JPH08194061A - 光レーダ装置及び光レーダ装置の調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 垂直方向の寸法を小さくでき、かつ走査範囲
の広い光レーダ装置を得ることを目的としている。 【構成】 光を発生する発光手段と、発光手段と水平方
向に離間して配設され、反射光反射手段に反射された反
射光を受光する受光手段と、送光反射手段と反射光反射
手段とを所定の相対位置に保持しかつ回動自在に配設さ
れた保持手段と、保持手段を回動し光を水平方向に走査
する走査手段とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光を水平方向に走査
しその光が物体に反射して戻ってくる反射光を受光し
て、物体までの距離及び方向を検出する光レーダ装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の光レーダ装置は、車両に
搭載され車両周辺監視装置あるいは車間距離制御装置な
どに広く用いることが提案されている。車両に搭載され
る光レーダ装置の形状としては、垂直方向の寸法が小さ
い扁平薄型のものが好条件とされており、例えば特開平
６−１３７８６７号公報に記載のものによればこのよう
な要望を満たせるものと考えられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、該公報
のものは、発光源から物体に送光される光のみを鏡で反
射して走査している。この走査範囲は、受光光学系が受
光できる範囲内（受光光学系の視野角内）に制限される
ので、物体の検出を広角範囲に亘って行うことが困難で
あった。仮に、該公報の装置の走査範囲を広くすること
を考えてみる。まず、受光レンズは微弱な反射光をより
多く集光し光電変換する必要があるのでその口径をあま
り小さくすることはできない。よって、受光光学系の視
野角の拡大を図るには、受光レンズの焦点距離を短くす
る、あるいは受光素子を大型にするという２つの方法に
制約される。焦点距離の短縮を考える場合、レンズの光
学的な限界（口径比の限界）から視野角を拡大するとレ
ンズ口径を縮小することになり、これは光レーダ装置の
受光感度の低下を招くので望ましくない。また、受光素
子を大型化する場合、受光素子の受信感度の低下を招く
ためレーダ性能上好ましくない。

【０００４】この発明は、上記問題点を解決するために
為されたものであって、垂直方向の寸法を小さくでき、
かつ走査範囲の広い光レーダ装置を得ることを目的とし
ている。

【０００５】また、この発明は、物体からの反射光を確
実に受光すると共に、送光する光と反射光とが干渉する
ことがない光レーダ装置を得ることを目的としている。

【０００６】また、この発明は、光レーダ装置を簡略化
することを目的としている。

【０００７】また、この発明は、送光する光の方向を容
易に調整でき、かつその調整が容易に狂いを生じること
がない光レーダ装置を得ることを目的としている。

【０００８】また、この発明は、光レーダ装置を小型扁
平化することを目的としている。

【０００９】また、この発明は、送光する光と反射光と
の干渉を確実に防止する光レーダ装置を得ることを目的
としている。

【００１０】また、この発明は、送光する光の方向を容
易に調整することができる光レーダ装置の調整方法を得
ることを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明に係る光レーダ
装置は、光を発生する発光手段と、発光手段と水平方向
に離間して配設され、反射光反射手段に反射された反射
光を受光する受光手段と、送光反射手段と反射光反射手
段とを所定の相対位置に保持しかつ回動自在に配設され
た保持手段と、保持手段を回動し光を水平方向に走査す
る走査手段とを備えたものである。

【００１２】また、この発明に係る光レーダ装置は、送
光反射手段は送光する光のみを反射し反射光反射手段は
反射光のみを反射するものであると共に、保持手段は送
光反射手段と反射光反射手段とを水平方向に略９０°離
間して保持するようにしたものである。

【００１３】また、この発明に係る光レーダ装置は、発
光手段で発生した光を所定の角度で反射して送光反射手
段に光を入射させる送光方向調整手段を備えたものであ
る。

【００１４】また、この発明に係る光レーダ装置は、光
を反射する反射部材と、中空部を有する板部材であって
反射部材を支持する支持部材とで送光方向調整手段を構
成したものである。

【００１５】また、この発明に係る光レーダ装置は、反
射光反射手段が物体からの反射光を略９０°反射したと
きの受光経路上に受光手段を配設したものである。

【００１６】また、この発明に係る光レーダ装置は、送
光反射手段と反射光反射手段との間に遮蔽手段を備えた
ものである。

【００１７】また、この発明に係る光レーダ装置の調整
方法は、中空部を有する板部材からなる支持部材を塑性
変形することにより、支持部材に支持される反射部材の
反射角度を調整するようにしたものである。

【００１８】

【作用】この発明に係る光レーダ装置は、送光反射手段
と反射光反射手段とを所定の相対位置に保持した状態で
回動することにより発光手段で発生した光を水平方向に
走査すると共に、発光手段と水平方向に離間して配設さ
れた受光手段に物体からの反射光を入射する。

【００１９】また、この発明に係る光レーダ装置は、送
光反射手段は送光する光のみを反射し反射光反射手段は
反射光のみを反射するのでものであるから、光を送光す
る経路と物体に反射した反射光を受光する経路とを独立
させる。また、保持手段は送光反射手段と反射光反射手
段とを水平方向に略９０°離間して保持するようにした
ので、任意の方向に光を送光した場合であっても反射光
反射手段は物体に反射された反射光が受光素子に入射す
るよう反射光を反射する。

【００２０】また、この発明に係る光レーダ装置は、発
光手段で発生した光を所定の角度で反射して送光反射手
段に光を入射させることにより送光方向を調整する。

【００２１】また、この発明に係る光レーダ装置は、発
光手段で発生した光を所定の角度で反射して送光反射手
段に光を入射させる反射部材を、中空部を有する板部材
である支持部材で支持している。

【００２２】また、この発明に係る光レーダ装置は、反
射光反射手段が物体からの反射光を入射角に対し略９０
°の方向に反射させたときの受光経路上に受光手段を配
設している。

【００２３】また、この発明に係る光レーダ装置は、送
光反射手段により送光される光が受光手段に受光される
ことを遮蔽手段により防止する。

【００２４】また、この発明に係る光レーダ装置の調整
方法は、中空部を有する板部材からなる支持部材を塑性
変形することにより、支持部材に支持される反射部材の
反射角度を調整する。

【００２５】

【実施例】

実施例１．図１は、本発明の光レーダ装置の内部構成を
示す平面断面図である。この種の光レーダ装置は、例え
ば車両前方に搭載され自車両の前方の物体を検出する。
また、図２は図１の要部を示す斜視図である。以下、図
を用いて実施例を説明する。図において、１はレーザ光
を発生する発光手段であるレーザダイオード、２はレー
ザダイオード１を駆動する発光回路及びその他の電子回
路、例えば距離演算手段、方向検出手段、ステップモー
タ駆動手段等が搭載されたメイン基板、３はレーザダイ
オード１の内部に収納された発光源、４は発生したレー
ザ光の拡散角を調整する凸レンズ、５は凸レンズ４から
のレーザ光を所定の角度で反射する反射部材である鏡、
６は鏡５を支持する支持部材である支持体であって、鏡
５と支持体６は光レーダ装置から送光される光の方向を
調整する送光方向調整手段を構成している。この送光方
向調整手段は、鏡５の向きを変位させることにより光レ
ーダ装置から送光されるレーザ光と物体に反射して戻っ
てくる反射光とが平行光になるように調整する。

【００２６】７は鏡５により反射されたレーザ光を受光
しかつ反射する送光反射手段である鏡であって、レーザ
光はガラス８を透過して光レーダ装置外部に送光され
る。送光されたレーザ光は物体である前方車両１００に
より反射され、この反射光はガラス９を透過して鏡７よ
りも面積が大きい反射光反射手段である鏡１０に受光さ
れかつ反射される。なお、図１において、光レーダ装置
と前方車両１００との間に記された波線は、図１が実際
には大きく離間している光レーダ装置と前方車両１００
との距離を省略して記載したものであることを示してい
る。１１は鏡７と鏡１０とを所定の相対位置、即ち両者
を水平方向に略９０°離間して保持する保持手段である
Ｌ字形の剛体で、板状の部材を９０°屈曲させた如き形
状を有しており、該Ｌ字形の一方の面は他方の面に比し
長くなっている。鏡７は該Ｌ字形の面のうち短い方の面
に固定されている。また、鏡１０は該Ｌ字形の面のうち
長い方に固定されており、鏡７、鏡１０及び剛体１１の
三者は一体化され、この三者により１つの剛体を構成し
ている。１２は剛体１１の回転軸であって、剛体１１は
回転軸１２を回転中心として回動自在に保持されてい
る。１３は剛体１１の長い方の面に設けられた舌状の突
起で、その先端にローラー状の従動子１４を有してい
る。この従動子１４は、図示しない例えばスプリングか
ら成る応圧手段により、カム１５に設けられたカム溝１
６の縁面に応圧されている。１７はカム１５を回転駆動
するステップモータ、１８はステップモータ１７の駆動
軸で、この駆動軸１８にはカム１５が固設されている。

【００２７】１９は鏡１０で反射した反射光を集光する
フレネルレンズ、２０はフレネルレンズ１９の焦点位置
近傍に配設された受光手段としての受光素子であって、
フレネルレンズ１９により集光された反射光を受光し
て、その光の強度に応じた電気信号を出力する。２１は
受光素子２０を搭載したサブ基板であって、光電変換さ
れた電気信号を増幅する受信信号増幅回路を有してい
る。なお、受光素子２０は前出のレーザダイオード１と
は水平方向に離間して配設されている。また、受光素子
２０は、反射光が光レーダ装置の真正面から戻ってきて
鏡１０に入射して図示左方向に略９０°反射されたとき
の反射経路上に、鏡１０で反射された光を受光すべく設
けられている。２２はケースとしての殻であって、ガラ
ス８、９と協働して光レーダ装置の外壁を構成する。２
３は送光されるレーザ光と物体からの反射光とが干渉し
ないよう鏡７と鏡１０とを仕切る如く配設された遮蔽手
段としての遮蔽体であって、送光する光が受光素子側に
漏れないようにしている。

【００２８】図３は、鏡５と支持体６とからなる送光方
向調整手段の斜視図である。支持体６は、板部材をＬ字
形に屈曲させた如き形状を有していると共に、そのＬ字
形の一方の面に中空部２４を有している。鏡５は、図示
しない固設手段、例えば接着剤等により支持体６の中空
部２４を有する面に固設されている。支持体６のＬ字形
の他方の面には図示しない孔が設けられており、支持体
６はこの孔を貫通するねじ２５により殻２２に固設され
ている。

【００２９】次に動作について説明する。レーザダイオ
ード１はメイン基板２に搭載された発光回路により駆動
され発光源３からレーザ光を発生する。発生したレーザ
光の光束は凸レンズ４により所定の広がり角になるよう
に成形され放射される。この凸レンズ４は、レーザ光の
光束が水平方向に約０．１ｄｅｇ、垂直方向に約４ｄｅ
ｇの広がり角を持つように成形する。成形されたレーザ
光は、鏡５により図示左方向に略９０°反射され、鏡７
に入射し、かつ反射される。鏡７に反射されたレーザ光
は、ガラス８を透過して光レーダ装置の前方に送光され
る。このとき遮蔽体２３は、光レーダ装置の内面反射に
より受光素子２０側に漏れるレーザ光を遮蔽して、受光
素子２０が誤検出することを防止する。以上のように送
光されたレーザ光は、光レーダ装置前方の物体である前
方車両１００に照射されかつ反射される。なお、発光源
３で発生したレーザ光が進む凸レンズ４、鏡５、鏡７、
ガラス８、前方車両１００の経路は、レーザ光の送光経
路を構成している。

【００３０】前方車両１００に反射されたレーザ光は、
様々な方向に反射されると共に、その一部が光レーダ装
置に戻ってくる。光レーダ装置に戻ってきた反射光は、
ガラス９を透過して鏡１０に入射しかつ反射される。こ
の反射光は、フレネルレンズ１９に入射し、このフレネ
ルレンズ１９により集光され、その焦点距離近傍に配設
された受光素子２０の受光面で結像される。受光素子２
０は、その光の強度に応じた電気信号を出力する光電変
換を行う。サブ基板２１に搭載された受信信号増幅回路
は、光電変換された電気信号を増幅しこの受光信号をメ
イン基板２に伝達する。なお、前方車両１００で反射さ
れた反射光が進むガラス９、鏡１０、フレネルレンズ１
９、受光素子２０の経路は、受光経路を構成している。

【００３１】メイン基板２に搭載された図示しない距離
演算手段は、発光回路がレーザダイオード１を駆動して
から受光信号が発生するまでの時間を計測し、その時間
をレーザ光が前方車両１００を往復するのに要した時
間、即ち伝播遅延時間であるとみなしてこの伝播遅延時
間に基づいて前方車両１００までの距離を演算する。ま
た、メイン基板２に搭載された図示しない方向検出手段
は、ステップモータ１７の回転角度位置と、カム溝１６
のプロフィール（形状）とに基づきレーザ光の送光方向
を検出する。

【００３２】次に、レーザ光の水平方向への走査につい
て説明する。メイン基板２に搭載された図示しないステ
ップモータ駆動手段は、上述の物体検出処理の終了毎、
あるいは予め定められた所定時間毎に駆動信号をステッ
プモータ１７に供給する。この駆動信号を与えた回数の
累計値は、図示しない計数手段であるカウンタにより計
数される。この計数値は方向検出手段に与えられ、方向
検出手段はこの計数値に基づきステップモータ１７の回
転角度位置を演算する。ステップモータ１７は駆動信号
が与えられる毎に駆動軸１８を所定角度だけ回転し、こ
の駆動軸１８に固設されたカム１５もこれに同期して所
定角度だけ回転する。カム１５が回転することによりカ
ム溝１６も回転する。従動子１４はカム溝１６に摺接し
ており、カム溝１６が回転することにより、従動子１４
と駆動軸１８との距離が変位する。この変位は突起１３
を介して鏡７、１０及び剛体１１から成る剛体に伝えら
れ、この三者から成る剛体は回転軸１２を中心として矢
印Ａで示す如く一体的に回動される。なお、図示しない
ステップモータ駆動手段、ステップモータ１７、カム１
５、カム溝１６、従動子１４、突起１３は協働して走査
手段を構成する。

【００３３】このように構成された光レーダ装置におい
ては、光レーダ装置から送光されるレーザ光と物体から
の反射光とが平行光になるように鏡５で調整されている
と共に、鏡７と１０とが水平方向に略９０°離間された
状態で一体的に回動されるので、剛体１１を回動してい
ずれの方向にレーザ光を送光したとしても物体からの反
射光を確実に受光素子２０に入射させることができる。
また、理論的には、鏡７に入射する光の入射角が０°よ
りも大きくかつ９０°よりも小さければ物体を検出する
ことが可能であるので、非常に広範囲の走査範囲を有す
る。

【００３４】次に送光方向調整手段の調整方法について
説明する。最も単純な方法としては支持体６の向きを調
整した上でねじ２５を締めるというものが考えられる。
しかし、実際にはネジを締める際に支持体６が一緒に回
ってしまい調整が狂ってしまう。また、支持体６がねじ
２５と一緒に回らない程度の締め方では、振動などによ
りねじ２５がゆるみ、調整が狂ってしまう。さらに、支
持体６を接着剤で殻２２に固着する方法も考えられる
が、工程の増加及び信頼性の点から望ましくない。そこ
で本発明では、支持体６の向きを大まかに合わせてお
き、その後ねじ２５を完全に締め上げる。次に光レーダ
装置から送光される光と反射光とが平行光になるよう
に、支持体６を水平方向にねじ曲げて塑性変形する。こ
のねじ曲げる方向は、ねじ２５の締結する方向に行うの
が望ましい。このとき支持体６には中空部２４を設けて
あるので塑性変形を容易に行うことができる。また中空
部２４を設けることにより、２本の剛体で鏡５を支持す
ることになるので、充分な剛性を有することができる。

【００３５】なお、実施例では中空部を一つだけ設けた
が、複数個設けるようにしても良い。

【００３６】また、鏡７、１０、剛体１１は、それぞれ
別の部材を用意して一体的に構成するようにしたが、１
つの部材でこれらを構成するようにしても良い。これ
は、例えば、剛体１１を金属で構成し、Ｌ字形に屈曲し
た２つの面に錫を蒸着させるようにすればよい。また、
剛体１１のＬ字を構成する面の水平方向の長さを短くし
て、Ｌ字形に屈曲させた部分の近傍のみとし、鏡７及び
１０でＬ字形を構成するようにしても良い。この際、舌
状の突起１４は鏡に取り付ければよい。

【００３７】以上のように、実施例１によれば、光レー
ダ装置の構成部材を水平方向に離間して配置したので、
垂直方向に大きな寸法を要せず、扁平薄型の光レーダ装
置が得られる。また、レーザ光の送光だけでなく反射光
も走査するようにしたので広範囲の走査範囲が得られ
る。

【００３８】また、送光経路と受光経路とを独立させた
ので、干渉を防止することができる。

【００３９】また、送光方向調整手段を備えたことによ
り送光と反射光とを平行光に調整することができると共
に、装置を簡略化することができる。即ち、送光方向調
整手段がなければ、レーザダイオード１、凸レンズ４等
の構成部材を鏡７の図示右方向に配設しなければならな
い。そのためには、メイン基板２、サブ基板２１の他に
前記構成部材を搭載する新たな基板を要すると共に、各
基板間で信号を授受する信号線をも必要となる。しかし
ながら、実施例１ではレーザダイオード１をメイン基板
に搭載すると共に、レーザダイオード１で発生した光を
送光方向調整手段で反射して鏡７に図示右方向からレー
ザ光が入射するようにしているので、新たな基板や信号
線を要することがない。また、これにより装置の小型化
をも同時に図ることができる。

【００４０】また、実施例１によれば、鏡１０が物体か
らの反射光を略９０°反射したときの受光経路上、即ち
光レーダ装置の真正面から帰ってきた反射光に対して図
示左方向に略９０°離間させた位置に受光手段を配設し
ているので装置の小型化を図ることができる。これは、
受光素子２０をメイン基板２に搭載した場合と比較すれ
ば理解しやすい。この場合には鏡１０で反射された反射
光を受光素子２０に入射させるよう反射する鏡をもう１
枚必要とする。この鏡は図示左上方に４５°傾けた状態
で配設される。この鏡は鏡１０で反射された反射光を漏
れなく反射しなければならないので大きな面積を要す
る。よってこの鏡を収納するべく、殻２２は大きくなら
ざるを得ない。また、フレネルレンズ１９を新たな鏡と
受光素子２０との間に配設しなければならない。受光素
子２０はフレネルレンズ１０の焦点距離近傍に配設され
なければならない。従って、殻２２の図示上下方向の寸
法は、新たな鏡を図示左上方に傾けたことにより増加し
た寸法と、フレネルレンズ１９の焦点距離を確保するだ
けの寸法の分だけ大きくなる。このようなものに比し、
図１の如き構成のものによれば装置を小型化することが
できるということは明らかである。

【００４１】

【発明の効果】以上のように、この発明の光レーダ装置
によれば、送光反射手段と反射光反射手段とを所定の相
対位置に保持した状態で回動することにより発光手段で
発生した光を水平方向に走査すると共に、発光手段と水
平方向に離間して配設された受光手段に物体からの反射
光を入射するので、垂直方向の寸法を小さくすることが
できると共に光の走査範囲を広くすることができる。

【００４２】また、この発明の光レーダ装置によれば、
送光反射手段は送光する光のみを反射し反射光反射手段
は反射光のみを反射するようにしたので、光を送光する
経路と物体に反射した反射光を受光する経路とを独立さ
せ、光の干渉による誤検出を防止することができる。ま
た、送光反射手段と反射光反射手段とを水平方向に略９
０°離間して保持することにより、任意の方向に光を送
光した場合であっても反射光反射手段は物体に反射され
た反射光が受光素子に入射するよう反射光を反射するの
で、物体からの反射光を確実に受光することができる。

【００４３】また、この発明の光レーダ装置によれば、
発光手段で発生した光を所定の角度で反射して送光反射
手段に光を入射させることにより送光方向を調整するの
で、装置の簡略化を図ることができる。

【００４４】また、この発明の光レーダ装置によれば、
発光手段で発生した光を所定の角度で反射して送光反射
手段に光を入射させる反射部材を、中空部を有する板部
材である支持部材で支持したので、塑性変形が容易でか
つ剛性をも有することができる。

【００４５】また、この発明の光レーダ装置によれば、
反射光反射手段が物体からの反射光を略９０°反射した
ときの受光経路上に受光手段を配設しているので装置の
小型扁平化を図ることができる。

【００４６】また、この発明の光レーダ装置によれば、
送光反射手段により送光される光が受光手段に受光され
ることを遮蔽手段により防止するので物体の誤検出を防
止することができる。

【００４７】また、この発明の光レーダ装置の調整方法
によれば、中空部を有する板部材からなる支持部材を塑
性変形することにより、支持部材に支持される反射部材
の反射角度を容易に調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例１の構成を示す平面断面図で
ある。

【図２】 本発明の要部を示す斜視図である。

【図３】 本発明の送光方向調整手段の構成を示す斜視
図である。

【符号の説明】

１：レーザダイオード、２：メイン基板 ３：発光源、
４：凸レンズ、５：鏡、６：支持体、７：鏡、８：ガラ
ス、９：ガラス、１０：鏡、１１：剛体、１２：回転
軸、１３：突起、１４：従動子、１５：カム、１６：カ
ム溝、１７：ステップモータ、１８：駆動軸、１９：フ
レネルレンズ、２０：受光素子、２１：サブ基板、２
２：殻、２３：遮蔽体、２４：中空部、２５：ねじ、１
００：前方車両。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光を発生する発光手段と、 前記光を反射して送光する送光反射手段と、 前記光が物体に反射した反射光を受光し反射する反射光
   反射手段と、 前記発光手段と水平方向に離間して配設され、前記反射
   光反射手段に反射された反射光を受光する受光手段と、 前記送光反射手段と前記反射光反射手段とを所定の相対
   位置に保持しかつ回動自在に配設された保持手段と、 前記保持手段を回動し前記光を水平方向に走査する走査
   手段と、 前記発光手段が前記光を発生してから前記受光手段が前
   記反射光を受光するまでの伝播遅延時間に基づき前記物
   体までの距離を演算する距離演算手段と、 前記光の送光方向を検出する方向検出手段とを備えたこ
   とを特徴とする光レーダ装置。
2. 【請求項２】 送光反射手段は送光する光のみを反射し
   反射光反射手段は反射光のみを反射するものであると共
   に、保持手段は前記送光反射手段と前記反射光反射手段
   とを水平方向に略９０°離間して保持することを特徴と
   する請求項１の光レーダ装置。
3. 【請求項３】 発光手段で発生した光を所定の角度で反
   射して送光反射手段に前記光を入射させる送光方向調整
   手段を備えたことを特徴とする請求項１の光レーダ装
   置。
4. 【請求項４】 送光方向調整手段は光を反射する反射部
   材と、中空部を有する板部材であって前記反射部材を支
   持する支持部材とから成ることを特徴とする請求項３の
   光レーダ装置。
5. 【請求項５】 反射光反射手段が物体からの反射光を略
   ９０°反射したときの受光経路上に受光手段を配設した
   ことを特徴とする請求項１の光レーダ装置。
6. 【請求項６】 送光反射手段と反射光反射手段との間に
   遮蔽手段を備えたことを特徴とする請求項１の光レーダ
   装置。
7. 【請求項７】 中空部を有する板部材からなる支持部材
   を塑性変形することにより、前記支持部材に支持される
   反射部材の反射角度を調整することを特徴とする光レー
   ダ装置の調整方法。