JP3632067B2 - 障害物検知装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車両のオートスピードコントロール、オートストップコントロール等に用いて好適な障害物検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、車両には、高速道路のようにほぼ一定の速度で巡航するときに使用するオートスピードコントロール（ＡＳＣＤ）を備えたものがある。このオートスピードコントロールには、設定された所定速度で巡航させる速度制御方式のオートスピードコントロールと、先行車両との車間距離を一定に保つ速度で巡航させ、先行車両が消失した場合には設定された所定速度で巡航させるようにした車間距離制御方式のオートスピードコントロールとの２種類がある。
【０００３】
そして、車間距離制御方式のオートスピードコントロールは、先行車両との車間距離が一定距離となる速度で巡航するようにアクセル開度を制御アクチュエータによって制御し、車間距離が近づいたときにはアクセル開度を閉じ、さらに自動的にブレーキングを行って減速し、車間距離が広がったときにはアクセル開度を開いて加速し、車間距離を常に一定に保つようにしたものである。
【０００４】
また、この先行車両との車間距離を測定する方法の一つとして障害物検知装置がある。この障害物検知装置は、発信信号を受けて車両の進行方向に探査波を発信する発信手段と、該発信手段から発信される探査波が障害物となる先行車両で反射したときの反射波を受信し、受信信号を出力する受信手段とにより構成されている。
【０００５】
一般に、車両の後部には、リフレックスリフレクタを備えたテールランプが配設されているから、障害物検知装置では、このリフレックスリフレクタに探査波を照射して反射した反射波を受信手段で受信している。そして、障害物検知装置では、コントロールユニットによって発信手段と受信手段とを監視し、発信信号の発信から受信信号の受信までの時間を計測することにより、車間距離を測定している。
【０００６】
しかし、発信手段から発信される探査波は、車両の向きに対して決められた方向でしかも一定の広がりを持たせて発信させているため、道路がカーブや坂道となったときには、先行車両を見失ってしまうことがしばしばあった。
【０００７】
そこで、従来技術による障害物検知装置として、例えば特開平１０−１４８６７５号公報、特開平１０−１４７１９７号公報等に示すものが知られている。
【０００８】
これらの従来技術では、発信手段に該発信手段を揺動させる走査手段を設けることにより、絞ったビーム幅の探査波を、車両の進行方向にある範囲（例えば、長さ１００ｍ、左右に３．５ｍ）で揺動させ、先行車両を監視していた。そして、探査波が先行車両を捕捉した後は、探査波を走査手段によって先行車両の移動に合わせて追従させている。
【０００９】
これにより、従来技術の障害物検知装置では、先行車両を捕捉した後、道路がカーブや坂道となったときでも、探査波で先行車両を見失うことなく追従し続けることが可能となる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したように、従来技術による障害物検知装置に使用される探査波は、ビーム幅を絞っているから、該探査波のエネルギ密度が高くなっている。このため、揺動される探査波は、先行車両よりも前方を走行している車両、停車中の車両、ガードレール、外壁等を先行車両として捕捉してしまう可能性がある。
【００１１】
また、探査波を揺動させるための走査手段には、モータ等のアクチュエータを用いて探査波を揺動させている。このため、先行車両を捕捉するまでの間、このアクチュエータを駆動させて探査波を揺動させているため、消費電力が嵩んでしまうという問題がある。
【００１２】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明は先行車両の監視を大きなビーム幅を有する第１の探査波で行い、該第１の探査波で先行車両を捕捉した後は小さなビーム幅を有する第２の探査波で先行車両の追従を行うことのできる障害物検知装置を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に適用される障害物検知装置は、発信信号を受けて車両の進行方向に探査波を発信する発信手段と、該発信手段から発信される探査波が障害物で反射したときの反射波を受信し、受信信号を出力する受信手段とにより構成している。
【００１４】
そして、上述した課題を解決するために、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、発信手段を、発信信号を受けてレーザ光を発生する発信素子と、該発信素子から発生したレーザ光を透過させることにより、該レーザ光を大きなビーム幅を有する第１の探査波に変えて進行方向に照射する第１の発信レンズと、前記発信素子から発生したレーザ光を透過させることにより、該レーザ光を小さなビーム幅を有する第２の探査波に変えて前記進行方向に照射する第２の発信レンズと、少なくとも第２の探査波の照射方向を変更するため該第２の発信レンズを移動させるレンズ移動手段と、前記受信手段から出力される受信信号に基づいて該レンズ移動手段を作動させて第２の探査波の照射方向を変更し、該第２の探査波を前記障害物に照射させる照射方向制御手段とを備え、前記レンズ移動手段は、前記第２の発信レンズを少なくとも左，右方向に動かすレンズ移動機構と、該レンズ移動機構を駆動するアクチュエータとから構成し、前記照射方向制御手段は、前記受信手段から出力される受信信号を受け、該受信手段で受信した反射波が前記第１の探査波による第１の反射波か前記第２の探査波による第２の反射波かを判定する反射波判定手段と、該反射波判定手段により前記受信手段で受信された反射波が第１の反射波であると判定したとき、前記レンズ移動機構を作動させて第２の探査波が障害物に向けて照射させるための駆動信号を前記アクチュエータに出力する駆動信号出力手段とによって構成したことにある。
【００１５】
このように構成したことにより、第１の発信レンズから照射される大きなビーム幅を有する第１の探査波は、低いエネルギ密度となっている。このため、この第１の探査波は、車両の後部に設けたリフレックスリフレクタに当たったときのみ反射して第１の反射波となり、受信手段でこの第１の反射波を受信する。そして、受信手段から出力される受信信号は、エネルギ密度の低い第１の反射波を受けているため比較的小さな値となる。
【００１６】
また、第２の発信レンズから照射される小さなビーム幅を有する第２の探査波は、高いエネルギ密度となっている。このため、この第２の探査波は、障害物に当たったときに反射して第２の反射波となり、受信手段でこの第２の反射波を受信する。そして、受信手段から出力される受信信号は、エネルギ密度の高い第２の反射波を受けているため比較的大きな値となる。
【００１７】
このように、受信手段から出力される受信信号の大きさにより、次のように判定することができる。即ち、受信信号の出力がない場合には、第１の探査波が照射される広い範囲内には先行車両が存在してないと判定し、受信信号が小さな値となった場合には、先行車両に第１の探査波が当たっているから、第１の探査波が照射される広い範囲内に先行車両が存在していると判定し、受信信号が大きな値となった場合には、先行車両に第２の探査波が当たっていると判定することができる。
【００１８】
しかも、照射方向制御手段では、第２の探査波を先行車両に向けて照射されるようにレンズ移動手段を用いて第２の発信レンズの位置を制御しているから、受信手段から出力される受信信号を、例えば小さな値から大きな値となるようにでき、受信信号が大きな値を出力し続ける状態を維持することによって、先行車両に第２の探査波を照射し続けることができる。
このとき、照射方向制御手段は、反射波判定手段と駆動信号出力手段とによって構成したから、反射波判定手段では、受信手段から出力される受信信号を受け、この受信信号により受信手段で受信した反射波が第１の反射波か第２の反射波かを判定し、駆動信号出力手段では、この反射波判定手段で反射波が第１の反射波であると判定したときに、受信手段で受信される反射波を第２の反射波とするための駆動信号をアクチュエータに向けて出力し、該アクチュエータを駆動してレンズ移動機構を作動させることにより、第２の発信レンズを移動させて第２の探査波の照射方向を変更する。
【００１９】
このように、大きなビーム幅を有する第１の探査波は、該第１の探査波が照射される広い範囲内に先行車両が存在するか否かを監視し、小さなビーム幅を有する第２の探査波は、照射方向制御手段によりレンズ移動手段を用いて第２の探査波の照射方向を変更して先行車両に当て続けるようにしたから、レンズ移動手段では、第２の探査波を先行車両の移動に対して照射方向を変更し、第２の探査波で先行車両を追従させることができる。
【００２０】
請求項２の発明では、第１の発信レンズは２個のレンズから構成し、前記第２の発信レンズは該各第１の発信レンズのほぼ中央に配置したことにある。
【００２１】
このように、第２の探査波の例えば左，右に第１の探査波を配置しているから、車両の進行方向に照射される２個の第１の探査波が交わる部分に第２の探査波を配置することができる。しかも、該各第１の探査波が照射される範囲を左，右方向に広げて先行車両を監視することができる。
【００２４】
請求項３の発明では、反射波判定手段を、受信信号が予め定められたレベル値よりも高い出力レベルにあるとき受信手段で受信した反射波が第２の探査波による第２の反射波と判定し、前記受信信号が予め定められたレベル値よりも低い出力レベルにあるとき受信手段で受信した反射波が第１の探査波による第１の反射波として判定する構成としたことにある。
【００２５】
ここで、受信手段で受信される反射波がエネルギ密度の低い第１の反射波である場合には、受信手段から出力される受信信号は小さな値を出力し、エネルギ密度の高い第２の反射波の場合には、大きな値を出力する。
【００２６】
このため、反射波判定手段では、受信信号がレベル値よりも高い出力レベルにあるときには、第２の探査波が先行車両に当たっていると判定し、受信信号がレベル値よりも低い出力レベルにあるときには、第１の探査波が照射される広い範囲内に先行車両が存在していると判定することができる。
【００２７】
請求項４の発明では、受信手段を、反射波を受信したとき個別に複数の受信信号を出力する複数個の光電変換素子として構成し、駆動信号出力手段を、該各光電変換素子から出力される個々の受信信号に基づいて駆動手段に駆動信号を出力する構成としたことにある。
【００２８】
このように、例えば受信手段を４個の光電変換素子がそれぞれ隣接するように配置した場合、障害物が正面に位置したときには４個の光電変換素子の中央に集まり、４個の光電変換素子から受信信号が出力される。また、いずれか１個の光電変換素子から出力信号が出力されたときには、この光電変換素子に対応した探査波の照射方向を認識できる。そして、駆動信号出力手段では、この照射方向からアクチュエータに出力される駆動信号を設定することにより、先行車両の移動に対して第２の探査波を追従させることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による実施の形態を、図１ないし図１６に従って詳細に説明する。まず、図１ないし図１３に基づいて、第１の実施の形態による障害物検知装置について述べる。
【００３０】
１は自車Ａ（車両）の前側に装備された障害物検知装置としての先行車両検知装置で、該先行車両検知装置１は後述する探査波発信部２、反射波受信部１１およびコントロールユニット１５等から構成されている。なお、便宜上、先行車両検知装置１が装着された車両を自車Ａとし、該自車Ａの前を走行する車両を先行車両Ｂとする。また、先行車両Ｂの後部中央にはリフレックスリフレクタｒが設けられている。
【００３１】
２は後述するコントロールユニット１５と共に発信手段を構成する探査波発信部で、該探査波発信部２は、コントロールユニット１５から出力される発信信号Ｖａ （例えば、０．１〜１．０ＭＨｚ の周波数）を受けて信号を後述の発信素子４に向けて出力する発信回路３と、該発信回路３の出力側に接続され、前記周波数に対応した断続的なレーザ光Ｌを発生するレーザダイオードからなる発信素子４と、該発信素子４から発生するレーザ光Ｌを透過させることにより、該レーザ光Ｌを大きなビーム幅を有する第１の探査波Ｔ１Ｌ，Ｔ１Ｒに広げる第１の発信レンズ５，６と、前記発信素子４から発生するレーザ光Ｌを透過させることにより、該レーザ光Ｌを小さなビーム幅を有する第２の探査波Ｔ２ に絞り込む第２の発信レンズ７と、該発信レンズ５，６，７を保持するレンズ保持器９を少なくとも左，右方向に移動させることにより、探査波Ｔ１Ｌ，Ｔ１Ｒ，Ｔ２ の照射方向を変更するレンズ移動機構８と、該レンズ移動機構８を駆動するアクチュエータ１０とによって構成されている。
【００３２】
ここで、レンズ保持器９に保持された発信レンズ５，６，７は、中央に第２の発信レンズ７が配置され、その左，右に第１の発信レンズ５，６が配置されている。
【００３３】
また、レンズ保持器９に保持された発信レンズ５，６，７の配置から、該発信レンズ５，６，７から照射される探査波Ｔ１Ｌ，Ｔ１Ｒ，Ｔ２ は、図２、図６に示す如く、左，右に大きなビーム幅（例えば、長さ１００ｍ、幅１．５〜２ｍ）を有する第１の探査波Ｔ１Ｌ，Ｔ１Ｒが位置し、該探査波Ｔ１Ｌ，Ｔ１Ｒが交わる位置には小さなビーム幅（例えば、長さ１００ｍ、幅０．０５ｍ）を有する第２の探査波Ｔ２ が配置されている。
【００３４】
さらに、アクチュエータ１０は、レンズ移動機構８の可動部（図示せず）に連結され、コントロールユニット１５から出力される駆動信号Ｖｃ を受けてレンズ移動機構８を駆動し、レンズ保持器９の位置を矢示ａ方向に移動させるものである（図１参照）。これにより、アクチュエータ１０は、レンズ移動機構８によりレンズ保持器９を矢示ａ方向に移動させ、発信レンズ５，６，７から進行方向に向けて照射される探査波Ｔ１Ｌ，Ｔ１Ｒ，Ｔ２ の照射方向を左，右に変更するものである。
【００３５】
１１は受信手段としての反射波受信部で、該反射波受信部１１は、探査波発信部２から発信した探査波Ｔ１Ｌ，Ｔ１Ｒが先行車両Ｂで反射したときの反射波Ｒを後述する受信素子１３に対して焦点を合わせる受信レンズ１２と、該受信レンズ１２を透過した反射波Ｒを受信することにより探査波Ｔが反射して反射波Ｒとなる位置（先行車両の位置）を検出して出力信号を導出する受信素子１３と、該受信素子１３の出力側に接続され、該受信素子１３から出力される出力信号の補正を行ってコントロールユニット１５に受信信号Ｖｂ を出力する受信回路１４とによって構成されている。
【００３６】
ここで、受信素子１３は、複数個の光電変換素子としてのフォトダイオード、具体的には例えば４個のフォトダイオード１３Ａ〜１３Ｄからなり（図３参照）、該ダイオード１３Ａ〜１３Ｄには受信回路１４Ａ〜１４Ｄ（１４Ｂ，１４Ｃは省略）がそれぞれ接続されている。また、受信レンズ１２の焦点距離は、反射波Ｒが受信素子１３の表面上で焦点が合うように設定されている。
【００３７】
また、受信素子１３は、図３と図４に示すように、光電変換素子からなるＰＩＮ型のフォトダイオード１３Ａ〜１３Ｄを２×２の正方形状に配列することにより構成されている。従って、フォトダイオード１３Ａ〜１３Ｄは、反射波Ｒが照射される位置により、該フォトダイオード１３Ａ〜１３Ｄのうち、フォトダイオードが１個のみで検出されるエリアが４個、第１，第２で検出されるエリアが４個、４個で検出されるエリアが１個である。この場合、４個のフォトダイオード１３Ａ〜１３Ｄであっても、９種類のエリアに分けて探査波Ｔの照射方向を検出することができる（表１参照）。
【００３８】
【表１】

【００３９】
ここで、図３と図４に示すように、例えば受信信号Ｖｂ がフォトダイオード１３Ｂのみから出力されている場合には、反射波Ｒが照射されるエリアは「５」となる。また、受信信号Ｖｂ が２個のフォトダイオード１３Ａ，１３Ｄから出力されている場合には、反射波Ｒ′が照射されているエリアは「２」となる。さらに、受信信号Ｖが４個のフォトダイオード１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄから出力されている場合には、反射波Ｒ″が照射されているエリアは「１」となる。このようにフォトダイオード１３Ａ〜１３Ｄからそれぞれ出力される受信信号Ｖｂによって、受信レンズ１２を通して受信素子１３で探査される範囲を、９個のエリアに分けて検出することができる。
【００４０】
１５は照射方向制御手段等を備えたコントロールユニットで、該コントロールユニット１５はマイクロコンピュータ等により構成され、入力側には反射波受信部１１の受信回路１４Ａ〜１４Ｄが接続され、出力側には探査波発信部２側のアクチュエータ１０、ブザー，ランプの報知器１６等が接続されている。また、前記コントロールユニット１５には記憶装置１７が設けられ、該記憶装置１７内には、図５に示すようなプログラム等が格納されると共に、プログラムに用いられる高レベル値ＶＨ 、低レベル値ＶＬ が記憶されている。なお、報知器１６では、自車Ａと先行車両Ｂとの車間距離または相対速度の演算結果を表示することにより、危険警告等を行うようになっている。
【００４１】
さらに、コントロールユニット１５には、反射波受信部１１の受信回路１４から出力される受信信号Ｖｂ によって、反射波受信部１１で受信された反射波Ｒが第１の探査波Ｔ１Ｌ，Ｔ１Ｒによる第１の反射波Ｒ１ であるか、第２の探査波Ｔ２ による第２の反射波Ｒ２ であるかを判定する反射波判定機能と、受信信号Ｖｂ により先行車両Ｂの位置を検出する位置検出機能と、自車Ａと先行車両Ｂとの間の車間距離を演算する車間距離演算機能と、反射波受信部１１の受信素子１３で反射波Ｒを受けた後に、レンズ移動機構８によって第２の探査波Ｔの照射方向を変更して先行車両Ｂを追従させる追従機能とを有している。
【００４２】
ここで、探査波発信部２から発信される第１の探査波Ｔ１Ｌ，Ｔ１Ｒ、第２の探査波Ｔ２ について説明する。
【００４３】
まず、探査波発信部２から発信される第１の探査波Ｔ１Ｌ，Ｔ１Ｒは、広がった大きなビーム幅となるから、そのエネルギ密度は低くなっている。このため、この第１の探査波Ｔ１Ｌ，Ｔ１Ｒは、先行車両Ｂの後部に設けたリフレックスリフレクタｒに当たったときのみ反射して第１の反射波Ｒ１ となり、反射波受信部１１ではこの第１の反射波Ｒ１ を受信する。そして、該反射波受信部１１から出力される受信信号Ｖｂ は、エネルギ密度の低い第１の反射波Ｒ１ を受けているため比較的小さな値となる。
【００４４】
一方、探査波発信部２から発信される第２の探査波Ｔ２ は、絞り込んだ小さなビーム幅となるから、そのエネルギ密度は高くなっている。このため、この第２の探査波Ｔ２ は、先行車両Ｂに当たって反射することにより第２の反射波Ｒ２ となり、反射波受信部１１ではこの第２の反射波Ｒ２ を受信する。そして、該反射波受信部１１から出力される受信信号Ｖｂ は、エネルギ密度の高い第２の反射波Ｒ２ を受けているため比較的大きな値となる。
【００４５】
本実施の形態による先行車両検知装置１は、上述した如く構成されるが、次に図５によるプログラムを参照しつつ、先行車両Ｂに照射される探査波Ｔ１Ｌ，Ｔ１Ｒ，Ｔ２ を示す図６，図８，図１０と、発信信号Ｖａ と受信信号Ｖｂ との波形を示す図７，図９，図１１とに基づいてその動作を説明する。
【００４６】
まず、ステップ１では、レンズ移動機構８を駆動するアクチュエータ１０に供給される駆動信号Ｖｃ を零に設定し、レンズ保持器９の位置を進行方向に対してほぼ中央となる位置（初期位置）に配置する。
【００４７】
ステップ２では、コントロールユニット１５から発信信号Ｖａ を探査波発信部２に向けて出力し、発信素子４からレーザ光Ｌを発信させる。そして、このレーザ光Ｌは発信レンズ５，６，７でそれぞれ探査波Ｔ１Ｌ，Ｔ１Ｒ，Ｔ２ に分かれ、自車Ａの進行方向に向けて照射される。
【００４８】
ステップ３では、反射波受信部１１から出力される受信信号Ｖｂ を読込み、ステップ４では、読込んだ受信信号Ｖｂ が高レベル値ＶＨ よりも大きいか否かを判定する。
【００４９】
このステップ４で「ＹＥＳ」と判定した場合には、図７に示すように、受信信号Ｖｂ が高レベル値ＶＨ よりも高い出力レベルにあるから、受信素子１３で受信された反射波Ｒが、第２の探査波Ｔ２ が先行車両Ｂで反射した第２の反射波Ｒ２であると判定する。そして、この状態では、図６に示すように、エネルギ密度の高い第２の探査波Ｔ２ が先行車両Ｂに当たっているから、ステップ５で発信信号Ｖａ の出力から受信信号Ｖｂ の受信までの時間ｔを計測し、この時間ｔから自車Ａと先行車両Ｂとの車間距離を算出し、ステップ２にリターンされる。
【００５０】
一方、ステップ４で「ＮＯ」と判定した場合には、ステップ６に移り、ステップ６では受信信号Ｖｂ が判定基準値ＶＬ よりも大きいか否かを判定する。
【００５１】
このステップ６で「ＹＥＳ」と判定した場合には、図９に示すように、受信信号Ｖｂ が低レベル値ＶＬ よりも高く高レベル値ＶＨ よりも低い出力レベルにあるから、受信素子１３で受信された反射波Ｒを、第１の探査波Ｔ１Ｌ，Ｔ１Ｒが先行車両Ｂで反射した第１の反射波Ｒ１ であると判定する。そして、この状態では、図８に示すように、第２の探査波Ｔ２ が先行車両Ｂに当たらず、第１の探査波Ｔ１Ｌ，Ｔ１Ｒの照射される範囲内に先行車両Ｂが存在している場合であると判断することができる。
【００５２】
そこで、ステップ７に移り前述したステップ５と同様に、発信信号Ｖａ の出力から受信信号Ｖｂ の受信までの時間ｔを計測し、この時間ｔから自車Ａと先行車両Ｂとの車間距離を算出する。
【００５３】
さらに、ステップ８では、受信素子１３を構成するフォトダイオード１３Ａ〜１３Ｄから受信回路１４Ａ〜１４Ｄを通して出力される個々の受信信号Ｖｂ から受信素子１３に反射波Ｒが照射されるエリアを算出し、ステップ９では、このエリアから第２の探査波Ｔ２ が先行車両Ｂに当たるための駆動信号Ｖｃ をアクチュエータ１０に出力する。
【００５４】
そして、図８の場合には、先行車両Ｂが左側に位置しているから、探査波Ｔ１Ｌ，Ｔ１Ｒ，Ｔ２ を左側に移動させる駆動信号Ｖｃ をアクチュエータ１０に出力し、図１０に示すように、第２の探査波Ｔ２ を先行車両Ｂに当てる。これにより、図１１に示すように受信信号Ｖｂ が大きな値となり、ステップ２にリターンされた後は、ステップ４、ステップ５の処理に移行し、この勝利を繰返す。
【００５５】
一方、ステップ６で「ＮＯ」と判定した場合には、受信信号Ｖｂ が低レベル値ＶＬ よりも低い出力レベルであるから、探査波Ｔ１Ｌ，Ｔ１Ｒ，Ｔ２ が照射される範囲内には先行車両Ｂが存在していないと判定する。そして、ステップ１に戻り、ステップ１以降の処理を行う。
【００５６】
このように、本実施の形態による先行車両検知装置１では、探査波発信部２から自車Ａの進行方向に向けて発信される探査波を、大きなビーム幅を有する第１の探査波Ｔ１Ｌ，Ｔ１Ｒと、該第１の探査波Ｔ１Ｌ，Ｔ１Ｒの交わる部分に位置した小さなビーム幅を有する第２の探査波Ｔ２ とによって構成し、この探査波Ｔ１Ｌ，Ｔ１Ｒ，Ｔ２ は、反射波受信部１１から出力される受信信号Ｖｂ に基づいて照射方向を変更するようにしている。
【００５７】
これにより、先行車両検知装置１では、大きなビーム幅を有する第１の探査波Ｔ１Ｌ，Ｔ１Ｒによって、この範囲内に先行車両Ｂが存在するか否かの監視を行い、第１の探査波Ｔ１Ｌ，Ｔ１Ｒ内に先行車両Ｂが存在した場合には、受信素子１３に受信される第１の反射波Ｒ１ のエリアを参照しつつ第２の探査波Ｔ２ が先行車両Ｂに当たるように、該第２の探査波Ｔ２ の照射方向を変更する。そして、図１２に示すように、第２の探査波Ｔ２ を先行車両Ｂに当たるようにしたら、常に受信信号Ｖｂ の値が高レベル値ＶＨ よりも高い出力レベルとなるように第２の探査波Ｔ２ の照射方向を変更し、第２の探査波Ｔ２ を先行車両Ｂに追従させることができる。
【００５８】
さらに、図１３に示すように、先行車両Ｂがカーブを走行中であっても、第２の探査波Ｔ２ は、その照射方向を先行車両Ｂに対して変更することにより、追従状態を続行することができる。
【００５９】
また、第１の発信レンズ５，６によって進行方向に向けて照射される広げられた第１の探査波Ｔ１Ｌ，Ｔ１Ｒは、そのエネルギ密度が低くなり、第２の発信レンズ７によって進行方向に向けて照射される絞り込んだ第２の探査波Ｔ２ は、そのエネルギ密度が高くなっている。このため、第１の探査波Ｔ１Ｌ，Ｔ１Ｒは、先行車両Ｂの後部に設けたフレックスリフレクタｒに当たったときのみ反射して第１の反射波Ｒ１ となり、一方第２の探査波Ｔ２ は、障害物に当たったときに反射して第２の反射波Ｒ２ となる。
【００６０】
これにより、先行車両検知装置１では、自車Ａの進行方向に広がる第１の探査波Ｔ１Ｌ，Ｔ１Ｒによって先行車両Ｂを監視し、第１の探査波Ｔ１Ｌ，Ｔ１Ｒで先行車両Ｂを捕捉した後は、第２の探査波Ｔ２ の照射方向を変更して先行車両Ｂを追従させるようにしている。
【００６１】
従って、エネルギ密度の低い第１の探査波Ｔ１Ｌ，Ｔ１Ｒで先行車両Ｂを捕捉するまでの間は、第２の探査波Ｔ２ の照射方向は進行方向中心に向けて照射させているから、探査波Ｔ１Ｌ，Ｔ１Ｒ，Ｔ２ が先行車両Ｂよりも前を走行している車両、停車中の車両、ガードレール、外壁等を先行車両Ｂとして捕捉するのを防止し、先行車両Ｂを正確に捕捉した上で、第２の探査波Ｔ２ で追従させることができ、先行車両検知装置１の信頼性を高めることができる。
【００６２】
さらに、本実施の形態による先行車両検知装置１では、先行車両Ｂを第１の探査波Ｔ１Ｌ，Ｔ１Ｒで捕捉するまので間、第１の探査波Ｔ１Ｌ，Ｔ１Ｒと第２の探査波Ｔ２ の照射方向は固定されているから、従来技術のように、先行車両Ｂを捕捉するまで探査波を揺動させる必要がなくなり、アクチュエータ１０での消費電力を低減させることができる。
【００６３】
さらに、発信素子４から発信されるレーザ光Ｌを第１の発信レンズ５，６によって第１の探査波Ｔ１Ｌ，Ｔ１Ｒに変えて進行方向に照射し、第２の発信レンズ７によって第２の探査波Ｔ２ に変えて進行方向に照射している。このため、第１の探査波Ｔ１Ｌ，Ｔ１Ｒと第２の探査波Ｔ２ は１個の発信素子４から発信されるレーザ光Ｌを分けているから、発信素子をそれぞれ２個設けるものに比べて部品点数の削減と消費電力の低減を図ることができる。
【００６４】
かくして、本実施の形態による先行車両検知装置１をオートスピードコントロールに用いた場合には、発信信号Ｖａ の出力から受信信号Ｖｂ の受信までの時間ｔを計測し、この時間ｔから自車Ａと先行車両Ｂとの車間距離を算出し、この車間距離が予め設定された一定の車間距離となるように速度を制御して巡航させることができる。
【００６５】
このとき、先行車両検知装置１では、第１の探査波Ｔ１Ｌ，Ｔ１Ｒを先行車両Ｂを捕捉した後に第２の探査波Ｔ２ で追従させるようにしているから、該先行車両Ｂが自車Ａの走行路線上から離脱しない限り第２の探査波Ｔ２ によって常に追従させることができる。この結果、本実施の形態では、オートスピードコントロール中の自車Ａの速度を安定させ、乗り心地を向上させることができる。
【００６６】
次に、図１４ないし図１６に基づいて、第２の実施の形態による障害物検知装置について述べる。なお、本実施の形態の特徴は、第１の発信レンズを１個とし、第１の発信レンズから照射される第１の探査波を１個としたことにある。なお、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００６７】
２１は本実施の形態に用いられる障害物検知装置としての先行車両検知装置で、該先行車両検知装置２１は、後述する探査波発信部２２、第１の実施の形態で述べた反射波受信部１１、コントロールユニット１５等から構成されている。
【００６８】
２２は探査波発信部２に代えて用いられる発信手段としての探査波発信部で、該探査波発信部２２は、発信回路３と、レーザダイオードからなる発信素子４と、該発信素子４から発生するレーザ光Ｌを透過させることにより、該レーザ光Ｌを大きなビーム幅（例えば、長さ１００ｍ、左右に３．５ｍ）を有する第１の探査波Ｔ１ に広げる第１の発信レンズ２３と、前記発信素子４から発生するレーザ光Ｌを透過させることにより、該レーザ光Ｌを小さなビーム幅（例えば、長さ１００ｍ、左右に０．０５ｍ）を有する第２の探査波Ｔ２ に絞り込む第２の発信レンズ２４と、該発信レンズ２３，２４を少なくとも左，右方向に移動させるレンズ移動機構８と、該レンズ移動機構８を駆動するアクチュエータ１０とにより構成されている。
【００６９】
また、発信レンズ２３，２４は中央に発信レンズ２４が位置し、その左側に第１の発信レンズ２３を位置させたレンズ保持器２５に固定され、該レンズ保持器２５はレンズ移動機構８によって矢示ａ方向に移動可能に支持されている。
【００７０】
このように構成される先行車両検知装置２１でも、第１の実施の形態で述べた先行車両検知装置１と同様に作動し、先行車両Ｂが第１の探査波Ｔ１ で捕捉されるまでの間は、第１の探査波Ｔ１ と第２の探査波Ｔ２ とは固定した状態で自車Ａの進行方向に照射する。そして、第１の探査波Ｔ１ で先行車両Ｂを捕捉した後は、コントロールユニット１５からアクチュエータ１０に駆動信号Ｖｃ を出力し、レンズ移動機構８によってレンズ保持器２５を移動させることにより、第２の探査波Ｔ２ で先行車両Ｂを追従させるようにしている。
【００７１】
このように構成される先行車両検知装置２１においても、前述した第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。しかも、第１の探査波Ｔ１を１個にしたから、第１の実施の形態による先行車両検知装置１に比べて部品点数を削減し、コスト低減を図ることができる。
【００７２】
なお、実施の形態では、図５中のステップ４が、本発明による反射波判定手段の具体例であり、ステップ８，９が駆動信号出力手段の具体例を示すものである。
【００７３】
また、実施の形態では、第１の探査波Ｔ１Ｌ，Ｔ１Ｒ（Ｔ１ ）で先行車両Ｂを捕捉した後に、第２の探査波Ｔ２ で先行車両Ｂを追従するとき、レンズ移動機構８（アクチュエータ１０）によってレンズ保持器９（２５）を移動させるようにしているため、第２の探査波Ｔ２ と共に第１の探査波Ｔ１Ｌ，Ｔ１Ｒ（Ｔ１ ）も照射方向を変更するようにしている。しかし、本発明はこれに限らず、第１の発信レンズ５，６（２３）を固定し、第２の発信レンズ７（２４）のみを移動させるようにし、該第２の探査波Ｔ２ の照射方向を変更するようにしてもよい。
【００７４】
また、実施の形態では、レンズ保持器９（２５）をレンズ移動機構８によって矢示ａ方向に移動させることにより、探査波Ｔ１Ｌ，Ｔ１Ｒ（Ｔ１ ），Ｔ２ の照射方向を変更するようにしたが、レンズ保持器９（２５）を揺動させることによって、照射方向を変更するようにしてもよい。
【００７５】
また、実施の形態では、先行車両検知装置に用いた場合について述べたが、本発明はこれに限らず、後退時における障害物確認に用いてもよく、さらにオートスピードコントロールのみでなくオートストップコントロールに用いてもよいことは勿論である。
【００７６】
さらに、実施の形態では、前記受信素子１３を４個のフォトダイオード１３Ａ〜１３Ｄを２×２で配列して構成した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、フォトダイオードの数を２×３、３×３、３×４、…で配列してもよく、この場合には、エリアの数も実施の形態よりも多くすることができる。
【００７７】
【発明の効果】
以上詳述した如く、請求項１に係る発明によれば、発信素子から発生するレーザ光を、第１の発信レンズによって大きなビーム幅を有する第１の探査波と、第２の発信レンズによって小さなビーム幅を有する第２の探査波とに分けて進行方向に照射し、レンズ移動手段では、少なくとも第２の発信レンズの位置を変えて第２の探査波の照射方向を変更し、照射方向制御手段では、受信信号に基づいて該レンズ移動手段を作動させて第２の探査波を障害物に照射させる構成としている。
【００７８】
ここで、大きなビーム幅を有する第１の探査波は低いエネルギ密度となり、小さなビーム幅を有する第２の探査波は高いエネルギ密度となっているから、受信手段から出力される受信信号は、第１の探査波による第１の反射波が受信された場合には小さい値となり、第２の探査波による第２の反射波が受信された場合には大きい値となる。
【００７９】
そこで、受信手段から出力される受信信号が零の場合には、第１の探査波の範囲には障害物となる先行車両は存在せず、受信信号が小さい値の場合には、この範囲内に先行車両が存在することが分かり、受信信号が大きい値の場合には、第２の探査波が先行車両に照射されていると判定できる。これにより、照射方向制御手段では、レンズ移動手段を用いて第２の探査波の照射方向を変更することにより、該第２の探査波を先行車両に常に当てて追従させることができる。
このとき、レンズ移動手段を、第２の発信レンズを動かすレンズ移動機構と、該レンズ移動機構を駆動するアクチュエータとから構成し、照射方向制御手段を、受信手段で受けた反射波が第１の探査波によるものか第２の探査波によるものかを判定する反射波判定手段と、該反射波判定手段で反射波が第１の探査波によるものであると判定したときに、第２の探査波を障害物に照射させるための駆動信号をアクチュエータに出力する駆動信号出力手段とから構成している。このため、照射方向制御手段では、反射波判定手段で第１の反射波と判定した後に、レンズ移動手段を用いて第２の探査波の照射方向を変更することにより、第１の探査波で先行車両を捕捉した後に、第２の探査波でこの先行車両を追従させることができる。
しかも、第１の探査波はそのエネルギ密度が低くなっているから、該第１の探査波は先行車両のリフレックスリフレクタのみで反射し、第１の反射波となって受信手段で受信される。これにより、第１の探査波はその大きなビーム幅の範囲で先行車両を監視し、第２の探査波はレンズ移動手段によってその照射方向を変更して先行車両を追従させるようにしたから、第１の探査波で先行車両以外の障害物を検知することがなく、当該障害物検知装置の信頼性を高めることができる。
【００８０】
この結果、この障害物検知装置をオートスピードコントロール等に用いた場合には、先行車両を見失うことなく追従させることができ、車間距離を正確に計測することができ、オートスピードコントロール中の自車Ａの速度を安定させ、乗り心地を向上させることができる。
【００８１】
請求項２の発明では、第１の発信レンズを２個のレンズから構成し、第２の発信レンズを該各第１の発信レンズのほぼ中央に配置することにより、車両の進行方向に照射される２個の第１の探査波が交わる部分に第２の探査波を配置でき、各第１の探査波が照射される範囲を、例えば左，右方向に広くして先行車両を監視することができる。
【００８４】
請求項３の発明では、反射波判定手段は、予め定められたレベル値よりも高い出力レベルのとき受信手段で受信される反射波が第２の探査波による第２の反射波と判定し、レベル値よりも低い出力レベルのとき受信手段で受信される反射波が第１の探査波による第１の反射波と判定することができる。
【００８５】
請求項４の発明では、受信手段を、反射波を受信したとき個別に複数の受信信号を出力する複数個の光電変換素子として構成し、駆動信号出力手段を、該各光電変換素子から出力される個々の受信信号に基づいてアクチュエータに駆動信号を出力する構成としたから、第２の探査波を受信信号に基づいてその照射方向を変更することができ、該第２の探査波で先行車両を追従させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態による先行車両検知装置を示す全体構成図である。
【図２】自車から探査波を発信し先行車両を監視している状態を示す説明図である。
【図３】受信素子の各フォトダイオードの配列を示す正面図である。
【図４】受信素子によるエリアを示す正面図である。
【図５】第１の実施の形態による先行車両検知処理を示す流れ図である。
【図６】第１の探査波、第２の探査波を先行車両に向けて照射し、第２の探査波で先行車両を捕捉している状態を示す説明図である。
【図７】発信信号と第２の反射波を反射波受信部で受信したときの受信信号とを示す特性線図である。
【図８】第１の探査波、第２の探査波を先行車両に向けて照射し、第１の探査波のみで先行車両を捕捉した状態を示す説明図である。
【図９】発信信号と第１の反射波を反射波受信部で受信したときの受信信号とを示す特性線図である。
【図１０】探査波の照射方向を変更して第２の探査波で先行車両を捕捉した状態を示す説明図である。
【図１１】発信信号と第２の反射波を反射波受信部で受信したときの受信信号とを示す特性線図である。
【図１２】先行車両を第１の探査波で捕捉し、第２の探査波で追従している状態を示す説明図である。
【図１３】先行車両がカーブを走行しているときの探査波の追従状態を示す説明図である。
【図１４】第２の実施の形態による先行車両検知装置を示す全体構成図である。
【図１５】自車から探査波を発信し先行車両を監視している状態を示す説明図である。
【図１６】第１の探査波、第２の探査波を先行車両に向けて照射し、第２の探査波で先行車両を捕捉している状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１，２１ 先行車両検知装置（障害物検知装置）
２，２２ 探査波発信部（発信手段）
４ 発信素子
５，６，２３ 第１の発信レンズ
７，２４ 第２の発信レンズ
８ レンズ移動機構
９，２５ レンズ保持器
１０ アクチュエータ
１１ 反射波受信部（受信手段）
１３ 受信素子
１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ フォトダイオード（光電変換素子）
１５ コントロールユニット
Ｔ１Ｌ，Ｔ１Ｒ，Ｔ１ 第１の探査波
Ｔ２ 第２の探査波
Ａ 自車
Ｂ 先行車両（障害物）

Claims (4)

1. 発信信号を受けて車両の進行方向に向けて探査波を発信する発信手段と、該発信手段から発信される探査波が障害物で反射したときの反射波を受信し、受信信号を出力する受信手段とからなる障害物検知装置において、
   前記発信手段は、発信信号を受けてレーザ光を発生する発信素子と、該発信素子から発生したレーザ光を透過させることにより、該レーザ光を大きなビーム幅を有する第１の探査波に変えて前記進行方向に照射する第１の発信レンズと、前記発信素子から発生したレーザ光を透過させることにより、該レーザ光を小さなビーム幅を有する第２の探査波に変えて前記進行方向に照射する第２の発信レンズと、少なくとも第２の探査波の照射方向を変更するため該第２の発信レンズを移動させるレンズ移動手段と、前記受信手段から出力される受信信号に基づいて該レンズ移動手段を作動させて第２の探査波の照射方向を変更し、該第２の探査波を前記障害物に照射させる照射方向制御手段とを備え、
   前記レンズ移動手段は、前記第２の発信レンズを少なくとも左，右方向に動かすレンズ移動機構と、該レンズ移動機構を駆動するアクチュエータとから構成し、
   前記照射方向制御手段は、前記受信手段から出力される受信信号を受け、該受信手段で受信した反射波が前記第１の探査波による第１の反射波か前記第２の探査波による第２の反射波かを判定する反射波判定手段と、該反射波判定手段により前記受信手段で受信された反射波が第１の反射波であると判定したとき、前記レンズ移動機構を作動させて第２の探査波が障害物に向けて照射させるための駆動信号を前記アクチュエータに出力する駆動信号出力手段とによって構成したことを特徴とする障害物検知装置。
2. 前記第１の発信レンズは２個のレンズから構成し、前記第２の発信レンズは該各第１の発信レンズのほぼ中央に配置してなる請求項１に記載の障害物検知装置。
3. 前記反射波判定手段は、前記受信信号が予め定められたレベル値よりも高い出力レベルにあるとき受信手段で受信した反射波が第２の探査波による第２の反射波と判定し、前記受信信号が予め定められたレベル値よりも低い出力レベルにあるとき受信手段で受信した反射波が第１の探査波による第１の反射波として判定する構成としてなる請求項１または２に記載の障害物検知装置。
4. 前記受信手段は、前記反射波を受信したとき個別に複数の受信信号を出力する複数個の光電変換素子として構成し、前記駆動信号出力手段は、該各光電変換素子から出力される個々の受信信号に基づいて前記アクチュエータに駆動信号を出力してなる請求項１，２または３に記載の障害物検知装置。

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