CN211822190U - 具有毫米波雷达的车用灯具系统 - Google Patents

Abstract

一种具有毫米波雷达的车用灯具系统，其主要将一车用灯具系统设置于一车辆载具，其中，所述的车用灯具主要具有一光学模块和至少一毫米波雷达模块，所述的毫米波雷达模块可发射及接收一毫米波讯号，使车用灯具系统透过毫米波讯号进行雷达侦测以产生一行车信息，以供驾驶人参考，再者，本发明的毫米波雷达模块与光学模块共享一反射镜和一车用电力系统，以实现车用灯具系统的体积微小化，并且无须增加毫米波雷达模块的设置数量，即可增加毫米波雷达模块的探测范围。

Description

具有毫米波雷达的车用灯具系统

技术领域

本发明涉及一种共享车辆灯具的光源模块和反射镜的「具有毫米波雷达的车用灯具系统」。

背景技术

随着车联网和自动驾驶科技的兴起，越来越多车辆开始导入车载雷达设备，所述的车载雷达可以探测车辆外部物体位置、距离和速度，更高阶者可以辨识物体类型或者根据雷达讯号进行成像，使驾驶人获得更多行车讯息可供参考，目前车载雷达技术包含有红外线雷达、超音波雷达、光达(LiDAR)、摄影机和毫米波雷达(mmwave radar)，然而，毫米波雷达不受天气环境影响、探测距离较远，因此而成为车载雷达较佳选择。

现有的车载雷达常用于辅助车辆测距的应用，其中，车载雷达常装设于保险杆的位置，这种方式需要在保险杆另外开设安装孔，这对于保险杆结构有较大的安全性疑虑，且如此一来，车载雷达由于空间上的限制，一般只能采用PCB微带天线(microstrip antenna)直接发出与接收无线电波，而无法使用具备高指向性的抛物面天线提高增益，因此雷达的角度与分辨率不易提高，同时天线孔径的不足限制了雷达可以侦测的最远距离，虽有发明人将毫米波雷达设置于车灯，请参照美国发明专利第US8803728B2号「Millimeter waveradar-equipped headlamp」，其揭露一种配备有毫米波雷达的前照灯，其主要由一照明装置单元、一架体及一毫米波雷达所组成，且照明装置单元可包含一投射透镜、一光源、一反射器和一遮光罩，所述的投射透镜用以将光源产生的光线透射出车灯外部，所述的光源用以产生照明光源，所述的反射器用以反射光源所产生的光线，将光线反射至车灯外部，所述的遮光罩用以阻挡来自反射器的部分反射光，又，毫米波雷达可包含一天线模块、一毫米波导波管、一毫米波反射镜和一控制模块，其中：所述的天线模块用以接收毫米波，所述的毫米波导波管用以发射毫米波，所述的毫米波反射镜可将毫米波导波管产生的毫米波反射至投射透镜外部，所述的控制模块用以控制天线模块；据此，此美国专利提出一种将毫米波雷达设置于车辆前照灯内的发明；另有其他参考文献，如下:

(1)中国发明专利第CN107887686B号「车载数组雷达天线和车灯」；

(2)中国发明专利第CN109375191A号「共照射源3D激光雷达和2D探测器超空间分辨率信息获取方法及装置」；

(3)中国发明专利第CN110103810A号「三维探测照明系统及汽车」；

(4)美国发明专利第US10421390B2号「LAMP DEVICE」；

(5)美国发明专利第US8803728B2号「Millimeter wave radar-equippedheadlamp」；

(6)美国发明专利第US2019275923A1号「SENSOR SYSTEM」

(7)美国发明专利第US20180275269A1号「RADAR ARRANGEMENT」。

然而，第US8803728B2号美国专利所提出的配备有毫米波雷达的前照灯，其毫米波雷达探测范围极为窄小，若要增加毫米波雷达的探测范围，则必须增加毫米波雷达的设置数量，若增加毫米波雷达数量，所增设的毫米波雷达面积势必增加，这将遮挡到光源的照射路径，提升毫米波雷达的探测范围，却也牺牲掉照明光线的照射范围，对于车辆而言更加危险，据此，如何将毫米波雷达结合在车灯内部，并且不会干涉到照明光源，同时能保证雷达具备较高的远场指向性增益与角分辨率，此乃待需解决的问题。

另，车载毫米波雷达一般采用相位控制数组形式的收发方式，以多组天线形成基线，控制发射端的波束方向，但这样的系统中，其单一天线的指向性增益通常较低，无法形成具备完整指向性的波束，因此可能存在车辆间不同发射源互相干扰的问题，而接收端则因为合成波束的指向性限制，即便以较复杂的算法，亦只能在一定程度内减少干扰，故在有限的信噪比下，视角内探测多个目标的信号之间容易产生混淆，同时在有限的发射功率下，可探测的距离范围因为波束分散而被限制。

发明内容

有鉴于上述的问题，本发明人依据多年来从事相关行业的经验，针对毫米波雷达和车辆照明灯具进行研究及改进；缘此，本发明的主要目的在于提供一种将毫米波雷达设置于车辆照明灯具，并且共享车辆照明灯具的光源模块和反射镜的具有毫米波雷达的车用灯具系统。

为达上述的目的，本发明的具有毫米波雷达的车用灯具系统，其主要将一车用灯具系统设置于一车辆载具，其中，所述的车用灯具系统主要具有：

一灯壳，其中一端组设有一灯罩，另一端组设有一反射镜，该灯壳与该灯罩之间形成有一容置空间；

一光学模块，组设于该容置空间，该光学模块所产生的一照明光线经由该反射镜反射至该灯罩；

一毫米波雷达模块，组设于该反射镜，且该毫米波雷达模块与该光学模块设置于相对位置，驱动该毫米波雷达模块可发射及接收至少一毫米波讯号；

一波束过滤模块，设置于该毫米波雷达模块与该光学模块之间，该波束过滤模块可反射该毫米波讯号，并供该照明光线穿透；以及

一控制模块，组设于该灯壳内部，该控制模块耦接于该毫米波雷达模块，该控制模块驱动该毫米波雷达模块动作，并分析所接收到的该毫米波讯号以产生一行车信息。

所述的毫米波雷达模块具有至少一焦平面天线数组，所述的焦平面天线数组可发射及接收一毫米波讯号，使车用灯具系统透过毫米波讯号进行雷达侦测以产生一行车信息，以供驾驶人参考，再者，本发明的毫米波雷达模块与光学模块共享一反射镜和一车用电力系统，以实现车用灯具系统的体积微小化，又，毫米波雷达模块透过反射镜和波束过滤模块的反射作用下，可以聚焦毫米波讯号于指定方向，藉此以增加毫米波雷达模块的探测范围，并且毫米波讯号经过能量聚焦后，可以探测至更远的距离。

本发明还提供了一种具有毫米波雷达的车用灯具系统，包含：

一灯壳，其中一端组设有一灯罩另一端组设有一反射镜，该灯壳与该灯罩之间形成有一容置空间；

一光学集成电路，组设于该容置空间，该光学集成电路集成有至少一光学模块和至少一毫米波雷达模块，该光学集成电路供以对该反射镜发射一照明光线和一毫米波讯号；以及

一控制模块，组设于该灯壳内部，该控制模块耦接于该光学集成电路，该控制模块驱动该光学集成电路动作，并分析所接收到的该毫米波讯号产生一行车信息。

为使得以清楚了解本发明的目的、技术特征及其实施后的功效，兹以下列说明搭配图示进行说明，敬请参阅。

附图说明

图1为本发明的组成示意图(一)。

图2为本发明的组成示意图(二)。

图3为本发明的组成示意图(三)。

图4为本发明的组成示意图(四)。

图5为本发明的实施示意图(一)。

图6为本发明的实施示意图(二)。

图7为本发明的实施示意图(三)。

图8为本发明的实施示意图(四)。

图9为本发明的实施示意图(五)。

图10为本发明的另一实施例(一)。

图11为本发明的另一实施例(二)。

具体实施方式

请参阅图1，图中所示为本发明的组成示意图(一)，如图，本发明的车用灯具系统10，其组设于一车辆载具20，所述的车用灯具系统10可同时向外发射照明光线和毫米波(Millimeter Wave,mmWave)，所述的毫米波又称为极高频(Extremely High Frequency,EHF)，指波长由1mm到10mm的电磁波，频率范围是 30GHz到300GHz，在无线电频谱里，毫米波位于微波和红外波的范围内，又，车用灯具系统10另耦接于车辆载具20的一车用电力系统201及一行车计算机主机202，其中，车用电力系统201可供给车用灯具系统10运行所需要的电力，行车计算机主机202可接收车用灯具系统10所传送的一毫米波雷达信息，并且显示在行车计算机主机202，以供驾驶人可以查看雷达信息，进而取得前方车辆的距离、速度等讯息。

请参阅图2～图3，图中所示分别为本发明的组成示意图 (二)～(三)，如图，本发明的车用灯具系统10，其主要成型有一灯壳 101，其中，灯壳101一端组设有一灯罩102、另一端组设有一反射镜103，且灯罩102与反射镜103之间形成有一容置空间1011，再者，所述的反射镜103系设置于灯罩102相对位置，又，反射镜103 由金属导体材料制成，可将光线和毫米波讯号反射至灯罩102，使光线和毫米波讯号经由反射镜103反射至灯罩102外部，以供车辆载具20(本图未绘示)作为照明用途，又，容置空间1011另组设有一光学模块104和一波束过滤模块105，其中，所述的光学模块104驱动后可产生一照明光线，并将照明光线照射于反射镜103形成一反射光源，光学模块104可为一发光二极管、一白炽灯、一氙气灯或一雷射灯模块其中一种或其组合，但凡任何一种可供照明使用的光学件皆可实施，所述的波束过滤模块105设置于反射镜103与光学模块104之间。

请再搭配参阅图3，波束过滤模块105由透光材料制成，使可见光可以自由穿透过波束过滤模块105，其可以为玻璃材料、透明陶瓷、亚克力等透明非导体材料，皆可以实施，再者，波束过滤模块105另布设有一波反射单元1051，所述的波反射单元1051为1 毫米以下的导体金属结构，其可以为导体线数组或导体织网，透过间隔小于1毫米的导体线，使波反射单元1051可以完整的反射电磁波，并且同时可以提供光线穿透过去。

请再参阅图2，反射镜103表面组设有一毫米波雷达模块106，其中，所述的毫米波雷达模块106由焦平面天线数组组成，所述的焦平面天线包含有至少一微波发射单元和至少一微波接收单元，毫米波雷达模块106透过金属导体构成的反射镜103将电磁波的能量聚焦于特定方向，达到对远处物体精准的探测，据此，毫米波雷达模块106具有较高的指向性增益，对于特定方向上的物体，能集中更多射频功率进行探测，亦大幅提高了雷达的信噪比，所以能够探测更远的物体，又，毫米波雷达模块106将多组焦平面天线数组(微波发射单元和微波接收单元)设置于焦距平面上的多个不同的位置，可以透过同一组反射镜103的反射面，同时探测多个方向的目标，而每个微波发射单元和微波接收单元可以独立的开关或是调制发射功率，可在最大程度上减少对目标空间的电磁干扰，避免其他的雷达系统发生误判的状况，又，所述的焦平面天线数组还可以相位数组排列于反射镜103，焦平面数组可以集中波束的角度分辨率。

另，由于未来车载照明可能以多组LED形成数组为主流，故在本发明的实施例中，基于在反射镜103上的焦平面数组可以集中波束的基础上，多个车用灯具系统10可在空间中形成特定数组分布，并设定焦平面数组中收发机(焦平面天线)的信号源同步，因此每个反射镜103上焦平面数组的某个元素(焦平面天线)，和其它反射镜上焦平面数组的波束方向相同的对应元素可再组成一相位数组，如此一来，所述的相位数组可在每个波束中更细化原先由焦平面数组所提供的角分辨率，其中，本实施例的相位数组的每个波束可以提供5～10度独立视角，而相位数组可以提供<1度的角分辨率，两者融合(通过数字波束合成)可以达到广视域图像及高分辨率适应性的成像雷达。

请参阅图4，图中所示为本发明的组成示意图(四)，请搭配参阅「第1图」图1～图3，如图，本发明的车用灯具系统10还包含有一控制模块107，控制模块107分别耦接于车用电力系统201、行车计算机主机202和毫米波雷达模块106，其可以为一中央处理器 (CentralProcessing Unit,CPU)、一数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)、一微处理器(Micro Processing Unit,MPU)、一微控制器(Micro Control Unit,MCU)、一图形处理器(Graphic Processing Unit,GPU)或一现场可程序化逻辑数组(Field Programmable GateArray,FPGA)其中一种；如图中所示，控制模块 107可以组设于灯壳101内部，使控制模块107可以隐藏于灯壳101 内部，进而避开光学模块104的光源照射路径、和毫米波雷达模块106的毫米波讯号发射及接收路径，其中，控制模块107可控制毫米波雷达模块106动作，以及分析毫米波雷达模块106所接收到的反射的毫米波讯号，根据分析结果产生一行车信息，将行车信息传送至行车计算机主机202，请再参阅图中，灯壳101进一步成型有一第二容置空间1012，控制模块107可以容置于第二容置空间1012，但不以此为限。

请参阅图5，图中所示为本发明的实施示意图(一)，如图，本发明的车用灯具系统10提供照明光源时，光学模块104产生一照明光线L1，所述的照明光线L1穿透过波束过滤模块105，经过反射镜103反射后照射于灯罩102外部，完成光线的照射路径，其中，当光学模块104为发光二极管时，光学模块104在反射镜103的反射作用下，可增加照明光线L1的照射范围，又，反射镜103的反射面更可以成型有一漫反射结构，使照明光线L1透过反射镜103反射后，照射出去的照明光线L1可以更加均匀柔和；车用灯具系统10 提供毫米波雷达探测时，控制模块107驱动毫米波雷达模块106后，毫米波雷达模块106透过焦平面天线数组发射一毫米波讯号L2，并将毫米波讯号L2发射至波束过滤模块105。

请再参阅图6，图中所示为本发明的实施示意图(二)，如图中所示，当毫米波讯号L2接触于波束过滤模块105时，波束过滤模块105会进一步反射毫米波讯号L2，使毫米波讯号L2被反射至反射镜103，在反射镜103的反射作用下，进一步将毫米波讯号L2 反射至灯罩102外部，其中，透过反射镜103和波束过滤模块105 的反射作用，可进一步聚焦毫米波讯号L2，使毫米波讯号L2可以聚焦于多个指定方向，以增加毫米波雷达模块106的探测范围，并且毫米波讯号L2经过反射镜103和波束过滤模块105的反射后，能集中更多射频功率进行探测，亦大幅提高了雷达的信噪比，以探测更远的物体。

请参阅图7～图8，图中所示为本发明的实施示意图 (三)～(四)，如图中所示，车辆载具20对前方路径上的另一车辆载具 20’发射毫米波讯号L2，当毫米波讯号L2于另一车辆载具20’反射回车辆载具20后，毫米波雷达模块106的焦平面天线数组可以接收反射回来的毫米波讯号L2，毫米波雷达模块106可进一步将毫米波讯号L2传送至控制模块107，使控制模块107分析接收到的毫米波讯号L2以产生一行车信息，其中，所述的行车信息可以包含前车速度、前车距离或前车位置等信息。

请再参阅图9，图中所示为本发明的实施示意图(五)，并请搭配参阅图4，如图，当控制模块107产生行车信息后，控制模块107可进一步将行车信息D传送至行车计算机主机202，以供驾驶人可以透过行车计算机主机202查看行车信息D。

请参阅图10，图中所示为本发明的另一实施例(一)，如图，本发明的车用灯具系统10’，其主要成型有一灯壳101’，一灯罩102’组设于灯壳101’顶端，使灯壳101’与灯罩102’之间形成有一容置空间1011’，再者，容置空间1011’底部与灯罩102’呈相对位置组设有一反射镜103’，所述的反射镜103’可将光线反射至灯罩102’，使光线经由反射镜103’反射后照射至灯罩102’外部，以供车辆载具20(本图未绘示)作为照明用途，又，容置空间 1011’另组设有一光学集成电路104’，所述的光学集成电路104’集成有一光学模块与一毫米波雷达模块，所述的毫米波雷达模块包含有至少一焦平面天线数组，又，灯壳101’进一步成型有一第二容置空间1012’，一控制模块107’可以容置于第二容置空间1012’，并且控制模块107’耦接于光学集成电路104’，使控制模块107’可以控制光学集成电路104’的光线动作和毫米波讯号动作，本实施例中透过将光学模块与毫米波雷达模块集成于光学集成电路104’，可使组成的车用灯具系统10’无须波束过滤模块亦可以完成照明和毫米波雷达探测的动作，可大幅缩小车用灯具系统10’制成的体积。

请参阅图11，图中所示为本发明的另一实施例(二)，如图，本发明的车用灯具系统10，其中，控制模块107耦接有一无线传输模块108，所述的无线传输模块108可以透过无线联机至行车计算机主机202，使控制模块107可以将行车信息透过无线传输方式传送至行车计算机主机202，进而减少车用灯具系统10与行车计算机主机202之间的线路布设，其可以为一蓝牙传输模块、一wi-fi传输模块、一zigbee模块或一2.4G传输模块，但不以此为限。

综上可知，本发明的具有毫米波雷达的车用灯具系统，其主要将一车用灯具系统设置于一车辆载具，其中，所述的车用灯具主要具有一光学模块和至少一毫米波雷达模块，所述的毫米波雷达模块包含有至少一焦平面天线数组，焦平面天线数组可发射及接收一毫米波讯号，使车用灯具系统透过毫米波讯号进行雷达侦测以产生一行车信息，以供驾驶人参考，再者，本发明的毫米波雷达模块与光学模块共享一反射镜和一车用电力系统，以实现车用灯具系统的体积微小化，并且，毫米波雷达模块透过反射镜和波束过滤模块的反射作用下，可以聚焦毫米波讯号于指定方向，藉此以增加毫米波雷达模块的探测范围，并且毫米波讯号经过能量聚焦后，可以探测至更远的距离；依此，本发明其据以实施后，确实可达到提供一种将毫米波雷达设置于车辆照明灯具，并且共享车辆照明灯具的光源模块和反射镜的具有毫米波雷达的车用灯具系统的目的。

以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明实施的范围；任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神与范围下所作的均等变化与修饰，皆应涵盖于本发明的专利范围内。

综上所述，本发明具有「产业利用性」、「新颖性」与「进步性」等专利要件；申请人依据专利法的规定，向钧局提起发明专利的申请。

【符号说明】

10 车用灯具系统

101 灯壳 102 灯罩

1011 容置空间

1012 第二容置空间

103 反射镜 104 光学模块

105 波束过滤模块 106 毫米波雷达模块

1051 波反射单元

107 控制模块 108 无线传输模块

20 车辆载具 20’ 另一车辆载具

201 车用电力系统 202 行车计算机主机

D 行车信息

L1 照明光线 L2 毫米波讯号

10’ 车用灯具系统

101’ 灯壳 102’ 灯罩

1011’ 容置空间

1012’ 第二容置空间

103’ 反射镜 104’ 光学集成电路

107’ 控制模块

Claims (10)

1.一种具有毫米波雷达的车用灯具系统，其特征在于，包含：

一灯壳，其中一端组设有一灯罩，另一端组设有一反射镜，该灯壳与该灯罩之间形成有一容置空间；

一光学模块，组设于该容置空间，该光学模块所产生的一照明光线经由该反射镜反射至该灯罩；

一毫米波雷达模块，组设于该反射镜，且该毫米波雷达模块与该光学模块设置于相对位置，驱动该毫米波雷达模块可发射及接收至少一毫米波讯号；

一波束过滤模块，设置于该毫米波雷达模块与该光学模块之间，该波束过滤模块可反射该毫米波讯号，并供该照明光线穿透；以及

一控制模块，组设于该灯壳内部，该控制模块耦接于该毫米波雷达模块，该控制模块驱动该毫米波雷达模块动作，并分析所接收到的该毫米波讯号以产生一行车信息。

2.根据权利要求1所述的具有毫米波雷达的车用灯具系统，其特征在于，所述波束过滤模块呈透明状，且该波束过滤模块表面布设有一波反射单元。

3.根据权利要求2所述的具有毫米波雷达的车用灯具系统，其特征在于，所述波反射单元为一导体金属结构制成，该导体金属结构排列为一数组式排列或一织网式排列。

4.根据权利要求3所述的具有毫米波雷达的车用灯具系统，其特征在于，所述波反射单元的该导体金属结构的空隙小于1毫米。

5.根据权利要求1所述的具有毫米波雷达的车用灯具系统，其特征在于，所述毫米波雷达模块包含有一焦平面天线数组。

6.根据权利要求5所述的具有毫米波雷达的车用灯具系统，其特征在于，所述焦平面天线数组以相位数组排列于该反射镜。

7.根据权利要求1所述的具有毫米波雷达的车用灯具系统，其特征在于，所述灯壳成型有一第二容置空间，所述控制模块组设于该第二容置空间。

8.根据权利要求1所述的具有毫米波雷达的车用灯具系统，其特征在于，所述控制模块耦接于一行车计算机主机，该控制模块将该行车信息传送至该行车计算机主机显示。

9.根据权利要求1所述的具有毫米波雷达的车用灯具系统，其特征在于，一无线传输模块耦接于所述控制模块，该无限传输模块供以传输所述行车信息。

10.一种具有毫米波雷达的车用灯具系统，其特征在于，包含：

一灯壳，其中一端组设有一灯罩另一端组设有一反射镜，该灯壳与该灯罩之间形成有一容置空间；

一光学集成电路，组设于该容置空间，该光学集成电路集成有至少一光学模块和至少一毫米波雷达模块，该光学集成电路供以对该反射镜发射一照明光线和一毫米波讯号；以及

一控制模块，组设于该灯壳内部，该控制模块耦接于该光学集成电路，该控制模块驱动该光学集成电路动作，并分析所接收到的该毫米波讯号产生一行车信息。

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