JP3802394B2

JP3802394B2 - Automotive radar equipment

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Publication number: JP3802394B2
Application number: JP2001317847A
Authority: JP
Inventors: 秀徳宮崎
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2001-10-16
Filing date: 2001-10-16
Publication date: 2006-07-26
Anticipated expiration: 2021-10-16
Also published as: JP2003121546A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、先行車との車間距離を計測でき、しかも、路面にペイントされた走行帯標識線（道路の両端または車線境界に描かれたいわゆる「白線」）を検出できる車載用レーダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車載用レーダ装置は、パルス状の光ビーム（たとえば、レーザビーム）を自車前方に照射し、その反射波を受信するまでの時間から、自車前方を走行中（加減速走行または停止中を含む）の車両等（以下「先行車」という）との車間距離や相対速度を計測する、いわゆるパルスレーダ方式の測距システムである。
【０００３】
図１１（ａ）は、従来の車載用レーダ装置１の概念図である。車載用レーダ装置１の送信部（ＴＸ）２から発射されたパルス状の光ビーム３は、先行車のボディ表面４（または後部リフレクタ若しくはそれに相当する反射部位）で反射され、車載用レーダ装置１の受信部（ＲＸ）５で受信される。図１１（ｂ）に示すように、光ビーム３の発射時点から反射波の受信時点までの時間をＴとするとき、先行車との車間距離Ｌは、「（Ｔ×光の速度）÷２」で与えられる。また、自車（車載用レーダ装置１の設置車両）と先行車との相対速度は、時間軸上の車間距離Ｌの変化傾向から把握することができる。たとえば、時間軸上の車間距離Ｌの変化がゼロであれば、相対速度もゼロ（先行車は自車と同じ速度で走行中）であり、増加方向の変化であれば、先行車は自車速度に対して加速中であり、さらに、減少方向の変化であれば、先行車は自車速度に対して減速中であることが分かる。
【０００４】
ここで、光ビーム３の放射パターン形状を説明すると、一般に、電磁波の一種である光ビーム３の放射エネルギーは距離の４乗に反比例して減少するので、充分な大きさの反射波を得るためには、光ビーム３の放射エネルギーを大きくしなければならないものの、送信部２の能力にも自ずと限界があることから、光ビーム３の放射パターンは、細く絞り込まれた（たとえば、視野角θ＝４度程度の）ビーム状のパターン形状とされる。また、水平方向や垂直方向の方位分解能を高めるためにも、同ビーム状のパターン形状とされる。
【０００５】
図１２（ａ）は、光ビーム３の水平方向放射パターンの一例図、図１２（ｂ）は、同垂直方向放射パターンの一例図、図１２（ｃ）は、同放射パターンの一例断面図である。これらの図において、光ビーム３は水平と垂直方向の放射角（視野角ともいう）θが、たとえば、共に４度程度とされた略円形断面ビームである。車載用レーダ装置１は、この光ビーム３を所定の仰角ＥＬ（Elevation Angle；路面と平行な面とのなす角度。図では便宜的に仰角＝０度とする。）で自車前方に照射しながら、水平方向に所定の範囲で走査（スキャンまたはスイープともいう）する。水平走査範囲は、自車から充分に離れた前方位置で走行車線幅の全体をカバーできる範囲であり、たとえば、１０ｍ先で左右視野が２．５ｍ〜３ｍ程度となる範囲である。
【０００６】
このような仕組みの従来の車載用レーダ装置１によれば、図１３（ａ）に示すように、自車６から先行車７に光ビーム３を照射し、その反射波を受信して、先行車７との車間距離や相対速度を計測することができる。したがって、たとえば、先行車７との車間距離が充分遠くに離れている場合には、自車６の速度を上げて車間距離を所定の安全距離程度まで詰めたりすることが可能となり、また、図１３（ｂ）に示すように、先行車７の速度が落ちて車間距離が安全距離以下に詰まった場合などには、自車６に制動をかけるなどして衝突を防止することが可能となる。これにより、通常走行時の先行車追従システムや渋滞時の「Ｓｔｏｐ＆Ｇｏシステム」（数ｍ程度の車間距離を維持しつつ停止と走行を繰り返す渋滞時の追従システム）などの実現に寄与することができる。
【０００７】
一方、今日においては、たとえば、高速道路などを走行中に、路面上の走行帯（レーン）を外れないように操舵を補助的に制御する、いわゆる「レーンキーピング機能」が実用化の域に達しており、上記の先行車追従システムと相まって、操縦者の負担を大幅に軽減できるようになってきた。レーンキーピングを可能にするための車載装置（以下「白線検出装置」という。）としては、たとえば、特開１９９３−１１３４８２号公報、特開１９９４−２０６５０７号公報、特開１９９４−２５３３１１号公報、特開１９９９−３５１８６２号公報、特開２０００−２６６５３９号公報、特開２００１−２３０９４号公報などに記載されている。
【０００８】
しかし、これらの装置はいずれも「テレビカメラ」などの高価な機器を用いて路面画像を撮影し、その路面画像から白線を検出する仕組みとなっているため、たとえば、上記の先行車追従システムと併用する場合には、車両に二つの装置（レーダ装置と白線検出装置）を搭載しなければならず、コスト面の不利を否めないものであった。
【０００９】
そこで、コストの削減を図るために、車載用レーダ装置の光ビームを二つの用途（先行車検出と白線検出）で兼用することが考えられる。しかし、先行車検出のためには、比較的遠い距離に位置する先行車まで光ビームを届ける必要があり、したがって、光ビームを進行方向に向けてほぼ水平（仰角ほぼ０度）に照射しなければならず、一方、白線検出のためには、次に説明する理由から、光ビームを路面に向けて下向き（マイナス仰角）に照射しなければならず、これら二つの条件を満たすための何らかの仕掛けが必要であった。
【００１０】
図１４は、白線検出の概念図であり、８は車両、９は車両８に搭載された車載用レーダ装置（正確にはその装置の光ビーム発射手段）、１０は白線検出のための光ビーム走査範囲、１１は路面、１２は車両８の走行帯に描かれた左白線、１３は同走行帯に描かれた右白線である。
【００１１】
図１４（ａ）に示すように、車載用レーダ装置９から発射された白線検出のための光ビーム１４は、走行帯の両端に位置する白線（左白線１２及び右白線１３）に対して斜めに交差するため、白線（図では左白線１２）上の光ビーム１４の照射面積ＳＡ（図中の波線で示す丸図形囲み部分の拡大図を参照）は小さくなる。しかも、図１４（ｂ）に示すように、路面１１に対して上方向から（マイナス仰角で）照射される光ビーム１４は、路面１１に対する入射角ψが小さいほど、路面１１の投影面積ＳＢが大きくなり、このため、路面１１における単位面積あたりの光パワー密度が小さなものとなる。
【００１２】
加えて、路面１１に描かれた白線１２、１３は、車体表面等の反射部位（またはリフレクタなどの反射板）に比べて、反射率がかなり低いため、車両から離れた位置で光ビーム１４を走査すると、車載用レーダ装置９の検出感度が大きく低下してしまい、結局、白線１２、１３を安定的に検出することができなくなる。以上のことから、白線検出用の光ビームは、できるだけ車両前方の近い位置を照射できなければならず、したがって、光ビームの下向き角度（すなわち、マイナス仰角）を大きくしなければならないのである。
【００１３】
たとえば、特開２０００−１４７１２４号公報に記載された「車載用レーダ装置」は、ｎ個の光ビーム反射面（第１面〜第ｎ面）を有するポリゴンミラー（回転多面鏡）を備えており、そのうちの一面（便宜的に第１面とする）の傾斜角を他の面（第２面〜第ｎ面）と大きく異ならせている。そして、そのポリゴンミラーを回転させながら、第２面〜第ｎ面からの反射ビームを用いて先行車検出用の光ビーム走査を行い、且つ、第１面からの反射ビームを用いて白線検出用の光ビーム走査を行っている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の公報に記載された従来技術にあっては、傾斜角の大きな面（前記の第１面）を持つ特殊なポリゴンミラーを必要とするため、価格の安い汎用のポリゴンミラーを利用することができず、先のテレビカメラほどではないにせよ、やはりコスト面の不利を否めないという問題点がある。
【００１５】
そこで本発明は、水平走査後の光ビームの経路上に光学的な仰角変更手段を配置することにより、コストをかけずに、光ビームの用途の融合化（先行車検出用／白線検出用）を図り、以て一つの光ビームで先行車検出と白線検出とを共に行うことができる車載用レーダ装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この発明による車載用レーダ装置は、車両前方に光ビームを発射し、その反射波を受光して車両前方に位置する先行車との車間距離計測に必要な情報を生成すると共に、前記光ビームの仰角をマイナス方向に変更して路面上の白線またはそれに相当する走行帯標識線を検出し、レーンキーピングに必要な情報を生成する車載用レーダ装置であって、
光ビームを発生するビーム発生手段と、
前記光ビーム発生手段によって作られた光ビームを水平方向に走査する水平走査手段と、
前記水平方向に走査された光ビームを車両前方に発射するビーム発射手段とを備え、
前記ビーム発射手段は、
前記水平方向に走査された光ビームが、前記路面上の白線またはそれに相当する走行帯標識線に指向する所定の水平走査角度になったときに、当該光ビームの仰角をマイナス方向に変更する仰角変更手段を有し、
該仰角変更手段を、光の屈折率を利用して前記光ビームの光軸を下向きに曲げる光学的要素で構成したこととされているものである。
【００１７】
ここで、「光ビーム」は、細く絞り込まれたビーム状の光波であって、たとえば、レーザビームのように単一の指向性があり、しかも、遠方まで充分な強さの光パワーを届けることができるものである。
また、「ビーム発生手段」は、上記の光ビームを発生するものであり、たとえば、光ビームをレーザビームとした場合は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子を主たる部品として構成することができるものである。または、その発光素子から発射された光ビームの放射角（ビームの拡がり角）が大きい場合には、上記の発光素子に加えて、その発光素子からの光ビームを所定の放射角（上記の細く絞り込まれたビーム状光波の放射角）に収束するための光学系を含むものである。
【００１８】
また、「水平走査手段」は、上記の光ビームを水平方向に走査するものである。なお、「水平方向」とは路面に並行する面に沿った方向のことをいう。この水平走査手段は、たとえば、水平方向に揺動駆動される反射ミラーまたはポリゴンミラーなどの機械的機構によって構成されたものであってもよく、あるいは、圧電素子または超音波素子を使用した制御型光偏向デバイス（印加電圧に応じて光の偏向特性を変化させるデバイス）などの電気的部品によって構成されたものであってもよい。
【００１９】
また、「ビーム発射手段」に含まれる「仰角変更手段」は、前記水平方向に走査された光ビームが「所定の水平走査角度」になったときに、当該光ビームの仰角をマイナス方向に変更するものである。なお、「所定の水平走査角度」とは、同光ビームが前記路面上の白線またはそれに相当する走行帯標識線に指向する際の走査角度のことをいう。たとえば、車両の進行方向を０度としたときに、光ビームの発射点から見て左右ｘ度方向に前記路面上の白線またはそれに相当する走行帯標識線が位置していれば、上記の「所定の水平走査角度」はそれぞれ＋ｘ度、−ｘ度となる。
【００２０】
このような構成であると、水平走査手段によって水平方向に走査された光ビームが「所定の水平走査角度」（上記例示では±ｘ度）になったとき、「光学的要素」により、光ビームの光軸が下向きに曲げられる。
したがって、水平走査後の光ビームの経路上に、光学的な要素からなる仰角変更手段を配置するだけでよく、冒頭で説明した特殊なポリゴンミラーを必要としないから、コストをかけずに、光ビームの用途の融合化（先行車検出用／白線検出用）を図ることができ、以て一つの光ビームで先行車検出と白線検出とを共に行うことができる車載用レーダ装置を提供することができる。
【００２１】
前記光学的要素は、プリズムであることとされているものである。
【００２２】
ここで、「プリズム」とは、詳細は後述するが、相交わる二つの平面（一の面と二の面）をもって透明体を囲んだもののことをいう。本発明では、光ビームを入射角（一の面の法線に対する角度）０度で一の平面に入射させ、二の面から出射させるようにする。その際の出射角度（光ビームの一の面への入射角と二の面から出射する光ビームの屈折角との差；すなわち、方向転角μ）は、入射角（一の面の法線に対する角度）が０度であるから、少なくとも０度以上の値（μ＞０度）になる。
【００２３】
このような構成であると、前記光ビームの光軸が所定角度（プリズムの方向転角μ）だけ曲げられるため、その屈曲方向を路面側（すなわち、下向き）とすることにより、白線検出用の光ビームが得られる。
【００２４】
前記光学的要素は、前記路面上の左右の白線またはそれに相当する左右の走行帯標識線に指向する各々の水平走査角度に対応して、車両横方向の左右に一つずつ分離して設けられたプリズムであることとされているものである。
【００２５】
このような構成であると、必要な位置のみにプリズムを分離配置するため、他の位置における光ビームの減衰要因をなくすことができ、先行車検出用光ビームのパワーロスを防ぐことができる。
【００２６】
前記光学的要素は、前記路面上の左右の白線またはそれに相当する左右の走行帯標識線に指向する各々の水平走査角度に対応して、車両横方向の左右に一つずつ分離して設けられたプリズムであって、且つ、左右のプリズムの間に光ビームの光軸を曲げない透光性素材を介在させたこととされているものである。
【００２７】
ここで、「透光性素材」としては、ガラスまたはアクリルなどの透明樹脂材料を使用することができる。
【００２８】
このような構成であると、左右のプリズムの間に透光性素材が介在するため、これらを一体のものとして部品化することができ、部品点数及び組み付け工数の削減を図ることができるほか、プリズムの位置合わせ（光軸合わせ）の容易化を図ることができる。
【００２９】
前記光学的要素は、前記路面上の左右の白線またはそれに相当する左右の走行帯標識線に指向する各々の水平走査角度に対応して、車両横方向の左右にそれぞれ設けられたプリズム部と、その左右のプリズム部の間に連続的に設けられた中間プリズム部とからなり、該中間プリズム部の方向転角が、前記左右のプリズム部の位置で最大、その中間位置でゼロとなり、且つ、左右のプリズム部から中間位置にかけて方向転角が徐々に変化するように、前記左右のプリズム部及び前記中間プリズム部の形状を適正化したこととされているものである。
【００３０】
このような構成であると、単一のプリズムとすることができ、部品点数及び組み付け工数の削減を図ることができるほか、プリズムの位置合わせ（光軸合わせ）の容易化を図ることができる。
【００３１】
前記左右のプリズム部及び前記中間プリズム部は、光ビームの光軸を曲げない透光性素材に一体化または当該透光性素材上に接合された光学的要素によって形成されていることとされているものである。
【００３２】
このような構成であると、前記左右のプリズム部及び前記中間プリズム部並びに透光性素材を一つにまとめて部品化することができ、部品点数及び組み付け工数の削減を図ることができるほか、プリズムの位置合わせ（光軸合わせ）の容易化を図ることができる。
【００３３】
なお、この発明のより好ましい構成は、前記光学的要素及び透光性素材を、外界との間の保護窓として兼用することとされているものである。
【００３４】
このような構成であると、別途に保護窓を要しないため、部品点数及び組み付け工数の削減を図ることができる。
【００３５】
なお、この発明のより好ましい構成は、前記光学的要素及び透光性素材とは別途に、外界との間の保護窓を備えることとされているものである。
【００３６】
このような構成であると、光学的要素及び透光性素材に対して機械的強度や密閉性が求められないため、これら部材の製造容易化を図ることができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明における様々な細部の特定ないし実例および数値や文字列その他の記号の例示は、本発明の思想を明瞭にするための、あくまでも参考であって、それらのすべてまたは一部によって本発明の思想が限定されないことは明らかである。また、周知の手法、周知の手順、周知のアーキテクチャおよび周知の回路構成等（以下「周知事項」）についてはその細部にわたる説明を避けるが、これも説明を簡潔にするためであって、これら周知事項のすべてまたは一部を意図的に排除することは本件出願人の望むところではない。かかる周知事項は本発明の出願時点で当業者の知り得るところであるので、以下の説明に当然含まれている。
【００３８】
まず、本実施の形態の「車載用レーダ装置」の構成を説明する。
図１は、車載用レーダ装置２０の概念的な構成図である。この車載用レーダ装置２０は、先行車との間の車間距離や相対速度を計測して、不図示の先行車追従システムや渋滞追従システムなどの他のシステムに出力するほか、走行路面にペイントされた走行帯標識線（道路の両端または車線境界に描かれたいわゆる「白線」のこと。以下単に「白線」という。ただし、この白線は白いものに限らず、他の色、たとえば黄色などを含む。）を検出し、自車と白線（自車走行帯の左右の白線）との間隔を計測して、その情報を不図示のレーンキーピング装置（たとえば、高速道路などを走行中に、路面上の走行帯（レーン）を外れないように操舵を補助的に制御するもの）に出力するものである。なお、自車の車両種別は、特に限定しない。自家用乗用自動車や貨物自動車など、いずれの種別であってもよい。
【００３９】
図１において、車載用レーダ装置２０は、光ビームＢＭ_TXを車体前方に発射する投光機構ユニット３０と、車体前方の目標物（先行車等）からの反射光ビームＢＭ_RXを受光する受光機構ユニット４０と、車載用レーダ装置２０の全体動作を制御する制御ユニット５０とにより構成されている。
【００４０】
なお、これら各ユニット（投光機構ユニット３０、受光機構ユニット４０及び制御ユニット５０）は、図１では、それぞれ個別のユニット（波線で示す）で構成されているが、これに限らず、すべてを一つのユニットにまとめてもよいし、あるいは、投光機構ユニット３０と受光機構ユニット４０とを一つのユニットにまとめて車両前部（たとえば、バンパー内やフロントグリル内）に配置し、制御ユニット５０を他の車両部位（たとえば、エンジンルーム内）に配置するようにしてもよい。
【００４１】
投光機構ユニット３０は、発光部３１及び水平方向走査部３２よりなる。発光部３１には、たとえば、赤外線レーザを発生するレーザダイオード３１ａと、このレーザダイオード３１ａから出力されたレーザ光（通常、３０度程度の広がり角を有するもの）を集光して、水平方向が０．１度程度で上下方向が５度程度の拡がり角を有する光ビームＢＭ_TXに収束する光学系３１ｂと、それら各部を収納保持するケース３１ｃとが備えられている。水平方向走査部３２は、光ビームＢＭ_TXを反射させて光軸を曲げ、装置前方（車両前方）に出射させる反射ミラー３２ａと、この反射ミラー３２ａを水平方向に揺動駆動する水平方向駆動機構３２ｂとよりなる。
【００４２】
なお、光学系３１ｂは、必ずしも一つのレンズで構成されている必要はない。複数のレンズを組み合わせて構成されたレンズ群であってもよい。また、レーザダイオード３１ａから出力されたレーザ光の拡がり角が十分狭いものであれば、当然ながら光学系３１ｂは不要とすることができる。さらに、図示の例では、光学系３１ｂの後に水平方向走査部３２を入れているが、これに限らず、その位置を逆にする（水平方向走査部３２の後に光学系３１ｂを入れる）ことも可能である。また、詳細は後述（図６（ｃ））するが、光学系３１ｂと水平方向走査部３２とを一体化することも可能である。
【００４３】
また、水平方向駆動機構３２ｂは、この場合、いわゆる“ガルバノモータ”よりなるものとする。ガルバノモータは、周知のとおり、たとえば、軸中心線の両側がＮ極又はＳ極の磁性を帯びた材料よりなるロータと、このロータの周囲に配置された複数の励磁用コイルとよりなり、内部に回転位置検出用のホール素子を有する電動アクチュエータである。各励磁用コイルの電流を操作してロータの回転位置（あるいは回転速度など）をフィードバック制御することにより、リニアリティーの点で良好な揺動（最大７０度程度の揺動）運動を実現することができる。
【００４４】
また、受光機構ユニット４０は、反射光ビームＢＭ_RXを受光して、その受光光量に応じた大きさの受光信号Ｓ_RXを発生するＬＥＤ等の受光素子４１と、この受光素子４１に効率良く反射光（ＢＭ_RX）を入射させるための受光用光学系（図示省略）及びそれらを収納保持するケース４２とよりなる。
【００４５】
次に、制御ユニット５０は、駆動回路５１、制御回路５２及び信号処理部５３よりなり、駆動回路５１は、図２（ａ）に示すように、制御回路５２からの発光駆動制御信号ＣＯＮＴａに従ってレーザダイオード３１ａに電力ＰＷＲａを供給し、レーザダイオード３１ａを発光させる発光駆動部５１ａと、制御回路５２からの水平駆動制御信号ＣＯＮＴｂに従って水平方向駆動機構３２ｂ（ガルバノモータ）に電力ＰＷＲｂを供給し、水平方向駆動機構３２ｂを作動させる水平方向駆動部５１ｂと、水平方向駆動機構３２ｂの回転位置検出器（この場合、前述のホール素子）からの水平走査位置検出信号Ｓ_HORを必要に応じて形態変換して制御回路５２に入力するための水平走査位置信号入力回路５１ｃとを備えている。
【００４６】
また、信号処理部５３は、図示を略すが、受光素子４１の出力信号（受光信号Ｓ_RX）からノイズ成分を取り除き、その他必要な信号処理を行い、ディジタル信号に変換して制御回路５２に入力するための入力回路を備えている。
さらに、制御回路５２は、図２（ｂ）に示すように、入出力インターフェース５２ａ、マイクロコンピュータユニット（以下「ＣＰＵと略す」）５２ｂ、揮発性情報記憶部（以下「ＲＡＭ」と略す）５２ｃ及び読み出し専用不揮発性情報記憶部（以下「ＲＯＭ」と略す）５２ｄなどを備えている。
【００４７】
入出力インターフェース５２ａには、信号処理部５３からの受光信号Ｓ_RX、駆動回路５１からの水平走査位置検出信号Ｓ_HORなどが入力されると共に、さらに、図示を略した車速センサからの車速信号Ｓ_SP及び操舵センサからの操舵信号Ｓ_STEERAGEなどが入力されている。また、入出力インターフェース５２ａから駆動回路５１に対して発光駆動制御信号ＣＯＮＴａ及び水平駆動制御信号ＣＯＮＴｂなどが出力されていると共に、さらに、図示を略したレーンキーピング装置や、先行車追従システム及び車間距離警告装置などに対して、レーンキーピング制御信号ＣＯＮＴ_LANE、速度制御信号ＣＯＮＴ_SP及び車間距離警告制御信号ＣＯＮＴ_ALARMなどが出力されている。
【００４８】
ＣＰＵ５２ｂは、ＲＯＭ５２ｄにあらかじめ格納されている制御プログラムをＲＡＭ５２ｃにロードし、その制御プログラムを実行することにより、入出力インターフェース５２ａから所要のデータ（Ｈ_RDR、Ｓ_RX、Ｓ_HOR、Ａ_VER、・・・・、Ｓ_SP、Ｓ_STEERAGE）を取り込みつつ、車載用レーダ装置２０の全体動作の制御に必要な各種演算処理を行い、その演算結果として得られる様々な制御データ（ＣＯＮＴａ、ＣＯＮＴｂ、・・・・、ＣＯＮＴ_LANE、ＣＯＮＴ_SP、ＣＯＮＴ_ALARM）を入出力インターフェース５２ａを介して駆動回路５１やその他のシステム（レーンキーピング装置、先行車追従システム及び車間距離警告装置など）に出力する。
【００４９】
制御回路５２は、ＣＰＵ５２ｂなどのハードウェアリソースと、ＲＯＭ５２ｄに格納された制御プログラムなどのソフトウェアリソースとの有機的結合によって、所定の制御処理機能を実現する要素であり、本実施の形態においては、特に、次のような制御処理機能を実現することができるものである。
【００５０】
すなわち、先行車追従動作が指令された場合には、まず、レーザダイオード３１ａを駆動して光ビームＢＭ_TXを発射させながら、水平方向駆動機構３２ｂを作動させて反射ミラー３２ａを水平方向に揺動駆動し、反射ミラー３２ａの動きによって光ビームＢＭ_TXを水平方向に走査する。水平走査範囲は、自車から充分に離れた前方位置で走行車線幅の全体をカバーできる範囲であり、たとえば、１０ｍ先で左右視野が２．５ｍ〜３ｍ程度となる範囲である。水平走査後の光ビームＢＭ_TXの仰角（ＥＬ）はほぼ０度であり、これにより、自車前方の充分遠方まで光ビームＢＭ_TXを照射することができる。
【００５１】
ここで、水平走査後の光ビームＢＭ_TXの経路上にはプレート６０が配置されており、水平走査後の光ビームＢＭ_TXはこのプレート６０を透過して自車前方に照射されるようになっている。また、自車前方の先行車または路面の白線からの反射光ビームＢＭ_RXもこのプレート６０を透過して受光機構ユニット４０に入射されるようになっている。プレート６０の構造及び機能の詳細は、後で説明する。
【００５２】
次に、受光機構ユニット４０による反射光ビームＢＭ_RXの受光結果（反射波の受光の有無、反射波の強度、投光から受光までの時間、或いはその際の照射方向（走査方向）のデータなど）を順次読み取り、ノイズ成分の除去処理やグルーピング処理（たとえば自車前方の障害物が自動車の場合、その自動車の後部に設けられた左右のリフレクタが別個の対象物として観測されるので、これらを一つの自動車のものとして取りまとめるといった処理）を行い、処理後の情報から、（Ａ）先行車追従システムや車間距離警告装置に必要な情報と、（Ｂ）レーンキーピング装置に必要な情報とを生成し、それぞれを該当するシステム（先行車追従システム）や該当する装置（車間距離警告装置、レーンキーピング装置）に出力する。
【００５３】
すなわち、（Ａ）にあっては、水平走査後の光ビームＢＭ_TXの走査角が所定の走査範囲（図１における「先行車検出」の範囲）にある間、自車前方の対象物の存在又は種類（若しくは大きさ）や位置データ或いは速度データなどの情報（たとえば、他の自動車が自車線上の前方５０ｍ先に存在し速度７０ｋｍ／ｈで走行しているなどを示す情報）を生成し、その情報を先行車追従システムや車間距離警告装置に出力することにより、当該システム（及び装置）において、たとえば、自車線上前方の設定車間距離近く（あるいは設定車間距離未満）を他の車両（すなわち、先行車）が自車よりも低速で走行しているか否かを判定し、そうである場合には、警告を発すると共に、エンジン制御システムの制御ユニットに制御信号を出力して、エンジンブレーキを利かせ、自車両を減速させるといった制御を実行する。
【００５４】
また、自車が設定速度よりも低速で走行していて、自車線上前方の設定車間距離以上離れた位置を先行車が自車よりも高速で走行している場合（あるいは設定車間距離を越える所定距離範囲内に先行車が全く存在しない場合）には、前記制御ユニットに制御信号を出力して、自車を設定速度を越えない範囲内で加速させる制御（あるいはその後自車を設定速度で定速走行させる制御）を実行する。
【００５５】
以上の制御により、冒頭（図１３参照）で説明した先行車追従機能、すなわち、自車６と先行車７との車間距離が充分遠くに離れている場合には、自車６の速度を上げて車間距離を所定の安全距離程度まで詰めたりすることが可能となり、また、先行車７の速度が落ちて車間距離が安全距離以下に詰まった場合などには、自車６に制動をかけるなどして衝突を防止することが可能となる。これにより、通常走行時の先行車追従システムや渋滞時の「Ｓｔｏｐ＆Ｇｏシステム」などの先行車追従機能を実現することができる。
【００５６】
また、（Ｂ）にあっては、水平走査後の光ビームＢＭ_TXの走査角が、その水平走査範囲の左右両端に位置する所定の角度（図１における「右白線検出」または「左白線検出」の角度）、すなわち、自車走行帯の境界を示す前記「白線」に指向する所定の水平走査角度になったときに、反射光ビームＢＭ_RXに基づいて白線までの距離を計測すると共に、その計測値と、そのときの水平走査角度とを用いて、走行帯における自車の位置関係（走行帯の中心からどのぐらい左右にずれているか）を把握し、把握した情報をレーンキーピング装置に出力することにより、当該装置において、たとえば、ハンドル操作（操舵）を補助制御するなどして、上記の“ずれ”をなくす（または抑制する）という制御を実行する。
【００５７】
この制御により、冒頭（図１４参照）で説明したレーンキーピング機能、すなわち、自車８の走行帯の左右境界線（左白線１２、右白線１３）を検出しながら、その白線１２、１３に挟まれた走行帯の中心に沿って自車８の走行軌道を自律的に制御するという機能を実現することができる。
【００５８】
したがって、これらの先行車追従機能及びレーンキーピング機能を併用することにより、操縦者の負担を大幅に軽減することができる。
【００５９】
なお、安全性確保の観点や、装置の不必要な稼働による寿命（特にレーザダイオード３１ａの寿命）低下防止等の観点から、たとえば、自車が停車中などの場合は、上記の先行車追従動作が指令されても、上述の各制御（すなわち、先行車追従走行制御やレーンキーピング制御）を行わない構成とすることが好ましい。
【００６０】
次に、本実施の形態の特徴的な構成要素の一つであるプレート６０について詳しく説明する。
図３は、プレート６０の斜視図（ａ）、正面図（ｂ）、Ａ−Ａ断面図（ｃ）及びＢ−Ｂ断面図（ｄ）である。これらの図において、プレート６０は、所定の厚み（Ｆ）を持つガラスやアクリル等の透明材料を用いて横長の板状に形成されている。プレート６０は、その一部領域を水平走査後の光ビームＢＭ_TXの透過領域（以下「ＢＭ_TX透過領域」という）６０ａとして使用し、他の一部の領域を自車前方の先行車または路面の白線からの反射光ビームＢＭ_RXの透過領域（以下「ＢＭ_RX透過領域」という）６０ｂとして使用する。
【００６１】
プレート６０のＢＭ_TX透過領域６０ａには、二つのプリズム部６０ｃ、６０ｄが形成されている。これらのプリズム部６０ｃ、６０ｄは、発明の要旨に記載された光学的要素、すなわち、光の屈折率を利用して光ビームＢＭ_TXの光軸を所定の角度（方向転角：μ）だけ下向き（路面方向）に曲げるものに相当する。なお、光軸屈曲の原理は後で詳しく説明する。
【００６２】
図４は、光ビームＢＭ_TXの水平走査角と、二つのプリズム部６０ｃ、６０ｄとの対応関係を示す図である。この図において、二つのプリズム部６０ｃ、６０ｄは、以下の条件を満たす位置に形成されている。すなわち、図面に向かって左側（車両の進行方向に対しては「右側」となる点に注意）に位置するプリズム部６０ｃ（以下、車両の進行方向を基準にして「右側プリズム部６０ｃ」という。）は、水平走査後の光ビームＢＭ_TXが自車走行帯の「右側境界」を示す白線（右側白線）を指向したときに、その光ビームＢＭ_TXの走査線（イ）上に位置していなければならず、また、同様に、図面に向かって右側（車両の進行方向に対しては「左側」となる点に注意）に位置するプリズム部６０ｄ（以下、車両の進行方向を基準にして「左側プリズム部６０ｄ」という。）は、水平走査後の光ビームＢＭ_TXが自車走行帯の「左側境界」を示す白線（左側白線）を指向したときに、その光ビームＢＭ_TXの走査線（ロ）上に位置していなければならない。
【００６３】
このような条件を満たすことにより、水平走査後の光ビームＢＭ_TXが右側白線を指向したときは、その光ビームＢＭ_TXが右側プリズム部６０ｃを透過した後、右側白線の方向に照射されるようになり、一方、水平走査後の光ビームＢＭ_TXが左側白線を指向したときは、その光ビームＢＭ_TXが左側プリズム部６０ｄを透過した後、左側白線の方向に照射されるようになる。
【００６４】
なお、水平走査後の光ビームＢＭ_TXが右側白線及び左側白線を指向していないとき、すなわち、図中の「自車走行帯」の範囲（先行車検出範囲）を指向しているときは、光ビームＢＭ_TXは、ＢＭ_TX透過領域６０ａの非プリズム形成部分６０ｅ（二つのプリズム部６０ｃ、６０ｄの間の部分）を透過するようになっており、このため、上述の光軸屈曲が行われず、したがって、水平走査後の光ビームＢＭ_TXの仰角（０度）を保ったまま車両前方に照射される。
【００６５】
ここで、図では、ＢＭ_TX透過領域６０ａの「非プリズム形成部分６０ｅ」もプレート６０の一部として描かれているが、すなわち、この非プリズム形成部分６０ｅを通る光ビームＢＭ_TXは、プレート６０の内部をその厚み（Ｆ）方向に透過する構成となっているが、非プリズム形成部分６０ｅを透過する際に生じる光ビームＢＭ_TXの減衰をなくすために、プレート６０の非プリズム形成部分６０ｅを穴開け加工してもよい。このこと（減衰量を少なくする）は、先行車または白線からの反射光ビームＢＭ_RXが通るＢＭ_RX透過領域６０ｂについてもいえることであり、同様の思想で、プレート６０のＢＭ_RX透過領域６０ｂを穴開け加工してもよい。
【００６６】
次に、プレート６０に形成したプリズム部（右側プリズム部６０ｃ及び左側プリズム部６０ｄの）の光軸屈曲の原理を説明する。
図５は、右側プリズム部６０ｃ及び左側プリズム部６０ｄの作用説明図である。まず、図５（ａ）を用いて、一般的な三角プリズムの原理を説明する。プリズムとは、先にも説明したとおり、透明体を相交わる二つの平面（一の面と二の面）をもって囲んだもののことをいう。図示の三角プリズム７０の一の面はＫ−Ｓ面、二の面はＬ−Ｓ面である。Ｋ−Ｓ面とＬ−Ｓ面の交線を「綾」、Ｋ−Ｓ面とＬ−Ｓ面のなす平面角を「頂角」、稜に直角な平面をもって切った断面を「主切断面」という。
【００６７】
この三角プリズム７０によって行われる光の屈折は、次のとおり説明することができる。たとえば、点Ａから発した光線が一の面（Ｋ−Ｓ面）の点Ｂにおいて入射角∠ＡＢＮ₁で入射したと仮定すると、この点Ｂで屈折して法線Ｎ₁−Ｎ₁´に近づくから、図においては下の方に曲がり、二の面（Ｌ−Ｓ面）の点Ｃに入射する。さて、光線は点Ｃから空気中に出て法線Ｎ₂−Ｎ₂´を遠ざかるように屈折するから、結局、図示するように下の方向に曲がることになる。
【００６８】
ゆえに、これら２回の屈折により光線の方向転角は∠ＥＱＤになる。すなわち、点Ａ→点Ｅの方向に入射した光線が三角プリズム７０を出るときに、点Ｃ→点Ｄの方向に角度を変えて進むことになる。これを「方向転角」という。この方向転角は頂角∠ＫＳＬと入射角∠ＡＢＮ₁に関係している。そして、入射角∠ＡＢＮ₁と最後の屈折角∠ＤＣＮ₂が等しいとき、すなわち∠ＡＢＮ₁＝∠ＤＣＮ₂のとき、方向転角は最小である。そこで、頂角∠ＫＳＬ＝σ、最小の方向転角∠ＡＢＮ₁＝∠ＤＣＮ₂＝μとおき、この三角プリズム７０を構成している透明体の屈折率をｎとすれば、次式（１）が成立する。
【００６９】
ｓｉｎ〔（μ＋σ）／２〕＝ｎ・ｓｉｎ（σ／２）・・・・・・・・（１）
したがって、図示以外の他の三角プリズムであっても、屈折率（ｎ）と頂角（σ）が分かってさえいれば、式（１）より、方向転角（μ）の値を求めることができるのである。
【００７０】
図５（ｂ）は、プレート６０に形成された左側プリズム部６０ｄまたは右側プリズム部６０ｃに共通の断面図である。以下、左側プリズム部６０ｄで説明する。上記の三角プリズム７０と同様に、この左側プリズム部６０ｄも、相交わる一の面（Ｋ−Ｓ面）と二の面（Ｌ−Ｓ面）をもって透明体（プレート６０の素材）を囲んだ構造を有している。水平走査後の光ビームＢＭ_TXは、入射角０度でＫ−Ｓ面に入射し、透明体内部を直進してＬ−Ｓ面に入射角∠ＡＣＮ₂で入射し、そして、Ｌ−Ｓ面の点Ｃから屈折角∠ＤＣＮ₂で大気中に出射する。この左側プリズム部６０ｄにおける光ビームＢＭ_TXの方向転角μは、Ｋ−Ｓ面への入射角が０度であるから、μ＝∠ＤＣＥであり、このμの実際の値は、左側プリズム部６０ｄの屈折率（ｎ）と頂角（∠ＫＳＬ）を、前式（１）に適用して計算で求めることができる。
【００７１】
したがって、かかる構成の右側プリズム部６０ｃ及び左側プリズム部６０ｄによれば、水平走査後の光ビームＢＭ_TXの仰角（０度）を、上記の方向転角μの分だけマイナス方向に変更（０度→μ）することができ、白線検出用光ビームの条件（すなわち、自車前方の近い位置を照射できるようにそのビームの光軸を下向き曲げる）を満たすことができる。その結果、冒頭の従来技術で説明したような特殊なポリゴンミラー、言い換えれば、高価なポリゴンミラーを必要としないから、コストを抑えつつ、一つの光ビームＢＭ_TXを先行車検出と白線検出の二つの用途に兼用（融合化）することができるという特有の効果が得られる。
【００７２】
なお、本発明の技術思想は上記実施の形態に限定されず、様々な変形例があり得ることはもちろんである。たとえば、上記の実施の形態では、反射ミラー３２ａの揺動運動によって光ビームＢＭ_TXの水平走査を行っているが、これに限定されない。たとえば、安価な汎用ポリゴンミラー（回転多面鏡）を使用してもよい。
【００７３】
図６（ａ）及び（ｂ）は、その構成図であり、図１の反射ミラー３２ａの代わりに、たとえば、正六面体の各面にアルミニウム膜を形成して、その表面を鏡面仕上げしたポリゴンミラー３２ｃを使用したものである。このポリゴンミラー３２ｃは、図１の反射ミラー３２ａと同様に、水平方向駆動機構３２ｂによって水平方向に揺動駆動されるようになっており、その揺動運動により、光ビームＢＭ_TXの水平走査を行うことができるものである。なお、このポリゴンミラー３２ｃは、多面鏡のそれぞれの傾斜角を同一としたものであり、要するに冒頭で説明した従来技術の特殊なポリゴンミラーに比べて、安価に入手できる「汎用品」であるから、両者を比較すると当然ながら本実施の形態のポリゴンミラー３２ｃの方にコストメリットがある。
【００７４】
または、反射ミラーやポリゴンミラーを使用せずに、光ビーム収束用のレンズを横方向に往復移動させることにより、光ビームＢＭ_TXの水平走査を行ってもよい。図６（ｃ）は、その概念構成図であり、７０は、たとえば、赤外線レーザ等の光ビームＢＭ_TXを発生するレーザダイオード（図１のレーザダイオード３１ａに相当するもの）、７１は、このレーザダイオード７０から出力され光ビームＢＭ_TXを集光してビームを絞り込むレンズ（図１の光学系３１ｂに相当するもの）である。
【００７５】
レンズ７１は、たとえば、一方面７１ａを平坦化し、他方面７１ｂに左右シンメトリックなプリズム群を形成したものである。各々のプリズムは、図中の要部拡大図に示すように、相交わる二つの面のうち一の面７１ｃを垂直（９０度）に立ち上げ、二の面７１ｄを直角未満の角度（＜９０度）で傾斜させた、いわゆるフレネル型のプリズムレンズである。
【００７６】
レンズ７１は、入射した光ビームＢＭ_TXを面ごと角度を変えて出射させることができるので、何らかの駆動力（たとえば、図１の水平方向駆動機構３２ｂの揺動運動を直線往復運動に変換したもの）で白抜き矢印７１ｅ、７１ｆの方向に往復駆動させることにより、光ビームＢＭ_TXの水平走査を行うことができる。
【００７７】
図７は、図６（ｃ）の構成にプレート６０を組み合わせた状態図であり、この場合も、プレート６０に形成された二つのプリズム部６０ｃ、６０ｄは、前記の条件を満たしていなければならない。すなわち、右側プリズム部６０ｃは、水平走査後の光ビームＢＭ_TXが自車走行帯の「右側境界」を示す白線（右側白線）を指向したときに、その光ビームＢＭ_TXの走査線（イ）上に位置していなければならず、また、同様に、左側プリズム部６０ｄは、水平走査後の光ビームＢＭ_TXが自車走行帯の「左側境界」を示す白線（左側白線）を指向したときに、その光ビームＢＭ_TXの走査線（ロ）上に位置していなければならない。
【００７８】
なお、水平走査手段は、以上の機械的なもの（反射ミラーやポリゴンミラーの揺動運動またはレンズの往復運動によるもの）に限らず、電気的なもの、たとえば、圧電素子または超音波素子を使用した制御型光偏向デバイスなどで構成されたものであってもよい。
【００７９】
また、前記のプレート６０は、次のようなものであってもよい。
図８は、他の構成例を示すそのプレート８０の斜視図（ａ）、正面図（ｂ）、上面図（ｃ）、Ａ−Ａ断面図（ｄ）及びＢ−Ｂ断面図（ｅ）である。これらの図において、プレート８０は、所定の厚み（Ｆ）を持つガラスやアクリル等の透明材料を用いて横長の板状に形成されている点、その一部領域を水平走査後の光ビームＢＭ_TXの透過領域（以下「ＢＭ_TX透過領域」という）８０ａとして使用する点、及び、他の一部の領域を自車前方の先行車または路面の白線からの反射光ビームＢＭ_RXの透過領域（以下「ＢＭ_RX透過領域」という）８０ｂとして使用する点で、前記のプレート６０と共通するが、以下の点で相違する。
【００８０】
すなわち、プレート８０のＢＭ_TX透過領域８０ａには、前記のプレート６０における二つのプリズム部（右側プリズム部６０ｃ及び左側プリズム部６０ｄ）の代わりに、一つの湾曲プリズム部８０ｃが形成されている。この湾曲プリズム部８０ｃは、発明の要旨に記載された光学的要素、すなわち、光の屈折率を利用して光ビームＢＭ_TXの光軸を所定の角度（方向転角：μ）だけ下向き（路面方向）に曲げるものに相当する。
【００８１】
湾曲プリズム部８０ｃは、プレート８０の正面から見て、プレート８０の長手方向を長辺、同短手方向を短辺とする矩形状をなして形成されており、且つ、その両短辺の高さ（プレート８０表面からの高さ）を最大値Ｈとし、その長辺方向の中央部で高さがゼロとなるように徐々に高さを変化させたプリズム面８０ｄ（前述の二の面に相当）を有している。
【００８２】
図９は、湾曲プリズム８０の光学特性（特に「方向転角」の特性）を示す図である。この図において、縦軸は方向転角の大きさ（上に行くにつれて方向転角が大きくなる。最大値はμ、最小値はゼロである。）を表し、横軸はプリズム面８０ｄの横（長辺）方向の位置を表している。この図に示すように、湾曲プリズム８０の中央部の方向転角は０度である。したがって、この中央部を通る水平走査後の光ビームＢＭ_TXの仰角は変更されず、そのままの仰角（０度）を保って自車前方に照射される。
【００８３】
これに対して、中央部を外れた位置の方向転角は０度を超える値であり、特に、両端部（両短辺側）では最大の方向転角μである。したがって、この両端部を通る水平走査後の光ビームＢＭ_TXの仰角が０度からμへと変更される結果、光軸が下向きに曲げられて車両前方直近の路面上にある白線に向けて照射される。
【００８４】
なお、図９の特性図は、便宜的なものであって、その特性線Ｍの実際の形は、もっぱら湾曲プリズム部８０のプリズム面８０ｄの形状に左右されることはもちろんである。この特性線Ｍの形状から読み取るべき技術思想は、少なくとも、中央部で方向転角が０度になっていること、その両短辺側で最大の方向転角μになっていること、及び、両短辺から中央部にかけて徐々に方向転角が変化（必ずしも一定の線形的変化を意味しない）していることの三点である。これらの思想を満たすような適正な形状を湾曲プリズム部８０のプリズム面８０ｄに与えればよい。
【００８５】
なお、以上の説明では、プレート６０（またはプレート８０）にプリズム部６０ｃ、６０ｄ（または湾曲プリズム部８０ｃ）を一体化または接合しているが、本発明の思想はこれに限定されない。要は、水平走査後の光ビームＢＭ_TXの水平走査角度が所定の角度になったときに、その光ビームＢＭ_TXの通る位置にプリズム部６０ｃ、６０ｄ（または湾曲プリズム部８０ｃ）が配置されていればよく、この点において、必ずしもプリズム部６０ｃ、６０ｄ（または湾曲プリズム部８０ｃ）は、プレート６０（またはプレート８０）と一体化または接合されている必要はない。プリズム部６０ｃ、６０ｄ（または湾曲プリズム部８０ｃ）をプレート６０（またはプレート８０）上に形成せず、それらのプリズム部６０ｃ、６０ｄ（または湾曲プリズム部８０ｃ）を部品化し、何らかの取り付け部材によって、当該位置に固定するようにしてもよい。ただし、プリズム部６０ｃ、６０ｄ（または湾曲プリズム部８０ｃ）の位置合わせ（光軸合わせ）作業を考慮すると、前記例示のとおり、プリズム部６０ｃ、６０ｄ（または湾曲プリズム部８０ｃ）をプレート６０（またはプレート８０）に一体的または接合しておくことが好ましい。プレート６０（またはプレート８０）の位置合わせを行うだけで、前記プリズムの位置合わせ（光軸合わせ）が完了するからである。また、部品点数や組み付け工数の削減の観点から見た場合も、プリズム部６０ｃ、６０ｄ（または湾曲プリズム部８０ｃ）をプレート６０（またはプレート８０）に一体的または接合しておくことが好ましいことはもちろんである。
【００８６】
また、以上の説明では、プレート６０（またはプレート８０）の外表面を直接大気に晒す例を示している。この例によれば、プレート６０（またはプレート８０）を「保護窓」として利用することができ、別途に保護窓を要しないから、部品点数や組み立て工数を削減できるというメリットがある。しかし、本発明はこれに限定されない。たとえば、図１０に示すように、プレート６０（またはプレート８０）の前面に、ガラスまたはアクリルなどの透明樹脂材料で形成された板状の保護窓９０を併設してもよい。
【００８７】
この場合、部品点数や組み立て工数の削減メリットが失われるものの、一方で、プレート６０（またはプレート８０）に機械的な強度が求められず、また、プレート６０（またはプレート８０）を車載用レーダ装置２０に取り付ける際の防水対策も必要なくなるというメリットが得られる。
【００８８】
【発明の効果】
この発明によれば、水平走査手段によって水平方向に走査された光ビームが「所定の水平走査角度」（同光ビームが路面上の白線またはそれに相当する走行帯標識線に指向する際の走査角度）になったときに、「光学的要素」により、光ビームの光軸が下向きに曲げられる。
【００８９】
したがって、水平走査後の光ビームの経路上に、光学的な要素からなる仰角変更手段を配置するだけでよく、冒頭で説明した高価な特殊ポリゴンミラーを必要としないから、コストをかけずに、光ビームの用途の融合化（先行車検出用／白線検出用）を図ることができ、以て一つの光ビームで先行車検出と白線検出とを共に行うことができる車載用レーダ装置を提供することができる。
【００９０】
また、前記光学的要素は、前記路面上の左右の白線またはそれに相当する左右の走行帯標識線に指向する各々の水平走査角度に対応して、車両横方向の左右に一つずつ分離して設けられたプリズムであることとされているので、前記光ビームの光軸が所定角度（プリズムの方向転角μ）だけ曲げられる。したがって、その屈曲方向を路面側（すなわち、下向き）とすることにより、白線検出用の光ビームを得ることができる。
【００９１】
また、前記光学的要素は、前記路面上の左右の白線またはそれに相当する左右の走行帯標識線に指向する各々の水平走査角度に対応して、車両横方向の左右に一つずつ分離して設けられたプリズムであることとされているので、必要な位置のみにプリズムを分離配置し、他の位置（プリズムとプリズムの間）における光ビームの減衰要因をなくすことができ、先行車検出用光ビームのパワーロスを防ぐことができる。
【００９２】
また、前記光学的要素は、前記路面上の左右の白線またはそれに相当する左右の走行帯標識線に指向する各々の水平走査角度に対応して、車両横方向の左右に一つずつ分離して設けられたプリズムであって、且つ、左右のプリズムの間に光ビームの光軸を曲げない透光性素材を介在させているので、左右のプリズムの間に透光性素材が介在することとなり、これらを一体のものとして部品化することができ、部品点数及び組み付け工数の削減を図ることができるほか、プリズムの位置合わせ（光軸合わせ）の容易化を図ることができる。
【００９３】
また、前記光学的要素は、前記路面上の左右の白線またはそれに相当する左右の走行帯標識線に指向する各々の水平走査角度に対応して、車両横方向の左右にそれぞれ設けられたプリズム部と、その左右のプリズム部の間に連続的に設けられた中間プリズム部とからなり、該中間プリズム部の方向転角が、前記左右のプリズム部の位置で最大、その中間位置でゼロとなり、且つ、左右のプリズム部から中間位置にかけて方向転角が徐々に変化するように、前記左右のプリズム部及び前記中間プリズム部の形状を適正化したこととされているので、単一のプリズムとすることができ、部品点数及び組み付け工数の削減を図ることができるほか、プリズムの位置合わせ（光軸合わせ）の容易化を図ることができる。
【００９４】
また、前記左右のプリズム部及び前記中間プリズム部は、光ビームの光軸を曲げない透光性素材に一体化または当該透光性素材上に接合された光学的要素によって形成されているので、前記左右のプリズム部及び前記中間プリズム部並びに透光性素材を一つにまとめて部品化することができ、部品点数及び組み付け工数の削減を図ることができるほか、プリズムの位置合わせ（光軸合わせ）の容易化を図ることができる。
【００９５】
また、この発明のより好ましい構成によれば、前記光学的要素及び透光性素材を、外界との間の保護窓として兼用することとされているので、別途に保護窓を要せず、部品点数及び組み付け工数の削減を図ることができる。
【００９６】
また、この発明のより好ましい構成によれば、前記光学的要素及び透光性素材とは別途に、外界との間の保護窓を備えることとされているので、光学的要素及び透光性素材に対して機械的強度や密閉性が求められず、これら部材の製造容易化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】車載用レーダ装置２０の概念的な構成図である。
【図２】駆動回路５１及び制御回路５２の構成図である。
【図３】プレート６０の斜視図、正面図、Ａ−Ａ断面図及びＢ−Ｂ断面図である。
【図４】光ビームＢＭ_TXの水平走査角と、二つのプリズム部６０ｃ、６０ｄとの対応関係図である。
【図５】右側プリズム部６０ｃ及び左側プリズム部６０ｄの作用説明図である。
【図６】反射ミラー３２ａの代わりにポリゴンミラー２２ｃを使用した水平方向走査部３２の構成図及び光ビームＢＭ_TX水平走査の他の例を示すその構成図である。
【図７】図６（ｃ）の構成にプレート６０を組み合わせた状態図である。
【図８】他の構成例を示すそのプレート８０の斜視図、正面図、上面図、Ａ−Ａ断面図及びＢ−Ｂ断面図である。
【図９】湾曲プリズム８０の光学特性（特に「方向転角」の特性）図である。
【図１０】プレート６０（またはプレート８０）の前面に保護窓９０を併設した状態図である。
【図１１】従来の車載用レーダ装置１の概念図及び車間距離の計測概念図である。
【図１２】光ビーム３の水平方向放射パターン図、同垂直方向放射パターン図及び同放射パターンの断面図である。
【図１３】従来の車載用レーダ装置１における先行車検出の概念図である。
【図１４】白線検出の概念図である。
【符号の説明】
ＢＭ_TX……光ビーム
ＢＭ_RX……反射光ビーム
２０……車載用レーダ装置
３０……投光機構ユニット（ビーム発射手段）
３１……発光部（ビーム発生手段）
３２……水平方向走査部（水平走査手段）
６０……プレート（透光性素材）
６０ｃ……右側プリズム部（仰角変更手段、光学的要素、プリズム）
６０ｄ……左側プリズム部（仰角変更手段、光学的要素、プリズム）
８０……プレート（透光性素材）
８０ｃ……湾曲プリズム部（プリズム部、中間プリズム部）
９０……保護窓[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an on-vehicle radar device capable of measuring a distance between a vehicle and a preceding vehicle, and detecting a traveling zone marking line painted on a road surface (a so-called “white line” drawn on both ends of a road or a lane boundary).
[0002]
[Prior art]
The in-vehicle radar device travels forward (acceleration / deceleration travel or stop) from the time it takes to irradiate the front of the vehicle with a pulsed light beam (for example, a laser beam) and receive the reflected wave. This is a so-called pulse radar type distance measuring system that measures the inter-vehicle distance and relative speed with a vehicle (including a preceding vehicle).
[0003]
FIG. 11A is a conceptual diagram of a conventional in-vehicle radar device 1. The pulsed light beam 3 emitted from the transmission unit (TX) 2 of the in-vehicle radar device 1 is reflected by the body surface 4 of the preceding vehicle (or the rear reflector or a reflection part corresponding thereto), and the in-vehicle radar device 1 Are received by the receiving unit (RX) 5. As shown in FIG. 11 (b), when T is the time from when the light beam 3 is emitted to when the reflected wave is received, the inter-vehicle distance L from the preceding vehicle is “(T × speed of light) ÷ 2. Is given. Further, the relative speed between the own vehicle (the vehicle on which the on-vehicle radar device 1 is installed) and the preceding vehicle can be grasped from the changing tendency of the inter-vehicle distance L on the time axis. For example, if the change in the inter-vehicle distance L on the time axis is zero, the relative speed is also zero (the preceding vehicle is traveling at the same speed as the own vehicle), and if the change is in the increasing direction, the preceding vehicle is the own vehicle. If the vehicle is accelerating with respect to the speed and further changes in the decreasing direction, it can be seen that the preceding vehicle is decelerating with respect to the vehicle speed.
[0004]
Here, the radiation pattern shape of the light beam 3 will be described. In general, the radiation energy of the light beam 3 which is a kind of electromagnetic wave decreases in inverse proportion to the fourth power of the distance, so that a sufficiently large reflected wave can be obtained. However, the radiation pattern of the light beam 3 is narrowed down narrowly (for example, the viewing angle θ = It is a beam-like pattern shape (about 4 degrees). Further, in order to increase the azimuth resolution in the horizontal direction and the vertical direction, the pattern shape is the same beam.
[0005]
12A is an example of a horizontal radiation pattern of the light beam 3, FIG. 12B is an example of the vertical radiation pattern, and FIG. 12C is an example cross-sectional view of the radiation pattern. is there. In these drawings, the light beam 3 is a substantially circular cross-section beam whose horizontal and vertical radiation angles (also referred to as viewing angles) θ are, for example, about 4 degrees. The on-vehicle radar device 1 irradiates the front of the vehicle with the light beam 3 at a predetermined elevation angle EL (Elevation Angle; an angle formed with a plane parallel to the road surface. For convenience, the elevation angle is 0 degree). However, scanning is performed in a horizontal range within a predetermined range (also referred to as scanning or sweeping). The horizontal scanning range is a range in which the entire travel lane width can be covered at a front position sufficiently away from the host vehicle, for example, a range in which the left and right visual field is about 2.5 m to 3 m at 10 m ahead.
[0006]
According to the conventional in-vehicle radar device 1 having such a structure, as shown in FIG. 13A, the light beam 3 is irradiated from the own vehicle 6 to the preceding vehicle 7, and the reflected wave is received. The distance between the vehicle 7 and the relative speed can be measured. Therefore, for example, when the inter-vehicle distance from the preceding vehicle 7 is sufficiently far away, the speed of the host vehicle 6 can be increased to reduce the inter-vehicle distance to a predetermined safety distance. As shown in FIG. 13B, when the speed of the preceding vehicle 7 decreases and the inter-vehicle distance becomes less than the safe distance, it is possible to prevent a collision by braking the host vehicle 6 or the like. . As a result, it is possible to contribute to the realization of a preceding vehicle tracking system during normal driving and a “Stop & Go system” during traffic jams (tracking system during traffic jams that repeatedly stops and travels while maintaining a distance of several meters). .
[0007]
On the other hand, for example, the so-called “lane-keeping function” that assists in steering so as not to deviate from a traveling zone (lane) on the road surface while driving on an expressway has reached the practical application range. In combination with the preceding vehicle following system, the burden on the driver can be greatly reduced. As an in-vehicle device (hereinafter referred to as “white line detection device”) for enabling lane keeping, for example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 1993-113482, 1994-206507, 1994-253111, JP-A-1999-351862, JP-A-2000-266539, JP-A-2001-23094, and the like.
[0008]
However, each of these devices has a mechanism for taking a road surface image using an expensive device such as a “TV camera” and detecting a white line from the road surface image. When used in combination, the vehicle has to be equipped with two devices (a radar device and a white line detection device), and the cost disadvantage cannot be denied.
[0009]
Therefore, in order to reduce the cost, it is conceivable to use the light beam of the in-vehicle radar device for two purposes (preceding vehicle detection and white line detection). However, in order to detect the preceding vehicle, it is necessary to deliver the light beam to the preceding vehicle located at a relatively far distance. Therefore, the light beam must be directed almost horizontally (elevation angle is almost 0 degrees) in the traveling direction. On the other hand, in order to detect the white line, the light beam must be directed downward (minus elevation angle) toward the road surface for the reason described below. Was necessary.
[0010]
FIG. 14 is a conceptual diagram of white line detection, where 8 is a vehicle, 9 is an on-vehicle radar device mounted on the vehicle 8 (more precisely, a light beam emitting means of the device), and 10 is a light beam for white line detection. A scanning range, 11 is a road surface, 12 is a left white line drawn in the travel zone of the vehicle 8, and 13 is a right white line drawn in the travel zone.
[0011]
As shown in FIG. 14 (a), the light beam 14 for white line detection emitted from the on-vehicle radar device 9 is oblique to the white lines (left white line 12 and right white line 13) located at both ends of the traveling zone. , The irradiation area SA of the light beam 14 on the white line (the left white line 12 in the figure) (refer to the enlarged view of the encircled portion indicated by the wavy line in the figure) becomes smaller. In addition, as shown in FIG. 14B, the light beam 14 irradiated from above (with a negative elevation angle) onto the road surface 11 has a projected area SB of the road surface 11 that decreases as the incident angle ψ to the road surface 11 decreases. For this reason, the optical power density per unit area on the road surface 11 becomes small.
[0012]
In addition, the white lines 12 and 13 drawn on the road surface 11 have a considerably lower reflectivity than a reflection part (or a reflector such as a reflector) such as the surface of the vehicle body, so that the light beam 14 is moved away from the vehicle. When scanning is performed, the detection sensitivity of the in-vehicle radar device 9 is greatly reduced, and eventually the white lines 12 and 13 cannot be detected stably. From the above, the light beam for detecting the white line must be able to irradiate as close to the front of the vehicle as possible, and therefore the downward angle of the light beam (that is, the minus elevation angle) must be increased.
[0013]
For example, an “in-vehicle radar device” described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-147124 includes a polygon mirror (rotating polygonal mirror) having n light beam reflecting surfaces (first to nth surfaces). The inclination angle of one surface (for convenience, the first surface) is greatly different from the other surfaces (second surface to n-th surface). Then, while rotating the polygon mirror, a light beam scan for detecting the preceding vehicle is performed using the reflected beam from the second surface to the nth surface, and for detecting the white line using the reflected beam from the first surface. The light beam is scanned.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the conventional technique described in the above publication requires a special polygon mirror having a surface with a large inclination angle (the first surface), a low-cost general-purpose polygon mirror is used. However, there is a problem that even if it is not as much as the previous TV camera, the cost disadvantage cannot be denied.
[0015]
Therefore, according to the present invention, the optical elevation angle changing means is arranged on the path of the light beam after horizontal scanning, so that the use of the light beam can be integrated (for detecting the preceding vehicle / for detecting the white line) without cost. Therefore, an object of the present invention is to provide an on-vehicle radar device that can perform both preceding vehicle detection and white line detection with a single light beam.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
An in-vehicle radar device according to the present invention emits a light beam in front of a vehicle, receives the reflected wave, generates information necessary for measuring a distance between a preceding vehicle located in front of the vehicle, and An in-vehicle radar device that changes the elevation angle in the negative direction to detect a white line on the road surface or a corresponding traveling zone marking line, and generates information necessary for lane keeping,
Beam generating means for generating a light beam;
Horizontal scanning means for horizontally scanning the light beam produced by the light beam generating means;
Beam emitting means for emitting the light beam scanned in the horizontal direction forward of the vehicle,
The beam emitting means includes
When the light beam scanned in the horizontal direction reaches a predetermined horizontal scanning angle directed to a white line on the road surface or a corresponding traveling zone marking line, the elevation angle of the light beam is changed to a negative direction. Having a change means,
The elevation angle changing means is constituted by an optical element that bends the optical axis of the light beam downward using the refractive index of light.
[0017]
Here, the “light beam” is a narrowly narrowed beam-like light wave, which has a single directivity like a laser beam, for example, and delivers a sufficiently strong optical power far away. It is something that can be done.
The “beam generating means” generates the above light beam. For example, when the light beam is a laser beam, a light emitting element such as an LED (Light Emitting Diode) may be configured as a main component. It can be done. Alternatively, when the radiation angle (beam divergence angle) of the light beam emitted from the light emitting element is large, in addition to the light emitting element, the light beam from the light emitting element is changed to a predetermined radiation angle (as described above). It includes an optical system for converging on the radiation angle of the narrowed beam-like light wave.
[0018]
Further, the “horizontal scanning unit” scans the light beam in the horizontal direction. The “horizontal direction” means a direction along a plane parallel to the road surface. This horizontal scanning means may be constituted by a mechanical mechanism such as a reflection mirror or a polygon mirror driven to swing in the horizontal direction, or a control type using a piezoelectric element or an ultrasonic element. It may be configured by an electrical component such as an optical deflection device (a device that changes the deflection characteristic of light according to an applied voltage).
[0019]
The “elevation angle changing means” included in the “beam emitting means” changes the elevation angle of the light beam to the minus direction when the light beam scanned in the horizontal direction reaches the “predetermined horizontal scanning angle”. To do. The “predetermined horizontal scanning angle” refers to a scanning angle when the same light beam is directed to a white line on the road surface or a traveling zone mark line corresponding thereto. For example, when the traveling direction of the vehicle is 0 degree, if a white line on the road surface or a corresponding traveling zone sign line is located in the x-degree direction from the light beam launch point, the above-mentioned “ The “predetermined horizontal scanning angle” is + x degrees and −x degrees, respectively.
[0020]
With such a configuration, when the light beam scanned in the horizontal direction by the horizontal scanning means reaches a “predetermined horizontal scanning angle” (± x degrees in the above example), the optical beam is generated by the “optical element”. The optical axis is bent downward.
Therefore, it is only necessary to arrange the elevation angle changing means composed of optical elements on the path of the light beam after horizontal scanning, and the special polygon mirror described at the beginning is not required. To provide an on-vehicle radar device capable of integrating beam applications (leading vehicle detection / white line detection) and thus capable of performing both preceding vehicle detection and white line detection with a single light beam. Can do.
[0021]
Said optical element Is supposed to be a prism.
[0022]
Here, the “prism” means a transparent body surrounded by two intersecting planes (one surface and two surfaces), details of which will be described later. In the present invention, the light beam is incident on one plane at an incident angle (angle with respect to the normal of one surface) of 0 degrees and is emitted from the second surface. In this case, the exit angle (the difference between the incident angle of the light beam on one surface and the refraction angle of the light beam emitted from the second surface; that is, the turning angle μ) is the incident angle (the normal of one surface). Since the angle is 0 degree, the value is at least 0 degree or more (μ> 0 degree).
[0023]
In such a configuration, the optical axis of the light beam is bent by a predetermined angle (prism direction turning angle μ). Therefore, by setting the bending direction to the road surface side (that is, downward), white line detection is performed. A light beam is obtained.
[0024]
Said optical element Is a prism provided separately on the left and right in the lateral direction of the vehicle corresponding to each horizontal scanning angle directed to the left and right white lines on the road surface or the corresponding left and right traveling belt marking lines. It is supposed to be.
[0025]
With such a configuration, the prisms are separated and arranged only at necessary positions, so that the light beam attenuation factor at other positions can be eliminated, and power loss of the preceding vehicle detection light beam can be prevented.
[0026]
Said optical element Are prisms provided separately on the left and right in the lateral direction of the vehicle, corresponding to the horizontal scanning angles directed to the left and right white lines on the road surface or the corresponding left and right traveling belt marking lines. In addition, a translucent material that does not bend the optical axis of the light beam is interposed between the right and left prisms.
[0027]
Here, as the “translucent material”, a transparent resin material such as glass or acrylic can be used.
[0028]
With such a configuration, since a translucent material is interposed between the left and right prisms, these can be integrated into a single part, and the number of parts and assembly man-hours can be reduced, It is possible to facilitate the alignment (optical axis alignment) of the prism.
[0029]
Said optical element Corresponds to the respective horizontal scanning angles directed to the left and right white lines on the road surface or the corresponding left and right traveling belt marking lines, and prism sections provided respectively on the left and right sides of the vehicle in the lateral direction. An intermediate prism portion continuously provided between the portions, and the directional turning angle of the intermediate prism portion is maximum at the position of the left and right prism portions, and is zero at the intermediate position, and the left and right prism portions The shape of the left and right prism parts and the intermediate prism part is optimized so that the direction change angle gradually changes from the intermediate position to the intermediate position.
[0030]
With such a configuration, a single prism can be obtained, so that the number of parts and assembly man-hours can be reduced, and prism positioning (optical axis alignment) can be facilitated.
[0031]
The left and right prism parts The intermediate prism portion is formed of an optical element that is integrated with or joined to a translucent material that does not bend the optical axis of the light beam.
[0032]
With such a configuration, the left and right prism parts and the intermediate prism part and translucent material can be combined into one part, and the number of parts and assembly man-hours can be reduced, It is possible to facilitate the alignment (optical axis alignment) of the prism.
[0033]
In a more preferred configuration of the present invention, the optical element and the translucent material are also used as a protective window between the outside and the outside.
[0034]
With such a configuration, since a separate protective window is not required, the number of parts and the number of assembly steps can be reduced.
[0035]
In addition, the more preferable structure of this invention shall be provided with the protective window between the exteriors separately from the said optical element and translucent material.
[0036]
With such a configuration, mechanical strength and sealing properties are not required for the optical element and the light-transmitting material, and therefore, manufacture of these members can be facilitated.
[0037]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the specification or examples of various details and the illustrations of numerical values, character strings, and other symbols in the following description are only for reference in order to clarify the idea of the present invention, and all or part of them may Obviously, the idea of the invention is not limited. In addition, a well-known technique, a well-known procedure, a well-known architecture, a well-known circuit configuration, and the like (hereinafter, “well-known matter”) are not described in detail, but this is also to simplify the description. It is not the applicant's desire to intentionally exclude all or part of the matter. Such well-known matters are known to those skilled in the art at the time of filing of the present invention, and are naturally included in the following description.
[0038]
First, the configuration of the “vehicle radar device” according to the present embodiment will be described.
FIG. 1 is a conceptual configuration diagram of the in-vehicle radar device 20. This in-vehicle radar device 20 measures the inter-vehicle distance and relative speed with the preceding vehicle and outputs it to other systems such as a preceding vehicle tracking system and a traffic jam tracking system (not shown), and is also painted on the traveling road surface. Traveling zone sign line (the so-called “white line” drawn on both ends of the road or the lane boundary. Hereinafter, it is simply referred to as “white line.” However, this white line is not limited to white, and includes other colors such as yellow. )), And measures the distance between the vehicle and the white line (the white lines on the left and right sides of the vehicle's travel zone), and the information is displayed on the road surface while driving on a lane-keeping device (not shown) To which the steering is controlled so as not to deviate from the traveling zone (lane). Note that the vehicle type of the host vehicle is not particularly limited. Any type, such as a private passenger car or a truck, may be used.
[0039]
In FIG. 1, the on-vehicle radar device 20 includes a light beam BM. _TX Projecting mechanism unit 30 for projecting the vehicle forward and a reflected light beam BM from a target (such as a preceding vehicle) in front of the vehicle _RX Is constituted by a light receiving mechanism unit 40 that receives light and a control unit 50 that controls the overall operation of the in-vehicle radar device 20.
[0040]
Each unit (light projecting mechanism unit 30, light receiving mechanism unit 40, and control unit 50) is configured as an individual unit (shown by a wavy line) in FIG. Alternatively, the light projecting mechanism unit 30 and the light receiving mechanism unit 40 may be combined into one unit and disposed in the front of the vehicle (for example, in a bumper or a front grill), and the control unit 50 may be combined. May be arranged in another vehicle part (for example, in an engine room).
[0041]
The light projecting mechanism unit 30 includes a light emitting unit 31 and a horizontal scanning unit 32. For example, a laser diode 31a that generates an infrared laser and a laser beam output from the laser diode 31a (usually having a divergence angle of about 30 degrees) are collected on the light emitting unit 31 so that the horizontal direction is Light beam BM having a divergence angle of about 0.1 degrees and a vertical direction of about 5 degrees _TX And an optical system 31b that converges to each other, and a case 31c that accommodates and holds these components. The horizontal direction scanning unit 32 receives the light beam BM. _TX The reflecting mirror 32a that reflects the light beam and bends the optical axis and emits the light to the front of the apparatus (front of the vehicle) and the horizontal driving mechanism 32b that swings and drives the reflecting mirror 32a in the horizontal direction.
[0042]
The optical system 31b does not necessarily need to be composed of one lens. It may be a lens group configured by combining a plurality of lenses. Of course, if the divergence angle of the laser light output from the laser diode 31a is sufficiently narrow, the optical system 31b can be omitted. Further, in the illustrated example, the horizontal scanning unit 32 is inserted after the optical system 31b. However, the present invention is not limited to this, and the position may be reversed (the optical system 31b is inserted after the horizontal scanning unit 32). Is possible. Although details will be described later (FIG. 6C), the optical system 31b and the horizontal scanning unit 32 may be integrated.
[0043]
Further, in this case, the horizontal driving mechanism 32b is constituted by a so-called “galvano motor”. As is well known, a galvano motor is composed of, for example, a rotor made of a magnetic material having N or S poles on both sides of an axial center line, and a plurality of exciting coils arranged around the rotor. This is an electric actuator having a Hall element for detecting the rotational position. By controlling the current of each exciting coil to feedback control the rotational position (or rotational speed, etc.) of the rotor, it is possible to realize a favorable swinging (swinging of up to about 70 degrees) in terms of linearity. it can.
[0044]
In addition, the light receiving mechanism unit 40 includes the reflected light beam BM. _RX Received light signal S having a magnitude corresponding to the amount of received light. _RX A light receiving element 41 such as an LED that generates light, and reflected light (BM) efficiently on the light receiving element 41. _RX ) And a case 42 for storing and holding them.
[0045]
Next, the control unit 50 includes a drive circuit 51, a control circuit 52, and a signal processing unit 53, and the drive circuit 51 performs a laser according to a light emission drive control signal CONTa from the control circuit 52 as shown in FIG. In accordance with a horizontal drive control signal CONTb from the control circuit 52, the power PWRb is supplied to the diode 31a, and the horizontal direction is applied to the horizontal drive mechanism 32b (galvano motor). A horizontal scanning position detection signal S from a horizontal direction driving unit 51b that operates the driving mechanism 32b and a rotational position detector (in this case, the Hall element in this case) of the horizontal direction driving mechanism 32b. _HOR Is provided with a horizontal scanning position signal input circuit 51c for changing the form as needed and inputting it to the control circuit 52.
[0046]
Further, although not shown, the signal processing unit 53 outputs an output signal of the light receiving element 41 (light receiving signal S). _RX ), An input circuit for removing a noise component, performing other necessary signal processing, converting it into a digital signal and inputting it to the control circuit 52 is provided.
Further, as shown in FIG. 2B, the control circuit 52 includes an input / output interface 52a, a microcomputer unit (hereinafter abbreviated as “CPU”) 52b, a volatile information storage unit (hereinafter abbreviated as “RAM”) 52c, and A read-only nonvolatile information storage unit (hereinafter abbreviated as “ROM”) 52d is provided.
[0047]
The input / output interface 52a has a light reception signal S from the signal processing unit 53. _RX , Horizontal scanning position detection signal S from the drive circuit 51. _HOR And a vehicle speed signal S from a vehicle speed sensor (not shown). _SP And a steering signal S from the steering sensor _STEERAGE Etc. are entered. In addition, a light emission drive control signal CONTa and a horizontal drive control signal CONTb are output from the input / output interface 52a to the drive circuit 51, and a lane keeping device, a preceding vehicle following system, and an inter-vehicle distance not shown in the figure are also shown. Lane-keeping control signal CONT for warning devices _LANE , Speed control signal CONT _SP And inter-vehicle distance warning control signal CONT _ALARM Etc. are output.
[0048]
The CPU 52b loads a control program stored in the ROM 52d in advance into the RAM 52c, and executes the control program, whereby necessary data (H _RDR , S _RX , S _HOR , A _VER , ..., S _SP , S _STEERAGE ), Various calculation processes necessary for controlling the overall operation of the on-vehicle radar device 20 are performed, and various control data (CONTa, CONTb,. _LANE , CONT _SP , CONT _ALARM ) Is output to the drive circuit 51 and other systems (lane keeping device, preceding vehicle tracking system, inter-vehicle distance warning device, etc.) via the input / output interface 52a.
[0049]
The control circuit 52 is an element that realizes a predetermined control processing function by organic coupling of hardware resources such as the CPU 52b and software resources such as a control program stored in the ROM 52d. In the present embodiment, In particular, the following control processing function can be realized.
[0050]
That is, when the preceding vehicle following operation is instructed, first, the laser diode 31a is driven and the light beam BM is driven. _TX , The horizontal drive mechanism 32b is actuated to drive the reflection mirror 32a to swing in the horizontal direction, and the light beam BM is moved by the movement of the reflection mirror 32a. _TX Is scanned horizontally. The horizontal scanning range is a range in which the entire travel lane width can be covered at a front position sufficiently away from the host vehicle, for example, a range in which the left and right visual field is about 2.5 m to 3 m at 10 m ahead. Light beam BM after horizontal scanning _TX The elevation angle (EL) of the light beam BM is almost 0 degrees, so that the light beam BM is sufficiently far ahead of the host vehicle. _TX Can be irradiated.
[0051]
Here, the light beam BM after horizontal scanning _TX A plate 60 is disposed on the path of the light beam BM after horizontal scanning. _TX Is transmitted through the plate 60 and irradiated to the front of the vehicle. Also, the reflected light beam BM from the preceding vehicle ahead of the host vehicle or the white line on the road surface _RX Also, the light passes through the plate 60 and enters the light receiving mechanism unit 40. Details of the structure and function of the plate 60 will be described later.
[0052]
Next, the reflected light beam BM by the light receiving mechanism unit 40 _RX Light reception results (presence / absence of reception of reflected wave, intensity of reflected wave, time from light projection to light reception, or data of irradiation direction (scanning direction) at that time), noise component removal processing and grouping processing (For example, when the obstacle ahead of the vehicle is a car, the left and right reflectors provided at the rear of the car are observed as separate objects, so that these are combined as a single car) From the processed information, (A) information necessary for the preceding vehicle following system and inter-vehicle distance warning device and (B) information necessary for the lane keeping device are generated, and the corresponding systems (preceding vehicle following system) Or the corresponding device (vehicle distance warning device, lane keeping device).
[0053]
That is, in (A), the light beam BM after horizontal scanning. _TX Is within a predetermined scanning range (the range of “preceding vehicle detection” in FIG. 1), the presence or type (or size) of an object ahead of the host vehicle, information such as position data or speed data (for example, , Etc.), and information is output to the preceding vehicle following system and the inter-vehicle distance warning device. In the system (and apparatus), for example, whether or not another vehicle (that is, the preceding vehicle) is traveling at a lower speed than the own vehicle in the vicinity of the set inter-vehicle distance on the front of the own lane (or less than the set inter-vehicle distance). If this is the case, a warning is issued and a control signal is output to the control unit of the engine control system so that the engine brake is applied and the own vehicle is decelerated. Row.
[0054]
In addition, when the host vehicle is traveling at a speed lower than the set speed and the preceding vehicle is traveling at a higher speed than the set vehicle distance ahead of the set vehicle distance on the own lane (or exceeds the set vehicle distance) When there is no preceding vehicle within a predetermined distance range, a control signal is output to the control unit to accelerate the vehicle within a range that does not exceed the set speed (or after that, the vehicle is set at the set speed). Control to run at a constant speed).
[0055]
With the above control, when the preceding vehicle following function described at the beginning (see FIG. 13), that is, when the distance between the own vehicle 6 and the preceding vehicle 7 is sufficiently far away, the speed of the own vehicle 6 is increased. It is possible to reduce the inter-vehicle distance to a predetermined safety distance, and when the speed of the preceding vehicle 7 decreases and the inter-vehicle distance becomes less than the safe distance, the host vehicle 6 is braked. Thus, collision can be prevented. Accordingly, it is possible to realize a preceding vehicle following function such as a preceding vehicle following system during normal traveling and a “Stop & Go system” during a traffic jam.
[0056]
In (B), the light beam BM after horizontal scanning. _TX Is a predetermined angle (the angle of “right white line detection” or “left white line detection” in FIG. 1) located at the left and right ends of the horizontal scanning range, that is, the “white line” indicating the boundary of the vehicle traveling zone. When a predetermined horizontal scanning angle directed to "" is obtained, the reflected light beam BM _RX Measure the distance to the white line on the basis of the position, and use the measured value and the horizontal scanning angle at that time to determine the position of the vehicle in the traveling zone (how much it deviates from the center of the traveling zone) Control to eliminate (or suppress) the “displacement” by, for example, assisting steering operation (steering) in the device by outputting the grasped information to the lane keeping device. Execute.
[0057]
With this control, the lane keeping function described at the beginning (see FIG. 14), that is, the left and right boundary lines (left white line 12, right white line 13) of the traveling zone of the host vehicle 8 is detected and sandwiched between the white lines 12, 13. A function of autonomously controlling the travel path of the host vehicle 8 along the center of the travel zone thus obtained can be realized.
[0058]
Therefore, by using the preceding vehicle following function and the lane keeping function in combination, the burden on the driver can be greatly reduced.
[0059]
From the viewpoint of ensuring safety and preventing the life (particularly the life of the laser diode 31a) from being lowered due to unnecessary operation of the apparatus, for example, when the host vehicle is stopped, the preceding vehicle following operation is performed. It is preferable that the above-described controls (that is, the preceding vehicle follow-up running control and the lane keeping control) are not performed even when the command is issued.
[0060]
Next, the plate 60 which is one of the characteristic components of the present embodiment will be described in detail.
FIG. 3 is a perspective view (a), a front view (b), an AA sectional view (c), and a BB sectional view (d) of the plate 60. In these drawings, the plate 60 is formed in a horizontally long plate shape using a transparent material such as glass or acrylic having a predetermined thickness (F). The plate 60 has a light beam BM after horizontal scanning of a partial area thereof. _TX Transmission region (hereinafter referred to as “BM”) _TX The other part of the area is referred to as “transmission area” 60a, and the reflected light beam BM from the preceding vehicle ahead of the vehicle or the white line on the road surface is used. _RX Transmission region (hereinafter referred to as “BM”) _RX It is used as 60b).
[0061]
BM of plate 60 _TX Two prism portions 60c and 60d are formed in the transmission region 60a. These prism portions 60c and 60d are optical elements described in the gist of the invention, that is, the light beam BM using the refractive index of light. _TX This is equivalent to a case where the optical axis is bent downward (road surface direction) by a predetermined angle (direction turning angle: μ). The principle of bending the optical axis will be described in detail later.
[0062]
FIG. 4 shows a light beam BM _TX It is a figure which shows the correspondence of the horizontal scanning angle of and two prism parts 60c and 60d. In this figure, two prism portions 60c and 60d are formed at positions that satisfy the following conditions. That is, the prism portion 60c (hereinafter, referred to as the “right prism portion 60c” on the basis of the traveling direction of the vehicle) located on the left side (note that it is “right side” with respect to the traveling direction of the vehicle). ) Is the light beam BM after horizontal scanning. _TX Is directed to the white line (right white line) indicating the “right boundary” of the vehicle traveling zone, the light beam BM _TX Similarly, the prism portion 60d is located on the right side of the drawing (note that it is “left side” with respect to the traveling direction of the vehicle). (Hereinafter referred to as “the left prism portion 60d” with reference to the traveling direction of the vehicle) is the light beam BM after horizontal scanning. _TX Is directed to the white line (left white line) indicating the “left boundary” of the vehicle traveling zone, the light beam BM _TX Must be located on the scanning line (b).
[0063]
By satisfying these conditions, the light beam BM after horizontal scanning _TX When is directed to the white line on the right side, the light beam BM _TX Is transmitted through the right prism portion 60c and then irradiated in the direction of the white line on the right side, while the light beam BM after horizontal scanning _TX When is directed to the left white line, the light beam BM _TX Is transmitted in the direction of the left white line after passing through the left prism portion 60d.
[0064]
The light beam BM after horizontal scanning _TX Is not directed to the right white line and the left white line, that is, when it is directed to the range of the “own vehicle traveling zone” (preceding vehicle detection range) in the figure, the light beam BM _TX BM _TX The non-prism forming portion 60e (the portion between the two prism portions 60c and 60d) of the transmission region 60a is transmitted, and thus the above-described optical axis bending is not performed, and thus light after horizontal scanning is performed. Beam BM _TX The vehicle is irradiated in front of the vehicle while maintaining its elevation angle (0 degree).
[0065]
Here, in the figure, BM _TX The “non-prism forming portion 60e” of the transmission region 60a is also drawn as a part of the plate 60, that is, the light beam BM passing through the non-prism forming portion 60e. _TX Is configured to transmit the inside of the plate 60 in the thickness (F) direction, but the light beam BM generated when transmitting through the non-prism forming portion 60e. _TX In order to eliminate this attenuation, the non-prism forming portion 60e of the plate 60 may be perforated. This (reducing the attenuation) is due to the reflected light beam BM from the preceding vehicle or the white line. _RX BM that passes _RX The same can be said for the transmission region 60b. _RX The transmissive region 60b may be drilled.
[0066]
Next, the principle of bending the optical axis of the prism portions (the right prism portion 60c and the left prism portion 60d) formed on the plate 60 will be described.
FIG. 5 is an operation explanatory diagram of the right prism portion 60c and the left prism portion 60d. First, the principle of a general triangular prism will be described with reference to FIG. As described above, the prism refers to a prism surrounded by two planes (one surface and two surfaces) that intersect each other. One surface of the illustrated triangular prism 70 is a KS surface, and the second surface is an LS surface. The cross section cut along the plane perpendicular to the ridge is the “vertical angle” between the KS plane and the LS plane. "
[0067]
The light refraction performed by the triangular prism 70 can be described as follows. For example, an incident angle ∠ABN at a point B on a surface (KS plane) where light rays emitted from the point A are ₁ Assuming that the light beam is incident at the point B ₁ -N ₁ Since it approaches ′, it bends downward in the figure and enters the point C on the second plane (LS plane). Now, the light rays come out from the point C into the air and the normal N ₂ -N ₂ Since it is refracted away from ′, it eventually bends downward as shown.
[0068]
Therefore, the direction turning angle of the light beam becomes ∠EQD by these two refractions. That is, when a light ray incident in the direction of point A → point E exits the triangular prism 70, the angle changes in the direction of point C → point D. This is called “direction turning angle”. This turning angle is the apex angle ∠ KSL and the incident angle ∠ ABN ₁ Is related to. And incident angle ∠ABN ₁ And the last refraction angle ∠ DCN ₂ Are equal, ie ∠ABN ₁ = ∠DCN ₂ In this case, the direction turning angle is minimum. Therefore, the apex angle ∠KSL = σ, the minimum turning angle ∠ABN ₁ = ∠DCN ₂ = Μ and when the refractive index of the transparent body constituting the triangular prism 70 is n, the following equation (1) is established.
[0069]
sin [(μ + σ) / 2] = n · sin (σ / 2) (1)
Therefore, even if it is a triangular prism other than that shown in the drawing, the value of the direction turning angle (μ) can be obtained from the equation (1) as long as the refractive index (n) and the apex angle (σ) are known. It can be done.
[0070]
FIG. 5B is a cross-sectional view common to the left prism portion 60 d or the right prism portion 60 c formed on the plate 60. Hereinafter, the left prism portion 60d will be described. Similar to the triangular prism 70, the left prism portion 60d also has a structure in which a transparent body (the material of the plate 60) is surrounded by one surface (KS surface) and two surfaces (LS surface) that intersect each other. have. Light beam BM after horizontal scanning _TX Is incident on the KS surface at an incident angle of 0 degrees, goes straight inside the transparent body, and enters the LS surface with an incident angle ∠ACN ₂ And the refraction angle ∠DCN from point C on the LS plane ₂ And emits to the atmosphere. The light beam BM in the left prism portion 60d _TX Since the incident angle to the KS plane is 0 degree, μ = ∠DCE, and the actual value of μ is the refractive index (n) and the apex angle of the left prism portion 60d. (∠KSL) can be calculated by applying it to the previous equation (1).
[0071]
Therefore, according to the right prism portion 60c and the left prism portion 60d configured as described above, the light beam BM after horizontal scanning is obtained. _TX The angle of elevation (0 degree) of the light beam can be changed in the minus direction (0 degree → μ) by the above-mentioned direction turning angle μ, and the white line detection light beam condition (that is, the position near the front of the host vehicle is irradiated) Bend the optical axis of the beam as low as possible). As a result, since a special polygon mirror as described in the prior art at the beginning, in other words, an expensive polygon mirror is not required, a single light beam BM can be obtained while reducing costs. _TX Can be used for two purposes of detecting the preceding vehicle and detecting the white line (integrated).
[0072]
It should be noted that the technical idea of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and of course there can be various modifications. For example, in the above embodiment, the light beam BM is generated by the swinging motion of the reflection mirror 32a. _TX However, the present invention is not limited to this. For example, an inexpensive general-purpose polygon mirror (rotating polygon mirror) may be used.
[0073]
FIGS. 6 (a) and 6 (b) are configuration diagrams thereof. Instead of the reflecting mirror 32a of FIG. 1, for example, a polygon mirror in which an aluminum film is formed on each surface of a regular hexahedron and its surface is mirror-finished. 32c is used. The polygon mirror 32c is driven to swing in the horizontal direction by the horizontal driving mechanism 32b, similarly to the reflection mirror 32a in FIG. 1, and the light beam BM is driven by the swing motion. _TX Horizontal scanning can be performed. The polygon mirror 32c has the same inclination angle as that of the polygonal mirror. In short, the polygon mirror 32c is a "general-purpose product" that can be obtained at a lower cost than the special polygon mirror of the prior art described at the beginning. Of course, comparing the two, the polygon mirror 32c of the present embodiment has a cost merit.
[0074]
Alternatively, the light beam BM can be moved back and forth in the horizontal direction without using a reflection mirror or polygon mirror. _TX Horizontal scanning may be performed. FIG. 6C is a conceptual configuration diagram thereof, and 70 is a light beam BM such as an infrared laser. _TX A laser diode 71 (corresponding to the laser diode 31a in FIG. 1), 71 is output from the laser diode 70 and the light beam BM. _TX Is a lens (corresponding to the optical system 31b in FIG. 1) that narrows the beam and narrows the beam.
[0075]
For example, the lens 71 is formed by flattening one surface 71a and forming a left and right symmetric prism group on the other surface 71b. In each prism, as shown in the enlarged view of the main part in the drawing, one surface 71c of two intersecting surfaces is raised vertically (90 degrees), and the second surface 71d is angled less than a right angle (<90 It is a so-called Fresnel prism lens inclined at a degree.
[0076]
The lens 71 has an incident light beam BM. _TX Can be emitted at different angles for each surface, so that the direction of the white arrows 71e and 71f with some driving force (for example, the swinging motion of the horizontal driving mechanism 32b in FIG. 1 converted into a linear reciprocating motion). The light beam BM is driven back and forth. _TX Horizontal scanning can be performed.
[0077]
FIG. 7 is a state diagram in which the plate 60 is combined with the configuration of FIG. 6C. In this case as well, the two prism portions 60c and 60d formed on the plate 60 must satisfy the above-described conditions. . In other words, the right prism portion 60c is configured so that the light beam BM after horizontal scanning _TX Is directed to the white line (right white line) indicating the “right boundary” of the vehicle traveling zone, the light beam BM _TX Similarly, the left prism portion 60d has a light beam BM after horizontal scanning. _TX Is directed to the white line (left white line) indicating the “left boundary” of the vehicle traveling zone, the light beam BM _TX Must be located on the scanning line (b).
[0078]
The horizontal scanning means is not limited to the above-described mechanical one (by the swinging movement of the reflecting mirror or polygon mirror or the reciprocating movement of the lens), but an electric one such as a piezoelectric element or an ultrasonic element is used. The control-type optical deflection device may be used.
[0079]
The plate 60 may be as follows.
FIG. 8 is a perspective view (a), a front view (b), a top view (c), an AA sectional view (d), and a BB sectional view (e) of the plate 80 showing another configuration example. is there. In these drawings, the plate 80 is formed in a horizontally long plate shape using a transparent material such as glass or acrylic having a predetermined thickness (F), and a light beam BM after horizontal scanning of a partial region thereof. _TX Transmission region (hereinafter referred to as “BM”) _TX Reflected light beam BM from the point used as 80a) and a part of other area from the preceding vehicle in front of the host vehicle or the white line on the road surface _RX Transmission region (hereinafter referred to as “BM”) _RX It is the same as the plate 60 in that it is used as 80b), but is different in the following points.
[0080]
That is, the BM of the plate 80 _TX Instead of the two prism portions (the right prism portion 60c and the left prism portion 60d) in the plate 60, one curved prism portion 80c is formed in the transmission region 80a. The curved prism portion 80c is an optical element described in the gist of the invention, that is, the light beam BM using the refractive index of light. _TX This is equivalent to a case where the optical axis is bent downward (road surface direction) by a predetermined angle (direction turning angle: μ).
[0081]
The curved prism portion 80c is formed in a rectangular shape with the long side of the plate 80 as a long side and the short side as the short side when viewed from the front of the plate 80, and the height of both short sides is high. The height (from the surface of the plate 80) is set to the maximum value H, and the prism surface 80d (having the above-mentioned two surfaces) whose height is gradually changed so that the height becomes zero at the center in the long side direction. Equivalent).
[0082]
FIG. 9 is a diagram showing optical characteristics (particularly, “direction turning angle” characteristics) of the curved prism 80. In this figure, the vertical axis represents the direction turn angle (the direction turn angle increases as it goes up. The maximum value is μ and the minimum value is zero), and the horizontal axis is the side of the prism surface 80d ( This indicates the position in the (long side) direction. As shown in this figure, the turning angle of the central portion of the curved prism 80 is 0 degree. Therefore, the light beam BM after horizontal scanning passing through the central portion. _TX The elevation angle of the vehicle is not changed, and the front elevation angle (0 degree) is maintained as it is, and the vehicle is irradiated forward.
[0083]
On the other hand, the direction turning angle at a position off the center is a value exceeding 0 degree, and in particular, the maximum direction turning angle μ at both ends (both short sides). Therefore, the light beam BM after horizontal scanning passing through both ends. _TX As a result, the optical axis is bent downward and irradiated toward the white line on the road surface closest to the front of the vehicle.
[0084]
The characteristic diagram of FIG. 9 is for convenience, and the actual shape of the characteristic line M is naturally dependent on the shape of the prism surface 80d of the curved prism portion 80. The technical idea to be read from the shape of the characteristic line M is that the direction turning angle is 0 degree at the center, the maximum direction turning angle μ on both short sides, and This is the three points that the directional turning angle gradually changes from both short sides to the central part (it does not necessarily mean a constant linear change). What is necessary is just to give the appropriate shape which satisfy | fills these thoughts to the prism surface 80d of the curved prism part 80. FIG.
[0085]
In the above description, the prism portions 60c and 60d (or the curved prism portion 80c) are integrated or joined to the plate 60 (or the plate 80), but the idea of the present invention is not limited to this. In short, the light beam BM after horizontal scanning _TX When the horizontal scanning angle becomes a predetermined angle, the light beam BM _TX The prism portions 60c and 60d (or the curved prism portion 80c) need only be disposed at a position where the prism passes through. In this respect, the prism portions 60c and 60d (or the curved prism portion 80c) are not necessarily the plate 60 (or plate 80). And need not be integrated or joined. The prism parts 60c and 60d (or the curved prism part 80c) are not formed on the plate 60 (or the plate 80), but the prism parts 60c and 60d (or the curved prism part 80c) are made into parts and the attachment member You may make it fix to a position. However, considering the alignment (optical axis alignment) work of the prism portions 60c and 60d (or the curved prism portion 80c), the prism portions 60c and 60d (or the curved prism portion 80c) are replaced with the plate 60 (or the plate) as illustrated above. 80) is preferably integrated or joined. This is because the alignment (optical axis alignment) of the prism is completed only by aligning the plate 60 (or the plate 80). Also, from the viewpoint of reducing the number of parts and the number of assembling steps, it is preferable that the prism portions 60c and 60d (or the curved prism portion 80c) are integrally or joined to the plate 60 (or the plate 80). Of course.
[0086]
Moreover, in the above description, the example which exposes the outer surface of the plate 60 (or plate 80) directly to air | atmosphere is shown. According to this example, since the plate 60 (or the plate 80) can be used as a “protective window” and no separate protective window is required, there is an advantage that the number of parts and the number of assembly steps can be reduced. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 10, a plate-like protective window 90 formed of a transparent resin material such as glass or acrylic may be provided on the front surface of the plate 60 (or the plate 80).
[0087]
In this case, although the merit of reducing the number of parts and the number of assembly steps is lost, on the other hand, mechanical strength is not required for the plate 60 (or the plate 80), and the plate 60 (or the plate 80) is used as an in-vehicle radar device. The advantage that the waterproof measure at the time of attaching to 20 becomes unnecessary is acquired.
[0088]
【The invention's effect】
According to the present invention, the light beam scanned in the horizontal direction by the horizontal scanning means is a “predetermined horizontal scanning angle” (the scanning angle when the light beam is directed to the white line on the road surface or the corresponding traveling zone marking line). ), The optical axis of the light beam is bent downward by the “optical element”.
[0089]
Therefore, it is only necessary to arrange the elevation angle changing means composed of optical elements on the path of the light beam after horizontal scanning, and the expensive special polygon mirror described at the beginning is not required, so that no cost is required. Provided is an in-vehicle radar device capable of integrating the use of light beams (for detecting a preceding vehicle / for detecting a white line) and thus performing both a preceding vehicle detection and a white line detection with a single light beam. be able to.
[0090]
Also, the optical element Is a prism provided separately on the left and right in the lateral direction of the vehicle corresponding to each horizontal scanning angle directed to the left and right white lines on the road surface or the corresponding left and right traveling belt marking lines. Therefore, the optical axis of the light beam is bent by a predetermined angle (prism direction turning angle μ). Therefore, a light beam for detecting a white line can be obtained by setting the bending direction to the road surface side (that is, downward).
[0091]
Also, the optical element Is a prism provided separately on the left and right in the lateral direction of the vehicle corresponding to each horizontal scanning angle directed to the left and right white lines on the road surface or the corresponding left and right traveling belt marking lines. Therefore, it is possible to separate the prisms only at the necessary positions, eliminate the light beam attenuation factor at other positions (between the prisms), and prevent the power loss of the light beam for detecting the preceding vehicle. be able to.
[0092]
Also, the optical element Are prisms provided separately on the left and right in the lateral direction of the vehicle, corresponding to the horizontal scanning angles directed to the left and right white lines on the road surface or the corresponding left and right traveling belt marking lines. In addition, since a translucent material that does not bend the optical axis of the light beam is interposed between the left and right prisms, the translucent material is interposed between the left and right prisms. The number of parts and assembly man-hours can be reduced, and prism alignment (optical axis alignment) can be facilitated.
[0093]
Also, the optical element Corresponds to the respective horizontal scanning angles directed to the left and right white lines on the road surface or the corresponding left and right traveling belt marking lines, and prism sections provided respectively on the left and right sides of the vehicle in the lateral direction. An intermediate prism portion continuously provided between the portions, and the directional turning angle of the intermediate prism portion is maximum at the position of the left and right prism portions, and is zero at the intermediate position, and the left and right prism portions Since the shape of the left and right prism parts and the intermediate prism part are optimized so that the direction change angle gradually changes from the intermediate position to the intermediate position, a single prism can be obtained, and the number of parts In addition, the number of assembling steps can be reduced, and prism alignment (optical axis alignment) can be facilitated.
[0094]
The left and right prism parts And the intermediate prism portion is formed by an optical element that is integrated with or joined to a translucent material that does not bend the optical axis of the light beam. The intermediate prism part and translucent material can be integrated into one part, reducing the number of parts and assembly man-hours, and facilitating prism alignment (optical axis alignment). Can do.
[0095]
Further, according to a more preferable configuration of the present invention, the optical element and the translucent material are also used as a protective window with the outside world, so a separate protective window is not required, and the component The number of points and assembly man-hours can be reduced.
[0096]
Further, according to a more preferable configuration of the present invention, since the optical element and the translucent material are provided with a protective window between the outside and the optical element and the translucent material, the optical element and the translucent material are provided. On the other hand, mechanical strength and hermeticity are not required, and manufacturing of these members can be facilitated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual configuration diagram of an in-vehicle radar device 20;
2 is a configuration diagram of a drive circuit 51 and a control circuit 52. FIG.
3 is a perspective view, a front view, an AA sectional view, and a BB sectional view of a plate 60. FIG.
FIG. 4 Light beam BM _TX FIG. 6 is a correspondence diagram between the horizontal scanning angle and two prism portions 60c and 60d.
FIG. 5 is an operation explanatory diagram of the right prism portion 60c and the left prism portion 60d.
6 is a configuration diagram of a horizontal scanning unit 32 using a polygon mirror 22c instead of the reflection mirror 32a, and a light beam BM. FIG. _TX It is the block diagram which shows the other example of horizontal scanning.
FIG. 7 is a state diagram in which a plate 60 is combined with the configuration of FIG.
8 is a perspective view, a front view, a top view, an AA cross-sectional view, and a BB cross-sectional view of the plate 80 showing another configuration example. FIG.
FIG. 9 is a diagram showing optical characteristics (particularly, “direction turning angle” characteristics) of the curved prism 80;
FIG. 10 is a state diagram in which a protective window 90 is provided in front of the plate 60 (or the plate 80).
FIG. 11 is a conceptual diagram of a conventional in-vehicle radar device 1 and a measurement conceptual diagram of an inter-vehicle distance.
FIG. 12 is a horizontal radiation pattern diagram, a vertical radiation pattern diagram, and a cross-sectional view of the radiation pattern of the light beam 3;
13 is a conceptual diagram of detection of a preceding vehicle in a conventional in-vehicle radar device 1. FIG.
FIG. 14 is a conceptual diagram of white line detection.
[Explanation of symbols]
BM _TX ...... Light beam
BM _RX ...... Reflected light beam
20: On-vehicle radar device
30 …… Light emitting mechanism unit (beam emitting means)
31 …… Light emitting part (beam generating means)
32 …… Horizontal scanning unit (horizontal scanning means)
60 …… Plate (Translucent material)
60c ...... Right prism part (elevation angle changing means, optical element, prism)
60d …… Left side prism (elevation angle changing means, optical element, prism)
80 …… Plate (Translucent material)
80c: Curved prism part (prism part, intermediate prism part)
90 …… Protective window

Claims

A light beam is emitted in front of the vehicle, and the reflected wave is received to generate information necessary for measuring an inter-vehicle distance with a preceding vehicle located in front of the vehicle, and the elevation angle of the light beam is changed to a negative direction to change the road surface. An on-vehicle radar device that detects a white line on the upper side or an equivalent traveling zone marking line and generates information necessary for lane keeping,
Beam generating means for generating a light beam;
Horizontal scanning means for horizontally scanning the light beam produced by the light beam generating means;
Beam emitting means for emitting the light beam scanned in the horizontal direction forward of the vehicle,
The beam emitting means includes
When the light beam scanned in the horizontal direction reaches a predetermined horizontal scanning angle directed to a white line on the road surface or a corresponding traveling zone marking line, the elevation angle of the light beam is changed to a negative direction. Having a change means,
The elevation angle changing means is composed of an optical element that bends the optical axis of the light beam downward using the refractive index of light , and
The optical elements are provided separately on the left and right in the lateral direction of the vehicle, corresponding to the horizontal scanning angles directed to the left and right white lines on the road surface or the corresponding left and right traveling belt marking lines. A vehicle-mounted radar device, characterized in that a light-transmitting material that does not bend the optical axis of the light beam is interposed between the left and right prisms .

A light beam is emitted in front of the vehicle, and the reflected wave is received to generate information necessary for measuring an inter-vehicle distance from a preceding vehicle located in front of the vehicle, and the elevation angle of the light beam is changed to a negative direction to change the road surface. An on-vehicle radar device that detects a white line on the upper side or an equivalent traveling zone marking line and generates information necessary for lane keeping,
Beam generating means for generating a light beam;
Horizontal scanning means for horizontally scanning the light beam produced by the light beam generating means;
Beam emitting means for emitting the light beam scanned in the horizontal direction forward of the vehicle,
The beam emitting means includes
When the light beam scanned in the horizontal direction reaches a predetermined horizontal scanning angle directed to a white line on the road surface or a corresponding traveling zone marking line, the elevation angle of the light beam is changed to a negative direction. Having a change means,
The elevation angle changing means is composed of an optical element that bends the optical axis of the light beam downward using the refractive index of light, and
The optical elements include prism portions provided on the left and right sides in the lateral direction of the vehicle, corresponding to the horizontal scanning angles respectively directed to the left and right white lines on the road surface or the corresponding left and right traveling belt marking lines. An intermediate prism portion continuously provided between the left and right prism portions, and the directional turning angle of the intermediate prism portion is maximum at the position of the left and right prism portions, is zero at the intermediate position, and An in- vehicle radar device characterized by optimizing the shapes of the left and right prism portions and the intermediate prism portion so that the direction turning angle gradually changes from the left and right prism portions to an intermediate position .

A light beam is emitted in front of the vehicle, and the reflected wave is received to generate information necessary for measuring an inter-vehicle distance from a preceding vehicle located in front of the vehicle, and the elevation angle of the light beam is changed to a negative direction to change the road surface. An on-vehicle radar device that detects a white line on the upper side or an equivalent traveling zone marking line and generates information necessary for lane keeping,
Beam generating means for generating a light beam;
Horizontal scanning means for horizontally scanning the light beam produced by the light beam generating means;
Beam emitting means for emitting the light beam scanned in the horizontal direction forward of the vehicle,
The beam emitting means includes
When the light beam scanned in the horizontal direction reaches a predetermined horizontal scanning angle directed to the white line on the road surface or a corresponding traveling zone marking line, the elevation angle of the light beam is changed to a negative direction. Having a change means,
The elevation angle changing means is composed of an optical element that bends the optical axis of the light beam downward using the refractive index of light, and
The optical elements are provided separately on the left and right sides in the lateral direction of the vehicle corresponding to the horizontal scanning angles directed to the left and right white lines on the road surface or the corresponding left and right traveling belt marking lines. A transparent material that does not bend the optical axis of the light beam between the left and right prisms, and the left and right prism parts and the intermediate prism part have the optical axes of the light beams An in- vehicle radar device characterized by being formed of an optical element that is integrated with or joined to a light-transmitting material that is not bent .

The in-vehicle radar device according to claim 1, wherein the optical element and the translucent material are also used as a protective window between the outside and the outside.

The in-vehicle radar device according to claim 1, further comprising a protective window between the optical element and the translucent material.