包括具有有源場景照明的光學(xué)檢測器的駕駛員輔助系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總的來說涉及一種包括具有有源場景照明的光學(xué)檢測器的駕駛員輔助系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在先進(jìn)駕駛員輔助系統(tǒng)(ADAS)中，優(yōu)選紅外波長的有源照明系統(tǒng)對于實(shí)現(xiàn)范圍從夜視到如利用脈沖的或周期調(diào)制的有源照明的飛行時(shí)間技術(shù)或基于三角測量方法的不同技術(shù)(例如在夜間結(jié)構(gòu)光成像或立體視覺)的不同三維光學(xué)感測方法的若干功能是有用的。
[0003]為了實(shí)現(xiàn)大照明角度，投射照明場的光學(xué)單元應(yīng)該被安裝在車輛前部除了更多凹入位置之外的前照燈或輻射器罩區(qū)域中，或可替代地在擋風(fēng)玻璃的頂部中間區(qū)域或擋風(fēng)玻璃角落。
[0004]然而，為了在汽車行人碰撞事件中減輕對行人的傷害，汽車的前部應(yīng)該被設(shè)計(jì)成使得它通過露出組件的相對軟的變形和后退吸收沖擊能量。這導(dǎo)致關(guān)于駕駛員輔助系統(tǒng)的集成的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本發(fā)明的方面，一種駕駛員輔助系統(tǒng)包括具有有源場景照明的光學(xué)檢測器。所述光學(xué)檢測器包括:光源，用于將電能轉(zhuǎn)換成光；投射光學(xué)器件，用于通過所述光源產(chǎn)生的光照亮場景；和一個或多個光學(xué)傳感器，用于響應(yīng)所述場景被照明來檢測從所述場景返回的光。所述光源被熱連接到散熱器，以排出由所述光源產(chǎn)生的熱量，所述投射光學(xué)器件通過一根或多根光纖光學(xué)連接到所述光源，以將由所述光源產(chǎn)生的光傳輸?shù)剿鐾渡涔鈱W(xué)器件。所述光學(xué)檢測器在立體成像器、飛行時(shí)間成像器、結(jié)構(gòu)光成像器、夜視系統(tǒng)或它們的任何組合之中選擇。
[0006]如本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的，在光源和投射光學(xué)器件之間設(shè)置一根或多根光纖減少了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)約束。實(shí)際上，當(dāng)裝入汽車前部中時(shí)，包括光源、驅(qū)動器電子部件和散熱器的完整照明單元在尺寸、質(zhì)量和構(gòu)造硬度方面太大，以致不能符合汽車前部的在涉及行人的汽車事故中最小化對于行人嚴(yán)重傷害的危險(xiǎn)的設(shè)計(jì)。
[0007]將完整的照明單元定位在擋風(fēng)玻璃的頂中部或上角部區(qū)域也有更多問題。首先，因?yàn)榧烧彰鲉卧目捎每臻g很有限，因?yàn)樵摽臻g典型地已留著專用于一個或多個照相機(jī)和其它傳感器。第二，因?yàn)?，對于由光源和其?qū)動器電子部件產(chǎn)生的預(yù)期的幾十瓦的廢熱的量而言，位于車頂下方的汽車內(nèi)部的散熱即便不是不可能的也是很困難的。
[0008]為了使用傳統(tǒng)擠壓型散熱器去除廢熱，散熱器對于必需消散的廢能量水平需要相當(dāng)大體積。散熱器需求確定了照明單元的最小尺寸和重量且引起將照明單元設(shè)置作為整體式單元的嚴(yán)重問題。另外，當(dāng)操作溫度升高時(shí)，典型高功率半導(dǎo)體光源、LED或二極管激光器的電光能量轉(zhuǎn)換的效率大大下降。而且這些裝置的壽命由于長時(shí)期在升高的溫度下操作而縮短。
[0009]應(yīng)該理解的是本發(fā)明允許優(yōu)化熱管理，使得能夠避免大的組件溫度，這又將需要更大的散熱器。
[0010]對于現(xiàn)代有源照明系統(tǒng)應(yīng)考慮的另一問題區(qū)是電磁兼容性。根據(jù)需要滿足的功能，光的發(fā)射在高頻(HF)范圍被調(diào)幅或以很短上升和下降時(shí)間被調(diào)制脈沖且改變重復(fù)率達(dá)到HF范圍中的頻率。由于光源，例如不同種類的高功率發(fā)光二極管(LED)或高功率二極管激光器，需要數(shù)量級為IA到幾十A的大電流，所以包括光產(chǎn)生裝置的電流驅(qū)動電路也是強(qiáng)電磁場和電磁干擾的來源，該強(qiáng)電磁場和電磁干擾通過電容性或電感親合或通過電磁車■射可被轉(zhuǎn)移到汽車的其它部件。因此，在照明模塊中必需引入附加部件如RF扼流圈和HF屏蔽片，這增加了關(guān)于對單元的尺寸和重量限制需要的問題。如應(yīng)該理解的，該問題也由于本發(fā)明而減少，因?yàn)榘ㄈ魏纹帘窝b置的光源可被布置成遠(yuǎn)離汽車前部中的投射光學(xué)器件，汽車前部由于上面提到的原因集成特別困難。
[0011]因而，在本發(fā)明的上下文中，代替將光源、用于光源的驅(qū)動器電子部件和將專門的光場分布投射到汽車前部的場景的光學(xué)器件集成到單一單元中，提出了一種照明系統(tǒng)，其中，投射光學(xué)器器件與包含光源和其驅(qū)動器電子部件的單元分離。利用光纖技術(shù)將光從光源單元傳輸?shù)酵渡涔鈱W(xué)器件。獨(dú)立于投射光學(xué)器件的位置，光源單元可被設(shè)置在車輛內(nèi)很多可能的位置，關(guān)于可用空間可能施加較少的限制，且對于有效熱管理可能比投射光學(xué)單元的位置更有利。分離的投射光學(xué)單元可以是小的且重量輕的結(jié)構(gòu)，更容易在擋風(fēng)玻璃邊緣區(qū)域中或汽車前部中、前照燈區(qū)域或輻射器罩區(qū)域的不同位置找到空間。將投射光學(xué)器件分成分布在汽車的幾個不同位置上的幾個單元也是可以想到的。包括光源和其驅(qū)動器電子部件的單元也可以安置用于處理來自成像傳感器的大數(shù)據(jù)流的計(jì)算單元，這減少了形成系統(tǒng)的分離單元和連接它們的數(shù)據(jù)線的數(shù)量，且也可減輕熱管理問題。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述光源包括光纖耦合的半導(dǎo)體激光器、光纖激光器、光纖耦合的半導(dǎo)體激光器的陣列、光纖耦合的LED和光纖耦合的LED陣列中的至少一個。
[0013]所述散熱器可包括具有翼片的金屬體、輻射器、冷卻風(fēng)扇、液體冷卻的散熱器、熱管和/或熱電冷卻器。
[0014]優(yōu)選地，所述駕駛員輔助系統(tǒng)包括處理器，其可操作地連接到所述一個或多個光學(xué)傳感器以獲取要輸送到汽車駕駛員的信息和/或確定由所述駕駛員輔助系統(tǒng)采取的動作。
[0015]所述光學(xué)檢測器使用的所述一個或多個光學(xué)傳感器優(yōu)選被布置為成像傳感器單元，例如飛行時(shí)間(TOF) 3D成像器(照相機(jī)和/或掃描器)、2D照相機(jī)(用于夜視、結(jié)構(gòu)光感測)和/或多個2D照相機(jī)(用于立體成像)。
[0016]所述光學(xué)檢測器優(yōu)選地是計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)的部分。
[0017]所述光源可被構(gòu)造成發(fā)射脈沖光和/或強(qiáng)度調(diào)制光。這在光學(xué)檢測器根據(jù)用于獲取關(guān)于場景的3D信息的TOF原理操作的情況下特別有用。在其它應(yīng)用中，例如如果光學(xué)檢測器使用用于獲取關(guān)于場景的3D信息的結(jié)構(gòu)光，則光源可發(fā)射其它形式的光，例如連續(xù)波(Cff)光。
[0018]優(yōu)選地，所述光源是紅外光源。
[0019]本發(fā)明進(jìn)一步的方面涉及一種包括如本文上面提出的駕駛員輔助系統(tǒng)的機(jī)動車，其中所述光源被布置成遠(yuǎn)離所述投射光學(xué)器件。在這種機(jī)動車中，所述投射光學(xué)器件優(yōu)選被布置在擋風(fēng)玻璃邊緣處或在車輛的前部，例如在前照燈處或在前照燈中或在輻射器罩區(qū)域中。
【附圖說明】
[0020]參考附圖，本發(fā)明進(jìn)一步的細(xì)節(jié)和優(yōu)勢將從以下非限制性實(shí)施例的詳細(xì)描述中更明顯，在附圖中:
[0021]圖1是裝配有根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的先進(jìn)駕駛員輔助系統(tǒng)的汽車的示意圖；
[0022]圖2是投射光學(xué)器件的示意剖面圖；
[0023]圖3是用于將結(jié)構(gòu)光投射到場景的照明單元(光源、光纖和投射光學(xué)器件)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]最現(xiàn)代的ADAS采用光學(xué)檢測系統(tǒng)，其需要在紅外波長范圍內(nèi)的有源照明。幾個檢測系統(tǒng)(三維和/或二維)的數(shù)據(jù)被估算以獲得安全功能如自動緊急制動所需的更高精確度和可靠性。使用飛行時(shí)間法的三維成像器需要在HF頻率范圍內(nèi)被調(diào)幅或調(diào)制脈沖的有源照明。對于這些系統(tǒng)，典型的是，照明模塊被裝入單一單元中，該單一單元包括光源、其驅(qū)動器和專用光學(xué)系統(tǒng)以將光源裝置的輸出轉(zhuǎn)換成場景所需的光場分布。同樣，使用結(jié)構(gòu)光成像方法的傳感器系統(tǒng)采用照明單元，所述照明單元包括光源、驅(qū)動器電子部件和投射光學(xué)器件。
[0025]由于光源和其驅(qū)動器的電光能量轉(zhuǎn)換效率被限制且典型地處于從20%到50%的范圍