FR2717131A1 - Radar type projector for automobile obstacle-collision avoidance systems. - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un projecteur de véhicule intégrant un radar à ondes millimétriques, et trouve son application dans le domaine de la détection d'obstacles et de la prévision de collision en milieu automobile. The present invention relates to a vehicle headlight incorporating a millimeter wave radar, and finds its application in the field of obstacle detection and collision prediction in the automotive environment.
L'utilisation de radars à ondes courtes de différentes sortes, comme par exemple des radars simple faisceau, des radars multifaisceau ou des radars à balayage, constituent une solution qui est le plus souvent retenue en ce domaine. The use of short wave radars of different kinds, such as for example single beam radars, multibeam radars or scanning radars, constitute a solution which is most often adopted in this field.
Cette solution bénéfice d'ailleurs largement des développements avancés qui sont connus dans le domaine de l'aviation civile et militaire. This solution also benefits greatly from the advanced developments that are known in the field of civil and military aviation.
L'application en milieu automobile impose cependant des considérations spécifiques qui concernent notamment le problème de l'intégration du radar sur la face avant d'un véhicule, sans préjudice des performances aérodynamiques ni de l'esthétique de ce véhicule. Application in the automotive environment, however, imposes specific considerations which relate in particular to the problem of integrating the radar on the front face of a vehicle, without prejudice to the aerodynamic performance or the aesthetics of this vehicle.
Dans l'art antérieur, on a proposé d'intégrer une tête radar et/ou un récepteur radar dans un des projecteur du véhicule, ce qui permet de respecter les contraintes notées ci-dessus. In the prior art, it has been proposed to integrate a radar head and / or a radar receiver in one of the vehicle headlamp, which makes it possible to comply with the constraints noted above.
Toutefois, il convient de considérer que le verre d'une glace de projecteur est peu transparent vis à vis des ondes millimétriques produites par la tête hyperfréquence d'un radar fonctionnant à plusieurs dizaines de gigahertz. However, it should be considered that the glass of a headlamp lens is not very transparent with respect to the millimeter waves produced by the microwave head of a radar operating at several tens of gigahertz.
A de telles fréquences en effet, les diélectriques de densité élevée, comme le verre, se comportent comme des conducteurs en ce qu'il réfléchissent et même absorbent en partie les ondes émises. At such frequencies, in fact, high density dielectrics, like glass, behave like conductors in that they reflect and even partly absorb the waves emitted.
Par ailleurs, la tête hyperfréquence du radar doit être munie d'un dispositif, souvent qualifié d'optique radar et destiné à former le faisceau émis ou à concentrer les rayons réfléchis issus d'une zone précise de l'espace sur l'antenne réceptrice, notamment dans les applications où un faisceau étroit non divergent est requis. In addition, the microwave head of the radar must be equipped with a device, often qualified as radar optics and intended to form the emitted beam or to concentrate the reflected rays coming from a precise area of space on the receiving antenna. , especially in applications where a narrow, non-diverging beam is required.
Dans l'art antérieur, ce dispositif est souvent constitué par un réflecteur, du type d'un miroir parabolique, ou de lentilles disposées devant la tête hyperfréquence. Cette dernière solution est préférée dans le cadre d'un radar à ondes millimétriques, dont la technologie peut être qualifiée de quasi-optique. Ainsi, des dioptres en matières plastiques sont disposés devant la tête hyperfréquence. In the prior art, this device often consists of a reflector, of the type of a parabolic mirror, or of lenses arranged in front of the microwave head. The latter solution is preferred in the context of a millimeter wave radar, the technology of which can be described as quasi-optical. Thus, plastic dioptres are arranged in front of the microwave head.
Il résulte de ces derniers éléments que le fait d'intégrer une tête de radar à un projecteur engendre la perte d'une partie importante du volume à l'intérieur du projecteur pour les fonctions d'éclairage proprement dit, et occasionne des coûts supplémentaires dus au fait de l'adjonction d'une optique liée à la tête de radar à l'optique liée aux lampes du projecteur. It follows from these latter elements that the fact of integrating a radar head into a projector results in the loss of a large part of the volume inside the projector for the lighting functions proper, and causes additional costs due the fact of the addition of an optic linked to the radar head to the optic linked to the projector lamps.
Afin de porter remède aux inconvénients de la technique précités, la présente invention propose un projecteur de véhicule du type intégrant au moins une partie d'un radar comme un radar à ondes millimétriques, disposée à proximité d'au moins une source lumineuse telle qu'une lampe, caractérisé en ce que la glace dudit projecteur est au moins partiellement en matière plastique. In order to remedy the drawbacks of the aforementioned technique, the present invention provides a vehicle headlamp of the type integrating at least part of a radar such as a millimeter wave radar, arranged near at least one light source such as a lamp, characterized in that the lens of said projector is at least partially made of plastic.
La glace du projecteur est en effet réalisable en matière plastique ou bien pour sa partie située devant le radar uniquement, ou bien en totalité. The headlamp lens can be produced in plastic material, either for its part located in front of the radar only, or entirely.
D'une part, la matière plastique est plus transparente pour les ondes millimétriques que le verre des glaces traditionnelles des projecteurs de véhicules. On the one hand, the plastic is more transparent for millimeter waves than the glass of traditional windows in vehicle headlights.
D'autre part, sa fabrication aisée et bien contrôlée autorise d'y adjoindre des caractéristiques fonctionneles autres que celles attachée à son rôle de moyen transparent de fermeture et de protection. On the other hand, its easy and well controlled manufacture allows to add functional characteristics other than those attached to its role of transparent means of closure and protection.
En effet, selon une autre caractéristique de l'invention, une première partie de la glace comporte des moyens pour réaliser l'optique du radar, notamment adaptés à former le faisceau radar. In fact, according to another characteristic of the invention, a first part of the glass comprises means for producing the radar optics, in particular adapted to form the radar beam.
Selon une autre caractéristique de l'invention, une seconde partie de la glace comporte des moyens pour réaliser au moins une partie de l'optique de la source lumineuse. According to another characteristic of the invention, a second part of the lens comprises means for producing at least part of the optics of the light source.
Cette source lumineuse est constituée par au moins une lampe et est couplée à un réflecteur. This light source consists of at least one lamp and is coupled to a reflector.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens pour réaliser l'optique du radar tels que des lentilles sont disposés devant une tête hyperfréquence et sont réalisés par moulage de ladite première partie de la glace en matière plastique. According to another characteristic of the invention, the means for carrying out radar optics such as lenses are arranged in front of a microwave head and are produced by molding of said first part of the plastic ice.
Ladite première partie de la glace, qui est disposée devant la source lumineuse du projecteur, peut alors être réalisée en plastique ou en verre. Said first part of the glass, which is arranged in front of the light source of the projector, can then be made of plastic or glass.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens optiques du radar tels que des lentilles qui sont disposées devant une tête hyperfréquence, et les moyens optiques de la source lumineuse tels que des stries disposées devant une lampe, sont réalisés par moulage unique de la glace entièrement en matière plastique. According to another characteristic of the invention, the optical means of the radar such as lenses which are arranged in front of a microwave head, and the optical means of the light source such as streaks arranged in front of a lamp, are produced by single molding of the glass entirely made of plastic.
Cette caractéristique permet de quasiment éliminer le surcoût dû à la présence de l'optique radar dans le projecteur, ou du moins de le rendre négligeable puisqu'un moulage est de toutes façons requis pour réaliser la glace, qu'elle soit striée ou non. This characteristic makes it possible to virtually eliminate the additional cost due to the presence of the radar optics in the projector, or at least to make it negligible since a molding is anyway required to produce the ice, whether it is striated or not.
De plus, dans la mesure où les lentilles sont intégrées dans l'épaisseur de la glace du projecteur, un gain de place qui peut se révéler très précieux est ainsi réalisé. In addition, insofar as the lenses are integrated into the thickness of the lens of the projector, a space saving which can prove to be very precious is thus achieved.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le projecteur comporte des moyens de réglage de la position et de l'orientation du radar. According to another characteristic of the invention, the projector comprises means for adjusting the position and the orientation of the radar.
Ces moyens de réglages sont intéressants du fait de la nature embarquée du dispoditif radar. Le fait que la tête hyperfréquence du radar soit placée à proximité de la source lumineuse du projecteur permet d'attribuer à ladite tête hyperfréquence et à ladite source lumineuse des parties communes, notamment dans les dispositifs tels que le dipositif de réglage ci-dessus. En effet, le faisceau radar et le faisceau lumineux obéissent à des contraintes de même nature en matière d'orientation spatiale. L'angle d'émission du faisceau radar et celui de l'émission du faisceau lumineux, bien que pouvant être différents doivent dans bien des cas être réglés par rapport à un même axe, tel que l'axe parallèle à la direction du mouvement du véhicule ou un plan horizontal parallèle au sol. These adjustment means are advantageous due to the on-board nature of the radar device. The fact that the microwave head of the radar is placed near the light source of the projector makes it possible to allocate to said microwave head and to said light source common parts, in particular in devices such as the adjustment device above. Indeed, the radar beam and the light beam obey similar constraints in terms of spatial orientation. The angle of emission of the radar beam and that of the emission of the light beam, although possibly being different must in many cases be adjusted with respect to the same axis, such as the axis parallel to the direction of movement of the vehicle or a horizontal plane parallel to the ground.
C'est pourquoi, selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens de réglage de la position et de l'orientation du radar, sont constitués par les moyens correcteurs de portée de la partie optique du projecteur. This is why, according to another characteristic of the invention, the means for adjusting the position and the orientation of the radar, are constituted by the range correcting means of the optical part of the projector.
Dans d'autres cas, les angles d'émission du faisceau radar et du faisceau lumineux doivent rester constants par rapport à une référence fixe telle qu'un axe lié à la surface de la route ou un axe horizontal absolu. C'est le cas notamment lorsque le projecteur est couplé à un dispositif de correction automatique de son orientation en fonction de l'assiette du véhicule. In other cases, the emission angles of the radar beam and the light beam must remain constant with respect to a fixed reference such as an axis linked to the road surface or an absolute horizontal axis. This is the case in particular when the headlight is coupled to an automatic device for correcting its orientation as a function of the attitude of the vehicle.
Selon une caractéristique de l'invention, le projecteur comporte des moyens de correction automatique de l'orientation du radar. Ces moyens peuvent être spécifiques au contrôle de l'orientation du faisceau radar, ou bien elle peut là encore être commune à l'orientation du faisceau radar et du faisceau lumineux. According to a characteristic of the invention, the projector comprises means for automatically correcting the orientation of the radar. These means may be specific to controlling the orientation of the radar beam, or it may again be common to the orientation of the radar beam and the light beam.
Dans ce dernier cas, et selon une autre caractéristique de l'invention, lesdits moyens de correction automatique de l'orientation du radar sont constitués par les moyens de correction automatique l'orientation de la partie optique du projecteur. In the latter case, and according to another characteristic of the invention, said means for automatically correcting the orientation of the radar are constituted by means for automatically correcting the orientation of the optical part of the projector.
Par ailleurs, un correcteur d'un type particulier permet de s'afffranchir spécifiquement des effets du basculement du véhicule lors des accélérations et des freinages. In addition, a corrector of a particular type makes it possible to specifically overcome the effects of the vehicle tilting during acceleration and braking.
Ainsi, selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens de correction automatique de l'orientation du radar et/ou de la partie optique du projecteur, sont constitués par un correcteur dynamique. Thus, according to another characteristic of the invention, the means for automatically correcting the orientation of the radar and / or of the optical part of the projector, are constituted by a dynamic corrector.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre en référence aux dessins annexés qui sont
- A la figure 1 : un schéma d'un projecteur de véhicule selon l'invention
- A la figure 2 : une représentation en perspective de la fraction de la glace du projecteur située devant la carte hyperfréquence du radar
A la figure 1, un projecteur 1 de véhicule est fermé par une glace 2 réalisée au moins partiellement en matière plastique. Ce projecteur peut intégrer deux lampes 5 et 6 qui sont par exemple les lampes des feux de route et des feux de croisement, ou codes, du véhicule.Other characteristics and advantages of the present invention will appear on reading the description which follows with reference to the accompanying drawings which are
- In Figure 1: a diagram of a vehicle headlight according to the invention
- In Figure 2: a perspective representation of the fraction of the projector glass located in front of the radar microwave map
In FIG. 1, a vehicle headlight 1 is closed by a window 2 made at least partially of plastic material. This headlight can integrate two lamps 5 and 6 which are for example the high beam and low beam, or code, lamps of the vehicle.
D'autres modes de réalisation de l'invention peuvent concerner des projecteurs qui n'intègrent qu'une seule lampe réalisant les fonctions de feux de route et de feux de croisement à elle seule.Other embodiments of the invention may relate to headlights which integrate only a single lamp performing the functions of high beam and low beam alone.
Les lampes 5 et 6 sont placées aux foyers de deux réflecteurs respectivement 3 et 4, tels que des miroirs, selon une technique bien connue de l'Homme du Métier. The lamps 5 and 6 are placed at the focal points of two reflectors 3 and 4 respectively, such as mirrors, according to a technique well known to those skilled in the art.
Le projecteur comporte de plus un support 9, adapté pour recevoir une carte hyperfréquences 19 placée du côté de la glace 2, et comportant des moyens de rayonnement d'ondes hyperfréquences à travers la glace 2 vers l'extérieur du projecteur. Ces moyens de rayonnement d'ondes hyperfréquences sont classiquement dénommés antennes hyperfréquences. The projector further comprises a support 9, adapted to receive a microwave card 19 placed on the side of the lens 2, and comprising means for radiating microwave waves through the lens 2 towards the outside of the projector. These means for radiating microwave waves are conventionally called microwave antennas.
La glace 2 comporte deux parties 7 et 8, la première étant définie comme la partie se situant devant les deux réflecteurs 3 et 4, et la seconde étant définie comme la partie se trouvant devant le support 9 de la carte hyperfréquence. The glass 2 has two parts 7 and 8, the first being defined as the part located in front of the two reflectors 3 and 4, and the second being defined as the part located in front of the support 9 of the microwave card.
Dans un mode de réalisation préferé de l'invention la glace 2 est entièrement réalisée dans un matériau plastique tel que du polycarbonate. In a preferred embodiment of the invention the glass 2 is entirely made of a plastic material such as polycarbonate.
L'ensemble constitué par les projecteur 3 et 4 et par le support 9 de la carte hyperfréquence est un ensemble mécaniquement solidaire. The assembly formed by the headlights 3 and 4 and by the support 9 of the microwave card is a mechanically integral assembly.
Un dispositif de réglage et/ou un correcteur de portée 10 est prévu afin de permettre de modifier l'orientation de l'ensemble 3,4,9 selon un axe horizontal et/ou vertical. Ce correcteur est constitué par une vis sans fin actionnable soit manuellement, soit par un mécanisme électromécanique, par exemple un actionneur couplé à un organe de correction automatique de portée. An adjustment device and / or a range corrector 10 is provided in order to allow the orientation of the assembly 3,4,9 to be modified along a horizontal and / or vertical axis. This corrector is constituted by an endless screw which can be actuated either manually or by an electromechanical mechanism, for example an actuator coupled to an automatic range correction member.
L'optique du projecteur qui est associée aux lampes 3 et 4 est réalisée dans la partie 8 de la glace 2. Cette optique est par exemple constituée par des stries réalisées par moulage de la glace. Cette partie 8 du projecteur n'appelle pas de considérations particulières quant à son mode de réalisation. The optic of the projector which is associated with the lamps 3 and 4 is produced in part 8 of the crystal 2. This optic is for example formed by streaks produced by molding the crystal. This part 8 of the projector does not call for particular considerations as to its embodiment.
A la figure 2, la partie 7 de la glace 2 qui est placée devant le support 9 de la carte hyperfréquence 19 est représentée en perspective, en vis à vis de ladite carte hyperfréquence 19. In FIG. 2, the part 7 of the crystal 2 which is placed in front of the support 9 of the microwave card 19 is shown in perspective, opposite said microwave card 19.
La partie 7 de la glace est réalisée en matériau plastique moulé. Lors du processus de moulage, au moins une lentille, telle qu'une lentille Fresnel 13, est réalisée dans l'épaisseur de la glace, par exemple sous forme de stries concentriques. Part 7 of the glass is made of molded plastic material. During the molding process, at least one lens, such as a Fresnel lens 13, is produced in the thickness of the glass, for example in the form of concentric ridges.
Cette lentille de Fresnel 13 constitue l'optique du radar hyperfréquences qui est intégré au projecteur 2. This Fresnel lens 13 constitutes the optics of the microwave radar which is integrated into the projector 2.
La longeur d'ondes des radiations hyperfréquences émises par le radar est, typiquement, de l'ordre du millimètre. The wavelength of the microwave radiations emitted by the radar is typically of the order of a millimeter.
La carte hyperfréquence 19 est un circuit électronique, qui est par exemple réalisé en technologie microruban. Il comporte au moins une antenne microruban 11,12 à sa surface, qui est par exemple réalisée comme une spirale de bande microruban. The microwave card 19 is an electronic circuit, which is for example made of microstrip technology. It has at least one microstrip antenna 11,12 on its surface, which is for example made like a microstrip strip spiral.
Les antennes microruban 11 et 12 constituent une source de rayonnement d'ondes hyperfréquences comportant un foyer de rayonnement. Ce foyer de rayonnement doit être placé au foyer de la lentille de Fresnel 13, afin d'obtenir un rayonnement maximum d'ondes électromagnétiques hyperfréquences vers l'extérieur du projecteur. The microstrip antennas 11 and 12 constitute a source of microwave radiation comprising a focal point of radiation. This focal point of radiation must be placed at the focal point of the Fresnel lens 13, in order to obtain maximum radiation of electromagnetic microwave waves towards the exterior of the projector.
C'est pourquoi la carte hyperfréquences 19 est placée à une distance d de la glace 2, telle que cette distance soit égale à la distance focale de la lentille de Fresnel 13. This is why the microwave card 19 is placed at a distance d from the lens 2, such that this distance is equal to the focal distance of the Fresnel lens 13.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les deux parties 7 et 8 de la glace 2 sont réalisées dans le même matériau plastique tel que du polycarbonate. En effet, ce matériau présente une bonne perméablité à la fois aux ondes hyperfréquences et aux rayons lumineux. De plus, il se prête facilement à la réalisation des optiques nécessaires par moulage. In a preferred embodiment of the invention, the two parts 7 and 8 of the lens 2 are made of the same plastic material such as polycarbonate. Indeed, this material has good permeability both to microwave waves and to light rays. In addition, it easily lends itself to the production of the necessary optics by molding.
Un autre avantage procuré par l'utilisation d'une glace en matière plastique est sa plus grande résistance aux coups et impacts qu'elle peut recevoir du fait de sa position en avant du véhicule et à proximité du sol. Another advantage provided by the use of a plastic lens is its greater resistance to knocks and impacts that it can receive due to its position in front of the vehicle and close to the ground.
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