JP2007271383A - 移動体用レーダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】センシング等の機能を維持しつつ、車両等の移動体側要件に応じて設置箇所を変更することのできる、設置自由度の高い移動体用レーダ装置を提供する。
【解決手段】電波１を送・受信するセンサ本体２と、電波１が通過する電波経路に配設され、電波１の進行方向を屈折及び／又は反射により変更させる経路変更手段としての誘電体プリズム３と、を備えている。この移動体用レーダ装置が搭載される車両等の移動体側の要件により、センサ本体２の設置箇所が限られている場合であっても、電波１の進行方向を適宜変更することで、センサ本体２の機能を適切に維持しつつ、その限られた設置箇所へのセンサ本体２の設置が可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は移動体用レーダ装置に関し、詳しくはミリ波やマイクロ波等の電波を送・受信するセンサ本体を備えた移動体用レーダ装置に関する。本発明の移動体用レーダ装置は、例えば、ミリ波を用いる車両用レーダ装置に好適に用いることができる。

車載レーダ装置には、例えば、レーザ光を利用するレーザ式のものや、ミリ波やマイクロ波等の電波を利用する電波式のものがある。このうち、電波式のレーダ装置が、レーザ式と比べて雨、雪、霧などの環境を受け難いこと、またミリ波等の短波長の電波なら直進性及び指向性に優れているためアンテナの小型化にも貢献しうることから、近年、注目されている。

このような車載レーダ装置は、ミリ波等を送信し、かつ、対象物に当たって反射したミリ波等を受信することで、主に車両前方の障害物を検知したり、先行車両との車間距離を測定したりする目的で使用される。このため、車載レーダ装置は、先行車両を検出する等の機能上、車両前方のほぼ中央部であって、フロントグリルとラジエータとの間にある空間部分に設置される。（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−２０２３６９号公報

しかし、車両によっては、フロントデザイン、フード内部に配設されるラジエータ等の構造物の大きさや形状、あるいは車両衝撃吸収構造等により、車載レーダ装置の設置箇所としての前記空間部分が制限される場合がある。このため、車載レーダ装置を機能的に最適な位置に設置できない場合がある。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、センシング等の機能を維持しつつ、車両等の移動体側要件に応じて設置箇所を変更することのできる、設置自由度の高い移動体用レーダ装置を提供することを解決すべき技術課題とするものである。

上記課題を解決する本発明の移動体用レーダ装置は、電波を送・受信するセンサ本体と、前記電波が通過する電波経路に配設され、該電波の進行方向を屈折及び／又は反射により変更させる経路変更手段と、を備えていることを特徴とするものである。

この移動体用レーダ装置では、センサ本体が送・受信する電波の進行方向を経路変更手段により変更させることができる。このため、この移動体用レーダ装置が搭載される車両等の移動体側の要件により、センサ本体の設置箇所が限られている場合であっても、電波の進行方向を適宜変更することで、センサ本体の機能を適切に維持しつつ、その限られた設置箇所へのセンサ本体の設置が可能となる。したがって、本発明によれば、センシング等の機能を維持しつつ、車両等の移動体側要件に応じて設置箇所を変更することのできる、設置自由度の高い移動体用レーダ装置の提供が可能となる。

前記経路変更手段としては、前記電波経路に配設されることで、電波の進行方向を屈折及び／又は反射により所定方向に変更させることのできるものであれば特に限定されず、複数個の反射鏡の組み合わせとすることもできるが、好適には誘電体プリズムを採用することができる。

すなわち、本発明の移動体用レーダ装置の好適な態様において、前記経路変更手段は、１個又は２個以上の誘電体プリズムにより構成されている。

ここに、前記誘電体プリズムとは、電波を透過可能な誘電体よりなる多面体により構成され、屈折や反射を利用して電波の進行方向を所定方向に変更させることができるものをいう。この誘電体プリズムには、例えば、誘電体プリズム内で電波が屈折のみするものや、誘電体プリズム内で電波が１回又は複数回反射するものが含まれる。

前記誘電体プリズムは、電波を透過可能でさえあれば、透明であっても不透明であってもよい。

また、前記誘電体プリズムの比誘電率は、ε_ｒ ＝１．５〜７程度であることが好ましい。なお、誘電体プリズムを通る電波の速度は、比誘電率の平方根（光の屈折率に相当する）に反比例する。このため、誘電体プリズムで電波が曲がる方向や量については、幾何学的に設計することができる。

前記誘電体プリズムの材質としては、樹脂やガラス等とすることができるが、軽量で成形もし易い樹脂とすることが好ましい。なお、樹脂及びガラス等よりなる複合材料であってもよく、また、樹脂よりなる誘電体プリズムとガラスよりなる誘電体プリズムとの組み合わせであってもよい。

前記誘電体プリズムは、センサ本体のケース体と一体的に設けたり、レドームと一体的に設けたりすることもできるし、これらとは別体として単独で設けることもできる。

さらに、本発明の移動体用レーダ装置におけるセンサ本体が送・受信する電波の種類としては、誘電体中を光のように屈折したり反射したりするものであれば特に限定されないが、周波数帯が２４．６ＧＨｚ又は７６．５ＧＨｚという高周波であるミリ波を好適に採用することができる。

また、本発明の移動体用レーダ装置は、好適な態様において、移動体側に設けられた開口部に配設されるレドームをさらに備え、前記センサ本体は該レドームとは異なる高さ位置に移動体に配設される。

この移動体用レーダ装置では、センサ本体が送信した電波の進行方向を経路変更手段で所定方向に変更することで、センサ本体とは異なる高さ位置に配設されたレドームからその送信電波を例えば略水平方向に出射して照射することができる。また、略水平方向等からそのレドームに入射して透過した受信電波の進行方向を経路変更手段で所定方向に変更すれば、レドームとは異なる高さ位置に配設されたセンサ本体でその受信電波を受信することができる。

ここに、前記レドームとは、電波を送・受信するために移動体に設けられた開口部を覆うものであり、センサ本体が送・受信する電波を透過可能な材料よりなる。

本発明の移動体用レーダ装置を車両に適用する場合は、例えば、フロントグリルの幅方向中央等に設けられた開口部を覆うように前記レドームを配設することができる。この場合、フロントグリルの開口部に配設される前記レドームとは異なる高さ位置、例えばレドームよりも低い位置に前記センサ本体が配設される。

また、本発明の移動体用レーダ装置の好適な態様において、前記移動体は車両であり、前記開口部は車両フードに設けられるとともに、該車両フードに設けられた該開口部に配設される前記レドームよりも低い位置で前記センサ本体が該車両に配設される。

この移動体用レーダ装置では、車両フードに設けられた開口部に前記レドームが配設される。そして、前記センサ本体は、このレドームよりも低い位置で車両に配設される。このため、センサ本体が送信した電波の進行方向を経路変更手段で所定方向に変更することで、センサ本体よりも高い位置で車両フードの開口部に配設されたレドームからその送信電波を例えば略水平方向に出射して照射することができる。また、略水平方向等からそのレドームに入射して透過した受信電波の進行方向を経路変更手段で所定方向に変更すれば、レドームよりも低い位置に配設されたセンサ本体でその受信電波を受信することができる。

したがって本発明の移動体用レーダ装置によれば、センシング等の機能を維持しつつ、センサ本体の設置自由度を高めることができる。よって、センサ本体の設置箇所の高さ位置等にかかわらず、センサ本体が送・受信する電波の出・入射高さや方向を変えることが可能となる。

以下、本発明の具体的な実施形態について図面を参照しつつ説明する。

（実施形態１）
本実施形態の移動体用レーダ装置は、車両搭載ミリ波レーダ装置に本発明を適用したものである。

この移動体用レーダ装置は、図１〜図２に示されるように、電波としてのミリ波１を送・受信する送・受信手段（図示せず）を有するセンサ本体２と、センサ本体２が送・受信する電波（ミリ波）１が通過する電波（ミリ波）経路に配設された経路変更手段としての誘電体プリズム３と、車両のフロントグリル７の中央（車幅方向における中央）開口部７ａを覆うように配設されたレドーム４とを備えている。

センサ本体２は、フロントグリル７の背後であって、フロントグリル７とラジエータ５との間の空間部分の下方に、センサ本体２の一部がラジエータ５の下方に重なって位置するように配設され、固定治具（図示せず）により車体（図示せず）に固定されている。すなわち、センサ本体２は、フロントグリル７の開口部７ａに配設されたレドーム４とは異なる高さ位置、具体的にはレドーム４よりも所定量低い位置に配設されている。

誘電体プリズム３は、レドーム４の背後かつセンサ本体２の上方であって、レドーム４とラジエータ５との間の空間部分に配設され、固定治具（図示せず）により車体（図示せず）に固定されている。

図２に示されるように、誘電体プリズム３は、比誘電率ε_ｒ が２．６９のポリカーボネートから射出成形により所定の五角柱形状に成形したもので、互いに所定角度をなすように形成された第１反射面３１と第２反射面３２とを有し、誘電体プリズム３内で電波（ミリ波）１を第１反射面３１及び第２反射面３２で２回反射させることで、電波（ミリ波）１の進行方向を略直角に曲げることのできるペンタプリズムよりなる。

レドーム４は、電波（ミリ波）１を透過可能な電波（ミリ波）透過性材料、例えばポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリプロピレンやアクリル樹脂よりなる。

上記構成を有する本実施形態の移動体用レーダ装置では、センサ本体２が送・受信する電波（ミリ波）１の電波（ミリ波）経路であって、センサ本体２の上方でかつレドーム４の背後に、電波（ミリ波）１の進行方向を反射により略直角に曲げる誘電体プリズム３が配設されている。このため、センサ本体２が上方に向かって送信した電波（ミリ波）１は、誘電体プリズム３の下方から略垂直方向に入射し、第１反射面３１、第２反射面３２の順で反射することで、誘電体プリズム３の前方から略水平方向に出射する。そして、その電波（ミリ波）１は、誘電体プリズム３の前方に配設されたレドーム４を透過、出射して、当該車両の前方に向かって略水平方向に照射される。当該車両の先行車両や前方障害物で反射した電波（ミリ波）１は、レドーム４を介して誘電体プリズム３の前方から略水平方向に入射し、第２反射面３２、第１反射面３１の順で反射することで、誘電体プリズム３の下方から略垂直方向に出射する。そして、その電波（ミリ波）１は誘電体プリズム３の下方に配設されたセンサ本体２に受信される。

このように本実施形態の移動体用レーダ装置では、センサ本体２が送・受信する電波（ミリ波）１の進行方向を誘電体プリズム３により変更させることができる。このため、この移動体用レーダ装置が搭載される車両側の要件により、センサ本体２の設置箇所が例えばレドーム４とラジエータ５との間の空間部分よりも下方の位置に限られている場合であっても、センサ本体２の機能を適切に維持しつつ、その限られた設置箇所へのセンサ本体２の設置が可能となる。したがって、本実施形態によれば、センシング等の機能を維持しつつ、車両側要件に応じて設置箇所を変更することのできる、設置自由度の高い移動体用レーダ装置の提供が可能となる。

また、本実施形態では、経路変更手段が１個の誘電体プリズム３により構成されているので、構成の簡素化を図ることができる。その上、この誘電体プリズム３は、合成樹脂よりなるので、ガラスよりなる誘電体プリズムと比較して、軽量化や生産性の向上に貢献しうる。

ここに、センサ本体２におけるレーダビーム解析は電波（ミリ波）１の位相差によるものが多い。このとき、経路変更手段が電波（ミリ波）１の反射を伴う場合、仮に電波（ミリ波）１の反射回数が奇数回であると、電波（ミリ波）１の位相差が反転してしまう。そうすると、センサ本体２におけるレーダビーム解析では、その位相差の反転を考慮しなければならず、余分な解析が必要となる。このため、電波（ミリ波）１の進行方向を変更する経路変更手段が電波（ミリ波）１の奇数回の反射を含むものである場合は、センサ本体２におけるレーダビーム解析が複雑になる可能性がある。

その点、この実施形態では、誘電体プリズム３内で電波（ミリ波）１が複数回（２回）反射することで、電波（ミリ波）１の進行方向を曲げている。このため、センサ本体２におけるレーダビーム解析が複雑になることもない。

なお、経路変更手段として、電波（ミリ波）１の奇数回の反射を含むものの採用を排除する趣意ではなく、センサ本体２におけるレーダビーム解析の仕方を工夫することで、奇数回の反射を含む誘電体プリズムを経路変更手段として不都合なく採用することが可能となる。

（実施形態２）
図３に示される本実施形態は、前記実施形態１において、前記経路変更手段の構成を変更したものである。

すなわち、この実施形態に係る経路変更手段としての誘電体プリズム６は、比誘電率ε_ｒ が２．６９のポリカーボネートから射出成形により所定の三角柱形状に成形したもので、互いに所定角度をなすように形成された第１入・出射面６１と第２入・出射面６２とを有し、誘電体プリズム６内で電波（ミリ波）１を所定の屈折率（前記比誘電率ε_ｒ の平方根の値）で屈折させることで、電波（ミリ波）１の進行方向を５〜３０度程度曲げることができる。

その他の構成は前記実施形態１と基本的に同様であるため、その説明を省略する。

したがって、この実施形態の移動体用レーダ装置によっても、前記実施形態１と同様の作用効果を奏する。

（実施形態３）
図４に示される本実施形態の移動体用レーダ装置では、レドーム４がフロントグリル７ではなくフード（ボンネット）８に配設されている。すなわち、フード８の幅方向略中央には開口部８ａが設けられ、この開口部８ａを覆うようにレドーム４が配設されている。

また、このレドーム４の背面側には前記誘電体プリズム６が一体的に設けられている。この誘電体プリズム６は、センサ本体２から発せられた電波（ミリ波）１が誘電体プリズム６及びレドーム４を透過することで、レドーム４から略水平方向に出射、照射されるように、第１入・出射面６１及び第２入・出射面６２のなす角度や比誘電率ε_ｒ が設定されている。

そして、前記センサ本体２は、フード８の開口部８ａに配設されたレドーム４とは異なる高さ位置、具体的にはレドーム４よりも低い位置の、誘電体プリズム６の斜め下方位置であって、ラジエータ５とバンパ９との間の空間に配設されている。

この実施形態の移動体用レーダ装置では、センサ本体２が送信した電波（ミリ波）１の進行方向を誘電体プリズム６で屈折させて変更することで、センサ本体２よりも高い位置でフード８の開口部８ａに配設されたレドーム４からその送信電波（ミリ波）１を略水平方向に出射して照射することができる。また、略水平方向からそのレドーム４に入射して透過した受信電波（ミリ波）１の進行方向を誘電体プリズム６で屈折させて変更すれば、レドーム４よりも低い位置に配設されたセンサ本体２でその受信電波（ミリ波）１を受信することができる。

したがって、この実施形態の移動体用レーダ装置によれば、例えばフード８の下方にフード８の変形領域を確保すべく、ラジエータ５の上方等にセンサ本体２を配設することができないような車両側要件がある場合であっても、センサ本体２をバンパ９背後の下方位置に配設しつつ、フード８の開口部８ａという高い位置に配設されたレドーム４から略水平方向に電波（ミリ波）１を出射して車両前方に照射することができる。

その他の構成及び作用効果は前記実施形態１と基本的に同様であるため、その説明を省略する。

（その他の実施形態）
前述の実施形態では、誘電体プリズムを、センサ本体やレドームと別体として設けたり、レドームと一体的に設けたりする例について説明したが、誘電体プリズムをセンサ本体のカバー体と一体的に設けてもよい。

また、前述の実施形態では、単独の誘電体プリズムにより経路変更手段を構成する例について説明したが、経路変更手段としては、複数個の誘電体プリズムの組み合わせや複数個の反射鏡の組み合わせを採用することもできる。このとき、誘電体プリズム内で屈折するものと反射するものとを組み合わせてもよい。

本発明の実施形態１に係る移動体用レーダ装置の全体構成を模式的に示す側面図である。 前記実施形態に係る誘電体プリズムの側面図である。 本発明の実施形態２に係る誘電体プリズムの側面図である。 本発明の実施形態３に係る移動体用レーダ装置の全体構成を模式的に示す側面図である。

符号の説明

１…電波（ミリ波） ２…センサ本体
３、６…誘電体プリズム（経路変更手段）
４…レドーム ５…ラジエータ
７…フロントグリル ８…フード

Claims (4)

1. 電波を送・受信するセンサ本体と、
   前記電波が通過する電波経路に配設され、該電波の進行方向を屈折及び／又は反射により変更させる経路変更手段と、を備えていることを特徴とする移動体用レーダ装置。
2. 前記経路変更手段は、１個又は２個以上の誘電体プリズムにより構成されていることを特徴とする請求項１記載の移動体用レーダ装置。
3. 移動体側に設けられた開口部に配設されるレドームをさらに備え、前記センサ本体は該レドームとは異なる高さ位置で移動体に配設されることを特徴とする請求項１又は２記載の移動体用レーダ装置。
4. 前記移動体は車両であり、前記開口部は車両フードに設けられるとともに、該車両フードに設けられた該開口部に配設される前記レドームよりも低い位置で前記センサ本体が該車両に配設されることを特徴とする請求項３記載の移動体用レーダ装置。

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