(57)【要約】      （修正有）【課題】レーダーセンサモジュールを提供すること。【解決手段】車両１０のウィンドウ１２の後方に配置され、車両１０の周りの対象物１６を、ウィンドウ１２を通して検出するように構成されているセンサモジュール２０である。アンテナは、選択された偏波又は好適な偏波で、ウィンドウ１２を通してレーダー信号２０８を放射及び／又は受信する。指向性のアンテナが使用されるときに、送信偏波対ビーム方向を変化させることによって、フロントガラスを通して伝播する信号は最大化され、信号方向の範囲にわたる対象物１６の検出を強化することができる。また、全方向性タイプのアンテナが使用されるときに、送信偏波を変化させることによって、対象物１６は、可変的な強さで「照射され」、可変的な感度で検出され得る。【選択図】図１
2015092154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両（１０）のウィンドウ（１２）の後方に配置され、前記車両（１０）の周りの領域（１８）にある対象物（１６）を、前記ウィンドウ（１２）を通して検出するように構成されているセンサモジュール（２０）であって、
前記ウィンドウ（１２）を通して前記領域（１８）内へレーダー信号（２０８）を放射するように構成されているアンテナ（２０２、３０２）であって、前記レーダー信号（２０８）は、前記レーダー信号（２０８）の送信偏波（２２０、３２０）によって特徴付けられ、前記送信偏波（２２０、３２０）は、前記アンテナ（２０２、３０２）の第１のポート（２１２、３１２）において受信される第１の送信信号（２１０、３１０）、及び、前記アンテナ（２０２、３０２）の第２のポート（２１６、３１６）において受信される第２の送信信号（２１４、３１４）によって影響を受ける、アンテナ（２０２、３０２）と、
前記第１の送信信号（２１０、３１０）及び前記第２の送信信号（２１４、３１４）を出力するように構成されているコントローラー（２０４、３０４）であって、前記第１の送信信号（２１０、３１０）は、第１の特性によって特徴付けられ、前記第２の送信信号（２１４、３１４）は、第２の特性によって特徴付けられ、前記第１の特性と前記第２の特性との間の相対差は、前記ウィンドウ（１２）を通る前記レーダー信号（２０８）の伝播の好適な角度（２０６）に基づいて選択される、コントローラー（２０４、３０４）と
を含む、センサモジュール（２０）。
【請求項２】
請求項１に記載のモジュール（２０）であって、前記好適な角度（２０６）が、前記ウィンドウ（１２）の傾斜角度（２０６）と、前記アンテナ（２０２、３０２）のボアサイト（２２２）に対する方位角（２０６）とを含む、モジュール（２０）。
【請求項３】
請求項１に記載のモジュール（２０）であって、前記第１の特性が、前記第１の送信信号（２１０、３１０）の第１の振幅を含み、前記第２の特性が、前記第２の送信信号（２１４、３１４）の第２の振幅を含み、前記第１の振幅と前記第２の振幅との間の振幅差が、前記好適な角度（２０６）に対応する、モジュール（２０）。
【請求項４】
請求項１に記載のモジュール（２０）であって、前記第１の特性が、前記第１の送信信号（２１０、３１０）の第１の振幅及び第１の位相を含み、前記第２の特性が、前記第２の送信信号（２１４、３１４）の第２の振幅及び第２の位相を含み、前記第１の特性と前記第２の特性との間の特性差が、前記好適な角度（２０６）に対応する、モジュール（２０）。
【請求項５】
請求項１に記載のモジュール（２０）であって、前記アンテナ（２０２）が、前記ウィンドウ（１２）を通過する前記領域（１８）からの反射信号（２０８）に応答して、第１の検出信号（２３４）及び第２の検出信号（２３６）を出力するように構成されている、モジュール（２０）。
【請求項６】
請求項５に記載のモジュール（２０）であって、前記コントローラー（２０４）が、前記第１の検出信号（２３４）、前記第２の検出信号（２３６）、及び、前記レーダー信号（２０８）の前記送信偏波（２２０）に基づいて、対象物（１６）の方向角度（２０６）を決定するように構成されている、モジュール（２０）。
【請求項７】
請求項６に記載のモジュール（２０）であって、前記対象物（１６）の方向角度（２０６）が、前記反射信号（２０８）が最大振幅を表すときに使用される前記送信偏波（２２０、３２０）に基づいて決定される、モジュール（２０）。
【請求項８】
請求項１に記載のモジュール（２０）であって、更に、
前記モジュール（２０）内に配置され、前記領域（１８）の画像を捕捉するように構成されているカメラ（２２）要素
を含む、モジュール（２０）。
【請求項９】
請求項８に記載のモジュール（２０）であって、前記アンテナ（２０２）が、更に、前記ウィンドウ（１２）を通過する前記領域（１８）からの反射信号（２０８）に応答して、第１の検出信号（２３４）及び第２の検出信号（２３６）を出力するように構成されており、前記コントローラー（２０４）が、前記第１の検出信号（２３４）、前記第２の検出信号（２３６）、前記レーダー信号（２０８）の前記送信偏波（２２０）、及び、前記領域（１８）の前記画像に基づいて、前記車両（１０）に対する対象物（１６）の場所を決定するように構成されている、モジュール（２０）。
【請求項１０】
請求項１に記載のモジュール（２０）であって、
前記アンテナ（２０２）が、更に、前記領域（１８）からの反射信号（２０８）に応答して、第１の検出信号（２３４）及び第２の検出信号（２３６）を出力するように構成されており、前記反射信号（２０８）は、前記ウィンドウ（１２）を通過し、前記アンテナ（２０２）に衝突し、前記反射信号（２０８）が、前記反射信号（２０８）の受信偏波によって特徴付けられ、
前記コントローラー（２０４）が、更に、前記第１の検出信号（２３４）及び前記第２の検出信号（２３６）を受信するように構成されており、前記第１の検出信号（２３４）が、第１の特性によって特徴付けられ、前記第２の検出信号（２３６）が、第２の特性によって特徴付けられ、前記第１の特性と前記第２の特性との間の相対差が、前記ウィンドウ（１２）を通る前記レーダー信号（２０８）の伝播の好適な角度（２０６）に基づいて選択される、モジュール（２０）。
【請求項１１】
請求項１０に記載のモジュール（２０）であって、前記対象物（１６）の方向角度（２０６）が、前記反射信号（２０８）が最大振幅を表すときに使用される前記反射偏波（２３２）に基づいて決定される、モジュール（２０）。
【請求項１２】
車両（１０）のウィンドウ（１２）の後方に配置され、前記車両（１０）の周りの領域（１８）にある対象物（１６）を、前記ウィンドウ（１２）を通して検出するように構成されているセンサモジュール（２０）であって、
前記領域（１８）からの反射信号（２０８）に応答して、第１の検出信号（２３４）及び第２の検出信号（２３６）を出力するように構成されているアンテナ（２０２）であって、前記反射信号（２０８）は、前記ウィンドウ（１２）を通過し、前記アンテナ（２０２）に衝突し、前記反射信号（２０８）が、前記反射信号（２０８）の受信偏波によって特徴付けられている、アンテナ（２０２）と、
前記第１の検出信号（２３４）及び前記第２の検出信号（２３６）を受信するように構成されているコントローラー（２０４）であって、前記第１の検出信号（２３４）が、第１の特性によって特徴付けられ、前記第２の検出信号（２３６）が、第２の特性によって特徴付けられ、前記第１の特性と前記第２の特性との間の相対差が、前記ウィンドウ（１２）を通る前記レーダー信号（２０８）の伝播の好適な角度（２０６）に基づいて選択される、コントローラー（２０４）と
を含む、センサモジュール（２０）。
【請求項１３】
請求項１２に記載のモジュール（２０）であって、前記好適な角度（２０６）が、前記ウィンドウ（１２）の傾斜角度（２０６）と、前記アンテナ（２０２）のボアサイト（２２２）に対する方位角（２０６）とを含む、モジュール（２０）。
【請求項１４】
請求項１２に記載のモジュール（２０）であって、前記対象物（１６）の方向角度（２０６）が、前記反射信号（２０８）が最大振幅を表すときに使用される前記反射偏波（２３２）に基づいて決定される、モジュール（２０）。
【請求項１５】
請求項１２に記載のモジュール（２０）であって、
前記アンテナ（２０２、３０２）が、更に、前記ウィンドウ（１２）を通して前記領域（１８）内へレーダー信号（２０８）を放射するように構成されており、前記レーダー信号（２０８）は、前記レーダー信号（２０８）の送信偏波（２２０、３２０）によって特徴付けられ、前記送信偏波（２２０、３２０）が、前記アンテナ（２０２）の第１のポート（２１２、３１２）において受信される第１の送信信号（２１０、３１０）、及び、前記アンテナ（２０２）の第２のポート（２１６）において受信される第２の送信信号（２１４、３１４）によって影響を受け、
前記コントローラー（２０４）が、更に、前記第１の送信信号（２１０、３１０）及び前記第２の送信信号（２１４、３１４）を出力するように構成されており、前記第１の送信信号（２１０、３１０）は、第１の特性によって特徴付けられ、前記第２の送信信号（２１４、３１４）は、第２の特性によって特徴付けられ、前記第１の特性と前記第２の特性との間の相対差は、前記ウィンドウ（１２）を通る前記レーダー信号（２０８）の伝播の好適な角度（２０６）に基づいて選択される、モジュール（２０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本願は、一部継続出願であり、２００９年１０月６に出願された「ＩＮＴＥＧＲＡＴＥＤ  ＲＡＤＡＲ−ＣＡＭＥＲＡ  ＳＥＮＳＯＲ」という発明の名称の米国特許出願第１３／１１９３０７号の利益を主張するものである。米国特許出願第１３／１１９３０７号は、２００８年１０月８日に出願された米国仮特許出願第６１／１０３，６８０号の米国特許法（３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．）§１１９（ｅ）の規定による利益を主張する。この出願に開示された全ての内容は本明細書の開示の一部とされる。
【０００２】
[0002]本発明は、全体として、対象物の存在を検出するための一体型レーダー−カメラモジュール（ＲＡＣａｍ）に関し、更に詳細には、車両の安全性を向上するため、車両の近くの対象物等の対象物を検出するセンサモジュールに関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]レーダーセンサ及びカメラセンサは、多くの場合、車両の安全性を向上するためのシステムを可能化するため、車両で使用されている。これらのシステムには、アクティブクルーズコントロール（換言すれば、車間距離適応走行制御）（ＡＣＣ）システム、前方車両衝突警報（ＦＣＷ）システム、自律制動による衝突緩和又は回避システム、エアバッグの作動準備又は予備作用等のプレクラッシュ機能、及び車線逸脱警報（ＬＤＷ）システムが含まれる。レーダーセンサ及びカメラセンサの両方を使用するシステムは、高度の安全性を提供し、車両の製造で使用できる。しかしながら、従来のシステムは、代表的には高価であり、車両のシステムへの一体化は、多数のセンサを多くの場所に取り付ける必要があるために一般的に複雑であり、そのため、これらの装備は高級車のオプション装備に限定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願第２００７／００５５４４６号
【特許文献２】米国特許第７，０９５，５６７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
[0004]車両で使用するためにレーダーセンサ及びカメラセンサを一体化すると、センサの費用及び車両との一体化に要する費用が大幅に低下し、高性能のアクティブ安全システムを多くの車両の標準装備として提供できる。しかしながら、アプリケーション必要条件を満たし、車両と一体化する上での制限を解消する一体型レーダー−カメラセンサを効果的に実施するには、設計上の多くの問題点を解決する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
[0005]一実施形態によれば、センサモジュールが提供される。センサモジュールは、車両のウィンドウの後方に配置され、車両の周りの領域にある対象物を、ウィンドウを通して検出するように構成されている。モジュールは、アンテナ（即ち、レーダーセンサ）とコントローラー（即ち、演算処理回路）とを含む。アンテナは、ウィンドウを通して領域内へレーダー信号を放射するように構成されている。レーダー信号は、レーダー信号の送信偏波（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）によって特徴付けられている。送信偏波は、アンテナの第１のポートにおいて受信される第１の送信信号、及び、アンテナの第２のポートにおいて受信される第２の送信信号によって影響を受ける。コントローラーは、第１の送信信号及び第２の送信信号を出力するように構成されている。第１の送信信号は、第１の特性によって特徴付けられ、第２の送信信号は、第２の特性によって特徴付けられている。第１の特性と第２の特性との間の相対差は、ウィンドウを通るレーダー信号の伝播の好適な角度に基づいて選択される。
【０００７】
[0006]別の実施形態では、センサモジュールが提供される。センサモジュールは、車両のウィンドウの後方に配置され、車両の周りの領域にある対象物を、ウィンドウを通して検出するように構成されている。モジュールは、アンテナ（即ち、レーダーセンサ）とコントローラー（即ち、演算処理回路）とを含む。アンテナは、領域からの反射信号に応答して、第１の検出信号及び第２の検出信号を出力するように構成されており、反射信号は、ウィンドウを通過し、アンテナに衝突する。反射信号は、反射信号の受信偏波によって特徴付けられている。コントローラーは、第１の検出信号及び第２の検出信号を受信するように構成されている。第１の検出信号は、第１の特性によって特徴付けられ、第２の検出信号は、第２の特性によって特徴付けられている。第１の特性と第２の特性との間の相対差は、ウィンドウを通る反射信号の伝播の好適な角度を表示する。
【０００８】
[0007]更なる特徴及び利点は、非限定的な例にすぎず、添付の図面を参照する以下の好適な実施形態の詳細な説明を読めば、より明確に明らかになる。
【０００９】
[0008]次に、本発明を添付図面を参照して例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】[0009]図１は、一実施形態によるセンサモジュールを備える車両の平面図である。
【図２】[0010]図２は、一実施形態による、図１のモジュールを示すブロック図である。
【図３】[0011]図３は、一実施形態による、図１のモジュールの斜視図である。
【図４】[0012]図４は、一実施形態による図１のモジュールの側面図である。
【図５】[0013]図５は、一実施形態による図１のモジュールの切り欠き斜視図である。
【図６】[0014]図６は、一実施形態による図１のモジュールの切り欠き側面図である。
【図７】[0015]図７は、電磁干渉（ＥＭＩ）シールドを使用する一実施形態による一体型レーダー−カメラセンサの側断面図である。
【図８】[0016]図８は、屈折ブロックを使用する別の実施形態による一体型レーダー−カメラセンサの側面図である。
【図９】[0017]図９は、レーダーアンテナが提供する平行（垂直）偏波についての入射角に対する反射損失を示すグラフである。
【図１０】[0018]図１０は、レーダーアンテナが提供する垂直（水平）偏波についての入射角に対する反射損失を示すグラフ図である。
【図１１】[0019]図１１は、７６．５ＧＨｚの垂直偏波でのブルースター角の近く又はブルースター角を超える角度での感度を示すグラフである。
【図１２】[0020]図１２は、７６．５ＧＨｚの垂直偏波でのブルースター角の近く又はブルースター角を超える角度での感度を示すグラフである。
【図１３】[0021]図１３は、潜在的な追加の損失及び方位角の影響を示すグラフである。
【図１４】[0022]図１４は、一実施形態による図１のモジュールのためのアンテナ及びコントローラーの正面図である。
【図１５】[0023]図１５は、一実施形態による図１のモジュールのための代替的なアンテナ及びコントローラーの正面図である。
【図１６】[0024]図１６は、一実施形態による、様々な偏波角度に関して、反射損失対ウィンドウに対する方位角のグラフである。
【図１７】[0025]図１７は、一実施形態による、レーダー信号に関して、好適な偏波角度対反射損失対ウィンドウに対する方位角のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
[0026]図１は、車両１０の非限定的な例を示している。車両１０は、センサモジュール２０（以下、モジュール２０とする）を装備しており、センサモジュール２０は、車両１０のウィンドウ１２の後方の車両の車室内に配置されて概略に示されている。自動車が示されているが、また、モジュール２０は、セミトラクタートレイラーのような大型オンロード車両等の他の車両、及び、建設機械等のオフロード車両において使用するのに適当であってもよいことが明らかであろう。この非限定的な例では、モジュール２０は、全体として、フロントガラスの後方であってバックミラー１４の前方に配置されている。別の態様では、モジュール２０は、車両１０のサイドウィンドウ又はリアウィンドウ越しに「見る」ように配置してもよい。
【００１２】
[0027]モジュール２０は、ウィンドウ１２を通してレーダー信号を送信するためのレーダーユニット３０（図２）を含み、車両１０の周りの領域１８にある対象物１６を、ウィンドウ１２を通して検出する。例では、領域１８は、全体として車両１０の前方にあるように示され、点線１５０によって画定されているレーダー視野を含む。レーダーユニット３０は、対象物１６がレーダー視野に配置されているときに対象物１６によって反射される反射レーダー信号を受信する。以下に続く説明において明らかになるであろうが、モジュール２０は、とりわけ、そのように使用されるレーダー信号がウィンドウ１２を通過しなければならないときに、対象物を検出することに伴う問題を解決することに関する特徴を含む。随意的に、モジュール２０は、点線１６０によって画定されているカメラ視野の画像を、ウィンドウ１２を通して捕捉するためのカメラ２２（図２）を含んでもよい。
【００１３】
[0028]モジュール２０は、全体として、車両１０に対し、一つ又はそれ以上の対象物を検出するように構成されている。更に、モジュール２０は、被検出対象物のパラメータを推算する性能を備えていてもよい。こうしたパラメータには、例えば、対象物の位置及び速度ベクトル、ターゲットの大きさ、及び種類、例えば、車両対歩行者が含まれる。モジュール２０は、車間距離適応走行制御（ＡＣＣ）、前方車両衝突警報（ＦＣＷ）、及び自律制動及び車線逸脱警報（ＬＤＷ）を用いた衝突緩和又は回避を含む車両の安全性の用途のため、車両１０の車内で使用されてもよい。
【００１４】
[0029]カメラ２２が含まれている場合には、モジュール２０は、有利には、共通のハウジングに収容された単一のモジュールにレーダーユニット３０及びカメラ２２の両方を一体化するように構成されてもよい。モジュール２０は、有利には、車両１０の車室内にウィンドウ１２の後方にバックミラー１４の前方に設置される。カメラ２２及びレーダーユニット３０を共通の単一のアッセンブリ（モジュール２０）に一体化することにより、有利には、センサの価格の低減を提供する。更に、カメラ２２及びレーダーユニット３０を一体化することにより、有利には、図２に示すように、電子装置及び信号演算処理装置が共通化即ち共有される。その上、レーダーユニット３０及びカメラ２２を同じハウジング内に設置することにより、これらの２つのパーツを整合することが簡単化され、従って、レーダー及び画像データの組合せ（即ち、レーダー−カメラデータの融合）に基づく車両１０に対する対象物１６の場所が、より容易に決定される。
【００１５】
[0030]モジュール２０は、有利には、ハウジング１００を使用する。このハウジング１００は、一実施形態によれば、図３及び図４に示すように複数の壁を含む。モジュール２０は、画像を光波に基づいて捕捉するため、ハウジング１００に配置されたカメラ２２を含む。モジュール２０は、更に、レーダービームを放射し、レーダー反射信号を受信するため、ハウジング１００内に配置されたレーダーユニット３０を含む。モジュール２０は、更に、捕捉した画像及び受信したレーダー反射信号を演算処理し、点線１５０によって画定されているカバレッジゾーン及び点線１６０内で検出された一つ又はそれ以上の対象物の存在の検出の表示を提供するためのレーダー−カメラ演算処理ユニット５０を含む。
【００１６】
[0031]モジュール２０を図２に示す。モジュール２０は、一実施形態によれば、様々な要素を含む。モジュール２０は、レーダーユニット３０と、カメラ２２と、レーダー−カメラ演算処理ユニット５０と、アプリケーション制御ユニット７２とを含む。レーダーユニット３０及びカメラ２２は、両方とも、レーダー−カメラ演算処理ユニット５０と通信する。これは、検出されたレーダー信号及びカメラ信号が様々なレーダー機能及びビジョン機能で有用であるように、受信したレーダー信号及びカメラが発生した画像を演算処理するためである。アプリケーション制御ユニット７２は、レーダー−カメラ演算処理ユニット内で一体化されていてもよいし、レーダー−カメラ演算処理ユニットとは別であってもよい。アプリケーション制御ユニット７２は、演算処理したレーダー信号及びカメラ信号を使用する多くの既知のアプリケーションのうちの任意のアプリケーションを実行することができる。これらのアプリケーションには、ＡＣＣ、ＦＣＷ、及びＬＤＷが含まれるが、これらのアプリケーションに限定されない。
【００１７】
[0032]光学系２４及び撮像装置即ちイメージャ２６の両方を含むカメラ２２が図２に示してある。カメラ２２は、ビデオ画像を生成するための商業的に入手可能な市販のカメラを含んでいてもよいということは理解されるべきである。例えば、カメラ２２は、ウェハスケールカメラ又は他の画像取得デバイスを含んでいてもよい。カメラ２２は、レーダー−カメラ演算処理ユニット５０の電源５８から電力を受け取り、データ信号及び制御信号をレーダー−カメラ演算処理ユニット５０のビデオマイクロコントローラー５２と通信する。
【００１８】
[0033]アンテナ４８に連結されたトランシーバ３２を持つレーダーユニット３０が図示してある。トランシーバ３２及びアンテナ４８は、レーダー信号を所望のビームカバレッジゾーン又は点線１５０によって画定されているビーム内に伝送し、点線１５０によって画定されているカバレッジゾーン内の対象物から反射されたレーダー反射信号を受信するように作動する。レーダーユニット３０は、一実施形態によれば、単一の扇状レーダービームを伝送し、デジタルビームフォーミングを受信することによって多数の受信ビームを形成する。アンテナ４８は、レーダー信号の垂直偏波を提供するための垂直偏波アンテナを含むことができる。レーダー信号の垂直偏波は、フロントガラスについて、７０°の入射角等の入射（傾斜）の対象角度（ａｎｇｌｅ  ｏｆ  ｉｎｔｅｒｅｓｔ）に亘り良好に伝播する。別の態様では水平偏波アンテナを使用してもよい。しかしながら、水平偏波は、高い入射角に対するフロントガラスのＲＦ特性及びパラメータの影響を受け易い。
【００１９】
[0034]レーダーユニット３０は、更に、トランシーバ３２に接続され、更に、プログラマブル論理デバイス（ＰＬＤ）３６に接続されたスイッチドライバー３４を含んでいてもよい。プログラマブル論理デバイス（ＰＬＤ）３６は、アナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ）３８と同期するようにスイッチドライバーを制御し、アナログ−デジタルコンバータ３８は、トランシーバ３２から受信した信号のサンプリング及びデジタル化を行う。レーダーユニット３０は、更に、波形発生器４０及びリニアライザ４２を含む。レーダーユニット３０は、電子ビームフォーミング技術を使用して得ることができる扇状出力を発生する。適当なレーダーセンサの一例は、７６．５ＧＨｚの周波数で作動する。自動車用レーダーは、２４ＧＨｚ  ＩＳＭ、２４ＧＨｚ  ＵＷＢ、７６．５ＧＨｚ、及び７９ＧＨｚを含むこの他の幾つかの利用可能な周波数帯の一つで作動してもよいということは理解されるべきである。
【００２０】
[0035]マイクロプロセッサ等の演算処理回路を含むビデオマイクロコントローラー５２を使用するレーダー−カメラ演算処理ユニット５０を示す。ビデオマイクロコントローラー５２は、とりわけＳＤＲＡＭ及びフラッシュメモリーを含むことができるメモリー５４と通信する。デバッグＵＳＢ２デバイスとして特徴付けられるデバイス５６がビデオマイクロコントローラー５２と通信した状態で示してある。ビデオマイクロコントローラー５２は、レーダーユニット３０及びカメラ２２の各々とデータ信号及び制御信号のやりとりを行う。これには、レーダーユニット３０及びカメラ２２を制御するビデオマイクロコントローラー５２が含まれることができ、カメラ２２から画像を受信し、レーダーユニット３０から、受信レーダー反射信号のデジタル化がなされたサンプルを受信することが含まれる。ビデオマイクロコントローラー５２は、受信レーダー反射信号及びカメラ画像を演算処理し、様々なレーダー機能及び視覚機能を提供することができる。例えば、ビデオマイクロコントローラー５２が実行するレーダー機能には、レーダー検出６０、トラッキング６２、及び危険評価６４が含まれてよく、これらの各々の機能は、ルーチン又はアルゴリズムによって実施されることができる。同様に、ビデオマイクロコントローラー５２は、車線トラッキング機能６６、車両検出６８、及び歩行者検出７０を含む視覚機能を実行することができ、これらの各々の機能は、ルーチン又はアルゴリズムによって実施されることができる。ビデオマイクロコントローラー５２は、レーダーユニット３０及びカメラ２２の一方又は両方の出力を使用してレーダー又は視覚と関連した様々な機能を実行してもよいということは理解されるべきである。
【００２１】
[0036]コントローラーエリアネットワーク（ＣＡＮ）バス及び視覚出力ラインによってビデオマイクロコントローラー５２と通信するアプリケーション制御ユニット７２を示す。アプリケーション制御ユニット７２は、メモリー７６に接続されたアプリケーションマイクロコントローラー７４を含む。メモリー７６は、特に、電気的消去書き込み可能型プログラマブル読み出し専用メモリー（ＥＥＰＲＯＭ）を含んでよい。アプリケーション制御ユニット７２には、更に、ＲＴＣウォッチドッグ７８、温度モニター８０、及び／又は診断用入出力インターフェース８２、及びＣＡＮ／ＩＩＷインターフェース８４が含まれている。アプリケーション制御ユニット７２は、１２Ｖの電源８６を含む。この電源は、車両のバッテリーに接続されていてもよい。更に、アプリケーション制御ユニット７２は、プライベートＣＡＮインターフェース８８及び車両ＣＡＮインターフェース９０を含む。これらのインターフェースは、両方とも、コネクタ９２に接続された電子式制御ユニット（ＥＣＵ）に接続された状態で示してある。
【００２２】
[0037]アプリケーション制御ユニット７２は、モジュール２０内に一体化した別体のユニットとして実施されてもよいし、モジュール２０から遠隔に配置されていてもよく、車両エンジン制御ユニット等の他の車両制御機能で実施されてもよい。更に、アプリケーション制御ユニット７２が実行する機能は、本発明の教示から逸脱することなく、ビデオマイクロコントローラー５２によって行われてもよいということは理解されるべきである。
【００２３】
[0038]カメラ２２は、全体として、車両１０の前方の領域のカメラ画像を捕捉する。レーダーユニット３０は扇状レーダービームを放射し、その結果、車両の概ね前方にある対象物が、放射されたレーダービームを反射してセンサに戻す。レーダー−カメラ演算処理ユニット５０は、対応するカメラ２２及びレーダーユニット３０が収集したレーダーデータ及び視覚データの演算処理を行い、情報を多くの方法で処理することができる。レーダー−カメラ情報の演算処理の一例は、本願の譲受人に譲渡された米国特許出願第２００７／００５５４４６号に開示されている。参照することにより、この出願に開示された全ての内容は本明細書の開示の一部とされる。
【００２４】
[0039]図３及び図４を参照すると、これらの図にはモジュール２０が概略に示してある。モジュール２０は、その様々な要素を収容するハウジング１００を有する。ハウジング１００は、これらの要素を内部に収容し包囲する複数の壁を形成するポリマー材料又は金属材料で形成されている。ハウジング１００は、ウィンドウ１２の内部形状と同一形状の角度をなした面１０２を有する。角度をなした面１０２は、一実施形態によれば、ウィンドウ１２に接着剤で連結されていてもよい。他の実施形態によれば、ハウジング１００は、ウィンドウ１２に取り付けられていてもよいし、車両１０の車室内でウィンドウ１２の後方の別の位置に取り付けられていてもよい。
【００２５】
[0040]モジュール２０は、上端近くに取り付けられた状態で示すカメラ２２と、全体にその下に取り付けられたレーダーユニット３０とを有する。しかしながら、カメラ２２及びレーダーユニット３０は、互いに対してこの他の位置に配置されていてもよい。レーダーユニット３０は、垂直偏波信号を提供するため、全体がレーダーユニット３０の前側に取り付けられた垂直方向に配向されたアンテナ４８を含んでもよい。レーダーアンテナ４８は、パッチアンテナ等の平らなアンテナであってもよい。更に、グレアシールド２８が設けられている。グレアシールド２８は、ハウジング１００の下壁として図示してあり、全体がカメラ２２の下に設けられている。グレアシールド２８は、カメラ２２が受け取る光画像に悪影響が及ぼされないように、光の反射やグレアをほぼ遮断する。これには、車両内のダッシュボード等の要素からグレアが反射されてカメラ２２の視界に入らないようにすることが含まれる。追加として、又は代替例として、レーダーユニット３０の前方又は下方に電磁干渉（ＥＭＩ）シールドを配置してもよい。ＥＭＩシールドは、全体として、レーダー信号を全体に前方に、ウィンドウ１２を通過するように拘束し、レーダー信号が車両１０に入り込むことを防ぐか又は最小化するように形成されていてもよい。カメラ２２及びレーダーユニット３０は、レーダー−カメラ演算処理ユニット５０と通信する共通の回路基板に取り付けられていてもよく、これらは全てハウジング１００内に一緒に収容されているということは理解されるべきである。
【００２６】
[0041]図５及び図６を参照すると、これらの図には、垂直軸線に対して任意の角度をなす平面内に傾斜して配向できるアンテナ４８を持つ別の実施形態によるモジュール２０が概略に示してある。かくして、レーダーアンテナ４８は、図４に示す実施形態の垂直配向に対して所定の角度φをなして傾斜している。一実施形態によれば、レーダーアンテナ４８の傾斜角度φは、垂直配向に対し、約１０°乃至７０°の範囲内にある。一実施形態によれば、レーダーアンテナ４８は、ウィンドウ１２の角度とほぼ同じ角度φで傾斜している。レーダーアンテナ４８を傾斜することにより、ハウジング１００の高さを小さくできる。しかしながら、アンテナ４８の傾斜を補償するため、レーダービームは、必要なカバレッジゾーンに当てるため、斜め下に差し向けられ、即ち下方にスクントされる。レーダー信号のスクントは、設計された位相スロープ（ｐｈａｓｅ  ｓｌｏｐｅ）を提供するアンテナフィードネットワークによって行ってもよい。
【００２７】
[0042]図７を参照すると、この図には、全体がレーダーユニット３０の前方に位置決めされた平行平板型レンズ構造４４を使用する第３実施形態によるモジュール２０が示してある。平行平板型レンズは、ＥＭＩシールドとしても機能する。平行平板型レンズ構造４４は、レーダーユニット３０の（垂直方向に配向された）アンテナ４８から車両のウィンドウ１２の内面まで延びる実質的に水平な配置の平行な複数の導電性プレート１２２又は導電性シートを含む。これらの平行な導電性プレート１２２は、誘電体により互いに絶縁されており且つレンズのレーダーの作動波長の半分等の所定距離だけ互いから離間された平行な銅製シートを含んでいてもよい。（レンズの作動波長は、レーダーの自由空間波長及び平行なプレート間で使用された材料があれば、その材料の特性で決まる。）図示の実施形態では、平行平板型レンズ構造４４は、更に、平行な導電性プレート１２２の隣接した層間に配置された誘電体フォーム１２０を含む。誘電体フォーム１２０は、非導電性であり、水平な層をなした平行な導電性プレート１２２を支持する。誘電体フォーム１２０は、レーダービームがウィンドウ１２を通過する際に車両１０の前方に道路に向かって所定の調節角度で方向を変えるように下方へのビームスクントを提供する所定の誘電率を有する。実際には、平行な導電性プレート１２２及び誘電体フォーム１２０は、一種のレンズとして作動することができ、このレンズは、アンテナアパーチャ（ａｎｔｅｎｎａ  ａｐｅｒｔｕｒｅ）をウィンドウ１２まで延長し、電磁干渉シールドとして作動する際にレーダービームを下方に差し向ける。ＥＭＩシールドは、扇状のレーダービームをアンテナから外方にフロントガラスに投射されるまで取り囲むことができる。平行平板型レンズは、ＥＭＩシールドの小型化に役立つ。これは、レンズを使用した場合、レーダービームはウィンドウ１２に達するまで扇状に拡がらないためである。レンズをＥＭＩシールドに組み込まないと、フロントガラスに投射されるレーダービームはずっと大きくなり、大きなＥＭＩシールドを必要とする。
【００２８】
[0043]図８を参照すると、この図には、カメラ２２の前方でウィンドウ１２の内面に、カメラ２２の光学視線（ｏｐｔｉｃａｌ  ｌｉｎｅ  ｏｆ  ｓｉｇｈｔ）上にあるように接着した屈折ブロック９６が示してある。屈折ブロック９６は、車両の屈折境界即ちウィンドウ１２と接触した状態で取り付けられるように形成された入光面と、出光面とを含み、屈折ブロック９６は、撮影した領域と対応する光の光路を屈折し、光を画像感知要素、即ちカメラ２２に差し向ける。光は、図示のように、屈折ブロック９６に入り、カメラ２２のレンズに入る前に空隙（ａｉｒ  ｇａｐ）に入る。別の態様では、レンズを適切に最適化することにより、空隙をなくしてもよい。屈折ブロック９６の底部及び側部は、反射を低減するために荒らしてあってもよく、黒色等の不透明な色彩が塗布してあってもよい。屈折ブロック９６の一例は、本願の譲受人に譲渡された米国特許第７，０９５，５６７号に開示されている。参照により、この特許に開示された全ての内容は本明細書の開示の一部とされる。
【００２９】
[0044]図示の屈折ブロック９６の入射角θは、一実施例によれば、約７０°である。入射角θは、一般的には、カメラ２２及びウィンドウ１２とウィンドウ１２に対して垂直な線との間の角度である。カメラ２２によって捕捉される光線がウィンドウ１２及び屈折ブロック９６を通過するとき、光画像はカメラ２２に向かって屈折される。屈折ブロック９６の底部及び側部の不透明な表面は、有利には、カメラ２２への光の反射即ちグレアを阻止し、これによってグレアシールドの機能を提供するが、従来のグレアシールドよりも全体寸法が小さい。屈折ブロック９６は、更に、レーダーユニット３０を電磁干渉からシールドするように作動する。
【００３０】
[0045]アンテナ４８は、ウィンドウ１２によって導入されるＲＦ伝播に関する諸問題を緩和するため、垂直偏波アンテナであるように設計されている。車両の代表的なフロントガラス反射損失は、ウィンドウ１２の厚さ及び入射角で決まる。垂直偏波用に形成されたアンテナ４８による平行（垂直）偏波を使用した７６．５ＧＨｚのレーダー周波数での一方向反射損失（ｄＢ）を様々な厚さのフロントガラスについてフロントガラスの入射角（°）の関数として図９に示す。垂直偏波は、７０°近くの入射角で、入射角及びフロントガラスの厚さにほとんど左右されずに良好に伝播する。これとは対照的に、垂直（水平）偏波アンテナは、感度が入射角及びフロントガラスの厚さによって大きく変化し、代表的には、図１０に示すように、フロントガラスでの反射損失が比較的大きい。従って、平行垂直偏波アンテナは、代表的なフロントガラスパラメータについて比較的良好な伝播を提供する。７６．５ＧＨｚの周波数でのブルースター角の近くでの及びこの角度を越えた領域での垂直偏波についての感度を図１１及び図１２に示す。図１１及び図１２に示すグラフは、全体として、入射角に対する反射損失を、図１１ではフロントガラスの厚さに関して示し、図１２ではフロントガラスの誘電率（ｄｋ）に関して示す。反射損失は、７８°より小さい入射角については、厚さの変化に対してそれ程大きくは変化せず、及び７．０の公称誘電率（ｄｋ）（この誘電率は、フロントガラスについての代表的な値である）については、誘電率の変化に対してそれ程大きくは変化しない。
【００３１】
[0046]図１３を参照すると、この図には、方位角に基づくフロントガラスの反射損失による追加の損失（ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ  ｌｏｓｓ）に関する方位角の影響が示してある。方位角に対する二方向反射損失は、４５°の角度の全カバレッジゾーンについて、所定の方位角±２２．５°が、受容可能な最小の追加の損失を提供することを示す。
【００３２】
[0047]パッケージを小型化し、センサの全体としての費用を小さくするため、モジュール２０は、レーダー及びカメラのフロントエンドについて、電子装置及び信号プロセッササブシステムを共通（共有）するように設計されている。更に、カメラの光学系及びイメージャは、レーダーアンテナ基板に一体化してある（一体化を行う上で必要であれば、ウェハスケールカメラをアンテナ基板に組み込んでもよい）。共有の信号プロセッサ構造により、低レベルのレーダー−カメラデータを融合できる。レーダーモジュールとカメラモジュールが別々である場合には、高帯域幅のインターフェースを必要とし、これに伴って費用が上昇する。低レベルデータ融合は、対象物の大きさ（例えば長さ及び幅）の推算、対象物の分類、道路形状の推算、等を改善する機会を提供する。
【００３３】
[0048]ウィンドウ１２の後方に設置するには、カメラ２２が性能を最適に発揮するためにグレアシールド２８が必要とされてもよい。更に、レーダーユニット３０を最適に使用できるようにする上でＥＭＩシールド４４が必要とされ、又はこのシールドが設けられていることが期待される。いずれの場合でも、シールド構造は、ウィンドウ１２まで延びていてもよい。グレアシールド２８又はＥＭＩシールド４４の大きさは、カメラ及び／又はレーダーアンテナの視界を妨げないようにするため、カメラ及び／又はレーダーアンテナから扇状に拡がっていてもよく、フロントガラスの傾斜角度（ｒａｋｅ  ａｎｇｌｅ）のため、パッケージの大きさが比較的大きくなってしまう。ＥＭＩシールドを組み込むことにより、別体のカメラ用グレアシールドに対する必要をなくしてもよい。また、屈折ブロック光学系を使用することにより、カメラ用グレアシールドが不要になる。レーダーＥＭＩシールドを小型化するため、平行平板型伝播用レンズ構造を使用し、レーダービームを扇状に拡げることなく、アンテナ４８をウィンドウ１２に効果的に近付けてもよい。更に、レンズ構造は、必要とされる高さポイント（ｅｌｅｖａｔｉｏｎ  ｐｏｉｎｔｉｎｇ）及びカバレッジを得る上で必要とされるようにビームを「スクント」させ、即ち斜行させる誘電体で形成されるように設計されていてもよい。
【００３４】
[0049]グレアシールド又はＥＭＩシールドを小型化する（又はこれらのシールドを不要にする）ための別の選択肢は、アンテナをウィンドウ１２に対して平行（又はほぼ平行）に配向するため、アンテナ４８にチルトバック（ｔｉｌｔ−ｂａｃｋ）を組み込むことである。ウィンドウ１２とアンテナ４８及びカメラ２２との間の距離は、これによって最小化され、任意の外シールドをウィンドウ１２まで延長するモジュールパッケージの大きさの増大もまた最小化される。この場合、アンテナ４８は、必要とされる高さポイント及びカバレッジを得るため、高さに関して大きく斜行する即ちスクントするように設計されている。
【００３５】
[0050]代表的には、適切なシステム性能を得る上で、レーダーユニット３０及びカメラ２２を、互いに対し、及び車両１０に対して整合することが必要とされる。モジュール２０は、「ネットビルド（ｎｅｔ−ｂｕｉｌｄ）」アプローチを支持するように、即ち、センサのカバレッジの適切な辺縁部により、調節自在の機械式整合装置に対する必要をなくすように設計されている。ジョイントレーダー−カメラ整合概念は、システムの初期整合を行うため、車両組み立て工場におけるカメラに基づく電子整合を組み込む。その場合、道路上での作動中、カメラに基づく自動的電子的整合を使用し、車両に対する整合状態を維持し、センサ融合を使用してレーダー３０をカメラ２２に対して電子的に整合する。
【００３６】
[0051]上文中に説明したように、共通の（即ち、共有の）サブシステム及び一体化したパッケージを使用してレーダーユニット３０及びカメラ２２を単一の集合体（モジュール２０）に一体化したことにより、費用の低減がなされる。更に、２つの方法で設置費用が低減される。単一のモジュール２０をウィンドウ１２の後側に設置するだけでよい。これとは対照的に、現在のシステムは、代表的には、別体のレーダーモジュール及びカメラモジュールを使用し、カメラは、代表的には、ウィンドウ１２の後側に設置され、レーダーは、代表的には、フロントグリル領域又は前バンパーの後方に配置される。レーダーをこの領域に設置するには、多くの場合、費用の掛かる取り付けブラケットを必要とし、及び／又は車両のグリル又はバンパーに対して費用の掛かる変更を行うことを必要とする。更に、レーダー要素は前方衝突により損失し易く、フロントガラスの後方に設置する場合と比較して修理に要する費用が潜在的に高い。
【００３７】
[0052]レーダー及びカメラを最適に融合し、相補的センサ特性を活用し、レーダー要素の仕様及び価格を最小化することにより費用を更に低減できる。即ち、独立型レーダーシステムの費用は、多くの場合、角度の精度及び角度弁別必要条件を満たすために多くの狭幅のビームが必要とされるため、高くなる。カメラ２２に適当なデータ融合アルゴリズムを一体化することにより、レーダー要素に課せられる角度の精度及び弁別必要条件を最小化できる。これは、カメラ２２が、本来、優れた角度性能を提供するためである。
【００３８】
[0053]図１４は、図１に示されているモジュール２０によって使用するのに適当なアンテナ２０２及びコントローラー２０４の非限定的な例を示している。一般的に、所与のレーダー信号２０８の偏波角度又は送信偏波２２０に関して、ウィンドウ１２を通るレーダー信号２０８の伝播の好適な角度２０６（図１）が存在することが観察されている。示されているアンテナ２０２は、図２に示されているアンテナ４８のために使用してもよい。コントローラー２０４は、図２に示されているレーダーユニット３０（例えば、トランシーバ３２）及びレーダーカメラ処理ユニット５０（例えば、ビデオマイクロコントローラー）を形成する様々なパーツの任意の組合せを含んでもよいが、それに限定されない。換言すれば、コントローラー２０４は、単に、議論を簡単化するために示すものとして示されている。
【００３９】
[0054]アンテナ２０２は、周知のプリント基板製造技法を使用して適当な基板の上に、銅箔で適当に形成してもよい。一般に、アンテナ２０２は、ウィンドウ１２を通して領域１８内へレーダー信号２０８を放射するように構成されている。レーダー信号２０８は、レーダー信号２０８の送信偏波２２０によって特徴付けられ、ここで、送信偏波２２０は、アンテナ２０２の第１のポート２１２において受信される第１の送信信号２１０と、アンテナ２０２の第２のポート２１６において受信される第２の送信信号２１４とによって影響を受ける。
【００４０】
[0055]コントローラー２０４は、全体として、第１の送信信号２１０及び第２の送信信号２１４を出力するように構成されている。第１の送信信号２１０は、第１の振幅及び／又は第１の位相等の第１の特性によって特徴付けられてもよく、第２の送信信号２１４は、第２の振幅及び／又は第２の位相等の第２の特性によって特徴付けられてもよい。一般に、第１の特性と第２の特性との間の相対差は、レーダー信号２０８の送信偏波２２０を決定し、ウィンドウ１２を通るレーダー信号２０８の伝播の好適な角度２０６に基づいて選択又は決定される。本明細書で使用されているように、好適な角度２０６は、ウィンドウ１２の傾斜角度を含んでもよく、アンテナ４８のボアサイト２２２に対する方位角に関連させてもよい。本明細書で提示されている非限定的な例では、ボアサイト２２２は、車両１０の長手方向軸線におおよそ整合している。幾つかの例では、好適な角度２０６（例えば、図１）は、方位角又は水平角度と同じであるように見えてもよく、従って、ウィンドウ１２の傾斜角度を含まない。ウィンドウ１２を通してレーダー信号２０８を特定の方向に伝播させるための最適な偏波は、ウィンドウ１２に対するレーダー信号の入射の角度の関数であり、従って、傾斜角度及び方位角に関連させてもよいことが理解されるべきである。適用例では、所与の傾斜角度に関して、レーダー信号２０８の偏波は、方向（即ち、好適な角度２０６）に基づいて、対象物に向けて調節される。傾斜角度は、垂直平面からどれくらい離れて、又は、垂直平面からどのくらい戻って、ウィンドウ１２が傾いているかことを表示し、又は、それらに対応している。例えば、スポーツカーは、代表的には、大型トラックよりも大きい傾斜角度を有している。ボアサイト２２２は、基板によって確立されるアンテナ４８の平面に垂直なベクトルに対応しており、アンテナ４８は、基板の上に建てられ、車両１０の真っ直ぐ前方の方向におおよそ整合している。方位角は、レーダー信号２０８が方向付けされるボアサイトから離れる水平角度に対応している。
【００４１】
[0056]図１４を続けて参照すると、非限定的な例として、第１の送信信号２１０及び第２の送信信号２１４は、それらが第１のポート２１２及び第２のポート２１６からアンテナ２０２のパッチに到着するときに、互いに対してゼロ位相差を有してもよいが、異なる振幅を有しており、異なる振幅は、送信偏波２２０を決定し、又は、送信偏波２２０に影響を及ぼす。従って、この例に関して、第１の特性は、第１の送信信号２１０の第１の振幅を含み、第２の特性は、第２の送信信号２１４の第２の振幅を含む。そのように、第１の振幅と第２の振幅との間の振幅差は、好適な角度２０６に対応し、又は、好適な角度２０６を決定する。レーダー信号２０８の送信偏波２２０に影響を及ぼすこと又は制御することが可能であることによって、好適な角度２０６は、対象物１６等の対象物がレーダー信号２０８によって可変的に照射され得るように、制御又は変化させることができる。例えば、送信偏波２２０は、対象物１６の検出を強化するために、ウィンドウ１２を通して角度２０６で伝播されたレーダー信号２０８の強度を最大化するように制御されてもよい。
【００４２】
[0057]アンテナ２０２は、偏波ダイバーシティーを備えるパッチアンテナと称される場合がある。作動周波数が７６．５ＧＨｚである場合、アンテナ２０２は、１．０７ｍｍ平方のパッチサイズ２２４及び２．９８ｍｍのパッチピッチ２２３を有する０．３８ミリメートル（ｍｍ）の厚さのＰＴＦＥ基板の上に構築してもよい。例示的なアンテナの送信偏波２２０は、第１のポート２１２及び第２のポート２１６に適用される信号の相対振幅によって制御することができる。相対振幅は、第１の振幅に対する第２の振幅の比率（第２の振幅／第１の振幅）として表現することができる。次いで、等しい位相の信号が両方のポートに適用されると仮定すると、送信偏波は、送信偏波＝ａｒｃ  ｔａｎ（第２の振幅／第１の振幅）によって計算することができる。第１の振幅に対する第２の振幅の比率（第２の振幅／第１の振幅）が１／１００よりも小さい場合には、送信偏波２２０は、約０度（０°）であり、レーダー信号２０８の偏波は、垂直であるとして特徴付けられてもよい。同様に、第１の振幅に対する第２の振幅の比率（第２の振幅／第１の振幅）が１００／１よりも大きい場合には、送信偏波２２０は約９０度（９０°）であり、レーダー信号２０８の偏波は、水平であるとして特徴付けられてもよい。従って、第１の振幅に対する第２の振幅の比率（第２の振幅／第１の振幅）が１／１に等しい場合には、送信偏波２２０は約４５度（４５°）であり、レーダー信号２０８の偏波は、斜めであるとして特徴付けられてもよいことになる。
【００４３】
[0058]図１５は、図１に示されているモジュール２０によって使用するのに適当なアンテナ３０２及びコントローラー３０４の別の非限定的な例を示している。コントローラー３０４は、位相シフター３０８及びハイブリッドカプラー３０６を含んでもよい。位相シフター３０８及びハイブリッドカプラー３０６は、コントローラー３０４の一部として示すことが可能であるが、それらは、説明を簡単化するために別々のパーツとして示されていることが理解される。コントローラー３０４は、送信信号３３０及び位相制御信号３２２を出力する。位相シフター３０８及びハイブリッドカプラー３０６は、第１の送信信号３１０が、第２のポート３１６に送達される第２の送信信号３１４に対して異なる振幅及び位相で第１のポート３１２に送達されるように構成されてもよい。そのように、第１の特性は、第１の送信信号３１０の第１の振幅及び第１の位相を含み、第２の特性は、第２の送信信号３１４の第２の振幅及び第２の位相を含む。従って、第１の振幅及び第１の位相と、第２の振幅及び第２の位相との間の差は、好適な角度２０６に対応することになる。作動周波数が７６．５ＧＨｚである場合、アンテナ３０２は、１．０７ｍｍ平方のパッチサイズ３２４及び２．９８ｍｍのパッチピッチ３２６を有する０．３８ミリメートル（ｍｍ）の厚さのＰＴＦＥ基板の上に構築してもよい。ハイブリッドカプラーの機能性を考えると、第１の振幅及び位相と第２の振幅及び位相との間の差（従って、送信偏波３２０）は、位相シフター３０８によって導入される位相シフトの量によって制御することができる。より具体的には、送信偏波３２０は、位相シフターによって適用される位相シフトを半分にする（ｈａｌｖｉｎｇ）ことによって決定することができる。例えば、位相シフトがゼロである場合には、送信偏波３２０は約０度（０°）であり、従って、レーダー信号２０８の偏波は、垂直であるとして特徴付けられてもよい。同様に、位相シフトが１８０°である場合には、送信偏波３２０は約９０度（９０°）であり、従って、レーダー信号２０８の偏波は、水平であるとして特徴付けられてもよい。従って、位相シフトが９０°である場合には、送信偏波３２０は約４５度（４５°）であり、レーダー信号２０８の偏波は、斜めであるとして特徴付けられてもよいことになる。
【００４４】
[0059]アンテナ２０２、アンテナ３０２は、全体として、全方向性アンテナとして特徴付けられ、以降では、総称的にアンテナ４８と称されることを、当業者は理解することになる。示されているアンテナは、水平又は方位平面において全方向性であり、垂直平面において指向性であるとして、より正確に説明されていることが理解される。また、単一のパッチだけを備えるアンテナは、より全体的に、全方向性であるとして特徴付けられことになることが理解される。また、水平アレイ内に配置されている複数の垂直方向に配置されたパッチが使用され、幅の狭いビームを有するレーダー信号を放射することができることが理解される。その場合、周知のスキャニング技法が使用され、特定の方向にビームを誘導するか、又は、特定の方向にビームを向けさせてもよい。しかしながら、以下に続く説明から明確になるように、アンテナ４８によって放射され、ウィンドウ１２によって反射されて対象物１６から離れるか、又は、ウィンドウ１２を通って対象物１６に向かって伝播するレーダー信号２０８の量は、送信偏波２２０、３２０によって変化する。そのように、対象物１６を照射するレーダー信号２０８の強さは、送信偏波２２０、３２０を変化させることによって、変化させることができる。例えば、指向性ビームを備えるアンテナを使用するとき、ビームポイント（ｐｏｉｎｔｉｎｇ）の方向に伝播するレーダー信号２０８の強さは、送信偏波２２０、３２０を変化させることによって、ウィンドウ１２における入射角度に対して変化又は最適化させることができる。
【００４５】
[0060]図１６は、様々な送信偏波に対して、６５°の傾斜角度を有するウィンドウ（フロントガラス）に衝突するレーダー信号の二方向反射損失を示すグラフ４００の非限定的な例を示している。二方向反射損失は、アンテナ４８からのレーダー信号２０８がウィンドウ１２を通過するときの信号損失と、対象物１６からの反射信号２３０がウィンドウ１２を通過してアンテナ４８へ戻るときの信号損失とから成る。例えば、送信偏波２２０、３２０が、０度（０°）である場合には、二方向反射損失（アンテナ４８によって放射されたレーダー信号２０８の量と、対象物１６によって反射され、ウィンドウ１２によって反射された信号の量とを加えたもの）は、曲線４０２によって示されている。方位角（例えば、好適な角度２０６）が０度（０°）である場合、即ち、ボアサイト２２２に沿って車両１０の真っ直ぐ前方である場合には、二方向損失は０デシベル（０ｄＢ）である。しかしながら、方位角（例えば、好適な角度２０６）が６０度（６０°）である場合には、送信偏波２２０、３２０は依然として０度（０°）であり、反射損失は、約１５ｄＢだけ信号の強度を低減させる。これとは対照的に、送信偏波２２０、３２０が９０°に設定される場合には、曲線４０４は、ボアサイトに沿ったレーダー信号２０８の送信偏波２２０、３２０が２０ｄＢだけ低減されるが、６０°の方位角に対して、５ｄＢよりも少なくしか低減されないことを示している。そのように、アンテナ４８が全体として全方向性タイプアンテナであるとしても、送信偏波２２０、３２０を変化させることによって、領域１８にある任意の対象物に衝突するエネルギーの量を変化させることができることが明らかであろう。換言すれば、アンテナ４８とウィンドウ１２との間のレーダー信号エネルギー分布は比較的均一であってもよいが、分布は、ウィンドウ１２を通過した後は均一でない。更に、指向性のビームを備えるアンテナを使用するとき、ビームポイントの方向に伝播されるレーダー信号エネルギーは、送信偏波２２０、３２０を変化させることによって、変化又は最適化させることができる。このような信号エネルギーの最適化が使用され、例えば、ビームポイント角度の範囲にわたる対象物の検出を強化してもよい。
【００４６】
[0061]また、グラフ４００は、曲線４０６を示しており、曲線４０６は、特定の方位角に沿って反射損失を最小化する（即ち、ウィンドウを通過するエネルギーの量を最大化する）ために、特定の方位角に関して使用する最適な送信偏波を表している。また、グラフ４００は、方位角の所与の範囲に対するコンプロマイズ（ｃｏｍｐｒｏｍｉｓｅ）送信偏波を選択するのに有用であることが可能であり、即ち、固定された送信偏波を選択する方法であることが可能である。プラスの方位角だけが示されているが、グラフ４００は、ｙ−軸の周りにミラー対称であり、プラス及びマイナスの方位角の両方に対する二方向損失を示すグラフを提供することができることが理解されるべきである。マイナスの方位角に関して、それぞれの曲線に関して表記されている偏波角度は、同様に、正負反転される（ｎｅｇａｔｅｄ）べきである。例えば、グラフ４００を参照すると、４５度の偏波角度に関する二方向損失は、１５度の方位角において約２ｄＢであり、一方、−１５度の方位角において、−４５度の偏波角度に関する二方向損失は、２ｄＢである。
【００４７】
[0062]図１７は、特定の方位角に配置されている対象物を検出するための最適な偏波（送信偏波２２０、３２０）を示すグラフ５００の非限定的な例を示している。プラスの方位角だけが示されているが、対応するマイナスの方位角に関して、グラフ５００に示されている最適な偏波角度は、正負反転されるべきであることが理解されるべきである。例えば、グラフ５００を参照すると、４０度の方位角において、最適な偏波角度は、約４２度であり、一方、−４０度の方位角において、最適な偏波角度は、−４２度になることになる。
【００４８】
[0063]上記の説明は、全体として、ウィンドウ１２を通して特定の送信偏波２２０、３２０でレーダー信号２０８を放射するアンテナ４８（２０２、３０２）に関連していたが、アンテナ４８が使用され、特定の偏波を有する反射信号２３０（図１）、例えば、反射偏波２３２（図１４）又は反射偏波３３２（図１５）を優先的に検出してもよいことが理解される。従って、また、アンテナ２０２は、領域１８からの反射信号２３０に応答して、第１の検出信号２３４及び第２の検出信号２３６を出力するように構成されてもよく、反射信号２３０は、ウィンドウ１２を通過し、アンテナ２０２に衝突する。当業者によって理解されることになるように、コントローラー２０４は、反射信号２３０が反射偏波２３２の特定の値によって特徴付けられるときに反射信号２３０を優先的に検出するように、第１の検出信号２３４及び第２の検出信号２３６を処理するように構成されてもよい。反射信号２３０が、反射偏波２３２を表すことになり、反射偏波２３２は、反射信号２３０を発生させたレーダー信号２０８の送信偏波２２０に対応することが期待される。即ち、対象物１６により、レーダー信号２０８の反射である反射信号２３０は、送信偏波２２０に匹敵する反射偏波２３２を示す可能性がある。換言すれば、反射信号２３０は、部分的にランダム化され（ｒａｎｄｏｍｉｚｅｄ）てもよいが、全体的に又は均一にランダム化されないことになりそうである。それにもかかわらず、アンテナ４８によって検出された反射信号２０８の好適な偏波が調節され、ウィンドウ１２の上の反射信号の入射角度を最適化することができる。
【００４９】
[0064]レーダーシステムは、多くの場合、同じ偏波を送信及び受信するように構成されている。例外には、ターゲット種類のための、又は、クラッターからターゲットを分離するための偏波ダイバーシティーを備えるレーダーが含まれる。ウィンドウ１２の後方で作動するモジュール２０によるターゲット検出を強化するために、一般的に、送信及び受信の両方のためにウィンドウ１２を通る伝播を最大化することが好ましい。従って、本明細書で提示されているウィンドウ入射角度対偏波角度の伝播効果を考慮すると、グラフ５００に示されている例示的な最適偏波に従って、それぞれの好適な角度又はビームポイント方向に対して同じ偏波を使用して、送信及び受信することが一般的に有利である。
【００５０】
[0065]送信偏波２２０は、好適な角度２０６で対象物１６を優先的に照射するように変化させることができ、アンテナ２０２を使用し、反射偏波２３２の特定の値を有する反射信号２３０を優先的に検出することができるので、コントローラー２０４は、第１の検出信号２３４、第２の検出信号２３６、及び、レーダー信号２０８の送信偏波２２０に基づいて対象物方向角度（好適な角度２０６に対応する）を決定するように構成されてもよいことになる。例として、及び、限定としてではなく、コントローラー２０４は、送信偏波２２０の値をスイープする（ｓｗｅｅｐ）か、又は徐々にステップする（ｓｔｅｐ）ために効果的であるように、第１の送信信号２１０及び第２の送信信号２１４を変化させるように構成されてもよく、次いで、グラフ４００（図１６）に示されている二方向反射損失特性を使用して、反射信号２３０の大きさを補償し、対象物方向角度（好適な角度２０６に対応する）は、反射信号２３０が最大振幅を表すときに使用される送信偏波２２０に基づいて決定されてもよい。
【００５１】
[0066]従って、車両１０の周りの領域１８にある対象物１６を、ウィンドウ１２を通して検出するために、車両１０のウィンドウ１２の後方に配置されるように構成されているセンサモジュール（モジュール２０）が提供される。また、上文中に説明したように、モジュール２０は、カメラ２２（図１）を含んでもよく、カメラ２２は、モジュール内に配置され、領域１８の画像を捕捉するように構成される。カメラ２２は、領域１８内の幾つかの対象物を特定するために有用である可能性がある。対象物に対する好適な角度２０６を決定するために送信偏波２２０及び反射偏波２３２を使用することに関して上文中に説明した改良は、カメラ２２からの画像と組み合わせ、領域内のどの対象物が車両１０にとって脅威となるか、及び、どの対象物は脅威になりそうにないかことを、より良好に見分けてもよい。
【００５２】
[0067]本発明は、その好適な実施形態の観点から説明されてきたが、それは、そのように限定されることを意図しておらず、むしろ、以下に続く特許請求の範囲に記述されている範囲にのみ限定されることを意図している。
【符号の説明】
【００５３】
１０  車両
１２  ウィンドウ
２０  モジュール
２２  カメラ
２４  光学系
２６  撮像装置（イメージャ）
２８  グレアシールド
３０  レーダーユニット
３２  トランシーバ
３４  スイッチドライバー
３６  プログラマブル論理デバイス（ＰＬＤ）
３８  アナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ）
４０  波形発生器
４２  リニアライザ
４４  平行平板型レンズ構造
４８  アンテナ
５０  レーダー−カメラ演算処理ユニット
５２  ビデオマイクロコントローラー
５４  メモリー
５６  デバイス
５８  電源
６０  レーダー検出
６２  トラッキング
６４  危険評価
６６  車線トラッキング機能
６８  車両検出
７０  歩行者検出
７２  アプリケーション制御ユニット
７４  アプリケーションマイクロコントローラー
７６  メモリー
７８  ＲＴＣウォッチドッグ
８０  温度モニター
８２  診断用入出力インターフェース
８４  ＣＡＮ／ＩＩＷインターフェース
８６  １２Ｖの電源
８８  プライベートＣＡＮインターフェース
９０  車両ＣＡＮインターフェース
９２  コネクタ
９６  屈折ブロック
１００  ハウジング
１０２  角度をなした面
１２０  誘電体フォーム
１２２  導電性プレート
１５０  点線
１６０  点線
２０２  アンテナ
２０４  コントローラー
２１０  第１の送信信号
２１２  第１のポート
２１４  第２の送信信号
２１６  第２のポート
２２０  送信偏波
２２３  パッチピッチ
２２４  パッチサイズ
２３２  反射偏波
２３４  第１の検出信号
２３６  第２の検出信号
３０２  アンテナ
３０４  コントローラー
３０６  ハイブリッドカプラー
３０８  位相シフター
３１０  第１の送信信号
３１２  第１のポート
３１４  第２の送信信号
３１６  第２のポート
３２０  送信偏波
３２２  位相制御信号
３２４  パッチサイズ
３２６  パッチピッチ
３３２  反射偏波
４００  グラフ
４０２  曲線
４０４  曲線
４０６  曲線
５００  グラフ
【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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【外国語明細書】
2015092154000001.pdf