用于发射光和雷达辐射的交通工具用雷达和光发射组件以及方法和使用与流程

专利2022-05-10  4


1.本发明涉及一种雷达和光发射组件,特别涉及用于交通工具的雷达和光发射组件,配备所述雷达和光发射组件用于发射光和雷达辐射以及通过雷达辐射检测检测区域中的驾驶情况,特别是用于在交通工具导航期间提供支持。本发明还涉及特别是一种用于发射光和雷达辐射以及用于检测至少反射的雷达辐射的方法。最后但同样重要的是,本发明还涉及雷达和光发射组件的使用。本发明涉及特别是根据各个独立权利要求的前序部分所述的装置和方法。


背景技术:

2.特别是在车前灯的情况下,已经尝试创造具有用于照明以及用于雷达照射的集成功能的具有高实用性的组合装置。因此,在设计前灯时,空间要求和鲁棒性是重要的要求,特别是对于交通工具。光和雷达辐射的组合应用已经证明是有利的,特别是在检测乘客运输中的相对位置时。如今,驾驶员辅助系统,如自适应距离控制、车道偏离警示系统以及紧急制动系统等,在许多交通工具的所有类别中使用,特别是乘用车。但是,这种系统在运输或航空业也有优势,并且已经使用或至少测试过。雷达技术由此处于最前沿,特别是用于距离测量。但是存在疑问的是,在交通工具上的什么位置才能以有意义的方式设置雷达技术以及才能与其他检测组件相互作用。传统上将雷达技术集成在道路车辆的保险杠中,从而损坏的风险高,特别是由于小碰撞或车辆与周围区域的轻微接触。在集成于散热器区域的情况下,必须接受对于交通工具设计的妥协。将雷达部件集成在交通工具(特别是乘用车)中、特别是集成在前端的进一步挑战还在于在各个材料层(特别是在保险杠处)和漆层补偿发射和接收的信号的衰减。通常必须消除雷达信号中的伪像和回波图像。换句话说:取决于应用,对雷达信号的精确评估并非易事。
3.近来,人们试图将雷达技术集成到交通工具的前灯中。
4.us 2008/0158045 a1描述了一种车前灯,包括照明单元,且包括雷达单元,该雷达单元集成在前灯中,且包括天线和控制单元,其中控制单元设置在照明单元下方以及光反射器下方,并固定在灯壳的底壁,且其中天线固定至光反射器或设置在被光反射器所包围或跨越的区域,特别是为了能够确保良好的辐射效率。
5.us 2011/0279304 a1描述了一种车前灯,包括照明单元和光反射器,且包括投影透镜,还包括雷达单元,该雷达单元集成在前灯中,且其包括天线和控制单元,其中控制单元和天线布置在照明单元和投影透镜之间,其中天线的布置方式确保了雷达辐射与投影透镜的光学相互作用,该投影透镜还设置为与照明单元和光反射器光学相互作用。
6.基于该现有技术,兴趣在于组合光和雷达发射的组件和方法,以此可以获得进一步的优势,并且可以进一步提高用于道路使用者的使用。


技术实现要素:

7.目的是提供一种装置和方法,利用该装置和方法,可以对前灯发射光和雷达辐射以及检测反射的辐射进行优化,特别是对于交通工具或机动车辆。特别地,目的在于实现发射光和雷达辐射以及检测反射的辐射,以此方式使光和雷达辐射可以在用于交通工具导航的共同的装置中以集成的设计相互结合使用,特别是在结构设计和空间需求方面、或在可能的应用范围方面、或在技术的高可靠性方面具有有利的副作用。
8.该目的通过根据权利要求1的雷达和光发射组件以及根据各个独立方法权利要求的方法来实现。本发明有利的进一步改进在各个从属权利要求中描述。只要没有明确否认,下面将进行描述的示例性实施例的特征可以相互组合。
9.所提供的是雷达和光发射组件,特别是用于交通工具,配备其用于发射光和雷达辐射,以及配备其用于检测至少反射的雷达辐射,包括:前灯,其包括透光的前灯罩,以及光源,其布置在前灯罩后面,从而在发射方向上前灯罩在前面,以及光反射器;且包括雷达模块,其布置在前灯罩后面,集成在前灯中且包括雷达天线单元。
10.根据本发明提出,雷达和光发射组件具有至少一个雷达辐射成形机构,特别是频率选择雷达辐射成形机构,特别是包括集成在前灯罩中的雷达辐射成形机构。这不仅提供了有利的相对布置,而且针对雷达辐射的应用还具有高可变性,以及特别是与光辐射的应用的解耦。在有利地集成于前灯中的情况下,可以以高度的自由度对雷达技术进行优化。
11.因此,雷达模块可以特别地在发射方向上布置在前灯罩和光源之间,其中前灯罩具有频率选择雷达通道结构。已经表明,将雷达模块设置为在发射方向x上尽可能靠近前部是有利的,特别是靠近前灯罩的区域,特别是与前灯罩重叠布置。
12.不同于迄今为止测试的技术,根据本发明的组件使得可以以特别灵活的方式和高可变性利用诸如在前灯内用于雷达技术的保护和集成设计等优点,从而不必不得不接受在照明功能方面的显著限制。
13.在根据本发明的组件中下,前灯罩也可以另外分别用作辐射罩或天线罩。前灯罩可以特别地由诸如聚碳酸酯等塑料或玻璃制成。前灯罩或其材料分别为透明的(本身),用于光和雷达辐射(hf波)。
14.因此,雷达应理解为已经可用或已经建立的用于在无线电频率范围内发送和检测电磁波的技术之一,因此为通常意义上的“无线电检测和测距”或“无线电方向和测距”中的雷达。该雷达技术可以包括例如激光雷达和/或毫米波雷达。
15.根据一个示例性实施例,雷达和光发射组件包括来自以下组中的至少一个部件,其在每种情况下以雷达辐射活性相互作用设置,或以光学关系设置,或在前灯罩和光源之间、或直接在前灯罩上(在内部和/或外部)的发射方向上与雷达模块存在发射的和/或反射的雷达辐射偏转和/或过滤关系:雷达反射器、至少一个频率选择雷达通道结构。这还提供了针对在前灯中部件相对于彼此的相对布置的优点。
16.如果要在前灯中提供投射透镜(具有光源的投射方法而不是反射器方法),则可以类似地描述雷达模块和雷达反射器的布置,即投射透镜类似地在此处描述的光源的位置。换句话说:对光源的引述也可以解释为对投射透镜的引述。
17.因此,前灯罩可以用作雷达系统的主辐射罩。前灯罩可以由例如聚碳酸酯或玻璃制成。前灯罩优选地对于光以及hf波透明。为了最小化反射,特别是在76ghz至81ghz的频率
范围内,前灯罩的厚度可以选择为半波长的整数倍。
18.下面将描述与雷达模块的布置有关的有利设计。
19.根据一个示例性实施例,雷达模块布置在由光源发射的光锥的外侧(特别是下方或后面)。换句话说:雷达模块可以布置在光传播区域的外部,从而侧向上与光源的光轴间隔开。根据一个示例性实施例,雷达模块布置在向下限制光反射器的切向平面或水平平面下方。根据一个示例性实施例,雷达模块布置在光轴或对应于光反射器或光源的主定向的轴线之外(特别是在下方)。这也使得可以优化相互之间的相对布置。雷达模块可以可选地设置在光源的后面,特别是在雷达模块的光轴的定向基本平行于光源的光锥的中心纵轴(或与其对齐)的情况下。由此雷达辐射成形机构可以布置在雷达模块和光源之间。
20.雷达发射器和接收器不布置在波束路径中,而是在其外部,特别是在其下方。通过在反射器处反射雷达辐射以及通过在60
°
至120
°
的范围内、特别是90
°
偏转雷达辐射,在各个部件有利的相对布置的情况下,雷达辐射可以在交通工具前方的方向发生偏转,同时也可以确保波束成形。
21.雷达模块或雷达发射器和接收器尤其是可以定向为垂直向上。具有涂层的透明反射器(特别是所谓的菲涅耳反射阵列)可以布置在其前面。雷达模块中使用的天线优选地为平面天线(例如贴片/槽)。天线可以优选地通过传输线(例如微带线)集成在雷达模块中,不需要额外的适配器。天线可以包括多个单独的天线或阵列天线,特别是以二维布置。
22.反射器对于光源的光是透明的,并且仅反射雷达辐射并引导其穿过罩向前。反射器因此将雷达辐射形成为所需的球杆形状或表面形状。
23.可以对罩进行涂覆以便提供频率选择通道结构,并且为了仅允许在一定带宽内的雷达辐射通过。
24.根据一个示例性实施例,雷达模块布置在前灯罩下方的区域中,与前灯罩重叠布置。这还有利地提供了与照明功能的解耦。前灯罩或其几何形状另外还可以用作辐射罩,从而可以确保良好的效率和评估质量。
25.根据一个示例性实施例,雷达模块布置在前灯的壳体的基部上,特别是机械连接至基部。这也有利于与照明功能的解耦。
26.根据一个示例性实施例,包括辐射活性罩的中间平面设置在雷达模块上或直接在雷达模块上方,罩特别地设计为塑料层,特别是聚碳酸酯层,特别是在一侧包括涂层,至少对于光来说是不透明的。当设置辐射特性时,这也提供了进一步的自由度。可以实现雷达模块的有利布置,特别是很大程度上独立于照明功能,特别是在罩设计为隔热罩的情况下。换句话说:罩可以为不导热的或隔热的,或者可以具有至少相应的隔热层。
27.根据一个示例性实施例,所述至少一个雷达辐射成形机构布置在雷达辐射的发射方向上。
28.根据一个示例性实施例,所述至少一个雷达辐射成形机构布置在雷达辐射的反射方向上。
29.根据一个示例性实施例,所述至少一个雷达辐射成形机构形成为平的,特别是平面的,或弯曲的。
30.根据一个示例性实施例,所述至少一个雷达辐射成形机构为频率选择性的,特别是雷达辐射成形机构包括频率选择雷达通道结构。雷达辐射成形机构设计为频率选择性
的,特别是雷达辐射成形机构的尺寸调整为与发射的雷达辐射的波长(频率)匹配。
31.根据一个示例性实施例,所述至少一个雷达辐射成形机构布置在光源的发射方向上。
32.根据一个示例性实施例,在所述至少一个雷达辐射成形机构处提供至少两个雷达辐射成形区域,每个包括单独的雷达辐射成形功能。因此,也可以单独地影响雷达辐射的第一部分,以及以与第一部分不同的方式单独地影响雷达辐射的第二部分,特别是为了在近距离和远距离区域和/或在前面和侧面区域进行优化检测。
33.根据一个示例性实施例,所述至少两个雷达辐射成形区域布置/形成在相同的雷达辐射成形机构中。这也提供了广泛的功能集成。
34.不同的雷达辐射成形区域可以特别地包括至少一个导电区域和至少一个不导电区域。
35.雷达辐射形成尤其是辐射前沿,可以通过根据本发明的组件反射,特别是在导电区域中,从而可以预定义干涉图案。
36.下面将描述与雷达模块的定向相关的或与雷达模块相对于其他部件的布置相关的有利设计。
37.根据一个示例性实施例,雷达模块或雷达天线单元的光轴定向为在前灯的适当布置中至少大致竖直向上(垂直的)。根据一个示例性实施例,雷达模块或雷达天线单元的光轴指向雷达反射器,该雷达反射器布置在前灯罩后面,集成在前灯中,沿发射方向位于光源后面,其中雷达模块的光轴定向为朝向雷达反射器,以使雷达模块能够布置在前灯的基部上。这还提供了在每种情况下雷达模块与光传播路径局部解耦。
38.集成的天线和雷达模块的相对放置保持了相对灵活性,特别是因为相对于前灯的外侧是密封的。这里描述的相对放置已经证明是特别有利的。
39.下面将描述与雷达天线单元相关的有利实施例。
40.根据一个示例性实施例,雷达天线单元布置在雷达模块的上侧。对于与光传播路径的解耦,这种相对布置也是有利的。
41.根据一个示例性实施例,雷达天线单元设计为平面天线(特别是以贴片和/或槽天线的方式)。这有利于集成,特别是在根据本发明的组件的情况下。
42.根据一个示例性实施例,雷达天线单元具有以二维布置的多个单独的天线或天线阵列。在设置辐射特性时,这有利于高可变性。
43.根据一个示例性实施例,雷达天线单元通过微带线集成在雷达模块中,不需要额外的适配器。这也有利于集成。
44.雷达模块特别是可以包括所有这些hf前端和电子部件和电路,可以在平面电介质基底上制造。有利地,所有的天线位于前灯罩附近的前灯壳体的脚(基部)处,特别是布置成至少部分地由前灯罩重叠。
45.辐射活性罩布置在雷达反射器和雷达模块之间的中间平面中,特别是在至少大致垂直于雷达模块的光轴的方向/平面,特别是为了在光学上密封雷达模块。有利地,罩由平的薄塑料(特别是聚碳酸酯)制成,其中塑料可以在一侧涂成深色。罩优选地设置为并适于用作为电子部件的热屏蔽。罩的这种布置也提供了纤薄的结构设计。
46.下面将描述与根据本发明的组件的雷达反射器相关的有利实施例。
47.根据一个示例性实施例,雷达和光发射组件具有雷达反射器,其布置在前灯罩后面,集成在前灯中,其中雷达模块布置在雷达反射器下方。根据一个示例性实施例,雷达反射器布置为覆盖雷达模块或与雷达模块重叠,特别是以此方式使得对着雷达模块的光轴,雷达模块仅由雷达反射器完全覆盖,或者由雷达反射器与俯视图中的前灯罩一起覆盖。根据一个示例性实施例,雷达反射器与雷达模块一起至少大致布置在相同的纵向位置,特别是由前灯罩完全重叠或覆盖,特别是雷达和光发射组件的纵向延伸的最后三分之一沿发射方向直到前灯罩。根据一个示例性实施例,雷达反射器布置在光轴下方或对应于光反射器或光源的主定向的轴的下方。这也提供了部件相互之间的有利的相对布置。
48.换句话说:在根据本发明的组件中,雷达反射器和可选的还有位于前灯罩区域的高频透镜可以根据各种情况以特别灵活的方式(因此具有高可变性)使雷达辐射适应,特别是在很大程度上与照明功能解耦。如果雷达系统集成在机动车辆前灯中,则其雷达信号可以根据所需的检测区域定制,特别是借助于前灯罩上的至少一个结构化的导电层/表面(雷达通道结构,特别是具有功能上的小结构的图案)。此外,机动车辆的前灯也可以具有用于雷达技术的保护功能,特别是由于前灯罩。
49.根据一个示例性实施例,雷达辐射的波束路径在70
°
至110
°
的范围内偏转,特别是在90
°
的范围内,借助于雷达反射器,特别是定向为至少大致在雷达和光发射组件的发射方向上。这还提供了针对部件相对于彼此的相对布置的优点。
50.根据一个示例性实施例,雷达反射器具有二维延伸。这也可以使设置最大程度上简单且稳健。
51.根据一个示例性实施例,雷达反射器,特别是其内侧,至少在某些部分中设置为相对于发射方向x或相对于水平面具有在35
°
至60
°
、特别是40
°
至50
°
的范围内的倾斜度。根据一个示例性实施例,雷达反射器相对于前灯罩布置为使得雷达反射器和前灯罩形成覆盖雷达模块的屋顶式结构,其几何形状为鞍形屋顶,包括两个表面区域,这两个表面区域是相对着倾斜的,特别是具有在45
°
至90
°
范围内的倾斜角。这也提供了有利的相对布置,并且有利于功能集成。
52.根据一个示例性实施例,雷达反射器的布置和/或定向可以通过电动机进行调节。这也提供了很大的可变性,并且可以拓宽功能范围。
53.根据一个示例性实施例,雷达反射器至少在一些部分中具有三维延伸,并且用于侧向反射雷达辐射。最后同样重要的是,这也拓宽了功能性。特别是在小的安装空间内,以简单的方式也能确保高功能性/较宽的功能性。
54.根据一个示例性实施例,雷达反射器是由多个二维元件形成的,且因此每个元件具有二维延伸,或者相对于所有元件具有二维或三维延伸。
55.这也提供了高可变性。
56.根据一个示例性实施例,雷达反射器形成为菲涅耳反射器,由此雷达反射器的两侧具有频率选择雷达通道结构,且其中雷达反射器配备用于聚焦和/或准直雷达辐射。这对辐射特性提供了高度有针对性的影响。
57.根据一个示例性实施例,雷达反射器由透光和透雷达辐射的基底材料组成,并且具有雷达辐射成形机构,特别是设计为涂层或设计为导电表面,特别是具有频率选择雷达通道结构。这也可以确保特别简单且鲁棒的设置。导电层或表面特别是可以由铜制成,不管
其布置如何。
58.根据一个示例性实施例,雷达反射器具有雷达辐射成形机构,并相对于前灯罩布置为使得雷达辐射从雷达模块至前灯罩外部至少两次通过/照射穿过各个频率选择雷达通道结构。这也提供了高可变性。换句话说:雷达辐射可以通过由雷达反射器提供的第一过滤器(第一雷达通道结构)引导,且在偏转后,还通过由前灯罩提供的第二过滤器(第二或另外的雷达通道结构)引导。
59.根据一个示例性实施例,雷达反射器由各个反射器元件形成,各个反射器元件为矩形或三角形,特别是具有相同的一侧长度。这为高可变性提供了一种模块化设置,特别是具有每个单独反射器元件的简单的基本设置。
60.根据一个示例性实施例,雷达反射器在其至少其中一个表面中具有透光、导电氧化物层或导电表面。这提供了良好的反射率。雷达通道结构由此可以借助于氧化物层至少部分地提供。除了相对较高的可变性(关键词:影响辐射传播的类型和方式)之外,雷达通道结构的这种类型的集成也在空间要求方面提供了优势。
61.根据一个示例性实施例,雷达反射器是透光的(对于光或可见辐射是透明的)以及不透雷达辐射的(反射雷达或hf波)。这还提供了关于相对于光源的布置的良好可变性。
62.根据一个示例性实施例,雷达反射器设置为成形雷达辐射,特别是成形为球杆形状或表面形状。这拓宽了应用选择范围。
63.雷达反射器设置为重定向和/或准直到达的hf波。可以通过使用反射器代替透镜来消除适应hf波阻抗的必要性。
64.雷达反射器可以称为雷达模块或雷达天线与空间中的hf波之间的雷达辐射选择中间结构。反射器可以采用以下形式:
65.平面反射器:反射器设置为根据斯涅尔定律反射天线的辐射。
66.成形反射器:辐射根据反射器的三维形状进行反射和散射,特别是在侧向方向。em波强度(辐射行为的方向性)的增大或减小可以通过反射器的适当的成形来设定或指定。
67.菲涅耳反射器:对辐射进行准直和/或聚焦。反射器对波进行准直,或将hf波成分设置为正确的相位。反射器特别地设置为将球面波转换成平面波。
68.因此,反射器的基底的厚度有利地为波长的奇数倍。这有利于转换为平面波。
69.雷达反射器可以由基底材料组成,该基底材料不仅对于光透明,而且对于hf波也是透明的。特别地,反射率可以以非常薄的、透明的、导电氧化物(tco)涂覆基底的一侧或两侧来设定或指定。
70.在菲涅耳反射器的情况下,优选地提供通过tco涂覆的两个表面区域。在平面或成形反射器的情况下,优选地提供仅一个tco涂覆的表面区域。
71.雷达反射器优选地布置为在光源前面非常邻近前灯壳体。优选地设置在前灯罩和投射透镜之间(在采用投射法的前灯中)或在前灯罩和光源之间(在采用反射法的前灯中)。
72.雷达反射器倾斜或定向为使得发射的hf波能够适当地照射对象且接收波可以聚焦在接收天线上。
73.下面将描述与包括频率选择雷达通道结构的至少一个雷达辐射成形机构有关的有利设计。
74.根据一个示例性实施例,具有频率选择雷达通道结构的各个雷达辐射成形机构,
其至少在一些部分中具有周期性的结构图案布置,结构图案特别是为同心布置。这也使得可以以特别灵活的方式针对各种应用设计和优化根据本发明的组件。
75.根据一个示例性实施例,包括频率选择雷达结构的雷达辐射成形机构形成为涂层或膜或导电表面。这可以进一步简化结构设置。除了集成的图案或结构之外,特别是还可以提供涂层。
76.根据一个示例性实施例,前灯罩形成用于雷达辐射成形机构的基底或用于频率选择雷达辐射通道结构的基底。这提供了特别稳定的设置,特别是以基部模块的方式,其可以用于以及进一步适用于各种应用。
77.根据一个示例性实施例,雷达辐射成形机构具有导电部分,其设计为透光的导电氧化物层。这也提供了对反射特性的优化。
78.雷达通道结构可以具有周期性的图案布置(关键词:单元格),设置其用于过滤提供的频带,例如76ghz至81ghz的带通过滤器。
79.雷达通道结构也可以集成在前灯罩中,其中所述前灯罩用作雷达通道结构的基底。雷达通道结构的导电部分优选地由超薄、透明、导电氧化物或相应的氧化物层(tco)组成。雷达通道结构可以实现至少两种功能而与反射器和/或前灯罩上的布置无关:滤除预定波段以外的不需要的hf波(如76ghz至81ghz);以及指定所需hf波的辐射特性(特别是发射方向、准直和/或散射的方式和范围)。
80.雷达通道结构可以具有不同的设计,不仅限于简单的几何形状(例如,互补的环形、十字形、条形),而且还可以包括例如更复杂的蜿蜒的槽(特别是对于带通),特别是以便减小单元格的尺寸并达到改善的角度稳定性。
81.通道结构可以配备为用于捆绑、分流和/或过滤雷达波,以便实现不同的扫描区域、范围和偏转角度。
82.下面将介绍与前灯罩有关的有利设计。
83.根据一个示例性实施例,前灯罩由透光及透雷达辐射的材料组成,特别是由设计为集成涂层的用于频率选择雷达通道结构的基底材料组成。这提供了更广泛的功能集成,特别是在鲁棒的设计中。
84.根据一个示例性实施例,前灯罩的厚度为发射的雷达辐射的半波长的整数倍。这也使得优化传输特性成为可能。
85.根据一个示例性实施例,在前灯罩的两侧(内侧和外侧)都设置有频率选择雷达通道结构。这有利于对辐射特性的特别有针对性的影响。
86.根据一个示例性实施例,雷达和光发射组件设计为没有投射透镜,雷达波束路径从雷达模块经过雷达反射器和前灯罩,而光传播路径从光源和光反射器直接经过大灯罩,因此在每种情况下都没有进一步的中间光学或辐射活性部件。
87.换句话说:整个组件没有投射透镜,因此没有透镜。最后同样重要的是,这也提供了简单、紧凑、鲁棒的设计。
88.根据一个示例性实施例,前灯罩相对于雷达模块布置为使得前灯罩形成雷达模块的辐射罩。这可以进一步优化前灯的功能集成,特别是在评估的灵敏度和/或准确性方面。
89.下面提供示例性的功能描述。
90.根据本发明的组件可以通过发射和接收阵列实现对周围区域情况的选择性扫描,
在这种情况下,不仅可以覆盖前面的区域(正向),而且还可以选择性地覆盖侧面区域(侧向)。因此,前灯中所需的传感器系统的数量也可以减少。显著提高的分辨率也可以实现。特别是在基于激光的薄层结构的情况下,可以以灵活的方式实现所需的辐射整形,这样就可以优化雷达性能对各个前灯类型以及近景和远景中所需要的扫描区域的适配。
91.已经表明,透明塑料基底可以用透明导电层涂覆,随后可以在局部移除这些层。用于去除薄层的激光方法尤其可以应用于结构的制造,这些结构可以为各个应用单独设计,其优点是基本上无残留地去除,不损害基底,没有光学上的缺点。
92.雷达通道结构的应用可以可选地以平版印刷的方式和/或通过掩膜涂层以及印刷的方式进行。
93.上述目的还特别地通过雷达和光发射组件来实现,特别是用于交通工具的雷达和光发射组件,配备其用于发射光和雷达辐射以及用于检测至少反射的雷达辐射,其包括:
94.前灯,包括透光的前灯罩和布置在前灯罩后面的光源,以及光反射器;
95.雷达模块,其布置在前灯罩后面,集成于前灯中,且包括雷达天线单元;其中,所述雷达模块在发射方向x上布置在前灯罩和光源之间,其中前灯罩具有频率选择雷达通道结构,其中所述雷达模块布置在光轴下方或对应于光反射器或光源的主要定向的轴的下方,其中,所述雷达模块布置在前灯罩下面的区域中,与前灯罩重叠布置,其中,所述雷达模块的或所述雷达天线单元的光轴定向为在前灯的适当布置中至少大致垂直向上,其中,所述雷达和光发射组件具有雷达反射器,其布置在前灯罩后面,集成于前灯中,其中所述雷达模块布置在雷达反射器下面,其中所述雷达反射器布置在光轴下面或对应于光反射器的或光源的主要定向的轴的下面,其中雷达辐射的波束路径借助于雷达反射器在70
°
至110
°
的范围内偏转,特别是在90
°
的范围偏转,特别是定向为至少大致沿雷达和光发射组件的发射方向x,且其中,雷达反射器,特别是其内侧,设置为至少在某些部分相对于发射方向x或相对于水平面以35
°
至60
°
的范围、特别是40
°
至50
°
的范围内的角度倾斜。这产生了上述许多优点。
96.上述目的还通过使用雷达和光发射组件实现,特别是使用上述的雷达和光发射组件,该组件用于发射光,和频率选择地发射雷达辐射,以及通过至少一个、特别是通过至少两个雷达辐射成形机构来预设雷达检测区域,所述雷达辐射成形机构特别地为频率选择雷达通道结构,所述机构至少也设置在雷达和光发射装置的透光前灯罩内或至少一侧,特别是在从雷达模块开始的波束路径中,在至少两个位置一个接一个地串联,包括光源的光锥外的位置(例如在雷达模块上方设置的雷达反射器处),特别是在交通工具的前灯中,特别是在小汽车的前灯中,其中雷达和光发射组件的雷达模块设置于光源发射的光锥之外,特别是在至少一个、特别是至少两个雷达辐射成形机构的下方,其中雷达模块的光轴向上定向,特别是至少大致与前灯光源的光轴正交。上面提到的优点由此产生。所述交通工具可以是汽车(道路上的机动车),也可以是飞机或水运工具。
97.上述目的还通过用于交通工具的雷达和光发射组件来实现,配备所述雷达和光发射组件用于发射光和雷达辐射以及用于检测至少反射的雷达辐射,所述雷达和光发射组件包括具有透光前灯罩的前灯,布置在前灯罩后面的光源,以及光反射器,并且包括布置在前灯罩后面的雷达模块,集成在前灯中,包括雷达天线单元,特别是借助于上述雷达和光发射组件,通过形成至少一个雷达辐射成形机构,特别是设计为频率选择的雷达通道结构,至少
也在前灯罩(可选地用作基底)上或其中,其中雷达辐射成形机构具有设计为透光导电氧化物层的导电部件,或者至少部分地由其形成,且其中,通过薄层去除、特别是通过激光,将结构图案引入雷达辐射成形机构。上面提到的优点由此产生。已经表明,通过激光引入的结构可以以一种特别精确的方式来控制或设置以及指定雷达辐射的方向和辐射特性。
98.上述目的还通过一种方法来实现,该方法用于发射光和雷达辐射,以及用于通过雷达和光发射组件、特别是通过上述雷达和光发射组件来检测至少反射的雷达辐射,所述雷达和光发射组件特别地用于交通工具,其中来自前灯的光源的光按照光源的光轴方向发射穿过透光的前灯罩,且其中雷达辐射由布置在前灯罩后面的雷达模块发射,所述雷达模块集成在前灯中;其中,雷达辐射由雷达模块沿横向于、特别是大致正交于光源的光轴的方向发射,并通过至少一个雷达辐射成形机构在雷达和光发射组件的至少一个发射方向上偏转,所述雷达辐射成形机构至少设置于前灯罩上或其中,特别是设计为频率选择雷达通道结构,特别是至少大致平行于光源的光轴,特别是沿交通工具的行驶方向,使前灯定向,其中雷达辐射的辐射特性通过至少一个雷达辐射成形机构预先限定。上面提到的优点由此产生。
99.根据一个实施例,所述方法包括发射雷达辐射经过至少两个频率选择雷达通道结构,所述频率选择雷达通道结构设置于波束路径上,从雷达模块开始,在至少两个位置上前后串联,其中所述位置包括:一个位置在设置于光源的光锥外侧(例如在雷达模块上方)的雷达反射器处,以及一个位置在前灯罩上或其中;其中雷达模块的光轴定向为尤其是至少大致正交于前灯的光源的光轴。这也以特别是可变的或确切的方式提供了对辐射特性的优化。各个雷达通道结构可选地可以具有包括多个不同结构的结构图案。这拓宽了影响辐射发射方式的可能性。
100.根据一个实施例,所述方法还包括对反射的雷达辐射的检测,其中,反射的雷达辐射特别是在相反的波束路径上被检测到。这也拓宽了功能范围。
101.根据一个实施例,通过薄层去除或薄层施加的方式将结构图案引入雷达辐射成形机构。例如,这可以通过激光去除,通过薄膜,通过印刷、涂层或蒸汽沉积方法(溅射、热蒸发和/或电子束蒸发)和/或通过光刻法来进行。
102.根据一个实施例,雷达辐射成形机构通过薄层去除或通过薄层施加或通过施加薄膜的方式产生。
附图说明
103.下面将结合附图对本发明进行更详细的描述,其中对于在相应附图中未明确描述的附图标记,参考其他附图,其中:
104.图1以侧视示意图示出了根据示例性实施例的雷达和光发射组件;
105.图2以透视示意图示出了根据示例性实施例的雷达和光发射组件的雷达反射器和雷达天线单元;
106.图3以俯视示意图示出了根据示例性实施例的雷达和光发射组件的雷达通道结构;以及
107.图4以侧视示意图示出了根据示例性实施例的雷达和光发射组件。
具体实施方式
108.图1中示出了前灯1,其具有光源2(可选地还有投射透镜)和光反射器3,以及包括外表面4.1和内表面4.2的透光前灯罩4。光源2和光反射器3以根据光轴7(主定向)这样的方式定向,光以光锥9穿过前灯罩4发射。这产生了光传播路径6,其从光源2开始,向前延伸到前部,且侧向由光反射器限制。根据一个方案,光传播路径6为光锥。
109.雷达模块11集成在前灯1中,从而形成雷达和光发射组件10。至少一个雷达天线单元12(发送和接收单元)设置在雷达模块11的上侧11.1。雷达反射器13布置在雷达模块11上方。前灯罩4具有至少一个透光的频率选择的雷达通道结构14,特别是设计为涂层。特别是可以提供外部雷达通道结构14.1和/或内部雷达通道结构14.2。
110.包括辐射活性罩的中间平面15设置在雷达模块11和雷达反射器13之间。中间平面15或罩分别与平面18(切向平面)至少大致重合,该平面18与底部的光反射器3相切和/或定向为至少大致与其平行。雷达模块或各个天线单元12的光轴16定向为至少大致正交于中间平面15和/或定向为至少大致竖直。
111.由前灯罩以及可选地还有光反射器跨越的前灯腔17用于容纳所有雷达技术部件。雷达模块12与天线单元13一起布置在部分腔17.1(特别是具有鞍形屋顶的形式)的一区域中,该腔由前灯罩和雷达反射器覆盖,所述区域位于前灯腔17邻近前灯罩4的最前面。在前面,部分腔17.1由前灯罩4限定,而在后面(后方),部分腔17.1由雷达反射器11限定。
112.在雷达反射器的与前灯罩接触的接触点或紧固点13.5,在前灯罩与雷达反射器之间形成一个角度,该角度特别地在45
°
至90
°
的范围内,例如为大约55
°
至60
°
。该接触角也可以描述为在两个相对的倾斜(顶)表面区域之间的顶角,特别是参照鞍形屋顶结构。在前灯罩和雷达反射器之间还可以形成具有其他角度的另外的接触点,特别是在雷达反射器的在与前灯罩的交接处也有可选的三维延伸的情况下。
113.由雷达模块12发射并传播的雷达辐射或高频波的波束路径19首先横向于发射方向x、特别是至少大致正交和/或至少大致沿垂直方向延伸,然后通过雷达反射器13偏转约90
°
,由此通过雷达反射器和/或通过各个雷达通道结构13、14限定了检测区域8。图2示出了检测区域可以可选地或另外地也横向设置,特别是在雷达反射器包括三维延伸的情况下。
114.图1中的箭头x表示分别在发射方向上的各个部件的发射方向或相应的纵向位置,从而检测各个纵向位置,例如,从光源开始。雷达模块和雷达反射器以及可选地还有天线单元沿至少大致相同的纵向位置x布置。前灯罩4向后(朝向后方)延伸到的纵向位置小于雷达模块和雷达反射器的纵向位置。换句话说:前灯罩不仅与雷达模块和雷达反射器重叠,而且在发射方向上完全覆盖这两个部件。
115.图2中示出了雷达和光发射组件10,其具有多个雷达反射器和多个雷达天线单元12、12a,即至少一个雷达天线单元12a用于倾斜定向的辐射,且配备用于侧向检测。除了上面已经描述的雷达反射器13之外,还提供有用于倾斜辐射的雷达反射器13a以及用于侧向辐射(侧视图)的雷达反射器13b。所有三种类型的雷达反射器可以一起以模块的方式提供,作为统一的雷达反射器,特别是,每个雷达反射器设置为包括二维延伸的反射器元件13.4。每个反射器元件13.4的特征在于以下部件中的至少一个:第一(特别是在一侧)频率选择结构13.1(雷达通道结构)、第二(特别是应用于一侧)频率选择结构13.2,每个特别引入涂层或集成在材料中;和/或透光导电氧化物层(tco)13.3,可选地在一侧或两侧。可选地仅提供
单个频率选择结构,特别是集成在各个反射器元件13.4的材料中。可选地或另外,tco层13.3可以可选地也形成于前灯罩4处。
116.用于雷达通道结构14的单个示例性实施例在图3中详细示出。雷达通道结构14由至少四种类型的结构的系统形成,特别是第一频率选择雷达通道结构14a,特别是所谓的带通结构,以及第二频率选择雷达通道结构14b,特别是所谓的菲涅耳区域,以及第三频率选择雷达通道结构14c,特别是所谓的prs(部分反射结构),以及第四频率选择雷达通道结构14d,特别是所谓的低通结构。各个结构可以分别引入或集成,特别是借助于激光方法。针对单个雷达通道结构或每个雷达通道结构,可以可选地提供一个或多个透明导电氧化物层(tco)14.3,特别是为了优化反射特性。
117.另一个雷达和光发射组件10的示例性实施例如图4所示,其集成在前灯1中。雷达模块11布置在几个光源2后面。光轴7和16一个位于另一个上,或者定向为至少大致彼此平行。光源2围绕天线单元12的光轴16,或者至少部分地周向围绕其布置。在光源2和检测区域8之间(仅)布置透光的、雷达辐射成形的前灯罩。具有tco层14.3的雷达辐射成形机构14,其在根据图4的组件中不一定必须是透光的,其布置在天线单元12和光源之间。
118.附图标记列表
119.1 前灯
120.2 光源或投射透镜
121.3 光反射器
122.4 前灯罩,特别是设计为或具有透光雷达辐射成形机构
123.4.1 外表面
124.4.2 内表面
125.6 光传播路径
126.7 光源或光反射器的光轴(主定向)
127.8 检测区域
128.9 光锥
129.10 雷达和光发射组件
130.11 雷达模块
131.11.1 上侧
132.12 雷达天线单元(发送和接收单元)
133.12a 用于倾斜方向辐射的雷达天线单元
134.13 透光雷达辐射成形机构,特别是雷达反射器
135.13.1 第一频率选择结构,特别是涂层或集成的
136.13.2 第二频率选择结构,特别是涂层或集成的
137.13a 雷达反射器或雷达反射器元件,用于倾斜的辐射
138.13b 雷达反射器或雷达反射器元件,用于侧向的辐射(侧视图)
139.13.3 透光导电氧化物层(tco)
140.13.4 反射器元件,特别是具有二维延伸
141.13.5 用于前灯罩的接触点或紧固点
142.14 透光的雷达辐射成形机构,特别是频率选择雷达通道结构,特别是涂层的形式
和/或集成在材料中
143.14.1 外部雷达通道结构,特别是外涂层
144.14.2 内部雷达通道结构,特别是内涂层
145.14.3 透光导电氧化物层(tco)
146.14a 第一频率选择雷达通道结构,特别是带通结构
147.14b 第二频率选择雷达通道结构,特别是菲涅耳区域
148.14c 第三频率选择雷达通道结构,特别是prs
149.14d 第四频率选择雷达通道结构,特别是低通结构
150.15 具有辐射活性罩的中间平面
151.16 雷达模块或天线单元的光轴
152.17 前灯腔,由前灯罩以及可选地还由光反射器跨越
153.17.1 覆盖的部分腔
154.18 切向平面,特别是定向为水平平面
155.19 波束路径(发射、传播雷达辐射或hf波)
156.x 辐射方向(发射方向)或纵向位置
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