WO2022065293A1 - ランプ装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a lamp device, particularly a lamp device for a vehicle having a built-in radar device.
- various sensors such as cameras, LiDAR (Light Detection and Ringing), and millimeter wave sensors are used for driving support and autonomous driving.
- LiDAR Light Detection and Ringing
- millimeter wave sensors are used for driving support and autonomous driving.
- millimeter-wave radar is not affected by the environment such as nighttime and backlight, and bad weather such as heavy fog, rainfall and snowfall, and maintains high environmental resistance.
- the distance and direction to the object and the relative speed to the object can be directly detected. Therefore, it has a feature that even a short-distance object can be detected at high speed and with high accuracy.
- Patent Document 1 discloses a lamp for a vehicle in which a millimeter-wave radar is mounted in a lighting chamber and a light guide member for transmitting a millimeter-wave is provided between a front cover and the millimeter-wave radar.
- Patent Document 2 is for a vehicle in which a light source unit and a millimeter-wave radar are mounted, a resin cover that appears on the appearance of the vehicle body is provided, an opaque design portion is provided in a part of the resin cover, and the millimeter-wave radar is shielded by the design portion.
- the lighting fixtures are disclosed.
- an in-vehicle light is provided so as to partition the space between the lamp unit and the radar unit and provided with a separator that shields the transmission of radiant heat and electromagnetic waves between the lamp unit and the radar unit.
- the device is disclosed.
- the radar device when the radar wave is reflected by a member arranged on the front surface of the radar unit, for example, a front cover or an extension, and a ghost (an obstacle that does not actually exist) is generated by the reflected wave and the multiple reflected wave, the radar device The detection function will be reduced.
- the present invention has been made in view of the above points, and provides a lamp device having a highly accurate radar function such as effective suppression of radar wave reflection and multiple reflection, low noise, and a large dynamic range.
- the purpose is.
- Another object of the present invention is to provide a lamp device having a high-precision radar function, which can effectively suppress multiple reflections due to reflected radar waves that are reflected by the parts constituting the vehicle body and return to the inside of the lamp body.
- the lamp device is The housing, which is the mounting part for the vehicle, With the lamp unit A radar unit with an antenna that transmits radar waves and receives reflected waves from an object, A translucent cover that is attached to cover the front side of the housing so as to accommodate the lamp unit and the radar unit and transmits the radar wave. A radio wave absorbing unit provided on a surface of the housing facing the translucent cover or a surface opposite to the translucent cover, and a radio wave absorbing unit. have.
- the lamp device is The housing, which is the mounting part for the vehicle, With the lamp unit A radar unit with an antenna that transmits radar waves and receives reflected waves from an object, A translucent cover, which is attached to cover the front side of the housing so as to accommodate the lamp unit and the radar unit and transmits the radar wave, is provided.
- the housing contains a radio wave absorber that absorbs the radar wave.
- FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of the internal structure of the lamp device 10 according to the first embodiment of the present invention.
- the lamp device 10 is mounted on a vehicle such as an automobile.
- a vehicle such as an automobile.
- a headlight it can also be used as a lamp device such as a tail light.
- a vehicle means a vehicle such as a ship or an aircraft, and a manned or unmanned means of transportation.
- FIG. 1 schematically shows a cross section in a horizontal plane (or a plane parallel to the road surface) when the lamp device 10 (left headlight) mounted on the left front of the vehicle is viewed from the upper surface.
- the lamp housing (casing) 13 is composed of a substrate (housing) 11 and a translucent cover (front cover) 12 attached to the front side or the front side of the substrate 11.
- the translucent cover 12 is attached to the substrate 11 so as to cover the front surface side of the substrate 11, and the lamp device 10 is mounted on the vehicle body (not shown) by attaching the substrate 11 to the vehicle body side. Further, the translucent cover 12 includes a translucent cover 12 that transmits light other than white such as red and yellow.
- the substrate 11 is made of plastic (resin).
- headlamps are formed of PP (polypropylene), and tail lamps are formed of ASA (acrylonitrile, styrene, acrylic rubber), but are not limited thereto. Further, metal or the like may be partially used.
- the translucent cover 12 is formed of a translucent resin such as polycarbonate (PC) or acrylic (PMMA).
- a headlight unit 14 which is a lamp unit (light source unit), a millimeter wave radar unit (hereinafter, simply referred to as a radar unit) 15, a light emitting unit 16 and an extension 19 which are radar devices are built in the lamp housing 13. ing. Further, the substrate 11 is arranged on a surface other than the transmission / reception surface (antenna surface 15S described later) of the radar unit 15, for example, on the rear side when viewed from the radar unit 15.
- a radio wave absorber 20 is provided on the substrate 11 as a radio wave absorbing unit that absorbs radar waves. More specifically, the radio wave absorber 20 is a member arranged on the front surface of the radar unit in the lamp device 10, particularly a reflected radar wave reflected by the translucent cover 12 and directed toward the vehicle component, and the vehicle component. It is arranged at a position where it is reflected by the lamp device 10 and absorbs the reflected radar wave toward the inside of the lamp device 10. That is, the reflected radar wave is absorbed by the radio wave absorber 20 in a round trip.
- the radio wave absorber 20 is arranged inside the substrate 11, that is, on the side facing the translucent cover 12, but may be provided on the outside, that is, on the side opposite to the translucent cover 12. ..
- the vehicle component is a part that reflects radar waves, for example, a vehicle part made of metal such as an engine, a chassis, and a radiator.
- the lamp device 10 is not limited to the headlight light source, but refers to a light emitting device having a purpose and a function of emitting light toward the outside such as a tail lamp and a backlight.
- the headlight unit 14 has a light source such as an LED (Light Emitting Diode), and a lens or reflector for distributing and irradiating the light from the light source.
- the headlight unit 14 is arranged along the optical axis AX1 and is provided so as to irradiate the irradiation light LB of the low beam (passing beam) and the high beam (traveling beam) in the forward (FRONT) direction. There is.
- the radar unit 15 has a transmission / reception surface 15S provided with a millimeter wave transmission / reception antenna 15X in front of the radar unit 15.
- the transmission / reception surface (the surface in front of the radar unit 15) of the radar unit (radar device) 15 is also referred to as an antenna surface 15S.
- the radar unit 15 transmits millimeter waves from the transmission / reception antenna 15X and receives the reflected waves reflected by the object.
- the received signal is signal-processed by a control device, for example, a signal processing device, and the distance, speed, and angle to the object are detected.
- a control device for example, a signal processing device
- the distance, speed, and angle to the object are detected.
- a millimeter wave in the 76-81 GHz band, particularly a millimeter wave in the 79 GHz band is preferably used, but the radar unit 15 is not limited to this frequency band.
- the light emitting unit 16 has a light source 16A and a light guide body 16B including at least one light guide member that guides the light from the light source 16A.
- the light emitting unit 16 functions as a DRL (Daytime Running Lights) or a turn lamp (TURN lamp).
- the light source 16A has, for example, an LED, an incandescent light bulb, or the like, and supplies the light to the light guide body 16B.
- the normal direction AX2 of the antenna surface 15S of the radar unit 15 is outward with respect to the optical axis AX1 of the headlight unit 14 (or with respect to the traveling direction of the vehicle) (that is, to the left in the case of the left headlight). ) Is tilted by an angle ⁇ (45 ° in this embodiment).
- an extension 19 is provided in the lamp housing 13.
- the extension 19 is a design component provided for reflecting light, guiding light, or making it difficult for an internal structure or the like to be visually recognized from the outside.
- the light emitting unit 16 and the extension 19 do not necessarily have to be provided.
- the radar wave (transmitted wave TX) from the radar unit 15 is directly irradiated to the outside through the translucent cover 12.
- a shielding member may be provided in front of the radar unit 15 to make it difficult for the radar unit 15 to be visually recognized from the outside.
- FIG. 2A is a diagram schematically showing the configuration and arrangement of the radar unit 15.
- the radar unit 15 has a transmitting antenna (TX antenna) 15TX, a receiving antenna (RX antenna) 15RX, and a millimeter-wave sensor device (hereinafter, also referred to as a millimeter-wave sensor module) 30.
- the transmitting antenna 15TX and the receiving antenna 15RX may be configured as a common antenna 15X depending on the radar method.
- the transmitting antenna and the receiving antenna are not particularly distinguished, they will be described as the transmitting / receiving antenna 15X.
- FIG. 2B is a block diagram showing an example of the configuration of the millimeter wave sensor module 30 provided in the radar unit 15.
- the millimeter wave sensor module 30 detects an object (object) by, for example, a pulse radar method or an FMCW (frequency modulation continuous wave) method. More specifically, the generator (synthesizer method) 31 generates a transmitted wave. In the case of the pulse radar method, a repetitive pulse wave is generated as a transmission wave, and in the case of the FMCW method, a modulated wave is generated as a transmission wave.
- the transmission wave (TX wave) generated by the generator 31 is transmitted as a transmission wave from the transmission antenna 15TX by the transmission unit 32.
- the reflected wave (RX wave) reflected by the object is received by the receiving antenna 15RX.
- the transmitted wave and the received reflected wave (received wave) are signal-processed by the signal processing unit 35, and the distance, velocity and angle of the object are detected.
- the signal processing unit 35 includes an object distance / intensity calculation unit 35A for calculating the signal strength (received signal strength) VR of the received wave and the distance (or delay time ⁇ t) of the object to be detected, and the calculated signal. It has a signal identification unit 35B that identifies a signal from an object by intensity and distance.
- the signal identification unit 35B has a relational expression representing a correspondence relationship between the signal strength VR and the distance (time difference ⁇ t) from the object which is an object to be detected correctly.
- the signal identification unit 35B determines the signal from the object to be detected and the ghost or noise (unnecessary reflected wave) due to reflection based on the corresponding relationship and the radio wave absorption rate or signal intensity attenuation rate by the radio wave absorber 20. Identify. That is, the signal identification unit 35B functions as an unnecessary signal identification unit.
- the signal identification unit 35B has a delay time (time difference) from the time of transmission of the unwanted reflected wave that is attenuated by the radio wave absorber 20 and reaches the antenna 15X, and the unnecessary reflected wave. It has an unnecessary reflection distance / intensity calculation unit that calculates the relationship with the signal intensity.
- a mixer that mixes a transmitted wave (modulated wave) and a received wave to generate an IF (intermediate frequency) signal, an AD converter (analog-digital converter: ADC), and the like are provided. There is.
- the millimeter wave sensor device 30 is configured to detect the distance (or delay time) of an object and the signal strength of a radar wave, and to identify whether or not the signal is from an object (object).
- FIG. 3 is a flow chart showing an object identification procedure executed by the millimeter wave sensor module 30.
- FIG. 4 is a time chart showing the relationship of the time difference ( ⁇ t) between the transmitted wave TX and the reflected wave RX in the pulse radar system.
- FIG. 5 is a graph showing the principle of object identification by the millimeter wave sensor module 30.
- FIG. 6 is a diagram illustrating reflection from a vehicle body component portion in the lamp device 10 of the present embodiment.
- the millimeter wave sensor module 30 transmits the transmitted wave TX generated by the generator 31 from the transmitting antenna 15TX (step S11).
- the reflected wave RX reflected by the object is received by the receiving antenna 15RX (step S12).
- the signal processing unit 35 calculates the intensity VR of the reflected wave RX and the time difference ( ⁇ t) between the transmitted wave TX and the reflected wave RX (step S13).
- the time difference ( ⁇ t) is equivalent to the distance to the object that reflected the transmitted wave TX.
- the time difference ( ⁇ t1) of the reflected wave RX from the object (detection object PF) relatively far from the radar unit 15 is the reflected wave from the object (detection object PN) relatively short distance. It is larger than the time difference ( ⁇ t2) of RX ( ⁇ t1> ⁇ t2).
- the signal intensity (V1) of the reflected wave RX from the object (detection target object PF) at a relatively long distance is the object at a relatively short distance (detection target). It is smaller than the signal strength (V2) of the reflected wave RX from the object PN) (V1 ⁇ V2).
- a reflection radar reflected or multiple-reflected by internal components such as a translucent cover 12, a headlight unit 14, and an extension 19 which are front covers.
- a wave hereinafter, simply reflected wave
- the reflected wave RW the reflected wave RP heading from the inside of the lamp device 10 to the vehicle component 90, and the vehicle reflected by the vehicle component 90 and heading to the inside of the lamp device 10.
- the reflected wave RQ is absorbed by the radio wave absorber 20, and its intensity is greatly reduced.
- the reflected wave (reflected wave inside the vehicle) from the vehicle component 90 is a short distance ( ⁇ t is small)
- its signal strength is an object to be detected outside the lamp device 10 (short distance).
- the radio wave absorber 20 it is smaller by the amount absorbed by the radio wave absorber 20.
- the signal strength is smaller than the signal strength of the short-distance object PN even if the time difference ( ⁇ t2) is the same as that of the short-distance object PN (V3 ⁇ V2).
- the signal processing unit 35 represents a reference function (VR) representing a correspondence relationship between the signal strength VR and the distance (time difference ⁇ t) from the object which is an object to be correctly detected. - ⁇ t function).
- VR reference function
- the signal identification unit 35B discriminates between the object to be detected and the ghost or noise due to unnecessary reflection based on the correspondence and the signal intensity attenuation factor by the radio wave absorber 20 (step S14).
- a threshold function (Vth- ⁇ t) obtained by subtracting the signal intensity attenuation by the radio wave absorber 20 from the reference function (VR- ⁇ t) is used as a reference, and a signal having the threshold value or more is a detection signal of the object. Is output as (step S14).
- the signal processing unit 35 may hold a threshold value function (Vth ⁇ t) and discriminate between an object to be directly detected from the threshold value function and ghost or noise due to reflection.
- Vth ⁇ t a threshold value function
- the above-mentioned reference function or threshold function or a relational expression equivalent thereto may be held as, for example, a mathematical expression or a table.
- pulse radar method has been described above as an example, it can be similarly applied to other radar methods such as the FMCW (continuous wave) method.
- a carbon sheet or a resin containing a radio wave absorber such as carbon (carbon powder, carbon nanotubes, carbon fibers, etc.) or ferrite can be used.
- a carbon sheet having a radar wave transmittance of about 40% (that is, an attenuation rate of 60%) can be used as the radio wave absorber 20.
- a carbon-containing PC having a transmittance of about 20% but a transmittance of about 20% (that is, an attenuation rate of 80%) can be used as the radio wave absorber 20.
- the translucent cover 12 has a thickness not optimized for the frequency of the radar wave, a large reflected wave (for example, about -5 dB) is generated.
- the radar wave reflected from the translucent cover 12 returns in the direction of the substrate 11 as a reflected wave.
- the radio wave absorber 20 preferably has an attenuation rate that is at least twice the reflection attenuation rate (radio wave reflectivity) of the translucent cover 12 that is the front cover.
- the radar wave reflected by the translucent cover 12 is reflected by the vehicle component, and the intensity of the reflected wave returning to the radar unit 15 is reduced to about 1/10 or less, so that the noise discrimination accuracy is sufficiently high. can get.
- the radio wave absorber 20 is not limited to the one exemplified above, and various materials such as a dielectric radio wave absorber, a magnetic radio wave absorber, and a conductive radio wave absorber, or a combination thereof can be used.
- the unnecessary signal identification process by the threshold function (Vth ⁇ t) (step S14). ) May be unnecessary.
- the radar wave reflected by the component in the lamp device such as the translucent cover (front cover) 12 is reflected by the vehicle component such as the engine, and the reflected wave is the lamp.
- ghosts or noise due to unwanted reflected radar waves (and their multiple reflected waves) returning to the device can be effectively suppressed.
- the substrate 11 is arranged on the surface of the radar unit 15 other than the antenna surface 15S, and the radio wave absorber 20 is arranged on the substrate 11, so that the member is unnecessary from the member arranged on the front surface of the radar unit 15. It can efficiently absorb reflected radar waves (and their multiple reflected waves).
- FIG. 7A is a diagram schematically showing an example of the internal structure of the lamp device 40 according to the second embodiment of the present invention
- FIG. 7B is a diagram illustrating the arrangement and size of the radio wave absorber 20.
- the radio wave absorber 20 may be provided on a part of the substrate 11.
- the radio wave absorber 20 (radio wave absorber) is a part on the substrate 11 that separates the radar unit 15 and the vehicle component 90, that is, the radar unit 15 and the vehicle component 90 when attached to the vehicle. It is provided to be placed on top.
- the radio wave absorber 20 has a position and a size in which at least the reflected wave by the translucent cover 12 is reflected by the vehicle component 90 and the reflected wave RQ toward the inside of the lamp device 10 is attenuated. It is provided.
- the radio wave absorber 20 is provided in at least a part of the region on the surface of the substrate 11 on which the translucent cover (front cover) 12 faces. That is, the radio wave absorber 20 is provided in at least a part of the rear surface of the lamp device 40.
- the radio wave absorber 20 may be provided on either the internal side or the external side of the lamp device 40.
- FIG. 7B is a schematic partially enlarged view for explaining the arrangement of the radio wave absorber 20.
- the radio wave absorber 20 (radio wave absorber) is a radar on the substrate 11 along the normal direction AX2 of the transmitting surface and / or the receiving surface (antenna surface 15S) of the antenna 15X of the radar unit 15. It is preferable that the unit 15 is provided so as to have a region PR larger than the region R1 on the substrate 11 when the unit 15 is projected and having a position and a size including the projection region R1.
- At least the radio wave absorber 20 is larger than the region R2 on the substrate 11 when the antenna 15X is projected onto the substrate 11 along the normal direction AX2, and the position and size including the projection region R2 ( It is preferable that the area PR of the radio wave absorber 20 is provided.
- the reflected radar wave from the vehicle portion such as the engine may enter the antenna 15X to generate noise or affect the transmitted wave from the antenna 15X. It can be avoided. Further, it is possible to prevent the reflected radar wave from the vehicle portion incident on the radar unit 15 from being multiple-reflected in the radar unit 15 and obstructing the radar function of the radar unit 15.
- the radar wave reflected by the translucent cover or the like is reflected by the vehicle component, and the reflected radar wave returning to the inside of the lamp device and the ghost or noise due to the multiple reflected wave thereof are effectively suppressed. It can be suppressed.
- FIG. 8 is a diagram schematically showing an example of the internal structure of the lamp device 50 according to the third embodiment of the present invention.
- the lamp device 50 of the present embodiment is a point in which the base 11A is made of a radio wave absorber-containing resin containing a radio wave absorber such as carbon instead of the base 11 of the lamp device 10 of the first embodiment.
- the substrate 11A is made of, for example, a carbon-containing resin containing carbon in polycarbonate (PC).
- a carbon-containing resin having a radar wave transmittance of 40% or less is preferably used, and further preferably a carbon-containing resin having a transmittance of 10% or less is used.
- the entire substrate 11A is not limited to the case where the entire substrate 11A is made of a radio wave absorber-containing resin.
- the region PR has a position and a size including at least the region R1 on the substrate 11 when the radar unit 15 or the antenna 15X is projected onto the substrate 11 in the normal direction AX2 of the antenna surface 15S. It is sufficient that the radio wave absorbing material is contained in the resin of the substrate 11 and the radio wave absorbing material-containing region (radio wave absorbing portion) is provided.
- FIG. 9 is a diagram schematically showing an example of the internal structure of the lamp device 60 according to the fourth embodiment of the present invention.
- a shielding member (extension) 18 is provided in front of the radar unit 15 and between the translucent cover (front cover) 12.
- the shielding member 18 is provided so as to cover the front surface of the radar unit 15 in order to make it difficult for the radar unit 15 to be visually recognized from the outside. Further, the shielding member 18 is provided so as to cover the entire surface of the transmission / reception surface (antenna surface) 15S of the transmission / reception antenna 15X of the radar unit 15.
- Lamp device 11 Base 12: Translucent cover 14: Lamp unit 15: Radar unit 15S: Antenna surface 15X: Transmission / reception antenna 16: Light emitting unit 16A: Light source 16B: Light guide body 18: Shielding Member 19: Extension 20: Radio wave absorbing unit 30: Millimeter wave sensor module 31: Generator 35: Signal processing unit 35A: Distance / signal strength calculation unit 35B: Signal identification unit
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Abstract
車両への取り付け部であるハウジングと、ランプユニットと、レーダ波を送信し、対象物からの反射波を受信するアンテナを有するレーダユニットと、ランプユニット及びレーダユニットを内部に収容するようにハウジングの前面側を覆って取り付けられ、レーダ波を透過する透光性カバーと、ハウジングの透光性カバーに対向する面またはその反対側の面に設けられた電波吸収部と、を有している。
Description
本発明は、ランプ装置、特にレーダ装置を内蔵した車両用のランプ装置に関する。
運転支援及び自動運転のために、加速度センサやGPSセンサに加え、カメラ、LiDAR(Light Detection and Ranging)、ミリ波センサなど様々なセンサが用いられる。
特に、ミリ波レーダは、夜間や逆光などの環境、濃霧、降雨及び降雪などの悪天候の影響を受けず、高い耐環境性能を維持する。また、対象物までの距離や方向、対象物との相対速度を直接検出できる。従って、近距離の対象物であっても高速かつ高精度に検出できるという特徴を有している。
特許文献1には、ミリ波レーダを灯室内に搭載し、前面カバーとミリ波レーダとの間にミリ波を透過させる導光部材を設けた車両用灯具が開示されている。
特許文献2には、光源ユニットとミリ波レーダを搭載し、車体の外観に表れる樹脂カバーを備え、樹脂カバーの一部に不透明な意匠部を設け、意匠部によってミリ波レーダを遮蔽した車両用灯具が開示されている。
また、特許文献3には、灯具ユニットとレーダユニットとの間の空間を仕切るように配設され、灯具ユニットとレーダユニットとの間における輻射熱及び電磁波の伝達を遮蔽するセパレータが設けられた車載ライト装置が開示されている。
しかしながら、レーダユニット前面部に配置される部材、例えば前面カバーあるいはエクステンション等によってレーダ波が反射され、当該反射波及び多重反射波によってゴースト(実際には存在しない障害物)が生じると、レーダ装置の検出機能を低下させることになる。
本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、レーダ波の反射及び多重反射を効果的に抑制でき、ノイズが小さく、ダイナミックレンジが大きいなど高精度のレーダ機能を有するランプ装置を提供することを目的としている。
また、車体を構成する部分によって反射され、灯体内部に戻る反射レーダ波による多重反射を効果的に抑制でき、高精度のレーダ機能を有するランプ装置を提供することを目的としている。
本発明の1実施形態によるランプ装置は、
車両への取り付け部であるハウジングと、
ランプユニットと、
レーダ波を送信し、対象物からの反射波を受信するアンテナを有するレーダユニットと、
前記ランプユニット及び前記レーダユニットを内部に収容するように前記ハウジングの前面側を覆って取り付けられ、前記レーダ波を透過する透光性カバーと、
前記ハウジングの前記透光性カバーに対向する面またはその反対側の面に設けられた電波吸収部と、
を有している。
車両への取り付け部であるハウジングと、
ランプユニットと、
レーダ波を送信し、対象物からの反射波を受信するアンテナを有するレーダユニットと、
前記ランプユニット及び前記レーダユニットを内部に収容するように前記ハウジングの前面側を覆って取り付けられ、前記レーダ波を透過する透光性カバーと、
前記ハウジングの前記透光性カバーに対向する面またはその反対側の面に設けられた電波吸収部と、
を有している。
本発明の他の実施形態によるランプ装置は、
車両への取り付け部であるハウジングと、
ランプユニットと、
レーダ波を送信し、対象物からの反射波を受信するアンテナを有するレーダユニットと、
前記ランプユニット及び前記レーダユニットを内部に収容するように前記ハウジングの前面側を覆って取り付けられ、前記レーダ波を透過する透光性カバーと、を備え、
前記ハウジングには前記レーダ波を吸収する電波吸収材が含まれている。
車両への取り付け部であるハウジングと、
ランプユニットと、
レーダ波を送信し、対象物からの反射波を受信するアンテナを有するレーダユニットと、
前記ランプユニット及び前記レーダユニットを内部に収容するように前記ハウジングの前面側を覆って取り付けられ、前記レーダ波を透過する透光性カバーと、を備え、
前記ハウジングには前記レーダ波を吸収する電波吸収材が含まれている。
以下においては、本発明の好適な実施形態について説明するが、これらを適宜改変し、あるいは組合せて適用してもよい。また、以下の説明及び添付図面において、実質的に同一又は等価な部分には同一の参照符を付して説明する。
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態のランプ装置10の内部構造の一例を模式的に示す図である。ランプ装置10は、自動車などの車両に搭載される。例えば前照灯であるが、テールライト等のランプ装置として用いることもできる。
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態のランプ装置10の内部構造の一例を模式的に示す図である。ランプ装置10は、自動車などの車両に搭載される。例えば前照灯であるが、テールライト等のランプ装置として用いることもできる。
なお、以下においては、車両として自動車を例に説明するが本発明はこれに限定されない。すなわち、本明細書において、車両は、例えば船、航空機などの乗り物(Vehicle)、及び有人及び無人の輸送手段を意味する。
図1は、車両の左前方に搭載された状態のランプ装置10(左前照灯)を上面から見た場合の、水平面(又は路面に平行な面)における断面を模式的に示している。
ランプ装置10において、基体(ハウジング)11と基体11の前面側又は前方側に取り付けられた透光性カバー(前面カバー)12とによってランプ筐体(ケーシング)13が構成されている。
すなわち、透光性カバー12は、基体11の前面側を覆うように基体11に取り付けられ、基体11が車体側に取り付けられることによって、ランプ装置10が車体(図示しない)に搭載される。また、透光性カバー12は、赤色、黄色などの白色以外の光を透過する透光性を有するものを含む。
基体11はプラスティック(樹脂)によって形成されている。例えば、前照灯ではPP(ポリプロピレン)によって形成され、テールランプでは、ASA(アクリロニトリル・スチレン・アクリルゴム)によって形成されているが、これらに限定されない。また、部分的に金属などが用いられていてもよい。
また、透光性カバー12は、例えばポリカーボネート(PC)やアクリル(PMMA)などの透光性樹脂によって形成されている。
ランプ筐体13内には、ランプユニット(光源部)である前照灯ユニット14、レーダ装置であるミリ波レーダユニット(以下、単にレーダユニットという。)15、発光ユニット16及びエクステンション19が内蔵されている。また、基体11は、レーダユニット15の送受信面(後述のアンテナ面15S)を除く面、例えばレーダユニット15から見て後方側に配置されている。
本実施形態において、基体11上にはレーダ波を吸収する電波吸収部として電波吸収体20が設けられている。より具体的には、電波吸収体20は、ランプ装置10内のレーダユニット前面に配置される部材、特に透光性カバー12によって反射され、車両構成部分に向かう反射レーダ波、及び当該車両構成部分により反射され、ランプ装置10内に向かう反射レーダ波を吸収する位置に配置されている。すなわち、当該反射レーダ波は往復で電波吸収体20によって吸収される。なお、図1において電波吸収体20は基体11の内側、すなわち透光性カバー12を向いた側に配置されているが、外側、すなわち透光性カバー12とは反対側に設けられてもよい。
当該車両構成部分は、レーダ波を反射する部分、例えば、特にエンジン、シャシ-、ラジエータ等の金属からなる車両部分である。
なお、本明細書において、ランプ装置10は、前照灯光源に限らず、テールランプ、バックライトなどの外部に向けて光を発する目的、機能を有する発光装置をいう。
前照灯ユニット14は、LED(Light Emitting Diode)等の光源と、当該光源からの光を配光及び照射するためのレンズ又はリフレクタを有している。前照灯ユニット14は、光軸AX1に沿って配され、ロービーム(すれ違い用ビーム)及びハイビーム(走行用ビーム)の照射光LBを前方(図中、FRONT)方向に照射するように設けられている。
レーダユニット15は、その前面にミリ波の送受信アンテナ15Xが設けられた送受信面15Sを有する。本明細書においては、レーダユニット(レーダ装置)15の送受信面(レーダユニット15の前方の面)をアンテナ面15Sとも称する。
レーダユニット15は、送受信アンテナ15Xからミリ波を送出し、対象物によって反射された反射波を受信する。
受信された信号は制御装置、例えば、信号処理装置によって信号処理が行われ、対象物との間の距離、速度及び角度が検出される。レーダユニット15では、例えば76-81GHz帯のミリ波、特に79GHz帯のミリ波が好適に用いられるが、この周波数帯に限定されない。
発光ユニット16は、光源16Aと、光源16Aからの光を導光する少なくとも1つの導光部材とからなる導光体16Bとを有している。発光ユニット16は、DRL(Daytime Running Lights)又はターンランプ(TURNランプ)として機能する。光源16Aは、例えばLED、白熱電球などを有し、その光を導光体16Bに供給する。
レーダユニット15のアンテナ面15Sの法線方向AX2は、前照灯ユニット14の光軸AX1に対して(又は車両の進行方向に対して)外側方向(すなわち、左前照灯の場合には左方向)に角度θ(本実施形態では45°)だけ傾くように配されている。
また、ランプ筐体13内には、エクステンション19が設けられている。エクステンション19は、光を反射し、又は光を導光し、あるいは内部の構造物等を外部から視認し難くするために設けられている意匠部品である。
なお、発光ユニット16及びエクステンション19は必ずしも設けられていなくともよい。
本実施形態においては、レーダユニット15からのレーダ波(送信波TX)は直接透光性カバー12を経て外部に照射されるようになっている。
なお、レーダユニット15の前方に、レーダユニット15を外部から視認し難くするための遮蔽部材が設けられていてもよい。
図2Aは、レーダユニット15の構成及び配置を模式的に示す図である。レーダユニット15は、送信アンテナ(TXアンテナ)15TX及び受信アンテナ(RXアンテナ)15RXと、ミリ波センサ装置(以下、ミリ波センサモジュールともいう。)30とを有している。なお、送信アンテナ15TX及び受信アンテナ15RXは、レーダ方式によっては共通のアンテナ15Xとして構成し得る。以下、送信アンテナ及び受信アンテナを特に区別しない場合には、送受信アンテナ15Xとして説明する。
図2Bは、レーダユニット15に設けられているミリ波センサモジュール30の構成の一例を示すブロック図である。
ミリ波センサモジュール30は、例えば、パルスレーダ方式やFMCW(周波数変調連続波)方式などにより物体(対象物)を検知する。より具体的には、ジェネレータ(シンセサイザ方式)31は送信波を生成する。パルスレーダ方式の場合では繰り返しパルス波を送信波として生成し、FMCW方式の場合では変調波を送信波として生成する。
ジェネレータ31によって生成された送信波(TX波)は送信部32によって送信アンテナ15TXから送信波として送信される。
物体により反射された反射波(RX波)は、受信アンテナ15RXにより受信される。送信波及び受信された反射波(受信波)は信号処理部35によって信号処理され、当該物体の距離、速度及び角度が検知される。
信号処理部35は、受信波の信号強度(受信信号強度)VR及び検知対象物である物体の距離(又は遅れ時間Δt)を算出する対象物距離/強度算出部35A、及び、算出された信号強度及び距離によって物体からの信号を識別する信号識別部35Bを有する。
信号識別部35Bは、正しく検知すべき物体である対象物からの信号強度VR及び距離(時間差Δt)との対応関係を表す関係式を有している。
信号識別部35Bは、当該対応関係と、電波吸収体20による電波吸収率又は信号強度減衰率に基づいて、検知すべき対象物からの信号と、反射によるゴースト又はノイズ(不要反射波)とを識別する。すなわち、信号識別部35Bは不要信号識別部として機能する。
より具体的には、例えば、信号識別部35Bは、電波吸収体20により減衰されてアンテナ15Xに到達する不要反射波のレーダ波の送信時点からの遅れ時間(時間差)と、当該不要反射波の信号強度との関係を算出する不要反射距離/強度算出部と、を有している。
なお、FMCW方式の場合には、送信波(変調波)及び受信波を混合してIF(中間周波数)信号を生成するミキサ、AD変換器(アナログーデジタル変換器:ADC)などが設けられている。
ミリ波センサ装置30は、物体の距離(又は遅れ時間)及びレーダ波の信号強度を検出し、物体(対象物)からの信号であるか否かを識別できるように構成されている。
図3は、ミリ波センサモジュール30が実行する対象物識別の手順を示すフロ-チャートである。図4は、パルスレーダ方式における送信波TXと反射波RXとの時間差(Δt)の関係を示すタイムチャートである。
また、図5は、ミリ波センサモジュール30による対象物識別の原理を示すグラフである。図6は、本実施形態のランプ装置10における、車体構成部分からの反射について説明する図である。
図3を参照して対象物識別のフロ-について説明する。まず、ミリ波センサモジュール30はジェネレータ31によって生成された送信波TXを送信アンテナ15TXから送信する(ステップS11)。次に、物体によって反射された反射波RXを受信アンテナ15RXで受信する(ステップS12)。
続いて、信号処理部35は、反射波RXの強度VR及び送信波TXと反射波RXとの時間差(Δt)を算出する(ステップS13)。当該時間差(Δt)は送信波TXを反射した物体までの距離と等価である。
ここで、図4を参照すると、物体によって反射された反射波RXは、送信波TX(強度VX)の送信時(時刻T=0)から時間差(Δt)だけ遅れて受信される。
例えば、レーダユニット15から相対的に遠距離にある物体(検知対象物PF)からの反射波RXの時間差(Δt1)は、相対的に近距離にある物体(検知対象物PN)からの反射波RXの時間差(Δt2)よりも大きい(Δt1>Δt2)。
また、反射波RXの信号強度VRに関しては、相対的に遠距離にある物体(検知対象物PF)からの反射波RXの信号強度(V1)は、相対的に近距離にある物体(検知対象物PN)からの反射波RXの信号強度(V2)よりも小さい(V1<V2)。
一方、図6に示すように、ランプ装置10の内部には、前方カバーである透光性カバー12、前照灯ユニット14、エクステンション19などの装置内構成部品によって反射又は多重反射された反射レーダ波(以下、単に反射波)RWが存在する。
本実施形態のランプ装置10によれば、反射波RWのうちランプ装置10の内部から車両構成部分90に向かう反射波RP、及び、車両構成部分90により反射され、ランプ装置10の内部に向かう車両反射波RQは電波吸収体20によって吸収され、その強度は大きく減少する。
従って、車両構成部分90からの反射波(車両内部反射波)は、近距離(Δtが小さい)であるにもかかわらず、その信号強度はランプ装置10の外部の検知すべき対象物(近距離対象物PN)からの反射波に比べると電波吸収体20による吸収分だけ小さい。例えば、図4に示すように、近距離対象物PNと同じ時間差(Δt2)であっても信号強度は近距離対象物PNの信号強度よりも小さい(V3<V2)。
再度、図3及び図5を参照して説明すると、信号処理部35は、正しく検知すべき物体である対象物からの信号強度VR及び距離(時間差Δt)との対応関係を表す基準関数(VR-Δt関数)を有している。信号識別部35Bは、当該対応関係と、電波吸収体20による信号強度減衰率に基づいて、検知すべき対象物と、不要反射によるゴースト又はノイズとを識別する(ステップS14)。
より具体的には、例えば、基準関数(VR-Δt)から電波吸収体20による信号強度減衰量を減じた閾値関数(Vth-Δt)を基準とし、当該閾値以上の信号を対象物の検知信号として出力する(ステップS14)。
一方、当該閾値未満の信号(図5のハッチング領域内の信号)をゴースト又はノイズ(不要反射波)として、検知対象から外す(ステップS14において「NO」)。
あるいは、信号処理部35は、閾値関数(Vth-Δt)を保持し、直接当該閾値関数から検知すべき対象物と、反射によるゴースト又はノイズとを識別してもよい。上記した基準関数又は閾値関数あるいはこれらと等価な関係式は、例えば数式として、又はテーブルとして保持されていてもよい。
なお、上記においてはパルスレーダ方式を例に説明したが、FMCW(周波数変調連続波)方式など他のレーダ方式においても同様に適用することができる。
電波吸収体20として、例えば、カーボンシート、又はカーボン(カーボン粉末、カーボンナノチューブまたは炭素繊維など)やフェライトなど電波吸収材を含有した樹脂を用いることができる。例えばレーダ波の透過率が40%(すなわち、減衰率60%)程度のカーボンシートを電波吸収体20として用いることができる。あるいは、ポリカーボネート(PC)の透過率は20%程度であるが、透過率が20%(すなわち、減衰率80%)程度のカーボン含有PCを電波吸収体20として用いることができる。更には、レーダ波の透過率が10%以下(すなわち、減衰率90%以上)のカーボンシートまたはカーボン含有PCを電波吸収体20として用いるとより好適である。
透光性カバー12は、レーダ波の周波数に対して最適化された厚さでない場合は、大きな反射波(例えば-5dB程度)が生じる。透光性カバー12から反射されたレーダ波は反射波として基体11方向に戻ってくる。これを十分に吸収できるように、電波吸収体20は、前面カバーである透光性カバー12の反射減衰率(電波反射率)の2倍以上の減衰率を有していることが好ましい。この場合、透光性カバー12により反射されたレーダ波が、車両構成部によって反射され、レーダユニット15に戻る反射波の強度が約1/10以下に減じられるため、十分に高いノイズ識別精度が得られる。
なお、電波吸収体20としては、上記に例示したものに限らず、誘電性電波吸収材、磁性電波吸収材、導電性電波吸収材など、種々の材料、又はこれらの組合せを用いることができる。
また、電波吸収体20によって反射されたレーダ波が十分に吸収され、十分な精度で検知すべき対象物を検知できるのであれば、閾値関数(Vth-Δt)による不要信号の識別処理(ステップS14)は不要の場合がある。
本実施形態のランプ装置によれば、透光性カバー(前面カバー)12などのランプ装置内の構成部により反射されたレーダ波が、エンジン等の車両構成部分によって反射され、当該反射波がランプ装置内に戻る不要反射レーダ波(及びその多重反射波)によるゴースト又はノイズを効果的に抑制することができる。また、基体11は、レーダユニット15のアンテナ面15Sを除く面に配置され、当該基体11上に電波吸収体20が配置されていることにより、レーダユニット15前面部に配置される部材からの不要反射レーダ波(及びその多重反射波)を効率よく吸収できる。
従って、ノイズが小さく、ダイナミックレンジが大きいなど高精度のレーダ機能を有するランプ装置を提供することができる。また、信号とノイズとの識別が容易となり、高速かつ高精度のレーダ機能を実現することができる。
また、特に、車両斜め前方又は斜め後方の対象物検知を行うクロス・トラフィック・アラートに用いられるクロス・トラフィック・レーダにおいては、比較的近距離の対象物検知を行うため、車両構成部分からの反射によるゴースト又はノイズ(不要反射波)との識別が難しい。本発明によれば、特に比較的近距離の対象物検知の際の対象物検知信号と不要反射波との識別を高精度に行うことができる。
[第2の実施形態]
図7Aは、本発明の第2の実施形態のランプ装置40の内部構造の一例を模式的に示す図であり、図7Bは、電波吸収体20の配置及び大きさを説明する図である。
[第2の実施形態]
図7Aは、本発明の第2の実施形態のランプ装置40の内部構造の一例を模式的に示す図であり、図7Bは、電波吸収体20の配置及び大きさを説明する図である。
本実施形態において、電波吸収体20は、基体11上の一部に設けられていてもよい。電波吸収体20(電波吸収部)は、車両に取り付けられたときに、レーダユニット15と車両構成部分90との間、すなわち、レーダユニット15と車両構成部分90とを仕切る基体11上の一部上に配置されるように設けられている。
より具体的には、電波吸収体20は、少なくとも透光性カバー12による反射波が車両構成部分90によって反射され、ランプ装置10の内部に向かう反射波RQを減衰する位置及び大きさを有して設けられている。
換言すれば、電波吸収体20は、基体11の透光性カバー(前面カバー)12が対向する面上の領域の少なくとも一部に設けられている。すなわち、電波吸収体20は、ランプ装置40の後方面上の少なくとも一部の領域に設けられている。なお、電波吸収体20は、ランプ装置40の内部側及び外部側のいずれに設けられていてもよい。
図7Bは、電波吸収体20の配置を説明するための模式的な部分拡大図である。図7Bに示すように、電波吸収体20(電波吸収部)は、レーダユニット15のアンテナ15Xの送信面及び/又は受信面(アンテナ面15S)の法線方向AX2に沿って基体11上にレーダユニット15を投影したときの基体11上の領域R1よりも大きく、当該投影領域R1を包含する位置及び大きさの領域PRを有するように設けられていることが好ましい。
あるいは、少なくとも電波吸収体20が、当該法線方向AX2に沿ってアンテナ15Xを基体11上に投影したときの基体11上の領域R2よりも大きく、当該投影領域R2を包含する位置及び大きさ(電波吸収体20の領域PR)で設けられていることが好ましい。
第2の実施形態のランプ装置40によれば、エンジン等の車両部分からの反射レーダ波がアンテナ15Xに入射してノイズを生じさせたり、アンテナ15Xからの送信波に影響を与えたりすることを回避することができる。また、レーダユニット15に入射した車両部分からの反射レーダ波がレーダユニット15内で多重反射してレーダユニット15のレーダ機能を阻害することを回避することができる。
本実施形態のランプ装置によれば、透光性カバーなどにより反射されたレーダ波が車両構成部分によって反射され、ランプ装置内部に戻る反射レーダ波及びその多重反射波によるゴースト又はノイズを効果的に抑制することができる。
従って、ノイズが小さく、ダイナミックレンジが大きいなど高精度のレーダ機能を有するランプ装置を提供することができる。また、信号とノイズとの識別が容易となり、高速かつ高精度のレーダ機能を実現することができる。
[第3の実施形態]
図8は、本発明の第3の実施形態のランプ装置50の内部構造の一例を模式的に示す図である。
[第3の実施形態]
図8は、本発明の第3の実施形態のランプ装置50の内部構造の一例を模式的に示す図である。
本実施形態のランプ装置50は、第1の実施形態のランプ装置10の基体11に代わり、基体11Aがカーボン等の電波吸収材を含有した電波吸収材含有樹脂からなる点である。
より具体的には、基体11Aは、例えばポリカーボネート(PC)にカーボンを含有したカーボン含有樹脂からなる。基体11Aとして、例えば、レーダ波の透過率が40%以下のカーボン含有樹脂が好適に用いられ、さらに、透過率が10%以下のカーボン含有樹脂がさらに好適に用いられる。
なお、基体11A全体が電波吸収材含有樹脂からなる場合に限らない。上記したように、アンテナ面15Sの法線方向AX2にレーダユニット15又はアンテナ15Xを基体11上に投影したときの基体11上の領域R1を少なくとも包含する位置及び大きさの領域PRを有するように、電波吸収材が基体11の樹脂に含有され、電波吸収材含有領域(電波吸収部)が設けられていればよい。
本実施形態のランプ装置50によれば、簡便な構造で、電波吸収部を基体11と一体的に形成することができ、上記した実施形態と同様な利点を有するレーダ機能を有するランプ装置を提供することができる。
[第4の実施形態]
図9は、本発明の第4の実施形態のランプ装置60の内部構造の一例を模式的に示す図である。
[第4の実施形態]
図9は、本発明の第4の実施形態のランプ装置60の内部構造の一例を模式的に示す図である。
本実施形態においては、レーダユニット15の前方であって、透光性カバー(前方カバー)12との間に遮蔽部材(エクステンション)18が設けられている。
遮蔽部材18は、レーダユニット15を外部から視認し難くするため、レーダユニット15の前面を覆うように設けられている。また、遮蔽部材18は、レーダユニット15の送受信アンテナ15Xの送受信面(アンテナ面)15Sの全面を覆うように設けられている。
また、電波吸収体20(電波吸収部)が、レーダユニット15のアンテナ面15Sの法線方向AX2にレーダユニット15を基体11上に投影したときの領域R1を包含する位置及び大きさの領域PRを有するように設けられている(図7B参照)。
従って、遮蔽部材18によって反射された反射波が、車両構成部分によって反射され、当該反射波がランプ装置内部に戻ってゴースト又はノイズを生じさせることを効果的に抑制することができる。また、上記した実施形態と同様な利点を有する。従って、ノイズが小さく、ダイナミックレンジが大きい高速かつ高精度のレーダ機能を有するランプ装置を提供することができる。
10,40,50,60:ランプ装置
11:基体
12:透光性カバー
14:ランプユニット
15:レーダユニット
15S:アンテナ面
15X:送受信アンテナ
16:発光ユニット
16A:光源
16B:導光体
18:遮蔽部材
19:エクステンション
20:電波吸収部
30:ミリ波センサモジュール
31:ジェネレータ
35:信号処理部
35A:距離/信号強度算出部
35B:信号識別部
11:基体
12:透光性カバー
14:ランプユニット
15:レーダユニット
15S:アンテナ面
15X:送受信アンテナ
16:発光ユニット
16A:光源
16B:導光体
18:遮蔽部材
19:エクステンション
20:電波吸収部
30:ミリ波センサモジュール
31:ジェネレータ
35:信号処理部
35A:距離/信号強度算出部
35B:信号識別部
Claims (12)
- 車両への取り付け部であるハウジングと、
ランプユニットと、
レーダ波を送信し、対象物からの反射波を受信するアンテナを有するレーダユニットと、
前記ランプユニット及び前記レーダユニットを内部に収容するように前記ハウジングの前面側を覆って取り付けられ、前記レーダ波を透過する透光性カバーと、
前記ハウジングの前記透光性カバーに対向する面またはその反対側の面に設けられた電波吸収部と、
を有するランプ装置。 - 更に、前記電波吸収部の前記レーダ波の電波吸収率に基づいて、前記アンテナによる受信信号からノイズを識別する信号処理部を有する請求項1に記載のランプ装置。
- 前記信号処理部は、前記受信信号の示す前記対象物の距離と信号強度とに基づいて前記ノイズを識別する、請求項2に記載のランプ装置。
- 前記信号処理部は、送信波と前記対象物からの前記反射波との時間差と、前記対象物からの前記反射波の信号強度との関係を算出する対象物強度/距離算出部と、
前記電波吸収部により減衰されて前記アンテナに到達する不要反射波と送信波との時間差と、前記不要反射波の信号強度との関係を算出する不要反射強度/距離算出部と、を有する請求項2又は3に記載のランプ装置。 - 前記電波吸収部は、前記アンテナの送信面又は受信面の法線方向に沿って前記レーダユニットを投影した前記ハウジング上の領域を少なくとも包含する領域に設けられている、請求項1ないし4のいずれか一項に記載のランプ装置。
- 前記電波吸収部は、少なくとも前記アンテナの送信面又は受信面の法線方向に沿って前記アンテナを投影した前記ハウジング上の領域を包含する領域に設けられている、請求項1ないし5のいずれか一項に記載のランプ装置。
- 車両への取り付け部であるハウジングと、
ランプユニットと、
レーダ波を送信し、対象物からの反射波を受信するアンテナを有するレーダユニットと、
前記ランプユニット及び前記レーダユニットを内部に収容するように前記ハウジングの前面側を覆って取り付けられ、前記レーダ波を透過する透光性カバーと、を備え、
前記ハウジングには前記レーダ波を吸収する電波吸収材が含まれているランプ装置。 - 更に、前記ハウジングの前記レーダ波の電波吸収率に基づいて、前記アンテナによる受信信号からノイズを識別する信号処理部を有する請求項7に記載のランプ装置。
- 前記信号処理部は、前記受信信号の示す前記対象物の距離と信号強度とに基づいて前記ノイズを識別する、請求項8に記載のランプ装置。
- 前記信号処理部は、送信波と前記対象物からの前記反射波との時間差と、前記対象物からの前記反射波の信号強度との関係を算出する対象物強度/距離算出部と、
前記ハウジングにより減衰されて前記アンテナに到達する不要反射波と送信波との時間差と、前記不要反射波の信号強度との関係を算出する不要反射強度/距離算出部と、を有する請求項8又は9に記載のランプ装置。 - 前記ハウジングのうち、前記電波吸収材が含まれる電波吸収材含有領域は、前記アンテナの送信面又は受信面の法線方向に沿って前記レーダユニットを投影した前記ハウジング上の領域を少なくとも包含する領域に設けられている、請求項7ないし10のいずれか一項に記載のランプ装置。
- 前記ハウジングのうち、前記電波吸収材が含まれる電波吸収材含有領域は、少なくとも前記アンテナの送信面又は受信面の法線方向に沿って前記アンテナを投影した前記ハウジング上の領域を包含する領域に設けられている、請求項7ないし11のいずれか一項に記載のランプ装置。
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- 2020-09-24 JP JP2020159859A patent/JP2022053186A/ja active Pending
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- 2021-09-21 US US18/020,947 patent/US20230296762A1/en active Pending
- 2021-09-21 CN CN202180051197.XA patent/CN115885130A/zh active Pending
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