JPH09211108A - 車両用レーザレーダ装置 - Google Patents

車両用レーザレーダ装置

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JPH09211108A
JPH09211108A JP8014833A JP1483396A JPH09211108A JP H09211108 A JPH09211108 A JP H09211108A JP 8014833 A JP8014833 A JP 8014833A JP 1483396 A JP1483396 A JP 1483396A JP H09211108 A JPH09211108 A JP H09211108A
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Akio Kawai
昭夫 河合
Tsutomu Shiotani
努 塩谷
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Nissan Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】使用中にレーダヘッド外部前面に付着した汚れ
の程度を検出できる経済的な構成の車両用レーザレーダ
装置を提供することにある。 【解決手段】スキャニング方式レーザレーダ装置におい
て、装置内部の左右方向のいずれか最端に、走査するレ
ーザ光を反射散乱させる散乱板30を、反射散乱された
レーザ光が送光窓2を内部から照射透過する位置に設
け、送光窓2の外部に付着した汚れによって送光窓2か
ら内部へ反射散乱されたレーザ光を受光素子6が受光し
たとき、その受光量が所定のしきい値以上であれば、レ
ーダ装置に許容量以上の汚れが付着したと判断するよう
に構成した車両用レーザレーダ装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザレーダを利
用した車両用レーザレーダ装置の、レーダヘッド外部前
面に付着した汚れを検出する経済的な構成に関する。
【0002】
【従来の技術】図5は従来から用いられている車両用レ
ーザレーダ装置の構成を示す図であって、図中、1はレ
ーダ装置、2は送光窓(レンズ)、3は受光窓(レン
ズ)、4は距離計測用レーザ発光素子、5はレーザ発光
素子4に電流を流してレーザ光を発光させるための駆動
回路、6はレーザ発光素子4から送出されたレーザ光が
物体に当たって反射して戻ってくる反射光を受けて光電
変換する距離計測用受光素子、7は受光素子6が受信し
た反射光の微小な信号を増幅する増幅回路、8はレーダ
の送光窓2に向けて汚れ検知のために小パワーの光を送
光するLED、9は前記LEDに電流を流して発光させ
るための駆動回路、10はLED8の光が送光窓2の表
面で反射、散乱されて戻ってくる光を受光する汚れ検知
用受光素子、11は受光素子10の微小な受光信号を増
幅する増幅回路、12は上記送光素子や受光素子の駆動
や増幅を制御すると共に、得られた信号から先行車両と
の距離や相対速度等を計算するCPUである。図6は、
図5中に示した、汚れ検知のために小パワーの光を送光
窓へ向けて送光するLED8、その送光窓からの反射光
を受光する汚れ検知用受光素子10、及び送光窓2の表
面に付着した汚れ2dを示す図である。
【0003】CPU12が所定のタイミングでレーザ発
光素子4の駆動回路5に対して送光トリガ信号を送信す
ると、駆動回路5はレーザ発光素子4に発光に必要な電
流を供給する。レーザ発光素子4に電流が流れるとレー
ザ発光素子4はレーザ光を発光し、その光は送光窓(レ
ンズ)2を通って外部に送出される。前方車両に当たっ
て反射して戻ってくるレーザ光は受光窓(レンズ)3で
集光されて距離計測用受光素子6で受信された後、CP
U12で処理できるように増幅回路7で増幅されてCP
U12に入力される。CPU12では送光タイミングと
受光タイミングの時間差から前方車両と自車との車間距
離や相対速度などを計算して、たとえば追突の危険性が
あるときは警報を出力するなどの動作を行う。
【0004】ここで送光窓2の表面に泥や砂などによる
汚れ2dが付着したときを考える。汚れ検知用LED8
が所定のタイミングで駆動回路9によって駆動され発光
する。送光窓2に汚れがない場合は、LEDの光はその
まま外部へ透過してゆくが、汚れ2dが付着している場
合には光は窓を透過できず、送光窓2の表面で反射、拡
散して汚れ検知用受光素子10によって受光される。こ
の受光信号が増幅回路11によって増幅されてCPU1
2に入力され、その信号レベルが「汚れ」の判定基準値
を超えていればレーダヘッド汚れと判断するようにし
て、レーダヘッドに汚れが付着しているかどうかを判断
する方式である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
従来の汚れ検知方式では、通常の距離計測用の送受光素
子とは別に、汚れ検知専用の送受光素子を設けて汚れを
検知するためにコストが余計かかる。また、汚れ検知の
実施タイミングを通常の距離計測タイミングとは別に管
理する必要があり、制御が複雑になる。さらに応答性よ
く汚れを検知するためには、通常の距離計測を一時停止
して汚れ検知機能を動作させる必要があり、逆に通常の
距離計測に影響を与えるという問題がある。
【0006】本発明は上記のような従来の汚れ検知方式
の問題点を解決し、費用がかさまず、しかも効率良く、
車両用レーザレーダ装置の送光窓の外部に、泥や砂など
の汚れが付着しているかどうかを判断できる装置を提供
することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明においては、ビーム幅を所定角度に絞り込んだ
レーザ光を前方左右の所定角度範囲に所定角度ステップ
ごとに走査しながら照射し、照射から反射光が受光され
るまでの時間を計測することによって、前方物体との距
離を計測する方式の車両用レーザレーダ装置において、
装置内部の左右方向のいずれか最端に、走査するレーザ
光を散乱させる散乱板を、散乱されたレーザ光が送光窓
を内側から照射、透過する位置に設け、送光窓の外部に
付着した泥や砂などの汚れによって、内部へ反射、散乱
されたレーザ光を受光素子が受光したとき、その受光量
が所定のしきい値以上であれば、レーダ装置に許容量以
上の汚れが付着したと判断することにした。
【0008】
【発明の効果】本発明は、細いレーザレーダビームによ
り所定のステップで走査して、結果を外部に送出するス
キャニング方式レーザレーダ装置であって、最端まで走
査したときのレーザ光を内部に設置した散乱板によって
反射、散乱させ、その反射散乱光が、送光窓に付着した
汚れによって送光窓を透過し難くなると、距離計測と兼
用の受光素子に検出される汚れによる反射光量が増大
し、その検出光量が所定の基準値以上になれば、レーダ
ヘッドに汚れありと判断することにしたので、上記従来
の方式のように、前方車両との距離計測用の送光、受光
部材の他に、汚れ計測専門の光源や受光素子を別個に備
えた汚れ計測専門のシステムを、前方車両との距離計測
システムの計測処理に割り込ませて働かせる必要がなく
なり、機材、設備が簡素な構成となり、システムの処理
動作の点でも簡単になるという大きい効果が得られた。
【0009】
【発明の実施の形態】図1は本発明の一実施の形態の構
成を示す図である。1はレーザレーダ装置本体で、送光
窓2と受光窓3が設けられている。この本体内部に近赤
外線波長域のレーザ発光素子4、レーザ発光素子4を駆
動する駆動回路5、レーザ発光素子4から送出されたレ
ーザ光が先行車等に反射されて戻ってくるレーザ反射光
を受光する受光素子6、受光素子6からの微小な受光信
号を増幅する増幅回路7、レーザ発光素子4から送出さ
れるレーザ光St0を所定角度範囲にn本のビームとして
走査するために回転する反射ミラー20、反射ミラー2
0を所定の角度分解能(n本)で回転させるためのステ
ッピングモータ21、このステッピングモータ21を駆
動するモータ駆動回路22、レーザビームの走査に際し
最も端に送光されるレーザビームStnを反射、散乱させ
て送光窓2の全面に当てるための散乱板30、これらの
駆動回路や増幅回路を制御することによってレーザ発光
素子4からレーザ光を送出して、受信される受光信号か
ら前方車両との距離や相対速度を計算すると共に、これ
らの計算結果と、図示していない車速センサから出力さ
れる車速信号から計算される自車速とから、先行車との
追突危険性を判断して、外部へ距離データや追突危険性
のある場合に警報信号を出力するCPU12から構成さ
れている。CPU12から出力されるデータは図示して
いない表示装置へ送信され、表示装置では車間距離やレ
ーダヘッドの汚れの状態をインジケータで表示したり、
警報をアラームで出力したりする。
【0010】なお、受光窓3には受光レンズが組み込ま
れており、このレンズで集光された光が受光素子6に入
力される。また、図示していないが、レーザ発光素子4
の前方には送光レンズが設けられており、レーザ発光素
子4から送出されるレーザ光St0は非常に細いビームに
収束されているものとする。スキャニング方式のレーザ
レーダの場合、1本のレーザビーム幅は0.1degree〜
1degree程度であるが、この値は設計上任意に設定でき
るものである。
【0011】図2は上記実施の形態の動作を説明するた
めの図である。CPU12は所定のタイミングでレーザ
発光素子4の駆動回路5とステッピングモータ駆動回路
22を動作させてレーザ発光素子4からレーザ光を送出
させる。送出されたレーザビームSt0は反射ミラー20
によって反射されて送光窓2から前方外部へ送出され
る。このときステッピングモータ21はモータ駆動回路
22の作用によってレーザ発光素子4の発光と同期して
回転するように構成されているため、レーザ発光素子4
からのレーザビームSt0は順次St1、St2、St3、…、Stn-
1、Stnというように所定角度ごとのn本のビームとなっ
て自車の前方に向かって送出されることになる。レーダ
は所定周期で上記動作を繰り返す。
【0012】ここで、これらのレーザビームの中で最も
最後に走査されるビームStnは、送光窓2から直接外部
に出て行くことなく、まず内部の散乱板30に入射され
るように設定されている。散乱板30に入射したレーザ
ビームは反射、散乱して送光窓2の全体に広がって放射
される。通常、送光窓2に汚れの付着などがない場合に
は、散乱されたレーザビームはそのまま送光窓2を透過
して前方へ送出される。しかし、ある程度の時間が経過
すると、レーダヘッド1の前面には泥や砂などによる汚
れ2dが付着してレーザビームの透過を妨げるようにな
る。散乱板30で反射、散乱されたレーザビームは汚れ
2dに当たって反射し、受光素子6に入射される。受光
素子6に入力された光は増幅回路7で増幅されてCPU
12に入力される。汚れの程度が大きいほどレーザビー
ムの透過率は低くなり反射散乱の割合が増加するため、
CPU12の内部ではレーダヘッド前面の汚れを判定す
る所定のしきい値と検出信号レベルを比較して汚れの有
無の判断を行う。
【0013】1本目のビームSt0からn−1本目のビー
ムまでは通常の先行車との距離計測のために使われるビ
ームであるが、n本目のビームStnはレーダヘッドの汚
れ検出専用ビームであり、CPU12の内部的には図3
に示すように測距データステップ1からステップn−1
に続き、n番目のデータは汚れ検出専用データとして扱
われる。
【0014】図4は、CPU12の内部的に扱われるデ
ータ形式の一例を示したものである。ステップ1からス
テップnまでの各ステップごとに、12ビットのデータ
D1からDnで構成される。最下位ビットであるb0は
レーザ発光素子4が送光中の場合にセットされるフラグ
であり、送光オンで「1」、送光オフで「0」がセット
される。ビット1からビット10までの10ビットは距
離計測データであり、レーザビームが前方物体に反射さ
れて戻ってくるまでの時間から計測される距離が示され
ている。最上位ビットb11は、前方に反射物標がある
かどうかを示すフラグであり、物標が検出されたときに
「1」がセットされる。また、b11はレーダヘッドの
汚れ検出フラグを共用しており、上記したとおり受信し
た信号レベルが所定しきい値を超えた場合に汚れありと
して「1」がセットされる。
【0015】この例ではデータD4、D5、Dn−4、
Dn−3の最上位ビットb11に「1」がセットされて
おり、これらの角度方向における前方に物標が存在する
ことを示している。なお、物標までの距離は図示してい
ないがb1〜b10に格納される。さらに、n番目のデ
ータDnの最上位ビットb11にも「1」がセットされ
ているが、Dnはレーダヘッドの汚れ検出専用データで
あるから、これは前方物標が検出されたのではなく、レ
ーダヘッド前面に汚れが付着していることを示してい
る。このようにレーダヘッドの汚れが検出されたとき
は、CPU12が表示装置等に「レーダ汚れあり」のデ
ータを送信して、インジケータを点灯させるなどの手段
によりドライバに知らせる。上記のようにすることによ
って、ドライバはレーダの性能が低下していることを認
識し、清掃等を行って正常機能を確保することができ
る。
【0016】以上説明してきたように、スキャニング方
式のレーザレーダにおいて、レーダヘッドの汚れを検出
するための専用の送光素子と受光素子を設けることな
く、走査の最端部のビームを送光窓に散乱反射させる散
乱板を設けて、窓表面に付着した汚れ部分に反射された
光を通常の距離計測用受光素子で受光、信号処理する方
式とすることによって、汚れ検知専用の、送受光素子お
よび駆動、増幅等の周辺回路が不要となり、レーダのコ
ストを廉価にすることができる。また、一連の距離計測
処理の流れの中でレーダヘッドの汚れの検出を行うこと
ができるため、従来の如き汚れ検出専用の検出回路を制
御するロジックが不要となり、通常の距離計測を妨げる
ことなく、汚れの検出応答性も良くなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の構成を示す図である。
【図2】図1に示した実施の形態の動作を説明するため
の図である。
【図3】本実施の形態の1測距サイクルには、一連の測
距データステップ1〜n−1に続いて、汚れ表示専用デ
ータステップnが含まれることを示す図である。
【図4】本実施の形態のCPU内部で扱われるデータ形
式の一例を示す図である。
【図5】従来から用いられている車両用レーザレーダ装
置の構成を示す図である。
【図6】図5に示した従来例のレーダヘッド汚れ検知専
用システムの構成を説明する図である。
【符号の説明】
1…レーザレーダ本体 2…送光窓 2d…レーダヘッドに付着した汚れ 3…受光窓 4…距離計測用レーザ発光素子 5…レーザ発光
素子駆動回路 6…受光素子 7…受光信号増
幅回路 8…汚れ検知専用LED 9…汚れ検知専
用LED駆動回路 10…汚れ検知専用受光素子 11…汚れ検知
専用受光信号増幅回路 12…制御用CPU 20…反射ミラ
ー 21…ステッピングモータ 22…ステッピ
ングモータ駆動回路 30…散乱板

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ビーム幅を所定角度に絞り込んだレーザ光
    を、前方左右の所定角度範囲に所定角度ステップごとに
    走査しながら照射し、照射から反射光が受光されるまで
    の時間を計測することによって前方物体との距離を計測
    する方式の車両用レーザレーダ装置において、 装置内部の左右方向のいずれか最端に、走査するレーザ
    光を散乱させる散乱板を、散乱されたレーザ光が送光窓
    を内側から照射透過する位置に設け、送光窓の外部に付
    着した汚れによって送光窓から内部へ反射散乱されたレ
    ーザ光を受光素子が受光したとき、その受光量が所定の
    しきい値以上であれば、レーダ装置に許容量以上の汚れ
    が付着したと判断する手段を設けたことを特徴とする車
    両用レーザレーダ装置。
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