JP2012063230A - レーザレーダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザレーダ装置において、光源の寿命を低下させることなく、レーンマークおよび前方障害物を精度良く検出する。
【解決手段】レーザレーダ装置は、光ビームを発生させる光源と、前記光ビームを偏向させて、車両の進行方向を中心として前記車両の車幅方向に対して設けられた第１の走査角度範囲において走査する第１光走査部と、前記光ビームを偏向させて、前記車幅方向に対して左右に分割されている第２の走査角度範囲において走査する第２光走査部と、前記第１の走査角度範囲内に存在する障害物によって反射された前記光ビームの反射光を受光して、前記障害物を検出する障害物検出部と、前記第２の走査角度範囲内に存在するレーンマークによって反射された前記光ビームの反射光を受光して、前記レーンマークを検出するレーンマーク検出部と、を備える。
【選択図】図７

Description

本発明は、レーザレーダ装置に関する。

従来より、走行路上に存在する先行車や障害物を判別したり、道路の車線区分を表す白線やキャッツアイ等のレーンマークを検出したりするために、車載用のレーザレーダ装置が用いられている。また、レーザレーダ装置は、車両前方にレーザ光を送出し、車両前方に存在する物体からの反射光を受光することにより、車両前方に存在する障害物等を検出することができる。

また、レーザレーダ装置により、レーンマークや障害物等の対象物と、車両との位置関係を把握するために、絶対座標系およびセンサ座標系の２つの座標系を用いる技術も開示されている。すなわち、任意の地点を原点とする絶対座標系において、自車両の運動量の測定結果に基づいて自車両の絶対座標位置を算出する。また、センサ座標系において、レーザレーダによって検出した前方障害物やレーンマーク等の位置を算出する。そして検出された対象物の位置を絶対座標系に変換することにより、自車両と対象物との位置関係を継続的に把握することができる。

また、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ等の車載カメラで得られる画像データと、レーザレーダ装置で得られる反射光の情報とを組み合わせて、レーンマークや障害物等の対象物を精度良く検出する技術についても開示されている。

ところで、車両前方の障害物を検出するためには、５０〜１００ｍ程度の比較的遠い距離に存在する物体を精度良く検出する必要がある。そこで、レーザレーダ装置は、車両の進行方向に対して略平行に光ビームを走査することが望ましい。また、比較的遠い距離に存在する物体を検出するので、光ビームを走査する走査角度が比較的小さくても５０〜１００ｍ程度に存在する障害物を十分に検出することができる。

一方、白線等のレーンマークを検出するためには、光ビームの光軸を車両の進行方向よりやや下げて路面に向けて光ビームを照射することが望ましい。このように路面に向けて光ビームを照射することにより、路面に対する光ビームの入射角を大きくして、路面における照射面積を小さくすることができる。従って、光ビームのパワー密度を増加させて、レーンマークからの反射光強度を増加させ、レーンマークの検出感度を向上させることができる。

また、このように光ビームの光軸を路面に向けて照射する場合には、検出できるレーンマークは車両から近い位置に限られることとなる。従って、車線の左右両側に設けられたレーンマークを検出するためには、光ビームの走査角度は車両の進行方向に対して大きくする必要がある。

従って、車載用のレーザレーダ装置としては、検出する対象物によって光ビームの走査角度を変えることが望まれる。そこで、従来技術としては例えば、特許文献１のように、反射面の傾斜角度が異なるポリゴンミラーを用いることが知られている。

特許文献１には、１つのミラー面の回転軸に対する傾斜角度を、その他のミラー面の傾斜角度と大きく異ならせたポリゴンミラーを用いた車載用のレーザレーダ装置に関する技術が開示されている。即ち、他のミラー面に比べて路面に対する傾斜角度を大きく設けたミラー面がレーンマークの検出用として用いられる。そして、その他のミラー面は、反射面が進行方向に対して略平行となるように設けられており、走行路上の障害物の検出用として用いられる。このようにすることで、検出する対象物によって光ビームの走査角度を変えることができる。

しかしながら、特許文献１のような従来のレーザレーダ装置においては、前方障害物およびレーンマークの双方を検出するためには、光ビームの走査角度範囲を大きくする必要がある。そのため、検出感度を向上させるためには、光源であるレーザダイオードの発光周波数を増加させて、１回の走査当たりの光ビームの発生回数を増加させる必要があった。

従って、従来技術においては、光源となるレーザダイオードに対する負荷が大きく、光源の寿命が低下するという課題がある。また、検出感度を向上させるためにレーザ光源の出力を増大させる場合にも、光源の寿命を低下させてしまう。さらに、特許文献１のように、障害物検出用のビーム走査範囲と、レーンマーク検出用のビーム走査範囲とが重複する場合には、得られた反射光が走行路上の物体からの反射光であるのか、レーンマークによる反射光であるのかを精度良く判別することが難しいという課題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、レーザレーダ装置において、光源の寿命を低下させることなく、レーンマークおよび前方障害物を精度良く検出することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、光ビームを発生させる光源と、前記光ビームを偏向させて、車両の進行方向を中心として前記車両の車幅方向に対して設けられた第１の走査角度範囲において走査する第１光走査部と、前記光ビームを偏向させて、前記車幅方向に対して左右に分割されている第２の走査角度範囲において走査する第２光走査部と、前記第１の走査角度範囲内に存在する障害物によって反射された前記光ビームの反射光を受光して、前記障害物を検出する障害物検出部と、前記第２の走査角度範囲内に存在するレーンマークによって反射された前記光ビームの反射光を受光して、前記レーンマークを検出するレーンマーク検出部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、障害物を検出するためには、第１光走査部が第１の走査角度範囲において光ビームを走査し、レーンマークを検出するためには、第２光走査部が車両の左右に分割されている第２の走査角度範囲において光ビームを走査する。これにより、第１光走査部および第２光走査部はそれぞれの走査角度範囲を狭く絞り込むことができ、光源の発光周波数を増加させなくとも位置分解能を向上させることができる。従って、光源の寿命を低下させることなく、レーンマークおよび前方障害物を精度良く検出できるという効果を奏する。

図１は、第１の実施の形態にかかるレーザレーダ装置の構成を示す概略構成図である。 図２は、送光部の構成を示す概略構成図（断面図）である。 図３は、光走査部の構成を示す概略構成図である。 図４は、光走査部のその他の構成を示す概略構成図（断面図）である。 図５は、出力光学系の構成を示す概略構成図（断面図）である。 図６は、レーザレーダ装置の側面から見た場合における、光ビームの照射範囲を示す図（断面図）である。 図７は、レーザレーダ装置の上面から見た場合における、光ビームの走査範囲を示す図（平面図）である。 図８は、光走査部に対する印加電圧と、光源を制御する制御信号とをそれぞれ示す図である。 図９は、第２の実施の形態において、光走査部に対する印加電圧と、光源を制御する制御信号とをそれぞれ示す図である。 図１０は、第３の実施の形態にかかる送光部の構成を示す概略構成図（断面図）である。 図１１は、光走査部に対する印加電圧と、光源を制御する制御信号とをそれぞれ示す図である。 図１２は、光ビームの走査範囲を示す図（平面図）である。 図１３は、第４の実施の形態にかかる送光部の構成を示す概略構成図（断面図）である。 図１４は、光走査部に対する印加電圧と、光源を制御する制御信号とをそれぞれ示す図である。 図１５は、第５の実施の形態にかかる送光部の構成を示す概略構成図（断面図）である。 図１６は、第６の実施の形態にかかる送光部の構成を示す概略構成図（断面図）である。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかるレーザレーダ装置の一実施の形態を詳細に説明する。尚、本実施の形態のレーザレーダ装置は、車両の前方に存在する物体や、白線等のレーンマークを検出できるように、車両の前方部に設けられる。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態にかかるレーザレーダ装置１００の構成を示す概略構成図である。図１に示すように、レーザレーダ装置１００は、送光部１０と、受光部２０と、増幅器２３と、コンパレータ２４と、時間計測回路２５と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３０と、を主に備えている。

送光部１０は、パルス状の光ビームを発生させる光源ＬＤと、車両前方において光ビームを走査する光スキャナ１２と、光源ＬＤからの出力光を光スキャナ１２に導入するための入力光学系１１と、光スキャナ１２を通過した後の光ビームを調整するための出力光学系１３と、光源ＬＤに電圧を印加して光源ＬＤを発光させるＬＤ駆動回路１４と、光スキャナ１２に電圧を印加して光スキャナ１２を駆動させる光スキャナ駆動回路１５と、を主に備えている。尚、図１に示すように、光スキャナ１２と出力光学系１３との配置によっては、光スキャナ１２と出力光学系１３との間の光路にミラーを設けてもよい。

光源ＬＤとしては、例えば半導体レーザダイオード等が用いられる。また、光源ＬＤは、ＬＤ駆動回路１４を介してＥＣＵ３０に接続されている。ＥＣＵ３０は、ＬＤ駆動回路１４に対してＬＤ制御信号を出力する。ＬＤ駆動回路１４は入力されたＬＤ制御信号に応じて光源ＬＤをパルス発光させる。また、図１に示すように、ＥＣＵ３０から出力されるＬＤ制御信号は、時間計測回路２５にも入力される。

一般的に、光源ＬＤとして半導体レーザダイオード等を用いる場合には、光源ＬＤは大きな広がり角を持つ光ビームを発生させる。そこで、入力光学系１１は、広がり角を持つ光ビームを調整して、光ビームを平行光とする。

光スキャナ１２は、電圧印加によって屈折率を変化させることができる電気光学材料を用いた光学偏向素子によって構成される。また、光スキャナ１２は、光スキャナ駆動回路１５を介してＥＣＵ３０に接続されている。ＥＣＵ３０は、光スキャナ駆動回路１５に対して光スキャナ１２を駆動させる偏向素子駆動信号を出力する。

光スキャナ駆動回路１５は入力された偏向素子駆動信号に応じて光スキャナ１２を駆動させて、光スキャナ１２に導入された光ビームを偏向させることにより、後述する走査角度範囲において光ビームを走査する。光スキャナ１２によって偏向された光ビームの偏向角は、偏向角モニタ１６によって検出され、偏向角信号としてＥＣＵ３０に出力される。

受光部２０は、受光レンズ２１と、受光素子２２とを主に備えている。受光素子２２としては、例えばフォトダイオード等を用いることができる。車両前方に存在する障害物やレーンマーク等から反射されたレーザ光（反射光）は、受光レンズ２１を介して受光素子２２に導入される。受光素子２２は、反射光の強度に対応する電圧を、増幅器２３に対して出力する。

受光素子２２の出力電圧は、増幅器２３にて増幅された後、コンパレータ２４に入力される。コンパレータ２４は、増幅器２３の出力電圧を基準電圧と比較し、増幅器２３の出力電圧がその基準電圧より大きい場合に、時間計測回路２５に反射光を受光した旨を示す受光信号を出力する。

時間計測回路２５は、光源ＬＤが光ビームを発生させた時刻と、受光素子２２が反射光を受光した時刻との時間差を計測時間として測定し、その計測時間をＥＣＵ３０に出力する。すなわち、時間計測回路２５は、ＥＣＵ３０からＬＤ制御信号を受信してから、コンパレータ２４から受光信号を受信するまでに要した時間を計測時間として測定する。

ＥＣＵ３０は、車両前方の障害物によって反射された光ビームの反射光を受光して、障害物を検出し、車両と障害物との距離を計算する。また、ＥＣＵ３０は、レーンマークによって反射された光ビームの反射光を受光して、レーンマークを検出し、車両とレーンマークとの距離を計算する。

次に、図２を用いて、本実施の形態で用いられる送光部１０の構成についてより詳細に説明する。図２は、本実施の形態で用いられる送光部１０の構成を示す概略構成図である。尚、図２における座標系としては、車両の進行方向をＺ軸とし、車両の車幅方向をＸ軸とし、路面に対して垂直方向をＹ軸とする。

図２に示すように、本実施の形態の送光部１０は、２つの光源ＬＤ１、ＬＤ２を備えている。光源ＬＤ１は、前方障害物を検出するための光ビームＢ１を出射する。光源ＬＤ２は、レーンマークを検出するための光ビームＢ２を出射する。

また、送光部１０は、上述したように、入力光学系１１と、光スキャナ１２と、出力光学系１３とを主に備えている。光スキャナ１２は、光走査部１２ａと、光走査部１２ｂとを備えている。また、送光部１０は、出力光学系１３（図１参照）として、出力光学系１３ａと、出力光学系１３ｂとを備えている。

光走査部１２ａは、光ビームＢ１の偏向角を変化させながら、光ビームＢ１をＸ軸方向に走査する。また、光走査部１２ｂは、光ビームＢ２の偏向角を変化させながら、光ビームＢ２をＸ軸方向に走査する。

出力光学系１３ａは、光走査部１２ａから出射された光ビームＢ１の偏向角を拡大するる。また、出力光学系１３ｂは、光走査部１２ｂから出射された光ビームＢ２の偏向角を拡大する。

図２に示すように、光源ＬＤ１から出射される光ビームＢ１は、入力光学系１１、光走査部１２ａ、出力光学系１３ａを介して、車両の進行方向であるＺ軸方向に出射され、さらに、車両の車幅方向であるＸ軸方向に走査される。

同様に、光源ＬＤ２から出射される光ビームＢ２は、入力光学系１１、光走査部１２ｂ、出力光学系１３ｂを介して、車両の進行方向であるＺ軸方向に出射され、さらに、車両の車幅方向であるＸ軸方向に走査される。

次に、図３を用いて、本実施の形態で用いられる光走査部１２ａ、１２ｂの構成および動作原理について説明する。光走査部１２ａ、１２ｂの構成および動作原理は同様であるため、以下では光走査部１２ａについて説明する。図３は、本実施の形態で用いられる光走査部１２ａの構成を示す概略構成図である。

図３に示すように、光走査部１２ａの本体は、電圧印加によって屈折率が変化する電気光学材料の薄板状の基板１により構成されている。基板１を構成する電気光学材料としては、例えば、ニオブ酸リチウム結晶やタンタル酸リチウム結晶等の電気光学結晶を用いることができる。

入力光学系１１から入射される光ビームＢ１は、基板１の側面ｃから入力され、別の側面ｄから出力光学系１３ａ（図２参照）に対して出射される。図３に示すように、基板１の表面ａには鋸歯状の電極Ｅａが設けられている。また、図示はしないが、基板１の裏面ｂには、電極Ｅａと同様の鋸歯状である電極Ｅｂが設けられている。

ＥＣＵ３０が、光スキャナ駆動回路１５に対して偏向素子駆動信号を出力し、光スキャナ駆動回路１５によって電極Ｅａおよび電極Ｅｂの間に電圧が印加されると、電極Ｅａと電極Ｅｂとで挟み込まれた基板１内部の領域の屈折率が変化する。

ここで、電界の強さに比例して電気光学材料の屈折率が変化する効果はポッケルス効果と呼ばれており、電圧が印加された領域の屈折率変化量Δｎは、以下の式（１）で示すことができる。
Δｎ∝ｒ_ｉｊ×Ｖ／ｄ ・・・（１）
尚、ｒ_ｉｊは電気光学定数（ポッケルス定数）、Ｖは電極Ｅａおよび電極Ｅｂ間に印加される電圧、ｄは電極Ｅａと電極Ｅｂとの間隔である。

すなわち、電極Ｅａ、Ｅｂに電圧を印加すると、電極Ｅａ、Ｅｂに挟まれた領域の屈折率は、式（１）によって導出される屈折率変化量Δｎだけ変化する。

このように屈折率が変化する領域を、屈折率変化領域と呼ぶこととする。屈折率変化領域は、図３に示すような鋸歯状の電極Ｅａ、Ｅｂによって挟み込まれる領域であるから、複数の三角柱状のプリズムを、光ビームＢ１の光路上に連なるように並べた領域となる。

一般的に、光は屈折率の異なる領域同士の界面で屈折（偏向）するため、電圧が印加された屈折率変化領域と、電圧が印加されていない領域との界面で光ビームは屈折することとなる。従って、屈折率変化領域を構成する各プリズムの界面を通過する度に光ビームは屈折される。また、屈折率変化領域の屈折率変化量Δｎは、上述の式（１）に示されるように、電極Ｅａおよび電極Ｅｂ間に印加される電圧Ｖによって変化するため、界面における屈折率もまた、電圧Ｖに依存する。

従って、ＥＣＵ３０が、電極Ｅａと電極Ｅｂとの間に印加される電圧Ｖを制御することにより、光走査部１２ａによって偏向される光ビームＢ１の偏向角を制御することができる。これにより、ＥＣＵ３０が電圧Ｖを変化させて光ビームＢ１の偏向角を変化させることにより、光ビームＢ１を車両の車幅方向であるＸ軸方向に走査することができる。

尚、入力光学系１１は、光ビームＢ１の幅が光走査部１２ａの屈折率変化領域の幅以内に収まるように、光ビームＢ１のビーム幅を調整する。

図４は、光走査部１２ａのその他の構成例を示す概略構成図である。図４に示すように、光走査部１２ａのその他の構成例としては、電気光学材料の基板１内に、分極軸が反転した分極反転領域２を形成しておく。尚、分極反転領域２の形状としては、上述した屈折率変化領域の形状と同様に、複数の三角柱状のプリズムを、光ビームＢ１の光路上に連ねるように並べた形状とする。そして、基板１の表面ａおよび裏面ｂに四角形の電極Ｅａ２、Ｅｂ２をそれぞれ設けて、分極反転領域２を挟み込む。

このように光走査部１２ａを構成した場合においても、ＥＣＵ３０により電極Ｅａ２と電極Ｅｂ２との間に印加する電圧Ｖを変化させて、光ビームＢ１の偏向角を制御して、光ビームＢ１をＸ軸方向に走査することができる。

尚、基板１に分極反転領域２を形成する方法としては様々な方法があるが、一般的には、抗電界以上の高い電界に相当する電圧を基板１に印加することで、分極反転領域２を形成することができる。より詳細には、分極反転領域２を作製する部分をフォトレジストなどの絶縁体でマスクした状態で基板１に高電圧を印加し、分極反転領域２を形成することができる。

さらに、光走査部１２ａのその他の構成例として、電気光学材料の基板１を薄膜化して光導波路構造を形成し、光導波路構造の上面および底面に電極層を形成するとしてもよい。これにより、比較的低電圧であっても大きな偏向角を得ることができる。

次に、図５を用いて、出力光学系１３（１３ａ、１３ｂ）の構成および動作についてより詳細に説明する。出力光学系１３ａ、１３ｂの構成および動作は同様であるため、以下では出力光学系１３ｂについて説明する。

図５は、出力光学系１３ｂの構成を示す概略構成図である。図５に示すように、出力光学系１３ｂは、拡大光学系５と、ミラー８とを主に備えている。

拡大光学系５は、光走査部１２ｂによって与えられる光ビームＢ２の偏向角を拡大する光学系である。一例として、拡大光学系５は、凸レンズ６と、凸レンズ６とは焦点距離の異なる凹レンズ７とによって構成される。拡大光学系５において、偏向角の拡大率をα倍とするためには、凸レンズ６の焦点距離を凹レンズ７の焦点距離のα倍にし、かつ凸レンズ６と凹レンズ７との間の距離を凹レンズ７の焦点距離の（α−１）倍にすればよい。

ミラー８は、光ビームＢ２の、路面に対する入射角度φを制御する光学系である。或いは、ミラー８は、光ビームＢ２の、車両の進行方向（Ｚ軸方向）に対する傾斜角度φ１を制御する光学系である。

本実施の形態では、出力光学系１３ｂにおけるミラー８の傾斜角度φ１を、出力光学系１３ａにおけるミラー８の傾斜角度φ１よりも大きく設定する。尚、光ビームＢ１をＺ軸に略平行に出射する場合には、出力光学系１３ｂのみに傾斜角度φ１のミラー８を備えるとし、出力光学系１３ａにはミラー８を備えないとしてもよい。

これにより、前方障害物を検出するための光ビームＢ１の光軸と、レーンマークを検出するための光ビームＢ２の光軸とを互いに異ならせることができ、光ビームＢ１を車両の前方で水平方向（Ｚ軸方向）に照射させる一方で、光走査部１２ｂにより偏向される光ビームＢ２を路面に対して入射角φで照射させることができる。

また、出力光学系１３のその他の構成例として、出力光学系１３にはミラー８を備えず、拡大光学系５を構成する凸レンズ６、凹レンズ７の光軸（レンズの中心軸）を、光走査部１２ａ、１２ｂからそれぞれ出力されるビームの光軸に対してＹ軸方向にずらして配置してもよい。このように構成する場合にも、拡大光学系５を通過する光ビームＢ１、Ｂ２の光路をＹ軸方向にずらすことが可能である。この場合、Ｙ軸方向のずれ量を調整することによって路面に対するビームの入射角φを調整することができる。

次に、図６および図７を参照して、光ビームＢ１の走査角度範囲、光ビームＢ２の走査角度範囲について説明する。

図６は、車両の側面側からレーザレーダ装置１００を見た場合における、光ビームＢ１、Ｂ２の照射範囲を示す図（側面図）である。図６に示すように、障害物検知用の光ビームＢ１は車両の進行方向であるＺ軸方向に対して略平行に出射されるのに対し、レーンマークを検出するための光ビームＢ２は路面Ｒに対して入射角φを持つようにやや下向きに出射される。

図６を参照して、レーンマーク検出用の光ビームＢ２の路面Ｒに対する照射範囲の具体例について説明する。図６において、レーザレーダ装置１００の取り付け位置として路面Ｒから光軸中心までの距離をｈとする。ｈを１ｍ、光ビームＢ２のＹ軸方向の広がり角θｙを１．０°、路面Ｒに対する入射角φを５．５°とする場合には、光ビームＢ２が路面Ｒを照射する距離の下限値Ｌ１および上限値Ｌ２は、それぞれＬ１＝９．５ｍ、Ｌ２＝１１．４ｍとなる。

また、図７は、レーザレーダ装置１００の上面から見た場合における、光ビームＢ１の走査角度範囲Ａ１と、光ビームＢ２の走査角度範囲Ａ２とを示す図（平面図）である。尚、車両の進行方向であるＺ軸方向を０°とする。

送光部１０（第１光走査部）は、前方の障害物を検出するために、光走査部１２ａを制御して、車両の進行方向を中心として車両の車幅方向に対して設けられた走査角度範囲Ａ１（第１の走査角度範囲）において光ビームＢ１を走査する。図７に示すように、走査角度範囲Ａ１は、水平方向の偏向角が−θ１〜θ１となる範囲である。

送光部１０（第２光走査部）は、光ビームＢ２が路面Ｒを照射してレーンマークＭからの反射光を得るために、光走査部１２ｂを制御して、車両の車幅方向に対して左右に分割されている走査角度範囲Ａ２（第２の走査角度範囲）において光ビームＢ２を走査する。また、走査角度範囲Ａ２は、車幅方向に沿って走査角度範囲Ａ１の外側に設けられている。

より詳細には図７に示すように、送光部１０は、車両に対して左側のレーンマークＭを照射するために、水平方向の偏向角が−θ２Ｍ〜−θ２ｍとなる走査角度範囲Ａ２で光ビームＢ２を走査する。また、送光部１０は、車体に対して右側のレーンマークＭを照射するために、水平方向の偏向角がθ２ｍ〜θ２Ｍとなる走査角度範囲Ａ２で光ビームＢ２を走査する。

尚、光ビームＢ１の偏向角の最大値θ１は、光ビームＢ２の偏向角の最小値θ２Ｍ以下であればよい。即ち、θ１≦θ２Ｍであり、θ１は最大でもθ２Ｍであればよい。

尚、上述した出力光学系１３ｂの拡大倍率は、出力光学系１３ａの拡大倍率より大きい拡大倍率とすることが望ましい。これにより、光走査部１２ｂによって走査される光ビームＢ２の走査角度範囲Ａ２を、光走査部１２ａによってなされる前方障害物検知用の光ビームＢ１の走査角度範囲Ａ１より外側にすることができる。

一例ではあるが、光ビームＢ２の路面Ｒと略平行な方向における照射範囲の設計例を示す。図７において、車線幅ｗを３．５ｍとし、レーザレーダ装置１００は車線の中央にあると仮定する。上述したように、距離の下限値Ｌ１が９．５ｍである場合には、光ビームＢ２の水平方向の偏向角θ２ｍは８．８°となる。また、距離の上限値Ｌ２が１１．４ｍである場合には、光ビームＢ２の水平方向の偏向角θ２Ｍは１０．６°となる。また、上述したように、θ１＝θ２Ｍとして走査角度範囲Ａ１を設計すると、光ビームＢ１の走査角度範囲Ａ１は、−８．８°〜８．８°とすることができる。

次に、本実施の形態のＥＣＵ３０による光走査部１２ａ、１２ｂと、光源ＬＤ１、ＬＤ２との制御方法について説明する。

ＥＣＵ３０は、光走査部１２ａまたは光走査部１２ｂに印加する電圧をそれぞれ独立に制御する。上述のように、光走査部１２ａ、１２ｂによる光ビームＢ１、Ｂ２の偏向角はそれぞれ、光走査部１２ａ、１２ｂへの印加電圧に比例する。従って、ＥＣＵ３０は電圧制御によって、光走査部１２ａによる光ビームＢ１の偏向角と、光走査部１２ｂによる光ビームＢ２の偏向角とをそれぞれ制御する。

図８は、光走査部１２ａ、１２ｂに対する印加電圧と、光源ＬＤ１、ＬＤ２を制御する制御信号とをそれぞれ示す図である。尚、一般的に電気光学効果は非常に高速な反応であるため、ＥＣＵ３０が光スキャナ駆動回路１５に対して偏向素子駆動信号を送出した時点と、光走査部１２ａ、１２ｂにおいて偏向角が変化する時点とは同一であるとみなすことができる。

図８に示すように、ＥＣＵ３０は、光スキャナ駆動回路１５によって光走査部１２ａに印加する電圧を、−Ｖ１からＶ１まで線形的に増加させ、印加電圧がＶ１となったら再び印加電圧を−Ｖ１からＶ１に線形的に増加させ、これを周期的に繰り返す。

光走査部１２ａへの印加電圧がＶ１である場合に、光ビームＢ１の偏向角は図７におけるθ１となり、光走査部１２ａへの印加電圧が−Ｖ１である場合に、光ビームＢ１の偏向角は図７における−θ１となる。

従って、ＥＣＵ３０は、光走査部１２ａに−Ｖ１からＶ１まで電圧を印加することにより、−θ１〜θ１となる走査角度範囲Ａ１において光ビームＢ１を繰り返し走査させることができる。これにより、車線の中央近傍のみに絞って光ビームＢ１を繰り返し走査することができる。

また、ＥＣＵ３０は、光スキャナ駆動回路１５によって光走査部１２ｂに印加する電圧を、Ｖ２ｍからＶ２Ｍまで変化させ、印加電圧がＶ２Ｍとなった場合には印加電圧を−Ｖ２Ｍにして、そして−Ｖ２Ｍから−Ｖ２ｍまで印加電圧を変化させる。そして、印加電圧が−Ｖ２ｍとなったら再び印加電圧をＶ２ｍにして、これを周期的に繰り返す。

光走査部１２ｂへの印加電圧がＶ２ｍである場合に、光ビームＢ２の偏向角は図７におけるθ２ｍとなり、Ｖ２Ｍである場合には、光ビームＢ２の偏向角は図７におけるθ２Ｍとなる。また、光走査部１２ｂへの印加電圧が−Ｖ２Ｍである場合には、光ビームＢ２の偏向角は−θ２Ｍとなり、−Ｖ２ｍである場合には、光ビームＢ２の偏向角は−θ２ｍとなる。

そして、このように光ビームＢ１、Ｂ２を走査角度範囲Ａ１、Ａ２において走査し、前方障害物またはレーンマークから反射光が反射されると、受光部２０はこの反射光を受光し、ＥＣＵ３０は上述したように障害物またはレーンマークを検出する。

即ち、ＥＣＵ３０は、走査角度範囲Ａ１に存在する障害物によって反射された光ビームＢ１の反射光を受光して、障害物を検出し、車両と障害物との距離を計算する。より具体的には、時間計測回路２５は、光源ＬＤ１が光ビームＢ１を発生させた時刻と、受光素子２２が光ビームＢ１の反射光を受光した時刻との時間差を計測時間として測定し、ＥＣＵ３０はこの計測時間に基づいて、車両と障害物との距離を計算する。

また、ＥＣＵ３０は、走査角度範囲Ａ２に存在するレーンマークによって反射された光ビームＢ２の反射光を受光して、レーンマークを検出し、車両とレーンマークとの距離を計算する。より具体的には、時間計測回路２５は、光源ＬＤ２が光ビームＢ２を発生させた時刻と、受光素子２２が光ビームＢ２の反射光を受光した時刻との時間差を計測時間として測定し、ＥＣＵ３０はこの計測時間に基づいて、車両とレーンマークとの距離を計算する。

このように、ＥＣＵ３０は、受光部２０、増幅器２３、コンパレータ２４、時間計測回路２５と協働することにより、本実施の形態にかかる障害物検出部と、レーンマーク検出部として機能する。

従って、ＥＣＵ３０は、光走査部１２ｂに上述のように電圧を印加することにより、偏向角がθ２ｍ〜θ２Ｍ、−θ２Ｍ〜−θ２ｍとなる走査角度範囲Ａ２において光ビームＢ２を繰り返し走査させることができる。これにより、図７に示すように、車線の左右両端近傍に存在するレーンマークＭの近傍のみに絞って光ビームＢ２を繰り返し走査することが可能となる。

従来の光スキャナは、レーンマークＭを検出する場合に−θ２Ｍ〜θ２Ｍの範囲全体にわたって光ビームを走査する。従って、位置分解能を向上させてレーンマークＭの検出精度を向上させるためには、光源のパルス発生周波数を増加させる必要がある。

これに対して、本実施の形態によれば、上述のように、レーンマーク検出用光ビームＢ２の走査角度範囲Ａ２を車両の左右両側に分けて走査するため、光ビームＢ１、Ｂ２を走査する範囲をそれぞれ必要最低限の範囲に絞り込むことができる。従って、光源の発光周波数を増加させずとも光スキャナの位置分解能を向上させることが可能となり、光源のパルス発振数を削減して、光源の寿命低下を抑制することができる。

また、ＥＣＵ３０は、図８に示すように、ＬＤ１を発光させる区間Ｔ１と、ＬＤ２を発光させる区間Ｔ２とを周期的に切替えて、ＬＤ１とＬＤ２とが同時に発光することがないようにＬＤ１、ＬＤ２の制御信号を制御する。

従って、前方障害物を検出する区間Ｔ１においては、走査角度範囲Ａ１のみにおいて光ビームＢ１が走査され、走査角度範囲Ａ２の範囲には光ビームが照射されない。これにより、区間Ｔ１において、走査角度範囲Ａ２内のレーンマークＭによる反射光の検出を避けることができる。よって、前方障害物の誤検出を防止することができ、前方障害物の検出精度を向上させることができる。

同様に、レーンマークＭを検出する区間Ｔ２においては、走査角度範囲Ａ２のみにおいて光ビームＢ２が走査され、車線中央近傍の走査角度範囲Ａ１には光ビームが照射されない。これにより、区間Ｔ２において、走査角度範囲Ａ１に存在する前方障害物による反射光の検出を避けることができる。よって、レーンマークＭの誤検出を防止することができ、レーンマークＭの検出感度を向上させることができる。

上述のように、本実施の形態によれば、受光部２０が反射光を受光した場合に、その反射光が前方障害物からの反射光なのかレーンマークからの反射光なのかを容易かつ精度良く判別することができる。従って前方障害物とレーンマークとをそれぞれ精度良く検出することができる。

尚、光走査部１２ａを光導波路で構成する場合には、入力光学系１１としては光ビームを導波路の膜厚方向に集光するようなレンズ系を用いて、光導波路内部に光ビームを効率よく集光させることが望ましい。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態にかかるレーザレーダ装置２００は、第１の実施の形態とは異なる制御信号を送出することを特徴とする。即ち、第１の実施の形態においては、図８に示したように、光走査部１２ａ、１２ｂに対して常に電圧を印加し続けていた。これに対して、第２の実施の形態にかかるＥＣＵ３０は、光源ＬＤ１、ＬＤ２のいずれか一方を発光させていない場合には、その光源ＬＤ１またはＬＤ２に対応する光走査部１２ａまたは１２ｂに対して電圧を印加しない。

次に、図９を用いて、第２の実施の形態にかかるＥＣＵ３０が制御する制御信号について説明する。図９は、第２の実施の形態において、光走査部１２ａ、１２ｂに対する印加電圧と、光源ＬＤ１、ＬＤ２を制御する制御信号とをそれぞれ示す図である。

図９に示すように、本実施の形態のＥＣＵ３０は、光源ＬＤ１に制御信号を送出して光源ＬＤ１を発光させている区間Ｔ１では、光走査部１２ａに対する電圧印加は行うが、光走査部１２ｂに対しては電圧を印加しない。また、ＥＣＵ３０は、光源ＬＤ２に制御信号を送出して光源ＬＤ２を発光させている区間Ｔ２では、光走査部１２ｂに対する電圧印加は行うが、光走査部１２ａに対しては電圧を印加しない。

また、図８で示した第１の実施の形態においては、区間Ｔ１の長さと区間Ｔ２の長さとをほぼ同一としたが、図９に示すように、区間Ｔ１と区間Ｔ２の長さを異ならせてもよい。これにより、例えばレーンマーク検出にかける時間（区間Ｔ２）よりも前方の障害物検出にかける時間（区間Ｔ１）により長い時間をかけるなどして、検出にかける時間の比重を最適化することができる。

より具体的には、上述した具体的な設計例に関して、走査角度範囲Ａ１は２×θ１＝１７．６°であり、走査角度範囲Ａ２は左右合わせて２×（θ２Ｍ−θ２Ｍ）＝３．５°である。従って、走査角度範囲Ａ１は、走査角度範囲Ａ２の約５倍広い範囲となる。そこで、区間Ｔ１を区間Ｔ２の５倍程度の長さとすると、単位角度（例えば１°）あたりの検出時間、あるいは単位角度あたりの光ビームの走査時間を同程度とすることができ、前方障害物およびレーンマークの検出精度を同程度とすることができる。

（第３の実施の形態）
第３の実施の形態にかかるレーザレーダ装置３００は、第１の実施の形態にかかる送光部１０とは異なる送光部３１０を備えている。その他の構成はレーザレーダ装置１００の構成と同様であるので、ここでの説明を省略する。

図１０を参照して、本実施の形態にかかる送光部３１０の構成について説明する。図１０は、本実施の形態にかかる送光部３１０の構成を示す概略構成図（断面図）である。

第２の実施の形態で上述したように、区間Ｔ１と区間Ｔ２とで光源ＬＤ１と光源ＬＤ２の発光を切替える場合には、光源を１つとしてもよい。従って、本実施の形態の送光部３１０は、図１０に示すように、光源ＬＤを１つのみ備えている。また、送光部３１０は、ビームスプリッタ１７と、ミラー１８とを備えている。

図１０に示すように、送光部３１０は、光源ＬＤの出力光をビームスプリッタ１７で分岐させて、分岐した光ビームの一部を光走査部１２ａに入射させて、分岐した光ビームの一部を、ミラー１８を介して光走査部１２ｂに入射させる。

また、図１０に示すように、光走査部１２ａの後段には光吸収体１９ａが設けられており、光走査部１２ｂの後段には光吸収体１９ｂが設けられている。光吸収体１９ａ、１９ｂは、所定の偏向角以上で光走査部１２ａ、１２ｂから出力された光ビームＢ１、Ｂ２を吸収する。

図１１は、本実施の形態において、光走査部１２ａ、１２ｂに対する印加電圧と、光源ＬＤを制御する制御信号をそれぞれ示す図である。本実施の形態では、図１０に示すように光源ＬＤが１つだけ用いられるため、ＥＣＵ３０は、図１１に示すように常に一定の周期で光源ＬＤをパルス発光させる。

本実施の形態では、光ビームＢ１、Ｂ２のいずれか一方を一定時間ごとに光吸収体１９ａ、１９ｂに吸収させる。そして、吸収させずに出射させる方の光ビームＢ１またはＢ２によって、障害物またはレーンマークの検出を行う。

ＥＣＵ３０は、区間Ｔ１において、光走査部１２ａには−Ｖ１からＶ１まで印加電圧を線形的に増加させる一方で、光走査部１２ｂには一定の印加電圧Ｖ２Ｓを印加する。Ｖ２Ｓの値は、｜Ｖ２Ｓ｜＞｜Ｖ２Ｍ｜となるように設定される。

光吸収体１９ｂは、印加電圧がＶ２Ｓである場合に光走査部１２ｂから出射される光ビームＢ２が吸収できる位置に配置される。これにより、区間Ｔ１では、光走査部１２ｂから出射された光ビームＢ２が、光吸収体１９ｂに到達して吸収される。

また、ＥＣＵ３０は、区間Ｔ２において、光走査部１２ｂにはＶ２Ｍ〜Ｖ２ｍおよび−Ｖ２ｍ〜−Ｖ２Ｍの電圧を印加する一方で、光走査部１２ａには一定の印加電圧Ｖ１Ｓを印加する。

光吸収体１９ａは、印加電圧がＶ１Ｓである場合に光走査部１２ａから出射される光ビームＢ１が吸収できる位置に配置される。これにより、区間Ｔ２では、光走査部１２ａから出射された光ビームＢ１が、光吸収体１９ａに到達して吸収される。

本実施の形態によれば、上述のように、レーンマーク検出用の光ビームＢ２が光ビームＢ１の走査角度範囲Ａ１に誤って走査されてしまうことを防止できる。同様に、光ビームＢ１が車線端側近傍の、光ビームＢ２の走査角度範囲Ａ２に誤って走査されてしまうことを防止できる。これにより、前方障害物およびレーンマークの検出精度を向上させることができる。

尚、光吸収体１９ａ、１９ｂは、図１０に示すように出力光学系１３ａ、１３ｂの後段に配置してもよいし、或いは、光走査部１２ａ、１２ｂの直後に配置してもよい。

また、光吸収体１９ａ、１９ｂは、図１に示した偏向角モニタ１６としての機能を兼ねてもよい。この場合、光吸収体１９ａ、１９ｂとしては、例えばフォトダイオードを用いることができる。このようにすることで、レーザレーダ装置３００は、光走査部１２ａ、１２ｂに対する印加電圧と、光ビームＢ１、Ｂ２の偏向角との関係をモニタしながら、光ビームＢ１、Ｂ２の偏向角を制御することができる。

また、図１１では、区間Ｔ１と、区間Ｔ２とがほぼ同一の長さである場合を示したが、図９とともに上述したように、区間Ｔ１と区間Ｔ２の長さは異ならせてもよい。

（第４の実施の形態）
第４の実施の形態のレーザレーダ装置４００は、図１２に示すように、車両の進行方向（Ｚ軸方向）に対して左側のレーンマークＭＬと、車両の進行方向に対して右側のレーンマークＭＲとを、異なる光ビームによってそれぞれ照射することを特徴とする。

第４の実施の形態にかかるレーザレーダ装置４００は、第１の実施の形態にかかる送光部１０とは異なる送光部４１０を備えている。その他の構成はレーザレーダ装置１００の構成と同様であるので、ここでの説明を省略する。

次に、図１３を参照して、本実施の形態にかかる送光部４１０の構成について説明する。図１３は、本実施の形態にかかる送光部４１０の構成を示す概略構成図（断面図）である。

図１３に示すように、送光部４１０は、左側のレーンマークＭＬに入射される光ビームＢＬを発生させる光源ＬＤ（Ｌ）と、光源ＬＤ（Ｌ）から出射された光ビームＢＬを偏向して走査する光走査部１２Ｌと、光走査部１２Ｌから出射された光ビームＢＬの偏向角を調整する出力光学系１３Ｌと、を備えている。また、出力光学系１３Ｌは、光ビームＢＬに一定の偏向角を与えて光ビームＢＬの光軸をオフセットさせる光偏向素子として、プリズム９Ｌを備えている。

また、送光部４１０は、右側のレーンマークＭＲに入射される光ビームＢＲを発生させる光源ＬＤ（Ｒ）と、光源ＬＤ（Ｒ）によって出射された光ビームＢＲを偏向して走査する光走査部１２Ｒと、光走査部１２Ｒから出射された光ビームＢＲの偏向角を調整する出力光学系１３Ｒと、を備えている。また、出力光学系１３Ｒは、光ビームＢＲに一定の偏向角を与えて光ビームＢＲの光軸をオフセットさせる光偏向素子として、プリズム９Ｒを備えている。

次に、図１２を参照して、本実施の形態における光ビームＢＬ、ＢＲの走査方法について説明する。図１２は、光ビームＢＬ、ＢＲの走査角度範囲Ａ２Ｌ、Ａ２Ｒを説明する図（平面図）である。

図１２において、中心線ｃ１は、左側の走査角度範囲Ａ２Ｌを二分する線であり、中心線ｃ１に対応する偏向角−θｃは（−θ２Ｍ−（−θ２ｍ））／２である。同様に、中心線ｃ２は、右側の走査角度範囲Ａ２Ｒを二分する線であり、中心線ｃ２に対応する偏向角θｃは（θ２Ｍ−θ２ｍ）／２である。

図１２に示すように、光源ＬＤ（Ｌ）から出射された光ビームＢＬは、プリズム９Ｌによって−θｃだけ偏向されて、中心線ｃ１の方向に偏向される。即ち、光走査部１２Ｌに電圧が印加されていない状態で、出力光学系１３Ｌから出射される光ビームＢＬの偏向角が−θｃとなり、光ビームＢＬが中心線ｃ１上に出射される。そして、光走査部１２Ｌは、光ビームＢＬを車線左側の走査角度範囲Ａ２Ｌにおいて走査する。図示するように、走査角度範囲Ａ２Ｌに対応する光ビームＢＬの偏向角は、−θ２Ｍ〜−θ２ｍである。

また、光源ＬＤ（Ｒ）から出射された光ビームＢＲは、プリズム９Ｒによってθｃだけ偏向されて、中心線ｃ２の方向に偏向される。即ち、光走査部１２Ｒに電圧が印加されていない状態で、出力光学系１３Ｒから出射される光ビームＢＲの偏向角がθｃとなり、光ビームＢＲが中心線ｃ２上に出射される。そして、光走査部１２Ｒは、光ビームＢＲを車線右側の走査角度範囲Ａ２Ｒにおいて走査する。図示するように、走査角度範囲Ａ２Ｒに対応する光ビームＢＲの偏向角は、θ２ｍ〜θ２Ｍである。

次に、図１４を用いて、本実施の形態のＥＣＵ３０による光走査部１２ａ、１２Ｌ、１２Ｒと、光源ＬＤ１、ＬＤ（Ｌ）、ＬＤ（Ｒ）との制御方法について説明する。図１４は、本実施の形態において、光走査部１２ａ、１２Ｌ、１２Ｒに対する印加電圧と、光源ＬＤ１、ＬＤ（Ｌ）、ＬＤ（Ｒ）を制御する制御信号とをそれぞれ示す図である。

図１４に示すように、本実施の形態のＥＣＵ３０は、区間Ｔ１では、光源ＬＤ１に制御信号を送出して光源ＬＤ１を発光させ、区間Ｔ２では、光源ＬＤ（Ｌ）に制御信号を送出して光源ＬＤ（Ｌ）を発光させ、区間Ｔ３では、光源ＬＤ（Ｒ）に制御信号を送出して光源ＬＤ（Ｒ）を発光させる。このように発光タイミングを切替えることにより、光源ＬＤ１、ＬＤ（Ｌ）、ＬＤ（Ｒ）の互いの反射光が干渉することを防ぐことができる。

また、図１４に示すように、ＥＣＵ３０は光スキャナ駆動回路１５を制御して、光走査部１２Ｌに対する印加電圧を−Ｖ２ｃからＶ２ｃまで線形的に増加させ、印加電圧がＶ２ｃとなったら再び印加電圧を−Ｖ２ｃからＶ２ｃまで線形的に増加させ、これを周期的に繰り返すように制御する。

光走査部１２Ｌに対する印加電圧がゼロである場合には、光ビームＢＬの偏向角は上述のように−θｃとなる。従って、ＥＣＵ３０は、中心線ｃ１を中心として、偏向角を−θ２Ｍ〜−θ２ｍで制御して、光ビームＢＬを走査角度範囲Ａ２Ｌにおいて走査させる。

即ち、光走査部１２Ｌへの印加電圧が−Ｖ２ｃである場合に、光ビームＢＬの偏向角は−θ２Ｍ（図７参照）となり、光走査部１２Ｌへの印加電圧がＶ２ｃである場合に、光ビームＢＬの偏向角は−θ２ｍとなる。本実施の形態では、印加電圧がゼロである場合に、光ビームＢＬは−θｃだけオフセットされているから、例えば偏向角を−θ２Ｍとする場合に印加する電圧−Ｖ２ｃは、図８における−Ｖ２Ｍよりも大幅に減少させることができる。

また、図１４に示すように、ＥＣＵ３０は光スキャナ駆動回路１５を制御して、光走査部１２Ｒに対する印加電圧を−Ｖ３ｃからＶ３ｃまで線形的に増加させ、印加電圧がＶ３ｃとなったら再び印加電圧を−Ｖ３ｃからＶ３ｃまで線形的に増加させ、これを周期的に繰り返すように制御する。

光走査部１２Ｒに対する印加電圧がゼロである場合には、光ビームＢＲの偏向角は上述のようにθｃとなる。従って、ＥＣＵ３０は、中心線ｃ２を中心として、偏向角をθ２Ｍ〜θ２ｍで制御して、光ビームＢＲを走査角度範囲Ａ２Ｒにおいて走査させる。

即ち、光走査部１２Ｒへの印加電圧が−Ｖ３ｃである場合に、光ビームＢＲの偏向角はθ２ｍ（図７参照）となり、光走査部１２Ｒへの印加電圧がＶ３ｃである場合に、光ビームＢＲの偏向角はθ２Ｍとなる。このように、本実施の形態では、印加電圧がゼロである場合に、光ビームＢＲはθｃだけオフセットされているから、例えば偏向角をθ２Ｍとする場合に印加する電圧Ｖ３ｃは、図８におけるＶ２Ｍよりも大幅に減少させることができる。

本実施の形態によれば、上述のように、印加電圧がゼロである場合の偏向角をそれぞれθｃ、−θｃだけオフセットさせているため、オフセット角（−θｃ、θｃ）を中心として光ビームＢＬ、ＢＲを比較的狭い範囲だけ走査すればよい。従って、光走査部１２Ｌ、１２Ｒに印加する電圧を減少させることができ、レーザレーダ装置４００における消費電力量を削減することができる。

尚、上述したように、区間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の長さはそれぞれ異なる長さとしてもよい。また、図１４において、光源ＬＤ１、ＬＤ（Ｌ）、ＬＤ（Ｒ）を発光させない区間においては、該当する光源に対応する光走査部１２ａ、１２Ｌ、１２Ｒに対して電圧を印加させないように構成するとしてもよい。

また、図１３では、各光走査部１２ａ、１２Ｌ、１２Ｒに対してそれぞれ光源ＬＤ１、ＬＤ（Ｌ）、ＬＤ（Ｒ）を設けるとしたが、光源は２つ以下としてもよい。即ち、図１０とともに上述したように、１つの光源から発生させた光ビームをビームスプリッタおよびミラーを用いて３本の光ビームに分岐させて、各光走査部１２ａ、１２Ｌ、１２Ｒに入射させるとしてもよい。

（第５の実施の形態）
第４の実施の形態では、出力光学系１３Ｌ、１３Ｒにプリズム９Ｌ、９Ｒを設けて、光ビームＢＬ、ＢＲを左右それぞれのレーンマークＭＬ、ＭＲに向けて照射するとした。これに対し、第５の実施の形態では、光源ＬＤ（Ｌ）、ＬＤ（Ｒ）、光走査部１２Ｌ、１２Ｒ、出力光学系１３Ｌ、１３Ｒの配置を調整することにより、光ビームＢＬ、ＢＲの偏向角を−θｃ、θｃ（図１２参照）だけオフセットさせることを特徴とする。

第５の実施の形態のレーザレーダ装置５００は、第１の実施の形態にかかる送光部１０とは異なる送光部５１０を備えている。その他の構成はレーザレーダ装置１００の構成と同様であるので、ここでの説明を省略する。

次に、図１５を参照して、本実施の形態にかかる送光部５１０の構成について説明する。図１５は、本実施の形態にかかる送光部５１０の構成を示す概略構成図（断面図）である。

図１５において、点線で示されている光軸Ｘ１、ＸＬ、ＸＲは、それぞれ光源ＬＤ１、ＬＤ（Ｌ）、ＬＤ（Ｒ）から出射される光ビームＢ１、ＢＬ、ＢＲの光軸である。即ち、光軸Ｘ１、ＸＬ、ＸＲは、光ビームＢ１、ＢＬ、ＢＲが光走査部１２ａ、１２Ｌ、１２Ｒおよび出力光学系１３ａ、１３Ｌ、１３Ｒによって偏向されない場合の光ビームの進行方向である。

図１５に示すように、光源ＬＤ（Ｌ）は、光軸ＸＬを光軸Ｘ１に対して−θｃだけ傾斜させて配置され、光源ＬＤ（Ｒ）は、光軸ＸＲを光軸Ｘ１に対してθｃだけ傾斜させて配置される。

尚、光走査部１２ａ、１２Ｌ、１２Ｒの制御方法は、第４の実施の形態で図１４とともに説明した方法と同様でよいため、ここでの説明は省略する。

本実施の形態によれば、光ビームＢＬ、ＢＲの光軸をレーンマークに向けてオフセットさせているため、光走査部１２Ｌ、１２Ｒに印加する電圧を減少させることができ、レーザレーダ装置５００における消費電力量を削減することができる。

尚、第４、第５の実施の形態において、光走査部１２ａ、１２Ｌ、１２Ｒを１つの電気光学材料の基板１に作製するとしてもよい。これにより、１つの基板上に各光走査部１２ａ、１２Ｌ、１２Ｒを簡単に形成することができる。

（第６の実施の形態）
第６の実施の形態にかかるレーザレーダ装置６００は、第１の実施の形態にかかる送光部１０とは異なる送光部６１０を備えている。その他の構成はレーザレーダ装置１００の構成と同様であるので、ここでの説明を省略する。

次に、図１６を参照して、本実施の形態にかかる送光部６１０の構成について説明する。図１６は、本実施の形態にかかる送光部６１０の構成を概略構成図（断面図）である。

図１６に示すように、本実施の形態にかかる送光部６１０は、出力光学系１３ａ、１３ｂの後段に、λ／２板２６を備えている。尚、λ／２板２６を、出力光学系１３ａ、１３ｂの前段に配置するとしてもよい。

ここで、光スキャナ１２を通過した光ビームＢ１、Ｂ２は、図１６において、Ｙ軸方向に電界成分が振動するような直線偏光の光ビームとなり、電気光学効果による屈折率変化が大きくなるような光ビームとして伝播することとなってしまう。

そこで、本実施の形態では、出力光学系１３ａ、１３ｂの後段にλ／２板２６を配置する。λ／２板２６は、直線偏光の偏光方向を変える光学素子であり、光ビームＢ１、Ｂ２の電界の振動方向をＹ軸に対して４５°傾けて、偏光方向を変える。これにより、送光部６１０から出射される光ビームＢ１、Ｂ２を、ｐ波、ｓ波それぞれの偏光成分を有し、かつ、それぞれの偏光成分の光強度が等しい直線偏光とすることができる。

また、図示はしないが、受光部２０（図１参照）において、偏光ビーム分離素子等を配置して、光ビームＢ１、Ｂ２に対してｐ波とｓ波とを分離して、それぞれの反射強度を受光素子２２でモニタするとしてもよい。

一般に、光ビームを反射した物体や物体の表面状態によって、それら物体から反射される反射光の偏光成分（ｐ波成分およびｓ波成分）は異なる。そこで、上述のようにｐ波とｓ波の反射強度をそれぞれ受光部２０でモニタして、ｐ波およびｓ波の反射強度の比を解析することにより、レーザ光を反射した物体を特定したり、路面状況を把握したりすることができる。

一例として、レーンマークからの反射光は、晴天時と雨天時とでｐ波とｓ波の反射率が異なり、周囲の明るさによっても異なる。そこで例えば、予めそれぞれの条件における反射率を測定して記憶部に格納しておき、受光部２０で検出したｐ波とｓ波の反射強度の比を格納されているデータと照合する。このようにすることで、走行中の路面の濡れ状態を精度良く把握することができる。

以上のように、第１〜第６の実施の形態によれば、レーンマークを検出するための光ビームＢ２を、レーンマーク近傍の狭い走査角度範囲Ａ２で走査すればよいので、光源の発光周波数を増加させる必要がない。従って、光源の寿命を大きく低減することなく、レーンマークを高精度に検出することができる。また、車線中央付近にはレーンマーク検出用の光ビームＢ２を照射しないので、前方障害物からの反射光をレーンマークからの反射光であるとして誤検出することを防止できる。

１００、２００、３００、４００、５００、６００ レーザレーダ装置
１ 基板
ａ、ｂ 表面
Ｅａ、Ｅｂ、Ｅａ２、Ｅｂ２ 電極
２ 分極反転領域
５ 拡大光学系
６ 凸レンズ
７ 凹レンズ
８ ミラー
９Ｌ、９Ｒ プリズム
１０、３１０、４１０、５１０、６１０ 送光部
１１ 入力光学系
１２ 光スキャナ
１２ａ、１２ｂ、１２Ｌ、１２Ｒ 光走査部
１３、１３ａ、１３ｂ、１３Ｌ、１３Ｒ 出力光学系
１４ ＬＤ駆動回路
１５ 光スキャナ駆動回路
１６ 偏向角モニタ
１７ ビームスプリッタ
１８ ミラー
１９ａ、１９ｂ 光吸収体
２０ 受光部
２１ 受光レンズ
２２ 受光素子
２３ 増幅器
２４ コンパレータ
２５ 時間計測回路
２６ λ／２板
３０ ＥＣＵ
φ 入射角
φ１ 傾斜角
θ１、θ２Ｍ、θ２ｍ、−θ１、−θ２Ｍ、−θ２ｍ 偏向角
θｙ Ｙ軸方向の広がり角
Ｂ１、Ｂ２、ＢＬ、ＢＲ 光ビーム
Ａ１、Ａ２、Ａ２Ｌ、Ａ２Ｒ 走査角度範囲
ＬＤ、ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ（Ｌ）、ＬＤ（Ｒ） 光源
ｈ 路面から光軸中心までの距離
Ｌ１ 距離の下限値
Ｌ２ 距離の上限値
Ｍ レーンマーク
ｗ 車線幅
Ｒ 路面

特開２０００−１４７１２４号公報

Claims (23)

1. 光ビームを発生させる光源と、
   前記光ビームを偏向させて、車両の進行方向を中心として前記車両の車幅方向に対して設けられた第１の走査角度範囲において走査する第１光走査部と、
   前記光ビームを偏向させて、前記車幅方向に対して左右に分割されている第２の走査角度範囲において走査する第２光走査部と、
   前記第１の走査角度範囲内に存在する障害物によって反射された前記光ビームの反射光を受光して、前記障害物を検出する障害物検出部と、
   前記第２の走査角度範囲内に存在するレーンマークによって反射された前記光ビームの反射光を受光して、前記レーンマークを検出するレーンマーク検出部と、
   を備えることを特徴とするレーザレーダ装置。
2. 前記第２走査部が前記光ビームを走査する前記第２の走査角度範囲は、前記車幅方向に沿って前記第１の走査角度範囲の外側に設けられていること、を特徴とする請求項１記載のレーザレーダ装置。
3. 前記第１光走査部および前記第２光走査部は、電圧を印加した領域の屈折率が変化する電気光学材料の基板と、前記基板を挟み込んで設けられた電極とから構成され、
   前記電極に電圧を印加し、当該電圧が印加された前記基板内の領域の屈折率を変化させて屈折率変化領域を形成することにより、前記第１光走査部または前記第２光走査部の偏向角を制御して、前記第１の走査角度範囲または前記第２の走査角度範囲において前記光ビームをそれぞれ走査させる制御部をさらに備えること、
   を特徴とする請求項１記載のレーザレーダ装置。
4. 前記光源は、
   前記第１光走査部に入射させる前記光ビームを出射する第１光源と、
   前記第２光走査部に入射させる前記光ビームを出射する第２光源と、を備え、
   前記制御部は、前記第１光源と前記第２光源とを交互に発光させて前記光ビームを出射させること、
   を特徴とする請求項３に記載のレーザレーダ装置。
5. 前記第１光走査部から出射された前記光ビームの偏向角を拡大する第１出力光学系と、
   前記第２光走査部から出射された前記光ビームの偏向角を拡大する第２出力光学系と、
   を備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のレーザレーダ装置。
6. 前記第２出力光学系の拡大倍率は、前記第１出力光学系の拡大倍率より大きいこと、
   を特徴とする請求項５記載のレーザレーダ装置。
7. 前記制御部は、前記第１光源を発光させる区間の長さを、前記第２光源を発光させる区間の長さよりも長くして発光させること、
   を特徴とする請求項３ないし６のいずれか１つに記載のレーザレーダ装置。
8. 前記制御部は、前記第１光源を発光させる区間の長さと、前記第２光源を発光させる区間の長さとの比を設定する場合に、前記第１の走査角度範囲を、前記第１光源を発光させる区間の長さで除した単位時間あたりの前記第１光源の発光パルス数と、前記第２の走査角度範囲を、前記第２光源を発光させる区間の長さで除した単位時間あたりの前記第２光源の発光パルス数と、を同程度とすること、
   を特徴とする請求項７記載のレーザレーダ装置。
9. 前記光源から出射された前記光ビームを複数に分割して、分割した前記光ビームを前記第１光走査部と、前記第２光走査部とに入射させるビームスプリッタを備えること、
   を特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載のレーザレーダ装置。
10. 前記第１光走査部および前記第２光走査部から所定の偏向角以上で出射される前記光ビームをそれぞれ吸収する光吸収体を備え、
    前記制御部は、
    前記第１光走査部から前記光ビームを前記第１の走査角度範囲に出射する場合には、前記第２光走査部から出射する前記光ビームを前記光吸収体に入射させて、
    前記第２光走査部から前記光ビームを前記第２の走査角度範囲に出射する場合には、前記第１光走査部から出射する前記光ビームを前記光吸収体に入射させること、
    を特徴とする請求項３ないし９のいずれか１つに記載のレーザレーダ装置。
11. 前記第２光源は複数設けられること、
    を特徴とする請求項４ないし１０のいずれか１つに記載のレーザレーダ装置。
12. 前記第２光源は２つ設けられ、
    前記車両の左側の前記レーンマークに入射される前記光ビームを出射する左側光源と、
    前記車両の右側の前記レーンマークに入射される前記光ビームを出射する右側光源と、
    を備えることを特徴とする請求項４ないし１１のいずれか１つに記載のレーザレーダ装置。
13. 前記制御部は、前記第１光源と、前記左側光源と、前記右側光源と、を１つずつ発光させること、
    を特徴とする請求項１２記載のレーザレーダ装置。
14. 前記第２出力光学系は、前記第２光走査部から出射された前記光ビームの光軸を、前記第２の走査角度範囲の中心線の方向に偏向させる光偏向素子を備えること、
    を特徴とする請求項５ないし１３のいずれか１つに記載のレーザレーダ装置。
15. 前記第１光源の光軸は、前記車両の進行方向に向けられており、
    前記第２光源の光軸は、前記車両の進行方向に対して、前記車幅方向に沿って外側に向けられていること、
    を特徴とする請求項４ないし１４のいずれか１つに記載のレーザレーダ装置。
16. 前記第１光走査部および前記第２光走査部から出射された前記光ビームの位相を、それぞれ１８０度偏光させるλ／２板を備えること、
    を特徴とする請求項１ないし１５のいずれか１つに記載のレーザレーダ装置。
17. 前記第２出力光学系は、
    前記第２光走査部から出射された前記光ビームを、前記車両が走行する路面に入射する方向に偏向させるミラーを備えること、
    を特徴とする請求項５ないし１６のいずれか１つに記載のレーザレーダ装置。
18. 前記第１光走査部および前記第２光走査部は、１枚の前記基板上に形成されていること、
    を特徴とする請求項３ないし１７のいずれか１つに記載のレーザレーダ装置。
19. 前記光源から出射された前記光ビームを前記第１光走査部に導入するとともに、前記光源から出射された前記光ビームを前記第２光走査部に導入する入力光学系を備えること、
    を特徴とする請求項１ないし１８のいずれか１つに記載のレーザレーダ装置。
20. 前記電極は鋸歯形状で設けられ、
    前記制御部は、前記電極に電圧を印加することにより、前記基板内にプリズム形状の前記屈折率変化領域を形成すること、
    を特徴とする請求項３ないし１９のいずれか１つに記載のレーザレーダ装置。
21. 前記基板は、プリズム形状の分極反転領域を備えており、
    前記制御部は、前記電極に電圧を印加することにより、前記分極反転領域に電圧を印加して、前記屈折率変化領域を形成すること、
    を特徴とする請求項３ないし１９のいずれか１つに記載のレーザレーダ装置。
22. 前記制御部は、前記光源をパルス発光させること、
    を特徴とする請求項３ないし２１のいずれか１つに記載のレーザレーダ装置。
23. 前記第１出力光学系および前記第２出力光学系は、凸レンズと、前記凸レンズとは焦点距離が異なる凹レンズと、をそれぞれ備えていること、
    を特徴とする請求項５ないし２２のいずれか１つに記載のレーザレーダ装置。

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