DE102019123282A1

DE102019123282A1 - Autoradar / Lidar hinter reflektierenden Oberflächen

Info

Publication number: DE102019123282A1
Application number: DE102019123282.1A
Authority: DE
Inventors: Traian Miu; Gabriele Wayne Sabatini
Original assignee: Magna Closures Inc
Current assignee: Magna Electronics Inc Auburn Hills Us
Priority date: 2018-08-31
Filing date: 2019-08-30
Publication date: 2020-03-05
Also published as: US20200072947A1; CN110927721A

Abstract

Eine Sensoranordnung zum Erfassen eines Objekts und ein Verfahren zum Bilden einer Sensoröffnung in Blech werden offenbart. Die Sensoranordnung umfasst mindestens eine elektromagnetische Quelle zum Aussenden von elektromagnetischen Wellen. Die Sensoranordnung umfasst auch mindestens einen elektromagnetischen Empfänger zum Empfangen der elektromagnetischen Wellen nach dem Reflektieren vom Objekt und entsprechend einer Erfassung des Objekts in der Nähe der Sensoranordnung. Darüber hinaus umfasst die Sensoranordnung eine Filterabdeckung, die angrenzend an und bedeckend an die mindestens eine elektromagnetische Quelle und den mindestens einen elektromagnetischen Empfänger angeordnet ist, die so ausgebildet ist, dass sie die elektromagnetischen Wellen durchlässt, während sie sichtbares Licht reflektiert, wodurch die mindestens eine elektromagnetische Quelle und der mindestens eine elektromagnetische Empfänger verdeckt werden.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANWENDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der am 31. August 2018 eingereichten provisorischen US-Anmeldung 62/725.480 .
FELD
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf ein Detektionssystem und insbesondere auf ein Detektionssystem, das Radar und/oder LIDAR hinter einer reflektierenden Oberfläche verwendet.
HINTERGRUND
Dieser Abschnitt enthält Hintergrundinformationen über die vorliegende Offenbarung, die nicht unbedingt dem Stand der Technik entsprechen.
Kraftfahrzeuge werden zunehmend mit Sensoren ausgestattet, die die Umgebung und das Gelände um das motorisch angetriebene Fahrzeug herum erfassen. Einige Fahrzeuge umfassen beispielsweise Sensorsysteme, die Bilder des Geländes und/oder anderer Objekte in der Umgebung des Fahrzeugs liefern. Sensorsysteme mit Radar wurden auch verwendet, um das Vorhandensein und die Position von Objekten in der Nähe des Kraftfahrzeugs zu erfassen, während sich das Fahrzeug bewegt. Die von diesen Sensorsystemen erzeugten Signale und Daten können von anderen Systemen des Kraftfahrzeugs genutzt werden, um Sicherheitsfunktionen wie Fahrzeugsteuerung, Kollisionsvermeidung und Einparkhilfe bereitzustellen. Solche Sensorsysteme werden im Allgemeinen verwendet, um den Fahrer beim Fahren des Kraftfahrzeugs zu unterstützen und/oder in die Steuerung des Fahrzeugs einzugreifen.
Während sich solche Sensorsysteme jedoch üblicherweise auf ihre Fähigkeit verlassen, elektromagnetische Wellen zu senden und zu empfangen, ohne dass diese Wellen blockiert oder deutlich abgeschwächt werden, können Überlegungen zum Fahrzeugdesign erfordern, dass Sensorbaugruppen versteckt oder in irgendeiner Weise getarnt werden. Solche Überlegungen zur Gestaltung können zu einer zunehmenden Sorge werden, da die Anzahl der Sensorbaugruppen in modernen Fahrzeugen steigt. Allerdings kann die Wirksamkeit einiger Sensorbaugruppen, die beispielsweise Radar und/oder LIDAR verwenden, durch ihre Positionierung hinter massiven Metallblech-Paneelen stark reduziert oder sogar aufgehoben werden.
Daher steigt der Bedarf an verbesserten Sensorbaugruppen und Detektionssystemen, während gleichzeitig die Anforderungen des Fahrzeugdesigns erfüllt werden. Darüber hinaus werden sich weitere wünschenswerte Merkmale und Merkmale der vorliegenden Offenbarung aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen und dem vorstehenden technischen Bereich und Hintergrund ergeben.
ZUSAMMENFASSUNG
Dementsprechend ist es ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung, eine Sensoranordnung zum Erfassen eines Objekts bereitzustellen. Die Sensoranordnung umfasst mindestens eine elektromagnetische Quelle, die ausgebildet ist, um elektromagnetische Wellen zu emittieren. Die Sensoranordnung umfasst auch mindestens einen elektromagnetischen Empfänger, der ausgebildet ist, um die elektromagnetischen Wellen nach dem Reflektieren vom Objekt zu empfangen, die mit einer Erfassung des Objekts in der Nähe der Sensoranordnung korrespondieren. Darüber hinaus umfasst die Sensoranordnung eine Filterabdeckung, die angrenzend an die mindestens eine elektromagnetische Quelle und den mindestens einen elektromagnetischen Empfänger angeordnet ist und diese bedeckt, wobei die Filterabdeckung für die elektromagnetischen Wellen durchlässig und für sichtbares Licht reflektierend ist und dadurch die mindestens eine elektromagnetische Quelle und den mindestens einen elektromagnetischen Empfänger verdeckt.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Bilden eines für elektromagnetische Wellen transparenten Abschnitts einer Fahrzeugkomponente für einen Sensor vorgesehen, der ausgebildet ist, um elektromagnetischen Wellen zu senden und/oder zu empfangen, und der durch die Fahrzeugkomponente verdeckt ist, wobei der für die elektromagnetische Wellen transparente Abschnitt die Übertragung von elektromagnetischen Wellen von und/oder zu dem Sensor ermöglicht und sichtbares Licht reflektiert, das auf eine Außenfläche der Fahrzeugkomponente trifft, wobei das Verfahren das Bereitstellen der Fahrzeugkomponente mit einem Substrat, das die Übertragung der elektromagnetischen Wellen ermöglicht, und das Bereitstellen eines lichtreflektierenden Materials entlang des Substrats umfasst, wobei das lichtreflektierende Material ausgebildet ist, um das sichtbare Licht von dem Sensor weg zu reflektieren und die Übertragung der elektromagnetischen Wellen zu ermöglichen.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein metallisches Fahrzeugpaneel für ein Fahrzeug vorgesehen, das aus mindestens einem Paneel aus Metallblech gebildet ist, wobei das metallische Fahrzeugpaneel eine Sensoröffnung aufweist, die in dem mindestens einen Paneel aus Metallblech gebildet ist, wobei die Sensoröffnung eine Anzahl von Lücken aufweist, die parallel und beabstandet voneinander sind und für elektromagnetische Wellen durchlässig sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt gibt es ein Verfahren zum Zusammenbau eines Sensorsystems für ein Fahrzeug, das das Bereitstellen mindestens einer elektromagnetischen Quelle umfasst, die ausgebildet ist, um elektromagnetische Wellen mit einer Polarisationsrichtung zu emittieren, und eines elektromagnetischen Empfängers, der ausgebildet ist, um die elektromagnetischen Wellen mit der Polarisationsrichtung zu empfangen, das Bereitstellen einer Fahrzeugkomponente vor der mindestens einen der elektromagnetischen Quelle und des elektromagnetischen Empfängers, um das mindestens eine der elektromagnetische Quelle und eines elektromagnetischen Empfänger von außen gesehen zu verbergen, und das Bereitstellen eines Polarisators an der Fahrzeugkomponente, der ausgebildet ist, um die in Polarisationsrichtung polarisierten elektromagnetischen Wellen zu übertragen.
Diese und andere Aspekte und Anwendungsbereiche werden sich aus der hierin enthaltenen Beschreibung ergeben. Die Beschreibung und die konkreten Beispiele in dieser Zusammenfassung dienen nur der Veranschaulichung und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
Figurenliste
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur zur Veranschaulichung ausgewählter Ausführungsformen und nicht aller Implementierungen und sollen die vorliegende Offenbarung nicht auf das tatsächlich Gezeigte beschränken. In diesem Sinne werden verschiedene Merkmale und Vorteile von exemplarischen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung aus der folgenden schriftlichen Beschreibung ersichtlich, wenn sie in Kombination mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet werden, in denen:

1 zeigt eine Sensoranordnung, die an einem Fahrzeug gemäß Aspekten der Offenbarung angebracht ist,
2 zeigt ein Blockdiagramm, das eine Sensoranordnung gemäß Aspekten der Offenbarung darstellt,
3 zeigt ein Blockdiagramm, das eine Sensoranordnung gemäß Aspekten der Offenbarung darstellt,
4 zeigt ein Blockdiagramm, das eine Sensoranordnung gemäß Aspekten der Offenbarung darstellt,
5 zeigt den Betrieb einer Radarempfangsantenne der Sensoranordnung gemäß Aspekten der Offenbarung,
6 ist ein schematisches Diagramm, das die Polarisation elektromagnetischer Wellen von der Sensoranordnung gemäß den Aspekten der Offenbarung zeigt,
7A-7B zeigt eine Sensor-Leiterplatte der Sensoranordnung und eine Anzahl von Radarsendeantennen und eine Anzahl von Radarempfangsantennen gemäß Aspekten der Offenbarung,
7C zeigt den Betrieb einer Radarempfangsantenne der Sensoranordnung gemäß Aspekten der Offenbarung,
Die 8, 8A und 8B veranschaulichen ein oberes und unteres Gehäuse der Sensoranordnung gemäß Aspekten der Offenbarung,
9 zeigt die Sensoranordnung gemäß Aspekten der Offenbarung,
10 zeigt den Betrieb der Sensoranordnung gemäß Aspekten der Offenbarung,
11 zeigt Details eines reflektierenden Polarisators der Sensoranordnung gemäß Aspekten der Offenbarung,
12-13 zeigen Details eines reflektierenden Polarisators der Sensoranordnung gemäß den Aspekten der Offenbarung,
14 zeigt die Transmission für polarisierte EM-Strahlung, die parallel und gekreuzt zu einem reflektierenden Polarisator der Sensoranordnung gemäß den Aspekten der Offenbarung ist,
15-19 zeigen verschiedene Anordnungen des reflektierenden Polarisators der Sensoranordnung gemäß den Aspekten der Offenbarung,
20 zeigt eine Anordnung des reflektierenden Polarisators in zwei sich gegenüberliegenden Fahrzeugen gemäß den Aspekten der Offenbarung,
21-23 sind Blockdiagramme, die Sensoranordnungen veranschaulichen, die Radar gemäß den Aspekten der Offenbarung verwenden,
24 zeigt verschiedene mögliche Positionen am Fahrzeug, an denen sich die Sensoranordnung gemäß den Aspekten der Offenbarung befinden kann,
25-27 veranschaulichen Sensoröffnungen, die im Metallblech des Fahrzeugs gemäß den Aspekten der Offenbarung ausgebildet sind,
28-31 veranschaulichen Schritte eines Verfahrens zum Bilden der Sensoröffnung im Metallblech des Fahrzeugs gemäß den Aspekten der Offenbarung.
32 zeigt einen Abschnitt einer Tür eines Kraftfahrzeugs gemäß den Aspekten der Offenbarung,
33 ist ein schematisches Diagramm, das einen radardurchlässigen Bereich gemäß den Aspekten der Offenbarung darstellt,
34-35 zeigen schematische Diagramme, die einen dielektrischen Spiegel veranschaulichen, der in der Sensoranordnung gemäß den Aspekten der Offenbarung verwendet wird,
36 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Bilden eines transparenten Abschnitts einer Fahrzeugkomponente für einen Sensor, der durch die Fahrzeugkomponente verdeckt ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel, und
37 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Zusammenbau eines Sensorsystems für ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Im Allgemeinen bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein Detektorsystem, das für den Einsatz in vielen Anwendungen gut geeignet ist. Insbesondere wird hierin eine berührungslose Sensoranordnung offenbart, die Objekte oder Benutzer für ein Kraftfahrzeug erkennen kann, und ein Verfahren zum Bilden einer Sensoröffnung in Blech. Die Sensoranordnung und das Verfahren dieser Offenbarung werden in Verbindung mit einer oder mehreren exemplarischen Ausführungsformen beschrieben. Die offenbarten spezifischen exemplarischen Ausführungsformen werden jedoch nur zur Beschreibung der erfinderischen Konzepte, Merkmale, Vorteile und Ziele bereitgestellt, die eine ausreichende Klarheit bieten, damit die Fachkräfte auf diesem Gebiet die Offenbarung verstehen und praktizieren können.
Unter Bezugnahme auf die Figuren, wobei gleiche Bezugsziffern entsprechende Teile in den verschiedenen Ansichten bezeichnen, wird eine Ausführungsform einer Sensoranordnung 10 zum Erfassen eines Objekts (nicht in 1 dargestellt) offenbart.
Die Sensoranordnung 10 ist in 1 in einem Ausführungsbeispiel für ein Verschlusspaneel, wie beispielsweise eine Hubtür 12 und/oder eine Tür 12', dargestellt, die schwenkbar an einer Fahrzeugkarosserie 11 eines Fahrzeugs 14 befestigt werden kann, zum Beispiel durch Scharniere oder andere Verbindungen wie elektromagnetische Schienen, Rollen oder Schieber oder dergleichen. Das Verschlusspaneel 12 und die Fahrzeugkarosserie 11 können aus Metallblechpaneelen gebildet werden, die durch Stanzen geformt und durch Schweißen oder andere, in der Technik allgemein bekannte Techniken miteinander verbunden werden können und die normalerweise nicht von elektromagnetischen Wellen, wie beispielsweise Radar, durchdrungen werden können. Die Sensoranordnung 10 kann als integraler Bestandteil einer bestehenden Fahrzeugkomponente vorgesehen oder als separate Komponente an einem Rahmenelement oder einem anderen Merkmal des Fahrzeugs 14 befestigt werden, die natürlich an einer gewünschten Stelle und Ausrichtung in Bezug auf das Verschlusspaneel 12, 12' positioniert werden kann, um die Vorteile des Erfassungsradarmusters und der Reichweite (d.h. ca. 5 m) zu nutzen. Es ist zu beachten, dass eine einzelne Sensoranordnung 10 für mehrere Verschlusspaneele 12, 12' verwendet werden kann; jedoch wird hierin auch die Verwendung von mehr als einer Sensoranordnung 10 zur Erzielung eines gewünschten Erfassungsmusters erwogen. Die Sensoranordnung 10 für die Hubtür 12 kann an, hinter oder angrenzend an einer hinteren Stoßstange 16 angeordnet werden, und die Sensoranordnung 10 kann an, hinter oder angrenzend an einem Seitenträger (Türschweller) 18 angeordnet werden, was als unter dem Türschweller 18 dargestellt ist. In einigen Ausführungsformen kann die Sensoranordnung 10 innerhalb oder in der Nähe einer vorderen Stoßstange 17 oder einer Blende des Fahrzeugs 14 installiert werden.
Die Sensoranordnung 10 kann an jeder beliebigen Stelle des Fahrzeugs 14 angeordnet werden, um ein gewünschtes Erfassungsmuster für die beabsichtigte Anwendung bereitzustellen, wie im Folgenden näher erläutert wird. Um die Positionierung der Sensoranordnung 10 in einer genauen Ausrichtung zu erleichtern, um ein genau lokalisiertes Erfassungsmuster zu erhalten, kann die Sensoranordnung 10 an einem Schwenkglied befestigt werden, das in 1 als Gelenklagerelement 20, manchmal auch als Lagerkissenblock bezeichnet, dargestellt ist, als Beispiel und ohne Einschränkung, wodurch die Sensoranordnung 10 um mehrere X-, Y- und/oder Z-Achsen geschwenkt und in der gewünschten Position fixiert werden kann. Optional können ein Stellglied und eine drehbare Anordnung (beide nicht dargestellt) vorgesehen werden, um die Sensoranordnung 10 adaptiv zu drehen, um den Erfassungsbereich (z.B. das Radarmuster) basierend auf der Betriebsart der Sensoranordnung 10 oder dem Gelände um das Fahrzeug 14 zu variieren.
Wie auch in 1 dargestellt ist, umfasst ein Ausführungsbeispiel der Sensoranordnung 10 ein Gehäuse 32 mit einem oberen Gehäuse 32a und einem unteren Gehäuse 32b. Weiterhin kann das obere und/oder untere Gehäuse 32a, 32b mit Befestigungsmerkmalen ausgebildet werden, wobei das obere Gehäuse 32a beispielsweise und ohne Einschränkung als ein solches Befestigungsmerkmal in Form eines aufrechten Arms oder einer Nabe 42 dargestellt ist. Die Nabe 42 weist eine Durchgangsöffnung auf, die als länglicher Durchgangsschlitz 44 dargestellt ist, um die Befestigung der Sensoranordnung 10 am Fahrzeug 14 zu erleichtern, beispielsweise über das schwenkbare Gelenklagerelement 20. Das Gehäuse 32 umfasst auch einen Abdeckflansch 46, der eine Filterabdeckung 52, 58, 60 hält.
Wie in den 2 und 3 am besten dargestellt ist, umfasst die Sensoranordnung 10 mindestens eine elektromagnetische (EM) Quelle 26, 27 zum Aussenden von elektromagnetischen Wellen 24, 25, kurz EM-Wellen genannt. Die Sensoranordnung 10 umfasst auch mindestens einen elektromagnetischen Empfänger 28, 29 zum Empfangen der elektromagnetischen Wellen 24, 25 nach einer Reflexion vom Objekt 22 und entsprechend zu einer Erfassung des Objekts 22 in der Nähe der Sensoranordnung 10. In einer alternativen Konfiguration kann die Sensoranordnung 10 eines von dem mindestens einen elektromagnetischen Empfänger 28, 29 und der mindestens eine elektromagnetische (EM) Quelle 26, 27 umfassen. Solche empfangenen elektromagnetischen Wellen 24, 25 können von einem Objekt 22, wie beispielsweise einer Hand, einem Fuß, einer Person oder einem Körperteil dieser Person, reflektiert und von einer Steuerung oder einem Sensormikroprozessor 62 verarbeitet werden, wie sie im Folgenden als Teil eines Gestenerkennungssystems beschrieben werden, das das Extrahieren und Authentifizieren einer Geste des Objekts 22 zum Betätigen eines Fahrzeugsystems, wie beispielsweise das Steuern der Entriegelung/Verriegelung einer Verriegelung des Verschlusspaneels 12, zum Steuern eines Stellglieds zum Bewegen des Verschlusspaneels 12 oder als Teil einer Hinderniserkennung oder des ADAS-Systems, umfasst. Beispiele für solche Gesten- und Hinderniserkennungs- und Betätigungssysteme, die mit der hierin beschriebenen Sensoranordnung 10 angepasst werden können, sind die US-Patentanmeldung Nr. 20190162010 mit dem Titel „Radarerkennungssystem für die berührungslose menschliche Aktivierung von angetriebenen Verschlusselementen“, US-Patentanmeldung Nr. 10. 20180238099 mit dem Titel „Power swing door with virtual handle gesture control“, US-Patentanmeldung Nr. 20190128040 mit dem Titel „Multifunction radar based detection system for a vehicle liftgate“, US-Patentanmeldung Nr. 20170306684A mit dem Titel „Non-contact obstacle detection system for motor vehicles“, deren gesamter Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen wird.
Darüber hinaus umfasst die Sensoranordnung 10 auch eine Filterabdeckung 52, 58, 60, die angrenzend an die mindestens eine elektromagnetische Quelle 26, 27 und den mindestens einen elektromagnetischen Empfänger 28, 29 angeordnet ist und diese abdeckt und für die elektromagnetischen Wellen 24, 25 durchlässig und für sichtbares Licht reflektierend ist. So kann beispielsweise sichtbares Licht in Licht 81 mit einem vollen Reflexionsspektrum oder weniger als dem vollen Reflexionsspektrum und mit unterschiedlichen spektralen Profilen reflektiert werden. Mit anderen Worten, die Filterabdeckung 52, 58, 60 ist so ausgebildet, dass die elektromagnetischen Wellen 24, 25 durch sie hindurchgehen können, während sichtbares Licht reflektiert wird. Die Filterabdeckung 52, 58, 60 ist so ausgebildet, dass die elektromagnetischen Wellen 24, 25 durch sie hindurchtreten können, beispielsweise ohne Dämpfung. Die mindestens eine elektromagnetische Quelle 26, 27 ist ausgebildet, um die elektromagnetischen Wellen 24, 25 in einer ersten Richtung oder einen ersten Zustand zu polarisieren. Gemäß einem Aspekt umfasst die Filterabdeckung 52, 58, 60 einen reflektierenden Polarisator 52, der ausgebildet ist, um den Durchgang der elektromagnetischen Wellen 24, 25 zu ermöglichen, die in der ersten Richtung polarisiert sind und ein erstes spektrales Profil aufweisen. Im Gegensatz dazu weist der reflektierende Polarisator 52 elektromagnetische Wellen 24, 25 ab, die in einer zweiten Richtung oder einem zweiten Zustand polarisiert sind, der sich von der ersten Richtung unterscheidet, und ein zweites spektrales Profil aufweisen, das sich vom ersten spektralen Profil unterscheidet. So können beispielsweise elektromagnetische Wellen 24, 25, wie beispielsweise Funkwellen 24 von einer externen EM-Quelle 126, von der Filterabdeckung 52, 58, 60 und zurück in Richtung der externen EM-Quelle 126 reflektiert werden. Zusätzlich kann sichtbares Licht 23 von einer externen Lichtquelle 130 von der Filterabdeckung 52, 58, 60 und zurück in Richtung eines Betrachters 128 reflektiert werden, wodurch die Sensoranordnung 10 oder zumindest deren innere Komponenten aus Sicht des Betrachters 128 verdeckt werden.
Die Sensoranordnung 10 umfasst zusätzlich eine Steuerung oder einen Sensor-Mikroprozessor 62. Wie am besten in 4 dargestellt ist, ist der Sensormikroprozessor 62 elektrisch mit der mindestens einen elektromagnetischen Quelle 26, 27 und dem mindestens einen elektromagnetischen Empfänger 28, 29 gekoppelt und ausgebildet, um die Emission der elektromagnetischen Wellen 24, 25 unter Verwendung der mindestens einen elektromagnetischen Quelle 26, 27 zu steuern und das Objekt 22 in der Nähe zu erfassen, wie z.B. einen Nahbereich zur Hinderniserkennung oder Gestenerkennung, wie sie von der Steuerung oder dem Sensormikroprozessor 62 bestimmt wird, oder einen Mittel- oder Fernbereich bei Verlassen der Fahrspur oder ADAS („fortschrittliche Fahrer-Assistenzsysteme“ (advanced driver-assistance systems)), wie sie von der Steuerung oder dem Sensormikroprozessor 62 als Beispiele bestimmt wird, an die Sensoranordnung 10 unter Verwendung des mindestens einen elektromagnetischen Empfängers 28, 29. Die mindestens eine elektromagnetische Quelle 26, 27 umfasst eine Anzahl von Radarsendeantennen 26, und der mindestens eine elektromagnetische Empfänger 28, 29 umfasst eine Anzahl von Radarempfangsantennen 28 (d.h. die in einem solchen Fall verwendeten elektromagnetischen Wellen 24, 25 sind Funkwellen 24, die auch Radarwellen 24 genannt werden können).
Die Sensoranordnung 10 kann auch eine Stromversorgungsschaltung 64 umfassen, die elektrisch mit dem Sensormikroprozessor 62 gekoppelt ist und zur Kopplung mit einer Stromquelle dient. Eine Kommunikationsschaltung 66 kann auch elektrisch mit dem Sensormikroprozessor 62 gekoppelt sein und von der Sensoranordnung 10 verwendet werden, um mit einer entfernten elektronischen Steuereinheit (ECU) 67 zu kommunizieren, wie beispielsweise einem Karosserie-Steuermodul (BCM) oder einer berührungslosen Hauptsteuerungseinheit zur Hinderniserkennung. Der Sensormikroprozessor 62 kann mit der entfernten ECU 67 über ein Netzwerk, wie beispielsweise ein Controller Area Network (CAN) oder einen Local Interconnect Network (LIN)-Bus, kommunizieren. Die Sensoranordnung 10 kann auch eine Hintergrundbeleuchtung 68 umfassen, die mit dem Sensormikroprozessor 62 gekoppelt und von diesem gesteuert wird (siehe weiter unten). 5 zeigt die Erzeugung der elektromagnetischen Wellen 24, 25 in Form von Funkwellen 24, die für die Anzahl der Radarsendeantennen 26 und die Anzahl der Radarempfangsantennen 28 verwendet werden können. Solche Funkwellen 24 können für die Übertragung durch die Filterabdeckung 52, 58, 60 (z.B. reflektierender Polarisator 52) polarisiert werden, wie in 6 dargestellt ist. Die Polarisation gibt die geometrische Ausrichtung der Schwingungen der Wellen an. In einer elektromagnetischen Welle 24, 25 bezieht sich die Polarisation nach Konvention auf die Richtung des elektrischen Feldes. Die elektromagnetischen Wellen 24, 25 können durch Durchlaufen von Polarisationsfiltern (z.B. linear oder zirkular polarisiert) polarisiert werden. Linear polarisiertes Licht kann somit von orthogonalen Polarisatoren blockiert oder reflektiert werden. In einigen Ausführungsformen, und wie in 6 dargestellt ist, umfasst der reflektierende Polarisator 52 einen linearen Polarisator 52a und eine Viertelwellenplatte 52b, die zusammen als Zirkularpolarisator fungieren, um polarisiertes Licht 25b mit einer zirkulären Polarisation aus einem Strahl 25a unpolarisierten Lichts zu erzeugen.
Wie in 7A-7C am besten dargestellt ist, umfasst die Sensoranordnung 10 auch eine Sensor-Leiterplatte 30, und die mindestens eine elektromagnetische Quelle 26, 27 (z.B. die Anzahl der Radarsendeantennen 26) und der mindestens eine elektromagnetische Empfänger 28, 29 (z.B. die Anzahl der Radarempfangsantennen 28) sind auf der Sensor-Leiterplatte 30 angeordnet und damit elektrisch verbunden. Genauer gesagt und wie dargestellt ist, kann die Richtung der Polarisationsebene der Funkwellen 24 senkrecht zu einer Ebene der Anzahl von Radarsendeantennen 26 und der Anzahl von Radarempfangsantennen 28 angeordnet werden. Der Sensormikroprozessor 62 ist ebenfalls auf der Sensor-Leiterplatte 30 angeordnet und elektrisch mit dieser gekoppelt.
In einigen Ausführungsformen, und wie in 7B dargestellt ist, sind zwei oder mehr der Radarsendeantennen 26 in regelmäßigen Abständen entlang einer ersten Achse A₁ angeordnet und durch einen vorbestimmten Abstand D voneinander beabstandet. Zwei oder mehr der Radarempfangsantennen 28 sind in regelmäßigen Abständen entlang einer zweiten Achse A₂ angeordnet, die senkrecht zur ersten Achse A₁ und durch den vorbestimmten Abstand D voneinander beabstandet ist. Jede der Radarsendeantennen 26 und der Radarempfangsantennen 28 weist eine rechteckige Form mit einer langen Kante auf, die parallel zu einer dritten Achse A₃ verläuft, die zu 45 Grad zu jeder der ersten Achse A₁ und der zweiten Achse A₂ ausgerichtet ist
Darüber hinaus umfasst die Sensoranordnung 10, wie in den 8, 8A-8B und 9 am besten dargestellt ist, ein unteres Gehäuse 32b aus transparentem Kunststoff, das ein geschlossenes Ende 34 und ein offenes Ende 36 definiert, und einen Abdeckflansch 46, der sich vom unteren Gehäuse 32b benachbart zum offenen Ende 36 nach außen erstreckt. Der Abdeckflansch 46 ist ausgebildet, um die Filterabdeckung 52, 58, 60 quer über das offene Ende 36 einzurasten und zu stützen. Mit anderen Worten, und wie in den 8A-8B dargestellt ist, hält der Abdeckflansch 46 die Filterabdeckung 52, 58, 60 quer zu einer Ebene des offenen Endes 36 und erstreckt sich darüber hinaus über das offene Ende 36 hinaus. Ein oberes Gehäuse 32a aus Kunststoff ist mit dem unteren Gehäuse 32b verbunden, um eine Sensorkammer 38 zu definieren, die die Sensorleiterplatte 30 umschließt. So können, wie in 11 dargestellt ist, die elektromagnetischen Wellen 24, 25 (z.B. Funkwellen 24) den reflektierenden Polarisator 52 passieren, während sichtbares Licht (sichtbares Licht, das orthogonal zur Polarisationsrichtung des reflektierenden Polarisators 52 oder der Radarpolarisationsebene polarisiert ist) reflektiert wird, wodurch die Sensoranordnung 10 das Objekt 22 durch den reflektierenden Polarisator 52 erfassen kann.
12 zeigt beispielsweise die Transmission eines beispielsweisen reflektierenden Polarisators 52. Die P-Wellen 84 (übertragene elektromagnetische Wellen 24, 25) werden durch den reflektierenden Polarisator 52 und die S-Wellen 86 (reflektierte elektromagnetische Wellen 24, 25) durch den reflektierenden Polarisator 52 (z.B. Gitterpolarisator aus Drähten 80) reflektiert. Dies ist auch in 14 grafisch gezeigt, die Transmissionslinien für P-Wellen 84 (d.h. polarisierte EM-Strahlung, die parallel zu einem reflektierenden Polarisator ist) und für S-Wellen 86 (d.h. polarisierte EM-Strahlung, die senkrecht zu einem reflektierenden Polarisator ist) gemäß den Aspekten der Offenbarung zeigt. Gemäß einem Aspekt, wie in 13 dargestellt ist, umfasst der reflektierende Polarisator 52 ein Substrat 74, das eine Anzahl von Spitzen 76 definiert, und eine Anzahl von parallelen Metallleitungen 78 sind auf der Anzahl von Spitzen 76 abgeschieden. Das Substrat 74 kann beispielsweise aus einem für elektromagnetische Strahlung (Welle) transparenten Material gebildet werden, wie beispielsweise einem Polymermaterial wie Kunststoff oder Glas. Insbesondere kann sich die Anzahl der Spitzen 76 parallel und in einer beabstandeten Beziehung zueinander erstrecken. Zwischen den Spitzen 76 sind eine Anzahl von Tälern 75 vorgesehen. Somit können einige elektromagnetische Wellen 24, 25 (z.B. Funkwellen 24), die in die gleiche Richtung wie die Anzahl von Metallleitungen polarisiert sind, durch den reflektierenden Polarisator 52 zwischen der Anzahl von parallelen Metallleitungen 78, die auf der Anzahl von Spitzen 76 abgeschieden sind, übertragen werden. Die verbleibenden elektromagnetischen Wellen 24, 25 werden beim Auftreffen auf die Anzahl der Metalllinien, die beispielsweise durch ein Sprühbeschichtungsverfahren auf den Spitzen des Substrats 74 abgeschieden wurden, reflektiert. Der reflektierende Polarisator 52 könnte alternativ mit einem Gitter aus parallel zueinander angeordneten Drähten 80 mit kleinem Durchmesser und beispielsweise einer Kunststofffolie 82 aufgebaut werden. Damit der reflektierende Polarisator 52 funktioniert, muss der Durchmesser jedes der Drähte 80 (oder der Abstand zwischen der Anzahl paralleler Metallleitungen 78) kleiner als die Wellenlänge der einfallenden elektromagnetischen Wellen 24, 25 sein, und das die Drähte 80 (oder die Anzahl paralleler Metallleitungen 78) umgebende Material muss für die Wellenlänge der einfallenden elektromagnetischen Wellen 24, 25 transparent sein. Wenn beispielsweise der Abstand und Durchmesser der Drähte 80 kleiner als Nanometer gewählt wird, werden sichtbare Lichtwellen und elektromagnetische Wellen 24, 25 mit größeren Wellenlängen den reflektierenden Polarisator 52 nicht passieren und/oder je nach Polarisation reflektiert.
Ein solcher Abstand zwischen den Metallleitungen 78 vermittelt einer Person, die das Substrat 74 von außen betrachtet ein Aussehen als verchromte oder metallisch veredelte Klasse-A-Oberfläche des Fahrzeugs, da die Metallleitungen 78 nahe genug vorgesehen sind, so dass die diskontinuierlichen reflektierenden Oberflächen für sichtbares Licht 79 reflektieren, wenn sie von einem Benutzer als kontinuierliche reflektierende Oberfläche betrachtet werden, während sie so weit getrennt sind, dass elektromagnetische Wellen 24, 25 durch sie hindurchgehen können. Auftreffendes sichtbares Licht 79 kann daher von den Metallleitungen 78 reflektiert werden, so dass das reflektierte Licht 81 ein Reflexionsspektrum aufweist, das einem Reflexionsspektrum der abgeschiedenen Metallleitungen 78 entspricht, das das Erscheinungsbild von Chrom, Aluminium, Gold oder einer anderen Art von metallischer Oberfläche vermitteln kann, die dem Fahrzeugbauteil, auf dem die Filterabdeckung 52 angebracht, gebildet, integriert oder damit verbunden ist, ein Aussehen vermittelt, als wäre es vollständig aus metallischen Material geformt, während die Fahrzeugkomponente für elektromagnetische Wellen durchlässig ist, ohne dass die Fahrzeugkomponente die Stärke der elektromagnetischen Wellen, wie beispielsweise der gesendeten oder empfangenen elektromagnetischen Wellen, die durch die Filterabdeckung 52, 58, 60 verlaufen, reduziert oder abschwächt.
Wie in 15 am besten dargestellt ist, kann die Sensoranordnung 10 auch eine Trägerschicht 54 umfassen, die sich entlang des reflektierenden Polarisators 52 erstreckt und in diesen eingreift. In einigen Ausführungsformen ist die Trägerschicht 54 für die elektromagnetischen Wellen 24, 25 durchlässig, so dass die elektromagnetischen Wellen 24, 25 ungehindert hindurchtreten können. Im Einzelnen ist der reflektierende Polarisator 52 zwischen der Trägerschicht 54 und der mindestens einen elektromagnetischen Quelle 26, 27 angeordnet. Der reflektierende Polarisator 52 kann die Sensoranordnung 10 am Fahrzeug 14 abstützen (z.B. bildet eine einzelne Schicht den reflektierenden Polarisator 52 und die Struktur- oder Trägerschicht 54). Die lichtreflektierenden Eigenschaften des reflektierenden Polarisators 52 erzeugen nicht den verchromten/gespiegelten Oberflächeneffekt, sondern stellen einen polarisierten Filer für Radarwellen 24 von Dritten (z.B. von einem anderen Fahrzeug 14 erzeugt) dar. Der reflektierende Polarisator 52 kann in 45 Grad gegenüber der Vertikalen ausgerichtet werden, um zu verhindern, dass eine polarisierte Radarwelle 24, die in 45 Grad gegenüber der Vertikalen polarisiert ist, durch den reflektierenden Polarisator 52 hindurchtritt. Das derartige Abwinkeln des reflektierenden Polarisators 52 bietet eine maximale Wahrscheinlichkeit, Wellen von Dritten abzuweisen. Dennoch kann, wie in 16 dargestellt ist, die Trägerschicht 54 stattdessen zwischen dem reflektierenden Polarisator 52 und der mindestens einen elektromagnetischen Quelle 26, 27 angeordnet werden. Mit anderen Worten, der reflektierende Polarisator 52 kann als reflektierender polarisierender Film aufgebracht werden. Wie in 17 dargestellt ist, kann auch eine Trägerschicht 54 auf beiden Seiten des reflektierenden Polarisators 52 angeordnet werden. Die Trägerschicht 54 kann beispielsweise zu Schutzzwecken dienen und aus Materialien wie, aber nicht beschränkt auf ein Polymer, Glas oder eine Folie gebildet werden. Darüber hinaus kann die Sensoranordnung 10, wie in 18 am besten dargestellt ist, auch eine Sperrschicht 56 umfassen, die sich entlang des reflektierenden Polarisators 52 erstreckt und in diesen eingreift und zwischen dem reflektierenden Polarisator 52 und der mindestens einen elektromagnetischen Quelle 26, 27 angeordnet ist. Die Sperrschicht 56 kann jedes Licht absorbieren, das durch den reflektierenden Polarisator 52 übertragen wird, um nicht durch den reflektierenden Polarisator 52 zurück reflektiert zu werden.
Die Sensoranordnung 10 kann auch eine Tönungsschicht 70 umfassen, die sich entlang des reflektierenden Polarisators 52 erstreckt und in diesen eingreift und zwischen dem reflektierenden Polarisator 52 und der mindestens einen elektromagnetischen Quelle 26, 27 angeordnet ist, wie in 19 am besten dargestellt ist. Ebenfalls dargestellt ist eine Hintergrundlicht-Polarisationsschicht 72, die sich entlang der Farbschicht 70 erstreckt und in diese eingreift und zwischen der Farbschicht 70 und der mindestens einen elektromagnetischen Quelle 26, 27 angeordnet ist. Die Hintergrundbeleuchtung 68 (ebenfalls in 4 dargestellt) ist angrenzend an die mindestens eine elektromagnetische Quelle 26, 27 angeordnet und ist ausgebildet, um Licht nach außen durch die Hintergrundlicht-Polarisationsschicht 72, die Farbschicht 70 und den reflektierenden Polarisator 52 zu erzeugen. Eine solche Anordnung ermöglicht es, dass ausgerichtetes polarisiertes Licht durch den reflektierenden Polarisator 52 hindurchtritt, um für einen Benutzer sichtbar zu sein (z.B. außerhalb des Fahrzeugs 14). Die Tönungsschicht 70 färbt das Licht der Hintergrundbeleuchtung 68. Gemäß einem Aspekt umfasst die Hintergrundbeleuchtung 68 eine Hintergrundbeleuchtung 68, die ausgebildet ist, um polarisiertes Licht zu emittieren; es sollte jedoch verstanden werden, dass die Hintergrundbeleuchtung 68 alternativ unpolarisiert sein kann.
Unter Bezugnahme auf 20 stehen sich zwei Fahrzeuge 14 gegenüber, ähnlich wie bei einer zweispurigen Straße. In Fällen, in denen sich die Sensoranordnung 10 in der Vorderseite des Fahrzeugs 14 befindet, kann die Polarisationsrichtung aus einer vertikalen Richtung versetzt werden. Wenn sich also die Fahrzeuge 14 mit jeweils der Sensoranordnung 10 mit reflektierendem Polarisator 52 gegenüberliegen, sind die Polarisationsachsen orthogonal zueinander. Somit werden die elektromagnetischen Wellen 24, 25 vom anderen Fahrzeug 14 abgewiesen (d.h. maximale Signalunterdrückung), aber Reflexionen von der Quelle des emittierenden Fahrzeugs 14 durchlaufen den reflektierenden Polarisator 52.
Unter Bezugnahme auf die 21 bis 23 kann die Sensoranordnung 10 zum Senden und Erfassen von Funkwellen 24 ausgebildet werden. Die Sensoranordnung 10 kann ausgebildet werden, um kontinuierlich modulierte Strahlung, Ultrabreitbandstrahlung oder Submillimeterfrequenzstrahlung zu emittieren (z.B. Frequenzen, die Teil des ISM-Frequenzbandes um 24GHz oder des 60GHz oder des 80Hz-Frequenzbandes sind, als Beispiele, aber es werden auch andere Bereiche in Betracht gezogen). So kann beispielsweise die Sensoranordnung 10 ausgebildet werden, um kontinuierlich emittierte Strahlung durch das Radar emittierende Element 26, wie beispielsweise eine Antenne 26, oder ein Dauerstrich-(CW)-Radar, das in der Technik für die Verwendung von Dopplerradartechniken bekannt ist und das in dem radarbasierten Hindernis- oder Gestenerkennungssensor eingesetzt werden kann, wie in 21 dargestellt ist zu emittieren. Eine modulierte emittierte Strahlung durch das Radaremissionselement 26 oder ein frequenzmoduliertes Dauerstrichradar (FMCW), das in der Technik auch als Dopplerradartechnik bekannt ist, kann auch in der Sensoranordnung 10 eingesetzt werden, wie in 22 dargestellt ist. Außerdem kann der Sensor für ein gepulstes Laufzeit-Radar ausgebildet werden. Die Sensoranordnung 10 umfasst ein oder mehrere Empfangselemente 28, wie beispielsweise Antenne(n), zum Empfangen der Reflexionen der gesendeten Radarwellen 24, die von einem Objekt 22 reflektiert werden. Das Radaremissionselement 26 kann in die Sensor-Leiterplatte 30 integriert oder in einen Radarchip integriert werden, der auf der Sensor-Leiterplatte 30 befestigt ist.
Die Sensoranordnung 10 kann ausgebildet werden, um ein Dauerstrich-(CW)-Radar auszusenden und zu erfassen, wie in 21 gezeigt ist, wobei der Radarsensor eine Sendeantenne 26 und eine Empfangsantenne 28 umfasst. Mit einer solchen Konfiguration ist der Radarsensor betreibbar, um eine Schnelligkeit/Geschwindigkeit des Objekts 22 unter Verwendung der Doppler-Radarprinzipien zu erfassen (d.h. Verarbeitung des empfangenen reflektierten CW-Radarsignals durch den Sensormikroprozessor 62 oder einen speziellen lokalen anwendungsspezifischen Radarsignalprozessor 1506, um Frequenzverschiebungen einer emittierten kontinuierlichen Strahlungswelle zu bestimmen, die die Geschwindigkeit des Objekts 22 anzeigen). Das Radar-Emissionselement 26 kann auch ausgebildet werden, um ein frequenzmoduliertes Dauerstrichradar (FMCW) zu emittieren, wie in 22. gezeigt ist, wobei der Radarsensor eine Sendeantenne 26 und eine Empfangsantenne 28 umfasst. Mit einer solchen Konfiguration ist der Radarsensor betreibbar, um eine Bewegung des Objekts 22 unter Verwendung der frequenzmodulierten Radartechniken zu erfassen (d.h. Verarbeitung des reflektierten FMCW-Radarsignals durch einen Signalprozessor 1506 oder den Sensormikroprozessor 62, um Frequenzverschiebungen zu bestimmen, die die Geschwindigkeit (Dopplerfrequenz) und Entfernung (Schwebungsfrequenz) des Objekts 22 anzeigen). Alternativ kann der FMCW-Radarsensor ausgebildet werden, um mindestens zwei Empfangsantennen 281, 282 bis 28n zu umfassen, die eine Antennenanordnung bilden, wie in 23 dargestellt ist. Auch können mehrere Sendeantennen 26n vorgesehen sein. Der Signalprozessor 1506 ist dargestellt, der in Verbindung mit dem/den Antennenelement(en) 28 durch Signalverarbeitungselemente wie die Signalverstärker 1508 mit hoher/niedriger Verstärkung angeordnet ist, ein Mischer 1510, der ausgebildet ist, um das empfangene Signal mit dem von einem Wellenform-Generator 1512 erzeugten Sendesignal zu mischen, wie es von einem Splitter 1514 empfangen wird, um die empfangenen Reflexionen zu verarbeiten (d.h. dass der Signalprozessor 1506 oder der Sensormikroprozessor 62 ausgebildet werden kann, um in einem Speicher gespeicherte Ausführungsanweisungen auszuführen, um Berechnungen an den empfangenen Reflexions- und Strahlungs-Signalen (d.h. Mischsignalen) durchzuführen, um die verschiedenen Erkennungstechniken oder Algorithmen (z.B. CW-Radar, FMCW-Radar, Laufzeit) innerhalb des Radar-Zwischenfeldes zu implementieren, um Daten zum Bestimmen der Bewegung, Geschwindigkeit, Entfernung, Position und Richtung des Objekts bereitzustellen. So kann beispielsweise der Signalprozessor 1506 oder der Sensormikroprozessor 62 ausgebildet werden, um die empfangene Reflexion zu verarbeiten, um eine Dopplerverschiebung zur Berechnung der Schnelligkeit/Geschwindigkeit des Objekts 22 oder eine Frequenzverschiebung zur Berechnung des Abstands und der Geschwindigkeit des Objekts 22 zu bestimmen.
Da der reflektierende Polarisator 52 als verspiegelte Oberfläche erscheinen kann, kann die Sensoranordnung 10 an verschiedenen Stellen am Fahrzeug 14 angeordnet werden, wo beispielsweise eine verspiegelte oder verchromte Oberfläche verwendet werden kann. 24 zeigt verschiedene Beispiele für bevorzugte Positionen der Sensoranordnung 10 unter Verwendung des reflektierenden Polarisators 52. Insbesondere zeigt 24 mehrere verschiedene exemplarische Positionen und Vorrichtungen, an denen sich der reflektierende Polarisator 52 befinden kann. Zu diesen Positionen gehören verschiedene Fahrzeugkomponenten wie beispielsweise Verkleidungsteile wie externe Logos oder Embleme, Türverkleidungen, Griffe, Innen- oder Außenrückspiegel, Plaketten, Applikationen oder ein Grill oder eine Blende. Solche Teile können eine helle oder glänzende Oberfläche und beispielsweise eine metallische Oberfläche wie eine verchromte oder Aluminiumoberfläche aufweisen. Sichtbares Licht, das auf eine metallische Oberfläche trifft, wird mit Reflexionsspektren je nach Metallart reflektiert. Der reflektierende Polarisator 52 kann in einer hierin beschriebenen Weise ausgebildet werden, um einen Abschnitt des reflektierenden Polarisators 52 bereitzustellen, der Licht mit einem Reflexionsspektrum eines Metalls reflektieren kann, um dem Betrachter, der das Äußere der Fahrzeugkomponente betrachtet, das Aussehen zu vermitteln, beispielsweise wenn der reflektierende Polarisator 52 die Außenfläche 51 (z.B. eine Klasse-A-Oberfläche) der Fahrzeugkomponente bildet, als sei die Fahrzeugkomponente vollständig mit einem solchen Metall beschichtet, während elektromagnetische Wellen, wie beispielsweise Radarwellen, ungedämpft durch die Fahrzeugkomponente hindurchtreten können. So könnte die Sensoranordnung 10, wie vorstehend erwähnt ist, beispielsweise für verschiedene Anwendungen verwendet werden, wie z.B. berührungslose Hinderniserkennung, adaptive Geschwindigkeitsregelung, automatisiertes Fahren (ADAS) und Auslösen des Betriebs verschiedener motorischer Verschlusselemente 12, 12' des Fahrzeugs 14.
Die 25-27 zeigen Sensoröffnungen 58, die in einem Paneel 90 aus Metallblech einer Fahrzeugtür 12' gemäß den Aspekten der Offenbarung ausgebildet sind. Insbesondere umfasst die Tür 12' eine Außenfläche 92, die nach außen zeigt, wenn die Tür 12' geschlossen ist. Die Tür 12' umfasst auch eine Schließflächenplatte 94, die sich senkrecht zur Außenfläche 92 erstreckt, wobei die Sensoröffnung 58 in der Schließflächenplatte 94 ausgebildet ist. Die Schließflächenplatte 94 kann im Wesentlichen oder annähernd senkrecht zur Außenfläche 92 sein, und die Schließflächenplatte 94 darf nur dann freigelegt werden, wenn die Tür 12' offen oder angelehnt ist.
Während die zumindest eine elektromagnetischen Quelle 26, 27 vorstehend als eine Anzahl von Radarsendeantennen 26 und der zumindest eine elektromagnetische Empfänger 28, 29 als eine Anzahl von Radarempfangsantennen 28 beschrieben wurden, ist zu verstehen, dass die zumindest eine elektromagnetische Quelle 26, 27 stattdessen zumindest eine Infrarot-Laserlichtquelle umfassen kann, die zur Erzeugung von gepulstem Laserlicht 25 (d.h. LIDAR) ausgebildet ist. Folglich kann der mindestens eine elektromagnetische Empfänger 28, 29 mindestens einen Infrarot-Laserlichtempfänger umfassen, und die elektromagnetischen Wellen 24, 25 sind gepulstes Laserlicht 25.
In Fällen, in denen das Styling des Fahrzeugs 14 oder andere Überlegungen erfordern, dass sich die Sensoranordnung 10 in anderen Bereichen befindet, in denen ein reflektierender Polarisator 52 nicht bevorzugt wird, kann die Filterabdeckung 52, 58, 60 der Sensoranordnung 10 eine Sensoröffnung 58 umfassen, die dem Fahrzeug 14 durch eine oder mehrere Paneele 90 des Fahrzeugs 14 an verschiedenen Stellen hinzugefügt werden kann, wie am besten in den 25-27 dargestellt ist. Solche Sensoröffnungen 58 können ähnlich wie der vorstehend beschriebene reflektierende Polarisator 52 polarisiert sein, sind aber integral in einer Platte 90 aus Blech ausgebildet, wie in einem nachstehend beschriebenen Verfahren näher beschrieben wird. Wie beim vorstehend beschriebenen reflektierenden Polarisator 52 und wie in 28 dargestellt ist, kann die Sensoranordnung 10 beispielsweise eine Radiowelle 24 erzeugen, deren Polarisation auf eine Achse der Polarisation der Sensoröffnung 58 ausgerichtet ist, die in dem Paneel 90 aus Blech ausgebildet ist, die durch sie hindurchgeht die Sensoröffnung 58 kann eine Anzahl von Lücken 98 umfassen, und der Abstand zwischen der Anzahl von Lücken 98 ist so abgestimmt, dass er der Frequenz oder Wellenlänge der Radiowelle 24 entspricht. Somit dürfen Radiowellen 24, die von einem Objekt oder von einer anderen elektromagnetischen Quelle, wie beispielsweise einem anderen ADAS-System, von einem Fahrzeug mit falsch ausgerichteter Polarisation reflektiert werden können, nicht die Sensoröffnung 58 passieren. Wie in 29 dargestellt ist, kann ein elektromagnetisch transparenter Füllstoff 102 die Lücken 98 im in dem Paneel 90 gebildeten Gitter füllen, und ein Lack 104 (und Primer) kann eine Außenfläche bilden, die die Sensoröffnung 58 verdeckt. Die Farbe 104 muss elektromagnetisch transparent sein (z.B. transparent für Funkwellen 24). Mit anderen Worten, sowohl der Füllstoff 102 als auch die Farbe 104 sind durchlässig für die elektromagnetische Strahlung 24, 25, die in der Sensoranordnung 10 verwendet wird. In einigen Ausführungsformen sind der Füllstoff 102 und die Farbe 104 jeweils für die Radiowellen 24 durchlässig.
In einigen Ausführungsformen, und wie in den 28-33 dargestellt ist, umfasst die Sensoröffnung 58 das Blechpaneel 90, das eine Anzahl von Spalten 98 definiert, wobei jeder der Spalte 98 parallel zueinander und um einen vorbestimmten Abstand voneinander beabstandet ist, um einen Gitterbereich 99 zu definieren, und in einigen Ausführungsformen basiert der vorbestimmte Abstand zwischen jedem der Anzahl von Spalten 98 in dem Paneel 90 auf der Frequenz der elektromagnetischen Wellen 24, 25. In einigen Ausführungsformen dürfen Funkwellen 24 mit einer Polarisation, die zu den Spalten 98 falsch ausgerichtet ist, nicht durch den Sensoranschluss 58 hindurchgehen.
Die parallelen Spalte 98 in dem Paneel 90 können durch Ätzen oder Schneiden von Blech mit einem Laser 100 gebildet werden (29). Zusätzlich oder alternativ können andere Verfahren und/oder Vorrichtungen verwendet werden, um die Spalte 98 zu bilden. So können beispielsweise die Spalte 98 durch Schneiden, Schleifen, chemisches Ätzen und/oder Stanzen des Paneels 90 im Rasterbereich 99 gebildet werden.
In einigen Ausführungsformen, und wie in 31 dargestellt ist, füllt und/oder bedeckt ein Füllstoff 102 aus elektromagnetisch transparentem Material die Spalte 98. das Paneel 90 und der Füllstoff 102 können mit einer Farbe 104 beschichtet werden, die elektromagnetisch transparent (d.h. durchlässig für die elektromagnetischen Wellen 24, 25) ist und ein Aussehen aufweist, das dem Blechpaneel 90 des Fahrzeugs angrenzend an die Sensoröffnung 58 entspricht, wodurch die Sensoröffnung 58 verdeckt wird.
32 zeigt eine partielle perspektivische Ansicht einer exemplarischen Fahrzeugtür 12' ähnlich den 25-26. Die in 32 dargestellte Fahrzeugtür 12' umfasst jedoch auch eine Sensoröffnung 58, die in einer Innenkante 96 der Fahrzeugtür 12' ausgebildet ist und sich senkrecht zur Schließflächenplatte 94 erstreckt. Mit anderen Worten, die Schließflächenplatte 94 zeigt nach innen zum Fahrzeug 14, wenn die Tür 12' geschlossen ist, und ist beim Öffnen der Tür 12' freigelegt. In verschiedenen Ausführungsformen können ein oder mehrere Sensoröffnungen 58 in einer oder beiden der Schließflächenplatte 94 und/oder der Innenkante 96 ausgebildet sein. Die Schließflächenplatte 94 und die Innenkante 96 der Fahrzeugtür 12' definieren zusammen eine Verriegelungsöffnung 97 zur Aufnahme von Verriegelungsbeschlägen (nicht dargestellt) zum Geschlossenhalten der Fahrzeugtür 12'.
Wie in den 35-36 am besten dargestellt ist, kann die Filterabdeckung 52, 58, 60 stattdessen einen dielektrischen Spiegel 60 mit einer Anzahl von hochbrechenden Schichten 110 und niedrigbrechenden Schichten 112 umfassen, die in einer alternierenden Anordnung angeordnet sind. Insbesondere umfasst der dielektrische Spiegel 60 eine Anzahl von alternierenden hochbrechenden Schichten 110 mit einem ersten Brechungsindex und einer ersten Dicke d1 und einer Anzahl von niedrigbrechenden Schichten 112 mit einem zweiten Brechungsindex, der sich von dem ersten Brechungsindex unterscheidet, wie beispielsweise kleiner als der erste Brechungsindex ist, und mit einer zweiten Dicke d2. In einigen Ausführungsformen, und wie in 35 dargestellt ist, unterscheidet sich die erste Dicke d1 von der zweiten Dicke d2. Genauer gesagt, ist in einigen Ausführungsformen die zweite Dicke d2 größer als die erste Dicke d1. In einigen Ausführungsformen ist die zweite Dicke d2 gleich oder kleiner als die erste Dicke d1. In einigen Ausführungsformen, und wie in 35 dargestellt ist, umfasst der dielektrische Spiegel 60 zwei oder mehr der hochbrechenden Schichten 110, die abwechselnd mit den niedrigbrechenden Schichten 112 geschichtet sind. Ein einfallender Lichtstrahl 140 wird ganz oder teilweise als erster reflektierter Strahl 142 von einer Fläche einer der niedrigbrechenden Schichten 112 und/oder von einer Fläche einer der hochbrechenden Schichten 110 reflektiert. Alternativ oder zusätzlich wird ein Teil oder die gesamte einfallende Lichtstrahlung 140 auch als zweiter reflektierter Strahl 144 von einer Fläche einer der niedrigbrechenden Schichten 112 und/oder von einer Fläche einer der hochbrechenden Schichten 110 reflektiert. Unterschiede in den Brechungsindizes der einzelnen hochbrechenden Schichten 110 und der niedrigbrechenden Schichten 112 können dazu führen, dass die ersten reflektierten Strahlen 142 und die zweiten reflektierten Strahlen 144 voneinander beabstandet sind, wie in 35 dargestellt.
Unter Bezugnahme auf 36 ist ein Verfahren zum Bilden eines elektromagnetischen, wellentransparenten Abschnitts einer Fahrzeugkomponente für einen von der Fahrzeugkomponente 1000 verdeckten Sensor vorgesehen, wobei der elektromagnetische, wellentransparente Abschnitt die Übertragung von elektromagnetischen Wellen mindestens eines von und zu dem Sensor ermöglicht und sichtbares Licht reflektiert, das auf eine Außenfläche der Fahrzeugkomponente trifft, wobei das Verfahren 1000 die Schritte des Bereitstellens der Fahrzeugkomponente mit einem Substrat, das die Übertragung der elektromagnetischen Wellen 1002 ermöglicht, und des Bereitstellens eines lichtreflektierenden Materials entlang des Substrats umfasst, wobei das lichtreflektierende Material ausgebildet ist, um das sichtbare Licht vom Sensor weg zu reflektieren und die Übertragung der elektromagnetischen Wellen 1004 zu ermöglichen. Der Schritt 1004 zum Bereitstellen eines lichtreflektierenden Materials entlang des Substrats kann das Bereitstellen einer Reihe von mehreren dünnen Schichten aus dielektrischem Material umfassen, die einen dielektrischen Spiegel bilden. Der Schritt 1004 zum Bereitstellen eines lichtreflektierenden Materials entlang des Substrats kann das Abscheiden eines Metalls auf einem Abschnitt des Substrats 1006 und damit das Abscheiden eines Metalls, das das Substrat nicht vollständig bedeckt, umfassen, wobei der Abschnitt auf dem Substrat das Metall ausgebildet hat, um das sichtbare Licht zu reflektieren, das ein Reflexionsspektrum des abgeschiedenen Metalls aufweisen kann, weg vom Sensor und der Abschnitt auf dem Substrat, der nicht das Metall ausgebildet hat, um das sichtbare Licht weg vom Sensor zu reflektieren, und der Abschnitt auf dem Substrat, der kein Metall aufweist, das ausgebildet ist, um die Übertragung der elektromagnetischen Wellen zu ermöglichen. Der Schritt 1006 des Abscheidens eines Metalls auf einem Abschnitt des Substrats kann das Bilden eines Gitters von Metalllinien, zum Beispiel parallele oder im Wesentlichen parallele Metalllinien, die durch Spalte auf dem Substrat getrennt sind, umfassen. Der Schritt 1002 des Bereitstellens des Substrats kann das Bereitstellen des Substrats mit einer Anzahl von Spitzen und Tälern umfassen, und worin das Metall auf den Spitzen abgeschieden wird, um das Gitter von Metalllinien zu bilden, worin die Täler kein abgeschiedenes Metall haben, um die Übertragung der elektromagnetischen Wellen zu ermöglichen. Der Schritt 1006 des Abscheidens eines Metalls auf einem Abschnitt des Substrats kann das Abscheiden des Metalls umfassen, so dass die Polarisationsrichtung des Gitters von Metallleitungen mit einer Polarisationsrichtung einer Antenne des Sensors ausgerichtet ist, so dass elektromagnetische Wellen, die von Durchgängen empfangen oder von Durchgängen ungehindert durch das Gitter oder Metallleitungen übertragen werden, empfangen werden, und mit anderen Worten, die Schritte 1006 umfassen das Ausrichten des Gitters von Metallleitungen mit einer Polarisationsrichtung der vom Sensor emittierten elektromagnetischen Wellen.
Nun zu 37 ist ein Verfahren zum Zusammenbau eines Sensorsystems für ein Fahrzeug 2000 vorgesehen, das die Schritte des Bereitstellens mindestens einer elektromagnetischen Quelle, die ausgebildet ist, um elektromagnetische Wellen mit einer Polarisationsrichtung zu emittieren, und eines elektromagnetischen Empfängers, der ausgebildet ist, um die elektromagnetischen Wellen mit der Polarisationsrichtung 2002 zu empfangen, umfasst, des Bereitstellens einer Fahrzeugkomponente vor der mindestens einen einer elektromagnetischen Quelle und eines elektromagnetischen Empfängers, um die mindestens eine elektromagnetische Quelle und einen elektromagnetischen Empfänger zu verbergen, wenn sie von einer Außenseite der Fahrzeugkomponente 2004 aus betrachtet werden, und des Bereitstellens eines Polarisators an der Fahrzeugkomponente, der ausgebildet ist, um die in der Polarisationsrichtung 2006 polarisierten elektromagnetischen Wellen zu übertragen. In einem verwandten Aspekt des Verfahrens 2000 wird eine Polarisation des Polarisators mit der Polarisationsrichtung der elektromagnetischen Wellen ausgerichtet, und das Verfahren 2000 umfasst das Ausrichten der Polarisationsrichtung des Polarisators mit der Polarisationsrichtung der elektromagnetischen Wellen. In einem verwandten Aspekt des Verfahrens 2000 ist der Polarisator ein reflektierender Polarisator und ist ferner ausgebildet, um sichtbares Licht zu reflektieren, das auf die Außenseite der Fahrzeugkomponente trifft. In einem verwandten Aspekt des Verfahrens 2000 ist der reflektierende Polarisator ein Drahtgitter-Polarisator, wobei das Drahtgitter-Polarisator eine metallische Oberfläche für die Fahrzeugkomponente bereitstellt, wenn man die Außenseite der Fahrzeugkomponente betrachtet.
Wieder unter Bezugnahme auf die 24 bis 27 ist ein metallisches Fahrzeugpaneel für ein Fahrzeug 14 vorgesehen, das aus mindestens einem Paneel aus Blech gebildet ist, wie beispielsweise einem inneren Paneel aus Blech 111 oder einem äußeren Paneel aus Blech 113, oder einer Schließfläche 90, 94 oder einer Seitenwand wie einem Viertelpaneel 115 eines anderen Karosseriepaneels, wobei das metallische Fahrzeugpaneel beispielsweise eine Sensoröffnung 58 aufweist, die in dem mindestens einen Paneel aus Blech ausgebildet ist, wobei die Sensoröffnung 58 eine Anzahl von Lücken 98 aufweist, die parallel oder im Wesentlichen parallel und voneinander beabstandet sind. Das metallische Fahrzeugpaneel für ein Fahrzeug 14 kann ferner ausgebildet werden, um eine Dichtung zum Abdichten der Sensoröffnung 58 zu umfassen, wobei die Dichtung für elektromagnetische Wellen durchlässig ist. Die Dichtung kann beispielsweise ein Füllstoff 102 sein, der in jedem der Anzahl von Spalten 98 vorgesehen ist, wie beispielsweise ein Kunststoff- oder Gummifüllstoff, und der auf elektromagnetische Wellen durchlässig ist. Die Dichtung könnte eine andere Konfiguration wie ein Stopfen oder eine Abdeckung sein, um zu verhindern, dass externe Bedingungen wie Regen, Wasser und Wind durch die Spalte 98 in dem Blechpaneel gelangen. Die Sensoröffnung 58 kann mit einer Farbe bedeckt sein, die für die elektromagnetischen Wellen durchlässig ist und ein Aussehen aufweist, das dem Blechpaneel neben der Sensoröffnung 58 entspricht. Die Sensoröffnung 58 kann auf einer von einer außen freiliegenden Oberfläche des Fahrzeugs, einer Innenkante oder einer Schließflächenplatte eines Verschlusselements eines Fahrzeugs (32), auf einer außen freiliegenden Oberfläche des Verschlusselements (27), beispielsweise in einem mittleren Abschnitt des Verschlusselements, und einer innen freiliegenden Oberfläche des Verschlusselements (26) angeordnet sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 62725480 [0001]
US 20190162010 [0018]
US 1020180238099 [0018]
US 20190128040 [0018]
US 20170306684 A [0018]

Claims

Sensoranordnung 10 zum Erfassen eines Objekts 22 mit: mindestens einer elektromagnetischen Quelle 26, 27, die ausgebildet ist, um elektromagnetische Wellen 24, 25 zu emittieren, mindestens einem elektromagnetischen Empfänger 28, 29, der ausgebildet ist, um die elektromagnetischen Wellen 24, 25 nach dem Reflektieren von dem Objekt 22 zu empfangen, und die einer Erfassung des Objekts 22 in der Nähe der Sensoranordnung 10 entsprechen, und einer Filterabdeckung 52, 58, 60, die angrenzend an die mindestens eine elektromagnetische Quelle 26, 27 und den mindestens einen elektromagnetischen Empfänger 28, 29 angeordnet ist und diese bedeckt, wobei die Filterabdeckung 52, 58, 60 für die elektromagnetischen Wellen 24, 25 durchlässig und für sichtbares Licht reflektierend ist und dadurch die mindestens eine elektromagnetische Quelle 26, 27 und den mindestens einen elektromagnetischen Empfänger verdeckt.
Sensoranordnung 10 nach Anspruch 1, wobei die Filterabdeckung 52, 58, 60 einen dielektrischen Spiegel 60 umfasst, der ausgebildet ist, um das sichtbare Licht zu reflektieren und die elektromagnetischen Wellen 24, 25 zu übertragen.
Sensoranordnung 10 nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei die mindestens eine elektromagnetische Quelle 26, 27 ausgebildet ist, um die elektromagnetischen Wellen 24, 25 in einer ersten Richtung zu polarisieren, und wobei die Filterabdeckung 52, 58, 60 einen reflektierenden Polarisator 52 umfasst, der ausgebildet ist, um die elektromagnetischen Wellen 24, 25 zu übertragen, die in der ersten Richtung polarisiert sind, und um die elektromagnetischen Wellen 24, 25 zurückzuweisen, die in einer zweiten Richtung polarisiert sind, die sich von der ersten Richtung unterscheidet.
Sensoranordnung 10 nach Anspruch 3, ferner mit einer Trägerschicht 54, die für die elektromagnetischen Wellen 24, 25 durchlässig ist und sich entlang des reflektierenden Polarisators 52 erstreckt und in diesen eingreift, wobei die Trägerschicht 54 zwischen dem reflektierenden Polarisator 52 und der mindestens einen elektromagnetischen Quelle 26, 27 angeordnet ist.
Sensoranordnung nach Anspruch 1, worin die Filterabdeckung einen reflektierenden Polarisator 52 umfasst, der ausgebildet ist, um die elektromagnetischen Wellen 24, 25, die in einer ersten Richtung polarisiert sind, zu übertragen und die elektromagnetischen Wellen 24, 25, die in einer zweiten Richtung polarisiert sind, die sich von der ersten Richtung unterscheidet, zurückzuweisen, und der ferner ausgebildet ist, um Licht, das auf eine Außenfläche 51 des reflektierenden Polarisators 52 trifft, in Licht 81 zu reflektieren, das ein Reflexionsspektrum aufweist, das einem Reflexionsspektrum eines Metalls entspricht.
Sensoranordnung 10 nach einem der Ansprüche 3 bis 5, ferner mit einer Sperrschicht 56, die ausgebildet ist, um das sichtbare Licht daran zu hindern, durch sie hindurchzugehen, wobei sich die Sperrschicht 56 entlang des reflektierenden Polarisators 52 erstreckt und in diesen eingreift und zwischen dem reflektierenden Polarisator 52 und der mindestens einen elektromagnetischen Quelle 26, 27 angeordnet ist.
Sensoranordnung 10 nach einem der Ansprüche 3 bis 6, ferner mit einer Tönungsschicht 70, die ausgebildet ist, um das sichtbare Licht vom Durchgang durch sie hindurch zu färben, wobei sich die Tönungsschicht 70 entlang des reflektierenden Polarisators 52 erstreckt und in diesen eingreift und zwischen dem reflektierenden Polarisator 52 und der mindestens einen elektromagnetischen Quelle 26, 27 angeordnet ist.
Sensoranordnung 10 nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die mindestens eine elektromagnetische Quelle 26, 27 eine Anzahl von Radarsendeantennen 26 und der mindestens eine elektromagnetische Empfänger 28, 29 eine Anzahl von Radarempfangsantennen 28 umfasst und wobei die elektromagnetischen Wellen 24, 25 Funkwellen 24 sind.
Sensoranordnung 10 nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die mindestens eine elektromagnetische Quelle 26, 27 eine Infrarot-Laserlichtquelle 27 umfasst, die ausgebildet ist, um gepulstes Laserlicht 25 zu erzeugen, und der mindestens eine elektromagnetische Empfänger 28, 29 einen Infrarot-Laserlichtempfänger 29 umfasst und wobei die elektromagnetischen Wellen 24, 25 das gepulste Laserlicht 25 sind.
Sensoranordnung 10 nach Anspruch 1, wobei die Filterabdeckung 52, 58, 60 eine Sensoröffnung 58 in einem Paneel 90 aus Metallblech umfasst, wobei die Sensoröffnung 58 eine Anzahl von Spalten 98 umfasst, die parallel und voneinander beabstandet sind und für die elektromagnetischen Wellen 24, 25 durchlässig sind.