JP2000147124A - 車載レーダ装置 - Google Patents

車載レーダ装置

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JP2000147124A
JP2000147124A JP10322234A JP32223498A JP2000147124A JP 2000147124 A JP2000147124 A JP 2000147124A JP 10322234 A JP10322234 A JP 10322234A JP 32223498 A JP32223498 A JP 32223498A JP 2000147124 A JP2000147124 A JP 2000147124A
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light
vehicle
light receiving
radar device
scanning
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Toshio Hosokawa
俊夫 細川
Takekazu Terui
武和 照井
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Denso Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ビームを走査する車載レーダ装置におい
て、光源の寿命を大きく低下させることなく走行路上の
障害物と路面に描かれた白線とをいずれも精度よく検出
可能とし、また検出感度の向上を図る。 【解決手段】 走行路上の障害物を検出するための前方
スキャンによるスキャンエリアＡ１より、車線を区切る
ため路面に描かれた白線を検出するための路面スキャン
によるスキャンエリアＡ２の角度範囲を広く設定する。
これにより、より車両に近い位置で路面スキャンを行う
ことができ、路面に対する光ビームの入射角が大きくな
るため、光ビームの路面上への照射面積が小さくなり、
照射面でのパワー密度が高くなる。その結果、反射光量
が増大するため検出感度を向上させることができる。ま
た、前方スキャンにて不要な路側物を多数検出してしま
うことも確実に防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ビームを走査す
ることにより、車両周囲の物体の認識に用いるためのデ
ータを収集する車載レーダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、この種の車載レーダ装置は、
走行路上に存在する先行車両やその他の障害物、また車
線を区切るため走行路の路面に描かれた白線（走行路区
分線）等を検知することにより、障害物と必要以上に接
近したり、車線から逸脱しそうになる等すると警報を発
生する警報システムや、白線に挟まれた車線内を走行し
且つ先行車両と所定の車間距離が一定に保持されるよう
に車速等を制御する自動走行システム等に用いられてい
る。
【０００３】そして、このようなシステムでは、障害物
検出のためには、比較的遠い距離（１００ｍ程度）に位
置するものまで検出できるように、車両進行方向に向け
てほぼ水平に光ビームを走査することが望ましく、一
方、白線検出のためには、路面に向けてやや下向きに光
ビームを走査する必要がある。
【０００４】このように障害物検出用の走査（以下、前
方スキャンという）と白線検出用の走査（以下、路面ス
キャンという）とをいずれも行うことが可能な車載レー
ダ装置の一例として、特開平８−２４８１３３号公報に
は、１本の光ビームから分岐された複数の光ビームを、
それぞれを個別に設けられた反射鏡に入射し、これら各
反射鏡にて反射された各光ビームを、回動する可動鏡に
入射して光ビームが照射される方向を水平面に沿って変
化させることにより、複数の光ビームを同時に走査する
装置が開示されている。
【０００５】この装置では、水平面に対してそれぞれ所
望の角度で光ビームが反射されるように各反射鏡の設置
角度を適宜設定することにより、前方スキャンも路面ス
キャンも好適に行うことができるのである。ところで、
図１４（ａ１）に示すように、通常、車線の両端に位置
する白線に対して光ビームは斜めに交差し、従って、光
ビームが照射される白線の面積は小さい。しかも、図１
４（ａ２）に示すように、路面に対して斜め上方から入
射される光ビームは、路面に対する入射角ψが小さいほ
ど、路面に投影される面積Ｓが大きくなり、従って、投
影された路面上での光ビームのパワー密度は小さなもの
となる。加えて、道路等の路面に描かれた白線は、車両
に搭載されているリフレクタと比較して反射率がかなり
低いため、車両から離れた位置で光ビームをスキャンす
ると、検出感度が大きく低下してしまい、白線を安定し
て検出することができないという問題があった。
【０００６】これを改善する一つの方法として、路面へ
の光ビームの入射角ψを大きくして、路面に投影される
面積Ｓを小さくし、光ビームのパワー密度を高めること
が考えられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この場合、路
面スキャンを車両に近い位置で行うことになるため、車
線の両端にある白線を確実に検出するためには、水平方
向のスキャン角度を大きくしなければならず、また検出
の方位分解能を低下させないためには、スキャン角度を
大きくするほど、１スキャン当りの光ビームの発生回数
を増加させなければならない。その結果、光ビームを発
生させる光源（レーザダイオード等）の負荷が増大し、
光源の寿命を低下させてしまうという問題があった。
【０００８】例えば、上記公報では、水平方向のスキャ
ン角度は約１０゜とされているが、この場合、車線幅を
３．５ｍとすると、その両端に位置する白線を検知する
には、２０ｍ以上先に光ビームを照射しなければならな
い。これを、１０ｍ先に光ビームを照射する場合、スキ
ャン角度は、２倍の２０゜以上必要となり、ビーム発光
回数も２倍以上にする必要があるのである。
【０００９】しかも、上述の従来装置のように前方スキ
ャンと路面スキャンとを同時に行っている場合、路面ス
キャンのスキャン角度を大きくすると、必然的に前方ス
キャンのスキャン角度も大きくなり、その結果、衝突危
険性のない多くの路側物等を検出してしまうため、制御
に必要な物体を抽出するための信号処理が複雑化し、そ
の処理量も増加させてしまうという問題もあった。
【００１０】また、白線の検出感度を向上させるには、
光ビームを発生させる光源の出力（発光量）を増大させ
ることも考えられるが、この場合も、光源の寿命を大幅
に低下させてしまうという問題があった。そこで、本発
明は、上記問題点を解決するために、光ビームを走査す
る車載レーダ装置において、光源の寿命を大きく低下さ
せることなく走行路上の物体と路面に描かれた白線とを
いずれも精度よく検出可能とすることを第１の目的と
し、更に、光源の寿命を低下させることなく検出感度の
向上を図ることを第２の目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
になされた発明である請求項１記載の車載レーダ装置で
は、ビーム発生手段が光ビームを発生すると、この光ビ
ームを、第１走査手段が、車両の進行方向前方に向けて
照射すると共に、車幅方向の所定角度範囲に渡り走査
（前方スキャン）し、また、第２走査手段が、車両の進
行方向下方に向けて照射すると共に、車幅方向の所定角
度範囲に渡り走査（路面スキャン）する。
【００１２】そして、第１走査手段により走査された光
ビームに基づく反射光を受光手段にて受光することによ
り、走行路上に存在する物体を検知すると共に、第２走
査手段により走査された光ビームに基づく反射光を受光
手段にて受光することにより、走行路を区切るための走
行路区分線等の路面標識を検知する。
【００１３】そして、特に本発明では、第２走査手段に
よる路面スキャンの所定角度範囲が、第１走査手段によ
る前方スキャンの所定角度範囲より広く設定されてい
る。つまり、本発明の車載レーダ装置によれば、従来装
置とは異なり、路面スキャンと前方スキャンとで所定角
度範囲が別々に設定されるため、路面スキャンを車両の
近くで行っても、その路面スキャンの所定角度範囲のみ
が広くなるだけで、前方スキャンの所定角度範囲が必要
以上に広がってしまうことがなく、光ビームの照射回数
の増大を必要最小限度に抑えることができる。その結
果、光ビームを発生するビーム発生手段の寿命を必要以
上に低下させてしまうことなく、物体及び走行路区分線
をいずれも精度よく検出することができる。
【００１４】また、前方スキャンにより、走行路から大
きく外れた場所に存在する不要な物体までを検出してし
まうこともないため、制御に必要な先行車両等の物体の
みを抽出するための信号処理の簡易化、及びその処理量
の低減を図ることができる。次に、請求項６記載の車載
レーダ装置では、請求項１記載の装置と同様のビーム発
生手段、第１走査手段、第２走査手段、受光手段を備え
ており、特に、第２走査手段は、光ビームの広がり角を
絞る収束手段を備えることを特徴としている。
【００１５】このように収束手段を備えれば、図１４
（ｂ１）（ｂ２）に示すように、路面に投影される光ビ
ームの面積Ｓが小さくなり、パワー密度が向上するた
め、ビーム発生手段の出力を増大させることなく、検出
感度を向上させることができる。なお、請求項７記載の
ように、第２走査手段は、収束手段としてビーム発生手
段からの光ビームを反射する凹面状に形成された反射面
を有し、この反射面にて反射された光ビームにて走査を
行うようにしてもよい。この場合、凹面状に形成された
反射面の焦点距離は、路面への照射位置までの距離と同
程度、或はそれ以上に設定されていることが望ましい。
【００１６】また、請求項８記載のように、請求項６に
記載の車載レーダ装置に、請求項１に記載の構成を組み
合わせれば、より一層、車載レーダ装置の性能を向上さ
せることができる。ところで、第１走査手段及び第２走
査手段は、全く別体に構成してもよいが、例えば、請求
項２，９記載のように、回転軸に対する倒れ角が互いに
異なる複数の反射面を外周部に備え、ビーム発生手段か
ら入射され反射面にて反射する光ビームの照射方向を、
回転軸の回転に応じて変化させる回転多面鏡により、回
転多面鏡を構成する反射面のうち、少なくともいずれか
一つの反射面を用いて第２走査手段を構成し、他の反射
面を用いて第１走査手段を構成してもよい。
【００１７】この場合、第１走査手段及び第２走査手段
を構成する各反射面は、それぞれのビーム照射方向（上
下方向の角度）に応じて、その倒れ角を設定すればよ
い。例えば、ビーム発生手段からの光ビームを、反射面
の斜め上方から該反射面に入射する場合、下方の路面に
向けて光ビームを照射する第２走査手段では、ほぼ水平
に光ビームを照射する第１走査手段に比べて、反射面の
倒れ角をより小さくする必要がある。
【００１８】次に、走行路の路面にて反射された光ビー
ムの反射光について考えると、この反射光は、当然、車
両進行方向下方から受光手段の受光面に入射される。但
し、反射光は様々な方位に散乱されるため、受光手段に
到達する反射光は少ない。また、路面スキャンの位置を
車両に近づける程、車両進行方向に対する反射光の角度
が大きくなり、受光手段の受光面に戻ってくる反射光は
少なくなる。
【００１９】そこで、受光手段は、請求項３，１０記載
のように、反射光を受光する受光面の上部に、車両進行
方向下方から入射される反射光を前記受光面に導く上部
受光ミラーや、請求項４，１１記載のように、反射光を
受光する受光面の側部に、車両進行方向側方から入射さ
れる反射光を受光面に導く側部受光ミラーを備えること
が望ましい。
【００２０】この場合、受光手段での受光量を増加させ
ることができ、その結果、ビーム発生手段の出力を増大
させることなく検出感度を更に向上させることができ
る。換言すれば、上部受光ミラー及び側部受光ミラーを
備えることにより、より車両の近くにて光ビームでの走
査が可能となるのである。
【００２１】特に、側部受光ミラーは、請求項５，１２
記載のように、上部側が下部側より前記受光面の中心を
通る鉛直面に接近するよう傾斜して配置されていれば、
下方且つ側方から入射される反射光をより効率よく受光
面に導くことができ、検出感度をより一層向上させるこ
とができる。
【００２２】また、上部受光ミラー及び側部受光ミラー
を設けることにより、受光手段として、受光面がより小
さなものを用いることが可能となり、装置を小型化で
き、安価に提供できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を図面と共
に説明する。図２は、本実施例のレーザレーダ装置を構
成する各部の配置を表す平面図、図１は、本実施例のレ
ーザレーダ装置が適用された自動走行システムの全体構
成を表すブロック図である。
【００２４】図１に示すように、自動走行システム２
は、パルス状のレーザ光（光ビームともよぶ）を車両の
進行方向に照射し、反射して戻ってくる反射光を受光す
ることにより、走行路上の物体（先行車両やその他の障
害物）や、車線を区切るために走行路の路面に描かれた
白線（走行路区分線）等を検出するレーザレーダ装置１
０と、エンジンへの吸気量を調整するためのスロットル
バルブの開度を検出するスロットル開度センサ５０と、
ステアリングの操舵角を検出する操舵角センサ５２と、
自車の走行速度を検出する車速センサ５４と、ブレーキ
ペダルの操作によらずブレーキを駆動可能なブレーキ駆
動器５６と、アクセルペダルの操作によらずスロットル
バルブを開閉可能なスロットル駆動器５８と、シフトレ
バーの操作によらず変速機を変速可能な自動変速機駆動
器６０と、ハンドルの操作によらずステアリングの操舵
角を調整可能なステアリング駆動器６２と、各種指令を
入力するためのコントロールスイッチ６４と、各種制御
の設定状態や車両の走行状態等を表示する表示器６５
と、周知のマイクロコンピュータを中心に構成され、レ
ーザレーダ装置１０を駆動し、コントロールスイッチ６
４を介して入力される指令、及びレーザレーダ装置１
０，各センサ５０，５２，５４での検出結果に基づき、
車線を区切るため路面に描かれた白線からはみだすこと
なく、先行車両との車間距離が一定となるように、ブレ
ーキ駆動器５６，スロットル駆動器５８，自動変速機駆
動器６０，ステアリング駆動器６２を駆動制御する自動
走行制御を実行する電子制御ユニット（ＥＣＵ）６６と
を備えている。
【００２５】そして、本実施例のレーザレーダ装置１０
は、図１及び図２に示すように、電気信号を赤外線領域
のレーザ光に変換するレーザダイオード（ＬＤ）１２
と、ＬＤ１２から放射されたレーザ光を平行光に変換す
るコリメートレンズ１４と、コリメートレンズ１４から
のレーザ光を反射させて所定方向に導くミラー１６と、
ミラー１６により導かれたレーザ光の照射方向を連続的
に変化させるポリゴンミラー１８と、反射光を集光する
受光レンズ２０と、受光レンズ２０が集光する反射光を
受光して電気信号に変換するフォトダイオード（ＰＤ）
２２と、受光レンズ２０を介して入射される反射光をＰ
Ｄ２２に導く受光ミラー２３（図２参照）とからなる光
学系を備えている。
【００２６】ここで、図３（ａ）は、ポリゴンミラー１
８周辺の構成を表す側面図、図３（ｂ）はその正面図で
あり、図４は、ポリゴンミラー１８の反射面の形状を表
す説明図である。また、図５（ａ）は、受光ミラー２３
の正面図、図５（ｂ）はその側面図であり、図６は、受
光レンズ２０及び受光ミラー２３の作用を表す説明図で
ある。
【００２７】図３に示すように、ポリゴンミラー１８
は、その外周に６個の反射面を備えており、各反射面
は、ポリゴンミラー１８の回転軸１９に対する倒れ角が
それぞれ異なっている。そして、ＬＤ１２から送出され
たレーザ光は、コリメートレンズ１４を通過することに
よってほぼ平行光にされた後、ミラー１６によりポリゴ
ンミラー１８の反射面に入射される。この時、反射面か
らの反射光（光ビーム）は、ポリゴンミラー１８の回転
によって左右方向に走査され、レーザ光が入射される反
射面が切り替わる毎に上下方向にずれながら走査され
る。
【００２８】但し、５つの反射面（前方スキャン用反射
面という）Ｒ１〜Ｒ５については、倒れ角が均等な間隔
で異なっており、例えば、水平面を０゜として水平面に
対して０゜，±１゜，±２゜方向に光ビームが照射され
るよう設定されている。残る１つの反射面（路面スキャ
ン用反射面という）Ｒ６は、これらとは大きく倒れ角が
異なり、車両進行方向の設定距離（本実施例では約１０
ｍ）先の路面に光ビームが照射されるような角度に設定
されている。しかも、この路面スキャン用反射面Ｒ６
は、図４に示すように、凹面状に形成されており、その
焦点距離は、路面上の照射位置までの距離と同程度、或
はそれ以上に設定されている。
【００２９】一方、受光ミラー２３は、図５に示すよう
に、上部受光ミラー２３ａと、側部受光ミラー２３ｂ，
２３ｃとからなり、ＰＤ２２側から受光レンズ２０側に
向けて開口が広がるようホーン形状に構成されている。
しかも、側部受光ミラー２３ｂ，２３ｃは、上部受光ミ
ラー２３ａ側ほど両者の幅が狭くなるように、傾斜して
配置されている。
【００３０】そして、図６（ａ）に示すように、先行車
両からの反射光等、ＰＤ２２の中心と受光レンズ２０の
中心とを結ぶ中心軸Ｊに対する受光角度が小さい反射光
は、受光レンズ２０にてＰＤ２２に集光される。一方、
図６（ｂ）に示すように、路面に反射して下方から入射
され、中心軸Ｊに対して大きな受光角度θを持つ反射光
は、受光レンズ２０を通過するだけではＰＤ２２に集光
されず、上部受光ミラー２３ａによってＰＤ２２の受光
面に導かれる。また同様に、スキャン（走査）領域の両
端部付近から入射され、中心軸Ｊに対して大きな受光角
度θを持つ反射光は、側部受光ミラー２３ｂ，２３ｃに
よりＰＤ２２の受光面に導かれる。
【００３１】ここで図７は、受光レンズ２０への入射光
量ＰLZに対するＰＤ２２への入射光量ＰPDの比を受光パ
ワー比η（＝ＰPD／ＰLZ×１００［％］）として、中心
軸Ｊに対する受光角度θを変化させながら、光線追跡に
よる２次元シミュレーションを行って求めた結果を表す
グラフである。
【００３２】但し、図７（ａ）は、受光角度θを垂直方
向に変化させて、上部受光ミラー２３ａの効果を求めた
ものであり、図７（ｂ）は、受光角度を水平方向に変化
させて、側部受光ミラー２３ｂ，２３ｃの効果を求めた
ものである。また、図中、実線は受光ミラー２３を設け
た場合、点線は受光ミラー２３を設けない場合の結果を
表している。
【００３３】図７に示すように、受光ミラー２３を設け
ない場合に受光パワー比ηがほぼ０％となる受光角度
（水平方向で１０゜，垂直方向で３゜）であっても、受
光ミラー２３を設けた場合には、約５０％もの受光パワ
ー比ηが得られ、受光ミラー２３を設けることにより、
より広い範囲からの反射光を受光でき、同じ受光角度で
あれば受光パワー比η（ひいては検出感度）が向上する
ことがわかる。
【００３４】なお、シミュレーションでは、図８に示す
ように、受光ミラー２３ａ，２３ｂ（２３ｃ）が、いず
れも中心軸Ｊに対して３０゜傾斜しているものとし、Ｐ
Ｄ２２は、受光ミラー２３から中心軸Ｊ方向に沿って
０．９６［ｍｍ］だけ離して配置され、しかも、ＰＤ２
２の受光面は、上部受光ミラー２３ａの端部より０．２
［ｍｍ］だけ下方に位置すると共に、中心軸Ｊから側部
受光ミラー２３ｂ（２３ｃ）の端部までの幅より広く形
成されており、０．３５［ｍｍ］だけはみ出しているも
のとした。
【００３５】図１に戻り、レーザレーダ装置１０は、上
述の光学系以外に、ＬＤ駆動信号ＳＬに従ってＬＤ１２
を駆動するＬＤ駆動部２４と、ポリゴンミラー１８の回
転軸１９を回転駆動するポリゴンスキャナモータ２６
と、モータ駆動指令ＳＭに従ってポリゴンスキャナモー
タ２６を一定速度で回転駆動するモータ駆動部２８と、
ＰＤ２２からの出力信号を増幅及び波形整形する受光回
路３０と、ＬＤ駆動部２４の駆動と同時に入力される起
動指令ＳＳが入力されてから受光回路３０から受光信号
ＳＲが出力されるまでの時間間隔を測定する時間計測回
路３２と、ポリゴンミラー１８が予め決められた基準回
転位置にあることを検出すると原点検出信号ＳＧを出力
する回転位置センサ３４と、モータ駆動指令ＳＭを出力
し、原点検出信号ＳＧに基づいてＬＤ駆動信号ＳＬを出
力することにより、レーザ光の照射を行い、受光回路３
０から出力される受光信号ＳＲ、及び時間計測回路３２
からの計測結果ＳＴに基づいて、走行路上の物体や路面
に描かれた白線等の検出、路面状況の推定等を行う演算
部３８とからなる駆動・制御系を備えている。
【００３６】なお、本実施例のレーザレーダ装置１０
は、車両の進行方向に対して光ビームを照射し、その反
射光を受光することが可能なように、車体前面の外部に
晒される位置（例えばバンパー近傍）に配設されるた
め、図２に示すように、ハウジングＨ内に一体に収納さ
れている。そして、この図２には、ＬＤ駆動部２４，モ
ータ駆動部２８，受光回路３０，演算部３８が図示され
ていないが、これらは、ハウジングＨの側壁、及びモー
タ駆動部２８の下部に配設された基板Ｐ１〜Ｐ３上に搭
載されている。
【００３７】次に、演算部３８が実行するメイン処理
を、図９に示すフローチャートに沿って説明する。な
お、本処理は、ＥＣＵ６６から演算部３８への起動要求
により起動されるが、本処理の起動前に、モータ駆動部
２８にモータ駆動指令ＳＭが入力され、本処理の起動時
には、ポリゴンミラー１８が回転しているものとする。
【００３８】本処理が起動されると、まずＳ１１０で
は、ポリゴンミラー１８の反射面を識別するためのカウ
ンタｉを１に初期化し、続くＳ１２０では、車両用スキ
ャン及び路面スキャンのいずれを行うタイミングである
かを、カウンタｉが反射面数Ｎ（本実施例では６）より
小さいか否かにより判断する。
【００３９】そして、肯定判定された場合には、Ｓ１３
０に移行して、前方スキャン用の設定を行い、否定判定
された場合には、Ｓ１４０に移行して、路面スキャン用
の設定を行った後、Ｓ１５０に進む。なお、Ｓ１３０及
びＳ１４０では、車両進行方向正面を０゜として、反射
面Ｒ１〜Ｒ５を用いて行う前方スキャンの場合は±８
゜、反射面Ｒ６を用いて行う路面スキャンの場合は±２
０゜の角度範囲がスキャンエリアとなるよう、ポリゴン
ミラー１８の回転周期Ｔcyc 及びＬＤ１２の照射間隔Ｔ
ｐに応じて、反射面Ｒｉ内での照射開始タイミングＴｉ
及び照射回数Ｃｉを設定する。
【００４０】但し、図１０に示すように、ミラー１６か
ら入射されるレーザ光が反射面Ｒ１，Ｒ６の境目Ｇに照
射されるようなポリゴンミラー１８の回転位置を基準位
置とし、照射開始タイミングＴｉは、回転位置センサ３
４による基準位置の検出時刻からの経過時間により表さ
れる。
【００４１】そして、Ｓ１５０では、Ｓ１３０又はＳ１
４０での設定に従って、測距処理を実行する。この測距
処理では、設定された照射開始タイミングＴｉになる
と、規定の照射間隔Ｔｐで設定された照射回数Ｃｉだけ
パルス状のＬＤ駆動信号ＳＬをＬＤ駆動部２４に送出
し、ＬＤ１２を発光させてレーザ光による走査（スキャ
ン）を行う。そして、このＬＤ駆動信号ＳＬと同時に、
時間計測回路３２に起動指令ＳＳを入力し、その後、受
光信号ＳＲが検出されたのであれば、時間計測回路３２
の計測結果ＳＴ、即ち、起動指令ＳＳが入力されてから
受光信号ＳＲが入力されるまでの所要時間ｔsr［ｓｅ
ｃ］に基づいて、このパルス信号を反射した物体までの
距離Ｌを算出し、この算出結果をメモリに記憶する処理
を行う。なお、物体までの距離Ｌは、光速をｃ［ｍ／ｓ
ｅｃ］とすると、Ｌ＝（ｔsr・ｃ）／２として簡単に計
算できる。
【００４２】続くＳ１６０では、測距処理により反射面
Ｒｉを用いて得られた１ラインスキャン分のデータに基
づき、横セグメント化処理を実行する。即ち、隣接する
データを比較して、距離Ｌの離れ具合等から同一物体に
より反射されたものであると判断できるデータをグルー
プ化して認識する。
【００４３】続くＳ１７０では、カウンタｉをインクリ
メント（ｉ←ｉ＋１）し、続くＳ１８０では、カウンタ
ｉがポリゴンミラー１８の反射面の数Ｎより大きいか否
かを判断し、否定判定された場合には、Ｓ１２０に戻っ
て、上述のＳ１２０〜Ｓ１７０の処理を繰り返し実行す
る。一方、Ｓ１８０にて肯定判定された場合には、ポリ
ゴンミラー１８の全反射面Ｒ１〜Ｒ６を用いて、全スキ
ャンエリアについてのデータ収集を終了したものとし
て、Ｓ１９０に移行する。
【００４４】つまり、Ｓ１１０〜Ｓ１８０の処理によ
り、図１１に示すように、設定された照射開始タイミン
グＴｉ毎に、規定の照射間隔Ｔｐにて設定された照射回
数Ｃｉだけ入力されるＬＤ駆動信号ＳＬに従って、ＬＤ
駆動部２４はＬＤ１２を発光させる。このＬＤ１２から
のレーザ光が反射面Ｒｉに入射され、その反射光である
光ビームがポリゴンミラー１８の回動に従ってスキャン
されることになる。
【００４５】その結果、図１２に示すように、反射面Ｒ
１〜Ｒ５を用いて行われる前方スキャンでは、車両前方
の２次元的なエリアＡ１（図中のＺ軸（車両進行方向）
を０゜とし、Ｘ軸（水平方向）に沿って±８゜の角度幅
を有する）がスキャンされ、反射面Ｒ６を用いて行われ
る路面スキャンでは、車両前方路面上のエリアＡ２（同
じく±２０゜の角度幅を有する）がスキャンされること
になる。
【００４６】そして、Ｓ１９０では、路面スキャン時の
受光信号ＳＲの受光レベルに基づいて、路面での光ビー
ムの反射率を求めることにより、路面の摩擦係数（乾燥
状態）を推定する路面状況推定処理を行う。続くＳ２０
０では、Ｓ１６０にて行われた横セグメント化処理の結
果に基づき、縦セグメント化処理を行う。即ち、前方ス
キャン時のラインスキャンデータを２次元的に配置した
場合に、縦方向（図１２中のＹ軸方向）に隣接するデー
タを互いに比較することにより、横セグメント化処理と
同様に、同一物体と判断できるものをグループ化して認
識し、エリアＡ１内に存在する物体の抽出を行う。続く
Ｓ２１０では、Ｓ２００にて抽出された物体の位置座標
（例えば中心位置など）を算出し、Ｓ２２０では、その
位置座標を距離データと共に保存する。
【００４７】続くＳ２３０では、ＥＣＵ６６からの要求
により本処理の起動後、本ステップの実行は初めてか否
かを判断し、肯定判定された場合は、そのままＳ１１０
に戻る。一方、２回目以降の実行であり、Ｓ２３０にて
否定判定された場合には、Ｓ２４０に移行して、路面ス
キャン時の横セグメント化処理の結果に基づき、白線の
位置情報を算出する白線情報算出処理を行い、続くＳ２
５０では、今回の起動でＳ２２０にて保存されたデータ
と、過去の起動時にＳ２２０にて保存されたデータとに
基づき、前方スキャンの検出結果をセグメント化処理す
ることにより抽出された物体が、先行車両であるのか、
道路標識等の路側物であるのか等、物体の属性を判定す
る属性判定処理を実行して、Ｓ１１０に戻る。
【００４８】なお、Ｓ１９０にて判定された路面状況に
ついての情報、Ｓ２４０にて算出された白線の位置情
報、Ｓ２５０にて先行車両やその他の走行路上の障害物
等であると判定された物体の位置座標や距離データは、
ＥＣＵ６６に供給される。そして、ＥＣＵ６６では、演
算部３８から供給されるデータ、及びスロットル開度セ
ンサ５０，操舵角センサ５２，車速センサ５４での検出
結果に基づいて、先行車両までの目標車間時間の演算を
行うと共に、この目標車間時間や路面状況に応じてブレ
ーキ駆動器５６，スロットル駆動器５８，自動変速機駆
動器６０，ステアリング駆動器６２を制御することによ
り、車線からはみだすことなく、しかも先行車両と一定
の車間距離を保持して走行する自動走行制御を実行す
る。
【００４９】なお、路面状況についての情報は、各種制
御量（ブレーキ制御量等）の調整や各種目標値（目標車
間時間等）の算出等に用いることができる。ここで、先
のＳ２４０にて実行される白線情報算出処理を、図１３
に示すフローチャートに沿って詳しく説明する。
【００５０】本処理では、まずＳ３１０にて、路面スキ
ャン時の横セグメント化処理（Ｓ１６０）の結果に基づ
いて白線が検出されたか否かを判断し、肯定判定された
場合はＳ３４０に移行し、否定判定された場合はＳ３２
０に移行する。Ｓ３２０では、過去１秒以内に白線が検
出されているか否かを判断し、検出されていれば、Ｓ３
３０に移行して、当該処理が前回起動された時に算出さ
れた白線の位置情報を今回の検出データとして設定する
データ補完処理を行い、Ｓ３４０に進む。
【００５１】Ｓ３４０では、路面スキャンによる検出デ
ータ、或はＳ３３０にて設定された検出データをＸｄと
して、白線の位置情報を（１）式を用いて算出するロー
パスフィルタ処理を行って、本処理を終了する。 Ｘｃ＝α・Ｘｒ＋（１−α）・Ｘｄ （１） 但し、Ｘｃは今回求めた白線の位置情報、Ｘｒは前回求
めた白線の位置情報、αは時定数（０＜α＜１）であ
る。
【００５２】即ち、路面の凹凸等により車両（当該装
置）が傾斜すると、白線に対する光ビームの当り具合い
が変化して検出データがばらつき、安定した位置情報を
算出することができなくなってしまうため、（１）式を
用いて、検出データの急激な変化に追従しないようにし
て、一時的に発生するノイズ成分を除去することによ
り、白線の位置情報の算出精度を向上させているのであ
る。
【００５３】一方、先のＳ３２０にて、過去１秒以内に
白線が検出されておらず否定判定された場合は、Ｓ３５
０に移行して、時系列的にみて、路面スキャンによる白
線の検出率が３０％未満（例えば、過去１０秒間に白線
が検出された期間が３秒未満）であるか否かを判断し、
否定判定された場合はそのまま本処理を終了し、一方、
肯定判定された場合には、その白線は車線を区切るため
のものではなく、路面に描かれた道路表示であるとし
て、Ｓ３６０に移行し、白線の位置情報が記憶されてい
れば、これを削除後、本処理を終了する。
【００５４】即ち、車線を区切るための白線が点線にて
描かれている場合、白線の検出率は４０％以上となるた
め、上述のように白線の検出率が３０％未満であるか否
かを判断することにより、車線を区切るための白線か、
それ以外の道路表示であるのかを確実に識別することが
できるのである。
【００５５】なお、本実施例において、ＬＤ１２，ＬＤ
駆動部２４がビーム発生手段、反射面Ｒ１〜Ｒ５及びＳ
１３０，Ｓ１５０が第１走査手段、反射面Ｒ６及びＳ１
４０，Ｓ１５０が第２走査手段、ＰＤ２２，受光回路３
０が受光手段、凹面状に形成された反射面Ｒ６が収束手
段に相当する。
【００５６】以上説明したように、本実施例のレーザレ
ーダ装置１０においては、前方スキャンと路面スキャン
とで、スキャンエリアの角度範囲が異なるように設定さ
れ、いずれのスキャンも必要な検出精度が得られる必要
最小限の範囲で行うことができるようにされている。
【００５７】従って、本実施例によれば、ＬＤ１２の発
光回数の増加を必要最小限に抑えることができ、ＬＤの
寿命を劣化させてしまうことを防止できると共に、従来
装置とは異なり、前方スキャンのスキャンエリアが必要
以上に広がってしまうことがないため、衝突危険性の小
さい路側物等、不要な外乱データの検出を低減すること
ができ、前方スキャンの検出結果から制御に必要な物体
を抽出するための処理を簡易化でき、またその処理量を
低減することができる。
【００５８】更に、本実施例のレーザレーダ装置１０で
は、受光レンズ２０だけではＰＤ２２に収束しきれない
ような下方及び側方からの入射角度の大きい反射光を、
受光ミラー２３を用いてＰＤ２２に導くようにされてい
るので、より車両に近い位置にて路面スキャンを行うこ
とができ、路面への光ビームの入射角を大きくすること
ができる。これに加えて、本実施例では、路面スキャン
を行う反射面Ｒ６が凹面状に形成されているので、路面
スキャンを行う光ビームは絞られたものとなるようにさ
れている。その結果、路面への光ビームの投影面積が小
さくなり、白線に照射される光ビームのパワー密度が向
上するため、ＬＤ１２の出力を増大させることなく、検
出感度を向上させることができる。
【００５９】また更に、本実施例では、白線の位置情報
を過去の情報を用いてローパスフィルタ処理を施すこと
により求めているので、路面の凹凸等に基づく一時的な
変化に追従することなく、安定して白線の位置情報を求
めることができる。また、本実施例では、白線の検出率
により、車線を区切るための白線であるか、その他の道
路表示であるかを識別したり、白線を見失った場合に、
一時的なものであれば、これを補完するようにされてい
るので、信頼性の高い検出を行うことができ、本レーザ
レーダ装置１０での検出結果に基づいて、ＥＣＵ６６に
て実行される各種制御の安全性や信頼性を向上させるこ
とができる。
【００６０】以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明は上記実施例に限定されるものではなく様々
な態様にて実施することができる。例えば、上記実施例
では、ポリゴンミラー１８を用いて光ビームをスキャン
するように構成したが、例えば、光ビームの照射方向を
垂直方向に変化させる反射鏡と、この反射鏡から入射さ
れる光ビームの照射方向を水平方向に変化させる反射鏡
とを組み合わせることにより構成されるガルバノスキャ
ナ等を用いてもよい。
【００６１】また、上記実施例では、路面スキャンを行
う反射面Ｒ６を凹面状に形成したが、他の反射面Ｒ１〜
Ｒ５と同様に平面状に形成してもよい。更に、上記実施
例では、路面スキャンにより車線を区切る白線を検知し
ているが、白線以外に、車線を区切るキャッツアイ等の
路面上の設置物を検知するようにしてもよい。
【００６２】また更に、上記実施例では、レーザレーダ
装置１０を、自動走行システムに適用した例を示した
が、車線を区切る白線を検知して、白線に挟まれた車線
に対する車両位置を認識することにより、居眠り運転等
で、車線を逸脱しそうになった場合に警報を発生する車
線逸脱警報システムに適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施例のレーザレーダ装置、及びこのレー
ザレーダ装置が適用された車間距離制御装置の構成を表
すブロック図である。
【図２】 レーザレーダ装置を構成する各部の配置を表
す平面図である。
【図３】 ポリゴンミラー周辺の構成を表す側面図及び
正面図である。
【図４】 ポリゴンミラーの反射面の構成を表す平面図
及び正面図である。
【図５】 受光ミラーの構成を表す正面図及び側面図で
ある。
【図６】 受光ミラーの作用を表す説明図である。
【図７】 受光ミラーの効果を表すグラフである。
【図８】 図７に示されたグラフを求める際に設定した
条件を表す説明図である。
【図９】 演算部が実行するメイン処理の内容を表すフ
ローチャートである。
【図１０】 ポリゴンミラーと照射開始タイミングとの
関係を表す説明図である。
【図１１】 メイン処理実行時のＬＤ駆動状況を表すタ
イミング図である。
【図１２】 前方スキャン及び路面スキャンの各スキャ
ンエリアを表す説明図である。
【図１３】 図９のＳ２４０にて実行される白線情報算
出処理の内容を表すフローチャートである。
【図１４】 従来装置の問題点、及び本発明の作用の一
部を表す説明図である。
【符号の説明】
２…自動走行システム １０…レーザレーダ装置 １２…レーザダイオード（ＬＤ） １４…コリメート
レンズ １６…ミラー １８…ポリゴンミラー １９…回転
軸 ２０…受光レンズ ２２…フォトダイオード（ＰＤ）
２３…受光ミラー ２４…ＬＤ駆動部 ２６…ポリゴンスキャナモータ
２８…モータ駆動部 ３０…受光回路 ３２…時間計測回路 ３４…回転
位置センサ ３８…演算部 ５０…スロットル開度センサ ５２
…操舵角センサ ５４…車速センサ ５６…ブレーキ駆動器 ５８…
スロットル駆動器 ６０…自動変速機駆動器 ６２…ステアリング駆動器 ６４…コントロールスイッチ ６５…表示器 Ｈ…
ハウジング Ｐ１〜Ｐ３…基板 Ｒ１〜Ｒ６…反射面
フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H180 AA01 CC03 CC07 LL01 LL09 LL20 5J083 AA02 AB12 AB13 AC28 AC29 AD01 AD04 AD08 AD15 AE06 AE10 AF05 BD02 BD09 BD10 EB03 5J084 AA01 AA04 AA05 AA08 AA15 AB01 AB17 AB20 AC02 AD01 AD03 AD06 BA04 BA11 BA13 BA36 BA50 BB02 BB26 BB27 CA03 CA12 CA19 CA23 CA31 CA80 DA01 DA09 EA04 EA07 EA22 EA23 EA29

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 車両に搭載され光ビームを発生するビー
    ム発生手段と、 該光ビームを、前記車両の進行方向前方に向けて照射す
    ると共に、車幅方向の所定角度範囲に渡り走査する第１
    走査手段と、 前記光ビームを、前記車両の進行方向下方に向けて照射
    すると共に、車幅方向の所定角度範囲に渡り走査する第
    ２走査手段と、 前記光ビームを反射する物体からの反射光を受光する受
    光手段と、 を備え、前記第１走査手段により走査された光ビームに
    基づく反射光を前記受光手段にて受光することにより、
    前記走行路上に存在する物体を検知すると共に、前記第
    ２走査手段により走査された光ビームに基づく反射光を
    前記受光手段にて受光することにより、前記走行路を区
    切るための走行路区分線を検知する車載レーダ装置であ
    って、 前記第２走査手段による所定角度範囲が、前記第１走査
    手段による所定角度範囲より広く設定されていることを
    特徴とする車載レーダ装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の車載レーダ装置におい
    て、 回転軸に対する倒れ角が互いに異なる複数の反射面を外
    周部に備え、前記ビーム発生手段から入射され前記反射
    面にて反射する光ビームの照射方向を、前記回転軸の回
    転に応じて変化させる回転多面鏡を備え、 該回転多面鏡を構成する反射面のうち、少なくともいず
    れか一つの反射面を用いて前記第２走査手段が構成さ
    れ、他の反射面を用いて前記第１走査手段が構成されて
    いることを特徴とする車載レーダ装置。
  3. 【請求項３】 前記受光手段は、前記反射光を受光する
    受光面の上部に、車両進行方向下方から入射される反射
    光を前記受光面に導く上部受光ミラーを備えることを特
    徴とする請求項１又は請求項２記載の車載レーダ装置。
  4. 【請求項４】 前記受光手段は、前記反射光を受光する
    受光面の側部に、車両進行方向側方から入射される反射
    光を前記受光面に導く側部受光ミラーを備えることを特
    徴とする請求項１ないし請求項３いずれか記載の車載レ
    ーダ装置。
  5. 【請求項５】 前記側部受光ミラーは、上部側が下部側
    より前記受光面の中心を通る鉛直面に接近するよう傾斜
    して配置されていることを特徴とする請求項４記載の車
    載レーダ装置。
  6. 【請求項６】 車両に搭載され光ビームを発生するビー
    ム発生手段と、 該光ビームを、前記車両の進行方向前方に向けて照射す
    ると共に、車幅方向の所定角度範囲に渡り走査する第１
    走査手段と、 前記光ビームを、前記車両の進行方向下方に向けて照射
    すると共に、車幅方向の所定角度範囲に渡り走査する第
    ２走査手段と、 前記光ビームを反射する物体からの反射光を受光する受
    光手段と、 を備え、前記第１走査手段により走査された光ビームに
    基づく反射光を前記受光手段にて受光することにより、
    前記走行路上に存在する物体を検知すると共に、前記第
    ２走査手段により走査された光ビームに基づく反射光を
    前記受光手段にて受光することにより、前記走行路を区
    切るための走行路区分線を検知する車載レーダ装置であ
    って、 前記第２走査手段に、前記光ビームの広がり角を絞る収
    束手段を設けたことを特徴とする車載レーダ装置。
  7. 【請求項７】 請求項６記載の車載レーダ装置におい
    て、 前記第２走査手段は、前記収束手段として、前記ビーム
    発生手段からの光ビームを反射する凹面状に形成された
    反射面を有し、該反射面にて反射された光ビームにて走
    査することを特徴とする車載レーダ装置。
  8. 【請求項８】 請求項６又は請求項７いずれか記載の車
    載レーダ装置において、 前記第２走査手段による走査領域の幅が、前記第１走査
    手段による走査領域の幅より広く設定されていることを
    特徴とする車載レーダ装置。
  9. 【請求項９】 請求項６ないし請求項８いずれか記載の
    車載レーダ装置において、 回転軸に対する倒れ角が互いに異なる複数の反射面を外
    周部に備え、前記ビーム発生手段から入射され前記反射
    面にて反射する光ビームの照射方向を、前記回転軸の回
    転に応じて変化させる回転多面鏡を備え、 該回転多面鏡を構成する反射面のうち、少なくともいず
    れか一つの反射面を用いて前記第２走査手段が構成さ
    れ、他の反射面を用いて前記第１走査手段が構成されて
    いることを特徴とする車載レーダ装置。
  10. 【請求項１０】 前記受光手段は、前記反射光を受光す
    る受光面の上部に、車両進行方向下方から入射される反
    射光を前記受光面に導く上部受光ミラーを備えることを
    特徴とする請求項６ないし請求項９いずれか記載の車載
    レーダ装置。
  11. 【請求項１１】 前記受光手段は、前記反射光を受光す
    る受光面の側部に、車両進行方向側方から入射される反
    射光を前記受光面に導く側部受光ミラーを備えることを
    特徴とする請求項６ないし請求項１０いずれか記載の車
    載レーダ装置。
  12. 【請求項１２】 前記側部受光ミラーは、上部側が下部
    側より前記受光面の中心を通る鉛直面に接近するよう傾
    斜して配置されていることを特徴とする請求項１１記載
    の車載レーダ装置。
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