JP2011238470A - ミリ波レーダ組み込み型ヘッドランプ - Google Patents

ミリ波レーダ組み込み型ヘッドランプ Download PDF

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Abstract

【課題】車両前方の物体検出を行うためのミリ波レーダが組み込まれてなるミリ波レーダ組み込み型ヘッドランプにおいて、その見映えを損なうことなく、かつ、コンパクトで簡素な構成とした上で、ミリ波レーダとしての機能を確保する。
【解決手段】シェード１８を備えたプロジェクタ型の灯具ユニット１０に対して、その投影レンズ１２を共用する態様で、ミリ波レーダ３０のアンテナ部３２が組み込まれた構成とする。その際、アンテナ部３２は、光軸Ａｘよりも下方側においてシェード１８の前方近傍に配置されたミリ波導波管３４と、その開口部３４ａとシェード１８との間に配置されたミリ波反射鏡３６とを備えた構成とする。そして、ミリ波反射鏡３６の反射面３６ａは、ミリ波導波管３４の開口部３４ａ近傍に位置する点Ｆ１を第１焦点とするとともに投影レンズ１２の後側焦点Ｆの前方に位置する所定点Ｆ２を第２焦点とする回転楕円面で構成する。
【選択図】図１

Description

本願発明は、車両前方の物体検出を行うためのミリ波レーダが組み込まれてなるミリ波レーダ組み込み型ヘッドランプに関するものである。
従来より、車両前方の物体（例えば前走車や路面落下物等）の検出を行うためのレーダシステムを備えた車両が知られている。
例えば「特許文献１」には、上記レーダシステムとして、霧の中や降雨時・降雪時等においても使用可能なミリ波レーダを用いた構成が記載されている。
また「特許文献２」には、ヘッドランプの灯室内における灯具ユニットの脇にレーザレーダが配置された構成が記載されている。
さらに「特許文献３」には、ヘッドランプの灯具ユニットにマイクロ波レーダのアンテナ部および誘電体レンズが組み込まれた構成が記載されている。
特開２００９−２１７４９５号公報 特開２００１−２６０７７７号公報 特表平１１−５０４７５６号公報
上記「特許文献２」に記載されたヘッドランプにおいて、レーザレーダの代わりにミリ波レーダが灯室内に配置された構成とすることも可能である。
しかしながら、このようにした場合には、ミリ波レーダがヘッドランプの透光カバーを透して直接見えてしまうので、ヘッドランプの見映えが悪く、また、灯室内にミリ波レーダの配置スペースを確保する必要があるため、ヘッドランプのコンパクト化を図ることができない、という問題がある。
一方、上記「特許文献３」に記載された灯具ユニットにおいて、ミリ波レーダのアンテナ部が組み込まれた構成とした場合には、ミリ波用電波レンズを光学レンズと共に配置することが必要となり、灯具構成が複雑なものとなってしまう、という問題がある。
本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、車両前方の物体検出を行うためのミリ波レーダが組み込まれてなるミリ波レーダ組み込み型ヘッドランプにおいて、その見映えを損なうことなく、かつ、コンパクトで簡素な構成とした上で、ミリ波レーダとしての機能を確保することができるミリ波レーダ組み込み型ヘッドランプを提供することを目的とするものである。
本願発明は、灯具ユニットとしてシェードを備えたプロジェクタ型の灯具ユニットを採用した上で、その投影レンズをミリ波用電波レンズとして共用し、かつ、ミリ波レーダのアンテナ部の構成に工夫を施すことにより、上記目的達成を図るようにしたものである。
すなわち、本願発明に係るミリ波レーダ組み込み型ヘッドランプは、
車両前方の物体検出を行うためのミリ波レーダが組み込まれてなるミリ波レーダ組み込み型ヘッドランプにおいて、
上記ミリ波レーダのアンテナ部が、車両前方へ向けて光照射を行うための灯具ユニットに組み込まれており、
上記灯具ユニットが、車両前後方向に延びる光軸上に配置された投影レンズと、この投影レンズの後側焦点よりも後方側に配置された光源と、この光源からの光を上記投影レンズへ向けて反射させるリフレクタと、上記光軸近傍に上端縁が位置するように配置され、上記リフレクタからの反射光の一部を遮蔽するシェードとを備えており、
上記アンテナ部が、上記光軸よりも下方側において上記シェードの前方近傍に配置されたミリ波導波管と、このミリ波導波管の開口部と上記シェードとの間に配置されたミリ波反射鏡とを備えており、
上記ミリ波反射鏡の反射面が、上記ミリ波導波管の開口部近傍に位置する点を第１焦点とするとともに上記後側焦点の前方に位置する所定点を第２焦点とする回転楕円面で構成されている、ことを特徴とするものである。
上記「光源」は、光軸上に配置されていてもよいし、光軸から外れた位置に配置されていてもよい。また、この「光源」の種類は特に限定されるものではなく、例えば、放電バルブの放電発光部やハロゲンバルブのフィラメントあるいは発光ダイオードの発光チップ等が採用可能である。
上記「所定点」とは、この「所定点」からミリ波が放射されたとした場合に、このミリ波が投影レンズを介して車両前方へ向けて平面波として出射する位置にある点を意味するものである。
上記「ミリ波レーダ」は、そのアンテナ部が灯具ユニットに組み込まれていれば、アンテナ部以外の部分については、灯具ユニットに組み込まれていてもよいし組み込まれていなくてもよい。
本願発明者らがミリ波に関する研究を行った結果、プロジェクタ型の灯具ユニットの投影レンズは、可視光のみならずミリ波に対しても収束作用があり、その際、ミリ波の焦点距離は可視光の焦点距離よりも短くなることが明らかになった。
このような知見によれば、本願発明のように、プロジェクタ型の灯具ユニットにミリ波レーダのアンテナ部を組み込んで、その投影レンズをミリ波用電波レンズとして共用することが可能となる。
その際、本願発明に係るミリ波レーダ組み込み型ヘッドランプにおいては、そのミリ波レーダのアンテナ部が、光軸よりも下方側においてシェードの前方近傍に配置されたミリ波導波管と、このミリ波導波管の開口部とシェードとの間に配置されたミリ波反射鏡とを備えた構成となっているので、このアンテナ部が灯具ユニットに組み込まれたことによって、リフレクタからの反射光が遮蔽されてしまうのを、未然に防止することができる。また、このような構成を採用することにより、ミリ波レーダがヘッドランプの透光カバーを透して直接見えてしまわないようにすることができ、これによりヘッドランプの見映えが損なわれてしまうのを未然に防止することができる。さらに、このような構成を採用することにより、灯室内にミリ波レーダの配置スペースを新たに確保する必要をなくすことができ、これによりヘッドランプをコンパクトで簡素な構成とすることができる。
しかも、本願発明に係るミリ波レーダ組み込み型ヘッドランプにおいては、ミリ波反射鏡の反射面が、ミリ波導波管の開口部近傍に位置する点を第１焦点とするとともに投影レンズの後側焦点の前方に位置する所定点を第２焦点とする回転楕円面で構成されているので、ミリ波導波管の開口部から放射されたミリ波は、投影レンズを介して車両前方へ向けて平面波として出射することとなり、これによりミリ波レーダとしての機能を確保することができる。
このように本願発明によれば、車両前方の物体検出を行うためのミリ波レーダが組み込まれてなるミリ波レーダ組み込み型ヘッドランプにおいて、その見映えを損なうことなく、かつ、コンパクトで簡素な構成とした上で、ミリ波レーダとしての機能を確保することができる。
上記構成において、ミリ波導波管が、左右方向に所定間隔をおいて複数個配置された構成とすれば、車両前方の物体の検出可能範囲を左右方向に拡げることができる。
また、このようにする代わりに、アンテナ部が、左右方向に所定間隔をおいて複数個配置された構成とした場合においても、車両前方の物体の検出可能範囲を左右方向に拡げることができる。
さらに、このようにする代わりに、アンテナ部が組み込まれた灯具ユニットを複数個備えた構成とした上で、これら各灯具ユニットに組み込まれたアンテナ部の位置が、これら各灯具ユニット相互間において互いに左右方向にずれた位置に設定された構成とした場合においても、車両前方の物体の検出可能範囲を左右方向に拡げることができる。
上記構成において、投影レンズが、フレネルレンズとして構成されたものとした上で、このフレネルレンズにおける各レンズ部相互間における光学距離の差が、ミリ波レーダで使用されるミリ波の波長の整数倍に設定された構成とすれば、投影レンズを透過するミリ波の位相を揃えることができる。そしてこれにより、投影レンズの薄型化を図ることができるとともに、投影レンズを透過したことによるミリ波の減衰を最小限に抑えることができる。
上記構成において、ミリ波反射鏡が、可視光透過性部材で構成されたものとした上で、このミリ波反射鏡の上端部が、光軸の上方まで延長して形成された構成とすれば、リフレクタからの反射光をミリ波反射鏡によってほとんど遮蔽してしまうことなく、より多くのミリ波を利用することができる。
本願発明の一実施形態に係るミリ波レーダ組み込み型ヘッドランプの要部を示す側断面図 上記ミリ波レーダ組み込み型ヘッドランプの灯具ユニットを示す、図１のII−II線断面図 （ａ）は、上記ミリ波レーダ組み込み型ヘッドランプにおいて、そのミリ波レーダから車両前方へ向けて放射されるミリ波の放射範囲を、その灯具ユニットからの照射光によって車両前方路面に形成されるロービーム用配光パターンと共に示す平面図であり、（ｂ）は、上記ミリ波レーダから車両前方へ向けて放射されるミリ波の利得を示す図 上記実施形態の第１変形例に係る灯具ユニットを示す、図２と同様の図 上記実施形態の第２変形例に係る灯具ユニットを示す、図１と略同様の図 上記実施形態の第３変形例に係る灯具ユニットを示す、図１と略同様の図 上記実施形態の第４変形例に係るミリ波レーダ組み込み型ヘッドランプを示す、図２と略同様の図 上記実施形態の第５変形例に係るミリ波レーダ組み込み型ヘッドランプを示す、図２と略同様の図
以下、図面を用いて、本願発明の実施の形態について説明する。
図１は、本願発明の一実施形態に係るミリ波レーダ組み込み型ヘッドランプ５０の要部を示す側断面図である。
同図に示すように、このミリ波レーダ組み込み型ヘッドランプ５０は、素通し状の透光カバー５２とランプボディ５４とで形成される灯室内に、車両前方へ向けて光照射を行うための灯具ユニット１０が収容された構成となっている。そして、この灯具ユニット１０に、車両前方の物体検出を行うためのミリ波レーダ３０が組み込まれた構成となっている。
まず、灯具ユニット１０の構成について説明する。
この灯具ユニット１０は、左配光のロービーム用配光パターンを形成するための光照射を行うプロジェクタ型の灯具ユニットとして構成されており、図示しないエイミング機構を介してランプボディ５４に傾動可能に支持されている。
図２は、この灯具ユニット１０を示す、図１のII−II線断面図である。
同図にも示すように、この灯具ユニット１０は、車両前後方向に延びる光軸Ａｘ上に配置された投影レンズ１２と、この投影レンズ１２の後側焦点Ｆよりも後方側に配置された光源１４ａと、この光源１４ａからの光を投影レンズ１２へ向けて反射させるリフレクタ１６と、このリフレクタ１６からの反射光の一部を遮蔽するシェード１８と、これらを支持するホルダ２０とを備えてなっている。
そして、この灯具ユニット１０は、ミリ波レーダ組み込み型ヘッドランプ５０の一部として組み込まれた状態では、その光軸Ａｘが車両前後方向に対して０．５〜０．６°程度下向きの方向に延びた状態で配置されるようになっている。
投影レンズ１２は、前方側表面が凸面で後方側表面が平面の平凸非球面レンズからなり、その後側焦点面（すなわち後側焦点Ｆを含む焦点面）上に形成される光源像を、反転像として灯具前方の仮想鉛直スクリーン上に投影するようになっている。
この投影レンズ１２は、合成樹脂製レンズであって、可視光の焦点距離よりもミリ波の焦点距離がある程度短くなる特性を有している。具体的には、この投影レンズ１２は、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）製レンズであって、可視光の焦点距離が５５ｍｍ程度、ミリ波（例えば７６ＧＨｚのミリ波）の焦点距離が４０〜５５ｍｍ程度という特性を有している。
光源１４ａは、白色発光ダイオード１４の発光チップであって、横長矩形状の発光面を有しており、基板１４ｂに支持されている。そして、この白色発光ダイオード１４は、その発光チップの発光面が光軸Ａｘ上において鉛直上向きになるように配置された状態でホルダ２０に固定されている。
リフレクタ１６は、光源１４ａを上方側から略半ドーム状に覆うようにして配置されており、その下端縁においてホルダ２０に固定されている。このリフレクタ１６の反射面１６ａは、光源１４ａの発光中心を第１焦点とするとともにその前方に位置する点を第２焦点とする略楕円面状の曲面で構成されており、その離心率が鉛直断面から水平断面へ向けて徐々に大きくなるように設定されている。
シェード１８は、その上端縁１８ａが後側焦点Ｆを通るように配置されている。その際、この上端縁１８ａは、光軸Ａｘ上の位置から左右両側へ向けて前方側へ湾曲するように形成されている。そして、この上端縁１８ａは、光軸Ａｘよりも左側に位置する左側領域が光軸Ａｘを含む水平面内において延びており、また、光軸Ａｘよりも右側に位置する右側領域が、短い斜面を介して左側領域よりも一段低い水平面内において延びている。このシェード１８は、その下端部においてホルダ２０に固定されている。
そして、この灯具ユニット１０は、そのリフレクタ１６からの反射光によって投影レンズ１２の後側焦点面上に形成される光源１４ａの像を、投影レンズ１２によって反転投影することにより、左配光のロービーム用配光パターンを形成し、その際、シェード１８の上端縁１８ａの反転投影像として、ロービーム用配光パターンの上端縁に左右段違いのカットオフラインを形成するようようになっている。
次に、ミリ波レーダ３０の構成について説明する。
このミリ波レーダ３０は、ミリ波の放射および受信を行うアンテナ部３２と、その制御を行う制御部３８とからなっている。
アンテナ部３２は、光軸Ａｘよりも下方側においてシェード１８の前方近傍に配置された５つのミリ波導波管３４と、これら５つのミリ波導波管３４の開口部３４ａとシェード１８との間に配置された単一のミリ波反射鏡３６とからなっている。
５つのミリ波導波管３４は、光軸Ａｘの真下の第１の位置と、この位置から左右両側に僅かに離れた第２、第３の位置と、これら第２、第３の位置からさらに左右両側に僅かに離れた第４、第５の位置とに配置されている。
これら各ミリ波導波管３４は、いずれも上下方向に延びており、その上端に開口部３４ａが形成されている。これら各ミリ波導波管３４の開口部３４ａは、斜め上後方へ向けて開口するように形成されている。そして、これら各ミリ波導波管３４は、その下端において制御部３８に接続されている。この制御部３８は、ケースに収容された状態でホルダ２０の下端開口部２０ａに固定されている。
ミリ波反射鏡３６は、その反射面３６ａが、上記第１の位置に配置されたミリ波導波管３４の開口部３４ａ近傍に位置する点Ｆ１を第１焦点とするとともに投影レンズ１２の後側焦点Ｆの前方に位置する所定点Ｆ２を第２焦点とする回転楕円面で構成されている。その際、第２焦点となる所定点Ｆ２は、投影レンズ１２のミリ波に対する後側焦点の位置（すなわち光軸Ａｘ上において投影レンズ１２の後側焦点Ｆから前方に１０〜１５ｍｍ程度離れた位置）に設定されている。
そしてこれにより、ミリ波反射鏡３６は、上記第１の位置に配置されたミリ波導波管３４の開口部３４ａから放射されたミリ波を、所定点Ｆ２に一旦収束させた後、この所定点Ｆ２から投影レンズ１２へ向けて放射するようになっている。そして、この所定点Ｆ２から放射されたミリ波を、投影レンズ１２により、車両前方へ向けて光軸Ａｘと平行な平面波として出射させるようになっている。
また、ミリ波反射鏡３６は、上記第２〜第５の位置に配置された各ミリ波導波管３４の開口部３４ａから放射されたミリ波についても、所定点Ｆ２と略同等の機能を発揮する点（すなわち、所定点Ｆ２の側方における、投影レンズ１２のミリ波に対する後側焦点面近傍に位置する点）に一旦収束させた後、これら各点から投影レンズ１２へ向けて放射するようになっている。そして、これら各点から放射されたミリ波を、投影レンズ１２により、その光軸Ａｘからの側方変位量に応じた水平偏向角で、車両前方へ向けて平面波として出射させるようになっている。
このミリ波反射鏡３６は、その上端縁の位置が光軸Ａｘから多少下方に離れた位置に設定されている。そしてこれにより、リフレクタ１６からの反射光をミリ波反射鏡３６によって遮蔽してしまわないようにしている。
また、各ミリ波導波管３４の開口部３４ａは、ミリ波反射鏡３６の下端縁近傍に配置されている。そしてこれにより、これら各ミリ波導波管３４の開口部３４ａから放射されてミリ波反射鏡３６で反射したミリ波の大半を投影レンズ１２に入射させるようにしている。
図３（ａ）は、本実施形態に係るミリ波レーダ組み込み型ヘッドランプ５０において、そのミリ波レーダ３０から車両前方へ向けて放射されるミリ波の放射範囲Ｚ１〜Ｚ５を、その灯具ユニット１０からの照射光によって車両前方路面に形成されるロービーム用配光パターンＰＬ（図中２点鎖線で示す）と共に示す平面図である。
なお、同図（ａ）においては、ミリ波レーダ組み込み型ヘッドランプ５０が、車両２の左前端部に配置されている場合について示しているが、車両２の右前端部に配置される場合も同様である。
同図（ａ）に示すように、５つのミリ波の放射範囲Ｚ１〜Ｚ５のうち、光軸Ａｘ方向前方に位置する中央の放射範囲Ｚ１は、上記第１の位置にあるミリ波導波管３４から放射されるミリ波の放射範囲であり、その両側の、光軸Ａｘからの水平偏向角αの方向に位置する放射範囲Ｚ２、Ｚ３は、上記第２、第３の位置にあるミリ波導波管３４から放射されるミリ波の放射範囲であり、さらにその両側の、光軸Ａｘからの水平偏向角βの方向に位置する放射範囲Ｚ４、Ｚ５は、上記第４、第５の位置にあるミリ波導波管３４から放射されるミリ波の放射範囲である。
これら５つの放射範囲Ｚ１〜Ｚ５は、互いに隣接する放射範囲同士が部分的に重複しており、全体として幅広い放射範囲が確保されている。
図３（ｂ）は、ミリ波レーダ３０から車両前方へ向けて放射されるミリ波の利得Ｇ１〜Ｇ５を示す図である。
同図（ｂ）において、利得Ｇ１〜Ｇ５は、それぞれ第１〜第５の位置にあるミリ波導波管３４から放射されるミリ波の利得である。
これら各利得Ｇ１〜Ｇ５は、そのピークが、それぞれ光軸Ａｘからの水平偏向角０、±α、±βの角度位置にあり、かつ、互いに隣接する利得同士が部分的に重複している。その際、±α、±βの角度位置は、第２〜第５の位置にあるミリ波導波管３４の光軸Ａｘからの側方変位量によって規定されることとなる。
具体的には、例えば、第２および第３の位置の光軸Ａｘからの側方変位量が５ｍｍであるとき、αはα＝４°程度の値となり、また、第４および第５の位置の光軸Ａｘからの側方変位量が１０ｍｍであるとき、βはβ＝８°程度の値となる。
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態に係るミリ波レーダ組み込み型ヘッドランプ５０は、シェード１８を備えたプロジェクタ型の灯具ユニット１０に対して、その投影レンズ１２を共用する態様で、ミリ波レーダ３０のアンテナ部３２が組み込まれた構成となっており、その際、アンテナ部３２は、光軸Ａｘよりも下方側においてシェード１８の前方近傍に配置された５つのミリ波導波管３４と、これら５つのミリ波導波管３４の開口部３４ａとシェード１８との間に配置された単一のミリ波反射鏡３６とを備えた構成となっているので、次のような作用効果を得ることができる。
すなわち、このアンテナ部３２が灯具ユニット１０に組み込まれたことによって、リフレクタ１６からの反射光が遮蔽されてしまうのを、未然に防止することができる。また、このような構成を採用することにより、ミリ波レーダ３０がヘッドランプ５０の透光カバー５２を透して直接見えてしまわないようにすることができ、これによりヘッドランプ５０の見映えが損なわれてしまうのを未然に防止することができる。さらに、このような構成を採用することにより、灯室内にミリ波レーダ３０の配置スペースを新たに確保する必要をなくすことができ、これによりヘッドランプ５０をコンパクトで簡素な構成とすることができる。
しかも、本実施形態に係るミリ波レーダ組み込み型ヘッドランプ５０においては、ミリ波反射鏡３６の反射面３６ａが、上記第１の位置（すなわち光軸Ａｘの真下の位置）に配置されたミリ波導波管３４の開口部３４ａ近傍に位置する点Ｆ１を第１焦点とするとともに投影レンズ１２の後側焦点Ｆの前方に位置する所定点Ｆ２を第２焦点とする回転楕円面で構成されているので、上記第１の位置に配置されたミリ波導波管３４およびこれに隣接する上記第２〜第５の位置に配置されたミリ波導波管３４の各開口部３４ａから放射されたミリ波は、投影レンズ１２を介して車両前方へ向けて平面波として出射することとなり、これによりミリ波レーダ３０としての機能を確保することができる。
このように本実施形態によれば、車両前方の物体検出を行うためのミリ波レーダ３０が組み込まれてなるミリ波レーダ組み込み型ヘッドランプ５０において、その見映えを損なうことなく、かつ、コンパクトで簡素な構成とした上で、ミリ波レーダ３０としての機能を確保することができる。
しかも本実施形態においては、ミリ波レーダ３０のアンテナ部３２が、車両前方においてミリ波の放射範囲Ｚ１〜Ｚ５が重複する５つのミリ波導波管３４を備えているので、全体として幅広い放射範囲を確保することができ、これにより車両前方の物体の検出可能範囲を左右方向に拡げることができる。
なお、上記実施形態においては、アンテナ部３２が、５つのミリ波導波管３４を備えているものとして説明したが、このようにする代わりに、ミリ波導波管３４を６つ以上または４つ以下備えた構成とすることも可能である。その際、ミリ波導波管３４が単一の場合であっても、このミリ波導波管３４が上記第１の位置に配置された構成とすれば、図３（ａ）に示すように、前走車４の有無やこの前走車４との車間距離等の検出を行うことが可能である。
また、上記実施形態においては、投影レンズ１２が、アクリル樹脂製のレンズであるものとして説明したが、例えばポリカーボネート樹脂やスチロール系樹脂等、他の種類の合成樹脂製のレンズを用いることも可能である。
さらに、上記実施形態においては、灯具ユニット１０が左配光のロービーム用配光パターンＰＬを形成する構成となっている場合について説明したが、右配光のロービーム用配光パターンを形成する構成となっている場合についても、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
次に、上記実施形態の変形例について説明する。
まず、上記実施形態の第１変形例について説明する。
図４は、本変形例に係る灯具ユニット１１０を示す、図２と同様の図である。
同図に示すように、本変形例に係る灯具ユニット１１０は、その基本的な構成は上記実施形態に係る灯具ユニット１０と同様であるが、これに組み込まれたミリ波レーダのアンテナ部１３２の構成が一部異なっている。
すなわち、本変形例においては、アンテナ部１３２が、左右方向に所定間隔をおいて５つ配置された構成となっている。これら５つのアンテナ部１３２は、光軸Ａｘの真下の第１の位置と、この位置から左右両側に多少離れた第２、第３の位置と、これら第２、第３の位置からさらに左右両側に多少離れた第４、第５の位置とに配置されている。
これら各アンテナ部１３２は、光軸Ａｘよりも下方側においてシェード１８の前方近傍に配置されたミリ波導波管１３４と、このミリ波導波管１３４の開口部１３４ａとシェード１８との間に配置されたミリ波反射鏡１３６とからなっている。なお、これら５つのアンテナ部１３２における各ミリ波反射鏡１３６は、互いに一体的に形成されている。
各ミリ波導波管１３４の構成は、上記実施形態のミリ波導波管３４と同様である。ただし、これら各ミリ波導波管１３４相互間の左右方向の間隔は、上記実施形態の場合よりも大きい値に設定されている。
また、各ミリ波反射鏡１３６の構成は、上記第１の位置にあるアンテナ部１３２のミリ波反射鏡１３６については、上記実施形態のミリ波反射鏡３６と同様である。すなわち、このミリ波反射鏡１３６は、その反射面１３６ａが、ミリ波導波管１３４の開口部１３４ａ近傍に位置する点Ｆ１を第１焦点とするとともに投影レンズ１２のミリ波に対する後側焦点（すなわち光軸Ａｘ上における投影レンズ１２の後側焦点Ｆの前方）に位置する所定点Ｆ２を第２焦点とする回転楕円面で構成されている。
そして、上記第２〜第５の位置にあるアンテナ部１３２のミリ波反射鏡１３６については、その反射面１３６が、各ミリ波導波管１３４の開口部１３４ａ近傍に位置する点Ｆ３を第１焦点とするとともに投影レンズ１２のミリ波に対する後側焦点面上において所定点Ｆ２の側方に位置する所定点Ｆ４を第２焦点とする回転楕円面で構成されている。
本変形例の構成を採用した場合においても、車両前方の物体の検出可能範囲を左右方向に拡げることができる。
次に、上記実施形態の第２変形例について説明する。
図５は、本変形例に係る灯具ユニット２１０を示す、図１と略同様の図である。
同図に示すように、本変形例に係る灯具ユニット２１０は、その基本的な構成は上記実施形態に係る灯具ユニット１０と同様であるが、その投影レンズ２１２の構成が上記実施形態の場合と一部異なっている。なお、この灯具ユニット２１０に組み込まれたミリ波レーダ３０の構成については、上記実施形態の場合と同様である。
本変形例に係る灯具ユニット２１０の投影レンズ２１２は、フレネルレンズとして構成されている。すなわち、この投影レンズ２１２は、上記実施形態の投影レンズ１２に対して、その前方側表面に環状の段差が形成された構成となっている。
その際、このフレネルレンズとして構成された投影レンズ２１２は、その中央部２１２Ａおよび周縁部２１２Ｂ相互間における光学距離の差が、ミリ波レーダで使用されるミリ波の波長の整数倍に設定されている。
すなわち、このフレネルレンズの中央部２１２Ａを経由するミリ波の経路長（光学距離）Ａは、Ａ＝Ａ１＋ｎＡ２＋Ａ３で表わされ、また、このフレネルレンズの周縁部２１２Ｂを経由するミリ波の経路長（光学距離）Ｂは、Ｂ＝Ｂ１＋ｎＢ２＋Ｂ３で表わされる。
ここで、Ａ１、Ｂ１は、所定点Ｆ２から投影レンズ２１２の後方側表面までの長さであり、Ａ２、Ｂ２は、投影レンズ２１２内の長さであり、Ａ３、Ｂ３は、投影レンズ２１２の前方側表面からその前方の同一波面までの長さであり、ｎは、投影レンズ２１２を構成するアクリル樹脂のミリ波に対する屈折率である。
そして、｜Ａ−Ｂ｜＝ｋλに設定されている。
ここで、ｋは、整数であり、λは、ミリ波レーダ３０で使用されるミリ波の波長である。
本変形例の構成を採用することにより、投影レンズ２１２がフレネルレンズとして構成されているにもかかわらず、この投影レンズ２１２を透過するミリ波の位相を揃えることができる。そしてこれにより、投影レンズ２１２の薄型化を図ることができるとともに、投影レンズ２１２を透過したことによるミリ波の減衰を最小限に抑えることができる。
しかも、この投影レンズ２１２はアクリル樹脂製であるので、これをフレネルレンズとして構成することにより、その成形性を高めることができるとともに、その熱対策を図ることができる。
次に、上記実施形態の第３変形例について説明する。
図６は、本変形例に係る灯具ユニット３１０を示す、図１と略同様の図である。
同図に示すように、本変形例に係る灯具ユニット３１０は、その基本的な構成は上記実施形態に係る灯具ユニット１０と同様であるが、この灯具ユニット３１０に組み込まれたミリ波レーダ３３０のアンテナ部３３２の構成が一部異なっている。
すなわち、本変形例のアンテナ部３３２は、そのミリ波反射鏡３３６が、可視光透過性部材で構成されており、その上端部が、光軸Ａｘの上方まで延長して形成されている。具体的には、このミリ波反射鏡３３６は、無色透明の合成樹脂板（例えばアクリル樹脂板）の前面に網目状の金属蒸着膜が施された構成となっており、その前面が反射面３３６ａを構成している。
本変形例の構成を採用することにより、リフレクタ１６からの反射光をミリ波反射鏡３３６によってほとんど遮蔽してしまうことなく、より多くのミリ波を利用することができる。
次に、上記実施形態の第４変形例について説明する。
図７は、本変形例に係るミリ波レーダ組み込み型ヘッドランプ４５０を示す、図２と略同様の図である。
同図に示すように、本変形例に係るミリ波レーダ組み込み型ヘッドランプ４５０は、３つの灯具ユニット４１０Ｃ、４１０Ｌ、４１０Ｒが左右方向に並列で配置された構成となっている。
これら各灯具ユニット４１０Ｃ、４１０Ｌ、４１０Ｒの基本的な構成は、上記実施形態に係る灯具ユニット１０と同様であるが、これら各灯具ユニット４１０に組み込まれたミリ波レーダのアンテナ部４３２Ｃ、４３２Ｌ、４３２Ｒの構成が一部異なっている。
すなわち、中央に位置する灯具ユニット４１０Ｃに組み込まれたミリ波レーダのアンテナ部４３２Ｃは、光軸Ａｘの下方に配置されており、そのミリ波導波管４３４Ｃの開口部近傍に位置する点Ｆ１および所定点Ｆ２は、光軸Ａｘの真下に位置している。そしてこれにより、このアンテナ部４３２Ｃのミリ波導波管４３４Ｃの開口部から放射され、そのミリ波反射鏡４３６Ｃで反射したミリ波を、投影レンズ１２から車両前方へ向けて光軸Ａｘと平行な平面波として出射させるようになっている。
左側に位置する灯具ユニット４１０Ｌに組み込まれたミリ波レーダのアンテナ部４３２Ｌは、光軸Ａｘの右斜め下方に配置されており、そのミリ波導波管４３４Ｌの開口部近傍に位置する点Ｆ３および所定点Ｆ４も、光軸Ａｘの右斜め下方に位置している。そしてこれにより、このアンテナ部４３２Ｌのミリ波導波管４３４Ｌの開口部から放射され、そのミリ波反射鏡４３６Ｌで反射したミリ波を、その光軸Ａｘからの側方変位量に応じた水平偏向角で、投影レンズ１２から車両の左斜め前方へ向けて平面波として出射させるようになっている。
右側に位置する灯具ユニット４１０Ｒに組み込まれたミリ波レーダのアンテナ部４３２Ｒは、光軸Ａｘの左斜め下方に配置されており、そのミリ波導波管４３４Ｒの開口部近傍に位置する点Ｆ３および所定点Ｆ４も、光軸Ａｘの左斜め下方に位置している。そしてこれにより、このアンテナ部４３２Ｒのミリ波導波管４３４Ｒの開口部から放射され、そのミリ波反射鏡４３６Ｒで反射したミリ波を、その光軸Ａｘからの側方変位量に応じた水平偏向角で、投影レンズ１２から車両の右斜め前方へ向けて平面波として出射させるようになっている。
本変形例の構成を採用した場合においても、車両前方の物体の検出可能範囲を左右方向に拡げることができる。
なお本変形例においては、３つの灯具ユニット４１０Ｃ、４１０Ｌ、４１０Ｒからの照射光により形成される３つの配光パターンの合成配光パターンとしてロービーム用配光パターンが形成されるようになっている。
次に、上記実施形態の第５変形例について説明する。
図８は、本変形例に係るミリ波レーダ組み込み型ヘッドランプ５５０Ｌ、５５０Ｒを示す、図２と略同様の図である。
同図に示すように、本変形例に係るミリ波レーダ組み込み型ヘッドランプ５５０Ｌ、５５０Ｒのうち、ミリ波レーダ組み込み型ヘッドランプ５５０Ｌは車両の左前端部に配置される左側灯具であり、ミリ波レーダ組み込み型ヘッドランプ５５０Ｒは車両の右前端部に配置される右側灯具である。
そして、左側のミリ波レーダ組み込み型ヘッドランプ５５０Ｌは、２つの灯具ユニット５１０ＬＡ、５１０ＬＢが、車幅方向内側の灯具ユニット５１０ＬＡをやや前方側へ変位させた状態で、左右方向に並列で配置された構成となっている。その際、灯具ユニット５１０ＬＡおよびこれに組み込まれたミリ波レーダのアンテナ部５３２ＬＡは、上記第４変形例の灯具ユニット４１０Ｃおよびミリ波レーダのアンテナ部４３２Ｃと同様の構成を有しており、また、灯具ユニット５１０ＬＢおよびこれに組み込まれたミリ波レーダのアンテナ部５３２ＬＢは、上記第４変形例の灯具ユニット４１０Ｌおよびミリ波レーダのアンテナ部４３２Ｌと同様の構成を有している。
一方、右側のミリ波レーダ組み込み型ヘッドランプ５５０Ｒは、２つの灯具ユニット５１０ＲＡ、５１０ＲＢが、車幅方向内側の灯具ユニット５１０ＲＡをやや前方側へ変位させた状態で、左右方向に並列で配置された構成となっている。その際、灯具ユニット５１０ＲＡは、上記第４変形例の灯具ユニット４１０Ｃおよびミリ波レーダのアンテナ部４３２Ｃと同様の構成を有しており、また、灯具ユニット５１０ＲＢおよびこれに組み込まれたミリ波レーダのアンテナ部５３２ＲＢは、上記第４変形例の灯具ユニット４１０Ｒおよびミリ波レーダのアンテナ部４３２Ｒと同様の構成を有している。
なお本変形例においては、２つの灯具ユニット５１０ＲＡ、５１０ＲＢからの照射光により形成される３つの配光パターンの合成配光パターンとしてロービーム用配光パターンが形成されるようになっている。
本変形例の構成を採用した場合においても、車両全体としては、左右１対のミリ波レーダ組み込み型ヘッドランプ５５０Ｌ、５５０Ｒにより、車両前方の物体の検出可能範囲を左右方向に拡げることができる。
なお、上記実施形態および上記各変形例において諸元として示した数値は一例にすぎず、これらを適宜異なる値に設定してもよいことはもちろんである。
２ 車両
４ 前走車
１０、１１０、２１０、３１０、４１０Ｃ、４１０Ｌ、４１０Ｒ、５１０ＬＡ、５１０ＬＢ、５１０ＲＡ、５１０ＲＢ 灯具ユニット
１２、２１２ 投影レンズ
１４ 白色発光ダイオード
１４ａ 光源（発光チップ）
１４ｂ 基板
１６ リフレクタ
１６ａ 反射面
１８ シェード
１８ａ 上端縁
２０ ホルダ
２０ａ 下端開口部
３０、３３０ ミリ波レーダ
３２、１３２、３３２、４３２Ｃ、４３２Ｌ、４３２Ｒ、５３２ＬＡ、５３２ＬＢ、５３２ＲＡ、５３２ＲＢ アンテナ部
３４、１３４、４３４Ｃ、４３４Ｌ、４３４Ｒ ミリ波導波管
３４ａ、１３４ａ 開口部
３６、１３６、３３６、４３６Ｃ、４３６Ｌ、４３６Ｒ ミリ波反射鏡
３６ａ、３３６ａ 反射面
３８ 制御部
５０、４５０、５５０Ｌ、５５０Ｒ ミリ波レーダ組み込み型ヘッドランプ
５２ 透光カバー
５４ ランプボディ
２１２Ａ 中央部
２１２Ｂ 周縁部
Ａｘ 光軸
Ｆ 後側焦点
Ｆ１、Ｆ３ 開口部近傍に位置する点
Ｆ２、Ｆ４ 所定点
Ｇ１〜Ｇ５ 利得
ＰＬ ロービーム用配光パターン
Ｚ１〜Ｚ５ ミリ波の放射範囲

Claims (6)

  1. 車両前方の物体検出を行うためのミリ波レーダが組み込まれてなるミリ波レーダ組み込み型ヘッドランプにおいて、
    上記ミリ波レーダのアンテナ部が、車両前方へ向けて光照射を行うための灯具ユニットに組み込まれており、
    上記灯具ユニットが、車両前後方向に延びる光軸上に配置された投影レンズと、この投影レンズの後側焦点よりも後方側に配置された光源と、この光源からの光を上記投影レンズへ向けて反射させるリフレクタと、上記光軸近傍に上端縁が位置するように配置され、上記リフレクタからの反射光の一部を遮蔽するシェードとを備えており、
    上記アンテナ部が、上記光軸よりも下方側において上記シェードの前方近傍に配置されたミリ波導波管と、このミリ波導波管の開口部と上記シェードとの間に配置されたミリ波反射鏡とを備えており、
    上記ミリ波反射鏡の反射面が、上記ミリ波導波管の開口部近傍に位置する点を第１焦点とするとともに上記後側焦点の前方に位置する所定点を第２焦点とする回転楕円面で構成されている、ことを特徴とするミリ波レーダ組み込み型ヘッドランプ。
  2. 上記ミリ波導波管が、左右方向に所定間隔をおいて複数個配置されている、ことを特徴とする請求項１記載のミリ波レーダ組み込み型ヘッドランプ。
  3. 上記アンテナ部が、左右方向に所定間隔をおいて複数個配置されている、ことを特徴とする請求項１記載のミリ波レーダ組み込み型ヘッドランプ。
  4. 上記アンテナ部が組み込まれた上記灯具ユニットを複数個備えており、
    これら各灯具ユニットに組み込まれた上記アンテナ部の位置が、これら各灯具ユニット相互間において互いに左右方向にずれた位置に設定されている、ことを特徴とする請求項１記載のミリ波レーダ組み込み型ヘッドランプ。
  5. 上記投影レンズが、フレネルレンズとして構成されており、
    このフレネルレンズにおける各レンズ部相互間における光学距離の差が、上記ミリ波レーダで使用されるミリ波の波長の整数倍に設定されている、ことを特徴とする請求項１〜４いずれか記載のミリ波レーダ組み込み型ヘッドランプ。
  6. 上記ミリ波反射鏡が、可視光透過性部材で構成されており、
    このミリ波反射鏡の上端部が、上記光軸の上方まで延長して形成されている、ことを特徴とする請求項１〜５いずれか記載のミリ波レーダ組み込み型ヘッドランプ。
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