JPH09257934A - 光レーダ装置 - Google Patents
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- JPH09257934A JPH09257934A JP8068644A JP6864496A JPH09257934A JP H09257934 A JPH09257934 A JP H09257934A JP 8068644 A JP8068644 A JP 8068644A JP 6864496 A JP6864496 A JP 6864496A JP H09257934 A JPH09257934 A JP H09257934A
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- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 乗用車のように、反射部が低い位置にある物
体と、トラックのように、反射部が高い位置にある物体
の両方を検出できる光レーダ装置を得る。 【解決手段】 水平方向に往復走査する走査の往路は光
ビームを水平方向に出射させ、走査の復路は光ビームの
一部分を水平方向より所定角度上向きの方向に偏向させ
る垂直方向偏向手段6を設けた。
体と、トラックのように、反射部が高い位置にある物体
の両方を検出できる光レーダ装置を得る。 【解決手段】 水平方向に往復走査する走査の往路は光
ビームを水平方向に出射させ、走査の復路は光ビームの
一部分を水平方向より所定角度上向きの方向に偏向させ
る垂直方向偏向手段6を設けた。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、光ビームを水平
方向に走査し、その光が物体に反射し戻ってくる反射光
を受光して物体までの距離、および方向を検出する光レ
ーダ装置に関するものである。
方向に走査し、その光が物体に反射し戻ってくる反射光
を受光して物体までの距離、およ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】光レーダ装置は車両に搭載されて車両の
周辺を監視する監視装置、または車間距離制御装置など
に用いられている。従来の光レーダ装置は、たとえば特
開平6−137867号公報に示されているように、光
ビームを水平方向に走査して広範囲の対象物を検出する
ように構成されており、光ビームの上下方向の広がり
は、水平面を中心に約2度ずつである。
周辺を監視する監視装置、または車間距離制御装置など
に用いられている。従来の光レーダ装置は、たとえば特
開平6−137867号公報に示されているように、光
ビームを水平方向に走査して広範囲の対象物を検出する
ように構成されており、光ビームの上下方向の広がり
は、水平面を中心に約2度ずつである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】車両に搭載される光レ
ーダ装置は、通常、地上高50cm程度の位置に設置さ
れるので、仰角2度の光ビームで検出できる物体の地上
高は、10m先で85cm、5m先で67cmとなり、
検出対象の車両が後部の低位置に反射板を設置していな
い中型トラックや、リフレクタが比較的高い位置にある
オフロード走行車では、光ビームが対象車両の車体下部
の空間を走査したり、車体下部の反射率の低いシャーシ
やバンパー部を走査するため車両の検出に必要な反射光
量が得られず、このため対象車両を検出できないことが
ある、という問題点があった。
ーダ装置は、通常、地上高50cm程度の位置に設置さ
れるので、仰角2度の光ビームで検出できる物体の地上
高は、10m先で85cm、5m先で67cmとなり、
検出対象の車両が後部の低位置に反射板を設置していな
い中型トラックや、リフレクタが比較的高い位置にある
オフロード走行車では、光ビームが対象車両の車体下部
の空間を走査したり、車体下部の反射率の低いシャーシ
やバンパー部を走査するため車両の検出に必要な反射光
量が得られず、このため対象車両を検出できないことが
ある、という問題点があった。
【0004】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたもので、比較的近距離の対象車両を確
実に検出できる光レーダ装置を得ることを目的とする。
るためになされたもので、比較的近距離の対象車両を確
実に検出できる光レーダ装置を得ることを目的とする。
【0005】
【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、光ビームを水平方向に走査させ、その反射光を
受光して反射物体までの距離を検出するように構成され
た光レーダ装置であって、上記光ビームを、走査期間の
うち所定の期間だけ垂直方向に所定角度偏向させる垂直
方向偏向手段を備えたものである。
装置は、光ビームを水平方向に走査させ、その反射光を
受光して反射物体までの距離を検出するように構成され
た光レーダ装置であって、上記光ビームを、走査期間の
うち所定の期間だけ垂直方向に所定角度偏向させる垂直
方向偏向手段を備えたものである。
【0006】また、光ビームは水平方向にいずれか一方
の走査期間が他方の走査期間より短く往復走査されるも
のであり、垂直方向偏向手段はこの短い走査期間に光ビ
ームを垂直方向に所定角度偏向させるものである。
の走査期間が他方の走査期間より短く往復走査されるも
のであり、垂直方向偏向手段はこの短い走査期間に光ビ
ームを垂直方向に所定角度偏向させるものである。
【0007】また、垂直方向偏向手段を、光ビームの光
軸に対して直交する向きの軸をもつ円筒ミラーと、この
円筒ミラーを光ビームの光路外の位置と、光ビームの一
部を所定方向に反射する光路内の位置とに変位させる駆
動機構とで構成したものである。また、垂直方向偏向手
段を、光ビームの光軸に対して直交する向きの軸をもつ
くさび形プリズムと、このくさび形プリズムを光ビーム
の光路外の位置と、入射した光ビームを上向きの方向に
屈折させる光路内の位置とに変位させる駆動機構とで構
成したものである。
軸に対して直交する向きの軸をもつ円筒ミラーと、この
円筒ミラーを光ビームの光路外の位置と、光ビームの一
部を所定方向に反射する光路内の位置とに変位させる駆
動機構とで構成したものである。また、垂直方向偏向手
段を、光ビームの光軸に対して直交する向きの軸をもつ
くさび形プリズムと、このくさび形プリズムを光ビーム
の光路外の位置と、入射した光ビームを上向きの方向に
屈折させる光路内の位置とに変位させる駆動機構とで構
成したものである。
【0008】
実施の形態1.図1は、この発明の実施の形態1の平面
図で、上蓋を取り外して内部構造を示した図、図2はそ
の垂直方向偏向手段および水平方向走査手段の構成を示
す斜視図である。図において、1は外囲器、2は基台、
3はメイン基板、4はレーザダイオードで、メイン基板
3には、レーザダイオード4、図示していないレーザダ
イオード駆動回路,垂直方向偏向手段駆動回路,距離演
算回路,方向検出回路およびステップモータ駆動回路等
が搭載されている。5は光ビーム整形レンズで、レーザ
ダイオード4から出射されたレーザ光を、水平方向の広
がり角約0.1度、垂直方向の広がり角約4度の光ビー
ムに整形する。
図で、上蓋を取り外して内部構造を示した図、図2はそ
の垂直方向偏向手段および水平方向走査手段の構成を示
す斜視図である。図において、1は外囲器、2は基台、
3はメイン基板、4はレーザダイオードで、メイン基板
3には、レーザダイオード4、図示していないレーザダ
イオード駆動回路,垂直方向偏向手段駆動回路,距離演
算回路,方向検出回路およびステップモータ駆動回路等
が搭載されている。5は光ビーム整形レンズで、レーザ
ダイオード4から出射されたレーザ光を、水平方向の広
がり角約0.1度、垂直方向の広がり角約4度の光ビー
ムに整形する。
【0009】6は垂直方向偏向手段で、光軸偏向部材6
aと、電磁石6bとで構成され、当該光レーダ装置から
出射される光ビームの光軸を、水平方向走査の往路は水
平方向に、復路は水平方向よりも約6度上向きとなるよ
うに偏向させる。
aと、電磁石6bとで構成され、当該光レーダ装置から
出射される光ビームの光軸を、水平方向走査の往路は水
平方向に、復路は水平方向よりも約6度上向きとなるよ
うに偏向させる。
【0010】7は光軸調整手段で、反射鏡7aと、これ
を支持する支持部材7bと、取付ねじ7cとで構成さ
れ、さらに支持部材7bには中空部7dが設けられて、
両側の脚部を変形させることで、反射鏡7aから出射す
る光ビームの光軸を容易に微調整できるように構成され
ている。
を支持する支持部材7bと、取付ねじ7cとで構成さ
れ、さらに支持部材7bには中空部7dが設けられて、
両側の脚部を変形させることで、反射鏡7aから出射す
る光ビームの光軸を容易に微調整できるように構成され
ている。
【0011】8は水平走査手段で、基台2に植立てられ
た支持軸8aに回動可能に支持されているL字形の回動
部材8bと、この回動部材8bの一面に保持されている
第1の反射鏡8cおよび他面に保持されている第2の反
射鏡8dと、回動部材8bに設けられたアーム8eおよ
びこの先端に取り付けられた従動子8fと、基台2に取
り付けられたステップモータ8gと、その回転軸8hに
取り付けられたカム8iと、このカム8iの変形ハート
形のカム面8jに従動子8fを押圧する図示していない
押圧手段とで構成されており、ステップモータ8gの回
転軸8hが1回転する間に、L字形部材8bが矢印Aの
範囲を往路は遅い一定速度で、復路は早い速度で往復す
る揺動動作を繰り返し、これに伴って、光軸調整手段7
から第1の反射鏡8cに入射して反射された光ビームが
ガラス窓9を通して水平方向に所定の角度範囲を往復走
査し、先行車等の物体20で反射された光ビームの反射
光がガラス窓10を通して第2の反射鏡8dで受光され
て反射され、フレネルレンズ11で集光されてサブ基板
12に取り付けられている光ダイオード13に入射し、
電気信号に変換されて距離演算回路および方向検出回路
に入力されるように構成されている。14は出射する光
ビームと反射光の干渉を防止する遮蔽部材である。
た支持軸8aに回動可能に支持されているL字形の回動
部材8bと、この回動部材8bの一面に保持されている
第1の反射鏡8cおよび他面に保持されている第2の反
射鏡8dと、回動部材8bに設けられたアーム8eおよ
びこの先端に取り付けられた従動子8fと、基台2に取
り付けられたステップモータ8gと、その回転軸8hに
取り付けられたカム8iと、このカム8iの変形ハート
形のカム面8jに従動子8fを押圧する図示していない
押圧手段とで構成されており、ステップモータ8gの回
転軸8hが1回転する間に、L字形部材8bが矢印Aの
範囲を往路は遅い一定速度で、復路は早い速度で往復す
る揺動動作を繰り返し、これに伴って、光軸調整手段7
から第1の反射鏡8cに入射して反射された光ビームが
ガラス窓9を通して水平方向に所定の角度範囲を往復走
査し、先行車等の物体20で反射された光ビームの反射
光がガラス窓10を通して第2の反射鏡8dで受光され
て反射され、フレネルレンズ11で集光されてサブ基板
12に取り付けられている光ダイオード13に入射し、
電気信号に変換されて距離演算回路および方向検出回路
に入力されるように構成されている。14は出射する光
ビームと反射光の干渉を防止する遮蔽部材である。
【0012】図3は、この実施の形態1の垂直方向偏向
手段6の斜視図で、6cは支軸6dで支承された揺動部
材、6eはその一端の上面に取り付けられた円筒ミラー
で、その軸線が揺動部材6cの揺動面に対して直交する
向きに配設されている。6fは揺動部材6cの他端に取
り付けられた永久磁石で、上面がS極、下面がN極に着
磁されており、6e〜6fで光軸偏向部材6aを構成し
ている。6jは電磁コイル、6kは磁芯で、6j,6k
で揺動部材6cを上下方向に駆動する電磁石6bを構成
しており、電磁コイル6jの通電電流の向きを切り換え
ることで、光ビームの走査の往路は図3(b)に示すよ
うに円筒ミラー6eが光ビームの光路外に位置する状態
に、復路は図3(c)に示すように円筒ミラー6eが光
ビームの光路内に位置する状態に切り換えられる。
手段6の斜視図で、6cは支軸6dで支承された揺動部
材、6eはその一端の上面に取り付けられた円筒ミラー
で、その軸線が揺動部材6cの揺動面に対して直交する
向きに配設されている。6fは揺動部材6cの他端に取
り付けられた永久磁石で、上面がS極、下面がN極に着
磁されており、6e〜6fで光軸偏向部材6aを構成し
ている。6jは電磁コイル、6kは磁芯で、6j,6k
で揺動部材6cを上下方向に駆動する電磁石6bを構成
しており、電磁コイル6jの通電電流の向きを切り換え
ることで、光ビームの走査の往路は図3(b)に示すよ
うに円筒ミラー6eが光ビームの光路外に位置する状態
に、復路は図3(c)に示すように円筒ミラー6eが光
ビームの光路内に位置する状態に切り換えられる。
【0013】この図3(c)の状態では、光ビームの上
下方向4度の広がりのうちの一部が円筒ミラー6eで反
射されて最大6度上向きの方向に出射し、この結果、光
ビームは、例えば光軸に対して0度〜6度の垂直方向の
広がりをもつ光ビームとなって出射される。
下方向4度の広がりのうちの一部が円筒ミラー6eで反
射されて最大6度上向きの方向に出射し、この結果、光
ビームは、例えば光軸に対して0度〜6度の垂直方向の
広がりをもつ光ビームとなって出射される。
【0014】図4は、光ビームの水平方向の走査角度と
垂直方向の角度の関係を示す図で、この実施の形態1で
は、走査範囲の往路は水平方向に光ビームを出射し、復
路は0度〜6度の垂直方向の広がりをもつ光ビームを出
射するように垂直方向偏向手段6が駆動制御される。
垂直方向の角度の関係を示す図で、この実施の形態1で
は、走査範囲の往路は水平方向に光ビームを出射し、復
路は0度〜6度の垂直方向の広がりをもつ光ビームを出
射するように垂直方向偏向手段6が駆動制御される。
【0015】上記のように構成された実施の形態1の光
レーダ装置は、光軸調整手段7を構成する支持部材7b
を取付ねじ7cで基台2に固定したのち、支持部材7b
を変形させることで光ビームの光軸を微調整している
が、支持部材7bに中空部7dを設けたので容易に変形
させることができるので、微調整が容易に行えるととも
に、反射鏡7aを中空部7dの両側の脚部で支承してい
るので、充分な剛性でもって反射鏡7aを支持すること
ができる。
レーダ装置は、光軸調整手段7を構成する支持部材7b
を取付ねじ7cで基台2に固定したのち、支持部材7b
を変形させることで光ビームの光軸を微調整している
が、支持部材7bに中空部7dを設けたので容易に変形
させることができるので、微調整が容易に行えるととも
に、反射鏡7aを中空部7dの両側の脚部で支承してい
るので、充分な剛性でもって反射鏡7aを支持すること
ができる。
【0016】また、垂直方向偏向手段6によって、円筒
ミラー6eを走査の復路だけ上方に変位させて光ビーム
の垂直方向の広がりを上方に広げるようにしたので、反
射部が高い位置にある物体を確実に検出できるととも
に、光ビームの上方に広がった部分の強さが弱くなるの
で、遠方の高反射率の物体を検出する可能性が小さくな
る。
ミラー6eを走査の復路だけ上方に変位させて光ビーム
の垂直方向の広がりを上方に広げるようにしたので、反
射部が高い位置にある物体を確実に検出できるととも
に、光ビームの上方に広がった部分の強さが弱くなるの
で、遠方の高反射率の物体を検出する可能性が小さくな
る。
【0017】なお、上記実施の形態1では、光ビームの
往路の走査時に水平方向に出射し、復路の走査時に光ビ
ームの垂直方向の広がり角度を上向き方向に広げるよう
にしたが、往路と復路を逆にしてもよく、また往路と復
路の走査の速さを同じにしてもよこ、さらに光ビームの
垂直方向の広がり角度を切り換えながら往復走査するよ
うにしてもよい。
往路の走査時に水平方向に出射し、復路の走査時に光ビ
ームの垂直方向の広がり角度を上向き方向に広げるよう
にしたが、往路と復路を逆にしてもよく、また往路と復
路の走査の速さを同じにしてもよこ、さらに光ビームの
垂直方向の広がり角度を切り換えながら往復走査するよ
うにしてもよい。
【0018】実施の形態2.図5は、この発明の実施の
形態2の垂直方向偏向手段の構成とその動作を説明する
ための図で、図3と同一符号はそれぞれ同一または相当
部分を示している。図において、6mは頂角約6度のく
さび形プリズムで、その軸方向が光ビームの光軸と直交
する向きでもって、かつ、厚さの薄い方が揺動部材6c
の一端に固定されている。
形態2の垂直方向偏向手段の構成とその動作を説明する
ための図で、図3と同一符号はそれぞれ同一または相当
部分を示している。図において、6mは頂角約6度のく
さび形プリズムで、その軸方向が光ビームの光軸と直交
する向きでもって、かつ、厚さの薄い方が揺動部材6c
の一端に固定されている。
【0019】この垂直方向偏向手段6は、図3に示した
垂直方向偏向手段と同様に駆動され、図5(a)に示す
ように、くさび形プリズム6mが光ビームの光路外に位
置しているときは光ビームが透過しないので、光ビーム
は上下4度の広がりをもって出射され、図5(b)に示
すように、光ビームの光路内に位置しているときは光ビ
ームの垂直方向の広がりは4度のままで約6度上向きの
方向に屈折されて出射する。このため、円筒ミラーを用
いた場合と異なり、光ビームが広がらないので、トラッ
ク等の反射部が高い位置にある物体の検出が容易とな
る。
垂直方向偏向手段と同様に駆動され、図5(a)に示す
ように、くさび形プリズム6mが光ビームの光路外に位
置しているときは光ビームが透過しないので、光ビーム
は上下4度の広がりをもって出射され、図5(b)に示
すように、光ビームの光路内に位置しているときは光ビ
ームの垂直方向の広がりは4度のままで約6度上向きの
方向に屈折されて出射する。このため、円筒ミラーを用
いた場合と異なり、光ビームが広がらないので、トラッ
ク等の反射部が高い位置にある物体の検出が容易とな
る。
【0020】なお、実施の形態1および実施の形態2の
いずれの場合も、垂直方向偏向手段を上下逆に取付け、
この垂直方向偏向手段によって光ビームを下方に偏向さ
せるようにし、直進光ビームによって高い位置にある物
体を検出し、偏向された光ビームによって低い位置にあ
る物体を検出させるようにしてもよい。
いずれの場合も、垂直方向偏向手段を上下逆に取付け、
この垂直方向偏向手段によって光ビームを下方に偏向さ
せるようにし、直進光ビームによって高い位置にある物
体を検出し、偏向された光ビームによって低い位置にあ
る物体を検出させるようにしてもよい。
【0021】
【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に示すような効果を奏する。
れているので、以下に示すような効果を奏する。
【0022】水平方向に走査する光ビームを、所定の期
間、所定の角度上向きに偏向させる垂直方向偏向手段を
設けたので、反射部が高い位置にある物体を検出するこ
とができる。また、短い水平走査期間に光ビームを垂直
方向に偏向させるようにしたので、低い位置にある物体
の検出にあまり支障をきたすことなく、高い位置にある
物体の検出を行うことができる。
間、所定の角度上向きに偏向させる垂直方向偏向手段を
設けたので、反射部が高い位置にある物体を検出するこ
とができる。また、短い水平走査期間に光ビームを垂直
方向に偏向させるようにしたので、低い位置にある物体
の検出にあまり支障をきたすことなく、高い位置にある
物体の検出を行うことができる。
【0023】また、円筒ミラーによって光ビームの一部
分を反射することによって光ビームが上方に広がるよう
にしたので、反射部が高い位置にある物体を検出できる
とともに、上方に広がった部分の光ビームの強さを弱め
ることで、遠方にある高反射率の物体を検出する可能性
を小さくすることができる。また、光ビームの垂直方向
への偏向を、くさび形プリズムで行うようにしたので、
光ビームの垂直方向の広がりを増すことなく所定角度上
方に偏向することができるので、反射部が高い位置にあ
る物体を検出することができる。
分を反射することによって光ビームが上方に広がるよう
にしたので、反射部が高い位置にある物体を検出できる
とともに、上方に広がった部分の光ビームの強さを弱め
ることで、遠方にある高反射率の物体を検出する可能性
を小さくすることができる。また、光ビームの垂直方向
への偏向を、くさび形プリズムで行うようにしたので、
光ビームの垂直方向の広がりを増すことなく所定角度上
方に偏向することができるので、反射部が高い位置にあ
る物体を検出することができる。
【図1】 この発明の実施の形態1の光レーダ装置の上
蓋を除いて内部構造を示した平面図である。
蓋を除いて内部構造を示した平面図である。
【図2】 実施の形態1の垂直方向偏向手段および水平
方向走査手段の構成を示す斜視図である。
方向走査手段の構成を示す斜視図である。
【図3】 実施の形態1の垂直方向偏向手段の構成とそ
の動作態様を示す側面図である。
の動作態様を示す側面図である。
【図4】 実施の形態1の光ビームの水平方向の走査角
度と垂直方向の角度との関係を示す図である。
度と垂直方向の角度との関係を示す図である。
【図5】 この発明の実施の形態2の垂直方向偏向手段
の構成とその動作態様を示す側面図である。
の構成とその動作態様を示す側面図である。
2 基台、4 レーザダイオード、5 光ビーム形成レ
ンズ、6 垂直方向偏向手段、6a 光軸偏向部材、6
b 電磁石、6e 円筒ミラー、6m くさび形プリズ
ム、7 光軸調整手段、7a 反射鏡、8 水平走査手
段、8a 支持軸、8b 回動部材、8c 第1の反射
鏡、8d 第2の反射鏡、8e アーム、8f 従動
子、8g ステップモータ、8h 回転軸、8i カ
ム、8j カム面、9,10 ガラス窓、11 フレネ
ルレンズ、13 光ダイオード、14 遮蔽部材。
ンズ、6 垂直方向偏向手段、6a 光軸偏向部材、6
b 電磁石、6e 円筒ミラー、6m くさび形プリズ
ム、7 光軸調整手段、7a 反射鏡、8 水平走査手
段、8a 支持軸、8b 回動部材、8c 第1の反射
鏡、8d 第2の反射鏡、8e アーム、8f 従動
子、8g ステップモータ、8h 回転軸、8i カ
ム、8j カム面、9,10 ガラス窓、11 フレネ
ルレンズ、13 光ダイオード、14 遮蔽部材。
Claims (4)
- 【請求項1】 光ビームを水平方向に走査させ、その反
射光を受光して反射物体までの距離を検出するように構
成された光レーダ装置であって、上記光ビームを、走査
期間のうち所定の期間だけ垂直方向に所定角度偏向させ
る垂直方向偏向手段を備えたことを特徴とする光レーダ
装置。 - 【請求項2】 光ビームは水平方向にいずれか一方の走
査期間が他方の走査期間より短く往復走査されるもので
あり、垂直方向偏向手段はこの短い走査期間に光ビーム
を垂直方向に所定角度偏向させるものであることを特徴
とする請求項1記載の光レーダ装置。 - 【請求項3】 垂直方向偏向手段は、光ビームの光軸に
対して直交する向きの軸をもつ円筒ミラーと、この円筒
ミラーを上下二つの位置に変位させる駆動機構とで構成
されており、上記円筒ミラーが一方の変位位置にあると
きは光ビームの光路外に位置し、他方の変位位置にある
ときは光ビームの光路内にあって当該光ビームの一部を
所定方向に反射するように構成されていることを特徴と
する請求項1または請求項2記載の光レーダ装置。 - 【請求項4】 垂直方向偏向手段は、光ビームの光軸に
対して直交する向きの軸をもつくさび形プリズムと、こ
のくさび形プリズムを上下二つの位置に変位させる駆動
機構とで構成されており、上記くさび形プリズムが一方
の変位位置にあるときは光ビームの光路外に位置し、他
方の変位位置にあるときは光ビームの光路内にあって入
射した光ビームを所定方向に屈折させるように構成され
いることを特徴とする請求項1または請求項2記載の光
レーダ装置。
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- 1996-08-08 KR KR1019960033726A patent/KR100207980B1/ko not_active IP Right Cessation
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