MX2007004424A - Sistema de deteccion de objetos, con un arreglo de diodo vcsel - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un sistema (200) de detección de objetos, montado a un vehículo, el cual utiliza diodos de láser como una fuente emisora para alertar al operador de un vehículo a motor respecto a la presencia de otro vehículo en movimiento en una zona monitoreada (104 y 106). Elsistema (200) de detección de objetos incluye un transmisoróptico (204) y un receptoróptico (212).

Description

SISTEMA DE DETECCION DE OBJETOS CON UN ARREGLO DE DIODO VCSEL Campo de la Invención La presente invención está generalmente relacionada con los sistemas de detección de objetos. Más particularmente, la presente invención está dirigida hacia los sistemas de detección de objetos, montados en un vehículo, que utilizan diodos de láser como una fuente emisora.

Antecedentes de la Invención Los sistemas de detección de objetos han sido desarrollados para alertar a los operadores de vehículos a motor acerca de la presencia de otro vehículo en movimiento en una zona monitoreada que se extiende detrás del espejo lateral montado en el vehículo. La zona monitoreada de interés es comúnmente referida como el "punto ciego." Los sistemas convencionales de detección de objetos laterales (SOD, Side Object Detection) usan un transmisor óptico para transmitir rayos de luz de detección a través de una lente transmisora dentro de la zona monitoreada, un receptor para recibir los rayos de luz de detección que pasan a través de una lente receptora después de haber sido reflejados desde un objeto que se encuentra en la zona monitoreada, y un tablero de sistema que contiene circuitos electrónicos y programas de computación para controlar de manera general el sistema, que incluye el procesamiento de las señales recibidas. El tablero de sistema está eléctricamente acoplada a un bus eléctrico del vehículo. En muchos sistemas SOD, los rayos de luz de percepción o de detección múltiple son transmitidos dentro de la zona de detección monitoreada a partir de una fuente de luz que usa múltiples diodos emisores de láser del borde. Uno o más foto detectores están apuntando dentro de la zona monitoreada de manera que estos recibirán cualquier reflejo de los rayos de luz de detección procedentes de un objeto que se encuentra en la zona monitoreada. Tales sistemas típicamente usan cambios de fase o triangulación en los reflejos recibidos para discriminar entre la luz reflejada desde los objetos que se encuentran dentro de la zona monitoreada y luz proveniente desde detrás de los confines de la zona monitoreada. Ejemplos de tales sistemas son descritos en las patentes de los Estados Unidos de América Nos. 5,463,384 y 6,7377,167, los contenidos de las cuales son incorporados aquí como referencia. Las fuentes de luz infrarroja de tipo láser son preferidas por muchos sistemas SOD, particularmente los diodos emisores de láser de borde. Sin embargo, estos diodos emisores de láser de borde producen un rayo de luz elíptico, difuso, cuyos reflejos son muy difíciles de detectar y analizar. De este modo, es difícil definir con precisión las zonas de detección de objetos y, de este modo, reducir las falsas detecciones en sistemas SOD que usan diodos emisores de láser de borde. Adicionalmente, los diodos emisores de láser de borde mismos son relativamente costosos y tienen tiempos de respuesta relativamente lentos. Debido a la orientación del rayo de luz emitido, los diodos emisores de láser de borde no pueden estar montados en paquetes de montaje de superficie estándar, de este modo sumándose al costo de su uso en los sistemas SOD. El alto costo y bajo rendimiento de los diodos emisores de láser de borde resulta en un costo total más alto y en una funcionalidad reducida para estos sistemas SOD de la técnica anterior, lo cual ha limitado de gran forma su penetración en el mercado de los sistemas SOD. Lo que se necesita, entonces, es un sistema de detección de objetos montado en un vehículo con una fuente de luz láser que sea menos costosa, que proporcione una exactitud mejorada, y que pueda ser fabricado usando métodos de ensamblaje convencionales de los componentes electrónicos montados en la superficie.

Compendio de la Invención. La presente invención está dirigida a un sistema de detección de objetos que incluye un transmisor óptico y un receptor óptico. Un tablero de sistema está acoplado eléctricamente al transmisor óptico y al receptor. El tablero de sistema incluye lógica funcional para hacer que el transmisor genere señales ópticas, para hacer que el receptor reciba las señales ópticas cuando se reflejan desde un objeto detectado, y para procesar las señales ópticas recibidas. El transmisor óptico incluye una tarjeta de circuito de transmisor con un módulo emisor que incluye una pluralidad de chips emisores de láser con superficie de cavidad vertical (VCSEL). Opcionalmente, el transmisor óptico incluye cuando menos un tubo de luz colocado sobre el módulo emisor de forma tal que el tubo de luz se extiende lejos desde la tarjeta de circuito de transmisor para dirigir las señales ópticas hacia la lente de transmisor. La pluralidad de chips VCSEL están posicionados sobre la tarjeta de circuito de transmisor en un arreglo de chips VCSEL predefinido de dos dimensiones. Cada chip VCSEL tiene una pluralidad de diodos VCSEL montados en un sustrato en un paquete de montaje de superficie y colocados sobre los sustratos en un arreglo de diodos VCSEL predefinido de dos dimensiones. Preferiblemente, el arreglo de chips VCSEL tiene una geometría recíproca que permite que la tarjeta de transmisor sea usada ya sea en una posición del vehículo del lado izquierdo o derecho por medio de la rotación de la tarjeta de transmisor en 180 grados. El paquete de montaje de superficie incluye un elemento disipador de calor de cerámica integral. Los diodos VCSEL son pulsados eléctricamente en un ciclo de trabajo de menos de 1.5% para dar acomodo a las capacidades de disipación de baja potencia del paquete de montaje de superficie.

Breve Descripción de los Dibujos La Figura 1 es una vista superior de un vehículo posicionado en una autopista de múltiples carriles, que además ilustra zonas que se extienden desde los espejos de vista lateral del vehículo monitoreados por un sistema SOD de acuerdo con la presente invención. La Figura 2 es un diagrama a bloques del sistema de una modalidad preferida de un sistema SOD de acuerdo con la presente invención. Las Figuras 3 (a)-(c) contienen cada una vistas lateral, de canto y superior de tres diferentes modalidades de chips VCSEL empacados en paquetes de montaje de superficie de acuerdo con la presente invención. Las Figuras 4 (a)-(e) son vistas superiores de diferentes modalidades de arreglos de diodos VCSEL de acuerdo con la presente invención. La Figura 5 es una vista en perspectiva que muestra múltiples rayos de luz de detección emitidos desde el transmisor de un sistema SOD para definir una zona monitoreada de acuerdo con la presente invención.

La Figura 6(a) es una vista en planta de un módulo emisor de un sistema SOD que contiene un arreglo de chips VCSEL colocados en una geometría recíproca y funcional para generar múltiples rayos de luz como se muestra en la Figura 5. La Figura 6(b) es una vista en planta de un receptor de un sistema SOD que contiene un arreglo de foto detectores colocados en una geometría recíproca y funcional para los rayos de luz de detección recibidos y reflejados desde un objeto que se encuentra en la zona monitoreada. Las Figuras 7(a)-(b) son, respectivamente, vistas superior, oblicua, frontal, lateral y trasera de una modalidad de una interfaz de fibra óptica para las tarjetas de emisor y de receptor de la presente invención.

Descripción Detallada de las Modalidades Preferidas de la Invención La presente invención está dirigida hacia un sistema de detección de objetos para un vehículo a motor. La modalidad descrita aquí es para la detección de objetos laterales (SOD). El concepto básico del SOD es ilustrado en la Figura 1. Las funciones del sistema SOD para proveer información al conductor de un vehículo huésped 102 con relación a la presencia de uno o más vehículos en zonas de detección adyacentes 104 y 106 (algunas veces referidas como las zonas monitoreadas) que son monitoreadas por sistemas SOD o unidades 108 y 110. Las zonas de detección 104 y 106 están definidas por límites 104(a-d) y 106(a-d). Preferiblemente, las zonas monitoreadas 104 y 106 abarcan a los así llamados "puntos ciegos" o áreas las cuales el conductor de un vehículo 102 no puede ver directamente o a través de los espejos retrovisores interiores y exteriores. En una aplicación de dicho punto ciego del presente sistema SOD, se desea una zona monitoreada 104 y 106 de aproximadamente 1.22 m a 7.62 m (4 a 25 pies) con el fin de cubrir adecuadamente los puntos ciegos del lado del conductor y del lado del pasajero tal y como se mide desde los espejos retrovisores laterales. Las unidades de detector y de emisor de los sistemas SOD 108 y 110 están preferiblemente montadas en, o sobre, los espejos retrovisores exteriores del vehículo. Para detectar un objeto en las zonas monitoreadas 104 y 106, un arreglo en tercera dimensión de múltiples rayos de luz ópticos (a veces referidos como rayos de luz de detección) son transmitidos desde los sistemas SOD 108 y 110 dentro de las zonas 104 y 106. Tal y como se discute con más detalle más adelante, los rayos de luz de detección son preferiblemente generados por un arreglo red de múltiples diodos emisores de láser de superficie con cavidad vertical (VCSEL) colocados en un arreglo red de múltiples chips VCSEL. Los rayos de luz de detección reflejados son recibidos con un receptor en los sistemas SOD 108 y 110. Las señales de regreso correspondientes a los rayos de luz de detección reflejados son mezcladas con una señal de referencia controlada de fase de la misma frecuencia que se establece para ser de 90 grados fuera de fase con la señal retornada que proviene desde dentro de un intervalo limitante de la zona monitoreada. Esto produce una salida cero desde el mezclador en los límites de la zona porque las señales están en una cuadratura de fase en dicha situación. De este modo, una señal retornada desde un objeto que se encuentra dentro de la zona monitoreada (más cerca de los límites del intervalo) producirá una señal marcada positivamente desde el mezclador, mientras una señal marcada negativamente es producida si el rayo de luz detectado es de un objeto que se encuentra fuera de la zona monitoreada (más allá de los límites del intervalo). Aunque, la magnitud del cambio de fase en la señal de vuelta puede ser usada para determinar la distancia a los objetos detectados, tal cálculo no es necesario para los propósitos del SOD en el punto ciego del vehículo. Debido a que la velocidad de la luz es sustancialmente constante, la señal de la luz regresada será cambiada en fase por 1.97 ns por cada 0.30 metros (1 pie) de intervalo al objeto detectado. De este modo, el tamaño de la zona de detección puede ser alterado simplemente buscando magnitudes particulares de cambios de fase en las señales reflejadas. También, pueden seleccionarse diferentes frecuencias para la transmisión de forma tal que la salida del mezclador será selectivamente positiva o negativa cuando un objeto es detectado dentro de una de las zonas 104 y 106. De este modo, seleccionando ciertas frecuencias que varían para la transmisión, puede eliminarse la necesidad de determinar un intervalo preciso para un objeto de forma tal que un objeto en la zona sea detectado simplemente detectando la presencia o ausencia de una salida positiva desde el mezclador. Tal método de detección y sistema se describen en la patente de los Estados Unidos de América No. 6,377,167. El diodo emisor de láser de superficie con cavidad vertical (VCSEL) es un tipo relativamente nuevo de diodo de láser. Un diodo VCSEL (a veces simplemente referido como un "VCSEL") produce un rayo de luz dirigido hacia adelante de luz sustancialmente coherente. En otras palabras, en comparación con un diodo emisor de láser de borde, el rayo de luz de un diodo VCSEL es dirigido desde la superficie superior del diodo, lejos de la superficie de montaje del diodo. Típicamente, un diodo VCSEL sencillo está montado sobre un sustrato. Convencionalmente, un VCSEL sencillo es un dispositivo de muy baja energía que es operado de un modo continuo o con un muy alto ciclo de trabajo para producir iluminación visible. La salida de energía utilizable de un VCSEL es una función de la capacidad del paquete de VCSEL (y cualquier disipador de calor asociado) para disipar calor y su vulnerabilidad al daño debido al sobrecalentamiento. De este modo, la mayoría de los diodos VCSEL en aplicaciones convencionales están empacados en latas de metal para una disipación de calor mejorada. En general, un VCSEL en empaque convencional no es adecuado para usarse en un sistema SOD. Con relación a un diodo emisor de láser de borde, un VCSEL es un dispositivo de energía más baja con un tiempo de respuesta más rápido. Los empaques de montaje de superficie para componentes electrónicos son preferidos en muchas aplicaciones debido a su bajo perfil, bajo costo, y lo adecuados que son para usarse en proceses de fabricación altamente automatizados. Los presentes inventores han descubierto que pulsando un diodo VCSEL con un bajo ciclo de trabajo, y fabricando arreglos de múltiples diodos VCSEL en un único sustrato, un rayo de luz de láser infrarrojo de relativamente alta intensidad puede ser producido con un arreglo de diodos VCSEL en un paquete de montaje de superficie sin exceder las capacidades de disipación de calor del paquete. Más importantemente, los presentes inventores han descubierto que tal arreglo VCSEL montado en la superficie puede ser usado para crear un rayo de luz de láser de bajo ciclo de trabajo, de alta in densidad, que está particularmente bien adaptado para un sistema de detección de objetos de un vehículo de forma tal como se describió más arriba con respecto a la Figura 1. Refiriéndonos ahora a la Figura 2, se muestra un diagrama de una modalidad de un sistema de detección de objetos para un vehículo. El sistema 200 es manejado por un micro controlador 202 que se comunica con el vehículo a través de una interfaz 203 de vehículo. El micro controlador 202 es accionado por un reloj 205. Un módulo transmisor 204 que tiene un conjunto de emisores y controladores asociados es usado para producir rayos de detección óptica infrarrojos que son enfocados a través de una lente 206 hacia un área en la cual es deseada detectar un objeto 208 de reflexión. Tal y como se discute con más detalle aquí, el transmisor 204 preferiblemente incluye un arreglo de chips VCSEL, con cada VCSEL incorporando un arreglo de diodos VCSEL. Los rayos de detección reflejados desde el objeto 208 pasan a través de una lente 210 de recepción la cual dirige los rayos reflejados hacia un módulo receptor 212 que tiene un conjunto de foto detectores y amplificadores asociados. El circuito para controlar el módulo emisor 204 y para procesar las señales provenientes desde el módulo receptor 212 está contenido dentro de un arreglo de compuerta programable de campo (FPGA) 214. El arreglo de compuerta 214 está proveído con un reloj de referencia 207. El arreglo de compuerta 214 también funciona para proveer una interfaz entre el módulo transmisor (emisor) 204 y el módulo receptor 212 y el microprocesador 202. El arreglo de compuerta 214 además funciona para producir una señal de oscilador local (LO) que es combinada con las señales del receptor 212 en un mezclador análogo 216 para generar una señal de frecuencia intermedia (IF). Un filtro de bajo paso 218 y un amplificador/limitador de alta ganancia 220 son usados para acondicionar adicionalmente a la señal IF de forma que la salida de amplificador/limitador 220 provea una señal de datos de detección/no detección que pueda ser procesada por el micro controlador 202. Un emisor 222 de prueba de lente y un receptor 224 de prueba de lente pueden ser provistos para permitir condiciones ambientales y claridad en la lente para que sean monitoreadas y evaluadas. Refiriéndonos ahora a las Figuras 3(a)-(c), se muestran diagramas mecánicos de los paquetes preferidos de montaje de superficie de VCSEL, 302, 304 y 306, para usarse en el módulo emisor 204 de un sistema de detección de objetos. El paquete 302 de montaje de la superficie Al mostrado en la Figura 3(a) tiene una base rectangular 238 y un domo sustancialmente circular 310. El elemento VCSEL 312 se extiende arriba de la base 308 y dentro del domo 310. El contacto eléctrico 314 para el elemento VCSEL 312 está conectado a la parte superior del VCSEL 312 en el domo 310. El paquete 304 de montaje de la superficie A2 mostrado en la Figura 3(b) es similar al paquete 302 de Al en que tiene una base rectangular 316 y un elemento VCSEL 318 que se extiende dentro del domo 320. Sin embargo, el domo 320 tiene una superficie superior sustancialmente plana 322 que ayuda a producir un rayo de láser coherente, más colimado. El paquete 306 de montaje de la superficie A3 mostrado en la Figura 3(c) tiene también una base rectangular 324 con un domo aplanado 326. Sin embargo, el paquete 306 de A3 usa un elemento VCSEL 328 que tiene sus conexiones eléctricas provistas dentro de la base rectangular 324. Todos los paquetes 302, 304 y 306 pueden ser manufacturados con disipadores de calor de cerámica integral para mejorar ahí las características de disipación de calor. En cada uno de los paquetes 302, 304, 306, el elemento VCSEL 312, 318 o 328 puede ser un diodo sencillo VCSEL o un arreglo de diodos VCSEL en un sustrato sencillo, tal y como se muestra en las Figuras 4(a)-4(d). En una modalidad preferida de la invención, el paquete de montaje de superficie (302, 304 o 306) para cada elemento VCSEL es un paquete de montaje de superficie de LED estándar con un sustrato de cerámica para proveer una disipación de calor integral. Un ejemplo de tal empaque es el ULM850-7T-TN-HSMDCA de ULM Photonics GMBH. Con el fin de producir rayos de detección de alta intensidad usando un arreglo de diodos VCSEL en un paquete de montaje de superficie sin exceder las capacidades de disipación de calor del paquete, los presentes inventores han descubierto que es preferible usar un arreglo de diodos VCSEL separados en un sustrato sencillo y pulsar los diodos en un ciclo de trabajo bajo. El ciclo de trabajo bajo reduce la energía promedio disipada por cada diodo VCSEL sin disminuir la intensidad susceptible de utilización del rayo de detección producido. En las Figuras 4(a)-(e) se muestran diferentes arreglos de diodos VCSEL 402, 404, 406, 408 y 409. Cada arreglo VCSEL 402, 404, 406, 408 y 409 tiene una porción 410 de identificador de chip y áreas de unión 412 para proveer contactos eléctricos al chip. El arreglo 402 tiene cinco diodos VCSEL 414 colocados como los cinco puntos en una pastilla estándar para formar un arreglo de 2X2+1 que mide aproximadamente 420 µ?? en cada lado. Las aberturas 414 de VCSEL tienen un diámetro de aproximadamente 50 µ??. Pruebas llevadas a cabo en el arreglo 402 indican que puede operarse de una manera de onda constante con un nivel de potencia de cuando menos 150 mW, o de una manera pulsada a 500 mW con un ciclo de trabajo de menos de 1.5% sin mantener ningún daño. De este modo, pulsando el arreglo de diodos VCSEL con un bajo ciclo de trabajo, puede lograrse un rayo de luz de elevada intensidad sin dañar al VCSEL. El arreglo 404 usa seis diodos VCSEL 414 colocados periféricamente alrededor de un séptimo diodo VCSEL 414 central para formar un arreglo de aproximadamente 516 µ?? x 516 µ?? de tamaño. El tercer arreglo 406 también usa seis diodos VCSEL 414 colocados alrededor de un séptimo diodo VCSEL 414 central. Sin embargo, el tercer arreglo 406 está fabricada en un sustrato más grande que es de aproximadamente 670 µp? x 670 µ?? de forma tal que las capacidades de disipación de energía del arreglo red 406 son aumentadas. Si bien las capacidades de disipación de energía del tercer arreglo 406 son aumentadas con respecto al segundo arreglo 404 debido al área aumentada del sustrato, aquellos capacitados en la técnica apreciaran instantáneamente que el tamaño aumentado resulta en un costo aumentado. El cuarto arreglo 408 usa nueve diodos VCSEL 414 colocados en un arreglo de 3 x 3 sobre un sustrato de aproximadamente el mismo tamaño que el segundo arreglo 404. Los arreglos 404, 406 y 408 son capaces de proveer una energía óptica en una zona monitoreada de cuando menos 700 mW cuando se opera en un modo pulsado con un ciclo de trabajo de menos de 1.5%. El arreglo 409 consiste en tres diodos VCSEL en una fila sobre un sustrato de 670 µt a. x 170 µ?? que es capaz de producir pulsos de duración limitada de 300 mW sin mantener daño. Si bien los arreglos del diodo VCSEL 402, 404, 406, 408 y 409 de las Figuras 4(a)-(e) son ilustradas aquí, una amplia variedad de diferentes geometrías de arreglo puede ser adaptada dependiendo de los requerimientos del sistema particular dentro de la cual el arreglo será incorporado. Refiriéndonos ahora a la Figura 5, se muestra un diagrama de una definición de una zona de detección monitoreada de acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención, utilizando siete rayos de detección emitidos. Se establece una zona de detección 502 para el lado derecho 504 y el lado izquierdo 502 del vehículo. Dentro de cada zona 502 y 504, siete rayos 506-518 y 520-532 son apuntados individualmente para asegurar la cobertura adecuada de las zonas de detección 502 y 504. Cada zona 502 y 504 preferiblemente contiene cuando menos un rayo alto 518 y 532 que es apuntado verticalmente arriba de los rayos 506-516 y 520-530 para asegurar que sean detectados los objetos suspendidos a una cierta altura por arriba de la superficie del camino, tal como la parte inferior del lecho de un camión soportado entre un par de ruedas. Los rayos altos 518 y 532 son preferiblemente apuntados hacia el punto más distante de las zonas de detección 502 y 504 para asegurar que sean detectados los objetos que se encuentran en el centro de las zonas de detección.

Refiriéndonos ahora a las Figuras 6(a) y (b), se muestran las geometrías de arreglo preferidas para la tarjeta de módulo emisor (transmisor) 602 y para la tarjeta del módulo receptor 604 para producir y recibir los patrones de rayos de detección de la Figura 5. Los elementos emisores 606, los cuales pueden ser ya sea diodos VCSEL sencillos o chips VCSEL que tengan un arreglo de diodos VCSEL (como en la modalidad preferida), están colocados en una relación escalonada arriba/abajo para asegurar la cobertura apropiada de la zona de detección deseada. El rayo alto es provisto mediante el desfase de un elemento emisor 608 de los otros elementos 606. La geometría de la tarjeta 604 del modulo receptor, la cual es idéntica a la geometría del módulo emisor 602, usa foto detectores 610 colocados en un patrón que corresponde al patrón de los elementos emisores 606. Un foto detector desfasado 612 es también provisto de manera que corresponda al elemento emisor de rayo alto 608. En una modalidad, las tarjetas de emisor y de receptor 602 y 604 pueden ser tarjetas flexibles que se doblan para permitir a los rayos ser dirigidos montando las tarjetas sobre una superficie de montaje curvada. En otra modalidad, los chips VCSEL pueden ser montados en la superficie directamente sobre una tarjeta plana de circuito impreso con tubos de luz u otras ópticas (ver Figura 7) para presentar los rayos de detección en la orientación deseada. Se proveen un emisor de referencia 614 y un receptor 616 con propósitos de calibración. En un sistema SOD de vehículo que opera de acuerdo con la presente invención, los rayos de detección tienen una longitud de onda nominal de 850 nm y proveen una energía óptica mínima en la zona de detección de los 700 mw. Para proveer esto, los chips VCSEL son accionados con pulsos de corriente de 1 a 1.2 amps a un ciclo de trabajo de 1.2% con una duración nominal del pulso de 270 ns. En una modalidad del sistema SOD, hay una longitud focal de 4 centímetros (1.59 pulgadas) entre la tarjeta del módulo emisor y receptor y su correspondiente lente colimada. Si bien un ciclo de trabajo de menos de 1.5% es preferido, el ciclo de trabajo podría aumentarse según se requiera para ciertas aplicaciones. Un diodo VCSEL adecuado para tal operación está disponible por medio de ULM Photonics GMBH, Los foto detectores correspondientes pueden ser foto diodos de monitor VCSEL SD 150- 14-002 también disponibles por medio de ULM Photonics GMBH.

Preferiblemente, el arreglo mecánico y eléctrico de los componentes electrónicos y ópticos proveerá cuando menos 120-150 db de aislamiento óptico y eléctrico entre el transmisor y el receptor. Refiriéndonos ahora a las Figuras 7 (a)-(e), se muestran vistas en perspectiva de una interfaz de fibra óptica preferida 702 para las tarjetas del emisor y del receptor de las Figuras 6 (a) y (b). La interfaz de fibra óptica 702 incluye múltiples tubos de luz 704 colocados en un patrón correspondiente a la geometría de los arreglos de emisor y detector mostrados en las Figuras 6(a) y 6(b). Esto permite a los emisores y detectores ser montados sobre una tarjeta plana menos costosa mientras retiene su capacidad para ser enfocados de manera individual sobre o dirigidos hacia el centro de una lente. Preferiblemente, el arreglo de chip VCSEL definido sobre la tarjeta 602 del módulo de transmisor tiene una geometría recíproca tal y como se muestra en la Figura 6(a) de forma que una tarjeta sencilla 602 pueda ser usada para ya sea un sistema SOD del lado derecho o del lado izquierdo simplemente mediante la rotación de la orientación de la tarjeta en 180 grados. De este modo, si bien han sido descritas modalidades particulares de la presente invención de un nuevo y útil "Sistema de Detección de Objetos con una Arreglo de Diodos VCSEL" no es la intención que tales referencias ser interpretadas como limitaciones sobre el alcance de la invención excepto como se establece en las siguientes reivindicaciones.

Claims (15)

1. Reivindicaciones 1. Un sistema de detección de objetos el cual comprende: a. un transmisor óptico; b. un receptor óptico; c. una tarjeta de sistema eléctricamente acoplada al transmisor y receptor óptico, la tarjeta del sistema incluye lógica funcional para hacer que el transmisor genere señales ópticas, para hacer que el receptor reciba las señales ópticas cuando se reflejan desde un objeto detectado, y para procesar las señales ópticas recibidas; d. el transmisor óptico comprendiendo un módulo de emisor, el módulo de emisor comprendiendo cuando menos un diodo emisor de láser de superficie con cavidad vertical (VCSEL).
2. 2. El sistema de la reivindicación 1 en donde: a. el transmisor óptico además comprende una tarjeta de circuito de transmisor; y b. el módulo de emisor comprende cuando menos un chip VCSEL montado sobre la tarjeta de circuito de transmisor, cada chip VCSEL comprendiendo una pluralidad de diodos VCSEL montados sobre un sustrato en un paquete de montaje de superficie, el paquete de montaje de superficie tiene un elemento disipador de calor integral.
3. 3. El sistema de la reivindicación 2, en donde el módulo de emisor comprende una pluralidad de chips VCSEL montados sobre la taqeta de circuito de transmisor.
4. 4. El sistema de la reivindicación 3 en donde: a. la pluralidad de chips VCSEL están colocados sobre la taqeta de circuito de transmisor en un arreglo de chips VCSEL predefinida de dos dimensiones; y b. la pluralidad de diodos VCSEL en cada un o de los chips VCSEL está colocada sobre los sustratos en un arreglo de diodos VCSEL predefinido de dos dimensiones.
5. 5. El sistema de la reivindicación 4 en donde cada uno de los sustratos comprende un material cerámico.
6. 6. El sistema de la reivindicación 2, el cual además comprende una lente de transmisor y en donde el transmisor óptico comprende de cuando menos un tubo de luz posicionado sobre el módulo de emisor, el tubo de luz se extiende lejos de la tarjeta de circuito de transmisor para dirigir señales ópticas a través de la lente de transmisor.
7. 7. El sistema de la reivindicación 4 en donde los diodos son pulsados eléctricamente en un ciclo de trabajo de menos del 1.3%
8. 8. El sistema de la reivindicación 4 en donde el arreglo de chips VCSEL comprende una geometría recíproca para permitir a la tarjeta de transmisor ser usada en ya sea en el lado derecho o el lado izquierdo de la ubicación del sistema girando la tarjeta de transmisor en 180 grados.
9. 9. Un chip emisor de láser de superficie con cavidad vertical (VCSEL) para producir rayo de láser enfocado hacia delante de intensidad relativamente alta que dura por una duración de pulso predeterminada, el cual comprende: un paquete de circuito integrado de montaje de superficie; un arreglo de diodos VCSEL posicionado sobre dicho paquete de circuito integrado de montaje de superficie para producir dicho rayo de láser de alta intensidad; un domo emisor sustancialmente plano colocado sobre cada de dichos diodos VCSEL para enfocar hacia delante dicho rayo de láser de alta intensidad; y medios de disipación de calor posicionados en contacto térmico con dicho paquete de circuito integrado de montaje de superficie para disipar el calor generado por dichos diodos VCSEL.
10. 10. El chip de la reivindicación 9, en donde dicha duración de pulso es seleccionada de forma tal que una cantidad de calor producido por dichos diodos VCSEL durante un intervalo predeterminado es menor que una cantidad de calor capaz de ser disipado por dichos medios de disipación de calor durante dicho intervalo.
11. 11. El chip de la reivindicación 10, en donde dichos medios de disipación de calor disipan cuando menos 50mw de energía a una tarjeta de montaje asociada.
12. 12. El chip de la reivindicación 9, en donde dichos diodos VCSEL son pulsos en un ciclo de trabajo de menos de aproximadamente 1.5%.
13. 13. El chip de la reivindicación 9, en donde dichos láser de emisión de superficie con cavidad vertical tienen aberturas circulares.
14. 14. El chip de la reivindicación 9, en donde dicho chip está incorporado en un sistema de detección de vehículo.
15. 15. El chip de la reivindicación 9, en donde dicho arreglo comprende seis láser de emisión de superficie con cavidad vertical colocados alrededor de un emisor de láser de superficie con cavidad vertical.