JP2007155541A - レーダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数を削減して、ＭＥＭＳ技術に頼ることなく、装置全体としての小型化を抜本的に図ることのできるレーダ装置を提供する。
【解決手段】レーザ発射部１から発射されるレーザ光が目標物ＴＡにより反射された反射光を、受光部２にて受光して、該受光した反射光に基づいて目標物ＴＡを探知する。こうしたレーダ装置において、レーザ発射部１が、レーザ光の発射方向を可変として構成されるようにする。具体的には、レーザ発射部１および受光部２および回路１ａおよび２ａを組み合わせて１つのモジュールＭを構成し、このモジュールＭごと上記レーザ発射部１を傾動可能とすることによって、同レーザ発射部１のレーザ発射方向を可変とする。また、探知に係るレーザ光の走査方式として、粗い走査方式と、この方式よりも狭い範囲に対するより細かい走査方式とを設け、粗く走査を行った後に、より細かい走査を行うか否かを選択可能とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、目標物により反射された反射光に基づいて、該目標物を探知するレーダ装置に関し、詳しくは、例えば車間距離の測定やバーコードスキャナ等に用いて有益なレーダ装置に関する。

従来、レーザダイオード（レーザ発射部）から発射されるレーザ光を所定領域内で走査しつつ、目標物により反射されたレーザ反射光をフォトダイオード（受光部）にて受光して、この受光した反射光に基づいて、上記目標物を探知するレーダ装置が知られている。具体的には、この装置は、例えば移動用の乗り物に搭載されて車間距離の測定等に利用される。すなわちこの場合は、当該装置の搭載された車両周囲の所定領域内に上記レーザ光を走査しつつ、車両周囲に存在する物体（例えば他の車両等）により反射されたレーザ反射光を検出（受光）することに基づいて、該物体を探知し、この物体までの距離（例えば車間距離）や方位を検出することになる。以下、図１２を参照しながら、こうしたレーダ装置の一例として、特許文献１に記載の装置について説明する。

同図１２に示されるように、この装置は、基本的には、レーザダイオードからなるレーザ発射部１１と、フォトダイオードからなる受光部１２と、所定領域内（例えば単一の面上）を２次元方向（レーザ発射方向と垂直な２方向）に走査すべく上記レーザ発射部１１から発射されるレーザ光を反射するスキャナＳＣ２と、該スキャナＳＣ２による反射光をさらに反射する反射ミラーＳＣ１とを備える。また、これら各要素の制御系として、上記レーザ発射部１１を駆動するレーザ発射部駆動回路１１ａと、上記受光部１２にて光電変換された電気信号を取り込んでその信号強度と所定の基準値とを比較する受光回路１２ａと、上記スキャナＳＣ２を駆動する走査駆動部ＳＣ２ａと、上記スキャナＳＣ２の位置を検出する位置検出部ＳＣ２ｂと、これら各要素を通じてレーザ発射部１１やスキャナＳＣ２の駆動を制御する制御部１３とをさらに備える。そして、上記受光回路１２ａによる比較結果や、上記位置検出部ＳＣ２ｂにより検出されるスキャナＳＣ２の位置情報などに基づいて、上記制御部１３にて、目標物ＴＡまでの距離や方位などが検出されるようになっている。

またここで、上記スキャナＳＣ２は、具体的には、図１３に示すように、所定の基板がＭＥＭＳ技術（マイクロマシニング加工技術）により加工されて、同基板上に、同心円状に外周側から、固定フレーム部Ｆ１、第１および第２の可動フレーム部Ｆ２およびＦ３、そして例えばアルミ蒸着等により表面に高反射のコーティングが施されたミラーフレーム部Ｆ４が、それぞれ梁を介して連結される態様で、順に形成（スリットＳＬで区分）されて構成されている。こうして、上記制御部１３からの指令のもと、上記ミラーフレーム部Ｆ４が、所定のアクチュエータ（図示略）により上記固定フレーム部Ｆ１に対して揺動（梁の捩れ振動を利用）させられて、同ミラーフレーム部Ｆ４で反射された反射光が、所定領域内で２次元方向に走査されるようになっている。

このように、この装置は、上記構成のもと、上記レーザ発射部１１から発射されるレーザ光を所定領域内で走査（２次元方向に一様に走査）しつつ、目標物ＴＡ（図１２）により反射されたレーザ反射光を上記受光部１２にて受光（光電変換）して、この受光した反射光に基づき、上記制御部１３にて、上記目標物ＴＡを探知する（詳しくは距離や方位などを検出する）ようになっている。

また従来、このほかにも、例えば特許文献２に記載のように、上記スキャナとして、異なる倒れ角の６つのミラー面を備えるポリゴンミラーを用いたレーダ装置などが知られている。
特開２００４−２２６５４８号公報 特開平９−２７４０７６号公報

しかしながら、このポリゴンミラーを用いた特許文献２に記載のレーダ装置では、ポリゴンミラー（スキャナ）を駆動するために大型のモータ等が必要になり、装置全体としての大型化は避けられなくなっている。また、ポリゴンミラーのミラー面を高い精度で仕上げる必要があることも、コストアップの要因となっている。

また一方、上記特許文献１に記載の装置では、ＭＥＭＳ技術（マイクロマシニング加工技術）を用いて、スキャナサイズの小型化を実現することにより、装置全体としての小型化を図っている。しかしこの場合も、ＭＥＭＳ技術の使用により、結局、コストアップを招いてしまっている。

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、部品点数を削減して、ＭＥＭＳ技術（マイクロマシニング加工技術）に頼ることなく、装置全体としての小型化を抜本的に図ることのできるレーダ装置を提供することを目的とする。

こうした目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、レーザ発射部から発射されるレーザ光が目標物により反射された反射光を、受光部にて受光して、該受光した反射光に基づいて前記目標物を探知するレーダ装置として、前記レーザ発射部が、前記レーザ光の発射方向を可変として構成されるようにする。

このように、上記レーザ発射部（例えばレーザダイオード等）についてこれを、レーザ光の発射方向が可変となるように構成することで、このレーザ発射部自体の動きにより、レーザ光の走査が可能になる。すなわち、この請求項１に記載の構成によれば、スキャナの配設を割愛した、いわばスキャナレスの構造が実現可能になり、結果、部品点数が削減され、ＭＥＭＳ技術（マイクロマシニング加工技術）に頼ることなく、装置全体としての小型化が抜本的に図られることになる。

そして、この請求項１に記載の発明を適用した具体的な構成としては、請求項２に記載の発明によるように、前記レーザ発射部から発射されるレーザ光を所定領域内（例えば単一の面上）で走査（例えば２次元走査）しつつ、該レーザ光が目標物により反射されることに基づいて、この反射光から前記目標物を探知する構成が有効ある。このような構成であれば、所定領域内のどの位置に目標物があるかは、反射光の受光量や走査位置などに基づいて、正確に探知（検出）することが可能になる。

また、上記請求項１または２に記載のレーダ装置において、前記レーザ発射部のレーザ発射方向を可変とするためには、請求項３に記載の発明によるように、該レーザ発射部に動力を与えてこれを傾動させるアクチュエータ手段を設けることが有効である。

また、請求項４に記載の発明によるように、上記請求項１〜３のいずれか一項に記載のレーダ装置において、前記レーザ発射部および前記受光部が、組み合わさって１つのモジュールを構成し、このモジュールごと前記レーザ発射部を傾動可能とすることによって、同レーザ発射部のレーザ発射方向を可変とする構成とすれば、前記受光部が、前記レーザ発射部と共に傾けられ、前記目標物による反射光が、この受光部にて、的確にとらえられるようになる。このため、該受光部の受光面の大きさ（受光面積）を小さく設定することが可能になる。

またこの場合、請求項５に記載の発明によるように、前記レーザ発射部および前記受光部共々、前記レーザ発射部を駆動するときに少なくともその一翼を担う部分であるドライバ部も、前記モジュールを構成するようにすれば、装置全体としての小型化がより図られるようになる。なお、このドライバ部には、前記レーザ発射部を駆動する回路の一式（全部）が含まれている必要はない。例えばレーザダイオードのスイッチングを行うＭＯＳＦＥＴや、発光のための電荷を蓄積するコンデンサのみを含んだ構成（回路）も、このドライバ部に相当する。すなわち、これらだけで前記モジュールを構成して、駆動電源や駆動信号（例えば発光タイミングを決める信号や該モジュールの駆動信号など）は、外部から供給することもあり得る。

また、上記請求項４または５に記載のレーダ装置において、前記受光部の受光面を、例えば請求項６に記載の発明によるように、前記レーザ発射部の周辺に、同レーザ発射部を囲繞するように、あるいは請求項７に記載の発明によるように、前記レーザ発射部の周辺に、同レーザ発射部を挟み込むように、設けるようにすることで、前記目標物による反射光を、効率的に、且つ的確に、この受光面にて、とらえることが可能になる。

また、上記請求項４〜７のいずれか一項に記載のレーダ装置においては、前記モジュール全体が傾動することにより、端子接合部に負荷が加わって、該モジュールから引き出される配線の断線や接触不良が懸念されるようになる。この点、請求項８に記載の発明によるように、この配線として、フレキシブルケーブルからなるものを用いるようにすれば、ケーブル自体の柔軟性（変形による力の吸収）によって、端子接合部等への局所的な負荷の集中は大幅に軽減されるようになり、ひいては上述した配線の断線や接触不良の防止が、的確に図られるようになる。

そして、これら請求項４〜８のいずれか一項に記載のレーダ装置も、請求項９に記載の発明によるように、前記レーザ発射部のレーザ発射方向を可変とするためには、前記モジュールに動力を与えてこれを傾動させるアクチュエータ手段を設けることが有効である。

また、このアクチュエータ手段としては、請求項１０に記載の発明によるように、電磁作用に基づいて生み出した動力によって弾性部材（例えばコイルバネや板バネ等の各種バネ、あるいはゴムのような他の弾性部材）を弾性変形させつつ前記モジュールを傾動させ、前記弾性部材の復元力によって、この傾動させたモジュールを元の位置に戻すものを採用することが有効である。このようなアクチュエータ手段であれば、モジュール化により重量が増加しても、コンパクトな構成を維持しながら、前記モジュール全体を傾動させるために必要となる力を、容易に得ることができるようになる。

また、上記請求項１または請求項４〜８のいずれか一項に記載の発明を、乗り物用のレーダ装置として適用する場合には、請求項１１に記載の発明によるように、前記レーザ発射部を、当該レーダ装置が移動用の乗り物に搭載されたときに、該乗り物の動きに伴う加速度変化に起因した力により前記レーザ光の発射方向を変化させるものとして、当該レーダ装置を、移動用の乗り物に搭載されて、前記加速度変化に起因した力により発射方向を可変とするレーザ光が目標物により反射されることに基づいて、この反射光から前記目標物を探知するものとする構成が有効ある。このような構成であれば、乗り物（車体）の動きに伴う加速度変化（例えば走行時の振動や、加速（特に急発進）・減速（特に急ブレーキ）・カーブ時の加速度変化など）に起因した力により、レーザ発射方向が変化するようになるため、別途アクチュエータなどを設ける必要がなくなる。

また従来、探知効率（特に走査の効率）の悪さをカバーすべく、高機能マイクロコンピュータを採用していることも、コストアップの要因となっている。
そこで、請求項１２に記載の発明では、レーザ発射部から発射されるレーザ光を所定領域内で走査しつつ、目標物により反射された前記レーザ光の反射光を受光部にて受光して、該受光した反射光に基づいて前記目標物を探知するレーダ装置として、複数の走査方式を備え、前記レーザ光の走査に際して、これら走査方式による走査態様が選択可能とされた構成とする。

このような構成であれば、複数の走査方式を使い分けることによって、走査の都度、状況に応じた最適な走査方式で、上記レーザ光による所定領域内の走査が行われるようになり、結果、効率の良い探知（目標物の位置検出）が実現されるようになる。

なお、これらの走査方式は、予め記憶装置（外部もしくは内部の記憶装置）に記憶しておいてもよいが、走査の都度、状況に合わせて（所定のパラメータに基づいて）作製するようにしてよい。

具体的には、請求項１３に記載の発明によるように、前記複数の走査方式として、任意の走査方式である第１の走査方式と、該第１の走査方式よりも狭い範囲に対するより細かい走査方式である第２の走査方式とを設け、前記第１の走査方式で粗く走査を行った後に、前記第２の走査方式でより細かい走査を行うか否かが選択可能とされた構成とすれば、まず、上記第１の走査方式により広範囲にわたって走査を行って、大まかな位置を探知（検出）した後、次に上記第２の走査方式により細かい走査を行って、より精密な探知（位置検出）を実行することにより、効率よく、高い精度で、目標物の探知（位置検出）を行うことが可能になる。しかも、特に必要のないときには、あえて上記第２の走査方式による細かい走査は行わず、上記第１の走査方式による粗い走査だけで済ませることが可能であるため、広範囲にわたる走査が、効率的に行われることにもなる。

また、請求項１４に記載の発明によるように、この場合、前記第１の走査方式として、リサージュ走査（例えば正弦波走査、楕円形走査、８の字走査など）を、そして前記第２の走査方式として、水平走査（例えばラスタ走査やベクタ走査）を、採用することが有効である。

以下、図１〜図１０を参照して、この発明に係るレーダ装置を具体化した一実施の形態について説明する。なお、この実施の形態に係るレーダ装置としても、先の図１２に例示した装置と同様、例えば移動用の乗り物（車両）に搭載されて車間距離の測定等に利用されるレーダ装置を想定している。

はじめに、図１および図２を参照して、このレーダ装置の概要について説明する。
同図１に示されるように、この装置も、先の図１２に例示した装置と同様、例えばレーザダイオード（ＬＤ）からなるレーザ発射部１と、例えばフォトダイオード（ＰＤ）からなる受光部２とを備える。また、これら各要素の制御系として、上記レーザ発射部１を駆動するレーザ発射部駆動回路１ａ（ドライバ部）と、上記受光部２にて光電変換された電気信号を取り込んでその信号強度と所定の基準値（１つの基準値、もしくは複数段階の各異なる基準値）とを比較する受光回路２ａとをさらに備える。ただし、この実施の形態においては、反射ミラーやスキャナ等（図１２参照）の配設を割愛するとともに、上記レーザ発射部１および受光部２および回路１ａおよび２ａを組み合わせて、１つのモジュールＭを構成するようにしている。そして、このモジュールＭに動力を与えてこれを傾動させるアクチュエータ４（アクチュエータ手段）や、同モジュールＭの傾き度合（どちらの方向にどの程度傾いているか）を検出する位置検出部５、さらには例えば所定の電子制御装置（マイクロコンピュータ）等からなる制御部３をさらに設け、該制御部３により、上記位置検出部５や受光回路２ａの信号に基づいて、上記レーザ発射部１やアクチュエータ４の駆動を制御するようにしている。

このように、この実施の形態では、上記アクチュエータ４が設けられ、上記モジュールＭごと上記レーザ発射部１が傾動可能とされていることにより、同レーザ発射部１のレーザ光（例えばミリ波や赤外線レーザなど）の発射方向が可変とされている。このため、スキャナの配設を割愛した、いわばスキャナレスの構造でありながら、図２に示すように、該レーザ発射部１自体の動きにより、所定の走査領域について、レーザ光の走査が可能になる。

そして、この装置においても、先の図１２に例示した装置と同様、上記レーザ発射部１から発射されるレーザ光を所定領域内（例えば単一の面上）で走査（例えば２次元走査）しつつ、目標物ＴＡ（図１）により反射されたレーザ反射光を上記受光部２にて受光（光電変換）して、この受光した反射光に基づき、上記制御部３にて、上記目標物ＴＡを探知する（詳しくは距離や方位などを検出する）ようにしている。

次に、図３〜図６を参照して、この装置の構造および動作について、より詳細に説明する。
図３は、上記モジュールＭの詳細構造を模式的に示す図である。詳しくは、この図３において、（ａ）は、同モジュールＭを上方からみた平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。

同図３（ａ）および（ｂ）に示されるように、このモジュールＭにおいては、レーザ光を発射する上記レーザ発射部１（図１）が、上記受光部２（図１）の中央に設けられた貫通孔（空洞）に配設（固定）されている。そして、これらレーザ発射部１および受光部２が、上記レーザ発射部駆動回路１ａおよび受光回路２ａの集積化された回路基板１ａ，２ａと電気的に接続されて、適宜の筐体Ｍ１やカバーＭ２によりまとめられてパッケージング（モジュール化）されている。なおここで、レーザ発射面に設けられた上記カバーＭ２は、レーザ光の出射を妨げないよう、透光性の板材からなる。また、当該モジュールＭをプリント基板に実装することができるように、回路基板１ａ、２ａの各種の端子（例えば電源、レーザ発射部１の駆動信号（駆動パルス）、受光部２の出力信号、グランド（ＧＮＤ）等の端子）は、筐体Ｍ１の外へ延出している。

またここで、目標物ＴＡ（図１）により反射された反射光を受光する上記受光部２は、基板上に受光面ＲＦが設けられて構成されている（ちなみに、上記レーザダイオード（レーザ発射部１）の端面は、この受光面ＲＦと平行に配置されている）。そして、上記モジュールＭと共に傾動するこの受光面ＲＦは、上記レーザ発射部１の周辺に、同レーザ発射部１を囲繞するように設けられている。これにより、目標物ＴＡによる反射光を、効率的に、且つ的確に、この受光面ＲＦにて、とらえることが可能になる。

図４は、上記モジュールＭも含めたかたちで、上記アクチュエータ４の詳細構造を模式的に示す図である。詳しくは、この図４において、（ａ）は、当該レーダ装置における走査駆動部（モジュールＭおよびアクチュエータ４）を側面からみた側面図、（ｂ）は、同走査駆動部を上方（（ａ）の左側）からみた平面図である。

同図４（ａ）および（ｂ）に示されるように、上記モジュールＭはプリント基板ＰＴに実装され、この基板ＰＴに設けられたコネクタＣＴを通じて、該モジュールＭからの配線ＦＣ、詳しくはフレキシブルケーブルからなる配線ＦＣ、が引き出されている。このように、この実施の形態においては、該配線ＦＣとしてフレキシブルケーブルを用いることで、上記モジュールＭが傾動した場合にも、ケーブル自体の柔軟性（変形による力の吸収）によって、端子接合部等への局所的な負荷の集中を軽減し、配線の断線や接触不良の防止を図るようにしている。ちなみに、この配線ＦＣは、例えば所要の電源をはじめ、所定の信号処理回路や、発光タイミングを決めるクロック回路、そして先の図１に示した制御部３（例えばマイクロコンピュータ）、等々からなる主要回路へ接続されることになる。

また、このモジュールＭ（プリント基板ＰＴ）の下方には、該モジュールＭを傾動させるアクチュエータ４が配設されている。詳しくは、このアクチュエータ４は、基板ＳＴ上に、動力部ＡＴと、コイルバネＳＰ（弾性部材）と、梁Ｈ（ここでは、モジュールＭの４隅を上下させるように配置）と、を備えて構成されている。そして、上記動力部ＡＴにより生み出された動力によって、上記梁Ｈで上記モジュールＭの４隅を各別に押し上げ、コイルバネＳＰを圧縮（弾性変形）させつつ同モジュールＭを傾動させるとともに、該コイルバネＳＰの復元力によって、この傾動させたモジュールＭを、元の位置（定位置）に戻す、といったような動作をするようになっている。

図５は、上記アクチュエータ４における動力部ＡＴの一例について、その詳細な構成を示す模式図である。また、図６（ａ）〜（ｃ）は、同動力部ＡＴの動作態様を示す模式図である。

同図５に示されるように、この動力部ＡＴは、筐体に伸縮自在なバネＡＴ１（弾性部材）を介して固定された磁性体からなる可動片ＡＴ２や、コイルＡＴ４を巻きつけたヨーク（磁性体）ＡＴ３等を有して構成されている。そして、コイルＡＴ４の通電・断電（例えばパルス信号で制御）を通じて上記ヨークＡＴ３を電磁石として、該電磁石の磁力（自己吸着力）により可動片ＡＴ２を引き付けたり（バネＡＴ１は伸長）、あるいは磁力を弱めて上記バネＡＴ１の復元力（収縮力）により同可動片ＡＴ２を遠ざけたりすることによって、該可動片ＡＴ２が筐体内を往復動作するようになっている。なおここで、可動片ＡＴ２の移動量は、コイルＡＴ４の通電量（電流量）によって、所望の量に調整することができるようになっている。

そして、より具体的には、図６に示されるように、該動力部ＡＴの筐体内を往復動作する上記可動片ＡＴ２は、上記梁Ｈの一端に例えばリベット等で接続される。すなわち、図６（ａ）に示すような状態から、上記可動片ＡＴ２がヨークＡＴ３に引き付けられて、図６（ｂ）に示すように、図中下方へ移動したときには、梁Ｈの他端（コイルバネＳＰ側の端部）は、逆にコイルバネＳＰを伸ばしながら図中上方へ持ち上がり、上記モジュールＭを押し上げて傾動させることになる。また、この図６（ｂ）に示すような状態から、逆に上記可動片ＡＴ２がヨークＡＴ３から遠ざけられて、図６（ｃ）に示すように、図中上方へ移動したときには、上記梁Ｈの他端は、コイルバネＳＰやバネＡＴ１（図５）の復元力により図中下方へ引っ張られて、元の状態に戻ることになり、ひいては上記傾動させたモジュールＭが元の位置に戻ることになる。

次に、図７〜図１０を参照して、この装置による目標物（例えば当該装置の搭載された車両周囲に存在する物体（他の車両等））の探知態様について説明する。
図７は、この探知の際に当該装置によって行われる処理の手順を示すフローチャートである。

同図７に示されるように、この探知に際しては、まず、ステップＳ１１にて、広範囲の走査が実行される。具体的には、上述のように、上記モジュールＭが傾動されることに基づいて、上記レーザ発射部１からのレーザ光の発射方向を所望に変更することにより、所定の走査領域について、レーザ光の走査が行われる。そしてここでは、この所定領域内の走査が、図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、リサージュ走査（第１の走査方式）、より詳しくは、例えば正弦波走査（図８（ａ））、もしくは楕円形走査（図８（ｂ））、もしくは８の字走査（図８（ｃ））によって行われる。なお、この走査方式（第１の走査方式）は、予め記憶装置（外部もしくは内部の記憶装置）に記憶されている。

次いで、続くステップＳ１２にて、受光部２（ＰＤ）の出力が制御部３（マイコン）に取り込まれる。そして、続くステップＳ１３で、この受光部２の出力に基づいて、制御部３にてデータ解析が行われることにより、目標物ＴＡ（図１）が探知（位置検出）されることになる。

また、続くステップＳ１４では、この探知結果（センサ信号）を、詳しくは例えば当該装置の搭載された車両の何ｍ（メートル）前方に他の車両があるか（車間距離）等を示す信号を、当該装置（センサ）の外部（例えば当該装置の搭載された車両の制御を行うＥＣＵ（車両用電子制御装置））へ出力するか否かが判断される。そしてこのとき、例えば利用者（ユーザ）の選択により、探知結果（センサ信号）を外部（例えばＥＣＵ）へ出力すると判断されたならば、続くステップＳ１４１にて、探知結果（センサ信号）が外部（例えばＥＣＵ）へ出力された後、この一連の処理は終了することになる。

他方、上記ステップＳ１４にて、例えば利用者の選択により、探知結果（センサ信号）を外部（例えばＥＣＵ）へ出力しないと判断されたならば、続くステップＳ１５へ移行することになる。すなわち、このステップＳ１５にて、先のステップＳ１１の走査よりも狭い範囲に対してより細かい走査を実行するか否かが判断される。そしてこのとき、例えば利用者の選択により、細かい走査を実行しないと判断されたならば、続くステップＳ１５１にて、上記アクチュエータ４（図１）へ先の第１の走査方式に対応する信号が出力された後、先のステップＳ１１に戻って、再度、この第１の走査方式に基づく広範囲の走査が実行される。

他方、上記ステップＳ１５にて、例えば利用者の選択により、細かい走査を実行すると判断されたならば、続くステップＳ１６へ移行することになる。すなわち、このステップＳ１６にて、上記アクチュエータ４（図１）へ上記細かい走査（第２の走査方式）に対応する信号が出力された後、続くステップＳ１７で、制御部３（マイコン）にてデータ解析（ステップＳ１１の探知結果に基づく解析）が行われて、走査領域（ステップＳ１１の走査よりも狭い範囲）が設定される。そして、続くステップＳ１８にて、この走査領域に対してより細かい走査が実行される。具体的には、この場合も、上記モジュールＭが傾動されることに基づいて、上記レーザ発射部１からのレーザ光の発射方向を所望に変更することにより、上記設定された走査領域について、レーザ光の走査が行われる。ただしここでは、この領域内の走査が、図９に示すように、先の第１の走査方式よりも細かい水平走査（第２の走査方式）、詳しくはラスタ走査もしくはベクタ走査によって行われる。なお、この走査方式（第２の走査方式）も、予め記憶装置（外部もしくは内部の記憶装置）に記憶されている。ちなみに、ラスタ走査とは、図１０（ａ）に示すように、図中の上（もしくは下）から順に水平に走査していく際、次のラインに移動するときに、図中の左端（右端から走査するときは右端）に戻って常に左端から右端へ（もしくは右端から左端へ）走査する走査方式である。他方、ベクタ走査とは、図１０（ｂ）に示すように、図中の上（もしくは下）から順に水平に走査していく際、走査の終点（左端からの走査であれば右端、右端からの走査であれば左端）から、次のラインの走査を開始する走査方式、すなわち走査方向がライン毎に変わる走査方式である。

次に、続くステップＳ１９では、受光部２（ＰＤ）の出力が制御部３（マイコン）に取り込まれる。そして、続くステップＳ２０で、この受光部２の出力に基づいて、制御部３にてデータ解析が行われることにより、目標物ＴＡ（図１）が探知（位置検出）されることになる。しかもこの場合、先の第１の走査方式よりも細かい走査に基づいて、探知（位置検出）が行われることになるため、探知（位置検出）の精度は、先の第１の走査方式よりも向上することになる。

また、続くステップＳ２１では、走査を続行するか否かが判断される。そしてこのとき、例えば利用者の選択により、走査を続行すると判断されたならば、先のステップＳ１８に戻って、再度、第２の走査方式に基づく細かい走査が実行される。他方、このステップＳ２１にて、例えば利用者の選択により、走査を続行しないと判断されたならば、続くステップＳ２２にて、先のステップＳ２０のデータ解析による探知結果（センサ信号）が外部（例えばＥＣＵ）へ出力された後、この一連の処理は終了することになる。

以上説明したように、この実施の形態に係るレーダ装置によれば、以下のような優れた効果が得られるようになる。
（１）レーザ発射部１から発射されるレーザ光が目標物ＴＡ（図１）により反射された反射光を、受光部２にて受光して、該受光した反射光に基づいて目標物ＴＡを探知する。こうしたレーダ装置において、上記レーザ発射部１が、レーザ光の発射方向を可変として構成されるようにする。これにより、スキャナの配設を割愛した、いわばスキャナレスの構造が実現可能になり、結果、部品点数が削減され、ＭＥＭＳ技術（マイクロマシニング加工技術）に頼ることなく、装置全体としての小型化が抜本的に図られることになる。

（２）レーザ発射部１から発射されるレーザ光を所定領域内（例えば単一の面上）で走査（例えば２次元走査）しつつ、該レーザ光が目標物ＴＡにより反射されることに基づいて、この反射光から目標物ＴＡを探知する構成としたことで、反射光の受光量などに基づいて、正確に探知（検出）することが可能になる。

（３）反射ミラーやスキャナ等（図１２参照）の配設を割愛するとともに、上記レーザ発射部１および受光部２および回路１ａおよび２ａ（いずれも汎用部品）を組み合わせて、１つのモジュールＭを構成するようにした。そして、このモジュールＭごと上記レーザ発射部１を傾動可能とすることによって、同レーザ発射部１のレーザ発射方向を可変とするように構成した。こうした構成であれば、上記受光部２が、レーザ発射部１と共に傾けられ、目標物ＴＡ（図１）による反射光が、この受光部２にて、的確にとらえられるようになる。このため、該受光部２の受光面の大きさ（受光面積）を小さく設定することが可能になる。

（４）しかも、上記レーザ発射部１を駆動するレーザ発射部駆動回路１ａ（ドライバ部）も、上記モジュールＭに含まれるように構成していることにより、装置全体としての小型化が図られるようになる。

（５）上記受光部２の受光面ＲＦを、上記レーザ発射部１の周辺に、同レーザ発射部１を囲繞するように設けた（図３（ａ）参照）。これにより、目標物ＴＡによる反射光を、効率的に、且つ的確に、この受光面ＲＦにて、とらえることが可能になる。

（６）上記モジュールＭから引き出される配線ＦＣとして、フレキシブルケーブルからなるものを用いるようにしたことで、上記モジュールＭが傾動した場合にも、ケーブル自体の柔軟性（変形による力の吸収）によって、端子接合部等への局所的な負荷の集中は大幅に軽減されるようになり、ひいては配線の断線や接触不良の防止が、的確に図られるようになる。

（７）上記モジュールＭに動力を与えてこれを傾動させるアクチュエータ４（アクチュエータ手段）を設けたことで、レーザ発射部１のレーザ発射方向を可変とすることも容易である。

（８）同アクチュエータ４として、電磁作用に基づいて生み出した動力によって弾性部材（コイルバネＳＰおよびバネＡＴ１）を弾性変形させつつ上記モジュールＭを傾動させ、該弾性部材の復元力によって、この傾動させたモジュールＭを元の位置に戻すものを採用した。これにより、アクチュエータ手段としての構成は、コンパクトな構成でありながら、モジュールＭ全体を傾動させるために必要となる力を、容易に得ることができるようになる。

（９）粗い走査方式である第１の走査方式（図８）と、該第１の走査方式よりも狭い範囲に対するより細かい走査方式である第２の走査方式（図９）とを備え、上記第１の走査方式で粗く走査を行った後に、第２の走査方式でより細かい走査を行うか否かを選択可能とする（図７のステップＳ１５）ように構成した。このような構成であれば、まず、上記第１の走査方式により広範囲にわたって走査を行って、大まかな位置を探知（検出）した後、次に上記第２の走査方式により細かい走査を行って、より精密な探知（位置検出）を実行することにより、効率よく、高い精度で、目標物ＴＡの探知（位置検出）を行うことが可能になる。しかも、特に必要のないときには、あえて上記第２の走査方式による細かい走査は行わず、上記第１の走査方式による粗い走査だけで済ませることが可能であるため、広範囲にわたる走査が、効率的に行われることにもなる。

（１０）また、上記第１の走査方式として、リサージュ走査（より詳しくは、正弦波走査、楕円形走査、８の字走査のいずれか１つ）を、そして上記第２の走査方式として、水平走査（より詳しくは、ラスタ走査およびベクタ走査のいずれか一方）を、採用したことで、上述したような、これら走査方式の使い分けに基づく、目標物ＴＡの探知が的確に行われることになる。

なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・上記モジュールＭのカバーＭ２は、必要のないとき、あるいはレーザ光の出射にかえって邪魔になるときなどには、割愛することもできる。

・また、例えば上記アクチュエータ４の駆動量（制御量）などから走査位置（モジュールＭの傾き度合）を検出（推定）することができる場合などには、上記位置検出部５の配設を割愛することもできる。要は、走査位置を検出することができさえすれば足りる。また、走査位置の検出を必要としない場合には、この検出手段自体を省くこともできる。

・上記実施の形態では、上記受光部２の受光面ＲＦを、上記レーザ発射部１の周辺に、同レーザ発射部１を囲繞するように設けた（図３（ａ）参照）。しかし、同受光面ＲＦの配置は、これに限定されることなく任意である。例えば図１１に示すように、上記受光部２の受光面ＲＦを、上記レーザ発射部１の周辺に、同レーザ発射部１を挟み込むように設けるようにしてもよい。そしてこの場合も、前記（５）の効果と同様の効果もしくはそれに準じた効果は得られるようになる。

・また、受光部２に貫通孔を設けるのではなく、複数の受光部を用いて、その隙間部分にレーザ発射部を配設することもできる。
・上記実施の形態では、上記梁ＨをモジュールＭの４隅を上下させるように配置した。しかし、同梁Ｈの配置は、これに限定されることなく任意である。例えば上下させるポイントを増やせば、より細かい傾動、ひいては、より細かい走査が可能になる。

・上記実施の形態では、上記アクチュエータ４の弾性部材として、２つの弾性部材（コイルバネＳＰおよびバネＡＴ１）を用いるようにしたが、弾性部材の数は２つに限定されることなく任意である。少なくとも１つあればよい。また、弾性部材の種類も任意であり、例えば板バネ等の各種のバネ、あるいはゴムのような他の弾性部材も、適宜に採用可能である。

・また、例えば電源回路や、信号処理回路、さらには発光タイミングを決めるクロック回路等についても、上記モジュールＭとしてモジュール化するようにしてもよい。また逆に、上記レーザ発射部１を駆動するときに一翼（役割の一部）のみを担う部分（ドライバ部）だけをモジュール化する構成であってもよい。すなわち、上記レーザ発射部１および受光部２のほか、例えばレーザダイオードのスイッチングを行うＭＯＳＦＥＴや、発光のための電荷を蓄積するコンデンサのみを含んだ構成（回路）だけで上記モジュールＭを構成するようにしてもよい。要は、少なくとも上記レーザ発射部１および受光部２が組み合わさって、１つのモジュールＭを構成するものであれば、少なくとも前記（３）の効果に準じた効果は得られるようになる。

・上記モジュールＭに動力を与えてこれを傾動させる手段としては、上記アクチュエータ４以外のアクチュエータ手段を用いることもできる。例えば電磁作用に代えて、バイメタル効果に基づき、上記自己吸着力を得る（例えばバイメタル上の配線に通電することによる発熱を利用して（通電による発熱量で制御して）バイメタルを変形させる）ようにしてもよい。そして、これら磁作用やバイメタル効果を用いたものであれば、上記モジュールＭ全体を傾動させるために必要となる力を得ることは容易となる。ただし、バイメタル効果を用いる場合は、雰囲気温度の違いにより、制御を変えなければならない可能性がある。

・また、上記モジュールＭ全体を傾動させるために必要となる力が得られれば、例えば静電気力、圧電方式、熱バイモルフ効果に基づいて、上記自己吸着力を得るような構成であってもよい。

・さらに、上記アクチュエータ手段以外によって、上記モジュールＭを傾動させるようにしてもよい。例えば上記実施の形態のように、移動用の乗り物に搭載される乗り物用のレーダ装置を構成する場合には、当該レーダ装置が移動用の乗り物に搭載された状態で、該乗り物（車体）の動きに伴う加速度変化（例えば走行時の振動や、加速（特に急発進）・減速（特に急ブレーキ）・カーブ時の加速度変化など）に起因した力により、上記モジュールＭを傾動させる（例えば同モジュールＭがバネで保持される構成などを採用する）ようにしてもよい。このような構成であれば、別途アクチュエータなど（例えばアクチュエータ４）を設ける必要がなくなる。ただしこの場合、走査は、車体の動き（例えば振動）まかせ（制御なし）になる。

・また、上記モジュールＭごとではなく、上記レーザ発射部１のみを可動（傾動可能）として、レーザ光の発射方向を可変とするようにしてもよい。この場合も、少なくとも前記（１）の効果と同様の効果もしくはそれに準じた効果は得られるようになる。そしてこの場合も、上記レーザ発射部１のレーザ発射方向を可変とすべく、該レーザ発射部１に動力を与えてこれを傾動させるアクチュエータ手段を用いることが有効である。

・上記実施の形態では、上記第１および第２の走査方式を予め記憶装置に記憶させておくようにしたが、これらの走査方式を得る（備える）方法は、これに限定されることなく、例えば走査の都度、状況に合わせて（所定のパラメータに基づいて）作製するようにしてよい。

・上記実施の形態では、細かい走査（第２の走査方式）を水平走査で行うようにしたが、これに限定されることなく、例えばリサージュ走査（ただし、第１の走査方式とは異なる走査方式）で、この細かい走査を行うようにしてもよい。また逆に、粗い走査（第１の走査方式）を、水平走査（ただし、第２の走査方式とは異なる走査方式）で行うようにしてもよい。

・また、上記レーザ発射部１を動かさない（可動としない）構成であっても、要は、複数の走査方式（走査アルゴリズム）を備え、レーザ光の走査に際して、これら走査方式による走査態様が選択可能とされたレーダ装置であれば、これら複数の走査方式を使い分けることによって、走査の都度、状況に応じた最適な走査方式で、上記レーザ光による所定領域内の走査が行われるようになり、結果、効率の良い探知（目標物の位置検出）が実現されるようになる。

・当該レーダ装置は、乗り物用のレーダ装置に限られない任意の用途に用いることができる。例えばバーコードスキャナ等に用いるようにしてもよい。

この発明に係るレーダ装置の一実施の形態について、該レーダ装置の概要（概略構成）を模式的に示すブロック図。 同実施の形態に係るレーダ装置によるレーザ光の走査態様を模式的に示す斜視図。 （ａ）は、モジュールを上方からみた平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図。 （ａ）は、当該レーダ装置における走査駆動部（モジュールおよびアクチュエータ）を側面からみた側面図、（ｂ）は、同走査駆動部を上方（（ａ）の左側）からみた平面図。 上記アクチュエータにおける動力部の一例について、その詳細な構成を示す模式図。 （ａ）〜（ｃ）は、上記動力部の動作態様を示す模式図。 目標物の探知の際に当該装置によって行われる処理の手順を示すフローチャート。 （ａ）〜（ｃ）は、それぞれより粗い走査方式である第１の走査方式による走査態様の一例を示す図。 より細かい走査方式である第２の走査方式による走査態様の一例を示す図。 （ａ）および（ｂ）は、それぞれラスタ走査およびベクタ走査による走査態様の一例を示す図。 受光部における受光面の配設態様の変形例を示す平面図。 従来のレーダ装置の一例について、その概要を模式的に示すブロック図。 同従来の装置に用いられるスキャナの一例について、その概要を模式的に示す平面図。

符号の説明

１…レーザ発射部、１ａ…レーザ発射部駆動回路、２…受光部、２ａ…受光回路、３…制御部、４…アクチュエータ、５…位置検出部、ＡＴ…動力部、ＡＴ１…バネ、ＡＴ２…可動片、ＡＴ３…ヨーク（磁性体）、ＡＴ４…コイル、ＣＴ…コネクタ、ＦＣ…配線、Ｈ…梁、Ｍ…モジュール、Ｍ１…筐体、Ｍ２…カバー、ＰＴ…プリント基板、ＲＦ…受光面、ＳＰ…コイルバネ、ＳＴ…基板、ＴＡ…目標物。

Claims (14)

1. レーザ発射部から発射されるレーザ光が目標物により反射された反射光を、受光部にて受光して、該受光した反射光に基づいて前記目標物を探知するレーダ装置において、
   前記レーザ発射部が、前記レーザ光の発射方向を可変として構成される
   ことを特徴とするレーダ装置。
2. 前記レーザ発射部から発射されるレーザ光を所定領域内で走査しつつ、該レーザ光が目標物により反射されることに基づいて、この反射光から前記目標物を探知する
   請求項１に記載のレーダ装置。
3. 前記レーザ発射部のレーザ発射方向を可変とすべく、該レーザ発射部に動力を与えてこれを傾動させるアクチュエータ手段を備える
   請求項１または２に記載のレーダ装置。
4. 前記レーザ発射部および前記受光部が、組み合わさって１つのモジュールを構成し、このモジュールごと前記レーザ発射部を傾動可能とすることによって、同レーザ発射部のレーザ発射方向を可変とする
   請求項１〜３のいずれか一項に記載のレーダ装置。
5. 前記レーザ発射部および前記受光部共々、前記レーザ発射部を駆動するときに少なくともその一翼を担う部分であるドライバ部も、前記モジュールを構成する
   請求項４に記載のレーダ装置。
6. 前記受光部の受光面が、前記レーザ発射部の周辺に、同レーザ発射部を囲繞するように設けられてなる
   請求項４または５に記載のレーダ装置。
7. 前記受光部の受光面が、前記レーザ発射部の周辺に、同レーザ発射部を挟み込むように設けられてなる
   請求項４または５に記載のレーダ装置。
8. 前記モジュールから引き出される配線は、フレキシブルケーブルからなる
   請求項４〜７のいずれか一項に記載のレーダ装置。
9. 前記モジュールに動力を与えてこれを傾動させるアクチュエータ手段を備える
   請求項４〜８のいずれか一項に記載のレーダ装置。
10. 前記アクチュエータ手段は、電磁作用に基づいて生み出した動力によって弾性部材を弾性変形させつつ前記モジュールを傾動させ、前記弾性部材の復元力によって、この傾動させたモジュールを元の位置に戻すものである
    請求項９に記載のレーダ装置。
11. 前記レーザ発射部は、当該レーダ装置が移動用の乗り物に搭載されたときには、該乗り物の動きに伴う加速度変化に起因した力により前記レーザ光の発射方向を変化させるものであり、当該レーダ装置は、移動用の乗り物に搭載されて、前記加速度変化に起因した力により発射方向を可変とするレーザ光が目標物により反射されることに基づいて、この反射光から前記目標物を探知する乗り物用のレーダ装置である
    請求項１または請求項４〜８のいずれか一項に記載のレーダ装置。
12. レーザ発射部から発射されるレーザ光を所定領域内で走査しつつ、目標物により反射された前記レーザ光の反射光を受光部にて受光して、該受光した反射光に基づいて前記目標物を探知するレーダ装置において、
    複数の走査方式を備え、前記レーザ光の走査に際して、これら走査方式による走査態様を選択可能とする
    ことを特徴とするレーダ装置。
13. 前記複数の走査方式として、任意の走査方式である第１の走査方式と、該第１の走査方式よりも狭い範囲に対するより細かい走査方式である第２の走査方式とを備え、前記第１の走査方式で粗く走査を行った後に、前記第２の走査方式でより細かい走査を行うか否かを選択可能とする
    請求項１２に記載のレーダ装置。
14. 前記第１の走査方式は、リサージュ走査であり、前記第２の走査方式は、水平走査である
    請求項１３に記載のレーダ装置。

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