JP2005257324A - 距離検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 距離検出装置がグリルカバーの後方に配置される形態とされるものである場合において、距離検出装置の小型化を図る。
【解決手段】 投射窓部１ｄと入射窓部１ｅを上下に並べ、投射窓部１ｄを入射窓部１ｅの下側に配置する。投射窓部１ｄから照射されるレーザ光の照射範囲と入射窓部１ｅを通じて受光されるレーザ光の受光範囲は、例えば、上下方向において４°程度、左右方向において±１８°程度となってる。すなわち、照射範囲および受光範囲は、上下方向の方が左右方向よりも小さくなっている。このため、上記構成とすれば、各範囲がオーバラップしないようにするために必要とされる間隔が短くなる。これにより、距離検出装置の小型化を図ることが可能となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば車両に搭載され、光波によって先行車等との距離を測定する距離検出装置に関するものである。

従来より、車両に搭載される距離検出装置として、例えばレーザ光によって先行車等の障害物との距離を測定するもの（レーザレーダ）が知られている。この距離検出装置は、レーザダイオードを断続的に発光させて車両の前方に照射し、前方の障害物からの反射光をフォトセンサで検出し、発光時刻と受光時刻との時間差に基づいて、障害物までの距離を測定する。

具体的には、距離検出装置は、レーザ光を照射する発光部と、そのレーザ光を反射する六角錐台形状の回転可能なスキャンミラーとなるポリゴンミラーと、反射してきたレーザ光を受け取る受光部とを備えた構成となっている。このような構成により、発光部が照射したレーザ光をポリゴンミラーにて反射させて車両前方に導く。このとき、ポリゴンミラーを回転させ、ポリゴンミラーの各側面に発光部からのレーザ光が当たるようにすることで、ポリゴンミラーでのレーザ光の反射角度を調整し、車両前方の所定範囲にレーザ光がスキャンされるようにする。そして、車両前方の障害物で反射したレーザ光を受光部で受け取ることで距離の測定を行うようにしている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−０３１６８５号公報

上記従来の距離検出装置は、車両におけるフロントバンパーに形成された穴部等に収容されている。しかしながら、このような搭載形態では、車両の見栄えがあまり良くない。このため、本発明者らは、車両に備えられるグリルカバー（グリルカバーを含む）の後方位置に距離検出装置を配置し、レーザ光の出射も反射したレーザ光の受光も共にグリルカバーの隙間から行える構成を試作検討している。

図５は、グリルカバーＪ１の後方位置に距離検出装置を設置したときの様子を示した模式図である。距離検出装置をグリルカバーＪ１の後方位置に配置した場合、レーザ光がグリルカバーＪ１で反射することになることから、その反射光による影響を考慮しなければならない。

例えば、レーザ光の照射範囲および受光範囲は、共に、車両前方の中心軸に対して左右±１８°程度の範囲となっている。この場合、図５（ａ）に示されるように、レーザ光の投射窓部Ｊ２と入射窓部Ｊ３との間隔が短いと、投射窓部Ｊ２から出射されたレーザ光がグリルカバーＪ１で反射し、その反射したレーザ光が迷光として入射窓部Ｊ３側に入射されることになる。このため、迷光が入射窓部Ｊ３側に入射されることを防止すべく、図５（ｂ）に示されるように、投射窓部Ｊ２から出射されたレーザ光がフロントカバーＪ１で反射されたときに、その反射光が受光範囲に入らないように、投射窓部Ｊ２と入射窓部Ｊ３との間隔を広くする必要がある。

しかしながら、このように投射窓部Ｊ２と入射窓部Ｊ３との間隔を広くしたのでは距離検出装置の大型化を招き、車載器具の小型化および軽量化の要請に沿わないし、引いては、距離検出装置のコストアップにつながる。

本発明は上記点に鑑みて、距離検出装置がグリルカバーの後方位置に配置される形態とされるものである場合において、迷光による影響を無くせ、小型化を図ることが可能な距離検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１ないし６に記載の発明では、ケース（１、１ａ、１ｂ）と、ケース内に配置され、探査光を照射する発光部（２）と、ケースに備えられ、発光部が照射した探査光を通過させる投射窓部（１ｄ）と、ケース内に配置され、探査光の反射光を受け取る受光部（６）と、ケースに形成され、受光部が受け取る反射光を通過させる入射窓部（１ｅ）とを備え、車両に備えられるグリルカバー（１０）の後方に配置されると共に、投射窓部を通じて発光部が照射した探査光を、グリルカバーを通じて車両の前方に出射させたのち、車両の前方で反射してきた探査光を、グリルカバーおよび入射窓部を通じて入射させ、その入射してきた探査光を受光部で受け取り、それに基づいて探査光が反射させられた障害物までの距離を検出する距離検出装置であって、投射窓部と入射窓部は、上下に並べられて配置されていることを特徴としている。

このように、投射窓部と入射窓部とが上下に並べられて配置されるようにしている。そして、投射窓部から照射されるレーザ光の照射範囲と入射窓部を通じて受光されるレーザ光の受光範囲は、例えば、上下方向において４°程度、左右方向において±１８°程度となってる。すなわち、照射範囲および受光範囲は、上下方向の方が左右方向よりも小さくなっている。

このため、投射窓部および入射窓部を上下に並べるようにした場合、各範囲がオーバラップしないようにするために必要とされる間隔が短いことから、これらを左右に並べるようにした場合と比べて、両者の間隔を狭くすることができる。これにより、距離検出装置の小型化を図ることが可能となり、距離検出装置の軽量化、引いては、コストダウンを実現することが可能となる。

請求項３に記載の発明では、グリルカバーには、車両の後方側に延びる遮光壁（１０ａ）が備えられており、この遮光壁を挟んだ一方側に投射窓部が配置され、他方側に入射窓部が配置された構成となっていることを特徴としている。

このように、グリルカバーに遮光壁を備えれば、投射窓部から照射されたレーザ光がグリルカバーの裏面で反射したとしても、より確実に、その反射光が受光部側に照射されないようにすることができる。

請求項４に記載の発明では、ケースのうち投射窓部と入射窓部との間には、車両の前方側に伸びる遮光壁（１ｆ）が備えられていることを特徴としている。

このように、ケース側に遮光壁を備えることもできる。これにより、投射窓部から照射されたレーザ光がグリルカバーの裏面で反射したとしても、より確実に、その反射光が受光部側に照射されないようにすることができる。

請求項５に記載の発明では、グリルカバーの裏面側は該グリルカバーの光反射率を低下させる低反射処理が施されていることを特徴としている。

このようにすれば、グリルカバーの裏面でのレーザ光の反射を抑制することが可能となる。これにより、より確実に、レーザ光の反射光が受光部側に照射されないようにすることができる。

請求項６に記載の発明では、投射窓部が入射窓部の下側に配置されるように構成されていることを特徴とている。

これにより、グリルカバーの傾斜との関係により、投射窓部から照射されたレーザ光の反射光が入射窓部とは反対側に反射される。したがって、レーザ光がグリルカバーの裏面で反射しても、よりその反射光が受光部によって受光されないようにすることができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
本発明の一実施形態を適用した車載用の距離検出装置を車両におけるグリルカバーの裏面側に配置したときの断面構造を図１に示す。以下、この図に基づいて距離検出装置の構造について説明する。

図１に示される距離検出装置は、例えばグリルカバー１０の裏面側に搭載されるもので、図１における紙面右方向が車両前方を向くように配置され、例えばオートクルーズ時に車両前方の先行車等の障害物と自車両との距離を検出するレーザレーダとして用いられる。

距離検出装置は、略立方体形状で構成された樹脂製のケース１内に各種部品が収容されて構成されている。

ケース１は、第１ケース部１ａと第２ケース部１ｂとによって構成されている。第１ケース部１ａは、一面が開口する箱型を成しており、この第１ケース部１ａによって構成される収容スペース内に、各種部品が収容されるようになっている。

第１ケース部１ａは、ほぼ第１ケース１ａの外形を形作っている黒色の樹脂部１ｃと、この樹脂部１ｃのうち車両前方に向けられる面において、上下に並べられて、例えばガラスやアクリル樹脂等の透光性部材によって構成された投射窓部１ｄと入射窓部１ｅが備えられた構成となっている。

これら投射窓部１ｄと入射窓部１ｅとの間隔は、距離検出装置を車両に搭載した状態において、例えば、グリルカバー１０にストライプ状の横縞模様が等間隔に塗られている場合には、各横縞の隙間に対向して投射窓部１ｄと入射窓部１ｅとが配置される長さに設定されている。

また、第１ケース部１ａにおける投射窓部１ｄおよび入射窓部１ｅが配置されている面は、段つき形状となっており、投射窓部１ｄの方が入射窓部１ｅよりも車両前方側に突き出した状態となっている。

第２ケース部１ｂは、例えば樹脂などによって構成され、第１ケース部１ａの開口した面に組みつけられている。

なお、第２ケース部１ｂには、図示しないが、第２ケース部１ｂから部分的に突出したコネクタが配置されている。そして、このコネクタを介して、ケース１内外の電気的接続が行えるようになっている。

このように構成されるケース１内に、各種部品が収容されている。具体的には、ケース１における下方位置には、発光部２、反射ミラー３およびポリゴンミラー４が備えられていると共に、距離検出装置を制御するための制御部（図示せず）などが備えられた回路基板５が備えられている。また、ケース１における上方位置には、入射窓部１ｅと対向するように受光部６も配置されている。

発光部２は、回路基板５に備えられた制御部からの駆動信号に基づいて駆動されるもので、反射ミラー３に向けてレーザ光の照射を行うようになっている。例えば、この発光部２は、レーザダイオードによって構成され、パルス状のレーザ光（探査光）を発生するようになっている。

反射ミラー３は、発光部２が発したレーザ光を反射し、ポリゴンミラー４に向けて照射するためのものである。この反射ミラー３は、ケース１の内壁に固定された支持部７により、ケース１に対して揺動可能に支持されている。そして、回路基板５に備えられた制御部によって駆動される図示しないモータに反射ミラー３が揺動されることで、紙面垂直方向を軸とした反射角度の微調整（例えば、１度程度の調整）できるようになっている。

ポリゴンミラー４は、六角錐の先端部分を切り取ったような六角錐台形状を成している。このポリゴンミラー４は、ケース１の下面側において、回路基板５上に六角錐軸を中心として回転可能なように支持されており、回路基板５に備えられた制御部によって駆動される図示しないモータによって回転駆動されるようになっている。このポリゴンミラー４は、その側面がすべて反射ミラーとして働くようになっており、スキャンミラーとして機能する。

具体的には、ポリゴンミラー４は、発光部２が発したレーザ光が反射ミラー３で反射されると、そのレーザ光をさらに反射させ、第１ケース部１ａの投射窓部１ｄを通じてその反射光を車両前方に導くようになっている。そして、モータによってポリゴンミラー４が駆動されると、その回転に応じてポリゴンミラー４の側面の角度が変わることから、反射光の投射角が変わり、車両前方における所定の範囲がスキャンされるようになっている。

これにより、ポリゴンミラー４から出射されたレーザ光は、上下方向に４°程度、左右方向に±１８°程度の範囲でスキャンされる。

このとき、投射窓部１ｄがグリルカバー１０における横縞模様の隙間と対向した位置に配置されることから、グリルカバー１０における横縞模様の隙間を通じて、投射窓部１ｄを通過したレーザ光を車両前方に出射させられるようになっている。

回路基板５は、距離検出を行うための距離検出部等を備えた制御部を構成する各種部品を実装したものである。この回路基板５に備えられた制御部にて、距離検出のための各種駆動信号を出力すると共に、受光部６や後述する受光素子１１からの出力を受け取ることで、距離検出を行うようになっている。

受光部６は、ポリゴンミラー４に対して縦置き、すなわちポリゴンミラー４の回転軸方向にずらされて配置されている。この受光部６は、フレネルレンズ６ａと例えばフォトダイオードによって構成される受光素子６ｂなどによって構成され、フレネルレンズ６ａによってレーザ光を集光し、受光素子６ｂに集光されたレーザ光が照射されるとその受光強度に対応する出力電流もしくは出力電圧を発生するようになっている。

この受光部６により、ケース１の上方に照射されたレーザ光の検出が行えるようになっている。そして、この受光部６の出力電流もしくは出力電圧が回路基板５に備えられた制御部に入力されるようになっている。

受光部６の受光範囲は、上下方向に４°程度となっている。このため、反射してきたレーザ光の角度がこの受光範囲に入るときには、そのレーザ光が受光部６によって受光されるようになっている。

次に、本実施形態のように構成された距離検出装置の作動について説明する。

上記構成の距離検出装置は、例えば車室内に備えられたオートクルーズコントロールのスイッチが投入されると、回路基板５に備えられた制御部における距離検出部にて前方車両との距離の検出が行われる。

まず、発光部２が発したレーザ光が、反射ミラー３およびポリゴンミラー４を介して投射窓部１ｄから車両前方に照射される。このレーザ光が自車両の前方に位置する先行車両などによって反射すると、その反射光が入射窓部１ｅを通じてフレネルレンズ６ａで集められ、受光素子６ｂに照射される。

これにより、受光素子６ｂは受けたレーザ光の強度に応じた出力電流もしくは出力電圧を発生させる。これが制御部によって検知され、制御部は、そのレーザ光を照射したタイミングとレーザ光が検出されたタイミングの時間差、つまり入力時間差とレーザ光の速度とから次式より先行車両との距離を検出する。

（数１）
レーザ光の速度×入力時間差／２
このようにして先行車両と自車両との距離が検出されると、その検出結果に応じた出力がコネクタ１ｊを介してケース１の外部、例えばエンジンＥＣＵやブレーキＥＣＵなどに出力される。これにより、先行車両と自車両との距離が所定距離に維持されるように、エンジン出力もしくは制動力が制御されるようになっている。

また、この距離検出時には、上述したように、発光部２からのレーザ光が反射ミラー３およびポリゴンミラー４を介し、投射窓部１ｄおよびグリルカバー１０を通じて車両前方に照射されることになる。そして、先行車両などによって反射してきたレーザ光がグリルカバー１０および入射窓部１ｅを通じて受光部６に入射されることになる。

このとき、図１に示されるように、投射窓部１ｄから照射されるレーザ光の照射範囲は上下方向に４°程度となっており、入射窓部１ｅから入射されるレーザ光の受光範囲も上下方向に４°程度となっている。このため、投射窓部１ｄから照射されたレーザ光がグリルカバー１０の裏面で反射したとしても、その反射光が受光部６の受光範囲に入らないようにできる。

また、一般的に、図１に示されるように、グリルカバー１０は車両上下方向に対して傾斜した構成とされ、グリルカバー１０における上側よりも下側の方が車両前方に位置するように構成されている。このため、投射窓部１ｄから照射されたレーザ光がグリルカバー１０の裏面で反射したとしても、その反射光における正反射光は受光部６とは反対側、すなわち車両下方側に向かうことになる。このため、本実施形態のように、発光部２や反射ミラー３およびポリゴンミラー４を含む発光系部品および投射窓部１ｄがケース１における下方位置に配置され、かつ、受光部６および入射窓部１ｅがケース１における上方位置に配置されるようにすることで、より反射光が受光部６の受光範囲に入らないようにできる。

なお、投射窓部１ｄから照射されたレーザ光がグリルカバー１０の裏面で反射したとき、その反射光における拡散反射光は受光部６側に向かう可能性もある。しかしながら、この拡散反射光は、正反射光と比べて十分に小さいため、その拡散反射光が受光部６で受光されることで先行車両との距離を誤検出してしまう等の問題を発生させることはない。

以上説明したように、本実施形態における距離検出装置では、投射窓部１ｄと入射窓部１ｅとが上下に並べられて配置されるようにしている。このため、投射窓部１ｄから照射されたレーザ光がグリルカバー１０の裏面で反射したとしても、その反射光が受光部６の受光範囲に入らないようにできる。

特に、本実施形態の距離検出装置では、発光部２や反射ミラー３およびポリゴンミラー４を含む発光系部品および投射窓部１ｄをケース１における下方位置に配置し、かつ、受光部６および入射窓部１ｅがケース１における上方位置に配置している。このため、グリルカバー１０の傾斜との関係により、投射窓部１ｄから照射されたレーザ光の反射光が入射窓部１ｅとは反対側に反射される。したがって、レーザ光がグリルカバー１０の裏面で反射しても、よりその反射光が受光部６によって受光されないようにすることができる。

そして、投射窓部１ｄから照射されるレーザ光の照射範囲と入射窓部１ｅを通じて受光されるレーザ光の受光範囲は、上下方向において４°程度、左右方向において±１８°程度となっている。すなわち、照射範囲および受光範囲は、上下方向の方が左右方向よりも小さくなっている。このため、本実施形態のように、投射窓部１ｄおよび入射窓部１ｅを上下に並べるようにした場合、各範囲がオーバラップしないようにするために必要とされる間隔が短いことから、これらを左右に並べるようにした場合と比べて、両者の間隔を狭くすることができる。これにより、距離検出装置の小型化を図ることが可能となり、距離検出装置の軽量化、引いては、コストダウンを実現することが可能となる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。図２は、本実施形態における距離検出装置の断面図である。なお、本実施形態における距離検出装置は、第１実施形態に対してグリルカバー１０の構成が異なるものであり、その他の部分については同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。

本実施形態における距離検出装置は、図２に示されるように、グリルカバー１０のうち、ケース１における投射窓部１ｄと入射窓部１ｅとの間に位置する部分に、ケース１側に延びる遮光壁１０ａを備えた構成となっている。このような遮光壁１０ａを備えれば、投射窓部１ｄから照射されたレーザ光がグリルカバー１０の裏面で反射したとしても、より確実に、その反射光が受光部６側に照射されないようにすることができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。図３は、本実施形態における距離検出装置の断面図である。なお、本実施形態における距離検出装置は、第１実施形態に対してケース１の構成が異なるものであり、その他の部分については同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。

本実施形態における距離検出装置は、図３に示されるように、ケース１における樹脂部１ｃのうち、ケース１における投射窓部１ｄと入射窓部１ｅとの間に位置する部分に、グリルカバー１０側に延びる遮光壁１ｆを備えた構成となっている。このような遮光壁１ｆを備えれば、投射窓部１ｄから照射されたレーザ光がグリルカバー１０の裏面で反射したとしても、より確実に、その反射光が受光部６側に照射されないようにすることができる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。図４は、本実施形態における距離検出装置の断面図である。なお、本実施形態における距離検出装置は、第１実施形態に対してグリルカバー１０の裏面の構成が異なるものであり、その他の部分については同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。

本実施形態における距離検出装置は、図４に示されるように、グリルカバー１０の裏面には、グリルカバー１０の反射率を低下させるための処理が施されている。例えば、低反射コーティングもしくは無反射コーティングがなされている。このようにすれば、グリルカバー１０の裏面でのレーザ光の反射を抑制することが可能となる。これにより、より確実に、レーザ光の反射光が受光部６側に照射されないようにすることができる。

（他の実施形態）
上記各実施形態では、グリルカバー１０を例に挙げて説明したが、グリルカバー１０には、ストライプ状もしくはメッシュ状の形状とされるフロントグリルも含まれる。すなわち、距離検出装置を車両に搭載した状態において、投射窓部１ｄと入射窓部１ｅとの間隔を、両者がフロントグリルの隙間に対向して配置される長さに設定すれば良い。

また、上記第４実施形態で説明したグリルカバー１０の裏面の反射率を低下させる処理は、第２、第３実施形態で説明した距離検出装置におけるグリルカバー１０の裏面に対して施すことも可能である。

さらに、第２実施形態ではグリルカバー１０の遮光壁１０ａのみ、第３実施形態ではケース１における遮光壁１ｆのみを備えた距離検出装置を説明したが、これら双方を備える構成としても良い。

本発明の第１実施形態における距離検出装置の断面構造を示す図である。 本発明の第２実施形態における距離検出装置の断面構造を示す図である。 本発明の第３実施形態における距離検出装置の断面構造を示す図である。 本発明の第４実施形態における距離検出装置の断面構造を示す図である。 従来の距離検出装置の模式図である。

符号の説明

１…ケース、１ａ…第１ケース部、１ｂ…第２ケース部、１ｄ…投射窓部、
１ｅ…入射窓部、１ｆ…遮光壁、２…発光部、３…反射ミラー、４…ポリゴンミラー、
５…回路基板、６…受光部、６ａ…フレネルレンズ、６ｂ受光素子、７…支持部、
１０…グリルカバー、１０ａ…遮光壁。

Claims (6)

1. ケース（１、１ａ、１ｂ）と、
   前記ケース内に配置され、探査光を照射する発光部（２）と、
   前記ケースに備えられ、前記発光部が照射した前記探査光を通過させる投射窓部（１ｄ）と、
   前記ケース内に配置され、前記探査光の反射光を受け取る受光部（６）と、
   前記ケースに形成され、前記受光部が受け取る前記反射光を通過させる入射窓部（１ｅ）とを備え、
   車両に備えられるグリルカバー（１０）の後方に配置されると共に、前記投射窓部を通じて前記発光部が照射した前記探査光を、前記グリルカバーを通じて前記車両の前方に出射させたのち、前記車両の前方で反射してきた前記探査光を、前記グリルカバーおよび前記入射窓部を通じて入射させ、その入射してきた前記探査光を前記受光部で受け取り、それに基づいて前記探査光が反射させられた障害物までの距離を検出する距離検出装置であって、
   前記投射窓部と前記入射窓部は、上下に並べられて配置されていることを特徴とする距離検出装置。
2. 前記投射窓部は、前記入射窓部よりも前記車両の前方位置側に突出した状態となっていることを特徴とする請求項１に記載の距離検出装置。
3. 前記グリルカバーには、前記車両の後方側に延びる遮光壁（１０ａ）が備えられており、この遮光壁を挟んだ一方側に前記投射窓部が配置され、他方側に前記入射窓部が配置された構成となっていることを特徴とする請求項１または２に記載の距離検出装置。
4. 前記ケースのうち前記投射窓部と前記入射窓部との間には、前記車両の前方側に伸びる遮光壁（１ｆ）が備えられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の距離検出装置。
5. 前記グリルカバーの裏面側は該グリルカバーの光反射率を低下させる低反射処理が施されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の距離検出装置。
6. 前記投射窓部が前記入射窓部の下側に配置されるように構成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の距離検出装置。
   

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