JP2005077289A - レーダ装置およびレーダ装置の物標認識方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 物体の誤検出をより低減したレーダ装置およびレーダ装置の物標認識方法を提供する。
【解決手段】 レーザダイオード２２と、レーザ光を縦拡がりのレーザ光または横拡がりのレーザ光に切り替えて送出するレンズ位置調整部２３と、縦横に振動することにより、レーザ光を用いて２次元走査を行う２次元スキャナ２１と、レーザ光の反射信号を受信する信号受信部３と、２次元スキャナ駆動部２４と、レーザ光と反射信号の時間差に基づき物標までの距離を検出する距離検出部４４と、レーザ光の送出方位を検出する送信方位検出部４２とを備え、縦拡がりの送信信号を送出したときと横拡がりの送信信号を送出したときとで、それぞれ距離検出部４４により検出された距離および送信方位検出部４２により検出された方位に基づき２次元観測データを生成し、これら２つの２次元観測データを合わせて物標認識を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、２次元スキャナを用いて周囲に存在する物標までの距離や形状を検出するレーダ装置およびレーダ装置の物標認識方法に関する。

従来のレーダ装置としては、例えば特開平９−２７４０７６号公報に開示されている「反射測定装置及びこれを利用した車間距離制御装置」のように、ポリゴンミラーを用いて、パルス光を送出・検出して２次元走査を行うもの（第１従来例）がある。このポリゴンミラーを用いたレーダ装置は、例えば図１２に示すように、倒れ角の異なる６つのミラー面を有するポリゴンミラー１２１を備え、信号処理部１０４からの発光命令、並びに、ポリゴン駆動部１２４を介したポリゴンミラー１２１の回転制御により、６面あるポリゴンミラー１２１の各ミラー面で横方向の走査を行い、ポリゴンミラー１２１が１回転する間に上下６方向に送出したパルス光により２次元走査を行う。

また、別の従来のレーダ装置として、より広角なスキャンを実現するために、特開平９−１０１４７４号公報に開示されている「光スキャナ装置」のように、マイクロスキャナ等の２次元スキャナを用いて、該２次元スキャナのミラー面にレーザダイオードからのレーザ光を反射させることで２次元走査を行うもの（第２従来例）がある。この２次元スキャナを用いたレーダ装置は、例えば図１３に示すように、縦横の２方向にミラー面が振動する２次元スキャナ２２１を備え、送信パルス発生部２４１からの発光命令によりレーザダイオード２２２から送出されたレーザ光を２次元スキャナ２２１のミラー面に入射させ、駆動信号調整部２４３の周波数制御に基づき２次元スキャナ駆動部２２４により２次元スキャナ２２１のミラー面を縦および横方向に振動させてレーザ光をスキャンすることで２次元走査を行う。
特開平９−２７４０７６号公報 特開平９−１０１４７４号公報

しかしながら、上述したポリゴンミラー１２１を用いたレーダ装置（第１従来例）においては、縦方向の分割数はポリゴンミラー１２１の面の数（特開平９−２７４０７６号公報のレーダ装置では６）に限定されてしまい、横方向の分割数に対して分解能が低いという問題があった。この場合、ミラー面を増やすと横方向の検知幅が狭くなり、実用的ではなくなる。第１従来例のポリゴンミラー１２１を用いて、直線的な走査であるラスタースキャンを行ったときの走査結果を図１４に示す。上述したように、走査領域内の測定ポイントは縦方向の分割数が回転ミラー面の数によって固定されてしまい、回転ミラー面が６面の場合には縦方向の分割数は６となる。

一方、上述した２次元スキャナ２２１を用いたレーダ装置（第２従来例）においては、正弦波信号によりミラー面を駆動させるため、第１従来例のような直線的な走査（ラスタースキャン）とは異なり、正弦波的な走査のリサージュスキャンを行うことになる。リサージュスキャンを用いたときの走査結果を図１５に示す。

ところで、レーザダイオード１２２，２２２は界面発光であり、高出力のレーザダイオードはその界面の幅を広くすることで光出力を上げている。したがって、これを光学レンズで集光すると、レーザ光は縦拡がりまたは横拡がりのスリット状の発光になってしまう。１次元走査の場合には横方向の分解能を向上させるために縦長のビームを使用していたが、２次元走査を行う場合、縦長のビームを使用すると上下方向が、また横長のビームを使用すると左右方向がそれぞれ拡がった物体のように誤検出されてしまい、複数物標が混在する状況で物標認識がうまくいかないという問題点があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、高出力レーザダイオードのように縦拡がりまたは横拡がりのスリット状のレーザ光を用いた場合でも、２次元検知画面上での物標の縦方向および横方向の検出精度を向上させ、物体の誤検出をより低減したレーダ装置およびレーダ装置の物標認識方法を提供することにある。

上記目的を解決するため、本発明は、信号を送出する信号送出装置と、前記信号を縦拡がりの送信信号または横拡がりの送信信号に切り替えて送出する信号切替装置と、縦横に振動することにより、前記信号切替装置によって切り替えて送出された前記送信信号を用いて２次元走査を行う２次元スキャナと、前記２次元スキャナを介して送出された前記送信信号の反射信号を受信する信号受信装置と、前記２次元スキャナの縦振動周波数と横振動周波数とを制御する駆動制御装置と、前記送信信号と前記反射信号の時間差に基づき物標までの距離を検出する距離検出装置と、前記２次元スキャナの変位角度情報に基づき前記送信信号の送出方位を検出する方位検出装置と、前記距離検出装置により検出された距離および前記方位検出装置により検出された方位に基づき２次元観測データを生成して物標認識を行う物標認識装置とを備えるレーダ装置において、前記物標認識装置は、前記縦拡がりの送信信号を送出したときの２次元観測データと、前記横拡がりの送信信号を送出したときの２次元観測データとを合わせて物標認識を行うことを特徴とする。

本発明に係るレーダ装置およびレーダ装置の物標認識方法では、縦拡がりの送信信号を送出したときに、距離検出装置により検出された距離および方位検出装置により検出された方位に基づき第１の２次元観測データを生成し、また、横拡がりの送信信号を送出したときに、距離検出装置により検出された距離および方位検出装置により検出された方位に基づき第２の２次元観測データを生成し、第１および第２の２次元観測データを合わせて物標認識を行うこととしたので、２次元観測データにおいて反射データの重なり合う部分のみを抽出して２次元検知画面を生成し、該検知画面より物標認識を行うようにすることで、送信信号の拡がりの影響である、検出物標の不要な拡がりを軽減することができ、正確な物標認識および複数物標の分離検出を行うことができ、結果として、物標の縦方向および横方向の検出精度を向上させ、物体の誤検出をより低減することができる。

以下、本発明のレーダ装置およびレーダ装置の物標認識方法の実施例について、［第１実施例］、［第２実施例］の順に図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明では、レーダ装置の適用例として車載用を想定し、２次元スキャナを用いて車両周囲に存在する障害物や先行車両までの距離や形状を検出することを想定するが、本発明のレーダ装置およびレーダ装置の物標認識方法の適用範囲がこれに限定されないものであることはいうまでもない。

また、レーダ装置としては、赤外光を用いるレーザレーダや電磁波を用いる電波レーダなどがある。また、レーダ方式には、短時間のパルス信号を送信し、物標に反射して戻ってきたパルス信号を受信するまでの時間を測定して距離を算出するパルス方式や、三角波で周波数変調や振幅変調した連続波を送信し、反射信号の周波数変位や位相変位により距離を算出するＣＷ方式がある。以下では、光学式スキャナを赤外レーザレーダ装置に用いて、パルス方式を採用した方法について説明する。

第１実施例

図１は本発明の第１実施例に係るレーダ装置の構成図である。図１において、本実施例のレーダ装置１は、信号送出部２、信号受信部３および信号処理部４を備えて構成されている。

信号送出部２は、レーザダイオード２２、レンズ位置調整部２３、送信ビーム走査部２６および温度検出部２５を備えた構成である。レーザダイオード２２は、信号処理部４からの発光命令に基づき赤外線レーザ光（以下、レーザ光と呼ぶ）を送出する。また、レンズ位置調整部２３は、レーザダイオード２２から送出されたレーザ光を集光する送信レンズ（図示せず）を内蔵しており、信号処理部４からのレンズ位置切替命令に基づき送信レンズをレーザ光の縦焦点位置または横焦点位置に移動させる。また、送信ビーム走査部２６はレーザ光を前方に走査するが、ここで、送信ビーム走査部２６は、反射面が縦横に２次元共振振動する２次元スキャナ２１と、信号処理部４からの周波数制御に基づき２次元スキャナ２１の共振動作を制御する２次元スキャナ駆動部２４（図中、２Ｄスキャナ駆動部）と、を備えて構成されている。さらに、温度検出部２５は、２次元スキャナ２１の温度を検出する。ここで検出された温度情報は信号処理部４に送られ、共振周波数の補正に用いられる。

次に、信号受信部３は、フォトダイオード３１および光学レンズ３２を備えて構成されている。

さらに、信号処理部４は、送信パルス発生部４１、送信方位検出部４２、駆動信号調整部４３、距離検出部４４、レンズ位置制御部４５および物標認識ロジック部４６を備えて構成されている。信号処理部４は、具体的にはＣＰＵ、ＲＯＭ，ＲＡＭなどで実現され、信号処理部４内の各部は、ＣＰＵ上で実行されるプログラムおよびＣＰＵ周辺の回路等で具体化されることになる。

まず、送信パルス発生部４１はレーザダイオード２２に対して発光命令を出力する。また、駆動信号調整部４３は２次元スキャナ２１を駆動する周波数と振幅を調整するべく、２次元スキャナ駆動部２４に対して制御指令を出力する。また、レンズ位置制御部４５は、レンズ位置切替命令を所定の観測時間毎にレンズ位置調整部２３に対して出力し、送信レンズをレーザ光の縦焦点位置または横焦点位置に移動させる。

また、送信方位検出部４２はレーザ光の送出方位を検出するが、送信方位検出部４２による送出方位の算出は、レーザ光が送出された時点での２次元スキャナ２１内のミラー面の角度を検出し、検出された該角度情報に基づき行う。また、距離検出部４４は物標までの距離を検出するが、距離検出部４４による距離の検出は、信号送信部２のレーザダイオード２２にレーザ光を送出させる発光命令を送信パルス発生部４１から送信してから、信号受信部３のフォトダイオード３１において物標に反射して戻ってきたレーザ光を受光するまでの時間差に基づいて算出する。このときに回路内の信号送受信の遅延時間を考慮に入れた補正が行われる。

さらに、物標認識ロジック部４６は、距離検出部４４により検出された距離および送信方位検出部４２により検出された方位に基づき２次元観測データを生成して物標認識を行う。上述のように、送信レンズ位置制御部４５およびレンズ位置調整部２３により、所定の観測時間毎に送信レンズがレーザ光の縦焦点位置または横焦点位置に移動され、縦拡がりのレーザ光または横拡がりのレーザ光が送出されているが、物標認識装置では、縦拡がりのレーザ光（縦長ビーム）を送出したときの２次元観測データと、横拡がりのレーザ光（横長ビーム）を送出したときの２次元観測データとを合わせて、反射信号の重なり合う部分を抽出し、車両認識ロジックなどを用いて先行車の同定を行う。なお、得られた先行車情報や障害物情報などは、先行車までの距離が設定車間距離となるように先行車追従制御を行うＡＣＣコントローラ（Adaptive Cruise Control）などに送信される。

次に、図２を用いて２次元スキャナ２１の構成について説明する。図２は、ダブルジンバル型マイクロスキャナを例示する構成図である。同図において、５１はミラー、５２は横梁、５２’は縦梁、５３はミラーサポート、５４はスキャナ台座基板、５５，５５’は永久磁石である。

図２において、ミラー５１は、ミラーサポート５３から横梁５２により支えられている。さらにミラーサポート５３はスキャナ台座基板５４から縦梁５２’で支えられている。スキャナ台座基板５４の外側には２対の永久磁石５５，５５’が配置されており、縦方向、横方向の磁界をスキャナ台座基板５４全体に印加している。

また、ミラー５１の裏面外枠とミラーサポート５３の裏面外枠にはコイル（図示せず）が配線してある。コイルに流す電流量と永久磁石５５，５５’から印加している磁界によってミラー５１の端部およびミラーサポート５３の端部にローレンツ力が発生し、それぞれ横梁５２、縦梁５２’を軸として縦振動、横振動の共振振動が発生する。この結果、ミラー５１に反射したレーザ光は２次元走査を行うことになる。

また図３は、２次元スキャナ駆動部２４の構成を具体的に示す構成図である。同図において、２次元スキャナ駆動部２４は、縦駆動信号発生器６１、横駆動信号発生器６２および利得可変増幅器６３、６３’を備えた構成である。以下、縦駆動信号発生器６１により発振される矩形波の縦振動信号を縦駆動信号、横駆動信号発生器６２により発振される矩形波の横振動信号を横駆動信号と呼ぶ。

縦駆動信号発生器６１と横駆動信号発生器６２により発振された縦駆動信号と横駆動信号の矩形波は、信号処理部４から入力される制御信号に応じた周波数に調整して、それぞれ利得可変増幅器６３、６３’に出力される。利得可変増幅器６３、６３’では、入力した駆動信号を信号処理部４からの調整値（縦振動振幅制御信号および横振動振幅制御信号）に基づき信号増幅を行い、その後、縦駆動信号および横駆動信号が２次元スキャナ２１に送られる。

ここで、縦駆動信号および横駆動信号は、２次元スキャナ２１の共振周波数付近の周波数に初期設定されている。この共振周波数は、２次元スキャナ２１の１次共振、２次共振などのいずれの共振周波数でもよい。

次に、本実施例のレーダ装置の具体的動作、即ち物標認識方法について説明する。

図４は本実施例のレーダ装置における各部信号のタイミングチャートであり、図４（ａ）はレーザダイオード２２からレーザ光を送出させるために信号処理部４から送信されるトリガ信号を、図４（ｂ）はレーザダイオード２２に印加される発光パルスを、図４（ｃ）はレーザダイオード２２から送出される送信信号を、図４（ｅ）はフォトダイオード３１が反射光を受光したときの受信信号をそれぞれ示す。

レーザ光を送出させるために、信号処理部４からトリガ信号が信号送信部２に送られると、信号送信部２のレーザダイオード２２は、トリガ信号に同期してパルス幅τの赤外線パルス光（以下、パルス光と呼ぶ）を物標に向けて送出する。送出されたパルス光は物標で反射して、信号受信部３の光学レンズ３２を通してフォトダイオード３１で受光される。パルス光を送出してから反射光が受光されるまでの時間をΔｔ、光速をＣとすると、レーザ装置と物標までの距離Ｄは次式（１）にて算出される。

（数１）
Ｄ＝Ｃ・Δｔ／２ …（１）
実際の距離算出に際しては、回路遅延などにより生じる計測距離の誤差を考慮し、誤差を補正して物標までの距離を算出する。

信号送信部２による周波数制御に基づく２次元スキャナ駆動部２４からの駆動信号により２次元スキャナ２１を２次元共振駆動させ、パルス光を反射するスキャナ反射面の角度を変えることで、パルス光の走査を行いながら観測時間内に所定回数の送受信を行っている。また、スキャナ反射面の角度より、パルス光の送出方向を検出し、反射信号を対応させることで２次元観測データを生成している。

次に、図５を参照してレンズ位置調整部２３に関して説明する。図５は信号送出部２におけるレンズ位置調整部２３の具体的構成と動作を説明する説明図である。図中、２７は送信レンズ、２８はステッピングモータである。

高出力の赤外線レーザダイオードは概して非点収差があり、縦方向の焦点位置と横方向の焦点位置がずれている。所定の観測時間（例えば、１００ｍ秒）毎にステッピングモータ２８などで送信レンズ２７の位置をレーザダイオード２２の縦焦点位置と横焦点位置に変化させる。これにより、２次元スキャナ２１に照射されるレーザ光は、観測時間毎に縦拡がりのレーザ光（縦長ビーム）と横拡がりのレーザ光（横長ビーム）に変更されることとなる。

図６には、レンズ位置調整部２３によるレンズ位置の切り替え動作を時間経過と共に説明するタイミングチャートを示す。図６（ａ）は発光パルスを、図６（ｂ）はレンズ切替信号を、図６（ｃ）はレンズ位置の切り替えをそれぞれ示す。

送信レンズ位置制御部４５からの制御信号（レンズ位置切替命令）により、ステッピングモータ２８が回転して送信レンズ２７の位置が変更され、レンズ移動時間（Ｔ１１からＴ１２，Ｔ１３からＴ１４等）後の領域Ａ（横拡がりビームの観測域）および領域（縦拡がりビームの観測域）において、所定回数の発光パルスを出力して２次元観測を行っている。

次に、具体例として、図７に縦拡がりビームで観測される２次元観測データの例を、図８に横拡がりビームで観測される２次元観測データの例をそれぞれ示す。これらは、近距離の車両（後部の二つのリフレクタを検出したもので、図中、下方両端の２つの楕円で示される）と遠距離の道路標識（図中、上方中央の１つの楕円で示される）を検出した例である。

図７の縦拡がりビームの２次元観測データ例並びに図８の横拡がりビームの２次元観測データ例に示されるように、距離の異なる反射物標が視覚的に近接して見られる場合、観測される反射データが重なり合うことがあり、図７および図８において、近距離の車両を示す２つの楕円の間に遠距離の標識を示す１つの楕円が存在することによって、２つの楕円が１台の車両ではなく、別々の２つの物標に分割されて認識されるという不具合が生じやすい。

しかしながら、本実施例のレーダ装置では、上述したように、縦拡がりビームによる２次元観測データと横拡がりビームによる２次元観測データとを合わせて、反射信号の重なり合う部分を抽出し、車両認識ロジックなどを用いて物標の同定を行うので、このような誤認識は起こらない。図９に本実施例のレーダ装置における２次元観測データの例を示す。

図９に示すように、縦拡がりビームの観測と横拡がりビームの観測を交互に行って、最新の２つの２次元観測データについて反射信号の重なり合うデータを抽出した２次元観測データ画面では、物標データの上下の重なり合いが無くなり、本具体例の状況下においても近距離の車両の認識を安定して行うことができるようになる。

以上説明したように、本実施例のレーダ装置およびレーダ装置の物標認識方法では、レーザ光を送出するレーザダイオード２２（信号送出装置）と、レーザ光を縦拡がりのレーザ光または横拡がりのレーザ光に切り替えて送出するレンズ位置調整部２３（信号切替装置）と、縦横に振動することにより、レンズ位置調整部２３によって切り替えて送出されたレーザ光を用いて２次元走査を行う２次元スキャナ２１と、２次元スキャナ２１を介して送出されたレーザ光の反射信号を受信する信号受信部３（信号受信装置）と、２次元スキャナ２１の縦振動周波数と横振動周波数とを制御する２次元スキャナ駆動部２４（駆動制御装置）と、レーザ光と反射信号の時間差に基づき物標までの距離を検出する距離検出部４４（距離検出装置）と、２次元スキャナ２１の変位角度情報に基づきレーザ光の送出方位を検出する送信方位検出部４２（方位検出装置）と、距離検出部４４により検出された距離および送信方位検出部４２により検出された方位に基づき２次元観測データを生成して物標認識を行う物標認識ロジック部４６（物標認識装置）と、を少なくとも備えるレーダ装置において、縦拡がりのレーザ光を送出したときに、距離検出部４４により検出された距離および送信方位検出部４２により検出された方位に基づき第１の２次元観測データを生成し、また、横拡がりのレーザ光を送出したときに、距離検出部４４により検出された距離および送信方位検出部４２により検出された方位に基づき第２の２次元観測データを生成し、第１および第２の２次元観測データを合わせて物標認識を行う。

これにより、２次元観測データにおいて、反射データの重なり合う部分のみを抽出して２次元検知画面を生成し、該検知画面より物標認識を行うようにすることで、送信信号の拡がりの影響である、検出物標の不要な拡がりを軽減することができ、正確な物標認識および複数物標の分離検出を行うことができ、結果として、物標の縦方向および横方向の検出精度を向上させ、物体の誤検出をより低減することができる（請求項１の効果）。

また、本実施例のレーダ装置のように、信号切替装置として、レンズ位置調整部２３において、送信レンズ２７の位置をレーザダイオード２２（出力素子）の縦焦点位置または横焦点位置に変化させることにより、レーザ光を縦拡がりのレーザ光または横拡がりのレーザ光に切り替えて送出するのが望ましい。つまり、レーザダイオード２２と送信レンズ２７との間隔を変化させ、送信レンズ２７の位置をレーザダイオード２２の縦焦点に合わせて送信することで横長のレーザ光を生成し、横焦点位置に合わせて送信することで縦長のレーザ光を生成するものである。これにより、比較的簡単な構成で確実にレーザ光を縦拡がりのレーザ光または横拡がりのレーザ光に切り替えて送出することができる（請求項２の効果）。

第２実施例

次に、本発明の第２実施例に係るレーダ装置について図１０および図１１を参照して説明する。図１０は第２実施例のレーダ装置における信号送出部を前面（物標側）から見た説明図であり、図１１は第２実施例のレーダ装置における信号送出部を上側から見た説明図である。なお、本実施例のレーダ装置の信号送出部以外の構成は、第１実施例（図１参照）の構成と同様である。

図１０において、本実施例のレーダ装置における信号送出部は、斜め４５度に配置された両面反射の２次元スキャナ２１’の上側の反射面側に縦拡がりビームを送出するレーザダイオード２２’が、２次元スキャナ２１’の下側の反射面側に横拡がりビームを送出するレーザダイオード２２”がそれぞれ配置された構造である。各レーザダイオード２２’，２２”は観測時間毎に交互に発光を行っている。

また、２次元スキャナ２１’の双方の反射面で反射された各々のレーザ光は、２次元スキャナ２１’の左右両側に配置されている反射ミラー２９，２９’を介して当該レーダ装置の前方に照射される。ここで、２次元スキャナ２１’の傾斜角度を４５度とすることで、縦長ビームの中心位置が走査する領域と横長ビームの中心位置が走査する領域とを同じものとすることができる。

また、図１１に示すように、２次元スキャナ２１’の両側に配置された反射ミラー２９，２９’は互いに直交する角度で、且つ２次元スキャナ２１’の縦振動軸と４５度の角度で配置されている。このような構造にすることで、縦拡がりビームの縦拡がり角と横拡がりビームの横拡がり角とを等しくし、また、縦拡がりビームの横拡がり角と横拡がりビームの横拡がり角とを等しくすることができ、縦拡がりビームまたは横拡がりビームの何れのビームでも同等の遠距離検知性能にすることができ、結果として、近距離から遠距離まで安定した物標認識が行えるようになる。

なお、本実施例の信号送出部の構造において、経時変化や振動などで２次元スキャナ２１’の傾斜角度が４５度からずれた場合には、縦拡がりビームの検出画面と横拡がりビームの検出画面で反射物標の上下位置がずれて検出されることになる。このような場合、縦拡がりビームの２次元観測データの反射データ群の重心点と横拡がりビームの２次元観測データの反射データ群の重心点の位置が異なってくるので、これら重心点の位置を確認することで２次元スキャナ２１’の傾斜角度ずれを検出することができる。ずれ量が少ない場合には、重心点の位置を合わせるように検出画面のオフセット調整を行うことで、２次元スキャナ２１’の設置角度変化を相殺してレーダの検出領域を確保することできる。また、ずれ量が大きいとき、オフセット調整後のレーダの検出領域が大きく減少する場合には、スキャナ異常の情報を出力することで、運転者に装置の再調整を促すようにする。

以上説明したように、本実施例のレーダ装置では、縦拡がりの送信信号を出力するレーザダイオード２２’（第１の出力素子）と、レーザダイオード２２’と対向して配置され横拡がりの送信信号を出力するレーザダイオード２２”（第２の出力素子）とを有する信号送出装置と、反射面が両面に施されて、レーザダイオード２２’，２２”の出力が結ぶ直線と反射面が４５度の角度を持つように配置され、反射面が縦横に振動することにより、信号送出装置から送出された送信信号を用いて２次元走査を行う２次元スキャナ２１’と、縦拡がりの送信信号を用いた２次元スキャナ２１’による走査領域と横拡がりの送信信号を用いた２次元スキャナ２１’による走査領域とが同一となるように、２次元スキャナ２１’の左右両側に配置され、２次元スキャナ２１’から送出された送信信号を反射する反射ミラー２９，２９’と、２次元スキャナ２１’を介して送出された送信信号の反射信号を受信する信号受信部３（信号受信装置）と、２次元スキャナ２１’の縦振動周波数と横振動周波数とを制御する２次元スキャナ駆動部２４（駆動制御装置）と、送信信号と反射信号の時間差に基づき物標までの距離を検出する距離検出部４４（距離検出装置）と、２次元スキャナ２１’の変位角度情報に基づき送信信号の送出方位を検出する送信方位検出部４２（方位検出装置）と、距離検出部４４により検出された距離および送信方位検出部４２により検出された方位に基づき２次元観測データを生成して物標認識を行う物標認識ロジック部４６（物標認識装置）と、を備えるレーダ装置において、信号送出装置は、観測時間毎にレーザダイオード２２’または２２”から縦拡がりまたは横拡がりの送信信号を交互に送出し、物標認識ロジック部４６は、縦拡がりの送信信号を送出したときの２次元観測データと、横拡がりの送信信号を送出したときの２次元観測データとを合わせて物標認識を行う。

これにより、２次元観測データにおいて、反射データの重なり合う部分のみを抽出して２次元検知画面を生成し、該検知画面より物標認識を行うようにすることで、送信信号の拡がりの影響である、検出物標の不要な拡がりを軽減することができ、正確な物標認識および複数物標の分離検出を行うことができ、結果として、物標の縦方向および横方向の検出精度を向上させ、物体の誤検出をより低減することができる。また、レーザ光の縦拡がりと横拡がりを同じ角度に設定することができ、遠距離検知性能を保ったまま、より安定した物標認識を行うことができる（請求項３の効果）。

以上、本発明の第１実施例および第２実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。例えば、上述した実施例では、２次元スキャナ２１，２１’，２１”の駆動方法として電磁方式を用いた方式について説明したが、静電方式、圧電方式、磁歪膜方式などの駆動方法を用いてもよい。また、赤外線を用いるレーザレーダ以外に、可視光を用いるレーザレーダ、電波を用いる電波レーダ、超音波を用いる超音波レーダ、その他のレーダ装置に採用することもできる。

以上説明したように、本発明は、２次元スキャナを用いたレーダ装置において、振動送出装置に縦拡がり信号と横拡がり信号を送出する機構とし、観測時間毎にそれらを切り替えて観測し、二つの２次元観測データで反射信号の重なり合うデータを抽出して２次元観測画面を生成し、物標認識処理を行うようにしたことで、ビームの拡がりによる誤認識を防ぐことができ、物標認識性能の向上が実現できるようになる。

本発明の第１実施例に係るレーダ装置の構成図である。 ダブルジンバル型マイクロスキャナを例示する構成図である。 ２次元スキャナ駆動部２４の構成を具体的に示す構成図である。 第１実施例のレーダ装置における各部信号のタイミングチャートである。 信号送出部２におけるレンズ位置調整部２３の具体的構成と動作を説明する説明図である。 レンズ位置調整部２３によるレンズ位置の切り替え動作を時間経過と共に説明するタイミングチャートである。 縦拡がりビームで観測される２次元観測データを例示する説明図である。 横拡がりビームで観測される２次元観測データを例示する説明図である。 第１実施例のレーダ装置における２次元観測データを例示する説明図である。 第２実施例のレーダ装置における信号送出部を前面（物標側）から見た説明図である。 第２実施例のレーダ装置における信号送出部を上側から見た説明図である。 第１従来例のポリゴンミラーを用いたレーダ装置の構成図である。 第２従来例の２次元スキャナを用いたレーダ装置の構成図である。 第１従来例のポリゴンミラーを用いてラスタースキャンを行ったときの走査結果を例示する説明図である。 第２従来例の２次元スキャナを用いてリサージュスキャンを行ったときの走査結果を例示する説明図である。

符号の説明

１…レーダ装置
２…信号送出部
３…信号受信部
４…信号処理部
２１，２１’…２次元スキャナ
２２，２２’，２２”…レーザダイオード
２４…２次元スキャナ駆動部
２５…スキャナ温度検出部
２７，２７’，２７”…送信レンズ
２８…ステッピングモータ
２９，２９’…反射ミラー
３１…フォトダイオード
３２…光学レンズ
４１…送信パルス発生部
４２…送信方位検出部
４３…駆動信号調整部
４４…距離検出部
４５…レンズ位置制御部
４６…物標認識ロジック部
５１…ミラー
５２…横梁
５２’…縦梁
５３…ミラーサポート
５４…スキャナ台座基板
５５，５５’…永久磁石
６１…縦駆動信号発生器
６２…横駆動信号発生器
６３、６３’…利得可変増幅器

Claims (5)

1. 信号を送出する信号送出装置と、
   前記信号を縦拡がりの送信信号または横拡がりの送信信号に切り替えて送出する信号切替装置と、
   縦横に振動することにより、前記信号切替装置によって切り替えて送出された前記送信信号を用いて２次元走査を行う２次元スキャナと、
   前記２次元スキャナを介して送出された前記送信信号の反射信号を受信する信号受信装置と、
   前記２次元スキャナの縦振動周波数と横振動周波数とを制御する駆動制御装置と、
   前記送信信号と前記反射信号の時間差に基づき物標までの距離を検出する距離検出装置と、
   前記２次元スキャナの変位角度情報に基づき前記送信信号の送出方位を検出する方位検出装置と、
   前記距離検出装置により検出された距離および前記方位検出装置により検出された方位に基づき２次元観測データを生成して物標認識を行う物標認識装置と、
   を備えるレーダ装置において、
   前記物標認識装置は、前記縦拡がりの送信信号を送出したときの２次元観測データと、前記横拡がりの送信信号を送出したときの２次元観測データとを合わせて物標認識を行うことを特徴とするレーダ装置。
2. 前記信号送信装置は、信号を出力する出力素子と、送信レンズとを備え、
   前記信号切替装置は、前記送信レンズの位置を前記出力素子の縦焦点位置または横焦点位置に変化させることにより、前記信号を縦拡がりの送信信号または横拡がりの送信信号に切り替えて送出することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
3. 縦拡がりの送信信号を出力する第１の出力素子と、前記第１の出力素子と対向して配置され横拡がりの送信信号を出力する第２の出力素子とを有する信号送出装置と、
   反射面が両面に施されて、前記第１の出力素子および前記第２の出力素子の出力が結ぶ直線と前記反射面が４５度の角度を持つように配置され、前記反射面が縦横に振動することにより、前記信号送出装置から送出された前記送信信号を用いて２次元走査を行う２次元スキャナと、
   前記縦拡がりの送信信号を用いた前記２次元スキャナによる走査領域と前記横拡がりの送信信号を用いた前記２次元スキャナによる走査領域とが同一となるように、前記２次元スキャナの左右両側に配置され、前記２次元スキャナから送出された送信信号を反射する反射ミラーと、
   前記２次元スキャナを介して送出された前記送信信号の反射信号を受信する信号受信装置と、
   前記２次元スキャナの縦振動周波数と横振動周波数とを制御する駆動制御装置と、
   前記送信信号と前記反射信号の時間差に基づき物標までの距離を検出する距離検出装置と、
   前記２次元スキャナの変位角度情報に基づき前記送信信号の送出方位を検出する方位検出装置と、
   前記距離検出装置により検出された距離および前記方位検出装置により検出された方位に基づき２次元観測データを生成して物標認識を行う物標認識装置と、
   を備えるレーダ装置において、
   前記信号送出装置は、観測時間毎に第１または第２の出力素子から送信信号を交互に送出し、
   前記物標認識装置は、前記縦拡がりの送信信号を送出したときの２次元観測データと、前記横拡がりの送信信号を送出したときの２次元観測データとを合わせて物標認識を行うことを特徴とするレーダ装置。
4. 前記信号は、赤外線パルス光であることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のレーダ装置。
5. 信号を送出する信号送出装置と、
   前記信号を縦拡がりの送信信号または横拡がりの送信信号に切り替えて送出する信号切替装置と、
   縦横に振動することにより、前記信号切替装置によって切り替えて送出された前記送信信号を用いて２次元走査を行う２次元スキャナと、
   前記２次元スキャナを介して送出された前記送信信号の反射信号を受信する信号受信装置と、
   前記２次元スキャナの縦振動周波数と横振動周波数とを制御する駆動制御装置と、
   前記送信信号と前記反射信号の時間差に基づき物標までの距離を検出する距離検出装置と、
   前記２次元スキャナの変位角度情報に基づき前記送信信号の送出方位を検出する方位検出装置と、
   を備えるレーダ装置の物標認識方法であって、
   前記縦拡がりの送信信号を送出したときに、前記距離検出装置により検出された距離および前記方位検出装置により検出された方位に基づき第１の２次元観測データを生成するステップと、
   前記横拡がりの送信信号を送出したときに、前記距離検出装置により検出された距離および前記方位検出装置により検出された方位に基づき第２の２次元観測データを生成するステップと、
   前記第１および第２の２次元観測データを合わせて物標認識を行うステップと、
   を有することを特徴とするレーダ装置の物標認識方法。