JPS62184381A

JPS62184381A - 自動車用レ−ダ装置

Info

Publication number: JPS62184381A
Application number: JP61024079A
Authority: JP
Inventors: Tomizo Saida; 斉田　富三; Ko Fukuya; 福家　皎; Hiromasa Ito; 弘昌伊藤
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1986-02-07
Filing date: 1986-02-07
Publication date: 1987-08-12

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は接近してくる他の車両や障害物の位置を正確
に感知できる自動車用レーダ装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来より、自動車から超音波、電波、光等を発射し、接
近する車両や障害物に反射させ、この反・財物から反射
してくる波を受信し、発射から受信までの時間を計測し
て自動車から反射物までの距離を測定する装置は知られ
ている。

超音波を使う装置では、気温、風等の大気状態の影響を
受けやすく、タイヤノイズを除去する対策も必要であり
、さらに相対的に波長が長いのでビームの指向制御が難
しく反射物の位置の検出精度が悪く、特に距離が小さく
なるとより悪くなる。

また、対地クラッタの対策も必要である。

電波を使う装置では、マイクロ波が使用されるが超音波
に比して波長が短いのでビーム指向制御が行ないやすく
検出精度は向上するが、反射物が接近してその間の距離
が小さくなった場合に十分な位置精度がとれず、また対
地クラッタの対策も必要である。さらに、電波障害対策
が必要であるという大きな問題がある。

これに対して、レーザ光等の光を使う装置では、光は電
波等に比べてはるかに波長が短いのでビーム指向制御は
非常に容易になり、反射物が自動車に接近して距離が小
さくなっても位置精度を十分に得ることができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかるに、従来のレーザ光を用いた装置では、１つのレ
ーザから発した光を水平方向に所定角度範囲に走査する
ためにレンズ等の光学系を振動させる機構が必要となる
。この走査機構としては電磁手段を使ったものが使用さ
れるが、構造が複雑かつ精密になり、自動車の振動に耐
えるのは難しく、また振動に耐えるように構成するため
には大形かつ高価になってしまう。光学系を機械的に振
動させないで、音響光学変換器を用いて電気信号により
レーザビームを偏向させて走査することも考えられるが
、偏向角度が十分にとれず、かつ音響光学変換器が高価
であることから実用は困難である。

このように従来の光を用いたレーダ装置は種々の問題点
があった。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明はこのような従来の問題点を解決するためにな
されたもので、複数のビーム発光源を有し各ビーム光が
略水平方向に所定角度間隔で放射する発光器を自動車の
外面に設け、ビーム発光源に対応した複数の受光部を有
しこの受光部は対応したビーム発光源のビーム光の反射
光のみ受光するような受光器を構成しており、さらにビ
ーム発光源を所定の時間間隔で駆動しビーム光を各方向
に順次発射させる駆動手段と、ビーム光が発射されてか
ら反射光を受光するまでの時間から反射物までの距離を
演算する手段と、演算結果から反射物の方向と距離を表
示する手段とを設けたものである。

〔作　用〕

この発明では、１つのビーム発光源から所定の方向に発
射されたビーム光は反射物があるとその反射光が対応す
る受光部のみに受光され、これを順次各方向に走査して
各ビーム光の発射から受光までの時間が測定され、これ
により反射物までの距離が演算され、表示される。即ち
、可動部分が全く無く走査が行なわれる。

〔実施例〕

次に、図面を用いてこの発明の詳細な説明する。

第１図はこの発明に係る自動車用レーダ装置の一実施例
のブロック回路図、第２図（ａ）、（ｂ）はこの装置を
搭載した自動車の平面図、側面図である。

運転者が見にくい自動車ｌの左、右側面および後面にそ
れぞれ発光器２．３および４が取りつけられ、さらにそ
の近くにはこれらに対応する受光器５．６および７がそ
れぞれ取りつけられている。

受光器２は横方向に一列に配列された例えば５個のビー
ム発光源としてのレーザ発光源を有するレーザ２１と拡
散レンズ２２とからなり、このレーザ２１は、第３図に
示すように、通常の半導体レーザ素子からなるレーザ発
光源２Ａ、２Ｂ、２Ｃ，２Ｄ、２Ｅを配列方向に対して
垂直方向に光出力が得られるように支持体２Ｆで一体化
したものである。また、拡散レンズ２２は、第４図に示
すように、５個の球面が一列に湾曲して形成されており
、各レーザ発光源２Ａ〜２Ｅから平行に出た光は球面の
レンズ部分で屈折されて例えば２０度間隔の放射状の光
　２ａ、　　２ｂ、　　２ｃ、　　２ｄ。

２ｅとなり、自動車１の左側方に発射される。第４図に
おいて、２１０は半導体レーザ素子のリード線である。

なお、発光器３，４も発光器２と全く同様に構成されて
いる。光２ａと４ｅ、３ｅと４ａの間は約１０度の間隔
になっている。

受光器５は一列に配列された５個のホーン形のフード５
１　ａ、　　５　ｌ　ｂ、　　５１　ｃ、　　５１　ｄ
、　　５１　ｅと発光器２から発射したレーザ光の波長
の光だけ透過させるフィルタ５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、
５２ｄ、５２ｅと集光レンズ付きのホトトランジスタ等
からなる受光素子５３　ａ、　　５３　ｂ、　　５３　
ｃ。

５３　ｄ、　　５３　ｅとからなり、各フード５１ａ〜
５１’ｅは約２０度の角度範囲の光以外はマスクするよ
うに作用し、発光器２から発射された各方向の光はこの
方向に反射物があれば反射して、その反射光２ａＲ，２
ｂＲ，２ｃＲ，２ｄＲ，２ｅＲがフード５１ａ〜５１ｅ
によって導入され、フィルタ５２ａ〜５２ｅを経て受光
素子５３ａ〜５３ｅにそれぞれ受光されるようになって
いる。従って、受光素子は対応するレーザ発光源から発
射された光による直接反射光だけを受光することになり
、かつこのレーザ発光源からの光以外の波長の光はフィ
ルタで阻止されるので雑音の影響が非常に少な（なる。

第１図において、トリガ回路８は繰り返し周期Ｔ１のパ
ルスを発生してレーザ駆動回路９に送る。

周期Ｔ１は測定可能設定距離をＲＯ（例えば１００ｍ）
、光速をＣとすると、２Ｒ０／Ｃよりやや大きな値に設
定される。すなわち、最大測定距離より遠くから反射し
てくる光は不要だからである。

トリガパルスを受けるとレーザ駆動回路９からはその都
度、各発光器２〜４のレーザ発光源の電極に印加される
駆動信号が順次出力される。レーザ駆動回路９からは１
５本の出力線が引き出されており、発光器２〜４に各５
本人力され、発光器内でそれぞれ５個のレーザ発光源の
電極に接続されている。従って、Ｔ１毎のタイミングで
各レーザ発光源が順次パルス状に発光する。第６図（ａ
）〜（ｅ）は発光器２のレーザ発光源２Ａ〜２Ｅに供給
される駆動信号の波形図を示す。駆動信号はｔ５ｘ’ｒ
＋の周期で繰り返される。

レーザ駆動回路９からは駆動信号の出力タイミングで同
期信号Ｓが出力され、それぞれ受光選択回路１０．増幅
器１１．パルスカウンタ１２に送出される。受光選択回
路１０は同期信号Ｓの人力により、受光器５の受光素子
５３ａ〜５３ｅの受光出力を順次ゲートオンせるための
信号を出力する。すなわち、最初の駆動信号が出力され
この信号によってレーザ発光源２Ａが発光すると、この
タイミングで出力される同期信号Ｓにより受光選択回路
１０から出力されるゲートオン信号によって受光器５の
受光素子５３ａの出力回路がゲートオンされる。このゲ
ートオン信号は次の同期信号が出力されるまでの間（は
ぼＴＩ）持続される。

従って、この間に受光素子５３ａに受光信号があった場
合のみ受光出力は得られる。この期間以外に受光信号が
あったとしても、これはゲートオフされて受光出力は得
られない。これによって、雑音が低減される。このよう
にして、受光素子５３ｂ〜５３ｅも順次ゲートオンされ
て行く。受光器６．７も同様に動作する。

各受光器５〜７からの受光出力は増幅器１１で増幅され
受光信号ｐとなってパルスカウンタ１２に送出される。

この増幅器１１は電圧制御形増幅回路（ＶＣＡ）を含ん
でおり、同期信号Ｓによってトリガされ、第７図の実線
に示すように時間とともに増幅率が上昇するようになっ
ている。これは、反射波の強さは反射物の距離（Ｒ）が
大きい程、すなわち波の到着時間が長くなる程、第７図
の点線に示すように１／Ｒ２で小さくなるため、距離に
関係なく一定のレベルの受信信号ｐを得ようとする目的
から行なわれるものである。

クロックパルス発生器１３は同期信号Ｓの周期よりはは
るかに短い周期をもったクロック信号を発生し、これを
パルスカウンタ１２のＣＫ端子に送出する。パルスカウ
ンタ１２は同期信号ＳがＡ端子に入力されたときクロッ
ク信号を入力してそのカウントを行ない、受光信号ｐが
Ｂ端子に入力されたときこのクロック信号のカウントを
停止する。パルスカウンタ１２は同期信号ＳがＲ端子に
入力されるとカウント内容をリセットし、このリセット
後にＡ端子に送出されてきた同期信号を入力するように
なっている。従って、同期信号Ｓがパルスカウンタ１２
に送出されると、まずリセットが行なわれ、その後クロ
ック信号のカウントが行なわれる。

第８図を用いてその動作を説明する。レーザ駆動回路９
から同期信号ＳがＲ端子に入力されると、（ｅ）に示す
ようにリセット信号が発生して短時間でカウント内容を
クリアする。わずかに遅れて同期信号ＳがＡ端子に入力
され、（ａ）に示すようにスタート信号が生じて（ｃ）
に示すクロック信号を入力しこれをカウントする。やが
て反射光が到達し、受光信号ｐがＢ端子に入力されると
（ｂ）に示すようにストップ信号が発生してカウントが
停止される。（ｄ）に示すようにこのときのカウント値
はＮ、である。反射物からの直接反射光が最も早く到達
するが、カウントの停止は最初の受光信号で行われるの
で、後から２次、３次の反射光が到着してもこの波はカ
ウント値には全く影響を与えない。従って、真の反射物
の距離が測定できることになる。

次の同期信号Ｓによってカウント値はリセットされ、次
いでクロック信号のカウントが開始される。この方向の
光による反射光がないとすると、カウントはそのまま＆
ａ　ｈｔされ、次の（３番目）の同期信号Ｓによってリ
セットされる。そして、またクロック信号のカウントが
開始され、今度は最初のカウント値Ｎ、より小さいカウ
ント値Ｎ２でカウントが停止される。これは第１の光の
方向の反射物より第３の光の方向の反射物の方が距離が
近いことを表している。

パルスカウンタ１２のカウント出力は表示駆動回路１４
に送出されるが、このカウント出力（カウント値）は受
光信号ｐがＬ端子に入力されたタイミングで入力されラ
ッチされる。従って、カウント出力はカウントの停止の
直後に表示駆動回路１４に入力されることになる。第８
図（ｄ）のカウント値Ｎ＋　、Ｎｚは入力されるが、２
番目の反射光のないときのカウント値は入力されること
はない。

なお、入力されるカウント値とレーザ発光源との対応を
とるために、同期信号Ｓは表示駆動回路１４にも入力さ
れている。

表示駆動回路１４・ではカウント値から自動車と反射物
との間の距離が演算され、レーザ光の各発光方向とその
方向の反射物の距離のデータが記憶される。このデータ
は表示器１５に出力されその・位置が表示される。

第９図は表示器１５の正面図であり、中心に自動車１の
図が描かれ、さらに発光器２．　３．　４からのレーザ
光の放射方向線と自動車からの等距離線が描かれている
。放射方向線と等距離線との各交点には発光ダイオード
１５ａが設けられている。

反射物が例えば１００ｍ以内にある場合、その方向と距
離に応じた位置の発光ダイオード１５ａが表示駆動回路
１４からの信号によって発光される。

運転者は数字等のわずられしいものを見ることなく、平
面パターン図で反射物の位置を直観的に認識することが
できる。反射物が所定距離より近すいたときにその発光
ダイオードを点滅させて注意をうながすこともできる。

半導体レーザとしては、通常のもののほか、第１０図に
示したようなｌチップのものも使用できる。レーザ２１
ａはガリウム・ヒ素を主体とする半導体チップにエツチ
ングにより導火アレイ状に形成された円柱状の突起を有
するＣ　Ｔ　Ｊ　（Ｃｏａｘｉａｌ　Ｔｒａｎｓｖｅｒ
ｓｅ　Ｊｕｎｃｔｉｏｎ　）形半導体レーザからなり、
この突起の部分がレーザ発光１２ｔＡ、２ｔＢ、２１Ｃ
，２１Ｄ、２１Ｅとなり、チップ基板面に対して垂直方
向に光出力が得られるようになっている。

また、半導体レーザとして、第１１図に示すような２次
元にレーザ発光源を有するものを使用することもできる
。第１１図において、２１ｂは２次元半導体レーザ、２
１Ｃはレーザ発光源となる突起である。

第１２図はこのようなレーザに用いる拡散レンズ２２ａ
を示す。湾曲状に配列された入光側のレンズ２２ａ、は
、第４図のものが球面であったのに対して円柱面に形成
されており、出光側のレンズ２２ａ２は、第４図のもの
が平面であったのに対して凸レンズ状に形成されている
。従って、上下方向（第１１図で上下方向）の３個のレ
ーザ発光源から出る光はこのレンズ２２ａ２によって上
下に３方向に拡散される。各レーザ発光源は前記実施例
と同様に順次駆動されるが走査の時間は３倍かかる。受
光器も同様に上下方向に３個配列される。表示器におい
ては、第９図の発光ダイオード１５ａのある位置に３色
の発光をする発光ダイオードを設け、反射物の高さで異
なる色を表示する。反射物が遠い場合は上方向、下方向
の反射光は殆どなく真中方向のみで表示されるが、反射
物が近くなると各方向の反射光が到着し、反射物がトラ
ック、バスのように背の高いものか、ガードレールのよ
うに背の低いものか判別できる。

以上の実施例では、レーザ発光源はすべて直列的に順次
駆動を行ったが、走査時間を早くするために発光器２，
３．４を並列的に駆動することもできる。つまり、光２
ａ、３ａ、４ａを同時に発光するわけである。この場合
、走査時間は１／３になるが、増幅器１１やパルスカウ
ンタ１２等いくつかの回路が３組必要になる。

また、１つの発光器のレーザ発光源は５個の例で説明し
たがもつと数が多くてもよい。レーザ発光源の数が多く
なると、表示器の発光表示点が増えてマトリックス状に
なるので反射物の形状が表示できる。この場合、反射物
の光の当たらない反対面は反射面の信号をもとに補正を
加えて平面形状を作って表示させることも可能である。

また、自動車が走行する道路では、左右の反射物は遠い
ものを感知する必要はあまりないので、発光器２．３は
Ｔ１を小さくして走査時間を短くすることも可能である
。

また、実施例では発光器は自動車の左右側面と後面に付
けたが、前方に取り付けることもできる。

側面とか後面の反射物を測定する場合には、表示器の距
離表示は第９図のように１００ｍまで必要はなく、例え
ば１ｍ、２ｍ、５ｍ、１０ｍ、２０ｍのように近距離を
細かく測定したほうがよい。

また、以上実施例ではビーム光としてレーザ光を用いた
例について説明したが、発光ダイオード等を用いて非コ
ヒーレント光を使用することもできる。

〔発明の効果〕

この発明に係る自動車用レーダ装置によると、複数のビ
ーム発光源から光が放射されるので可動部分がなく構造
が簡単になり、自動車に搭載してもスペースをとらず、
かつ耐振性もあり、しかも十分な角度範囲にわたって光
を走査できる。

また、所定の方向の光の直接反射光しか受光しないので
、雑音の影響を受けず精度のよい反射物位置表示が可能
になる等数多くの優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る自動車用レーダ装置の一実施例
のブロック図、第２図（ａ）、（ｂ）はこの装置を搭載
した自動車の平面図、右側面図、第３図はレーザの正面
図、第４図はレーザと拡散レンズの平面図、第５図は受
光器の断面平面図、第６図（ａ）〜（ｅ）は駆動信号の
波形図、第７図は増幅器の増幅特性図、第８図（ａ）〜
（ｅ）はパルスカウンタの動作を説明するための各部の
波形図、第９図は表示器の正面図、第１０図はレーザの
他の実施例の斜視図、第１１図はレーザの別の他の実施
例の正面図、第１２図（ａ）、　　（ｂ）は拡散レンズ
の他の実施例の斜視図、側面図である。２、　３．　４・・・発光器、２１・・・レーザ、２２
・・・拡散レンズ、２Ａ〜２Ｅ・・・レーザ発光源、５
，６．７・・・受光器、５１ａ〜５１ｅ・・　・フード
、５２ａ〜５２ｅ・　・　・フィルタ、５３ａ〜５３ｅ
・・・受光素子、１５ａ・・・発光ダイオード。特許出願人　株式会社小糸製作所代　理　人　山川　政権（ほか２名）第４図第５図第６図第７図第８図

Claims

【特許請求の範囲】

自動車の外面に設けられ、複数個のビーム発光源を有し
、各発光源からのビーム光が略水平方向に所定角度間隔
で放射するように構成された発光器と、各ビーム発光源
を所定の時間間隔で駆動し各方向のビーム光を順次発射
させる駆動手段と、発光器に対応して設けられ、ビーム
発光源に対応した複数の受光部を有し、この受光部は対
応したビーム発光源からのビーム光の反射光のみ受光す
るように構成された受光器と、各方向のビーム光が発射
されてから反射光を受光するまでの時間から反射物まで
の距離をそれぞれ演算する手段と、演算結果にもとずい
て自動車から反射物までの方向と距離を表示する手段と
を備えた自動車用レーダ装置。