WO2023008268A1 - マイクロレンズアレーアンテナ並びにそれを備えたレーダ装置および車両 - Google Patents

マイクロレンズアレーアンテナ並びにそれを備えたレーダ装置および車両 Download PDF

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一也 川端
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株式会社村田製作所
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    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/93—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S13/931—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/06—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using refracting or diffracting devices, e.g. lens
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart

Definitions

  • the present invention relates to a microlens array antenna in which a plurality of microlens antennas are arranged in an array, and a radar device and a vehicle equipped with the same.
  • Patent Document 1 there is an in-vehicle measuring device disclosed in Patent Document 1, for example, as an in-vehicle radar device for detecting the state of road surfaces and the like.
  • a transducer TR1 for transmitting a signal perpendicularly to the road surface is provided at the bottom of the vehicle together with a transducer TR2 for transmitting a signal at a predetermined angle ⁇ with respect to the road surface.
  • the present invention was made to solve such problems, a substrate with a reference potential pattern on one side; a microlens antenna composed of a radiation electrode provided on the other surface of the substrate and a microlens attached to the radiation electrode; A microlens array antenna in which a plurality of microlens antennas are arranged in a two-dimensional array in each of a first array direction and a second array direction and integrated, Let ⁇ be the angle at which the direction perpendicular to the substrate surface of the substrate is inclined toward the first substrate direction side in the first array direction, and the angle at which the direction perpendicular to the substrate surface of the substrate is inclined toward the second substrate direction side in the first array direction.
  • each microlens antenna having a first microlens group which is a part of the microlens groups constituting the microlens array antenna has a directivity in an angular range of 0° ⁇
  • the directivity of each microlens antenna having the second microlens group in the other part of the microlens group is ⁇ 90° ⁇
  • Each microlens antenna having directivity in an angular range of 0° and having a first directivity microlens group that is a part of the second microlens group has directivity in an angle of ⁇ 90°
  • each microlens antenna having the remaining second directional microlens group of the second microlens group is a microlens array antenna having directivity in an angular range of ⁇ 90° ⁇ 0° Configured.
  • a microlens array antenna can form a compact and narrow beam, and can be made thinner by using multiple microlenses. In addition, it is possible to design the opening efficiency to be high. Therefore, according to the microlens array antenna of this configuration, in which a plurality of microlens antennas are arranged in an array and integrated, the width in the elevation/depression direction of the vehicle, such as the direction that does not intersect the road surface and the direction that intersects the road surface. Even when a plurality of narrow beams are formed, the beam directivity can be controlled in the elevation/depression angle direction without increasing the size of the microlens array antenna.
  • a radar device with the microlens array antenna of this configuration, it is possible to provide a downsized radar device and a vehicle equipped with the radar device that do not impose restrictions on the mounting space.
  • the detection of moving objects around the vehicle by a microlens antenna with directivity in a direction that does not intersect the road surface and the detection of road surface conditions by a microlens antenna with directivity in a direction that intersects the road surface can be achieved in a small mounting space. It becomes possible to carry out with one small radar device that does not cause any restrictions.
  • a microlens array antenna capable of constructing a downsized radar device without restricting the mounting space, and a radar device and a vehicle including the same.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a case in which a beam is transmitted in a direction perpendicular to a road surface in the microlens array antenna according to the first embodiment; It is a figure explaining the microlens array antenna by the 2nd Embodiment of this invention.
  • FIG. 10A is a side view and a plan view of a vehicle equipped with a radar device having a microlens array antenna according to a second embodiment; FIG.
  • FIG. 10 is a first diagram illustrating a microlens array antenna according to a third embodiment of the present invention. It is a second diagram for explaining the microlens array antenna according to the third embodiment of the present invention. It is a figure explaining the microlens array antenna by the 4th Embodiment of this invention, and a radar apparatus provided with the same. It is a figure explaining the microlens array antenna by the 5th Embodiment of this invention, a radar apparatus provided with the same, and a vehicle.
  • FIG. 1(a) is a side view of a microlens array antenna 1A according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 1(b) is a front view.
  • the microlens array antenna 1A is constructed by arranging a plurality of microlens antennas 3 formed on a substrate 2 in a two-dimensional array in each of the first array direction D1 and the second array direction D2 and integrating them. ing.
  • Each microlens antenna 3 is composed of a patch antenna 4 which is a planar antenna (radiation electrode) formed by patterning a copper foil on a substrate 2, and a dielectric lens 5 which is a microlens.
  • a ground pattern 6 for applying a reference potential to each patch antenna 4 is formed on the back surface of the substrate 2 as a reference potential pattern.
  • Each dielectric lens 5 is provided above the patch antenna 4 constituting the microlens antenna 3, and each patch antenna 4 is positioned at the focal position of the dielectric lens 5 provided thereabove.
  • “upward” refers to the direction in which each patch antenna 4 radiates radio waves perpendicularly to the substrate 2.
  • Each dielectric lens 5 has a fusiform swollen shape on the side opposite to the patch antenna 4 and is provided for the purpose of condensing radio waves radiated from the patch antenna 4 .
  • FIG. 1(c) is a partial side view of a vehicle 8 running on a road surface 9 with a radar device 7A having an in-vehicle microlens array antenna 1A mounted in front of the vehicle 8.
  • FIG. 1A in the radar device 7A the front surface of the substrate 2 on which the microlens antenna 3 is mounted faces forward in the traveling direction of the vehicle 8, and the rear surface of the substrate 2 on which the ground pattern 6 is formed faces the vehicle 8. It is installed on the rear side of an emblem in front of the vehicle 8, or the like, facing rearward.
  • Each microlens antenna 3 is arranged in a first array direction D1 corresponding to the elevation ⁇ direction of the vehicle 8 and in a second array direction D2 corresponding to the azimuth ⁇ direction of the vehicle 8 (b ), they are arranged in a two-dimensional array at regular intervals on one substrate 2 .
  • the elevation/depression angle .theta. direction is, as shown in FIG.
  • the angle at which the direction D0 perpendicular to the surface inclines toward the second substrate direction D1b in the first array direction D1 is expressed as - ⁇
  • Each microlens antenna 3 having the dielectric lens 5 of the first microlens group 5a which is a part of the microlens groups constituting the microlens array antenna 1A, has a directivity of 0° ⁇ in the elevation/depression angle ⁇ direction. in the angular range. In other words, it has directivity in a direction that does not intersect the road surface 9 .
  • the directivity is preferably in the angle range of 0° ⁇ 30°, more preferably ⁇ 0°.
  • Each microlens antenna 3 having the dielectric lens 5 of the second microlens group 5b which is the other part of the microlens group, has directivity in the elevation/depression angle ⁇ direction of ⁇ 90° ⁇ 0. It is in. That is, it has directivity in a direction intersecting the road surface 9 .
  • the microlens antenna 3 having the dielectric lens 5 of the first microlens group 5a has directivity in a direction that does not intersect the road surface 9 (directivity in the angle range of 0° ⁇ ). It is provided on the side of the first substrate direction D1a in D1, which is the uppermost stage of the substrate 2 in this embodiment.
  • the microlens antenna 3 having the dielectric lens 5 of the second microlens group 5b which has directivity in the direction intersecting the road surface 9 (directivity in the angular range of ⁇ 90° ⁇ 0), It is provided on the second substrate direction D1b side in the first array direction D1.
  • the microlens antenna 3 having the dielectric lens 5 of the first microlens group 5a becomes the microlens antenna having the dielectric lens 5 of the second microlens group 5b. It is positioned at a higher position of the vehicle 8 than 3.
  • a microlens array antenna such as the microlens array antenna 1A is generally small and capable of forming a narrow beam.
  • the patch antennas 4, 4 are placed at positions offset from the focal point c of the dielectric lens 5, as shown in the plan view of FIG. 1(d).
  • the beam can be tilted so that the angle control range in the second array direction D2, which is the azimuth angle ⁇ direction of the vehicle 8, is directed toward the sensing target.
  • the microlens array antenna 1A can be made thinner by using a plurality of dielectric lenses 5.
  • the dielectric lens antenna can be designed to have a high aperture efficiency by controlling the aperture distribution.
  • the vehicle 8 can be Even when a plurality of narrow beams B1, B2, B3, and B4 are formed in the elevation/depression angle .theta. direction, the beams can be formed in the azimuth angle .phi.
  • the directivity of B can be controlled.
  • the miniaturized radar device 7A and the vehicle 8 including the same can be provided without any restrictions on the mounting space. be able to. Movement around the vehicle 8 by the microlens antenna 3 having the dielectric lens 5 of the first microlens group 5a, which has directivity in a direction that does not intersect the road surface 9 (directivity in the angular range of 0° ⁇ ).
  • the second microlens group 5b which detects objects (other vehicles, people, bicycles, etc.) and has directivity in the direction that intersects the road surface 9 (directivity in the angle range of -90° ⁇ 0). Detection of the state of the road surface 9 by the microlens antenna 3 having the dielectric lens 5 can be performed by one compact radar device 7A that does not impose restrictions on the mounting space.
  • the microlens antenna 3 having the dielectric lens 5 of the first microlens group 5a is used for detecting moving objects around the vehicle 8
  • the microlens antenna 3 having the dielectric lens 5 of the second microlens group 5b is used. is used to detect road surface conditions, so that long range detection radar (LRR) for advanced driver assistance system (ADAS) used for detecting moving objects around vehicle 8 and medium range detection A radar (MRR: Middle Range Radar) and a radar for detecting the state of the road surface 9 can be configured using one microlens array antenna 1A.
  • LRR long range detection radar
  • ADAS advanced driver assistance system
  • MRR Middle Range Radar
  • the microlens antenna 3 having a part of the first directional microlens group 5b1 has directivity in the direction of the elevation/depression angle ⁇ EL0 perpendicular to the road surface 9 as shown in FIG.
  • the microlens antenna 3 having the remaining second directional microlens group 5b2 of the dielectric lens 5 has an elevation/depression angle ⁇ EL0 It may be configured to have directivity in the direction of the elevation/depression angle ⁇ EL1 that intersects with the direction of .
  • the microlens antenna 3 having the first directional microlens group 5b1 is directed toward the second substrate direction D1b in the first array direction D1 ( ⁇ 90° ) may be configured to have directivity.
  • each microlens antenna 3 having the second directional microlens group 5b2 extends from the direction D0 perpendicular to the substrate surface of the substrate 2 to the direction toward the second substrate direction D1b in the first array direction D1. 2, and a direction ( ⁇ 90° ⁇ 0) excluding the direction toward the second substrate direction D1b in the first array direction D1. good too.
  • the state of the road surface 9 immediately below the vehicle 8 in the direction of the elevation/depression angle ⁇ EL0 perpendicular to the road surface 9 and the direction intersecting the direction of the elevation/depression angle ⁇ EL0 perpendicular to the road surface 9 and intersecting the road surface It is possible to detect the state of the road surface 9 obliquely ahead of the vehicle 8 in the direction of the elevation/depression angle ⁇ EL1. For this reason, it is possible to perform road surface condition detection capable of grasping in advance the condition of the road surface 9 ahead in the traveling direction of the vehicle 8 as well as directly below the vehicle 8, and to detect moving objects around the vehicle 8. It is possible to provide a microlens array antenna 1A capable of
  • FIG. 3(a) is a side view of a microlens array antenna 1B according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 2(b) is a front view. 1(a) and 1(b) are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
  • the microlens array antenna 1B according to the second embodiment has the directivity of the microlens antenna 3 used for transmission Tx among the microlens antennas 3 having the dielectric lens 5 of the second directional microlens group 5b2, It is different from the microlens array antenna 1A according to the first embodiment in that the directivity of the microlens antenna 3 used for reception Rx is different in the second array direction D2.
  • the microlens antenna 3 having the dielectric lens 5 of the second directional microlens group 5b2 has the directivity of the two microlens antennas 3Tx on the right side in FIG. and the directivity of the two microlens antennas 3Rx on the left side in FIG. 3B, which are used for reception Rx, are different in the second array direction D2.
  • FIG. 4(a) is a side view of a vehicle 8 running on a road surface 9 with a radar device 7B having a microlens array antenna 1B according to the second embodiment mounted in front of the vehicle 8, and
  • FIG. 2 is a plan view of the vehicle 8.
  • FIG. 1 and 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
  • the microlenses having the dielectric lens 5 of the second directional microlens group 5b2 for road surface state detection arranged in the second array direction D2 have different directivities in the azimuth angle ⁇ direction parallel to the road surface 9.
  • FIG. Therefore, a bistatic radar is configured by combining the transmitting microlens antenna 3Tx and the receiving microlens antenna 3Rx in the radar device 7B. Therefore, as shown in FIG.
  • the beam B3 emitted from the transmission microlens antenna 3Tx at an angle ⁇ az1 in a direction parallel to the road surface 9 is inclined at an angle ⁇ az2 in a direction different from the angle ⁇ az1. It comes to be received by the receiving microlens antenna 3Rx with directivity.
  • the beam B3 is incident on the road surface 9 at a shallow angle ⁇ in the elevation/depression angle ⁇ direction from the microlens array antenna 1B, and it has been difficult to receive the reflected wave. Even so, it is possible to receive the reflected wave at the microlens array antenna 1B that constitutes the bistatic radar of the present application. As a result, it becomes possible to distinguish the condition of the road surface 9, which has been difficult to distinguish, for example, between a dry road surface 9 and an icy road surface 9, thereby improving the accuracy of road surface condition detection by the radar device 7B.
  • FIG. 5 and 6 are diagrams showing a front view of a microlens array antenna 1E according to a third embodiment of the present invention, together with the result of signal processing for virtually increasing the array aperture length, which is performed in the receiving section thereof.
  • . 1(a) and 1(b) are designated by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
  • the expanded antenna arrangement is shown in the squares in the figure.
  • the squares indicate the two-dimensional position of the radar device provided with the microlens array antenna 1E mounted in front of the vehicle 8 as shown in FIG.
  • the microlens array antenna 1E according to the third embodiment is configured such that the microlens antennas 3 constituting the first microlens group 5a and the second microlens group 5b are arranged in a MIMO (Multiple Input Multiple Output) arrangement. and the directivity of each microlens antenna 3 arranged in the azimuth angle ⁇ direction is different from the microlens array antenna 1A according to the first embodiment. That is, in the microlens array antenna 1E according to the third embodiment, the directivity of each microlens antenna 3 arranged in the azimuth angle ⁇ direction is wide angle.
  • MIMO Multiple Input Multiple Output
  • Each microlens antenna 3 is given a subscript as shown in FIGS. 5 and 6 according to its column-direction position and row-direction position.
  • the directivities of the microlens antennas 31-1, 32-1, 33-1, and 34-1 arranged in the azimuth angle ⁇ direction are different.
  • 34-3, and the microlens antennas 31-4, 32-4, 33-4, and 34-4 arranged in the azimuth angle ⁇ direction have different directivities.
  • the square marks and circle marks surrounded by the frame line A indicate the actual antenna arrangement positions of the microlens antennas 3 in any row aligned in the direction of the azimuth angle ⁇ .
  • the triangle mark and the X mark surrounded by the frame line B indicate the Khatri-Rao (KR) product expansion array processing performed in the receiving unit (not shown) of the microlens array antenna 1E for the microlens antenna 3 surrounded by the frame line A. shows the virtual antenna placement positions obtained from the signal processing results of .
  • the antennas at the triangular positions correspond to the actual antenna positions indicated by the circles above them, and the antennas at the crossed positions correspond to virtual antennas augmented by extended array processing. This extended array processing increases the number of receiving antennas to four systems, and improves the arrival angle resolution of received signals in the azimuth angle ⁇ direction.
  • microlens antenna 3 By arranging the microlens antenna 3 in such a MIMO arrangement, it becomes possible to estimate the arrival angle of the received signal in the azimuth angle ⁇ direction, and to detect the position of an object in the azimuth angle ⁇ direction in front of the vehicle 8. becomes.
  • the MIMO-arranged microlens array antenna 1E since the arrangement of the microlens antennas 3 in the elevation/depression angle ⁇ direction corresponding to the vertical direction in FIGS. little deviation. Therefore, the angle detection error in the azimuth angle ⁇ direction is reduced, and a short range detection radar (SRR) for ADAS and a radar for detecting the state of the road surface 9 are configured using one microlens array antenna 1E. It becomes possible to That is, according to the microlens array antenna 1E according to the third embodiment, beam control in the elevation/depression angle ⁇ direction and arrival angle estimation in the azimuth angle ⁇ direction are possible.
  • SRR short range detection radar
  • the microlens array antenna 1A having the configuration of the first embodiment is arranged in the MIMO arrangement shown in FIGS. 5 and 6 has been described.
  • the microlens array antenna 1B having the configuration of the second embodiment may be configured to have a MIMO arrangement as shown in FIGS. 5 and 6.
  • FIG. 5 illustrates the case where the microlens array antenna 1A having the configuration of the first embodiment is arranged in the MIMO arrangement shown in FIGS. 5 and 6 .
  • the microlens array antenna 1B having the configuration of the second embodiment may be configured to have a MIMO arrangement as shown in FIGS. 5 and 6.
  • each microlens antenna 3 having the second directional microlens group 5b2 has the same directivity for transmission Tx and reception Rx.
  • the microlens used for transmission Tx The directivity of lens antennas 31-2, 31-3, 32-2, 32-3 and the directivity of microlens antennas 33-2, 33-3, 34-2, 34-3 used for reception Rx may be configured to be different in the azimuth angle ⁇ direction.
  • FIG. 7(a) is a side view of a microlens array antenna 1C according to a fourth embodiment of the present invention
  • FIG. 7(b) is a front view
  • FIG. 7(c) is a block configuration diagram of a radar device 7C having a microlens array antenna 1C according to the fourth embodiment.
  • the same reference numerals are given to the same or corresponding parts as in FIG. 1, and the description thereof will be omitted.
  • the road surface state detection unit in the microlens array antenna 1C according to the fourth embodiment has the phased array antenna shown in FIG. 1 is different from the microlens array antenna 1A according to the first embodiment.
  • the microlens antennas 3 having the dielectric lens 5 of the second microlens group 5b the microlens antennas 3Tx1, 3Tx2, .
  • the left two rows of microlens antennas 3Rx1, 3Rx2, . is beamformed.
  • a transmission circuit 11 that emits a transmission signal as a radio wave by 3Tx, a phase shifter 12 that controls the phase of the transmission signal generated by the transmission circuit 11, and a reception microlens antenna 3Rx that receives the radio wave reflected by an object. It comprises a receiving circuit 13 for converting into a received signal and a signal processing circuit 14 for processing the received signal. . . , 3Tx6, the phase shifter 12 controls the phase of the radio waves emitted from the transmitting microlens antennas 3Tx1, 3Tx2, . . .
  • the microlens array antenna 1C when the radar device 7C is provided in the radar device 7C and mounted on the vehicle 8 as shown in FIG. , 3Tx2, . Therefore, unlike the case where the beams emitted from the transmission microlens antennas 3Tx1, 3Tx2, . (a)) and its reflected wave using the microlens array antenna 1C, the incident angle dependence of the reflected wave from the road surface 9 is detected for a wide road surface 9 from directly below the vehicle 8 to the front. be extensive. For this reason, the incidence angle dependence is measured for various road surface 9 conditions and stored, and compared with the newly measured incidence angle dependence of the reflected wave from the road surface 9, the condition of the road surface 9 can be obtained. identification accuracy is improved.
  • the road surface 9 is irradiated with the beam B3 at a shallow angle .theta..alpha. in the elevation/depression angle .theta. direction. 4, by detecting the incident angle dependence of the reflected wave from the road surface 9, the identification accuracy of the state of the road surface 9 is improved.
  • each microlens constituting the first microlens group 5a and the second microlens group 5b The lens antennas 3 may be arranged in a MIMO arrangement, and the directivity of each microlens antenna 3 arranged in the azimuth angle ⁇ direction may be made different. With such a configuration, the same effects as those of the microlens array antenna 1C according to the fourth embodiment can be obtained, and the beam control in the elevation/depression angle ⁇ direction and the angle detection error in the azimuth angle ⁇ direction can be reduced.
  • a microlens array antenna capable of estimating a small angle of arrival can be provided.
  • FIG. 8(a) is a side view of a microlens array antenna 1D according to a fifth embodiment of the present invention
  • FIG. 8(b) is a front view
  • FIG. 8(c) is a partial side view of a vehicle 8 on which a radar device 7D having a microlens array antenna 1D according to the fifth embodiment is mounted in front.
  • the same reference numerals are given to the same or corresponding parts as in FIG. 1, and the description thereof will be omitted.
  • a microlens antenna 3 having a second microlens group 5b is composed of an end fire antenna 10 constituting a discharge electrode and a second microlens antenna 1D whose optical axis direction is the first array direction D1.
  • the first embodiment shown in FIG. 1 is composed of a dielectric lens 5 provided at the side edge of the substrate 2 directed in the substrate direction D1b and has directivity of an angle of ⁇ 90°. It differs from the microlens array antenna 1A in terms of form.
  • Each end-fire antenna 10 emits and enters radio wave w at an angle of ⁇ 90°.
  • each end-fire antenna 10 is fed with a power supply having a 180° phase difference, and is configured by combining a quarter-wave planar balun 10a constituted by a microstrip line with a waveguide 10b on the substrate 2. It consists of a printed dipole antenna formed on the
  • the radio wave w emitted and incident on the substrate surface of the substrate 2 from the end-fire antenna 10 in the horizontal direction is emitted from the dielectric provided at the edge of the substrate 2 on the road surface side.
  • the light is condensed directly below the vehicle 8 by the lens 5, and a strong beam B5 having directivity directed directly below the vehicle 8 is irradiated onto the road surface 9. - ⁇ Therefore, since the intensity of the reflected wave obtained by reflecting the beam B5 on the road surface 9 increases, the detection accuracy of the state of the road surface 9 immediately below the vehicle 8 is improved.
  • the dielectric lens 5 of the second microlens group 5b has an elevation/depression angle perpendicular to the road surface 9 as in the microlens array antenna 1A according to the first embodiment. It may be configured to include those having directivity in the direction of the elevation/depression angle ⁇ EL1 intersecting the direction of ⁇ EL0. According to this configuration, the detection accuracy of the state of the road surface 9 directly below the vehicle 8 is improved, and the state of the road surface 9 obliquely in front of the vehicle 8 in the direction of the elevation/depression angle ⁇ EL1 intersecting the road surface can be detected. become.

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Abstract

実装スペースに制約が生じることのない小型化されたレーダ装置を構成させることができるマイクロレンズアレーアンテナ、並びにそれを備えるレーダ装置および車両を提供する。マイクロレンズアレーアンテナ１Ａは、複数のマイクロレンズアンテナ３がアレー状に並べられて一体化されて構成されている。各マイクロレンズアンテナ３は、パッチアンテナ４と、誘電体レンズ５とから構成される。マイクロレンズアレーアンテナ１Ａを構成するマイクロレンズ群のうちの第１マイクロレンズ群５ａを有するマイクロレンズアンテナ３は、仰俯角θ方向における指向性が、路面９に交差しない方向の指向性を持ち、第２マイクロレンズ群５ｂを有するマイクロレンズアンテナ３は、仰俯角θ方向における指向性が、路面９に交差する方向の指向性を持つ。

Description

マイクロレンズアレーアンテナ並びにそれを備えたレーダ装置および車両
　本発明は、複数のマイクロレンズアンテナがアレー状に並べられるマイクロレンズアレーアンテナ、並びに、それを備えたレーダ装置および車両に関するものである。
　従来、路面等の状態を検知する車載用レーダ装置として、例えば、特許文献１に開示された車載計測装置がある。
　この車載計測装置では、路面に対して垂直に信号を送波する送受波器ＴＲ１が、路面に対して所定の角度θを持って信号を送波する送受波器ＴＲ２と共に、車両の底部に設けられる。送受波器ＴＲ１による第１送信信号の送波から第１反射波の受波までの時間を利用することにより、送受波器ＴＲ２による第２送信信号の第２反射波の受波タイミングが推定される。そして、推定された受波タイミングにて送受波器ＴＲ２に受波された成分が第２反射波として取り出され、計測の用に供される。
特開平９－１５３２８号公報
　しかしながら、特許文献１に開示された上記従来の車載用レーダ装置は、指向性を異ならせた独立したレーダを路面に水平に２つ以上設置する必要がある。そのため、車両の底部に各レーダを実装する必要があり、レーダ装置の実装スペースに制約が生じる。さらに、２つ以上のレーダの各アンテナから幅の狭いビームを出射する必要があるため、大きな開放面積がレーダ装置の設置に必要とされて、レーダ装置の小型化が困難である。
　本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、
一方の面に基準電位パターンを備えた基板と、
基板の他方の面に設けられた放射電極および放射電極に付随して設けられるマイクロレンズから構成されるマイクロレンズアンテナとを備え、
複数のマイクロレンズアンテナが第１アレー方向および第２アレー方向のそれぞれに２次元アレー状に並べられて一体化されたマイクロレンズアレーアンテナであって、
基板の基板面に垂直な方向が第１アレー方向における第１基板方向の側に傾く角度をθとし、基板の基板面に垂直な方向が第１アレー方向における第２基板方向の側に傾く角度を－θとし、基板の基板面に垂直な方向をθ＝０°としたときに、マイクロレンズアレーアンテナを構成するマイクロレンズ群のうちの一部の第１マイクロレンズ群を有する各マイクロレンズアンテナの指向性は、０°≦θとなる角度範囲の指向性を持ち、マイクロレンズ群のうちの他部の第２マイクロレンズ群を有する各マイクロレンズアンテナの指向性は、－９０°≦θ＜０°となる角度範囲の指向性を持つと共に、第２マイクロレンズ群のうちの一部の第１指向性マイクロレンズ群を有する各マイクロレンズアンテナは、θ≒－９０°となる角度の指向性を持ち、第２マイクロレンズ群のうちの残りの第２指向性マイクロレンズ群を有する各マイクロレンズアンテナは、－９０°＜θ＜０°となる角度範囲の指向性を持つマイクロレンズアレーアンテナを構成した。
　マイクロレンズアレーアンテナは、小型で幅の狭いビームの形成が可能で、また、複数のマイクロレンズを用いることで薄型化が可能である。また、開口効率を高く設計することが可能である。したがって、本構成の、複数のマイクロレンズアンテナがアレー状に並べられて一体化されたマイクロレンズアレーアンテナによれば、路面に交差しない方向や路面に交差する方向といった車両の仰俯角方向に幅の狭い複数のビームを形成した場合でも、マイクロレンズアレーアンテナのサイズを大きくすることなく、仰俯角方向にビームの指向性を制御することができる。
　このため、本構成のマイクロレンズアレーアンテナを備えてレーダ装置を構成することで、実装スペースに制約が生じることのない、小型化されたレーダ装置およびそれを備える車両を提供することができる。また、路面に交差しない方向の指向性を持つマイクロレンズアンテナによる車両の周辺における移動物体の検知と、路面に交差する方向の指向性を持つマイクロレンズアンテナによる路面状態の検知とが、実装スペースに制約を生じない小型の１つのレーダ装置で行えるようになる。
　本発明によれば、実装スペースに制約が生じることのない、小型化されたレーダ装置を構成させることができるマイクロレンズアレーアンテナ、並びにそれを備えるレーダ装置および車両を提供することができる。
本発明の第１の実施形態によるマイクロレンズアレーアンテナ並びにそれを備えるレーダ装置および車両を説明する図である。 第１の実施形態によるマイクロレンズアレーアンテナにおいて、路面に垂直な方向にビームを送信する場合を説明する図である。 本発明の第２の実施形態によるマイクロレンズアレーアンテナを説明する図である。 第２の実施形態によるマイクロレンズアレーアンテナを備えるレーダ装置を搭載した車両の側面図および平面図である。 本発明の第３の実施形態によるマイクロレンズアレーアンテナを説明する第１の図である。 本発明の第３の実施形態によるマイクロレンズアレーアンテナを説明する第２の図である。 本発明の第４の実施形態によるマイクロレンズアレーアンテナおよびそれを備えるレーダ装置を説明する図である。 本発明の第５の実施形態によるマイクロレンズアレーアンテナ並びにそれを備えるレーダ装置および車両を説明する図である。
　次に、本発明のマイクロレンズアレーアンテナ並びにそれを備えたレーダ装置および車両を実施するための形態について、説明する。
　図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態によるマイクロレンズアレーアンテナ１Ａの側面図、図１（ｂ）は正面図である。
　マイクロレンズアレーアンテナ１Ａは、基板２上に形成された複数のマイクロレンズアンテナ３が第１アレー方向Ｄ１および第２アレー方向Ｄ２のそれぞれに２次元アレー状に並べられて、一体化されて構成されている。各マイクロレンズアンテナ３は、基板２上に銅箔がパターニングされて形成された平面アンテナ（放射電極）であるパッチアンテナ４と、マイクロレンズである誘電体レンズ５とから構成される。基板２の裏面には、各パッチアンテナ４に基準電位を与えるグランドパターン６が基準電位パターンとして形成されている。各誘電体レンズ５は、マイクロレンズアンテナ３を構成するパッチアンテナ４の上方に設けられ、各パッチアンテナ４はその上方に設けられた誘電体レンズ５の焦点位置に位置する。ここでいう上方とは、各パッチアンテナ４が基板２に対して垂直に電波を放射する方向をいう。各誘電体レンズ５は、パッチアンテナ４と反対側が紡錘形に膨出した形状をしており、パッチアンテナ４から放射される電波を集光させる目的で設けられる。
　図１（ｃ）は、車載用マイクロレンズアレーアンテナ１Ａを備えるレーダ装置７Ａを車両８の前方に搭載して路面９上を走行する車両８の一部側面図である。レーダ装置７Ａにおけるマイクロレンズアレーアンテナ１Ａは、マイクロレンズアンテナ３が実装された基板２の表面が車両８の進行方向の前方に向けられ、グランドパターン６が形成された基板２の裏面が車両８の後方に向けられて、車両８の前方のエンブレムの裏側等に設置される。各マイクロレンズアンテナ３は、車両８の仰俯角（エレベーション）θ方向に相当する第１アレー方向Ｄ１および方位角（アジマス）φ方向に相当する第２アレー方向Ｄ２のそれぞれに、同図（ｂ）に示すように、一定間隔をあけて２次元にアレー状に並んで、１つの基板２に設けられている。仰俯角θ方向は、同図（ａ）に示すように、基板２の基板面に垂直な方向Ｄ０が第１アレー方向Ｄ１における第１基板方向Ｄ１aの側に傾く角度が＋θ、基板２の基板面に垂直な方向Ｄ０が第１アレー方向Ｄ１における第２基板方向Ｄ１bの側に傾く角度が－θ、基板２の基板面に垂直な方向Ｄ０がθ＝０°として表される。
　マイクロレンズアレーアンテナ１Ａを構成するマイクロレンズ群のうちの一部の第１マイクロレンズ群５ａの誘電体レンズ５を有する各マイクロレンズアンテナ３は、仰俯角θ方向における指向性が０°≦θの角度範囲にある。つまり、路面９に交差しない方向の指向性を持つ。この指向性は０°≦θ≦３０°の角度範囲にあるのが好ましく、θ≒０°の角度を持つのがさらに好ましい。また、マイクロレンズ群のうちの他部の第２マイクロレンズ群５ｂの誘電体レンズ５を有する各マイクロレンズアンテナ３は、仰俯角θ方向における指向性が、－９０°≦θ＜０の角度範囲にある。つまり、路面９に交差する方向の指向性を持つ。
　路面９に交差しない方向の指向性（０°≦θの角度範囲の指向性）を持つ、第１マイクロレンズ群５ａの誘電体レンズ５を有するマイクロレンズアンテナ３は、基板２の第１アレー方向Ｄ１における第１基板方向Ｄ１aの側、本実施形態では基板２の最上段に設けられる。路面９に交差する方向の指向性（－９０°≦θ＜０の角度範囲の指向性）を持つ、第２マイクロレンズ群５ｂの誘電体レンズ５を有するマイクロレンズアンテナ３は、基板２の第１アレー方向Ｄ１における第２基板方向Ｄ１bの側に設けられる。したがって、第１マイクロレンズ群５ａの誘電体レンズ５を有するマイクロレンズアンテナ３は、レーダ装置７Ａが車両８に取り付けられたときに、第２マイクロレンズ群５ｂの誘電体レンズ５を有するマイクロレンズアンテナ３よりも車両８の高い位置に位置させられる。
　マイクロレンズアレーアンテナ１Ａのようなマイクロレンズアレーアンテナは、一般的に、小型で幅の狭いビームの形成が可能である。第２アレー方向Ｄ２にパッチアンテナ４を近接させて配置したい場合には、図１（ｄ）の平面図に示すように、誘電体レンズ５の焦点ｃからオフセットした位置にパッチアンテナ４，４を形成することなどにより、車両８の方位角φ方向である第２アレー方向Ｄ２の角度制御範囲をセンシング対象に向けるようにビームを傾けることができる。また、マイクロレンズアレーアンテナ１Ａは、複数の誘電体レンズ５を用いることで薄型化が可能である。また、誘電体レンズアンテナは開口面分布を制御することで、開口効率を高く設計することも可能である。したがって、本実施形態の、複数のマイクロレンズアンテナ３がアレー状に並べられて一体化されたマイクロレンズアレーアンテナ１Ａによれば、路面９に交差しない方向や路面９に交差する方向といった車両８の仰俯角θ方向に幅の狭い複数のビームＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４を形成した場合でも、車載用マイクロレンズアレーアンテナ１Ａのサイズを大きくすることなく、方位角φ方向および仰俯角θ方向にビームＢの指向性を制御することができる。
　このため、本実施形態のマイクロレンズアレーアンテナ１Ａを備えてレーダ装置７Ａを構成することで、実装スペースに制約が生じることのない、小型化されたレーダ装置７Ａおよびそれを備える車両８を提供することができる。また、路面９に交差しない方向の指向性（０°≦θの角度範囲の指向性）を持つ、第１マイクロレンズ群５ａの誘電体レンズ５を有するマイクロレンズアンテナ３による車両８の周辺における移動物体（他の車両や、人、自転車など）の検知と、路面９に交差する方向の指向性（－９０°≦θ＜０の角度範囲の指向性）を持つ、第２マイクロレンズ群５ｂの誘電体レンズ５を有するマイクロレンズアンテナ３による路面９の状態の検知とが、実装スペースに制約を生じない小型の１つのレーダ装置７Ａで行えるようになる。
　このように第１マイクロレンズ群５ａの誘電体レンズ５を有するマイクロレンズアンテナ３が車両８の周辺の移動物体検知に用いられ、第２マイクロレンズ群５ｂの誘電体レンズ５を有するマイクロレンズアンテナ３が路面状態検知に用いられることで、車両８の周辺の移動物体検知に用いられる先進運転支援システム（ＡＤＡＳ：Advanced Driver Assistance System）用の長距離検知レーダ（ＬＲＲ：Long Range Rador）や中距離検知レーダ（ＭＲＲ：Middle Range Rador）と、路面９の状態検知用レーダとを１つのマイクロレンズアレーアンテナ１Ａを用いて構成することが可能になる。
　また、上記の実施形態によるマイクロレンズアレーアンテナ１Ａにおいて、第２マイクロレンズ群５ｂの誘電体レンズ５のうちの、基板２において第１アレー方向Ｄ１における第２基板方向Ｄ１bの側にある最下段の一部の第１指向性マイクロレンズ群５b1を有するマイクロレンズアンテナ３は、図２（ｃ）に示すように路面９に垂直な仰俯角θEL0の方向に指向性を持ち、第２マイクロレンズ群５ｂの誘電体レンズ５のうちの残りの第２指向性マイクロレンズ群５b2を有するマイクロレンズアンテナ３は、図１（ｃ）および図２（ｃ）に示すように、路面９に垂直な仰俯角θEL0の方向と交差する仰俯角θEL1の方向に指向性を持つように構成してもよい。なお、図２において図１と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。すなわち、第１指向性マイクロレンズ群５b1を有するマイクロレンズアンテナ３は、図２に示すビームＢ５のように、第１アレー方向Ｄ１において第２基板方向Ｄ１bの側に向かう方向（θ≒－９０°）に指向性を持つように構成してもよい。また、第２指向性マイクロレンズ群５b2を有する各マイクロレンズアンテナ３は、基板２の基板面に垂直な方向Ｄ０から第１アレー方向Ｄ１において第２基板方向Ｄ１bの側に向かう方向までの、基板２の基板面に垂直な方向Ｄ０、および、第１アレー方向Ｄ１において第２基板方向Ｄ１bの側に向かう方向を除く方向（－９０°＜θ＜０）に指向性を持つように構成してもよい。
　本構成によれば、路面９に垂直な仰俯角θEL0の方向における車両８の真下の路面９の状態と、路面９に垂直な仰俯角θEL0の方向と交差する方向であって、路面に交差する仰俯角θEL1の方向における、車両８の斜め前方の路面９の状態とを検知することが可能になる。このため、車両８の真下と共に、車両８の進行方向における先の路面９の状態を事前に把握することが可能な路面状態検知、および、車両８の周辺における移動物体の検知を行わせることができるマイクロレンズアレーアンテナ１Ａを提供することができる。
　図３（ａ）は、本発明の第２の実施形態によるマイクロレンズアレーアンテナ１Ｂの側面図、図２（ｂ）は正面図である。同図において図１（ａ）および（ｂ）と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。
　第２の実施形態によるマイクロレンズアレーアンテナ１Ｂは、第２指向性マイクロレンズ群５b2の誘電体レンズ５を有するマイクロレンズアンテナ３のうち、送信用Ｔｘに用いられるマイクロレンズアンテナ３の指向性と、受信用Ｒｘに用いられるマイクロレンズアンテナ３の指向性とが、第２アレー方向Ｄ２において異なる点が、第１の実施形態によるマイクロレンズアレーアンテナ１Ａと相違する。例えば、基板２において、第２指向性マイクロレンズ群５b2の誘電体レンズ５を有するマイクロレンズアンテナ３は、送信用Ｔｘに用いられる図３（ｂ）で右側２列のマイクロレンズアンテナ３Txの指向性と、受信用Ｒｘに用いられる図３（ｂ）で左側２列のマイクロレンズアンテナ３Rxの指向性とが、第２アレー方向Ｄ２において異なる。
　図４（ａ）は、第２の実施形態によるマイクロレンズアレーアンテナ１Ｂを備えるレーダ装置７Ｂを車両８の前方に搭載して路面９上を走行する車両８の側面図、図４（ｂ）はその車両８の平面図である。同図において図１および図３と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。
　第２の実施形態によるマイクロレンズアレーアンテナ１Ｂによれば、上記のように、第２アレー方向Ｄ２に並ぶ路面状態検知用の、第２指向性マイクロレンズ群５b2の誘電体レンズ５を有するマイクロレンズアンテナ３のうち、送信用Ｔｘのマイクロレンズアンテナ３Txと受信用Ｒｘのマイクロレンズアンテナ３Rxとの路面９に平行な方位角φ方向における各指向性が異なっている。したがって、これらの送信用マイクロレンズアンテナ３Txと受信用マイクロレンズアンテナ３Rxとを組み合わせてレーダ装置７Ｂに備えることで、バイスタティックレーダが構成される。よって、図３（ｂ）に示すように、その送信用マイクロレンズアンテナ３Txから、路面９に平行な方向においてある角度φaz1傾けて出射されたビームＢ３は、その角度φaz1と異なる方向の角度φaz2に指向性を持つ受信用マイクロレンズアンテナ３Rxに受信されるようになる。
　このため、図４（ａ）に示すように、マイクロレンズアレーアンテナ１Ｂから仰俯角θ方向に浅い角度θαで路面９に入射され、従来、その反射波を受信することが困難であったビームＢ３であっても、本願のバイスタティックレーダを構成する部分のマイクロレンズアレーアンテナ１Ｂにおいて、その反射波を受信することが可能になる。その結果、従来、判別が難しかった路面９の状態、例えば、乾いた路面９と氷が張った路面９等の区別が行えるようになり、レーダ装置７Ｂによる路面状態検知の識別精度が向上する。
　図５および図６は、本発明の第３の実施形態によるマイクロレンズアレーアンテナ１Ｅの正面図を、その受信部で行われる、アレー開口長を仮想的に増加する信号処理結果と共に示す図である。同図において図１（ａ）および図１（ｂ）と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。信号処理結果、拡張されるアンテナ配置が同図のマス目に示される。マス目は、車両８の前方に図１（ｃ）に示すように取り付けられた、マイクロレンズアレーアンテナ１Ｅを備えるレーダ装置を車両８の正面から見た際における２次元位置を示す。マス目の間隔は任意に設定され、同図の左右方向に相当する方位角（アジマス）φ方向におけるマス目の間隔は、例えば、マイクロレンズアンテナ３から送信される送信波の波長λの半分に設定される。
　第３の実施形態によるマイクロレンズアレーアンテナ１Ｅは、第１マイクロレンズ群５ａおよび第２マイクロレンズ群５ｂを構成する各マイクロレンズアンテナ３が、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）配置となるように構成されている点、および、方位角φ方向に並ぶ各マイクロレンズアンテナ３の指向性が異なる点が、第１の実施形態によるマイクロレンズアレーアンテナ１Ａと相違する。つまり、第３の実施形態によるマイクロレンズアレーアンテナ１Ｅは、方位角φ方向に並ぶ各マイクロレンズアンテナ３の指向性が広角である。
　各マイクロレンズアンテナ３に、その列方向位置と行方向位置に応じて図５および図６に示すように添え字を付す。この場合、方位角φ方向に並ぶ各マイクロレンズアンテナ３1-1，３2-1，３3-1，３4-1の指向性が異なる。同様に、方位角φ方向に並ぶ各マイクロレンズアンテナ３1-2，３2-2，３3-2，３4-2、方位角φ方向に並ぶ各マイクロレンズアンテナ３1-3，３2-3，３3-3，３4-3、方位角φ方向に並ぶ各マイクロレンズアンテナ３1-4，３2-4，３3-4，３4-4の、各指向性が異なる。
　また、図５および図６において、枠線Ａに囲まれる四角印および丸印は、方位角φ方向に並ぶいずれかの行の各マイクロレンズアンテナ３の実際のアンテナ配置位置を示す。また、枠線Ｂに囲まれる三角印および×印は、枠線Ａに囲まれるマイクロレンズアンテナ３について、マイクロレンズアレーアンテナ１Ｅの図示しない受信部で行われるKhatri-Rao（KR）積拡張アレー処理の信号処理結果により得られる、仮想のアンテナ配置位置を示す。三角印の位置にあるアンテナは、その上方に丸印で示される実際のアンテナ位置に対応し、×印の位置にあるアンテナは、拡張アレー処理によって増えた仮想のアンテナに相当する。この拡張アレー処理によって受信アンテナ数は４系統に増え、方位角φ方向における受信信号の到来角度分解能が向上する。
　図５と図６とでは、マイクロレンズアンテナ３2-1，３2-2，３2-3，３2-4の列と、マイクロレンズアンテナ３3-1，３3-2，３3-3，３3-4の列との間の距離が相違する。図６ではこの距離が大きくとられ、その分、拡張されるアンテナが方位角φ方向に広がって分布する。
　マイクロレンズアンテナ３をこのようなＭＩＭＯ配置にすることで、方位角φ方向における受信信号の到来角度推定が可能となり、車両８の前方における物体の方位角φ方向の位置などを検知することが可能となる。ＭＩＭＯ配置したこのようなマイクロレンズアレーアンテナ１Ｅにおいても、図５および図６の上下方向に相当する仰俯角θ方向の各マイクロレンズアンテナ３の配置が同じであるため、方位角φ方向の指向性偏差が少ない。そのため、方位角φ方向の角度検出誤差が小さくなり、ＡＤＡＳ用の短距離検知レーダ（ＳＲＲ：Short Range Rador）と、路面９の状態検知用レーダとを１つのマイクロレンズアレーアンテナ１Ｅを用いて構成することが可能になる。すなわち、第３の実施形態によるマイクロレンズアレーアンテナ１Ｅによれば、仰俯角θ方向のビーム制御と、方位角φ方向の到来角度推定が可能になる。
　上記の第３の実施形態では、第１の実施形態の構成のマイクロレンズアレーアンテナ１Ａを、図５および図６に示すＭＩＭＯ配置にした場合について、説明した。しかし、第２の実施形態の構成のマイクロレンズアレーアンテナ１Ｂを、図５および図６に示すようなＭＩＭＯ配置にするように構成してもよい。
　つまり、図５および図６に示すマイクロレンズアレーアンテナ１Ｅでは、第２指向性マイクロレンズ群５b2を有する各マイクロレンズアンテナ３が、送信用Ｔｘと受信用Ｒｘとで同じ指向性を持っていた。しかし、第２の実施形態の構成のマイクロレンズアレーアンテナ１Ｂのように、マイクロレンズアレーアンテナ１Ｅにおいて、第２指向性マイクロレンズ群５b2を有するマイクロレンズアンテナ３のうち、送信用Ｔｘに用いられるマイクロレンズアンテナ３1-2，３1-3，３2-2，３2-3の指向性と、受信用Ｒｘに用いられるマイクロレンズアンテナ３3-2，３3-3，３4-2，３4-3の指向性とを、方位角φ方向において異ならせるように構成してもよい。
　このような構成にすることでも、第３の実施形態と同様に、仰俯角θ方向のビーム制御と、方位角φ方向の角度検出誤差が小さい到来角度推定が可能なマイクロレンズアレーアンテナを提供することができる。
　図７（ａ）は、本発明の第４の実施形態によるマイクロレンズアレーアンテナ１Ｃの側面図、図７（ｂ）は正面図である。図７（ｃ）は、第４の実施形態によるマイクロレンズアレーアンテナ１Ｃを備えるレーダ装置７Ｃのブロック構成図である。同図において図１と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。
　第４の実施形態によるマイクロレンズアレーアンテナ１Ｃにおける路面状態検知部は、第２マイクロレンズ群５ｂの誘電体レンズ５を有するマイクロレンズアンテナ３がフェーズドアレーアンテナを構成する点において、図１に示す第１の実施形態によるマイクロレンズアレーアンテナ１Ａと相違する。第２マイクロレンズ群５ｂの誘電体レンズ５を有するマイクロレンズアンテナ３のうち、図７（ｂ）で右側２列のマイクロレンズアンテナ３Tx1，３Tx2，…，３Tx6が送信用Ｔｘに用いられ、図７（ｂ）で左側２列のマイクロレンズアンテナ３Rx1，３Rx2，…，３Rx6が受信用Ｒｘに用いられ、送信用Ｔｘの各マイクロレンズアンテナ３Tx1，３Tx2，…，３Tx6の出射する電波が位相合成されて、ビームフォーミングされる。
　レーダ装置７Ｃにおける路面状態検知部は、マイクロレンズアレーアンテナ１Ｃを構成する送信用マイクロレンズアンテナ３Tx1，３Tx2，…，３Tx6および受信用マイクロレンズアンテナ３Rx1，３Rx2，…，３Rx6と、送信用マイクロレンズアンテナ３Txによって送信信号を電波として出射する送信回路１１と、送信回路１１で生成された送信信号の位相を制御する移相器１２と、物体で反射した電波を受信用マイクロレンズアンテナ３Rxに受信して受信信号に変換する受信回路１３と、受信信号を処理する信号処理回路１４とを備えて構成される。送信用マイクロレンズアンテナ３Tx1，３Tx2，…，３Tx6は、移相器１２の位相制御により、出射する電波が位相合成されてビームフォーミングされる。
　第４の実施形態によるマイクロレンズアレーアンテナ１Ｃによれば、レーダ装置７Ｃに備えられてレーダ装置７Ｃが図１（ｃ）に示すように車両８に搭載されたとき、各送信用マイクロレンズアンテナ３Tx1，３Tx2，…，３Tx6から放射されてビームフォーミングされるビームは、車両８の真下から前方の路面９を同時に広く照射するようになる。したがって、各送信用マイクロレンズアンテナ３Tx1，３Tx2，…，３Tx6から放射されるビームが仰俯角θ方向において出射が切り換えられる場合と異なり、路面９への各ビームの角度θα（入射角）（図４（ａ）参照）とその反射波とをマイクロレンズアレーアンテナ１Ｃを用いて測定することで、路面９からの反射波の入射角度依存性が、車両８の真下から前方に至る広い路面９について検知される広範なものとなる。このため、その入射角度依存性を種々の路面９の状態について測定して記憶しておき、新たに測定した、路面９からの反射波の入射角度依存性と比較することで、路面９の状態の識別精度が向上する。
　なお、この第４の実施形態によるマイクロレンズアレーアンテナ１Ｃにおいても、上記の第２の実施形態によるマイクロレンズアレーアンテナ１Ｂと同様に、送信用Ｔｘに用いられるマイクロレンズアンテナ３Tx1，３Tx2，…，３Tx6の指向性と、受信用Ｒｘに用いられるマイクロレンズアンテナ３Rx1，３Rx2，…，３Rx6の指向性とが、路面９に平行な方位角φ方向において異なるように構成してもよい。この場合、第２の実施形態と同様に、仰俯角θ方向に浅い角度θαで路面９にビームＢ３が照射されて、判別が難しかった路面９の状態の区別が行えるようになると共に、この第４の実施形態と同様に、路面９からの反射波の入射角度依存性を検知することにより、路面９の状態の識別精度が向上する。
　また、この第４の実施形態によるマイクロレンズアレーアンテナ１Ｃにおいても、第３の実施形態によるマイクロレンズアレーアンテナ１Ｅと同様に、第１マイクロレンズ群５ａおよび第２マイクロレンズ群５ｂを構成する各マイクロレンズアンテナ３をＭＩＭＯ配置とし、方位角φ方向に並ぶ各マイクロレンズアンテナ３の指向性を異ならせるようにしてもよい。このような構成によれば、上記の第４の実施形態によるマイクロレンズアレーアンテナ１Ｃと同様な作用効果が奏されると共に、仰俯角θ方向のビーム制御と、方位角φ方向の角度検出誤差が小さい到来角度推定が可能なマイクロレンズアレーアンテナを提供することができる。
　図８（ａ）は、本発明の第５の実施形態によるマイクロレンズアレーアンテナ１Ｄの側面図、図８（ｂ）は正面図である。図８（ｃ）は、第５の実施形態によるマイクロレンズアレーアンテナ１Ｄを備えるレーダ装置７Ｄを前方に搭載した車両８の一部側面図である。同図において図１と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。
　第５の実施形態によるマイクロレンズアレーアンテナ１Ｄは、第２マイクロレンズ群５ｂを有するマイクロレンズアンテナ３が、放電電極を構成するエンドファイヤーアンテナ１０と、光軸方向が第１アレー方向Ｄ１における第２基板方向Ｄ１bに向けられて基板２の側端部に設けられた誘電体レンズ５とから構成され、θ≒－９０°となる角度の指向性を持つ点において、図１に示す第１の実施形態によるマイクロレンズアレーアンテナ１Ａと相違する。各エンドファイヤーアンテナ１０は、θ≒－９０°となる角度に電波ｗを出入射する。
　本実施形態では、各エンドファイヤーアンテナ１０は、１８０°位相の異なる電源が給電される、マイクロストリップ線路で構成された１／４波長平面型バラン１０ａに導波路１０ｂが組み合わされて、基板２上に形成されたプリントダイポールアンテナから構成される。
　第５の実施形態によるマイクロレンズアレーアンテナ１Ｄによれば、エンドファイヤーアンテナ１０から基板２の基板面に水平な方向に出入射される電波ｗは、基板２の路面側端部に設けられる誘電体レンズ５によって車両８の真下へ集光され、車両８の真下に向かう指向性を持った強いビームＢ５が路面９に照射される。したがって、そのビームＢ５が路面９で反射して得られる反射波の強度が大きくなるので、車両８の真下の路面９の状態の検知精度が向上する。
　なお、第５の実施形態によるマイクロレンズアレーアンテナ１Ｄにおいて、第１の実施形態によるマイクロレンズアレーアンテナ１Ａのように、第２マイクロレンズ群５ｂの誘電体レンズ５に、路面９に垂直な仰俯角θEL0の方向と交差する仰俯角θEL1の方向に指向性を持つものを含むように構成してもよい。本構成によれば、車両８の真下の路面９の状態の検知精度が向上すると共に、路面に交差する仰俯角θEL1の方向における、車両８の斜め前方の路面９の状態を検知することが可能になる。
　１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ…マイクロレンズアレーアンテナ
　２…基板
　３…マイクロレンズアンテナ
　４…パッチアンテナ
　５…誘電体レンズ（マイクロレンズ）
　５ａ…第１マイクロレンズ群
　５ｂ…第２マイクロレンズ群
　５b1…第１指向性マイクロレンズ群
　５b2…第２指向性マイクロレンズ群
　６…グランドパターン（基準電位パターン）
　７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ…レーダ装置
　８…車両
　９…路面
　１０…エンドファイヤーアンテナ

Claims (8)

  1. 　一方の面に基準電位パターンを備えた基板と、
    　前記基板の他方の面に設けられた放射電極および前記放射電極に付随して設けられるマイクロレンズから構成されるマイクロレンズアンテナとを備え、
    　複数の前記マイクロレンズアンテナが第１アレー方向および第２アレー方向のそれぞれに２次元アレー状に並べられて一体化されたマイクロレンズアレーアンテナであって、
    　前記基板の基板面に垂直な方向が前記第１アレー方向における第１基板方向の側に傾く角度をθとし、前記基板の基板面に垂直な方向が前記第１アレー方向における第２基板方向の側に傾く角度を－θとし、前記基板の基板面に垂直な方向をθ＝０°としたときに、前記マイクロレンズアレーアンテナを構成するマイクロレンズ群のうちの一部の第１マイクロレンズ群を有する各前記マイクロレンズアンテナの指向性は、０°≦θとなる角度範囲の指向性を持ち、前記マイクロレンズ群のうちの他部の第２マイクロレンズ群を有する各前記マイクロレンズアンテナの指向性は、－９０°≦θ＜０°となる角度範囲の指向性を持つと共に、前記第２マイクロレンズ群のうちの一部の第１指向性マイクロレンズ群を有する各前記マイクロレンズアンテナは、θ≒－９０°となる角度の指向性を持ち、前記第２マイクロレンズ群のうちの残りの第２指向性マイクロレンズ群を有する各前記マイクロレンズアンテナは、－９０°＜θ＜０°となる角度範囲の指向性を持つマイクロレンズアレーアンテナ。
  2. 　前記第２指向性マイクロレンズ群を有するマイクロレンズアンテナのうち、送信用に用いられるマイクロレンズアンテナの指向性と受信用に用いられるマイクロレンズアンテナの指向性とが前記第２アレー方向において異なることを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズアレーアンテナ。
  3. 　前記第２マイクロレンズ群を有する各前記マイクロレンズアンテナは、出射する電波が位相合成されてビームフォーミングされるフェーズドアレーアンテナを構成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のマイクロレンズアレーアンテナ。
  4. 　前記第２マイクロレンズ群を有する前記マイクロレンズアンテナは、エンドファイヤーアンテナと、光軸方向が前記第１アレー方向における前記第２基板方向に向けられて前記基板の側端部に設けられ、前記エンドファイヤーアンテナから出入射される電波を集束する前記マイクロレンズとから構成され、θ≒－９０°となる角度の指向性を持つマイクロレンズアンテナを含むことを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズアレーアンテナ。
  5. 　前記第１マイクロレンズ群を有する前記マイクロレンズアンテナは車両周辺の移動物体を検知し、前記第２マイクロレンズ群を有する前記マイクロレンズアンテナは路面状態を検知することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のマイクロレンズアレーアンテナ。
  6. 　前記第１マイクロレンズ群を有する前記マイクロレンズアンテナは前記基板の前記第１アレー方向における前記第１基板方向側に設けられ、前記第２マイクロレンズ群を有する前記マイクロレンズアンテナは前記基板の前記第１アレー方向における前記第２基板側に設けられることを特徴とする請求項５に記載のマイクロレンズアレーアンテナ。
  7. 　請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のマイクロレンズアレーアンテナを備えるレーダ装置。
  8. 　請求項７に記載のレーダ装置を備える車両。
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