JP3772700B2 - 障害物検出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁波などの送信波を放射し、物標に当たって戻る反射波を受信して物標までの距離および方向を求めるレーダ装置を用いて、障害物の有無を検出する障害物検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーダ装置を用いた車両用の障害物検出装置として、特開平８−６２３３３号公報に開示されたものがある。
この装置は、レーザレーダによって自車両の前方を走行する先行車の検出と、隣接車線からの割り込み車検出を行うことを狙いとして、スキャン方式とトラッキング方式を組み合わせたものである。
【０００３】
すなわち、割り込み車を早期に発見しようとするためには、自車両前方の水平方向に広くレーザ光を照射し、広い角度エリアの障害物を検出するスキャン方式が好ましいが、しかしながら、スキャン方式ではデータ処理が膨大となり、また実際には同一でない物標を同一であると誤認識してしまうおそれもある。そこで、自車両前方の１つの物標に追従させてレーザ光を照射するトラッキング方式は処理すべきデータ量が大幅に低減可能であるため、先行車の有無に応じて、スキャン方式とトラッキング方式とを切り替えようとするものである。
例えば、切り替え態様として、先行車が存在しない場合はスキャン方式で割り込み車などの障害物を早期に発見するようにし、先行車が存在する場合はトラッキング方式に移行する、また、先行車を検出しなくなったら再びスキャン方式へ移行するなどが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来例では、先行車が存在している場合はトラッキング方式を選択するため、信号処理は簡略化されるけれども割り込み車の検出は困難となり、割り込み車の早期検出との両立は難しい。
一方、先行車の存在によりトラッキング方式を選択している場合、所定の時間間隔でスキャン方式を挿入したとしても、割り込み車の発見はこの所定の時間間隔に対応して遅れることになる。
【０００５】
とくに先行車が存在する状態での割り込みは、自車両と先行車との間隔が例えば２０ｍ以下など短い状況の中で行なわれることが多いから、自車両のドライバにはこの直近の割り込み車に対する回避操作を行う時間的余裕が少なくなる。なお、先行車までの距離が１００ｍなどのように長い場合には、自車両の直近へ割り込まれる例は少なく、先行車との間への割り込みに対して回避操作を行う十分な時間的余裕がある。
すなわち、上記の装置では、先行車との間隔が短かく最も早期に割り込み車を検出しなければならないときに、割り込み車検出が遅れ、回避操作を行う時間を確保することが困難となる。
【０００６】
つぎに、直近の割り込み車を早期に検出するためには、割り込み車の側面ボディを確実に検出する必要があるが、レーザ光の光軸と割り込み車のボディ側面とのなす角度が平行に近いことから、自車両より照射されたレーザ光のほとんどは前方へ反射され、自車両の方向へ戻ってくるレーザ光のエネルギーはごくわずかであるため、極めて検出が困難である。
この問題を解決するには、レーザ光の照射エネルギーを増大させることが必要であるが、単純に全照射範囲のレーザ光の発光回数や発光パワーを増大することは、レーザダイオードの寿命を短縮することになり現実的でない。
【０００７】
したがって本発明は、上記の問題点に鑑み、送信波発信源の寿命を低下させることなく、先行車および割り込み車をそれぞれ確実に検出できるようにしたレーダ装置を用いた障害物検出装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１の本発明は、送信波を生成する送信波生成手段と、送信波を自車両周囲の所定範囲に放射する走査手段と、送信波が物標に当たって反射する反射波を受信する受信手段とを備えて、送信波の走査位置および送信波放射から反射波受信までの時間に基づいて、物標までの距離および方向を検出するレーダ装置を有し、自車両周囲の障害物を検出する障害物検出装置において、自車両前方の先行車の有無を判別する先行車判別部と、走査手段により上記所定範囲全体を走査する中で、先行車判別部が先行車があると判別したときに、所定範囲のうちの特定領域への送信波の放射密度を当該特定領域以外の領域への送信波の放射密度に対して増大させ、先行車がないと判別したときには、特定領域への放射密度の増大を行わない放射密度増大手段とを有し、特定領域が自車両の車線への割り込み車両を捕捉する領域であるものとした。
【０００９】
放射密度増大手段は、請求項２のように、送信波の走査位置が特定領域にあるとき送信波生成手段における送信波の生成周期を短くするものとすることができる。
【００１０】
請求項３の発明は、特定領域に先行車を捕捉するための自車両正面方向の一定領域を含むものとした。
【００１１】
【発明の効果】
請求項１の発明では、レーダ装置を備える障害物検出装置において、とくに先行車判別部で先行車があると判別したときに、送信波を放射する所定範囲のうちの自車両の車線への割り込み車両を捕捉する特定領域への送信波の放射密度を当該特定領域以外の領域への送信波の放射密度に対して増大させる放射密度増大手段を有するものとしたので、先行車の挙動に注意を払わなければならない状況にありながら、送信波の多くが前方へ反射されるような割り込み車両のボディ側面でも特定領域に入れば送信波の増大された放射密度により、確実に反射波を受信し検出することができる。
【００１２】
請求項２のように、送信波の走査位置が特定領域にあるとき送信波の生成周期を短くして放射密度を増大させることにより、他の領域では放射密度を低く維持できるので、送信波生成手段にかかる負荷は全体として低く、寿命が長く保持できる。
【００１３】
請求項３の発明は、特定領域に先行車を捕捉するための領域も含むので、先行車の挙動を確実に把握でき、例えば他の特定領域によって先行車との間に割り込む車両も早期に検出されるのと相俟って、走行環境への適切な対応が可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例により詳細に説明する。
図１は第１の実施例の構成を示すブロック図である。
制御回路１に照射密度増強部２を介してレーザダイオード駆動回路３が接続され、レーザダイオード駆動回路３は送信波としてのレーザ光を発生するレーザダイオード４を駆動する。制御回路１にはまた受光回路７が接続され、受光回路７には反射光を受光するフォトディテクタ８が接続されている。
レーザダイオード駆動回路３とレーザダイオード４とで、発明の送信波生成手段を構成し、フォトディテクタ８と受光回路７とで受信手段を構成している。
【００１５】
レーザダイオード４には制御回路１により制御される２次元スキャナ５が付設され、２次元スキャナ５の水平および垂直方向の走査位置を検出する走査位置検出回路６が制御回路１に接続されている。
レーザダイオード駆動回路３は、制御回路１から所定のタイミングで発光指令を受け、そのタイミングでレーザダイオード４からレーザ光を発光させる。レーザ光は２次元スキャナ５と平面ミラー１０で反射されて車両前方へ照射される。
【００１６】
２次元スキャナ５は、制御回路１から制御指令を受けて、レーザダイオード４から出力されるレーザ光を走査する。この走査によりレーザ光は制御された照射方向へ平面ミラー１０で反射され送出される。
本実施例では、２次元スキャナ５と平面ミラー１０とで発明の走査手段を構成している。
【００１７】
レーザ光の送出部としての少なくともレーザダイオード４、２次元スキャナ５および平面ミラー１０と受光部としてのフォトディテクタ８とからなるレーザヘッド１１は、車両（自車両）の前部に設置されている。
フォトディテクタ８は、物標からの反射光を受光し、その検出信号を受光回路７に出力する。
受光回路７は、フォトディテクタ８からの検出信号の信号強度を所定の基準値と比較し、パルス波形に整形の後、制御回路１へ出力する。
【００１８】
制御回路１は、レーザダイオード４の照射からフォトディテクタ８による受光までの時間（レーザ光が物標に到達し、反射して戻るまでの伝播遅延時間）から、自車両と物標までの距離を演算するとともに、走査位置検出回路６で検出した２次元スキャナ５の走査位置情報をもとに、物標の存在する方向を検出する。また、自車両と物標までの距離の時間的変化に基づいて相対速度も演算することができる。
【００１９】
レーザダイオード駆動回路３、レーザダイオード４、２次元スキャナ５、平面ミラー１０、フォトディテクタ８、受光回路７、走査位置検出回路６、そしてレーザ光の走査位置およびレーザ光の照射から反射光受光までの時間に基づいて物標までの距離および方向を検出する制御回路１の機能部分が、レーダ装置の基本を形成している。
制御回路１はさらに、走査位置情報をもとに照射密度増強部２へ指令を送り、レーザ光の照射方向が所定の角度位置になるときにレーザ光の照射密度を増強させる。
【００２０】
図２は、２次元スキャナ５の構成を示す平面図である。
２次元スキャナ５は、シリコンウェハを素材として、マイクロマシニング加工によりスリット５４を貫通させて形成した片持ち梁部５１を、その周囲を囲む固定部５３に対して支持片部５２で支持して形成されている。片持ち梁部５１の表面にはアルミの蒸着によりミラー部５５が形成されているとともに、片持ち梁部５１の裏面には高磁歪率の不図示の磁歪素子が薄膜状に形成されている。
磁歪素子に図中矢印Ａの方向に交番磁界を印加することにより、片持ち梁部５１は支持片部５２を基点として、曲げ振動および捩り振動を行う。ここでは曲げ振動の共振周波数が２００Ｈｚ、そのときの変位角が１０°に、捩り振動の共振周波数が２ＫＨｚ、変位角が５°になるように設定されている。
【００２１】
支持片部５２には走査位置検出回路６を構成するピェゾ抵抗素子５６が設けられており、片持ち梁部５１の曲げ振動および捩り振動の周波数および振動の振幅を検出して、走査位置を検出するようになっている。
【００２２】
つぎに、レーザ光の照射方向と照射密度の制御について説明する。
２次元スキャナ５は、前述の片持ち梁部５１の共振周波数および変位角にしたがって、左右方向の振れ角を周波数２００Ｈｚで１０°、垂直方向の振れ角を周波数２ＫＨｚで５°に設定してある。これにより、ドライバが自車両の前方に向かって見たときの、平面ミラー１０を経たレーザ光の照射方向が、図３の（ａ）に示すように、左右方向に２０°、垂直方向１０°に広がるリサージュ波形状のラインＬ上にそってＡ方向に走査することになる。
水平方向の走査の１周期は５ｍｓｅｃ（＝１／２００）である。
【００２３】
ここで、レーザダイオード４が全照射方向にわたって１μｓｅｃ毎に発光を行った場合は、２次元スキャナ５の水平方向の走査１周期が５ｍｓｅｃであるから、走査１周期で５０００個のレーザ光が送出される。この結果、距離情報の１回の測定時間を５０ｍｓｅｃとすれば、１回あたりのレーザ光は５００００個となり、同数の２次元の距離情報が得られることとなる。ラインＬ上のドットｈは各発光による照射点を模式的に示している。
これらの１回の測距で照射される５００００個のレーザ光のうち、図３の（ｂ）に示すような自車両１００前方への隣接車線からの割り込み車両１０２のボディ側面部に照射されるレーザ光は、２次元スキャナ５の１周期あたりの発光回数の５％程度で、２５００個となる。
【００２４】
これに対して、本実施例の照射パターンＰでは、ドライバが自車両の前方に向かって見たときの、平面ミラー１０を経たレーザ光の照射方向が、図４の（ａ）に示すように、リサージュ波形状のラインＬ上の左右両端部に、特定領域として、自車両の前方右側からの割り込み車を捕捉する領域３１ａと、自車両の前方左側からの割り込み車を捕捉する領域３１ｂとを設定し、これらの領域３１ａ、３１ｂの水平方向の角度を２°としてある。自車両の上方から見た（ｂ）に示すように、領域３１ａ、３１ｂへ照射されるレーザ光をそれぞれビームＢ１ａ、ビームＢ１ｂとする。
【００２５】
照射密度増強部２は、レーザダイオード駆動回路３への制御指令として、ビームＢ１ａ、すなわち領域３１ａに向かうレーザ光の発光間隔を０．１μｓｅｃに設定し、また、ビームＢ１ｂ、すなわち領域３１ｂに向かうレーザ光の発光間隔も０．１μｓｅｃに設定する。そして、領域３１ａと領域３１ｂに挟まれるその他の中間領域へ向かうレーザ光の発光間隔は１μｓｅｃに設定する。
【００２６】
これにより、図４の（ｂ）に示す自車両から前方、左右に２０°の照射領域のうち、割り込み車両１０２のボディ側面部に照射される両端の斜線で示した各２°の領域３１ａ、３１ｂでのレーザ光の発光回数は、他の中間領域の１０倍となる。したがって、レーザ光の密度が高くなることにより、フォトディテクタ８での反射光の受光量が増大するので、割り込み車両１０２が容易に検出される。
本実施例において、照射密度増強部２は発明の放射密度増大手段を構成している。
一方、自車両１００の正面にある先行車１０１はその後面からのレーザ光の反射強度が大きいので、発光間隔１μｓｅｃの照射密度で十分に検出される。
【００２７】
なお、車体幅の中心軸上前端からレーザ光を送受する自車両１００が車線幅３．５ｍの車線Ｓ１の中央を走行しているとすると、車線境界線ｋは車体中心軸から＋−１．７５ｍにあり、自車両１００の前方１０ｍにおける車線境界線ｋとのなす角度は、アークタンジェント（１．７５／１０）＝９．９°となる。
すなわち、照射方向の傾きを１０°としたビームＢ１ａおよびビームＢ１ｂは、自車両１００の前方１０ｍの位置における割り込み車１０２を早期かつ確実に検出するのに最も効率が良い設定となっている。これらの数値は一例であって、道路の車線幅、一般道路か高速道路かによる走行速度の相違、あるいは自車両前方の検出距離などによって、ビーム照射方向の傾きは適宜設定することができる。
【００２８】
本実施例は以上のように構成され、前方、左右にわたる水平方向の照射領域のうち、自車両直近へ割り込んでくる車両のボディ側面部がまず照射される両端の限定された狭い領域において、レーザ光の発光間隔を短くして照射密度を集中させるものとしたので、割り込み車を確実に検出できる。
そして、反射強度が強いために照射密度が低くても検出が可能な先行車１０１が検出対象となるその他の中間領域ではレーザ光の照射密度を低くしたので、レーザ光を発光するレーザダイオード４の全体としての負荷は低く保持され、レーザダイオード４の長寿命が確保される。
【００２９】
つぎに第２の実施例について説明する。
図５は第２の実施例の構成を示す。本実施例は図１の第１の実施例の構成に対し先行車判別部１３と照射密度切り替え部１４が追加されたもので、走行環境によって照射パターンを変化させる。
先行車判別部１３は、制御回路１Ａに接続され、自車両から物標までの距離、相対速度、物標の存在する方向を取得し、図示しない車両制御装置から入力する舵角信号および車速信号に基づいて、自車両が走行している車線領域を特定したうえ、自車両の車線内に先行車が存在するか否かを判別する。
【００３０】
先行車判別部１３は、先行車存否の判別結果を制御回路１Ａへ出力する。
照射密度切り替え部１４は、照射密度増強部２と制御回路１Ａの間に設けられている。
制御回路１Ａは、先行車判別部１３から先行車有りの判別結果を受けると、照射密度切り替え部１４へ指令を発して、制御回路１Ａからの発光指令を照射密度増強部２を通してレーザダイオード駆動回路３へ入力させる。そして、２次元スキャナ５からの走査位置情報をもとに照射密度増強部２へ指令を送り、レーザ光の照射方向が所定の角度位置になるときにレーザ光の照射密度を増強させる。
【００３１】
また、先行車判別部１３から先行車なしの判別結果を受けると、制御回路１Ａは、照射密度切り替え部１４へ指令を発して、制御回路１Ａからの発光指令を照射密度増強部２を通さずそのままレーザダイオード駆動回路３へ入力させる。
その他の構成は第１の実施例と同じである。
レーザダイオード駆動回路３、レーザダイオード４、２次元スキャナ５、平面ミラー１０、フォトディテクタ８、受光回路７、走査位置検出回路６、そして制御回路１Ａが、レーダ装置の基本を形成している。
【００３２】
図６、図７は先行車判別部１３における処理の流れを示すフローチャートである。
ここで、制御回路１Ａは、第１の実施例におけると同様に、レーザダイオード４、フォトディテクタ８によるレーザ光の送出、受光および２次元スキャナ５の走査に基づいて、自車両前方にある物標の距離および方向、ならびに相対速度を逐次演算しているものとする。２次元スキャナ５によるレーザ光の走査角度は、前実施例と同じく、左右方向に２００Ｈｚで２０°、垂直方向に２ＫＨｚで１０°である。レーザダイオード４は１μｓｅｃを基本発光間隔とする。１回の測定時間を５０ｍｓｅｃとして、１回あたり５００００個の距離情報が得られる。
まずステップ１０において、先行車判別部１３は、制御回路１Ａから上記１回あたり５００００個の２次元の距離情報を読み込む。
【００３３】
ステップ２０では、先行車判別部１３が、この５００００個の距離情報について、走査領域を水平方向に２００領域、垂直方向に５０領域に分割した各セグメントごとに平均処理を行って、セグメント値Ｓ１（ｎ）〜Ｓ１００００（ｎ）を求める。なお、ｎは距離情報取得の回数である。
ステップ３０では、それぞれのセグメント値Ｓ１（ｎ）〜Ｓ１００００（ｎ）と前回取得した各セグメント値Ｓ１（ｎ−１）〜Ｓ１００００（ｎ−１）との差分により、相対速度Ｖｔ１（ｎ）〜Ｖｔ１００００（ｎ）を算出する。
【００３４】
ステップ４０において、自車両の車速Ｖｓと各セグメントの相対速Ｖｔ１（ｎ）〜Ｖｔ１００００（ｎ）との差分の絶対値を算出し、絶対値が所定値α以上のセグメントの距離情報を変数Ａ１（ｎ）〜Ａ１００００（ｎ）に選択して記憶する。
ここで変数Ａ１（ｎ）〜Ａ１００００（ｎ）に選択して記憶選択されたセグメントは、停止物でなく、地面に対して移動していることになる。
【００３５】
ステップ５０では、変数Ａ１（ｎ）〜Ａ１００００（ｎ）の各セグメントの記憶値（距離）を前回の対応するＡ１（ｎ−１）〜Ａ１００００（ｎ−１）の記憶値と比較し、各セグメント間が隣接していて、かつ記憶値である距離の変化が１ｍ以下のセグメントを抽出する。抽出されたセグメントは、自車両の車速に近い速度で移動している物標に属するものと判断される。
ここではさらに、自車両が走行している車線領域を、例えば３．５ｍの車線幅を有するものとして舵角信号に基づいて特定する。そして、自車両の車線内に存在するセグメントを変数Ｂ１〜Ｂｋにグルーピングして記憶し、先行車候補とする。
【００３６】
ステップ６０では、現在の照射パターンが先行車なしの場合の照射パターンＰＡか、先行車有りの場合の照射パターンＰＢかをチェックして、照射パターンＰＡの場合はステップ７０に進み、照射パターンＰＢの場合はステップ８０に進む。
ステップ７０では、Ｂ１〜Ｂｋのセグメントの水平方向の幅を算出し、３ｍ以下であるセグメントを変数Ｃ１〜Ｃｓにグルーピングして記憶する。車両の幅は最大でも３ｍ以下であることに着目したもので、これにより、車両以外の道路構造物などが対象から除外される。
ステップ８０では、Ｃ１〜Ｃｓの各セグメントのうち距離の最小な物標を先行車とし、その当該距離をＤ（先行車）として記憶する。
【００３７】
次のステップ９０において、上に記憶された先行車距離Ｄが２０ｍ以下であるかどうかをチェックする。
先行車までの距離が２０ｍ以下である場合は、ステップ１００に進んで、先行車有りの判別結果を制御回路１Ａへ出力する。
これにより、制御回路１Ａは照射パターンを先行車有りの場合の照射パターンＰＢに決定し、照射密度切り替え部１４の切り替え位置を発光指令の照射密度増強部２への入力側とする。
【００３８】
先行車までの距離が２０ｍより大きい場合は、ステップ１１０に進んで、先行車判別部１３は先行車なしの判別結果を制御回路１Ａへ出力する。
これにより、制御回路１Ａは照射パターンを先行車なしの場合の照射パターンＰＡに決定し、照射密度切り替え部１４の切り替え位置を発光指令のレーザダイオード駆動回路入力側とする。
ステップ１００、１１０のあとステップ１０へ戻り上記のフローが繰り返される。
本実施例においては、制御回路１Ａにより切り替えられる照射密度切り替え部１４と、照射密度増強部２とで、発明の放射密度増大手段が構成されている。
【００３９】
図８は、先行車までの距離が２０ｍより大きいときの、先行車なしの場合の照射パターンＰＡを示す。（ａ）は自車両の前方に向かって見たときの図、（ｂ）は自車両上方から見た図である。
この照射パターンＰＡは図３に示したものと同一であり、レーザダイオード４を全照射方向にわたって基本発光間隔である１μｓｅｃ毎に発光させ、平面ミラーを経て自車両の前方へ照射されるレーザ光の照射方向は、２次元スキャナ５により、自車両の前方に向かって見たときにリサージュ波形状のラインＬ上にそって走査される。照射領域は第１の実施例と同じく水平方向に２０°、垂直方向に１０°である。
【００４０】
この場合には、第１の実施例で説明したように、割り込み車両１０２のボディ側面部が照射領域に入ったとしても、当該ボディ側面部の角度と自車両１０１の進行方向とのなす角度が平行に近いため、自車両方向へ戻ってくる反射光はごくわずかで、割り込み車両１０２を検出することは困難である。しかし、図８の（ｂ）に示すように、割り込み車両１０２の後部が照射領域に入れば、レーザ光の発光間隔が１μｓｅｃでも自車両１００の車線上の先行車と同様に確実に検出される。
【００４１】
この先行車なしの場合の照射パターンＰＡが適用されるのは、実際に先行車がいない場合、あるいは先行車があっても距離が２０ｍより大きい場合であるから、割り込み車両１０２が自車両１００の直近に割り込んでくることはなく、したがって割り込み車両１０２の後部が照射領域に入るまで当該割り込み車両の検出が遅れても、余裕をもって回避操作を行うことができる。
【００４２】
図９は、先行車までの距離が２０ｍ以下のときの、先行車有りの場合の照射パターンＰＢを示す。
図９の（ａ）に示すように、リサージュ波形状のラインＬ上の左右両端部に、自車両の前方右側からの割り込み車を捕捉する領域３１ａと、自車両の前方左側からの割り込み車を捕捉する領域３１ｂとを設定し、さらにラインＬ上の先行車方向である中央部にも先行車を捕捉する領域３０を設定する。特定領域としての領域３１ａ、３１ｂおよび３０の水平方向の角度はそれぞれ２°ずつとしてある。
（ｂ）に示すように、これらの各領域に照射されるレーザ光をそれぞれビームＢ１ａ、ビームＢ１ｂ、ビームＢ０とする。
【００４３】
ビームＢ１ａ、Ｂ１ｂおよびＢ０、すなわち領域３１ａ、３１ｂおよび３０に向かうレーザ光の発光間隔を０．１μｓｅｃに設定し、これらの領域間に挟まれるその他の中間領域へ向かうレーザ光は先行車なしの場合の照射パターンＰＡと同じく基本発光間隔の１μｓｅｃに設定される。
【００４４】
これにより、先行車１０１までの距離が短かいために割り込み車両１０２が自車両１００の直近に割り込んでくる場合でも、自車両１００からの照射領域のうち両端の領域３１ａ、３１ｂでの発光回数は他の中間領域の１０倍となってレーザ光の照射密度が高くなるので、図９の（ｂ）に示すように、割り込み車両１０２のボディ側面部が領域３１ａ（ビームＢ１ａ）または３１ｂ（ビームＢ１ｂ）に入った時点で直ちに当該割り込み車両１０２が検出される。したがって、割り込み車両１０２が自車両１０１の直近に割り込んできても、回避操作を行う時間が確保される。
この間、先行車１０１方向にも照射密度の高いビームＢ０が照射されているので、先行車１０１の挙動も確実に検出される。
【００４５】
本実施例は以上のように構成され、先行車判別部１３により自車両の車線上に距離２０ｍ以下の先行車が存在するとどうかを判別し、このような近距離の先行車が存在しない場合には照射領域全体にわたって基本発光間隔でレーザ光を発光させ、近距離の先行車が存在する場合にのみ、水平方向の照射領域のうち、両端および中央の限定された狭い領域のレーザ光の発光間隔を基本発光間隔より短くしてその照射密度を集中させるものとしたので、先行車を捕捉維持しながら自車両直近へ割り込んでくる車両も早期に検出できる一方、その可能性が低い走行環境ではレーザ光の発光密度が低く保持され、第１の実施例に比較してより一層レーザダイオードの寿命を延ばすことができる。
【００４６】
図１０は第３の実施例を示す。この実施例は第２の実施例に対してレーザ光の照射密度増強を多面体ミラーを用いて行うようにしたものである。
制御回路１Ｂに先行車判別部１３が接続され、２次元スキャナ５に対向する平面ミラー１０の代わりに可変ミラー装置２０が設けられている。
レーザダイオード４を駆動するレーザダイオード駆動回路３は直接に制御回路１Ｂに接続されている。
可変ミラー装置２０は照射密度切り替え部１４Ｂを介して制御回路１Ｂに接続されている。
【００４７】
可変ミラー装置２０は、ミラーベース２１に平面ミラー２３と多面体ミラー２４とを支持しており、ステップモータ２２によりミラーベース２１が回動して平面ミラー２３と多面体ミラー２４が選択的に２次元スキャナ５に対向するようになっている。すなわち、先行車判別部１３による判別結果が先行車なしの場合は平面ミラー２３が２次元スキャナ５からのレーザ光を自車両前方へ反射し、先行車有りの場合は多面体ミラー２４が２次元スキャナ５からのレーザ光を自車両前方へ反射する。
【００４８】
図１１の（ａ）は多面体ミラー２４の正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
ミラーベース２１の２次元スキャナ５に選択的に対向する側壁に、照射領域の左右水平方向に対応させてミラーが隣接して設けられている。側壁の面Ｆに平行の中央のミラーＭ０に対してミラーＭ２ａは時計方向に５°、ミラーＭ２ｂは−５°傾斜して３つのミラー全体として凸状をなしており、各ミラーＭ０、Ｍ２ａ、Ｍ２ｂの表面はレーザ光の反射面として鏡面となっている。
ミラーＭ０、Ｍ２ａ、Ｍ２ｂのそれぞれの幅はレーザ光の照射角度２°に相当する領域に対応して形成されており、全体で照射角度６°分に相当する。
【００４９】
制御回路１Ｂは１μｓｅｃの基本発光間隔のタイミングで発光指令をレーザダイオード駆動回路３へ出力する。
制御回路１Ｂは、可変ミラー装置２０の平面ミラー２３を選択したときには、平面ミラーを介してレーザ光を照射したときの照射方向が第２の実施例における図７に示したと同一の、左右幅２０°、垂直方向１０°に広がるリサージュ波形状のラインＬにそって走査するように２次元スキャナ５を制御する。図１２の（ａ）は平面ミラー２３へ照射されるレーザ光の軌跡を示す。
【００５０】
また、可変ミラー装置２０の多面体ミラー２４を選択したときには、レーザ光の照射方向が水平方向６°、垂直方向１０°に広がるリサージュ波形状のラインＬＢにそって走査するように２次元スキャナ５を制御する。図１２の（ｂ）は多面体ミラー２４へ照射されるレーザ光の軌跡を示しており、リサージュ波形状のラインＬＢはミラーＭ０、Ｍ２ａ、Ｍ２ｂ上に分割される。
２次元スキャナ５は、レーザ光照射の水平方向幅を２０°から６°に切り替えても、水平方向および垂直方向の周波数２００Ｈｚおよび２ＫＨｚは変化しない。
【００５１】
その他の構成は第２の実施例と同じである。
照射パターン決定の制御の流れも図６、図７のフローに準じ、ステップ１００、１１０において照射密度切り替え部１４Ｂの切り替え対象が可変ミラー装置２０である点が相違するのみであるから、説明は省略する。
レーザダイオード駆動回路３、レーザダイオード４、２次元スキャナ５、可変ミラー装置２０、フォトディテクタ８、受光回路７、走査位置検出回路６、そして制御回路１Ｂが、レーダ装置の基本を形成している。
【００５２】
つぎに本実施例での照射パターンについて説明する。
先行車なしの場合の照射パターンは、先の図８に示したと同じ照射パターンＰＡである、平面ミラー２３を介して、前述のように照射方向がリサージュ波形状のラインＬにそって走査し、１μｓｅｃの基本発光間隔のタイミングで発光する。１回の測定時間を５０ｍｓｅｃとして、１回あたり５００００個のレーザ光で距離情報が得られる。
【００５３】
先行車有りの場合の照射パターンＰＣは多面体ミラー２４を介して生成される。図１３の（ａ）は、先行車有りの場合の照射パターンＰＣを自車両の前方に向かって見たときの図、（ｂ）は自車両上方から見た図である。
先の図１２の（ｂ）に示したように、レーザダイオード４から送出されたレーザ光はミラーＭ２ｂ、Ｍ０、Ｍ２ａによって分割され、各ミラーの角度が異なることからそれぞれ互いに離間した方向に反射される。
【００５４】
中央のミラーＭ０に対してその左右のミラーＭ２ａ、Ｍ２ｂは５°ずつ傾斜しているから、中央のミラーＭ０で反射したレーザ光に対して、左右のミラーＭ２ｂ、Ｍ２ａに入射するレーザ光はそれぞれ左右に１０°の角度で反射される。この結果、図１３の（ａ）に示すように、自車両前方に左右幅２０°の検出領域ができ、特定領域として、その左右両端のそれぞれ幅２°の領域３５ｂ、３５ａと中央の２°の領域３３とに照射領域が分割される。各領域に向かうビームのレーザ光は、前述のように１μｓｅｃごとに発光されるが、その照射領域が狭い範囲に限定されて集中するので、自車両１００の進行方向とのなす角度が平行に近い反射面を有する物標でも確実に検出される。
【００５５】
なお、これら各２°の領域３３、３５ａ、３５ｂの間では軌跡が切断し、レーザ光の照射点はない。すなわち、図８の照射パターンＰＡで幅２０°の全域に分散されていた１回あたり５００００個のレーザ光は、特定領域である限定された３領域に集中することになる。それぞれの領域に向かう各ビームあたり３．３倍（＝２０°／６°）にその照射密度が増大される。これにより、割り込み車両１０２のボディ側面部に照射されるレーザ光は、先行車なしの場合の照射パターン
ＰＡで幅２０°の全域に分散されていた場合の２５００個に対してその３．３倍の８２５０個となる。
【００５６】
したがって、図１３の（ｂ）に示すように、前方右端の領域３５ａに向かうレーザ光が右側からの割り込み車を捕捉するビームＢ５ａ、左端の領域３５ｂに向かうレーザ光が左側からの割り込み車を捕捉するビームＢ５ｂ、そして、中央の領域３３に向かうレーザ光が先行車を捕捉するビームＢ３となり、先行車１０１を捕捉維持しながら自車両１００直近へ割り込んでくる割り込み車両１０２もそのボディ側面部が左端あるいは右端の領域に入った時点で早期に検出できる。
【００５７】
本実施例は以上のように構成され、レーザ光の発光間隔を変えることなく、走行環境に応じて、多面体ミラー２４を用いて先行車および割り込み車両を捕捉するための限定された領域にレーザ光を集中反射させるものとしたので、前実施例と同様に近距離の先行車が存在する場合に先行車を捕捉維持しながら自車両直近へ割り込んでくる車両も早期に検出できるという効果を有するとともに、先行車の有無にかかわらず、レーザ光の発光密度を増大させることがないので、前実施例よりもさらにレーザダイオードの寿命を延ばすことができる。
【００５８】
図１４は可変ミラー装置２０の多面体ミラーの変形例を示す。（ａ）は多面体ミラーの正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。
多面体ミラー２５は、ミラーベース２１の２次元スキャナ５に対向する側壁に、照射領域の左右水平方向に対応させてミラーＭ０、Ｍ１ａ、Ｍ１ｂ、Ｍ２ａ、Ｍ２ｂが隣接して設けられている。（ｂ）に示すように、側壁の面Ｆに平行の中央のミラーＭ０に対してミラーＭ２ａは時計方向に５°、ミラーＭ１ａは２．５°、ミラーＭ１ｂは−２．５°、ミラーＭ２ｂは−５°傾斜して、５つのミラー全体として凸状をなしており、各ミラーの表面はレーザ光の反射面として鏡面となっている。
ミラーＭ０、Ｍ１ａ、Ｍ１ｂ、Ｍ２ａ、Ｍ２ｂのそれぞれの幅はレーザ光の照射角度２°に相当する領域に対応して形成されており、全体で照射角度１０°分に相当する。
【００５９】
多面体ミラー２５を選択したときには、２次元スキャナ５は、レーザ光の多面体ミラー２５への照射方向が水平方向１０°、垂直方向１０°に広がるリサージュ波形状のラインＬＣにそって走査するように制御される。図１５は多面体ミラー２５へ照射されるレーザ光の軌跡を示しており、リサージュ波形状のラインはミラーＭ２ｂ、Ｍ１ｂ、Ｍ０、Ｍ１ａ、Ｍ２ａ上に分割される。
２次元スキャナ５は、レーザ光照射の水平方向幅を２０°から１０°に切り替えても、水平方向および垂直方向の周波数２００Ｈｚおよび２ＫＨｚは変化しない。
【００６０】
中央のミラーＭ０で反射されるレーザ光に対して、隣接のミラーＭ１ａ、Ｍ１ｂでは５°の角度で反射し、両端のミラーＭ２ａ、Ｍ２ｂでは１０°の角度で反射する。これによる照射パターンＰＤは、中央のミラーＭ０の反射方向を自車両前方０°として、図１６の（ａ）に示すように、自車両の前方に向かって見たとき、左右２０°の範囲内で分断されたリサージュ波形状のラインが照射方向となる。
【００６１】
すなわち、自車両上方から見た照射パターンＰＤは、図１６の（ｂ）のように、自車両１００の前方０°方向に延びて先行車１０１を捕捉するためのビームＢ７、右１０°方向に延びて右側からの割り込み車を捕捉するビームＢ９ａ、左１０°方向に延びて左側からの割り込み車を捕捉するビームＢ９ｂ、そして右５°方向に延びる中間のビームＢ８ａ、左５°方向に延びる中間のビームＢ８ｂからなる。
これら各ビームで照射される領域が特定領域となり、ここでは全部で５領域となっている。
【００６２】
前述のとおり１回の測定の距離情報が５００００個として、これが５つのビームの領域に分割集中するから、平面ミラー２３が選択されたときと比較して、各ビームあたり、２倍（＝２０°／１０°）に照射密度が増大される。これにより、割り込み車両１０２のボディ側面部に照射されるレーザ光は、先の先行車なしの場合の照射パターンＰＡ（図８参照）で幅２０°の全域に分散されていた場合の２５００個に対してその２倍の５０００個となる。
【００６３】
したがって、ボディ側面部からの反射強度も大きくなり、図１６の（ｂ）に示すように、先行車１０１を捕捉維持しながら自車両１００の直近へ割り込んでくる割り込み車両１０２はそのボディ側面部が左端あるいは右端のビームＢ９ａあるいはＢ９ｂの領域に入った時点で早期に検出できる。さらにこの変形例では、照射密度の高い中間のビームＢ８ａ、Ｂ８ｂも生成されているので、前方２０ｍ程度の相対的に遠方の割り込み車両１０３もそのボディ側面が中間のビームＢ８ａあるいはＢ８ｂに入ることにより直ちに検出することができる。
【００６４】
つぎに、第４の実施例について説明する。これは、第３の実施例における可変ミラー装置の多面体ミラー２４にさらに上述の変形例の多面体ミラー２５を追加して、先行車の状態に応じて多面体ミラー２４、２５を切り替えるようにしたものである。
すなわち、図１７は第４の実施例の構成を示す図で、可変ミラー装置２０Ｄには、平面ミラー２３と、多面体ミラー２４（図１１参照）と、多面体ミラー２５（図１４参照）とが設けられている。
制御回路１Ｄに接続された照射密度切り替え部１４Ｄは、制御回路１Ｄからの指令に基づいて、可変ミラー装置２０Ｄのステップモータ２２を駆動し、いずれかのミラーを選択的に２次元スキャナ５に対向させる。
【００６５】
２次元スキャナ５は、ミラーの選択に対応してミラーへのレーザ光の走査幅を切り替える。
すなわち、多面体ミラー２４が選択されたときには、レーザ光の多面体ミラー２４への照射方向が水平方向６°、垂直方向１０°に広がるリサージュ波形状のラインにそって走査するように設定され、多面体ミラー２５が選択されたときには、水平方向１０°、垂直方向１０°に広がるリサージュ波形状のラインにそって走査するように設定される。
【００６６】
制御回路１Ｄに接続された先行車判別部１３Ｄは、自車両から物標までの距離、相対速度、物標の存在する方向を取得し、図示しない車両制御装置から入力する舵角信号および車速信号に基づいて、自車両が走行している車線領域を特定したうえ、自車両の車線内に近距離の先行車有りか、遠距離の先行車有りかを判別する。
【００６７】
制御回路１Ｄは先行車判別部１３Ｄから近距離の先行車有りの判別結果を得たときは、照射密度切り替え部１４Ｄに指令を発して多面体ミラー２４を選択し、遠距離の先行車有りの判別結果を得たときは、多面体ミラー２５を選択する。なお、先行車なしの場合は平面ミラー２３を選択する。
その他の構成は第３の実施例と同じである。
レーザダイオード駆動回路３、レーザダイオード４、２次元スキャナ５、可変ミラー装置２０Ｄ、フォトディテクタ８、受光回路７、走査位置検出回路６、そして制御回路１Ｄが、レーダ装置の基本を形成している。
【００６８】
図１８、図１９は先行車判別部１３Ｄにおける処理の流れを示すフローチャートである。
ステップ１１０から１８０は第２の実施例における図６のフローのステップ１０から８０と同じである。
Ｃ１〜Ｃｓにグルーピングされた各セグメントのうち距離が最小である物標Ｄをステップ８０で先行車として記憶したあと、ステップ１９０では、物標Ｄとして記憶された先行車までの距離が４０ｍ以上であるかどうかをチェックする。
【００６９】
先行車までの距離が４０ｍ以上である場合は、ステップ２００に進んで、先行車なしの判別結果を制御回路１Ｄへ出力する。
これにより、制御回路１Ｄは照射パターンを先行車なしの場合の照射パターンＰＡ（図８参照）に決定し、照射密度切り替え部１４Ｄにより、可変ミラー装置２０Ｄの選択を平面ミラー２３とする。
【００７０】
先行車までの距離が４０ｍより小さい場合は、ステップ２１０に進んで、物標Ｄとして記憶された先行車までの距離が２０ｍ以下であるかどうかをチェックする。
先行車までの距離が２０ｍ以下である場合は、ステップ２２０に進んで、近距離の先行車有りの判別結果を制御回路１Ｄへ出力する。
これにより、制御回路１Ｄは照射パターンを先行車有りの場合の照射パターンＰＣ（図１３参照）に決定し、照射密度切り替え部１４Ｄにより、可変ミラー装置２０Ｄの選択を多面体ミラー２４とする。
【００７１】
先行車までの距離が２０ｍより大きいときは、ステップ２３０に進んで、遠距離の先行車有りの判別結果を制御回路１Ｄへ出力する。
これにより、制御回路１Ｄは、照射密度切り替え部１４Ｄにより可変ミラー装置２０Ｄの選択を多面体ミラー２５とし、照射パターンＰＤ（図１６参照）を採用する。
【００７２】
これにより、先行車なしの場合には、図２０の（ａ）に示すように、照射パターンＰＡによりレーザ光が照射され、割り込み車両１０２の後部が照射領域に入った時点で当該割り込み車両が検出される。
先行車までの距離が２０ｍ以下である場合は、（ｂ）のように、照射パターンＰＣにより、割り込み車両１０２が自車両１００の直近に割り込んでくる場合でも、左右両端各１０°方向の照射密度の高いビームＢ５ａ、Ｂ５ｂの領域に割り込み車両１０２のボディ側面部が入った時点で直ちに当該割り込み車両が検出されるので、回避操作を行う時間が確保される。
【００７３】
そして、先行車までの距離が２０ｍより大きく４０ｍより小さい場合は、図２０の（ｃ）のように、照射パターンＰＤにより、ビームＢ９ａ、Ｂ９ｂで自車両１００の直近に割り込んでくる割り込み車両１０２を検出するほか、左右各５°方向の照射密度の高いビームＢ８ａ、Ｂ８ｂの領域に割り込み車両１０３のボディ側面部が入ったときも直ちに当該割り込み車両が検出される。
【００７４】
本実施例は以上のように構成され、平面ミラー２３のほかに２種の多面体ミラー２４、２５を切り替え可能とし、近距離の先行車が存在する場合には多面体ミラー２４で正面と左右のそれぞれ大角度方向の限定された領域にレーザ光を集中反射させ、遠距離の先行車が存在する場合には多面体ミラー２５でさらに左右中間方向の限定された領域にもレーザ光を集中反射させるものとしたので、レーザ光の発光密度を増大することなく走行環境に応じて、自車両直近へ割り込んでくる車両、あるいはさらにそれより前方で割り込んでくる車両を早期に検出することができる。
【００７５】
なお、各実施例では、２次元スキャナ５による走査の周波数を水平方向２００Ｈｚ、垂直方向２ＫＨｚに設定し、照射領域を左右幅２０°垂直１０°に設定したが、実施例における数値は例示であって、道路幅や走行速度の環境その他に応じて適宜に設定することができる。
さらに、実施例では２次元スキャナを用いてレーザ光を水平および垂直方向に走査するものとしたが、割り込み車両の検出には水平方向の走査のみとして構造を簡単化することもできる。
【００７６】
また、２次元スキャナの駆動方式として、実施例では片持ち梁部に設けた磁歪素子に磁場を印加するものとしたが、これに限定されず、圧電素子を用いたり、クーロン力を用いた方式など任意に選択できる。
さらに、実施例では先行車判別部や照射密度切り替え部を制御回路に対する外部機能としたが、これらは制御回路の内部機能としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の構成を示すブロック図である。
【図２】２次元スキャナの構成を示す平面図である。
【図３】均一照射時の照射パターンを示す図である。
【図４】実施例における照射パターンを示す図である。
【図５】第２の実施例の構成を示すブロック図である。
【図６】先行車判別部における処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】先行車判別部における処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】先行車なしの場合の照射パターンを示す図である。
【図９】先行車有りの場合の照射パターンを示す図である。
【図１０】第３の実施例の構成を示すブロック図である。
【図１１】多面体ミラーを示す図である。
【図１２】平面ミラーおよび多面体ミラーへ照射されるレーザ光の軌跡を示す図である。
【図１３】先行車有りの場合の照射パターンを示す図である。
【図１４】多面体ミラーの変形例を示す図である。
【図１５】変形例の多面体ミラーへ照射されるレーザ光の軌跡を示す図である。
【図１６】変形例の多面体ミラーによる照射パターンを示す図である。
【図１７】第４の実施例の構成を示すブロック図である。
【図１８】先行車判別部における処理の流れを示すフローチャートである。
【図１９】先行車判別部における処理の流れを示すフローチャートである。
【図２０】照射パターンの切り替えによる割り込み車両の検出状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｄ 制御回路
２ 照射密度増強部
３ レーザダイオード駆動回路
４ レーザダイオード
５ ２次元スキャナ
６ 走査位置検出回路
７ 受光回路
８ フォトディテクタ
１０ 平面ミラー
１１ レーザヘッド
１３、１３Ｄ 先行車判別部
１４、１４Ｂ、１４Ｄ 照射密度切り替え部
２０、２０Ｄ 可変ミラー装置
２１ ミラーベース
２２ ステップモータ
２３ 平面ミラー
２４、２５ 多面体ミラー
３０、３１ａ、３１ｂ、３３、３５ａ、３５ｂ 領域
５１ 片持ち梁部
５２ 支持片部
５３ 固定部
５４ スリット
５５ ミラー部
５６ ピェゾ抵抗素子
１００ 自車両
１０１ 先行車
１０２、１０３ 割り込み車両
Ｂ０、Ｂ１ａ、Ｂ１ｂ、Ｂ３、Ｂ５ａ、Ｂ５ｂ ビーム
Ｂ７、Ｂ８ａ、Ｂ８ｂ、Ｂ９ａ、Ｂ９ｂ ビーム
Ｍ０、Ｍ１ａ、Ｍ１ｂ、Ｍ２ａ、Ｍ２ｂ ミラー部
Ｐ、ＰＡ２、ＰＢ２、ＰＡ３、ＰＢ３、ＰＣ３ 照射パターン

Claims (3)

1. 送信波を生成する送信波生成手段と、送信波を自車両周囲の所定範囲に放射する走査手段と、送信波が物標に当たって反射する反射波を受信する受信手段とを備えて、送信波の走査位置および送信波放射から反射波受信までの時間に基づいて、物標までの距離および方向を検出するレーダ装置を有し、自車両周囲の障害物を検出する障害物検出装置において、
   自車両前方の先行車の有無を判別する先行車判別部と、
   前記走査手段により前記所定範囲全体を走査する中で、前記先行車判別部が先行車があると判別したときに、前記所定範囲のうちの特定領域への送信波の放射密度を当該特定領域以外の領域への送信波の放射密度に対して増大させ、先行車がないと判別したときには、前記特定領域への放射密度の増大を行わない放射密度増大手段とを有し、
   前記特定領域が自車両の車線への割り込み車両を捕捉する領域であることを特徴とする障害物検出装置。
2. 前記放射密度増大手段は、送信波の走査位置が前記特定領域にあるとき前記送信波生成手段における送信波の生成周期を短くするものであることを特徴とする請求項１記載の障害物検出装置。
3. 前記特定領域が、さらに先行車を捕捉するための自車両正面方向の一定領域を含むことを特徴とする請求項１または２記載の障害物検出装置。

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