DE102014200272A1 - Dielectric lens for radar sensors - Google Patents

Dielectric lens for radar sensors Download PDF

Info

Publication number
DE102014200272A1
DE102014200272A1 DE102014200272.9A DE102014200272A DE102014200272A1 DE 102014200272 A1 DE102014200272 A1 DE 102014200272A1 DE 102014200272 A DE102014200272 A DE 102014200272A DE 102014200272 A1 DE102014200272 A1 DE 102014200272A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
lens
function
section
lens surface
coordinate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102014200272.9A
Other languages
German (de)
Inventor
Juan Pontes
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102014200272.9A priority Critical patent/DE102014200272A1/en
Publication of DE102014200272A1 publication Critical patent/DE102014200272A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/02Refracting or diffracting devices, e.g. lens, prism
    • H01Q15/08Refracting or diffracting devices, e.g. lens, prism formed of solid dielectric material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/06Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using refracting or diffracting devices, e.g. lens
    • H01Q19/062Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using refracting or diffracting devices, e.g. lens for focusing
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/93Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S13/931Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles

Landscapes

  • Aerials With Secondary Devices (AREA)

Abstract

Dielektrische Linse für Radarsensoren, mit einem Linsenkörper (12), der mindestens eine die Radarwellen brechende Linsenfläche (14) aufweist, die durch eine Funktion h(x, y) in einem rechtwinkligen Koordinatensystem mit Koordinatenachsen X, Y und Z definiert ist, wobei h(x, y) für jeden Punkt der Linsenfläche (14) den Wert der z-Koordinate als Funktion der x- und y-Koordinaten angibt, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn ein Y-Schnitt der Linsenfläche (14) für einen gegebenen Wert x der x-Koordinate gegeben ist durch die Funktion hx(y): = h(x, y), die Linsenfläche (14) mindestens zwei Y-Schnitte (20, 22) aufweist, die in dem Sinne voneinander unabhängig sind, dass der eine Y-Schnitt (22) weder aufgrund einer Symmetrie der Linsenfläche durch den anderen Y-Schnitt (20) bestimmt noch durch Verschiebung längs der z-Achse in den anderen Y-Schnitt (20) überführbar ist.Dielectric lens for radar sensors, comprising a lens body (12) having at least one radar wave refracting lens surface (14) defined by a function h (x, y) in a rectangular coordinate system having coordinate axes X, Y and Z, where h (x, y) for each point of the lens surface (14) indicates the value of the z-coordinate as a function of the x and y coordinates, characterized in that if a Y-section of the lens surface (14) for a given value x Given the x-coordinate by the function h x (y): = h (x, y), the lens surface (14) at least two Y-sections (20, 22), which are independent of each other in the sense that the a Y-cut (22) determined neither due to a symmetry of the lens surface by the other Y-section (20) nor by displacement along the z-axis in the other Y-section (20) can be converted.

Figure DE102014200272A1_0001
Figure DE102014200272A1_0001

Description

Die Erfindung betrifft eine dielektrische Linse für Radarasensoren, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Linsenkörper, der mindestens eine die Radarwellen brechende Linsenfläche aufweist, die durch eine Funktion h(x, y) in einem rechtwinkligen Koordinatensystem mit Koordinatenachsen X, Y und Z definiert ist, wobei h(x, y) für jeden Punkt der Linsenfläche den Wert der z-Koordinate als Funktion der x- und y-Koordinaten angibt.The invention relates to a dielectric lens for radar sensors, in particular for motor vehicles, having a lens body which has at least one lens surface which breaks the radar waves and is defined by a function h (x, y) in a rectangular coordinate system with coordinate axes X, Y and Z, where h (x, y) for each point of the lens surface indicates the value of the z coordinate as a function of the x and y coordinates.

Dielektrische Linsen für Radarsensoren haben den Zweck, die Radarwellen so zu brechen, dass die von sendenden Antennenelementen des Radarsensors emittierte Strahlung gebündelt wird und umgekehrt die von den geordneten Objekten reflektierte Strahlung auf empfangende Antennenelemente fokussiert wird. Dielectric lenses for radar sensors have the purpose of breaking the radar waves so that the radiation emitted by transmitting antenna elements of the radar sensor is focused and, conversely, the radiation reflected by the ordered objects is focused on receiving antenna elements.

Gebräuchlich sind rotationssymmetrische Linsen. Für diese Linsen hat die Funktion h(x, y) die Form: h(x, y) = h(r), wobei r der radiale Abstand des Punktes (x, y) vom Mit- telpunkt der Linse ist (r2 = x2 + y2). Beim Entwurf solcher Linsen wird in einem iterativen Verfahren ein Schnitt durch die Linsenfläche längs eines Durchmessers der Linse berechnet und dann um 180° rotiert. Commonly used are rotationally symmetrical lenses. For these lenses, the function h (x, y) has the form: h (x, y) = h (r), where r is the radial distance of the point (x, y) from the center of the lens (r 2 = x 2 + y 2 ). In the design of such lenses, in an iterative process, a section through the lens surface along a diameter of the lens is calculated and then rotated 180 °.

Linsen dieser Art bieten zwar einige Vorteile, haben jedoch das Problem, dass sich der Fokuspunkt in Richtung der Linsenränder ändert. Dadurch ist die Selbstähnlichkeit verschiedener paralleler Schnitte durch die Linsenfläche sowohl in Elevation als auch im Azimut stark beeinträchtigt. Although lenses of this type offer some advantages, they have the problem that the focal point changes in the direction of the lens edges. As a result, the self-similarity of different parallel cuts through the lens surface is severely impaired in both elevation and azimuth.

Aus DE 10 2009 024 433 A1 ist eine Linse bekannt, deren Linsenfläche in Elevation und im Azimut unterschiedlich gekrümmt ist. Mit anderen Worten, die Schnitte durch die Linsenfläche im Azimut und in Elevation sind voneinander verschieden, so dass insbesondere die im Azimut und in Elevation durch die Mitte der Linse gehenden Schnitten durch voneinander verschiedene Funktionen hazi(x) = h(x, 0) und hele(y) = h(0, y) beschrieben werden.Out DE 10 2009 024 433 A1 is known a lens whose lens surface is curved differently in elevation and in the azimuth. In other words, the slices through the lens surface in azimuth and elevation are different from each other, so that in particular the slices passing through the center of the lens in azimuth and elevation have hzzi (x) = h (x, 0) and h ele (y) = h (0, y).

Beim Entwurf solcher Linsen kann man beispielsweise so vorgehen, dass zunächst die beiden durch die Mitte der Linse gehenden Schnitte im Azimut und in Elevation definiert werden und dann diese Schnitte einfach additiv überlagert werden: h(x, y) = hazi(x) + hele(y), wobei aus Konsistenzgründen und ohne Einschränkung der Allgemeinheit verlangt werden kann: hazi(0) = h(0, 0) und hele(0) = 0.In the design of such lenses, for example, one can proceed by first defining the two sections through the center of the lens in azimuth and elevation, and then superimposing these sections on an additive basis: h (x, y) = h azi (x) + h ele (y), where for reasons of consistency and without restriction of universality can be required: h azi (0) = h (0, 0) and h ele (0) = 0.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine dielektrische Linse mit verbesserten optischen Eigenschaften für Radarsensoren zu schaffen. The object of the invention is to provide a dielectric lens with improved optical properties for radar sensors.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass, wenn ein Y-Schnitt der Linsenfläche für einen gegebenen Wert x der x-Koordinate gegeben ist durch die Funktion hx(y): = h(x, y), die Linsenfläche mindestens zwei Y-Schnitte aufweist, die in dem Sinne voneinander unabhängig sind, dass der eine Y-Schnitt weder aufgrund einer Symmetrie der Linsenfläche durch den anderen Y-Schnitt bestimmt noch durch Verschiebung längs der z-Achse in den anderen Y-Schnitt überführbar ist.This object is achieved in that if a Y-cut of the lens surface for a given value x of the x-coordinate is given by the function h x (y): = h (x, y), the lens surface has at least two Y-cuts which are independent of one another in the sense that one Y-cut can not be determined due to a symmetry of the lens surface by the other Y-cut nor can be converted into the other Y-cut by displacement along the z-axis.

Beim Entwurf einer solchen Linse kann man so vorgehen, dass zunächst für mehrere Werte der x-Koordinate die entsprechenden Y-Schnitte unabhängig voneinander definiert werden, um das Brechungsverhalten der Linse in der Y-Z-Ebene für die jeweilige x-Position zu optimieren. Weiterhin kann man unabhängig von den Y-Schnitten einen X-Schnitt hy=0(x) durch den Mittelpunkt der Linse definieren und dann die Y-Schnitte hx(y) durch Addition von Konstanten so modifizieren, dass die Funktion für alle Punkte (x, 0) auf der X-Achse gilt: hx(0) = hy=0(x). In the design of such a lens, one can proceed by initially defining the corresponding Y-sections independently of one another for a plurality of values of the x-coordinate in order to optimize the refraction behavior of the lens in the YZ plane for the respective x-position. Furthermore, independent of the Y-cuts, one can define an X-cut h y = 0 (x) through the center of the lens and then modify the Y-cuts h x (y) by adding constants such that the function applies to all points (x, 0) on the X-axis applies: h x (0) = h y = 0 (x).

Wenn beispielsweise bei dem in ein Kraftfahrzeug eingebauten Radarsensor die X-Achse die horizontale Achse in Querrichtung des Fahrzeugs ist und die Y-Achse die vertikale Achse, so lässt sich die Brennweite der Linse im Azimut (gegeben durch den X-Schnitt) unterschiedlich von den Brennweiten in Elevation wählen, die durch die verschiedenen Y-Schnitte gegeben sind. Die Brennweiten in Elevation sind dabei ihrerseits von der jeweiligen lateralen Position (x-Koordinate) abhängig. Das erlaubt es beispielsweise, die einfallende Strahlung auf eine Linie zu fokussieren statt wie bisher auf einen Punkt. For example, in the automotive-mounted radar sensor, if the X-axis is the horizontal axis in the transverse direction of the vehicle and the Y-axis is the vertical axis, the focal length of the lens in azimuth (given by the X-section) differs from that of Select focal lengths in elevation, which are given by the different Y-sections. The focal lengths in elevation are in turn dependent on the respective lateral position (x-coordinate). This makes it possible, for example, to focus the incident radiation on a line instead of as before on a point.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. In the following, embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing.

Es zeigen:Show it:

1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Linse; 1 a perspective view of a lens according to the invention;

2(A) und (B) Skizzen zur Erläuterung des Konzepts eines Schnittes für eine sphärisch-plankonvexe Linse; 2 (A) and (B) Sketches for explaining the concept of a section for a spherical-plano-convex lens;

3(A) und (B) eine perspektivische Ansicht einer rotationssymmetrischen Linse und eine Skizze zur Konstruktion von Schnitten durch eine solche Linse; 3 (A) and (B) a perspective view of a rotationally symmetric lens and a sketch for constructing sections through such a lens;

4(A) und (B) eine perspektivische Ansicht einer nicht-sphärischen Linse nach dem Stand der Technik sowie zugehörige Schnitte; und 4 (A) and (B) is a perspective view of a prior art non-spherical lens and related sections; and

5 wesentliche Teile eines Radarsensors mit einer erfindungsgemäßen Linse. 5 essential parts of a radar sensor with a lens according to the invention.

In 1 ist perspektivisch eine Linse 10 für einen Radarsensor gezeigt. Diese Linse 10 weist einen massiven Linsenkörper 12 aus einem dielektrischen Kunststoff auf, der eine konvex gewölbte Linsenfläche 14 bildet, an der die durch die Linse hindurchgehenden Radarwellen gebrochen und gebündelt werden.In 1 is in perspective a lens 10 for a radar sensor shown. This lens 10 has a massive lens body 12 of a dielectric plastic having a convexly curved lens surface 14 forms at which the passing through the lens radar waves are refracted and bundled.

Die Linsenfläche 14 ist im gezeigten Beispiel symmetrisch zu zwei zueinander rechtwinkligen Achsen X und Y ausgebildet. Wenn der Radarsensor mit der Linse 10 in ein Kraftfahrzeug eingebaut ist, so verläuft beispielsweise die Achse X horizontal und die Achse Y vertikal, während eine senkrecht auf den Achsen X und Y stehende Achse Z in Fahrtrichtung des Fahrzeugs verläuft. Die Radarwellen, die durch die Linse 10 hindurchgehen, werden im wesentlichen in Richtung der Achse Z emittiert und empfangen.The lens surface 14 is formed in the example shown symmetrically to two mutually perpendicular axes X and Y. When the radar sensor with the lens 10 is installed in a motor vehicle, for example, the axis X extends horizontally and the axis Y vertically, while a perpendicular to the axes X and Y axis Z extends in the direction of travel of the vehicle. The radar waves passing through the lens 10 go through are emitted and received substantially in the direction of the axis Z.

In dem durch die Achsen X, Y und Z gebildeten kartesischen Koordinatensystem kann die Linsenfläche 14 durch eine Funktion z = h(x, y) beschrieben werden. In the Cartesian coordinate system formed by the axes X, Y and Z, the lens surface 14 be described by a function z = h (x, y).

In 1 ist weiterhin ein X-Schnitt 16 (ein Schnitt parallel zur X-Achse) gezeigt, der durch die Mitte der Linse 10 hindurchgeht. Der X-Schnitt 16 ist somit eine Schnittlinie der Linsenfläche 14 mit der X-Z-Ebene und kann beschrieben werden durch eine Funktion hy=0(x) = h(x, 0). Der Index "y = 0" gibt an, dass der Schnitt an der Stelle y = 0 liegt. In 1 is still an X-section 16 (a section parallel to the X axis) shown by the center of the lens 10 passes. The X-cut 16 is thus a section line of the lens surface 14 with the XZ plane and can be described by a function h y = 0 (x) = h (x, 0). The index "y = 0" indicates that the cut is at the location y = 0.

Weiterhin zeigt 1 einen Y-Schnitt 20, der ebenfalls durch die Mitte der Linse 10 hindurchgeht, jedoch in Richtung der Y-Achse verläuft. Dieser Y-Schnitt entspricht somit der Schnittlinie, welche die Linsenfläche 14 mit der Y-Z-Ebene bildet und kann beschrieben werden als eine Funktion hx=0(y) = h(0, y).Further shows 1 a Y-cut 20 which also passes through the middle of the lens 10 goes through, but runs in the direction of the Y-axis. This Y-cut thus corresponds to the cutting line which the lens surface 14 with the YZ plane and can be described as a function h x = 0 (y) = h (0, y).

1 zeigt noch einen zweiten Y-Schnitt 22 an der Stelle x = x0, der durch eine Funktion hx=x0(y) = h(x0, y) beschrieben wird. Entsprechend sind weitere Y-Schnitte für andere Werte der x-Koordinate möglich, ebenso weitere X-Schnitte für von 0 verschiedene Werte der y-Koordinate. 1 shows a second Y-cut 22 at the point x = x 0 , which is described by a function h x = x0 (y) = h ( x0 , y). Accordingly, further Y-cuts are possible for other values of the x-coordinate, as are further X-cuts for values of the y-coordinate other than 0.

Die Besonderheit der hier beschriebenen Linse 10 besteht darin, dass die Y-Schnitte für die verschiedenen Werte der x-Koordinate, insbesondere auch die Y-Schnitte 20, 22 voneinander unabhängig sind. Der Begriff "unabhängig" soll im folgenden anhand der 2 bis 4 näher erläutert werden. The peculiarity of the lens described here 10 is that the Y-cuts for the different values of the x-coordinate, especially the Y-cuts 20 . 22 are independent of each other. The term "independent" is to be explained below on the basis of 2 to 4 be explained in more detail.

2(A) zeigt eine herkömmliche, sphärisch-plankonvexe Linse 10' in einer Ansicht in Richtung der Y-Achse. Diese Linse hat eine konvexe Linsenfläche 14', die beschrieben wird durch die Funktion h(x, y) = (R2 – x2 – y2)1/2, wobei R der Krümmungsradius der Linsenfläche 14' ist. Die Linse hat auch noch eine zweite – ebene – Linsenfläche 14a, beschrieben durch die Funktion h(x, y) = H, wobei H eine Konstante ist. 2 (A) shows a conventional spherical plano-convex lens 10 ' in a view in the direction of the Y-axis. This lens has a convex lens surface 14 ' , which is described by the function h (x, y) = (R 2 -x 2 -y 2 ) 1/2 , where R is the radius of curvature of the lens surface 14 ' is. The lens also has a second - flat - lens surface 14a , described by the function h (x, y) = H, where H is a constant.

In 2(A) sind außerdem zwei Schnittebenen 24, 26 gezeigt, die bei unterschiedlichen x-Positionen parallel zur Y-Z-Ebene verlaufen. In 2 (A) are also two cutting planes 24 . 26 shown running parallel to the YZ plane at different x positions.

2(B) zeigt eine Ansicht derselben Linse 10' in Richtung der X-Achse. Die in den Schnittebenen 24, 26 gebildeten Y-Schnitte sind mit 24a und 26a bezeichnet. Bei diesen Y-Schnitten 24a und 26a handelt es sich um Kreissegmente, die denselben Krümmungsmittelpunkt (auf der X-Achse) haben und sich in ihren Radien unterscheiden. Ein weiterer Y-Schnitt, der durch die Mitte der Linse geht (x = 0) fällt in 2(B) mit der Kontur der Linsenfläche 14' zusammen und hat demzufolge den Radius R. Für einen beliebigen Schnitt an irgendeiner Koordinatenposition x ist der Radius r gegeben durch r = (R2 – x2)1/2. Sämtliche Y-Schnitte sind somit durch den Krümmungsradius R der Linsenfläche 14' und die Koordinate x eindeutig bestimmt und folglich nicht voneinander unabhängig. Es gibt keinen freien Parameter, den man variieren könnte, um die Form des Schnittes zu verändern. 2 B) shows a view of the same lens 10 ' in the direction of the X-axis. The in the cutting planes 24 . 26 formed Y-cuts are with 24a and 26a designated. With these Y-cuts 24a and 26a they are circle segments that have the same center of curvature (on the X axis) and differ in their radii. Another Y-cut that passes through the center of the lens (x = 0) drops in 2 B) with the contour of the lens surface 14 ' and therefore has the radius R. For any intersection at any coordinate position x, the radius r is given by r = (R 2 -x 2 ) 1/2 . All Y-sections are thus by the radius of curvature R of the lens surface 14 ' and the coordinate x is uniquely determined and therefore not independent of each other. There is no free parameter that could be varied to change the shape of the cut.

Entsprechendes gilt für alle rotationssymmetrischen Linsen, auch wenn sie nicht sphärisch sind. Als Beispiel zeigt 3(A) eine Linse 10'' mit einer nicht-sphärischen, aber rotationssymmetrischen Linsenfläche 14''. 3(B) zeigt dieselbe Linse 10'' in der Draufsicht, also in einer Ansicht längs der Z-Achse. Der X-Schnitt, der durch die Mitte der Linse geht, wird durch eine Funktion hy=0(r) beschrieben, wobei r hier mit der x-Koordinate identisch ist. Aufgrund der Rotationssymmetrie beschreibt die gleiche Funktion auch den Y-Schnitt hx=0(r) an der Stelle x = 0. Auch der Y-Schnitt an einer beliebigen Stelle x0 ist aufgrund der Rotationssymmetrie eindeutig bestimmt und wird be- schrieben durch die Funktion hx=x0(y) = hy=0((x0 2 + y2)1/2), denn der Funktionswert an der Stelle (x0, y) ist der gleiche wie der Funktionswert des X-Schnittes an der Stelle, die den gleichen Abstand r (= (x0 2 + y2)1/2) zum Koordinatenursprung aufweist. Auch die Y-Schnitte an einer beliebigen Stelle x sind somit eindeutig bestimmt und nicht unabhängig wählbar.The same applies to all rotationally symmetric lenses, even if they are not spherical. As an example shows 3 (A) a lens 10 '' with a non-spherical, but rotationally symmetric lens surface 14 '' , 3 (B) shows the same lens 10 '' in plan view, so in a view along the Z-axis. The X-cut passing through the center of the lens is described by a function h y = 0 (r), where r is here identical to the x-coordinate. Due to the rotational symmetry, the same function also describes the Y-cut h x = 0 (r) at the position x = 0. The Y-cut at any point x 0 is also uniquely determined due to the rotational symmetry and is described by the Function h x = x0 (y) = h y = 0 ((x 0 2 + y 2 ) 1/2 ), because the function value at the position (x 0 , y) is the same as the function value of the X-section the location having the same distance r (= (x 0 2 + y 2 ) 1/2 ) to the coordinate origin. The Y-sections at any point x are thus clearly determined and not independently selectable.

4(A) und (B) zeigen ein Beispiel einer nicht-rotationssymmetrischen Linse 10''', bei der die durch die Mitte der Linse gehenden X- und Y-Schnitte 28, 30 voneinander unabhängig und insbesondere verschieden gekrümmt sind. Beispielsweise ist der X-Schnitt 28 durch irgendeine geeignet gewählte Funktion hy=0(x) definiert, und der Y-Schnitt 30 ist durch eine Funktion hx=0(y) gegeben, die die Bedingung hx=0(0) = 0 erfüllt und ansonsten ebenfalls frei wählbar ist. Die Funktion, die die komplette Linsenfläche 14''' beschreibt, erhält man dann dadurch, dass man die beiden Schnitte 28, 30 additiv überlagert: h(x, y) = hy=0(x) + hx=0(y). Für einen Y-Schnitt an irgendeiner Stelle x0 gilt dann: hx0(y) = hy=0(x0) + hx=0(y). Darin ist nur der zweite Term hx=0(y) von y abhängig. Dieser Term entspricht dem Y-Schnitt 30 durch die Mitte der Linse und bestimmt die Form der Schnittkurve. Der andere Term hy=0(x0) ist konstant und entspricht einer Verschiebung der Kurve längs der z-Achse. 4 (A) and (B) show an example of a non-rotationally symmetric lens 10 ''' in which the X and Y cuts passing through the center of the lens 28 . 30 are independent of each other and in particular differently curved. For example, the X-section 28 is defined by any suitably chosen function h y = 0 (x) and the y-cut 30 is given by a function h x = 0 (y) satisfying the condition h x = 0 (0) = 0 and otherwise also free is selectable. The feature that the complete lens surface 14 ''' one then obtains by making the two cuts 28 . 30 additive superimposed: h (x, y) = h y = 0 (x) + h x = 0 (y). For a Y-cut at any point x 0 then: h x0 (y) = h y = 0 (x 0 ) + h x = 0 (y). Therein, only the second term h x = 0 (y) depends on y. This term corresponds to the Y-section 30 through the middle of the lens and determines the shape of the cutting curve. The other term h y = 0 (x 0 ) is constant and corresponds to a displacement of the curve along the z-axis.

Durch diese Vorschrift sind somit alle Y-Schnitte wie beispielsweise die Schnitte 32 und 34 in 4(A) eindeutig bestimmt. 4(B) zeigt eine Ansicht derselben Linse 10''' in Richtung der Pfeile b-b in 4(A). Die Schnitte 32 und 34 sind hier gestrichelt eingezeichnet. Anders als bei einer sphärischen Linse liegen diese Schnitte nicht auf konzentrischen Kreisen, sondern sie gehen durch Parallelverschiebung längs der z-Achse (in der Vertikalen) auseinander hervor, haben also identische Krümmungen. By this rule are thus all Y-cuts such as the cuts 32 and 34 in 4 (A) clearly determined. 4 (B) shows a view of the same lens 10 ''' in the direction of arrows bb in 4 (A) , The cuts 32 and 34 are shown here by dashed lines. Unlike a spherical lens, these cuts do not lie on concentric circles, but they extend apart parallel to each other along the z-axis (vertically), so they have identical curvatures.

Den in 2 bis 4 dargestellten Beispielen ist gemeinsam, dass die Y-Schnitte nicht voneinander unabhängig sind. Es kann allenfalls einer dieser Y-Schnitte frei gewählt werden. Alle anderen Y-Schnitte sind dann durch die Symmetrie der Linse und/oder durch einen vorgegebenen X-Schnitt eindeutig bestimmt. The in 2 to 4 The examples shown have in common that the Y-sections are not independent of each other. At most one of these Y-cuts can be chosen freely. All other Y-cuts are then uniquely determined by the symmetry of the lens and / or by a given X-cut.

Bei der erfindungsgemäßen Linse 10 gemäß 1 sind dagegen die in Y-Schnitte 22 und 24 in dem Sinne voneinander unabhängig, dass die Form beider Y-Schnitte frei gewählt werden kann. Mit anderen Worten, wenn der durch die Mitte der Linse gehende Y-Schnitt 20 und der durch die Mitte der Linse genannte X-Schnitt 16 vorgegeben wird, so ist damit der Y-Schnitt 22 noch nicht eindeutig bestimmt.In the lens according to the invention 10 according to 1 are the ones in Y-cuts 22 and 24 independent of each other in the sense that the shape of both Y-cuts can be chosen freely. In other words, if the Y-cut passing through the center of the lens 20 and the X-section through the center of the lens 16 is given, so it is the Y-cut 22 not yet clearly determined.

Die Linsenfläche 14 kann man beispielsweise wie folgt konstruieren. Zunächst wird der Grundriss der Linse in der X-Y-Ebene festgelegt. Dieser Grundriss kann eine beliebige Form haben, beispielsweise kreisförmig, elliptisch, rechteckig oder rutenförmig. Dann wird eine Schar von Schnittebenen für mehrere Y-Schnitte definiert, und für jede Schnittebene wird der zugehörige Y-Schnitt frei und unabhängig von allen anderen Y-Schnitten gewählt, vorzugsweise so, dass die daraus resultierende Lage des Brennpunkts im Hinblick auf die optischen Anforderungen optimiert ist. Die verschiedenen Y-Schnitte werden durch Parallelverschiebungen längs der Z-Achse so angeordnet, dass ihre Werte für y = 0 einen X-Schnitt 16 ergeben, der das Brechungsverhalten im Azimut bestimmt. Schließlich werden die zwischen den einzelnen Y-Schnitten liegenden Punkte durch Interpolation ergänzt.The lens surface 14 For example, you can construct as follows. First, the floor plan of the lens is set in the XY plane. This plan may have any shape, for example, circular, elliptical, rectangular or rod-shaped. Then, a set of cut planes is defined for several Y-cuts, and for each cut plane, the associated Y-cut is chosen freely and independently of all other Y-cuts, preferably such that the resulting position of the focus is in view of the optical requirements is optimized. The various Y-cuts are arranged by parallel displacements along the Z-axis so that their values for y = 0 are an X-cut 16 result, which determines the refractive behavior in azimuth. Finally, the points between the individual Y-sections are complemented by interpolation.

Auf der Grundlage der so erhaltenen Funktion h(x, y) kann dann eine NC-Maschine gesteuert werden, die ein Spritzgießwerkzeug für den Linsenkörper 12 entsprechend bearbeitet. On the basis of the function h (x, y) thus obtained, an NC machine, which is an injection mold for the lens body, can then be controlled 12 processed accordingly.

Ähnlich wie in 4 können die durch die Mitte der Linse gehenden X- und Y-Schnitte 16, 20 unterschiedliche Krümmungen haben, so dass die Linse im Azimut und in Elevation unterschiedliche Brennweiten aufweist. Darüber hinaus haben bei der erfindungsgemäßen Linse jedoch auch die einzelnen Y-Schnitte frei und unabhängig voneinander wählbare Krümmungen, so dass die Brechungseigenschaften und insbesondere die Brennweiten in Elevation für jede x-Position individuell eingestellt werden können, um die optischen Eigenschaften der Linse zu optimieren. Similar to in 4 can be the X and Y cuts going through the center of the lens 16 . 20 have different curvatures, so that the lens has different focal lengths in azimuth and elevation. Moreover, in the lens according to the invention, however, the individual Y-cuts also have freely and independently selectable curvatures, so that the refraction properties and in particular the focal lengths in elevation can be set individually for each x-position in order to optimize the optical properties of the lens.

Als Anwendungsbeispiel zeigt die 5 schematisch einen winkelauflösenden Radarsensor mit einer erfindungsgemäßen Linse 10 und vier in Abstand zu der Linse angeordneten Antennenpatches 36, die zum Senden und Empfangen von Radarwellen in vier getrennten Kanälen dienen. Die Antennenpatches 36 sind auf einer Linie parallel zur X-Achse (also horizontal) angeordnet, so dass durch Vergleich der Amplituden und Phasen der in den verschiedenen Kanälen empfangenen Radarsignale der Azimutwinkel des zugehörigen Objekts berechnet oder zumindest geschätzt werden kann. Die verschiedenen Antennenpatches 36 werden dabei von einlaufenden Radarwellen getroffen, die im Azimut unter leicht unterschiedlichen Einfallswinkeln auf die Linse 10 treffen. Da für jede x-Position auf der Linse die Form des zugehörigen Y-Schnitts frei gewählt werden kann, lassen sich die Brechungseigenschaften der Linse so einstellen, dass die Radarwellen für alle Antennenpatches 36 in Elevation optimal fokussiert werden. As an application example shows the 5 schematically an angle-resolving radar sensor with a lens according to the invention 10 and four antenna patches spaced apart from the lens 36 which are used to transmit and receive radar waves in four separate channels. The antenna patches 36 are arranged on a line parallel to the X-axis (ie horizontally), so that the azimuth angle of the associated object can be calculated or at least estimated by comparing the amplitudes and phases of the radar signals received in the different channels. The different antenna patches 36 are hit by incoming radar waves in the azimuth at slightly different angles of incidence on the lens 10 to meet. Since the shape of the associated Y-section can be chosen freely for each x-position on the lens, the refractive properties of the lens can be adjusted so that the radar waves for all antenna patches 36 be optimally focused in elevation.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102009024433 A1 [0005] DE 102009024433 A1 [0005]

Claims (3)

Dielektrische Linse für Radarsensoren, mit einem Linsenkörper (12), der mindestens eine die Radarwellen brechende Linsenfläche (14) aufweist, die durch eine Funktion h(x, y) in einem rechtwinkligen Koordinatensystem mit Koordinatenachsen X, Y und Z definiert ist, wobei h(x, y) für jeden Punkt der Linsenfläche (14) den Wert der z-Koordinate als Funktion der x- und y-Koordinaten angibt, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn ein Y-Schnitt der Linsenfläche (14) für einen gegebenen Wert x der x-Koordinate gegeben ist durch die Funktion hx(y): = h(x, y), die Linsenfläche (14) mindestens zwei Y-Schnitte (20, 22) aufweist, die in dem Sinne voneinander unabhängig sind, dass der eine Y-Schnitt (22) weder aufgrund einer Symmetrie der Linsenfläche durch den anderen Y-Schnitt (20) bestimmt noch durch Verschiebung längs der z-Achse in den anderen Y-Schnitt (20) überführbar ist.Dielectric lens for radar sensors, with a lens body ( 12 ), the at least one radar wave breaking lens surface ( 14 ) defined by a function h (x, y) in a rectangular coordinate system with coordinate axes X, Y and Z, where h (x, y) for each point of the lens surface (FIG. 14 ) indicates the value of the z-coordinate as a function of the x and y coordinates, characterized in that when a Y-section of the lens surface ( 14 ) for a given value x of the x-coordinate is given by the function h x (y): = h (x, y), the lens area ( 14 ) at least two Y-sections ( 20 . 22 ) that are independent of one another in the sense that the one Y-section ( 22 ) due to symmetry of the lens surface by the other Y-cut ( 20 ) determined by displacement along the z-axis in the other Y-section ( 20 ) is convertible. Linse nach Anspruch 1, bei der ein durch die Mitte der Linse gehender X-Schnitt (16) und ein durch die Mitte der Linse gehender Y-Schnitt (20) unterschiedliche Krümmungen haben. A lens according to claim 1, wherein an X-section passing through the center of the lens ( 16 ) and a through the center of the lens going Y-section ( 20 ) have different curvatures. Linse nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Linsenkörper (12) in der X-Y-Ebene ein elliptischen Grundriss hat. Lens according to claim 1 or 2, wherein the lens body ( 12 ) has an elliptical ground plan in the XY plane.
DE102014200272.9A 2014-01-10 2014-01-10 Dielectric lens for radar sensors Withdrawn DE102014200272A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014200272.9A DE102014200272A1 (en) 2014-01-10 2014-01-10 Dielectric lens for radar sensors

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014200272.9A DE102014200272A1 (en) 2014-01-10 2014-01-10 Dielectric lens for radar sensors

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102014200272A1 true DE102014200272A1 (en) 2015-07-16

Family

ID=53484843

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102014200272.9A Withdrawn DE102014200272A1 (en) 2014-01-10 2014-01-10 Dielectric lens for radar sensors

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102014200272A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017127883A1 (en) 2017-11-24 2019-05-29 Prignitz Mikrosystemtechnik GmbH pressure sensor

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009024433A1 (en) 2009-06-05 2010-12-09 Newfrey Llc, Newark Separating slide for a device for feeding a connecting element

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009024433A1 (en) 2009-06-05 2010-12-09 Newfrey Llc, Newark Separating slide for a device for feeding a connecting element

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017127883A1 (en) 2017-11-24 2019-05-29 Prignitz Mikrosystemtechnik GmbH pressure sensor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102014008785A1 (en) RADAR DEVICE AND ANTENNA DEVICE
EP2449406B1 (en) Radar sensor for motor vehicles
DE102014201749B4 (en) Microlens arrangement and illumination device for uniform illumination with microlens arrangement
EP2930787A1 (en) Electromagnetically highly transparent radome for multiple band and broadband applications
DE102019215394A1 (en) Method and driver assistance system for classifying objects in the vicinity of a vehicle
DE102012006368A1 (en) Radar sensor arrangement for environmental monitoring of vehicle, has radiation areas whose central axes are displaced to one another at predetermined angles
EP1983253A2 (en) Headlamp for vehicles
DE102014200272A1 (en) Dielectric lens for radar sensors
DE19844239C1 (en) Method for the exact determination of the angle of targets using a multiple antenna radar system
DE102016117023B4 (en) retroreflector
DE102015214189A1 (en) Scatter light trap for a camera of a mobile unit
EP2830448B1 (en) Cladding element made of chain mail
DE102016115937B4 (en) Free-form Fresnel surface, method for producing a free-form Fresnel surface, method for creating a design data set, computer program and spectacle lens
EP2759365A2 (en) Gear milling cutter
DE102015209845A1 (en) wishbone
DE102013108066A1 (en) Device for deflecting a light beam
DE102007016433A1 (en) Method for determining positions of microphones in microphone array, involves arranging three microphones on circle in area level, where intended rotational body is formed
DE102015211648A1 (en) vehicle tires
DE102016015902B3 (en) Retroreflector
DE102017222983A1 (en) Process for producing a fiber composite component
DE102019201005B4 (en) Method for determining main viewing directions of an underwater antenna and underwater antenna
DE3738668A1 (en) DEVICE FOR NOISE REDUCTION
DE102019130707A1 (en) Aerodynamic model for a wind tunnel
DE102016118656B4 (en) Vehicle having a retroreflector with multiple retroreflector elements
DE894574C (en) Slot antenna system

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee