JPH08261753A

JPH08261753A - 光レーダ装置

Info

Publication number: JPH08261753A
Application number: JP7067781A
Authority: JP
Inventors: Koji Kuroda; 浩司黒田; Atsushi Sugaya; 菅家　　厚; Satoshi Kuragaki; 倉垣　　智; Akira Arimoto; 昭有本
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-03-27
Filing date: 1995-03-27
Publication date: 1996-10-11

Abstract

(57)【要約】【目的】簡便な光学系で、空間分解能の高い車両用光
レーダ装置を実現する。【構成】パルス変調された光信号をビーム状に空間に
発射する送光部１００と、反射物体からの反射光を受光
する受光部１０６と、送光部１００と受光部１０６の出
力から反射物体の有無と反射物体までの距離等を計測す
る距離計測部１０７とを有する光レーダ装置において、
前記送光部１００から発光素子１０４から出射されたレ
ーザビームをポリゴンミラー１０１によって反射させて
走査し、モータ１０２の回転同期信号２００から発光タ
イミング制御部によって徐々に遅れたタイミングで発光
素子１０４を発光させ、出射されるレーザビームの広が
り角φよりも小さなきざみ角θで走査する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光を用いて反射物体の有
無と反射物体までの距離を検出する車両用の光レーダ装
置に関し、特に光ビームの照射方向を変えて走査する光
レーダ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より車両周囲の対象物、例えば先行
車両までの距離を計測し、警報を出すことによって対象
物への衝突を避けるようにさせながら、あるいはこれら
の対象物との距離を維持するようにさせながら車両が走
行するようにしたシステムが開発されている。このよう
な走行システムにおいては、対象物までの距離を計測す
る手段として、光レーダ装置が使用されている。このよ
うな光レーダ装置において、車両前方を広範囲に検索す
るために光ビームを走査する方法が、例えば特公昭６１
−６３４９号公報、特開昭５９−２０３９７５公報、及
び特開平６−１０２３４３公報等よって知られている。
また、照射するレーザビームを部分的にオーバーラップ
させて所定の検索エリア内を左右に走査させ、目標物の
有無とその方位を検出する装置が特開平６−１４８３３
０号公報に開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光レーダ装置では光ビームの広がり角（ビーム幅）の単
位での空間分解能しかないので、空間分解能を上げて反
射物体の位置を高精度に検出するために光ビームの広が
り角度を小さくするとともに走査きざみ角度（断続的に
走査してレーザを出射するときの隣接するビーム中心間
の角度）を小さくすると、確かに精度は上がるが、その
分、精度の高い光学系が必要となり、当然コストも上昇
する。また、広がり角の小さい光ビームでは単位密度あ
たりの光パワーが大きくなり、安全上の問題が生じてし
まう。さらに、広がり角の小さい光ビームでは、前方の
所定の角度を走査するに要する時間が長くな。このよう
に走査時間が長くなると、車両が進行している以上、前
方の状況は刻々変化することから前方検知の意味がなく
なる場合も生じ得る。加えて、光ビームを走査するレー
ダでは、受光部で広い範囲からの反射光を受光するため
に受光素子の受光面積を大きくする必要もあった。ま
た、特開平６−１４８３３０号公報記載のものでは、走
査領域をオーバーラップさせることによって１つの照射
領域がオーバーラップしない独自の領域とオーバーラッ
プした領域とに細分化して検出精度を向上させるように
なっているが、照射領域は所定の領域に限定されている
ので、検出の必要に応じてレーダの走査状態を変更し、
運転状態に即応した検出を行うことはできなかった。

【０００４】本発明は、このような従来技術の実情に鑑
みてなされたもので、その第１の目的は、低コストで高
い空間分解能で検出を行うことができる光レーダ装置を
提供することにある。

【０００５】第２の目的は、高い空間分解能で検出を行
うにつき、安全を確保することができる光レーダ装置を
提供することにある。

【０００６】第３の目的は、高い空間分解能で検出を行
うにつき、短時間の走査で検出が可能な光レーダ装置を
提供することにある。

【０００７】第４の目的は、受光素子の受光面積を大き
くすることなく高い空間分解能で検出可能な光レーダ装
置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、車両用光レ
ーダ装置において光ビームを走査させ、その際の走査き
ざみ角を光ビームの広がり角より小さくする手段、光ビ
ームの走査周期内で光ビームの走査きざみ角を可変とす
る手段、光ビームの走査周期内で光ビームの広がり角を
可変とする手段、受光方向を可変とする受光部に垂直方
向と水平方向で曲率の異なる光学系を用うること、もし
くは受光範囲を可変とする光学系を持つことの少なくと
もいずれかの要素を備えることによって達成できる。

【０００９】具体的には、第１の手段は、パルス変調さ
れた光信号をビーム状に空間に発射する発光手段と、反
射物体からの反射光を受光する受光手段と、発光手段と
受光手段の出力から反射物体の有無と反射物体までの距
離等を計測する計測手段とを有する光レーダ装置におい
て、前記発光手段から出射されるビーム状の光を走査さ
せる走査手段と、この走査手段による走査を任意の角度
で断続的に行わせる走査制御手段とを備え、前記走査制
御手段は、隣接する走査間の走査きざみ角度を発光手段
から出射されるビーム状の光の広がり角度よりも小さく
なるように設定することを特徴としている。

【００１０】この場合、前記走査手段によって設定され
る走査方向は水平方向でも、垂直方向でもよく、さらに
はその両者でもよい。また、前記走査制御手段によって
設定される走査きざみ角度による走査は、走査角度全域
にわたって実施してもよいし、あらかじめ設定された領
域に対して実施してもよい。さらには、検出した物体が
位置する方位を中心に設定された領域に対して実施する
ようにしてもよい。

【００１１】また、上記第１の手段に対して、前記走査
制御手段によって設定される走査きざみ角度を任意に変
更する手段を設けてもよい。この場合、前記任意に変更
する手段による走査きざみ角度は、１回の走査で複数回
変更するようにすることもできる。

【００１２】第２の手段は、パルス変調された光信号を
ビーム状に空間に発射する発光手段と、反射物体からの
反射光を受光する受光手段と、発光手段と受光手段の出
力から反射物体の有無と反射物体までの距離等を計測す
る計測手段とを有する光レーダ装置において、前記発光
手段から出射されるビーム状の光を走査させる走査手段
と、この走査手段による走査を発光手段から出射される
ビーム上の光の広がり角度を変えて出射させる広がり角
度制御手段とを備えていることを特徴としている。

【００１３】この場合、前記広がり角度を任意に変更す
る手段をさらに設けるとよく、この任意に変更する手段
による広がり角度の変更は、あらかじめ設定された領域
に対して実施されるようにしても、検出した物体が位置
する方位を中心に設定された領域に対して実施するよう
にしてもよい。また、前記任意に変更する手段による広
がり角度の変更は１回の走査で複数回実施することもで
きる。

【００１４】なお、第１及び第２の手段において、前記
受光手段の受光部に垂直方向と水平方向で曲率の異なる
受信光学系を設けて集光するように構成することもでき
る。その際、曲率の異なる受信光学系によって集光され
た像を反射して受光素子に結像させる角度可変な反射鏡
をさらに設けるとよく、受光手段が受光素子に受光させ
る範囲を任意に変更する手段を設けてもよい。前記受光
させる範囲を任意に変更する手段としては、受光素子に
入射させる光学素子を光軸方向に前進後退させる光学素
子駆動装置から構成することができる。

【００１５】第１及び第２の手段における発光手段は、
例えばレーザ光を出射する発光素子と、発光素子から出
射されたレーザ光を集光する光学素子と、光学素子によ
って集光されたレーザ光を反射する回転反射鏡と、回転
反射鏡を回転駆動するモータと、モータの回転同期信号
から前記発光素子の発光タイミングを設定する発光タイ
ミング制御部とを含んで構成される。前記回転反射鏡と
しては、ポリゴンミラーもしくはガルバノミラーが好適
である。前記発光タイミング制御部は、前記モータから
入力される回転同期信号に対して所定の時間ずつ遅れた
タイミングに発光タイミングを設定して発光素子を発光
させ、断続的に所定の走査範囲を走査させる。その場
合、光学素子駆動装置によって前記光学素子を光軸方向
に前進後退させて、光ビームの広がり角を変更するよう
にすることもできる。

【００１６】

【作用】上記車両用光レーダ装置は、光ビームを走査す
る際の走査きざみ角を光ビームの広がり角より小さくと
ることで、単位面積あたりの光パワーの密度をあげるこ
となく、反射物の存在を高分解能で探索することができ
る。また、光ビームの走査周期内で光ビームの走査きざ
み角や光ビームの広がり角を可変とすることで、任意の
部分の空間分解能を向上できる。また、受光部に垂直方
向と水平方向で曲率の異なる光学系や受光範囲を可変と
する光学系を用ることで、固定の小さな受光素子に反射
光を集光できる。

【００１７】

【実施例】以下、図面を参照し、本発明の実施例につい
て説明する。

【００１８】〔第１実施例〕図１ないし図４は本発明の
第１の実施例に係る光レーダ装置の使用状態を説明する
ためのもので、図１は要部斜視図、図２はその平面図で
ある。これらの図において車両１の前部１ａには図示し
ない光レーダ装置が設置され、進行方向前方にパルス変
調された光を光ビーム（レーザビーム）２の形で光軸３
の方向へ出力する。光ビーム２は同一の径で進行するの
ではなく、光学系によって設定された角度で広がりなが
ら円錐状に出射される。このときの光軸（出射中心）３
を挟むビームの広がり角度φを便宜上広がり角と称す
る。言い換えれば、光ビーム２は光レーダ装置の発光部
から広がり角φで出射されることになる。

【００１９】出射された光ビーム２は、出射前方に反射
物体があれば反射し、光レーダ装置の受光部で反射物体
からの反射光を受光し、発光パルスと受光パルスの時間
差を計測することで反射物体の有無と反射物体までの距
離を計測する。このときパルス変調された光ビームを水
平方向に走査しながら送光することで車両１前方の広範
囲を探索するが、図２に示すようにその走査は隣接する
走査のビーム中心間の角度θ、すなわち走査時に光ビー
ム２がきざむ角度（きざみ角）θを光ビーム広がり角φ
より小さい値に設定して実行される。すなわち、隣接す
る光ビーム２はそれぞれ一部が重複しながら走査される
ことになる。このようにして各光ビームの毎の反射を計
測することで、車両前方の領域を光ビームの走査きざみ
角θの分解能で探索する。

【００２０】図３は実施例に係る光レーダ装置の概略構
成を示す図であり、図４は反射ミラーの角度と発光タイ
ミングとの関係を示す図である。図３において、光レー
ダ装置の送光部１００はレーザビームを出射する例えば
半導体レーザからなる発光素子１０４と、レンズによっ
て構成される光学素子１０３と、送光方向を変化させる
ためのポリゴンミラー１０１と、ポリゴンミラー１０１
を回転駆動するモータ１０２と、このモータ１０２の回
転に同期して発光素子１０４に駆動信号を出力する発光
タイミング制御部１０５とを含んで構成されている。こ
のように構成すると、発光素子１０４から発光した出射
光に対するポリゴンミラー１０１からの反射角は図３に
示すように時間とともにのこぎり状に変化する。

【００２１】一方、モータ１０２からはポリゴンミラー
１０１の回転に同期して回転同期信号２００が出力さ
れ、発光タイミング制御部１０５に送られる。発光タイ
ミング制御部１０５では回転同期信号２００に対し、少
しずつ時間を遅らせながら発光タイミング２０１を発生
し、発光素子１０４及び距離計測部１０７側に出力す
る。このとき回転同期信号と発光タイミングとの時間差
ｔ_iは、 Δｔ＝ｔ_i+1−ｔ_i ・・・（１）に示すようにΔｔずつ変化させる。時間差Δｔとミラー
回転角は比例関係にあるため、発光タイミング毎の光ビ
ーム２の送光方向の変化量である走査きざみ角θと時間
差Δｔも θ＝Ｋ・Δｔ・・・（２）で示されるようにある定数Ｋで比例関係にある。そこ
で、 φ＞θ ・・・（３）のように走査きざみ角θを光ビーム広がり角φより小さ
くすることで、図１に示したような光ビーム２を実現す
ることができ、光ビーム広がり角φより小さい走査きざ
み角θの分解能で車両前方領域を検索できる。

【００２２】一方、距離計測部１０７では、受光部１０
６から取り込んだ反射光ビームの光パルスを受光タイミ
ング２０２として距離計測部１０７に入力する。なお図
３と図４では、ポリゴンミラー１０１をモータ１０２に
よって回転させ、光ビームの送光方向を変化させるタイ
プの送光部について説明したが、他の種類の反射ミラ
ー、例えばガルバノミラーや光学素子などを用いて等価
的に光ビームの送光方向を変化させるようにすることも
できる。

【００２３】〔第２実施例〕次に、第２の実施例につい
て図５を参照して説明する。

【００２４】この実施例においても前述の第１の実施例
と同様に、車両１の前部１ａに取り付けられた光レーダ
装置からパルス変調された光をビーム広がり角φで送光
し、反射物体からの反射光を受光することで反射物体の
有無と反射物体までの距離を計測する。このとき光ビー
ム２を水平方向に走査しながら送光して車両１前方の反
射物体を探索するが、光ビーム２の走査きざみ角θを光
ビーム２の出射方向によって変更する。例えば図６から
分かるように、初回の光ビーム２の走査は一定の大きな
走査きざみ角θ₁で行ない、何か反射物体を発見した場
合はその方向については小さい走査きざみ角θ₂で走査
し、物体を検知しなくなると元の一定の大きな走査きざ
み角θ₁に戻って光ビーム２を走査する。

【００２５】このようにしてある特定方向のみ小さい走
査きざみ角θ₂で走査することで全体の走査時間をさほ
ど長くすることなく特定方向の空間分解能を上げること
ができる。空間分解能を上げることによって、例えば車
種の大小、二輪車かどうかの区別も明確につけることが
できる。また、この実施例は図３と同様の構成の車両用
光レーダ装置を用い、モータ１０２の回転同期信号２０
０に対して発光タイミング制御部１０５で発光タイミン
グを制御することで走査きざみ角θを変化させることで
実現できる。

【００２６】なお、この実施例では、水平方向の走査き
ざみ角θを変更して走査しているが、垂直方向にも同様
に走査することもできる。この場合、例えば、前方を走
行している車両の大きさやトンネルの存在および大きさ
なども判別することができる。

【００２７】〔第３実施例〕第３の実施例について図７
及び図８を参照して説明する。

【００２８】この実施例においても第１及び第２の実施
例と同様に、車両１の前部１ａに取り付けられた光レー
ダ装置からパルス変調された光を送光し、反射物体から
の反射光を受光することで反射物体の有無と反射物体ま
での距離を計測する（図７）。このとき光ビーム２を水
平方向に走査しながら送光することで車両１前方の反射
物体を探索するが、この実施例では、光ビーム２のビー
ム広がり角φを走査方向に応じて変更するようにしてあ
る。すなわち、例えば初回の光ビームの走査によって何
か反射物体を発見した場合、図８に示すようにその方向
については小さい光ビーム広がり角φ₂で、他の方向は
大きい光ビーム広がり角φ₁で光ビーム２を走査する。
このようにある特定方向のみ小さいビーム広がり角φで
走査することで全体の走査時間をさほど長くすることな
く特定方向の空間分解能を上げることができる。

【００２９】このようにビーム広がり角φを変更する光
ビーム装置の例を図９に示す。この実施例は図２の実施
例における光学素子１０３に代えて可動光学素子（可動
レンズ系）１０８と光学素子駆動部（レンズ移動装置）
１０９を設けたことに特徴がある。その他の構成は前述
の図２と同等なので、同等な各部には同一の参照符号を
付し、重複する説明は省略する。

【００３０】この実施例では、発光素子１０４と可動光
学素子１０８との距離を光学素子駆動部１０９によって
変化させることで、光ビーム２の水平方向の幅を変化さ
せ、これに対応して光ビーム２のビーム広がり角φを変
化させる。この場合、図７からも分かるように隣接する
走査ビーム２は互いに重複することがなく、しかも、離
間することがないような走査角度が選択される。

【００３１】また、可動光学素子１０８の長軸と短軸の
寸法を変えて、他の広がり角の光ビームと同一のビーム
面積（ビームの光軸に直交する面と光ビームとが交差す
る部分の面積）で照射するように構成することもでき
る。

【００３２】〔第４実施例〕第４の実施例について図１
０を参照して説明する。

【００３３】この実施例は、受光部１０６にもポリゴン
ミラー１１０を設け、送光部１００のポリゴンミラー１
０１の回転と同期をとって受光するように構成した例で
ある。すなわち、受光部１０６は、ポリゴンミラー１１
０と、このポリゴンミラー１１０を駆動するモータ１１
３と、モータ１１３を送光部１００のモータ１０２と同
期回転させるための回転同期部１１２と、反射光を受光
部に入射させる受信光学系１１１と、ポリゴンミラー１
１０に入射した反射光を受光素子１１５に入射させる集
光光学素子１１４とを含み、距離計測部１０７は、発光
タイミング２０１と受光タイミング２０２との差から検
知した対象物までの距離を検知することができるように
なっている。すなわち、この実施例では、第１の実施例
における回転同期信号２００が回転同期部１１２に入力
され、送光部１００側のポリゴンミラー１０１から走査
された光ビーム２の反射光を受光部１０６側で前記ポリ
ゴンミラー１０１と同期して回転するポリゴンミラー１
１０によって検出して距離を計測する。

【００３４】さらに詳しくは、送光部１００から送られ
た光ビーム２は図１１に示すように受光部１０６で受光
され、発光タイミング２０１と受光タイミング２０２と
から距離計測部１０７によって反射物体の有無と反射物
体までの距離が計測される。受光部１０６には、ある特
定方向からの光のみを受光素子１１５に入れるようにポ
リゴンミラー１１０をモータ１１３で回転駆動し、回転
同期部１１２は送光部１００からの回転同期信号２００
に合わせ、モータ１１３でポリゴンミラー１１０を回転
し、光ビーム２の方向の光のみを選択的に受光素子１１
５へ集光する。このとき、水平方向と垂直方向で曲率の
異なる受信光学系１１１を用い、光学系１１１の水平面
内での曲率を小さくして、図１１に示すようにポリゴン
ミラー１１０の鏡面１１０ａによる方向の制御を妨げな
いようにする。また、光学系１１１の垂直方向での曲率
はある程度以上とし、横長なポリゴンミラー１１０の横
長な鏡面１１０ａに受光した光が集まるようにする。こ
のときの投影像を符号１１６で示す。ポリゴンミラー１
１０で反射された受信光は受光素子１１５の前面の集光
光学素子１１４により、固定された受光素子１１５上に
スポット状に集光される。このような受信光学系１１１
と集光光学素子１１４を用いることで反射ミラー１１０
の高さを小さくすることができ、また、受光素子１１５
の受光面積を小さくすることができる。これによって受
光素子１１５の大型化を防止し、さらにはより小型に構
成することが可能になり、低コストで光レーダ装置を提
供することができる。

【００３５】〔第５実施例〕第５の実施例について図１
２を参照して説明する。

【００３６】この実施例は、第４の実施例における集光
光学素子１１４を、可動光学素子（可動レンズ）１１７
と光学素子駆動部（レンズ移動装置）１１８に置換し、
受光素子１１５に集光される受光範囲を第２の実施例と
同様にして可変としたもので、その他の構成は第４の実
施例と同等に構成されている。このように構成すると、
光学素子駆動部１１８によって可動光学素子１１７を移
動させることによって、特定の狭い範囲からの光のみを
受光素子１１５へ集光したり、広範囲の光を受光素子１
１５へ集光したりするよう受光用の光学系を目的に応じ
て変化させることができる。図１２では受光の方向を変
えるポリゴンミラー１１０と組み合わせた形で実施例を
示したが、このようなポリゴンミラー１１０を使わなく
とも、同等の機能と有する光学系を組むことは可能であ
る。この実施例によれば、第４の実施例よりもさらに自
在に受光系の光ビームのビームコントロールを行うこと
ができ、設計の自由度を増すことができる。

【００３７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、以下の
ような効果を奏する。

【００３８】発光手段から出射されるビーム状の光を走
査させる走査手段と、走査手段による走査を任意の角度
で断続的に行わせる走査制御手段とを備え、走査制御手
段が隣接する走査間の走査きざみ角度を発光手段から出
射されるビーム状の光の広がり角度よりも小さく設定さ
れた請求項１記載の発明によれば、走査制御手段によっ
て設定される所謂きざみ角を光ビームの広がり角よりも
小さくすることで、走査密度が実質的に向上し、高い空
間分解能で検出することが可能な光レーダ装置を提供す
ることができる。また、機構的に付加されるものでない
ので、低コストで提供することができる。さらに、光ビ
ームの広がり角は一定なので、光ビーム密度が高くなる
ことはなく、安全性を脅かすおそれはない。

【００３９】走査手段によって設定される走査方向が水
平および／または垂直方向である請求項２記載の発明に
よれば、幅方向のみならず高さ方向の検出も精度良く行
える。

【００４０】走査制御手段によって設定される走査きざ
み角度による走査を走査領域の全域にわたって実施する
請求項３記載の発明によれば、全領域にわたって高い空
間分解能での検出が可能になる。

【００４１】走査制御手段によって設定される走査きざ
み角度による走査を、あらかじめ設定された領域に対し
て実施する請求項３記載の発明によれば、全領域を走査
する場合くらべて１回の走査に要する時間が短くなり、
その分、検出時間の短縮化を図ることができる。

【００４２】走査制御手段によって設定される走査きざ
み角度による走査を、検出した物体が位置する方位を中
心に設定された領域に対して実施する請求項５記載の発
明によれば、精度のよい検出が要求される領域のみきざ
み角を小さくして検出するので、全領域を走査する場合
くらべて１回の走査に要する時間が短くなり、その分、
検出時間の短縮化を図ることができる。また、その際、
実質的な検出精度が低下することはない。

【００４３】走査制御手段による走査きざみ角度を任意
に変更する手段を備えた請求項６記載の発明によれば、
必要に応じてきざみ角を小さくして精度のよい検出を行
うことができる。

【００４４】任意に変更する手段による走査きざみ角度
の変更が１回の走査で複数回実施される請求項７記載の
発明によれば、検出対象や検出領域に応じてきざみ角を
複数回変更し、検出の実体に即応して短い走査時間で精
度のよい検出が可能になる。

【００４５】発光手段から出射されるビーム状の光を走
査させる走査手段と、この走査手段による走査を発光手
段から出射されるビーム上の光の広がり角度を変えて出
射させる広がり角度制御手段とを備えた請求項８記載の
発明によれば、高い空間分解能が必要であると見込まれ
る領域の走査にあたっては、広がり角度を狭くして検出
精度を向上させることができる。その際、前記領域のみ
走査密度が高くなるだけなので、走査時間が必要以上に
長くなることはない。

【００４６】広がり角度を任意に変更する手段を備えた
請求項９記載の発明によれば、必要に応じて広がり角度
を変えて走査して検出することができ、検出対象や検出
状況に即応することができる。

【００４７】任意に変更する手段による広がり角度の変
更が、あらかじめ設定された領域で実施される請求項１
０記載の発明によれば、全領域を走査する場合くらべて
１回の走査に要する時間が短くなり、その分、検出時間
の短縮化を図ることができる。

【００４８】任意に変更する手段による広がり角度の変
更が、検出した物体が位置する方位を中心に設定された
領域に対して実施される請求項１１記載の発明によれ
ば、高い空間分解能が必要であると見込まれる領域のみ
広がり角を小さくして検出することができるので、全領
域を走査する場合くらべて１回の走査に要する時間が短
くなり、その分、検出時間の短縮化を図ることが可能と
なる。

【００４９】任意に変更する手段による広がり角度の変
更が１回の走査で複数回実施される請求項１２記載の発
明によれば、検出対象や検出領域に応じて広がり角を複
数回変更し、検出の実体に即応して短い走査時間で高い
空間分解能での検出が可能になる。

【００５０】受光手段の受光部に垂直方向と水平方向で
曲率の異なる受信光学系を設けて集光する請求項１３記
載の発明、曲率の異なる受信光学系によって集光された
像を反射して受光素子に結像させる角度可変な反射鏡を
さらに備えた請求項１４記載の発明、及び受光手段が受
光素子に受光させる範囲を任意に変更する手段を備えた
請求項１５記載の発明によれば、結像する像の形状を制
御することによって受光素子及び受光側の光学系を大型
化することなく高い空間分解能での検出が可能になる。

【００５１】受光させる範囲を任意に変更する手段が、
受光素子に入射させる光学素子を光軸方向に前進後退さ
せる光学素子駆動装置からなる請求項１６記載の発明に
よれば、簡単な構成で受光像の形状の制御を行うことが
できる。

【００５２】発光手段が、レーザ光を出射する発光素子
と、発光素子から出射されたレーザ光を集光する光学素
子と、光学素子によって集光されたレーザ光を反射する
回転反射鏡と、回転反射鏡を回転駆動するモータと、モ
ータの回転同期信号から前記発光素子の発光タイミング
を設定する発光タイミング制御部とを含んで構成された
請求項１９記載の発明、回転反射鏡が、ポリゴンミラー
からなる請求項１８記載の発明、及び回転反射鏡が、ガ
ルバノミラーからなる請求項１９記載の発明によれば、
反射鏡の回転を利用し、発光素子の発光タイミングを制
御することによって低コストで高い分解能での検出が可
能な光レーダ装置を提供することができる。

【００５３】発光タイミング制御部は、前記モータから
入力される回転同期信号に対して所定の時間ずつ遅れた
タイミングに発光タイミングを設定する請求項２０記載
の発明によれば、発光タイミングの制御だけできざみ角
の設定を容易に行うことができる。

【００５４】光学素子を光軸方向に前進後退させ、光ビ
ームの広がり角を変更する光学素子駆動装置をさらに備
えた請求項２１記載の発明によれば、光学駆動素子駆動
装置を付加するだけで光ビームの広がり角を変更するこ
とができるので、低コストで高い空間分解能を有する光
レーダ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例に係る車両用光レーダ
装置のレーザビームの走査状態を示す説明図である。

【図２】図２の平面図である。

【図３】第１の実施例に係る車両用光レーダ装置の概略
構成を示す図である。

【図４】実施例に係る車両用光レーダ装置のポリゴンミ
ラーのミラー反射角と発光素子の発光タイミングの関係
を示す図である。

【図５】この発明の第２の実施例に係る車両用光レーダ
装置のレーザビームの走査角を変化させる走査状態を示
す図である。

【図６】図５の平面図である。

【図７】この発明の第３の実施例に係る車両用光レーダ
装置のレーザビームの広がり角を変化させる走査状態を
示す図である。

【図８】図７の平面図である。

【図９】第３の実施例に係る車両用光レーダ装置の概略
構成を示す図である。

【図１０】第４の実施例に係る車両用光レーダ装置の概
略構成を示す図である。

【図１１】第４の実施例における受光側のポリゴンミラ
ーへの入射状態を示す説明図である。

【図１２】第５の実施例に係る車両用光レーダ装置の概
略構成を示す図である。

【符合の説明】

１自動車２光ビーム３光ビームの中心線１００送光部１０１ポリゴンミラー１０２モータ１０３光学素子１０４発光素子１０５発光タイミング制御部１０６受光部１０７距離計測部１０８可動光学系１０９光学素子駆動部１１０反射面１１１受信光学系１１２回転同期部１１３モータ１１４受信光学素子１１５受光素子１１６受信光の投影１１７可動光学系素子１１８光学系可動部２００回転同期信号２０１発光タイミング２０２受光タイミング φ 広がり角 θ きざみ角

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者有本昭茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光信号をビーム状に空間に発射する発光
手段と、反射物体からの反射光を受光する受光手段と、
発光手段と受光手段の出力から反射物体の有無と反射物
体までの距離等を計測する計測手段とを有する光レーダ
装置において、前記発光手段から出射されるビーム状の光を走査させる
走査手段と、この走査手段による走査を任意の角度で断続的に行わせ
る走査制御手段と、を備え、前記走査制御手段は、隣接
する走査間の走査きざみ角度を発光手段から出射される
ビーム状の光の広がり角度よりも小さくなるように設定
することを特徴とする光レーダ装置。
【請求項２】前記走査手段によって設定される走査方
向が水平および／または垂直方向であることを特徴とす
る請求項１記載の光レーダ装置。
【請求項３】前記走査制御手段によって設定される走
査きざみ角度による走査が、走査領域の全域にわたって
実施されることを特徴とする請求項１または２記載の光
レーダ装置。
【請求項４】前記走査制御手段によって設定される走
査きざみ角度による走査が、あらかじめ設定された領域
に対して実施されることを特徴とする請求項１または２
記載の光レーダ装置。
【請求項５】前記走査制御手段によって設定される走
査きざみ角度による走査が、検出した物体が位置する方
位を中心にして設定される領域に対して実施されること
を特徴とする請求項１または２記載の光レーダ装置。
【請求項６】前記走査制御手段によって設定される走
査きざみ角度を任意に変更する手段を備えていることを
特徴とする請求項１ないし５のいずれか１に記載の光レ
ーダ装置。
【請求項７】前記任意に変更する手段による走査きざ
み角度の変更が、１回の走査で複数回実施されることを
特徴とする請求項６記載の光レーダ装置。
【請求項８】光信号をビーム状に空間に発射する発光
手段と、反射物体からの反射光を受光する受光手段と、
発光手段と受光手段の出力から反射物体の有無と反射物
体までの距離等を計測する計測手段とを有する光レーダ
装置において、前記発光手段から出射されるビーム状の光を走査させる
走査手段と、この走査手段による走査を発光手段から出射されるビー
ム上の光の広がり角度を変えて出射させる広がり角制御
手段と、を備えていることを特徴とする光レーダ装置。
【請求項９】前記広がり角度を任意に変更する手段を
備えていることを特徴とする請求項８記載の光レーダ装
置。
【請求項１０】前記任意に変更する手段による広がり
角度の変更が、あらかじめ設定された領域に対して実施
されることを特徴とする請求項９記載の光レーダ装置。
【請求項１１】前記任意に変更する手段による広がり
角度の変更が、検出した物体が位置する方位を中心に設
定された領域に対して実施されることを特徴とする請求
項９記載の光レーダ装置。
【請求項１２】前記任意に変更する手段による広がり
角度の変更が１回の走査で複数回実施されることを特徴
とする請求項９記載の光レーダ装置。
【請求項１３】前記受光手段の受光部に垂直方向と水
平方向で曲率の異なる受信光学系を設けて集光すること
を特徴とする請求項１または８記載の光レーダ装置
【請求項１４】前記曲率の異なる受信光学系によって
集光された像を反射して受光素子に結像させる角度可変
な反射鏡をさらに備えていることを特徴とする請求項１
３記載の光レーダ装置。
【請求項１５】前記受光手段が受光素子に受光させる
範囲を任意に変更する手段を備えていることを特徴とす
る請求項１または８記載の光レーダ装置。
【請求項１６】前記受光させる範囲を任意に変更する
手段が、受光素子に入射させる光学素子を光軸方向に前
進後退させる光学素子駆動装置からなることを特徴とす
る請求項１５記載の光レーダ装置。
【請求項１７】前記発光手段が、パルス変調されたレ
ーザ光を出射する発光素子と、発光素子から出射された
レーザ光を集光する光学素子と、光学素子によって集光
されたレーザ光を反射する回転反射鏡と、回転反射鏡を
回転駆動するモータと、モータの回転同期信号から前記
発光素子の発光タイミングを設定する発光タイミング制
御部とを含んで構成されていることを特徴とする請求項
１または８記載の光レーダ装置。
【請求項１８】前記回転反射鏡が、ポリゴンミラーか
らなる請求項１７記載の光レーダ装置。
【請求項１９】前記回転反射鏡が、ガルバノミラーか
らなる請求項１７記載の光レーダ装置。
【請求項２０】前記発光タイミング制御部は、前記モ
ータから入力される回転同期信号に対して所定の時間ず
つ遅れたタイミングに発光タイミングを設定することを
特徴とする請求項１７記載の光レーザ装置。
【請求項２１】前記光学素子を光軸方向に前進後退さ
せ、光ビームの広がり角を変更する光学素子駆動装置を
さらに備えていることを特徴とする請求項１７記載の光
レーダ装置。