CN117425833A

CN117425833A - 灯装置

Info

Publication number: CN117425833A
Application number: CN202280040343.3A
Authority: CN
Inventors: 上永祐太
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2021-06-10
Filing date: 2022-05-31
Publication date: 2024-01-19
Also published as: JP2022188944A; WO2022259928A1; US20240275068A1; EP4336208A4; EP4336208A1

Abstract

提供一种灯装置，其具有：作为安装至车辆的安装部的壳体；灯单元；雷达单元，其具有发送雷达波并接收来自对象物的反射波的天线；透光性罩，其以将灯单元及雷达单元收纳在内部空间内的方式覆盖壳体的前面侧地安装，并供雷达波透过；延伸部，其配置于壳体的内部空间内，且包含电磁波吸收体。

Description

灯装置

技术领域

本发明涉及灯装置，特别涉及内置有雷达装置的车辆用的灯装置。

背景技术

为了进行驾驶辅助以及自动驾驶，除了使用加速度传感器、GPS传感器以外，还会使用到相机、LiDAR(Light Detection and Ranging)、毫米波传感器等各种传感器。

特别是，毫米波雷达不受夜间或逆光等环境、浓雾、降雨及降雪等恶劣天气的影响，能维持高检测性能。另外，能够直接检测到距对象物的距离、方向、与对象物的相对速度。因此，具有以下特征：即使是近距离的对象物，也能够高速且高精度地进行对其进行检测。

在专利文献1中公开了以下一种车辆用灯具：在灯室内搭载毫米波雷达，在前面罩与毫米波雷达之间设置有供毫米波透过的导光部件。

在专利文献2中公开了以下一种车辆用灯具：搭载光源单元和毫米波雷达，并具备显现于车身的外观的树脂罩，在树脂罩的一部分设置不透明的外观部件，利用外观部件遮蔽毫米波雷达。

另外，在专利文献3中公开了以下一种车载照明装置：该车载照明装置上设置有隔板，该隔板以分隔灯具单元与雷达单元之间的空间的方式配设，并遮蔽灯具单元与雷达单元之间的辐射热以及电磁波的传递。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4842161号公报

专利文献2：日本专利第5130192号公报

专利文献3：日本特开2020-51974号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，当雷达波被配置于雷达单元前面部的部件、例如前面罩或延伸部等反射，并因该反射波以及多重反射波而产生重影(ghost)(实际上不存在的障碍物)时，致使雷达装置的检测功能下降。

特别是，从雷达单元放射出且在灯装置内反射的雷达波进一步被由金属等构成的车辆部分反射而返回灯装置内的反射雷达波(多重反射波)的强度也增强，成为噪声、重影而被检测到，因此，导致雷达装置的检测功能大幅降低。

另外，经车身框架等车辆部分反射而返回到灯装置内的反射雷达波的飞行时间与本来应被检测的来自灯装置的前方的障碍物的反射雷达波的飞行时间(即，障碍物的检测距离)接近，成为检测到实际不存在的障碍物这种重影(误检测)的原因。

本发明鉴于上述问题而完成，其目的在于提供一种具有能够有效地抑制雷达波的反射及多重反射、噪声小、动态范围大等高精度的雷达功能的灯装置。

另外，本发明的目的还在于提供一种具有能有效地抑制经构成车身的部分反射并返回至灯装置内部的反射雷达波所引起的多重反射且动态范围大的高精度的雷达功能的灯装置。

用于解决课题的手段

本发明的一实施方式的灯装置具有：

作为安装至车辆的安装部的壳体；

灯单元；

雷达单元，其具有发送雷达波并接收来自对象物的反射波的天线；

透光性罩，其以将所述灯单元及所述雷达单元收纳在内部空间内的方式覆盖所述壳体的前面侧地安装，并供所述雷达波透过；以及

延伸部，其配置于所述壳体的所述内部空间内，且包含电磁波吸收体。

附图说明

图1是示意性地表示本发明的第一实施方式的灯装置的内部结构的一例的图。

图2A是示意性地表示雷达单元15、延伸部17及透光性罩12的配置的图。

图2B是表示对从雷达单元15发射雷达波TX时的灯装置10的内外的电磁场强度进行模拟的结果的图。

图3是表示入射到聚碳酸酯(PC)的电磁波的反射率相对于入射角度的曲线图。

图4A是示意性地表示比较例中的雷达单元15、延伸部91及透光性罩12的配置的图。

图4B是表示对图4A中所示比较例的电磁场强度进行模拟的结果的图。

图5是表示针对入射到聚碳酸酯、含碳聚碳酸酯以及碳片的电磁波计算出透射率相对于厚度的结果的曲线图。

图6是示意性地表示本发明的第二实施方式的电磁波吸收体延伸部的图。

图7是示意性地表示本发明的第三实施方式的灯装置10的内部结构的一例的图。

具体实施方式

以下，对本发明的优选实施方式进行说明，但也可以适当地对这些实施方式进行改变或组合。另外，在以下的说明以及附图中，对实质上相同或者等价的部分标注相同的参照符号进行说明。

[第一实施方式]

图1是示意性地表示本发明的第一实施方式的灯装置10的内部结构的一例的图。灯装置10搭载于汽车等车辆上。灯装置10例如用于前照灯，但也可以用于尾灯等灯装置。

需要说明的是，在本说明书中，将汽车作为车辆的例子进行说明，但本发明并不限定于此。即，在本说明书中，车辆(Vehicle)是指例如船、飞机等交通工具以及有人或无人的输送手段。

图1示意性地示出了从上面观察处于搭载于车辆的左前方的状态的灯装置10(左前照灯)的情况下的水平面(或者与路面平行的面)的剖面。

在灯装置10中，由基体(壳体)11和安装在基体11的前面侧或前方侧的透光性罩(前面罩)12构成灯框体(外壳)13。

即，透光性罩12以覆盖基体11的前面侧的方式安装于基体11，基体11安装于车身侧，由此将灯装置10搭载到车身上(未图示)。另外，透光性罩12包括具有供红色、黄色等白色以外的光透过的透光性的部件。

基体11由塑料(树脂)形成。例如，前照灯由PP(聚丙烯)形成，尾灯由ASA(丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸橡胶)形成，但不限于此。另外，也可以在基体11上局部地使用金属等。

另外，透光性罩12例如由聚碳酸酯(PC)、丙烯酸(PMMA)等透光性树脂形成。

在灯框体13中内置有作为灯单元(光源部)的前照灯单元14、作为雷达装置的毫米波雷达单元(以下，简称为雷达单元)15以及延伸部17。

需要说明的是，在本说明书中，灯装置10不仅限于前照灯光源，灯装置10是指具有可朝向尾灯、背光灯等的外部发出光的目的或功能的发光装置。

前照灯单元14具有LED(Light Emitting Diode/发光二极管)等光源和用于对来自该光源的光进行配光和照射的透镜或反射器。前照灯单元14沿着光轴AX1配置，并以向前方(图中，FRONT(前方)照射近光(交会用光束)和远光(行驶用光束)的照射光LB的方式进行设置。

另外，也可以在灯装置10内设置作为DRL(Daytime Running Lights)或者转向灯(TURN灯)发挥功能的其他的灯单元。

雷达单元15在其前表面设置有具有收发面16S(以下也称为天线面16S)的雷达波的收发天线16。雷达单元15从天线16发送毫米波等雷达波，并检测经对象物反射的反射波。

由控制及信号处理装置对雷达单元15的检测信号进行信号处理，检测出与对象物之间的距离、速度及角度等。

例如，雷达单元15具有电力的受电端子、信号的收发端子，雷达单元15从车辆接受电力，并且在与搭载于车辆的控制装置或计算机之间进行各种信号的收发而动作。

雷达单元15例如受搭载于车辆的电子控制装置(ECU：Electronic Control Unit)控制，由ECU对雷达单元15的检测信号进行信号处理，处理后的信号用于各种车辆控制和驾驶辅助。

在雷达单元15中，例如优选使用76-81GHz频带的毫米波、特别优选77GHz及79GHz频带的毫米波，但不限定于该频带。

雷达单元15的天线面16S的法线方向AX2配置成相对于前照灯单元14的光轴AX1(或相对于车辆的行进方向)向外侧方向(即，在左前照灯的情况下为向左方)倾斜角度θ(在本实施方式中为45°)。

延伸部17是吸收雷达波的电磁波吸收延伸部。例如，延伸部17可以使用在碳片或聚碳酸酯等的树脂中含有碳等的碳系黑色颜料的部件。延伸部17只需构成为可吸收雷达波的电磁波吸收体即可。

另外，延伸部17所含有的电磁波吸收材料可以使用黑色系的颜料、例如铁的氧化物(例如，磁铁矿型的四氧化三铁)、铜与铬的复合氧化物、铜与铬与锌的复合氧化物等。

[实施例及比较例]

图2A是示意性地表示雷达单元15、作为电磁波吸收体的延伸部17以及透光性罩12的配置的图。另外，图3是表示入射到厚度为3mm的聚碳酸酯(PC)的频率为77GHz的电磁波的反射率相对于入射角度的曲线图。

如图2A所示，延伸部17与雷达单元15相邻，并配置在雷达单元15周围。在雷达单元15的前方配置有聚碳酸酯(PC)制的透光性罩12。

作为电磁波吸收体的延伸部17也可以设置成多个。另外，如图1所示，从吸收电磁波的观点出发，优选的是，延伸部17与雷达单元15相邻，并配置在雷达单元15的两侧部(左右方向)。

另外，优选的是，延伸部17配置成与雷达单元15相邻，且从雷达单元15的左右两侧部、上部及下部这四方包围雷达单元15。在该情况下，进一步优选的是，延伸部17形成为包围雷达单元15的一体的电磁波吸收体延伸部。

比透光性罩12更靠雷达单元15一侧的空间是灯装置10的内部空间SI，透光性罩12的相反侧的空间是灯装置10的外部空间SO。从雷达单元15的天线16向装置外部、即朝向透光性罩12放射雷达波TX。

这里，将延伸部17与透光性罩12之间的空间称为前方空间SF，将延伸部17的后方的空间称为后方空间SR。

从天线16放射出的雷达波TX透过透光性罩12而被放射到装置外部(透过波TW)，同时，其一部分经透光性罩12反射(反射波RW)。反射波RW被作为电磁波吸收体的延伸部17吸收。需要说明的是，根据延伸部17的电磁波吸收率，反射波RW的一部分透过延伸部17(透过波RP)。

图2B是与图2A对应的图，表示对从雷达单元15放射雷达波TX时的灯装置10的内外的电磁场强度进行模拟的结果的图。

在该模拟中，将延伸部17与透光性罩12之间的间隔设定为30mm，将在天线16的中心轴上的后方空间SR中比延伸部17靠后方1mm的地点设定为A，将外部空间SO中比透光性罩12靠前方1mm的地点设定为B，对电磁场强度进行了模拟。

另外，将雷达波TX的放射方向设定成天线面16S的中心轴方向。另外，将延伸部17的电磁波吸收率设定为80％，透光性罩12为厚度3mm的聚碳酸酯(PC)，并将透光性罩12的电磁波的反射率设定为20％。

需要说明的是，如图3所示，雷达波经透光性罩12反射，在入射角大的情况下，透光性罩12具有高反射率。例如入射角在约40～70°时具有约30％以上的反射率，入射角在约80°以上时具有约40～90％的反射率。

模拟的结果，透光性罩12的前方的地点B处的电场强度为E＝550V/m，延伸部17的后方的地点A处的电场强度为E＝0V/m。

即，如图2B所示，可知抑制了延伸部17的后方空间SR中的反射波的电场强度，并极度抑制了传播至延伸部17与透光性罩12之间的前方空间SF的反射雷达波，防止了重影或噪声。

另外，由于经车辆构成部90等反射的雷达波往复地被延伸部17吸收，因此，返回至延伸部17与透光性罩12之间的前方空间SF的反射波得到抑制。

因此，可知能够有效地抑制由无用反射雷达波(及其多重反射波)引起的重影或噪声，其中，经透光性罩12等灯装置内的构成部件反射的雷达波被车身、发动机等车辆构成部90等反射，该反射波返回至灯装置内而形成上述无用反射雷达波。

图4A是与图2A同样的图，是表示比较例的图。更详细而言，是示意性地表示代替电磁波吸收体即延伸部17而配置成由作为电磁波透过体的聚碳酸酯(PC)形成的延伸部91的情况下的灯装置内空间的反射雷达波的图。

从天线16放射出的雷达波TX的一部分经透光性罩12反射(反射波RW)。反射波RW透过延伸部91(透过波RP)而被车辆构成部90和/或灯装置的基体11反射(反射波QW)。

而且，来自车辆构成部90的反射波QW透过延伸部91，返回至延伸部91与透光性罩12之间的前方空间SF，并被透光性罩12、灯装置的基体11以及前照灯单元14等构成部件反射并入射到天线16，从而成为产生重影或者噪声的原因。

图4B是与图4A对应的图，图4B是表示对从雷达单元15放射出雷达波TX时的灯装置10的内外的电磁场强度进行模拟的结果的图。透光性罩12的厚度(3mm)及材质(聚碳酸酯：PC)等其他条件与图2B所示的情况相同。

透光性罩12的前方的地点B处的电场强度为E＝550V/m，延伸部91的后方的地点A处的电场强度为E＝430V/m。

即，如图4B所示，可知在延伸部91的后方空间SR内观察到强电场强度的波，在透光性罩12与延伸部91之间的前方空间SF存在雷达波的反射波。

可以理解：在灯装置10的内外的空间中，车身、发动机、散热器以及车辆部件等车辆构成部90等金属配件较多，产生了经车辆构成部90反射而返回到灯装置10内的雷达波引起的重影及噪声。

特别是，雷达波被车身、发动机等车辆构成部90反射而不会出现大幅衰减。另外，经车身等车辆构成部90反射而返回到灯装置内的反射雷达波的飞行时间与来自灯装置的前方的本应被检测的障碍物(检测对象物)的反射雷达波的飞行时间(即，障碍物的检测距离)接近，成为了会检测到实际不存在的障碍物这种重影(误检测)的原因。

[电磁波吸收体]

图5是表示针对入射到聚碳酸酯(PC)、含碳的聚碳酸酯以及碳片的电磁波(频率：77GHz)计算出透射率相对于厚度的结果的曲线图。需要说明的是，上述曲线图是在入射角为0°(垂直入射)、厚度范围为2～4mm的条件下绘制的。

聚碳酸酯(PC)的透射率为约70％以上(衰减率为30％以下)。因此，在用聚碳酸酯制成延伸部的情况下，来自透光性罩12等的反射波大部分会透过该延伸部，向后方空间SR内放射出高强度的电磁波(雷达波)。

关于碳片，由于其相对介电常数高，所以在透射特性中可看到较短周期的振动，但通过以对应于雷达波的频率的方式调整其厚度，能够使透射率在较宽范围内成为20％以下(衰减率为80％以上)，另外，容易使其透射率为10％以下(衰减率为90％以上)。

关于含碳聚碳酸酯，可以根据碳的含量而使其透射率(或衰减率)产生变化。如图5所示，可以使其透射率为30％以下(衰减率为70％以上)。

因此，通过使用含碳树脂或碳片等电磁波吸收体来制成延伸部17，能够有效地抑制雷达单元15(或天线16)的后方空间SR内的电磁波(雷达波)强度。

需要说明的是，如上所述，可以优选使用衰减率为70％以上的电磁波吸收体作为本实施例中的电磁波吸收体。另外，更优选衰减率为80％以上的材料，进一步优选衰减率为90％以上的材料。

因此，根据本实施方式，能够提供以下一种动态范围大且具有高精度的雷达功能的灯装置：能够有效地抑制经透光性罩(前面罩)12等的灯装置内的构成部件反射的雷达波被车身、发动机等的车辆构成部90反射而形成的该反射波返回至灯装置内的无用反射雷达波(及其多重反射波)所产生的重影或噪声。

[第二实施方式]

图6是示意性地表示本发明的第二实施方式的电磁波吸收体延伸部的图。第二实施方式与第一实施方式的不同之处在于，延伸部17由树脂制延伸部件92和设置在延伸部件92的背面(后方空间SR侧)的电磁波吸收体17A构成。

在第二实施方式中，经透光性罩12等的灯装置内的构成部件反射的雷达波也被延伸部17吸收，抑制了雷达单元15(或天线16)向后方空间SR内的反射雷达波的侵入。

因此，根据第二实施方式，能够提供以下一种具有高精度的雷达功能的灯装置：能够有效地抑制经透光性罩(前面罩)12等的灯装置内的构成部件反射的雷达波被车身、发动机等的车辆构成部90反射而形成的该反射波返回至灯装置内的无用反射雷达波(及其多重反射波)所产生的重影或噪声。

另外，作为延伸部件92，可以使用对光进行反射、或对光进行导光或者难以从外部目视确认到的部件。因此，能够有效地抑制重影或噪声，并能够构成难以视觉确认到内部的构造物等的作为设计配件的延伸部17。

[第三实施方式]

图7是示意性地表示本发明的第三实施方式的灯装置30的内部结构的一例的图。

第三实施方式与第一实施方式及第二实施方式不同之处在于，代替第一实施方式的灯装置10的基体11而使用了作为电磁波吸收体的基体31。

即，除了延伸部17之外，基体31也构成为电磁波吸收体。更详细而言，基体31具有与透光性罩12对置的基体背面部31B和基体侧部31S。

只要基体背面部31B和基体侧部31S中的至少一方构成电磁波吸收体即可。另外，也可以由基体背面部31B或基体侧部31S的一部分来构成电磁波吸收体。

或者，基体31也可以构成为：通过以在基体的一部分粘贴电磁波吸收体等的方式进行设置，来构成电磁波吸收体。

根据本第三实施方式，能够提供以下一种具有高精度的雷达功能的灯装置：能够有效地抑制经前面罩等的灯装置内的构成部件反射的雷达波被车身、发动机等的车辆构成部90反射而形成的该反射波返回至灯装置内的无用反射雷达波(及其多重反射波)所产生的重影或噪声。

符号说明

10，30：灯装置

11，31：基体

12：前面罩

13：灯框体

14：灯单元

15：雷达单元

16：天线

16S：天线面

17：延伸部

31B：基体背面部

31S：基体侧部

90：车辆构成部。

Claims

1.一种灯装置，其特征在于，具备：

作为安装至车辆的安装部的壳体；

灯单元；

2.根据权利要求1所述的灯装置，其特征在于，

所述延伸部由电磁波吸收材料形成。

3.根据权利要求2所述的灯装置，其特征在于，

所述电磁波吸收材料是含有碳的树脂。

4.根据权利要求1所述的灯装置，其特征在于，

所述延伸部由树脂制的延伸部件和设置于所述延伸部件的背面的电磁波吸收材料形成。

5.根据权利要求1所述的灯装置，其特征在于，

所述壳体的背面部及侧部中的至少一方构成为电磁波吸收体。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的灯装置，其特征在于，

所述延伸部以从所述雷达单元的左右两侧部、上部及下部的四方包围该雷达单元的周围的方式配置。

7.根据权利要求6所述的灯装置，其特征在于，

所述延伸部形成为包围所述雷达单元的周围的一体的电磁波吸收体延伸部。