JP7126746B2 - 車両レーダ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両レーダ装置に関し、より具体的には、構造を簡素化することができ、設計自由度および空間活用性を向上させることができる車両レーダ装置に関する。
レーダ（ＲＡＤＡＲ：Ｒａｄｉｏ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）は、電磁波を発生させて周辺物体に送信し、また戻ってくる電磁波を通じて、距離、方向、高度などを検出し、物体の位置を把握することができる。
レーダは、電波形態によって、連続波レーダ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ Ｒａｄａｒ）とパルス波レーダ（Ｐｕｌｓｅ Ｗａｖｅ Ｒａｄａｒ）とに大別することができる。
連続波レーダとしては、ドップラーレーダ（Ｄｏｐｐｌｅｒ Ｒａｄａｒ）とＦＭＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）、およびＨＦＭＣＷ（Ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｒａｍｐｉｎｇ ＦＭＣＷ）レーダがあり、パルス波レーダとしては、パルスドップラーレーダ（Ｐｕｌｓｅ Ｄｏｐｐｌｅｒ Ｒａｄａｒ）とパルス圧縮レーダ（Ｐｕｌｓｅ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ Ｒａｄａｒ）がある。
最近、ミリ波帯域やサブミリ波帯域を用いて、数十メートル以内の物体を探知する高解像度レーダに対する需要が増大するに伴い、これに関する研究が行われ続いている。
近距離物体間の距離を判別または分解することができる高解像度レーダは、産業用、軍事用として多様に活用されており、実生活では車両用としても使用されている。
車両用レーダは、知能型交通システムを具現するための必須技術であり、動いていたり停止している他の車両や物体の動きを感知することで、劣悪な気象条件または運転者の不注意によって発生し得る事故を予め防止するために開発されており、自律走行車に適用可能な代表的なシステム（レーダシステム）である。
しかし、従来、レーダを構成するアンテナモジュールを別に作製した後、車両に装着しなければならないため、構造が複雑で、設計自由度および空間活用性が低下するという問題がある。
また、従来、レーダの前方に金属性部品または金属性塗料層が存在することによるセンシング正確度の低下を防止するために、レーダを外部に露出して装着しなければならないため、レーダの装着位置に制約が伴うという問題があり、外部に露出するレーダによって車両のデザイン特性が低下するという問題がある。さらに、従来、車両のバンパーまたはフロントグリルにレーダを装着しなければならないため、追突事故の発生時にレーダが破損しやすくなる恐れがある。
そのため、最近、レーダの構造を簡素化し、設計自由度および空間活用性を向上させるための様々な研究が行われているが、まだ十分でなく、これに関する開発が求められている。
本発明の実施形態は、構造を簡素化し、設計自由度および空間活用性を向上させることができる車両レーダ装置に関する。
特に、本発明の実施形態は、車両用ランプの内部にレーダを装着可能にすることを目的とする。
また、本発明の実施形態は、車両用ランプのデザイン特性の低下を防止することができ、商品性を向上させ、消費者の満足度を高めることができるようにすることを目的とする。
実施形態において解決しようとする課題は、これに限定されるものではなく、以下で説明する課題の解決手段や実施形態から把握できる目的や効果も含まれると言える。
上述の本発明の目的を達成するための本発明の好ましい実施形態によると、車両レーダ装置は、車両用ランプの内面に設けられ、電磁波を送受信するアンテナと、車両用ランプの内部に設けられ、アンテナに受信した信号を処理する信号処理モジュールとを含む。
これは、車両レーダ装置の構造を簡素化し、設計自由度および空間活用性を向上させるためである。
すなわち、従来、レーダを構成するアンテナモジュールを別に作製した後、車両に装着しなければならなかったため、構造が複雑で、設計自由度および空間活用性が低下するという問題がある。さらに、従来、レーダの前方に金属性部品または金属性塗料層が存在することによるセンシング正確度の低下を防止するために、レーダが外部に露出するように装着しなければならなかったため、レーダの装着位置に制約が伴うという問題があり、外部に露出するレーダによって車両のデザイン特性が低下するという問題がある。
しかし、本発明の実施形態は、車両用ランプの内面にアンテナを設けることによって、レーダ装着に必要な空間を最小化し、設計自由度および空間活用性を向上させる有利な効果を得ることができる。
本発明の好ましい実施形態によると、ランプは、光を発生する光源と、光源の前方に設けられ、外観を形成するアウターレンズとを含み、アンテナは、アウターレンズの内面に設けられる。
本発明の好ましい実施形態によると、アンテナは、アウターレンズの内面に形成されるアンテナパターンを含むことができる。
好ましくは、アンテナパターンは、透明電極で形成される。
これは、アンテナパターンの性能（電磁波送受信性能）を保障し、且つアウターレンズの内面にアンテナパターンを適用することによるランプの配光性能の低下およびデザイン特性の低下を最小化するためである。
すなわち、アウターレンズの内面にアンテナパターンを形成することによって、金属性部品または金属性塗料層などによる信号干渉なしに電磁波を送受信することができ、空間活用性を確保することができるが、アンテナパターンによってランプから照射される光が遮られ、ランプの配光性能が低下し、外部に露出するアンテナパターンによってランプのデザイン特性が低下するという問題がある。
しかし、本発明は、アンテナパターンを透明電極で形成することによって、アンテナパターンの性能を保障し、且つランプの配光性能の低下およびデザイン特性の低下を最小化する有利な効果を得ることができる。
透明電極は、求められる条件および設計仕様に応じて様々な材質で形成され得る。一例として、透明電極は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯ、金属ナノファイバ（ｍｅｔａｌ ｎａｎｏ ｆｉｂｅｒ）の少なくともいずれか一つで形成され得る。
アンテナパターンは、求められる条件および設計仕様に応じて様々な方式で形成され得る。
一例として、アンテナパターンは、アウターレンズの内面に導電性薄膜を形成するステップと、導電性薄膜の表面にマスクパターンを形成するステップと、マスクパターンを用いて、導電性薄膜を部分的に除去するステップとによって設けられ得る。
好ましくは、アンテナパターンは、地面に垂直にアウターレンズの内面に形成される。このように、地面に垂直にアンテナパターンを形成することによって、アンテナパターンによる電磁波の送受信特性を極大化する有利な効果を得ることができる。
本発明の好ましい実施形態によると、信号処理モジュールは、アンテナの下部（ランプ内部の底部）に配置される。このように、アンテナの下部に信号処理モジュールを配置することによって、信号処理モジュールによるアンテナの性能低下を防止し、信号処理モジュールの外部露出を最小化する有利な効果を得ることができる。
より好ましくは、信号処理モジュールは、光源の下部に配置される。
これは、密閉構造を有するランプの内部空間で、光源の下部空間の温度が他の空間（例えば、光源とインナーレンズとの間の空間）の温度より相対的に低く形成されることによるものであり、ランプの内部で相対的に最も温度が低い光源の下部空間に信号処理モジュールを配置することによって、信号処理モジュールの過熱現象を最小化し、安定性および信頼性を向上させる有利な効果を得ることができる。
本発明の好ましい実施形態によると、アンテナと信号処理モジュールは連結部材によって電気的に連結され得る。
好ましくは、連結部材としては、ケーブル、フレキシブル基板（ＦＰＣＢ）の少なくともいずれか一つが使用され得る。
本発明の実施形態による車両レーダ装置が適用された車両用ランプを説明するための図である。 本発明の実施形態による車両レーダ装置を説明するための図である。 本発明の実施形態による車両レーダ装置として、アンテナの製造工程を説明するための図である。 本発明の実施形態による車両レーダ装置として、アンテナの製造工程を説明するための図である。 本発明の実施形態による車両レーダ装置として、アンテナの製造工程を説明するための図である。 本発明の実施形態による車両レーダ装置として、アンテナの製造工程を説明するための図である。 本発明の実施形態による車両レーダ装置として、アンテナの製造工程を説明するための図である。 本発明の実施形態による車両レーダ装置として、連結部材を説明するための図である。
以下、添付の図面を参照して、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。
ただし、本発明の技術思想は、説明している一部の実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる様々な形態に具現されてもよく、本発明の技術思想の範囲内であれば、実施形態間のその構成要素のうち一つ以上を選択的に結合、置換して使用してもよい。
また、本発明の実施形態で使用される用語（技術および科学的用語を含む）は、明らかに特別に定義して記述されない限り、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が一般的に理解し得る意味に解釈され得、辞書に定義された用語のように一般的に使用される用語は、関連技術の文脈上の意味を考慮して、その意味を解釈することができる。
また、本発明の実施形態で使用された用語は、実施形態を説明するためのものであって、本発明を制限するためのものではない。
本明細書において、単数型は、文章で特に言及しない限り、複数型も含むことができ、「Ａおよび（と）Ｂ、Ｃのうち少なくとも一つ（または一つ以上）」と記載する場合、Ａ、Ｂ、Ｃで組み合わせることができるすべての組み合わせのうち一つ以上を含むことができる。
また、本発明の実施形態の構成要素を説明するにあたって、第１、第２、Ａ、Ｂ、（ａ）、（ｂ）などの用語を使用することができる。
かかる用語は、その構成要素を他の構成要素と区別するためのものであって、その用語によって当該構成要素の本質や順番または順序などが限定されない。
また、ある構成要素が他の構成要素に「連結」、「結合」または「接続」すると記載された場合、その構成要素は、その他の構成要素に直接連結、結合または接続する場合だけでなく、その構成要素とその他の構成要素との間にあるさらに他の構成要素によって「連結」、「結合」または「接続」する場合も含むことができる。
また、各構成要素の「上（の上）または下（の下）」に形成または配置されるものと記載する場合、上（の上）または下（の下）は、二つの構成要素が互いに直接接触する場合だけでなく、一つ以上のさらに他の構成要素が二つの構成要素の間に形成または配置される場合も含む。また、「上（の上）または下（の下）」と表現される場合、一つの構成要素を基準に上側方向だけでなく下側方向の意味も含むことができる。
図１～図８を参照すると、本発明による車両レーダ装置１００は、車両用ランプ１０の内面に設けられ、電磁波を送受信するアンテナ１１０と、車両用ランプ１０の内部に設けられ、アンテナ１１０に受信した信号を処理する信号処理モジュール１２０とを含む。
参考までに、本発明の実施形態による車両レーダ装置１００は、求められる条件および設計仕様に応じて、様々な車両（例えば、乗用車、乗合車）のランプ１０に適用されてもよく、車両レーダ装置１００が適用される車両の種類によって本発明が制限または限定されるものではない。
また、本発明の実施形態による車両レーダ装置１００が装着される車両用ランプ１０は、主に照明機能（例えば、ヘッドランプ、フォグランプ）を目的として使用されるか、信号機能（例えば、ターンシグナルランプ、テールランプ、ブレーキランプ、サイドマーカ）を目的として使用され得、車両用ランプ１０の用途および構造によって本発明が制限または限定されるものではない。
一例として、本発明の実施形態による車両レーダ装置１００は、車両の前方左側および前方右側に設けられる車両のヘッドランプ１０に装着され得る。
車両用ランプ１０の構造は、求められる条件および設計仕様に応じて様々に変更され得る。
一例として、図１および図２を参照すると、車両用ランプ１０は、光源２０と、光源２０から発生した光を前方に反射するリフレクタ３０と、リフレクタ３０から反射した光を前方に投射するインナーレンズ４０と、インナーレンズ４０の前方に設けられ、外観を形成するアウターレンズ５０とを含むことができる。
光源２０としては、半導体発光素子であるＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）が使用され得、求められる条件および設計仕様に応じて同一または相違する色相の光を発生させる複数個のＬＥＤが使用されることも可能である。本発明の他の実施形態によると、光源として、蛍光灯、白熱灯、ハロゲンなどを使用することも可能である。
リフレクタ３０は、光源２０から発生した光を前方に反射させることができる様々な構造に形成され得、リフレクタ３０の形態および構造によって本発明が制限または限定されるものではない。
一例として、リフレクタ３０は、光源２０から発生した光を車両用ランプ１０の前方に反射させることができるように、内面に反射層（反射面）が形成された楕円曲面形態や自由曲面形態をなすように形成され得、単焦点または多焦点を有する構造で提供され得る。好ましくは、光源２０は、リフレクタ３０の焦点または焦点近所に配置され得る。
参考までに、本発明の実施形態において、光源２０から発生した光を前方に反射させることとは、車両用ランプ１０から光が照射される方向に光を反射させることと理解され得、車両用ランプ１０の設置位置および方向に応じて前方が意味する方向は変わり得る。
インナーレンズ４０は、リフレクタ３０によって反射した光を前方に透過させるように設けられる。
インナーレンズ４０としては、光源２０から発生した光を外部に投射可能な様々なレンズが使用可能であり、インナーレンズ４０の種類および構造によって本発明が制限または限定されるものではない。一例として、インナーレンズ４０としては、通常の非球面レンズが使用され得る。
アウターレンズ５０は、水分、ダストおよび外部衝撃などから光源２０および周辺部品を保護し、外観を形成するために、インナーレンズ４０の前方に設けられる。
アウターレンズ５０は、光が透過され得る透明または半透明の光透過性材質で形成され得、アウターレンズ５０の材質および構造によって本発明が制限または限定されるものではない。
アンテナ１１０は、電磁波を送受信することができるように車両用ランプ１０の内面に設けられる。
アンテナ１１０は、電磁波を送受信することができる様々な構造に形成され得、アンテナ１１０の構造およびアンテナ１１０に送受信する電磁波の特性によって本発明が制限または限定されるものではない。
一例として、アンテナ１１０は、略１０ｃｍ～１００ｃｍの波長を有する極超短波（例えば、マイクロ波）を周辺物体に送受信するように設けられ得る。
好ましくは、アンテナ１１０は、インナーレンズ４０に対向するアウターレンズ５０の内面に設けられる。
このように、アウターレンズ５０の内面にアンテナ１１０を設けることによって、アンテナ１１０を装着するための別の空間を設けなくても良いため、構造を簡素化し、設計自由度および空間活用性を向上させる有利な効果を得ることができる。
一例として、アンテナ１１０は、アウターレンズ５０の内面に形成されるアンテナパターン１１２を含むことができる。
アンテナパターン１１２は、求められる条件および設計仕様に応じて、電磁波を送受信可能な様々なパターンに形成され得、アンテナパターン１１２の構造および配列によって本発明が制限または限定されるものではない。
一例として、グループ化した平行ライン（ｇｒｏｕｐｅｄ ｐａｒａｌｌｅｌ ｌｉｎｅｓ）形態で提供され得る。場合によっては、アンテナパターン１１２を単一ライン（ｓｉｎｇｌｅ ｌｉｎｅ）または、その他、他の形態に形成することも可能である。
好ましくは、アンテナパターン１１２は、透明電極で形成される。
これは、アンテナパターン１１２の性能（電磁波送受信性能）を保障し、且つアウターレンズ５０の内面にアンテナパターン１１２を適用することによるランプ１０の配光性能の低下およびデザイン特性の低下を最小化するためである。
すなわち、アウターレンズ５０の内面にアンテナパターン１１２を形成することにより、金属性部品または金属性塗料層などによる信号干渉なしに電磁波を送受信することができ、空間活用性を確保することができるが、アンテナパターン１１２によってランプ１０から照射される光が遮られ、ランプ１０の配光性能が低下し、外部に露出するアンテナパターン１１２によってランプ１０のデザイン特性が低下するという問題がある。
しかし、本発明は、アンテナパターン１１２を微細な幅（例えば、１０μｍ以下の幅または数十μｍの幅）を有する透明電極で形成することによって、アンテナパターン１１２の性能を保障し、且つランプ１０の配光性能の低下およびデザイン特性の低下を最小化する有利な効果を得ることができる。
透明電極は、求められる条件および設計仕様に応じて様々な材質で形成され得、透明電極の材質によって本発明が制限または限定されるものではない。一例として、透明電極は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、ＡＴＯ（Ａｎｔｉｍｏｎｙ ｄｏｐｅｄ Ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、ＡＺＯ（Ａｌ‐ｄｏｐｅｄ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、金属ナノファイバ（ｍｅｔａｌ ｎａｎｏ ｆｉｂｅｒ）（例えば、シルバーナノファイバ）の少なくともいずれか一つで形成され得る。
アンテナパターン１１２は、求められる条件および設計仕様に応じて様々な方式で形成され得る。
一例として、図３～図７を参照すると、アンテナパターン１１２は、アウターレンズ５０の内面に導電性薄膜１１０´を形成するステップ（Ｓ１０）と、導電性薄膜１１０´の表面にマスクパターンＭを形成するステップ（Ｓ２０）と、マスクパターンＭを用いて、導電性薄膜１１０´を部分的に除去するステップ（Ｓ３０）とによって設けられ得る。
先ず、図４のように、アウターレンズ５０の内面に導電性薄膜１１０´（例えば、銀、銅、ＩＴＯ材質の金属薄膜）を形成する。次に、図５のように、導電性薄膜１１０´の表面（図５を基準に上面）にマスクパターンＭを形成する。次に、図６のように、マスクパターンＭを用いて、導電性薄膜１１０´を部分的に除去（例えば、マスクパターンＭが形成されていない箇所をエッチング）することで、アンテナパターン１１２を形成することができる。最後に、図７のように、アンテナパターン１１２を形成してからはマスクパターンＭが除去され得る。
上述および図示している本発明の実施形態では、エッチングによってアンテナパターン１１２を形成する例を挙げて説明しているが、本発明の他の実施形態によると、印刷または、その他の異なる方式でアウターレンズ５０の内面にアンテナパターン１１２をパターニングすることも可能である。
好ましくは、アンテナパターン１１２は、地面に垂直にアウターレンズ５０の内面に形成される。
このように、地面に垂直にアンテナパターン１１２を形成することにより、アンテナパターン１１２による電磁波の送受信特性を極大化する有利な効果を得ることができる。
図１および図２を参照すると、信号処理モジュール１２０は、アンテナ１１０に送受信する信号を分析および処理し、アンテナ１１０を制御するために車両用ランプ１０の内部に設けられる。
信号処理モジュール１２０は、中央処理装置（ＣＰＵ）またはメモリおよび／またはストレージに保存された命令語に対する処理を行う半導体装置を含むことができる。メモリおよびストレージは、各種の揮発性または不揮発性保存媒体を含むことができる。例えば、メモリは、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を含むことができる。
好ましくは、信号処理モジュール１２０は、アンテナ１１０の下部（ランプ１０内部の底部）に配置される。このように、アンテナ１１０の下部に信号処理モジュール１２０を配置することによって、信号処理モジュール１２０によるアンテナ１１０の性能の低下を防止し、信号処理モジュール１２０の外部露出を最小化する有利な効果を得ることができる。
より好ましくは、信号処理モジュール１２０は、光源２０の下部に配置される。
これは、密閉構造を有するランプ１０の内部空間で、光源２０の下部空間の温度が他の空間（例えば、光源２０とインナーレンズ４０との間の空間）の温度より相対的に低く形成されることによるものであり、ランプ１０の内部で相対的に最も温度が低い光源２０の下部空間に信号処理モジュール１２０を配置することにより、信号処理モジュール１２０の過熱現象を最小化し、安定性および信頼性を向上させる有利な効果を得ることができる。
一方、図２および図８を参照すると、アンテナ１１０と信号処理モジュール１２０は、連結部材１３０によって電気的に連結され得る。
好ましくは、連結部材１３０としては、柔軟に反ることができるケーブル、フレキシブル基板（ＦＰＣＢ）の少なくともいずれか一つが使用され得、連結部材１３０の種類および構造によって本発明が制限または限定されるものではない。
一例として、図８を参照すると、連結部材１３０としては、フレキシブル基板が使用され得、連結部材１３０の一端は、アンテナパターン１１２に電気的に連結され、連結部材１３０の他の一端は、信号処理モジュール１２０に電気的に連結され得る。
連結部材１３０とアンテナパターン１１２（または信号処理モジュール）は、コネクタ、導電性接着体、半田付け、導電性フックなどを介して電気的に接続され得、連結部材１３０とアンテナパターン１１２（または信号処理モジュール）との電気的接続構造によって本発明が制限または限定されるものではない。
一例として、連結部材１３０の一端および他端には、それぞれコネクタ１１４、１２４が連結され得、コネクタ１１４、１２４をアンテナ１１０および信号処理モジュール１２０に連結された端子部（図示せず）に結合することで、電気的に接続され得る。
上述のように、本発明の実施形態によると、構造を簡素化し、設計自由度および空間活用性を向上させる有利な効果を得ることができる。
特に、本発明の実施形態によると、車両用ランプの内部にレーダを装着することによって、レーダ装着に必要な空間を最小化し、設計自由度および空間活用性を向上させる有利な効果を得ることができる。
また、本発明の実施形態によると、車両用ランプのデザイン特性の低下を防止することができ、商品性を向上させ、消費者の満足度を高める有利な効果を得ることができる。
以上、実施形態を中心に説明しているが、これは単に例示であって、本発明を限定するものではなく、本発明が属する分野において通常の知識を有する者であれば、本実施形態の本質的な特性から逸脱しない範囲で、以上に例示されていない様々の変形と応用が可能であることを知ることができる。例えば、実施形態に具体的に示された各構成要素は、変形して実施可能なものである。また、かかる変形と応用に関する差異は、添付の請求の範囲で規定する本発明の範囲に含まれるものと解釈すべきである。
１０ ランプ
２０ 光源
３０ リフレクタ
４０ インナーレンズ
５０ アウターレンズ
１００ 車両レーダ装置
１１０ アンテナ
１１２ アンテナパターン
１２０ 信号処理モジュール
１３０ 連結部材

Claims (7)

  1. 車両用ランプの内面に設けられ、電磁波を送受信するアンテナと、
    車両用ランプの内部に設けられ、前記アンテナに受信した信号を処理する信号処理モジュールとを含み、
    前記ランプは、
    光を発生する光源と、
    前記光源の前方に設けられ、外観を形成するアウターレンズとを含み、
    前記アンテナは、前記アウターレンズの内面に設けられ、
    前記アンテナは、前記アウターレンズの内面に形成されるアンテナパターンを含み、
    前記アンテナパターンは、
    前記アウターレンズの内面に導電性薄膜を形成するステップと、
    前記導電性薄膜の表面にマスクパターンを形成するステップと、
    前記マスクパターンを用いて、前記導電性薄膜を部分的に除去するステップとにより設けられ、
    前記アウターレンズは、内面の少なくとも一部に地面に垂直な面を含み、
    前記アンテナパターンは、前記地面に垂直な面に形成される、
    車両レーダ装置。
  2. 前記アンテナパターンは、透明電極で形成される、請求項１に記載の車両レーダ装置。
  3. 前記透明電極は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＴＯ、ＡＺＯ、金属ナノファイバ（ｍｅｔａｌ ｎａｎｏ ｆｉｂｅｒ）の少なくともいずれか一つで形成される、請求項２に記載の車両レーダ装置。
  4. 前記信号処理モジュールは、前記アンテナの下部に配置される、請求項１に記載の車両レーダ装置。
  5. 前記信号処理モジュールは、前記光源の下部に配置される、請求項４に記載の車両レーダ装置。
  6. 前記アンテナと前記信号処理モジュールを電気的に連結する連結部材を含む、請求項１に記載の車両レーダ装置。
  7. 前記連結部材は、ケーブル、フレキシブル基板の少なくともいずれか一つを含む、請求項６に記載の車両レーダ装置。
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