JPH06325296A - 車両用光距離測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 車両のデザインや空気抵抗等の制約にとらわ
れず，最小限の設計変更で，かつ，燈火装置と光距離測
定装置の光学系を共用した場合における物理的な問題を
解消し，経済性を向上させると共に，測定精度の低下を
防止する。 【構成】 光距離測定装置の光受光部１０２をヘッドラ
イト等の車両前方を照射する燈火装置と一体的に構成す
ることにより，デザインや空気抵抗等に影響されない構
成とする。また，燈火装置のロービーム光源１０１の位
置を該ロービーム光源１０１の焦点位置からずらした位
置に配置し，光距離測定装置の光受光部１０２をロービ
ーム光源１０１の焦点位置に配置して，距離測定光と照
明光の各光路をそれぞれ確保することにより，燈火装置
のレンズ光学系１０３を共用した場合における物理的な
問題を回避する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は，光距離測定装置の受
光部をヘッドライト等の車両前方を照射する燈火装置と
一体的に構成し，該燈火装置の光学系を利用して自車両
と先行車両あるいは路上障害物との距離を測定する車両
用光距離測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来，車両交通の安全性を向上させる手
段として，自車両から先行車両までの車間距離や路上障
害物までの距離を測定し，該測定された距離に応じて運
転者に対し警報を出力するシステムが提案されている。
例えば，図７に示すようなレーザレーダによる光学系シ
ステムを用いて先行車両や路上障害物との距離を測定す
る装置が知られている。このレーザレーダ装置７００
は，赤外レーザ光を出力する送光部７０１と，該送光部
７０１から出力され，先行車両や路上障害物に反射され
て戻ってくる赤外レーザ光を入射する受光部７０２と
を，約２０ｃｍの幅を有する筐体７０３に収容した構成
である。

【０００３】このレーザレーダ装置は，送光部７０１か
ら赤外レーザ光を出力し，先行車両もしくは路上障害物
からの反射光を受光部７０２において入射し，赤外レー
ザ光の発光時から受光時までの時間を測定することによ
り，自車両と先行車両もしくは路上障害物との距離を演
算するものである。

【０００４】また，上記のようなレーザレーダ装置７０
０は，光検知部としての受光部７０２が焦点となる位置
に光学レンズ（図示せず）を配置することによって，よ
り遠距離からの光を効率よく検知することができ，最大
検知距離を伸ばすことができる。したがって，この最大
検知距離の伸長はレンズの面積に比例して大きくなる。
このため，図７に示したような荷物車両用に市販されて
いるレーザレーダ装置７００に設置されるレンズは，一
般的に大きなレンズ面積を有している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，上記に
示されるような従来におけるレーザレーダ装置にあって
は，反射したレーザ光を受光部で検知する構成であるた
め，受光部の面積を比較的大きくしなければ，レーザ光
をより高感度に検知することができない。すなわち，よ
り遠距離の対象物を検知できない不具合があった。とこ
ろが，車両，特に，乗用車等にレーザレーダ装置を搭載
するときに，受光部に大きい面積のレンズを配置するこ
とは，車両デザインの幅を制約してしまうだけでなく，
近年低燃費への要求と共に増大している空気抵抗の低減
という面からも好ましくない。

【０００６】したがって，乗用車等に図７に示したよう
なレーザレーダ装置を搭載する場合，デザイン，空気抵
抗等の制約により，レンズの大きさに対応する大きな受
光面積を車両前方に確保することは困難であるという問
題点があった。さらに，車両にレーザレーダ装置を搭載
する場合，該レーザレーダ装置を構成する特別な筐体や
光学系等の特別な部品を必要とし，車両自体のコストア
ップを招来するという問題点もあった。

【０００７】そこで，上記に示した問題点を解決するも
のとして，次のような構成の装置が考えられる。それ
は，すでに車両前方部において，ある程度の面積を有す
るヘッドライト等の燈火装置における特定部分とレーザ
レーダ装置における特定部分を共用する構成を採用した
ものである。この構成が可能であれば，車両前方部の受
光部面積を容易に確保することができ，光距離測定装置
の筐体や専用の光学系が不要となり，さらには，光距離
測定装置のコストダウンにつながる。また，光距離測定
装置は，車両への搭載において，その配置に高い精度が
要求されるが，同様に搭載において高い精度が要求され
るヘッドライト等の燈火装置に光距離測定装置を組み込
めば，このような精度要求に対しても充分対応すること
ができる。しかしながら，上記の如く，ヘッドライト等
の燈火装置と光距離測定装置の光学系を特定部分におい
て共用した場合，相互に干渉が発生し，特に，レンズ光
学系の焦点位置に対し，燈火装置の光源と光距離測定装
置の受光部の両方を配置することは物理的に困難であ
り，さらに，光源の発熱により光距離測定装置における
受光素子の感度が変化するため，測定精度が低下する恐
れがある。

【０００８】この発明は，上記に鑑みてなされたもので
あって，車両のデザインや空気抵抗等の制約にとらわれ
ず，最小限の設計変更で，かつ，燈火装置と光距離測定
装置の光学系を共用した場合における物理的な問題を解
消し，経済性を向上させると共に，測定精度の低下を防
止すること目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は，上記の目的
を達成するために，発光手段から発光された光を受光手
段により受光することにより自車両と先行車両あるいは
路上障害物との距離を測定する車両用光距離測定装置に
おいて，前記受光手段を車両前方を照射する燈火手段に
配置した車両用光距離測定装置を提供するものである。

【００１０】また，前記燈火手段に設けられている照射
ランプを該照射ランプの焦点位置からずれた位置に配置
し，前記受光手段を前記照明ランプの焦点位置に配置し
たものである。

【００１１】また，前記燈火手段がプロジェクタ型ラン
プであり，前記プロジェクタ型ランプの遮光板に前記受
光手段を配置したものである。

【００１２】また，前記遮光板に前記受光手段を冷却す
るための冷却手段を設けたものである。

【００１３】また，前記燈火手段の光源とレンズとの間
に波長選択性を有する反射手段を設置し，前記燈火手段
のレンズの焦点位置に前記受光手段を配置したものであ
る。

【００１４】

【作用】この発明に係る車両用光距離測定装置は，光距
離測定装置の受光部をヘッドライト等の車両前方を照射
する燈火装置と一体的に構成することにより，デザイン
や空気抵抗等に影響されない構成とする。また，燈火装
置の照射ランプの位置を該照射ランプの焦点位置からず
らした位置に配置し，光距離測定装置の受光部を照明ラ
ンプの焦点位置に配置して，距離測定光と照明光の各光
路をそれぞれ確保することにより，燈火装置の光学系を
共用した場合における物理的な問題を回避する。

【００１５】

【実施例】以下，この発明に係る車両用光距離測定装置
の一実施例を図面に基づいて説明する。まず，具体的な
実施例を説明する前に，この発明の原理等について簡単
に説明する。

【００１６】自動車に搭載されるヘッドライト装置は，
法規に基づき光軸を下向きにしたすれ違いビームとする
必要がある。すなわち，ヘッドライト装置はロービーム
と光軸が前方に向くハイビームの双方を有する。このう
ち，ロービームにあってはレンズ光学系を用いて照明光
の光軸を下向きにするのが一般的である。

【００１７】上記レンズ光学系を用いて，照明光の光軸
を下向きにする手段として，レンズの焦点以外の場所，
例えば，レンズ系の光軸に対して，より上方に光源を配
置する方式がある。一方，光距離測定装置における光学
系にあっては，遠距離にある対象を測定するために，水
平に位置するレンズ系光軸に対してレンズ系光軸上に受
光装置が配置されることが望ましく，さらに，焦点位置
に受光装置が配置されているときが最も検知効率が高く
なる。

【００１８】したがって，同一のレンズ系における光軸
の上方等，ロービーム照明を可能とする位置に光源，レ
ンズ系の焦点位置に光距離測定装置の受光装置を配置す
ることにより，同一のレンズ系をヘッドライト装置のロ
ービーム照明と受光装置に利用することが相互の干渉な
しに可能となり，上記ヘッドライト装置の光学系を用い
て光距離測定装置の受光装置を構成することができる。

【００１９】また，光源の光を一度後方の反射鏡に反射
させ，前方のレンズ光学系の焦点付近の位置に光を収束
させた後，レンズ系を用いて光束を形成するプロジェク
タ型ヘッドライト装置にあっては，上方への漏れ光を遮
断すべく設けられた遮光板上に光距離測定装置の受光装
置を設けることにより，より容易に上記に示した構成を
実現することが可能となる。これにより，光源と受光装
置の距離をより隔てることができ，搭載に際して物理的
余裕を確保することが可能となるだけではなく，新たな
構造物を配置する必要が全くないばかりか，光源の発す
る熱により受光装置が悪影響を受けることを遮光板によ
って排除することができ，受光装置の感度変化による測
定精度の低下を抑制することができる。

【００２０】また，異なる原理として，光距離測定装置
が，赤外光等の，燈火装置とは異なる波長の光源を用い
て可視光を反射し，赤外光のみを透過する波長選択性を
有する反射鏡を利用することで，燈火装置と光距離測定
装置の光学系を共用することも可能となる。この場合，
ロービーム，ハイビーム兼用のヘッドライト装置におい
ても光距離測定装置の受光装置と光学系を共用すること
が可能となる。

【００２１】〔実施例１〕以上説明した原理に基づい
て，次に，本発明に係る車両用光距離測定装置を図面を
用いて具体的に説明する。図１は，第１の実施例の概略
構成を示す説明図である。図において，１０１は車両前
方に対しロービームを出射するロービーム光源，１０２
は先行車両あるいは路上障害物に反射して戻ってきた光
を検知する光検知部，１０３はロービーム光源１０１お
よび光検知部１０２の前方に配置されたレンズ光学系で
あり，光検知部１０２がレンズの焦点に位置するように
レンズ光学系１０３を配置する。また，ロービーム光源
１０１は距離測定光の光軸１０４より上方に配置され，
光検知部１０２は光軸１０４上に配置する。また，１０
５はロービーム光源１０１から出射された照明光の光
軸，１０６はロービーム光源１０１から出射された照明
光の光路，１０７は距離測定光の光路である。

【００２２】次に，動作について説明する。ロービーム
光源１０１より出射された照明光は，ロービーム光源１
０１がレンズ光学系１０３の光軸１０４より上方に配置
されているため，法規に定められている対向車に眩惑を
与えないような下向きの照明光として自車両より出射さ
れる。このときの光路は１０６となり，その光軸は１０
５となる。

【００２３】さらに，車両の異なる位置に設置された送
光部（図示せず）より出射された距離測定光は，前方車
両の後部リフレクタあるいは路上障害物に当たって反射
され，自車両に戻ってくる。このときの光軸は上記送光
部が車両に搭載されているならば，走査光の光軸と反射
光の光軸は同一でなければならず，また，より高い感度
が要求される遠距離では水平，すなわち，光軸１０４と
なり，距離測定光は光路１０７を通って光検知部１０２
において検知される。

【００２４】以上のように，同一のレンズ光学系１０３
を用いても，ロービームの光軸と距離測定光の光軸の角
度が異なることを利用して，ロービーム光源１０１と光
検知部１０２を異なる位置に配置することが可能となる
ので相互に干渉することがなくなる。したがって，光距
離測定装置の光学系をヘッドライト等の前方照射用燈火
装置と共用することが可能となるため，乗用車等のデサ
イン，空気抵抗等の制約がある車両に搭載することが容
易になると共に，光距離測定装置の簡略化（すなわち，
部品点数の減少）によって車両自体のコスト低減を実現
することができる。

【００２５】〔実施例２〕次に，第２の実施例について
説明する。図２は，第２の実施例の概略構成を示す説明
図である。本実施例における構成にあっては，近年，乗
用車に多く用いられているプロジェクタ型ヘッドライト
装置に光距離測定装置を搭載しているものである。図に
おいて，略半楕円の断面形状を有する反射鏡２０１の中
心部に，ロービーム光源２０２の発光側を反射鏡２０１
方向に向けて配置する。さらに，反射鏡２０１の前方に
レンズ光学系２０３を設け，この反射鏡２０１とレンズ
光学系２０３との間に，光検知部２０４を設けた遮光板
２０５がレンズ光学系２０３による光の収束位置に配置
されている。

【００２６】また，図中における，２０６は距離測定光
の光路，２０７は距離測定光の光軸，２０８はロービー
ム照明の光路，２０９はロービーム照明の光軸，２１０
は反射鏡２０１の焦点である。なお，レンズ光学系２０
３には，比較的焦点距離が近く，集光力のあるものを使
用する。

【００２７】次に，動作について説明する。ロービーム
光源２０２から出射された光を反射鏡２０１にて反射さ
せ，該反射鏡２０１とレンズ光学系２０３の中間に焦点
を結ばせ，さらにレンズ光学系２０３において光束を形
成する。また，上記において，対向車に眩惑を与える上
方への漏れ光を遮光板２０５によりカットする。この遮
光板２０５に，距離測定用の光検知部２０４を配置する
だけの簡単な構成で，良好な距離測定装置が得られる。

【００２８】また，この実施例において，光束を形成す
るために不可欠な遮光板２０５を光検知部２０４の支持
部材として利用することで，新たに光検知部２０４を設
置するための部材を設ける必要がなくなり，従来におけ
るヘッドライトアセンブリをそのまま利用することがで
きるため，車両のコストを低減することができる。

【００２９】また，ロービーム光源２０２と光検知部２
０４との位置が離れていることにより，ロービーム光源
２０２と受光素子を有する光検知部２０４における物理
的干渉を排除することができるため，より容易に光検知
部２０４をヘッドライト等の前方照射用燈火装置に設置
することが可能となり，さらに，ロービーム光源２０２
から発せられる輻射熱を遮光板２０５により遮断するこ
とができ，光検知部２０４を熱から保護することができ
るため，測定精度に関する信頼性が著しく向上する。

【００３０】〔実施例３〕次に，第３の実施例について
説明する。図３は，一般的な遮光板３０１の構成を示す
説明図である。また，図４および図５は，この発明に係
る遮光板４０１，５０１の構成を示す説明図である。図
３において，一般的な遮光板３０１は，光源面３０２，
レンズ面３０３および取付面３０４を備え，レンズ面３
０３が単純な曲率を持った円弧状の一枚板で構成されて
いる。ただし，このような構成にあっては，放熱性が低
いため，光源からの輻射熱をそのまま受けるので遮光板
自体が温度上昇する。したがって，このような構成の遮
光板に光検知部を配置した場合，熱により測定精度に関
する信頼性が低下し，好ましくない。

【００３１】そこで，光検知部を配置するための遮光板
を以下のように構成する。すなわち，図４において，遮
光板４０１は，光源に対向し，その表面を鏡面仕上げさ
れている光源面４０２と，レンズ方向を向き，その表面
にひだ状の放熱フィン４０３ａを設けたレンズ面４０３
から構成されている。さらに，図において，４０４はヘ
ッドライトアセンブリに取り付けられ，遮光板４０１を
支持する取付け面であり，この取付け面４０４の下側面
には，表面積を広くして冷却効果を高めるためのひだ状
の放熱フィン４０４ａを設けられている。また，４０５
は距離測定光を検知する光検知部としての受光素子であ
る。

【００３２】次に，動作について説明する。受光素子４
０５に対する光源からの輻射熱を鏡面仕上げの光源面４
０２により反射し，さらに，放熱フィン４０３ａにより
冷却して受光素子４０５部分の温度上昇を抑制する。こ
れにより，受光素子４０５の光検知特性の安定化を図
り，測定精度に関する信頼性を確保する。

【００３３】次に，図５において，遮光板５０１は，光
源に対向し，その表面を鏡面仕上げされている光源面５
０２と，レンズ方向を向き，その表面にひだ状の放熱フ
ィン５０３ａを設けたレンズ面５０３から構成されてい
る。さらに，図において，５０４は遮光板５０１を支持
する取付け面であり，この取付け面５０４の上側面に
は，電子冷却を行うペルチェ素子（冷却素子）５０５を
設けると共に下側面には冷却ファン５０６が設けられて
いる。また，ペルチェ素子５０５面上に受光素子５０８
を設け，この受光素子５０８に対して距離測定光を導く
ために，レンズ面５０３の上部に反射鏡５０７を配置し
てある。

【００３４】次に，動作について説明する。距離測定光
は反射鏡５０７に反射され，受光素子５０８に入射す
る。このとき，受光素子５０８の部分は，ペルチェ素子
５０５により電子冷却されると共に，その下部に設けら
れた冷却ファン５０６の駆動により強制的に冷却されて
いる。したがって，図４に示した構成と比較して，さら
なる冷却効果が期待でき，受光素子５０８の光検知特性
を一層安定化させ，測定精度に関する信頼性を著しく向
上させることができる。また，図５に示した構成とする
ことにより温度上昇値をより効果的に下げることができ
るため，さらに高感度の受光素子５０８を用いることが
可能になる。

【００３５】〔実施例４〕次に，第４の実施例について
説明する。図６は，第４の実施例の概略構成を示す説明
図である。図において，６０１は赤外光を透過し，可視
光を反射する波長選択特性を有する赤外透過型反射鏡で
ある。この赤外透過型反射鏡６０１を４５°傾斜させ，
その垂直下方に光源６０２を設け，さらに，透過側の水
平方向に光検知部６０３を設ける。また，６０４はレン
ズ光学系，６０５は赤外入射光，６０６は照明光，６０
７はレンズ光学系６０４の光軸である。すなわち，光源
６０２と光検知部６０３は共にレンズ光学系６０４の焦
点に配置されており，かつ，光源６０２からの輻射熱を
受けない位置に光検知部６０３が配置されている。

【００３６】次に，動作について説明する。光源６０２
から発せられた照明光６０６は赤外透過型反射鏡６０１
により反射され，レンズ光学系６０４を介して車両前方
に照射される。また，先行車あるいは路上障害物に反射
して戻ってきた赤外入射光６０５はレンズ光学系６０４
を経て，赤外透過型反射鏡６０１を透過して光検知部６
０３に入射される。

【００３７】図６に示した構成の利点として，波長選択
型の赤外透過型反射鏡６０１を用いて光学系を共用する
構成であるため，光源６０２が発する輻射熱が光検知部
６０３の受光素子に対し全く悪影響を及ぼさない位置に
光検知部６０３を配置することが可能となり，かつ，光
軸６０７の制約を受けないのでハイビームヘッドライト
にも光距離測定装置の光検知部６０３を設置することが
可能となる。

【００３８】ところで，同一のレンズ光学系をこのよう
に全く異なる目的に利用することは，レンズ光学系の設
計に問題が生じるのではないかという懸念はあるが，レ
ンズ光学系の設計を光距離測定装置に適応するように設
計し，燈火装置として要求される配光パターンは，光源
の形状および光源の周囲に設置される反射鏡により作り
出すことにより，光学系を共用することによる問題点を
容易に解消することができる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように，この発明による車
両用光距離測定装置によれば，先行車両あるいは路上障
害物に反射して戻ってきた光を受光する受光手段を車両
前方を照射するヘッドランプ装置等の燈火手段に配置
し，また，燈火手段に設けられている照射ランプを該照
射ランプの焦点位置からずれた位置に配置し，受光手段
を照明ランプの焦点位置に配置し，また，燈火手段がプ
ロジェクタ型ランプであり，プロジェクタ型ランプの遮
光板に受光手段を配置し，さらに，遮光板に受光手段を
冷却するための冷却手段を設け，あるいは，燈火手段の
光源とレンズとの間に波長選択性を有する反射手段を設
置し，燈火手段のレンズの焦点位置に受光手段を配置し
たため，車両のデザインや空気抵抗等の制約にとらわれ
ず，最小限の設計変更で，かつ，燈火装置と光距離測定
装置の光学系を共用した場合における物理的な問題を解
消し，経済性を向上させると共に，測定精度の低下を防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による車両用光距離測定装置（実施例
１）の概略構成を示す説明図である。

【図２】この発明による車両用光距離測定装置（実施例
２）の概略構成を示す説明図である。

【図３】一般的な遮光板の構成を示す説明図である。

【図４】この発明による車両用光距離測定装置に用いら
れる遮光板の構成（実施例３）を示す説明図である。

【図５】この発明による車両用光距離測定装置に用いら
れる遮光板の構成（実施例３）を示す説明図である。

【図６】この発明による車両用光距離測定装置（実施例
４）の概略構成を示す説明図である。

【図７】従来におけるレーザレーダ装置の概略構成を示
す説明図である。

【符号の説明】

１０２ 光検知部 １０３ レンズ光学系 ２０１ 反射鏡 ２０３ レンズ光学系 ２０４ 光検知部 ２０５ 遮光板 ４０１ 遮光板 ４０５ 光検知部 ４０３ａ 放熱フィン ４０４ａ 放熱フィン ５０１ 遮光板 ５０５ ペルチェ素子 ５０６ 冷却ファン ５０８ 光検知部 ６０１ 赤外透過型反射鏡 ６０３ 光検知部 ６０４ レンズ光学系

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光手段から発光された光を受光手段に
   より受光することにより自車両と先行車両あるいは路上
   障害物との距離を測定する車両用光距離測定装置におい
   て，前記受光手段を車両前方を照射する燈火手段に配置
   したこと特徴とする車両用光距離測定装置。
2. 【請求項２】 前記燈火手段に設けられている照射ラン
   プを該照射ランプの焦点位置からずれた位置に配置し，
   前記受光手段を前記照明ランプの焦点位置に配置したこ
   とを特徴とする請求項１記載の車両用光距離測定装置。
3. 【請求項３】 前記燈火手段がプロジェクタ型ランプで
   あり，前記プロジェクタ型ランプの遮光板に前記受光手
   段を配置したことを特徴とする請求項１記載の車両用光
   距離測定装置。
4. 【請求項４】 前記遮光板に前記受光手段を冷却するた
   めの冷却手段を設けたことを特徴とする請求項３記載の
   車両用光距離測定装置。
5. 【請求項５】 前記燈火手段の光源とレンズとの間に波
   長選択性を有する反射手段を設置し，前記燈火手段のレ
   ンズの焦点位置に前記受光手段を配置したことを特徴と
   する請求項１記載の車両用光距離測定装置。