터(130)(140)가 얹혀지도록 내측으로 돌출된 단턱(112a)(116a)이 구비될 수 있으며, 상기 단턱(112a)(116a)에 적외선 필터(130)(140)를 안착한 후 별도의 고정수단을 통해 적외선 필터(130)(140)를 설치할 수 있다.
한편, 상기 레이돔부(114)의 일측에는 상기 카메라(10)와 레이더 센서(30) 사이에 상기 상부 기판(50)까지 연장된 연장부(114a)가 구비될 수 있다.
상기 연장부(114a)는 상기 카메라(10)와 레이더 센서(30) 사이를 막을 수 있도록 레이돔부(114)의 내면 일측에서 상기 상부 기판(50)까지 연장된다. 이러한 연장부(114a)는 카메라(10)의 반대편에 설치된 상기 엘이디(40)의 빛이 상기 카메라(10)에 입사되는 것을 방지한다.
이러한 본 발명의 전면 커버(110)에서, 상기 촬영용 개방부(112), 레이돔부(114), 조명용 개방부(116)는 이들 중 적어도 한 개의 높이가 다른 나머지의 높이와 다른 높이로 형성되거나 각각의 높이가 상이하게 형성될 수 있다.
가장 바람직하게는 본 발명의 일실시예에 제시한 도면과 같이, 상기 촬영용 개방부(112), 레이돔부(114), 조명용 개방부(116)의 높이가 상이하게 형성되며, 높이 순서는 상기 촬영용 개방부(112)가 가장 높고, 그 다음에 조명용 개방부(116)가 높고, 마지막으로 레이돔부(114)의 높이 순서대로 형성될 수 있다.
이 경우, 카메라(10)와 레이더의 시야가 서로 간섭되는 것을 더욱 효과적으로 방지할 수 있고, 상기 카메라(10)와 엘이디(40)의 공간을 분리하여 엘이디(40)의 빛이 상기 카메라(10)에 입사되어 영상에 영향을 주는 것을 방지한다.
한편, 상기 하부 케이스(120)는 금속 재질로 이루어질 수 있다.
이는 본 발명에서 레이더 센서(30)의 성능 저하를 방지할 수 있도록 패턴 안테나 후방에 금속성의 차폐구조를 갖기 위한 것으로, 60GHz 패턴 안테나의 방사 패턴 상 후방에 근접해 노이즈가 발생하게 되면 이는 센싱 성능저하의 원인이 된다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 카메라(10)와 레이더 센서(30)를 한 개의 융합센서 모듈로 구성함에 있어서, 카메라(10)와 레이더 센서(30)를 각각 하부 기판(20)과 상부 기판(50)에 실장하는 샌드위치 구조로 설계하였는데, 이러한 샌드위치 구조에서는 상기 하부 기판(20)에 실장된 카메라 회로 측 발진회로로부터 하모닉(Harmonic) 성분 노이즈가 발생한다.
따라서, 카메라(10)와 레이더 센서(30)를 융합한 센서모듈의 설계 시 카메라 회로 측 발진회로로부터 발생하는 하모닉(Harmonic) 성분 노이즈로 인한 레이더 성능 저하를 방지할 수 있는 구조가 요구되며, 이를 위해, 패턴 안테나 후방에 금속성의 차폐구조를 갖도록 한다.
이러한, 노이즈 차폐구조가 하부 케이스(120)와 연결되도록 상기 하부 케이스(120)는 금속 재질로 이루어지며, 이러한 금속 재질의 하부 케이스(120)는 노이즈 차폐 뿐 아니라 레이더 센서(30)에서의 발열을 방출하기 위한 방열구조로도 사용될 수 있다.
즉, 60GHz 레이더 센서의 IC 구동 조건에 따라 발열이 심하게 발생하기 때문에 이에 대한 방열 문제를 해결해야 하는데, 본 발명에서는 상기 레이더 센서(30)에서 발생하는 열의 방출이 가능하도록 상기 차폐 및 방열부(60)를 구비한다.
상기 차폐 및 방열부(60)는 상기 레이더 센서(30)의 후면에서 상기 하부 케이스(120)에 연결되어 상기 레이더 센서의 발열을 하부 케이스에 전달하는 방열 경로를 형성하며, 본 발명의 일실시예에서는 레이더 센서(30)의 발열을 하부 케이스(120)에 직접 전달하도록 상기 차폐 및 방열부(60)가 상기 하부 케이스(120)와 일체로 형성된다.
도 5는 도 4에서의 요부 확대도로서, 상기 차폐 및 방열부(60)는 상기 레이더 센서(30)의 후면에 접하는 접합부(62)와, 상기 접합부(62)에서 후방으로 연장되어 레이더 센서의 발열을 하부 케이스(120)에 직접 전달하는 연장부(64)로 이루어질 수 있다.
이 경우, 상기 접합부(62)는 상기 레이더 센서의 사각형상에 대응되도록 사각형상으로 이루어지며, 상기 연장부(64)는 상기 접합부(62)의 각 변에서 후방으로 연장되며 일정한 두께를 갖도록 이루어지어 그 중앙에는 외부공기와의 접촉면적을 넓힐 수 있는 중공부(66)가 형성될 수 있다.
이와 같은 본 발명은 상기 차폐 및 방열부(60)가 상기 하부 케이스(120)와 일체로 형성되고, 접합부(62)를 통해 상기 레이더 센서(30)의 후면에 접하여 레이더 센서(30)에서 발생하는 발열을 직접 하부 케이스(120)에 전달하므로, 레이더 센서에 60GHz 패턴 안테나를 배치하면서도 이로 인한 발열 문제를 해결할 수 있다.
또한, 금속 재질의 상기 차폐 및 방열부(60)가 패턴 안테나 후방에 설치됨으로써, 센서모듈의 카메라 회로 측 발진회로로부터 발생하는 하모닉(Harmonic) 성분 노이즈로 인한 레이더 센서의 성능 저하를 방지할 수 있다.
이 경우, 상기 하부 기판(20)의 중앙에는 상기 레이더 센서(30)의 후면에 연결되는 차폐 및 방열부(60)가 끼워지도록 끼움공(22)이 형성될 수 있다.
한편, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인캐빈용 카메라와 레이더 융합센서 모듈의 단면도로서, 상기 차폐 및 방열부(160)가 별도로 구성되어 상기 레이더 센서(30)의 후면에서 상기 하부 케이스(120)에 연결되도록 설치할 수 있다.
이때, 상기 차폐 및 방열부(160)는 상기 레이더 센서(30)의 발열을 하부 케이스(120)에 전달하도록 상기 하부 케이스(120)에 결합되는 금속성 방열부재로 이루어질 수 있다.
상기 차폐 및 방열부(160)가 별도의 금속성 방열부재로 이루어지는 경우, 상기 하부 기판(20)의 끼움공(22)에 안정적으로 끼워지도록 상기 차폐 및 방열부(160)는 상기 하부 기판(20)이 안착되는 안착부가 단턱의 형상으로 이루어지고, 상기 안착부에 하부 기판(20)이 얹혀지어 안정적인 결합이 가능하다.
한편, 본 발명의 상기 하부 케이스(120)는 상기 차폐 및 방열부(60)에 의해 상기 레이더 센서(30)로부터 전달되는 발열을 외부로 확산시키도록 접촉면적을 증가시키는 요철(122)이 형성될 수 있다.
상기 요철(122)은 하부 케이스(120)의 바닥면에 전체적으로 형성될 수 있으며, 금속 재질의 하부 케이스(120)를 통해 발열이 외부로 쉽게 확산되도록 돕는다.
이러한, 하부 케이스(120)는 금속 재질 중에서도 알루미늄으로 이루어질 수 있으며, 하부 케이스(120)와 전면 커버(110)가 결합되는 위치에 상기 상부 기판(50)이 설치될 수 있다.
이러한 본 발명은 상기 하부 케이스(120)와 전면 커버(110)가 결합되는 위치에 상기 상부 기판(50)이 설치됨으로써, 융합센서 모듈의 조립을 용이하게 할 수 있다. 즉, 하부 케이스(120) 내부에 상기 카메라(10)와 엘이디(LED)(40)가 실장된 하부 기판(20)을 설치하고, 레이더 센서(30)가 실장된 상부 기판(50)을 설치한 후 전면 커버(110)를 결합시켜 융합센서 모듈을 조립할 수 있다.
도 7은 60ghz 패턴 안테나의 일반적인 E-plane(azimuthal) 방사패턴에 본 발명에서 기대되는 차폐영역을 표시한 그래프로서, 레이더 센서(30)의 후방에 근접해 금속성 구조물로 차폐하는 것으로 60ghz 패턴 안테나의 후방으로부터의 노이즈 차폐가 기대된다.
이러한 본 발명에 의하면, 카메라와 레이더 센서가 융합된 센서모듈의 사이즈를 컴팩트하게 설계하여 차량의 실내 제한된 공간에서도 설치가 가능하면서도 카메라와 레이더의 시야가 서로 간섭되지 않도록 할 수 있는 효과가 있다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (18)

  1. 차량 실내에서 운전자 또는 탑승자의 상태를 파악하기 위해 영상을 촬영하는 카메라;
    상기 카메라가 실장되어 카메라에 전원을 공급하고, 상기 카메라에 수신된 이미지를 전기 신호로 변환하는 이미지센서가 실장되는 하부 기판;
    상기 하부 기판과 소정의 간격을 두고 이격되게 설치되는 상부 기판;
    상기 하부 기판에 실장되는 카메라와 샌드위치 구조로 설계되어 융합센서 모듈의 소형화가 가능하도록 상기 카메라의 시야와 서로 간섭되지 않는 위치의 상기 상부 기판에 실장되는 레이더 센서;
    상기 카메라가 운전자 또는 탑승자를 촬영하도록 전기 전원을 공급받아 빛을 발광하는 엘이디(LED);
    상기 카메라, 레이더 센서, 엘이디에 전원을 공급하고 신호를 전달하기 위한 커넥터;
    상기 카메라, 레이더 센서, 엘이디가 내부에 장착되며, 금속 재질로 이루어지는 하부 케이스와, 상기 하부 케이스와 결합되며 합성수지 재질로 이루어지는 전면 커버로 구성되는 케이스; 및
    상기 하부 기판에 실장된 카메라 회로 측 발진회로로부터 발생하는 하모닉(Harmonic) 성분 노이즈를 차폐하고, 상기 레이더 센서에서 발생하는 열의 방출이 가능하도록 상기 레이더 센서의 후면에서 상기 하부 케이스에 연결되어 상기 레이더 센서의 발열을 하부 케이스에 전달하는 방열 경로를 형성하는 차폐 및 방열부;
    를 포함하는 인캐빈용 카메라와 레이더 융합센서 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 케이스는 일방향으로 길게 이루어지는 직육면체 형상으로 이루어지고,
    상기 하부 기판과 상부 기판이 상기 직육면체 형상의 케이스의 장축 방향을 따라 평행하게 설치되는 것을 특징으로 하는 인캐빈용 카메라와 레이더 융합센서 모듈.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 케이스의 장축 방향으로 상기 카메라, 레이더 센서, 엘이디가 순서대로 나란하게 설치되어 상기 레이더 센서는 상기 카메라와 엘이디 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 인캐빈용 카메라와 레이더 융합센서 모듈.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 하부 기판의 일단에 카메라가 실장되고 타단에 엘이디가 실장되며,
    상기 하부 기판의 중앙에는 상기 레이더 센서의 후면에 연결되는 차폐 및 방열부가 끼워지도록 끼움공이 형성되는 것을 특징으로 하는 인캐빈용 카메라와 레이더 융합센서 모듈.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 상부 기판의 일단에는 상기 카메라가 삽입되는 카메라 삽입공이 형성되고,
    타단에는 상기 엘이디가 삽입되도록 엘이디 삽입공이 형성되는 것을 특징으로 하는 인캐빈용 카메라와 레이더 융합센서 모듈.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 케이스의 전면 커버는 카메라로 영상을 촬영하도록 개방된 촬영용 개방부와, 상기 레이더 센서의 안테나를 보호하기 위한 레이돔부과, 상기 엘이디에서 발생된 빛을 방출하도록 개방된 조명용 개방부가 형성되는 것을 특징으로 하는 인캐빈용 카메라와 레이더 융합센서 모듈.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 촬영용 개방부와 조명용 개방부에는 적외선 필터가 설치되는 것을 특징으로 하는 인캐빈용 카메라와 레이더 융합센서 모듈.
  8. 청구항 7에 있어서
    상기 전면 커버는 상기 촬영용 개방부와 조명용 개방부에 상기 적외선 필터가 얹혀지도록 내측으로 돌출된 단턱이 구비되며,
    상기 레이돔부의 일측에는 상기 카메라와 레이더 센서 사이에 상기 상부 기판까지 연장된 연장부가 구비되는 것을 특징으로 하는 인캐빈용 카메라와 레이더 융합센서 모듈.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 촬영용 개방부, 레이돔부, 조명용 개방부는 이들 중 적어도 한 개의 높이가 다른 나머지의 높이와 다른 높이로 형성되거나 각각의 높이가 상이하게 형성되는 것을 특징으로 하는 인캐빈용 카메라와 레이더 융합센서 모듈.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 촬영용 개방부, 레이돔부, 조명용 개방부는 각각의 높이가 상이하게 형성되며,
    상기 촬영용 개방부, 조명용 개방부, 레이돔부의 높이 순서대로 형성되는 것을 특징으로 하는 인캐빈용 카메라와 레이더 융합센서 모듈.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 차폐 및 방열부는 상기 레이더 센서의 발열을 하부 케이스에 직접 전달하도록 상기 하부 케이스와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 인캐빈용 카메라와 레이더 융합센서 모듈.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 차폐 및 방열부는 상기 레이더 센서의 후면에 접하는 접합부와, 상기 접합부에서 후방으로 연장되어 레이더 센서의 발열을 하부 케이스에 직접 전달하는 연장부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인캐빈용 카메라와 레이더 융합센서 모듈.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 접합부는 상기 레이더 센서의 사각형상에 대응되도록 사각형상으로 이루어지며, 상기 연장부는 상기 접합부의 각 변에서 후방으로 연장되며 일정한 두께를 갖도록 이루어지어 그 중앙에는 외부공기와의 접촉면적을 넓힐 수 있는 중공부가 형성되는 것을 특징으로 하는 인캐빈용 카메라와 레이더 융합센서 모듈.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 차폐 및 방열부는 상기 레이더 센서의 후면에서 상기 하부 케이스에 연결되어 상기 레이더 센서의 발열을 하부 케이스에 전달하도록 상기 하부 케이스에 결합되는 금속성 방열부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인캐빈용 카메라와 레이더 융합센서 모듈.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 차폐 및 방열부가 상기 하부 기판의 끼움공에 안정적으로 끼워지도록 상기 차폐 및 방열부는 상기 하부 기판이 안착되는 안착부가 단턱의 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인캐빈용 카메라와 레이더 융합센서 모듈.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 하부 케이스는 상기 차폐 및 방열부에 의해 상기 레이더 센서로부터 전달되는 발열을 외부로 확산시키도록 접촉면적을 증가시키는 요철이 형성되는 형상인 것을 특징으로 하는 인캐빈용 카메라와 레이더 융합센서 모듈.
  17. 청구항 1에 있어서,
    상기 하부 케이스와 전면 커버가 결합되는 위치에 상기 상부 기판이 설치되는 것을 특징으로 하는 인캐빈용 카메라와 레이더 융합센서 모듈.
  18. 청구항 1에 있어서,
    상기 레이더 센서는 60GHz 패턴 안테나가 배치되는 것을 특징으로 하는 인캐빈용 카메라와 레이더 융합센서 모듈.
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