JPH07325154A - スキャン式レーザレーダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】レーザビーム７の向きを変化させることによっ
て該レーザビーム７を所定のスキャンエリア内において
走査させるビーム走査手段を備え、該スキャンエリアか
ら反射して戻るレーザビームに基づいて該スキャンエリ
ア内の物体の有無を探査するスキャン式レーザレーダ装
置において、レーザビームの発振周波数を高めることな
く高速走査を可能にする。 【構成】 上記ビーム走査手段が、上記レーザビーム７
が所定の速度パターンにて上記スキャンエリアを走査す
るよう該レーザビームの角速度を調整する走査速度調整
手段を備えていて、等角速度にてレーザビーム７を走査
させることによって不必要に走査速度が遅くなる領域を
作らないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はスキャン式レーザレーダ
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般のレーダ装置においては、物標まで
の距離は電磁波の送信から受信までの時間から求め、方
位角はアンテナ等を回転させて電磁波の送受信方向を変
えていく走査を行ない、物標が検知された時の回転角度
から求めている。電磁波としてレーザを用いる場合も同
様である。

【０００３】レーザレーダ装置に関しては、実開昭５０
−２９１５８号公報にその一例が記載されている。この
例は、レーザビームの走査に反射ミラーを用いたもので
あり、レーザビームの送光及び受光を行なう固定の送受
光装置と、その前方に配置され上記走査のために首振り
自在に設けられた反射ミラーとを備えている。反射ミラ
ーの首振りの機構としては、図３４に示すものが一般に
採用されている。このものは、電動モータによって回転
駆動されるクランクａのピンｂを、反射ミラーｃの揺振
軸を枢軸として揺動する揺動梃ｄの溝ｅに摺動自在に係
合させてなり、反射ミラーｃは単振動を行なう。従っ
て、該反射ミラーによって反射されるレーザビームの走
査における角速度も図３５に示す単振動型になる。

【０００４】また、他の走査手段としては、図３６に示
すように回転体ｆの周面に多数の反射ミラーｇを多角形
状に配置してなるポリゴンミラー（回転多面鏡）が考え
られる。これによる場合は、ポリゴンミラーを定速回転
させると、レーザビームの角速度は図３７に示すように
一定になる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記単振動の
首振り機構の場合、レーザビームの走査における角速度
がスキャンエリアの中央部において速くその両端部にお
いて遅いものになるという問題がある。すなわち、レー
ザ発振器によるレーザビームの発振周波数が一定であれ
ば、スキャンエリアの重要な中央部では反射ミラーの回
転速度が速く、すなわち走査速度（スキャンスピード）
が速くなり、端部では走査速度が遅くなるため、上記中
央部ではビームとビームとの間隔が広く、つまり粗くな
り、上記端部では密になるという不合理を生ずる。

【０００６】従って、上記スキャンエリアがビームによ
って隙間なく検知されるためには、走査速度が速くなる
上記中央部に合わせてレーザビームの発振周波数を設定
する必要がある。このため、発振周波数の高いレーザ発
振器が必要になり、これによりコスト上昇を招く。ま
た、スキャンエリアの端から端までを高速で走査する必
要があるため、上記レーザ発振器にはさらに発振周波数
が高いものであることが要求される。

【０００７】一方、上記ポリゴンミラーの場合は、上記
首振り機構のような問題はないが、多数のミラーを設け
る関係でポリゴンミラー自体が大型になる。小型化を図
るにはミラー数を減らせばよいが、そうすると、１枚の
ミラーによるスキャンエリアが広くなり、無駄が多くな
る。さらに、相隣るミラーの境界においてレーザビーム
のケラレ現象を生ずる不具合もある。

【０００８】

【課題を解決するための手段及びその作用】本発明者
は、レーザ発振器の発振周波数を高いものにすることな
く、高速走査を可能にするために、種々の研究及び検討
を行なった結果、レーザビームの走査速度を調整する手
段を別途設ければ、結果的に上記発振周波数自体を特に
高めずとも高速走査が可能になることを見出だし、本発
明を完成するに至ったものである。以下、上記課題を解
決する請求項１〜１６に係るの各発明について説明す
る。

【０００９】＜請求項１に係る発明＞この発明は、レー
ザビームの向きを変化させることによって該レーザビー
ムを所定のスキャンエリア内において走査させるビーム
走査手段を備え、該スキャンエリアから反射して戻るレ
ーザビームに基づいて該スキャンエリア内の物体の有無
を探査するスキャン式レーザレーダ装置において、上記
ビーム走査手段が、上記レーザビームが所定の速度パタ
ーンにて上記スキャンエリアを走査するよう該レーザビ
ームの角速度を調整する走査速度調整手段を備えている
ことを特徴とする。

【００１０】（作用）当該発明の場合、走査速度調整手
段によってレーザビームの角速度を例えばスキャンエリ
アの中央部で遅く端部で速くなるように、あるいは等角
速度になるように、あるいはさらにスキャンエリアの右
半部で速く左半部で遅くなるように等、種々に調整する
ことにより、スキャンエリアに不必要に走査速度が遅く
なる領域が生ずることを防止することができる。

【００１１】不必要に走査速度が遅くなる領域を生じな
いということは、それだけ１回の走査に必要な時間が短
くなるということであり、レーザビームの発振周波数を
高めずとも高速走査を行なうことができる。従って、同
じ発振周波数であっても、従来は一定の時間内に例えば
１回しか走査できなかったものが、当該発明においては
複数回走査することができるようになり、刻一刻と変化
する物標の確認精度が高くなる。

【００１２】また、不必要に走査速度が遅くなる領域を
生じないということは、別の言い方をするならば、１回
の走査に必要な走査時間を長いものにすることなく、ス
キャンエリアの重要な領域については物標の検知確率が
高くなるようにレーザビームの走査速度を遅くすること
ができる、ということである。

【００１３】＜請求項２に係る発明＞この発明は、上記
請求項１に記載されているスキャン式レーザレーダ装置
において、上記走査速度調整手段が、上記レーザビーム
が等角速度にて上記スキャンエリアを走査するよう該レ
ーザビームの角速度を調整することを特徴とする。

【００１４】（作用）当該発明の場合は、レーザビーム
が等角速度にてスキャンエリアを走査するから不必要に
走査速度が遅くなってしまう領域が生ずることを防止す
ることができるとともに、スキャンエリア全体を均等に
探査することができる。すなわち、等角速度で走査を行
なうから、一定の走査角度毎にレーザビームの送光及び
受光を行なうようにすることにより、スキャンエリアの
全体を等角度に区分し、各区分について等時間間隔で物
標についてのデータを得ることができる。よって、スキ
ャンリアの全体で均一なビーム間隔が得られるととも
に、データ処理の面でも有利になる。

【００１５】＜請求項３に係る発明＞この発明は、上記
請求項２に記載されているスキャン式レーザレーダ装置
において、上記ビーム走査手段が、レーザ光源から送ら
れるレーザビームを反射させて上記スキャンエリアに送
る反射ミラーと、該レーザビームの向きが上記スキャン
エリアにおいて変化するよう上記反射ミラーを運動させ
るミラー駆動手段とを備えてなることを特徴とする。

【００１６】（作用）当該発明の場合は、反射ミラーを
運動させることによって、レーザビームの走査を行なう
から、レーザビームの走査が簡易になるとともに、この
反射ミラーの運動をコントロールすることによって走査
速度を調整することができるから、レーザ光源自体を運
動させる場合に比べて等角速度走査を実行することが容
易になる。

【００１７】＜請求項４に係る発明＞この発明は、上記
請求項３に記載されているスキャン式レーザレーダ装置
において、上記反射ミラーが所定角度にて揺動するよう
に設けられていて、上記ミラー駆動手段が電動モータで
あり、上記走査速度調整手段が、上記電動モータの駆動
力を上記反射ミラーに該反射ミラーが等角速度にて運動
するように伝える伝達機構を備えてなることを特徴とす
る。

【００１８】（作用）当該発明は、反射ミラーを揺動さ
せる方式において、揺動角度が大きくなるに従って該反
射ミラーの運動速度が低下しないように電動モータの駆
動力を反射ミラーに伝えるようにして、上記等角速度の
走査を可能にしたものである。当該伝達機構としては、
種々のものを採用することができる。

【００１９】＜請求項５に係る発明＞この発明は、上記
請求項４に記載されているスキャン式レーザレーダ装置
において、上記伝達機構が、上記電動モータによって回
転駆動される等速直線運動カムと、上記反射ミラーに設
けられ当該カム面に接触する当て部とによって構成され
ていることを特徴する。

【００２０】（作用）等速直線運動カム（ハートカム）
は、そのカム面に接触する物を等速にて直線運動させる
から、このカム面に接触させた上記反射ミラーは等速で
揺動することになり、よって、レーザビームの走査にお
ける角速度は一定のものになる。

【００２１】＜請求項６に係る発明＞この発明は、上記
請求項４に記載されているスキャン式レーザレーダ装置
において、上記伝達機構が、上記反射ミラーと同期して
揺動する揺動梃と、該揺動梃に係合し該揺動梃を揺動さ
せるよう上記電動モータによって回転駆動されるクラン
クと、上記揺動梃が等角速度にて揺動するよう該揺動梃
とクランクとの互いの係合位置を該クランクの回転に従
って変化させるガイド手段とによって構成されているこ
とを特徴とする。

【００２２】（作用）揺動梃とクランクとを単に摺動自
在に係合させた場合には、揺動梃、従って反射ミラーが
単振動運動をすることになるが、当該発明の場合は揺動
梃とクランクとの係合位置をガイド手段によって規制す
ることにより、反射ミラーの等角速度運動、従ってレー
ザビームの等角速度走査を可能にしたものである。

【００２３】＜請求項７に係る発明＞この発明は、上記
請求項１に記載されているスキャン式レーザレーダ装置
において、上記走査速度調整手段が、上記レーザビーム
の角速度が上記スキャンエリアの中央部において遅く該
スキャンエリアの端部において速くなるように該角速度
を調整することを特徴とする。

【００２４】（作用）当該発明において、レーザビーム
の角速度が上記スキャンエリアの中央部において遅く該
スキャンエリアの端部において速くなるように調整され
る、ということは、レーザビームの発振周波数が同じで
あれば、スキャンエリアの中央部においてはビームとビ
ームとの間隔が狭くなり、端部においてはそれが広くな
るということである。従って、スキャンエリアの中央部
を重点的に探査したい場合に、上記発振周波数を高める
ことなく、高速走査することが可能になる。

【００２５】＜請求項８に係る発明＞この発明は、上記
請求項２又は請求項７に記載されているスキャン式レー
ザレーダ装置において、上記ビーム走査手段が、レーザ
光源から送られるレーザビームを上記スキャンエリアに
反射させる反射ミラーと、該反射ミラーを当該レーザビ
ームの反射方向が変化するよう単振動させるミラー駆動
手段とを備えてなり、上記走査速度調整手段が、上記反
射ミラーの前方に設けられ、上記反射ミラーの振れ角度
が大きくなるにつれて該反射ミラーの角速度よりも上記
スキャンエリアに送られるレーザビームの角速度の方が
大きくなるように、上記反射ミラーによって反射された
レーザビームを変向させるビーム変向手段を備えてなる
ことを特徴とする。

【００２６】（作用）当該発明は、反射ミラーによって
反射されるレーザビーム自体は単振動で動くことになる
が、その前方のビーム変向手段によって反射ミラーより
も大きく振れることになるから、スキャンエリアに送ら
れるレーダビームは等角速度にて、あるいはスキャンエ
リアの中央部において遅く該スキャンエリアの端部にお
いて速くなる角速度にて走査されることになる。

【００２７】＜請求項９に係る発明＞この発明は、上記
請求項８に記載されているスキャン式レーザレーダ装置
において、上記ビーム変向手段が、上記反射ミラーによ
って反射されたレーザビームを屈折させて変向させるレ
ンズであることを特徴とする。

【００２８】（作用）当該発明の場合は、レーザビーム
は反射ミラーの前方のレンズによって屈折されてスキャ
ンエリアに送られ、この屈折によって等角速度あるいは
スキャンエリアの中央部において遅く該スキャンエリア
の端部において速くなる角速度でスキャンエリアを走査
することになる。

【００２９】＜請求項１０に係る発明＞この発明は、上
記請求項１に記載されているスキャン式レーザレーダ装
置において、自動車の舵角を検出する舵角検出手段を備
え、上記スキャンエリアが上記自動車の前方に設定され
ていて、上記走査速度調整手段が、上記舵角検出手段に
よって検出された舵角に基づいて、当該自動車の直進走
行時には上記レーザビームの角速度が上記スキャンエリ
アの中央領域において遅く該中央領域を除く両側の領域
において速くなるように、当該自動車の右旋回時には上
記レーザビームの角速度が上記スキャンエリアの所定の
右側領域において遅く左側領域において速くなるよう
に、当該自動車の左旋回時には上記レーザビームの角速
度が上記スキャンエリアの所定の左側領域において遅く
右側領域において速くなるように、当該角速度を調整す
ることを特徴とする。

【００３０】（作用）当該発明において、自動車の直進
走行時には上記レーザビームの角速度が上記スキャンエ
リアの中央部において遅くなって当該部位での物標の検
知確率が高くなるように調整されるから、当該自動車の
進行方向前方の障害物を探査するに便利になり、また、
自動車の右旋回時には右側領域において、左旋回時に左
側領域において、それぞれレーザビームの角速度が遅く
なって旋回方向の領域での物標の検知確率が高くなるよ
うに調整されるから、旋回方向前方の障害物の探査に便
利になる。

【００３１】＜請求項１１に係る発明＞この発明は、上
記請求項２、請求項７又は請求項１０に記載されている
スキャン式レーザレーダ装置において、上記ビーム走査
手段が、レーザ光源から送られるレーザビームを上記ス
キャンエリアに反射させる反射ミラーと、該反射ミラー
をそのミラー面と並行な軸回りに定速にて回転させるミ
ラー回転手段とを備えてなり、上記走査速度調整手段
が、上記レーザビームが所定の速度パターンにて上記ス
キャンエリアを走査するよう、レーザ光源からレーザビ
ームを上記反射ミラーに送る送光タイミングを制御する
送光タイミング制御手段を備えていることを特徴とす
る。

【００３２】（作用）当該発明の場合、上記反射ミラー
の回転とは異なる一定の周期で該反射ミラーにレーザビ
ームを送るようにすれば、つまり、反射ミラーが（３６
０＋θ）度回転する度に、あるいは（３６０−θ）度回
転する度に当該送光を行なうにすれば、反射ミラーを反
射してスキャンエリアに送られるレーザビームは一定時
間毎に２θだけ送光角度が変化し、等角速度で走査する
ことになる。

【００３３】また、上記θの値を漸次拡大していけばレ
ーザビームの走査における角速度が速くなり、θの値を
漸次小さくしていけば当該角速度が遅くなる。

【００３４】＜請求項１２に係る発明＞この発明は、上
記請求項２、請求項７又は請求項１０に記載されている
スキャン式レーザレーダ装置において、上記ビーム走査
手段が、レーザ光源から送られるレーザビームを上記ス
キャンエリアに互い異なる向きにて反射させる複数の反
射ミラーを備え、該複数の反射ミラーの中から使用すべ
き反射ミラーを切り替えることによって上記レーザビー
ムを上記スキャンエリアにおいて走査させるものであ
り、上記走査速度調整手段が、上記レーザビームが所定
の速度パターンにて上記スキャンエリアを走査するよ
う、上記複数の反射ミラーのなかで上記レーザビームの
反射に使用すべき反射ミラーを順次切り替えるミラー切
替手段を備えてなることを特徴する。

【００３５】（作用）当該発明の場合、各反射ミラーの
レーザビーム反射方向が異なるから、反射ミラーの切替
速度を一定として、上記反射方向が一定の方角に一定の
割合で漸次変化するように該反射ミラーの切替を行なえ
ば、レーザビームは等角速度にて走査を行なうことにな
る。また、上記切替速度を変化させることによって当該
走査における角速度を変化させることができ、あるいは
切替速度を一定として切り替えるべき反射ミラーを変え
ることによっても当該角速度を変化させることができ
る。

【００３６】＜請求項１３に係る発明＞この発明は、上
記請求項２、請求項７又は請求項１０に記載されている
スキャン式レーザレーダ装置において、上記ビーム走査
手段が、上記レーザビームを透過させ且つ透過後のレー
ザビームが上記スキャンエリアを走査するよう屈折角を
変化させるレンズ手段を備えてなり、上記走査速度調整
手段が、上記透過後のレーザビームが所定の速度パター
ンにて上記スキャンエリアを走査するよう、上記レンズ
手段を作動させるレンズ作動手段であることを特徴とす
る。

【００３７】（作用）当該発明の場合、レーザビームの
屈折角が変化するから該レーザビームがスキャンエリア
を走査することになるものであり、該屈折角をレーザビ
ームが等角速度にて走査するように変化させ、あるいは
該レーザビームの角速度が変化するよう該屈折角を変化
させることになる。

【００３８】＜請求項１４に係る発明＞この発明は、上
記請求項１３に記載されているスキャン式レーザレーダ
装置において、上記レンズ手段が、レーザビームの入射
位置又は入射角度によって屈折角が異なるレンズであ
り、上記走査速度調整手段が、上記レーザビームが所定
の速度パターンにて上記スキャンエリアを走査するよう
上記レンズへのレーザビームの入射位置又は入射角度を
変化させるものであることを特徴とする。

【００３９】（作用）当該発明の場合、レンズ手段がレ
ーザビームの入射位置又は入射角度によって屈折角の異
なるものであるから、この入射位置ないしは入射角度を
変化させることによって当該レンズ手段を透過するレー
ザビームは所望の速度パターンに走査することになる。

【００４０】＜請求項１５に係る発明＞この発明は、上
記請求項１４に記載されているスキャン式レーザレーダ
装置において、上記走査速度調整手段が、レーザ光源か
ら定位置に出力されるレーザビームに対して上記レンズ
を移動させて当該入射位置又は入射角度を変化させるこ
とを特徴とする。

【００４１】（作用）当該発明の場合、レーザビームの
入射位置又は入射角度の変化をレンズの移動によって行
なうから、レンズに対してレーザビームを移動させるよ
りも構造が簡単になる。

【００４２】＜請求項１６に係る発明＞この発明は、上
記請求項１５に記載されているスキャン式レーザレーダ
装置において、上記走査速度調整手段が、レーザ光源か
ら定位置に出力されるレーザビームに対して上記レンズ
を平行移動させて当該入射位置を変化させることを特徴
とするものである。

【００４３】（作用）当該発明の場合は、レンズが平行
移動することによってレーザビームの入射位置が変わ
り、該レーザビームが所定の速度パターンにてスキャン
エリアを走査することになる。

【００４４】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、ビーム走
査手段が、レーザビームが所定の速度パターンにて上記
スキャンエリアを走査するよう該レーザビームの角速度
を調整する走査速度調整手段を備えているから、スキャ
ンエリアに不必要に走査速度が遅くなる領域が生ずるこ
とを防止し、レーザビームの発振周波数を高めずとも高
速走査を行なうことが可能になり、また、物標の確認精
度を高めることができる。

【００４５】請求項２に係る発明によれば、上記請求項
１に係る発明における走査速度調整手段が、上記レーザ
ビームが等角速度にて上記スキャンエリアを走査するよ
う該レーザビームの角速度を調整するものであるから、
スキャンリアの全体で均一なビーム間隔を得ることがで
きるとともに、データ処理の面でも有利になる。

【００４６】請求項３に係る発明によれば、上記請求項
２に係る発明におけるビーム走査手段が、レーザ光源か
ら送られるレーザビームを反射させて上記スキャンエリ
アに送る反射ミラーと、該レーザビームの向きが上記ス
キャンエリアにおいて変化するよう上記反射ミラーを運
動させるミラー駆動手段とを備えてなるから、等角速度
走査を比較的簡単に行なうことができる。

【００４７】請求項４に係る発明によれば、上記請求項
３に係る発明における反射ミラーが所定角度にて揺動す
るように設けられ、ミラー駆動手段が電動モータであ
り、走査速度調整手段が、上記電動モータの駆動力を上
記反射ミラーに該反射ミラーの運動速度がその揺動角度
の大きくなるに従って低下しないように伝える伝達機構
を備えてなるものであるから、比較的簡単に上記等角速
度の走査を行なうことができる。

【００４８】請求項５に係る発明によれば、上記請求項
４に係る発明における伝達機構が、上記電動モータによ
って回転駆動される等速直線運動カムと、上記反射ミラ
ーに設けられ当該カム面に接触する当て部とによって構
成されているから、上記レーザビームの角速度を比較的
簡単に一定のものにすることができる。

【００４９】請求項６に係る発明によれば、上記請求項
４に係る発明における伝達機構が、上記反射ミラーと同
期して揺動する揺動梃と、該揺動梃に係合し該揺動梃を
揺動させるよう上記電動モータによって回転駆動される
クランクと、上記揺動梃が等角速度にて揺動するよう該
揺動梃とクランクとの互いの係合位置を該クランクの回
転に従って変化させるガイド手段とによって構成されて
いるから、請求項５に係る発明と同様の効果が得られ
る。

【００５０】請求項７に係る発明によれば、上記請求項
１に係る発明における走査速度調整手段が、上記レーザ
ビームの角速度が上記スキャンエリアの中央部において
遅く該スキャンエリアの端部において速くなるように該
角速度を調整するものであるから、スキャンエリアの中
央部を重点的に探査したい場合に、上記レーザビームの
発振周波数を高めることなく、高速走査することが可能
になり、しかも物標の確認精度も高くなる。

【００５１】請求項８に係る発明によれば、上記請求項
２又は請求項７に係る発明におけるビーム走査手段が、
レーザ光源から送られるレーザビームを上記スキャンエ
リアに反射させる反射ミラーと、該反射ミラーを当該レ
ーザビームの反射方向が変化するよう単振動させるミラ
ー駆動手段とを備えてなり、走査速度調整手段が、上記
反射ミラーの前方に設けられ上記反射ミラーの振れ角度
が大きくなるにつれて該反射ミラーの角速度よりも上記
スキャンエリアに送られるレーザビームの角速度の方が
大きくなるように上記反射ミラーによって反射されたレ
ーザビームを変向させるビーム変向手段を備えてなるか
ら、スキャンエリアに送られるレーダビームを等角速度
にて、あるいはスキャンエリアの中央部において遅く該
スキャンエリアの端部において速くなる角速度にて走査
させることができる。

【００５２】請求項９に係る発明によれば、上記請求項
８に係る発明におけるビーム変向手段が、上記反射ミラ
ーによって反射されたレーザビームを屈折させて変向さ
せるレンズであるから、比較的簡単に請求項８に係る発
明を実施することができ。

【００５３】請求項１０に係る発明によれば、上記請求
項１に係る発明において自動車の舵角を検出する舵角検
出手段を備え且つ上記スキャンエリアが上記自動車の前
方に設定されていて、上記走査速度調整手段が、上記舵
角検出手段によって検出された舵角に基づいて、当該自
動車の直進走行時には上記レーザビームの角速度が上記
スキャンエリアの中央部において遅く該スキャンエリア
の端部において速くなるように、当該自動車の右旋回時
には上記レーザビームの角速度が上記スキャンエリアの
所定の右側エリアにおいて遅く左側エリアにおいて速く
なるように、当該自動車の左旋回時には上記レーザビー
ムの角速度が上記スキャンエリアの所定の左側エリアに
おいて遅く右側エリアにおいて速くなるように、当該角
速度を調整するものであるから、レーザビームの発振周
波数を高めることなく、且つ全体の走査速度を下げるこ
となく、自動車の走行状態に応じて重点的に探査すべき
領域の分解能を高いものにすることができ、自動車の進
行方向前方の障害物の探査に便利になる。

【００５４】請求項１１に係る発明によれば、上記請求
項２、請求項７又は請求項１０に係る発明におけるビー
ム走査手段が、レーザ光源から送られるレーザビームを
上記スキャンエリアに反射させる反射ミラーと、該反射
ミラーをそのミラー面と並行な軸回りに定速にて回転さ
せるミラー回転手段とを備えてなり、走査速度調整手段
が、上記レーザビームが所定の速度パターンにて上記ス
キャンエリアを走査するよう、レーザ光源からレーザビ
ームを上記反射ミラーに送る送光タイミングを制御する
送光タイミング制御手段を備えているから、送光タイミ
ングをコントロールするという比較的簡単な手段によっ
て、上記請求項２、請求項７又は請求項１０に係る発明
を実施することができる。

【００５５】請求項１２に係る発明によれば、上記請求
項２、請求項７又は請求項１０に係る発明におけるビー
ム走査手段が、レーザ光源から送られるレーザビームを
上記スキャンエリアに互い異なる向きにて反射させる複
数の反射ミラーを備え、該複数の反射ミラーの中から使
用すべき反射ミラーを切り替えることによって上記レー
ザビームを上記スキャンエリアにおいて走査させるもの
であり、上記走査速度調整手段が、上記レーザビームが
所定の速度パターンにて上記スキャンエリアを走査する
よう、上記複数の反射ミラーのなかで上記レーザビーム
の反射に使用すべき反射ミラーを順次切り替えるミラー
切替手段を備えてなるものであるから、反射ミラーの切
替によって、上記請求項２、請求項７又は請求項１０に
係る発明を比較的簡単に実施することができる。

【００５６】請求項１３に係る発明によれば、上記請求
項２、請求項７又は請求項１０に係る発明におけるビー
ム走査手段が、上記レーザビームを透過させ且つ透過後
のレーザビームが上記スキャンエリアを走査するよう屈
折角を変化させるレンズ手段を備えてなり、上記走査速
度調整手段が、上記透過後のレーザビームが所定の速度
パターンにて上記スキャンエリアを走査するよう、上記
レンズ手段を作動させるレンズ作動手段であるから、該
レンズ手段の作動によって上記請求項２、請求項７又は
請求項１０に係る発明を比較的簡単に実施することがで
きるようになる。

【００５７】請求項１４に係る発明によれば、上記請求
項１３に係る発明におけるレンズ手段が、レーザビーム
の入射位置又は入射角度によって屈折角が異なるレンズ
であり、上記走査速度調整手段が、上記レーザビームが
所定の速度パターンにて上記スキャンエリアを走査する
よう上記レンズへのレーザビームの入射位置又は入射角
度を変化させるものであるから、レーザビームを所望の
速度パターンに走査させることができる。

【００５８】請求項１５に係る発明によれば、上記請求
項１４に係る発明における走査速度調整手段が、レーザ
光源から定位置に出力されるレーザビームに対して上記
レンズを移動させて当該入射位置又は入射角度を変化さ
せるものであるから、構造を複雑なものにすることな
く、請求項１４に係る発明を実施することができる。

【００５９】請求項１６に係る発明によれば、上記請求
項１５に係る発明における走査速度調整手段が、レーザ
光源から定位置に出力されるレーザビームに対して上記
レンズを平行移動させて当該入射位置を変化させるもの
であるから、請求項１５に係る発明を簡単に実施するこ
とができる。

【００６０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００６１】＜全体構成＞本発明を自動車における前方
障害物の探査に利用する場合の全体構成を説明する。

【００６２】図１に示す自動車１において、２は車体前
端部に取り付けられたスキャン式レーザレーダ装置であ
り、該レーザレーダ装置２によって得られた情報はコン
ピュータユニット３によって処理され、車両制御手段４
に必要な制御信号が出力される。すなわち、レーザレー
ダ装置２は、自動車前方のスキャンエリアに存する物標
（障害物）の当該自動車１を基準とする位置（方角及び
距離）を検出する。上記コンピュータユニット３は、上
記レーザレータ装置２からの情報に基づいて当該物標と
自動車１との位置関係の変化を車速等に基づいて予測
し、必要に応じて自動車１のブレーキ装置５を作動させ
るよう車両制御手段４に信号を出力し、あるいは警報装
置を作動させる。

【００６３】図２は上記レーザレーダ装置２のスキャン
エリア６を示すものである。レーザビーム７は、検知可
能な距離を長いものにするためにその幅Ｗが細くされて
エネルギー密度が高められ、また、自動車のピッチング
による検出洩れを防止するために、上下長さＬが長い縦
長なものに形成される。

【００６４】この発明の主眼は、上記レーザビーム７の
発振周波数を特別に高いものにすることなく、高速走査
を可能にすることにあり、そのために上記スキャンエリ
ア６に走査速度が不必要に遅くなる領域を作らないよう
にするものである。以下、そのための各実施例を説明す
る。

【００６５】＜実施例１＞ （ビーム走査手段）本例は等角速度走査を実現するもの
であり、図３にレーザレーダ装置の概略構成が示されて
いる。同図において、１１はレーザビーム７を発光する
電／光変換器（レーザ光源）、１２は送光用レンズ系、
１３は反射ミラー、１４は該反射ミラー１３を駆動する
ためのカム、１５は該カム１４を回転駆動する電動モー
タである。電／光変換器１１及び送光用レンズ系１２に
よって作り出されたレーザビーム７は上記反射ミラー１
３によって反射されて上記スキャンエリア６に送られる
ものであり、該スキャンエリアにおいて当該レーザビー
ム７を走査させるために、上記カム１４を回転させて上
記反射ミラー１３を揺動させるものである。スキャンエ
リア６の物標に反射されたレーザビームは上記反射ミラ
ー１３に受けられ受光レンズ系を通ってフォトセンサに
よって受けられることになる。なお、受光レンズ系及び
フォトセンサの図示は省略した。

【００６６】具体的に説明すると、上記反射ミラー１３
は上記揺動のために枢軸１６によって定位置に支持され
ている。また、反射ミラー１３には上記カム１４のカム
面に当接するローラ付きロッド１７が上記枢軸１６と平
行に設けられている。本例は、上記レーザビーム７をス
キャンエリア６において等角速度にて走査させるもので
あり、そのために、上記カム１４としてハートカム（等
速直線運動カム）を用いてこれに上記ロッド１７のロー
ラを当接させ、該ハートカム１４を上記電動モータ１５
によって定速で回転させるようにしている。

【００６７】また、完全なハートカムであれば、その軸
心から最長の径部と最短の径部に曲率が急変する変曲点
を生じて該カムの円滑な回転が望めなくなるため、本例
では最長径部及び最短径部に相当する部位において曲率
が滑らかに変化するように上記カム１４を形成してい
る。

【００６８】従って、上記ハートカム１４に接触する反
射ミラー１３のロッド１７は、該ハートカム１４の回転
によって等速直線運動をすることになり、その結果、反
射ミラー１３の揺動角度θが図４に示すように定速にて
変化し、該反射ミラー１３によって反射されてスキャン
エリア６に送られるレーザビーム（以下、これを送光ビ
ームという）７は該スキャンエリア６を等角速度にて走
査することになる。なお、上記ハートカム１４の最長径
部及び最短径部に相当する部位に上記ロッド１７のロー
ラが接触するときにはレーザビーム７の走査は不等速に
なる。

【００６９】（制御系）図５は上記ビーム走査手段を有
するレーザレーダ装置の制御系を示すものである。同図
におけるビーム方向制御部２１は上記電動モータ１５に
相当するものである。この電動モータ１５には送光ビー
ムの方向角度を検出するセンサ（エンコーダ）２２が付
設されていて、このセンサ２２によって得られた角度デ
ータに基づいて一定の走査角度毎に送光・検知を行なう
ようになっている。

【００７０】すなわち、上記センサ２２からの角度デー
タはデータ変化検出回路２３に送られ、該回路２３が該
角度データの変化を検出し一定の走査角度毎にタイミン
グ制御部２４に検知開始命令を出すとともに、当該物標
Ｔの方角認識のための角度データをコンピュータ２５に
送る。上記タイミング制御部２４は送信制御回路２６に
スタート命令を出し、該回路２６による送光命令によっ
て電／光変換器１１がレーザビームを発し、送光光学系
（送光用レンズ１２，反射ミラー１３）を介してレーザ
ビーム７がスキャンエリア６に送られる。また、上記タ
イミング制御部２４は、上記送信スタート命令と同時に
時間計測部（カウンタ）２７にスタート命令を出す。こ
れはレーザビームの送光から受光までの時間に基づいて
当該物標Ｔまでの距離を測定するためのものであり、時
間計測部２７にはクロック３２が付設されている。

【００７１】上記物標Ｔによって反射されたレーザビー
ムは受光光学系（反射ミラー１３，受光レンズ）を通し
て光／電変換器（フォトセンサ）２８によって検出され
る。この検出電流は可変増幅器２９によって増幅され、
該検出電流のピーク時刻がピーク成分微分回路３０によ
って検出される。そして、当該ピーク値が所定の閾値よ
りも高いことがヒステリスコンパレータ３１によって判
定されたときに、該コンパレータ３１から上記時間計測
部２７にストップ命令が出力され、該時間計測部２７か
ら当該物標Ｔの距離に関する時間データがコンピュータ
２５に送られ、該コンピュータ２５が当該物標Ｔまでの
距離を演算することになる。

【００７２】また、上記データ変化検出回路２３は角度
範囲判定回路をも有し、上記ハートカム１４の最長径部
及び最短径部に相当する不等速領域では検知開始命令の
出力を禁止するようにしている。

【００７３】従って、上述の通り、一定の走査角度毎に
レーザビームの送光及び受光が行なわれ、且つレーザビ
ームの角速度が一定であるから、スキャンエリア６の全
体が等角度に区分され、各区分について等時間間隔で物
標Ｔについてのデータが得られることになる。よって、
スキャンリアの全体で均一な分解能が得られるととも
に、データ処理の面でも有利になる。

【００７４】すなわち、スキャンリアの全体で均一な分
解能が得られるということは、上記ハートカム１４を定
速回転させても走査速度が部分的に遅くなる領域を生ず
ることがないことを意味し、このような領域を生じない
から高速走査が可能になる。

【００７５】また、従来はレーザビームの送光と走査と
が同期されていなかったために、ある走査角度において
当該送光が行なわれる場合とそれが行なわれない場合と
を生じ、その走査角度に物標が存在するか否かを確認す
るには数回の走査を必要とし又は走査速度を遅くする必
要があったものが、上記例では各走査角度に毎に必ず物
標に関するデータが得られるから、多数の走査を行なう
ことなく又は走査速度を遅くすることなく、物標に関す
るデータを確実に得てその認識精度を高めることがで
き、さらに上記データが等時間間隔で得られるからデー
タ処理も容易になる。

【００７６】＜実施例２＞本例は上記実施例１の変形例
であり、電動モータ１５の駆動力を反射ミラー１３に伝
える伝達機構が先の例と異なる。すなわち、図６及び図
７に示すように、当該伝達機構は、反射ミラー１３の枢
軸１６に一端が結合され該反射ミラー１３と同期して揺
動する揺動梃３５と、該揺動梃３５に係合し該揺動梃３
５を揺動させるよう電動モータ１５によって回転駆動さ
れるクランク３６と、上記揺動梃３５が等角速度にて揺
動するよう該揺動梃３５とクランク３６との互いの係合
位置を該クランク３６の回転に従って変化させるガイド
手段とによって構成されている。

【００７７】上記ガイド手段の構成について説明する
に、上記揺動梃３５にはその長手方向にガイド溝３７が
形成され、また上記クランク３６にもその長手方向にガ
イド溝３８が形成されていて、この両ガイド溝３７，３
８に摺動自在に嵌合したガイドキー３９によって、これ
ら揺動梃３５とクランク３６とは互いに係合している。
そして、上記ガイドキー３９は上記電動モータ１５の回
転軸回りに所定の形状で形成されたガイドレール４０に
係合し、該電動モータ１５の作動によってガイドレール
４０を走行移動するようになっている。

【００７８】すなわち、図８に示すように、揺動梃３５
の揺動角をθ1 （上記反射ミラー１３の枢軸１６と電動
モータ１５の回転軸とを結ぶ基準線Ｌと揺動梃３５との
なす角度であって、反射ミラー１３の揺動角でもある）
とし、クランク３６の上記基準線Ｌとのなす角度をθ2
とするとき、θ2 ＝Ｋ・θ1 （但しＫ＝一定）であるな
らば、クランク３６の角速度が一定であるときに揺動梃
３５の揺動角速度、従って反射ミラーの揺動角速度が一
定となる。上記ガイドレール４０は、θ2 ＝Ｋ・θ1 の
関係を満足するように上記係合位置（ｒ，θ2 ）を定め
て形成されたものである。なお、図８において、ガイド
レール４０の両側部は理論的には２点鎖線に示すように
なるが、実施例では滑らかな円弧に形成して変曲点をな
くしガイドキー３９の送光を円滑なものにしている。

【００７９】従って、本例の場合も、先の実施例と同様
に電動モータ１５が定速回転するときに反射ミラー１３
が等角速度で揺動し、よって、該反射ミラー１３によっ
て反射される送光ビームが等角速度でスキャンエリアを
走査することになる。

【００８０】＜実施例３＞本例は上記送光ビームの等角
度走査を電気的に、つまり電動モータ１５の駆動電流を
制御することによって達成したものであり、図９乃至図
１１に示されている。

【００８１】すなわち、図９において、４１は電動モー
タ１５によって定速回転させられるクランク、４２は反
射ミラー１３の枢軸１６に結合された揺動梃であり、該
揺動梃４２には上記クランク４１の先端のピンが摺動自
在に係合するガイド溝が形成されている。このガイド溝
は先の実施例の揺動梃のものと同じく当該梃の長手方向
に延びている。従って、この関係において、上記クラン
ク４１を定速回転させれば、従来例（図３４参照）と同
様に反射ミラー１３は単振動運動をすることになる。そ
の様子は図１０に上記クランク４１の回転角θと揺動梃
４２の揺動角δとの関係で示されている。

【００８２】これに対して、本例では走査速度調整手段
として図１１に示す電動モータ１５の駆動電流制御手段
を備えている。同図において、４３は電動モータ１５の
駆動電流を制御するための制御電源、４４は電動モータ
１５を駆動するための駆動電源、４５は上記クランク４
１の回転軸に取り付けられ該クランク４１の回転角度に
応じて抵抗値が変化するポテンショメータ（可変抵
抗）、４６はポテンショメータ４５の抵抗の大きさによ
って上記電動モータ１５の駆動電流を変化させる制御用
トランジスタ、４７は該制御用トランジスタ１６に応動
して電動モータ１５に流れる当該駆動電流を変化させる
駆動用トランジスタである。

【００８３】上記ポテンショメータ４５は図１０に示す
回転角θに対する揺動角δの変化率に逆比例する抵抗変
化を示すものである。従って、揺動角δの変化率が小さ
くなるとポテンショメータ４５の抵抗が大きくなり、制
御用トランジスタ４６のベースに流れる電流が増加し、
それに伴って上記電動モータ１５に流れる駆動電流が増
加する。よって、上記反射ミラー１３を等角速度にて揺
動させることができるものである。

【００８４】＜実施例４＞本例は実施例３の変形例であ
り、図１２に示すように基準信号とエンコーダの出力と
を用いて電動モータ１５の駆動電流を制御する点に特徴
がある。

【００８５】すなわち、同図において、５１は基準信号
発生器、５２は上記クランク４１の回転軸に取り付けら
れ一定角度毎にパルス信号を発生するエンコーダ、５３
は上記基準信号とエンコーダ５２の出力パルスとの位相
差に応じて出力電流が変化する位相検出手段、５４は位
相検出手段５３の出力電流に応じて制御電源４３の制御
電流を変化させる制御用トランジスタ、５５は当該制御
電流値に応じて駆動電源４４の駆動電流を変化させる駆
動用トランジスタである。

【００８６】上記位相検出手段５３は、図１０に示す回
転角θに対する揺動角δの変化率に逆比例する出力電流
を示すものであり、従って、先の実施例と同様に本例の
場合も上記反射ミラー１３を等角速度にて揺動させるこ
とができる。

【００８７】＜実施例５＞本例の走査速度調整手段は上
記電動モータ１５に回転負荷を与えることによって送光
ビーム７をスキャンエリア６において等角速度で走査さ
せるものであり、図１３〜図１７に基づいてその内容を
説明する。

【００８８】反射ミラー１３を揺動させる機構の基本的
な構成は実施例３において図９に示したものと同じであ
り、それによって得られる単振動運動は図１０に示され
ているが、これをクランク４１の回転角θと揺動梃４２
の角速度ωとの関係で表わすと図１３に示す通りのもの
になる。本例は上述の通り電動モータ１５に回転負荷を
与えることによって等角速度運動を実現するものである
が、それには上記角速度ωに相応する回転負荷を電動モ
ータ１５に与えればよい。図１４はそのような回転負荷
を示すものである。図１３と図１４とを比べた場合に、
1.57rad 及び4.71rad 付近において角速度ωの変化と負
荷の変化とが対応していないのは、他の回転域において
電動モータ１５に適切な回転負荷を与えることができる
ようにするためである。

【００８９】電動モータ１５としては、図１５に示すよ
うな特性（回転負荷−回転速度）を有するものを採用す
ればよく、このような特性を付与するための一手段は図
１６に示されている。すなわち、同図において、５６は
電動モータ１５の回転軸、５７は該回転軸５６に設けら
れた断面楕円形の抵抗体であり、該抵抗体５７に対して
負荷板５８がスプリング５９，５９によって押し当てら
れている。この場合、抵抗体５７の断面形状が楕円形で
あるから回転角１８０度毎に電動モータ１５の回転負荷
が大きくなる図１４の特性が得られることになる。従っ
て、揺動梃４２の角速度、つまりは送光ビーム７の走査
の角速度は図１７に示すように局部的な落ち込みはある
ものの、略一定のものになる。

【００９０】ここに、上記電動モータ１５の回転軸５６
が１回転する間には回転負荷が増加していく四半円部
と、回転負荷が減少していく四半円部とが交互に２回ず
つ現れることになるが、回転負荷の増・減に対して電動
モータ１５の回転速度の減・増に応答遅れを生ずる。こ
のため、揺動梃４２の角速度をできるだけ均一にする観
点から、上記揺動梃４２の揺動角δが増大していくとき
（回転負荷を減少させていくとき）は該揺動角δの増大
に遅れて回転負荷が減少していくように、また、揺動角
δが減少していくとき（回転負荷を増大させていくと
き）は揺動角δの減少に遅れて回転負荷が増大していく
ようにすることが好適であり、上記図１６に示す機構に
おいては上記応答遅れを考慮して抵抗体５７が異形の楕
円形状に形成されている。

【００９１】＜実施例６＞以上に説明した先の実施例は
反射ミラー１３の角速度を一定にすることによって送光
ビーム７を等角速度にて走査させるものであるが、本例
は反射ミラー１３自体は単振動運動させながら上記等角
速度走査を実現するものであり、図１８及び図１９に示
されている。

【００９２】図１８は、単振動運動する反射ミラー１３
によって反射されるレーザビームの角度変化と、上記等
角速度走査が得られる目標とする角度変化との関係をみ
たものであり、両者には角度差がある。従って、この角
度差をなくすように上記反射ミラー１３によって反射さ
れたレーザビームをさらに変向させれば上記等角速度走
査を実現できることになる。

【００９３】図１９はそのための走査速度調整手段の具
体的な手段を示すものであって、実施例３のものと同様
に電動モータ１５によって定速回転させられるクランク
４１、反射ミラー１３の枢軸に結合された揺動梃４２を
備え、反射ミラー１３は単振動運動をする。そうして、
当該反射ミラー１３のビーム反射方向の前方にレーザビ
ームを上記角度差に相当する角度だけ屈折させてスキャ
ンエリア６に送るレンズ６０が設けられている。

【００９４】従って、本例の場合は、反射ミラー１３を
等角速度にて揺動させるための機構を設けることなく、
上記レンズ６０によって簡単に等角速度走査を実現する
ことができることになる。

【００９５】＜実施例７＞本例は反射ミラーを揺動させ
るのではなく高速回転させその１回転につきレーザビー
ムを１回反射させることによって等角度走査を実現する
ものであり、図２０〜図２３に示されている。

【００９６】図２０は本実施例の原理を示す。同図にお
いて、６１は反射ミラー１３をそのミラー面と並行な軸
回りに定速にて回転させる電動モータである。反射ミラ
ー１３が所定の回転角度にあるときに１発目のレーザー
ビームを反射ミラー１３に送り、反射ミラー１３が（３
６０＋θ）度回転した時に２発目のレーザビームを送る
ならば、送光ビーム７の方向は１発目の送光ビーム７の
方向から２θだけずれたものになる。従って、反射ミラ
ーが（３６０＋θ）度回転する度にレーザビームを反射
ミラー１３の定位置に送って反射させれば、送光ビーム
７は等角速度にてスキャンエリア６を走査することにな
る。送光ビーム７がスキャンエリアの端に至ったとき
は、反射ミラー１３が（３６０−θ）度回転する度に当
該レーザビームを反射ミラー１３に送るようにすれば、
送光ビーム７はスキャンエリア６を逆方向に走査する場
合もその走査が等角速度になる。

【００９７】図２１は上記原理に基づく等角速度走査を
実現する具体的にな手段を示すものである。同図におい
て、６２は上記電動モータ６１の回転軸に取り付けられ
たフォトインタラプタ、６３は送光タイミング制御部で
あり、当該手段はさらに実施例１のものと同様のコンピ
ュータ２５、送信制御回路２６、時間計測部（カウン
タ）２７、可変増幅器２９、コンパレータ３１及びクロ
ック３２を備え、また、電／光変換器及び送光光学系よ
りなる送光部６４並びに光／電変換器（フォトセンサ）
及び受光光学系よりなる受光部６５を備えている。上記
送光タイミング制御部６３は、図２２に示すように、遅
延回路６６、積分回路６７、ＲＯＭ６８、Ｄ／Ａコンバ
ータ６９及びコンパレータ７０を備えてなる。

【００９８】具体的に説明すると、上記フォトインタラ
プタ６２は反射ミラー１３の１回転毎にリセット位置を
検出してリセット信号を送光タイミナグ制御部６３に送
る。制御部６３では、遅延回路６６が図２３に示すよう
に上記リセット信号に基づいて所定幅のパルス生成し、
該パルスが積分回路６７によって積分処理される。一
方、上記ＲＯＭ６８には所定の時間間隔で送光命令が出
力されるように設定した閾値が格納されていて、該閾値
のデジタルデータがＤ／Ａコンバータ６９によってアナ
ログ信号に変換されてコンパレータ７０に出力される。
このコンパレータ７０は上記積分回路６７によって生成
された積分信号が上記閾値に達すると、送信制御回路２
６に送光命令を出力するとともに、時間計測部２７にス
タート信号を出力することになる。

【００９９】物標の距離と方角との演算については実施
例１と基本的には同様であり、物標によって反射された
レーザビームは受光部にて電気信号に変換され、可変増
幅器２９によって増幅され、該検出電流のピーク時刻が
検出され、当該ピーク値が所定の閾値レベル以上である
ときにコンパレータ３１から時間計測部２７にストップ
信号が出力され、該時間計測部２７から当該物標の距離
に関する時間データがコンピュータ２５に送られ、該コ
ンピュータ２５が当該物標までの距離を演算することに
なる。また、方角については、上記送光タイミング制御
部６３からの出力をカウントすることによって算出され
る。

【０１００】本例は等角速度走査を実現するものである
が、以上から明らかなように上記送光タイミング制御部
６３における閾値を送光命令が全スキャンエリアにおい
て等時間間隔ではなく、そのエリアを幾つかの領域に区
分し各領域で異なる時間間隔となるように閾値を設定す
れば、ある領域でき走査速度が速く他の領域では走査速
度が遅くなるようにすることができる。

【０１０１】＜実施例８＞この実施例はレーザビームの
反射角度が異なる多数の反射ミラーを切り替えて使用す
ることにより、送光ビーム７の等角速度走査を実現する
ものであり、図２４，図２５に示されている。

【０１０２】図２４において、７１は電動モータ７３に
よって定速にて回転駆動されるミラー支持ロッドであ
り、送光部６４によるレーザビームの送光方向と平行に
設けられている。該支持ロッド７１の周囲には上記レー
ザビームを上記スキャンエリア６に互い異なる向きにて
反射させる多数の反射ミラー７２が放射状に且つ等ピッ
チで配設されている。これらの反射ミラー７２は外周に
いくに従って幅が漸次拡大した細い扇形状に形成されて
いる。また、これらの反射ミラー７２の反射角度は周方
向において少しずつ変化しており、反射角度が最も小さ
い反射ミラーを起点として半周部は該反射角度が漸次大
きくなり、次の半周部は該反射角度が漸次小さくなるよ
うに配設されている。また、上記送光部６４は反射ミラ
ー７２の内周側の半部（上記支持ロッド７１の近傍位
置）に向けてレーザビームを送るように、また受光部６
５は反射ミラー７２の広くなった外周側の半部に反射し
て戻るレーザビームを受けるように配置されている。

【０１０３】図２５は制御系を示すものであり、同図に
おいて、７４は電動モータ７３の回転軸に取り付けられ
たエンコーダであり、該エンコーダ７４は分周器７５に
対してその分解能毎に角度パルスを出力するとともに、
所定の回転角度位置においてリセット信号を出力する。
分周器７５はリセット信号を受けた後、相隣る反射ミラ
ー７２，７２の間隔に相当する角度パルスを受けると送
信制御回路２６に送光命令を出力する。

【０１０４】従って、反射ミラー７２が一枚分ずつ周方
向に定速で回転移動する度に送光部から各反射ミラー７
２にレーザビームが順次送られるから、これらの反射ミ
ラー７２によって反射されてスキャンエリア６に送られ
る送光ビーム７は該スキャンエリアを等角速度にて走査
するものになる。

【０１０５】物標の距離の計測は実施例７の場合と同じ
であり、方角に関しては上記分周器７５からの出力がカ
ウントされることによって算出される。

【０１０６】この場合、上記電動モータ７３による反射
ミラー７２の回転速度を高低に制御することによって、
スキャンエリア６の一部の領域では走査速度を速く、他
領域では走査速度を遅くすることが可能になる。

【０１０７】＜実施例９＞この例は送光部から送られる
レーザビームの屈折角を該レーザビームが上記スキャン
エリア６を走査するように変化させるレンズ手段を備え
たものであり、図２６〜図２８に示されている。

【０１０８】図２６において、７６は送光部６４の前方
に配置されたレンズ手段としてのレンズであり、図２７
にも示すように横スライド用のガイド７７に移動自在に
支持されたコ字状のレンズホルダ７８に保持されてい
る。レンズホルダ７８は電動モータ７９により滑子クラ
ンク機構によって単振動駆動されるようになっている。
すなわち、電動モータ７９の回転軸にクランク８０が結
合され、該クランク８０とレンズホルダ７８とがリンク
８１によって結ばれている。

【０１０９】この場合、レンズ７６は平行移動するが、
単振動運動であるから平行移動するスピードは左右の端
部にいくほど低下する。これに対して、このレンズ７６
の曲率を周縁部にいくほど小さくなるように設定すれば
該周縁部を通過するレーザビームの屈折角を大きくする
ことができる。本例の場合は、この曲率を上記レンズ７
６の移動スピードの低下に対応させて変化させており、
これにより、等角速度の走査を可能にしているものであ
る。

【０１１０】すなわち、上記レンズ７６は、図２８に示
すようにレーザビームの入射位置によって屈折角が異な
り、レンズ中心軸に平行なレーザビームが入射するとき
レンズ外周部にいくほど屈折角が大きくなるように曲率
が設定されている。具体的には、上記送光部６４はその
レーザビームが上記レンズ７６の単振動の中心を通るよ
うに配置されていて、一定の周波数でレーザビームを出
力する。そして、レンズ７６が単振動運動をすることに
よって該レンズ７６に入射するレーザビームの位置が順
次変化するとき、レーザビームが該レンズ７６を通過す
ることによって等角速度で走査するよう当該レンズ７６
の各部の曲率が定められているものである。

【０１１１】＜実施例１０＞本例はスキャンエリアを複
数の領域に区分し、各領域毎にレーザビームの走査速度
を異なるものにするとともに、自動車の舵角に応じて上
記領域の設定を変更するものであり、図２９〜図３３に
示されている。

【０１１２】まず、本実施例では、実施例７と同様に電
動モータによって定速で高速回転駆動される反射ミラー
を備え、反射ミラーが（３６０±θ）度回転する毎にレ
ーザビームを反射ミラーに送ることによって送光ビーム
を走査させる方式を採用しており、上記θの値が変化す
るように送光タイミングを制御することによって、舵角
に応じて走査速度をコントロールするものである。その
ために、本実施例は、図２９に示すように、自動車の舵
角を検出する舵角センサ８５、自動車の走行状態の判定
部８６及び走査速度変更のための閾値設定部８７を備
え、他は実施例７の制御系と同様に構成されている。

【０１１３】上記走行状態判定部８６は、上記舵角セン
サ８５の出力に基づいて当該自動車が直進走行、右旋回
走行、左旋回走行のいずれの状態にあるかを判定する。
上記閾値設定部８７は、上記各走行状態に対応する３種
類の閾値データを備え、上記走行状態判定部８６の判定
結果に基づいて使用すべき閾値データを設定しＤ／Ａコ
ンバータ６９に出力するものである。直進走行判定時の
閾値データは、走査速度が自動車前方のスキャンエリア
６の中央部において遅くその両側において速くなるよう
に送光命令を出力させるものであり、右旋回判定時の閾
値データは、走査速度が上記スキャンエリア６の右領域
において遅くその反対側の領域において速くなるように
送光命令を出力させるものであり、左旋回判定時の閾値
データは、走査速度が上記スキャンエリア６の左領域に
おいて遅くその反対側の領域において速くなるように送
光命令を出力させるものである。

【０１１４】従って、フォトインタラプタ６２によって
リセット信号が発せられてから、コンパレータ７０によ
って送光命令が出力されるまでの時間は、直進走行時の
場合は図３０に示すように１回の走査の間において前期
には大きく変化し（当該時間が長い）、中期には小さく
変化し（当該時間が短い）、後期には再び大きく変化す
る（当該時間が長い）ことになる。

【０１１５】上記時間が長いということは反射ミラーが
大きく角度変化した後に送光が行なわれるということで
あり、それは、１回の送光毎に変化する走査角度が大き
い、つまり走査速度が速いということを意味する。ま
た、上記時間が短いということは反射ミラーの角度変化
が小さいうちに送光が行なわれるということであり、そ
れは、１回の送光の度に変化する走査角度が小さい、つ
まり走査速度が遅いということを意味する。

【０１１６】よって、直進走行の場合、図３１に示すよ
うに自動車１の前方のスキャンエリア６は、その中央の
領域６ａにおいて走査速度が遅いことからレーザビーム
の間隔が密になり、その両側の領域６ｂにおいて走査速
度が速くなってビーム間隔が粗くなる。このため、自動
車１の進行方向前方の物標の探査に有利になる。

【０１１７】また、右旋回走行時の場合は図３２に示す
ようにスキャンエリア６の左端から走査が始まると仮定
すると、１回の走査の間において前半には大きく変化し
（当該時間が長い）、後半になるとそれが小さく変化す
る（当該時間が短い）ことになる。

【０１１８】よって、図３３に示すように自動車１の前
方のスキャンエリア６は、その前半の左領域６ｃにおい
て走査速度が速いことからレーザビームの間隔が粗くな
り、後半の右領域６ｄにおいて走査速度が遅くなってビ
ーム間隔が密になる。このため、当該自動車１の進行方
向である右側前方の物標の探査に有利になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】自動車のスキャン式レーザレーダ装置の全体構
成図

【図２】自動車のスキャンエリアを示す斜視図

【図３】実施例１のビーム走査手段を示す平面図

【図４】同例の反射ミラーの角度変化を示すグラフ図

【図５】同例の制御系を示すブロック図

【図６】実施例２のビーム走査手段を示す斜視図

【図７】同例のビーム走査手段の段面図

【図８】同例の伝達機構の平面図

【図９】実施例３のビーム走査手段の概略平面図

【図１０】同例のクランクの角度と揺動梃の揺動角との
関係を示すグラフ図

【図１１】同例の走査速度調整手段を示す電気回路図

【図１２】実施例４の走査速度調整手段を示す電気回路
図

【図１３】実施例５におけるクランクの角度と揺動梃の
角速度との関係を示すグラフ図

【図１４】同例において電動モータの回転制御のために
与える負荷を示すグラフ図

【図１５】同例の電動モータの負荷と回転速度との関係
を示すグラフ図

【図１６】同例の電動モータに所定の回転負荷を与える
ための機構の一例を示す斜視図

【図１７】同例の走査角度と走査速度との関係を示すグ
ラフ図

【図１８】実施例６の反射ミラーによって反射されるレ
ーザビームの角度変化と等速走査のための目標とするビ
ーム角度との関係を示すグラフ図

【図１９】同例のビーム走査手段を示す平面図

【図２０】実施例７の原理を示す説明図

【図２１】同例の制御系を示すブロック図

【図２２】同例の送光タイミング制御部の構成を示すブ
ロック図

【図２３】同例の送光タイミング制御の例を示すタイム
チャート

【図２４】実施例８のビーム走査手段を示す斜視図

【図２５】同例の制御系を示すブロック図

【図２６】実施例９のビーム走査手段の平面図

【図２７】同例のビーム走査手段の正面図

【図２８】同例のレンズの屈折角を示す平面図

【図２９】実施例１０の制御系の一部を示すブロック図

【図３０】同例の直進走行時における送光タイミングの
変化を示すグラフ図

【図３１】同例の直進走行時におけるスキャンエリアを
示す平面図

【図３２】同例の旋回走行時における送光タイミングの
変化を示すグラフ図

【図３３】同例の旋回走行時におけるスキャンエリアを
示す平面図

【図３４】従来のビーム走査手段の一例を示す平面図

【図３５】従来のレーザビームの単振動運動を示すグラ
フ図

【図３６】従来のビーム走査手段の他の例を示す正面図

【図３７】上記他の例によるレーザビームの運動を示す
グラフ図

【符号の説明】

１ 自動車 ２ スキャン式レーザレーダ装置 ６ スキャンエリア ７ 送光ビーム １１ 電／光変換器（レーザ光源） １２ 送光用レンズ系 １３ 反射ミラー １４ カム １５ 電動モータ １７ ローラ付きロッド（当て部）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森岡 里志 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザビームの向きを変化させることに
   よって該レーザビームを所定のスキャンエリア内におい
   て走査させるビーム走査手段を備え、該スキャンエリア
   から反射して戻るレーザビームに基づいて該スキャンエ
   リア内の物体の有無を探査するスキャン式レーザレーダ
   装置において、 上記ビーム走査手段が、上記レーザビームが所定の速度
   パターンにて上記スキャンエリアを走査するよう該レー
   ザビームの角速度を調整する走査速度調整手段を備えて
   いることを特徴とするスキャン式レーザレーダ装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載されているスキャン式レ
   ーザレーダ装置において、 上記走査速度調整手段が、上記レーザビームが等角速度
   にて上記スキャンエリアを走査するよう該レーザビーム
   の角速度を調整することを特徴とするスキャン式レーザ
   レーダ装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載されているスキャン式レ
   ーザレーダ装置において、 上記ビーム走査手段が、レーザ光源から送られるレーザ
   ビームを反射させて上記スキャンエリアに送る反射ミラ
   ーと、該レーザビームの向きが上記スキャンエリアにお
   いて変化するよう上記反射ミラーを運動させるミラー駆
   動手段とを備えてなることを特徴とするスキャン式レー
   ザレーダ装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載されているスキャン式レ
   ーザレーダ装置において、 上記反射ミラーが所定角度にて揺動するように設けられ
   ていて、 上記ミラー駆動手段が電動モータであり、 上記走査速度調整手段が、上記電動モータの駆動力を上
   記反射ミラーに該反射ミラーが等角速度にて運動するよ
   うに伝える伝達機構を備えてなることを特徴とするスキ
   ャン式レーザレーダ装置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載されているスキャン式レ
   ーザレーダ装置において、 上記伝達機構が、上記電動モータによって回転駆動され
   る等速直線運動カムと、上記反射ミラーに設けられ当該
   カム面に接触する当て部とによって構成されていること
   を特徴するスキャン式レーザレーダ装置。
6. 【請求項６】 請求項４に記載されているスキャン式レ
   ーザレーダ装置において、 上記伝達機構が、上記反射ミラーと同期して揺動する揺
   動梃と、該揺動梃に係合し該揺動梃を揺動させるよう上
   記電動モータによって回転駆動されるクランクと、上記
   揺動梃が等角速度にて揺動するよう該揺動梃とクランク
   との互いの係合位置を該クランクの回転に従って変化さ
   せるガイド手段とによって構成されていることを特徴と
   するスキャン式レーザレーダ装置。
7. 【請求項７】 請求項１に記載されているスキャン式レ
   ーザレーダ装置において、 上記走査速度調整手段が、上記レーザビームの角速度が
   上記スキャンエリアの中央部において遅く該スキャンエ
   リアの端部において速くなるように該角速度を調整する
   ことを特徴とするスキャン式レーザレーダ装置。
8. 【請求項８】 請求項２又は請求項７に記載されている
   スキャン式レーザレーダ装置において、 上記ビーム走査手段が、レーザ光源から送られるレーザ
   ビームを上記スキャンエリアに反射させる反射ミラー
   と、該反射ミラーを当該レーザビームの反射方向が変化
   するよう単振動させるミラー駆動手段とを備えてなり、 上記走査速度調整手段が、上記反射ミラーの前方に設け
   られ、上記反射ミラーの振れ角度が大きくなるにつれて
   該反射ミラーの角速度よりも上記スキャンエリアに送ら
   れるレーザビームの角速度の方が大きくなるように、上
   記反射ミラーによって反射されたレーザビームを変向さ
   せるビーム変向手段を備えてなることを特徴とするスキ
   ャン式レーザレーダ装置。
9. 【請求項９】 請求項８に記載されているスキャン式レ
   ーザレーダ装置において、 上記ビーム変向手段が、上記反射ミラーによって反射さ
   れたレーザビームを屈折させて変向させるレンズである
   ことを特徴とするスキャン式レーザレーダ装置。
10. 【請求項１０】 請求項１に記載されているスキャン式
    レーザレーダ装置において、 自動車の舵角を検出する舵角検出手段を備え、 上記スキャンエリアが上記自動車の前方に設定されてい
    て、 上記走査速度調整手段が、上記舵角検出手段によって検
    出された舵角に基づいて、当該自動車の直進走行時には
    上記レーザビームの角速度が上記スキャンエリアの中央
    領域において遅く該中央領域を除く両側の領域において
    速くなるように、当該自動車の右旋回時には上記レーザ
    ビームの角速度が上記スキャンエリアの所定の右側領域
    において遅く左側領域において速くなるように、当該自
    動車の左旋回時には上記レーザビームの角速度が上記ス
    キャンエリアの所定の左側領域において遅く右側領域に
    おいて速くなるように、当該角速度を調整することを特
    徴とする自動車用のスキャン式レーザレーダ装置。
11. 【請求項１１】 請求項２、請求項７又は請求項１０に
    記載されているスキャン式レーザレーダ装置において、 上記ビーム走査手段が、レーザ光源から送られるレーザ
    ビームを上記スキャンエリアに反射させる反射ミラー
    と、該反射ミラーをそのミラー面と並行な軸回りに定速
    にて回転させるミラー回転手段とを備えてなり、 上記走査速度調整手段が、上記レーザビームが所定の速
    度パターンにて上記スキャンエリアを走査するよう、レ
    ーザ光源からレーザビームを上記反射ミラーに送る送光
    タイミングを制御する送光タイミング制御手段を備えて
    いることを特徴とするスキャン式レーザレーダ装置。
12. 【請求項１２】 請求項２、請求項７又は請求項１０に
    記載されているスキャン式レーザレーダ装置において、 上記ビーム走査手段が、レーザ光源から送られるレーザ
    ビームを上記スキャンエリアに互い異なる向きにて反射
    させる複数の反射ミラーを備え、該複数の反射ミラーの
    中から使用すべき反射ミラーを切り替えることによって
    上記レーザビームを上記スキャンエリアにおいて走査さ
    せるものであり、 上記走査速度調整手段が、上記レーザビームが所定の速
    度パターンにて上記スキャンエリアを走査するよう、上
    記複数の反射ミラーのなかで上記レーザビームの反射に
    使用すべき反射ミラーを順次切り替えるミラー切替手段
    を備えてなることを特徴するスキャン式レーザレーダ装
    置。
13. 【請求項１３】 請求項２、請求項７又は請求項１０に
    記載されているスキャン式レーザレーダ装置において、 上記ビーム走査手段が、上記レーザビームを透過させ且
    つ透過後のレーザビームが上記スキャンエリアを走査す
    るよう屈折角を変化させるレンズ手段を備えてなり、 上記走査速度調整手段が、上記透過後のレーザビームが
    所定の速度パターンにて上記スキャンエリアを走査する
    よう、上記レンズ手段を作動させるレンズ作動手段であ
    ることを特徴とするスキャン式レーザレーダ装置。
14. 【請求項１４】 請求項１３に記載されているスキャン
    式レーザレーダ装置において、 上記レンズ手段が、レーザビームの入射位置又は入射角
    度によって屈折角が異なるレンズであり、 上記走査速度調整手段が、上記レーザビームが所定の速
    度パターンにて上記スキャンエリアを走査するよう上記
    レンズへのレーザビームの入射位置又は入射角度を変化
    させるものであることを特徴とするスキャン式レーザレ
    ーダ装置。
15. 【請求項１５】 請求項１４に記載されているスキャン
    式レーザレーダ装置において、 上記走査速度調整手段が、レーザ光源から定位置に出力
    されるレーザビームに対して上記レンズを移動させて当
    該入射位置又は入射角度を変化させることを特徴とする
    スキャン式レーザレーダ装置。
16. 【請求項１６】 請求項１５に記載されているスキャン
    式レーザレーダ装置において、 上記走査速度調整手段が、レーザ光源から定位置に出力
    されるレーザビームに対して上記レンズを平行移動させ
    て当該入射位置を変化させることを特徴とするスキャン
    式レーザレーダ装置。