WO2020008720A1 - 測距装置およびウィンドシールド - Google Patents

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薫規 内田
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    • G01S2013/9327—Sensor installation details
    • G01S2013/93276—Sensor installation details in the windshield area

Definitions

  • This technology relates to a distance measuring device. More specifically, the present invention relates to a distance measuring device and a windshield for measuring a distance between a vehicle and an object using radio waves of a predetermined wavelength.
  • Three-layer laminated glass in which glass is laminated on a resin film layer is often used for windshields of automobiles for the safety of occupants.
  • a radar for detecting an object outside the vehicle is mounted in the vehicle cabin, a loss occurs due to the passage of the windshield constituting the windshield.
  • a system for adjusting the incident angle of a radar has been proposed (for example, see Patent Document 1).
  • the present technology has been developed in view of such a situation, and has an object of suppressing a radar loss due to a windshield using laminated glass in a vehicle with a simple configuration.
  • the present technology has been made in order to solve the above-described problems, and a first aspect of the present technology is arranged inside a vehicle windshield formed by a plurality of layers to radiate radio waves, A radiating unit for receiving a reflected wave of the radio wave according to the present invention, and a ranging information generation unit connected to the radiating unit for measuring a distance to the object based on the radio wave and the reflected wave to generate ranging information. And a windshield thereof. This brings about an effect of suppressing loss in the windshield.
  • the windshield may be made of laminated glass.
  • the first side surface may further include a waveguide disposed inside the windshield and guiding the radio wave emitted from the radiation section in a predetermined direction. This brings about an effect of controlling the radiation direction of the radio wave via the windshield.
  • the first side surface may further include a reflector for reflecting the radio wave radiated from the radiator in the direction of the waveguide. This brings about the effect of improving the radiation efficiency of radio waves through the windshield.
  • the first aspect may further include a transmission / reception unit connected to the radiation unit for modulating the radio wave and demodulating the reflected wave.
  • a transmission / reception unit connected to the radiation unit for modulating the radio wave and demodulating the reflected wave. This brings about an effect of performing modulation and demodulation of radio waves.
  • the transmitting / receiving unit may handle a millimeter wavelength of 1 to 10 mm as the radio wave and the reflected wave. This brings about an effect of being usefully applied to a millimeter wave having a high attenuation ratio.
  • the transmitting and receiving unit may be arranged inside the windshield. This brings about an effect of suppressing a loss generated between the radiating unit and the transmitting / receiving unit.
  • a plurality of the radiation units may be provided. This brings about an effect of controlling the directivity of the radio wave in more detail.
  • the windshield includes a first glass layer, a second glass layer, and a resin layer sandwiched between the first and second glass layers. May be arranged between the first glass layer and the resin layer. This brings about the effect of embedding the radiating portion inside the laminated glass.
  • a waveguide portion is further provided between the second glass layer and the resin layer to guide the radio wave emitted from the radiation portion in a predetermined direction. Is also good. This brings about an effect of controlling the radiation direction of the radio wave through the windshield of the laminated glass.
  • a transmission / reception unit disposed between the first glass layer and the resin layer and connected to the radiating unit for modulating the radio wave and demodulating the reflected wave is further provided. You may have.
  • the radiation section and the transmission / reception section are embedded in the same layer, and an effect of suppressing loss occurring between the radiation section and the transmission / reception section is provided.
  • the resin layer may be formed of polyvinyl butyral.
  • the windshield may be arranged on at least one of the front, side, and back of the vehicle. This brings about an effect of suppressing a loss in the windshield in a desired direction.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of installation of an antenna 100 on a windshield 300 according to the first embodiment of the present technology.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of a millimeter wave chip 200 according to an embodiment of the present technology.
  • 1 is a diagram illustrating a configuration example of a part of an in-vehicle system of a vehicle 10 according to a first embodiment of the present technology.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of installation of an antenna 100 on a windshield 300 according to a first modification of the first embodiment of the present technology.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of installation of an antenna 100 on a windshield 300 according to a second modification of the first embodiment of the present technology. It is a figure showing an example of installation of antenna 100 and millimeter wave chip 200 to windshield 300 in a 2nd embodiment of this art. It is a figure showing an example of installation of antennas 101-103 in a 3rd embodiment of this art.
  • First Embodiment Example in which millimeter wave antenna is embedded in windshield
  • Second embodiment example in which a millimeter wave chip is further embedded in a windshield
  • Third embodiment example in which a plurality of millimeter-wave antennas are embedded in a windshield
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an external side view of a vehicle 10 of an automobile according to an embodiment of the present technology.
  • the vehicle 10 includes a transparent or translucent windshield 300 so that the outside can be visually recognized from inside the vehicle.
  • the front windshield 300 in the traveling direction is referred to as a front windshield 301.
  • the side windshield 300 is referred to as a side windshield 302.
  • the rear windshield 300 is referred to as a rear windshield 303.
  • the windshield 300 is often formed of laminated glass. In this embodiment, it is assumed that at least a part of the antenna 100 is embedded inside the front windshield 301 by using the structure of the laminated glass.
  • the antenna 100 is an antenna for transmitting and receiving the radio wave of the millimeter wave radar.
  • the millimeter wave radar is a radar (RADAR: Radio Detection And Ranging) that radiates a radio wave (millimeter-wave) having a millimeter wavelength of 1 to 10 millimeters and detects an object by measuring a reflected wave. .
  • RADAR Radio Detection And Ranging
  • the millimeter wave used in the millimeter wave radar has a shorter wavelength than radio waves used in television broadcasting, ETC (Electronic Toll Collection System), and the like. Therefore, this embodiment is particularly useful when applied to millimeter waves rather than radio waves in other frequency bands having longer wavelengths.
  • the antenna 100 is embedded inside the front windshield 301, but may be embedded in the side windshield 302 or the rear windshield 303 depending on the application. Good. However, in that case, the windshield 300 needs to be formed of laminated glass.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a cross section of the windshield 300 according to the embodiment of the present technology.
  • the windshield 300 is made of laminated glass with a resin layer 320 sandwiched between glass layers 310 and 330.
  • the glass layers 310 and 330 are formed of, for example, soda-lime glass.
  • the resin layer 320 is formed of, for example, a polyvinyl butyral (PVB) film.
  • the glass layer 310 is an example of a first glass layer described in the claims.
  • the glass layer 330 is an example of the second glass layer described in the claims.
  • the windshield 300 in the embodiment of the present technology includes a plurality of layers, it is not necessary to use glass.
  • the windshield 300 may be formed of a resin such as polycarbonate.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of installation of the antenna 100 on the windshield 300 according to the first embodiment of the present technology.
  • the antenna 100 includes a radiator 110, a director 120, and a reflector 130.
  • the radiator 110 emits a radio wave and receives a reflected wave of the radio wave from an object.
  • the radiator 110 is disposed between the glass layer 330 and the resin layer 320.
  • the radiator 110 is an example of the radiator described in the claims.
  • the director 120 guides the radio wave radiated from the radiator 110 in a predetermined direction.
  • the radio wave radiated from the radiator 110 is radiated in the vertical direction of the radiator 110 as it is. Therefore, when it is embedded in the front windshield 301, it radiates above the elevation angle.
  • the director 120 By using the director 120, the radiation direction can be controlled in the horizontal direction.
  • the director 120 is disposed between the glass layer 310 and the resin layer 320. Note that the director 120 is an example of a waveguide unit described in the claims.
  • the ⁇ reflector 130 reflects the radio wave radiated from the radiator 110 in the direction of the director 120. As a result, the radio waves that do not need to be radiated into the vehicle interior can be reflected forward, and the radiation efficiency of the radio waves can be improved.
  • the reflector 130 is disposed inside or in contact with the glass layer 330.
  • the reflector 130 is an example of the reflector described in the claims.
  • the feeder 190 is connected to the radiator 110, and is connected to the millimeter wave chip 200 via the feeder 190.
  • the millimeter-wave chip 200 is a semiconductor chip for transmitting and receiving radio waves of a millimeter-wave radar.
  • the millimeter-wave chip 200 is composed of, for example, a CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) integrated circuit (IC: Integrated Circuit). This makes it possible to reduce the size of the millimeter-wave radar and reduce the number of parts (BOM: Bill of Material).
  • CMOS Complementary Metal-Oxide-Semiconductor
  • This millimeter-wave chip 200 is installed at any place of the vehicle 10.
  • the millimeter wave chip 200 is connected to the radiator 110 via a power supply line 190 and is connected to an in-vehicle network to be described later via an electric wiring 290.
  • the millimeter wave chip 200 supplies a signal corresponding to the difference between the transmitted radio wave and the received reflected wave to the electric wiring 290 as a baseband signal of several MHz.
  • the electric wiring 290 is also used for power supply.
  • the loss in the electric wiring 290 is smaller than the loss in the feed line 190 that handles millimeter waves. Therefore, it is preferable that the power supply line 190 be short, and it is preferable to use the electric wiring 290 when the vehicle 10 needs to be routed.
  • the millimeter wave chip 200 is installed inside the dashboard of the vehicle 10.
  • the power supply line 190 can be shortened, and even if a problem occurs in the millimeter wave chip 200, the maintenance of the millimeter wave chip 200 can be easily performed.
  • the millimeter wave chip 200 be installed inside the roof of the vehicle 10 or inside the overhead console. With this configuration, the distance can be measured from a high position, the power supply line 190 can be shortened, and even if a problem occurs in the millimeter-wave chip 200, the millimeter-wave chip 200 can be easily maintained. .
  • the antenna 100 When the antenna 100 is installed above the front windshield 301, it is desirable that the antenna 100 be arranged near the mounting position of the rearview mirror. With this configuration, the antenna 100 can be arranged without blocking the driver's view.
  • the antenna 100 be disposed at a position on the front windshield 301 that is wiped by the wiper. With this configuration, it is possible to reduce the adverse effect on the radio wave when raindrops are attached.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of the millimeter wave chip 200 according to the embodiment of the present technology.
  • the millimeter wave chip 200 includes a transmitting unit 210 and a receiving unit 220.
  • the transmission unit 210 is a high-frequency circuit (RF front end) that modulates a baseband signal and transmits a millimeter wave to an object.
  • the millimeter wave transmitted from transmitting section 210 is a chirp wave whose frequency changes with time.
  • the receiving unit 220 is a high-frequency circuit that receives a millimeter wave (reflected wave) reflected on an object.
  • the receiving section 220 demodulates the received millimeter wave into a baseband signal and supplies the baseband signal to the electric wiring 290.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of a part of the in-vehicle system of the vehicle 10 according to the first embodiment of the present technology.
  • At least a part of the antenna 100 is embedded in the windshield 300 and connected to the millimeter wave chip 200 via the feed line 190 as described above.
  • the electric wiring 290 from the millimeter-wave chip 200 is connected to the on-vehicle network 590 via the ranging information generation unit 510.
  • the in-vehicle network 590 for example, an in-vehicle communication network conforming to any standard such as CAN (Controller Area Network), LIN (Local Interconnect Network), LAN (Local Area Network), or FlexRay (registered trademark) is used. Can be.
  • control units are connected to the vehicle-mounted network 590.
  • a control unit measures a distance to an object based on a signal obtained by the millimeter wave chip 200 (a signal corresponding to a difference between a transmitted radio wave and a received reflected wave). It is assumed that the distance information generation unit 510 generates the distance measurement information.
  • the ranging information generation unit 510 includes an FFT (Fast Fourier Transform) unit, and detects a beat frequency generated by adding the reflected wave and the original chirp wave by fast Fourier transform by the FFT unit. The distance and the like of the target object are calculated.
  • FFT Fast Fourier Transform
  • an object detection process, a tracking process, or the like may be performed based on a signal obtained by the fast Fourier transform. Furthermore, a vehicle control signal relating to an advanced driving assistance system (ADAS) may be generated based on the results of the object detection processing and tracking processing.
  • ADAS advanced driving assistance system
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of installation of the antenna 100 on the windshield 300 according to the first modification of the first embodiment of the present technology.
  • the radiator 110, the director 120, and the reflector 130 are assumed as the antenna 100.
  • the reflector 130 is omitted. It is. Thereby, the radiation efficiency of the radio wave is reduced, but the structure as the antenna 100 can be simplified.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of installation of the antenna 100 on the windshield 300 according to the second modification of the first embodiment of the present technology.
  • the radiator 110, the director 120, and the reflector 130 are assumed as the antenna 100.
  • the director 120 and the reflector 130 is omitted. This makes it impossible to control the directivity of the radio wave, but can simplify the structure of the antenna 100.
  • the millimeter-wave chip 200 can be installed outside the windshield 300, even if a failure occurs in the millimeter-wave chip 200, the millimeter-wave chip 200 can be maintained without replacing the entire windshield 300. be able to.
  • Second Embodiment> In the above-described first embodiment, it is assumed that the millimeter wave chip 200 is installed at any place of the vehicle 10. In this case, since it is necessary to connect the millimeter wave chip 200 and the radiator 110 embedded in the windshield 300 via the power supply line 190, a loss in the power supply line 190 may occur. In the second embodiment, the loss between the millimeter wave chip 200 and the radiator 110 is suppressed by further embedding the millimeter wave chip 200 in the windshield 300.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of installation of the antenna 100 and the millimeter wave chip 200 on the windshield 300 according to the second embodiment of the present technology.
  • a millimeter wave chip 200 is further embedded in the windshield 300 in addition to the antenna 100 of the first embodiment. At this time, it is desirable that the millimeter wave chip 200 be embedded in the same layer as the radiator 110. Thereby, the connection between the radiator 110 and the millimeter wave chip 200 can be minimized, and the loss occurring between them can be suppressed.
  • a part of the electric wiring 290 connected to the millimeter wave chip 200 is also embedded in the windshield 300. That is, the electric wiring 290 extending from the windshield 300 is connected to the in-vehicle network 590.
  • the first or second modification of the first embodiment can be applied to the antenna 100 of the second embodiment.
  • the loss generated between the radiator 110 and the millimeter wave chip 200 is suppressed by further embedding the millimeter wave chip 200 in the windshield 300, The efficiency of radio waves can be further improved.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an installation example of the antennas 101 to 103 according to the third embodiment of the present technology.
  • Each of the antennas 101 to 103 includes at least a radiator, similarly to the antenna 100 in the above-described first and second embodiments. Further, if necessary, a director or a reflector may be provided.
  • the directivity of radio waves can be controlled in more detail.
  • the directivity of radio waves can be controlled in more detail.
  • a plurality of patch antennas Patch @ Antenna
  • the first or second modification of the first embodiment is also applicable to the antennas 101 to 103 of the third embodiment. Further, in the third embodiment, an example in which three antennas 101 to 103 are used has been described. However, the number of these antennas is not limited to three, and may be two or four or more.
  • the processing procedure described in the above-described embodiment may be regarded as a method having a series of these procedures, and a program for causing a computer to execute the series of procedures or a recording medium storing the program. May be caught.
  • a recording medium for example, a CD (Compact Disc), an MD (MiniDisc), a DVD (Digital Versatile Disc), a memory card, a Blu-ray Disc (Blu-ray (registered trademark) Disc), or the like can be used.
  • the present technology may have the following configurations.
  • a radiating unit that is disposed inside a laminated glass of a windshield of a vehicle and emits a radio wave and receives a reflected wave of the radio wave from an object;
  • a distance measuring device connected to the radiating unit and configured to measure distance to the object based on the radio wave and the reflected wave to generate distance measuring information.
  • the distance measuring device according to (1) further including a waveguide disposed inside the laminated glass and guiding the radio wave emitted from the radiator in a predetermined direction.
  • the distance measuring apparatus according to (2) further including a reflection unit that reflects the radio wave emitted from the radiation unit in a direction of the waveguide unit.
  • the distance measuring apparatus according to any one of (1) to (3), further including a transmission / reception unit connected to the radiation unit to perform modulation of the radio wave and demodulation of the reflected wave.
  • the distance measuring apparatus (4), wherein the transmission / reception unit handles a millimeter wavelength of 1 to 10 mm as the radio wave and the reflected wave.
  • the distance measuring device (4), wherein the transmission / reception unit is disposed inside the laminated glass.
  • the windshield includes a first glass layer, a second glass layer, and a resin layer sandwiched between the first and second glass layers.
  • the distance measuring device wherein the radiating unit is disposed between the first glass layer and the resin layer.
  • the device according to (8) further including a waveguide disposed between the second glass layer and the resin layer, for guiding the radio wave emitted from the radiator in a predetermined direction.
  • Distance measuring device (10) The device according to (8), further comprising a transmission / reception unit disposed between the first glass layer and the resin layer, the transmission / reception unit being connected to the radiation unit and modulating the radio wave and demodulating the reflected wave. Or the distance measuring device according to (9).
  • (11) The distance measuring device according to any one of (8) to (10), wherein the resin layer is formed of polyvinyl butyral.
  • the distance measuring device according to any one of (1) to (11), wherein the windshield is arranged in front of the vehicle. (13) The distance measuring device according to any one of (1) to (12), wherein the windshield is disposed on a side surface of the vehicle. (14) The distance measuring device according to any one of (1) to (13), wherein the windshield is disposed on a rear surface of the vehicle.

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Abstract

車両における合わせガラスを用いたウィンドシールドによるレーダの損失を、単純な構成によって抑制する。　アンテナの輻射部は、複数層により形成される車両のウィンドシールドの内部に配置される。輻射部は、電波を放射するとともに、放射した電波の対象物による反射波を受信する。測距情報生成部は、輻射部に接続される。測距情報生成部は、放射した電波および対象物からの反射波に基づいて、対象物との距離を測定して、測距情報を生成する。

Description

測距装置およびウィンドシールド
　本技術は、測距装置に関する。詳しくは、所定波長の電波により車両と対象物との距離を測定する測距装置およびウィンドシールドに関する。
　自動車のウィンドシールドには、乗員の安全のために樹脂フィルム層にガラスを積層した３層構造の合わせガラスが採用されることが多い。一方、車外の対象物を検出するためのレーダを車室内に搭載した場合、ウィンドシールドを構成するガラス面の通過により損失が発生する。この損失を抑えるために、例えば、レーダの入射角を調整するシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０１６－０７０９１６号公報
　上述の従来技術では、合わせガラスの通過に伴う損失を抑制するために、レーダ装置の設置角度の調整や反射抑制構造の設置などが必要であり、装置が複雑化するという問題点があった。
　本技術はこのような状況に鑑みて生み出されたものであり、車両における合わせガラスを用いたウィンドシールドによるレーダの損失を、単純な構成によって抑制することを目的とする。
　本技術は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、その第１の側面は、複数層により形成される車両のウィンドシールドの内部に配置されて、電波を放射するとともに対象物による上記電波の反射波を受信する輻射部と、上記輻射部に接続されて、上記電波および上記反射波に基づいて上記対象物との距離を測定して測距情報を生成する測距情報生成部とを具備する測距装置およびそのウィンドシールドである。これにより、ウィンドシールドにおける損失を抑制するという作用をもたらす。なお、上記ウィンドシールドは、合わせガラスにより形成されてもよい。
　また、この第１の側面において、上記ウィンドシールドの内部に配置されて、上記輻射部から放射された上記電波を所定の方向に導く導波部をさらに具備してもよい。これにより、ウィンドシールドを介した電波の放射方向を制御するという作用をもたらす。
　また、この第１の側面において、上記輻射部から放射された上記電波を上記導波部の方向に反射させる反射部をさらに具備してもよい。これにより、ウィンドシールドを介した電波の放射効率を向上させるという作用をもたらす。
　また、この第１の側面において、上記輻射部に接続して上記電波の変調および上記反射波の復調を行う送受信部をさらに具備してもよい。これにより、電波の変調および復調を行うという作用をもたらす。この場合において、上記輻射部と上記送受信部との間を接続する第１の配線は、上記送受信部と上記車両のネットワークとの間を接続する第２の配線よりも短いものであることが望ましい。これにより、ミリ波の損失を低減するという作用をもたらす。
　また、この第１の側面において、上記送受信部は、上記電波および上記反射波として１乃至１０ミリメートルのミリ波長を扱うものであってもよい。これにより、減衰する比率が高いミリ波に有用に適用するという作用をもたらす。
　また、この第１の側面において、上記送受信部は、上記ウィンドシールドの内部に配置されるようにしてもよい。これにより、輻射部と送受信部の間で発生する損失を抑制するという作用をもたらす。
　また、この第１の側面において、複数の上記輻射部を具備するようにしてもよい。これにより、電波の指向性をより詳細に制御するという作用をもたらす。
　また、この第１の側面において、上記ウィンドシールドは、第１のガラス層、第２のガラス層、および、上記第１および第２のガラス層の間に挟まれる樹脂層を備え、上記輻射部は、上記第１のガラス層と上記樹脂層との間に配置されるようにしてもよい。これにより、輻射部を合わせガラスの内部に埋め込むという作用をもたらす。
　また、この第１の側面において、上記第２のガラス層と上記樹脂層との間に配置されて、上記輻射部から放射された上記電波を所定の方向に導く導波部をさらに具備してもよい。これにより、合わせガラスのウィンドシールドを介した電波の放射方向を制御するという作用をもたらす。
　また、この第１の側面において、上記第１のガラス層と上記樹脂層との間に配置されて、上記輻射部に接続して上記電波の変調および上記反射波の復調を行う送受信部をさらに具備してもよい。これにより、輻射部と送受信部を同一の層に埋め込んで、輻射部と送受信部の間で発生する損失を抑制するという作用をもたらす。
　また、この第１の側面において、上記樹脂層は、ポリビニルブチラールにより形成されてもよい。
　また、この第１の側面において、上記ウィンドシールドは、上記車両の正面、側面または背面の少なくともいずれかに配置されてもよい。これにより、所望の方向のウィンドシールドにおける損失を抑制するという作用をもたらす。
　本技術によれば、車両における合わせガラスを用いたウィンドシールドによるレーダの損失を、単純な構成によって抑制することができるという優れた効果を奏し得る。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
本技術の実施の形態における自動車の車両１０の外観側面像の一例を示す図である。 本技術の実施の形態におけるウィンドシールド３００の断面の一例を示す図である。 本技術の第１の実施の形態におけるウィンドシールド３００へのアンテナ１００の設置例を示す図である。 本技術の実施の形態におけるミリ波チップ２００の構成例を示す図である。 本技術の第１の実施の形態における車両１０の車載システムの一部の構成例を示す図である。 本技術の第１の実施の形態の第１の変形例におけるウィンドシールド３００へのアンテナ１００の設置例を示す図である。 本技術の第１の実施の形態の第２の変形例におけるウィンドシールド３００へのアンテナ１００の設置例を示す図である。 本技術の第２の実施の形態におけるウィンドシールド３００へのアンテナ１００およびミリ波チップ２００の設置例を示す図である。 本技術の第３の実施の形態におけるアンテナ１０１乃至１０３の設置例を示す図である。
　以下、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）について説明する。説明は以下の順序により行う。
　１．第１の実施の形態（ウィンドシールドにミリ波アンテナを埋め込んだ例）
　２．第２の実施の形態（ウィンドシールドにさらにミリ波チップを埋め込んだ例）
　３．第３の実施の形態（ウィンドシールドに複数のミリ波アンテナを埋め込んだ例）
　＜１．第１の実施の形態＞
　［ウィンドシールド］
　図１は、本技術の実施の形態における自動車の車両１０の外観側面像の一例を示す図である。
　車両１０は、車内から外の様子を視認できるように、透明または半透明のウィンドシールド３００を備える。進行方向の正面のウィンドシールド３００は、フロントウィンドシールド３０１と称される。側面のウィンドシールド３００は、サイドウィンドシールド３０２と称される。背面のウィンドシールド３００は、リアウィンドシールド３０３と称される。
　ウィンドシールド３００は、合わせガラスにより形成されることが多い。この実施の形態では、この合わせガラスの構造を利用して、フロントウィンドシールド３０１の内部にアンテナ１００の少なくとも一部を埋め込むことを想定する。
　アンテナ１００は、ミリ波レーダの電波の送受信を行うためのアンテナである。ミリ波レーダは、１乃至１０ミリメートルのミリ波長の電波（ミリ波：millimeter-wave）を照射して、その反射波を測定することにより物体を検出するレーダ（ＲＡＤＡＲ：Radio Detection And Ranging）である。
　このミリ波レーダで用いられるミリ波は、テレビ放送やＥＴＣ（Electronic Toll Collection system）などで用いられる電波よりも波長が短いため、ウィンドシールド３００において減衰する比率が高い。したがって、この実施の形態の適用対象としては、波長が長い他の周波数帯の電波よりも、ミリ波に適用した場合に特に有用である。
　なお、この実施の形態においては、フロントウィンドシールド３０１の内部にアンテナ１００の少なくとも一部を埋め込んだ例について示すが、用途に応じて、サイドウィンドシールド３０２またはリアウィンドシールド３０３に埋め込むようにしてもよい。ただし、その場合には、そのウィンドシールド３００が合わせガラスにより形成されている必要がある。
　図２は、本技術の実施の形態におけるウィンドシールド３００の断面の一例を示す図である。
　ウィンドシールド３００は、ガラス層３１０および３３０の間に樹脂層３２０を挟んだ合わせガラスにより形成される。ガラス層３１０および３３０は、例えばソーダ石灰ガラスにより形成される。樹脂層３２０は、例えばポリビニルブチラール（Polyvinyl Butyral：ＰＶＢ）膜により形成される。
　ガラス層３１０は、特許請求の範囲に記載の第１のガラス層の一例である。また、ガラス層３３０は、特許請求の範囲に記載の第２のガラス層の一例である。
　なお、ここでは３層からなる合わせガラスの例を示したが、他の層をさらに備えてもよい。
　また、本技術の実施の形態におけるウィンドシールド３００は、複数の層を備えていればガラスを用いていなくてもよい。例えば、ポリカーボネート等の樹脂により形成されるウィンドシールド３００であってもよい。
　［アンテナ］
　図３は、本技術の第１の実施の形態におけるウィンドシールド３００へのアンテナ１００の設置例を示す図である。
　この例では、アンテナ１００は、輻射器１１０と、導波器１２０と、反射器１３０とを備えている。
　輻射器１１０は、電波を放射するとともに、対象物による電波の反射波を受信するものである。この輻射器１１０は、ガラス層３３０と樹脂層３２０との間に配置される。なお、輻射器１１０は、特許請求の範囲に記載の輻射部の一例である。
　導波器１２０は、輻射器１１０から放射された電波を所定の方向に導くものである。輻射器１１０から放射された電波は、そのままでは輻射器１１０の垂直方向に放射される。したがって、フロントウィンドシールド３０１に埋め込んだ場合には仰角上方に放射することになる。この導波器１２０を用いることにより、放射方向を水平方向に制御することができる。この導波器１２０は、ガラス層３１０と樹脂層３２０との間に配置される。なお、導波器１２０は、特許請求の範囲に記載の導波部の一例である。
　反射器１３０は、輻射器１１０から放射された電波を導波器１２０の方向に反射させるものである。これにより、車室内に放射する必要のない電波を前方に反射して、電波の放射効率を向上させることができる。この反射器１３０は、ガラス層３３０の内部またはガラス層３３０に接して配置される。なお、反射器１３０は、特許請求の範囲に記載の反射部の一例である。
　これらアンテナ１００において、輻射器１１０には給電線１９０が接続され、この給電線１９０を介してミリ波チップ２００に接続される。
　ミリ波チップ２００は、ミリ波レーダの電波を送受信するための半導体チップである。このミリ波チップ２００は、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）の集積回路（ＩＣ：Integrated Circuit）により構成される。これにより、ミリ波レーダの小型化が可能になり、部品点数（ＢＯＭ：Bill of Material）も少なくすることができる。なお、ミリ波チップ２００は、特許請求の範囲に記載の送受信部の一例である。
　このミリ波チップ２００は、車両１０の何れかの場所に設置される。このミリ波チップ２００は、給電線１９０を介して輻射器１１０に接続し、電気配線２９０を介して後述する車載ネットワークに接続する。このミリ波チップ２００は、送信した電波と受信した反射波との差に相当する信号を、数ＭＨｚのベースバンド信号として電気配線２９０に供給する。また、電気配線２９０は、電源供給のためにも利用される。ミリ波を扱う給電線１９０における損失と比較して、電気配線２９０における損失は少ない。したがって、給電線１９０は短い方が望ましく、車両１０における引き回しが必要な場合には電気配線２９０の部分を利用することが望ましい。
　例えば、図１に示されるように、アンテナ１００がフロントウィンドシールド３０１の下方に設置された場合、ミリ波チップ２００は車両１０のダッシュボード内部に設置されることが望ましい。この構成により、給電線１９０を短くできるとともに、ミリ波チップ２００に不具合が発生した場合であっても容易にミリ波チップ２００のメンテナンスを行うことができる。
　また、アンテナ１００がフロントウィンドシールド３０１の上方に設置された場合、ミリ波チップ２００は車両１０のルーフ内部またはオーバーヘッドコンソール内部に設置されることが望ましい。この構成により、高い位置から測距することができ、更に給電線１９０を短くできるとともに、ミリ波チップ２００に不具合が発生した場合であっても容易にミリ波チップ２００のメンテナンスを行うことができる。
　また、アンテナ１００がフロントウィンドシールド３０１の上方に設置される場合は、ルームミラーの取付位置の近傍に配置されることが望ましい。この構成により、ドライバーの視界を遮らずにアンテナ１００を配置することができる。
　また、アンテナ１００は、フロントウィンドシールド３０１においてワイパーによって拭われる位置に配置されることが望ましい。この構成により、雨滴が付いた場合の電波への悪影響を軽減することができる。
　［ミリ波チップ］
　図４は、本技術の実施の形態におけるミリ波チップ２００の構成例を示す図である。このミリ波チップ２００は、送信部２１０および受信部２２０を備える。
　送信部２１０は、ベースバンド信号を変調してミリ波を対象物に送信する高周波回路（ＲＦフロントエンド）である。この送信部２１０から送信されるミリ波は、時間とともに周波数が変化するチャープ波である。
　受信部２２０は、対象物に反射したミリ波（反射波）を受信する高周波回路である。この受信部２２０は、受信したミリ波をベースバンド信号に復調して、電気配線２９０に供給する。
　［車載システム］
　図５は、本技術の第１の実施の形態における車両１０の車載システムの一部の構成例を示す図である。
　車両１０の車載システムにおいて、上述のようにアンテナ１００の少なくとも一部がウィンドシールド３００に埋め込まれ、給電線１９０を介してミリ波チップ２００に接続される。
　ミリ波チップ２００からの電気配線２９０は、測距情報生成部５１０を介して車載ネットワーク５９０に接続される。この車載ネットワーク５９０としては、例えば、ＣＡＮ（Controller Area Network）、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）、ＬＡＮ（Local Area Network）またはＦｌｅｘＲａｙ（登録商標）等の任意の規格に準拠した車載通信ネットワークを利用することができる。
　車載ネットワーク５９０には、種々の制御ユニットが接続される。そのような制御ユニットとして、この実施の形態においては、ミリ波チップ２００によって得られた信号（送信した電波と受信した反射波との差に相当する信号）に基づいて対象物との距離を測定して測距情報を生成する測距情報生成部５１０を想定する。
　この測距情報生成部５１０は、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部を備え、このＦＦＴ部による高速フーリエ変換によって、反射波と元のチャープ波とを足し合わせることにより発生するビート周波数を検出して、対象物の距離等を算出する。
　なお、この車載システムでは、高速フーリエ変換により得られた信号に基づいて、対象物の検出処理や追尾（トラッキング）処理などを行うようにしてもよい。さらに、対象物の検出処理や追尾処理の結果に基づいて、先進運転支援システム（ＡＤＡＳ（Advanced Driving Assistance System）に関する車両制御信号を生成してもよい。
　［第１の変形例］
　図６は、本技術の第１の実施の形態の第１の変形例におけるウィンドシールド３００へのアンテナ１００の設置例を示す図である。
　上述の第１の実施の形態においては、アンテナ１００として、輻射器１１０、導波器１２０、および、反射器１３０を想定していたが、この第１の変形例は反射器１３０を省いたものである。これにより、電波の放射効率は低くなるが、アンテナ１００としての構造を簡略化することができる。
　［第２の変形例］
　図７は、本技術の第１の実施の形態の第２の変形例におけるウィンドシールド３００へのアンテナ１００の設置例を示す図である。
　上述の第１の実施の形態においては、アンテナ１００として、輻射器１１０、導波器１２０、および、反射器１３０を想定していたが、この第２の変形例は導波器１２０および反射器１３０を省いたものである。これにより、電波の指向性を制御することができなくなるが、アンテナ１００としての構造を簡略化することができる。
　このように、本技術の第１の実施の形態によれば、アンテナ１００の少なくとも一部をウィンドシールド３００に埋め込むことにより、ウィンドシールド３００内の通過距離を短くすることができ、電波の損失を抑制することができる。さらに、ミリ波チップ２００をウィンドシールド３００の外部に設置することができるため、ミリ波チップ２００に故障が発生した場合であってもウィンドシールド３００を丸ごと取り換えなくともミリ波チップ２００のメンテナンスを行うことができる。
　＜２．第２の実施の形態＞
　上述の第１の実施の形態では、ミリ波チップ２００は、車両１０の何れかの場所に設置されることを想定した。この場合、ミリ波チップ２００と、ウィンドシールド３００に埋め込まれた輻射器１１０との間を、給電線１９０を介して接続する必要があるため、給電線１９０における損失が生じるおそれがある。この第２の実施の形態では、ウィンドシールド３００にさらにミリ波チップ２００を埋め込むことにより、ミリ波チップ２００と輻射器１１０との間で生じる損失を抑制する。
　図８は、本技術の第２の実施の形態におけるウィンドシールド３００へのアンテナ１００およびミリ波チップ２００の設置例を示す図である。
　この第２の実施の形態では、上述の第１の実施の形態のアンテナ１００に加えて、さらにミリ波チップ２００をウィンドシールド３００に埋め込む。このとき、ミリ波チップ２００は輻射器１１０と同じ層に埋め込むことが望ましい。これにより、輻射器１１０とミリ波チップ２００との間の接続を最小限にすることができ、両者間で生じる損失を抑制することができる。
　また、これに伴い、ミリ波チップ２００に接続される電気配線２９０の一部もウィンドシールド３００に埋め込まれることになる。すなわち、ウィンドシールド３００から延出される電気配線２９０を、車載ネットワーク５９０に接続することになる。
　なお、上述の第１の実施の形態における第１または第２の変形例は、この第２の実施の形態のアンテナ１００にも適用可能である。
　このように、本技術の第２の実施の形態によれば、さらにミリ波チップ２００をウィンドシールド３００に埋め込むことにより、輻射器１１０とミリ波チップ２００との間で生じる損失を抑制して、電波の効率をさらに向上させることができる。
　＜３．第３の実施の形態＞
　上述の第１および第２の実施の形態では、１つのアンテナ１００を用いて電波を送受信する例について説明したが、アンテナは１つに限定されず、複数用いるようにしてもよい。
　図９は、本技術の第３の実施の形態におけるアンテナ１０１乃至１０３の設置例を示す図である。
　この第３の実施の形態では、フロントウィンドシールド３０１の内部に３つのアンテナ１０１乃至１０３を埋め込むことを想定する。アンテナ１０１乃至１０３のそれぞれは、上述の第１および第２の実施の形態におけるアンテナ１００と同様に、少なくとも輻射器を備える。また、必要に応じて、導波器、または、さらに反射器を備えるようにしてもよい。
　複数のアンテナ１０１乃至１０３を適切に配置することにより、電波の指向性をより詳細に制御することができる。例えば、パッチアンテナ（Patch Antenna）を複数組み合わせることにより、指向性を持たせて、実質的に通信距離を延伸することが可能になる。
　なお、上述の第１の実施の形態における第１または第２の変形例は、この第３の実施の形態のアンテナ１０１乃至１０３にも適用可能である。また、この第３の実施の形態では、３つのアンテナ１０１乃至１０３を用いる例について示したが、これらアンテナの数は３つに限定されず、２つまたは４つ以上であってもよい。
　このように、本技術の第３の実施の形態によれば、複数のアンテナ１０１乃至１０３を用いることにより、電波の指向性をより詳細に制御することができる。
　なお、上述の実施の形態は本技術を具現化するための一例を示したものであり、実施の形態における事項と、特許請求の範囲における発明特定事項とはそれぞれ対応関係を有する。同様に、特許請求の範囲における発明特定事項と、これと同一名称を付した本技術の実施の形態における事項とはそれぞれ対応関係を有する。ただし、本技術は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施の形態に種々の変形を施すことにより具現化することができる。
　また、上述の実施の形態において説明した処理手順は、これら一連の手順を有する方法として捉えてもよく、また、これら一連の手順をコンピュータに実行させるためのプログラム乃至そのプログラムを記憶する記録媒体として捉えてもよい。この記録媒体として、例えば、ＣＤ（Compact Disc）、ＭＤ（MiniDisc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、メモリカード、ブルーレイディスク（Blu-ray（登録商標）Disc）等を用いることができる。
　なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって、限定されるものではなく、また、他の効果があってもよい。
　なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）車両のウィンドシールドの合わせガラスの内部に配置されて、電波を放射するとともに対象物による前記電波の反射波を受信する輻射部と、
　前記輻射部に接続されて、前記電波および前記反射波に基づいて前記対象物との距離を測定して測距情報を生成する測距情報生成部と
を具備する測距装置。
（２）前記合わせガラスの内部に配置されて、前記輻射部から放射された前記電波を所定の方向に導く導波部をさらに具備する前記（１）に記載の測距装置。
（３）前記輻射部から放射された前記電波を前記導波部の方向に反射させる反射部をさらに具備する前記（２）に記載の測距装置。
（４）前記輻射部に接続して前記電波の変調および前記反射波の復調を行う送受信部をさらに具備する前記（１）から（３）のいずれかに記載の測距装置。
（５）前記送受信部は、前記電波および前記反射波として１乃至１０ミリメートルのミリ波長を扱う
前記（４）に記載の測距装置。
（６）前記送受信部は、前記合わせガラスの内部に配置される
前記（４）に記載の測距装置。
（７）複数の前記輻射部を具備する前記（１）から（６）のいずれかに記載の測距装置。
（８）前記ウィンドシールドは、第１のガラス層、第２のガラス層、および、前記第１および第２のガラス層の間に挟まれる樹脂層を備え、
　前記輻射部は、前記第１のガラス層と前記樹脂層との間に配置される
前記（１）に記載の測距装置。
（９）前記第２のガラス層と前記樹脂層との間に配置されて、前記輻射部から放射された前記電波を所定の方向に導く導波部をさらに具備する前記（８）に記載の測距装置。
（１０）前記第１のガラス層と前記樹脂層との間に配置されて、前記輻射部に接続して前記電波の変調および前記反射波の復調を行う送受信部をさらに具備する前記（８）または（９）に記載の測距装置。
（１１）前記樹脂層は、ポリビニルブチラールにより形成される
前記（８）から（１０）のいずれかに記載の測距装置。
（１２）前記ウィンドシールドは、前記車両の正面に配置される前記（１）から（１１）のいずれかに記載の測距装置。
（１３）前記ウィンドシールドは、前記車両の側面に配置される前記（１）から（１２）のいずれかに記載の測距装置。
（１４）前記ウィンドシールドは、前記車両の背面に配置される前記（１）から（１３）のいずれかに記載の測距装置。
　１０　車両
　１００～１０３　アンテナ
　１１０　輻射器
　１２０　導波器
　１３０　反射器
　１９０　給電線
　２００　ミリ波チップ
　２１０　送信部
　２２０　受信部
　２９０　電気配線
　３００　ウィンドシールド
　３０１　フロントウィンドシールド
　３０２　サイドウィンドシールド
　３０３　リアウィンドシールド
　３１０、３３０　ガラス層
　３２０　樹脂層
　５１０　測距情報生成部
　５９０　車載ネットワーク

Claims (20)

  1. 　複数層により形成される車両のウィンドシールドの内部に配置されて、電波を放射するとともに対象物による前記電波の反射波を受信する輻射部と、
    　前記輻射部に接続されて、前記電波および前記反射波に基づいて前記対象物との距離を測定して測距情報を生成する測距情報生成部と
    を具備する測距装置。
  2. 　前記ウィンドシールドの内部に配置されて、前記輻射部から放射された前記電波を所定の方向に導く導波部をさらに具備する請求項１記載の測距装置。
  3. 　前記輻射部から放射された前記電波を前記導波部の方向に反射させる反射部をさらに具備する請求項２記載の測距装置。
  4. 　前記輻射部に接続して前記電波の変調および前記反射波の復調を行う送受信部をさらに具備する請求項１記載の測距装置。
  5. 　前記送受信部は、前記電波および前記反射波として１乃至１０ミリメートルのミリ波長を扱う
    請求項４記載の測距装置。
  6. 　前記送受信部は、前記ウィンドシールドの内部に配置される
    請求項４記載の測距装置。
  7. 　複数の前記輻射部を具備する請求項１記載の測距装置。
  8. 　前記ウィンドシールドは、合わせガラスにより形成される
    請求項１記載の測距装置。
  9. 　前記ウィンドシールドは、第１のガラス層、第２のガラス層、および、前記第１および第２のガラス層の間に挟まれる樹脂層を備え、
    　前記輻射部は、前記第１のガラス層と前記樹脂層との間に配置される
    請求項８記載の測距装置。
  10. 　前記第２のガラス層と前記樹脂層との間に配置されて、前記輻射部から放射された前記電波を所定の方向に導く導波部をさらに具備する請求項９記載の測距装置。
  11. 　前記第１のガラス層と前記樹脂層との間に配置されて、前記輻射部に接続して前記電波の変調および前記反射波の復調を行う送受信部をさらに具備する請求項９記載の測距装置。
  12. 　前記樹脂層は、ポリビニルブチラールにより形成される
    請求項９記載の測距装置。
  13. 　前記ウィンドシールドは、前記車両の正面に配置される請求項１記載の測距装置。
  14. 　前記ウィンドシールドは、前記車両の側面に配置される請求項１記載の測距装置。
  15. 　前記ウィンドシールドは、前記車両の背面に配置される請求項１記載の測距装置。
  16. 　前記ウィンドシールドは、複数の樹脂層により形成される
    請求項１記載の測距装置。
  17. 　前記輻射部は、ルームミラーの近傍に配置される
    請求項１記載の測距装置。
  18. 　前記輻射部は、ワイパーによって拭われる位置に配置される
    請求項１記載の測距装置。
  19. 　前記輻射部と前記送受信部との間を接続する第１の配線は、前記送受信部と前記車両のネットワークとの間を接続する第２の配線よりも短い
    請求項４記載の測距装置。
  20. 　複数層によって形成され、前記複数層の内部に、電波を放射するとともに対象物による前記電波の反射波を受信する輻射部を備えるウィンドシールド。
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