JP2006105866A - レーダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車体とバンパーとの間等の奥行き長さが短い空間に搭載することが可能で、搭載される車両の走行状態などに応じてビーム幅の切替えを行うことができるレーダ装置を提供する。
【解決手段】 レーダモジュール１ａは、放射するレーダビームによって車両周辺の障害物を検知し、放射されるレーダビームが誘電体レンズ部２ａの境界面に応じて屈折する。移動機構３ａは、車両の走行状態に応じて制御部４ａによって動作制御され、レーダモジュール１ａを放射する出射方向に対して垂直に移動させて、誘電体レンズ部２ａが有する複数のレンズ部のいずれか１つとレーダモジュール１ａから放射されるレーダビームとを選択的に一致させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、レーダ装置に関し、より特定的には、車両に搭載されるレーダ装置に関する。

従来、車載用レーダ装置として、レンズの屈折効果を利用してレーダビームの方向を変化させる技術がある（例えば特許文献１、特許文献２参照）。これらの技術が用いられる装置は、レーダモジュールを車両のバンパーに設置する場合を想定し、バンパーの形状を変化させて当該バンパーを誘電体レンズとして用いたり、バンパーに直接誘電体レンズを取り付けたりする構造を有している。

また、従来のレーザーレーダ装置では、レーザーレーダの一次放射器に対してコリメートレンズを移動させ、一次放射器とコリメートレンズとの距離を可変にすることで、搭載される車速に応じてレーザーレーダ装置から放射されるビーム幅を調整するという技術がある（例えば特許文献３）。ここで、コリメートレンズとは、一次放射器から放射されるレーザ光を集約するためのレンズである。
特許第３４１９６７５号公報 特開２０００−２９２５３７号公報 特開２０００−７５０３０号公報

しかしながら、上述した従来の車載用レーダ装置では、搭載される車両の走行状態（例えば、車速や交差点やカーブ走行時などの右左折）に応じて、当該レーダ装置から放射されるビーム幅の切替えを行う技術が開示されていない。

また、車速に応じてレーザービーム幅を調整する場合、上記特許文献３で開示されたレーザーレーダ装置では、ビーム幅を可変にするためにコリメートレンズの焦点距離を移動させる必要がある。しかしながら、レーダ装置を車体とバンパーとの間等の奥行き長さが短い空間に搭載することを想定した場合、コリメートレンズを前後に移動させる機構を設ける空間が小さいために搭載が困難となり、コリメートレンズを前後に移動させる距離自体を確保できないことも考えられる。

それ故に、本発明の目的は、車体とバンパーとの間等の奥行き長さが短い空間に搭載することが可能で、搭載される車両の走行状態などに応じてビーム幅の切替えを行うことができるレーダ装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明は、以下に述べるような特徴を有している。
第１の発明は、車両周辺の物体を検知するレーダ装置である。レーダ装置は、レーダモジュール、誘電体レンズ部、移動機構、および移動制御部を備える。レーダモジュールは、所定の出射方向に対してレーダビームを放射する。誘電体レンズ部は、入射したレーダビームをそれぞれ異なった角度に屈折させて異なったビーム幅で出射する複数のレンズが形成されている。移動機構は、レーダモジュールおよび誘電体レンズ部の少なくとも一方をレーダビームの出射方向に対して垂直に移動させる。移動制御部は、車両の走行状態に応じて誘電体レンズ部に形成された複数のレンズからいずれか１つのレンズを選択し、レーダモジュールと誘電体レンズ部との相対的な位置関係がその選択されたレンズにレーダビームが入射する位置となるように移動機構を動作制御する。

第２の発明は、上記第１の発明において、誘電体レンズ部の複数のレンズは、それぞれ車両のバンパーを加工することによって所定の方向に並んで形成される。レーダモジュールは、バンパーの内側空間にレーダビームの出射方向をそのバンパーと対向する方向として配置される。移動機構は、バンパーの外側面に対して平行に、かつ複数のレンズが並んで形成される方向にレーダモジュールを移動させる。

第３の発明は、上記第１の発明において、誘電体レンズ部は、車両のバンパーの内側空間においてそのバンパーの内側面に沿って移動可能に構成され、複数のレンズがその移動可能な方向に並んで形成されている。レーダモジュールは、バンパーの内側空間にレーダビームの出射方向をそのバンパーと対向する方向として配置されている。移動機構は、誘電体レンズ部が移動可能な方向にその誘電体レンズ部を移動させる。

第４の発明は、上記第１の発明において、誘電体レンズ部の複数のレンズのうち、少なくとも１つのレンズは、レーダビームのビーム幅を広げるための凹面を有している。誘電体レンズ部の複数のレンズのうち、凹面を有するレンズとは異なる少なくとも１つのレンズは、レーダビームのビーム幅を絞るための凸面を有している。

第５の発明は、上記第１の発明において、車速検出部を、さらに備える。車速検出部は、車両の車速を検出して、その車速を示す信号を移動制御部に出力する。移動制御部は、車速検出部から出力された信号が示す車両の車速に基づいて移動機構の動作を制御する。

第６の発明は、上記第５の発明において、移動制御部は、複数のレンズ毎にそれぞれ対応する車速範囲を割り当て、レーダビームを入射させるレンズとして信号が示す車速が含まれる車速範囲に割り当てられたレンズを選択する。

第７の発明は、上記第１の発明において、舵角検出部を、さらに備える。舵角検出部は、車両のハンドル舵角を検出して、その舵角を示す信号を移動制御部に出力する。移動制御部は、舵角検出部から出力された信号が示す車両の走行方向に基づいて移動機構の動作を制御する。

第８の発明は、上記第７の発明において、移動制御部は、複数のレンズ毎にそれぞれ対応する走行方向範囲を割り当て、レーダビームを入射させるレンズとして信号が示す走行方向が含まれる走行方向範囲に割り当てられたレンズを選択する。

第９の発明は、周辺の物体を検知するレーダ装置が設置された車両である。レーダ装置は、レーダモジュール、誘電体レンズ部、移動機構、および移動制御部を備える。レーダモジュールは、車両に設けられたバンパーの内側空間に設けられ、そのバンパーと対向する方向を出射方向としてレーダビームを放射する。誘電体レンズ部は、バンパーを加工してまたはバンパーの内側面に沿った近傍に別体で設けられ、入射したレーダビームをそれぞれ異なった角度に屈折させて異なったビーム幅で出射する複数のレンズが形成されている。移動機構は、レーダモジュールおよび誘電体レンズ部の少なくとも一方をレーダビームの出射方向に対して垂直に移動させる。移動制御部は、車両の走行状態に応じて誘電体レンズ部に形成された複数のレンズからいずれか１つのレンズを選択し、レーダモジュールと誘電体レンズ部との相対的な位置関係がその選択されたレンズにレーダビームが入射する位置となるように移動機構を動作制御する。

第１０の発明は、周辺の物体を検知するレーダ装置が設置される車両のバンパーである。バンパーは、広角レンズ部および狭角レンズ部が形成されている。広角レンズ部は、誘電体材料で構成され、所定のレーダモジュールから出射されるレーダビームを内側面から入射して、そのレーダビームを屈折させてビーム幅を広げて外側面から出射する。狭角レンズ部は、誘電体材料で構成され、レーダビームを内側面から入射して、そのレーダビームを屈折させてビーム幅を絞って外側面から出射する。広角レンズ部は、内側面にビーム幅を広げるための凹面を有している。狭角レンズ部は、内側面にビーム幅を広げるための凸面を有している。

上記第１の発明によれば、搭載される車両の走行状態に応じてレーダモジュールおよび誘電体レンズ部の少なくとも一方を移動させて、放射するレーダビームのビーム幅を変化させることができる。また、一般的に周辺の物体を検出するためのレーダビームの出射方向は、車両を基準として水平な放射方向となるが、レーダモジュールや誘電体レンズ部の移動方向がビーム出射方向に対して垂直であるため、車両のボディなどに沿った方向となり、レーダモジュールや誘電体レンズ部を移動させる距離自体を充分に確保できる。したがって、レーダ装置の低コスト化やレーダモジュール、誘電体レンズ部、および移動機構を設置する奥行き面での省スペース化を実現できる。

上記第２の発明によれば、搭載される車両の走行状態に応じてレーダモジュールを移動させて、放射するレーダビームのビーム幅を変化させることができる。また、ビーム幅を変化させる誘電体レンズ部が車両に備えられたバンパーを加工して形成され、レーダモジュールの移動方向がバンパーに対して平行となるため、レーダモジュールを移動させる距離自体を充分に確保できる。したがって、レーダ装置の低コスト化やレーダモジュール、誘電体レンズ部、および移動機構を設置する奥行き面での省スペース化を実現できる。

上記第３の発明によれば、搭載される車両の走行状態に応じて誘電体レンズ部を移動させて、放射するレーダビームのビーム幅を変化させることができる。また、ビーム幅を変化させる誘電体レンズ部が車両に備えられたバンパーと別体で当該バンパーの内側面に沿って移動可能に構成され、誘電体レンズ部の移動方向がバンパーに対して平行となるため、誘電体レンズ部を移動させる距離自体を充分に確保できる。したがって、レーダ装置の低コスト化やレーダモジュール、誘電体レンズ部、および移動機構を設置する奥行き面での省スペース化を実現できる。

上記第４の発明によれば、凹面および凸面によって容易にビーム幅を変化させる誘電体レンズ部を構成することが可能であり、それらの形状によって出射するビーム幅を調整することができる。

上記第５の発明によれば、搭載される車両の車速に応じて、放射するレーダビームのビーム幅を変化させることができる。

上記第６の発明によれば、車両の車速に応じて段階的に放射するレーダビームのビーム幅を変化させることができる。例えば、車両が低速走行時では周辺を広く監視する目的でビーム幅を広げることができる。また、車両が高速走行時では前後方の遠い位置を監視する目的で、利得向上のためにビーム幅を絞ることができる。

上記第６の発明によれば、搭載される車両のハンドル舵角に応じて、放射するレーダビームのビーム幅を変化させることができる。

上記第７の発明によれば、車両のハンドル舵角に応じて段階的に放射するレーダビームのビーム幅を変化させることができる。例えば、車両が右左折する場合、車両後方からのバイクや横断歩道の歩行者・自転車など車両周辺において検知したい範囲が広くなるが、車両コーナから放射するレーダビームのうち車両進行方向に放射するレーダビームのビーム幅を広げることができる。

また、本発明の車両によれば、上述したレーダ装置を搭載することによって、上述したレーダ装置と同様の効果を得ることができる。

また、本発明のバンパーによれば、上述したレーダ装置の誘電体レンズ部を構成するため、車両にレーダ装置を設置する場合の低コスト化ならびに奥行き面での省スペース化が期待できる。

（第１の実施形態）
図面を参照して、本発明の第１の実施形態に係るレーダ装置について説明する。なお、図１は、当該レーダ装置の機能構成を示すブロック図である。典型的には、当該レーダ装置は、車両に搭載されて用いられる。

図１において、当該レーダ装置は、レーダモジュール１ａ、誘電体レンズ部２ａ、移動機構３ａ、制御部４ａ、中央処理装置５、車速パルス送信部６、およびハンドル舵角送信部７を有している。レーダモジュール１ａは、放射するレーダビームによって車両周辺の障害物を検知する。誘電体レンズ部２ａは、異なった特性を有する複数のレンズ部を含んでおり、レーダモジュール１ａから放射されるレーダビームをそれぞれの境界面に応じて屈折させる。移動機構３ａは、レーダモジュール１ａがレーダビームを放射する出射方向に対して垂直に当該レーダモジュール１ａを移動させ、誘電体レンズ部２ａが有する複数のレンズ部のいずれか１つとレーダモジュール１ａから放射されるレーダビームとを選択的に一致させる。制御部４ａは、中央処理装置５から送信される制御信号に応じて、移動機構３ａがレーダモジュール１ａを移動させる動作を制御する。車速パルス送信部６は、搭載される車両の車速を示す車速パルス信号を中央処理装置５に出力する。また、ハンドル舵角送信部７は、搭載される車両のハンドル舵角を示すハンドル舵角信号を中央処理装置５に出力する。そして、中央処理装置５は、受け取った車速パルス信号およびハンドル舵角信号に基づいて適切なレーダビーム幅を設定し、レーダビーム幅に応じた制御信号を制御部４ａへ出力する。

このように、当該レーダ装置は、搭載される車両の車速やハンドル舵角に応じて制御部４ａが移動機構３ａを動作させることによって、レーダビームの放射幅を切替えることができる。なお、複数のレーダモジュール１ａ、誘電体レンズ部２ａ、移動機構３ａ、および制御部４ａの組をそれぞれ搭載される車両の所定箇所に設置し、中央処理装置５がそれぞれの組を制御してもかまわない。説明を具体的にするために、第１の実施形態では、搭載される車両前方および車両後方のバンパー内にそれぞれ４組ずつ並べて設置し、それぞれのレーダモジュール１ａを誘電体レンズ部２ａに対して移動させる一例を用いる。そして、車両前方のバンパー内に設けられる４組のうち、両端の２組はコーナに設置される。また、車両後方のバンパー内に設けられる４組のうち、両端の２組はコーナに設置される。中央処理装置５が行う詳細な動作制御の内容は、後述する。

レーダモジュール１ａは、例えばレーザーレーダ、ミリ波レーダ、準ミリ波レーダ等の車載用レーダとする。具体的には、レーダモジュール１ａは、水平方向に±３０°および垂直方向に±１０°程度の検知範囲を持つセンサであり、そのサイズが７０ｍｍ（横）×５０ｍｍ（縦）×１０ｍｍ（厚み）程度である。

誘電体レンズ部２ａは、レーダモジュール１ａから放射されるレーダビーム幅が変更できる複数（例えば２つ）のレンズ部を有している。具体的には、誘電体レンズ部２ａは、搭載される車両の前後に固設されているバンパーを加工して形成される。そして、バンパーは、少なくともレンズ部として機能する部位が誘電体材料で形成されている。例えば、誘電体レンズ部２ａが有する２つのレンズ部の一方は、ビーム幅を広げるために入射側が凹面であり出射側が平面となった加工形状とする。また、誘電体レンズ部２ａが有する２つのレンズ部の他方は、ビーム幅を絞るために入射側が凸面であり出射側が平面となった加工形状とする。なお、これらを区別するために、誘電体レンズ部２ａが有するビーム幅を広げるためのレンズ部を広角側レンズ部とし、ビーム幅を絞るためのレンズ部を狭角側レンズ部と記載することがある。

図２は、入射側を凹面とした加工形状を有する誘電体レンズ部２ａの広角側レンズ部の一例を示す概略断面図である。なお、図２は、誘電体レンズ部２ａのレンズ部中心を横断する面を断面としているが、ビームが広がる様子を明確にするために断面を白抜き領域で示している。

図２において、広角側レンズ部は、バンパーを加工して形成され、入射側の凹面２１ａおよび出射側の平面２２によって形成される。例えば、広角側レンズ部は、バンパーの内側面の一部を凹レンズ面（凹面２１ａ）になるように加工することによって形成される。

レーダモジュール１ａから放射されたビームが凹面２１ａに入射した場合、空気と誘電体レンズ部２ａ（誘電体材料で形成されたバンパー）との誘電率の違いから、凹面２１ａおよび平面２２において当該ビームが屈折する。なお、理想的には、レーダモジュール１ａから出射されるビームが凹面２１ａでなるべく屈折しないように、入射角が０°に近い値で入射するような形状で凹面２１ａが形成される。

ここで、平面２２において、誘電体レンズ部２ａの屈折率をｎ１、入射角をθ１、空気の屈折率をｎ２、出射角をθ２とすると、スネルの法則から、
ｎ１ｓｉｎθ１＝ｎ２ｓｉｎθ２
が成り立つ。ここで、ｎ１＞ｎ２なので、レーダモジュール１ａから出射されるビームが誘電体レンズ部２ａから空気へ出て行く平面２２では、入射角θ１に対して出射角θ２が大きくなる。そして、レーダモジュール１ａから出射されるビームがなるべく屈折しないように凹面２１ａが形成されているため、図示破線矢印で示すように当該ビームはそのビーム幅が拡大されて放射される。

このように、誘電体レンズ部２ａの平面２２におけるビームの屈折が大きくなり、より広範囲にビームを広げることが可能となる。例えば、誘電体レンズ部２ａの屈折率ｎ１＝１．５、空気の屈折率ｎ２＝１．０とすると、３０°方向の放射ビームが平面２２での出射角が約４９°となり、約２０°ビームを広げることができる。

なお、上述したように、レーダモジュール１ａから出射されるビームが空気から誘電体レンズ部２ａに入る凹面２１ａでは入射角に対して出射角が小さくなるため、ビームがなるべく屈折しないように入射角が０°に近い値で入射するような形状で凹面２１ａが形成されている。ここで、レーダモジュール１ａにおける検知範囲内の全てのビームについて、入射角が０°に近い値で凹面２１ａに入射するためには、凹面２１ａをレーダモジュール１ａのビーム放射範囲をカバーする曲率半径を持った形状にすればよい。

また、屈折率が大きい媒質（誘電体レンズ部２ａ）から小さい媒質（空気）にビームが出射される場合、臨界角ｓｉｎθ＝ｎ２／ｎ１（ただし、ｎ１＞ｎ２）の条件が存在し、臨界角θを超える角度で平面２２にビームが入射すると、ビームが透過せずに平面２２で全反射してしまうので、注意する必要がある。本実施形態では、上述の屈折率で考えた場合、臨界角θが約４０°となり、レーダモジュール１ａが水平幅±３０°のビームを放射するために平面２２で全反射しない。

なお、上述した説明では、広角側レンズ部がバンパーの内側面の一部を凹レンズ面（凹面２１ａ）になるように加工することによって形成されたが、他の形状でもかまわない。例えば、バンパーの内側面の一部をフレネルレンズの凹面になるように加工することによって形成してもかまわない。図３は、広角側レンズ部をフレネルレンズで構成した一例を示す概略断面図である。なお、図２と同様に図３も誘電体レンズ部２ａのレンズ部中心を横断する面を断面としているが、ビームが広がる様子を明確にするために断面を白抜き領域で示している。

図３において、レンズ部は、バンパーを加工して形成され、入射側の凹面２１ｂおよび出射側の平面２２によって形成される。例えば、レンズ部は、バンパーの内側面の一部をフレネルレンズの凹面（凹面２１ｂ）になるように加工することによって形成される。なお、レーダモジュール１ａから放射されたビームが凹面２１ｂに入射した後に広がる説明は、上述した凹面２１ａと同様であるため、詳細な説明を省略する。レンズ部としてフレネルレンズを用いる場合、できるだけ多くのビーム方向について入射角が０°になるような形状にするのが望ましい。

図４は、入射側を凸面とした加工形状を有する誘電体レンズ部２ａの狭角側レンズ部の一例を示す概略断面図である。なお、図４は、誘電体レンズ部２ａのレンズ部中心を横断する面を断面としているが、ビームが絞られる様子を明確にするために断面を白抜き領域で示している。

図４において、狭角側レンズ部も広角側レンズと同様にバンパーを加工して形成され、入射側の凸面２３ａおよび出射側の平面２４によって形成される。例えば、狭角側レンズ部は、バンパーの内側面の一部を凸レンズ面（凸面２３ａ）になるように加工することによって形成される。

レーダモジュール１ａから放射されたビームが凸面２３ａに入射した場合、空気と誘電体レンズ部２ａ（誘電体材料で形成されたバンパー）との誘電率の違いから、凸面２３ａおよび平面２４において当該ビームが屈折する。なお、理想的には、レーダモジュール１ａから出射されるビームが平面２４でなるべく屈折しないように、平面２４への入射角が０°に近い値で入射するような形状で凸面２３ａが形成される。

ここで、レーダモジュール１ａから放射されたビームを平面２４で屈折が生じないように絞るためには、凸面２３ａにおいて、誘電体レンズ部２ａの屈折率をｎ１、入射角をθ３、空気の屈折率をｎ２、出射角をθ４、ビームの放射角をαとすると、
θ３＝θ４＋α
を満たすように、凸面２３ａを加工すればよい。これによって、レーダモジュール１ａから出射されるビームが空気から誘電体レンズ部２ａへ入射する凸面２３ａでは、入射角θ３に対して出射角θ４が小さくなる。そして、平面２４ではビームがなるべく屈折しないように形成されているため、図示破線矢印で示すように当該ビームはそのビーム幅が絞られて放射される。

なお、上述した説明では、狭角側レンズ部がバンパーの内側面の一部を凸レンズ面（凸面２３ａ）になるように加工することによって形成されたが、他の形状でもかまわない。例えば、バンパーの内側面の一部をフレネルレンズの凸面になるように加工することによって形成してもかまわない。図５は、狭角側レンズ部をフレネルレンズで構成した一例を示す概略断面図である。なお、図４と同様に図５も誘電体レンズ部２ａのレンズ部中心を横断する面を断面としているが、ビームが絞られる様子を明確にするために断面を白抜き領域で示している。

図５において、レンズ部は、バンパーを加工して形成され、入射側の凸面２３ｂおよび出射側の平面２４によって形成される。例えば、レンズ部は、バンパーの内側面の一部をフレネルレンズの凸面（凸面２３ｂ）になるように加工することによって形成される。なお、レーダモジュール１ａから放射されたビームが凸面２３ｂに入射した後に絞られる説明は、上述した凸面２３ａと同様であるため、詳細な説明を省略する。なお、図４および図５には、それぞれ一面レンズの形状およびフレネルレンズの形状を示しているが、凸面形状は上記の式を満たすならばどのような形状でもかまわない。

次に、図６〜図９を参照して、レーダモジュール１ａを移動させることによってビーム幅を切替えるレーダ装置の動作について説明する。なお、図６は、ビーム幅を拡大するときの移動機構３ａの動作を示す車両上方から見た概略図である。図７は、ビーム幅が絞られるときの移動機構３ａの動作を示す車両上方から見た概略図である。図８は、搭載される車両の車速に応じて制御する中央処理装置５の動作を示すフローチャートである。図９は、搭載される車両のハンドル舵角に応じて制御する中央処理装置５の動作を示すフローチャートである。

まず、レーダモジュール１ａ、誘電体レンズ部２ａ、および移動機構３ａの位置関係および動作について説明する。図６および図７において、誘電体レンズ部２ａは、車両のバンパーを加工することによって形成されており、凹面２１および凸面２３が車両水平方向（つまり、バンパーの長軸方向）に並設され、それぞれバンパー内側に形成されている。移動機構３ａは、レーダモジュール１ａをバンパー内側空間内で凹面２１および凸面２３の並設方向に沿って移動させる。移動機構３ａは、レーダモジュール１ａからのレーダビームを凹面２１または凸面２３へ選択的に放射できる位置にレーダモジュール１ａを移動させることができる。なお、それぞれの位置におけるレーダモジュール１ａと凹面２１または凸面２３との位置関係は、図２〜図５を用いて説明した状態である。

図６に示すように、移動機構３ａがレーダビームを凹面２１に放射できる位置（広角側）にレーダモジュール１ａを移動させた場合、レーダモジュール１ａから放射されるビームが凹面２１に入射してビーム幅が広がり、拡大されたビーム幅ＲＢｗで誘電体レンズ部２ａから外部空間へ放射される。一方、図７に示すように、移動機構３ａがレーダビームを凸面２３に放射できる位置（狭角側）にレーダモジュール１ａを移動させた場合、レーダモジュール１ａから放射されるビームが凸面２３に入射してビーム幅が狭くなり、絞られたビーム幅ＲＢｎで誘電体レンズ部２ａから外部空間へ放射される。

次に、図５〜図８を用いて、車速に応じたビーム幅の切替え動作について説明する。例えば、車速に応じてビーム幅を切替える動作は、車両に設置される全ての移動機構３ａに適用され、中央処理装置５が制御部４ａを介して全ての移動機構３ａを動作制御する。

図８において、中央処理装置５は、車速パルス送信部６より車速パルス信号を受け取る（ステップＳ１１）。そして、中央処理装置５は、受け取った車速パルス信号に基づいて車速を演算し、当該車速が閾値Ｍ以下か否かを判断する（ステップＳ１２）。ここで、閾値Ｍは任意の値であり、例えばＭ＝２０ｋｍ／ｈである。後述により明らかとなるが、閾値Ｍは、ビーム幅を拡大して車両周辺の障害物を検出するか、ビーム幅を絞って相対的に遠くの障害物を検出するかを判断するための閾値であり、車速が閾値Ｍ以下の場合にビーム幅が拡大される。中央処理装置５は、車速≦Ｍの場合に処理を次のステップＳ１３に進め、車速＞Ｍの場合に処理を次のステップＳ１５に進める。

ステップＳ１３において、中央処理装置５は、レーダモジュール１ａが誘電体レンズ部２ａにおける広角側の位置（すなわち、図６に示す位置）に配置されているか否かを判断する。そして、中央処理装置５は、レーダモジュール１ａが広角側の位置に配置されている場合、そのまま処理を次のステップＳ１７に進める。一方、中央処理装置５は、レーダモジュール１ａが広角側の位置に配置されていない場合（すなわち、図７に示す狭角側の位置や移動途中など）、レーダモジュール１ａが広角側の位置に配置されるように制御部４ａを介して移動機構３ａの動作を制御する（ステップＳ１４）。具体的には、中央処理装置５は、制御部４ａに移動機構３ａを移動させるための制御信号を送信し、その制御信号を受信した制御部４ａが移動機構３ａを動作させてレーダモジュール１ａを誘電体レンズ部２ａの凹面２１に移動させる。そして、中央処理装置５は、処理を次のステップＳ１７に進める。これにより、車両が車速Ｍ以下の場合にレーダ装置が放射するビーム幅を広げることができる。

ステップＳ１５において、中央処理装置５は、レーダモジュール１ａが誘電体レンズ部２ａにおける狭角側の位置（すなわち、図７に示す位置）に配置されているか否かを判断する。そして、中央処理装置５は、レーダモジュール１ａが狭角側の位置に配置されている場合、そのまま処理を次のステップＳ１７に進める。一方、中央処理装置５は、レーダモジュール１ａが狭角側の位置に配置されていない場合（すなわち、図６に示す広角側の位置や移動途中など）、レーダモジュール１ａが狭角側の位置に配置されるように制御部４ａを介して移動機構３ａの動作を制御する（ステップＳ１６）。具体的には、中央処理装置５は、制御部４ａに対して移動機構３ａを移動させるための制御信号を送信し、その制御信号を受信した制御部４ａが移動機構３ａを動作させてレーダモジュール１ａを誘電体レンズ部２ａの凸面２３に移動させる。そして、中央処理装置５は、処理を次のステップＳ１７に進める。これにより、車両が車速Ｍより高速で走行している場合にレーダ装置が放射するビーム幅を絞ることができる。

ステップＳ１７において、中央処理装置５は、車両周辺の障害物検知を終了するか否かを判断する。そして、中央処理装置５は、検知を継続する場合、上記ステップＳ１１戻って処理を継続する。一方、中央処理装置５は、検知を終了する場合、当該フローチャートによる処理を終了する。これらの処理により、車速に応じてビーム幅を切替えることができる。

次に、図５、図６、および図９を用いて、ハンドル舵角に応じたビーム幅の切替え動作について説明する。例えば、ハンドル舵角に応じてビーム幅を切替える動作は、車両の各コーナ位置に設置される移動機構３ａに適用され、中央処理装置５が制御部４ａを介して該当する移動機構３ａを動作制御する。

図９において、中央処理装置５は、ハンドル舵角送信部７よりハンドル舵角信号を受け取る（ステップＳ２１）。そして、中央処理装置５は、受け取ったハンドル舵角信号に基づいて車両の進行方向を演算し、当該車両が右折しているか否か（ステップＳ２２）および当該車両が左折しているか否か（ステップＳ２７）を判断する。後述により明らかとなるが、車両の進行方向に応じてビーム幅を拡大して車両周辺の障害物を検出する。中央処理装置５は、車両が右折している場合（ステップＳ２２でＹｅｓ）、次のステップＳ２３に処理を進める。また、中央処理装置５は、車両が左折している場合（ステップＳ２７でＹｅｓ）、次のステップＳ２８に処理を進める。一方、中央処理装置５は、車両が直進している（ステップＳ２２およびＳ２７がいずれもＮｏ）場合、次のステップＳ３２に処理を進める。

ステップＳ２３において、中央処理装置５は、車両の右コーナに設置されているレーダモジュール１ａが誘電体レンズ部２ａにおける広角側の位置（すなわち、図６に示す位置）に配置されているか否かを判断する。そして、中央処理装置５は、右コーナに設置されているレーダモジュール１ａが広角側の位置に配置されている場合、そのまま処理を次のステップＳ２５に進める。一方、中央処理装置５は、右コーナに設置されているレーダモジュール１ａが広角側の位置に配置されていない場合（すなわち、図７に示す狭角側の位置や移動途中など）、当該レーダモジュール１ａが広角側の位置に配置されるように制御部４ａを介して移動機構３ａの動作を制御する（ステップＳ２４）。具体的には、中央処理装置５は、該当する制御部４ａに対して移動機構３ａを移動させるための制御信号を送信し、その制御信号を受信した制御部４ａが移動機構３ａを動作させてレーダモジュール１ａを誘電体レンズ部２ａの凹面２１に移動させる。そして、中央処理装置５は、処理を次のステップＳ２５に進める。

ステップＳ２５において、中央処理装置５は、車両の左コーナに設置されているレーダモジュール１ａが誘電体レンズ部２ａにおける狭角側の位置（すなわち、図７に示す位置）に配置されているか否かを判断する。そして、中央処理装置５は、左コーナに設置されているレーダモジュール１ａが狭角側の位置に配置されている場合、そのまま処理を次のステップＳ３２に進める。一方、中央処理装置５は、左コーナに設置されているレーダモジュール１ａが狭角側の位置に配置されていない場合（すなわち、図７に示す広角側の位置や移動途中など）、当該レーダモジュール１ａが狭角側の位置に配置されるように制御部４ａを介して移動機構３ａの動作を制御する（ステップＳ２６）。具体的には、中央処理装置５は、該当する制御部４ａに対して移動機構３ａを移動させるための制御信号を送信し、その制御信号を受信した制御部４ａが移動機構３ａを動作させてレーダモジュール１ａを誘電体レンズ部２ａの凸面２３に移動させる。そして、中央処理装置５は、処理を次のステップＳ３２に進める。これらステップＳ２３〜Ｓ２６の処理により、車両が右折方向に走行している場合に右コーナに設置されたレーダ装置が放射するビーム幅を広げることができる。

一方、ステップＳ２８において、中央処理装置５は、車両の左コーナに設置されているレーダモジュール１ａが誘電体レンズ部２ａにおける広角側の位置に配置されているか否かを判断する。そして、中央処理装置５は、左コーナに設置されているレーダモジュール１ａが広角側の位置に配置されている場合、そのまま処理を次のステップＳ３０に進める。一方、中央処理装置５は、左コーナに設置されているレーダモジュール１ａが広角側の位置に配置されていない場合、当該レーダモジュール１ａが広角側の位置に配置されるように制御部４ａを介して移動機構３ａの動作を制御する（ステップＳ２９）。そして、中央処理装置５は、処理を次のステップＳ３０に進める。

ステップＳ３０において、中央処理装置５は、車両の右コーナに設置されているレーダモジュール１ａが誘電体レンズ部２ａにおける狭角側の位置に配置されているか否かを判断する。そして、中央処理装置５は、右コーナに設置されているレーダモジュール１ａが狭角側の位置に配置されている場合、そのまま処理を次のステップＳ３２に進める。一方、中央処理装置５は、右コーナに設置されているレーダモジュール１ａが狭角側の位置に配置されていない場合、当該レーダモジュール１ａが狭角側の位置に配置されるように制御部４ａを介して移動機構３ａの動作を制御する（ステップＳ３１）。そして、中央処理装置５は、処理を次のステップＳ３２に進める。これらステップＳ２８〜Ｓ３１の処理により、車両が左折方向に走行している場合に左コーナに設置されたレーダ装置が放射するビーム幅を広げることができる。

ステップＳ３２において、中央処理装置５は、車両周辺の障害物検知を終了するか否かを判断する。そして、中央処理装置５は、検知を継続する場合、上記ステップＳ２１戻って処理を継続する。一方、中央処理装置５は、検知を終了する場合、当該フローチャートによる処理を終了する。これらの処理により、ハンドル舵角に応じてビーム幅を切替えることができる。

なお、図８および図９を用いて、車速およびハンドル舵角に応じたビーム幅の切替えについて説明したが、これらの条件を両立して制御する場合、車両の左右のコーナに設置されるレーダモジュール１ａの位置については、中央処理装置５が車速に応じた判断よりもハンドル舵角に応じた判断を優先させレーダモジュール１ａの位置を決定するものとする。

次に、図１０および図１１を参照して、レーダ装置が搭載された車両Ｃの走行状態に応じた各ビーム幅について説明する。なお、図１０（ａ）は、レーダ装置が搭載された車両Ｃが車線変更を行う際の各ビーム幅を示す図である。図１０（ｂ）は、レーダ装置が搭載された車両Ｃが左カーブ道路を走行する際の各ビーム幅を示す図である。図１１（ａ）は、レーダ装置が搭載された車両Ｃが交差点を左折する際の各ビーム幅を示す図である。図１１（ｂ）は、レーダ装置が搭載された車両Ｃが交差点を右折する際の各ビーム幅を示す図である。

図１０（ａ）において、車両Ｃが閾値Ｍより高速で右側車線に車線変更する際、車両Ｃの右前コーナおよび右後コーナに設置されるレーダモジュール１ａが広角側の位置に配置され、他のレーダモジュール１ａが狭角側の位置に配置される。これによって、車両Ｃが新たに走行する車線となる右側前後方向は、拡大されたビーム幅ＲＢｗのレーダビームが放射され、車両Ｃ周辺の広い範囲を検知する。一方、車両Ｃの他の方向は、絞られたビーム幅ＲＢｎのレーダビームが放射され、車両Ｃに対して相対的に遠くの車両や障害物を検知する。

図１０（ｂ）において、車両Ｃが閾値Ｍより高速で左カーブ道路を走行している際、車両Ｃの左前コーナおよび左後コーナに設置されるレーダモジュール１ａが広角側の位置に配置され、他のレーダモジュール１ａが狭角側の位置に配置される。これによって、車両Ｃの内輪差などで死角となりやすい左側前後方向は、拡大されたビーム幅ＲＢｗのレーダビームが放射され、車両Ｃ周辺の広い範囲を検知する。一方、車両Ｃの他の方向は、絞られたビーム幅ＲＢｎのレーダビームが放射され、車両Ｃに対して相対的に遠くの車両や障害物を検知する。

図１１（ａ）において、車両Ｃが閾値Ｍより高速で交差点を左折する際、車両Ｃの左前コーナおよび左後コーナに設置されるレーダモジュール１ａが広角側の位置に配置され、他のレーダモジュール１ａが狭角側の位置に配置される。これによって、車両Ｃの左側前後方向は、拡大されたビーム幅ＲＢｗのレーダビームが放射され、車両Ｃ周辺の広い範囲を検知する。例えば、車両Ｃが左折することによる内輪差空間にバイクＢｉが走行している場合、バイクＢｉを検知することによってバイクＢｉが車両Ｃに巻き込まれる事故を防止することができる。一方、車両Ｃの他の方向は、絞られたビーム幅ＲＢｎのレーダビームが放射され、車両Ｃに対して相対的に遠くの車両や障害物を検知する。

図１１（ｂ）において、車両Ｃが閾値Ｍより高速で交差点を右折する際、車両Ｃの右前コーナおよび右後コーナに設置されるレーダモジュール１ａが広角側の位置に配置され、他のレーダモジュール１ａが狭角側の位置に配置される。これによって、車両Ｃの右側前後方向は、拡大されたビーム幅ＲＢｗのレーダビームが放射され、車両Ｃ周辺の広い範囲を検知する。例えば、車両Ｃが右折時に死角となる空間に自転車Ｂｙが横断している場合、自転車Ｂｙを検知することによって自転車Ｂｕが車両Ｃと接触する事故を防止することができる。一方、車両Ｃの他の方向は、絞られたビーム幅ＲＢｎのレーダビームが放射され、車両Ｃに対して相対的に遠くの車両や障害物を検知する。なお、図１０および図１１において、いずれも車両Ｃが閾値Ｍ以下の車速で走行している場合、全てのレーダモジュール１ａが広角側の位置に配置され、車両Ｃから拡大されたビーム幅ＲＢｗのレーダビームが放射されて車両Ｃ周辺の広い範囲を検知することは言うまでもない。

このように、第１の実施形態に係るレーダ装置では、搭載される車両の走行状態（車速、ハンドル舵角）に応じてレーダモジュールを移動させて、放射するレーダビームのビーム幅を変化させることができる。例えば、車両が低速走行時では周辺を広く監視する目的でビーム幅を広げることができる。また、車両が高速走行時では前後方の遠い位置を監視する目的で、利得向上のためにビーム幅を絞ることができる。さらに、車両が右左折する場合、車両後方からのバイクや横断歩道の歩行者・自転車など車両周辺において検知したい範囲が広くなるが、車両進行方向に対してビーム幅を広げることができる。また、ビーム幅を変化させる誘電体レンズ部が車両に備えられたバンパーを加工して形成され、レーダモジュールの移動方向がバンパーに対して平行であるため、レーダモジュールを移動させる距離自体を充分に確保できる。したがって、レーダ装置の低コスト化やレーダモジュール、誘電体レンズ部、および移動機構を設置する奥行き面での省スペース化を実現できる。

なお、上述した説明では、誘電体レンズ部２ａは凹面２１および凸面２３の組み合わせで示されているが、この組み合わせに限定されない。例えば、曲率が段階的に異なる凹面や凸面を３つ以上並設して、レーダモジュールを選択的に移動させてもかまわない。これらの形状は、凹面、凸面、および平面を組み合わせてビーム幅を切替えられる構成であれば、どのような形状であってもかまわない。

また、図６および図７では誘電体レンズ部２ａの凹面２１および凸面２３を車両に対して水平に形成し、レーダモジュール１ａを水平方向に動かした例を示しているが、他の方向でもかまわない。例えば、誘電体レンズ部２ａの凹面および凸面を垂直に形成し、レーダモジュール１ａを車両に対して垂直方向に動かしてもかまわない。レーダモジュール１ａをレーダビームの出射方向に対して垂直に移動させる構成にすれば、上述した省スペース化を実現することができる。

（第２の実施形態）
図面を参照して、本発明の第２の実施形態に係るレーダ装置について説明する。なお、図１２は、当該レーダ装置の機能構成を示すブロック図である。典型的には、当該レーダ装置も、車両に搭載されて用いられる。第１の実施形態ではビーム幅を変えるためにレーダモジュールを移動させたが、第２の実施形態では誘電体レンズ部を移動させる。

図１２において、当該レーダ装置は、レーダモジュール１ｂ、誘電体レンズ部２ｂ、移動機構３ｂ、制御部４ｂ、中央処理装置５、車速パルス送信部６、およびハンドル舵角送信部７を有している。なお、中央処理装置５、車速パルス送信部６、およびハンドル舵角送信部７については、第１の実施形態の構成と同様であるため、同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。

レーダモジュール１ｂは、レーダ装置が相殺される車両に固設され、放射するレーダビームによって車両周辺の障害物を検知する。誘電体レンズ部２ｂは、異なった特性を有する複数のレンズ部を含んでおり、レーダモジュール１ｂから放射されるレーダビームをそれぞれの境界面に応じて屈折させる。移動機構３ｂは、レーダモジュール１ｂがレーダビームを放射する出射方向に対して垂直に誘電体レンズ部２ｂを移動させ、誘電体レンズ部２ｂが有する複数のレンズ部のいずれか１つとレーダモジュール１ｂから放射されるレーダビームとを選択的に一致させる。制御部４ｂは、中央処理装置５から送信される制御信号に応じて、移動機構３ｂが誘電体レンズ部２ｂを移動させる動作を制御する。

このように、当該レーダ装置は、搭載される車両の車速やハンドル舵角に応じて制御部４ｂが移動機構３ｂを動作させることによって、レーダビームの放射幅を切替えることができる。なお、第１の実施形態と同様に、複数のレーダモジュール１ｂ、誘電体レンズ部２ｂ、移動機構３ｂ、および制御部４ｂの組をそれぞれ搭載される車両の所定箇所に設置し、中央処理装置５がそれぞれの組を制御してもかまわない。説明を具体的にするために、第２の実施形態では、第１の実施形態と同様に搭載される車両前方および車両後方のバンパー内にそれぞれ４組ずつ並べて設置し、それぞれの誘電体レンズ部２ｂをレーダモジュール１ｂに対して移動させる一例を用いる。そして、車両前方のバンパー内に設けられる４組のうち、両端の２組はコーナに設置される。また、車両後方のバンパー内に設けられる４組のうち、両端の２組はコーナに設置される。中央処理装置５が行う詳細な動作制御の内容は、後述する。

レーダモジュール１ｂは、例えばレーザーレーダ、ミリ波レーダ、準ミリ波レーダ等の車載用レーダとする。具体的には、レーダモジュール１ｂは、水平方向に±３０°および垂直方向に±１０°程度の検知範囲を持つセンサであり、そのサイズが７０ｍｍ（横）×５０ｍｍ（縦）×１０ｍｍ（厚み）程度である。

誘電体レンズ部２ｂは、レーダモジュール１ｂから放射されるレーダビーム幅が変更できる複数（例えば２つ）のレンズ部を有している。具体的には、誘電体レンズ部２ｂは、搭載される車両の前後に固設されているバンパーと同じ素材（誘電体材料）を加工して形成され、移動機構３ｂからの駆動力を受けて当該バンパーに沿って移動する。例えば、誘電体レンズ部２ｂが有する２つのレンズ部の一方は、ビーム幅を広げるために入射側が凹面であり出射側が平面となった加工形状とする。また、誘電体レンズ部２ｂが有する２つのレンズ部の他方は、ビーム幅を絞るために入射側が凸面であり出射側が平面となった加工形状とする。なお、これらを区別するために、誘電体レンズ部２ｂが有するビーム幅を広げるためのレンズ部を広角側レンズ部とし、ビーム幅を絞るためのレンズ部を狭角側レンズ部と記載することがある。

図１３は、入射側を凹面とした加工形状を有する誘電体レンズ部２ｂの広角側レンズ部の一例を示す概略断面図である。なお、図１３は、誘電体レンズ部２ｂのレンズ部中心を横断する面を断面としているが、ビームが広がる様子を明確にするために断面を白抜き領域で示している。

図１３において、広角側レンズ部は、入射側の凹面２５ａおよび出射側の平面２６によって形成される。例えば、広角側レンズ部は、誘電体材料の一部を凹レンズ面（凹面２５ａ）になるように加工することによって形成される。誘電体レンズ部２ｂは、平面２６と搭載されるバンパーの内側平面とを当接して設置される。したがって、平面２６とバンパーとの間には、空気層が形成される。なお、誘電体レンズ部２ｂが内側に設置されるバンパーの外側平面を平面２７とする。

レーダモジュール１ｂから放射されたビームが凹面２５ａに入射した場合、空気と誘電体レンズ部２ｂ（誘電体材料）との誘電率の違いから、凹面２５ａ、平面２６、および平面２７において当該ビームが屈折する。なお、理想的には、レーダモジュール１ｂから出射されるビームが凹面２５ａでなるべく屈折しないように、入射角が０°に近い値で入射するような形状で凹面２５ａが形成される。

ここで、誘電体レンズ部２ｂとバンパーとの間に空気層が介在するので、レーダモジュール１ｂから放射されたビームが当該空気層を通過することによって、図１３に示すように平面２６への入射角と平面２７の出射角とが同じ角度θ１となって等しくなる。ただし、凹面２５ａによって平面の場合と比較すればビーム幅が広くなる。

なお、上述した説明では、広角側レンズ部が凹レンズ面（凹面２５ａ）になるように加工することによって形成されたが、他の形状でもかまわない。例えば、フレネルレンズの凹面になるように加工することによって形成してもかまわない。図１４は、広角側レンズ部をフレネルレンズで構成した一例を示す概略断面図である。なお、図１３と同様に図１４も誘電体レンズ部２ｂのレンズ部中心を横断する面を断面としているが、ビームが広がる様子を明確にするために断面を白抜き領域で示している。

図１４において、広角側レンズ部は、入射側の凹面２５ｂおよび出射側の平面２６によって形成される。例えば、レンズ部は、フレネルレンズの凹面（凹面２５ｂ）になるように加工することによって形成される。なお、レーダモジュール１ｂから放射されたビームが凹面２５ｂに入射した後の説明は、上述した凹面２５ａと同様であるため、詳細な説明を省略する。レンズ部としてフレネルレンズを用いる場合、できるだけ多くのビーム方向について入射角が０°になるような形状にするのが望ましい。

図１５は、入射側を凸面とした加工形状を有する誘電体レンズ部２ｂの狭角側レンズ部の一例を示す概略断面図である。なお、図１５は、誘電体レンズ部２ｂのレンズ部中心を横断する面を断面としているが、ビームが絞られる様子を明確にするために断面を白抜き領域で示している。

図１５において、狭角側レンズ部は、入射側の凸面２８ａおよび出射側の平面２６によって形成される。例えば、狭角側レンズ部は、誘電体材料の一部を凸レンズ面（凸面２８ａ）になるように加工することによって形成される。また、誘電体レンズ部２ｂは、上述したように平面２６と搭載されるバンパーの内側平面とを当接して設置される。したがって、平面２６とバンパーとの間には、空気層が形成される。なお、誘電体レンズ部２ｂが内側に設置されるバンパーの外側平面を平面２７とする。

レーダモジュール１ｂから放射されたビームが凸面２８ａに入射した場合、空気と誘電体レンズ部２ｂ（誘電体材料）との誘電率の違いから、凸面２８ａ、平面２６、および平面２７において当該ビームが屈折する。なお、理想的には、レーダモジュール１ｂから出射されるビームが平面２６および２７でなるべく屈折しないように、平面２６および２７への入射角が０°に近い値で入射するような形状で凸面２８ａが形成される。つまり、凸面２８ａは、第１の実施形態で説明した凸面２３ａと同様の形状となるため、これ以上の詳細な説明を省略する。

ここで、狭角側レンズ部においても、レーダモジュール１ｂから放射されたビームがバンパーと誘電体レンズ部２ｂとの間に介在する空気層を通過することになるが、平面２６に対して入射角０°で通過するため、ビームの放射角度が変化しない。したがって、第２の実施形態の狭角側レンズ部は、第１の実施形態の狭角レンズ部と同様にビーム幅を絞って放射する。

なお、上述した説明では、狭角側レンズ部が凸レンズ面（凸面２８ａ）になるように加工することによって形成されたが、他の形状でもかまわない。例えば、フレネルレンズの凸面になるように加工することによって形成してもかまわない。図１６は、狭角側レンズ部をフレネルレンズで構成した一例を示す概略断面図である。なお、図１５と同様に図１６も誘電体レンズ部２ｂのレンズ部中心を横断する面を断面としているが、ビームが絞られる様子を明確にするために断面を白抜き領域で示している。

図１６において、狭角側レンズ部は、入射側の凸面２８ｂおよび出射側の平面２６によって形成される。例えば、レンズ部は、フレネルレンズの凸面（凸面２８ｂ）になるように加工することによって形成される。なお、レーダモジュール１ｂから放射されたビームが凸面２８ｂに入射した後の説明は、上述した凸面２８ａと同様であり、第１の実施形態の凸面２３ｂと同様であるため、詳細な説明を省略する。

次に、図１７〜図２０を参照して、誘電体レンズ部２ｂを移動させることによってビーム幅を切替えるレーダ装置の動作について説明する。なお、図１７は、ビーム幅を拡大するときの移動機構３ｂの動作を示す車両上方から見た概略図である。図１８は、ビーム幅が絞られるときの移動機構３ｂの動作を示す車両上方から見た概略図である。図１９は、搭載される車両の車速に応じて制御する中央処理装置５の動作を示すフローチャートである。図２０は、搭載される車両のハンドル舵角に応じて制御する中央処理装置５の動作を示すフローチャートである。

まず、レーダモジュール１ｂ、誘電体レンズ部２ｂ、および移動機構３ｂの位置関係および動作について説明する。図１７および図１８において、誘電体レンズ部２ｂは、車両のバンパーの内側に沿って移動可能に設置されており、凹面２５および凸面２８が車両水平方向（つまり、誘電体レンズ部２ｂの移動方向）に並設されている。移動機構３ｂは、誘電体レンズ部２ｂをバンパー内側に沿って移動させる。移動機構３ｂは、レーダモジュール１ｂからのレーダビームを凹面２５または凸面２８へ選択的に放射できる位置に誘電体レンズ部２ｂを移動させることができる。なお、それぞれの位置におけるレーダモジュール１ａと凹面２１または凸面２３との位置関係は、図１３〜図１６を用いて説明した状態である。

図１７に示すように、移動機構３ｂがレーダビームを凹面２５に放射できる位置（広角側）に誘電体レンズ部２ｂを移動させた場合、レーダモジュール１ｂから放射されるビームが凹面２５に入射してビーム幅が広がり、拡大されたビーム幅ＲＢｗで誘電体レンズ部２ｂからバンパーを介して外部空間へ放射される。一方、図１８に示すように、移動機構３ｂがレーダビームを凸面２８に放射できる位置（狭角側）に誘電体レンズ部２ｂを移動させた場合、レーダモジュール１ｂから放射されるビームが凸面２８に入射してビーム幅が狭くなり、絞られたビーム幅ＲＢｎで誘電体レンズ部２ａからバンパーを介して外部空間へ放射される。

次に、図１７〜図１９を用いて、車速に応じたビーム幅の切替え動作について説明する。例えば、車速に応じてビーム幅を切替える動作は、車両に設置される全ての移動機構３ｂに適用され、中央処理装置５が制御部４ｂを介して全ての移動機構３ｂを動作制御する。

図１９において、中央処理装置５は、車速パルス送信部６より車速パルス信号を受け取る（ステップＳ４１）。そして、中央処理装置５は、受け取った車速パルス信号に基づいて車速を演算し、当該車速が閾値Ｍ以下か否かを判断する（ステップＳ４２）。ここで、閾値Ｍは第１の実施形態と同様であるため、詳細な説明を省略する。中央処理装置５は、車速≦Ｍの場合に処理を次のステップＳ４３に進め、車速＞Ｍの場合に処理を次のステップＳ４５に進める。

ステップＳ４３において、中央処理装置５は、レーダモジュール１ｂに対して誘電体レンズ部２ｂが広角側の位置（すなわち、図１７に示す位置）に配置されているか否かを判断する。そして、中央処理装置５は、誘電体レンズ部２ｂが広角側の位置に配置されている場合、そのまま処理を次のステップＳ４７に進める。一方、中央処理装置５は、誘電体レンズ部２ｂが広角側の位置に配置されていない場合（すなわち、図１８に示す狭角側の位置や移動途中など）、誘電体レンズ部２ｂが広角側の位置に配置されるように制御部４ｂを介して移動機構３ｂの動作を制御する（ステップＳ４４）。具体的には、中央処理装置５は、制御部４ｂに移動機構３ｂを移動させるための制御信号を送信し、その制御信号を受信した制御部４ｂが移動機構３ｂを動作させて誘電体レンズ部２ｂの凹面２５をレーダモジュール１ｂの位置に移動させる。そして、中央処理装置５は、処理を次のステップＳ４７に進める。これにより、車両が車速Ｍ以下の場合にレーダ装置が放射するビーム幅を広げることができる。

ステップＳ４５において、中央処理装置５は、レーダモジュール１ａに対して誘電体レンズ部２ｂが狭角側の位置（すなわち、図１８に示す位置）に配置されているか否かを判断する。そして、中央処理装置５は、誘電体レンズ部２ｂが狭角側の位置に配置されている場合、そのまま処理を次のステップＳ４７に進める。一方、中央処理装置５は、誘電体レンズ部２ｂが狭角側の位置に配置されていない場合（すなわち、図１７に示す広角側の位置や移動途中など）、誘電体レンズ部２ａが狭角側の位置に配置されるように制御部４ｂを介して移動機構３ｂの動作を制御する（ステップＳ４６）。具体的には、中央処理装置５は、制御部４ｂに対して移動機構３ｂを移動させるための制御信号を送信し、その制御信号を受信した制御部４ｂが移動機構３ｂを動作させて誘電体レンズ部２ｂの凸面２８をレーダモジュール１ａの位置に移動させる。そして、中央処理装置５は、処理を次のステップＳ４７に進める。これにより、車両が車速Ｍより高速で走行している場合にレーダ装置が放射するビーム幅を絞ることができる。

ステップＳ４７において、中央処理装置５は、車両周辺の障害物検知を終了するか否かを判断する。そして、中央処理装置５は、検知を継続する場合、上記ステップＳ４１戻って処理を継続する。一方、中央処理装置５は、検知を終了する場合、当該フローチャートによる処理を終了する。これらの処理により、車速に応じてビーム幅を切替えることができる。

次に、図１７、図１８、および図２０を用いて、ハンドル舵角に応じたビーム幅の切替え動作について説明する。例えば、ハンドル舵角に応じてビーム幅を切替える動作は、車両の各コーナ位置に設置される移動機構３ｂに適用され、中央処理装置５が制御部４ｂを介して該当する移動機構３ｂを動作制御する。

図２０において、中央処理装置５は、ハンドル舵角送信部７よりハンドル舵角信号を受け取る（ステップＳ５１）。そして、中央処理装置５は、受け取ったハンドル舵角信号に基づいて車両の進行方向を演算し、当該車両が右折しているか否か（ステップＳ５２）および当該車両が左折しているか否か（ステップＳ５７）を判断する。後述により明らかとなるが、車両の進行方向に応じてビーム幅を拡大して車両周辺の障害物を検出する。中央処理装置５は、車両が右折している場合（ステップＳ５２でＹｅｓ）、次のステップＳ５３に処理を進める。また、中央処理装置５は、車両が左折している場合（ステップＳ５７でＹｅｓ）、次のステップＳ５８に処理を進める。一方、中央処理装置５は、車両が直進している（ステップＳ５２およびＳ５７がいずれもＮｏ）場合、次のステップＳ６２に処理を進める。

ステップＳ５３において、中央処理装置５は、車両の右コーナに設置されている誘電体レンズ部２ａがレーダモジュール１ｂに対して広角側の位置（すなわち、図１７に示す位置）に配置されているか否かを判断する。そして、中央処理装置５は、右コーナに設置されている誘電体レンズ部２ｂが広角側の位置に配置されている場合、そのまま処理を次のステップＳ５５に進める。一方、中央処理装置５は、右コーナに設置されている誘電体レンズ部２ｂが広角側の位置に配置されていない場合（すなわち、図１８に示す狭角側の位置や移動途中など）、当該誘電体レンズ部２ｂが広角側の位置に配置されるように制御部４ｂを介して移動機構３ｂの動作を制御する（ステップＳ５４）。具体的には、中央処理装置５は、該当する制御部４ｂに対して移動機構３ｂを移動させるための制御信号を送信し、その制御信号を受信した制御部４ｂが移動機構３ｂを動作させて誘電体レンズ部２ｂの凹面２５をレーダモジュール１ｂの位置に移動させる。そして、中央処理装置５は、処理を次のステップＳ５５に進める。

ステップＳ５５において、中央処理装置５は、車両の左コーナに設置されている誘電体レンズ部２ｂがレーダモジュール１ａに対して狭角側の位置（すなわち、図１８に示す位置）に配置されているか否かを判断する。そして、中央処理装置５は、左コーナに設置されている誘電体レンズ部２ｂが狭角側の位置に配置されている場合、そのまま処理を次のステップＳ６２に進める。一方、中央処理装置５は、左コーナに設置されている誘電体レンズ部２ｂが狭角側の位置に配置されていない場合（すなわち、図１７に示す広角側の位置や移動途中など）、当該誘電体レンズ部２ｂが狭角側の位置に配置されるように制御部４ｂを介して移動機構３ｂの動作を制御する（ステップＳ５６）。具体的には、中央処理装置５は、該当する制御部４ｂに対して移動機構３ｂを移動させるための制御信号を送信し、その制御信号を受信した制御部４ｂが移動機構３ｂを動作させて誘電体レンズ部２ａｂの凸面２８をレーダモジュール１ｂの位置に移動させる。そして、中央処理装置５は、処理を次のステップＳ６２に進める。これらステップＳ５３〜Ｓ５６の処理により、車両が右折方向に走行している場合に右コーナに設置されたレーダ装置が放射するビーム幅を広げることができる。

一方、ステップＳ５８において、中央処理装置５は、車両の左コーナに設置されている誘電体レンズ部２ｂがレーダモジュール１ｂに対して広角側の位置に配置されているか否かを判断する。そして、中央処理装置５は、左コーナに設置されている誘電体レンズ部２ｂが広角側の位置に配置されている場合、そのまま処理を次のステップＳ６０に進める。一方、中央処理装置５は、左コーナに設置されている誘電体レンズ部２ｂが広角側の位置に配置されていない場合、当該誘電体レンズ部２ｂが広角側の位置に配置されるように制御部４ｂを介して移動機構３ｂの動作を制御する（ステップＳ５９）。そして、中央処理装置５は、処理を次のステップＳ６０に進める。

ステップＳ６０において、中央処理装置５は、車両の右コーナに設置されている誘電体レンズ部２ｂがレーダモジュール１ｂに対して狭角側の位置に配置されているか否かを判断する。そして、中央処理装置５は、右コーナに設置されている誘電体レンズ部２ｂが狭角側の位置に配置されている場合、そのまま処理を次のステップＳ６２に進める。一方、中央処理装置５は、右コーナに設置されている誘電体レンズ部２ｂが狭角側の位置に配置されていない場合、当該誘電体レンズ部２ｂが狭角側の位置に配置されるように制御部４ｂを介して移動機構３ｂの動作を制御する（ステップＳ６１）。そして、中央処理装置５は、処理を次のステップＳ６２に進める。これらステップＳ５８〜Ｓ６１の処理により、車両が左折方向に走行している場合に左コーナに設置されたレーダ装置が放射するビーム幅を広げることができる。

ステップＳ６２において、中央処理装置５は、車両周辺の障害物検知を終了するか否かを判断する。そして、中央処理装置５は、検知を継続する場合、上記ステップＳ５１戻って処理を継続する。一方、中央処理装置５は、検知を終了する場合、当該フローチャートによる処理を終了する。これらの処理により、ハンドル舵角に応じてビーム幅を切替えることができる。

なお、図１９および図２０を用いて、車速およびハンドル舵角に応じたビーム幅の切替えについて説明したが、これらの条件を両立して制御する場合、車両の左右のコーナに設置される誘電体レンズ部２ｂの位置については、中央処理装置５が車速に応じた判断よりもハンドル舵角に応じた判断を優先させ誘電体レンズ部２ｂの位置を決定するものとする。

このように、第２の実施形態に係るレーダ装置では、搭載される車両の走行状態（車速、ハンドル舵角）に応じて誘電体レンズ部を移動させて、放射するレーダビームのビーム幅を変化させることができる。また、誘電体レンズ部の移動方向がバンパーに対して平行であるため、誘電体レンズ部を移動させる距離自体を充分に確保できる。したがって、レーダ装置の低コスト化や誘電体レンズ部、レーダモジュール、および移動機構を設置する奥行き面での省スペース化を実現できる。

なお、上述した説明では、誘電体レンズ部２ｂは凹面２５および凸面２８の組み合わせで示されているが、この組み合わせに限定されない。例えば、曲率が段階的に異なる凹面や凸面を３つ以上並設して、誘電体レンズ部２ｂを選択的に移動させてもかまわない。これらの形状は、凹面、凸面、および平面を組み合わせてビーム幅を切替えられる構成であれば、どのような形状であってもかまわない。

また、図１７および図１８では誘電体レンズ部２ｂの凹面２５および凸面２８を車両に対して水平に配設して、誘電体レンズ部２ｂを水平方向に動かした例を示しているが、他の方向でもかまわない。例えば、誘電体レンズ部２ｂの凹面および凸面を垂直に形成し、誘電体レンズ部２ｂを車両に対して垂直方向に動かしてもかまわない。誘電体レンズ部２ｂをレーダモジュール１ｂのレーダビームの出射方向に対して垂直に移動させる構成にすれば、上述した省スペース化を実現することができる。

本発明に係るレーダ装置は、省スペース化や車両の状態に応じた検出が可能であり、搭載される車両の周囲の障害物等を検知する装置等として有用である。

本発明の第１の実施形態に係るレーダ装置の機能構成を示すブロック図 入射側を凹面とした加工形状を有する誘電体レンズ部２ａの広角側レンズ部の一例を示す概略断面図 広角側レンズ部をフレネルレンズで構成した一例を示す概略断面図 入射側を凸面とした加工形状を有する誘電体レンズ部２ａの狭角側レンズ部の一例を示す概略断面図 狭角側レンズ部をフレネルレンズで構成した一例を示す概略断面図 ビーム幅を拡大するときの移動機構３ａの動作を示す車両上方から見た概略図 ビーム幅が絞られるときの移動機構３ａの動作を示す車両上方から見た概略図 搭載される車両の車速に応じて制御する図１の中央処理装置５の動作を示すフローチャート 搭載される車両のハンドル舵角に応じて制御する図１の中央処理装置５の動作を示すフローチャート レーダ装置が搭載された車両Ｃが車線変更を行う際および左カーブ道路を走行する際の各ビーム幅を示す図 レーダ装置が搭載された車両Ｃが交差点を左折する際および右折する際の各ビーム幅を示す図 本発明の第２の実施形態に係るレーダ装置の機能構成を示すブロック図 入射側を凹面とした加工形状を有する誘電体レンズ部２ｂの広角側レンズ部の一例を示す概略断面図 広角側レンズ部をフレネルレンズで構成した一例を示す概略断面図 入射側を凸面とした加工形状を有する誘電体レンズ部２ｂの狭角側レンズ部の一例を示す概略断面図 狭角側レンズ部をフレネルレンズで構成した一例を示す概略断面図 ビーム幅を拡大するときの移動機構３ｂの動作を示す車両上方から見た概略図 ビーム幅が絞られるときの移動機構３ｂの動作を示す車両上方から見た概略図 搭載される車両の車速に応じて制御する図１２の中央処理装置５の動作を示すフローチャート 搭載される車両のハンドル舵角に応じて制御する図１２の中央処理装置５の動作を示すフローチャート

符号の説明

１…レーダモジュール
２…誘電体レンズ部
２１、２５…凹面
２２、２４、２６、２７…平面
２３、２８…凸面
３…移動機構
４…制御部
５…中央処理装置
６…車速パルス送信部
７…ハンドル舵角送信部

Claims (10)

1. 車両周辺の物体を検知するレーダ装置であって、
   所定の出射方向に対してレーダビームを放射するレーダモジュールと、
   入射した前記レーダビームをそれぞれ異なった角度に屈折させて異なったビーム幅で出射する複数のレンズが形成された誘電体レンズ部と、
   前記レーダモジュールおよび前記誘電体レンズ部の少なくとも一方を前記レーダビームの出射方向に対して垂直に移動させる移動機構と、
   前記車両の走行状態に応じて前記誘電体レンズ部に形成された複数のレンズからいずれか１つのレンズを選択し、前記レーダモジュールと前記誘電体レンズ部との相対的な位置関係が当該選択されたレンズに前記レーダビームが入射する位置となるように前記移動機構を動作制御する移動制御部とを備える、レーダ装置。
2. 前記誘電体レンズ部の複数のレンズは、それぞれ前記車両のバンパーを加工することによって所定の方向に並んで形成され、
   前記レーダモジュールは、前記バンパーの内側空間に前記レーダビームの出射方向を当該バンパーと対向する方向として配置され、
   前記移動機構は、前記バンパーの外側面に対して平行に、かつ前記複数のレンズが並んで形成される方向に前記レーダモジュールを移動させることを特徴とする、請求項１に記載のレーダ装置。
3. 前記誘電体レンズ部は、前記車両のバンパーの内側空間において当該バンパーの内側面に沿って移動可能に構成され、前記複数のレンズが当該移動可能な方向に並んで形成されており、
   前記レーダモジュールは、前記バンパーの内側空間に前記レーダビームの出射方向を当該バンパーと対向する方向として配置され、
   前記移動機構は、前記誘電体レンズ部が移動可能な方向に当該誘電体レンズ部を移動させることを特徴とする、請求項１に記載のレーダ装置。
4. 前記誘電体レンズ部の複数のレンズのうち、少なくとも１つのレンズは、前記レーダビームのビーム幅を広げるための凹面を有し、
   前記誘電体レンズ部の複数のレンズのうち、前記凹面を有するレンズとは異なる少なくとも１つのレンズは、前記レーダビームのビーム幅を絞るための凸面を有することを特徴とする、請求項１に記載のレーダ装置。
5. 前記レーダ装置は、前記車両の車速を検出して、当該車速を示す信号を前記移動制御部に出力する車速検出部を、さらに備え、
   前記移動制御部は、前記車速検出部から出力された信号が示す前記車両の車速に基づいて前記移動機構の動作を制御することを特徴とする、請求項１に記載のレーダ装置。
6. 前記移動制御部は、複数のレンズ毎にそれぞれ対応する車速範囲を割り当て、前記レーダビームを入射させるレンズとして前記信号が示す車速が含まれる車速範囲に割り当てられたレンズを選択することを特徴とする、請求項５に記載のレーダ装置。
7. 前記レーダ装置は、前記車両のハンドル舵角を検出して、当該舵角を示す信号を前記移動制御部に出力する舵角検出部を、さらに備え、
   前記移動制御部は、前記舵角検出部から出力された信号が示す前記車両の走行方向に基づいて前記移動機構の動作を制御することを特徴とする、請求項１に記載のレーダ装置。
8. 前記移動制御部は、複数のレンズ毎にそれぞれ対応する走行方向範囲を割り当て、前記レーダビームを入射させるレンズとして前記信号が示す走行方向が含まれる走行方向範囲に割り当てられたレンズを選択することを特徴とする、請求項７に記載のレーダ装置。
9. 周辺の物体を検知するレーダ装置が設置された車両であって、
   前記レーダ装置は、
   前記車両に設けられたバンパーの内側空間に設けられ、当該バンパーと対向する方向を出射方向としてレーダビームを放射するレーダモジュールと、
   前記バンパーを加工してまたは前記バンパーの内側面に沿った近傍に別体で設けられ、入射した前記レーダビームをそれぞれ異なった角度に屈折させて異なったビーム幅で出射する複数のレンズが形成された誘電体レンズ部と、
   前記レーダモジュールおよび前記誘電体レンズ部の少なくとも一方を前記レーダビームの出射方向に対して垂直に移動させる移動機構と、
   前記車両の走行状態に応じて前記誘電体レンズ部に形成された複数のレンズからいずれか１つのレンズを選択し、前記レーダモジュールと前記誘電体レンズ部との相対的な位置関係が当該選択されたレンズに前記レーダビームが入射する位置となるように前記移動機構を動作制御する移動制御部とを備える、車両。
10. 周辺の物体を検知するレーダ装置が設置される車両のバンパーであって、
    誘電体材料で構成され、所定のレーダモジュールから出射されるレーダビームを内側面から入射して、当該レーダビームを屈折させてビーム幅を広げて外側面から出射する広角レンズ部と、
    誘電体材料で構成され、前記レーダビームを内側面から入射して、当該レーダビームを屈折させてビーム幅を絞って外側面から出射する狭角レンズ部とが形成され、
    前記広角レンズ部は、前記内側面に前記ビーム幅を広げるための凹面を有し、
    前記狭角レンズ部は、前記内側面に前記ビーム幅を広げるための凸面を有することを特徴とする、バンパー。

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