JP6391047B2 - レーダ装置を備えた車両 - Google Patents

Description

本発明は、レーダ装置を備えた車両に係り、特に対象物を検知するためのレーダ装置を備えた車両に関する。

従来、車両には車両外の対象物又は障害物（他車両，構造物，歩行者等）を検知するため、複数の検知装置が設けられている。例えば、特許文献１に記載の車両は、車線変更支援装置に関連して、複数の測定範囲に対応した複数の検知装置（前方カメラ、２つの後方レーダ装置、後方カメラ）が設けられている。

検知装置としてミリ波又はマイクロ波を利用する電波式レーダ装置が用いられる場合、車両の外観を損ねることがないように、アンテナは外部から視認できない場所に配置される。具体的には、例えば、車両前方を測定するための前方レーダ装置の前方アンテナは、車両のフロントグリル周りに設けられた専用レドーム内に配置することができ、車両後方側部を測定するための後方レーダ装置の後方アンテナは、車両の左右両側でそれぞれリヤバンパとリヤエンドパネルの間の空間に配置することができる。

また、現在、車両には、テレビ・ラジオ等の測定精度を要求されない比較的簡易なシステム用にフィルム状のアンテナが用いられている。このフィルム状のアンテナは、例えば、ウインドシールドのガラス内部又はガラス表面に取り付けられている。特許文献２には、テレビ用等のフィルム状のアンテナを車両のプラスチック部材の表面に形成して、塗装被膜で覆うことにより、外部からアンテナの存在を隠すことが提案されている。

特開２０１４−１９１６３２号公報 特開２００６−２６４４１８号公報

しかしながら、特許文献１に記載のように、検知装置の数が多くなると車両の適切な位置に検知性能が十分に発揮されるようにアンテナを配置することが困難になるという問題があった。また、今後、安全性を更に高めるため、検知範囲を広げることが検討されており、そのための追加のアンテナを適切に配置するための場所の確保が課題となる。

例えば、後方レーダ装置の後方アンテナは、単体では十分な測定性能が発揮されるものの、車両へ取付けた状態では測定性能が低下するという問題があった。即ち、後方アンテナがリヤバンパとリヤエンドパネルの間の空間に配置されると、後方アンテナから送信された電波がリヤバンパの内側面やリヤエンドパネルの外側面で乱反射し、乱反射により生じた干渉波により測定性能が低下してしまう。そして、このような干渉波を抑制するため、取付け位置精度を向上させたり、後方アンテナの周囲に干渉抑制部材を別途設けたりするような対策が必要であった。

しかしながら、リヤバンパとリヤエンドパネルの間の空間は狭いため、後方アンテナや干渉抑制部材を取付けるための十分な空間を確保することは難しい。また、後方アンテナよりも高精度な測定が要求される前方レーダ装置の前方アンテナは、同様な電波の乱反射等を抑制するため、専用レドーム内に設けられているが、専用レドームも大きな設置空間を必要とすることに加え、専用レドームは高価でありコスト増となっていた。

そこで、限られた狭い空間内に配置可能とするためアンテナ自体を小型化することが考えられる。しかしながら、アンテナ面積が小さいほどアンテナ性能は低下するため、アンテナを小型化すると十分な測定性能が得られなくなるおそれがある。

また、特許文献２に記載のように、アンテナを車両のプラスチック部材の表面に形成し、且つ、塗装被膜で覆うことができれば、アンテナ設置場所の選択肢が広がると考えられる。しかしながら、特許文献２は、テレビ用，ラジオ用，ＧＰＳ用，キーレス用，ＥＴＣ用の自動車アンテナを対象としており、即ち、走行の安全性に直接関連せず高い測定精度を要求されない装置のためのアンテナを対象としている。このような装置のためのアンテナでは、特許文献２に記載のように構成できるとしても、レーダ装置のような走行の安全性に関連して高い測定精度を要求される装置（特に前方レーダ装置については、その測定結果に応答して危険回避等のために自動車両操作が実行される場合がある）では、アンテナを車両のプラスチック部材の表面に形成し、且つ、塗装被膜で覆うことは困難であると考えられていた。

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あり、外観を損ねることなく車両への搭載が容易なレーダ装置を備えた車両を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために、本発明は、対象物の検知を行うレーダ装置を備えた車両であって、レーダ装置は、アンテナと、このアンテナにより電波を送受信する送受信回路と、この送受信回路を制御する制御回路と、を有し、アンテナは、可撓性フィルムと、この可撓性フィルムに設けられた複数のアンテナ素子と、を有し、可撓性を有する平面アンテナとして構成されており、アンテナが車両のバンパ部材の外側面の形状に沿うようにバンパ部材の外側面に貼り付けられると共に、送受信回路がバンパ部材の外側面に取り付けられ、制御回路及び送受信回路は、制御回路から送受信回路へバンパ部材を介して非接触給電方式により電力供給し、送受信回路と制御回路との間でバンパ部材を介して非接触信号伝送方式により信号伝送するように構成されることを特徴としている。

このように構成された本発明によれば、アンテナを可撓性を有する平面アンテナとして構成しているため、このアンテナをバンパ部材の表面に沿うように貼り付けることができる。本発明者は、レーダ装置のアンテナを可撓性のフィルム状とし、バンパ部材の表面に配置して測定実験をしたところ、十分な測定精度が得られることを確認することができた。よって、従来、安全性に関連して高い測定精度が要求されるレーダ装置のアンテナを、バンパ部材のような交換可能な樹脂成形部品に取付けることはできないと考えられていたが、実際には十分に実施可能であることが確かめられた。

したがって、本発明では、従来のように、専用レドームを設ける必要がなく、また、硬質なアンテナ及び干渉抑制部材をバンパ部材と車両パネルとの間の狭い空間に精度よく配置する必要がなくなり、アンテナをコスト増となることなく且つ外観を損ねることなく容易に配置することが可能となる。また、本発明では、アンテナをバンパ部材に貼り付けて配置するため、アンテナから放射された電波がバンパ部材の表面や車両パネルの表面で乱反射することがないので、干渉抑制部材を設けることなく内部構造に関連した電波干渉を抑制することができる。

バンパ部材は車両幅方向に延びており広い面積を有している。このため、本発明では、従来と比べてアンテナを大幅に大面積化することが可能となり、アンテナの大面積化により測定精度を大幅に向上させることができる。
また、アンテナ及び送受信回路がバンパ部材の外側に位置し、制御回路がバンパ部材の内側に位置するように構成した場合、バンパ部材の内外間で電気配線により電力供給と信号伝送を行う構成にすると、バンパ部材に貫通孔を形成する必要があるため、アンテナ等の取付けに手間が掛ってしまう。そこで、本発明のように、電力供給を非接触給電方式により、信号伝送を非接触信号伝送方式により行うように構成することにより、取付作業を極めて容易にすることが可能となる。

本発明において、具体的には、バンパ部材は、少なくともフロントバンパ又はリヤバンパの一方又は両方である。

また、本発明において好ましくは、アンテナは、車両のバンパ部材の全幅方向にわたって取り付けられている。
このように構成された本発明によれば、アンテナをバンパ部材の全幅方向にわたって取付けることにより、アンテナ面積を従来と比べて大幅に増大させることができる。このため、本発明では、アンテナ性能を従来と比べて大幅に向上させることが可能となり、対象物検知能力の距離精度及び角度精度を格段に向上させることができる。

また、本発明において好ましくは、アンテナは、バンパ部材の鉛直方向に延びる側壁及び車両下側を向いて水平方向に延びる底壁に取付けられている。
従来、レーダ装置の測定範囲は、車両から水平方向に延びており、車両近傍の路面を測定範囲として含んでいなかった。このため、車両の近傍に存在する溝や崖（段差）を検出することができなかった。しかしながら、本発明では、バンパ部材の側壁に取付けられたアンテナ部分により、車両の水平方向に存在する対象物を検知することができるだけでなく、バンパ部材の底壁に取付けられたアンテナ部分により、車両近傍の下方（即ち、路面）を測定範囲とすることができる。これにより、本発明では、溝や崖（段差）による車両トラブルの発生を回避可能となる。

また、本発明において好ましくは、アンテナは、車両の交換可能な樹脂成形部品又はガラス部品に更に取り付けられている。
このように構成された本発明によれば、アンテナをバンパ部材に加えて、樹脂成形部品又はガラス部品に取付けることにより、測定範囲を広げることができる。これにより、例えば、サイドミラーカバーにアンテナを取付けることにより、車両の側方を監視することが可能となり、車両の前後左右を含め周方向の全域に測定範囲を設定することができる。

本発明において、具体的には、樹脂成形部品又はガラス部品は、リアスポイラ、サイドシルガーニッシュ、ランプレンズ、サイドミラーカバー、及び、窓ガラスのうち少なくとも１つを含む。

また、本発明において好ましくは、アンテナは、車室内の車両内装部品、及び、車両用シートのうち少なくとも１つに更に取り付けられている。
このように構成された本発明によれば、車両内にアンテナを配置することにより、車両内の運転者の存在等をも検知することが可能となる。

また、本発明において好ましくは、アンテナは、車両の金属ボディの外側に更に取付けられている。
このように構成された本発明によれば、アンテナをバンパ部材だけでなく、車両ボディにも取付けることにより、更に容易に測定範囲を広げることができる。例えば、車両の上面にアンテナを配置することにより、車両と天井とのクリアランスを検知することができる。

また、本発明において好ましくは、アンテナは、路面に沿って車両の下側面に取付けられている。
このように構成された本発明によれば、アンテナをバンパ部材だけでなく、車両の下側面にも取付けることにより、測定範囲を車両の下側にも広げることができる。これにより、車両発進時に車両の下に異物が存在すること等を検出可能となる。

本発明によれば、外観を損ねることなく車両への搭載が容易なレーダ装置を備えた車両を提供することができる。

本発明の実施形態の車両の説明図である。 本発明の実施形態のレーダ装置の電気ブロック図である。 本発明の実施形態のレーダ装置の説明図である。 本発明の実施形態のレーダ装置のフィルムアンテナ部の取付け状態を示す説明図である。 本発明の実施形態のレーダ装置におけるアンテナの種々の分割使用例の説明図である。 本発明の実施形態のレーダ装置における低速走行時におけるビームパターンを示す説明図である。 本発明の実施形態のレーダ装置における高速走行時におけるビームパターンを示す説明図である。 本発明の実施形態のレーダ装置における後退時におけるビームパターンを示す説明図である。 本発明の実施形態の変形例に係るレーダ装置における走行中のビームパターンを示す説明図である。 本発明の実施形態のレーダ装置における高精度測定モードの説明図である。 本発明の実施形態の変形例に係るレーダ装置におけるアンテナ配置の説明図である。 本発明の実施形態の変形例に係るレーダ装置におけるフィルムアンテナ部の配置の説明図である。 図１２のレーダ装置における電力伝送及び信号伝送の説明図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
先ず、本発明の実施形態のレーダ装置を備えた車両の概略構成を図１〜図４を参照して説明する。図１は車両の説明図、図２はレーダ装置の電気ブロック図、図３はレーダ装置の説明図、図４はレーダ装置のフィルムアンテナ部の取付け状態を示す説明図である。
図１に示すように、車両１は、電波透過性を有する樹脂成形部品であるバンパ部材１０，１１（フロントバンパ１０，リヤバンパ１１）を備えており、各バンパ部材の内側にレーダ装置３０のフィルムアンテナ部３１が取り付けられている。

本実施形態のレーダ装置３０は、ミリ波レーダ（例えば、周波数７６ＧＨｚ〜７７ＧＨｚ）であり、フィルムアンテナ部３１から電波（測定波）を送信し、対象物（例えば、他車両、路上固定構造物、歩行者）により反射された電波（反射波）をアンテナ３２で受信して、対象物と車両１との間の相対距離や対象物の相対速度を測定するように構成されている。なお、車両とは、４輪車に限らず、２輪車や自転車等の走行体を含む。また、レーダ装置３０はミリ波レーダに限らず、マイクロ波レーダで構成してもよい。

図２に示すように、レーダ装置３０は、フィルムアンテナ部３１と、コントローラ（制御回路）４０とを備え、これらが電気配線により接続されている。フィルムアンテナ部３１は、アンテナ３２とＲＦ回路（送受信回路）３７を備えている。図３に示すように、アンテナ３２は、フィルム基板３３と、フィルム基板３３の一方側の面（表面）に所定間隔毎に規則正しく形成された多数のアンテナ素子３４と、フィルム基板３３の他方側の面（裏面）に形成された金属箔からなるグランド部３５と、ＲＦ回路３７とを備えている。なお、アンテナ３２は、各バンパ部材内で１つのみ配置されていてもよいし、複数に分割して配置されていてもよい。

アンテナ３２は、多数のアンテナ素子３４を有する平面アンテナ（マイクロストリップパッチアンテナ）として構成されている。フィルム基板３３は、可撓性を有する樹脂材料で形成された誘電体基板である。したがって、アンテナ３２は、全体として可撓性を有する。このため、アンテナ３２は、バンパ部材１０，１１の湾曲形状を有する表面に沿うように撓んだ状態でバンパ部材の内側面に密着して取り付けることができる（図４参照）。例えば、アンテナ３２は、接着剤等による接合手段によって貼り付けることができる。

本実施形態では、アンテナ３２は、各バンパ部材１０、１１の車両幅方向の全体にわたって延びるように取り付けられている。しかしながら、これに限らず、各バンパ部材の幅方向において中央部と、左右の側方部の２箇所（計３箇所）或いは左右の側方部の複数個所に分離して配置してもよい。

アンテナ素子３４は、略矩形の導電性を有する金属箔からなり、フィルム基板３３上に縦横方向に均等な間隔で形成されている（図３，図４参照）。各アンテナ素子３４には、ＲＦ回路３７から延びてフィルム基板３３を貫通した電気信号線３６が給電点で接続されている。各アンテナ素子３４は、フィルムアンテナ部３１がバンパ部材に貼り付けられた状態では、バンパ部材の表面と接合手段を介して密着される。

アンテナ素子３４は、送信専用の素子と受信専用の素子とに区別して設けられており、複数の送信専用の素子により送信アンテナ３２ａが構成され、また、複数の受信専用の素子により受信アンテナ３２ｂが構成されている（図２参照）。例えば、送信用のアンテナ素子３４の列と受信用のアンテナ素子３４の列とが一列毎に交互にフィルム基板３３に設定されている。したがって、フィルム基板３３上に送信用と受信用のアンテナ素子３４が混在して設定されている。送信用のアンテナ素子３４には、ＲＦ回路３７の送信用端子が接続され、受信用のアンテナ素子３４には、ＲＦ回路３７の受信用端子が接続されている。なお、本実施形態では、アンテナ素子３４は、送信用と受信用とに機能が区別して設定されているが、これに限らず、各アンテナ素子３４を送受信兼用のアンテナ素子とするようにＲＦ回路３７を変更してもよい。

ＲＦ回路３７は、電圧制御発振器、結合器、ミキサ、増幅器、フィルタ回路等が電子基板上に配置されチップ部品３７ａとして構成されている。チップ部品３７ａはフィルム基板３３の裏面上に配置され、電気信号線３６に電気的に接続されると共に保護コーティング層で覆われた状態でフィルム基板３３と一体に構成されている。ＲＦ回路３７は、コントローラ４０から電気信号線４５を介して送信指令を受け取り、この送信指令に基づいて、高周波数の測定波を送信アンテナ３２ａから出力し、また、受信アンテナ３２ｂが受信した検知波と測定波を処理して得られた処理信号を電気信号線４５を介してコントローラ４０へ出力する。なお、ＲＦ回路３７をアンテナ３２とは別体の構成とし、ＲＦ回路３７を車両１の他の構成部品に取付けてもよい。

ＲＦ回路３７は、バンパ部材１０，１１内にそれぞれ１個又は複数個設けられている。各バンパ部材内に１個のＲＦ回路３７が設けられる場合には、各ＲＦ回路３７が、各パンパ部材内のフィルムアンテナ部３１のすべてのアンテナ素子３４による電波の送受信を処理する。また、各バンパ部材内に複数個のＲＦ回路３７が設けられる場合には、各ＲＦ回路３７が、各パンパ部材内のフィルムアンテナ部３１のアンテナ素子３４のうち、割り当てられたアンテナ素子３４による電波の送受信を処理する。

図３に示すように、各アンテナ素子３４は、電気信号線３６によりＲＦ回路３７に接続されており、ＲＦ回路３７は、各アンテナ素子３４（又は、複数のアンテナ素子３４の組）をそれぞれ独立して駆動可能である。また、各アンテナ素子３４（又は、アンテナ素子３４の組）に対応して、コントローラ４０内のＡ／Ｄ変換部４２も独立して機能するように構成されている。

コントローラ４０は、プロセッサ部（ＣＰＵ）４１と、Ａ／Ｄ変換部４２と、電源回路４３等を備えている。Ａ／Ｄ変換部４２は、アナログ信号をデジタル信号に変換すると共に、デジタル信号をアナログ信号に変換するように構成されている。プロセッサ部４１は、Ａ／Ｄ変換部４２により送信指令をアナログ信号に変換して、ＲＦ回路３７へ出力してＲＦ回路３７に測定波を送信させると共に、Ａ／Ｄ変換部４２によりデジタル信号に変換されたＲＦ回路３７からの処理信号に基づいて、対象物との相対距離及び相対速度等を算出する。

また、プロセッサ部４１は、外部からのセンサ信号を受け取って、送信指令を適宜に制御可能となっている。センサ信号は、車両１の走行状態に関連した信号であり、例えば、車両１の車速センサから受け取る車速信号，ギヤ位置センサから受け取るギア位置信号，ステアリングホイール位置センサから受け取る操舵角信号，ウインカーレバー位置センサから受け取るウインカーレバー位置信号，ブレーキ装置から受け取るブレーキ操作信号，アクセル開度センサから受け取るアクセル開度信号等である。

また、電源回路４３は、ＤＣ電力をコントローラ４０内の構成回路（プロセッサ部４１，Ａ／Ｄ変換部４２等）に供給すると共に、電力供給線４７を介してＲＦ回路３７へＤＣ電力を供給するように構成されている。
なお、ＲＦ回路３７及びコントローラ４０は、それぞれ単一パッケージの部品で構成してもよいが、アンテナ３２を複数のエリアに分割して、それぞれのエリアごとにサブ回路部品（サブＲＦ回路及びサブコントローラ）を設けて、複数のサブ回路部品（及びこれらを制御するメイン回路部品）により構成してもよい。

本実施形態では、コントローラ４０は、アンテナ３２を構成する多数のアンテナ素子３４のすべて又は一部を選択的に使用して測定を行うように構成されている。これにより、本実施形態のレーダ装置３０は、種々の電波ビームパターン（放射パターン）又はアンテナ指向性による測定が可能である。

また、コントローラ４０は、デジタルビームフォーミング技術を利用して、各アンテナ素子３４からＲＦ回路３７を介して受け取る処理信号をデジタル信号処理することにより、デジタルビーム形成を行うように構成されている。即ち、コントローラ４０は、デジタル化された処理信号を重み付けして合成することにより、ビームパターン又はアンテナ指向性を種々に変更制御することが可能である。なお、本実施形態では、デジタルビームフォーミング技術を利用してビームパターン形成しているが、これに限らず、アクティブフェーズドアレイ方式を採用してもよい。

また、コントローラ４０は、算出した対象物の情報（距離、速度等）を障害物検知装置５０へ出力する。運転支援システムを構成する障害物検知装置５０は、警報装置，ブレーキ装置，シートベルト装置，スロットル装置等に接続されている。警報装置は、ランプの点灯，スピーカからの音声，ディスプレイ上の表示等により運転者に異常や警告を報知する。

障害物検知装置５０は、受け取った対象物の情報に基づいて、必要に応じて警報装置，ブレーキ装置，シートベルト装置，スロットル装置等を作動させる。例えば、障害物検知装置５０は、対象物の情報に基づいて車両が対象物（他車両等）と衝突する危険性があると判断すると、警報装置によるその旨の報知、ブレーキ装置による制動力の付与、シートベルト装置のシートベルトのテンションを高めるための付属モータの作動、スロットル装置のスロットル開度の変更等が行われる。

上述のように、可撓性を有するアンテナ３２は、図４に示すように、バンパ部材１０，１１の裏面（内側面）の湾曲形状に沿うように密着状態で取り付けることができる。その際、アンテナ３２は、バンパ部材の鉛直方向に延びる側壁１２ａの裏面だけでなく、側壁１２ａの上下端部から水平方向に延びる天壁１２ｂ及び底壁１２ｃの裏面にも延びるように取り付けられている。また、アンテナ３２は、側壁１２ａのうち、車両１の前方又は後方を向く部位の裏面から角部１２ｄを経由して左右側方を向く部位の裏面に延びるように取り付けられている。

次に、図５を参照して、本実施形態のレーダ装置の動作の概略を説明する。図５は、アンテナの種々の分割使用例の説明図である。なお、図５では、理解の容易のため、アンテナ３２の極一部のみを示しているが、アンテナ３２の全体に対しても同様に適用可能である。図５は、車両１に対して正対した状態を仮定している（即ち、紙面の左右方向が車両１の水平方向に対応し、紙面の上下方向が車両１の上下方向に対応する）。また、図５では、送信用及び受信用のアンテナ素子３４の一方のみを示しているが、他方は個々のアンテナ素子３４に近接して配置されているものとする。図５は、限定的な使用例を示しており、当業者であれば、特定のアンテナ素子３４の選択及びビーム形成による種々の使用が可能であることを理解するであろう。

まず、図５（Ａ）は、アンテナ３２の大きなエリア内のすべてのアンテナ素子３４を使用する例を示している。図５（Ａ）に示すように、コントローラ４０は、すべてのアンテナ素子３４から測定波が放射されるように送信指令をＲＦ回路３７へ出力することにより、すべてのアンテナ素子３４を１つのアンテナとして作動させることができる。このとき、すべてのアンテナ素子３４からなる全体として大きなアンテナ面積を有するアンテナから、所定方向に位相が揃った測定波を放射させることにより、ビーム幅が狭く遠距離まで鋭く延びるペンシルビームのようなビームパターンを形成することができる。このビームパターンでは、高い角度精度及び距離精度のビーム指向性を達成することができる。例えば、従来、車両前方を測定するレーダ装置では、アンテナ面積が小面積に限定されているため、車両前方２００ｍ程度までの範囲内に位置する対象物を検知する能力しか有さないが、本実施形態では、従来よりもはるかに大きなアンテナ面積を確保することができるので、車両前方５００ｍ以上に位置する対象物まで検知可能となる。

また、図５（Ｂ）は、アンテナ３２の大きなエリアを上下に分割使用する例を示している。図５（Ｂ）に示すように、アンテナ３２を上部エリアｂ１と下部エリアｂ２とに分けて、それぞれのエリアを１つのアンテナとして用いることができる。この場合、上部エリアｂ１及び下部エリアｂ２は、それぞれ水平方向に細長いエリアとして延びているため、各エリアにより水平方向には狭く上下方向には広い扁平なビームパターンが形成される。また、上部エリアｂ１，下部エリアｂ２のように上下幅が狭いエリアをアンテナ３２内で順々に位置を切り替えて上下方向及び／又は左右方向に移動させるように制御することにより、扁平なビームパターンを上下方向及び／又は左右方向に走査させることができる。更に、デジタルビームフォーミング技術により、各エリアから上下方向の異なる角度方向に向けて細いビームパターンを形成し、細いビームを上下方向に走査させることができる。

また、図５（Ｃ）は、アンテナ３２の大きなエリアを左右に分割使用する例を示している。図５（Ｃ）に示すように、アンテナ３２を左部エリアｃ１と右部エリアｃ２とに分けて、それぞれのエリアを１つのアンテナとして用いることができる。この場合、左部エリアｃ１及び右部エリアｃ２は、それぞれ上下方向に細長いエリアとして延びているため、各エリアにより上下方向には狭く水平方向には広い扁平なビームパターンが形成される。また、左部エリアｃ１，右部エリアｃ２のように水平幅が狭いエリアをアンテナ３２内で順々に位置を切り替えて水平方向及び／又は上下方向に移動させるように制御することにより、扁平なビームパターンを水平方向及び／又は上下方向に走査させることができる。更に、デジタルビームフォーミング技術により、各エリアから水平方向の異なる角度方向に向けて細いビームパターンを形成し、細いビームを水平方向に走査させることができる。

また、図５（Ｄ）は、アンテナ３２の大きなエリア内の小エリアを部分的に使用する例を示している。図５（Ｄ）に示すように、アンテナ３２の水平方向及び上下方向に狭い上部エリアｄ１と下部エリアｄ２のみを使用して、それぞれのエリアを１つのアンテナとして用いることができる。この場合、上部エリアｄ１及び下部エリアｄ２は、図５（Ｂ）の場合よりも水平方向にビーム幅が広く測定距離も短いビームパターンが形成される。例えば、このような限定的な狭いエリアをアンテナ３２内で順次に位置を切り替えて移動させるように制御することにより、車両１の所望の位置付近を順次に測定することが可能となる。

また、図５（Ｅ）は、アンテナ３２の大きなエリアを面積差のある複数のエリアに分割して使用する例を示している。図５（Ｅ）に示すように、アンテナ３２の広い上部エリアｅ１と狭い下部エリアｅ２を使用して、それぞれのエリアを１つのアンテナとして用いることができる。この場合、上部エリアｅ１は、下部エリアｅ２よりもビーム幅が上下方向に狭く測定距離が長いビームパターンを形成することができる。例えば、上部エリアｅ１は車両１の前方（又は後方）の遠距離を測定するために用いることができ、下部エリアｅ２は路面に近い車両１付近の近距離を測定するために用いることができる。

なお、本実施形態では、各アンテナ素子３４を独立して駆動可能であり、個々のアンテナ素子３４をそれぞれ１つのアンテナエリアとして設定することが可能である。また、フィルムアンテナ部３１のすべてのアンテナ素子３４を複数のアンテナエリアに分割し、各アンテナエリアが所定個数（同数でなくてもよい）のアンテナ素子３４の組から構成されるように予め設定してもよい。また、複数のモードを設定し、各モードでそれぞれ複数のアンテナエリアを設定してもよく、このとき同一のアンテナ素子３４が異なるモードで重複してもよい。

次に、図６〜図１０を参照して、本実施形態のレーダ装置の作用について説明する。図６は低速走行時におけるビームパターンを示す説明図であり、図７は高速走行時におけるビームパターンを示す説明図であり、図８は後退時におけるビームパターンを示す説明図であり、図９は変形例に係る走行中のビームパターンを示す説明図であり、図１０は高精度測定モードの説明図である。

図５を参照して本実施形態のレーダ装置３０の動作の概略を説明したように、本実施形態では、車両１のバンパ部材１０，１１に配置したアンテナ３２を一体として又は種々のアンテナエリアに分割して使用することができる。以下に、上記動作の概略を前提として、車両１の走行状態に応じて作動するレーダ装置３０の作用を説明する。

まず、図６及び図７は、車速に応じた測定モードの変更を示している。図６（Ａ）に示すように、コントローラ４０は、車速センサから受け取った車速信号に基づいて、車両１が所定の速度閾値以下で走行していると判断すると、測定モードを低速走行モードに設定して、フィルムアンテナ部３１を制御する。即ち、コントローラ４０は、低速走行用のアンテナエリアを選択するが、このアンテナエリアには、バンパ部材１０に取付けられたアンテナ３２のアンテナ素子３４のうち、バンパ部材１０の水平方向の全体にわたって離散的に分布するように所定割合の一部のアンテナ素子３４が割り当てられる。また、このアンテナエリアには、バンパ部材１１に取付けられたアンテナ３２のアンテナ素子３４のうち、バンパ部材の水平方向の中央部に位置する所定個数のアンテナ素子３４と、左右の両側の角部に位置する小面積範囲内の少数のアンテナ素子３４が割り当てられる（例えば、図５（Ｃ）参照）。

低速走行モードでは、車両１の前方及び側方へ向けて比較的近距離の範囲を広い角度範囲で測定可能なようにビーム幅が大きい測定範囲（ビームパターン）Ｐ１が形成される。また、車両１の後方へ向けて、及び、車両後部の左右両側の角部から側方へ向けて、いずれも比較的近距離の範囲を測定可能なように３つの測定範囲Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４が形成される。

また、図６（Ｂ）に示すように、バンパ部材１０の選択されたアンテナ３２によって形成される測定範囲内で、狭いビーム幅の主ビームＰ５を水平方向に走査させるように構成してもよい。この場合、コントローラ４０は、選択された小さな面積のアンテナエリアをアンテナ３２内で水平方向に時間的に順次に位置移動させるように制御してもよいし、図６（Ａ）と同様にビーム幅の大きい広い角度範囲のビームパターンを形成して、デジタルビームフォーミング技術による信号処理により、主ビーム方向を走査するようにしてもよい。

なお、図６（Ａ）と図６（Ｂ）に示す測定を併用してもよい。例えば、図６（Ａ）に示す測定において何らかの対象物が車両前方に検知された場合に、より精細な検知によって対象物を特定するために、図６（Ｂ）に示すビーム走査に切り替えるように構成することができる。また、測定範囲Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４についてもビーム走査するように構成してもよい。

また、図７に示すように、コントローラ４０は、車速センサから受け取った車速信号に基づいて、車両１が所定の速度閾値を超えた速度で走行していると判断すると、高速走行モードを選択して、フィルムアンテナ部３１を制御する。即ち、コントローラ４０は、高速走行用のアンテナエリアを選択するが、このアンテナエリアには、バンパ部材１０，１１に取付けられたアンテナ３２のアンテナ素子３４のうち、各バンパ部材の水平方向中央部の大きな面積範囲内の多数のアンテナ素子３４（又は、各バンパ部材のすべてのアンテナ素子３４）と、両角部付近の比較的小さな面積範囲内の少数のアンテナ素子３４が割り当てられている（例えば、図５（Ａ），（Ｃ）参照）。

このため、バンパ部材１０の中央部に設定された大面積のアンテナエリアから、ビーム幅が狭く遠距離を高い角度精度及び距離精度で測定可能な測定範囲Ｐ１１が形成され、また、左右角部に設定された小面積のアンテナエリアから、比較的近距離の範囲を広い角度範囲で測定可能なビーム幅の大きい測定範囲Ｐ１２，Ｐ１３が形成される。同様に、バンパ部材１１からも遠距離測定用の測定範囲Ｐ１４と、近距離測定用の測定範囲Ｐ１５，Ｐ１６が形成される。なお、高速走行モードにおいても、測定範囲Ｐ１１〜Ｐ１６をビーム走査するように構成してもよい

また、図８は、ギヤ位置に応じた測定モードを示している。図８に示すように、コントローラ４０は、ギヤ位置センサから受け取ったギヤ位置信号に基づいて、車両１が後退時であると判断すると、測定モードを後退モードに設定して、フィルムアンテナ部３１を制御する。即ち、コントローラ４０は、後退時用の２つのアンテナエリアを選択するが（例えば、図５（Ｂ），（Ｅ）参照）、このうち第１のアンテナエリアには、バンパ部材１１に取付けられたアンテナ３２のアンテナ素子３４のうち、水平方向の全体にわたってバンパ部材の側壁１２ａの裏面に配置されたアンテナ素子３４の一部が割り当てられ、第２のアンテナエリアには、水平方向の全体にわたってバンパ部材の底壁１２ｃの裏面に配置されたアンテナ素子３４が割り当てられる。

このため、後退モードでは、第１のアンテナエリアにより、車両１の後方に向けて比較的近距離の範囲を測定可能なように測定範囲Ｐ２１が形成される。また、第２のアンテナエリアにより、車両１のバンパ部材１１から路面に向けて下方へ比較的近距離の範囲を測定可能なように測定範囲Ｐ２２が形成される。このため、本実施形態では、後退時に、車両１の後方に位置する障害物を検知することができると共に、従来検知することができなかった車両１の後方の路面上の段差又は溝９をも検知することができる。

また、上述のようにビーム方向を下方へ向けるため、バンパ部材１１に第２のアンテナエリアを設ける代わりに、交換可能な電波透過性の樹脂成形部品であるリヤスポイラ２内にアンテナ３２を配置し、図８に示すような下方を向く測定範囲Ｐ２３を形成してもよい。

また、図９は、車速及びギヤ位置に応じた測定モードの変形例を示している。図９に示すように、車速が低速でギヤ位置がドライブ位置である場合には、バンパ部材１０内のアンテナ３２において、アンテナエリアを上下方向の少なくとも２箇所に設定して（例えば、図５（Ｂ），（Ｅ）参照）、車両前方を測定可能な測定範囲Ｐ３１と、車両前方の比較的近距離範囲内の路面付近を測定可能な測定範囲Ｐ３２が形成されるように構成してもよい。また、車速が低速でギヤ位置がリバース位置である場合には、バンパ部材１１内のアンテナ３２において、アンテナエリアを上下方向の少なくとも２箇所に設定して（例えば、図５（Ｂ），（Ｅ）参照）、車両後方を測定可能な測定範囲Ｐ３３と、車両後方の比較的近距離範囲内の路面付近を測定可能な測定範囲Ｐ３４が形成されるように構成してもよい。

また、図１０は、高精度測定モードを示している。本実施形態では、車両１の走行中に、図６及び図７に示す測定モードで対象物（障害物）Ｏが検知された場合に、高精度測定モードに切り換えられる。高精度測定モードでは、バンパ部材１０に取付けられたアンテナ３２のアンテナ素子３４のうち、バンパ部材１０の左右両側の比較的大きな面積内のアンテナ素子３４が左アンテナエリア及び右アンテナエリアに設定される（例えば、図５（Ｃ）参照）。各アンテナエリアによりそれぞれ測定範囲Ｐ４１，Ｐ４２が形成される。コントローラ４０は、各測定範囲Ｐ４１，Ｐ４２により対象物Ｏの方位及び距離を独立して測定することができる。また、測定された距離とは別に、両アンテナエリア間の実質的な離間距離ｒが既知であるため、測定で得られた方位と距離ｒに基づいて、三角測量の原理を用いて、対象物Ｏまでの距離を精度よく測定することができる。これにより、対象物Ｏまでの測定距離の精度を向上させることが可能である。

本実施形態によれば、アンテナ３２を可撓性を有する平面アンテナとして構成しているため、このアンテナ３２をバンパ部材１０，１１の表面に沿うように貼り付けることができる。したがって、本実施形態では、従来のように、専用レドームを設ける必要がなく、また、硬質なアンテナ及び干渉抑制部材をバンパ部材と車両パネルとの間の狭い空間に精度よく配置する必要がなくなり、アンテナ３２をコスト増となることなく且つ外観を損ねることなく容易に配置することが可能となる。また、本実施形態では、アンテナ３２をバンパ部材１０，１１に貼り付けて配置するため、アンテナ３２から放射された電波がバンパ部材１０，１１の表面や車両パネルの表面で乱反射することがないので、干渉抑制部材を設けることなく内部構造に関連した電波干渉を抑制することができる。

また、バンパ部材１０，１１は車両幅方向に延びており広い面積を有している。このため、本実施形態では、従来と比べてアンテナ３２を大幅に大面積化することが可能となり、アンテナ３２の大面積化により測定精度を大幅に向上させることができる。

また、本実施形態では、アンテナ３２をバンパ部材１０，１１の全幅方向にわたって取付けることにより、アンテナ面積を従来と比べて大幅に増大させることができる。このため、本実施形態では、アンテナ性能を従来と比べて大幅に向上させることが可能となり、対象物検知能力の距離精度及び角度精度を格段に向上させることができる。

また、本実施形態では、アンテナ３２は、バンパ部材１０，１１の鉛直方向に延びる側壁１２ａ及び車両下側を向いて水平方向に延びる底壁１２ｃに取付けられている。したがって、本実施形態では、バンパ部材１０，１１の側壁１２ａに取付けられたアンテナ部分により、車両の水平方向に存在する対象物を検知することができるだけでなく、バンパ部材１０，１１の底壁１２ｃに取付けられたアンテナ部分により、車両近傍の下方（即ち、路面）を測定範囲とすることができる。これにより、本実施形態では、溝や崖（段差）を検知することができるため、車両１が溝等に落ち込むようなトラブルの発生を回避可能となる。

また、本実施形態では、アンテナ３２を、車両の交換可能な樹脂成形部品に更に取り付けることにより、測定範囲を広げることができる。これにより、例えば、サイドミラーカバー４にアンテナ３２を取付けることにより、車両の側方を監視することが可能となり、車両の前後左右を含め周方向の全域に測定範囲を設定することができる。

以下に本実施形態の変形例について説明する。
上記実施形態では、アンテナ３２は、車両前後のバンパ部材１０，１１に配置されているが、図１１に示すように、アンテナ３２を、車両１のヘッドランプレンズ３，サイドミラーカバー４，サイドシルガーニッシュ５，ブレーキランプレンズ６に取付けてもよい。これらはすべて交換可能で電波透過性の樹脂成形部品である。ヘッドランプレンズ３からは測定範囲Ｐ５１のビームパターンが形成され、サイドミラーカバー４からは測定範囲Ｐ５２のビームパターンが形成され、サイドシルガーニッシュ５からは測定範囲Ｐ５３のビームパターンが形成され、ブレーキランプレンズ６からは測定範囲Ｐ５４のビームパターンが形成される。

コントローラ４０は、ステアリングホイール位置センサから操舵角信号（又は、ウインカーレバー位置センサからウインカーレバー位置信号）を受け取ると、車両１が旋回方向を判断し、旋回方向における測定範囲内の障害物を検知する。例えば、ドライバーがステアリングホイールを右方向に所定角度以上回転させた場合、又は、右折を指示するようにウインカーレバーを操作した場合、コントローラ４０は、測定範囲Ｐ５１，Ｐ５２，Ｐ５３，Ｐ５４による測定を開始することができる。

このように、本実施形態のアンテナ３２は、可撓性を有するフィルム形状であるため、種々の樹脂成形部品の内側面又は外側面に容易に配置することができる。これにより、本実施形態では、バンパ部材１０，１１に配置されたアンテナ３２に加えて、他の樹脂成形部品にアンテナ３２を配置することにより、車両１の前後左右の全周方向を測定範囲とすることができる。

また、上述のように、本実施形態では、アンテナ３２を電波透過性の樹脂成形部品の内側に配置することにより、外部からアンテナ３２を視認することができないため、車両１の外観を損なうことがない。しかしながら、本実施形態のフィルムアンテナ部３１は、可撓性を有するフィルム状であるため、車両１の外面に取付け、その表面に塗装を施すことにより、外部から視認不可にすることも可能である。この場合、フィルムアンテナ部３１は、樹脂成形部品に限らず、金属ボディ面に取付けることもできる。更に、車両１の窓ガラスに配置することも可能である。したがって、本実施形態では、アンテナ３２を車両１の前後左右の水平周方向の全域、更には、車両１の上面及び下面を含む周方向の全域にも配置することができる。したがって、車両１の上下方向を含む全方向に向けて測定範囲を設定することができる。例えば、アンテナ３２を車両１のボディの上面に配置することにより、立体駐車場等の高さ制限のある場所での車両１と天井との間のクリアランスを検知することができる。また、アンテナ３２を車両の下側面に取付けることにより、測定範囲を車両１の下側にも広げることができるため、車両発進時に車両１の下に異物が存在すること等を検出可能となる。

また、上記実施形態では、レーダ装置３０により、車両１の外部を測定するように構成されていたが、これに限らず、車両１の車室内を更に測定するように構成してもよい。このため、フィルムアンテナ部３１を車室内の車両内装部品や車両用シートに取付けることができる。これにより、車室内の運転者の存在の有無等も検出可能となる。

また、上記実施形態では、フィルムアンテナ部３１をバンパ部材１０，１１の内側面に配置していたが、これに限らず、フィルムアンテナ部３１をバンパ部材１０，１１の外側面に配置してもよい。この場合、ＲＦ回路３７はバンパ部材の外側に配置され、コントローラ４０はバンパ部材の内側に配置されるため、これらの間で信号伝送及び電力供給を行うための電気信号線４５，電力供給線４７をバンパ部材を貫通させて配置することができる。しかしながら、この場合は、バンパ部材に貫通孔を形成する必要があり、取付に手間が掛ってしまう。

そこで、より簡易にフィルムアンテナ部３１をバンパ部材や樹脂成形部品の外側面に配置可能とするため、図１２，図１３に示すように構成することができる。図１２は取付状態の拡大断面図であり、図１３はＲＦ回路及びコントローラの部分的な電気ブロック図である。

図１２に示すように、ＲＦ回路１３７を含むフィルムアンテナ部１３１は、バンパ部材１０，１１の外側面に貼り付けられている。図１２では、ＲＦ回路１３７がアンテナ１３２の内側面（バンパ部材１０，１１との間）に配置されているが、ＲＦ回路１３７をアンテナ１３２の外側面に配置してもよい。また、バンパ部材及びフィルムアンテナ部１３１は、その外面を塗装することにより、塗装コーティング層６０が形成されている。一方、コントローラ１４０は、バンパ部材１０，１１の内側面に取付けられている。

ＲＦ回路１３７とコントローラ１４０は、非接触充電方式により電力供給し、非接触信号伝送方式により電気信号を伝送する。このため、図１３に示すように、ＲＦ回路１３７には、充電回路１３８と信号伝送回路１３９が設けられ、コントローラ１４０には、給電回路１４４と信号伝送回路１４５が設けられている。給電回路１４４は、一次コイル１４４ａに交流電流を供給することにより磁界を発生させる。一方、充電回路１３８は、一次コイル１４４ａが発生した磁界を二次コイル１３８ａにより受ける。このとき、充電回路１３８では、二次コイル１３８ａに電磁誘導により電流が生じ、この電流を整流して内部バッテリ（図示せず）に充電する。これにより、コントローラ１４０は、ＲＦ回路１３７を充電することができる。

また、信号伝送回路１４５，１３９は、それぞれ電極１４５ａ，１３９ａを備えており、これら電極の間での電界結合が利用される。即ち、電極１４５ａ，１３９ａによりコンデンサが形成され、一方の電極に高周波信号を供給することにより、他方の電極で高周波信号に応じた電流が生起される。これにより、ＲＦ回路１３７とコントローラ１４０との間でアナログ信号伝送を行うことができる。このように、フィルムアンテナ部１３１をバンパ部材１０，１１の外側面に配置することにより、バンパ部材による電波の反射が生じることがないので好適である。

このように、本実施形態では、アンテナ１３２及びＲＦ回路１３７がバンパ部材１０，１１の外側に位置し、コントローラ１４０がバンパ部材１０，１１の内側に位置するように構成した場合、バンパ部材１０、１１の内外間で電気配線により電力供給と信号伝送を行う構成にすると、バンパ部材に貫通孔を形成する必要があるため、アンテナ等の取付けに手間が掛ってしまう。そこで、本実施形態のように、電力供給を非接触給電方式により、信号伝送を非接触信号伝送方式により行うように構成することにより、取付作業を極めて容易にすることが可能となる。

また、車両１の走行状態を判定する信号として、ブレーキ操作信号，アクセル開度信号を利用してもよい。例えば、コントローラ４０は、ブレーキ操作が行われたことを、ブレーキ操作信号の入力により判断する。この場合、車両１の前方近距離範囲内に対象物が存在する可能性が高い。したがって、コントローラ４０は、高速走行中であっても、車両１の比較的近距離の範囲を精度よく測定するように、低速走行モードの測定範囲（図６）に切り替えることができる。また、コントローラ４０は、増速されることをアクセル開度信号の入力により判断する。この場合、アクセル開度の正側への変化率が所定値よりも大きい場合には、高速走行モードに切り替わる車速に達していなくても、早めに低速走行モードから高速走行モードの測定範囲（図７）に切り替えることができる。

１ 車両
２ リヤスポイラ
３ ヘッドランプレンズ
４ サイドミラーカバー
５ サイドシルガーニッシュ
６ ブレーキランプレンズ
９ 段差，溝
１０，１１ バンパ部材（フロントバンパ１０，リヤバンパ１１）
１２ａ 側壁
１２ｂ 天壁
１２ｃ 底壁
１２ｄ 角部
３０ レーダ装置
３１，１３１ フィルムアンテナ部
３２，１３２ アンテナ
３２ａ 送信アンテナ
３２ｂ 受信アンテナ
３３ フィルム基板
３４ アンテナ素子
３５ グランド部
３６ 電気信号線
３７，１３７ ＲＦ回路
３７ａ ケース
４０，１４０ コントローラ
４１ プロセッサ部
４２ Ａ／Ｄ変換部
４３ 電源回路
４５ 電気信号線
４７ 電力供給線
５０ 障害物検知装置
６０ 塗装コーティング層
１３８ 充電回路
１３８ａ 二次コイル
１３９ 信号伝送回路
１３９ａ 電極
１４４ 給電回路
１４４ａ 一次コイル
１４５ 信号伝送回路
１４５ａ 電極

Claims (9)

1. 対象物の検知を行うレーダ装置を備えた車両であって、
   前記レーダ装置は、アンテナと、このアンテナにより電波を送受信する送受信回路と、この送受信回路を制御する制御回路と、を有し、
   前記アンテナは、可撓性フィルムと、この可撓性フィルムに設けられた複数のアンテナ素子と、を有し、可撓性を有する平面アンテナとして構成されており、
   前記アンテナが車両のバンパ部材の外側面の形状に沿うように前記バンパ部材の外側面に貼り付けられると共に、前記送受信回路が前記バンパ部材の外側面に取り付けられ、
   前記制御回路及び前記送受信回路は、前記制御回路から前記送受信回路へ前記バンパ部材を介して非接触給電方式により電力供給し、前記送受信回路と前記制御回路との間で前記バンパ部材を介して非接触信号伝送方式により信号伝送するように構成されることを特徴とするレーダ装置を備えた車両。
2. 前記バンパ部材は、少なくともフロントバンパ又はリヤバンパの一方又は両方であることを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置を備えた車両。
3. 前記アンテナは、前記車両のバンパ部材の全幅方向にわたって取り付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーダ装置を備えた車両。
4. 前記アンテナは、前記バンパ部材の鉛直方向に延びる側壁及び車両下側を向いて水平方向に延びる底壁に取付けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のレーダ装置を備えた車両。
5. 前記アンテナは、前記車両の交換可能な樹脂成形部品又はガラス部品に更に取り付けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーダ装置を備えた車両。
6. 前記樹脂成形部品又はガラス部品は、リアスポイラ、サイドシルガーニッシュ、ランプレンズ、サイドミラーカバー、及び、窓ガラスのうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項５に記載のレーダ装置を備えた車両。
7. 前記アンテナは、車室内の車両内装部品、及び、車両用シートのうち少なくとも１つに更に取り付けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のレーダ装置を備えた車両。
8. 前記アンテナは、前記車両の金属ボディの外側に更に取付けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のレーダ装置を備えた車両。
9. 前記アンテナは、路面に沿って前記車両の下側面に取付けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のレーダ装置を備えた車両。

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