JPH10170254A - 距離計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】受光感度に優れた「距離計測装置」を提供す
る。 【解決手段】受光部２の前面に、フレネル面７ａが内
側、平坦面７ｂが外側となるように、フレネルレンズ７
が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車間距離等を計測
する距離計測装置、例えば測定された距離を表示、警告
することで、安全な車間距離等を維持するとともに追突
や衝突を未然に防止するための事故回避装置に適用して
好ましい距離計測装置に関し、特に反射光の受光感度に
優れた距離計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の事故回避装置、例えば車間追突
警報装置は、自車両前方にレーザ光を照射し、前方車両
で反射した反射光を受光することにより、前方車両との
車間距離を計測するものであり、この車間距離を表示し
て安全な車間距離を保って走行したり、追突や衝突の危
険性を予報して事故防止を図ることに利用されている。

【０００３】従来の車間追突警報装置では、１本のレー
ザ光を一方向にのみ照射していたので、この検知エリア
を少しでも外れた前方車両は検出できないことや、カー
ブ路などでリフレクタ、路側標識、看板等や対向車を検
出してしまい誤警報が生じやすいという欠点が指摘され
ていた。

【０００４】このため、レーザダイオードからのレーザ
光をミラーへ照射し、このミラーを水平方向に所定角度
で往復回転運動させることにより、前方へ照射されるレ
ーザ光の照射エリアを拡大させた車間追突警報装置も提
案されている。このようなマルチビームスキャン方式の
車間追突警報装置によれば、前方車両の検出エリアが広
くなるだけでなく、カーブ路においては、反射光の信号
を情報処理することにより、検出エリアの方向を状況に
応じて選択することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の車間
追突警報装置では、目的物で反射した反射光は、レーダ
部に設けられた保護ガラスを介して凸レンズなどの集光
レンズで集光され、フォトダイオードなどの光素子で検
知されるようになっている。

【０００６】ところが、保護ガラスを通過する際に反射
光の強度が幾らか低下するので微弱な反射光では目的物
を検知することができないという問題があった。尤も、
光透過率の高い保護ガラスを用いれば、かかる問題はあ
る程度解消できるものの、高透過率の保護ガラスはきわ
めて高価であるため、車間追突警報装置のコストアップ
につながることとなる。

【０００７】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、受光感度に優れた廉価な距
離計測装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の距離計測装置は、発光部からの走査光を目
的物に照射し、その反射光を受光部で受光することによ
り、前記目的物との距離を計測する距離計測装置におい
て、前記受光部の前面に、平坦面が外側となるように、
フレネルレンズが設けられていることを特徴とする。

【０００９】距離計測装置の発受光部は、車両の前面な
どに装着される関係上、前方からの塵埃、砂埃、雨滴な
どが発受光部内に侵入するのを防止すべく、最前面に保
護ガラスを設ける必要がある。また、反射光を受光部で
検知するためには、発受光部内に集光レンズを設ける必
要もある。

【００１０】本発明の距離計測装置では、フレネルレン
ズが集光機能と保護機能とを有することに着目し、当該
フレネルレンズの平坦面が発受光部の外側に向くよう
に、フレネルレンズを受光部の前面に設けることとした
ので、従来必要とされた保護ガラスを省略することがで
きる。

【００１１】すなわち、フレネルレンズの平坦面を外側
に、階段状面（フレネル面）を内側にして受光部の前面
に配置することで、フレネルレンズの平坦面が保護ガラ
スとしての役割を果たし、フレネル面で反射光の集光作
用が発揮される。

【００１２】ただし、本発明の距離計測装置は、必ずし
も保護ガラスを省略すべきものではなく、従来よりも薄
い保護ガラスとすることで光透過率を向上させることも
できる。

【００１３】本発明の距離計測装置は、少なくとも目的
物との距離を計測する機能を有するものであるが、車間
追突警報装置、車間距離警報装置、後側方警報装置、自
動追従装置、車間距離自動維持運転装置、衝突速度低減
装置、事故回避自動操作装置、コーナ進入減速装置など
の各種事故回避装置に適用することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は本発明の距離計測装置を用い
た車間追突警報装置の発受光部の実施形態を示す水平断
面図、図２は図１のＡ部の拡大斜視図、図３は本発明の
距離計測装置を用いた車間追突警報装置の実施形態を示
すブロック図、図４は本発明の距離計測装置を用いた車
間追突警報装置の実施形態におけるステッピングモータ
の動作と発光部および受光部の動作との関係を示すタイ
ムチャートである。

【００１５】まず、図１に示すように、本実施形態に係
る発受光部１０は、第１のケーシング１１と第２のケー
シング１２とを有し、これら第１および第２のケーシン
グ１１，１２内に、発光部１、受光部２、ミラー３およ
びステッピングモータ４が内蔵されている。

【００１６】レーザダイオードなどからなる発光部１
は、当該レーザダイオード１の制御回路が形成されたプ
リント基板１ａに実装されており、後述するコントロー
ラ２０からの発光信号を受信すると、走査光ＳＢの垂直
方向の送光角度が約２°、水平方向の送光角度が約２°
となるように、レーザスポット光ＬＳをミラー３に向け
て照射する。

【００１７】ミラー３は、ミラーホルダ３ａに取り付け
られた状態で、ステッピングモータ４の出力軸４ａに直
接取り付けられており、発光部１からのレーザスポット
光ＬＳを発光口１３へ向けて反射する。

【００１８】本実施形態で用いられているステッピング
モータ４は、いわゆるハイブリッド型のもので、詳細な
説明は省略するが、永久磁石とロータコアとからなるロ
ータと、コイルとステータコアとからなるステータとを
有し、ロータコアおよびステータコアの両方に小歯が形
成され、さらにロータコアが２分割されている。ハイブ
リッド型ステッピングモータ４は、他のＰＭ型やＶＲ型
に比べて高トルクであり、しかも位置決め精度がきわめ
て優れているので、本実施形態に係るミラー３のステッ
ピング動作に適している。ただし、本発明の距離計測装
置では、ＨＢ型以外のＰＭ型或いはＶＲ型ステッピング
モータを用いることも可能である。

【００１９】このステッピングモータ４への動作信号
は、図示しないハーネスを介してコントローラ２０から
送信されるが、ステッピングモータ４の現在の回転位置
を検出するために、位置検出手段としてのフォトインタ
ラプタ５が設けられている。

【００２０】このフォトインタラプタ５は、図２に拡大
して示すように、ミラーホルダ３ａに一体的に形成され
た遮光部３ｂが通過できる凹部５ａを有し、この凹部５
ａの水平面のそれぞれにスリット５ｂが形成され、一方
のスリット５ｂに埋設された赤外ＬＥＤと他方のスリッ
ト５ｂに埋設されたフォトＩＣとによって、遮光部３ｂ
の通過を検出する。本実施形態のフォトインタラプタ５
は、遮光部３ｂを検出したとき、つまり遮光時にハイレ
ベル信号をコントローラ２０へ出力する。

【００２１】発受光部１０の第２のケーシング１２に
は、既述した発光口１３に隣接して受光口１４が形成さ
れており、目的物で反射した反射光ＲＢを取り込むよう
になっている。

【００２２】ここで、受光部２は、フォトダイオード、
ＰＩＮフォトダイオード、フォトトランジスタなどから
構成されるが、この受光素子２は、当該受光素子の制御
回路が形成されたプリント基板２ａに実装された状態
で、第３のケーシング１５に取り付けられている。

【００２３】なお、本実施形態では、プリント基板２ａ
を第３のケーシング１５に取り付けるにあたり、当該プ
リント基板２ａと第３のケーシング１５との間に、ウレ
タンゴムなどの光不透過材料からなる部材８が介装され
ており、これによりミラー３で反射した走査光ＳＢが、
プリント基板２ａと第３のケーシング１５との隙間から
入って受光部２に検知されるのを防止する。また、ウレ
タンゴムなどの弾性体を採用することで、プリント基板
２ａを第３のケーシング１５に圧縮させて取り付けるこ
とができ、これによりプリント基板２ａと第３のケーシ
ング１５との隙間およびプリント基板２ａに開設された
複数のスルーホール（図示せず）を確実に遮蔽すること
ができる。

【００２４】第３のケーシング１５は、第２のケーシン
グ１２との間で保護ガラスや集光レンズを保持する機能
をも有している。すなわち、発光口１３には、Ｏリング
を介して保護ガラス６ａが設けられ、受光口１４には、
Ｏリングを介してフレネルレンズ７が設けられ、これら
は第２のケーシング１２と第３のケーシング１５とによ
って挟持されている。

【００２５】本実施形態では、集光レンズ７としてフレ
ネルレンズを採用しているが、フレネルレンズ７の平坦
面７ｂ側を外側に、フレネル面７ａを内側に向けて配置
することで、保護ガラス６ｂ（図７参照）を省略してい
る。すなわち、フレネルレンズ７の平坦面７ｂが保護ガ
ラスとしての役割を果たして、前方からの塵埃、砂埃、
雨滴などから発受光部１０を保護する一方で、フレネル
面７ａで反射光ＲＢの集光作用が発揮され、受光部２に
よって検知される。こうすることで、従来必要とされた
保護ガラスを透過する分の透過率の減少がなくなるの
で、検出精度、すなわち受光感度が高まるとともに、保
護レンズを省略する分だけコストダウンを図ることがで
きる。

【００２６】図３に示すコントローラ２０の前面には、
主電源ボタン２１、発受光部１０で検出された目的物と
の距離Ｌを表示するディジタル表示部２２、追突警報や
車間警報などの警報音を発するスピーカ２３、この警報
音の音量を調節するための音量ボリューム２４、追突警
告や車間警告などの警告を３色のランプで表示する警告
ランプ２５、警報タイミングの設定や車間警報音の解除
を行うためのユーザ設定用ボタン２６、保護ガラス６ａ
や集光レンズ７の汚れを警告するためのレンズ汚れ警告
ランプ２７、およびこの車間追突警報装置の発受光部１
０を車両に取り付ける際の調整モードを実行する調整モ
ードスイッチ２８が設けられている。

【００２７】ディジタル表示部２２には、目的物との距
離Ｌがそのままメートル数で表示されるが、この計測さ
れた距離Ｌに基づいて、警報音と警告ランプとで運転者
に危険性を喚起するようにもなっている。

【００２８】本実施形態では、前方車両と安全な車間距
離Ｌが維持されている場合には、警報音は鳴らさず、ま
た警告ランプ２５は無点灯或いは緑、橙色の点灯を行
う。前方車両との距離Ｌが安全な車間距離よりも近づい
た場合には、断続的な警報音を鳴らすとともに、警告ラ
ンプ２５は赤色の点灯を行う。さらに、前方車両との車
間距離Ｌがきわめて近くなり追突するおそれがある場合
には、連続的な警報音を鳴らすとともに、赤色、橙色お
よび緑色の全ての警告ランプ２５を用い、かつこれらを
点滅させる。

【００２９】ユーザ設定用ボタン２６は、車間警報と追
突警報のそれぞれの警報タイミングを設定するボタンで
あり、例えば、モードボタン２６ａを押すと車間警報の
警報タイミングの設定モードとなり、ＵＰおよびＤＯＷ
Ｎボタン２６ｂを用いてディジタル表示部２２に表示さ
れる１〜２０の数値で警報タイミングのレンジ（警報す
る車間距離の基準値）を切り替えることができる。さら
にモードボタン２６ａを押すと追突警報の警報タイミン
グの設定モードとなり、ＵＰおよびＤＯＷＮボタン２６
ｂを用いてディジタル表示部２２に表示される１〜２０
の数値で警報タイミングのレンジ（警報する追突距離の
基準値）を切り替えることができる。また、これらのボ
タン２６ａ，２６ｂにより、警報のＯＮ／ＯＦＦも切り
替えられる。

【００３０】本実施形態では、発受光部１０の車両への
装着位置を確認するための調整モードスイッチ２８が、
コントローラ２０の内部であって、当該コントローラ２
０のフィニッシャ２０ｆに開設された小孔を介して操作
可能な位置に設けられている。つまりビハインドスイッ
チ（隠しスイッチ）とされている。このように、調整モ
ードスイッチを専用スイッチとすることで、ディーラな
どの調整作業者は、当該スイッチ２８を容易に見つける
ことができる。しかも、ビハインドスイッチとして構成
されているので、工具等を用いなければスイッチを入力
できず、調整作業者以外の例えば一般ユーザなどが誤っ
て当該調整モードスイッチ２８を入力することもない。
さらに、ビハインドスイッチで構成されているので、コ
ントローラ２０のフィニッシャ２０ｆのスペースを侵す
こともなく、また美観を損なうこともない。

【００３１】コントローラ２０には、車両の車速センサ
３０からの情報が入力され、車速が１ｋｍ／ｈ以上にな
ったときに車間警報および追突警報が実行され、この速
度未満ではこれらの警報は稼働しないようになってい
る。また、コントローラ２０には、車両のハンドル角セ
ンサ４０からの情報が入力され、自車両の走行方向を認
識することにより、走査光の有効方位を選択するように
コントローラ２０のマイクロコンピュータまたは電子回
路で処理される。この詳細は後述する。

【００３２】本実施形態の車間追突警報装置では、ステ
ッピングモータ４によりミラー３を往復回転運動させ、
図４の右上図に示すように、走査光ＳＢを水平方向に、
つまり→→→→→…と走査する。この際、ス
テッピングモータ４の出力軸４ａを連続的に往復運動さ
せるのではなく、微少時間だけ一時的に停止させ、この
停止時に、レーザダイオード１からのレーザ光ＬＳを当
該ミラー３に照射する。

【００３３】図４の上段に、ステッピングモータ４のス
テップとして走査光の走査方位を示し、中段にレ
ーザダイオード１の発光タイミングを、下段に反射光の
受光タイミング、すなわちフォトダイオード２の受光状
況を示している。なお、ステッピングモータ４のステッ
プは、（ステップ１）→（ステップ２）→（ステ
ップ３）→（ステップ４）→（ステップ５）であ
る。

【００３４】このように、ステッピングモータ４が回転
している間はレーザダイオード１からの発光は行わず、
各ステップでモータの回転が停止したときにレーザダイ
オード１を発光させる。なお、本実施形態では、４相、
ステップ角が０．９ｄｅｇのステッピングモータ４を用
い、ミラー３の停止ホールド時間は１０μｓｅｃとし
た。

【００３５】ステッピングモータ４の動作タイミングと
レーザダイオード１の発光タイミングとは、コントロー
ラ２０のマイクロコンピュータ或いは電子回路で制御さ
れ、これにフォトインタラプタ５で検出されたモータ４
の現在位置が用いられる。

【００３６】本実施形態の車間追突警報装置では、ミラ
ー３を往復回転運動させる際に、所定時間だけ一時的に
停止させ、この停止時にレーザ光ＬＳを当該ミラー３に
照射するので、ミラーを回転させながらレーザ光を照射
するのに比べて、回転振動誤差がなくなり、走査光ＳＢ
の方位角度が著しく正確になる。

【００３７】本発明の車間追突警報装置の発受光部１０
は、車両の例えばフロントグリルとフロントバンパとの
間に装着されるが、装着時にレーザ光の光軸を調整し、
動作確認を行う必要がある。また、装着後においても光
軸補正と動作確認を行うことがある。このような場合に
は、車両を停車させた状態で、コントローラ２０のフィ
ニッシャ２０ｆに開設された小孔に、ドライバなどの工
具を挿入し、調整モードスイッチ２８を押す。すると、
通常は、既述したように車速が１ｋｍ／ｈ以上にならな
いと稼働しないが、調整モードスイッチ２８を押すこと
で、３０秒間だけ調整モードになり、レーザダイオード
１からレーザ光が照射され、この反射光が受光部２で受
光されて、目的物との距離が計測されるという通常の動
作が行われる。この３０秒間に、自車両前方の既知距離
の地点に基準となるリフレクタを設置し、レーザ光の光
軸調整を行うことともに、発受光部１０の取付状態を確
認する。また、正常に動作するかどうかも確認する。な
お、３０秒が経過するとタイマーが働いて、調整モード
が自動的に解除される。

【００３８】このように本実施形態では、調整モードス
イッチ２８を入力することで、停車中であっても、所定
時間だけ、レーザダイオード１からレーザ光が照射さ
れ、この反射光が受光部２で受光されて目的物との距離
が計測できるので、この所定時間内で発受光部１０の光
軸調整や、動作確認を行うことができる。また、所定時
間だけ稼働した後は自動的に解除されるので、安全の点
でも問題はない。なお、調整モードの維持時間は、上述
した３０秒間に限定されることはない。

【００３９】本発明の距離計測装置を用いた車間追突警
報装置は、以下のように使用することができる。図５
は、カーブ路における車間追突警報装置の使用形態を示
す模式図、図６は急な割込車両があった場合の使用形態
を示す模式図である。

【００４０】図５に示すようなカーブ路においては、中
央正面に中央分離帯や対向車両Ｖ３が存在することもあ
り、３つの走査光のうちの中央の走査光の測定
距離を大きくとると、これらリフレクタや対向車両Ｖ３
を検出してしまう。このため、ハンドル角センサ４０で
カーブ路であることが認識されると、そのカーブ方向の
走査光（図示する場合は走査ビーム）の測定距離を大
きくし、他の走査光の測定距離を小さくする。これ
により、カーブ方向の前方車両Ｖ２のみが検出され、車
間距離および追突の警報に関係する目的物のみとの距離
Ｌを抽出して計測することができる。

【００４１】この場合、本実施形態の車間追突警報装置
では、ステッピングモータ４を用いてミラー３を往復回
転運動させる際に、所定時間だけ一時的に停止させ、こ
の停止時にレーザ光ＬＳを当該ミラー３に照射すること
により、回転振動誤差が抑制され走査光ＳＢの方位角度
がきわめて正確であるため、カーブ方向の精度が高く、
誤警報を防止することができる。

【００４２】一方、図６に示すような直線路において
は、通常、進行方向に前方車両Ｖ２が存在するため、３
つの走査光のうちの中央の走査光の測定距離を
大きくし、他の走査光の測定距離を小さく設定す
る。これにより、前方側方に存在するリフレクタや対向
車両が検出されないので、必要とされる前方車両Ｖ２の
みを適切に認識することができ、しかも同図に示すよう
に、急な割込車両Ｖ３があった場合にも、左右両側の走
査光によって検出できる。

【００４３】なお、以上説明した実施形態は、本発明の
理解を容易にするために記載されたものであって、本発
明を限定するために記載されたものではない。したがっ
て、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技
術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨
である。

【００４４】例えば、図１に示す車間追突警報装置の発
受光部１０では、受光部２の保護ガラスを省略したが、
本発明の車間追突警報装置はこの実施形態にのみ限定さ
れず、万全を期して保護ガラスを設けても良い。図７
は、本発明の他の実施形態を示す発受光部１０の水平断
面図であり、フレネルレンズ７の前面に保護ガラス６ｂ
を設けた例である。ただし、本発明の距離計測装置によ
れば、このように保護ガラス６ｂを用いる場合にあって
も、フレネルレンズ７が保護機能を有しているので、従
来よりも薄く、したがって光透過率が高い保護ガラス６
ｂを選択して用いることができるという効果がある。

【００４５】また、本発明の距離計測装置は、上述した
車間追突警報装置以外にも、例えば車間距離警報装置、
後側方警報装置、自動追従装置、車間距離自動維持運転
装置、衝突速度低減装置、事故回避自動操作装置、コー
ナ進入減速装置などの各種事故回避装置に適用すること
ができる。

【００４６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の距離計測装
置によれば、集光機能と保護機能とを有するフレネルレ
ンズを受光部の前面に、当該フレネルレンズの平坦面が
発受光部の外側に向くように設けられているので、従来
必要とされた保護ガラスを省略することができ、受光感
度が向上するとともに、コストダウンを図ることができ
る。

【００４７】また、本発明の距離計測装置によれば、保
護ガラスを用いる場合にあっても、フレネルレンズが保
護機能を有しているので、従来よりも薄く、光透過率が
高い保護ガラスを用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の距離計測装置を用いた車間追突警報装
置の発受光部の実施形態を示す水平断面図である。

【図２】図１のＡ部の拡大斜視図である。

【図３】本発明の距離計測装置を用いた車間追突警報装
置の実施形態を示すブロック図である。

【図４】本発明の距離計測装置を用いた車間追突警報装
置の実施形態におけるステッピングモータの動作と発光
部および受光部の動作との関係を示すタイムチャートで
ある。

【図５】本発明の距離計測装置を用いた車間追突警報装
置の使用形態を示す模式図である。

【図６】本発明の距離計測装置を用いた車間追突警報装
置の他の使用形態を示す模式図である。

【図７】本発明の距離計測装置を用いた車間追突警報装
置の発受光部の実施形態を示す水平断面図である。

【符号の説明】

１…レーザダイオード（発光部） １ａ…プリント基板 ２…フォトダイオード（受光部） ２ａ…プリント基板 ３…ミラー ３ａ…ミラーホルダ ３ｂ…遮光部 ４…ステッピングモータ ４ａ…出力軸 ５…フォトインタラプタ ６ａ，６ｂ…保護ガラス ７…フレネルレンズ ７ａ…フレネル面 ７ｂ…平坦面 ８…光不透過性部材 １０…発受光部 ２０…コントローラ ３０…車速センサ ４０…ハンドル角センサ ＳＢ…走査光 ＲＢ…反射光 Ｌ…目的物との距離 Ｖ１…自車両 Ｖ２…前方車両（目的物） Ｖ３…対向車両 Ｖ４…割込車両（目的物）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発光部（１）からの走査光（ＳＢ）を目的
   物（Ｖ）に照射し、その反射光（ＲＢ）を受光部（２）
   で受光することにより、前記目的物との距離（Ｌ）を計
   測する距離計測装置において、 前記受光部の前面に、平坦面（７ｂ）が外側となるよう
   に、フレネルレンズ（７）が設けられていることを特徴
   とする距離計測装置。
2. 【請求項２】前記フレネルレンズ（７）の外側に、保護
   ガラス（６ｂ）が設けられていないことを特徴とする請
   求項１記載の距離計測装置。