JPH03285192A - 車載レーダ走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車載レーダ走査装置に関し、特に、車両に搭
載されて他の車両や周囲の障害物等を発見・検知して位
置情報を得たり、表示装置等へ警報出力を発したりして
衝突防止等の安全な走行を行うためのレーダ測距装置用
の走査装置（スキャナ）に関するものである。

〔従来の技術］ 従来、車載用のレーダ測距装置は、例えば、レザ光を利
用したレーダ測距装置（レーザレーダ）では、第７図に
示されるように、レーザ光を発生するレーザダイオード
２１　　（ＬＤ）と、レザダイオード駆動回路２２と、
目標からのレーザ光の反射を検知するフォトダイオード
２３（ＰＤ）と、フォトダイオード２３からの信号を増
幅する増幅回路２４と、信号処理回路としてのカウンタ
２５から成るヘッド部２０及び距離計算を行う演算ユニ
ット３０より構成されている。

−・ノド部２０は例えば、車両のフロントバンパー等に
装着され、前方の車両へレーザダイオード２１からパル
ス状のレーザ光を発射し、その反射光の一部をフォトダ
イオード２３で受光して増幅し、発射したレーザパルス
と受光された反射パルスとの時間差をカウンタ２５によ
りカウントし、このカウントデータを基に演算ユニノＩ
・３０で演夏して、目標とする前方車両に対する距離を
算出したり、表示装置等へ出力したりしている。

ところが、このような従来の車載用レーダ測距装置では
、ヘッド部２０がフロントバンパー等に固定されている
為に、極狭い検出範囲に限定されてしまう。

これに対しては、走査装置を設けてレーダ波を走査して
、即ちスキャニングビームとして目標物に照射すること
により検出範囲を拡げることが考えられ、レーザ光によ
るレーザ測距装置の場合には、例えば、従来のレーザプ
リンタ用の光走査装置を利用することが可能である。

第８図は特開昭６１−１３４７２９号公報に開示された
光走査装置の一例を示しており、１１は光ファイバ、１
２は光ファイバ１１の表面に蒸着させた蒸着金属、１３
は光ファイバ１１及び蒸着金属１２を支持する蒸着金属
１２とは絶縁された支持材、１４は蒸着金属１２に電荷
を供給する為の１ｉ源、１５は光ファイバ１１及び蒸着
金属１２を間に挟む構成を有する偏向電極板、１６は偏
向電極板１５の間に鋸歯状の電圧を印加する信号源、１
７は光ファイバ１１の端部と接続された光源であるレザ
ダイオードである。

このような光走査装置の動作に於いては、光ファイバ１
１の表面に蒸着させた蒸着金［１１２に、電源１４によ
り電圧を印加して電荷を与える。そこで偏向電極板１５
の間に信号源１６により鋸歯状の電圧を印加すると、光
ファイバ１１は表面に蓄えられた電荷が偏向電極＠、１
５間の電界の変化に伴って偏向され、その結果、振動を
する。

これにより、光源であるレーザダイオードＪ７から発せ
られたレーザ光は、光ファイバ１１の振動と共に偏向電
極板１５と垂直な方向に振動し、光走査が出来ることと
なる。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような従来の特開昭６１−１３４７２９号公報に開
示されたレーザプリンタ用の光走査装置では、電圧を印
加した偏向電極板からの電界によって光フアイバ上に帯
電した電荷を偏向させ、結果的に光ファイバを振動させ
ている為に、車両用のレーダ測距装置に応用した場合に
は、光フアイバ先端の動きが、微少振動である為に十分
な検出範囲が得られないという問題がある。

これに対し、更に以前より回転多面鏡でレーザ光を反射
して走査する装置も提案されているが、この場合には、
多面鏡の加工や取り付は等に高い精度が必要であり、大
量生産が難しくコストも高いという問題があった。

そこで、本発明では、レーザ光を利用したレーダ測距装
置に応用した場合には光フアイバ先端からのレーザ光が
広い範囲を走査して、十分な検出範囲を得ることが出来
ると共に、電波を利用したレーダ測距装置に応用した場
合でも広い範囲に渡って走査可能な車載用走査装置を実
現することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、本発明に係る車載レーダ走
査装置は、複数のｉｉｉ磁石及び永久磁石をそれぞれ有
する固定台及び移動台から成るリニアモータと、複数の
永久磁石を内周に有する円筒状の移動台凹部に挿入され
て回転するように複数の電磁石を外周に有する円筒状の
回転台と、該回転台上に固定されレーダ波の送受信を行
うレーダヘッドと、該レーダヘッドを駆動すると共に各
Ｎ磁石を制御して該移動台を直線移動させ該回転台も回
転させる制御回路と、を備えている。

〔作　　　用〕

本発明による車載レーダ走査装置では、まず、固定台に
は複数の電磁石が配置されており、また、移動台には複
数の永久磁石が設けられているので、これら複数の電磁
石の極性を制御回路によって制御することにより永久磁
石との相互磁気作用によって周知の電磁式リニアモータ
として動作し、移動台は固定台上を浮上しながら直線移
動することになる。

一方、移動台上に設けた円筒状の凹部の内周ごこは複数
の永久磁石又は１ｉ磁石が配置されており、この凹部内
には、外周に複数の電磁石又は永久磁石が設けられた回
転台が挿入され、この回転台のＺＮ石の極性を制御回路
が変化させることにより、回転台の複数の電磁石と移動
台凹部の複数の永久磁石との相互磁気作用によって回転
台が上記のりニアモータと同様にして回転動作し、回転
台は移動台の凹部内を浮上しながら回転移動することに
なる。

そして、制御回路はレーダヘットを駆動してレーダ波の
送受信を行う。

このようにして、本発明の走査装置では、移動台上のレ
ーダヘッドの走査範囲が、リニアモータが直線移動でき
る走査範囲十回転台による回転移動できる走査範囲とな
り、車両においてレーザ光でも電波に適用しても広い範
囲のレーダ走査を実現される。

〔実　施　例〕

第１図は、本発明による車載レーダ走査装置をレーザ光
によるレーザ測距装置（レーザレーダ）の走査装置とし
て使用した場合の一実施例を示しており、１は固定台、
２は固定台１上の凹部１ａに挿入されて直線移動する移
動台、３は移動台２上に設けられた円筒状の凹部２ａに
挿入されて回転移動する円筒状の回転台、４は回転台３
の上部に固定されレーザ光の送光及び目標物体により反
射されたレーザ光の受光を行うレーダヘッド、５ａは固
定台１の凹部１ａ内に成る一定の間隔で配列された電磁
石、５ｂは回転台３の外周や底面に成る一定の間隔で配
列されたｉｉｔｍ石、６ａは移動台２の外周や底面に成
る一定の間隔で配列された永久磁石、６ｂは移動台２の
円筒状の凹部２ａ内に成る一定の間隔で配列された永久
磁石、７は電磁石５ａ及び５ｂのそれぞれの極性を制御
する電磁石制御回路、８は送光用光ファイバ４ａを介し
てレーザ光をレーダヘッダ４に送ると共に受光用光ファ
イバ、４ｂからレーザ光を受けるレーダ駆動回路であり
、電磁石制御回路と共に制御回路を構成している。

第２図は、実際に、固定台１の凹部１ａに、移動台２と
回転台３及びレーダヘット４を組み合わせて取り付けた
場合の断面構造とｔ磁石５ａ、５ｂ及び永久磁石６ａ、
６ｂの配列例を示した図であり、この例では、電磁式の
りニアモータによる磁気浮上効果の為、各台が浮動する
様子が示されている。

尚、第１図の実施例では、レーダヘット′４は第３図（
１）の平面断面図に示されるように、送光用光ファイバ
４ａと受光用光ファイバ４ｂの先端部分、集光レンズ４
３ａ、４３ｂ、ハニカムレンズ４４及びフィルタ４５と
で構成されており、同図（２）の側面断面図に示される
様に、回転台３とは一体になって樹脂成形されている。

集光レンズ４３ａは送光用光ファイバ４ａからの出射光
を集光させ、また、ハニカムレンズ４４は横からの不要
な外光をカットしてから集光レンズ４３ｂで集光して受
光用光ファイバ４ｂの先端に入射させている。

尚、フィルタ４５は紫外線をカットする為に設けられて
いる。

次に、この実施例の動作に於いては、レーダ駆動回路８
から発生されたレーザ光は光ファイバ４ａを光伝送して
レーダヘッド４に導かれ、レーダヘット４内の集光レン
ズ４３ａにより集光されてから目標物体に対して照射さ
れる。

この照射動作においては、まず、移動台２は、固定台１
の凹部１ａ内に設けられた複数の電磁石５ｂと移動台２
の外周や底面に設けられた複数の永久磁石６ａとによっ
て構成される電磁式のりニアモータとして動作し、直線
移動を開始する。

この動作を第４図を用いて概念的に説明する。

まず、同図（１）に示されるように、移動台Ａは永久磁
石ＡＩ、Ａ２を有しそれぞれ、Ｎ極とＳ極となっている
。また、固定台ＢはＮＮ石Ｂ１．Ｂ２Ｂ５・・・・・・
を有しそれぞれＮ極、Ｓ極、Ｎ極・・・に磁化されてい
る。

この時、ＡｌとＢ１間、Ａ２と８２間には斥力が、ＡＩ
と８２間、Ａ２と８３間には引力がそれぞれ発生し、こ
れらの合成によって台Ａは矢印の方向へ直線移動し、同
図（２）の状態に移行する。

そして、このとき同図（２）では、Ｂ２とＢ３の極性を
括弧内の極性から逆の極性に変化させると、再びＡ１と
８２間、Ａ２と８３間には斥力が、Ａ１と８３間、Ａ２
と８４間には引力がそれぞれ発生し、慣性力によって、
移動台Ａは矢印の方向へ更に直線移動を行う。

同様に固定台Ｂのｉｉｉ磁石の極性を交互に変化させる
と、結果的に固定台Ｂは矢印の方向へ連続した直線移動
を行う。

その後、移動台２が固定台１上の凹部１ａのどちらか一
方の端部に達した時には、移動台２の直線移動は一旦停
止して移動台２は端部に固定され、今度は、回転部３が
、移動台２の円筒状の凹部２ａ内に設けられた複数の永
久磁石６ｂと回転台３の外周や底面に設けられた複数の
！磁石５ｂとによって構成される電磁モータとして動作
して回転移動を行う。

この動作を更に第４図（３）を用いて概念的に説明する
。回転台Ｃは、２対の１を磁石を有し、１対は対向する
磁極がＮ極で、もう１対は対向する磁極がＳ極となるよ
うに構成する。

移動台（この場合は固定台として働＜）Ｄは、内側にＮ
極とＳ極の永久磁石が交互に配置されており、回転台Ｃ
のｉ磁石とこれに近接し、同極同士には斥力が、異極同
士には引力がそれぞれ発注する為、回転台Ｃは回転を開
始する。

そして、回転台Ｃの電磁石が移動台りの隣の永久磁石に
接近した時には、回転台Ｃの１を磁石の極性を逆の極性
にすると、引力が斥力、斥力が引力となり、慣性力によ
って、回転台Ｃは矢印の方向へ更に回転移動を行う。

同様にして、回転台Ｃの電磁石の極性を交互に変化させ
ると、結果的に回転台Ｃは矢印の方向へ連続した回転移
動を行う。

このようにして直線移動と回転移動とが繰り返されるこ
とにより、回転台３の上部に固定されたレーダヘッド４
からのレーザ光は広い範囲で照射され、結果的に広範囲
の走査が可能となる。

尚、この実施例では、！磁石制御回路７は、移動台２が
直線移動中は、回転台３の電磁石５ｂに対し極性を変化
させる制御は行わず、固定台１の凹部１ａ内の電磁石５
ａについてのみ極性を変化させる制御を行い、また移動
台２が固定台１上の凹部１ａのどちらか一方の端部に達
した時は、逆に固定台１の凹部１ａ内の電磁石５ｂに対
し陽性を変化させる制御は行わず、回転台３のｔＭ！Ｌ
石５ｂについて極性を変化させる制御を予め行うように
している。

第５図は、本発明による車載レーダ走査装置をレーザ光
によるレーザ測距装置の走査装置として車両へ搭載され
た配置例を示した図であり、この例では、レーダヘット
４と回転台３及び移動台２を含む固定台ｌは車両前部の
フロントバンパーの近傍に装着され、移動台２が直線移
動している間は回転台３の回転移動は中断させ、移動台
２が固定台１の端部に到達した時点で車両前方方向に対
し外側へ約４５°の範囲で回転台３を回転移動させる。

この後、回転台３は固定され、再び、移動台２により今
度は以前と反対方向への直線移動が行われる。

尚、レーザ光源を含むレーダ駆動回路８とＮｍ磁石制御
回路７回路動作の安定性を考慮して車室内に設置される
。

更に、第６図は、電磁石制御回路７及びレーダ駆動部８
を含むレーダ測距装置全体の構成例を示した図であり、
９は演算部、１０は操作部である。

これらの動作に於いては、操作部１０の操作キ１０ａに
より、演算部９のＣＰＵ９３に測距開始の命令を与え、
カウンタ９１からの指示により、レーダ駆動回路８の送
信パルス発生部８１はレーダ波（レーザ光）を発生させ
、電磁石制御回路７の走査制御部７１は電磁石５ａ、５
ｂへ流れる電流の極性を制御する信号を発生する。

更に目標物からの反射波（反射レーザ光）はレーダ駆動
回路８の受信パルス入力部８２で受信され、増幅部８３
で増幅されて演算部９のカウンタ９１へ出力され、ここ
で送信波と反射波の時間差をカウントしてＣＰＵ９３へ
転送する。

同時に走査制御部７１からの制御信号（を磁石の制御信
号と等価なフィードバンク信号）がＣＰＵ９３に送られ
て測距演夏を行うことにより目標に対する距離及び方向
を算定し、操作部１０の表示器ｆｏｂ等へ表示させる。

尚、レーダ測距装置をレーザレーダとする場合、レーダ
駆動回路８の送信パルス発生部８１はレーザ光源として
レーザダイオード、受信パルス入力部８２は受光素子と
してフォトダイオードをそれぞれ含むことになる。

また、この実施例では、本発明による車載レーダ走査装
置をレーザレーダに適用させた例を挙げたが、レーダヘ
ッド４には光ファイバの代わりに小型のパラボラアンテ
ナを取り付け、レーダ駆動回路８はレーダ波としてマイ
クロ波を発生させて通常のレーダに適用させるようにし
ても良い。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係る車載レーダ走査装置
によれば、ｉｉｔ磁式リニアモータによる直線移動と回
転移動とを組み合わせることにより、レーダ波をその移
動に追従させて照射させるように構成したので、以下の
特有な効果が得られる。

■レーダ波が広い範囲を走査して、十分な検出範囲を得
ることが出来る。即ち、車両に搭載した場合には、その
車幅を利用して直線移動が行われ、直線移動の端部では
回転移動により更に広がった走査を行うことができる。

■通常の電波を利用した車載用レーダ測距装置の走査部
分に適用しても同様な走査が可能となる。

■ｉｔ磁式リニアモータとして構成され動作する為に機
械的接触による磨耗が無く、耐用性に冨む。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る車載レーダ走査装置の一実施例
を示した図、 第２図は、本発明に用いるリニアモータ部の構造を示し
た断面図、 第３図は、本発明に用いるレーダヘッドの一実施例を示
した図、 第４図は、本発明に用いる電磁式リニアモータの作用を
説明する図、 第５図は、本発明に係る車載レーダ走査装置の車両装着
例を示した図、 ゛第６図は、本発明に係る車載レーダ走査装置が通用さ
れるレーダ測距装置の構成例を示した図、第７図は、従
来の車載レーザ測距装置の構成を示す回、 第８図は、従来の走査装置の一例を示した図、である。 第１図に於いて、１は固定台、１ａは固定台凹部、２は
移動台、２ａは移動台凹部、３は回転台、４はレーダヘ
ッド、４ａは送光用光ファイバ、４ｂは受光用光ファイ
バ、５ａ及び５ｂはＷ［石、６ａ及び６ｂは永久磁石、
７は１ｂ磁石制御回路、８はレーダ駆動回路、をそれぞ
れ示す。 図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数の電磁石及び永久磁石をそれぞれ有する固定台及び
   移動台から成るリニアモータと、複数の永久磁石を内周
   に有する円筒状の移動台凹部に挿入されて回転するよう
   に複数の電磁石を外周に有する円筒状の回転台と、該回
   転台上に固定されレーダ波の送受信を行うレーダヘッド
   と、該レーダヘッドを駆動すると共に各電磁石を制御し
   て該移動台を直線移動させ該回転台も回転させる制御回
   路と、を備えたことを特徴とする車載レーダ走査装置。