JPH08170984A - 光ビーム制御装置、光ビーム制御方法および光ビーム制御装置を用いた車両搭載用レーザレーダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安価で、投射方向の制御性の高い光ビーム制
御装置、光ビーム制御方法および光ビーム制御装置を用
いた車両搭載用レーザレーダ提供する。 【構成】 基準位置検出手段５０は、反射鏡４６が基準
位置検出手段５０に対し特定の回動位置にあることを検
出する。オフセット決定手段５２は、該特定の回動位置
に対応する反射鏡４６の回動角度と、光走査手段３４の
標準となる投射方向に対応する反射鏡４６の回動角度と
の差を表わすオフセット角度を決定する。標準投射方向
算出手段５４は、該特定の回動位置に対応する反射鏡４
６の回動角度と、オフセット角度とに基づいて、光走査
手段３４の標準となる投射方向を算出する。方向制御手
段３８は、標準投射方向決定手段３６の決定した標準と
なる投射方向に基づき、光走査手段３４の投射方向を制
御する。水平方向走査制御手段４０は、光ビームについ
て、さらに、水平方向に走査を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光ビーム制御装置、
光ビーム制御方法および光ビーム制御装置を用いた車両
搭載用レーザレーダに関し、特に光ビームの投射方向の
制御に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車の車間距離を計測するために車間
距離センサが用いられる。従来の車間距離センサ２の構
成を図１８に示す。従来の車間距離センサ２は、たとえ
ば自動車（図示せず）の前部に搭載され、発光部４、反
射鏡６、ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）８、ＬＥＤ（発
光ダイオード）１０、ＰＳＤ（ポジショニングセンサー
デバイス）１２、受光部１４、制御部１６、および、こ
れらを収納した筐体１８を備えている。

【０００３】発光部４は、レーザ光を発する。反射鏡６
は、発せられたレーザ光を、その前面６ａ（図２１参
照）で反射して、自動車の前方（Ｙ方向）に投射する。
ＶＣＭ８は、反射鏡６を回動させることにより、レーザ
光の投射方向を変化させる。ＰＳＤ１２は、ＬＥＤ１０
から発せられ、反射鏡６の裏面６ｂ（図２１参照）で反
射されたＬＥＤ光を受けることにより、反射鏡６の傾き
角度すなわちレーザ光の投射方向を検知する。受光部１
４は、投射されたレーザ光のうち、検出対象物である前
方車両等により反射されたレーザ光を受ける。

【０００４】制御部１６は、レーザ光の投射から受光ま
でに要した時間から、前方自動車までの距離を求める。
さらに、ＰＳＤ１２から刻々送られてくるレーザ光の投
射方向の情報に基づいて、ＶＣＭ８を制御するととも
に、この投射方向から、前方自動車の方向を求める。こ
のようにして、前方自動車のＸ−Ｙ平面における位置を
知ることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の車間距離センサ２には次のような問題点があ
った。第一に、従来の車間距離センサ２は、投射方向の
制御に際し、投射方向の情報を得るため、高価なＰＳＤ
１２およびＬＥＤ１０を用い、さらに反射鏡６の裏面６
ｂにも鏡を設けなければならず、装置全体が高価になる
という欠点があった。

【０００６】第二に、以下に示すように、投射方向の制
御に際し、標準となる光軸面（後述）および主光軸（後
述）の調整が難しいという欠点があった。

【０００７】図１８に示すように、Ｘ−Ｙ平面上にある
前方自動車を捉えるには、各方向に投射されたレーザ光
の全ての光軸を含む平面（光軸面）が、Ｘ−Ｙ平面と一
致しなければならない。また、前方自動車の方向を正確
に知るには、投射方向の標準となる主光軸（Ｌ−Ｌ）
が、たとえば、Ｙ軸に一致していなければならない。

【０００８】光軸面がＸ−Ｙ平面と一致するように調整
する方法として、図１９に示す方法が用いられる。この
方法は、水平面におかれた自動車に搭載された車間距離
センサ２の筐体１８の基準面１８ａに水準器２０をの
せ、筐体１８が水平になるように、自動車と筐体１８と
の取付け位置を調整する方法である。

【０００９】しかし、図１９の方法は、光軸面と筐体１
８の基準面１８ａとが一致していることが前提であるか
ら、光軸面と筐体１８とを一致させる高精度の製造技術
が必要となる。また、図１９の方法では主光軸をＹ軸に
一致させるよう調整することはできない。このため、投
射方向の情報が不正確になるという欠点がある。

【００１０】主光軸をＹ軸に一致させる方法として、図
２１に示す方法も考えられる。この方法は、まず、Ｙ軸
上に検出対象であるリフレクタ２２を置く。次に、レー
ザ光を発生させつつ、反射鏡６を回動させる。投射され
たレーザ光の光軸がＹ軸に一致した時の反射鏡の回動角
度をＰＳＤ１２により取込み、このときの光軸を主光軸
と定義する。

【００１１】しかし、この方法は、前述のＰＳＤ１２お
よびＬＥＤ１０を用い、反射鏡６の裏面６ｂにも鏡を設
けることが前提となるため、装置が高価になるという欠
点がある。

【００１２】また、図２０に示す調整方法は、自動車に
搭載された車間距離センサ２から実際にレーザ光を投射
し、自動車の前方でリフレクタ２２をＸ方向およびＺ方
向に動かして、その検知の有無により光軸面および主光
軸の方向を確認しながら、自動車と筐体１８との取付け
位置を調整する方法である。

【００１３】しかし、図２０の方法は、調整のために長
時間を費やす必要があり、また、調整に複数の人間を必
要とし、結果として、車間距離センサ２の取付け調整コ
ストを上昇させるという欠点がある。

【００１４】この発明は上記のような問題点を解決し、
安価で、かつ、投射方向の制御性の高い光ビーム制御装
置、光ビーム制御方法および光ビーム制御装置を用いた
車両搭載用レーザレーダ提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】

【００１６】

【課題を解決するために案出した技術思想】安価な車両
用レーザレーダを提供するために、従来のように走査ミ
ラーにあてた光ビームの反射位置を常時検出できるＰＳ
Ｄ素子のような高価な素子を使用せず、光ビームを偏向
する部材が特定位置にあるか否かを検出する基準位置検
出手段を用いることとした。

【００１７】すなわち、クレーム対応図である第１図に
記載しているように、請求項１の光ビーム制御装置は、
光ビームを発生させる発光手段、発光手段により発生さ
れた光ビームを偏向する光学部材を有し、光学部材を変
位させることにより光ビームの投射方向を順次変化さ
せ、所定方向に走査を行なう光走査手段、光走査手段の
標準となる投射方向を決定する標準投射方向決定手段、
標準投射方向決定手段の決定した標準となる投射方向に
基づき、光走査手段の投射方向を制御する方向制御手段
を備えたことを特徴とする。

【００１８】請求項２の光ビーム制御装置は、請求項１
の光ビーム制御装置において、光走査手段を、発光手段
により発生された光ビームを反射する光学部材である反
射鏡と、反射鏡に連結されたステッピングモータとを備
え、ステッピングモータの回動により反射鏡を回動さ
せ、光ビームの投射方向を順次変化させて所定方向に走
査を行なうよう構成したことを特徴とする。

【００１９】請求項３の光ビーム制御装置は、請求項１
または請求項２の光ビーム制御装置において、標準投射
方向決定手段を、下記のＡ）基準位置検出手段、Ｂ）オ
フセット決定手段、および、Ｃ）標準投射方向算出手段
を有するよう構成したことを特徴とする、 Ａ）光学部材が基準位置検出手段に対し特定の位置にあ
ることを検出する基準位置検出手段、 Ｂ）該特定の位置に対応する光学部材の位置と、光走査
手段の標準となる投射方向に対応する光学部材の位置と
の差を表わすオフセット量を決定するオフセット決定手
段、 Ｃ）該特定の位置に対応する光学部材の位置と、オフセ
ット量とに基づいて、光走査手段の標準となる投射方向
を算出する標準投射方向算出手段。

【００２０】請求項４の光ビーム制御装置は、請求項
１、請求項２または請求項３の光ビーム制御装置におい
て、光走査手段が走査を行なう所定方向を、垂直方向と
するとともに、発光手段により発生された光ビームにつ
いて、さらに、水平方向に走査を行なう水平方向走査制
御手段を設けたことを特徴とする。

【００２１】請求項５の車両搭載用レーザレーダは、請
求項１、請求項２、請求項３または請求項４の光ビーム
制御装置を用いたことを特徴とする。

【００２２】請求項６の光ビーム制御方法は、光ビーム
を発生させ、発生された光ビームを偏向する光学部材を
変位させることにより光ビームの投射方向を順次変化さ
せ、所定方向に走査を行なう光走査手段を備え、光走査
手段の標準となる投射方向を決定し、決定した標準とな
る投射方向に基づき、光走査手段の投射方向を制御する
ことを特徴とする。

【００２３】請求項７の光ビーム制御方法は、請求項６
の光ビーム制御方法において、基準位置検出手段によ
り、光学部材が基準位置検出手段に対し特定の位置にあ
ることを検出し、該特定の位置に対応する光学部材の位
置と、光走査手段の標準となる投射方向に対応する光学
部材の位置との差を表わすオフセット量を決定し、該特
定の位置に対応する光学部材の位置と、オフセット量と
に基づいて、光走査手段の標準となる投射方向を算出す
ることにより光走査手段の標準となる投射方向を決定す
ることを特徴とする。

【００２４】

【用語の定義】課題を解決するために案出した技術思想
を表現する請求項での用語の概念を、次のとおり定義す
るとともに、その用語と実施例との関係を説明する。

【００２５】「光学部材」：光ビームの進行方向を変化
させるための部材である。したがって、光ビームを表面
で反射させることにより進行方向を変化させる反射鏡の
他、光ビームを透過させることにより進行方向を変化さ
せるプリズムや、スリットを通過させることにより進行
方向を変化させる回折格子が含まれる。実施例では、第
２図の垂直走査ミラー７４が該当する。

【００２６】「光ビームの投射方向」：光ビームの光源
位置から光ビームの進行方向に向う方向である。ここ
で、レーザダイオードのような発光素子から直接投射さ
れる光ビームの場合には、光源位置とは発光素子の発光
中心の位置を言うが、光ビームを途中の反射鏡で反射し
て外部に投射する場合には反射鏡上の反射点の位置を言
う。実施例では、第１図の点Ｐから点Ｑへ向う方向が
「光ビームの投射方向」に該当する。

【００２７】「基準位置検出手段」：光ビームを偏向さ
せるための光学部材が、この光学部材を変位（回転や平
行移動）させるアクチュエータに対して特定の位置（回
転角度や平行移動量）にあるか否かを検出する手段であ
る。したがって、この基準位置検出手段は光学部材のア
クチュエータに対する位置を直接に検出するものであっ
ても、光学部材の変位に連動する他の部材の位置を検出
して間接的に光学部材がアクチュエータに対して特定位
置にあることを検出するものであっても良い。実施例で
は、第４図の部材７５を検出するフォトインタラプタ７
６が「基準位置検出手段」に該当し、ステッピングモー
タ４８に対する垂直走査ミラー７４の角度が所定値であ
ることを検出するものになっている。

【００２８】

【作用】請求項１の光ビーム制御装置および請求項６の
光ビーム制御方法は、光ビームを偏向する光学部材を変
位させることにより光ビームの投射方向を順次変化さ
せ、所定方向に走査を行なう光走査手段を備え、光走査
手段の標準となる投射方向を決定し、決定した標準とな
る投射方向に基づき、光走査手段の投射方向を制御する
ことを特徴とする。

【００２９】したがって、光走査手段の標準となる投射
方向を決定するだけで、投射方向の制御を、容易に行な
うことができる。このため、投射方向の制御に、ＰＳＤ
やＬＥＤ等の高価な素子を用いる必要がない。

【００３０】請求項２の光ビーム制御装置は、さらに、
光学部材である反射鏡に連結されたステッピングモータ
を備え、ステッピングモータの回動により反射鏡を回動
させ、光ビームの投射方向を順次変化させて所定方向に
走査を行なうよう構成したことを特徴とする。

【００３１】したがって、投射方向の制御を、ステッピ
ングモータに対するオープンループ制御により、容易に
行なうことができる。このため、投射方向の制御に、Ｖ
ＣＭ等高価な駆動手段を用いる必要がない。

【００３２】請求項３の光ビーム制御装置および請求項
７の光ビーム制御方法は、さらに、光学部材が基準位置
検出手段に対し特定の位置にあることを検出し、該特定
の位置に対応する光学部材の位置と、光走査手段の標準
となる投射方向に対応する光学部材の位置との差を表わ
すオフセット量を決定し、該特定の位置に対応する光学
部材の位置と、オフセット量とに基づいて、光走査手段
の標準となる投射方向を算出することにより光走査手段
の標準となる投射方向を決定することを特徴とする。

【００３３】したがって、該特定の位置に対応する光学
部材の位置を表わす指示値が変動する場合であっても、
オフセット量は一定となる。このため、該特定の位置に
対応する光学部材の位置と、オフセット量とに基づい
て、標準となる投射方向を決定することができる。その
ため、光ビーム制御装置の構成要素自体が安価となる。
また、構成要素相互間の組み立て精度も高精度である必
要はない。さらに、標準となる投射方向である主光軸の
調整が容易であるため、調整コストを低減することがで
きる。

【００３４】請求項４の光ビーム制御装置は、さらに、
光走査手段が走査を行なう所定方向を、垂直方向とする
とともに、発光手段により発生された光ビームについ
て、さらに、水平方向に走査を行なう水平方向走査制御
手段を設けたことを特徴とする。

【００３５】したがって、垂直方向についても容易に走
査を行なうことができるため、車両に搭載した場合、前
方車両の検出をより確実に行なうことができる。また、
垂直方向の走査において、高い分解能が要求されない場
合には、より精度の低い安価なステッピングモータや基
準位置検出手段を用いることも可能となる。

【００３６】請求項５の車両搭載用レーザレーダは、請
求項１、請求項２、請求項３または請求項４の光ビーム
制御装置を用いたことを特徴とする。したがって、安全
性が要求される車両搭載用レーザレーダにおいても、投
射方向の制御を、容易に行なうことができる。

【００３７】

【実施例】図１に、この発明の一実施例による車間距離
センサ３０の全体構成を示す。発光手段３２は、光ビー
ムを発生させる。光走査手段３４は、発光手段３２によ
り発生された光ビームを反射する光学部材である反射鏡
４６と、反射鏡４６に連結されたステッピングモータ
（ＳＰＭ）４８とを備え、ＳＰＭ４８の回動により反射
鏡４６を回動させ、光ビームの投射方向を順次変化させ
て所定方向に走査を行なう。この実施例においては、光
走査手段３４が走査を行なう所定方向は、垂直方向（図
３におけるＺ方向）とする。

【００３８】標準投射方向決定手段３６は、基準位置検
出手段５０、オフセット決定手段５２および標準投射方
向算出手段５４を有し、光走査手段３４の標準となる投
射方向を決定する。

【００３９】基準位置検出手段５０は、反射鏡４６が基
準位置検出手段５０に対し特定の回動位置にあることを
検出する。オフセット決定手段５２は、該特定の回動位
置に対応する反射鏡４６の回動角度と、光走査手段３４
の標準となる投射方向に対応する反射鏡４６の回動角度
との差を表わすオフセット量であるオフセット角度を決
定する。標準投射方向算出手段５４は、該特定の回動位
置に対応する反射鏡４６の回動角度と、オフセット角度
とに基づいて、光走査手段３４の標準となる投射方向を
算出する。

【００４０】方向制御手段３８は、標準投射方向決定手
段３６の決定した標準となる投射方向に基づき、光走査
手段３４の投射方向を制御する。水平方向走査制御手段
４０は、発光手段３２により発生された光ビームについ
て、さらに、水平方向に走査およびその制御を行なう。

【００４１】受光部４２は光走査手段３４から投射され
た光ビームのうち、検出対象物である前方自動車（図示
せず）などにあたり反射した光ビームを受け、所定の信
号に変換して、制御部４４に出力する。

【００４２】制御部４４は、レーザ光の投射から受光ま
でに要した時間から、前方自動車までの距離を求める。
さらに、方向制御手段３８および水平方向走査制御手段
４０に対し制御信号を送ることにより、垂直走査および
水平走査の走査タイミングを調整するとともに、この走
査タイミングに基づいて、光ビームの垂直方向および水
平方向に関する投射方向を知る。この投射方向から、前
方自動車の方向（垂直方向および水平方向）を求める。

【００４３】このようにして、二次元スキャン（垂直走
査および水平走査）を行なうことにより、前方自動車の
立体空間における位置を知ることができる。

【００４４】図２に、図１の車間距離センサ３０をＣＰ
Ｕ６０を用いて実現した場合のハードウエア構成を示
す。図２において、車間距離センサ３０は、ＣＰＵ６
０、プログラムを記憶したメモリ６２、外部記憶装置６
４、Ｉ／Ｏインタフェース６６を有している。

【００４５】また、Ｉ／Ｏインタフェース６６には、発
光手段３２、光走査手段である垂直スキャナ７２、垂直
方向の走査に使用される基準位置検出手段であるフォト
インタラプタ（ＰＨＩ）７６、水平スキャナ７８、水平
方向の走査に使用されるＰＨＩ８４、受光部４２が接続
されている。

【００４６】発光手段３２は、光ビームであるレーザ光
を発生させるレーザダイオード（ＬＤ）７０、およびＬ
Ｄ７０を駆動するＬＤ駆動回路６８を有している。

【００４７】垂直スキャナ７２は、反射鏡である垂直走
査ミラー７４、および垂直走査ミラー７４を回動させる
ためのステッピングモータ（ＳＰＭ）４８を有してい
る。同様に、水平スキャナ７８は、水平走査ミラー８
０、および水平走査ミラー８０を回動させるためのＳＰ
Ｍ８２を有している。

【００４８】受光部４２は、前方自動車にあたり反射し
た光ビームを受けアナログ電気信号に変換するフォトダ
イオード（ＰＤ）８６、およびＰＤ８６からのアナログ
電気信号を所定のデジタル電気信号に変換する受光回路
４２を有する。

【００４９】この、車間距離センサ３０は、上述のよう
に、二次元スキャンを行なう。この二次元スキャンの構
成を、図３に模式的に示す。ＬＤ７０により発せられた
光ビームは、ＳＰＭ８２に連結された水平走査ミラー８
０により、水平方向（Ｘ方向）に走査される（角度にす
ればα）。水平方向に走査された光ビームは、ＳＰＭ４
８に連結された垂直走査ミラー７４により、垂直方向
（Ｚ方向）に走査される（角度にすればβ）。したがっ
て、車間距離センサ３０のスキャンエリアは、図３の斜
線部となる。

【００５０】図４に、垂直スキャナ７２および基準位置
検出手段５０（図１参照）の構成の詳細を示す。ＳＰＭ
４８の出力軸４８ａに垂直走査ミラー７４が固定され、
これらで垂直スキャナ７２を形成している。

【００５１】また、ＳＰＭ４８の出力軸４８ａには遮蔽
板７５が固定されている。垂直走査ミラー７４と一体的
に回動する遮蔽板７５の上端部７７ａを、基準位置検出
手段５０であるＰＨＩ７６により検出することにより、
垂直スキャナ７２の基準位置を検出する。

【００５２】車間距離センサ３０における垂直走査の処
理の流れを図５に示す。図２に基づいて、図５を参照し
ながら、処理の流れを説明する。まず、ＣＰＵ６０は、
後述するオフセット角度が既に決定されているか否かを
判断する（図５、ステップＳＴ２参照）。オフセット角
度がすでに決定されている場合は、さらに、ウォームア
ップ処理が終了しているか否かを判断する（図５、ステ
ップＳＴ４参照）。

【００５３】ウォームアップ処理が、まだ行なわれてい
ない場合、ＣＰＵ６０は、ウォームアップ処理を行な
う。ウォームアップ処理には、基準位置検出処理と標準
投射方向の算出処理とがある。ＣＰＵ６０は、まず、基
準位置検出処理を行なう（図５、ステップＳＴ６参
照）。

【００５４】基準位置検出処理は、車間距離センサ３０
の電源投入時に、次のような手順で行なわれる。ここ
で、図６は、図４の基準位置検出手段（ＰＨＩ７６）を
概念的に表わした図である。図７は、基準位置検出処理
に関連する入出力信号を定義した図である。図８は、Ｓ
ＰＭ４８の励磁パタンを示す図である。図９は、垂直ス
キャナ７２の駆動方向と励磁パタンの変化パタンとの関
係を示す図である。図１０は、ＰＨＩ７６に関するデー
タ取込みのタイミングを示す図である。図１１は、基準
位置検出の状況を示す図である。

【００５５】ＣＰＵ６０は、図６に示すように、まず、
遮蔽板７５がメカ的制約の上限である（イ）の位置にく
るよう、垂直スキャナ７２を移動させる。垂直スキャナ
７２の移動終了の信号を受けると、ＣＰＵ６０は、ＰＨ
ＩＣ信号を”Ｈ”にし、ＰＨＩ７６の発光部７６ａ（図
６参照）を発光させる（図１０（ｃ）、図７参照）。

【００５６】図６の（イ）に示す状態においては、ＰＨ
Ｉ７６の発光部７６ａとＰＨＩ７６の受光部７６ｂとの
間に遮蔽板７５があるため、ＰＨＩ７６の発光部７６ａ
から発せられた光は受光部７６ｂに達しない。このた
め、ＰＨＩ７６の受光部７６ｂは、ＰＯＳＶ信号を”
Ｈ”にする（図１０（ｄ）、図７参照）。

【００５７】ＣＰＵ６０は、ＰＯＳＶ信号を取得する
（図１０（ｅ））。ＰＯＳＶ信号が”Ｈ”の場合は、Ｃ
ＰＵ６０は、垂直スキャナ７２を、下方（図６における
下方向）に駆動する。このために、４ビット（図８にお
けるＭＯＴ０〜ＭＯＴ３）の励磁パタン（図８における
Ａ〜Ｈのいずれか）を、ＳＰＭ４８に出力する（図１０
（ａ）、図７参照）。ここで、下駆動の場合の励磁パタ
ンの変化は、図９Ｂ、Ｃに示されている。したがって、
図６における遮蔽板７５の初期位置（イ）が、たとえ
ば、図８に示すＳＰＭ４８の励磁パタン”Ａ”に対応す
る位置にある場合は、励磁パタン”Ｂ”を出力する。

【００５８】この、励磁パタンの出力を受け、垂直スキ
ャナ７２が１ステップ分だけ下方に移動し（図１０
（ｂ））、これにともない、垂直スキャナ７２に固定さ
れた遮蔽板７５も下方に移動して、図６に示す（ロ）の
位置にくる。

【００５９】図６に示す（ロ）の位置においても、
（イ）の位置と同様の処理を行ない、ＣＰＵ６０は、Ｐ
ＯＳＶ信号を取得する。ＰＯＳＶ信号が”Ｈ”の場合
は、ＣＰＵ６０は、垂直スキャナ７２を、さらに１ステ
ップ分だけ、下方に駆動する。以下同様の処理を繰り返
す。なお、この実施例においては、機構上の制約からＳ
ＰＭ４８の可動範囲は５１ステップである。

【００６０】ＣＰＵ６０は、ＰＯＳＶ信号が”Ｌ”に転
じたとき、すなわち、遮蔽板７５が、図６の（ハ）の位
置にきたときのＳＰＭ４８の励磁パタンを、垂直スキャ
ナ７２の基準位置として記憶する（図１１参照）。図６
の例では、（ハ）の位置は、（イ）の位置から２３ステ
ップ分下方にあったことになる。このようにして、基準
位置検出処理（図５、ステップＳＴ４）が行なわれる。

【００６１】上述のように、基準位置検出処理は、電源
投入の際、自動的に行なわれる。これは、垂直スキャナ
７２の基準位置（遮蔽板７５が、図６の（ハ）の位置に
きた状態）に対応するＳＰＭ４８の励磁パタンが、電源
の継断により、異なったものとなるためである。すなわ
ち、電源投入時に、その都度、垂直スキャナ７２の基準
位置に対応するＳＰＭ４８の励磁パタンを記憶する。

【００６２】なお、ステップＳＴ２（図５参照）におい
て、オフセット角度決定処理がまだ行なわれていない場
合、ＣＰＵ６０は、オフセット角度決定処理を行なう
（図５、ステップＳＴ１２参照）。オフセット角度決定
処理は、車間距離センサ３０を自動車（図示せず）に取
付けた後、通常一度だけ、次のような手順で行なわれ
る。ここで、図１２は、オフセット角度を測定するとき
の車間距離センサ３０等の配置を示した図である。図１
３は、オフセット角度を決定する際の各信号の状況を表
わした図である。

【００６３】まず、車間距離センサ３０を自動車に取付
けた後、図１２に示すように、基準となる水平面に自動
車を置き、その前方（Ｙ方向）の主光軸（図３に示すス
キャンエリアの中心Ｐ０を通る光ビームの光軸、すなわ
ち、車間距離センサ３０の標準となるべき光軸）上に基
準反射板９０を配置する。

【００６４】つぎに、ＣＰＵ６０は、遮蔽板７５が、図
６の（イ）の位置にくるよう、垂直スキャナ７２を移動
させる。以下、上述の基準位置検出処理と同様の手順に
より、垂直スキャナ７２を、１ステップ分ずつ下方に駆
動し、各ステップごとにＰＯＳＶ信号（図７参照）を取
得することにより、図１３に示すように、垂直スキャナ
７２の基準位置（ハ）を得る。

【００６５】同時に、ＣＰＵ６０は、車間距離センサ３
０から投射された光ビームの、基準反射板９０による反
射光を監視している。図１３において、受光部４２（図
２参照）よる受光の有無をＲＣＶＦ信号で表わし、受光
レベルをＲＬＶで表わすと、受光レベルＲＬＶのピーク
位置が、車間距離センサ３０から投射された光ビームの
主光軸の位置に対応する。すなわち、（ホ）が、主光軸
に対応する垂直スキャナ７２の位置を表わす。

【００６６】このようにして、垂直スキャナ７２の基準
位置（ハ）と主光軸に対応する垂直スキャナ７２の位置
（ホ）との差であるオフセット角度をもとめる。前述の
ように、オフセット角度決定処理は、車間距離センサ３
０を自動車に取付けた後、通常一度だけ行なわれる。こ
れは、垂直スキャナ７２の基準位置に対応するＳＰＭ４
８の励磁パタンが、電源の継断により、異なったものと
なったとしても、垂直スキャナ７２の基準位置と主光軸
に対応する垂直スキャナ７２の位置との相対角度である
オフセット角度は不変だからである。

【００６７】上述のステップＳＴ１２が、オフセット決
定手段に対応する。オフセット角度決定処理が終了する
と、ＣＰＵ６０は、制御をステップＳＴ２に戻す。

【００６８】なお、前述のステップＳＴ６の基準位置検
出処理が終了すると、ＣＰＵ６０は、標準投射方向の算
出処理を行なう（図５、ステップＳＴ８参照）。標準投
射方向とは、車間距離センサ３０の標準となるべき光軸
すなわち主光軸の方向である。つまり、標準投射方向の
算出処理は、次式により、主光軸に対応する垂直スキャ
ナ７２の位置を求める処理をいう。

【００６９】主光軸に対応する垂直スキャナの位置＝垂
直スキャナの基準位置＋オフセット角度…（式１） なお、標準投射方向の算出処理は、前述の基準位置検出
処理（図５、ステップＳＴ６参照）同様、電源投入の
際、自動的に行なわれる。ステップＳＴ８が、標準投射
方向算出手段に対応する。

【００７０】ＣＰＵ６０は、標準投射方向の算出処理が
終了すると、通常の走査処理を行なう（図５、ステップ
ＳＴ１０参照）。図３に示すように、車間距離センサ３
０は、二次元のスキャンエリアを有する。この実施例に
おいては、水平走査角αは２００ミリラジアン、垂直走
査角βは６０ミリラジアンである。図１４に示すよう
に、スキャンエリアは、水平方向に８０分割、垂直方向
に３分割されている。また、光ビームのビーム形状は、
０．５ミリラジアンＸ３０ミリラジアンの矩形である。

【００７１】ＣＰＵ６０は、図１５に示すように、
（１）、（２）、（３）、（４）、（１）、（２）、…
と８の字状の軌跡を描きながら、スキャンエリア全体を
走査する。この場合、（２）および（４）の位置が、
（式１）で求めた、主光軸に対応する垂直スキャナの位
置、すなわち、垂直方向の標準投射方向である。

【００７２】ＣＰＵ６０は、垂直方向の標準投射方向か
ら、上および下にそれぞれ１５ラジアン分（ＳＰＭ４８
の４ステップ分に相当する）だけ走査角度を変化させる
ことで、オープンループ制御により、垂直スキャナ７２
の制御を行なう。

【００７３】図１６に示すように、垂直方向の標準投射
方向が、たとえば、ＳＰＭ４８の励磁パタン”Ｅ”に対
応する場合、ＣＰＵ６０は、（イ）に示すように、”
Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａ”の４ステップの励磁パタンをこの順に
出力することにより、垂直スキャナ７２を上方に駆動す
る。一方、垂直スキャナ７２を、標準投射方向から下方
に駆動するときは、”Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ａ”の順に４ステッ
プの励磁パタンを出力する。

【００７４】図１７に示すように、４ステップの励磁パ
タンの出力（（ｇ）参照）にともない、垂直スキャナ７
２の位置が変化する（（ｈ）参照）と、ＣＰＵ６０は、
変化のおさまるのを待って、距離計測を行なう（（ｉ）
参照）。この距離計測の間に、ＣＰＵ６０は、水平方向
の走査を行なっている。ステップＳＴ１０が、方向制御
手段に対応する。

【００７５】以上、垂直方向の走査について説明した
が、水平方向の走査についても同様である。このように
して、オープンループ制御により、垂直スキャナ７２お
よび水平スキャナ７８の制御を行なうことにより、二次
元スキャンを実現している。

【００７６】なお、基準位置検出手段としては、ＰＨＩ
７６以外に磁気センサ等を用いてもよい。また、リミッ
トスイッチ等、接触型の検出装置を用いてもよい。ま
た、反射鏡４６を回動させる手段としては、ステッピン
グモータ以外にＶＣＭ等を用いることもできる。

【００７７】また、標準投射方向決定手段は、基準位置
検出手段５０、オフセット決定手段５２および標準投射
方向算出手段５４を有するものに限定されるものではな
い。標準となる投射方向に対応する反射鏡４６の回動角
度を表わす指示値が、電源の継断等によっても変動しな
い場合には、該回動角度を表わす指示値を直接記憶する
手段を設けることにより、この指示値のみに基づいて、
オープンループ制御を行なうこともできる。

【００７８】また、上述の実施例においては、垂直走
査、水平走査ともに同様のオープンループ制御を行なわ
せるよう構成したが、たとえば、垂直走査を上述の実施
例のように、オープンループ制御を行なわせるよう構成
し、水平走査は、図１８の従来の車間距離センサ２のよ
うに、ＬＥＤ１０、ＰＳＤ１２を用いてフィードバック
制御を行なわせるよう構成することもできる。ただし、
垂直走査、水平走査ともに同様のオープンループ制御を
行なわせるよう構成することにより、より安価に二次元
走査を実現することができる。さらに、この発明は、二
次元走査以外に一次元走査にも適用することができる。

【００７９】なお、上述の実施例においては、ＣＰＵ６
０を用いて、ハードウェア構成を実現する場合を例に説
明したが、ハードウェア構成の一部または全部を、ハー
ドウェアロジックにより実現することもできる。

【００８０】また、この発明は車間距離センサに限定さ
れるものではなく、光ビーム制御装置を用いた装置や、
光ビーム制御方法一般に適用されるものである。

【００８１】

【発明の効果】請求項１の光ビーム制御装置および請求
項６の光ビーム制御方法は、光ビームを偏向する光学部
材を変位させることにより光ビームの投射方向を順次変
化させ、所定方向に走査を行なう光走査手段を備え、光
走査手段の標準となる投射方向を決定し、決定した標準
となる投射方向に基づき、光走査手段の投射方向を制御
することを特徴とする。

【００８２】したがって、光走査手段の標準となる投射
方向を決定するだけで、投射方向の制御を、容易に行な
うことができる。このため、投射方向の制御に、ＰＳＤ
やＬＥＤ等の高価な素子を用いる必要がない。すなわ
ち、安価でありながら、投射方向の制御性の高い光ビー
ム制御装置、光ビーム制御を実現することができる。

【００８３】請求項２の光ビーム制御装置は、さらに、
光学部材である反射鏡に連結されたステッピングモータ
を備え、ステッピングモータの回動により反射鏡を回動
させ、光ビームの投射方向を順次変化させて所定方向に
走査を行なうよう構成したことを特徴とする。

【００８４】したがって、投射方向の制御を、ステッピ
ングモータに対するオープンループ制御により、容易に
行なうことができる。このため、投射方向の制御に、Ｖ
ＣＭ等高価な駆動手段を用いる必要がない。すなわち、
さらに安価でありながら、投射方向の制御性の高い光ビ
ーム制御装置を実現することができる。

【００８５】請求項３の光ビーム制御装置および請求項
７の光ビーム制御方法は、さらに、光学部材が基準位置
検出手段に対し特定の位置にあることを検出し、該特定
の位置に対応する光学部材の位置と、光走査手段の標準
となる投射方向に対応する光学部材の位置との差を表わ
すオフセット量を決定し、該特定の位置に対応する光学
部材の位置と、オフセット量とに基づいて、光走査手段
の標準となる投射方向を算出することにより光走査手段
の標準となる投射方向を決定することを特徴とする。

【００８６】したがって、該特定の位置に対応する光学
部材の位置を表わす指示値が変動する場合であっても、
オフセット量は一定となる。このため、該特定の位置に
対応する光学部材の位置と、オフセット量とに基づい
て、標準となる投射方向を決定することができる。その
ため、光ビーム制御装置の構成要素自体が安価となる。
また、構成要素相互間の組み立て精度も高精度である必
要はない。さらに、標準となる投射方向である主光軸の
調整が容易であるため、調整コストを低減することがで
きる。すなわち、安価でありながら、さらに、標準とな
る投射方向の調整が容易な光ビーム制御装置、光ビーム
制御を実現することができる。

【００８７】請求項４の光ビーム制御装置は、さらに、
光走査手段が走査を行なう所定方向を、垂直方向とする
とともに、発光手段により発生された光ビームについ
て、さらに、水平方向に走査を行なう水平方向走査制御
手段を設けたことを特徴とする。

【００８８】したがって、垂直方向についても容易に走
査を行なうことができるため、車両に搭載した場合、前
方車両の検出をより確実に行なうことができる。また、
垂直方向の走査において、高い分解能が要求されない場
合には、より精度の低い安価なステッピングモータや基
準位置検出手段を用いることも可能となる。すなわち、
二次元の光ビーム制御装置においても、さらに、安価で
ありながら、投射方向の制御が容易な光ビーム制御装置
を実現することができる 請求項５の車両搭載用レーザレーダは、請求項１、請求
項２、請求項３または請求項４の光ビーム制御装置を用
いたことを特徴とする。したがって、安全性が要求され
る車両搭載用レーザレーダにおいても、投射方向の制御
を、容易に行なうことができる。すなわち、安価であり
ながら、投射方向の制御を正確に行なうことができる車
両搭載要レーダレーザを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による車間距離センサの全
体構成を示す図面である。

【図２】この発明の一実施例による車間距離センサのハ
ードウェア構成を示す図面である。

【図３】２次元スキャン構成を示す図面である。

【図４】垂直スキャナおよび基準位置検出手段の構成を
示す図面である。

【図５】車間距離センサの垂直走査の処理の流れを示す
図面である。

【図６】基準位置検出手段の概念構成を示す図面であ
る。

【図７】基準位置検出処理に関連する入出力を示す図面
である。

【図８】ステッピングモータの励磁パタンを示す図面で
ある。

【図９】垂直スキャナ駆動のための励磁パタンの変化パ
タンを示す図面である。

【図１０】ＰＨＩに関するデータの取り込みタイミング
を示す図面である。

【図１１】基準位置検出状況を示す図面である。

【図１２】オフセット角度測定時の配置を示す図面であ
る。

【図１３】オフセット角度決定状況を示す図面である。

【図１４】スキャンエリアとビーム形状を示す図面であ
る。

【図１５】ビームの移動軌跡を示す図面である。

【図１６】標準投射方向と指令値徒の関係を示す図面で
ある。

【図１７】垂直スキャナの駆動タイミングを示す図面で
ある。

【図１８】従来の車間距離センサの構成を示す図面であ
る。

【図１９】従来の車間距離センサの取り付け調整方法を
示す図面である。

【図２０】従来の車間距離センサの取り付け調整方法を
示す図面である。

【図２１】従来の車間距離センサの反射鏡回りの詳細を
示す図面である。

【符号の説明】

３４・・・・・・・・光走査手段 ３６・・・・・・・・標準投射方向決定手段 ３８・・・・・・・・方向制御手段 ４０・・・・・・・・水平方向走査制御手段 ４６・・・・・・・・反射鏡 ５０・・・・・・・・基準位置検出手段 ５２・・・・・・・・オフセット決定手段 ５４・・・・・・・・標準投射方向算出手段

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光ビームを発生させる発光手段、 発光手段により発生された光ビームを偏向する光学部材
   を有し、光学部材を変位させることにより光ビームの投
   射方向を順次変化させ、所定方向に走査を行なう光走査
   手段、 光走査手段の標準となる投射方向を決定する標準投射方
   向決定手段、 標準投射方向決定手段の決定した標準となる投射方向に
   基づき、光走査手段の投射方向を制御する方向制御手
   段、 を備えた光ビーム制御装置。
2. 【請求項２】請求項１の光ビーム制御装置において、 光走査手段を、発光手段により発生された光ビームを反
   射する光学部材である反射鏡と、反射鏡に連結されたス
   テッピングモータとを備え、ステッピングモータの回動
   により反射鏡を回動させ、光ビームの投射方向を順次変
   化させて所定方向に走査を行なうよう構成したこと、 を特徴とする光ビーム制御装置。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２の光ビーム制御装
   置において、 標準投射方向決定手段を、下記のＡ）基準位置検出手
   段、Ｂ）オフセット決定手段、および、Ｃ）標準投射方
   向算出手段を有するよう構成したことを特徴とする光ビ
   ーム制御装置、 Ａ）光学部材が基準位置検出手段に対し特定の位置にあ
   ることを検出する基準位置検出手段、 Ｂ）該特定の位置に対応する光学部材の位置と、光走査
   手段の標準となる投射方向に対応する光学部材の位置と
   の差を表わすオフセット量を決定するオフセット決定手
   段、 Ｃ）該特定の位置に対応する光学部材の位置と、オフセ
   ット量とに基づいて、光走査手段の標準となる投射方向
   を算出する標準投射方向算出手段。
4. 【請求項４】請求項１、請求項２または請求項３の光ビ
   ーム制御装置において、 前記光走査手段が走査を行なう所定方向を、垂直方向と
   するとともに、 前記発光手段により発生された光ビームについて、さら
   に、水平方向に走査を行なう水平方向走査制御手段を設
   けたこと、 を特徴とする光ビーム制御装置。
5. 【請求項５】請求項１、請求項２、請求項３または請求
   項４の光ビーム制御装置を用いた車両搭載用レーザレー
   ダ。
6. 【請求項６】光ビームを発生させ、 発生された光ビームを偏向する光学部材を変位させるこ
   とにより光ビームの投射方向を順次変化させ、所定方向
   に走査を行なう光走査手段を備え、 光走査手段の標準となる投射方向を決定し、 決定した標準となる投射方向に基づき、光走査手段の投
   射方向を制御すること、 を特徴とする光ビーム制御方法。
7. 【請求項７】請求項６の光ビーム制御方法において、 基準位置検出手段により、光学部材が基準位置検出手段
   に対し特定の位置にあることを検出し、 該特定の位置に対応する光学部材の位置と、光走査手段
   の標準となる投射方向に対応する光学部材の位置との差
   を表わすオフセット量を決定し、 該特定の位置に対応する光学部材の位置と、オフセット
   量とに基づいて、光走査手段の標準となる投射方向を算
   出することにより光走査手段の標準となる投射方向を決
   定すること、 を特徴とする光ビーム制御方法。