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JP7846994B2 - monitoring device - Google Patents
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JP7846994B2 - monitoring device - Google Patents

monitoring device

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JP7846994B2 JP2022007577A JP2022007577A JP7846994B2 JP 7846994 B2 JP7846994 B2 JP 7846994B2 JP 2022007577 A JP2022007577 A JP 2022007577A JP 2022007577 A JP2022007577 A JP 2022007577A JP 7846994 B2 JP7846994 B2 JP 7846994B2
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Description

本発明は自動車等の車両に装備して好適な監視装置に関し、特にレーダーユニットで構成される監視装置に関する。 This invention relates to a monitoring device suitable for installation in vehicles such as automobiles, and more particularly to a monitoring device comprising a radar unit.

自動車の先進運転支援シスム(ADAS:Advanced Driver Assistance System)では、自車両の前方や周辺に存在する障害物や他車両等の対象物を検知するための検知装置を監視装置として自動車に装備する必要がある。この監視装置として、LIDAR(Light detection and ranging)や、ミリ波レーダー等のレーダーを用いた監視装置が用いられている。 Advanced Driver Assistance Systems (ADAS) in automobiles require detection and monitoring devices to detect obstacles and other vehicles in front of and around the vehicle. These monitoring devices utilize radar, such as LIDAR (Light Detection and Range) and millimeter-wave radar.

図1は、ミリ波レーダーを用いた監視装置を備えた自動車CARの概要を説明する平面図である。自動車CARの車体内前部、例えばエンブレムEの内部に前方監視用ミリ波レーダーが配設されており(以下、図1においてはミリ波レーダーの図示は省略している)、この前方監視用ミリ波レーダーはFOV(検知角:Field of view)領域がレーダーの中心を基準にして左右方向に略±10~15度の狭い角度域(以下、狭角又は狭角域と称する)を有し、自車両の前方領域FAに存在する対象物を検知する。 Figure 1 is a plan view illustrating the outline of a vehicle equipped with a monitoring device using millimeter-wave radar. A forward-facing millimeter-wave radar is installed in the front of the vehicle body, for example, inside the emblem E (the millimeter-wave radar is not shown in Figure 1 below). This forward-facing millimeter-wave radar has a narrow field of view (FOV) of approximately ±10 to 15 degrees in the left-right direction relative to the center of the radar (hereinafter referred to as the narrow angle or narrow angle range), and detects objects in the forward area FA of the vehicle.

また、自動車CARの車体の前部や後部に周辺監視用ミリ波レーダーが配設される。例えば、車体前部の左右フェンダーの内部にそれぞれ前側方監視用ミリ波レーダーが配設され、車体後部のリアバンパーの内部にそれぞれ後側方監視用ミリ波レーダーが配設される。前側方監視用ミリ波レーダーはFOV領域がレーダー中心を基準にして左右方向に略±60~80度の広い角度域(以下、広角又は広角域と称する)を有しており、自車両の右前側方領域RFSAと左前側方領域LFSAに存在する対象物を検知する。後側方監視用ミリ波レーダーは同様に自車両の右後側方領域RRSAと左後側方領域LRSAに存在する対象物を検知する。 Furthermore, millimeter-wave radars for surrounding area monitoring are installed on the front and rear of the vehicle body. For example, millimeter-wave radars for front-side monitoring are installed inside the left and right fenders at the front of the vehicle body, and millimeter-wave radars for rear-side monitoring are installed inside the rear bumper at the rear of the vehicle body. The millimeter-wave radars for front-side monitoring have a wide field of view (FOV) of approximately ±60 to 80 degrees in the left-right direction relative to the radar center (hereinafter referred to as wide angle or wide angle range), and detect objects located in the right front-side area (RFSA) and left front-side area (LFSA) of the vehicle. Similarly, the millimeter-wave radars for rear-side monitoring detect objects located in the right rear-side area (RRSA) and left rear-side area (LRSA) of the vehicle.

これらのミリ波レーダーは、自動車の車体内部に配設されているが、本出願人は先にミリ波レーダーを車両用灯具と一体に構成した技術を提案している。特許文献1では、自動車のヘッドランプの内部に監視装置としてのミリ波レーダーを配設した技術を提案している。また、特許文献2には、自動車のヘッドランプのみならず、リアランプ(テールランプ)の内部にもミリ波レーダーを含む監視用センサーを配設することが記載されている。このように、ミリ波レーダーをランプ内に配設することにより、ランプを車体に取り付ければ、これと同時にミリ波レーダーを自動車に装備させることができ、ミリ波レーダーを独立して装備する場合に比較して自動車の組立作業の簡易化や工数低減の点で有利になる。 These millimeter-wave radars are typically installed inside the vehicle body, but the applicant has previously proposed a technology that integrates millimeter-wave radar with vehicle lighting fixtures. Patent Document 1 proposes a technology in which a millimeter-wave radar is installed as a monitoring device inside the headlamp of an automobile. Furthermore, Patent Document 2 describes the installation of monitoring sensors, including millimeter-wave radar, not only inside the headlamp but also inside the rear lamp (taillamp) of an automobile. By installing the millimeter-wave radar inside the lamp in this way, the vehicle can be equipped with the millimeter-wave radar simultaneously with the lamp's installation, which is advantageous in terms of simplifying the assembly process and reducing man-hours compared to installing the millimeter-wave radar independently.

特開2020-104799号公報Japanese Patent Publication No. 2020-104799 特開2019-117197号公報Japanese Patent Publication No. 2019-117197

このように、車体内やランプ内に配設されたミリ波レーダーでは、ミリ波レーダーから送波されたミリ波は、車体のパネルやランプのアウターレンズ等のいわゆるアウターカバーを透波して自動車の周囲に向けて投射される。このとき、アウターカバーが曲面に形成されていると、アウターカバーを透波されたミリ波の出射方向が変化されてしまうことがある。 Thus, in millimeter-wave radar systems installed within vehicle bodies or lamps, the millimeter waves transmitted from the radar are projected outwards towards the vehicle's surroundings, passing through so-called outer covers such as vehicle panels and lamp outer lenses. However, if the outer cover is curved, the direction of emission of the millimeter waves passing through the outer cover may be altered.

すなわち、詳細については後述するが、ミリ波レーダーからFOV中心方向に対して所要の出射角で送波されたミリ波は、アウターカバーの内面において屈折され、さらに外面において屈折されて出射される。このとき、アウターカバーが曲面に形成されており、ミリ波が屈折される内面部位における面の傾き(FOV中心方向に対する接線方向の傾き)と、外面部位における面の傾きが相違しているため、アウターカバーの外面部位から出射されるミリ波の出射角はミリ波レーダーから送波されたときの出射角に対して変化される。 In other words, as will be explained in detail later, millimeter waves transmitted from the millimeter-wave radar at a required emission angle relative to the center of the field of view (FOV) are refracted on the inner surface of the outer cover, and then refracted again on the outer surface before being emitted. At this time, because the outer cover is formed with a curved surface, the inclination of the surface at the inner portion where the millimeter waves are refracted (the inclination in the tangential direction relative to the center of the FOV) differs from the inclination of the surface at the outer portion. Therefore, the emission angle of the millimeter waves emitted from the outer surface of the outer cover changes from the emission angle at which they were transmitted from the millimeter-wave radar.

ミリ波レーダーでは、対象物の検知に際しては送波するミリ波の出射角が重要であり、この出射角がアウターカバーから出射される際に変化されると、対象物の検知精度が低下される。特に、周辺監視用のミリ波レーダーは、周辺の広い領域の対象物を検知するためにFOV領域が広く設定されており、またFOV領域の中心から両側方向の広角域においてはアウターカバーに対する入射角が大きくなっているため、広角域における出射角の変化が顕著になり、検知精度の低下も顕著になる。このような課題は、監視装置として赤外線を利用したLiDARを備える監視装置についても同様である。 In millimeter-wave radar, the emission angle of the transmitted millimeter waves is crucial for detecting objects. If this emission angle changes as the waves exit the outer cover, the detection accuracy of the object decreases. In particular, millimeter-wave radars used for surrounding area monitoring have a wide field of view (FOV) to detect objects over a wide area. Furthermore, the angle of incidence to the outer cover is large in the wide-angle region extending from the center of the FOV to both sides. Therefore, changes in the emission angle in the wide-angle region become significant, leading to a noticeable decrease in detection accuracy. This problem also applies to monitoring devices equipped with LiDAR using infrared light.

本発明の目的は、送波される電磁波がアウターカバーを透波される際の出射方向の変化を防止して検知精度の低下を防止することが可能な監視装置を提供する。 The objective of this invention is to provide a monitoring device that can prevent a decrease in detection accuracy by preventing changes in the emission direction of electromagnetic waves transmitted through the outer cover.

本発明は、車両の車体内またはランプ内に装備されて電磁波を送受波して対象物を検知するレーダーユニットを備え、当該レーダーユニットを覆う曲面形状のアウターカバーを透して電磁波による検知を行うように構成された監視装置であり、レーダーユニットは所要の角度領域内の複数の方向に向けて電磁波を送波する構成であり、アウターカバーは、当該角度領域に対応する領域の内面と外面の構成として、レーダーユニットから送波された電磁波が内面と外面において屈折されてアウターカバーを透波した後もレーダーユニットから送波された角度と同じ方向となる曲面形状に構成されている。 The present invention relates to a monitoring device comprising a radar unit installed inside the vehicle body or lamp that transmits and receives electromagnetic waves to detect an object, and configured to perform detection by electromagnetic waves through a curved outer cover that covers the radar unit, wherein the radar unit is configured to transmit electromagnetic waves in multiple directions within a required angular range, and the outer cover is configured as an inner and outer surface in the region corresponding to the angular range, such that the electromagnetic waves transmitted from the radar unit are refracted at the inner and outer surfaces and, even after passing through the outer cover, remain in the same direction as the angle transmitted from the radar unit .

本発明における好ましい形態として、アウターカバーは、レーダーユニットから送波された電磁波が当該アウターカバーに入射される内面部位と、電磁波が当該アウターカバーから出射される外面部位の各面方向が平行に構成される。 In a preferred embodiment of the present invention, the outer cover is configured such that the orientation of the inner surface portion into which electromagnetic waves transmitted from the radar unit enter the outer cover and the orientation of the outer surface portion into which electromagnetic waves are emitted from the outer cover are parallel.

例えば、アウターカバーの外面は平滑な曲面に形成され、当該アウターカバーの内面は電磁波の送波方向に対応して異なる傾き角の微細面部が連続された面形状とされる。この場合、アウターカバーの内面は、水平方向と鉛直方向の少なくとも一方において、電磁波の送波方向に対応して異なる傾き角の微細面部が連続された面形状とされる。 For example, the outer surface of the outer cover is formed as a smooth curved surface, and the inner surface of the outer cover has a continuous surface shape consisting of fine surfaces with different inclination angles corresponding to the electromagnetic wave transmission direction. In this case, the inner surface of the outer cover has a surface shape consisting of fine surfaces with different inclination angles corresponding to the electromagnetic wave transmission direction in at least one of the horizontal and vertical directions.

本発明の監視装置は、レーダーユニットは車両のランプのランプハウジングに内装され、アウターカバーは当該ランプハウジングのアウターレンズで構成される。この監視装置は、車両のヘッドランプに内装された前側方監視装置として、あるいは車両のリアランプに内装された後側方監視装置として構成される。また、本発明の監視装置におけるレーダーユニットはミリ波レーダー又はLiDARの少なくとも一方で構成される。 The monitoring device of the present invention has a radar unit housed within the lamp housing of a vehicle 's lamp , and an outer cover made up of the outer lens of the lamp housing. This monitoring device is configured as a front-side monitoring device housed within a vehicle's headlamp, or as a rear-side monitoring device housed within a vehicle's rear lamp. Furthermore, the radar unit in the monitoring device of the present invention is composed of at least one of millimeter-wave radar or LiDAR.

本発明によれば、電磁波がアウターカバーを透波される際に内面及び外面で屈折されることによって電磁波の出射方向が変化することが防止されるので、出射角の変化が要因となる検知精度の低下を防止した監視装置が提供される。 According to the present invention, since the direction of emission of electromagnetic waves is prevented from changing due to refraction at the inner and outer surfaces as the electromagnetic waves pass through the outer cover, a monitoring device is provided that prevents a decrease in detection accuracy caused by changes in the emission angle.

自動車の監視装置の概要を説明する平面図。A plan view illustrating the overview of a vehicle's monitoring system. 実施形態1のヘッドランプの概略斜視図。A schematic perspective view of the headlamp according to Embodiment 1. 実施形態1のヘッドランプの図2のIII-III線に沿う概略断面図。A schematic cross-sectional view of the headlamp of Embodiment 1 along the line III-III in Figure 2. 実施形態1のヘッドランプの概略部分分解斜視図。A schematic partially exploded perspective view of the headlamp of Embodiment 1. (a)及び(b)はアウターレンズにおけるミリ波(電磁波)の出射方向が変化する形態を説明する模式図。(a) and (b) are schematic diagrams illustrating the changes in the direction of emission of millimeter waves (electromagnetic waves) in the outer lens. (a)及び(b)はアウターレンズの内面形状の設計手法を説明する模式図。(a) and (b) are schematic diagrams illustrating the design method for the inner surface shape of the outer lens. 実施形態2におけるアウターレンズの外面形状の設計手法を説明する模式図。A schematic diagram illustrating the design method for the outer surface shape of the outer lens in Embodiment 2. 実施形態3のヘッドランプの概略斜視図。A schematic perspective view of the headlamp according to Embodiment 3. 実施形態3におけるアウターレンズの内面形状の設計手法を説明する模式図。A schematic diagram illustrating the design method for the inner surface shape of the outer lens in Embodiment 3. 実施形態3の模式図であり、(a)は水平模式図、(b)は鉛直模式図。This is a schematic diagram of Embodiment 3, where (a) is a horizontal schematic diagram and (b) is a vertical schematic diagram.

(実施形態1)
次に、本発明の実施形態1について図面を参照して説明する。図3は本発明の監視装置を車体の前部左右に配設したヘッドランプL-HL,R-HLに適用した自動車CARの外観図である。左右のヘッドランプL-HL,R-HLは左右対称の構成であり、同図には右ヘッドランプR-HLの外観を合わせて示している。この右ヘッドランプR-HLは、前方ないし左側方を開口した容器状のボディ101を備え、このボディ101の開口に透光性樹脂で構成されたアウターレンズ102が固定されてランプハウジング100が構成されている。
(Embodiment 1)
Next, Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings. Figure 3 is an external view of an automobile CAR in which the monitoring device of the present invention is applied to headlamps L-HL and R-HL arranged on the left and right front of the vehicle body. The left and right headlamps L-HL and R-HL have a symmetrical configuration, and the figure also shows the external view of the right headlamps R-HL. This right headlamps R-HL is equipped with a container-shaped body 101 that is open on the front or left side, and an outer lens 102 made of light-transmitting resin is fixed to the opening of this body 101 to form a lamp housing 100.

このランプハウジング100内には、ロービームランプとハイビームランプが一つのユニットとして構成された照明ユニット2と、クリアランスランプとターンシグナルランプとして兼用される標識ユニット3が配設されている。また、当該ランプハウジング100内の前面から見て左側の部位、すなわち車幅方向の外側部位には監視用センサーとしてのレーダーユニット1が配設されている。このレーダーユニット1はミリ波レーダーで構成されている。 Within this lamp housing 100, a lighting unit 2, which combines a low-beam lamp and a high-beam lamp into a single unit, and a sign unit 3, which serves as both a clearance lamp and a turn signal lamp, are arranged. Furthermore, a radar unit 1, serving as a monitoring sensor, is installed in the left-hand portion of the lamp housing 100 when viewed from the front, i.e., the outer portion in the vehicle width direction. This radar unit 1 is composed of a millimeter-wave radar.

図3は図2のIII-III線に沿った概略の断面図であり、図4は右ヘッドランプの概略の部分分解斜視図である。前記照明ユニット2は、水平方向に配列された3つの照明ランプ21,22,23で構成されており、それぞれ図示は省略するが光源としての白色LED(発光ダイオード)と、この白色LEDから出射された白色光を所要の配光パターンで投影する投影レンズを備えている。ここでは、車幅方向の外側2つの照明ランプ21,22は点灯されたときにロービーム配光の光を投影するロービームランプとして構成されている。また、車幅方向の中央側の1つの照明ランプ23は前記2つのロービームランプ21,2と共に点灯されたときにハイビーム配光を形成するハイビームランプとして構成されている。この照明ユニット2は、配光制御が可能ないわゆるADB(Adaptive Driving Beam)ランプとして構成されてもよい。 Figure 3 is a schematic cross-sectional view along line III-III in Figure 2, and Figure 4 is a schematic partially exploded perspective view of the right headlamp. The lighting unit 2 consists of three horizontally arranged lighting lamps 21, 22, and 23. Each lamp, though not shown in the illustration, includes a white LED (light-emitting diode) as a light source and a projection lens that projects the white light emitted from the LED in a required light distribution pattern. Here, the two outer lighting lamps 21 and 22 in the vehicle width direction are configured as low-beam lamps that project low-beam light distribution when illuminated. The central lighting lamp 23 in the vehicle width direction is configured as a high-beam lamp that forms a high-beam light distribution when illuminated together with the two low-beam lamps 21 and 2. This lighting unit 2 may also be configured as a so-called ADB (Adaptive Driving Beam) lamp capable of light distribution control.

前記標識ユニット3は、前記照明ユニット2の下側において車幅方向に延長されたインナーレンズ31と、このインナーレンズ31に光を入射する光源32を備えている。インナーレンズ31は無色の透光性部材で構成されて内部に光を導光する導光体として構成されており、所要の上下方向の幅寸法を有する横長の板状に形成されている。そして、ランプ前方に向けられた一方の板面(前面又は外面と称する)が光出射面としてアウターレンズ102に対向され、ランプ後方に向けられた他方の板面(後面又は内面と称する)には前記光源32から出射した光を内部に導入させるための光入射部33が形成されている。ここでは、光入射部33はインナーレンズ31の異なる2箇所に設けられており、それぞれインナーレンズ31の後面から所要の寸法で突出された突片状に形成されている。 The sign unit 3 comprises an inner lens 31 extending in the vehicle width direction below the lighting unit 2, and a light source 32 that directs light into the inner lens 31. The inner lens 31 is made of a colorless, translucent material and functions as a light guide, guiding light into its interior. It is formed in a horizontally elongated plate shape with a required vertical width. One plate surface (referred to as the front or outer surface) facing the front of the lamp serves as the light-emitting surface and is opposed to the outer lens 102. The other plate surface (referred to as the rear or inner surface) facing the rear of the lamp has a light-injection portion 33 formed to introduce light emitted from the light source 32 into the interior. Here, the light-injection portions 33 are provided at two different locations on the inner lens 31, each formed as a projection extending from the rear surface of the inner lens 31 by a required dimension.

前記光源32は、白色光を発光する白色LED32wと、アンバー色光を発光するアンバー色LED32uを備えており、白色LED32wはインナーレンズ31の光入射部33の一方に対向配置され、アンバー色LED32uは他方に対向配置されている。したがって、白色LED32wで発光された白色光は光入射部33の一方からインナーレンズ31に入射され、インナーレンズ31の光出射面からは白色光が出射される。また、アンバー色LED32uで発光されたアンバー色光は光入射部33の他方からインナーレンズ31に入射され、インナーレンズ31の光出射面からはアンバー色光が出射される。これにより、標識ユニット3は、白色LED32wでの発光によりクリアランスランプ(CL)として、又はデイタイムランニングランプ(DRL)として点灯され、アンバー色LED32uでの発光によりターンシグナルランプ(TSL)として点灯されることになる。 The light source 32 comprises a white LED 32w that emits white light and an amber LED 32u that emits amber light. The white LED 32w is positioned opposite one side of the light-incident portion 33 of the inner lens 31, and the amber LED 32u is positioned opposite the other side. Therefore, the white light emitted by the white LED 32w enters the inner lens 31 from one side of the light-incident portion 33, and white light is emitted from the light-emitting surface of the inner lens 31. Similarly, the amber light emitted by the amber LED 32u enters the inner lens 31 from the other side of the light-incident portion 33, and amber light is emitted from the light-emitting surface of the inner lens 31. As a result, the sign unit 3 is illuminated as a clearance lamp (CL) or daytime running lamp (DRL) by the illumination of the white LED 32w, and as a turn signal lamp (TSL) by the illumination of the amber LED 32u.

前記ミリ波レーダー1は、レーダー本体11を備えている。レーダー本体は矩形容器内にアンテナや電波モジュール等が一体収納され、アンテナが配設された側の面がミリ波を送波しかつ受波するミリ波送受面11aとして構成されている。このレーダー本体11のミリ波送受面11aから送波されたミリ波はアウターレンズ102を透波されて外部に投射され、検知する対象物で反射され、かつアウターレンズを透波されてきたミリ波をミリ波送受面11aにおいて受波することにより対象物の検知を行うことが可能である。このレーダー本体11はブラケット12によりランプボディ101に固定支持されるとともに、自動車に搭載されている図示を省略したECU(電子制御ユニット)に電気接続されており、レーダー本体11の出力に基づいてECUにおいて対象物の検知が行われる。 The millimeter-wave radar 1 comprises a radar body 11. The radar body houses an antenna, radio wave modules, and other components within a rectangular container. The side on which the antenna is mounted serves as a millimeter-wave transmitting and receiving surface 11a, which transmits and receives millimeter waves. Millimeter waves transmitted from the millimeter-wave transmitting and receiving surface 11a of the radar body 11 are transmitted through an outer lens 102 and projected externally. These waves are reflected by the object to be detected, and the millimeter waves that have passed through the outer lens are received by the millimeter-wave transmitting and receiving surface 11a, enabling object detection. The radar body 11 is fixedly supported to the lamp body 101 by a bracket 12 and is electrically connected to an ECU (Electronic Control Unit) (not shown) mounted in the vehicle. Object detection is performed in the ECU based on the output of the radar body 11.

このレーダー本体11においては、複数方向に向けてミリ波がそれぞれ送波される際の仮想波源Pを基準にしてFOV領域が定義されており、前側方監視ミリ波レーダーとして機能することができるように、ミリ波送受面11aの中心法線方向が所定の方向に向けられるとともに、この中心法線方向中心にしてFOV領域が水平方向(左右方向)に略±60~80度の角度域で、鉛直方向(上下方向)に略±30~40度の角度域にミリ波を送波して対象物の検知が可能に構成されている。ここでは、ミリ波レーダー1はランプハウジング100内に配設されたときに、レーダー本体11のミリ波送受面11aが自動車の直進方向に対して右斜め前方の略右45度の角度に向けて配設される。 In this radar unit 11, the FOV (Field of View) region is defined based on a virtual wave source P when millimeter waves are transmitted in multiple directions. To enable it to function as a front-side monitoring millimeter-wave radar, the central normal direction of the millimeter-wave transmitting/receiving surface 11a is oriented in a predetermined direction. The FOV region, centered on this central normal direction, transmits millimeter waves within an angle range of approximately ±60 to 80 degrees horizontally (left-right) and approximately ±30 to 40 degrees vertically (up-down), enabling object detection. Here, when the millimeter-wave radar 1 is installed within the lamp housing 100, the millimeter-wave transmitting/receiving surface 11a of the radar unit 11 is positioned at an angle of approximately 45 degrees to the right and slightly forward relative to the straight-ahead direction of the vehicle.

前記ヘッドランプR-HLにおいては、ランプハウジング100内に配設したレーダーユニット1がアウターレンズ102を透して外部に露見されることを防止するために、アウターレンズ102の少なくともミリ波レーダー1に対応する領域は光を透過しない非透光領域103として構成されている。ここでは、アウターレンズ102は、いわゆる二色成形により形成されており、非透光領域103は黒色の樹脂で成形されている。図2,4において点描した領域が黒色樹脂の非透光領域103であり、アウターレンズ102の周縁部も黒色樹脂で成形されている。黒色に代えて、車体ボディ色としてもよい。このようにすることでヘッドランプの意匠効果を高めることができる。この非透光領域103は、光学的にはアウターレンズとして機能する領域ではないと言えるが、本発明においてはこの非透光領域を含めてアウターレンズと称している。また、このアウターレンズは前記ミリ波レーダー1を覆っており、本発明におけるアウターカバーとして構成される。 In the R-HL headlamp described above, to prevent the radar unit 1, which is disposed within the lamp housing 100, from being exposed to the outside through the outer lens 102, at least the area of the outer lens 102 corresponding to the millimeter-wave radar 1 is configured as a non-transparent area 103 that does not transmit light. Here, the outer lens 102 is formed by so-called two-color molding, and the non-transparent area 103 is molded from black resin. In Figures 2 and 4, the dotted area is the non-transparent area 103 of black resin, and the peripheral edge of the outer lens 102 is also molded from black resin. Instead of black, the vehicle body color may be used. This enhances the design effect of the headlamp. While this non-transparent area 103 cannot be said to function optically as an outer lens, in this invention, this non-transparent area is included and referred to as the outer lens. Furthermore, this outer lens covers the millimeter-wave radar 1 and is configured as the outer cover in this invention.

このヘッドランプR-HLでは、図3に実線で示すように、レーダーユニットとしてのミリ波レーダー1から送波されたミリ波は、アウターレンズ102を透波されて自動車の右前方領域に向けて投射される。また、対象物で反射されたミリ波はアウターレンズ102を透波されてミリ波レーダー1において受波される。このように、ミリ波レーダー1はアウターレンズ102を透波させたミリ波を送波及び受波することにより、自動車の右前方領域に存在する対象物の位置や方向を検知することが可能な監視装置として構成される。 In this R-HL headlamp, as shown by the solid line in Figure 3, millimeter waves transmitted from the millimeter-wave radar 1, which acts as the radar unit, are transmitted through the outer lens 102 and projected toward the front right area of the vehicle. Furthermore, millimeter waves reflected by an object are transmitted through the outer lens 102 and received by the millimeter-wave radar 1. In this way, the millimeter-wave radar 1 is configured as a monitoring device capable of detecting the position and direction of objects in the front right area of the vehicle by transmitting and receiving millimeter waves transmitted through the outer lens 102.

このとき、図5(a)の模式図に示すように、ミリ波レーダー1から出射角θ1(以下、出射角θ*の角度を含めて角度は原則としてFOV中心方向Dに対する角度である)で送波されたミリ波L1は、アウターレンズ102の内面(後面)Fiにおいて屈折され、さらに外面(前面)Foにおいて屈折されて自動車の右前方に向けて出射される。図5(b)に一部を拡大して示すように、アウターレンズ102は車体の曲面に合わせて自由曲面に形成されており、ミリ波L1が最初に屈折される内面部位a1の接線t1の傾き角度αiと、次に屈折される外面部位b1の接線t2の傾き角度α2が相違しているため、アウターレンズ102の外面部位から出射されるミリ波L1の出射角θ2は出射角θ1とは異なる角度となり、変化されてしまう。そのため、ミリ波レーダー1による検知精度が低下される要因となる。 At this time, as shown in the schematic diagram in Figure 5(a), the millimeter wave L1 transmitted from the millimeter-wave radar 1 at an emission angle θ1 (hereinafter, including the emission angle θ*, the angle is, in principle, the angle relative to the FOV center direction D) is refracted at the inner surface (rear surface) Fi of the outer lens 102, and then refracted again at the outer surface (front surface) Fo, and emitted towards the right front of the vehicle. As shown in a magnified portion in Figure 5(b), the outer lens 102 is formed as a free-form surface to match the curved surface of the vehicle body. Because the inclination angle αi of the tangent t1 of the inner surface part a1 where the millimeter wave L1 is first refracted is different from the inclination angle α2 of the tangent t2 of the outer surface part b1 where it is next refracted, the emission angle θ2 of the millimeter wave L1 emitted from the outer surface part of the outer lens 102 becomes a different angle from the emission angle θ1 and is changed. Therefore, this becomes a factor that reduces the detection accuracy of the millimeter-wave radar 1.

実施形態1では、このようなアウターレンズ102によるミリ波の出射角の変化を防止するためにアウターレンズ102の内面形状を設計している。図6(a)はこの設計手法の一例として作図による設計手法を説明する模式図である。図6(a)において、設計元となるアウターレンズ102の外面Foを実線で示し、仮の内面Fiを破線で示している。最初に、内面Fiを無視してミリ波レーダー1から出射角θ1で送波されるミリ波L11を描く。このミリ波L11がアウターレンズ102の外面Foと交差する外面部位b21を設定するととともに、この外面部位b21の近傍に複数(ここでは3個)の外面部位b22~b24を設定する。これらの外面部位は、例えばミリ波レーダー1における水平方向の分解能を考慮し、最小分解能の角度を複数に分割した角度位置とすることが好ましい。なお、図6(a)では、説明を分かり易くするために複数の角度位置を実際よりも大きな角度間隔で図示している。 In Embodiment 1, the inner surface shape of the outer lens 102 is designed to prevent changes in the emission angle of millimeter waves caused by the outer lens 102. Figure 6(a) is a schematic diagram illustrating this design method by drawing, as an example of this design method. In Figure 6(a), the outer surface Fo of the outer lens 102, which is the basis for the design, is shown by a solid line, and the provisional inner surface Fi is shown by a dashed line. First, the millimeter wave L11 transmitted from the millimeter-wave radar 1 at an emission angle θ1 is drawn, ignoring the inner surface Fi. An outer surface portion b21 is set where this millimeter wave L11 intersects the outer surface Fo of the outer lens 102, and multiple outer surface portions b22 to b24 (three in this case) are set in the vicinity of this outer surface portion b21. These outer surface portions are preferably set at angular positions obtained by dividing the angle of minimum resolution into multiple parts, considering, for example, the horizontal resolution of the millimeter-wave radar 1. Note that in Figure 6(a), multiple angular positions are shown with larger angular intervals than the actual ones for the sake of clarity.

次いで、各外面部位b21~b24から出射角θ1で出射される出射ミリ波L21~L24を描く。すなわち、ミリ波L11と平行なミリ波である。その上で、出射ミリ波L21~L24として出射されるミリ波、すなわちアウターレンズ102の外面Foから出射されたときに出射ミリ波L21~L24となるべき屈折ミリ波L31~L34を描く。 Next, we draw the emitted millimeter waves L21-L24 emitted from each outer surface portion b21-b24 at an emission angle θ1. These are millimeter waves parallel to millimeter wave L11. Then, we draw the millimeter waves emitted as emitted millimeter waves L21-L24, i.e., the refracted millimeter waves L31-L34 that should become emitted millimeter waves L21-L24 when emitted from the outer surface Fo of the outer lens 102.

この屈折ミリ波L31~L34は、各外面部位b21~b24においてアウターレンズ102の外面Foの接線t11~t14を求め、この接線t11~t14を利用してスネルの法則から描くことができる。すなわち、外面部位b22における例を拡大図示するように、接線t12と、これに直交する法線h12に基づき、法線h12に対する出射ミリ波L22の出射角をθoとし、アウターレンズ102の屈折率nと、スネルの法則「nsinθi=sinθo」から、外面部位b22における屈折ミリ波L32の法線h12に対する屈折角θiを求めることができる。 The refracted millimeter waves L31 to L34 can be drawn using Snell's law by determining the tangents t11 to t14 of the outer surface Fo of the outer lens 102 at each outer surface portion b21 to b24, and utilizing these tangents t11 to t14. Specifically, as shown in the enlarged illustration of the example at outer surface portion b22, based on the tangent t12 and the normal h12 perpendicular to it, the emission angle of the emitted millimeter wave L22 with respect to the normal h12 is denoted as θo. Using the refractive index n of the outer lens 102 and Snell's law "n sinθi = sinθo", the refraction angle θi of the refracted millimeter wave L32 with respect to the normal h12 at outer surface portion b22 can be determined.

次いで、屈折ミリ波L31~L34とミリ波L1との交点c1~c4を求める。外面部位b21の屈折ミリ波L31はミリ波L1とは交差しないため交点c1は存在しない。得られた交点c2~c4のうち、仮の内面Fiに近い交点、ここでは屈折ミリ波L33との交点c3を選択する。すなわち、この交点c3においてミリ波L1が屈折されて屈折ミリ波L33になり、さらに外面Foで屈折されて出射ミリ波L23になると言える。 Next, we determine the intersection points c1 to c4 between the refracted millimeter waves L31 to L34 and the millimeter wave L1. Since the refracted millimeter wave L31 at the outer surface b21 does not intersect with the millimeter wave L1, intersection point c1 does not exist. Of the obtained intersection points c2 to c4, we select the intersection point closest to the hypothetical inner surface Fi, in this case, the intersection point c3 with the refracted millimeter wave L33. That is, at this intersection point c3, the millimeter wave L1 is refracted to become the refracted millimeter wave L33, and then further refracted at the outer surface Fo to become the emitted millimeter wave L23.

したがって、この選択した交点c3がアウターレンズ102の内面の一部の位置となる。そして、当該屈折ミリ波L33がアウターレンズ102の外面Foにおいて屈折された外面部位b23における接線t13と平行な微細面部Fi3が交点c3におけるアウターレンズ102の内面Fiの一部となる。これは、交点c3におけるミリ波L11と屈折ミリ波L33の屈折関係は、アウターレンズ102の外面部位b22における屈折ミリ波L32と出射ミリ波L22の屈折関係と点対称の関係にあるので、外面部位b23における接線t13の傾き角が交点c3におけるアウターレンズ102の内面の微細面部Fi3の傾き角と等しくなり、互いに平行になるからである。 Therefore, this selected intersection point c3 becomes a part of the inner surface of the outer lens 102. Furthermore, the fine surface portion Fi3 parallel to the tangent t13 at the outer surface portion b23 where the refracted millimeter wave L33 is refracted at the outer surface Fo of the outer lens 102 becomes a part of the inner surface Fi of the outer lens 102 at intersection point c3. This is because the refraction relationship between the millimeter wave L11 and the refracted millimeter wave L33 at intersection point c3 is point-symmetric to the refraction relationship between the refracted millimeter wave L32 and the emitted millimeter wave L22 at the outer surface portion b22 of the outer lens 102. Therefore, the inclination angle of the tangent t13 at outer surface portion b23 becomes equal to the inclination angle of the fine surface portion Fi3 on the inner surface of the outer lens 102 at intersection point c3, and thus they become parallel to each other.

このように、ミリ波L11がアウターレンズ102の内面Fiの微細面部Fi3において屈折されて屈折ミリ波L33になり、この屈折ミリ波L33は外面Foにおいて屈折されて出射ミリ波L23となる。このとき、内面Fiの微細面部Fi3を前記のように設計することにより、出射ミリ波L23はミリ波L11と同じ出射角θ1となる。 Thus, the millimeter wave L11 is refracted at the fine surface portion Fi3 of the inner surface Fi of the outer lens 102 to become the refracted millimeter wave L33, and this refracted millimeter wave L33 is refracted at the outer surface Fo to become the emitted millimeter wave L23. At this time, by designing the fine surface portion Fi3 of the inner surface Fi as described above, the emitted millimeter wave L23 has the same emission angle θ1 as the millimeter wave L11.

ミリ波レーダー1から送波される複数の異なる出射角のミリ波について、それぞれ複数の外面部位における屈折ミリ波を求め、さらにこの屈折ミリ波とミリ波との交点を求め、求めた交点に対応する外面部位の接線の傾き角を求める。さらに、交点において同じ傾き角の接線、すなわち平行な接線の微細面部を求めて、これを内面の一部とする。その上で、図6(b)に概略図を示すように、黒点で示す複数の交点における各微細面部Fi*を、可及的に仮の内面Fiに近接した状態で包絡的に連続させることにより、少なくともFOV領域Avに対応する領域についてアウターレンズ102の内面形状が設計できる。 For multiple millimeter waves with different emission angles transmitted from the millimeter-wave radar 1, the refracted millimeter waves are determined at multiple outer surface locations for each wave. Furthermore, the intersection points of these refracted millimeter waves and the original millimeter waves are determined, and the inclination angle of the tangent lines at the outer surface locations corresponding to these intersection points is calculated. Then, at the intersection points, the fine surfaces of the tangent lines with the same inclination angle, i.e., parallel tangents, are determined and designated as part of the inner surface. Based on this, as shown in the schematic diagram in Figure 6(b), by enveloping and continuing each fine surface Fi* at the multiple intersection points indicated by the black dots, while keeping them as close as possible to the provisional inner surface Fi, the inner surface shape of the outer lens 102 can be designed for at least the region corresponding to the FOV region Av.

以上は作図的な手法について説明したが、アウターレンズ102の外面Fo,仮の内面Fi、ミリ波L**、外面部位b**、出射ミリ波L**、屈折ミリ波L**等々を座標化、数式化することにより、コンピュータを利用した演算でアウターレンズ102の内面を設計することが可能である。 The above describes a graphical method, but by coordinate and mathematically formulating the outer surface Fo, hypothetical inner surface Fi, millimeter wave L**, outer surface portion b**, outgoing millimeter wave L**, refracted millimeter wave L**, etc., it is possible to design the inner surface of the outer lens 102 using computer calculations.

また、この実施形態では、交点c3を選択しているが、交点c2や交点c4を選択し、対応する外面部位b22やb24における接線t12,t14の傾き角から得られる微小面部でアウターレンズ102の内面を構成するようにしてもよい。例えば、出射ミリ波L21の光路に最も近いミリ波L22の交点c2を選択してもよいが、この場合にはアウターレンズ102の厚みが薄くなり、アウターレンズ102のレンズ強度を考慮する必要がある。 Furthermore, while intersection point c3 is selected in this embodiment, intersection points c2 or c4 may also be selected, and the inner surface of the outer lens 102 may be formed by minute surface areas obtained from the inclination angles of the tangents t12 and t14 at the corresponding outer surface portions b22 and b24. For example, intersection point c2 of the millimeter wave L22 closest to the optical path of the emitted millimeter wave L21 may be selected, but in this case, the thickness of the outer lens 102 will be reduced, and the lens strength of the outer lens 102 must be considered.

したがって、このように設計されたアウターレンズ102では、図6(b)に一部のミリ波を示したように、FOVの領域内において、ミリ波レーダー1から送波されたミリ波L**は、アウターレンズ102を透波された後もレーダーユニットから送波された際の出射角と同じ出射角で出射される。このことは、ミリ波レーダー1においてアウターレンズ102を透してミリ波を受信する際も同じである。これにより、ミリ波の出射角が変化されることが要因となる検知精度の低下が防止される。 Therefore, with the outer lens 102 designed in this way, as shown in Figure 6(b) for some millimeter waves, within the FOV region, the millimeter waves L** transmitted from the millimeter-wave radar 1 are emitted at the same emission angle as when they were transmitted from the radar unit, even after passing through the outer lens 102. This is also true when the millimeter-wave radar 1 receives millimeter waves through the outer lens 102. This prevents a decrease in detection accuracy caused by changes in the emission angle of the millimeter waves.

以上の説明は、アウターレンズ102の水平方向の内面形状について説明したが、ミリ波レーダー1から出射されるミリ波の鉛直方向の出射角についても同様であり、同じ設計手法によってアウターレンズ102の鉛直方向の内面形状を設計することができる。これらの水平方向と鉛直方向の内面形状を合成することにより、アウターレンズ102の三次元的な内面形状が設計できる。 The above explanation describes the horizontal inner surface shape of the outer lens 102. The same principles apply to the vertical emission angle of millimeter waves emitted from the millimeter-wave radar 1, and the vertical inner surface shape of the outer lens 102 can be designed using the same design method. By combining these horizontal and vertical inner surface shapes, the three-dimensional inner surface shape of the outer lens 102 can be designed.

実施形態1では、アウターレンズ102の内面の面形状を設計しているので、当該内面は必ずしも平滑な曲面に形成できないことがあるが、アウターレンズ102の外面については平滑な曲面として構成されるので、ヘッドランプR-HLの外観が損なわれることはない。 In Embodiment 1, the inner surface shape of the outer lens 102 is designed, so the inner surface may not necessarily be formed as a perfectly smooth curved surface. However, since the outer surface of the outer lens 102 is configured as a smooth curved surface, the appearance of the headlamp R-HL is not compromised.

なお、アウターレンズ102の異なる部位をそれぞれ透波するミリ波については、各ミリ波の路長(ミリ波が透波する際の光路長)が異なる長さとなり、アウターレンズ102を透波されたときの各ミリ波の角度(位相角度)が角度誤差として生じることがある。しかし、この角度誤差については、アウターレンズ102の板厚を設計する際に算出することができるので、ミリ波レーダー1においてミリ波の位相を利用して検知を行う際に演算を行う演算部において角度誤差を補正することにより解消できる。 Furthermore, for millimeter waves passing through different parts of the outer lens 102, the path length of each millimeter wave (the optical path length when the millimeter wave passes through) will be different, and an angular error may occur in the angle (phase angle) of each millimeter wave when it passes through the outer lens 102. However, since this angular error can be calculated when designing the plate thickness of the outer lens 102, it can be eliminated by correcting the angular error in the calculation unit that performs calculations when detecting using the phase of millimeter waves in the millimeter-wave radar 1.

なお、図2に示した左ヘッドランプL-HLについても、以上説明した右ヘッドランプR-HLと同様に構成される。この場合には、照明ユニット2、標識ユニット3、及びレーダーユニット1の構成及び配置は右ヘッドランプR-HLと左右が対称の構成になる。そして、レーダーユニット1は図1に示した自動車の左前側方領域LFSAを検知することになる。 Furthermore, the left headlamp L-HL shown in Figure 2 is configured in the same way as the right headlamp R-HL described above. In this case, the configuration and arrangement of the lighting unit 2, the sign unit 3, and the radar unit 1 are symmetrical to those of the right headlamp R-HL. The radar unit 1 will then detect the left front side area LFSA of the vehicle as shown in Figure 1.

(実施形態2)
実施形態1はアウターレンズ102の内面の面形状を設計しているが、アウターレンズ102の外面の面形状を設計してもよい。例えば、図7に示すように、送波源P(ミリ波レーダー1)から所要の出射角で送波されたミリ波L11と、アウターレンズ102の内面Fiの内面部位a11で屈折された屈折ミリ波L31を描く。そして、この屈折ミリ波L31とアウターレンズ102の仮の外面Foとが交点する外面部位b31を設定した上で、この外面部位b32の面の接線t21の傾き角を、当該屈折ミリ波L31がアウターレンズ102の内面で屈折された内面部位a11の接線t31と平行な傾き角に設計する。これにより、アウターレンズ102の内面部位a11で屈折された屈折ミリ波L31は、アウターレンズ102から出射される際に、この外面部位b31において主ミリ波L11と同じ出射角で出射されることになる。異なる出射角のミリ波、例えばミリ波L12についても同様であるので、図7にその光路と符号を付して説明は省略する。
(Embodiment 2)
Embodiment 1 designs the inner surface shape of the outer lens 102, but the outer surface shape of the outer lens 102 may also be designed. For example, as shown in Figure 7, a millimeter wave L11 transmitted from the transmission source P (millimeter wave radar 1) at a required emission angle and a refracted millimeter wave L31 refracted by the inner surface portion a11 of the inner surface Fi of the outer lens 102 are drawn. Then, an outer surface portion b31 is set where this refracted millimeter wave L31 and the temporary outer surface Fo of the outer lens 102 intersect, and the inclination angle of the tangent t21 of the surface of this outer surface portion b32 is designed to be parallel to the inclination angle of the tangent t31 of the inner surface portion a11 where the refracted millimeter wave L31 is refracted by the inner surface of the outer lens 102. As a result, the refracted millimeter wave L31, which is refracted by the inner surface portion a11 of the outer lens 102, is emitted from the outer lens 102 at the outer surface portion b31 with the same emission angle as the main millimeter wave L11. The same applies to millimeter waves with different emission angles, such as the millimeter wave L12, so their optical paths and reference numerals are shown in Figure 7 and their explanation is omitted.

実施形態2によれば、FOVの領域内において、ミリ波レーダー1から送波されたミリ波は、アウターレンズ102を透波された後もミリ波レーダー1から送波された際の出射角と同じ出射角で出射される。これにより、ミリ波の出射角が変化されることが要因となる検知精度の低下が防止される。実施形態2では、アウターレンズ102の外面の曲面の平滑性が損なわれることがあるので、外観が問題にならない場合に適用することが好ましい。 According to Embodiment 2, within the FOV region, the millimeter waves transmitted from the millimeter-wave radar 1 are emitted at the same emission angle as when they were transmitted from the millimeter-wave radar 1, even after passing through the outer lens 102. This prevents a decrease in detection accuracy caused by changes in the emission angle of the millimeter waves. In Embodiment 2, the smoothness of the curved surface of the outer lens 102 may be impaired; therefore, it is preferable to apply this embodiment when appearance is not a concern.

(実施形態3)
本発明の監視装置におけるレーダーユニットとしてLiDARを用いた実施形態である。図8はLiDARを内部に配設した自動車のヘッドランプの概略斜視図である。実施形態1と等価な部分には同一符号を付している。ランプハウジング100の内部に配設されているLiDAR1Aは、略円筒型のケーシング200を有しており、このケーシング200の周面から赤外光を出射し、アウターレンズ102を透光させて自動車の前側方に向けて出射するように構成されている。出射した赤外光により対象物を検知することはミリ波レーダーと同様である。
(Embodiment 3)
This is an embodiment of the present invention in which a LiDAR is used as the radar unit in the monitoring device. Figure 8 is a schematic perspective view of a car headlamp with a LiDAR installed inside. The same reference numerals are used for parts equivalent to those in Embodiment 1. The LiDAR 1A, which is installed inside the lamp housing 100, has a substantially cylindrical casing 200, and is configured to emit infrared light from the circumferential surface of this casing 200, which is transmitted through the outer lens 102 and emitted toward the front side of the car. The detection of an object using the emitted infrared light is the same as that of a millimeter-wave radar.

前記LiDARは、図9に概念構成を示すように、円筒型のケーシング200内に配設された光源部13を備えており、この光源部13は、赤外レーザ光を出射する赤外LD(レーザダイオード)13iを光源として備えている。また、光源部13の前方位置には、赤外LD13iからのレーザ光を鉛直方向に集光かつ発散させるシリンドリカル形状の投影レンズを含む投射光学系14が配設されている。これらの光源部13と光学系14はモータ等を含んで構成される回転機構15により水平方向に所要の角度範囲内で回転されるようになっている。また、赤外LD13iと光学系14の間にはハーフミラー16が配置され、対象物で反射されて光学系14を透して受光した赤外光を反射して受光センサー17において検知する構成とされている。 As shown in the conceptual configuration of Figure 9, the LiDAR comprises a light source unit 13 housed within a cylindrical casing 200. This light source unit 13 uses an infrared LD (laser diode) 13i, which emits infrared laser light, as its light source. A projection optical system 14, including a cylindrical projection lens, is positioned in front of the light source unit 13 to focus and diverge the laser light from the infrared LD 13i in the vertical direction. The light source unit 13 and the optical system 14 are rotated horizontally within a required angular range by a rotation mechanism 15, which includes a motor. A half-mirror 16 is positioned between the infrared LD 13i and the optical system 14, reflecting the infrared light that has been reflected by the object and received through the optical system 14, and then detected by a light receiving sensor 17.

このLiDAR1Aは、光源部13からの赤外レーザ光は、投影光学系14によって鉛直方向にはFOVに対応する角度に発散し、水平方向には所要の微細な寸法幅のビーム光として投射される。そして、回転機構15により光源部13と投影光学系14が水平方向に回転されると、赤外レーザ光はFOVに対応する領域において水平方向に偏向走査される。このとき、図10(a)の水平模式図に示すように、水平方向に走査される赤外レーザ光の光源位置Phはケーシング200の中心位置となる。また、図10(b)の鉛直模式図に示すように、赤外レーザ光の鉛直方向の仮想光源位置Pvはケーシング200の円筒面上の位置となる。 In this LiDAR 1A, the infrared laser light from the light source unit 13 is diverged vertically by the projection optical system 14 to an angle corresponding to the field of view (FOV), and projected horizontally as a beam of light with a required fine width. When the light source unit 13 and projection optical system 14 are rotated horizontally by the rotation mechanism 15, the infrared laser light is deflected and scanned horizontally in the region corresponding to the FOV. At this time, as shown in the horizontal schematic diagram of Figure 10(a), the light source position Ph of the horizontally scanned infrared laser light is at the center of the casing 200. Also, as shown in the vertical schematic diagram of Figure 10(b), the virtual light source position Pv in the vertical direction of the infrared laser light is at a position on the cylindrical surface of the casing 200.

この監視装置においては、LiDAR1Aから出射される赤外レーザ光はアウターレンズ102に対して水平方向及び鉛直方向に異なる出射角で出射される。したがって、実施形態1と同様な手法でアウターレンズ102の内面形状を設計する。この設計に際しては、LiDAR1Aのケーシング200の中心位置から赤外レーザ光が出射されるとして設計を行うことにより、アウターレンズ102の水平方向に沿った面形状が設計できる。また、LiDAR1Aのケーシング200の円筒面上から赤外レーザ光が出射されるとして設計を行うことにより、アウターレンズ102の鉛直方向に沿った面形状が設計できる。これら水平方向と鉛直方向の面形状を合成することによりアウターレンズ102の三次元の面形状が設計できる。 In this monitoring device, the infrared laser light emitted from the LiDAR 1A is emitted from the outer lens 102 at different emission angles in the horizontal and vertical directions. Therefore, the inner surface shape of the outer lens 102 is designed using the same method as in Embodiment 1. In this design, by assuming that the infrared laser light is emitted from the center of the LiDAR 1A casing 200, the surface shape of the outer lens 102 along the horizontal direction can be designed. Furthermore, by assuming that the infrared laser light is emitted from the cylindrical surface of the LiDAR 1A casing 200, the surface shape of the outer lens 102 along the vertical direction can be designed. By combining these horizontal and vertical surface shapes, the three-dimensional surface shape of the outer lens 102 can be designed.

実施形態3によれば、図8に示したFOV領域Avに対応するアウターレンズ102の面領域104において、LiDAR1Aから送光された赤外レーザ光は、アウターレンズ102を透波された後もLiDAR1Aから出射された際の出射角と同じ出射角で出射される。これにより、赤外レーザ光の出射角が変化されることが要因となる検知精度の低下が防止される。なお、実施形態3においても、実施形態2と同様にアウターレンズ102の外面の面形状を設計して赤外レーザ光の出射角が変化されないように構成してもよい。 According to Embodiment 3, in the surface region 104 of the outer lens 102 corresponding to the FOV region Av shown in Figure 8, the infrared laser light transmitted from the LiDAR 1A is emitted at the same emission angle as when it was emitted from the LiDAR 1A, even after passing through the outer lens 102. This prevents a decrease in detection accuracy caused by changes in the emission angle of the infrared laser light. In Embodiment 3, as in Embodiment 2, the surface shape of the outer lens 102 may be designed to prevent changes in the emission angle of the infrared laser light.

以上説明した実施形態では、本発明の監視装置を自動車の前側方監視装置として自動車のヘッドランプに適用した例を示したが、自動車の後側方監視装置として自動車のリアランプに適用してもよい。すなわち、図1に示した左右の後側方領域RRSA,LRSAを監視する監視装置としてリアランプを構成することができる。 In the embodiments described above, an example was shown in which the monitoring device of the present invention was applied to the headlamp of an automobile as a front-side monitoring device. However, it may also be applied to the rear lamp of an automobile as a rear-side monitoring device. That is, the rear lamp can be configured as a monitoring device that monitors the left and right rear-side regions RRSA and LRSA shown in Figure 1.

実施形態では、本発明の監視装置を自動車のランプに内装しているが、自動車の車体の内部に内装した構成としてもよい。この場合には、レーダーユニットの前方を覆う車体パネルにおいてミリ波や赤外光等が屈折されて出射角が変化されるので、車体パネルを実施形態のアウターレンズとして、すなわち本発明におけるアウターカバーとして面形状を設計してもよい。 In this embodiment, the monitoring device of the present invention is integrated into the lamp of a vehicle, but it may also be integrated into the vehicle body. In this case, since millimeter waves and infrared light are refracted by the vehicle body panel covering the front of the radar unit, and the emission angle is changed, the surface shape of the vehicle body panel may be designed as the outer lens of the embodiment, i.e., as the outer cover of the present invention.

実施形態では、監視装置のレーダーユニットとしてミリ波レーダーとLiDARの例を示したが、光やマイクロ波等を含む電磁波を利用して対象物を検知する方式のレーダーユニットを用いた監視装置であれば、本発明を適用することは可能である。 In the embodiments, examples of millimeter-wave radar and LiDAR were shown as radar units for the monitoring device. However, the present invention can be applied to any monitoring device that uses a radar unit that detects objects using electromagnetic waves, including light and microwaves.

1 ミリ波レーダー(レーダーユニット)
1A LiDAR(レーダーユニット)
2 照明ユニット
3 標識ユニット
11 レーダー本体
11a ミリ波送受面
13 光源部
14 投射光学系
15 回転機構
16 ハーフミラー
17 受光センサー
100 ランプハウジング
101 ボディ
102 アウターレンズ(アウターカバー)
200 円筒型のケーシング
CAR 自動車(車両)
R-HL,L-HL ヘッドランプ
Av FOV領域
Fi アウターレンズの内面
Fo アウターレンズの外面
L** ミリ波(出射ミリ波、屈折ミリ波)
Fi* 微細面部

1. Millimeter-wave radar (radar unit)
1A LiDAR (Radar Unit)
2. Lighting unit 3. Marking unit 11. Radar body 11a. Millimeter wave transmitting/receiving surface 13. Light source unit 14. Projection optical system 15. Rotating mechanism 16. Half mirror 17. Light receiving sensor 100. Lamp housing 101. Body 102. Outer lens (outer cover)
200 Cylindrical Casing CAR Automobile (Vehicle)
R-HL, L-HL Headlamp Av FOV region Fi Inner surface of outer lens Fo Outer surface of outer lens L** Millimeter wave (exit millimeter wave, refracted millimeter wave)
Fi* Fine surface area

Claims (7)

車両の車体内またはランプ内に装備されて電磁波を送受波して対象物を検知するレーダーユニットを備え、当該レーダーユニットを覆う曲面形状のアウターカバーを透して前記電磁波による検知を行うように構成された監視装置であって、前記レーダーユニットは所要の角度領域内の複数の方向に向けて電磁波を送波し、前記アウターカバーは、当該角度領域に対応する領域の内面と外面の構成として、前記レーダーユニットから送波された電磁波が前記内面と前記外面において屈折されて当該アウターカバーを透波した後も当該レーダーユニットから送波された角度と同じ方向となる曲面形状に構成されていることを特徴とする監視装置。 A monitoring device comprising a radar unit installed inside the vehicle body or lamp that transmits and receives electromagnetic waves to detect an object, wherein detection by electromagnetic waves is performed by passing the electromagnetic waves through a curved outer cover that covers the radar unit, wherein the radar unit transmits electromagnetic waves in multiple directions within a required angular range, and the outer cover is configured as an inner and outer surface in the region corresponding to the angular range, such that the electromagnetic waves transmitted from the radar unit are refracted by the inner and outer surfaces and, even after passing through the outer cover, remain in the same direction as the angle transmitted from the radar unit . 前記アウターカバーは、前記レーダーユニットから送波された電磁波が当該アウターカバーに入射される内面部位と、前記電磁波が当該アウターカバーから出射される外面部位の各面方向が平行である請求項1に記載の監視装置。 The monitoring device according to claim 1, wherein the outer cover has an inner surface portion into which electromagnetic waves transmitted from the radar unit are incident, and an outer surface portion into which the electromagnetic waves are emitted from the outer cover, with each surface direction being parallel. 前記アウターカバーの外面は平滑な曲面に形成され、当該アウターカバーの内面は前記電磁波の送波方向に対応して異なる傾き角の微細面部が連続された面形状である請求項2に記載の監視装置。 The monitoring device according to claim 2, wherein the outer surface of the outer cover is formed as a smooth curved surface, and the inner surface of the outer cover has a surface shape in which fine surfaces with different inclination angles corresponding to the transmission direction of the electromagnetic waves are continuously arranged. 前記アウターカバーの内面は、水平方向と鉛直方向の少なくとも一方において、前記電磁波の送波方向に対応して異なる傾き角の微細面部が連続された面形状である請求項3に記載の監視装置。 The monitoring device according to claim 3, wherein the inner surface of the outer cover has a surface shape in which fine surfaces with different inclination angles corresponding to the transmission direction of the electromagnetic waves are continuously arranged in at least one of the horizontal and vertical directions. 前記レーダーユニットは車両のランプのランプハウジングに内装され、前記アウターカバーは当該ランプハウジングのアウターレンズである請求項1ないし4のいずれかに記載の監視装置。 The monitoring device according to any one of claims 1 to 4, wherein the radar unit is housed within the lamp housing of the vehicle's lamp, and the outer cover is the outer lens of the lamp housing. 前記監視装置は、車両のヘッドランプに内装された前側方監視装置として、あるいは車両のリアランプに内装された後側方監視装置として構成される請求項5に記載の監視装置。 The monitoring device according to claim 5, wherein the monitoring device is configured as a front-side monitoring device integrated into the vehicle's headlamp, or as a rear-side monitoring device integrated into the vehicle's taillamp. 前記レーダーユニットはミリ波レーダー又はLiDARの少なくとも一方で構成される請求項1ないし6のいずれかに記載の監視装置。 The monitoring device according to any one of claims 1 to 6, wherein the radar unit comprises at least one of millimeter-wave radar or LiDAR.
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