JPH0792270A - 車両用レーダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 自車両前方の物体を認識するために送受光す
る装置において、送受光を走査することでその範囲を広
げるミラーを備えたものの構造を小型化、簡易化した車
両用レーダ装置を提供すること。 【構成】 ミラー４を送光素子１ａと受光素子１１ａの
光軸に対して斜めに配置し、これら両光軸に対して共通
の直角方向にミラー４の回転軸１３を設け、この回転軸
は駆動手段５、６によって所定角度範囲にわたって回動
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、主として発光源から
のビーム光を放射し、対象物体による反射光を受光して
対象物体までの距離の検出などを行う車両用レーダ装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の車両用レーダ装置としては例え
ば、特開平３−１７５３９０号公報に開示されたものが
ある。この公報に開示の装置は、送光手段たるレーザダ
イオードと受光手段たるフォトダイオードとがそれぞれ
の光軸が直角方向の位置関係となるように配置され、両
光軸がほぼ交わる位置に送受光を同軸とするための光ア
イソレータを配置すると共に前記レーザダイオードから
の送光の光軸上であってこの光軸に直角に、モータで水
平方向全周に回転可能な凹面鏡が配置され、これらの部
材は１つのケース内に収容されている。ここでレーザダ
イオードからの送光ビームは光アイソレータを通過して
凹面鏡に当って車体周囲に送光され、送光先に物があれ
ばそれに当って反射し、反射光は再び前記凹面鏡で反射
され、前記光アイソレータでさらに反射されて前記フォ
トダイオードで受光される。そして、この送受光の関係
に基づいて物体までの距離が計測される。また前記凹面
鏡はモータによって３６０゜回転可能とされ、車体の水
平方向全周にわたる物体検出ができる。このため、この
車両用レーダ装置は主に車体の上部などに取り付けられ
ていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の車両用レーダ装置は次に述べる課題があった。すな
わち、上記従来装置では凹面鏡をモータで水平方向全周
に回動させる構造であったので、普通は前方のみについ
て送受光の走査をすればよい車両用のレーダ装置にとっ
ては車体の側方や後方など通常は情報を必要としない方
向も走査してしまうこととなり、必要な走査方向での効
率が低下するという問題があった。

【０００４】また、送光手段たるレーザダイオードと受
光手段たるフォトダイオードとが直角方向の位置関係に
なるように配置されているので、装置全体がその分、上
下方向や前後方向に大型化してしまうという問題もあっ
た。さらに、送受光を反射させるための部品として送受
光を同軸とするためのアイソレータおよび送受光を反射
させるための凹面鏡とが必要となっており、その分、反
射のための部品点数が多くなっており、しかも凹面鏡は
送光手段からのビーム光を適度な広がりにすると共に物
体からの反射光を適切に集光させるために高精度が要求
され、その製作や位置決めが困難で、またそのような凹
面鏡は特殊な部品を使用するので高価になるという問題
があった。

【０００５】この発明では、所定角度範囲のみを走査す
ることによって走査効率を向上させ、また装置全体を大
型化させることなく、安価で製造容易な車両用レーダ装
置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明では、基本的に
は、送光手段と、この送光手段からの送光が物に当って
反射された反射光を受ける受光手段と、前記送光と受光
との関係を基に必要な処理を行う手段とを備えた車両用
レーダ装置において、前記送光を送光方向へ反射させる
と共に前記反射光を前記受光手段の方へ反射するミラー
と、前記送光の方向を変えるために前記ミラーを回動さ
せる駆動手段とを備え、前記ミラーは前記送光手段と受
光手段のそれぞれの光軸に対して斜めに配置されると共
に前記両光軸に対し共通の直角方向に回転軸が設けら
れ、この回転軸は前記駆動手段によって所定角度範囲に
わたって回動されることを特徴とする車両用レーダ装置
によって上記課題を解決する。

【０００７】

【作用】請求項１の発明では、送光手段からの送光がミ
ラーに反射され自車両の前方等に照射され、送光方向に
物があればそれに当たって反射され、この反射光は前記
ミラーで受光手段の方へ反射される。そして送受光の関
係に基づいて制御手段で必要な処理がなされる。前記ミ
ラーは予め前記送受光の光軸に対して斜めに配置される
と共に、駆動手段によって、前記両光軸に対して共通の
直角方向に設けられた回転軸を中心に回動される。そし
て、この回動は所定角度にわたってなされ、従って、所
定角度範囲のみが走査される。

【０００８】請求項２の発明では、請求項１の構成に加
えて送光手段と受光手段がほぼ鉛直方向に並べられてお
り、ミラーは水平方向に回動されるので、ミラーの幅を
小さくできると共にミラーの走査範囲を低減でき、また
装置全体の幅が２方向へ大きくなることを回避できる。
請求項３の発明では、上記請求項１の構成に加えて各手
段が収容されるケース内の送光軸と受光軸の間に遮蔽手
段を設けたので、送光がケース内で反射されて誤って受
光手段の方へ放射されることが防がれる。請求項４の発
明では、上記請求項１の構成に加えて送光を縦方向に広
げる手段備えたので、自車両がバウンドするなどして
も、車体前方の対象物体を送光範囲に捉え続けることが
できる。請求項５の発明では、上記請求項１の構成に加
えて送光手段は送光素子と、この送光素子の前方に配置
された凸レンズと、この凸レンズの前方に配置されたシ
リンドリカルレンズとを有し、受光手段はフレネルレン
ズと、このフレネルレンズの後方に配置された受光素子
とを有するので、光学系の部品の位置調節を高精度にし
なくて済む。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図に基づいて説
明する。図１（ａ）（ｂ）にこの発明の実施例を示し、
車両用レーダ装置は、車両の前部などに搭載され、送光
手段と受光手段と処理手段と、ミラーと、このミラーの
駆動手段とを備えてなる。送光手段はこの実施例では、
送光素子１ａを有し、レーザ発光を行なうレーザダイオ
ード１と、このレーザダイオード１から拡散された送光
を絞る平凸レンズ２と、この平凸レンズ２の前方にあり
平凸レンズ２で絞られた光ビームを縦方向（上下方向）
にのみ広げるシリンドリカルレンズ３とを有してなる。
前記平凸レンズ２は後方の面は平らとされ、前方の面が
凸とされている。シリンドリカルレンズ３は後方の面が
凹とされ、前方の面が平らとされている。前記受光手段
は受光を絞るフレネルレンズ９と、これによって絞られ
た受光を捕捉する受光素子１１ａと、受光素子１１ａで
受けられた対象物体による反射光を電気信号に変換する
受光電気回路基板１１を有してなる。このように、この
実施例では光学系として、前記平凸レンズ２、シリンド
リカルレンズ３、フレネルレンズ９、ミラー４の４点で
済み、これら相互間の位置調整には凹面鏡を使用する場
合に比べて高精度を要求されず、また反射手段としては
ミラー４だけでよいので、光学系の部品で受信感度が低
下されることがなく、しかも構成が簡易化される。

【００１０】前記処理手段は、前記送光手段からの送光
と受光手段による受光との関係から距離演算や送光素子
の駆動、その他のことを行う手段であり、この実施例で
は、処理回路１０が採用されている。この処理回路１０
には前記レーザダイオード１が取付けられ、これを発光
させる電気回路と電源回路および距離と方向の情報処理
回路を担っており、一体基板にて構成されている。前記
送光手段と受光手段はほぼ鉛直方向（縦方向）に並べら
れ、これらの光軸はほぼ平行とされている。従って送受
光手段を配置するために装置全体が例えば上下方向およ
び前後方向という２方向に大きくならずに済む。前記ミ
ラー４は前記送光手段の光軸と受光手段の光軸に対して
ほぼ直角方向の回転軸１３を中心に回動（揺動）可能と
されると共に、前記両光軸に対して所定の角度で斜めに
配置されている。

【００１１】このミラー４は駆動手段によって前記中心
軸１３を中心に回動される。この駆動手段として本実施
例ではステッピングモータ６とカム５との組み合せが採
用されている。ステッピングモータ６はその各コイルへ
の予め定められた通電パターンに応じて１ステップずつ
回転する。このステッピングモータ６のコイルへの通電
は図示しない制御手段によって制御される。カム５はこ
のステッピングモータ６と同軸上に設けられ、前記ステ
ッピングモータ６の回転に従って回転する。このカム５
は板に溝が形成されこの溝内壁面がカム面とされたもの
で、ミラー４を送受光の走査のために所定角度まで回動
させるカム面と前記所定角度までの回動後にミラー４を
元の位置に戻すためのカム面とが形成されている。ミラ
ー４にはローラ１４が設けられており、ローラ１４がカ
ム面に沿って回転することでミラー４が回動される。こ
こでミラー４は前記送光手段および受光手段の両光軸と
共通の直角方向に形成されているので、ミラー３として
水平方向に幅広のものを用いずに済み、したがってミラ
ー４の回動ストロークも大きくならない。

【００１２】ミラー４上の、前記送光手段と受光手段と
の間、具体的には送光手段の保持部１５と前記フレネル
レンズ９との間の延長線上には遮蔽手段たる遮蔽板１２
が取付けられている。この遮蔽板１２はミラー４の面に
対して直角方向に立設されている。この遮蔽板１２によ
って、送光と受光が干渉し合うこと、殊に送光ビームが
装置内で反射されて受光手段の方へいくことが防がれ
る。以上述べた各手段、部材はケース８の中に収容され
ている。ケース８のミラー４に対面した部分には開口部
１６が形成され、ここにはガラス板７が取付けられ、光
が透過できるようになっている。

【００１３】次に実施例に係る車両用レーダ装置の動作
を説明する。送光素子１ａ、レーザダイオード１で発生
された光ビームは平凸レンズ２で所定範囲の光束となる
よう絞られ、さらにシリンドリカルレンズ３で縦方向に
のみ光ビームが広げられる。このときのレーザ光の光ビ
ームは水平方向が約０．６゜、鉛直方向が約２゜とされ
ている。光ビームが縦方向に広げられるので、自車が走
行中にバウンドするなどしても、送光ビームが対象物体
から外れることが防がれる。

【００１４】次いでミラー４に当って反射され、ミラー
４の角度に応じて例えば車体前方の所定の方向へガラス
板７を透過して照射される。送出された光はもし送光方
向に物（物体や人など）があった場合は、この物に当っ
て反射し、この反射光はガラス板７を通ってミラー４に
当る。ミラー４に当った光はミラー４によってフレネル
レンズ９の方へ反射される。このフレネルレンズ９は受
光面積が大きく焦点距離の短いものである。フレネルレ
ンズ９で集光された反射光は受光素子１１ａに達する。
そして電気回路基板１１において電気信号に変換され、
前記送受光の関係から車両前方の物までの距離の検出な
どがなされ、またミラー４の回動角度から対象物体への
方位が検出される。このように、この発明ではそれぞれ
独立の光軸とされた送光と受光が１枚のミラーで反射さ
れる。

【００１５】ここで、ミラー４は前記ステッピングモー
タ６とカム５によって回転軸１３を中心として水平方向
所定角度範囲内を回動され、これによって送受光が走査
される。なお、この実施例ではレーダ装置は車体の前部
に取付けられており、水平方向の或る範囲だけを走査す
るので、装置を車体の上部に取付けた場合に比べて車体
の前部の下方に生じる死角が少なくなる。

【００１６】このミラー４の回動のさせ方とカム面の形
状の関係を図２を用いて説明する。この実施例ではミラ
ー４の所定角度まで回動を１０ステップに区分し、例え
ばステッピングモータ６の１ステップ毎の回転角度を１
５゜、これに対応するミラー４の往動作角度を０．６゜
とする。そして、ミラー４が所定角度まで回動すれば、
ミラー４は戻しのためのカム面に沿って回動し、２ステ
ップで元の位置に戻る。よって、１２ステップでミラー
の１往復がなされる。ここでステッピングモータ６のス
テップ数からミラー４の回動角がわかり、方位が検出さ
れる。これらの関係からカム面は図２に示すようなカム
リフトとなるような形状にすればよい。本実施例ではミ
ラー４の駆動手段としてステッピングモータとカムの組
み合せを採用したが、別段これに限られることはなく他
の駆動手段を採用してもよい。

【００１７】

【発明の効果】請求項１に記載の発明では、ミラーは送
受光手段の両光軸に対して斜めに配置されると共に前記
両光軸に対して斜めに配置されると共に前記両光軸に対
し共通の直角方向に回転軸が設けられ、ミラーは所定角
度範囲にわたって回動されるので、ミラーは無駄な回動
をせず、ミラーによる走査効率を向上させることがで
き、これによって装置を簡易且つ小型に構成できる。請
求項２に記載の発明では、送光手段と受光手段とをほぼ
鉛直方向に並べたので、ミラーの横幅を小さくでき、ミ
ラーのストロークも小さくできるので、装置の小型化を
促進できる。

【００１８】請求項３に記載の発明では、遮蔽部材を設
けたのでケース内で反射した送光が受光側へで受けられ
ることによる誤検出などが防がれる。請求項４の発明で
は、送光手段は送光を絞る手段とこれを縦方向にのみ広
げる手段を備えたものとしているので、車体がバウンド
しても対象物体を送光範囲内から外すことが低減され
る。請求項５の発明では、請求項１の構成に加えて、送
光手段は送光素子と、この送光素子の前方に配置された
凸レンズと、この凸レンズの前方に配置されたシリンド
リカルレンズとを有し、受光手段はフレネルレンズと、
このフレネルレンズの後方に配置された受光素子とを有
するので、光学系を構成する部品の高精度な位置調整が
要求されず、また反射部材はミラーだけでよいので、従
来に比べ光学系の構成が簡易にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る車両用レーダ装置の内部構造を
示す図で、（ａ）は縦方向の断面図（ハッチングは省
略）、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図（ハッチ
ングは省略）である。

【図２】 ステッピングモータのステップ数とミラーの
回動角度との関係を示す図である。

【符号の説明】

１ レーザダイオード １ａ 送光素子 ２ 平凸レンズ ３ シリンドリカルレンズ ４ ミラー ５ カム ６ ステッピングモータ ８ ケース ９ フレネルレンズ １０ 処理回路 １１ 受光電気回路基板 １１ａ 受光素子 １２ 遮蔽板 １３ ミラーの回転軸 １６ 開口部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送光手段と、この送光手段からの送光が
   物に当って反射された反射光を受ける受光手段と、前記
   送光と受光との関係を基に必要な処理を行う手段とを備
   えた車両用レーダ装置において、前記送光を送光方向へ
   反射させると共に前記反射光を前記受光手段の方へ反射
   するミラーと、前記送光の方向を変えるために前記ミラ
   ーを回動させる駆動手段とを備え、前記ミラーは前記送
   光手段と受光手段のそれぞれの光軸に対して斜めに配置
   されると共に前記両光軸に対し共通の直角方向に回転軸
   が設けられ、この回転軸は前記駆動手段によって所定角
   度範囲にわたって回動されることを特徴とする車両用レ
   ーダ装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、送光手段と受光手段
   とはほぼ鉛直方向に並べられ、ミラーは水平方向に回動
   される車両用レーダ装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、各手段を１つのケー
   ス内に収容し、このケースに送受光が透過する開口部を
   設けると共に前記送光と受光の両光軸間に遮蔽手段を設
   けた車両用レーダ装置。
4. 【請求項４】 請求項１において、送光手段は送光を絞
   る手段とこの絞られた送光を縦方向にのみ広げる手段と
   を有する車両用レーダ装置。
5. 【請求項５】 請求項１において、送光手段は送光素子
   と、この送光素子の前方に配置された凸レンズと、この
   凸レンズの前方に配置されたシリンドリカルレンズとを
   有し、受光手段はフレネルレンズと、このフレネルレン
   ズの後方に配置された受光素子とを有する車両用レーダ
   装置。