JP5173473B2 - エンブレム及びレーダ波のビーム方向補正方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両等に取り付けられるエンブレムに関するものであり、特に車載レーダ装置から送信されるレーダ波の進行経路上に配置され、該レーダ波が透過するエンブレムに関するものである。

上記車両等に取り付けられるエンブレムにおいては、従来、例えば樹脂部品２層の張り合わせで作製され、レーダ波を透過させ、レーダ性能を低下させることなく金属の質感を持たせることを安価に可能としたエンブレムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

一方、車載ミリ波レーダで使用されるアンテナの放射特性は、アンテナ利得を向上させると共に主目標以外からの不要反射波を低減するため、垂直面のビームを絞ることが一般的である。車両へのアンテナ取付角度誤差はそのままビーム方向誤差になるため、ビームの鋭い垂直面は取付誤差を小さくしてビーム方向誤差を小さく抑える必要がある。

しかしながら、アンテナを車両の取付面に無調整で取り付け高い精度を求めることは困難である。このため、従来アンテナ取付時に水準器を用いて軸の調整作業を実施しているが、作業工数がかさむという問題があった。

特開２００４−３０９３２２号公報

上記従来の技術においては、レーダ装置の被覆部品であるエンブレムに求められる電気的な要件は、アンテナからのレーダ波をそのまま透過することであった。そのためアンテナを傾けて設置するとレーダ波のビーム方向も傾いたままとなり、目標方向への照射レベルが下がりレーダ性能の劣化を招く。このようなことから、従来、エンブレムに対して、透過特性を損なわずにビーム方向の補正機能を持たせることが望まれていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、車載ミリ波レーダの前方に配置されレーダ波が透過できるように誘電体材料で構成されるエンブレムにおいて、アンテナが傾いて設置されることによって生じるレーダ波の等位相面の傾きを補正することで、レーダ波のビーム方向を所定の方向に矯正し、レーダ性能の劣化を防ぐことができる補正具、及び当該補正具を有するエンブレムを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のエンブレムは、車載レーダ装置から送信されるレーダ波の進行経路上の車両に取り付けられ、レーダ波が透過するエンブレムにおいて、所定の意匠形状を有するエンブレム本体と、誘電体材料にて作製され、エンブレム本体と車載レーダ装置との間に設けられ、レーダ波が入射する第１面が、レーダ波が出射する第２面に対し、透過するレーダ波の等位相面を所定の方向に補正するように傾斜している補正具とを備えたことを特徴とする。

また、本発明の補正具は、車載レーダ装置から送信されるレーダ波の進行経路上の車両に取り付けられ、誘電体材料にて作製され、レーダ波が入射する第１面が、レーダ波が出射する第２面に対し、透過するレーダ波の等位相面を所定の方向に補正するように傾斜していることを特徴とする。

さらに、本発明のレーダ波のビーム方向補正方法は、レーダ波が入射する第１面が、レーダ波が出射する第２面に対し、透過するレーダ波の等位相面を所定の方向に補正するように傾斜している補正具を用いてレーダ波のビーム方向を補正する方法であって、第２面に対する第１面の傾斜角度がそれぞれ異なる複数の補正具を予め複数個用意しておく準備工程と、車載レーダ装置を車両に取り付ける取付工程と、車載レーダ装置から送信されるレーダ波の進行経路上の車両に補正具を取り付けるとともに、透過するレーダ波のビーム軸の方向を測定する測定工程と、測定結果から最適な補正具を選択してこれを取り付ける選択工程とを有することを特徴とする。

この発明によれば、エンブレム、車載ミリ波レーダの前方に配置されレーダ波が透過できるように誘電体材料で構成されるエンブレムにおいて、厚さに直線的な変化を持たせた部位を設ける。アンテナが傾いて設置されることによって生じる波面（等位相面）の傾きを補正することで、レーダ波のビーム方向を所定の方向に矯正し、レーダ性能の劣化を防ぐことができるという効果を奏する。

以下に、本発明に係るエンブレム及び補正具の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態
車載ミリ波レーダの被覆部品であるエンブレムにおいて、一般的な意匠要求に加え、レーダ波が低損失に透過できる構成であることが要求される。エンブレムは、意匠要求を満たすため凹凸の形状とされることがあり、この要求を満たしたまま傾いた波面を補正するよう、エンブレムの背面にレーダ波の波面（等位相面）を補正する補正具を付加した構成としている。以下、詳細に説明する。

図１は、本発明の好適な実施の形態に係るエンブレムによりレーダ波ビーム方向の傾きが補正された様子を示す模式図である。図２は、図１と比較するために示す、従来のエンブレムにおいて、アンテナが傾いて設置されることによってレーダ波ビーム方向に傾きが生じる様子を示す模式図である。

図１に示すように、自動車５０の例フロントグリル部の内側（エンジンルーム側）に、車間距離や障害物との距離を計測することを目的とするレーダ装置が設けられている（図１では、レーダ装置のアンテナ２０のみを示している）。エンブレム１０は、自動車のフロントグリル部等に設けられ、レーダ装置から送信されるレーダ波の進行経路上に配置されている。エンブレム１０は、アンテナ２０から出射されたレーダ波を所定の方向に補正する。すなわち、レーダ波のビーム方向は、適切な方向（本実施の形態では水平方向）であるＬ０に補正されている。

図２に示すように、従来のエンブレム４０は、アンテナ２０からのレーダ波をそのまま透過するのみである。そのため、アンテナ２０を傾けて設置するとレーダ波のビーム方向も傾いたままとなり、目標方向への照射レベルが下がりレーダ性能の劣化を招く。図２では、アンテナ２０を前方斜め下に向けて取り付けてしまったために、レーダ波のビーム方向Ｌ１が、本来向くべき水平方向Ｌ０から角度αだけずれてしまっている。

図３は、本発明の好適な実施の形態に係るエンブレムの一構成例を示す正面図である。図４は、図３のＡ−Ａ線に沿うエンブレムの矢視断面図と、エンブレムにレーダ波が入射する様子を示した模式図である。図４において、エンブレム１０は、所定の意匠形状を有するエンブレム本体３と、当該エンブレム本体３に貼り合わされた補正具５とを有している。エンブレム本体３は、例えば樹脂材料で形成され、図３の網掛で示した箇所に対応する肉厚の厚い部位と、この第１の肉厚部の内側に形成され、第１の肉厚部よりも肉厚の薄い部位とを有するように形成されている。

補正具５は、エンブレム本体３の車載レーダ装置側に貼り合わせられている。補正具５は、概略平板状を成し厚さが直線的な変化を持つ断面形状を有し、レーダ波が入射する第１面５ａが、レーダ波が出射する第２面５ｂに対し、所定の角度だけ傾斜している。この第１面５ａの傾斜は、透過するレーダ波の等位相面を所定の方向に補正する向きに、つまりレーダ波のビーム方向を所定の方向に補正する向きに傾斜している。

図４において、レーダ装置のアンテナ２０から出射した傾いた等位相面Ｐ１のレーダ波が補正具５に入射する。入射面である第１面５ａと出射面である第２面５ｂとが所定の角度傾いており、厚さの大きい部分を透過したレーダ波は、より大きく位相が遅れる。そして、レーダ波は出射面である第２面５ｂから出射した時点で、等位相面Ｐ０が鉛直となるように位相が揃えられた平面波として出射される。そして、そのまま位相が揃えられた状態でエンブレム本体３に入射する。

このように、本実施の形態のエンブレム１０は、エンブレム本体３と車載レーダ装置との間に設けられ、レーダ波が入射する第１面５ａが、レーダ波が出射する第２面５ｂに対し、透過するレーダ波の等位相面を所定の方向に補正するように傾斜している補正具５を有しているので、アンテナ２０が傾いて設置されることによって生じる波面（等位相面）の傾きを補正することで、レーダ波のビーム方向を所定の方向に矯正し、レーダ性能の劣化を防ぐことができる。

エンブレム本体３においては、意匠上所定の凹凸形状を有しており、図３の網掛で示した箇所に対応する肉厚の厚い部位と、この第１の肉厚部の内側に形成され、第１の肉厚部よりも肉厚の薄い部位とを有している。ここで、第１の肉厚部と第２の肉厚部に関しては、第１の肉厚部の厚さと第２の肉厚部の厚さとの差が、レーダ波の自由空間波長の整数倍に設定されている。このような構成とすることにより、エンブレム本体３を透過するレーダ波が波面（等位相面）を乱すことなく透過することが可能となる。

これにより、補正具５を透過することにより鉛直な面で位相が揃えられた等位相面Ｐ０は、波面を乱すことなく、位相が揃えられた状態を保ったままエンブレム本体３を透過する。

なお、エンブレム１０の取り付け角度の傾きによる透過長さの変化は、補正具５の傾斜面の角度と比べて十分に小さく問題とならない。また、レーダ波がエンブレム本体３を透過する際の屈折角は、入射角に対して十分に小さいので無視することができる。

（実施例）
アンテナ２０の取付角度誤差が３°で、アンテナ２０の垂直方向の大きさが５０ｍｍである場合について検討を行う。この誤差によって生じる光路長差は、５０ｍｍ×ｔａｎ３°≒２．６２ｍｍであり、周波数が７６．５ＧＨｚのときこの光路長差によって生じる位相差は、２．６２ｍｍ÷（光速÷周波数）×３６０°≒２４０°となる。したがってアンテナ２０の垂直方向の両端で２４０°の位相差を補正できるようにすればよい。

補正具５をレーダ波が透過した場合の位相遅れは、レーダ波の周波数と入射角、および補正具５の比誘電率、損失係数によって定まる。周波数を上記同様７６．５ＧＨｚ、入射角を角度誤差と同じ３°とし、補正具５は、一例としてＰＴＦＥ（polytetrafluoroethylene：テフロン（登録商標）フッ素樹脂；比誘電率；２．０、損失係数（ｔａｎδ）；０．０００５）とした場合について、板の厚さを変化させて透過位相量を計算した結果を図５に示す。位相量は厚さ１ｍｍの場合の値（約−３６°）を基準として、この値に対する相対値でグラフ化している。図５から分かるように、厚さが約７．２ｍｍのときに相対位相差が約−２４０°となる。したがって図４における補正具５は、断面形状において、アンテナ垂直方向の上端で７．２ｍｍ、下端で１．０ｍｍの厚さとなるようにし、その中間は直線的に変化するような形状とすれば波面（等位相面）の傾きを補正することが可能となる。

なお、補助具５の整合厚は上記条件において約１．４ｍｍおよびその整数倍であるため、整合厚から外れた部位ではレーダ波の反射が起こることは避けられない。しかしながら、本実施例のように比誘電率が十分小さい誘電体材料を選択すれば反射による透過損失は実用上問題ない程度に抑えることができる。図６にこの例における透過損失の計算結果を示す。図６から分かるように厚さが７．２ｍｍ以下では透過損失は０．６ｄＢ以下であり、レーダの機能を大きく損なうことはない。仮に透過損失を１ｄＢ以下に抑えるとすると、比誘電率は２．６以下の材料（ただし損失係数が十分小さいこと）を選択すればよい。このように、補正具５の比誘電率は３以下とすることが好ましく、比誘電率を２とするには、上記ＰＴＦＥを使用する必要がある。一方、比誘電率が２．５程度の材料であれば、多数存在するので、適当なものを適宜選択すればよい。

本実施例で補正具５の材料としたＰＴＦＥは、機械強度が低いため車両表面に露出する材料としてはあまり好ましくないが、エンブレム本体３は補正具５と同じ材料である必要はなく、比誘電率が高くとも強度の高い材料として補正具５と接着などで張り合わせた構成としてもよい。

車両にレーダシステムを組み付ける手順として以下に一例を示す。この方法については、アンテナ２０の取付角度の調整が不要となるので組立工数の削減を図ることが可能である。

（１）想定されるアンテナ取付角度誤差に応じて波面補正量の異なる補正具５を数種予め用意しておく（準備工程）。補正具５の波面補正量は、最大厚さと最小厚さの差を変える、すなわち傾斜面の角度を変えることで任意に設定できる。品種数は最大取付誤差と許容されるアンテナの取付角度誤差で定まる。例えば取付誤差が±３°以内で許容される誤差が０．５°以下であれば、補正量が−３°から＋３°の範囲を１°ステップで７種類用意すればよい。

（２）レーダ装置を車両に取り付ける（取付工程）。
（３）車両前方にレーダ波のビーム方向を測定できる受信装置を設けておき、ビーム方向を測定する（測定工程）。ここで、受信装置は例えば複数のホーンアンテナをアレイ状に配置して、各ホーンアンテナの受信波を比較することで構成できる。
（４）測定されたビーム方向に応じて所定の波面補正量を有するエンブレム１０を選択してこれを取り付ける（選択工程）。エンブレム１０は車両外部から嵌め込むことで組み付けが完了する構造としておけば、工数は小さく抑えることができる。

以上のように、本発明にかかるエンブレムは、車載レーダ装置から送信されるレーダ波の進行経路上の車両に取り付けられ、レーダ波が透過するエンブレムに有用であり、特に車載レーダ装置のアンテナ取り付け作業を容易としたい場合に適している。

本発明の好適な実施の形態に係るエンブレムによりレーダ波ビーム方向の傾きが補正された様子を示す模式図である。 図１と比較するために示す、従来のエンブレムにおいて、アンテナが傾いて設置されることによってレーダ波ビーム方向に傾きが生じる様子を示す模式図である。 本発明の好適な実施の形態に係るエンブレムの一構成例を示す正面図である。 図３のＡ−Ａ線に沿うエンブレムの矢視断面図と、エンブレムにレーダ波が入射する様子を示した模式図である。 補正具の板厚に対する透過位相量（相対位相差）の計算結果を示す図である。 補正具の板厚に対する透過損失の計算結果を示す図である。

符号の説明

３ エンブレム本体
５ 補正具
５ａ 第１面（入射面）
５ｂ 第２面（出射面）
１０ エンブレム
２０ 車載レーダ装置のアンテナ
５０ 車両

Claims (5)

1. 車載レーダ装置から送信されるレーダ波の進行経路上の車両に取り付けられ、前記レーダ波が透過するエンブレムにおいて、
   所定の意匠形状を有するエンブレム本体と、
   誘電体材料にて作製され、前記エンブレム本体と前記車載レーダ装置との間に設けられ、前記レーダ波が入射する第１面が、前記レーダ波が出射する第２面に対し、透過するレーダ波の等位相面を所定の方向に補正するように傾斜している補正具と、
   を備え、
   前記補正具の第１面及び第２面のそれぞれは、断面視において前記補正具の外側面まで直線的に延びた面であり、
   前記エンブレム本体は、前記補正具の第２面に接着されており、
   前記エンブレム本体は、肉厚の厚い第１の肉厚部と前記第１の肉厚部よりも肉厚の薄い第２の肉厚部とを有し、前記第１の肉厚部の厚さと前記第２の肉厚部の厚さとの差が、前記レーダ波の自由空間波長の整数倍に設定されており、
   前記第１の肉厚部の表面と前記第２の肉厚部の表面とは、前記補正具の第２面に平行であり、
   前記第１の肉厚部及び前記第２の肉厚部の段差面は、前記補正具の第２面に垂直であり、
   前記補正具の外側面と前記エンブレム本体の外側面とは、前記補正具の第２面に垂直で且つ連続した面を形成している
   ことを特徴とするエンブレム。
2. 前記補正具は、前記第２面に対する前記第１面の傾斜角度がそれぞれ異なる複数の補正具から、最適なものが選択されて用いられる
   ことを特徴とする請求項１に記載のエンブレム。
3. 前記補正具の比誘電率が３以下である
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のエンブレム。
4. 前記補正具は、ＰＴＦＥにて作製されている
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のエンブレム。
5. 車載レーダ装置から送信されるレーダ波の進行経路上の車両に取り付けられ前記レーダ波が透過するエンブレムにおいて所定の意匠形状を有するエンブレム本体と前記車載レーダ装置との間に設けられるべき補正具を用いて、前記レーダ波のビーム方向を補正する方法であって、
   誘電体材料にてそれぞれ作製され、前記レーダ波が入射する第１面が、前記レーダ波が出射する第２面に対し、透過するレーダ波の等位相面を所定の方向に補正するようにそれぞれ傾斜している複数の補正具であって前記第２面に対する前記第１面の傾斜角度がそれぞれ異なる複数の前記補正具を予め複数個用意しておく準備工程と、
   前記車載レーダ装置を車両に取り付ける取付工程と、
   前記車載レーダ装置から送信されるレーダ波の進行経路上の車両に前記補正具を取り付けるとともに、透過するレーダ波のビーム軸の方向を測定する測定工程と、
   前記測定結果から最適な前記補正具を選択してこれを取り付ける選択工程と、
   を有し、
   前記補正具の第１面及び第２面のそれぞれは、断面視において前記補正具の外側面まで直線的に延びた面であり、
   前記エンブレム本体は、前記補正具の第２面に接着されており、
   前記エンブレム本体は、肉厚の厚い第１の肉厚部と前記第１の肉厚部よりも肉厚の薄い第２の肉厚部とを有し、前記第１の肉厚部の厚さと前記第２の肉厚部の厚さとの差が、前記レーダ波の自由空間波長の整数倍に設定されており、
   前記第１の肉厚部の表面と前記第２の肉厚部の表面とは、前記補正具の第２面に平行であり、
   前記第１の肉厚部及び前記第２の肉厚部の段差面は、前記補正具の第２面に垂直であり、
   前記補正具の外側面と前記エンブレム本体の外側面とは、前記補正具の第２面に垂直で且つ連続した面を形成している
   ことを特徴とするレーダ波のビーム方向補正方法。

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