JP3208702B2 - 光レーダ装置 - Google Patents
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- Electromagnetism (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、光ビームを水平
方向に走査し、その光が物体に反射し戻ってくる反射光
を受光して物体までの距離、および方向を検出する光レ
ーダ装置に関するものである。
方向に走査し、その光が物体に反射し戻ってくる反射光
を受光して物体までの距離、および方向を検出する光レ
ーダ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光レーダ装置は車両に搭載されて車両の
周辺を監視する監視装置、または車間距離制御装置など
に用いられている。従来の光レーダ装置は、たとえば特
開平６−１３７８６７号公報に示されているように、光
ビームを水平方向に走査して広範囲の対象物を検出する
ように構成されており、光ビームの上下方向の広がり
は、水平面を中心に約２度ずつである。
周辺を監視する監視装置、または車間距離制御装置など
に用いられている。従来の光レーダ装置は、たとえば特
開平６−１３７８６７号公報に示されているように、光
ビームを水平方向に走査して広範囲の対象物を検出する
ように構成されており、光ビームの上下方向の広がり
は、水平面を中心に約２度ずつである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】車両に搭載される光レ
ーダ装置は、通常、地上高５０ｃｍ程度の位置に設置さ
れるので、仰角２度の光ビームで検出できる物体の地上
高は、１０ｍ先で８５ｃｍ、５ｍ先で６７ｃｍとなり、
検出対象の車両が後部の低位置に反射板を設置していな
い中型トラックや、リフレクタが比較的高い位置にある
オフロード走行車では、光ビームが対象車両の車体下部
の空間を走査したり、車体下部の反射率の低いシャーシ
やバンパー部を走査するため車両の検出に必要な反射光
量が得られず、このため対象車両を検出できないことが
ある、という問題点があった。
ーダ装置は、通常、地上高５０ｃｍ程度の位置に設置さ
れるので、仰角２度の光ビームで検出できる物体の地上
高は、１０ｍ先で８５ｃｍ、５ｍ先で６７ｃｍとなり、
検出対象の車両が後部の低位置に反射板を設置していな
い中型トラックや、リフレクタが比較的高い位置にある
オフロード走行車では、光ビームが対象車両の車体下部
の空間を走査したり、車体下部の反射率の低いシャーシ
やバンパー部を走査するため車両の検出に必要な反射光
量が得られず、このため対象車両を検出できないことが
ある、という問題点があった。
【０００４】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたもので、比較的近距離の対象車両を確
実に検出できる光レーダ装置を得ることを目的とする。
るためになされたもので、比較的近距離の対象車両を確
実に検出できる光レーダ装置を得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明に係る光レーダ
装置は、光ビームを水平方向と垂直方向に走査させ、そ
の反射光を受光して反射物体までの距離を検出するよう
に構成された光レーダ装置であって、垂直方向偏向手段
を、光ビームの光軸に対して直交する向きの軸をもつ円
筒ミラーと、この円筒ミラーを光ビームの光路外の位置
と、光ビームの一部を所定方向に反射する光路内の位置
とに変位させる駆動機構とで構成したものである。
装置は、光ビームを水平方向と垂直方向に走査させ、そ
の反射光を受光して反射物体までの距離を検出するよう
に構成された光レーダ装置であって、垂直方向偏向手段
を、光ビームの光軸に対して直交する向きの軸をもつ円
筒ミラーと、この円筒ミラーを光ビームの光路外の位置
と、光ビームの一部を所定方向に反射する光路内の位置
とに変位させる駆動機構とで構成したものである。
【０００６】また、垂直方向偏向手段を、光ビームの光
軸に対して直交する向きの軸をもつ くさび形プリズム
と、このくさび形プリズムを光ビームの光路外の位置
と、入射した光ビームを上向きの方向に屈折させる光路
内の位置とに変位させる駆動機構とで構成したものであ
る。
軸に対して直交する向きの軸をもつ くさび形プリズム
と、このくさび形プリズムを光ビームの光路外の位置
と、入射した光ビームを上向きの方向に屈折させる光路
内の位置とに変位させる駆動機構とで構成したものであ
る。
【０００７】また、光ビームは水平方向にいずれか一方
の走査期間が他方の走査期間より短く往復走査されるも
のであり、垂直方向偏向手段はこの短い走査期間に光ビ
ームを垂直方向に所定角度偏向させるものである。
の走査期間が他方の走査期間より短く往復走査されるも
のであり、垂直方向偏向手段はこの短い走査期間に光ビ
ームを垂直方向に所定角度偏向させるものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】実施の形態１． 図１は、この発明の実施の形態１の平面図で、上蓋を取
り外して内部構造を示した図、図２はその垂直方向偏向
手段および水平方向走査手段の構成を示す斜視図であ
る。図において、１は外囲器、２は基台、３はメイン基
板、４はレーザダイオードで、メイン基板３には、レー
ザダイオード４、図示していないレーザダイオード駆動
回路，垂直方向偏向手段駆動回路，距離演算回路，方向
検出回路およびステップモータ駆動回路等が搭載されて
いる。５は光ビーム整形レンズで、レーザダイオード４
から出射されたレーザ光を、水平方向の広がり角約０．
１度、垂直方向の広がり角約４度の光ビームに整形す
る。
り外して内部構造を示した図、図２はその垂直方向偏向
手段および水平方向走査手段の構成を示す斜視図であ
る。図において、１は外囲器、２は基台、３はメイン基
板、４はレーザダイオードで、メイン基板３には、レー
ザダイオード４、図示していないレーザダイオード駆動
回路，垂直方向偏向手段駆動回路，距離演算回路，方向
検出回路およびステップモータ駆動回路等が搭載されて
いる。５は光ビーム整形レンズで、レーザダイオード４
から出射されたレーザ光を、水平方向の広がり角約０．
１度、垂直方向の広がり角約４度の光ビームに整形す
る。
【０００９】６は垂直方向偏向手段で、光軸偏向部材６
ａと、電磁石６ｂとで構成され、当該光レーダ装置から
出射される光ビームの光軸を、水平方向走査の往路は水
平方向に、復路は水平方向よりも約６度上向きとなるよ
うに偏向させる。
ａと、電磁石６ｂとで構成され、当該光レーダ装置から
出射される光ビームの光軸を、水平方向走査の往路は水
平方向に、復路は水平方向よりも約６度上向きとなるよ
うに偏向させる。
【００１０】７は光軸調整手段で、反射鏡７ａと、これ
を支持する支持部材７ｂと、取付ねじ７ｃとで構成さ
れ、さらに支持部材７ｂには中空部７ｄが設けられて、
両側の脚部を変形させることで、反射鏡７ａから出射す
る光ビームの光軸を容易に微調整できるように構成され
ている。
を支持する支持部材７ｂと、取付ねじ７ｃとで構成さ
れ、さらに支持部材７ｂには中空部７ｄが設けられて、
両側の脚部を変形させることで、反射鏡７ａから出射す
る光ビームの光軸を容易に微調整できるように構成され
ている。
【００１１】８は水平走査手段で、基台２に植立てられ
た支持軸８ａに回動可能に支持されているＬ字形の回動
部材８ｂと、この回動部材８ｂの一面に保持されている
第１の反射鏡８ｃおよび他面に保持されている第２の反
射鏡８ｄと、回動部材８ｂに設けられたアーム８ｅおよ
びこの先端に取り付けられた従動子８ｆと、基台２に取
り付けられたステップモータ８ｇと、その回転軸８ｈに
取り付けられたカム８ｉと、このカム８ｉの変形ハート
形のカム面８ｊに従動子８ｆを押圧する図示していない
押圧手段とで構成されており、ステップモータ８ｇの回
転軸８ｈが１回転する間に、Ｌ字形部材８ｂが矢印Ａの
範囲を往路は遅い一定速度で、復路は早い速度で往復す
る揺動動作を繰り返し、これに伴って、光軸調整手段７
から第１の反射鏡８ｃに入射して反射された光ビームが
ガラス窓９を通して水平方向に所定の角度範囲を往復走
査し、先行車等の物体２０で反射された光ビームの反射
光がガラス窓１０を通して第２の反射鏡８ｄで受光され
て反射され、フレネルレンズ１１で集光されてサブ基板
１２に取り付けられている光ダイオード１３に入射し、
電気信号に変換されて距離演算回路および方向検出回路
に入力されるように構成されている。１４は出射する光
ビームと反射光の干渉を防止する遮蔽部材である。
た支持軸８ａに回動可能に支持されているＬ字形の回動
部材８ｂと、この回動部材８ｂの一面に保持されている
第１の反射鏡８ｃおよび他面に保持されている第２の反
射鏡８ｄと、回動部材８ｂに設けられたアーム８ｅおよ
びこの先端に取り付けられた従動子８ｆと、基台２に取
り付けられたステップモータ８ｇと、その回転軸８ｈに
取り付けられたカム８ｉと、このカム８ｉの変形ハート
形のカム面８ｊに従動子８ｆを押圧する図示していない
押圧手段とで構成されており、ステップモータ８ｇの回
転軸８ｈが１回転する間に、Ｌ字形部材８ｂが矢印Ａの
範囲を往路は遅い一定速度で、復路は早い速度で往復す
る揺動動作を繰り返し、これに伴って、光軸調整手段７
から第１の反射鏡８ｃに入射して反射された光ビームが
ガラス窓９を通して水平方向に所定の角度範囲を往復走
査し、先行車等の物体２０で反射された光ビームの反射
光がガラス窓１０を通して第２の反射鏡８ｄで受光され
て反射され、フレネルレンズ１１で集光されてサブ基板
１２に取り付けられている光ダイオード１３に入射し、
電気信号に変換されて距離演算回路および方向検出回路
に入力されるように構成されている。１４は出射する光
ビームと反射光の干渉を防止する遮蔽部材である。
【００１２】図３は、この実施の形態１の垂直方向偏向
手段６の斜視図で、６ｃは支軸６ｄで支承された揺動部
材、６ｅはその一端の上面に取り付けられた円筒ミラー
で、その軸線が揺動部材６ｃの揺動面に対して直交する
向きに配設されている。６ｆは揺動部材６ｃの他端に取
り付けられた永久磁石で、上面がＳ極、下面がＮ極に着
磁されており、６ｅ〜６ｆで光軸偏向部材６ａを構成し
ている。６ｊは電磁コイル、６ｋは磁芯で、６ｊ，６ｋ
で揺動部材６ｃを上下方向に駆動する電磁石６ｂを構成
しており、電磁コイル６ｊの通電電流の向きを切り換え
ることで、光ビームの走査の往路は図３（ｂ）に示すよ
うに円筒ミラー６ｅが光ビームの光路外に位置する状態
に、復路は図３（ｃ）に示すように円筒ミラー６ｅが光
ビームの光路内に位置する状態に切り換えられる。
手段６の斜視図で、６ｃは支軸６ｄで支承された揺動部
材、６ｅはその一端の上面に取り付けられた円筒ミラー
で、その軸線が揺動部材６ｃの揺動面に対して直交する
向きに配設されている。６ｆは揺動部材６ｃの他端に取
り付けられた永久磁石で、上面がＳ極、下面がＮ極に着
磁されており、６ｅ〜６ｆで光軸偏向部材６ａを構成し
ている。６ｊは電磁コイル、６ｋは磁芯で、６ｊ，６ｋ
で揺動部材６ｃを上下方向に駆動する電磁石６ｂを構成
しており、電磁コイル６ｊの通電電流の向きを切り換え
ることで、光ビームの走査の往路は図３（ｂ）に示すよ
うに円筒ミラー６ｅが光ビームの光路外に位置する状態
に、復路は図３（ｃ）に示すように円筒ミラー６ｅが光
ビームの光路内に位置する状態に切り換えられる。
【００１３】この図３（ｃ）の状態では、光ビームの上
下方向４度の広がりのうちの一部が円筒ミラー６ｅで反
射されて最大６度上向きの方向に出射し、この結果、光
ビームは、例えば光軸に対して０度〜６度の垂直方向の
広がりをもつ光ビームとなって出射される。
下方向４度の広がりのうちの一部が円筒ミラー６ｅで反
射されて最大６度上向きの方向に出射し、この結果、光
ビームは、例えば光軸に対して０度〜６度の垂直方向の
広がりをもつ光ビームとなって出射される。
【００１４】図４は、光ビームの水平方向の走査角度と
垂直方向の角度の関係を示す図で、この実施の形態１で
は、走査範囲の往路は水平方向に光ビームを出射し、復
路は０度〜６度の垂直方向の広がりをもつ光ビームを出
射するように垂直方向偏向手段６が駆動制御される。
垂直方向の角度の関係を示す図で、この実施の形態１で
は、走査範囲の往路は水平方向に光ビームを出射し、復
路は０度〜６度の垂直方向の広がりをもつ光ビームを出
射するように垂直方向偏向手段６が駆動制御される。
【００１５】上記のように構成された実施の形態１の光
レーダ装置は、光軸調整手段７を構成する支持部材７ｂ
を取付ねじ７ｃで基台２に固定したのち、支持部材７ｂ
を変形させることで光ビームの光軸を微調整している
が、支持部材７ｂに中空部７ｄを設けたので容易に変形
させることができるので、微調整が容易に行えるととも
に、反射鏡７ａを中空部７ｄの両側の脚部で支承してい
るので、充分な剛性でもって反射鏡７ａを支持すること
ができる。
レーダ装置は、光軸調整手段７を構成する支持部材７ｂ
を取付ねじ７ｃで基台２に固定したのち、支持部材７ｂ
を変形させることで光ビームの光軸を微調整している
が、支持部材７ｂに中空部７ｄを設けたので容易に変形
させることができるので、微調整が容易に行えるととも
に、反射鏡７ａを中空部７ｄの両側の脚部で支承してい
るので、充分な剛性でもって反射鏡７ａを支持すること
ができる。
【００１６】また、垂直方向偏向手段６によって、円筒
ミラー６ｅを走査の復路だけ上方に変位させて光ビーム
の垂直方向の広がりを上方に広げるようにしたので、反
射部が高い位置にある物体を確実に検出できるととも
に、光ビームの上方に広がった部分の強さが弱くなるの
で、遠方の高反射率の物体を検出する可能性が小さくな
る。
ミラー６ｅを走査の復路だけ上方に変位させて光ビーム
の垂直方向の広がりを上方に広げるようにしたので、反
射部が高い位置にある物体を確実に検出できるととも
に、光ビームの上方に広がった部分の強さが弱くなるの
で、遠方の高反射率の物体を検出する可能性が小さくな
る。
【００１７】なお、上記実施の形態１では、光ビームの
往路の走査時に水平方向に出射し、復路の走査時に光ビ
ームの垂直方向の広がり角度を上向き方向に広げるよう
にしたが、往路と復路を逆にしてもよく、また往路と復
路の走査の速さを同じにしてもよく、さらに光ビームの
垂直方向の広がり角度を切り換えながら往復走査するよ
うにしてもよい。
往路の走査時に水平方向に出射し、復路の走査時に光ビ
ームの垂直方向の広がり角度を上向き方向に広げるよう
にしたが、往路と復路を逆にしてもよく、また往路と復
路の走査の速さを同じにしてもよく、さらに光ビームの
垂直方向の広がり角度を切り換えながら往復走査するよ
うにしてもよい。
【００１８】実施の形態２． 図５は、この発明の実施の形態２の垂直方向偏向手段の
構成とその動作を説明するための図で、図３と同一符号
はそれぞれ同一または相当部分を示している。図におい
て、６ｍは頂角約６度のくさび形プリズムで、その軸方
向が光ビームの光軸と直交する向きでもって、かつ、厚
さの薄い方が揺動部材６ｃの一端に固定されている。
構成とその動作を説明するための図で、図３と同一符号
はそれぞれ同一または相当部分を示している。図におい
て、６ｍは頂角約６度のくさび形プリズムで、その軸方
向が光ビームの光軸と直交する向きでもって、かつ、厚
さの薄い方が揺動部材６ｃの一端に固定されている。
【００１９】この垂直方向偏向手段６は、図３に示した
垂直方向偏向手段と同様に駆動され、図５（ａ）に示す
ように、くさび形プリズム６ｍが光ビームの光路外に位
置しているときは光ビームが透過しないので、光ビーム
は上下４度の広がりをもって出射され、図５（ｂ）に示
すように、光ビームの光路内に位置しているときは光ビ
ームの垂直方向の広がりは４度のままで約６度上向きの
方向に屈折されて出射する。このため、円筒ミラーを用
いた場合と異なり、光ビームが広がらないので、トラッ
ク等の反射部が高い位置にある物体の検出が容易とな
る。
垂直方向偏向手段と同様に駆動され、図５（ａ）に示す
ように、くさび形プリズム６ｍが光ビームの光路外に位
置しているときは光ビームが透過しないので、光ビーム
は上下４度の広がりをもって出射され、図５（ｂ）に示
すように、光ビームの光路内に位置しているときは光ビ
ームの垂直方向の広がりは４度のままで約６度上向きの
方向に屈折されて出射する。このため、円筒ミラーを用
いた場合と異なり、光ビームが広がらないので、トラッ
ク等の反射部が高い位置にある物体の検出が容易とな
る。
【００２０】なお、実施の形態１および実施の形態２の
いずれの場合も、垂直方向偏向手段を上下逆に取付け、
この垂直方向偏向手段によって光ビームを下方に偏向さ
せるようにし、直進光ビームによって高い位置にある物
体を検出し、偏向された光ビームによって低い位置にあ
る物体を検出させるようにしてもよい。
いずれの場合も、垂直方向偏向手段を上下逆に取付け、
この垂直方向偏向手段によって光ビームを下方に偏向さ
せるようにし、直進光ビームによって高い位置にある物
体を検出し、偏向された光ビームによって低い位置にあ
る物体を検出させるようにしてもよい。
【００２１】
【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に示すような効果を奏する。
れているので、以下に示すような効果を奏する。
【００２２】水平方向に走査する光ビームを、上向きに
偏向させる垂直方向偏向手段を設けたので、反射部が高
い位置にある物体を検出することができ、円筒ミラーに
よって光ビームの一部分を反射することによって光ビー
ムが上方に広がるようにしたので、反射部が高い位置に
ある物体を検出できるとともに、上方に広がった部分の
光ビームの強さを弱めることで、遠方にある高反射率の
物体を検出する可能性を小さくすることができる。
偏向させる垂直方向偏向手段を設けたので、反射部が高
い位置にある物体を検出することができ、円筒ミラーに
よって光ビームの一部分を反射することによって光ビー
ムが上方に広がるようにしたので、反射部が高い位置に
ある物体を検出できるとともに、上方に広がった部分の
光ビームの強さを弱めることで、遠方にある高反射率の
物体を検出する可能性を小さくすることができる。
【００２３】また、光ビームの垂直方向への偏向を、く
さび形プリズムで行うようにしたので、光ビームの垂直
方向の広がりを増すことなく所定角度上方に偏向するこ
とができるので、反射部が高い位置にある物体を検出す
ることができる。また、短い水平走査期間に光ビームを
垂直方向に偏向させるようにしたので、低い位置にある
物体の検出にあまり支障をきたすことなく、高い位置に
ある物体の検出を行うことができる。
さび形プリズムで行うようにしたので、光ビームの垂直
方向の広がりを増すことなく所定角度上方に偏向するこ
とができるので、反射部が高い位置にある物体を検出す
ることができる。また、短い水平走査期間に光ビームを
垂直方向に偏向させるようにしたので、低い位置にある
物体の検出にあまり支障をきたすことなく、高い位置に
ある物体の検出を行うことができる。
【図１】 この発明の実施の形態１の光レーダ装置の上
蓋を除いて内部構造を示した平面図である。
蓋を除いて内部構造を示した平面図である。
【図２】 実施の形態１の垂直方向偏向手段および水平
方向走査手段の構成を示す斜視図である。
方向走査手段の構成を示す斜視図である。
【図３】 実施の形態１の垂直方向偏向手段の構成とそ
の動作態様を示す側面図である。
の動作態様を示す側面図である。
【図４】 実施の形態１の光ビームの水平方向の走査角
度と垂直方向の角度との関係を示す図である。
度と垂直方向の角度との関係を示す図である。
【図５】 この発明の実施の形態２の垂直方向偏向手段
の構成とその動作態様を示す側面図である。
の構成とその動作態様を示す側面図である。
２ 基台、４ レーザダイオード、５ 光ビーム形成レ
ンズ、６ 垂直方向偏向手段、６ａ 光軸偏向部材、６
ｂ 電磁石、６ｅ 円筒ミラー、６ｍ くさび形プリズ
ム、７ 光軸調整手段、７ａ 反射鏡、８ 水平走査手
段、８ａ 支持軸、８ｂ 回動部材、８ｃ 第１の反射
鏡、８ｄ 第２の反射鏡、８ｅ アーム、８ｆ 従動
子、８ｇ ステップモータ、８ｈ 回転軸、８ｉ カ
ム、８ｊ カム面、９，１０ ガラス窓、１１ フレネ
ルレンズ、１３ 光ダイオード、１４ 遮蔽部材。
ンズ、６ 垂直方向偏向手段、６ａ 光軸偏向部材、６
ｂ 電磁石、６ｅ 円筒ミラー、６ｍ くさび形プリズ
ム、７ 光軸調整手段、７ａ 反射鏡、８ 水平走査手
段、８ａ 支持軸、８ｂ 回動部材、８ｃ 第１の反射
鏡、８ｄ 第２の反射鏡、８ｅ アーム、８ｆ 従動
子、８ｇ ステップモータ、８ｈ 回転軸、８ｉ カ
ム、８ｊ カム面、９，１０ ガラス窓、１１ フレネ
ルレンズ、１３ 光ダイオード、１４ 遮蔽部材。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01S 7/48 - 7/51 G01S 17/00 - 17/95
Claims (2)
- 【請求項１】 光ビームを水平方向と垂直方向に走査さ
せ、その反射光を受光して反射物体までの距離を検出す
るように構成された光レーダ装置であって、垂直方向偏
向手段は、光ビームの光軸に対して直交する向きの軸を
もつ円筒ミラーと、この円筒ミラーを上下二つの位置に
変位させる駆動機構とで構成されており、上記円筒ミラ
ーが一方の変位位置にあるときは光ビームの光路外に位
置し、他方の変位位置にあるときは光ビームの光路内に
あって当該光ビームの一部を所定方向に反射するように
構成されていることを特徴とする光レーダ装置。 - 【請求項２】 光ビームを水平方向と垂直方向に走査さ
せ、その反射光を受光して反射物体までの距離を検出す
るように構成された光レーダ装置であって、垂直方向偏
向手段は、光ビームの光軸に対して直交する向きの軸を
もつくさび形プリズムと、このくさび形プリズムを上下
二つの位置に変位させる駆動機構とで構成されており、
上記くさび形プリズムが一方の変位位置にあるときは光
ビームの光路外に位置し、他方の変位位置にあるときは
光ビームの光路内にあって入射した光ビームを所定方向
に屈折させるように構成されいることを特徴とする光レ
ーダ装置。 【請求項３】 光ビームは水平方向にいずれか一方の走
査期間が他方の走査期間より短く往復走査されるもので
あり、垂直方向偏向手段はこの短い走査期間に光ビーム
を垂直方向に所定角度偏向させるものであることを特徴
とする請求項１又は請求項２記載の光レーダ装置。
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| JP06864496A JP3208702B2 (ja) | 1996-03-25 | 1996-03-25 | 光レーダ装置 |
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