(57)【要約】【課題】  車体とバンパーとの間等の奥行き長さが短い空間に搭載することが可能で、搭載される車両の走行状態などに応じてビーム方向の切替えやスキャンを行うことができるレーダ装置を提供する。【解決手段】  レーダモジュール１ａは、放射するレーダビームによって車両周辺の障害物を検知し、放射されるレーダビームが誘電体レンズ部２ａの境界面に応じて屈折する。移動機構３ａは、車両の走行状態に応じて制御部４ａによって動作制御され、レーダモジュール１ａを放射する出射方向に対して垂直に移動させて、誘電体レンズ部２ａが有する凹面の異なる位置等にレーダモジュール１ａから放射されるレーダビームを入射させる。これによって、ビームスキャン方向および範囲やビーム放射方向を変化させることができる。【選択図】  図１
2006145399.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両周辺の物体を検知するレーダ装置であって、
所定の出射方向に対してレーダビームを放射するレーダモジュールと、
前記レーダモジュールから入射するレーダビームの位置に応じて異なった角度に屈折させて出射するレンズが形成された誘電体レンズ部と、
前記レーダモジュールおよび前記誘電体レンズ部の少なくとも一方を前記レーダモジュールのレーダビーム出射方向に対して垂直に移動させる移動機構と、
前記車両の走行状態に応じて前記誘電体レンズ部から出射するレーダビームの方向を決定し、前記レーダモジュールと前記誘電体レンズ部との相対的な位置関係が当該方向に前記レーダビームが出射される位置となるように前記移動機構を動作制御する移動制御部とを備える、レーダ装置。
【請求項２】
前記誘電体レンズ部は、前記レーダモジュールから入射するレーダビームの位置が所定の方向に移動することに応じて、前記車両の水平方向に対して異なった角度に屈折させて出射するレンズが形成されており、
前記移動機構は、前記レーダモジュールおよび前記誘電体レンズ部の少なくとも一方を前記所定の方向に移動させ、
前記移動制御部は、前記レーダモジュールおよび前記誘電体レンズ部の少なくとも一方が前記所定の方向に往復移動するように前記移動機構を動作制御することを特徴とする、請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記誘電体レンズ部のレンズは、前記車両のバンパーを加工することによって形成され、
前記レーダモジュールは、前記バンパーの内側空間に前記レーダビームの出射方向を当該バンパーと対向する方向として配置され、
前記移動機構は、前記バンパーの外側面に対して平行に、かつ前記所定の方向に前記レーダモジュールを移動させることを特徴とする、請求項２に記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記誘電体レンズ部は、前記車両のバンパーの内側空間において当該バンパーの内側面に沿って前記所定の方向に移動可能に構成され、
前記レーダモジュールは、前記バンパーの内側空間に前記レーダビームの出射方向を当該バンパーと対向する方向として配置され、
前記移動機構は、前記誘電体レンズ部をバンパーの内側面に沿って前記所定の方向に移動させることを特徴とする、請求項２に記載のレーダ装置。
【請求項５】
前記誘電体レンズ部のレンズは、前記レーダモジュールからのレーダビームを入射する１つの凹レンズ面を有していることを特徴とする、請求項２に記載のレーダ装置。
【請求項６】
前記誘電体レンズ部のレンズは、前記所定の方向に並設され、前記車両の水平方向に対して異なった角度にそれぞれ屈折させる複数の凹面を有していることを特徴とする、請求項２に記載のレーダ装置。
【請求項７】
前記レーダ装置は、
前記車両の車速を検出して、当該車速を示す信号を前記移動制御部に出力する車速検出部と、
前記車両のハンドル舵角を検出して、当該舵角を示す信号を前記移動制御部に出力する舵角検出部とを、さらに備え、
前記移動制御部は、前記車速検出部から出力された信号が示す前記車両の車速および前記舵角検出部から出力された信号が示す前記車両の走行方向に基づいて前記移動機構の動作を制御することを特徴とする、請求項２に記載のレーダ装置。
【請求項８】
前記移動制御部は、
前記車速検出部から出力される信号が第１車速以下の車速を示すとき、前記所定の方向に移動可能な全範囲に対して前記往復移動するように前記移動機構を動作制御し、
前記車速検出部から出力される信号が前記第１車速に比べて高速な第２車速より速い車速を示すとき、前記誘電体レンズ部から出射するレーダビームの方向が前記舵角検出部から出力される信号が示す車両の進行方向となるように前記移動機構を動作制御し、
前記車速検出部から出力される信号が前記第１車速より速く前記第２車速以下の車速を示すとき、前記誘電体レンズ部から出射するレーダビームの方向が前記舵角検出部から出力される信号が示す車両の進行方向となる位置を含む前記全範囲の１部に対して前記往復移動するように前記移動機構を動作制御することを特徴とする、請求項７に記載のレーダ装置。
【請求項９】
周辺の物体を検知するレーダ装置が設置された車両であって、
前記レーダ装置は、
前記車両に設けられたバンパーの内側空間に設けられ、所定の出射方向に対してレーダビームを放射するレーダモジュールと、
前記バンパーを加工してまたは前記バンパーの内側面に沿った近傍に別体で設けられ、前記レーダモジュールから入射するレーダビームの位置に応じて異なった角度に屈折させて出射するレンズが形成された誘電体レンズ部と、
前記レーダモジュールおよび前記誘電体レンズ部の少なくとも一方を前記レーダモジュールのレーダビーム出射方向に対して垂直に移動させる移動機構と、
前記車両の走行状態に応じて前記誘電体レンズ部から出射するレーダビームの方向を決定し、前記レーダモジュールと前記誘電体レンズ部との相対的な位置関係が当該方向に前記レーダビームが出射される位置となるように前記移動機構を動作制御する移動制御部とを備える、車両。
【請求項１０】
周辺の物体を検知するレーダ装置が設置される車両のバンパーであって、
誘電体材料で構成され、所定のレーダモジュールから出射されるレーダビームを内側面から入射して、当該入射するレーダビームの位置が所定の方向に移動することに応じて、前記車両の水平方向に対して異なった角度に屈折させて出射するレンズ部が形成され、
前記レンズ部は、前記内側面にレーダビームを入射する１つの凹レンズ面、または前記所定の方向に並設され、前記車両の水平方向に対して異なった角度にそれぞれ屈折させる複数の凹面を有することを特徴とする、バンパー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダ装置に関し、より特定的には、車両に搭載されるレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車載用レーダ装置として、レンズの屈折効果を利用してレーダビームの方向を変化させる技術がある（例えば特許文献１、特許文献２参照）。これらの技術が用いられる装置は、レーダモジュールを車両のバンパーに設置する場合を想定し、バンパーの形状を変化させて当該バンパーを誘電体レンズとして用いたり、バンパーに直接誘電体レンズを取り付けたりする構造を有している。
【０００３】
また、レーザーレーダ装置では、車間距離制御（ＡＣＣ）システム用にスキャン式レーザーレーダが実用化されている。このスキャン式レーザーレーダは、図２１に示すように、レーザダイオード１０１からレーザを出射し、当該レーザを反射鏡１０２に入射させ、さらにポリゴンミラー１０３に反射させるという２段反射によって、レーダビームをスキャンする構造である。さらに、従来のレーザーレーダ装置では、レーザーレーダの一次放射器に対してコリメートレンズを移動させ、一次放射器とコリメートレンズとの距離を可変にすることで、搭載される車速に応じてレーザーレーダ装置から放射されるスキャン範囲を調整するという技術がある（例えば特許文献３）。ここで、コリメートレンズとは、一次放射器から放射されるレーザ光を集約するためのレンズである。
【特許文献１】特許第３４１９６７５号公報
【特許文献２】特開２０００−２９２５３７号公報
【特許文献３】特開２０００−７５０３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の車載用レーダ装置では、搭載される車両の走行状態（例えば、車速や交差点やカーブ走行時などの右左折）に応じて、当該レーダ装置から放射されるビームの方向切替えやスキャンを行う技術が開示されていない。
【０００５】
また、図２１で示したレーザーレーダ装置を用いたスキャン方式では、反射鏡１０２やポリゴンミラー１０３を設置する必要がある。また、車速に応じてレーダビーム幅を調整する場合、上記特許文献３で開示されたレーザーレーダ装置では、スキャン範囲を可変にするためにコリメートレンズの焦点距離を移動させる必要がある。しかしながら、レーダ装置を車体とバンパーとの間等の奥行き長さが短い空間に搭載することを想定した場合、反射鏡１０２、ポリゴンミラー１０３、コリメートレンズを前後に移動させる機構等を設ける空間が小さいために搭載が困難となり、反射鏡１０２およびポリゴンミラー１０３を設置する空間やコリメートレンズを前後に移動させる距離自体を確保できないことも考えられる。
【０００６】
それ故に、本発明の目的は、車体とバンパーとの間等の奥行き長さが短い空間に搭載することが可能で、搭載される車両の走行状態などに応じてビーム方向の切替えやスキャンを行うことができるレーダ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、以下に述べるような特徴を有している。
第１の発明は、車両周辺の物体を検知するレーダ装置である。レーダ装置は、レーダモジュール、誘電体レンズ部、移動機構、および移動制御部を備える。レーダモジュールは、所定の出射方向に対してレーダビームを放射する。誘電体レンズ部は、レーダモジュールから入射するレーダビームの位置に応じて異なった角度に屈折させて出射するレンズが形成されている。移動機構は、レーダモジュールおよび誘電体レンズ部の少なくとも一方をレーダモジュールのレーダビーム出射方向に対して垂直に移動させる。移動制御部は、車両の走行状態に応じて誘電体レンズ部から出射するレーダビームの方向を決定し、レーダモジュールと誘電体レンズ部との相対的な位置関係がその方向にレーダビームが出射される位置となるように移動機構を動作制御する。
【０００８】
第２の発明は、上記第１の発明において、誘電体レンズ部は、レーダモジュールから入射するレーダビームの位置が所定の方向に移動することに応じて、車両の水平方向に対して異なった角度に屈折させて出射するレンズが形成されている。移動機構は、レーダモジュールおよび誘電体レンズ部の少なくとも一方を所定の方向に移動させる。移動制御部は、レーダモジュールおよび誘電体レンズ部の少なくとも一方が所定の方向に往復移動するように移動機構を動作制御する。
【０００９】
第３の発明は、上記第２の発明において、誘電体レンズ部のレンズは、車両のバンパーを加工することによって形成される。レーダモジュールは、バンパーの内側空間にレーダビームの出射方向をそのバンパーと対向する方向として配置される。移動機構は、バンパーの外側面に対して平行に、かつ所定の方向にレーダモジュールを移動させる。
【００１０】
第４の発明は、上記第２の発明において、誘電体レンズ部は、車両のバンパーの内側空間においてそのバンパーの内側面に沿って所定の方向に移動可能に構成される。レーダモジュールは、バンパーの内側空間にレーダビームの出射方向をそのバンパーと対向する方向として配置される。移動機構は、誘電体レンズ部をバンパーの内側面に沿って所定の方向に移動させる。
【００１１】
第５の発明は、上記第２の発明において、誘電体レンズ部のレンズは、レーダモジュールからのレーダビームを入射する１つの凹レンズ面を有している。
【００１２】
第６の発明は、上記第２の発明において、誘電体レンズ部のレンズは、所定の方向に並設され、車両の水平方向に対して異なった角度にそれぞれ屈折させる複数の凹面を有している。
【００１３】
第７の発明は、上記第２の発明において、レーダ装置は、車速検出部および舵角検出部を、さらに備えている。車速検出部は、車両の車速を検出して、その車速を示す信号を移動制御部に出力する。舵角検出部は、車両のハンドル舵角を検出して、その舵角を示す信号を移動制御部に出力する。移動制御部は、車速検出部から出力された信号が示す車両の車速および舵角検出部から出力された信号が示す車両の走行方向に基づいて移動機構の動作を制御する。
【００１４】
第８の発明は、上記第７の発明において、移動制御部は、車速検出部から出力される信号が第１車速以下の車速を示すとき、所定の方向に移動可能な全範囲に対して往復移動するように移動機構を動作制御する。移動制御部は、車速検出部から出力される信号が第１車速に比べて高速な第２車速より速い車速を示すとき、誘電体レンズ部から出射するレーダビームの方向が舵角検出部から出力される信号が示す車両の進行方向となるように移動機構を動作制御する。移動制御部は、車速検出部から出力される信号が第１車速より速く第２車速以下の車速を示すとき、誘電体レンズ部から出射するレーダビームの方向が舵角検出部から出力される信号が示す車両の進行方向となる位置を含む全範囲の１部に対して往復移動するように移動機構を動作制御する。
【００１５】
第９の発明は、周辺の物体を検知するレーダ装置が設置された車両である。レーダ装置は、レーダモジュール、誘電体レンズ部、移動機構、および移動制御部を備える。レーダモジュールは、車両に設けられたバンパーの内側空間に設けられ、所定の出射方向に対してレーダビームを放射する。誘電体レンズ部は、バンパーを加工してまたはバンパーの内側面に沿った近傍に別体で設けられ、レーダモジュールから入射するレーダビームの位置に応じて異なった角度に屈折させて出射するレンズが形成されている。移動機構は、レーダモジュールおよび誘電体レンズ部の少なくとも一方をレーダモジュールのレーダビーム出射方向に対して垂直に移動させる。移動制御部は、車両の走行状態に応じて誘電体レンズ部から出射するレーダビームの方向を決定し、レーダモジュールと誘電体レンズ部との相対的な位置関係がその方向にレーダビームが出射される位置となるように移動機構を動作制御する。
【００１６】
第１０の発明は、周辺の物体を検知するレーダ装置が設置される車両のバンパーである。バンパーは、レンズ部が形成されている。レンズ部は、誘電体材料で構成され、所定のレーダモジュールから出射されるレーダビームを内側面から入射して、その入射するレーダビームの位置が所定の方向に移動することに応じて、車両の水平方向に対して異なった角度に屈折させて出射する。レンズ部は、内側面にレーダビームを入射する１つの凹レンズ面、または所定の方向に並設され、車両の水平方向に対して異なった角度にそれぞれ屈折させる複数の凹面を有する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の車載用レーダ装置は、搭載される車両の走行状態に応じてレーダモジュールおよび誘電体レンズ部の少なくとも一方を移動させて、放射するレーダビームのビーム放射方向を変化させることができる。また、一般的に周辺の物体を検出するためのレーダビームの出射方向は、車両を基準として水平な放射方向となるが、レーダモジュールや誘電体レンズ部の移動方向がビーム出射方向に対して垂直であるため、車両のボディなどに沿った方向となり、レーダモジュールや誘電体レンズ部を移動させる距離自体を充分に確保できる。したがって、レーダ装置の低コスト化やレーダモジュール、誘電体レンズ部、および移動機構を設置する奥行き面での省スペース化を実現できる。また、１つのレーダモジュールを用いるため、低コストで実現できるものである。
【００１８】
上記第２の発明によれば、レーダモジュールまたは誘電体レンズ部を所定の方向に往復移動させることによって、出射されるビーム方向を連続的に変化させてビームスキャンを行うことができる。また、車両の走行状態、例えば交差点での右左折時やカーブ走行時等に応じてビームの方向切替えやビームスキャンを行うことができる。このビームスキャンについても、１つのレーダモジュールを用いているため、電子スキャン等に比べ低コストで実現できる。
【００１９】
上記第３の発明によれば、搭載される車両の走行状態に応じてレーダモジュールを移動させて、ビームスキャンやビーム放射方向を変化させることができる。また、誘電体レンズ部が車両に備えられたバンパーを加工して形成され、レーダモジュールの移動方向がバンパーに対して平行となるため、レーダモジュールを移動させる距離自体を充分に確保できる。したがって、レーダ装置の低コスト化やレーダモジュール、誘電体レンズ部、および移動機構を設置する奥行き面での省スペース化を実現できる。
【００２０】
上記第４の発明によれば、搭載される車両の走行状態に応じて誘電体レンズ部を移動させて、ビームスキャンやビーム放射方向を変化させることができる。また、誘電体レンズ部が車両に備えられたバンパーと別体で当該バンパーの内側面に沿って移動可能に構成され、誘電体レンズ部の移動方向がバンパーに対して平行となるため、誘電体レンズ部を移動させる距離自体を充分に確保できる。したがって、レーダ装置の低コスト化やレーダモジュール、誘電体レンズ部、および移動機構を設置する奥行き面での省スペース化を実現できる。
【００２１】
上記第５の発明によれば、凹レンズ面を形成することによって容易にビームスキャンやビーム放射方向を変化させる誘電体レンズ部を構成することが可能であり、それらの形状によって出射するビーム放射方向を調整することができる。
【００２２】
上記第６の発明によれば、複数の凹面を形成することによって容易にビームスキャンやビーム放射方向を変化させる誘電体レンズ部を構成することが可能であり、それらの形状によって出射するビーム放射方向を調整することができる。
【００２３】
上記第７の発明によれば、搭載される車両の車速およびハンドル舵角に応じて、ビームスキャンやビーム放射方向を変化させることができる。
【００２４】
上記第８の発明によれば、搭載される車両の車速およびハンドル舵角に応じて、ビームスキャンする範囲や方向およびビーム放射方向を変化させることができる。
【００２５】
また、本発明の車両によれば、上述したレーダ装置を搭載することによって、上述したレーダ装置と同様の効果を得ることができる。
【００２６】
また、本発明のバンパーによれば、上述したレーダ装置の誘電体レンズ部を構成するため、車両にレーダ装置を設置する場合の低コスト化ならびに奥行き面での省スペース化が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
（第１の実施形態）
図面を参照して、本発明の第１の実施形態に係るレーダ装置について説明する。なお、図１は、当該レーダ装置の機能構成を示すブロック図である。典型的には、当該レーダ装置は、車両に搭載されて用いられる。
【００２８】
図１において、当該レーダ装置は、レーダモジュール１ａ、誘電体レンズ部２ａ、移動機構３ａ、制御部４ａ、中央処理装置５、車速パルス送信部６、およびハンドル舵角送信部７を有している。レーダモジュール１ａは、放射するレーダビームによって車両周辺の障害物を検知する。誘電体レンズ部２ａは、後述するレンズ部を含んでおり、レーダモジュール１ａから放射されるレーダビームを境界面で屈折させる。移動機構３ａは、レーダモジュール１ａがレーダビームを放射する出射方向に対して垂直に当該レーダモジュール１ａを移動させ、誘電体レンズ部２ａが有するレンズ部にレーダモジュール１ａから放射されるレーダビームを入射させる。制御部４ａは、中央処理装置５から送信される制御信号に応じて、移動機構３ａがレーダモジュール１ａを移動させる動作を制御する。車速パルス送信部６は、搭載される車両の車速を示す車速パルス信号を中央処理装置５に出力する。また、ハンドル舵角送信部７は、搭載される車両のハンドル舵角を示すハンドル舵角信号を中央処理装置５に出力する。そして、中央処理装置５は、受け取った車速パルス信号およびハンドル舵角信号に基づいて適切なレーダビームの出射方向やスキャン範囲を設定し、当該出射方向およびスキャン範囲に応じた制御信号を制御部４ａへ出力する。
【００２９】
このように、当該レーダ装置は、搭載される車両の車速やハンドル舵角に応じて制御部４ａが移動機構３ａを動作させることによって、レーダビームの出射方向やスキャン範囲を切替えることができる。なお、複数のレーダモジュール１ａ、誘電体レンズ部２ａ、移動機構３ａ、および制御部４ａの組をそれぞれ搭載される車両の所定箇所に設置し、中央処理装置５がそれぞれの組を制御してもかまわない。説明を具体的にするために、第１の実施形態では、搭載される車両前方および車両後方のバンパー内にそれぞれ４組ずつ並べて設置し、それぞれのレーダモジュール１ａを誘電体レンズ部２ａに対して移動させる一例を用いる。そして、車両前方のバンパー内に設けられる４組のうち、両端の２組はコーナに設置される。また、車両後方のバンパー内に設けられる４組のうち、両端の２組はコーナに設置される。中央処理装置５が行う詳細な動作制御の内容は、後述する。
【００３０】
レーダモジュール１ａは、例えばレーザーレーダ、ミリ波レーダ、準ミリ波レーダ等の車載用レーダとする。具体的には、レーダモジュール１ａは、水平方向に±１５°および垂直方向に±１０°程度の検知範囲を持つセンサであり、そのサイズが７０ｍｍ（横）×５０ｍｍ（縦）×１０ｍｍ（厚み）程度である。
【００３１】
誘電体レンズ部２ａは、レーダモジュール１ａが移動しながら放射するレーダビームを、そのレーダモジュール１ａの位置に応じて出射する方向が変化するように形成されたレンズ部を有している。具体的には、誘電体レンズ部２ａは、搭載される車両の前後に固設されているバンパーを加工して形成される。そして、バンパーは、少なくともレンズ部として機能する部位が誘電体材料で形成されている。例えば、誘電体レンズ部２ａのレンズ面は、入射側が１つの凹レンズ面やフレネルレンズの形状、あるいは異なるビーム屈折角度を有するくぼみを段階的に組み合わせた形状であり、出射側が平面となった加工形状とする。なお、レーダモジュール１ａの初期位置は、そのビーム方向が屈折しない正面となる位置とする。
【００３２】
図２は、入射側を１つの凹レンズ面とした加工形状を有する誘電体レンズ部２ａのレンズ部の一例を示す概略断面図である。なお、図２は、誘電体レンズ部２ａのレンズ部中心を横断する面を断面としているが、ビームが広がる様子を明確にするために断面を白抜き領域で示している。
【００３３】
図２において、誘電体レンズ部２ａのレンズ部は、バンパーを加工して形成され、入射側の凹面２１ａおよび出射側の平面２２によって形成される。例えば、レンズ部は、バンパーの内側面の一部を一面レンズで形成される凹レンズ面（凹面２１ａ）になるように加工することによって形成される。
【００３４】
レーダモジュール１ａから放射されたビームが凹面２１ａに入射した場合、空気と誘電体レンズ部２ａ（誘電体材料で形成されたバンパー）との誘電率の違いから、凹面２１ａおよび平面２２において当該ビームが屈折する。なお、図２では、レーダモジュール１ａから出射されるビームが凹面２１ａに入射角が０°に近い値で入射する一例を示している。
【００３５】
ここで、レーダモジュール１ａから放射されたビームは、凹面２１ａと平面２２で、空気と誘電体レンズ部２ａとの誘電率の違いから屈折する。平面２２において、誘電体レンズ部２ａの屈折率をｎ１、入射角をθ１、空気の屈折率をｎ２、出射角をθ２とすると、スネルの法則から、
ｎ１ｓｉｎθ１＝ｎ２ｓｉｎθ２
が成り立つ。ここで、ｎ１＞ｎ２なので、レーダモジュール１ａから出射されるビームが誘電体レンズ部２ａから空気へ出て行く平面２２では、入射角θ１に対して出射角θ２が大きくなる。また、レーダモジュール１ａから出射されるビームが空気から誘電体レンズ部２ａに入る凹面２１ａでは、入射角に対して出射角が小さくなる。したがって、レーダモジュール１ａから出射されるビームは、凹面２１ａに対して入射する位置に応じて平面２２から出射される方向が変化する。具体的には、凹面２１ａの中央に入射角が０°に近い値で入射するビームが屈折せずに平面２２から出射され、凹面２１ａの中央から離れると当該離れた距離に応じてビーム方向が広がって平面２２から出射される。
【００３６】
このように、誘電体レンズ部２ａの平面２２から出射されるビームの方向が変化し、レーダモジュール１ａの位置に応じて、より広範囲にビーム放射することが可能となる。例えば、誘電体レンズ部２ａの屈折率ｎ１＝１．５、空気の屈折率ｎ２＝１．０とすると、１５°方向の放射ビームが平面２２での出射角が約２３°となり、約８°ビームを広げることができる。
【００３７】
また、屈折率が大きい媒質（誘電体レンズ部２ａ）から小さい媒質（空気）にビームが出射される場合、臨界角ｓｉｎθ＝ｎ２／ｎ１（ただし、ｎ１＞ｎ２）の条件が存在し、臨界角θを超える角度で平面２２にビームが入射すると、ビームが透過せずに平面２２で全反射してしまうので、注意する必要がある。本実施形態では、上述の屈折率で考えた場合、臨界角θが約４０°となるが、レーダモジュール１ａが水平幅±１５°のビームを放射するために平面２２で全反射しない。
【００３８】
なお、上述した説明では、広角側レンズ部がバンパーの内側面の一部を凹レンズ面（凹面２１ａで示される一面レンズ）になるように加工することによって形成されたが、他の形状でもかまわない。例えば、バンパーの内側面の一部をフレネルレンズの凹レンズ面になるように加工することによって形成してもかまわない。図３は、レンズ部をフレネルレンズで構成した一例を示す概略断面図である。なお、図２と同様に図３も誘電体レンズ部２ａのレンズ部中心を横断する面を断面としているが、ビームが広がる様子を明確にするために断面を白抜き領域で示している。
【００３９】
図３において、レンズ部は、バンパーを加工して形成され、入射側の凹面２１ｂおよび出射側の平面２２によって形成される。例えば、レンズ部は、バンパーの内側面の一部をフレネルレンズの凹レンズ面（凹面２１ｂ）になるように加工することによって形成される。なお、レーダモジュール１ａから放射されたビームが凹面２１ｂに入射した後に方向が変化する説明は、上述した凹面２１ａと同様であるため、詳細な説明を省略する。
【００４０】
次に、図４および図５を参照して、レーダモジュール１ａを水平移動させることによってビーム方向を切替えるレーダ装置の動作について説明する。なお、図４は、凹面２１ａ（一面レンズ）で形成された誘電体レンズ部２ａを用いてレーダモジュール１ａを水平移動させる移動機構３ａの動作を示す車両上方から見た概略図である。図５は、異なるビーム屈折角度を有するくぼみ（凹面２１ｃ）を組み合わせて形成された誘電体レンズ部２ａを用いてレーダモジュール１ａを水平移動させる移動機構３ａの動作を示す車両上方から見た概略図である。例えば、凹面２１ｃは、それぞれ異なった傾斜角度を有する複数のくぼみで形成される。なお、凹面２１ａは、凹面２１ｂ（フレネルレンズ）で形成されてもかまわない。
【００４１】
まず、レーダモジュール１ａ、誘電体レンズ部２ａ、および移動機構３ａの位置関係および動作について説明する。図４および図５において、誘電体レンズ部２ａは、車両のバンパーを加工することによって凹面２１ａまたは２１ｃが形成されている。なお、図５に示す凹面２１ｃは、車両水平方向（つまり、バンパーの長軸方向）に並設され、それぞれバンパー内側に形成されている。移動機構３ａは、レーダモジュール１ａをバンパー内側空間内で凹面２１ａ内の異なる位置（例えば水平；図示白抜き矢印で示す）、または凹面２１ｃの並設方向（図示白抜き矢印で示す）に沿って移動させる。つまり、移動機構３ａは、レーダモジュール１ａからのレーダビームを凹面２１ａ内の異なる位置、または凹面２１ｃへ選択的に放射できる位置にレーダモジュール１ａを移動させることができる（図４および図５においては、破線で示す）。
【００４２】
図４に示すように、移動機構３ａが、凹面２１ａ内の異なる位置にレーダモジュール１ａがレーダビームを放射するようにレーダモジュール１ａを水平移動させた場合、レーダモジュール１ａから放射されるビームが凹面２１ａに入射して異なる方向へ屈折し、誘電体レンズ部２ａから外部空間へ放射される。例えば、図４では、異なる５つの放射方向を示すビームＲＢ１〜ＲＢ５が示されているが、さらにビーム角度を細分化して外部空間に放射することも可能である。そして、凹面２１ａは、凹面２１ａの中央から両端へ入射位置が離れる位置に応じて、レーダモジュール１ａから放射されるビームが当該中央から広がる方向に屈折するように加工されている。例えば、凹面２１ａの中央にレーダビームを放射するようにレーダモジュール１ａを配置した場合、レーダモジュール１ａから放射されるビームが正面方向に誘電体レンズ部２ａから外部空間へ放射される（ビームＲＢ３）。また、凹面２１ａの左端近傍にレーダビームを放射するようにレーダモジュール１ａを配置した場合、レーダモジュール１ａから放射されるビームが左方向へ屈折して誘電体レンズ部２ａから外部空間へ放射される（ビームＲＢ１）。そして、凹面２１ａの右端近傍にレーダビームを放射するようにレーダモジュール１ａを配置した場合、レーダモジュール１ａから放射されるビームが右方向へ屈折して誘電体レンズ部２ａから外部空間へ放射される（ビームＲＢ５）。このように、移動機構３ａがレーダモジュール１ａを移動させることによって、凹面２１ａを有する誘電体レンズ部２ａから外部空間へ放射されるビームが左右に屈折するため、水平方向にビームをスキャンすることができる。なお、移動機構３ａが凹面２１ａに対してレーダモジュール１ａを水平移動することができる移動可能範囲は、レーダモジュール１ａから放射されるレーダビームが少なくとも凹面２１ａ内に入射可能なできるだけ広い範囲を設定するのが好ましい。
【００４３】
図５に示すように、凹面２１ｃそれぞれにレーダモジュール１ａがレーダビームを放射するように移動機構３ａがレーダモジュール１ａを並設方向に順次水平移動させた場合、レーダモジュール１ａから放射されるビームが凹面２１ｃそれぞれに入射して異なる方向へ屈折し、誘電体レンズ部２ａから外部空間へ放射される。例えば、図５では、５つのビームＲＢ１〜ＲＢ５が示されているが、さらに多くの凹面２１ｃを形成して、さらにビーム角度が細分化されて外部空間に放射されてもかまわない。そして、両端付近に形成された凹面２１ｃは、レーダモジュール１ａから放射されるビームが中央から広がる方向に屈折するように加工されており、中央に行くにしたがって屈折が小さくなるように加工されている。例えば、中央に形成された凹面２１ｃ（平面となるため凹面とならない）にレーダビームを放射するようにレーダモジュール１ａを配置した場合、レーダモジュール１ａから放射されるビームが正面方向に誘電体レンズ部２ａから外部空間へ放射される（ビームＲＢ３）。また、左端に形成された凹面２１ｃにレーダビームを放射するようにレーダモジュール１ａを配置した場合、レーダモジュール１ａから放射されるビームが左方向へ屈折して誘電体レンズ部２ａから外部空間へ放射される（ビームＲＢ１）。そして、右端に形成された凹面２１ｃにレーダビームを放射するようにレーダモジュール１ａを配置した場合、レーダモジュール１ａから放射されるビームが右方向へ屈折して誘電体レンズ部２ａから外部空間へ放射される（ビームＲＢ５）。このように、移動機構３ａがレーダモジュール１ａを水平移動させることによって、凹面２１ｃを有する誘電体レンズ部２ａから外部空間へ放射されるビームが左右に屈折するため、水平方向にビームをスキャンすることができる。なお、移動機構３ａが凹面２１ｃに対してレーダモジュール１ａを水平移動することができる移動可能範囲は、レーダモジュール１ａから放射されるレーダビームが左端に形成された凹面２１ｃに入射する位置からレーダビームが右端に形成された凹面２１ｃに入射する位置までに設定される。
【００４４】
次に、図６を参照して、レーダモジュール１ａを垂直移動させることによってビーム方向を切替えるレーダ装置の動作について説明する。なお、図６（ａ）は、異なるビーム屈折角度を有するくぼみ（凹面２１ｄ）を組み合わせて形成された誘電体レンズ部２ａを用いてレーダモジュール１ａが垂直移動する動作を示す斜視図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）の水平断面Ｂ−Ｂを図示Ａ方向から見た断面概略図である。図６（ｃ）は、図６（ａ）の水平断面Ｃ−Ｃを図示Ａ方向から見た断面概略図である。図６（ｄ）は、図６（ａ）の水平断面Ｄ−Ｄを図示Ａ方向から見た断面概略図である。図６（ｅ）は、図６（ａ）の水平断面Ｅ−Ｅを図示Ａ方向から見た断面概略図である。図６（ｆ）は、図６（ａ）の水平断面Ｆ−Ｆを図示Ａ方向から見た断面概略図である。
【００４５】
図６（ａ）において、誘電体レンズ部２ａは、車両のバンパーを加工することによって凹面２１ｄが形成され、その一部が図示されている。なお、図６（ａ）に示す凹面２１ｄは、車両垂直方向（つまり、バンパーの短軸方向）に並設され、それぞれバンパー内側に形成されている。移動機構３ａ（図示せず）は、レーダモジュール１ａをバンパー内側空間内で凹面２１ｄの並設方向（図示白抜き矢印で示す）に沿って移動させる。移動機構３ａは、レーダモジュール１ａからのレーダビームを凹面２１ｄへ選択的に放射できる位置にレーダモジュール１ａを移動させることができる（図６（ａ）においては、中央の凹面２１ｄへレーダビームを放射できる位置にレーダモジュール１ａが配置されている）。
【００４６】
図６（ｂ）〜図６（ｆ）に示すように、凹面２１ｄそれぞれにレーダモジュール１ａがレーダビームを放射するように移動機構３ａがレーダモジュール１ａを並設方向に順次垂直移動させた場合、レーダモジュール１ａから放射されるビームが凹面２１ｄそれぞれに入射して異なる方向へ屈折し、誘電体レンズ部２ａから外部空間へ放射される。例えば、図６では、５つのビームＲＢ１〜ＲＢ５が示されているが、さらに多くの凹面２１ｄを形成して、さらにビーム角度が細分化されて外部空間に放射されてもかまわない。そして、上下端付近に形成された凹面２１ｄは、レーダモジュール１ａから放射されるビームが左右に広がる方向に屈折するように加工されており、中央に行くにしたがって屈折が小さくなるように加工されている。例えば、中央に形成された凹面２１ｄ（平面となるため凹面とはならない）にレーダビームを放射するようにレーダモジュール１ａを配置した場合、レーダモジュール１ａから放射されるビームが正面方向に誘電体レンズ部２ａから外部空間へ放射される（ビームＲＢ３；図６（ｄ））。また、上端に形成された凹面２１ｄにレーダビームを放射するようにレーダモジュール１ａを配置した場合、レーダモジュール１ａから放射されるビームが左方向へ屈折して誘電体レンズ部２ａから外部空間へ放射される（ビームＲＢ１；図６（ｂ））。そして、下端に形成された凹面２１ｄにレーダビームを放射するようにレーダモジュール１ａを配置した場合、レーダモジュール１ａから放射されるビームが右方向へ屈折して誘電体レンズ部２ａから外部空間へ放射される（ビームＲＢ５；図６（ｆ））。このように、移動機構３ａがレーダモジュール１ａを垂直移動させることによって、凹面２１ｄを有する誘電体レンズ部２ａから外部空間へ放射されるビームが左右に屈折するため、水平方向にビームをスキャンすることができる。ただし、垂直移動の場合、左右にスキャンしながら上下に移動するので、厳密には斜めにスキャンしていることになる。なお、移動機構３ａが凹面２１ｄに対してレーダモジュール１ａを垂直移動することができる移動可能範囲は、レーダモジュール１ａから放射されるレーダビームが上端に形成された凹面２１ｄに入射する位置からレーダビームが下端に形成された凹面２１ｄに入射する位置までに設定される。
【００４７】
なお、図４〜図６において、誘電体レンズ部２ａを上下方向に屈折するように加工した場合、垂直方向にビームをスキャンすることができる。ただし、図５のように、水平方向にレーダモジュール１ａが移動する場合、上下にスキャンしながら左右に動くので、厳密には斜めにスキャンしていることになる。
【００４８】
次に、図７を参照して、レーダモジュール１ａを移動させることによってビーム方向およびスキャン範囲を切替えるレーダ装置の動作について説明する。なお、図７は、搭載される車両の車速およびハンドル舵角に応じて制御する中央処理装置５の動作を示すフローチャートである。
【００４９】
図７において、中央処理装置５は、車速パルス送信部６より車速パルス信号（ステップＳ５１）およびハンドル舵角送信部７よりハンドル舵角信号（ステップＳ５２）を受け取る。そして、中央処理装置５は、受け取った車速パルス信号に基づいて車速を演算し、当該車速が閾値Ｍ以下か否か（ステップＳ５３）、および当該車速が閾値Ｎ以下か否か（ステップＳ５４）を判断する。ここで、閾値ＭおよびＮは任意の値であり、例えばＭ＝２０ｋｍ／ｈ、Ｎ＝６０ｋｍ／ｈである。後述により明らかとなるが、閾値Ｍは、スキャン範囲を拡大して車両周辺の障害物を検出するか否かを判断するための閾値である。また、閾値Ｎは、ハンドル舵角方向に応じて所定の方向にビーム方向を固定して相対的に遠くの障害物を検出するか否かを判断するための閾値である。中央処理装置５は、車速≦Ｍの場合（ステップＳ５３でＹｅｓ）に処理を次のステップＳ５５に進め、Ｍ＜車速≦Ｎの場合（ステップＳ５４でＹｅｓ）に処理を次のステップＳ５６に進め、Ｎ＜車速の場合（ステップＳ５３およびＳ５４がいずれもＮｏ）に処理を次のステップＳ６０に進める。
【００５０】
ステップＳ５５において、中央処理装置５は、各レーダモジュール１ａが上述した移動可能範囲全域を所定の速度で往復移動するように制御部４ａを介して移動機構３ａの動作を制御する。具体的には、中央処理装置５は、制御部４ａに各移動機構３ａを往復移動させるための制御信号を送信し、その制御信号を受信した制御部４ａが移動機構３ａを動作させてレーダモジュール１ａを往復移動させる。そして、中央処理装置５は、処理を次のステップＳ６４に進める。これにより、車両が車速Ｍ以下の場合に、各レーダモジュール１ａが上記移動可能範囲全域を所定の速度で往復移動しながら放射されるビームが誘電体レンズ部２ａを通過し、スキャン範囲を拡大して車両周辺の障害物を検出することができる。
【００５１】
ステップＳ５６において、中央処理装置５は、上記ステップＳ５２で受け取ったハンドル舵角信号に基づいて車両の進行方向を演算し、当該車両の進行方向が左か否か、当該車両の進行方向が直進か否か、および当該車両の進行方向が右か否かを判断する。
【００５２】
車両の進行方向が左の場合、車両の主に左側をビームスキャンするために、中央処理装置５は、レーダモジュール１ａが車両に対して左側をビームスキャンするように制御部４ａを介して移動機構３ａの動作を制御する（ステップＳ５７）。具体的には、中央処理装置５は、制御部４ａに移動機構３ａを移動させるための制御信号を送信し、その制御信号を受信した制御部４ａが移動機構３ａを動作させる。そして、制御部４ａは、車両の前方バンパーに設置されているレーダモジュール１ａについては、上記誘電体レンズ部２ａに対する移動可能範囲のうち左半分をレーダモジュール１ａが往復移動するように移動機構３ａを制御する。また、制御部４ａは、車両の後方バンパーに設置されているレーダモジュール１ａについては、上記誘電体レンズ部２ａに対する移動可能範囲のうち右半分をレーダモジュール１ａが往復移動するように移動機構３ａを制御する。そして、中央処理装置５は、処理を次のステップＳ６４に進める。これにより、車両が車速Ｎ以下で進行方向が左の場合にレーダ装置が車両の主に左方向をビームスキャンすることができる。
【００５３】
車両の進行方向が直進の場合、車両の主に前後方向をビームスキャンするために、中央処理装置５は、レーダモジュール１ａが車両に対して前後方向をビームスキャンするように制御部４ａを介して移動機構３ａの動作を制御する（ステップＳ５８）。具体的には、中央処理装置５は、制御部４ａに移動機構３ａを移動させるための制御信号を送信し、その制御信号を受信した制御部４ａが移動機構３ａを動作させる。そして、制御部４ａは、車両の前方および後方バンパーに設置されているレーダモジュール１ａについて、上記誘電体レンズ部２ａに対する移動可能範囲のうち中央付近をレーダモジュール１ａが往復移動するように移動機構３ａを制御する。そして、中央処理装置５は、処理を次のステップＳ６４に進める。これにより、車両が車速Ｎ以下で進行方向が直進の場合にレーダ装置が車両の主に前後方向をビームスキャンすることができる。
【００５４】
車両の進行方向が右の場合、車両の主に右側をビームスキャンするために、中央処理装置５は、レーダモジュール１ａが車両に対して右側をビームスキャンするように制御部４ａを介して移動機構３ａの動作を制御する（ステップＳ５９）。具体的には、中央処理装置５は、制御部４ａに移動機構３ａを移動させるための制御信号を送信し、その制御信号を受信した制御部４ａが移動機構３ａを動作させる。そして、制御部４ａは、車両の前方バンパーに設置されているレーダモジュール１ａについては、上記誘電体レンズ部２ａに対する移動可能範囲のうち右半分をレーダモジュール１ａが往復移動するように移動機構３ａを制御する。また、制御部４ａは、車両の後方バンパーに設置されているレーダモジュール１ａについては、上記誘電体レンズ部２ａに対する移動可能範囲のうち左半分をレーダモジュール１ａが往復移動するように移動機構３ａを制御する。そして、中央処理装置５は、処理を次のステップＳ６４に進める。これにより、車両が車速Ｎ以下で進行方向が右の場合にレーダ装置が車両の主に右方向をビームスキャンすることができる。
【００５５】
一方、Ｎ＜車速の場合（ステップＳ５３およびＳ５４がいずれもＮｏ）、ステップＳ６０において、中央処理装置５は、上記ステップＳ５２で受け取ったハンドル舵角信号に基づいて車両の進行方向を演算し、当該車両の進行方向が左か否か、当該車両の進行方向が直進か否か、および当該車両の進行方向が右か否かを判断する。Ｎ＜車速の場合、車両が高速走行していると想定されるので、上述したようなビームスキャンを行うと検出不要な障害物まで検知してしまう可能性がある。そこで、高速走行の場合は、ビーム方向を車両進行方向に応じて切替える。
【００５６】
車両の進行方向が左の場合、車両の左方向にある障害物を検出するために、中央処理装置５は、ハンドル舵角が示す車両の左側となる方向がビーム放射方向となるように、制御部４ａを介して移動機構３ａの動作を制御する（ステップＳ６１）。具体的には、中央処理装置５は、ハンドル舵角が示す車両の左側となる方向に応じたビーム放射方向を算出し、当該ビーム放射方向に応じたレーダモジュール１ａの配置位置を決定する。そして、中央処理装置５は、制御部４ａに移動機構３ａを移動させるための制御信号を送信し、その制御信号を受信した制御部４ａが移動機構３ａを動作させる。制御部４ａは、車両の前方バンパーに設置されているレーダモジュール１ａについては、上記誘電体レンズ部２ａに対する移動可能範囲の左側範囲に含まれる上記配置位置でレーダモジュール１ａが固定されるように移動機構３ａを制御する。また、制御部４ａは、車両の後方バンパーに設置されているレーダモジュール１ａについては、上記誘電体レンズ部２ａに対する移動可能範囲の右側範囲に含まれる上記配置位置でレーダモジュール１ａが固定されるように移動機構３ａを制御する。そして、中央処理装置５は、処理を次のステップＳ６４に進める。これにより、車両が車速Ｎより速く進行方向が左の場合にレーダ装置が車両のハンドル舵角に応じた方向に固定してビーム放射することができる。
【００５７】
車両の進行方向が直進の場合、車両の前後方向にある障害物を検出するために、中央処理装置５は、ハンドル舵角が示す車両の前後方向がビーム放射方向となるように、制御部４ａを介して移動機構３ａの動作を制御する（ステップＳ６２）。具体的には、中央処理装置５は、ハンドル舵角が示す車両の前後方向に応じたビーム放射方向を算出し、当該ビーム放射方向に応じたレーダモジュール１ａの配置位置を決定する。そして、中央処理装置５は、制御部４ａに移動機構３ａを移動させるための制御信号を送信し、その制御信号を受信した制御部４ａが移動機構３ａを動作させる。制御部４ａは、車両の前方および後方バンパーに設置されているレーダモジュール１ａについては、上記誘電体レンズ部２ａに対する移動可能範囲に含まれる上記配置位置でレーダモジュール１ａが固定されるように移動機構３ａを制御する。そして、中央処理装置５は、処理を次のステップＳ６４に進める。これにより、車両が車速Ｎより速く進行方向が直進の場合にレーダ装置が車両のハンドル舵角に応じた前後方向に固定してビーム放射することができる。
【００５８】
車両の進行方向が右の場合、車両の右方向にある障害物を検出するために、中央処理装置５は、ハンドル舵角が示す車両の右側となる方向がビーム放射方向となるように、制御部４ａを介して移動機構３ａの動作を制御する（ステップＳ６３）。具体的には、中央処理装置５は、ハンドル舵角が示す車両の右側となる方向に応じたビーム放射方向を算出し、当該ビーム放射方向に応じたレーダモジュール１ａの配置位置を決定する。そして、中央処理装置５は、制御部４ａに移動機構３ａを移動させるための制御信号を送信し、その制御信号を受信した制御部４ａが移動機構３ａを動作させる。制御部４ａは、車両の前方バンパーに設置されているレーダモジュール１ａについては、上記誘電体レンズ部２ａに対する移動可能範囲の右側範囲に含まれる上記配置位置でレーダモジュール１ａが固定されるように移動機構３ａを制御する。また、制御部４ａは、車両の後方バンパーに設置されているレーダモジュール１ａについては、上記誘電体レンズ部２ａに対する移動可能範囲の左側範囲に含まれる上記配置位置でレーダモジュール１ａが固定されるように移動機構３ａを制御する。そして、中央処理装置５は、処理を次のステップＳ６４に進める。これにより、車両が車速Ｎより速く進行方向が右の場合にレーダ装置が車両のハンドル舵角に応じた方向に固定してビーム放射することができる。
【００５９】
ステップＳ６４において、中央処理装置５は、車両周辺の障害物検知を終了するか否かを判断する。そして、中央処理装置５は、検知を継続する場合、上記ステップＳ５１戻って処理を継続する。一方、中央処理装置５は、検知を終了する場合、当該フローチャートによる処理を終了する。これらの処理により、車速やハンドル舵角に応じてビームスキャンする方向および幅やビーム放射方向を切替えることができる。
【００６０】
次に、図８、図９、および図１０を参照して、レーダ装置が搭載された車両Ｃの走行状態に応じた各ビームスキャンおよびビーム放射方向について説明する。なお、図８（ａ）は、レーダ装置が搭載された車両Ｃが交差点を左折する際の各ビームスキャンを示す図である。図８（ｂ）は、レーダ装置が搭載された車両Ｃが交差点を右折する際の各ビームスキャンを示す図である。図９（ａ）は、レーダ装置が搭載された車両Ｃが左カーブ道路を走行する際の各ビームスキャンを示す図である。図９（ｂ）は、レーダ装置が搭載された車両Ｃが車線変更を行う際の各ビームスキャンを示す図である。図１０（ａ）は、レーダ装置が搭載された車両Ｃが高速走行する際の各ビーム放射方向を示す図である。図１０（ｂ）は、レーダ装置が搭載された車両Ｃが高速で右カーブ道路を走行する際の各ビーム放射方向を示す図である。
【００６１】
図８（ａ）において、車両Ｃが閾値Ｍ以下の低速で交差点を左折する際、車両Ｃに設置された全てのレーダモジュール１ａが上記移動可能範囲全域を所定の速度で往復移動してビームスキャンを行う。これによって、車両Ｃの周囲からは、最も広範囲のビームスキャンＢＳＷによるビームが放射され、車両Ｃ周辺の広い範囲を検知する。例えば、車両Ｃが左折することによる内輪差空間にバイクＢｉが走行している場合、バイクＢｉを検知することによってバイクＢｉが車両Ｃに巻き込まれる事故を防止することができる。
【００６２】
図８（ｂ）において、車両Ｃが閾値Ｍ以下の低速で交差点を右折する際、車両Ｃに設置された全てのレーダモジュール１ａが上記移動可能範囲全域を所定の速度で往復移動してビームスキャンを行う。これによって、車両Ｃの周囲からは、最も広範囲のビームスキャンＢＳＷによるビームが放射され、車両Ｃ周辺の広い範囲を検知する。例えば、車両Ｃが右折時に死角となる空間に自転車Ｂｙが横断している場合、自転車Ｂｙを検知することによって自転車Ｂｙが車両Ｃと接触する事故を防止することができる。
【００６３】
図９（ａ）において、車両Ｃが閾値Ｍ＜車速≦閾値Ｎで左カーブ道路を走行している際、車両Ｃの前方バンパーに設置されるレーダモジュール１ａが上記移動可能範囲全域の主に左側範囲を所定の速度で往復移動してビームスキャンを行う。また、車両Ｃの後方バンパーに設置されるレーダモジュール１ａが上記移動可能範囲全域の主に右側範囲を所定の速度で往復移動してビームスキャンを行う。これによって、車両Ｃの前方バンパーからは主に車両の前方左側をスキャン範囲とするビームスキャンＢＳＬおよび車両Ｃの後方バンパーからは主に車両の後方左側をスキャン範囲とするビームスキャンＢＳＲによるビームが放射され、車両Ｃの左側空間を主に検知する。
【００６４】
図９（ｂ）において、車両Ｃが閾値Ｍ＜車速≦閾値Ｎで右側車線に車線変更する際、車両Ｃの前方バンパーに設置されるレーダモジュール１ａが上記移動可能範囲全域の主に右側範囲を所定の速度で往復移動してビームスキャンを行う。また、車両Ｃの後方バンパーに設置されるレーダモジュール１ａが上記移動可能範囲全域の主に左側範囲を所定の速度で往復移動してビームスキャンを行う。これによって、車両Ｃの前方バンパーからは主に車両の前方右側をスキャン範囲とするビームスキャンＢＳＲおよび車両Ｃの後方バンパーからは主に車両の後方右側をスキャン範囲とするビームスキャンＢＳＬによるビームが放射され、車両Ｃの右側空間を主に検知する。
【００６５】
図１０（ａ）において、車両Ｃが閾値Ｎより速い高速で直進走行する際、車両Ｃに設置された全てのレーダモジュール１ａが車両の前後方向を固定されたビーム放射方向（例えば、図４〜図６に示すビームＲＢ３）としてビームを放射する。これによって、車両Ｃの前方バンパーからは車両の前方正面をビーム放射方向とするビームＲＢ３および車両Ｃの後方バンパーからは車両の後方正面をビーム放射方向とするビームＲＢ３によるビームが放射され、車両Ｃの前後方正面空間を検知する。
【００６６】
図１０（ｂ）において、車両Ｃが閾値Ｎより速い高速で右カーブ道路を走行している際、車両Ｃの前方バンパーに設置されるレーダモジュール１ａが車両のハンドル舵角に応じた車両前方右方向をビーム放射方向（例えば、図４〜図６に示すビームＲＢ５）としてビームを放射する。また、車両Ｃの後方バンパーに設置されるレーダモジュール１ａが車両のハンドル舵角に応じた車両後方右方向をビーム放射方向（例えば、図４〜図６に示すビームＲＢ１）としてビームを放射する。これによって、車両Ｃの前方バンパーからは車両の前方右方向をビーム放射方向とするビームＲＢ５および車両Ｃの後方バンパーからは車両の後方右方向をビーム放射方向とするビームＲＢ１によるビームが放射され、車両Ｃの前後方右側空間を検知する。
【００６７】
このように、第１の実施形態に係るレーダ装置では、搭載される車両の走行状態（車速、ハンドル舵角）に応じてレーダモジュールを移動させて、ビームスキャン方向および範囲やビーム放射方向を変化させることができる。例えば、車両が低速走行時では周辺を広く監視する目的で広範囲のビームスキャンを行うことができる。また、車両が中速走行時ではハンドル舵角で示される車両の進行方向を主にビームスキャンすることができる。さらに、車両が高速走行時では車両の進行方向の遠い位置を監視するためにビーム放射方向を固定して障害物を検知することができる。また、ビームスキャン方向および範囲やビーム放射方向を変化させる誘電体レンズ部が車両に備えられたバンパーを加工して形成され、レーダモジュールの移動方向がバンパーに対して平行であるため、レーダモジュールを移動させる距離自体を充分に確保できる。したがって、レーダ装置の低コスト化やレーダモジュール、誘電体レンズ部、および移動機構を設置する奥行き面での省スペース化を実現できる。
【００６８】
（第２の実施形態）
図面を参照して、本発明の第２の実施形態に係るレーダ装置について説明する。なお、図１１は、当該レーダ装置の機能構成を示すブロック図である。典型的には、当該レーダ装置も、車両に搭載されて用いられる。第１の実施形態ではビームスキャンや放射方向を変えるためにレーダモジュールを移動させたが、第２の実施形態では誘電体レンズ部を移動させる。
【００６９】
図１１において、当該レーダ装置は、レーダモジュール１ｂ、誘電体レンズ部２ｂ、移動機構３ｂ、制御部４ｂ、中央処理装置５、車速パルス送信部６、およびハンドル舵角送信部７を有している。なお、中央処理装置５、車速パルス送信部６、およびハンドル舵角送信部７については、第１の実施形態の構成と同様であるため、同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。
【００７０】
レーダモジュール１ｂは、レーダ装置が搭載される車両に固設され、放射するレーダビームによって車両周辺の障害物を検知する。誘電体レンズ部２ｂは、後述するレンズ部を含んでおり、レーダモジュール１ｂから放射されるレーダビームを境界面で屈折させる。移動機構３ｂは、レーダモジュール１ｂがレーダビームを放射する出射方向に対して垂直に誘電体レンズ部２ｂを移動させ、誘電体レンズ部２ｂが有するレンズ部にレーダモジュール１ｂから放射されるレーダビームを入射させる。制御部４ｂは、中央処理装置５から送信される制御信号に応じて、移動機構３ｂが誘電体レンズ部２ｂを移動させる動作を制御する。
【００７１】
このように、当該レーダ装置は、搭載される車両の車速やハンドル舵角に応じて制御部４ｂが移動機構３ｂを動作させることによって、レーダビームの出射方向やスキャン範囲を切替えることができる。なお、第１の実施形態と同様に、複数のレーダモジュール１ｂ、誘電体レンズ部２ｂ、移動機構３ｂ、および制御部４ｂの組をそれぞれ搭載される車両の所定箇所に設置し、中央処理装置５がそれぞれの組を制御してもかまわない。説明を具体的にするために、第２の実施形態では、第１の実施形態と同様に搭載される車両前方および車両後方のバンパー内にそれぞれ４組ずつ並べて設置し、それぞれの誘電体レンズ部２ｂをレーダモジュール１ｂに対して移動させる一例を用いる。そして、車両前方のバンパー内に設けられる４組のうち、両端の２組はコーナに設置される。また、車両後方のバンパー内に設けられる４組のうち、両端の２組はコーナに設置される。中央処理装置５が行う詳細な動作制御の内容は、後述する。
【００７２】
レーダモジュール１ｂは、レーダモジュール１ａと同様に、例えばレーザーレーダ、ミリ波レーダ、準ミリ波レーダ等の車載用レーダとする。具体的には、レーダモジュール１ｂは、水平方向に±１５°および垂直方向に±１０°程度の検知範囲を持つセンサであり、そのサイズが７０ｍｍ（横）×５０ｍｍ（縦）×１０ｍｍ（厚み）程度である。
【００７３】
誘電体レンズ部２ｂは、レーダモジュール１ｂが放射するレーダビームを、そのレーダモジュール１ｂに対する位置に応じて出射する方向が変化するように形成されたレンズ部を有している。具体的には、誘電体レンズ部２ｂは、搭載される車両の前後に固設されているバンパーと同じ素材（誘電体材料）を加工して形成され、移動機構３ｂからの駆動力を受けて当該バンパーに沿って移動する。例えば、誘電体レンズ部２ｂが有するレンズ部は、誘電体レンズ部２ｂのレンズ面は、入射側が一面レンズである凹レンズ面やフレネルレンズの形状、あるいは異なるビーム屈折角度を有するくぼみを段階的に組み合わせた形状であり、出射側が平面となった加工形状とする。なお、誘電体レンズ部２ｂの初期位置は、レーダモジュール１ｂから放射されるビーム方向が屈折しない正面となる位置とする。
【００７４】
図１２は、入射側を凹レンズ面とした加工形状を有する誘電体レンズ部２ｂのレンズ部の一例を示す概略断面図である。なお、図１２は、誘電体レンズ部２ｂのレンズ部中心を横断する面を断面としているが、ビームが広がる様子を明確にするために断面を白抜き領域で示している。
【００７５】
図１２において、誘電体レンズ部２ｂレンズ部は、入射側の凹面２５ａおよび出射側の平面２６によって形成される。例えば、レンズ部は、誘電体材料の一部を一面レンズである凹レンズ面（凹面２５ａ）になるように加工することによって形成される。誘電体レンズ部２ｂは、平面２６と搭載されるバンパーの内側平面とを当接して設置される。したがって、平面２６とバンパーとの間には、空気層が形成される。なお、誘電体レンズ部２ｂが内側に設置されるバンパーの外側平面を平面２７とする。
【００７６】
レーダモジュール１ｂから放射されたビームが凹面２５ａに入射した場合、空気と誘電体レンズ部２ｂ（誘電体材料）との誘電率の違いから、凹面２５ａ、平面２６、および平面２７において当該ビームが屈折する。なお、図１２では、レーダモジュール１ｂから出射されるビームが凹面２５ａに入射角が０°に近い値で入射する一例を示している。
【００７７】
ここで、誘電体レンズ部２ｂとバンパーとの間に空気層が介在するので、レーダモジュール１ｂから放射されたビームは、誘電体レンズ部２ｂを通過した後、当該空気層を通過しさらにバンパーを通過することになる。したがって、レーダモジュール１ｂから放射されたビームは、凹面２５ａと平面２６および２７で、空気、誘電体レンズ部２ｂ、およびバンパーの誘電率の違いから屈折する。バンパーの屈折率をｎ１、出射角をθ１、空気の屈折率をｎ２、および誘電体レンズ部２ｂの屈折率をｎ３、入射角をθ３とすると、スネルの法則から、
ｎ３ｓｉｎθ３＝ｎ１ｓｉｎθ１
が成り立つ。つまり、誘電体レンズ部２ｂの誘電率とバンパーの誘電率とが等しい場合、誘電体レンズ部２ｂの屈折率ｎ３とバンパーの屈折率ｎ１とが等しくなるため、出射角θ１と入射角θ３とが等しくなる。したがって、入射角θ３を誘電体レンズ部２ｂの移動によって変化させることによって、バンパーから放射される出射角θ１を変化させることができる。また、誘電体レンズ部２ｂの誘電率をバンパーの誘電率より大きくした場合、誘電体レンズ部２ｂの屈折率ｎ３がバンパーの屈折率ｎ１と比較して大きくなるため、出射角θ１を入射角θ３より大きくすることができ、バンパーから放射される方向を広げながら変化させることができる。
【００７８】
なお、上述した説明では、誘電体レンズ部２ｂのレンズ部が凹レンズ面（凹面２５ａで示される一面レンズ）になるように加工することによって形成されたが、他の形状でもかまわない。例えば、フレネルレンズの凹レンズ面になるように加工することによって形成してもかまわない。図１３は、レンズ部をフレネルレンズで構成した一例を示す概略断面図である。なお、図１２と同様に図１３も誘電体レンズ部２ｂのレンズ部中心を横断する面を断面としているが、ビームが広がる様子を明確にするために断面を白抜き領域で示している。
【００７９】
図１３において、誘電体レンズ部２ｂのレンズ部は、入射側の凹面２５ｂおよび出射側の平面２６によって形成される。例えば、レンズ部は、フレネルレンズの凹面（凹面２５ｂ）になるように加工することによって形成される。なお、レーダモジュール１ｂから放射されたビームが凹面２５ｂに入射した後の説明は、上述した凹面２５ａと同様であるため、詳細な説明を省略する。
【００８０】
次に、図１４〜図１９を参照して、誘電体レンズ部２ｂを水平移動させることによってビーム方向を切替えるレーダ装置の動作について説明する。なお、図１４〜図１８は、レーダモジュール１ｂに対して、凹面２５ａ（一面レンズ）で形成された誘電体レンズ部２ｂを水平移動させる移動機構３ｂの動作を示す車両上方から見た概略図である。図１９は、レーダモジュール１ｂに対して、異なるビーム屈折角度を有するくぼみ（凹面２５ｃ）を組み合わせて形成された誘電体レンズ部２ｂを水平移動させる移動機構３ｂの動作を示す車両上方から見た概略図である。例えば、凹面２５ｃは、それぞれ異なった傾斜角度を有する複数のくぼみで形成される。なお、凹面２５ａは、凹面２５ｂ（フレネルレンズ）で形成されてもかまわない。
【００８１】
まず、レーダモジュール１ｂ、誘電体レンズ部２ｂ、および移動機構３ｂの位置関係および動作について説明する。図１４〜図１９において、誘電体レンズ部２ｂは、車両のバンパーの内側に沿ってその長軸方向に移動可能に設置されており、凹面２５ａまたは２５ｃが形成されている。なお、図１９に示す凹面２５ｃは、車両水平方向（つまり、誘電体レンズ部２ｂの移動方向であり、バンパーの長軸方向）に並設されている。移動機構３ｂは、誘電体レンズ部２ｂをバンパー内側に沿って移動させる。移動機構３ｂは、誘電体レンズ部１ｂをバンパー内側空間内で凹面２５ａ内の異なる位置（例えば水平）にレーダモジュール１ｂから放射されるビームが入射する、または凹面２５ｃの並設方向に沿って移動させる。つまり、移動機構３ｂは、レーダモジュール１ｂからのレーダビームを凹面２５ａ内の異なる位置、または凹面２５ｃへ選択的に放射できる位置に誘電体レンズ部２ｂを移動させることができる。
【００８２】
図１４〜図１８に示すように、移動機構３ｂが凹面２５ａ内の異なる位置にレーダモジュール１ｂがレーダビームを放射するように誘電体レンズ部２ｂを水平移動させた場合、レーダモジュール１ｂから放射されるビームが凹面２５ａに入射して異なる方向屈折し、誘電体レンズ部２ｂからバンパーを介して外部空間へ放射される。例えば、図１４〜図１８では、異なる５つの放射方向を示すビームＲＢ１〜ＲＢ５が示されているが、さらにビーム角度を細分化して外部空間に放射することも可能である。そして、凹面２５ａは、凹面２５ａの中央から両端へ入射位置が離れる位置に応じて、レーダモジュール１ｂから放射されるビームが当該中央から広がる方向に屈折するように加工されている。例えば、凹面２５ａの中央にレーダビームを放射するように誘電体レンズ部２ｂを配置した場合、レーダモジュール１ｂから放射されるビームが正面方向に誘電体レンズ部２ｂからバンパーを介して外部空間へ放射される（図１６；ビームＲＢ３）。また、凹面２５ａの左端近傍にレーダビームを放射するように誘電体レンズ部２ｂを配置した場合、レーダモジュール１ｂから放射されるビームが左方向へ屈折して誘電体レンズ部２ｂからバンパーを介して外部空間へ放射される（図１４；ビームＲＢ１）。そして、凹面２５ａの右端近傍にレーダビームを放射するように誘電体レンズ部２ｂを配置した場合、レーダモジュール１ｂから放射されるビームが右方向へ屈折して誘電体レンズ部２ｂからバンパーを介して外部空間へ放射される（図１８；ビームＲＢ５）。このように、移動機構３ｂが誘電体レンズ部２ｂを移動させることによって、凹面２５ａを有する誘電体レンズ部２ｂからバンパーを介して外部空間へ放射されるビームが左右に屈折するため、水平方向にビームをスキャンすることができる。なお、移動機構３ｂがレーダモジュール１ｂに対して誘電体レンズ部２ｂを水平移動することができる移動可能範囲は、レーダモジュール１ｂから放射されるレーダビームが少なくとも凹面２５ａ内に入射可能なできるだけ広い範囲を設定するのが好ましい。
【００８３】
図１９に示すように、凹面２５ｃそれぞれにレーダモジュール１ｂがレーダビームを放射するように移動機構３ｂが誘電体レンズ部２ｂをそれらの並設方向に順次水平移動させた場合、レーダモジュール１ｂから放射されるビームが凹面２５ｃそれぞれに入射して異なる方向へ屈折し、誘電体レンズ部２ｂからバンパーを介して外部空間へ放射される。例えば、図１９では、左方向へ屈折するビームＲＢ１のみが示されているが、図１４から図１８に示したビーム等と同様にさらに多くの凹面２５ｃを形成して、さらにビーム角度が細分化されたビームを外部空間に放射することも可能である。そして、両端付近に形成された凹面２５ｃは、レーダモジュール１ｂから放射されるビームが中央から広がる方向に屈折するように加工されており、中央に行くにしたがって屈折が小さくなるように加工されている。例えば、中央に形成された凹面２５ｃ（平面となるため凹面とならない）にレーダビームを放射するように誘電体レンズ部２ｂを配置した場合、レーダモジュール１ｂから放射されるビームが正面方向に誘電体レンズ部２ｂからバンパーを介して外部空間へ放射される。また、左端に形成された凹面２５ｃにレーダビームを放射するように誘電体レンズ部２ｂを配置した場合、レーダモジュール１ｂから放射されるビームが左方向へ屈折して誘電体レンズ部２ｂからバンパーを介して外部空間へ放射される（図１９；ビームＲＢ１）。そして、右端に形成された凹面２５ｃにレーダビームを放射するように誘電体レンズ部２ｂを配置した場合、レーダモジュール１ｂから放射されるビームが右方向へ屈折して誘電体レンズ部２ｂからバンパーを介して外部空間へ放射される。このように、移動機構３ｂが誘電体レンズ部２ｂを水平移動させることによって、凹面２５ｃを有する誘電体レンズ部２ｂからバンパーを介して外部空間へ放射されるビームが左右に屈折するため、水平方向にビームをスキャンすることができる。なお、移動機構３ｂが誘電体レンズ部２ｂを水平移動することができる移動可能範囲は、レーダモジュール１ｂから放射されるレーダビームが左端に形成された凹面２５ｃに入射する位置からレーダビームが右端に形成された凹面２５ｃに入射する位置までに設定される。
【００８４】
次に、図２０を参照して、誘電体レンズ部２ｂを垂直移動させることによってビーム方向を切替えるレーダ装置の動作について説明する。なお、図２０は、異なるビーム屈折角度を有するくぼみ（凹面２５ｄ）を組み合わせて形成された誘電体レンズ部２ｂがレーダモジュール１ｂに対して垂直移動する動作を示す斜視図である。
【００８５】
図２０において、誘電体レンズ部２ｂは、車両のバンパーの内側に沿って垂直方向（つまり、バンパーの短軸方向）に移動可能に設置されており、凹面２５ｄが形成され、その一部が図示されている。なお、図２０に示す凹面２５ｄは、車両垂直方向に並設され、それぞれバンパー内側を凹として形成されている。移動機構３ｂ（図示せず）は、誘電体レンズ部２ｂをバンパー内側空間内でバンパーに沿って垂直方向（図示白抜き矢印で示す）に移動させる。移動機構３ｂは、レーダモジュール１ｂからのレーダビームを凹面２５ｄへ選択的に放射できる位置に誘電体レンズ部２ｂを移動させることができる（図２０においては、中央の凹面２５ｄへレーダビームを放射できる位置に誘電体レンズ部２ｂが配置されている）。なお、各凹面２５ｄへ入射した後のビームの屈折については、誘電体レンズ部２ｂを移動させること以外、図６（ｂ）〜図６（ｆ）を用いて説明した５つのビームＲＢ１〜ＲＢ５と同様であるため、ここではこれ以上の説明を省略する。このように、移動機構３ｂが誘電体レンズ部２ｂを垂直移動させることによって、凹面２５ｄを有する誘電体レンズ部２ｂからバンパーを介して外部空間へ放射されるビームが左右に屈折するため、水平方向にビームをスキャンすることができる。なお、移動機構３ｂが誘電体レンズ部２ｂを垂直移動することができる移動可能範囲は、レーダモジュール１ｂから放射されるレーダビームが上端に形成された凹面２５ｄに入射する位置からレーダビームが下端に形成された凹面２５ｄに入射する位置までに設定される。
【００８６】
なお、図１４〜図１９において、誘電体レンズ部２ｂを上下方向に屈折するように加工した場合、垂直方向にビームをスキャンすることができる。
【００８７】
誘電体レンズ部２ｂを移動させることによってビーム方向およびスキャン範囲を切替えるレーダ装置の動作については、図７を用いて説明した第１の実施形態の中央処理装置５の動作と同様であるため、詳細な説明を省略する。
【００８８】
このように、第２の実施形態に係るレーダ装置では、搭載される車両の走行状態（車速、ハンドル舵角）に応じて誘電体レンズ部を移動させて、ビームスキャン方向および範囲やビーム放射方向を変化させることができる。例えば、車両が低速走行時では周辺を広く監視する目的で広範囲のビームスキャンを行うことができる。また、車両が中速走行時ではハンドル舵角で示される車両の進行方向を主にビームスキャンすることができる。さらに、車両が高速走行時では車両の進行方向の遠い位置を監視するためにビーム放射方向を固定して障害物を検知することができる。また、ビームスキャン方向および範囲やビーム放射方向を変化させる誘電体レンズ部の移動方向がバンパーに対して平行であるため、誘電体レンズ部を移動させる距離自体を充分に確保できる。したがって、レーダ装置の低コスト化や誘電体レンズ部、レーダモジュール、および移動機構を設置する奥行き面での省スペース化を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明に係るレーダ装置は、省スペース化や車両の状態に応じた検出が可能であり、搭載される車両の周囲の障害物等を検知する装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るレーダ装置の機能構成を示すブロック図
【図２】図１の入射側を凹面とした加工形状を有する誘電体レンズ部２ａのレンズ部の一例を示す概略断面図
【図３】図１の誘電体レンズ部２ａのレンズ部をフレネルレンズで構成した一例を示す概略断面図
【図４】凹面２１ａで形成された誘電体レンズ部２ａを用いて図１のレーダモジュール１ａを水平移動させる移動機構３ａの動作を示す車両上方から見た概略図
【図５】異なるビーム屈折角度を有するくぼみを組み合わせて形成された誘電体レンズ部２ａを用いて図１のレーダモジュール１ａを水平移動させる移動機構３ａの動作を示す車両上方から見た概略図
【図６】図１のレーダモジュール１ａを垂直移動させることによってビーム方向を切替えるレーダ装置の動作について説明するための概略図
【図７】搭載される車両の車速およびハンドル舵角に応じて制御する中央処理装置５の動作を示すフローチャート
【図８】レーダ装置が搭載された車両Ｃが交差点を左折する際、および車両Ｃが交差点を右折する際の各ビームスキャンを示す図
【図９】レーダ装置が搭載された車両Ｃが左カーブ道路を走行する際、および車両Ｃが車線変更を行う際の各ビームスキャンを示す図
【図１０】レーダ装置が搭載された車両Ｃが高速走行する際、および車両Ｃが高速で右カーブ道路を走行する際の各ビーム放射方向を示す図
【図１１】本発明の第２の実施形態に係るレーダ装置の機能構成を示すブロック図
【図１２】図１１の入射側を凹面とした加工形状を有する誘電体レンズ部２ｂのレンズ部の一例を示す概略断面図
【図１３】図１１の誘電体レンズ部２ｂのレンズ部をフレネルレンズで構成した一例を示す概略断面図
【図１４】図１１のレーダモジュール１ｂに対して、凹面２５ａで形成された誘電体レンズ部２ｂを水平移動させる移動機構３ｂの動作を示す車両上方から見た概略図
【図１５】図１１のレーダモジュール１ｂに対して、凹面２５ａで形成された誘電体レンズ部２ｂを水平移動させる移動機構３ｂの動作を示す車両上方から見た概略図
【図１６】図１１のレーダモジュール１ｂに対して、凹面２５ａで形成された誘電体レンズ部２ｂを水平移動させる移動機構３ｂの動作を示す車両上方から見た概略図
【図１７】図１１のレーダモジュール１ｂに対して、凹面２５ａで形成された誘電体レンズ部２ｂを水平移動させる移動機構３ｂの動作を示す車両上方から見た概略図
【図１８】図１１のレーダモジュール１ｂに対して、凹面２５ａで形成された誘電体レンズ部２ｂを水平移動させる移動機構３ｂの動作を示す車両上方から見た概略図
【図１９】図１１のレーダモジュール１ｂに対して、異なるビーム屈折角度を有するくぼみを組み合わせて形成された誘電体レンズ部２ｂを水平移動させる移動機構３ｂの動作を示す車両上方から見た概略図
【図２０】図１１の誘電体レンズ部２ｂを垂直移動させることによってビーム方向を切替えるレーダ装置の動作について説明するための図
【図２１】従来のレーザーレーダのスキャン方式の概略を示した図
【符号の説明】
【００９１】
１…レーダモジュール
２…誘電体レンズ部
２１、２５…凹面
２２、２６、２７…平面
３…移動機構
４…制御部
５…中央処理装置
６…車速パルス送信部
７…ハンドル舵角送信部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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